PL209334B1

PL209334B1 - Klimatyzator

Info

Publication number: PL209334B1
Application number: PL373097A
Authority: PL
Inventors: Kenji Tsubone; Yasukazu Aikawa; Yasutane Hijikata
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2011-08-31
Also published as: EP1533154A1; US7669647B2; EP1533154B1; KR20050048588A; AU2003241839A1; CN100408367C; JP2004050873A; PL373097A1; CN1738727A; BR0312713A; EP1533154B8; US20060032623A1; EP1533154A4; BR0312713B1; WO2004007224A1; JP3953377B2; DE60321005D1; KR100635904B1; AU2003241839A8

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klimatyzator, umożliwiający wymianę ciepła między pewną liczbą czynników grzewczych, co pozwala na regulację temperatury powietrza na podstawie wielkości wymiany ciepła.

Klimatyzator stosowany w pojazdach skonstruowany jest zasadniczo w taki sposób, aby regulować temperaturę wewnątrz pojazdu z zastosowaniem cyklu chłodzenia, w trakcie którego w obiegu znajduje się czynnik chłodniczy. Klimatyzator tego rodzaju ujawniono w japońskim opisie patentowym nr 2000-142078. Zgodnie z tym rozwiązaniem klimatyzatora stosowanego w pojazdach w obwodzie cyrkulacyjnym czynnika chłodniczego rozmieszczono sprężarkę, kondensator, odbiornik, zawór rozprężny, parownik i inne elementy. W obudowie klimatyzatora rozmieszczono z kolei dmuchawę i parownik. Ponadto obudowę wyposażono we wlot i wylot powietrza.

Poniżej przedstawiony zostanie przykładowy sposób działania wspomnianego wyżej klimatyzatora. Po pierwsze wówczas, gdy uruchomiona jest dmuchawa, powietrze wprowadzane jest przez wlot powietrza do wnętrza obudowy. Z kolei wówczas, gdy z pomocą silnika napędzana jest sprężarka, czynnik chłodniczy sprężany jest z zastosowaniem sprężarki, w wyniku czego uzyskiwany jest czynnik chłodniczy pod wysokim ciśnieniem. Sprężony czynnik chłodniczy pod wysokim ciśnieniem zagęszczany jest następnie z zastosowaniem kondensatora, po czym przeprowadzany jest przez odbiornik. W efekcie czynnik chłodniczy przeprowadzany jest w ciekły czynnik chłodniczy o wysokiej temperaturze pod wysokim ciśnieniem. Ciekły czynnik chłodniczy rozprężany jest z zastosowaniem zaworu rozprężnego, po czym przeprowadzany jest do parownika w postaci ciekłego czynnika chłodniczego o niskiej temperaturze i obniż onym ciś nieniu. Wewną trz parownika ciepł o zawarte w powietrzu przekazywane jest czynnikowi chłodniczemu ze względu na różnicę temperatur między powietrzem wewnątrz obudowy a czynnikiem chłodniczym, w wyniku czego dochodzi do odparowania ciekłego czynnika chłodniczego. Powietrze o obniżonej temperaturze (schłodzone) wprowadzane jest następnie przez otwór wylotowy do wnętrza kabiny pojazdu. Z kolei czynnik chłodniczy przeprowadzony przez parownik ponownie przekazywany jest do sprężarki. W opisany tu sposób regulowana jest temperatura wewnątrz kabiny pojazdu.

„Tempo przepływu czynnika chłodniczego” stanowi jeden z czynników wpływających na wydajność procesu przekazywania ciepła w przypadku czynnika chłodniczego krążącego wewnątrz obiegu. W przypadku klimatyzatora ujawnionego we wspomnianym wyżej rozwiązaniu - jako że w celu transportu czynnika chłodniczego napędza się sprężarkę - działanie klimatyzatora jest wysoce uzależnione od działania sprężarki. To z kolei oznacza możliwość, że nie uda się zapewnić pożądanej funkcjonalności klimatyzatora.

Klimatyzator według wynalazku służy do chłodzenia lub ogrzewania powietrza oraz do podawania ogrzanego lub schłodzonego powietrza w ustalonych ilościach, obejmujący pierwszy obwód cyrkulacji pierwszego czynnika grzewczego, drugi obwód cyrkulacji drugiego czynnika grzewczego, a ponadto pierwszy wymiennik ciepła do wymiany ciepła między pierwszym i drugim czynnikiem grzewczym i powietrzem oraz drugi wymiennik ciepła na potrzeby wymiany ciepła między drugim czynnikiem grzewczym i powietrzem.

Klimatyzator według wynalazku charakteryzuje się tym, że ponadto zawiera pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła wyposażone w materiał akumulujący ciepło, podgrzewany lub schładzany z zastosowaniem pierwszego czynnika grzewczego w celu realizacji wymiany ciep ła między pierwszym czynnikiem grzewczym, drugim czynnikiem grzewczym, a materiałem akumulującym ciepło, przy czym drugi obwód cyrkulacji obejmuje pierwszy obwód do przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego przez pierwszy wymiennik ciepła i drugi obwód do przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego przez pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła oraz selektor, łączący w sposób selektywny drugi wymiennik ciepła z pierwszym obwodem oraz drugim obwodem.

Korzystnie, selektor jest połączony ponadto ze sterownikiem przełączającym go na podstawie zapotrzebowania dotyczącego klimatyzacji.

Sterownik korzystnie obejmuje elementy do realizacji operacji przełączania selektora, prowadząc drugi czynnik grzewczy przez jedno z urządzeń, czyli pierwszy wymiennik ciepła i pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła, które charakteryzuje się korzystniejszą charakterystyką wymiany ciepła, o ile zapotrzebowanie dotyczą ce efektywnoś ci systemu klimatyzacji jest wysokie.

Pierwszy wymiennik ciepła korzystnie obejmuje pierwszy kanał przepływowy do przeprowadzania pierwszego czynnika grzewczego oraz drugi kanał przepływowy, uformowany w sąsiedztwie, rówPL 209 334 B1 nolegle względem pierwszego kanału przepływu, do przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego, przy czym kierunek przepływu pierwszego czynnika grzewczego wewnątrz pierwszego kanału przepływu oraz kierunek przepływu drugiego czynnika grzewczego wewnątrz drugiego kanału przepływu są sobie przeciwne.

Pierwszy wymiennik ciepła może być umieszczony przed pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła, zgodnie z kierunkiem przepływu pierwszego czynnika grzewczego o obniżonej temperaturze, a ponadto selektor korzystnie przystosowany jest do połączenia przepływu drugiego czynnika grzewczego do pierwszego wymiennika ciepła przez pierwszy obwód w przypadku zapotrzebowania na szybkie chłodzenie, oraz przystosowany jest do przełączania drugiego czynnika grzewczego do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła przez drugi obwód w przypadku zapotrzebowania na zwykłe chłodzenie.

Korzystnie, w pierwszym obwodzie rozmieszczone jest drugie urządzenie do akumulacji ciepła, wyposażone w materiał o właściwościach akumulacji ciepła, odbierający ciepło z podgrzanego czynnika grzewczego o wysokiej temperaturze i gromadzący je.

Korzystnie, przynajmniej jedno z urządzeń do akumulacji ciepła zaopatrzone jest w mechanizm źródła ciepła do ogrzewania lub chłodzenia pierwszego czynnika grzewczego oraz sterownik do uruchamiania wspomnianego mechanizmu źródła ciepła, w przypadku gdy temperatura materiału o właściwościach akumulacji ciepła w przynajmniej jednym z urządzeń do akumulacji ciepła jest na przewidzianym lub niższym poziomie, a istnieje zapotrzebowanie na działanie klimatyzacji.

Pierwszy obwód cyrkulacji korzystnie sterowany jest przez sterownik, zgodnie z temperaturą przynajmniej jednego z urządzeń do akumulacji ciepła i sterujący działaniem drugiego obwodu cyrkulacji zgodnie z temperaturą powietrza.

Ewentualnie, klimatyzator obejmuje ponadto pompę do sprężania i przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego oraz sterownik, który posiada środek do regulacji wydajności pompy na podstawie różnicy między temperaturą powietrza a temperaturą docelową w określonym położeniu od strony wylotu drugiego wymiennika ciepła.

Jedno z urządzeń do akumulacji ciepła, czyli pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła lub drugie urządzenie do akumulacji ciepła może obejmować rurę przeprowadzoną przez materiał o właściwościach akumulacji ciepła, służącą do przeprowadzania pierwszego czynnika grzewczego lub drugiego czynnika grzewczego, a ponadto pewną liczbę żeber osadzonych w materiale o właściwościach akumulacji ciepła i zintegrowanych z rurą.

Drugie urządzenie do akumulacji ciepła korzystnie umieszczone jest przed pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła zgodnie z kierunkiem przepływu podgrzanego pierwszego czynnika grzewczego o wysokiej temperaturze.

Poza drugim urządzeniem do akumulacji ciepła klimatyzator korzystnie zaopatrzony jest ponadto w czwarty wymiennik ciepła na potrzeby przeprowadzania wymiany ciepła w sposób selektywny z powietrzem, przy czym między drugim urządzeniem do akumulacji ciepła a czwartym wymiennikiem ciepła krąży trzeci czynnik grzewczy w trzecim obwodzie, który służy również do doprowadzania ciepła do trzeciego czynnika grzewczego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła.

Ewentualnie, pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła połączone jest szeregowo z pierwszym wymiennikiem ciepła, ze sprężarką do sprężania pierwszego czynnika grzewczego, promiennikiem ciepła do wypromieniowywania ciepła z pierwszego czynnika grzewczego oraz z rozprężarką do rozprężania adiabatycznego sprężonego pierwszego czynnika grzewczego.

Sprężarka korzystnie zaopatrzona jest w sterownik do uruchamiania jej lub nie zależnie od temperatury materiału o właściwościach akumulacji ciepła w dowolnym spośród urządzeń do akumulacji ciepła, przy czym histereza ustawiana jest dla temperatury dopuszczalnej oraz niedopuszczalnej temperatury działania sprężarki.

Korzystnie, sterownik stanowi urządzenie do rozmrażania według etapu S616 do przejściowego ogrzewania pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła przy czym w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła gromadzona jest energia na potrzeby chłodzenia, zaś w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła gromadzona jest energia na potrzeby ogrzewania.

Ewentualnie, sterownik, który stanowi urządzenie do rozmrażania według etapu S616 posiada elementy do ustalania ilości ciepła do ogrzewania pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła na podstawie przynajmniej jednej spośród informacji na temat drogi, po której porusza się pojazd, panującej pogody, prędkości pojazdu, prędkości silnika, temperatury zewnętrznej, ilości ciepła wymagane4

PL 209 334 B1 go w celu zapewnienia klimatyzacji wewnątrz danego pomieszczenia, przy czym klimatyzator obejmuje również samochód, w którym jest zamontowany.

Korzystnie, sterownik stanowi urządzenie do ogrzewania wstępnego według etapu S618, w trakcie którego ciepł o jest gromadzone w urzą dzeniu do akumulacji ciepł a lub wypromieniowywane poprzez napędzanie sprężarki z zastosowaniem siły inercji, przy czym klimatyzator obejmuje ponadto silnik napędzający do wydatkowania energii na potrzeby ruchu pojazdu i napędzania sprężarki, przy czym w trybie ogrzewania wstępnego silnik napędzający napędzany jest w sposób wymuszony z zastosowaniem siły inercji.

Ewentualnie, klimatyzator obejmuje ponadto zawór rozdzielczy do zmiany kierunku przepływu pierwszego czynnika grzewczego na kierunek ze sprężarki przez promiennik ciepła oraz rozprężarkę do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła, jak również na kierunek od grzejnika przez pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła oraz rozprężarkę do promiennika ciepła.

Między zaworem rozdzielczym a otworem wylotowym sprężarki korzystnie umieszczone jest drugie urządzenie do akumulacji ciepła, odbierające i gromadzące ciepło z pierwszego czynnika grzewczego.

Korzystnie, poza drugim urządzeniem do akumulacji ciepła klimatyzator zaopatrzony jest w ponadto czwarty wymiennik ciepła na potrzeby przeprowadzania wymiany ciepła w sposób selektywny z powietrzem, przy czym mię dzy drugim urządzeniem do akumulacji ciepł a a czwartym wymiennikiem ciepła krąży trzeci czynnik grzewczy w trzecim obwodzie, który służy również do doprowadzania ciepła do trzeciego czynnika grzewczego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła.

Korzystnie, klimatyzator obejmuje ponadto elementy do mieszania powietrza obejmujące czwarty wymiennik ciepła oraz trzeci obwód, służące do doprowadzania ciepła drugiego urządzenia do akumulacji ciepła do powierza schłodzonego przez drugi wymiennik ciepła, w wyniku czego ogrzewane jest powietrze.

Ewentualnie, klimatyzator obejmuje ponadto dowolny silnik o spalaniu wewnętrznym i jednostkę napędową na olej oraz sterownik, służący do doprowadzania ciepła gromadzonego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła do dowolnego spośród silnika o spalaniu wewnętrznym lub jednostki napędowej, w wyniku czego dochodzi do rozgrzewania silnika o spalaniu wewnętrznym lub podgrzewania oleju.

Ewentualnie, klimatyzator obejmuje ponadto elementy do rozgrzewania silnika o spalaniu wewnętrznym z zastosowaniem ciepła z drugiego urządzenia do akumulacji ciepła, przy czym silnik o spalaniu wewnę trznym pozostaje wówczas nieruchomy.

