CN101410260A - 蓄热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄热装置，该蓄热装置包括第一蓄热材料(3)和第二蓄热材料(2)，这二者通过与热传入介质进行热交换来积聚热量，该蓄热装置还包括转变装置(23，39，45)，该转变装置选择性地执行或中止第二蓄热材料的蓄热。因此，如果第一蓄热材料的吸热已减少，则转变装置改变第二蓄热材料的流动，使得可由第二蓄热介质从热传入介质提取热量。因而，当热传入介质是制冷剂时，可以使该制冷剂过冷。另外，由于热量被从热传入介质中提取出来并被积聚，因此可以预期有效地利用热量。

Description

蓄热装置
技术领域
本发明涉及一种暂时积聚保持在诸如制冷剂等介质中的热(或冷能)的蓄热装置。
背景技术
在与本发明相关的现有技术中，已知一种压缩类型的热泵作为加热装置的一个例子。其基本结构是，压缩机压缩制冷气体，制冷气体散热从而冷凝，然后制冷剂绝热膨胀并吸收外部热量从而蒸发(气化)，之后又被压缩。因此，如果例如对车辆进行空气调节，则在乘员厢内的空气通过制冷剂的吸热作用而被冷却，从而乘员厢内的空气被冷却。
在车辆中，使用诸如发动机等用于推动车辆的动力源来驱动热泵。因而，如果车辆静止，则动力源通过增大发动机的怠速转速来驱动压缩机。相反，如果车辆以较高的速度滑行(coasting)行驶，则压缩机可能被过度驱动。而且，伴随空气调节而产生的热量，也就是保持在被压缩的制冷剂中的热量，被转移到外界环境。由于主要以这种方式由用于驱动车辆的动力源输出动力，因此从热泵的角度来看，动力供给是不稳定的，因而能量损失变大，进而车辆的燃料消耗有可能增大。
过去，日本专利申请公报No.5-286350(JP H5-286350)公开了一种空调装置，在该空调装置中既为用于冷凝加压的制冷剂的冷凝器配设蓄热器，又为用于使制冷剂绝热膨胀和蒸发的蒸发器配设蓄热器，以便更有效地利用能量。在该空调装置中，一方面，从冷凝器散发的热量积聚在蓄热材料中，并通过选择性地使盐水(brine，一种热介质)在该蓄热材料和乘员厢内的热交换器的散热部分或用于为空间加热的板式加热器等之间循环，来利用蓄热材料中的热量进行加热。另外，蓄冷材料的温度通过蒸发器从蓄冷材料吸收热量而降低，并且通过选择性地使另一盐水(热介质)在该蓄冷材料和乘员厢内的热交换装置之间循环来由蓄冷材料执行空气调节。
另外，在日本专利申请公报No.7-4686(JP H7-4686)中公开了一种空调装置，该空调装置设有用于蓄冷的热交换器和用于蓄热的热交换器，并适合用作所谓的固定式空调装置，例如家用空调等。此外，日本专利申请公报No.2003-336974(JP 2003-336974)公开了一种蓄热类型的热交换器，热源流体和热回收流体经由壁表面相互接触，热交换器包括围绕流道——这些流体分别在所述流道中流动——的蓄热材料。
日本专利申请公报No.6-22572(JP H6-22572)公开了一种用于利用热电元件来将热量转化成电能并储存电能的技术。另外，在日本专利申请公报No.1-247932(JP H1-247932)中公开了一种技术，其中当为了防止经由热介质的无用的散热和吸热而不必进行热交换时，热介质被从车辆内部的热交换器中排出。
如JP H5-286350、JP H7-4686和JP 2003-336974中所记载的，如果采用能储存热量和冷能的蓄热材料，则热量不被无用地放散，并且因为可以执行热回收或能量回收，因而可以改善车辆的燃料消耗。然而，因为在制冷循环内循环的制冷剂和循环至乘员厢内的热交换器的盐水(热介质)为了进行空气调节而都根据需求循环，所以在制冷剂和盐水(热介质)或蓄热材料之间的蓄热类型的热交换器中的热交换的时间周期以及热交换面积等受到局限，并且可能的是，可能不必要地充分地执行蓄热或蓄冷。此外，因为能储存在蓄热材料中的热量也有极限，所以可能的情况是，不能充分地回收本应被回收的热。在此情况下，制冷剂中的热不能充分地通过蓄热器被散发，从而不能进入过冷(过度冷却)的状态，并且由制冷剂输送的热量相对变小，或者制冷剂气体被供给至蓄冷装置，使得制冷循环的热效率可能同时降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄热装置，该蓄热装置能根据要求用构成热源的介质执行充分的热交换并能积聚热(或冷能)。
本发明的第一方面包括一种蓄热装置，所述蓄热装置包括：第一蓄热材料，所述第一蓄热材料与积聚热量的热传入介质如制冷剂进行热交换；第二蓄热介质，所述第二蓄热介质也与所述热传入介质进行热交换并积聚热量；以及转变装置，所述转变装置选择性地执行或中止所述热传入介质和所述第二蓄热介质之间的热交换。
如果热传入介质和第一蓄热材料之间的温度差减小，则两个元件之间的热交换效率将降低。然而，根据本发明的第一方面，通过也建立第二蓄热介质和热传入材料之间的热交换，可以在第二蓄热介质中积聚由热传入介质保持的热(或冷能)。因此，可以将包含在热传入介质中的热以必需的程度转移给蓄热材料，从而降低热传入介质的温度。另一方面，如果可以由第一蓄热材料充分地从热传入介质接收热从而降低热传入介质的温度，则因为在第二蓄热介质和热传入介质之间没有建立热传递，所以不必使第二蓄热介质流向热交换侧，从而可以避免不必要地消耗不必要的能量。
在本发明的第一方面中，所述第二蓄热介质可以是在所述第二蓄热材料与所述热传入介质进行热交换的位置和所述第二蓄热材料与所述第一蓄热材料进行热交换的位置之间循环的热介质。
因此，在热介质本身执行蓄热操作的同时，热介质也重复地将热从热传入介质转移到第一蓄热材料，并且该热被积聚在第一蓄热材料中。因而，可以在第一蓄热材料中充分地积聚保持在热传入介质中的热(或冷能)。
本发明的第一方面还可包括被供给所述热介质的热量需求单元，例如设置在乘员厢中的热交换器，并且所述转变装置包括当所述热量需求单元没有热量需求时使所述热介质在所述位置之间循环的装置。所述转变装置可以是例如用于切换热介质流动的三通阀。
因此，热介质设置成将热量转移至热量需求单元，并且如果所述热量需求单元没有热量需求，然后如果所述热传入介质引入热量，则热介质将由所述热传入介质保持的热量输送给储存热量的所述第一蓄热材料。因此，可以利用存在的热介质来促进蓄热，并且由此总体上可以简化结构，同时使所需附加部件的数量最小。
所述蓄热装置的所述第二蓄热介质可包括在所述热传入介质和所述第一蓄热材料之间执行热交换的热介质。所述蓄热装置还可包括：第一循环路径，所述第一循环路径使所述热介质在所述热量需求单元和在所述热传入介质和所述第一蓄热材料之间进行热交换的位置之间循环；第二循环路径，所述第二循环路径具有与所述第一循环路径共同的部分，并且还使所述热介质在不经过所述热量需求单元的情况下循环，以重复地向所述位置供给所述热介质；以及箱，所述箱设置于所述第一和第二循环路径的共同的部分并贮存所述热介质。
因此，可以使用作第二蓄热介质的热介质的量大，因而，同时可以使通过从热传入介质接收并积聚而储存的热量大。还可以供给与热量需求单元所要求的热量的变化相应的热量，而且还可以抑制热介质的脉动。
此外，在所述第一蓄热材料的内部还设置有热交换器，在所述热交换器处所述热传入介质和所述第一蓄热材料及所述第二蓄热材料经由分隔壁执行热交换。
所述分隔壁界开所述热传入介质和所述第一及第二蓄热材料。该壁可做得薄，只要厚度在允许其实现其目的的范围内。因此，可以提高在热传入介质和蓄热材料所有这三种材料之间的热交换效率。