Według rozwiązania zgodnego z niniejszym wynalazkiem, na funkcjonowanie klimatyzatora mniejszy wpływ ma działanie sprężarki odnośnie obiegu pierwszego czynnika grzewczego w pierwszym obwodzie.

Zaproponowana konstrukcja klimatyzatora pozwala na poprawę wysokości zużycia paliwa poprzez ograniczenie obciążenia silnika związanego z zapotrzebowaniem ze strony klimatyzatora, o ile został on zamontowany w pojeździe.

W przypadku klimatyzatora według wynalazku, pierwszy obwód cyrkulacyjny pierwszego czynnika grzewczego oraz drugi obwód cyrkulacyjny drugiego czynnika grzewczego rozmieszczono niezależnie od siebie. Wymiana ciepła między pierwszym a drugim czynnikiem grzewczym odbywa się w pierwszym wymienniku ciepł a, zaś wymiana ciepł a mi ę dzy drugim czynnikiem grzewczym a powietrzem odbywa się w drugim wymienniku ciepła.

Pierwszy czynnik grzewczy jest podgrzewany lub schładzany z zastosowaniem zespołu napędowego, takiego jak silnik i temu podobne, przy czym nie dochodzi do wymiany ciepła między nim a powietrzem. W związku z tym, pierwszy czynnik grzewczy może być podgrzewany lub schładzany niezależnie od zapotrzebowania ze strony systemu klimatyzacji. To ogranicza bezpośredni wpływ na obciążenie zespołu napędowego związany z zapotrzebowaniem ze strony systemu klimatyzacji.

Co więcej, zgodnie z niniejszym wynalazkiem trzeci wymiennik ciepła, różny od pierwszego wymiennika ciepła pod względem charakterystyki wymiany ciepła, rozmieszczony jest w obwodzie, wewnątrz którego przekazywany jest pierwszy czynnik grzewczy. W związku z powyższym istnieje możliwość przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego niezależnie przez pierwszy wymiennik ciepła lub trzeci wymiennik ciepła, co pozwala na wymianę ciepła z pierwszym czynnikiem grzewczym. Ten wybór drogi przepływu przeprowadzany jest przez sterownik z zastosowaniem selektora. W szczególnoś ci - wówczas, gdy zapotrzebowanie ze strony systemu klimatyzacji jest wysokie - drugi

PL 209 334 B1 czynnik grzewczy przeprowadzany jest przez do wymiennika ciepła o korzystniejszej charakterystyce wymiany ciepła.

W związku z tym chłodzenie lub ogrzewanie w przypadku drugiego czynnika grzewczego można regulować w taki sposób, aby praca systemu klimatyzacji odpowiadała zapotrzebowaniu.

W przypadku pierwszego wymiennika ciepł a, droga przepł ywu pierwszego czynnika grzewczego oraz droga przepływu drugiego czynnika grzewczego rozmieszczone są w sąsiedztwie, a zarazem równolegle względem siebie, przy czym kierunki przepływ tu obu czynników grzewczych mogą być przeciwne względem siebie. Dzięki zastosowaniu konstrukcji tego rodzaju poprawić można skuteczność procesu wymiany ciepła między czynnikami grzewczymi.

Trzeci wymiennik ciepła stanowić może urządzenie do akumulacji ciepła, dysponujące materiałem o właściwościach akumulacji ciepła, jaki jest podgrzewany lub schładzany przez pierwszy czynnik grzewczy. W tym przypadku, pojemność cieplna trzeciego wymiennika ciepła jest wyższa niż w przypadku pierwszego wymiennika ciepła. W związku z tym, drugi czynnik grzewczy przeprowadzany jest przez pierwszy wymiennik ciepła, aby przeprowadzić schładzanie w odpowiedzi na gwałtowne zapotrzebowanie na schładzanie, zaś drugi czynnik grzewczy przeprowadzany jest przez trzeci wymiennik ciepła, aby przeprowadzić schładzanie w odpowiedzi na zwykłe zapotrzebowanie na schładzanie, co pozwala efektywnie wykorzystać zgromadzone ciepło.

Ponadto zgodnie z niniejszym wynalazkiem możliwe jest zastosowanie drugiego urządzenia do akumulacji ciepła, które jest ogrzewane, odbierając ciepło z pierwszego czynnika grzewczego, a następnie utrzymuje wewnątrz gromadzone ciepło. Przykładowo jako pierwszy czynnik grzewczy zastosować można płyn, którego temperatura ulega obniżeniu z wykorzystaniem ciśnienia sprężania, a następnie na drodze rozprężania adiabatycznego. W tym przypadku - jako że ilość ciepła pierwszego czynnika grzewczego wzrasta ze względu na sprężanie - ciepło nie jest uwalniane na zewnątrz, lecz odzyskiwane przez drugie urządzenie do akumulacji ciepła.

Zgodnie z tym wynalazkiem pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła potrafi gromadzić ciepło na potrzeby schładzania, zaś drugie urządzenie do akumulacji ciepła potrafi gromadzić ciepło na potrzeby ogrzewania. W związku z tym istnieje możliwość zastosowania jednostki regulacyjnej na potrzeby mechanizmu źródła ciepła, stosowanego w celu schładzania lub ogrzewania pierwszego czynnika grzewczego na podstawie faktu, że ilość ciepła zgromadzonego wewnątrz jednego lub obydwu urządzeń do akumulacji ciepła jest zmniejszana.

Zgodnie z powyższym opisem pierwszy obwód pełni rolę obwodu do generowania ciepła na potrzeby systemu klimatyzacji, zaś drugi obwód stanowi obwód chłodzenia lub ogrzewania powietrza. W związku z tym zgodnie z niniejszym wynalazkiem istnieje możliwość zastosowania jednostki regulacyjnej na potrzeby obsługi pierwszego obwodu na podstawie temperatury pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła oraz na potrzeby obsługi drugiego obwodu na podstawie temperatury powietrza.

W tym przypadku regulacja wydajnoś ci pompy do przekazywania drugiego czynnika grzewczego może się odbywać na podstawie odchylenia między temperaturą powietrza od strony wylotu drugiego wymiennika ciepła a temperaturą docelową.

W przypadku urzą dzenia do akumulacji ciepła według wynalazku z rurą , przez którą przepł ywa czynnik grzewczy, zintegrowana jest pewna liczba żeber, przy czym rura wraz z żebrami osadzona jest w materiale o właściwościach akumulacji ciepła.

Drugie urządzenie do akumulacji ciepła podgrzewane jest z zastosowaniem pierwszego czynnika grzewczego, w wyniku czego rośnie jego temperatura. Zgodnie z wynalazkiem istnieje możliwość rozmieszczenia trzeciego obwodu do cyrkulacji trzeciego czynnika grzewczego między drugim urządzeniem do akumulacji ciepła a czwartym wymiennikiem ciepła do przekazywania ciepła zgromadzonego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła.

W celu ogrzewania lub schł adzania pierwszego czynnika grzewczego, wed ł ug wynalazku istnieje możliwość zastosowania mechanizmu obejmującego sprężarkę do sprężania pierwszego czynnika grzewczego, promiennik ciepła do wypromieniowania ciepła ze sprężonego pierwszego czynnika grzewczego o podwyższonej temperaturze oraz rozprężarkę do rozprężania adiabatycznego pierwszego czynnika grzewczego. Sprężarkę, promiennik ciepła i rozprężarkę można połączyć szeregowo z pierwszym wymiennikiem ciepła oraz pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła. Drugie urządzenie do akumulacji ciepła podłączone jest korzystnie zaraz za otworem wylotowym sprężarki. Tym samym ciepło pierwszego czynnika grzewczego odzyskiwane jest w wyższym stopniu przez drugie urządzenie do akumulacji ciepła. W efekcie obciążenie promiennika ciepła zostało zredukowane w taki

PL 209 334 B1 sposób, że promiennik ciepła może się charakteryzować mniejszymi rozmiarami. Co więcej, w przypadku wymaganego schładzania zaoszczędzić można energię pobieraną przez dmuchawę.

Jako że każde urządzenie do akumulacji ciepła przystosowane jest do gromadzenia energii cieplnej na potrzeby schładzania lub podgrzewania, o zezwoleniu na działanie lub blokadzie działania sprężarki można decydować na podstawie ich temperatury. W tym przypadku histereza ustawiana jest dla temperatury dopuszczalnej i dla temperatury niedopuszczalnej.

Pierwszy czynnik grzewczy jest sprężany w celu podwyższenia jego temperatury oraz rozprężany adiabatycznie w celu ograniczenia jego temperatury. Drugie urządzenie do akumulacji ciepła gromadzi ciepło pierwszego czynnika grzewczego o podwyższonej temperaturze. Pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła schładzane jest przez pierwszy czynnik grzewczy rozprężony adiabatycznie i o obniż onej temperaturze, w wyniku czego gromadzi energię na potrzeby schładzania. W związku z tym - w przypadku, gdy zdolność akumulacji ciepła pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła zostanie w pełni wykorzystana - sprężarka zyskuje blokadę działania nawet wówczas, gdy zdolność akumulacji ciepła drugiego urządzenia do akumulacji ciepła nie została w pełni wykorzystana. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem istnieje możliwość zastosowania urządzenia rozmrażającego do okresowego podgrzewania pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła.

Okres rozmrażania można ustalić na podstawie warunków drogowych lub trybu pracy pojazdu wyposażonego w system klimatyzacji.

Do napędzania sprężarki stosować można silnik napędzający. W tym przypadku - wówczas, gdy silnik napędzający napędzany jest w sposób wymuszony z zastosowaniem siły inercji - istnieje możliwość dokonania wyboru trybu wstępnej akumulacji ciepła, w przypadku którego siłę inercji można wykorzystać do napędzania sprężarki w celu akumulacji ciepła.

Ciepło zgromadzone w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła według wynalazku znajduje wiele różnych zastosowań. Przykładowo, aby regulować temperaturę powietrza, ciepło można stosować dla potrzeb mieszania powietrznego w celu przekazania ciepła powietrzu po jego schłodzeniu przez drugi wymiennik ciepła. Z drugiej strony ciepło znajduje zastosowanie do rozgrzewania silnika o spalaniu wewnętrznym oraz podgrzewania oleju, względem do utrzymywania ich temperatury na określonym poziomie. W przypadku, gdy ciepło stosowane jest do rozgrzania silnika o spalaniu wewnętrznym lub utrzymywania jego temperatury na określonym poziomie, ciepło doprowadzane jest z drugiego urządzenia do akumulacji ciepła do silnika o spalaniu wewnętrznym, zaś silnik o spalaniu wewnętrznym pozostaje w bezruchu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy prezentujący wybrany przykład klimatyzatora według wynalazku; fig. 2 przekrój poprzeczny prezentujący budowę urządzenia do akumulacji ciepła widocznego na fig. 1; fig. 3 - perspektywicznie widok zespołu rozebranego, prezentujący budowę wymiennika ciepła widocznego na fig. 1; fig. 4 - schemat ideowy prezentujący kierunki przepływu solanki oraz czynnika chłodniczego wewnątrz wymiennika ciepła widocznego na fig. 3; fig. 5 - schemat blokowy prezentujący przebieg sterowania klimatyzatora widocznego na fig. 1; fig. 6 - schemat prezentujący główną część schematu sterowania stosowanego dla klimatyzatora widocznego na fig. 1; fig. 7 - schemat prezentujący część prowadzącą do schematu widocznego na fig. 6; fig. 8 - schemat prezentujący wybrany przykład planu stosowanego w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 9 - schemat prezentujący wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 10 - schemat prezentujący kolejną wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 11 - schemat prezentujący kolejną wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 12 - schemat prezentujący kolejny przykład planu, znajdującego zastosowanie w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 13 - schemat prezentujący kolejną wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 14 - schemat prezentujący kolejną wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 15 - schemat prezentujący kolejną wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie w przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7; fig. 16 - schemat prezentujący kolejną wartość progową temperatury, znajdującą zastosowanie przykładzie procesu sterowania widocznym na fig. 6 i 7.

Niniejszy wynalazek zostanie opisany poniżej w oparciu załączone rysunki. Fig. 1 przedstawia schemat ideowy prezentujący budowę klimatyzatora A1 stosowanego w pojazdach. Klimatyzator A1 obejmuje pierwszy obwód B1, drugi obwód C1 oraz trzeci obwód D1. Każdy z obwodów cyrkulacyjPL 209 334 B1 nych stanowi w szczególności drogę przepływu płynu, obejmując odpowiednie przewody. Wewnątrz pierwszego obwodu B1 przepływa czynnik chłodniczy (przykładowo chlorofluorowęglowodór lub gaz chłodniczy pozbawiony zawartości chloru), zaś wewnątrz drugiego obwodu C1 i trzeciego obwodu D1 przepływa solanka (przykładowo woda lub woda słona).

Jako pierwsza opisana zostanie budowa pierwszego obwodu B1. W pierwszym obwodzie B1 rozmieszczono sprężarkę 1, w której wyróżnić można otwór ssący 2 i otwór wylotowy 3. Sprężarka 1 napędzana jest przez silnik spalinowy (opisany poniżej) lub silnik elektryczny (opisany poniżej). Z kolei w drugiej części pierwszego obwodu B1 rozmieszczony jest zewnętrzny wymiennik ciepła 4. Zewnętrzny wymiennik ciepła 4 stanowi tu przykładowo kondensator zamocowany przed obszarem rozmieszczenia silnika. Zewnętrzny wymiennik ciepła 4 dysponuje pierwszym otworem przepływowym 4A oraz drugim otworem przepływowym 4B.