所述蓄热装置的所述热传入介质可包括具有制冷循环的制冷剂，在所述制冷循环中，所述制冷剂的内部能量(内能)在所述制冷剂被加压后由于散热而降低，所述制冷剂的内部能量在所述制冷剂绝热膨胀后由于吸热而增加。
因此，所述第一蓄热材料可包括从所述制冷剂接收并热力储存热量的蓄热材料和向所述制冷剂供给热量并积聚冷能量的冷能量储存材料中的至少一者。
在本发明的最后方面中，在制冷循环中，可以有效地从制冷剂吸收并储存热量。因而，除了热量不会被无用地放散外，还可以提高制冷循环的热效率，因为可以可靠地使制冷剂液化。另外，对于储存冷能，除了可以通过有效地将热量转移至制冷剂来执行这种冷能储存之外，还可以通过确保制冷剂被蒸发提高总体上的热效率。
附图说明
本发明的上述和其它目的、特征和优点将从下面参照附图对实施例的说明中得到，其中类似的数字用于表示类似的元件，图中：
图1示出本发明应用于制冷循环的示例的框图；
图2示出上述制冷循环的热交换器的例子的示意图；
图3示出说明以图1中所示系统作为控制对象的控制例子的流程图；
图4示出本发明应用于制冷循环的另一示例的框图；
图5示出说明以图4中所示系统作为控制对象的控制例子的流程图；
图6示出本发明应用于制冷循环的又一示例的框图；
图7示出在接收箱中执行强制过冷的示例的框图；
图8示出说明以图7中所示系统作为控制对象的控制例子的流程图；
图9示出当系统停止时使热介质从蓄热器中提取出的装置的示例的部分框图；
图10示出说明以图9中所示系统作为控制对象的控制例子的流程图；
图11示出当系统停止时使热介质从蓄热器前侧和后侧提取出的装置的示例的部分框图；以及
图12示出说明以图11中所示系统作为控制对象的控制例子的流程图。
具体实施方式
下面将具体说明本发明。在图1中所示的示例是本发明应用于热泵的冷凝器和蒸发器的例子，该热泵用于执行制冷循环，首先要说明该制冷循环：压缩机1，该压缩机由诸如发动机或电动机(二者在图中均未示出)等动力源驱动，压缩制冷剂，并在其排出侧连接诸如冷凝装置2(冷凝器)之类的蓄热装置。蓄热类型的冷凝装置2通过在制冷剂的温度由于加压和压缩而升高后用蓄热材料3提取来自制冷剂的热量来使制冷剂液化。蓄热材料3对应于权利要求中的“第一蓄热材料”。可采用显热蓄积材料或潜热蓄积材料作为蓄热材料3，但更期望的是使用在此制冷循环的工作温度范围内由于其状态改变的潜热而积聚热量的蓄热材料。
接收箱4和膨胀阀5按此顺序连接至上述蓄热类型的冷凝装置2的输出侧。接收箱4临时保留已由于散热而液化的制冷剂(液态制冷剂)，并使结合在一起的液态制冷剂和气态制冷剂分离。温度传感器6和压力传感器7设置在接收箱4和蓄热类型的冷凝装置2之间的管道中。另外，膨胀阀5允许制冷剂绝热膨胀，使其压力降低。可采用节流阀或毛细管等作为膨胀阀5。
设置蓄冷(cold storage)类型的蒸发装置8(蒸发器)用于向已绝热膨胀的制冷剂供给热量从而使其蒸发。该蓄冷类型的蒸发装置8是带有蓄热材料9的蓄热装置，蓄热材料9通过向制冷剂供给显热或潜热来积聚所谓的冷能量；期望地，这样设有的蓄热材料9由于在此制冷循环的工作温度范围内其状态改变的潜热而积聚冷能量。在膨胀阀5和蓄冷类型的蒸发装置8之间的管道中，设有压力传感器10和温度传感器11，压力传感器10检测已绝热膨胀的制冷剂的压力。蓄冷类型的蒸发装置8的输出侧连接至压缩机1的输入侧。
在上述制冷循环中产生的热和冷能量可用作热能量，作为一个例子，它们可用作车辆乘员厢的空气调节。为此，在乘员厢内设置热交换器12，该热交换器12借助于包含在已被压缩的制冷剂中的热量或者借助于包含在蓄热类型的冷凝装置2中的热量来加热乘员厢内的空气，或者该热交换器12通过吸收乘员厢内的热量或者借助于包含在蓄冷类型的蒸发装置8中的冷能量来冷却乘员厢内的空气。将说明向乘员厢内的热交换器12供给热量来加热的结构，第一循环路径13设置成用于使热力加热介质(盐水)在蓄热类型的冷凝装置2和乘员厢内的热交换器12之间循环。