Na potrzeby zewnętrznego wymiennika ciepła 4 zastosowano wentylator 5. Wentylator 5 napędzany jest przez silnik spalinowy lub silnik elektryczny. Wewnątrz pierwszego obwodu B1 rozmieszczono również jednostkę redukcji ciśnienia 6 oraz zasobnik 7. Jednostka redukcji ciśnienia 6 przeprowadza rozprężanie adiabatyczne czynnika chłodniczego, przy czym przykładowo stosowany tu jest zawór rozprężny. W jednostce redukcji ciśnienia 6 wyróżnić można pierwszy otwór przepływowy 6A oraz drugi otwór przepływowy 6B. Pierwszy otwór przepływowy 6A jest połączony z drugim otworem przepływowym 4B zewnętrznego wymiennika ciepła 4. Z kolei zasobnik dysponuje wlotem 7A i wylotem 7B.

Zastosowano tu również pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła 8, które stanowi część pierwszego obwodu B1 i część drugiego obwodu C1, jak również drugie urządzenie do akumulacji ciepła 9, które stanowi część pierwszego obwodu B1 i część trzeciego obwodu D1. Przykład budowy pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 oraz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 zaprezentowano w sposób wyczerpujący na fig. 2.

Pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła 8 dysponuje obudową 10, a ponadto wyposażone jest w rury 11 i 12 poprowadzone wewnątrz obudowy 10. Rura 11 stanowi część pierwszego obwodu B1, zaś rura 12 stanowi część drugiego obwodu C1. Rury 11 i 12 są ze sobą związane lub rozmieszczone blisko siebie, będąc rozmieszczone wewnątrz obudowy 10. W związku z tym drogi przepływu obu chłodziw rozmieszczone są w sąsiedztwie - równolegle względem siebie.

Rura 11 obejmuje pierwszy otwór przepływowy 8A oraz drugi otwór przepływowy 8B, stanowiące otwór wlotowy i wylotowy obudowy 10. Z kolei rura 12 obejmuje pierwszy otwór przepływowy 8C i drugi otwór przepływowy 8D, stanowiące otwór wlotowy oraz otwór wylotowy obudowy 10. Rury 11 i 12 wykonano z metalu o wyjątkowo korzystnych właściwościach przewodzenia ciepła, przykładowo z aluminium, miedzi lub tym podobnych.

Na zewnętrznej powierzchni rur 11 i 12 zastosowano płytkowe żebra promiennikowe 13. Wewnątrz obudowy 10 umieszczono materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła. Przykładowo jako materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła zastosować można wodę lub podobne substancje. Materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła styka się z rurami 11 i 12 oraz każdym z żeber promiennikowych 13. Zewnętrzną powierzchnię obudowy 10 osłania materiał termoizolacyjny 15.

Jako że budowa drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 jest bardzo zbliżona do budowy pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8, podobne elementy oznaczono analogicznymi symbolami. Drugie urządzenie do akumulacji ciepła 9 dysponuje rurami 11 i 16, rozmieszczonymi wewnątrz obudowy 10. Rura 11 stanowi część pierwszego obwodu B1, zaś rura 16 stanowi część trzeciego obwodu D1. Rurę 16 wykonano z metalu o wyjątkowo korzystnych właściwościach przewodzenia ciepła, przykładowo z aluminium, miedzi lub tym podobnych, przy czym obejmuje ona otwór wlotowy 9A i otwór wylotowy 9B, stanowiące otwór wlotowy i otwór wylotowy obudowy 10. Otwór wlotowy 9A drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 pozostaje w kontakcie z otworem wylotowym 3 sprężarki 1. Co więcej, rura 11 obejmuje wlot 9C oraz wylot 9D, stanowiące otwór wlotowy i otwór wylotowy obudowy 10.

W pierwszym obwodzie B1 zlokalizowano zawór czterodrogowy 17. Zawór czterodrogowy 17 w sposób selektywny otwiera lub zamyka drogę przepływu między pierwszym otworem przepływowym 8A pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 lub pierwszym otworem przepływowym 4A zewnętrznego wymiennika ciepła 4 a wlotem 7A zasobnika 7 lub drugim otworem przepływowym 9B drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9.

Co więcej, zastosowano tu wymiennik ciepła 18, jaki stanowi część obwodu B1 i część drugiego obwodu C1. W szczególności w pierwszym obwodzie B1 wymiennik ciepła 18 rozmieszczono między

PL 209 334 B1 jednostką redukcji ciśnienia 6 a pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła 8. Na fig. 3 i fig. 4 przedstawiono przykład wykonania wymiennika ciepła 18. Przy rozmieszczeniu pewnej liczby płyt 19 o właściwościach przekazywania ciepła w kierunku wzdłuż ich grubości wymiennik ciepła 18 stanowi część pierwszego obwodu B1 i część drugiego obwodu C1 między płytami 19 o właściwościach przekazywania ciepła rozmieszczonych w sąsiedztwie.

Co więcej, w przypadku urządzenia do wymiany ciepła 18 zastosowano pierwszy otwór przepływowy 18A i drugi otwór przepływowy 18B dla potrzeb pierwszego obwodu B1, przy czym otwory te są ze sobą połączone. Drugi otwór przepływowy 18B łączy się z kolei z drugim otworem przepływowym 6B jednostki redukcji ciśnienia 6, zaś pierwszy otwór przepływowy 18A łączy się z pierwszym otworem przepływowym 8B pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. Co więcej, wymiennik ciepła 18 obejmuje pierwszy otwór przepływowy 18C oraz drugi otwór przepływowy 18D na potrzeby drugiego obwodu C1.

Dla drugiego obwodu C1 i trzeciego obwodu D1 zastosowano jednostkę klimatyzatora 20. Jednostka klimatyzatora 20 obejmuje przewód 23, w którym wyróżnić można otwór wlotowy powietrza 21 oraz otwór wylotowy powietrza 22. Wewnątrz przewodu 23 umieszczono wentylator 24, wewnętrzny wymiennik ciepła (lub parownik) 25 oraz grzejnik 26. Grzejnik 26 dysponuje rdzeniem grzewczym 35 oraz nawilżaczem 36. Stopień otwarcia nawilżacza 36 można regulować. Wewnętrzny wymiennik ciepła 25 rozmieszczono między wentylatorem 24 a grzejnikiem 26 wewnątrz przewodu 23.

Wentylator 24 rozmieszczono bliżej otworu wlotowego powietrza 21 niż wewnętrzny wymiennik ciepła 25 i grzejnik 26, zaś grzejnik rozmieszczono bliżej otworu wylotowego powietrza 22 niż wentylator 24 i wewnętrzny wymiennik ciepła 25. Wewnętrzny wymiennik ciepła 25 stanowi część drugiego obwodu C1, przy czym obejmuje wlot 25A i wylot 25B. Pierwszy otwór przepływowy 18C wymiennika ciepła 18 oraz pierwszy otwór przepływowy 8C pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 łączą się równolegle z wlotem 25A. Z drugiej strony drugi otwór przepływowy 18D wymiennika ciepła 18 oraz drugi otwór przepływowy 8D pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 łączą się równolegle z wylotem 25B. Grzejnik 26 stanowi część trzeciego obwodu D1, przy czym obejmuje wlot 26A i wylot 26B. Wlot 26A grzejnika jest połączony z wylotem 9D drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9.

Co więcej, w drugim obwodzie C1 rozmieszczono trzydrogowy zawór 27, służący do kierowania drogi przepływu odgałęzieniem ku drugiemu otworowi przepływowemu 18D wymiennika ciepła 18 oraz ku drugiemu otworowi przepływowemu 8D pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. Zawór trzydrogowy 27 w sposób selektywny otwiera lub zamyka drogę przepływu między wylotem 25B wewnętrznego wymiennika ciepła 25 a drugim otworem przepływowym 8D pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 lub drugim otworem przepływowym 18D wymiennika ciepła 18. Co więcej, wewnątrz drugiego obwodu C1 zastosowano pierwszą pompę 28 między wylotem 25B wewnętrznego wymiennika ciepła 25 a zaworem trzydrogowym 27. Pierwsza pompa 28 obejmuje otwór ssący 28A oraz otwór wylotowy 28B. Otwór ssący 28A jest połączony z wylotem 25B, zaś otwór wylotowy 28B jest połączony z zaworem trzydrogowym 27.

Wewnątrz trzeciego obwodu D1 drugą pompę 29 rozmieszczono między wylotem 26B grzejnika 26 a wlotem 9C drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9. Zarówno pierwszą pompę 28, jak i drugą pompę 29 stanowi pompa nastawna. Druga pompa 29 obejmuje otwór ssący 29A oraz otwór wylotowy 29B. Otwór ssący 29A jest połączony z wylotem 26B grzejnika 26, zaś otwór wylotowy 29B jest połączony z wlotem 9C drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9. Ponadto zastosowano tu czujnik temperatury 30, pozwalający na pomiar temperatury wewnętrznej pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8, czujnik temperatury 31 pozwalający na pomiar temperatury wewnętrznej drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9, jak również czujnik temperatury 32 rozmieszczony wewnątrz przewodu 23.

Pojazd, w którym zamontowano klimatyzator powyższego rodzaju, stanowi przykładowo: pojazd wyposażony w silnik o spalaniu wewnętrznym pełniący funkcję silnika napędzającego; pojazd (to jest pojazd hybrydowy), obejmujący pewną liczbę źródeł napędu o różnych sposobach generowania mocy; pojazd (to jest pojazd elektryczny) obejmujący silnik elektryczny jako źródło mocy. Przykładowo w pojeździe wyposażonym w silnik o spalaniu wewnętrznym, a w szczególności wyposażonym w silnik stanowiący źródło zasilania, moc silnika przekazywana jest do kół z zastosowaniem przekładni. Pojazd tego rodzaju sterowany jest z zastosowaniem procesu sterowania widocznego na fig. 5. Dla uproszczenia: sterownik 33 stanowi sterownik do kontroli pracy całego pojazdu, przy czym stanowi go mikrokomputer wyposażony przede wszystkim w procesor główny (CPU lub MPU), moduł pamięci (RAM i ROM) oraz złącze wejście/wyjście. Dane rejestrowane przez czujniki temperatury 30, 31 i 32 wprowadzane są do sterownika 33, z kolei poszczególne typy czujników 34 odbierają informacje na

PL 209 334 B1 temat otwarcia akceleratora, prędkości silnika, wtrysku paliwa, podciśnienia pompy ssącej, zewnętrznej temperatury powietrza, prędkości pojazdu, trybu przełącznika klimatyzacji, stopnia nasłonecznienia, położenia przekładni, trybu pracy kluczyka zapłonu i tak dalej. Poszczególne sygnały czujników 34 kierowane są do sterownika 33.

Z kolei ze sterownika 33 emitowane są sygnały na potrzeby sterowania pracą silnika 51 oraz zaworu trzydrogowego 27, sygnały na potrzeby sterowania stopnia otwarcia nawilżacza 36, sygnały na potrzeby sterowania wydajnością pierwszej pompy 28 i drugiej pompy 29 i inne. W przypadku, gdy sprężarka 1, wentylatory 5 i 24 napędzane są z zastosowaniem silnika elektrycznego 50 zamiast silnika spalinowego 51, sterownik 33 przekazuje sygnały na potrzeby sterowania pracą silnika 50, sprężarki 1 oraz wentylatorów 5 i 24.

W przypadku omówionego wyżej klimatyzatora A1 istnieje możliwość ustawienia trzech trybów pracy: trybu szybkiego chłodzenia, trybu zwykłego chłodzenia (w tym trybu wstępnej akumulacji chłodu) oraz trybu ogrzewania. Poniżej omówione zostanie działanie klimatyzatora A1 w każdym z wybranych trybów pracy.

Tryb szybkiego chłodzenia

Tryb szybkiego chłodzenia wybierany jest wówczas, gdy wymagane jest szybkie chłodzenie wnętrza ze względu na jego bardzo wysoką temperaturę lub gdy ilość ciepła zgromadzonego wewnątrz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 jest niższa niż ilość przewidywana. Po wybraniu trybu szybkiego chłodzenia regulowana jest praca zaworu czterodrogowego 17 w sposób umożliwiający połączenie między pierwszym otworem przepływowym 8A pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 a wlotem 7A zasobnika 7 oraz blokujący połączenie między drugim otworem przepływowym 9B drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 a pierwszym otworem przepływowym 4A zewnętrznego wymiennika ciepła 4.

W trakcie działania sprężarki 1 czynnik chłodniczy w pierwszym obwodzie B1 jest sprężany i uwalniany przez otwór wylotowy 3 w postaci sprężonego gazu o wysokiej temperaturze. Sprężony czynnik chłodniczy przekazywany jest do drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 4, w wyniku czego temperatura czynnika chłodniczego ulega obniżeniu. W szczególności ciepło czynnika chłodniczego przekazywane jest wzdłuż rury 11 i z pomocą żeber promiennikowych 13 materiałowi 14 o właściwościach akumulacji ciepła, gdzie jest ono magazynowane. Druga pompa 29 odpowiada za przepływ solanki w obrębie trzeciego obwodu D1 zgodnie z kierunkiem cyrkulacji G1.