在蓄热类型的冷凝装置2的内部发生热力加热介质和制冷剂之间的热交换；用于执行此工作的热交换器的例子在图2中示意示出。制冷剂流道15和热介质流道16嵌入在蓄热类型的冷凝装置2的蓄热材料3内，流道15和16通过分隔壁17彼此界开。另外，制冷剂和热力加热介质沿相反的方向在它们各自的流道15和16中流动。此外，流道15和16以及蓄热材料3经由构成流道15和16的分隔壁相互接触。因此，包含在制冷剂中的热量可转移至热力加热介质和蓄热材料3，此外，来自制冷剂和蓄热材料3的热量传递给热介质。应理解，在构成流道15和16的分隔壁上设置延伸至蓄热介质3的内部的散热片也是可接受的。
泵18和温度传感器19设置在第一循环路径13中的所谓的外部路径中，在该外部路径中，热力加热介质从蓄热类型的冷凝装置2流向乘员厢内的热交换器12。此外，止回阀20和温度传感器21设置在所谓的返回路径中，在该返回路径中热力加热介质从乘员厢内的热交换器12流向蓄热类型的冷凝装置2。止回阀20是允许热力加热介质从乘员厢内的热交换器12朝向蓄热类型的冷凝装置2沿所谓的正向方向流动而阻止其沿相反的方向即所谓的反向流动的阀。
此外，设有第二循环路径22，该第二循环路径穿过蓄热材料3以与蓄热材料3交换热量。该第二循环路径22使热力加热介质在蓄热材料3内部循环而不经过乘员厢内的热交换器12；并且在第一循环路径13的前述的所谓外部路径中，在泵18的排出侧设有三通阀23，该三通阀使热介质转向进入第二循环路径22。此外，在第二循环路径22的另一端部设有另一个止回阀24，止回阀24的排出侧连接在止回阀20和第一循环路径13的所谓返回路径中的温度传感器21之间。止回阀24设置成，使得经过蓄热材料3内部的热介质可以流向第一循环路径13的所谓返回路径。
上述蓄热类型的冷凝装置2的蓄热材料3从不同于用于加热的热材料的流体回收热量或被该流体加热。例如，发动机冷却剂管道25和用于自动变速器油(ATF油)的冷却剂管道26可设置成穿过蓄热材料3，以与蓄热材料3交换热量。在这些管道25和26中设有相应的温度传感器27和28以及泵29和30。
此外，为了冷却乘员厢内的空气，设有第三循环路径31，用于选择性地使用于空气调节的热介质(盐水)在蓄冷类型的蒸发装置8和乘员厢内的热交换器12之间循环。该第三循环路径31在制冷剂和蓄冷类型的蒸发装置8内部的蓄热材料9与用于空气调节的热介质之间交换热量；与图2所示的上述结构相同类型的热交换器可用作这种热交换器。此外，泵32和温度传感器33设置在所谓的外部路径中，用于空气调节的热介质沿着该外部路径在第三循环路径31中从蓄冷类型的蒸发装置8流向热交换器12。另外，温度传感器34设置在所谓的返回路径中，用于空气调节的热介质沿着该返回路径从热交换器12流向蓄冷类型的蒸发装置8。应理解，设置温度传感器35用于检测蓄热材料3的温度，设置温度传感器36用于检测蓄冷类型的蒸发装置8的温度，而设置温度传感器37用于检测从乘员厢内的热交换器12吹出的空气的温度。
压缩机1和上述各个泵的工作是电控的。设置控制装置38以控制三通阀23和泵18，使得热介质在各热交换位置之间循环。控制装置38例如可以是原则上由微计算机构成的控制装置；由上述各种温度传感器和压力传感器检测的温度信息和压力信息被输入给该控制装置，此外，未在图中示出如诸如空气调节要求信号和加热要求信号之类的其他信号也输入给该控制装置。
下面将说明上述装置的工作。首先要简单说明制冷循环的工作，当收到空气调节的要求时，压缩机1被驱动。然后，气态制冷剂被加压和压缩。制冷剂的温度随着其压力的增大而升高，由此变成过热的蒸气，然后其热量通过蓄热类型的冷凝装置2散发，从而热量被转移至图2所示的热交换器14中的热力加热介质和蓄热材料3。因此，制冷剂的温度(即制冷剂的内能)逐渐降低，使得制冷剂冷凝。温度传感器6检测冷凝的制冷剂的温度，而压力传感器7检测冷凝的制冷剂的压力。当制冷剂未被过度冷却时，温度和压力高于根据系统设计所确定的特定的预定值。
已冷凝的制冷剂临时保留在接收箱4内。在此情况下，如果其中混合有一些未冷凝的制冷剂，则在此执行气体和液体的分离。接下去，制冷剂经由膨胀阀5绝热膨胀，并由于部分制冷剂蒸发，转变到液态制冷剂和气态制冷剂混合在一起的状态。压力传感器10检测混合相制冷剂的压力，此外温度传感器11检测混合相制冷剂的温度。该混合相制冷剂被供给至蓄冷类型的蒸发装置8，在该蒸发装置处，制冷剂从蓄冷介质9或用于空气调节的热介质吸收热量并蒸发。因此，冷能量积聚在蓄冷类型的蒸发装置8中，使得蓄冷类型的蒸发装置8的温度降低，并且在此过程中，用于空气调节的热介质被冷却。已蒸发的制冷剂以此方式又被压缩机1加压和压缩。
应理解，由于在上述的蓄热类型的冷凝装置2中，结构布置成使得热交换发生在蓄热材料3与发动机冷却剂和自动变速器油冷却剂之间，因此如果这些冷却剂流的温度低，则冷却剂被包含在蓄热材料3中的热量加热，并且发生所谓的加速的发动机暖机。此外，如果由于车辆的运行这些冷却剂流的温度高，则在这些冷却剂流中的热量被传递给蓄热材料，从而热量被回收。
制冷剂以上述方式的冷凝通过蓄热材料3或从制冷剂中提取热量的热力加热介质来执行，但如果图2所示热交换器14的冷剂流道15周围的蓄热材料3的温度已逐渐升高，或者如果热力加热介质不传热，则冷却制冷剂的效率降低，并且制冷剂可能不能被冷却到过冷的状态。因而，在本发明的实施例中，如下所述，强制执行过度冷却，以便可靠地将制冷剂冷却至过冷状态。
图3的流程图说明过冷操作：首先(在步骤S1)，读入由设置在蓄热类型的冷凝装置2和接收箱4之间的压力传感器7检测的值。接着，判定所检测的压力是否大于或等于事先已设定的参考值α(在步骤S2)。参考值α是当制冷剂已达到过冷状态时制冷剂的根据设计所确定的压力或近似与其相等的压力，或者是通过试验获得的压力。如果在步骤S2中结果是否定的，则由于可以确定压力已充分降低并且制冷剂已变得过冷，所以无需执行特别的控制，图3所示的处理结束。应理解，代替压力，基于温度来判定是否已达到过冷状态也是可以接受的。
在步骤S2中的肯定结果表示未冷凝的制冷剂的量大并且未发生过冷，因此强制执行过冷。换言之，(在步骤S3)决定是否需要如上所述的第一循环路径13工作。因为第一循环路径13是用于循环热力加热介质的管道，所以步骤S3中的判定可类似地判定是否已做出用于加热车辆乘员厢的要求。如果在步骤S3中的结果是肯定的，则不执行特殊的控制，图3中的处理结束。换言之，不执行强制过冷。如果热力加热介质正在蓄热类型的冷凝装置2和乘员厢内的热交换器12之间循环，并且热量因而传递给乘员厢内的热交换器12，则制冷剂将达到过冷状态，因为正从制冷剂提取出足够的热量。特别地，如果热交换器14具有图2所示的结构，则因为制冷剂和热力加热介质经由分隔壁17相互接触，所以在二者间的热交换效率是令人满意的，并且制冷剂被充分地冷却至所要求的程度。应理解，在此状态下，三通阀23切换至允许在蓄热类型的冷凝装置2和乘员厢内的热交换器12之间流通，使得热力加热介质被泵18循环。此外，用于使制冷剂蒸发的热量被从冷能量蓄热材料供给，因此冷能量被积聚在蓄冷类型的蒸发装置8中。