Z kolei czynnik chłodniczy uwalniany z drugiego otworu przepływowego 9B drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 przekazywany jest do zewnętrznego wymiennika ciepła 9. Jako że przepływ powietrza generowany jest z pomocą wentylatora 5, ciepło jest wypromieniowywane ze względu na wymuszony obieg w zewnętrznym wymienniku ciepła 4, w wyniku czego temperatura czynnika chłodniczego ulega obniżeniu i czynnik ten przeprowadzany jest do postaci ciekłej. Schłodzony w ten sposób wewnątrz zewnętrznego wymiennika ciepła 4 czynnik chłodniczy uwalniany jest przez drugi otwór przepływowy 4B i przeprowadzany do jednostki redukcji ciśnienia 6. Czynnik chłodniczy poddawany jest rozprężaniu adiabatycznemu poprzez jego przeprowadzenie przez jednostkę redukcji ciśnienia 6, po czym przekazywany jest do wymiennika ciepła 18.

Poniżej opisany zostanie przebieg wymiany ciepła między czynnikiem chłodniczym a solanką wewnątrz wymiennika ciepła 18. Czynnik chłodniczy jest rozprężany, zaś jego temperatura spada wewnątrz jednostki redukcji ciśnienia 6 w pierwszym obwodzie B1. W drugim obwodzie C1 - jako że drogi przepływu czynnika chłodniczego i solanki oddzielone są z pomocą płyty 19 - ciepło solanki pobierane jest przez czynnik chłodniczy, czemu towarzyszy jej pożądane schładzanie. W szczególności wymiennik ciepła 8 tworzy pewna liczba płyt 19 rozmieszczonych w podwoziu w ustalonej odległości, przy czym przestrzenie między płytami 19 stanowią kanały przepływu. Kanały te są ze sobą połączone, co pozwala na przepływ czynnika chłodniczego przez dowolny z kanałów, rozmieszczonych w sąsiedztwie, w poprzek płyty 19, oraz na przepływ solanki przez inny. Oznacza to, że kanały przepływu rozmieszczone są w sąsiedztwie - równolegle względem siebie. W podwoziu zlokalizowany jest wlot przepływowy i wylot przepływowy, które połączone są z kanałem przepływu czynnika chłodniczego, a ponadto wlot przepływowy oraz wylot przepływowy, które są połączone z kanałem przepływu solanki.

Wymiennik ciepła 18 sprawia, że kierunki przepływu czynnika chłodniczego i solanki są sobie przeciwne. Innymi słowy, kierunek przepływu czynnika chłodniczego w pierwszym obwodzie B1 oraz solanki w drugim obwodzie C1 są sobie przeciwne. Celem zastosowania konstrukcji tego rodzaju jest zwiększenie efektu schładzania solanki poprzez ustalenie położenia na drodze przepływu czynnika

PL 209 334 B1 chłodniczego, gdzie jego działanie chłodzące może być szczególnie skuteczne, w miejscu, gdzie solanka opuszcza wymiennik ciepła 18, z uwzględnieniem tego, że działanie chłodzące czynnika chłodniczego ulega stopniowemu osłabieniu, zaś w wymienniku ciepła 18 dochodzi do utraty ciepła wówczas, gdy czynnik chłodniczy przeprowadzany jest przez drugi otwór przepływowy 18B do pierwszego otworu przepływowego 18A.

Zgodnie z powyższym opisem czynnik chłodniczy przeprowadzony przez wymiennik ciepła 18 wprowadzany jest do sprężarki 1 przez pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła 8. Czynnik chłodniczy krąży wewnątrz pierwszego obwodu B1. Wówczas, gdy wybrano tryb szybkiego chłodzenia, czynnik chłodniczy przepływa wewnątrz pierwszego obwodu B1 w kierunku F1.

Z drugiej strony praca zaworu trzydrogowego 27 jest regulowana w taki sposób, aby łączył ze sobą wylot 28B pierwszej pompy 28 oraz drugi otwór przepływowy 18D wymiennika ciepła 18. Z pomocą pierwszej pompy 28 solanka wewnątrz drugiego obwodu C1 jest schładzana przez czynnik chłodniczy, będąc przeprowadzana przez wymiennik ciepła 18. Następnie solanka wewnątrz drugiego obiegu C1 przeprowadzana jest do wewnętrznego wymiennika ciepła 25 w jednostce klimatyzatora 20. W przypadku dokonania wyboru trybu szybkiego chłodzenia czynnik chłodniczy przeprowadzany jest wewnątrz drugiego obwodu C1 w kierunku E1.

W przypadku klimatyzatora 20 napędzany jest - z drugiej strony - wentylator 24, przy czym powietrze doprowadzane z otworu ssącego powietrza 21 podawane jest do wnętrza pojazdu XI przez otwór wylotowy 22 za pośrednictwem przewodu 23. Wówczas, gdy powietrze zawarte w przewodzie 23 przekazywane jest przez wewnętrzny wymiennik ciepła 25, ciepło zawarte w powietrzu przekazywane jest solance, w wyniku czego dochodzi do schłodzenia powietrza, zaś temperatura solanki wzrasta. W ten sposób temperatura wewnątrz pojazdu X1 ulega obniżeniu. Solanka krąży wewnątrz trzeciego obwodu D1 także zastosowaniem trybu szybkiego chłodzenia; niemniej, jako że nawilżacz 36 grzejnika 26 jest zamknięty, nie dochodzi do wymiany ciepła między solanką w trzecim obwodzie D1 a powietrzem przeprowadzanym wewnątrz przewodu 23.

Tryb zwykłego chłodzenia

Tryb zwykłego chłodzenia wybierany jest wówczas, gdy wymagane jest chłodzenie po zgromadzeniu ciepła wewnątrz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 w ilości powyżej wartości przewidywanej. W przypadku dokonania wyboru trybu zwykłego chłodzenia pierwszy obwód B1 i trzeci obwód D1 podlegają tym samym zjawiskom co w przypadku trybu szybkiego chłodzenia. Wewnątrz drugiego obwodu C1 zawór trzydrogowy 27 sterowany jest w sposób umożliwiający połączenie między wylotem 28B pierwszej pompy 28 a drugim otworem przepływowym 8D pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 oraz umożliwiający zamknięcie drogi przepływu między wylotem 28B pierwszej pompy 28 a drugim otworem przepływowym 18D wymiennika ciepła 18. W efekcie solanka uwolniona z pierwszej pompy 28 przeprowadzana jest poprzez zawór trzydrogowy 27 do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. W pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 wymiana ciepła zachodzi między czynnikiem chłodniczym o obniżonej temperaturze w pierwszym obwodzie B1 a solanką krążącą wewnątrz drugiego obwodu C1.

Zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 2, pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła 8 dysponuje materiałem 14 o właściwościach akumulacji ciepła. Ciepło solanki pobierane jest przez materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła, w wyniku czego dochodzi do dostatecznego schłodzenia solanki. Co więcej, zgodnie z fig. 2, czynnik chłodniczy i solanka przeprowadzane są w przeciwnych kierunkach. Innymi słowy, kierunek przepływu F1 czynnika chłodniczego w pierwszym obwodzie B1 oraz kierunek przepływu H1 solanki w drugim obwodzie C1 są sobie przeciwne. Celem zastosowania konstrukcji tego rodzaju jest zwiększenie efektu schładzania solanki poprzez ustalenie położenia na drodze przepływu czynnika chłodniczego, gdzie jego działanie chłodzące może być szczególnie skuteczne, w miejscu, gdzie solanka opuszcza wymiennik ciepła 18, z uwzględnieniem tego, że działanie chłodzące czynnika chłodniczego ulega stopniowemu osłabieniu, zaś w urządzeniu do akumulacji ciepła 8 dochodzi do utraty ciepła wówczas, gdy czynnik chłodniczy przeprowadzany jest przez drugi otwór przepływowy 8B do pierwszego otworu przepływowego 8A.

Zgodnie z tym sposobem wykonania wynalazku nawet w przypadku trybu zwykłego chłodzenia czynnik chłodniczy w pierwszym obwodzie B1 wprowadzany jest do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 przez wymiennik ciepła 18. Niemniej w przypadku trybu zwykłego chłodzenia czynnik chłodniczy wewnątrz pierwszego obwodu B1 można wprowadzać do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 bez konieczności jego przeprowadzania przez wymiennik ciepła 18 (to jest omijając wymiennik ciepła 18). Dzięki zastosowaniu konstrukcji tego rodzaju droga przepływu czynnika chłodPL 209 334 B1 niczego ulega skróceniu, w wyniku czego zaoszczędzić można na energii niezbędnej do zasilania sprężarki 1 na potrzeby generowania siły wymaganej do przekazywania czynnika chłodniczego, co z kolei pozwala na ograniczenie zużycia paliwa.

W związku z tym solanka schłodzona przez pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła 8 jest uwalniana przez pierwszy otwór przepływowy 8C pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8, po czym jest przekazywana do jednostki klimatyzatora 20. Pozostałe działania, jakich tu nie opisano, są takie same co w przypadku trybu szybkiego chłodzenia. Innymi słowy, w przypadku dokonania wyboru trybu zwykłego chłodzenia solanka przepływa wewnątrz drugiego obwodu C1 w kierunku H1. Opisy trybu wstępnej akumulacji chłodu zostaną tu pominięte.

Tryb ogrzewania

W przypadku wyboru trybu ogrzewania praca zaworu czterodrogowego sterowana jest w taki sposób, aby uzyskać połączenie między pierwszym otworem przepływowym 8A pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 a drugim otworem przepływowym 9B drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 oraz aby uzyskać połączenie między wlotem 7A zasobnika 7 a drugim otworem przepływowym 4A zewnętrznego wymiennika ciepła 4. Praca zaworu trzydrogowego 27 sterowana jest w taki sposób, aby uzyskać połączenie między otworem wylotowym 28B pierwszej pompy 28 a drugim otworem przepływowym 8D pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 oraz aby uzyskać połączenie między otworem wylotowym 28B pompy 28 a drugim otworem przepływowym 18D wymiennika ciepła 18. Pierwsza pompa 28 i druga pompa 29 pracują, zaś nawilżacz 36 grzejnika 26 jest otwarty.

W przypadku dokonania wyboru trybu ogrzewania, czynnik chłodniczy w pierwszym obwodzie B1 jest sprężany z zastosowaniem sprężarki 1 i przeprowadzany do postaci sprężonego gazu o podwyższonej temperaturze. Wówczas czynnik chłodniczy przeprowadzany jest do drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9. Gdy czynnik chłodniczy zostanie przekazany do drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9, ciepło czynnika chłodniczego zostanie przekazane solance w trzecim obwodzie D1. W szczególności ciepło czynnika chłodniczego przekazywane jest solance za pośrednictwem rury 11, żebra promiennikowego 13 materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła oraz rury 16. Co więcej, czynnik chłodniczy zasysany jest do wnętrza sprężarki 1 za pośrednictwem wymiennika ciepła 18, jednostki redukcji ciśnienia 6, zewnętrznego wymiennika ciepła 4 oraz zasobnika 7. W przypadku dokonania wyboru trybu ogrzewania, co opisano powyżej, czynnik chłodniczy przeprowadzany jest wewnątrz pierwszego obwodu B1 w kierunku J1.

Z kolei w drugim obwodzie C1 solanka przekazywana jest z otworu wylotowego 28B pierwszej pompy 28 w kierunku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 z wykorzystaniem pracy pierwszej pompy 28. Następnie w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 ciepło czynnika chłodniczego przekazywane jest solance wewnątrz drugiego obwodu C1, w wyniku czego solanka jest podgrzewana. W szczególności ciepło czynnika chłodniczego przekazywane jest solance za pośrednictwem rur 11 i 12, żebra promiennikowego 13 oraz materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła. Solanka o podwyższonej temperaturze uwalniana jest z pierwszego otworu przepływowego 8C pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 i przekazywana do wewnętrznego wymiennika ciepła 25 w jednostce klimatyzatora 20. Wówczas, gdy powietrze przekazywane wewnątrz przewodu 23 przeprowadzane jest przez wewnętrzny wymiennik ciepła 25, ciepło solanki przekazywane jest powietrzu znajdującemu się wewnątrz przewodu 23, zaś podgrzane powietrze wprowadzane jest przez otwór wylotowy 22 do wnętrza pojazdu X1. W ten sposób wnętrze pojazdu X1 jest ogrzewane. Ciepło uwalniane z otworu wylotowego 25B wewnętrznego wymiennika ciepła 25 zasysane jest następnie przez otwór ssący 28A pierwszej pompy 28.

W przypadku dokonania wyboru trybu ogrzewania wewnątrz trzeciego obwodu D1 działa druga pompa 29, zaś solanka przepływa wewnątrz trzeciego obwodu D1 w kierunku G1. W związku z tym solanka, której temperatura uległa podwyższeniu w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9, przeprowadzana jest do grzejnika 26. W grzejniku 26 ciepło solanki przekazywane jest powietrzu znajdującemu się wewnątrz przewodu 23, w wyniku czego powietrze w przewodzie 23 jest dodatkowo ogrzewane. Ciepło uwalniane przez wylot 26B grzejnika 26 zasysane jest przez otwór ssący 29A drugiej pompy 29.

Poniżej opisany zostanie przykład kontrolny, prezentujący dokonywanie wyboru spośród trzech wymienionych wyżej trybów działania w oparciu o schematy przepływowe widoczne na fig. 6 i 7. Każda z części schematu oznaczonych numerem w kółku na fig. 6 rozwinięta została na fig. 7 z uwzględnieniem analogicznych oznaczeń w kółku. I tak, rozpoczynając od schematu przepływowego na fig. 6, zwraca się uwagę na etap S601, gdzie dokonywany jest wybór, czy aktywować klimatyzator A1. Przy12

PL 209 334 B1 kładowo wówczas, gdy klimatyzator jest włączany, odpowiedź na etapie S601 brzmi TAK (YES), po czym - na etapie S602 - podejmowany jest wybór, czy aktywować tryb szybkiego chłodzenia.