与此相反，如果由于没有做出加热乘员厢的要求而在步骤S3中得到否定结果，则判定应激活强制过冷模式，并启动为此目的的控制(在步骤S4)。首先，切换三通阀23(在步骤S5)，并且如前所述管道被切换，使得热力加热介质在第二循环路径22中循环。此外，操作泵18(在步骤S6)。因此，由于热力加热介质不是保持静止而是围绕第二循环路径22循环，所以热量被从制冷剂中提取出，且制冷剂被冷却，直至在第二循环路径22内部的所有热力加热介质的温度变得等于制冷剂的温度。换言之，热力加热介质用作蓄热材料。此外，在第二循环路径22中循环的热力加热介质在管道穿过蓄热材料3的部分将热量传递给蓄热材料3。换言之，当与制冷剂流道15相邻的蓄热材料3从制冷剂接受热量使其温度在早期提升时，有时蓄热材料3在与制冷剂流道15分离的位置处的温度相对低，并且在第二循环路径22中流动的热力加热介质将热量输送给温度低的位置处的蓄热材料。
因为在第二循环路径22内循环的、本身具有上述方式的蓄热功能的热力加热介质以及到蓄热材料3的热传递被促进，所以可以充分地确保从制冷剂中提取出的热量的量，使得可以使制冷剂过冷却。因此，总体上可以提高制冷循环的热效率。此外，因为可以由于制冷剂的冷凝积聚热量和由于制冷剂的蒸发而积聚冷能量，所以可以预期充分地利用热能，此外通过膨胀可以降低车辆的燃料消耗。
上述示例是设有用于蓄热的第二热介质的例子，但在本发明中，也可以采用第二热介质设置成用于积聚冷能量的结构。在图4所示的示例中，用于空气调节的热介质循环经过的循环路径设置在蓄冷类型的蒸发装置8那一侧，此外，这是代替接收箱4而使用蓄能器的例子。以下具体说明该实施例：在外部路径上的泵32和温度传感器33之间在第三循环路径31中设有三通阀39，用于空气调节的热介质经由该外部路径从蓄冷类型的蒸发装置8流向热交换器12。在从三通阀39处分支出来的第四循环路径40中设有止回阀41，止回阀41的排出侧与在第三循环路径31的返回路径上的温度传感器34的上游侧连通，用于空气调节的热介质经由该返回路径从热交换器12流向蓄冷类型的蒸发装置8。此外，在返回路径的与第四循环路径40相连接的部分的上游设有另一止回阀42。结构是这样的，即这些止回阀41和42在用于空气调节的热介质流向蓄冷类型的蒸发装置8的流入部分的方向上开放，而在相反方向上关闭。
另一方面，在构成制冷循环的管道上，蓄能器43连接至压缩机1的进口侧，另外，压力传感器10和温度传感器11按顺序设置在蓄能器43的上游。因为其它结构与图1所示的相同，所以与图1中相同的附图标记附设于与图1中的元件相同的元件，并省略其说明。
在与图4所示类似的结构的情况下，可以使用于空气调节的热介质用作与冷能量蓄热材料9并行应用的另一蓄冷材料。这种类型的操作的例子在图5的流程图中示出。首先，读入由设置在蓄冷类型的蒸发装置8和蓄能器43之间的压力传感器10检测的值(在步骤S11)。接下去，判定所检测的压力是否低于或等于事先设定的参考值β(在步骤S12)。参考值β是根据设计而确定为制冷剂充分蒸发时压力的压力或近似与之相等的压力，或者是通过试验获得的压力。在步骤S12中的否定结果表示制冷剂已充分蒸发且压力已充分升高，从而无需执行特别地控制，图5所示的处理结束。应理解，布置成基于温度而不是压力来执行关于制冷剂是否已充分蒸发的判定也是可以接受的。
在步骤S12中的肯定结果表示未蒸发的制冷剂的量大并且制冷剂处于混合状态，因而执行强制过热的操作。换言之，(在步骤S13)判定是否需要使如上所述的第三循环路径31工作。因为第三循环路径31是用于使用于空气调节的热介质循环的管道，在步骤S13中的这一判定可由判定是否存在对车辆乘员厢进行空气调节的要求来代替。如果在步骤S13中的判定结果是肯定的，则不执行特别的控制，图5所示的处理结束。换言之，不执行强制的过热。如果用于空气调节的热介质在蓄冷类型的蒸发装置8和乘员厢内的热交换器12之间循环并且热量因而转移至乘员厢内的热交换器12，则制冷剂达到过热状态，这是因为热量正充分地被供给至制冷剂。应理解，在此状态下，三通阀39切换至其与蓄冷类型的冷凝装置8和热交换器12连通的状态，使得用于空气调节的热介质通过泵32循环。此外，由于制冷剂的冷凝，热量被蓄热材料3提取出来，因此热量积聚在蓄热类型的冷凝装置2中。
与此相反，如果由于没有空气调节的要求而在步骤S13中得到否定的结果，则判定为应激活强制过冷模式，并启动为此目的的控制(在步骤S14中)。首先，操作三通阀39，以使之转变位置(在步骤S15中)，并切换管道使得用于空气调节的热介质在第四循环路径40中循环。此外，操作泵32(在步骤S16)。因此，因为用于空气调节的热介质不是保持静止而是围绕第四循环路径40重复循环流动，所以热量被供应给制冷剂，制冷剂被过加热，直至在第四循环路径40内部的用于空气调节的所有热介质的温度等于气态制冷剂的温度。换言之，热力加热介质用作蓄冷能量材料。
因为在第四循环路径40中循环的热力加热介质本身具有上述方式的蓄热功能(蓄冷功能)，所以可以充分地确保使制冷剂过热的热量，使得可以执行制冷剂的蒸发。因此，总体上可以提高制冷循环的热效率。此外，因为可以由于制冷剂的冷凝而积聚热量，并且也可以由于制冷剂的蒸发而积聚冷能量，所以可以期待有效地利用热能量，此外，通过扩展也可以改善车辆的燃料消耗。
顺便地，尽管在图1所示、先前所述的例子中，所述结构使得热力加热介质被赋予了从制冷剂接收热量并积聚热量的功能，并用作用于将热量传输至蓄热材料3的机构，但本发明也可构造成，使得如果没有做出加热车辆乘员厢的要求，则热力加热介质仅执行储存热量的功能。这个例子在图6中示出。在图6的这个例子中，与蓄热类型的冷凝装置2分开地设置有蓄热器44，该蓄热器给冷却剂流增加热量，并从这些冷却剂流接收和储存热量。第一循环路径13使热力加热介质经过该蓄热类型的冷凝装置2和蓄热器44。相比较起来，第二循环路径22在蓄热类型的冷凝装置2和蓄热器44之间从第一循环路径13分支出来，并还在其位于热交换器12和温度传感器21之间的所谓的返回路径上连接至第一循环路径13。在该连接部分处设有三通阀45，利用该三通阀45，可以在与第一循环路径13连通的状态和与第二循环路径22连通的状态之间改变。
在三通阀45和蓄热类型的冷凝装置2之间的管道是第一循环路径13和第二循环路径22的共同部分，在该所谓的共同部分中，设有温度传感器21、保存箱46、泵18和止回阀47。该保存箱46临时保存热力加热介质，所述保存箱的容量使在第一循环路径13和第二循环路径22之间的热力加热介质的量增加。应理解，在图6中的附图标记48表示配设于蓄热器44的温度传感器，而附图标记49表示储存在蓄热器44中的蓄热材料。因为其它的结构与图1中所示的结构相同，所以，在图6中，相同的附图标记附设于与图1中的元件相同的元件，对其不再说明。
在类似于图6所示的结构的情况下，如果没有要求加热车辆乘员厢，换言之，如果没有要求第一循环路径13工作，则三通阀45切换至与第二循环路径22连通，此外泵18被驱动。因此，热力加热介质从蓄热类型的冷凝装置2中的制冷剂中提取热量并使制冷剂冷凝，然后经过三通阀45并被送至储存箱46。整个被包围在第二循环路径22(包括储存箱46)中的热力加热介质以此方式流动并循环，重复地经过蓄热类型的冷凝装置2，因此，热力加热介质使制冷剂冷却，直至所有的热力加热介质的温度升高至近似于制冷剂的温度。另外，总的来说，在蓄热类型的冷凝装置2中的蓄热材料3从制冷剂提取热量，因而使制冷剂冷却下来。因此，因为热力加热介质以与蓄热材料3相同的方式满足蓄热功能，另外因为当连续循环时，所有的热力加热介质对于制冷剂执行蓄热功能或冷却操作，所以可以充分地使制冷剂过冷却。应理解，在图6所示的例子中，其它的操作与图1所示例子的结构相同。