Decyzja na etapie S602 podejmowana jest przykładowo na podstawie planu widocznego na fig. 8 oraz schematu widocznego na fig. 9. Plan na fig. 8 prezentuje zależność między temperaturą materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 a bieżącym stanem (chłodzenie/grzanie) materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła. Plan widoczny na fig. 8 pokazuje, że: materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła znajduje się w postaci stałej wówczas, gdy jego temperatura wynosi poniżej T2; materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła znajduje się w postaci mieszanej (stałej oraz ciekłej) wówczas, gdy jego temperatura wynosi T2; materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła znajduje się w postaci ciekłej lub mieszanej (ciekłej oraz gazowej) wówczas, gdy jego temperatura wynosi powyżej T2.

Zgodnie z tym, co zaprezentowano na schemacie na fig. 9, wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 rośnie, polecenie szybkiego chłodzenia jest wyłączone (OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T6 lub mniej. W przypadku gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 osiągnie wartość T6 lub wyższą, polecenie szybkiego chłodzenia jest aktywowane (ON). Z drugiej strony wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 spada, polecenie szybkiego chłodzenia aktywowane (ON) jest wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekroczy T2, zaś pozostaje wyłączone (OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T2 lub mniej. Tym samym histereza ustawiana jest dla wartości progowych T2 i T6 temperatury. Istnieje również możliwość oceny, czy istnieje zapotrzebowanie na szybkie chłodzenie na podstawie pomiarów temperatury otoczenia wokół pojazdu lub w jego wnętrzu i porównania, czy zmierzona wartość znajduje się powyżej wartości ustalonej.

O ile odpowiedź na etapie S602 brzmi TAK (YES), wybierany jest tryb szybkiego chłodzenia. Wówczas regulowana jest praca zaworu czterodrogowego 17 oraz zaworu trzydrogowego 27 w sposób odpowiadający trybowi szybkiego chłodzenia, a ponadto uruchamiana jest pierwsza pompa 28 i druga pompa 29 (etap S604), po czym następuje etap S605.

Na etapie S605 dokonuje się oceny, czy odnotowano niedostateczną akumulację chłodu w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 na podstawie fig. 8 i 10. „Niedostateczna akumulacja chłodu” oznacza, że „temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła nie została obniżona do wartości przewidzianej lub niższej”. Zgodnie z tym, co przedstawiono na schemacie widocznym na fig. 10, wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wzrasta, niedostateczna akumulacja chłodu nie jest sygnalizowana (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T5 lub mniej, a sygnalizowana jest wtedy (opcja ON), gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekroczy wartość T5. Z drugiej strony w przypadku, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła spada, niedostateczna akumulacja chłodu jest sygnalizowana (opcja ON), gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T2, a nie jest sygnalizowana (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T2 lub poniżej.

W przypadku, gdy odpowiedź na etapie S605 brzmi TAK (YES), ilość ciepła zgromadzonego w materiale 14 o właściwościach akumulacji ciepła jest niedostateczna. Na etapie S606 żądanie priorytetowe uruchomienia klimatyzacji jest aktywowane (ON), po czym procedura kontynuowana jest do etapu S608. Z drugiej strony wówczas, gdy odpowiedź na etapie S605 jest odmowna (NO), ilość ciepła zgromadzonego w materiale 14 o właściwościach akumulacji ciepła jest dostateczna. Żądanie priorytetowe uruchomienia klimatyzacji jest wyłączone (opcja OFF) na etapie S607, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S608. „Żądanie priorytetowe uruchomienia klimatyzacji” oznacza, że „dopuszcza się działanie sprężarki 1 niezależnie od obciążenia silnika, o ile ilość ciepła zgromadzonego w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 w przypadku realizacji operacji chłodzenia z zastosowaniem pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 jako źródła ciepła lub ilość ciepła zgromadzonego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 w przypadku realizacji operacji ogrzewania z zastosowaniem drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 jako źródła ciepła jest niedostateczna w stosunku do zapotrzebowania, w wyniku czego nie można zapewnić pożądanej klimatyzacji”.

Na etapie S608 sprawdza się, czy akumulacja chłodu w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 została ukończona na podstawie planu widocznego na fig. 8 i schemacie widocznym na fig. 11. „Ukończenie akumulacji chłodu” oznacza, że „temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji

PL 209 334 B1 ciepła została obniżona do temperatury przewidzianej lub niższej”. Przykładowo w sytuacji, gdy temperatura materiału 14 właściwościach akumulacji ciepła rośnie, zakończenie akumulacji chłodu sygnalizowane jest (opcja ON) wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T2 lub mniej, zaś nie jest sygnalizowana (opcja OFF) wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T2. Z drugiej strony wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła ulega obniżeniu, ukończenie akumulacji chłodu nie jest sygnalizowane (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T1, zaś ukończenie akumulacji chłodu jest sygnalizowane (opcja ON), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T1 lub mniej. Tym samym histereza ustawiana jest dla wartości progowych T1 i T2 temperatury.

O ile odpowiedź udzielana na etapie S608 brzmi TAK (YES), na etapie S609 ocenia się, czy sygnalizowane jest (opcja ON) ukończenie akumulacji ciepła w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 na podstawie planu widocznego na fig. 12 oraz schematu widocznego na fig. 13. „Ukończenie akumulacji ciepła” oznacza, że „temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wzrasta powyżej ustalonej wartości”. Plan widoczny na fig. 12 pokazuje zależność między temperaturą materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła w przypadku zastosowania ciepła jawnego fazy ciekłej oraz w warunkach chłodzenia/ogrzewania. W szczególności temperatura docelowa dla akumulacji chłodu ustalana jest na poziomie między T8 a T9, to jest między temperaturą topnienia a temperaturą wrzenia materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła.

W sytuacji, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła rośnie, zakończenie akumulacji chłodu nie jest sygnalizowane (opcja OFF) wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T9 lub mniej, zaś jest sygnalizowana (opcja ON) wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T9. Z drugiej strony wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła ulega obniżeniu, ukończenie akumulacji chłodu jest sygnalizowane (opcja ON), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T8, zaś ukończenie akumulacji ciepła nie jest sygnalizowane (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T8 lub mniej. Tym samym histereza ustawiana jest dla wartości progowych T8 i T9 temperatury.

O ile odpowiedź udzielana na etapie S609 brzmi TAK (YES), zezwolenie na działanie sprężarki 1 nie jest aktywowane (opcja OFF) na etapie S610, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S618. Z drugiej strony wówczas, gdy odpowiedź udzielana na etapie S608 brzmi NIE (NO), zezwolenie na działanie sprężarki 1 jest aktywowane (opcja ON) na etapie S611, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S618.

Z drugiej strony, o ile odpowiedź udzielana na etapie S609 brzmi NIE (NO), zezwolenie na działanie sprężarki 1 jest aktywowane (opcja ON) na etapie S612, zaś na etapie S613 ocenia się, czy materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 ulega rozmrożeniu (to jest w warunkach rozmrażania). O ile odpowiedź udzielana na etapie S613 brzmi NO, rozmrażanie rozpoczyna się na etapie S616, a regulator czasowy 1 uruchamiany jest na etapie S617. Zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 1, w przypadku rozpoczęcia operacji rozmrażania materiał 14 o właściwościach rozmrażania jest roztapiany poprzez tymczasową zmianę kierunku cyrkulacji czynnika chłodniczego wewnątrz pierwszego obwodu B1 na ten, jaki obowiązuje w trybie ogrzewania (to jest kierunek cyrkulacji J1 zaznaczony na fig. 1), pod warunkiem, że obciążenie w trakcie chłodzenia jest niskie oraz materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 znajduje się całkowicie w postaci stałej i ukończono akumulację chłodu, podczas gdy czynnik chłodniczy przekazywany jest wewnątrz pierwszego obwodu B1 w kierunku cyrkulacji F1 w celu przeprowadzenia procesu chłodzenia.

O ile odpowiedź na etapie S613 brzmi TAK (YES), na etapie S614 ocenia się, czy regulator czasowy 1 zakończył pracę. Przykładowo, czas wymagany do chwili, gdy materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła ulegnie przemianie w ciecz, ustalany jest na podstawie temperatury materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9, po czym regulator czasowy 1 ustawiany jest na podstawie uzyskanych danych.

O ile odpowiedź na etapie S614 brzmi TAK (YES), proces rozmrażania nie jest uruchomiony (opcja OFF) na etapie S615. Kierunek cyrkulacji czynnika chłodniczego wewnątrz pierwszego obwodu B1 powraca do tego, jaki odpowiada trybowi chłodzenia (to jest do kierunku cyrkulacji F1, widocznego na fig. 1), po czym procedura kontynuowana jest do etapu S618. Z drugiej strony, o ile odpowiedź na etapie S614 brzmi NIE (NO), proces kontynuowany jest do etapu S618 bez mian.

PL 209 334 B1

O ile odpowiedź na etapie S618 brzmi TAK (YES), proces kontynuowany jest do etapu S619. Pierwsza pompa 28 jest zatrzymywana i następuje powrót do etapu S601. Z kolei wówczas, gdy odpowiedź na etapie S618 brzmi NIE (NO), pierwsza pompa 28 jest aktywowana po ustawieniu jej wydajności w opisany niżej sposób. Po pierwsze, pierwsza pompa 28 poddawana jest regulacji, po czym regulowana jest pojemność cieplna poprzez regulację stopnia otwarcia nawilżacza 36 rdzenia grzewczego 35. Wydajność pierwszej pompy 28 regulowana jest w taki sposób, aby temperatura powietrza TE za otworem wylotowym 22 zgodnie z kierunkiem przepływu osiągnęła temperaturę docelową TEO. W związku z tym podczas operacji schładzania, gdy zasadnicza temperatura powietrza we wnętrzu pojazdu X1 jest wyższa niż temperatura docelowa, przeprowadzana jest regulacja mająca na celu zwiększenie tempa przepływu dla pierwszej pompy 28. Z drugiej strony, gdy temperatura powietrza we wnętrzu pojazdu X1 odpowiada wartości docelowej lub jest od niej niższa, przeprowadzana jest regulacja mająca na celu ograniczenie tempa przepływu pierwszej pompy 28. Natomiast podczas operacji ogrzewania, gdy temperatura powietrza we wnętrzu pojazdu X1 jest wyższa niż temperatura docelowa, przeprowadzana jest regulacja mająca na celu ograniczenie tempa przepływu dla pierwszej pompy 28. Z kolei wówczas, gdy temperatura powietrza we wnętrzu pojazdu X1 odpowiada wartości docelowej lub jest od niej niższa, przeprowadzana jest regulacja mająca na celu zwiększenie tempa przepływu dla pierwszej pompy 28.

W związku z tym wówczas, gdy przeprowadzana jest regulacja tempa przepływu dla pierwszej pompy 28, przeprowadzić można kontrolę PI w celu zestawienia informacji zwrotnej na temat temperatury powietrza we wnętrzu pojazdu X1 z temperaturą docelową. Poniżej zaprezentowano przykład wzorów do obliczania tempa przepływu dla każdej z pomp stosowanych na potrzeby regulacji PI.

W czasie procesu chłodzenia:

En=TE-TEO

P1out=P1out(n-1)+Kp((E(n)-E(n-1))+(T/Ti*E(n))

W czasie procesu ogrzewania:

En=TE-TEO

P1out = P1out (n-1)-Kp((E(n)-E(n-1)) + (T/Ti*E (n))

Przy czym dla obydwu wzorów:

P1out oznacza wydajność pierwszej pompy 28; TE oznacza temperaturę powietrza; TEO oznacza temperaturę docelową; E oznacza różnicę między temperaturą powietrza a temperaturą docelową; KP oznacza stałą proporcjonalności; Ti oznacza stałą całkowitą; T oznacza czas próbkowania.

Z drugiej strony, wówczas, gdy przełącznik klimatyzatora wyłączono, podejmując decyzję na etapie S601 na fig. 6, odpowiedź na etapie S601 brzmi NIE (NO), a procedura kontynuowana jest zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 7. Następnie, na etapie S621, ocenia się, czy żądanie ogrzewania jest aktywne (opcja ON). Ocena na etapie S621 przeprowadzana jest na podstawie schematu widocznego na fig. 14. Przykładowo wówczas, gdy temperatura docelowa strumienia powietrza z otworu wylotowego 22 powietrza w jednostce klimatyzatora 20 (to jest wymagana temperatura TAO) rośnie, żądanie ogrzewania jest nieaktywne (opcja OFF), o ile pożądana temperatura wynosi T45 lub poniżej. Z drugiej strony żądanie ogrzewania jest aktywne (opcja ON), gdy pożądana temperatura przekracza T45. Z drugiej strony, wówczas, gdy wymagana temperatura spada, żądanie ogrzewania jest aktywne (opcja ON) wówczas, gdy pożądana temperatura przekracza T45. Z drugiej strony, żądanie ogrzewania nie jest aktywne (OFF), gdy pożądana temperatura wynosi T35 lub mniej. Tym samym histereza ustawiana jest dla wartości progowych T35 i T45 temperatury.

O ile odpowiedź na etapie S621 jest twierdząca (S621), wybierany jest tryb ogrzewania i aktywowana jest pierwsza pompa 28 i druga pompa 29 na etapie S622. Następnie, na etapie S624, ocenia się, czy istnieje niedostateczna akumulacja ciepła w przypadku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 (opcja ON) na podstawie planu widocznego na fig. 8 oraz schematu widocznego na fig. 10. „Niedostateczna akumulacja ciepła” oznacza, że „temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła nie wzrosła powyżej przewidzianej temperatury”. Zgodnie z tym, co zaprezentowano przykładowo na fig. 15, wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła rośnie, sygnalizowana jest (opcja ON) niedostateczna akumulacja ciepła, o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T4 lub mniej, zaś niedostateczna akumulacja ciepła nie jest sygnalizowana (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekroczy T4. Z drugiej strony wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła spada, niedostateczna akumulacja ciepła nie jest sygnalizowana (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T7, zaś niedostateczna akumulacja ciepła

PL 209 334 B1 jest sygnalizowana (opcja ON), ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T7 lub mniej. Tym samym histereza ustawiana jest dla wartości progowych 42 i T7 temperatury.

O ile odpowiedź na etapie S624 brzmi TAK (YES), żądanie priorytetowe uruchomienia klimatyzacji jest aktywowane (ON) na etapie S625, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S627. Z drugiej strony wówczas, gdy odpowiedź na etapie S624 jest odmowna (NO), żądanie priorytetowe uruchomienia klimatyzacji nie jest aktywowane (OFF) na etapie S626, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S627. Na etapie S627 ocenia się, czy ukończenie akumulacji ciepła dla pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła jest sygnalizowane (opcja ON) na podstawie planu widocznego na fig. 8 oraz schematu widocznego na fig. 16.

Zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 16, przykładowo wówczas, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wzrasta, ukończenie akumulacji ciepła nie jest sygnalizowane (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T4 lub mniej, zaś ukończenie akumulacji ciepła jest sygnalizowane (opcja ON), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T4. Z drugiej strony, w przypadku, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła spada, ukończenie akumulacji ciepła jest sygnalizowane (opcja ON), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przekracza T3, zaś ukończenie akumulacji ciepła nie jest sygnalizowane (opcja OFF), o ile temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła wynosi T3 lub mniej.

O ile odpowiedź na etapie S627 jest twierdząca (YES), zezwolenie na działanie sprężarki jest nieaktywne (opcja OFF) na etapie S628, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S630. Z kolei wówczas, gdy odpowiedź na etapie S627 brzmi NIE (NO), zezwolenie na działanie sprężarki jest aktywne (opcja ON) na etapie S629, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S630.

Następująca zależność ustalana jest dla etapu S630:

TEO=TAO

TAO oznacza temperaturę docelową (pożądaną) powietrza uwalnianego przez otwór wylotowy powietrza 22. Po etapie S630 wydajność pierwszej pompy 28 i drugiej pompy 29 jest obliczana na etapie S631, po czym proces powraca do etapu S601 widocznego na fig. 6. Odpowiedź odmowna na etapie S621 oznacza, że w tych warunkach nie jest wymagane ani chłodzenie, ani ogrzewanie.

W tym przypadku na etapie S623 wybierany jest tryb chłodzenia wstępnego, po czym procedura kontynuowana jest do etapu S607 na fig. 6. Po wybraniu trybu chłodzenia wstępnego przeprowadzana jest regulacja, w celu zgromadzenia ciepła wewnątrz urządzenia do akumulacji ciepła lub w celu wypromieniowania ciepła z urządzenia do akumulacji ciepła poprzez uruchomienie sprężarki 1 z zastosowaniem części momentu obrotowego silnika spalinowego 51 na biegu jałowym pod warunkiem, że zużycie paliwa w przypadku silnika spalinowego 51 niemal się nie zmienia; przykładowo wówczas, gdy silnik działa za sprawą siły inercji, przy czym przeprowadzana jest regulacja w celu wstrzymania podawania paliwa, energia kinetyczna generowana przez inercję pojazdu przekazywana jest silnikowi 51, tym samym powodując ruch jałowy silnika 51.

Dzięki zastosowaniu regulacji tego rodzaju ciepło pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 jest wypromieniowywane, nie wpływając niekorzystnie na zużycie paliwa w przypadku silnika 51, zaś w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 ciepło jest gromadzone. W związku z tym istnieje możliwość przygotowania w oczekiwaniu na nowe żądanie dotyczące nie tylko działania klimatyzatora, ale również systemu ogrzewania.

W każdym z etapów, gdy kluczyk zapłonu jest przekręcany, to jest wówczas, gdy układ jest aktywowany, dokonywane są oceny różnego rodzaju niezależnie od wartości temperatury na odpowiednich schematach. Przykładowo na schemacie widocznym na fig. 9, gdy układ jest aktywowany, żądanie szybkiego chłodzenia jest aktywne (opcja ON). Z drugiej strony, zgodnie z tym, co widoczne jest na schemacie na fig. 10, gdy układ jest aktywowany, sygnalizowany jest (opcja ON) niedostateczny chłód w przypadku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. W przypadku schematu widocznego na fig. 11, gdy układ jest aktywowany, niedostateczna akumulacja chłodu nie jest sygnalizowana (opcja OFF) w przypadku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. W przypadku schematu widocznego na fig. 13, gdy układ jest aktywowany, ukończenie akumulacji ciepła nie jest sygnalizowane (opcja OFF) w przypadku drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9. W przypadku schematu widocznego na fig. 14, gdy układ jest aktywowany, żądanie ogrzewania jest sygnalizowane (opcja ON). W przypadku schematu widocznego na fig. 15, gdy układ jest aktywowany, sygnalizowana jest niedostateczna akumulacja ciepła (opcja ON) w przypadku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. W przypadku schematu widocznego na fig. 16, gdy układ jest aktywowany, ukończenie akumulacji

PL 209 334 B1 ciepła nie jest sygnalizowane (opcja OFF) w przypadku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. Na etapie S601 uwzględnionym na fig. 6 można również ocenić na podstawie zewnętrznej temperatury powietrza, czy żądane jest uruchomienie klimatyzatora A1.

W związku z powyższym w przypadku klimatyzatora A1 widocznego na fig. 1 wymiana ciepła przeprowadzana jest między czynnikiem chłodniczym przeprowadzanym wewnątrz pierwszego obwodu B1 a solanką przeprowadzaną wewnątrz drugiego obwodu C1 w celu ogrzania lub schłodzenia powietrza. Co więcej, zgodnie z tym sposobem wykonania wynalazku, istnieją pewne różnice między wymiennikiem ciepła 18 a pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła 8 w zakresie wymiany ciepła; przykładowo odnośnie współczynnika wymiany ciepła, strumienia cieplnego, współczynnika przenikania ciepła, wytrzymałości cieplnej i tym podobnych. W szczególności wymiana ciepła między czynnikiem chłodniczym a solanką w wymienniku ciepła 18 jest wyższa niż w przypadku pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. Uzasadnione jest to tym, że wewnątrz wymiennika ciepła 18 nie umieszczono materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła, w związku z czym pojemność cieplna pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 jest wyższa niż w przypadku wymiennika ciepła 18, w którym umieszczono materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła.

Z powyższych względów w klimatyzatorze A1, zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 1, wymiana ciepła (lub charakterystyka wymiany ciepła) między czynnikiem chłodniczym w pierwszym obwodzie B1 a solanką w drugim obwodzie C1 może podlegać zmianom bez konieczności dokonywania zmiany funkcji przenoszenia czynnika chłodniczego w przypadku sprężarki 1 poprzez wybór pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 lub wymiennika ciepła 18. W związku z tym pożądane działanie klimatyzacji uzyskać można niezależnie od bieżącego trybu pracy sprężarki 1, co pozwala na regulację temperatury wnętrza w sposób arbitralny.

Co więcej, nie tak ważna jest regulacja układu napędowego sprężarki 1 zgodnie z wymaganą temperaturą nadmuchu. Innymi słowy, wpływ na obciążenie silnika wywołany zapotrzebowaniem ze strony układu klimatyzacji został ograniczony. Wówczas, gdy sprężarka 1 napędzana jest przez silnik spalinowy 51, istnieje możliwość, aby w sposób korzystny wpłynąć na zużycie paliwa w przypadku silnika spalinowego 51. Z drugiej strony wówczas, gdy silnik zasilany jest z zastosowaniem prądnicy elektrycznej, a silnik elektryczny 50 zasilany jest energią elektryczną w celu napędzania sprężarki 1, zużycie energii elektrycznej jest ograniczone w przypadku silnika elektrycznego 50 w taki sposób, że można korzystnie wpłynąć na zużycie paliwa w przypadku silnika spalinowego 51. Innymi słowy, obciążenie silnika można wyrównać niezależnie od zmian dotyczących wymaganej temperatury nadmuchu. Co więcej, istnieje możliwość ograniczenia zużycia części energii stosowanej do napędzania sprężarki 1, gdy moment obrotowy silnika jest niski, co pozwala zredukować zjawisko ograniczenia jej zasilania.

Co więcej w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 lub wymienniku ciepła 18 - w przypadku, gdy charakterystyka 45 akumulacji ciepła dla pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8, w tym temperatura, ilość ciepła i tym podobne, pozwalają na dostosowanie się do wymaganej temperatury nadmuchu - wymiana ciepła przeprowadzana jest między solanką a czynnikiem chłodniczym z zastosowaniem pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. W związku z tym unika się niedopasowania między wymaganą temperaturą nadmuchu a charakterystyką akumulacji ciepła, w wyniku czego działanie klimatyzatora A1 można dodatkowo ulepszyć.

Co więcej, ciepło czynnika grzewczego przeprowadzanego wewnątrz pierwszego obwodu B1 można gromadzić wewnątrz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9, przy czym ciepło może być przekazywane powietrzu przeprowadzanemu wzdłuż przewodu 23. W związku z tym istnieje możliwość zwiększenia użyteczności nadmiaru energii cieplnej, jaka generowana jest podczas kompresji z zastosowaniem sprężarki 1 i jaka nie jest przekazywana do wymiennika ciepła 18 oraz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8, co pozwala na dalsze usprawnienie działania klimatyzatora A1.

Zgodnie z typowym rozwiązaniem ciepło kondensatora 4 wypromieniowywane jest do otaczającego powietrza. Zgodnie z tym sposobem wykonania wynalazku, ciepło z kondensatora 4 gromadzone jest wewnątrz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9, zaś uzyskana energia cieplna może być stosowana w procesie mieszania powietrznego podczas operacji chłodzenia, jako źródło ciepła podczas operacji ogrzewania oraz jako źródło ciepła podczas rozgrzewania silnika spalinowego 51, podgrzewania oleju i tym podobnych. „Mieszanie powietrzne” oznacza, że powietrze schładzane przez wewnętrzny wymiennik ciepła 25 podgrzewane jest z pomocą grzejnika 26 w celu utrzymania temperatury wnętrza pojazdu X1 na poziomie temperatury docelowej. W przypadku zastosowania tego ciePL 209 334 B1 pła jako źródła ciepła dla potrzeb rozgrzewania silnika spalinowego 51 lub podgrzewania oleju i tym podobnych, możliwe są przykładowo następujące rozwiązania:

1. Spełniono stawiane wymogi (przykładowo: pojazd jest zatrzymywany, otwór akceleratora znajduje się na poziomie zero, zaś pedał hamulca jest wciśnięty (ON)) i przeprowadzana jest regulacja zatrzymania z zastosowaniem biegu jałowego w celu unieruchomienia silnika spalinowego 51.

2. Pojazd hybrydowy wyposażony w silnik spalinowy 51 oraz silnik elektryczny jako silniki napędzające porusza się pod wpływem momentu obrotowego silnika elektrycznego, zaś silnik spalinowy 51 jest unieruchomiony.

Co więcej, ciepło sprężonego gazu chłodniczego o wysokiej temperaturze, sprężonego z zastosowaniem sprężarki 1, pobierane jest przez drugie urządzenie do akumulacji ciepła 9, po czym czynnik chłodniczy wprowadzany jest do kondensatora, w wyniku czego przez kondensator wypromieniowywana jest zredukowana ilość ciepła czynnika chłodniczego. To pozwala na obniżenie szybkości pracy wentylatora 5, tym samym umożliwiając ograniczenie energii elektrycznej wymaganej do obsługi wentylatora 5. Co więcej, istnieje również możliwość poprawienia zużycia paliwa w przypadku silnika spalinowego 51 dla potrzeb napędzania prądnicy elektrycznej, wytwarzającej energię elektryczną.

Zgodnie z układem klimatyzacji widocznym na fig. 1 w przypadku dokonania wyboru trybu szybkiego chłodzenia lub trybu chłodzenia kierunek przepływu czynnika chłodniczego wewnątrz obwodu B1 oraz kierunek przepływu solanki wewnątrz drugiego obwodu C1 są sobie przeciwne. W szczególności wówczas, gdy wybrano tryb szybkiego chłodzenia, kierunek przeprowadzania czynnika chłodniczego oraz solanki są sobie przeciwne wewnątrz wymiennika ciepła 18, zaś w przypadku dokonania wyboru trybu chłodzenia kierunki przepływu czynnika chłodniczego i solanki są sobie przeciwne wewnątrz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8. Z tego względu różnicę temperatur między czynnikiem chłodniczym a solanką można utrzymywać na możliwie wysokim poziomie wewnątrz całego obszaru zgodnie z kierunkami przepływu czynnika chłodniczego i solanki. Takie rozwiązanie pozwala na zwiększenie efektywności procesu wymiany ciepła wewnątrz wymiennika ciepła 18 oraz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8.

Wewnątrz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 oraz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 umieszczono żebro promiennikowe 13. W związku z tym tryb przekazu ciepła można ujednolicić dla całego materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła. To pozwala na zmniejszenie obciążenia materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła, tym samym zwiększając trwałość urządzeń do akumulacji ciepła. Co więcej, zastosowanie żebra promiennikowego 13 zwiększa obszar wymiany ciepła między czynnikiem chłodniczym a solanką, co z kolei powoduje wzrost wydajności procesu wymiany ciepła.

Co więcej, w przypadku wyboru trybu szybkiego chłodzenia lub trybu chłodzenia istnieje możliwość gromadzenia ciepła czynnika chłodniczego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 przed przeprowadzeniem czynnika chłodniczego do zewnętrznego wymiennika ciepła 4. W związku z tym szybkość działania wentylatora 5 dla potrzeb chłodzenia czynnika chłodniczego można zmniejszyć. W przykładzie wykonania widocznym na fig. 1, ciepło drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 przekazywane jest jednostce klimatyzatora 20. Niemniej, jeśli ciepło drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 stosowane jest na potrzeby rozgrzewania silnika spalinowego 51 z chwilą jego uruchamiania, zmniejszenie emisji można poprawić. Przykład ten znajduje zastosowanie w przypadku pojazdu wyposażonego wyłącznie w silnik jako silnik napędzający, pojazdu hybrydowego, dysponującego silnikiem spalinowym oraz silnikiem elektrycznym jako silnikiem napędzającym oraz w przypadku pojazdu ekonomicznego, pozwalającego na regulację uruchamiania i zatrzymywania silnika na podstawie ustalonych wcześniej wytycznych poza trybem działania kluczyka zapłonu i innymi.

Co więcej, zgodnie z rozwiązaniem widocznym na fig. 1, istnieje możliwość gromadzenia chłodu wewnątrz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8 oraz gromadzenia ciepła wewnątrz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9. Pod warunkiem, że zezwala się na zastosowanie zarówno chłodzenia, jak i ogrzewania (to jest wiosną lub jesienią), ciepło, uprzednio zgromadzone w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 można wykorzystać wówczas, gdy wymagane jest ogrzewanie, zaś ciepło wstępnie zgromadzone w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 można wykorzystać wówczas, gdy wymagane jest chłodzenie. Takie rozwiązanie pozwala zabezpieczyć przed utratą ciepła.

Co więcej, wówczas, gdy ciepło gromadzone jest wstępnie w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9 oraz w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 z zastosowaniem napędu sprężarki 1, istnieje możliwość zasilania klimatyzatora A1. W tym wypadku można wykorzystać zgromadzone ciepło, uruchamiając jedynie pierwszą pompę 28 i drugą pompę 29, nie uruchamiając natomiast sprężar18

PL 209 334 B1 ki 1. W związku z tym poprawić można zużycie paliwa i charakterystykę zasilania w przypadku silnika spalinowego 51.

Jako że ciepło zgromadzone wewnątrz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła 9 może być stosowane do mieszania powietrznego podczas chłodzenia, usuwania wilgoci, ogrzewania i innych, korzystne jest, aby drugie urządzenie do akumulacji ciepła 9 dysponowało maksymalną ilością akumulowanego ciepła. Na omawianym wyżej schemacie widocznym na fig. 6, przykładowo wówczas, gdy procedura przeprowadzana jest do etapu S612 poprzez etap S608 i S609, korzystne jest gromadzenie ciepła w drugim urządzaniu do akumulacji ciepła 9, jakie pozwala na akumulację większej ilości ciepła. Niemniej wówczas, gdy ukończono proces akumulacji chłodu wewnątrz pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła 8, ciepło zawarte w pierwszym urządzeniu akumulacji ciepła 8 nie może być przekazane czynnikowi chłodniczemu krążącemu wewnątrz pierwszego obwodu B1 z zastosowaniem sprężarki 1.

W takim wypadku, na etapie S616, materiał 14 o właściwościach akumulacji ciepła zawarty w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 tymczasowo poddawany jest operacji rozmrażania, w celu przekazania ciepła zawartego w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła 8 czynnikowi chłodniczemu wewnątrz obwodu B1. Co więcej, korzystne jest ustalenie czasu dla regulatora czasowego 1 na etapie S617 w taki sposób, aby uzyskać spodziewaną pojemność cieplną.

Spodziewana pojemność cieplna ustalana jest na podstawie danych dotyczących nachylenia drogi, danych na temat infrastruktury (na temat ruchu drogowego, pogody i innych), szybkości pojazdu, temperatury zewnętrznej, ilości ciepła wymaganej na potrzeby działania klimatyzacji wewnątrz pojazdu. Spodziewaną pojemność cieplną można również ustalić na podstawie ilości ciepła zgromadzonej w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła 9.

Poniżej opisany zostanie związek między budową poszczególnych sposobów wykonania a niniejszym wynalazkiem. Czynnik chłodniczy odpowiada pierwszemu czynnikowi grzewczemu według wynalazku; solanka odpowiada drugiemu czynnikowi grzewczemu według wynalazku; sterownik 33 odpowiada jednostce sterującej według wynalazku; „sytuacja, gdy temperatura materiału 14 o właściwościach akumulacji ciepła przewyższa ustaloną temperaturę” odpowiada „sytuacji, gdy ustalona wartość ciepła gromadzona jest w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła”; „kierunek cyrkulacji F1 czynnika chłodniczego wewnątrz pierwszego obwodu B1” odpowiada „kierunkowi cyrkulacji pierwszego czynnika grzewczego w pierwszym obwodzie”, zaś kierunki cyrkulacji H1 i E1 solanki w drugim obwodzie C1 odpowiadają „kierunkowi cyrkulacji drugiego czynnika grzewczego w drugim obwodzie”.

Charakterystyczne konstrukcje przedstawione w przypadku poszczególnych sposobów wykonania stanowią przykładowo: w szczególności jednostka sterująca klimatyzatora, jaka odpowiada za wymianę ciepła między czynnikiem grzewczym a pierwszym obiektem przekazywania ciepła poprzez przemieszczanie czynnika grzewczego z zastosowaniem jednostki przekazywania lub jednostki ciśnieniowej, charakteryzuje się tym, że obejmuje środki oceny zapotrzebowania na regulację temperatury służące do oceny zapotrzebowania na regulację temperatury ze strony obiektu, wewnątrz którego działać ma klimatyzacja, a ponadto środki wyboru, służące do dokonywania wyboru - kiedy dokonywana ma być wymiana ciepła między czynnikiem grzewczym a pierwszym obiektem przekazywania ciepła - który spośród wymienników ciepła o różnym działaniu w zakresie wymiany ciepła oraz rozmieszczonych w różnych punktach zgodnie z kierunkiem rozchodzenia się czynnika grzewczego należy zastosować.

Co więcej, środki wyboru oferują ponadto funkcję wyboru dowolnego spośród większej liczby wymienników ciepła w przypadku zmiany temperatury pierwszego obiektu przekazywania ciepła na wartość wyższą niż ustalona w celu usprawnienia wymiany ciepła między czynnikiem grzewczym a pierwszym obiektem przekazywania ciepła. Co więcej, środki wyboru dysponują funkcją wyboru dowolnego spośród wielu wymienników ciepła o określonej uprzednio funkcji, w wyniku czego temperatura obiektu przekazywania ciepła ustalana być może na określonym poziomie.

Co więcej, zastosowano tu wymiennik ciepła do przeprowadzania wymiany ciepła między czynnikiem grzewczym a drugim obiektem przekazywania ciepła, o ile na czynnik grzewczy oddziałuje energia mechaniczna z zastosowaniem jednostki przekazu lub jednostki ciśnieniowej, w wyniku czego dochodzi do zmiany temperatury czynnika grzewczego. Co więcej, kierunek przemieszczania czynnika grzewczego oraz kierunek przemieszczania pierwszego obiektu ogrzewania są sobie przeciwne. Ponadto ciepło przekazywane między czynnikiem grzewczym a pierwszym obiektem przekazywania ciepła oraz ciepło przekazywane między czynnikiem grzewczym a drugim obiektem przekazywania ciepła przekazywane są w tej samej części obiektu z zastosowaniem systemu regulacji temperatury.

PL 209 334 B1

Etapy S601, S602 i S621 uwzględnione na fig. 6 i 7 odpowiadają środkom oceny zapotrzebowania na regulację temperatury, zaś etapy S603, S604, S622 i S623 odpowiadają środkom wyboru.

Środki oceny zapotrzebowania na regulację temperatury, jakie tu opisano, można rozumieć jako wskaźnik zapotrzebowania na regulację temperatury lub sterownik na potrzeby oceny zapotrzebowania na regulację temperatury, zaś środki wyboru mogą stanowić selektor lub sterownik na potrzeby dokonywania wyboru. W tym wypadku sterownik 33 widoczny na fig. 5 odpowiada wskaźnikowi zapotrzebowania na regulację temperatury, sterownikowi na potrzeby oceny zapotrzebowania na regulację temperatury, selektorowi lub sterownikowi na potrzeby dokonywania wyboru. Co więcej, środki oceny zapotrzebowania na regulację temperatury, jakie tu opisano, stanowić mogą etap rozstrzygania o zapotrzebowaniu na regulację temperatury, środki wyboru można natomiast potraktować jako etap wybierania, zaś jednostkę sterującą na potrzeby klimatyzatora można rozumieć jako etap sterowania na potrzeby klimatyzatora.

Zgodnie z powyższym opisem w przypadku klimatyzatora według wynalazku pierwszy czynnik grzewczy jest podgrzewany lub schładzany z zastosowaniem jednostki mocy, takiej jak silnik, przy czym pierwszy czynnik grzewczy nie przeprowadza bezpośredniej wymiany ciepła z powietrzem. To pozwala na podgrzewanie lub schładzanie pierwszego czynnika grzewczego niezależnie od zapotrzebowania ze strony klimatyzacji, co oznacza możliwość ograniczenia bezpośredniego wpływu zapotrzebowania ze strony klimatyzacji na obciążenie jednostki mocy. W efekcie zużycie paliwa w przypadku silnika pojazdu można poprawić.

Co więcej, w obwodzie, gdzie przeprowadzany jest pierwszy czynnik grzewczy, rozmieszczono pewną liczbę wymienników ciepła o odmiennej charakterystyce wymiany ciepła. Drugi czynnik grzewczy przekazywany jest w sposób selektywny do dowolnego spośród tych wymienników ciepła, gdzie dochodzi do wymiany ciepła z pierwszym czynnikiem grzewczym. Dzięki zastosowaniu konstrukcji tego rodzaju można przełączać między opcją chłodzenia oraz ogrzewania drugiego czynnika grzewczego, co pozwala na uruchamianie klimatyzacji zgodnie z zapotrzebowaniem.

Wówczas, gdy kierunki przepływu pierwszego czynnika grzewczego i drugiego czynnika grzewczego wewnątrz wymiennika ciepła są sobie przeciwne, istnieje możliwość uzyskania wyższej różnicy temperatury pomiędzy czynnikami grzewczymi u wylotu drugiego czynnika grzewczego, co pozwala na efektywne ogrzewanie lub chłodzenie drugiego czynnika grzewczego. Innymi słowy, skuteczność przekazu ciepła między poszczególnymi czynnikami grzewczymi można poprawić.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem zamiast wymiennika ciepła wewnątrz pierwszego obwodu zastosować można wymiennik ciepła dysponujący funkcją akumulacji ciepła lub urządzenie do akumulacji ciepła. Innymi słowy, wspomniany wyżej trzeci wymiennik ciepła można zastąpić wymiennikiem dysponującym funkcją akumulacji ciepła tego rodzaju. Dzięki zastosowaniu konstrukcji tego rodzaju jako że skuteczność wymiany ciepła w przypadku pierwszego wymiennika ciepła jest wysoka - zapotrzebowanie na szybkie chłodzenie jest w pełni zaspokojone. Co więcej, jako że ciepło na potrzeby chłodzenia można gromadzić wewnątrz trzeciego wymiennika ciepła, poprawić można wydajność energetyczną rozwiązania.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem można również zastosować drugie urządzenie do akumulacji ciepła. Drugie urządzenie do akumulacji ciepła jest podgrzewane, przyjmując ciepło z pierwszego czynnika grzewczego, po czym gromadzi ciepło wewnątrz. Przykładowo, pierwszy czynnik grzewczy stanowić może ciecz, jaka ulega adiabatycznemu rozprężeniu po jej sprężeniu, czemu towarzyszy obniżenie jej temperatury. W tym wypadku, jako że ilość ciepła pierwszego czynnika grzewczego wzrasta pod wpływem sprężania, ciepło nie jest uwalniane na zewnątrz, lecz odzyskiwane przez drugie urządzenie do akumulacji ciepła. W efekcie poprawić można wydajność energetyczną rozwiązania, poprawiając zarazem wskaźnik zużycia paliwa dla pojazdu.

Urządzenie do akumulacji ciepła według wynalazku skonstruowano w taki sposób, że rurę, przez którą przepływa czynnik grzewczy, zintegrowano z pewną liczbą żeber, przy czym rura i żebra osadzono w materiale o właściwościach akumulacji ciepła. W związku z tym istnieje możliwość zwiększenia wydajności wymiany ciepła między materiałem o właściwościach akumulacji ciepła a każdym ze czynników grzewczych, a ponadto możliwość zapobieżenia lub zredukowania naprężenia termicznego w urządzeniu do akumulacji ciepła.

Zgodnie niniejszym wynalazkiem ciepło drugiego urządzenia do akumulacji ciepła można przekazywać powietrzu z wykorzystaniem trzeciego obwodu, co pozwala na zwiększenie wydajności cieplnej podczas procesu ogrzewania, przy czym w sposób prosty i efektywny przeprowadzić można operację mieszania powietrznego.

PL 209 334 B1

Drugie urządzenie do akumulacji ciepła rozmieszczono bezpośrednio za sprężarką, jaka odpowiada za wywieranie nacisku i sprężanie pierwszego czynnika grzewczego. W związku z tym ilość ciepła z pierwszego czynnika grzewczego, jaka odzyskiwana jest przez drugie urządzenie do akumulacji ciepła, wzrasta. W efekcie obciążenie urządzenia promiennikowego spada, co pozwala kolei na zredukowanie wymiarów urządzenia promiennikowego oraz na ograniczenie zużycia energii na wypadek konieczności chłodzenia.

Silnik napędzający zastosować można dla potrzeb napędzania sprężarki. W tym wypadku - o ile silnik napędzający napędzany jest w sposób wymuszony z zastosowaniem siły inercji - istnieje możliwość dokonania wyboru trybu akumulacji wstępnej ciepła, gdy akumulacja ciepła przeprowadzana jest poprzez napędzanie sprężarki z zastosowaniem siły inercji. W efekcie ilość energii odzyskiwanej ulega dalszemu zwiększeniu, co pozwala na poprawę zużycia paliwa.

Ciekło gromadzone wewnątrz drugiego urządzenia do akumulacji ciepła według wynalazku znajduje różne zastosowania. W celu regulacji temperatury powietrza istnieje przykładowo możliwość zastosowania ciepła tego rodzaju na potrzeby procesu mieszania powietrznego w celu przekazania ciepła powietrzu wcześniej schłodzonemu w drugim wymienniku ciepła. Z drugiej strony ciepło zastosować można na potrzeby podgrzewania lub utrzymywania ciepła oleju lub silnika o spalaniu wewnętrznym. Tym samym, odzyskane ciepło można wykorzystywać efektywnie w taki sposób, aby poprawić wskaźnik zużycia paliwa oraz ograniczyć wskaźnik emisji.

Niniejszy wynalazek znajduje zastosowanie przemysłowe w tych dziedzinach, gdzie stosowane są systemy klimatyzacji wnętrz, przestrzeni roboczych i innych; przy czym dla realizacji potrzeb tego rodzaju wytwarzany jest system klimatyzacji. Co więcej, wynalazek ten pozwala na zastosowanie tam, gdzie wykorzystywany jest lub wytwarzany stacjonarny system klimatyzacji lub przenośny system klimatyzacji wewnątrz pojazdu.

Claims

1. Klimatyzator służący do chłodzenia lub ogrzewania powietrza oraz do podawania ogrzanego lub schłodzonego powietrza w ustalonych ilościach, obejmujący pierwszy obwód cyrkulacji pierwszego czynnika grzewczego, drugi obwód cyrkulacji drugiego czynnika grzewczego, a ponadto pierwszy wymiennik ciepła do wymiany ciepła między pierwszym i drugim czynnikiem grzewczym i powietrzem oraz drugi wymiennik ciepła na potrzeby wymiany ciepła między drugim czynnikiem grzewczym i powietrzem, znamienny tym, że ponadto zawiera pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła (8) wyposażone w materiał (14) akumulujący ciepło, podgrzewany lub schładzany z zastosowaniem pierwszego czynnika grzewczego w celu realizacji wymiany ciepła między pierwszym czynnikiem grzewczym, drugim czynnikiem grzewczym, a materiałem (14) akumulującym ciepło, przy czym drugi obwód cyrkulacji (C1) obejmuje pierwszy obwód (E1) do przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego przez pierwszy wymiennik ciepła (18) i drugi obwód (H1) do przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego przez pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła (8) oraz selektor (27), łączący w sposób selektywny drugi wymiennik ciepła (25) z pierwszym obwodem (E1) oraz drugim obwodem (H1).

2. Klimatyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że selektor (27) jest połączony ponadto ze sterownikiem (33) przełączającym go na podstawie zapotrzebowania dotyczącego klimatyzacji.

3. Klimatyzator według zastrz. 2, znamienny tym, że sterownik (33) obejmuje elementy do realizacji operacji przełączania selektora (27), prowadząc drugi czynnik grzewczy przez jedno z urządzeń, czyli pierwszy wymiennik ciepła (18) i pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła (8), które charakteryzuje się korzystniejszą charakterystyką wymiany ciepła, o ile zapotrzebowanie dotyczące efektywności systemu klimatyzacji jest wysokie.

4. Klimatyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy wymiennik ciepła (18) obejmuje pierwszy kanał przepływowy do przeprowadzania pierwszego czynnika grzewczego oraz drugi kanał przepływowy, uformowany w sąsiedztwie, równolegle względem pierwszego kanału przepływu, do przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego, przy czym kierunek przepływu pierwszego czynnika grzewczego wewnątrz pierwszego kanału przepływu oraz kierunek przepływu drugiego czynnika grzewczego wewnątrz drugiego kanału przepływu są sobie przeciwne.

5. Klimatyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy wymiennik ciepła (18) umieszczony jest przed pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła (8), zgodnie z kierunkiem przepływu pierwszego czynnika grzewczego o obniżonej temperaturze, i tym, że selektor (27) przystosowany jest

PL 209 334 B1 do połączenia przepływu drugiego czynnika grzewczego do pierwszego wymiennika ciepła (18) przez pierwszy obwód w przypadku zapotrzebowania na szybkie chłodzenie, a ponadto przystosowany jest do przełączania drugiego czynnika grzewczego do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła (8) przez drugi obwód w przypadku zapotrzebowania na zwykłe chłodzenie.

6. Klimatyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym obwodzie rozmieszczone jest drugie urządzenie do akumulacji ciepła (9), wyposażone w materiał (14) o właściwościach akumulacji ciepła, odbierający ciepło z podgrzanego czynnika grzewczego o wysokiej temperaturze i gromadzący je.

7. Klimatyzator według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że przynajmniej jedno z urządzeń do akumulacji ciepła (8, 9) zaopatrzone jest w mechanizm źródła ciepła (1, 4, 6) do ogrzewania lub chłodzenia pierwszego czynnika grzewczego oraz sterownik (33) do uruchamiania wspomnianego mechanizmu źródła ciepła, w przypadku gdy temperatura materiału (14) o właściwościach akumulacji ciepła w przynajmniej jednym z urządzeń do akumulacji ciepła (8, 9) jest na przewidzianym lub niższym poziomie, a istnieje zapotrzebowanie na działanie klimatyzacji.

8. Klimatyzator według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że pierwszy obwód cyrkulacji (B1) sterowany jest przez sterownik (33), zgodnie z temperaturą przynajmniej jednego z urządzeń do akumulacji ciepła (8, 9) i sterujący działaniem drugiego obwodu cyrkulacji (C1) zgodnie z temperaturą powietrza.

9. Klimatyzator według zastrz. 8, znamienny tym, że klimatyzator obejmuje ponadto pompę (28) do sprężania i przeprowadzania drugiego czynnika grzewczego oraz sterownik (33), który posiada środek do regulacji wydajności pompy (28) na podstawie różnicy między temperaturą powietrza a temperaturą docelową w określonym położeniu od strony wylotu drugiego wymiennika ciepła (25).

10. Klimatyzator według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że jedno z urządzeń do akumulacji ciepła, czyli pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła (8) lub drugie urządzenie do akumulacji ciepła (9) obejmuje rurę przeprowadzoną przez materiał (14) o właściwościach akumulacji ciepła, służącą do przeprowadzania pierwszego czynnika grzewczego lub drugiego czynnika grzewczego, a ponadto pewną liczbę żeber (13) osadzonych w materiale (14) o właściwościach akumulacji ciepła i zintegrowanych z rurą (11, 12).

11. Klimatyzator według zastrz. 6, znamienny tym, że drugie urządzenie do akumulacji ciepła (9) umieszczone jest przed pierwszym urządzeniem do akumulacji ciepła (8) zgodnie z kierunkiem przepływu podgrzanego pierwszego czynnika grzewczego o wysokiej temperaturze.

12. Klimatyzator według zastrz. 6, znamienny tym, że poza drugim urządzeniem do akumulacji ciepła (9) zaopatrzony jest ponadto w czwarty wymiennik ciepła (26) na potrzeby przeprowadzania wymiany ciepła w sposób selektywny z powietrzem, przy czym między drugim urządzeniem do akumulacji ciepła (9) a czwartym wymiennikiem ciepła (26) krąży trzeci czynnik grzewczy w trzecim obwodzie (D1) który służy również do doprowadzania ciepła do trzeciego czynnika grzewczego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła (9).

13. Klimatyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła (8) połączone jest szeregowo z pierwszym wymiennikiem ciepła (18), ze sprężarką (1) do sprężania pierwszego czynnika grzewczego, promiennikiem ciepła (4) do wypromieniowywania ciepła z pierwszego czynnika grzewczego oraz z rozprężarką (6) do rozprężania adiabatycznego sprężonego pierwszego czynnika grzewczego.

14. Klimatyzator według zastrz. 13, znamienny tym, że sprężarka (1) zaopatrzona jest w sterownik (33) do uruchamiania jej lub nie zależnie od temperatury materiału (14) o właściwościach akumulacji ciepła w dowolnym spośród urządzeń do akumulacji ciepła (8, 9), przy czym histereza ustawiana jest dla temperatury dopuszczalnej oraz niedopuszczalnej temperatury działania sprężarki (1).

15. Klimatyzator według zastrz. 14, znamienny tym, że sterownik (33) stanowi urządzenie do rozmrażania według etapu S616 do przejściowego ogrzewania pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła (8) przy czym w pierwszym urządzeniu do akumulacji ciepła (8) gromadzona jest energia na potrzeby chłodzenia, zaś w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła (9) gromadzona jest energia na potrzeby ogrzewania.

16. Klimatyzator według zastrz. 15, znamienny tym, że sterownik (33) który stanowi urządzenie do rozmrażania (według etapu S616) posiada elementy do ustalania ilości ciepła do ogrzewania pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła (8) na podstawie przynajmniej jednej spośród informacji na temat drogi, po której porusza się pojazd, panującej pogody, prędkości pojazdu, prędkości silnika,

PL 209 334 B1 temperatury zewnętrznej, ilości ciepła wymaganego w celu zapewnienia klimatyzacji wewnątrz danego pomieszczenia, przy czym klimatyzator obejmuje również samochód, w którym jest zamontowany.

17. Klimatyzator według zastrz. 14, znamienny tym, że sterownik (33) stanowi urządzenie do ogrzewania wstępnego (według etapu S618), w trakcie którego ciepło jest gromadzone w urządzeniu do akumulacji ciepła lub wypromieniowywane poprzez napędzanie sprężarki (1) z zastosowaniem siły inercji, przy czym klimatyzator obejmuje ponadto silnik napędzający (51) do wydatkowania energii na potrzeby ruchu pojazdu i napędzania sprężarki (1), przy czym w trybie ogrzewania wstępnego silnik napędzający (51) napędzany jest w sposób wymuszony z zastosowaniem siły inercji.

18. Klimatyzator według zastrz. 13, znamienny tym, że obejmuje ponadto zawór rozdzielczy (17) do zmiany kierunku przepływu pierwszego czynnika grzewczego na kierunek ze sprężarki (1) przez promiennik ciepła (4) oraz rozprężarkę (6) do pierwszego urządzenia do akumulacji ciepła (8), jak również na kierunek od grzejnika (1) przez pierwsze urządzenie do akumulacji ciepła (8) oraz rozprężarkę (6) do promiennika ciepła (4).

19. Klimatyzator według zastrz. 18, znamienny tym, że między zaworem rozdzielczym (17) a otworem wylotowym sprężarki (1) umieszczone jest drugie urządzenie do akumulacji ciepła (9), odbierające i gromadzące ciepło z pierwszego czynnika grzewczego.

20. Klimatyzator według zastrz. 19, znamienny tym, że poza drugim urządzeniem do akumulacji ciepła (9) zaopatrzone jest w ponadto czwarty wymiennik ciepła (26) na potrzeby przeprowadzania wymiany ciepła w sposób selektywny z powietrzem, przy czym między drugim urządzeniem do akumulacji ciepła (9) a czwartym wymiennikiem ciepła (26) krąży trzeci czynnik grzewczy w trzecim obwodzie (D1) który służy również do doprowadzania ciepła do trzeciego czynnika grzewczego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła (9).

21. Klimatyzator według zastrz. 6, znamienny tym, że obejmuje ponadto elementy do mieszania powietrza obejmujące czwarty wymiennik ciepła (26) oraz trzeci obwód (D1), służące do doprowadzania ciepła drugiego urządzenia do akumulacji ciepła (9) do powierza schłodzonego przez drugi wymiennik ciepła (25), w wyniku czego ogrzewane jest powietrze.

22. Klimatyzator według zastrz. 6, znamienny tym, że obejmuje ponadto dowolny silnik o spalaniu wewnętrznym (51) i jednostkę napędową na olej oraz sterownik (33), służący do doprowadzania ciepła gromadzonego w drugim urządzeniu do akumulacji ciepła (9) do dowolnego spośród silnika o spalaniu wewnętrznym (51) lub jednostki napędowej, w wyniku czego dochodzi do rozgrzewania silnika o spalaniu wewnętrznym (51) lub podgrzewania oleju.

23. Klimatyzator według zastrz. 22, znamienny tym, że obejmuje ponadto elementy do rozgrzewania silnika o spalaniu wewnętrznym (51) z zastosowaniem ciepła z drugiego urządzenia do akumulacji ciepła (9), przy czym silnik o spalaniu wewnętrznym (51) pozostaje wówczas nieruchomy.