现在，将说明可使制冷剂强制过冷的另一结构的例子。在图7所示的例子中，制冷剂可通过制冷剂在制冷循环中流入接收箱而被强制过冷：接收箱51通过管道52连接至冷凝装置50(冷凝器)的下游侧。冷凝装置50可用与蓄热类型的冷凝装置2的结构相同的结构构建。用于使材料过冷的套53围绕接收箱51和管道52的外围设置，流入接收箱51和管道52二者中的过冷材料将被冷却。这里，冰点为约-10℃或者更低的盐水可用作过冷材料。
箱54设置成用于容纳过冷材料，该箱54和套53通过循环路径55一起连通。止回阀56和泵57顺序设置在从套53至箱54的管道中。管道52使冷凝装置50与接收箱51连通。此外，压力传感器58配设于管道52，以检测管道内部的压力。该压力传感器58电连接至用于控制泵57的控制装置59，设置成基于所检测的压力来执行泵57的启动和停机控制。
在类似于图7所示的结构的情况下，具有通过压缩已被提升的温度的气态制冷剂60在冷凝装置50中通过散热而被液化。液态制冷剂60经由管道52流向接收箱51，并且如果制冷剂未被充分地液化，换言之，如果未被过冷，则气体-液体在接收箱51中分离。此外，在此情况下，因为管道52中的压力升高，所以根据来自控制装置59的控制信号基于该压力信号驱动泵57。因为过冷的材料被供给至套53并在此循环，所以制冷剂被强制冷却并转换至过冷状态。
这种类型的控制的例子在图8的流程图中示出。这就是说，首先(在步骤S21)读入由压力传感器58检测的值。接着，判定所检测的值是否大于或等于参考值α(在步骤S22)。如果在步骤S22中判定出所检测的值大于或等于参考值α，则判定为制冷剂不处于过冷状态，因此保持强制过冷模式的决定，并执行此控制(在步骤S23)。换言之，泵57启动，过冷材料被供给至套53。相反，如果判定所检测的值小于参考值α，则因为确定制冷剂已被过冷，而无需执行特别的控制，图8所示的处理结束。
顺便，因为先前所述的用于对车辆乘员厢加热或进行空气调节的热介质(盐水)具有很好的导热性，所以如果该热介质始终与蓄热材料3或冷能量蓄热材料9接触，使得它们之间可能传热，则包含在该蓄热材料3或9中的热量或冷能量可能会通过经由热介质的排放而损失。为了防止或抑制这种情况，下面这样的结构是值得期待的。在图9中，示出这种结构的例子，其中先前所述的在图1或4中示出的系统通过经由具有蓄热功能或蓄冷功能的蓄热器70循环热介质来储存热量或冷能，在制冷循环停止的状态下，热介质被从蓄热器70中提取出来。换言之，在能在热介质和蓄热材料(图中未示出)之间执行热交换的蓄热器70的两侧，在其前面和后面，连接有接收箱71和72，止回阀73和74分别连接于上游侧的接收箱71的流入侧和下游侧的接收箱72的流出侧。
泵75连接于止回阀74的下游，积聚箱76连接在该泵75的下游侧上的旁路中。该积聚箱76可包含从蓄热器70中提取出的热介质，其进入管道77经由三通阀78连接至泵75的排出侧。此外，泵80设置在积聚箱76的排出管道79中，排出管道79经由另一三通阀连接至三通阀78的下游侧。
控制装置82设置成向泵75和80输出控制信号，也输出用于控制三通阀78和81的转换操作的控制信号。控制装置82原则上包括微计算机，各种类型的信息输入该微计算机中用作控制信息。就是说，在图9中所示的例子是安装在汽车中的系统，因此，诸如车速、发动机转速、驻车制动器的接合、钥匙闭锁(key lock)信息、就座(sitting)传感器信息、蓄热器信息等信息输入至控制装置82。
图10的流程图表示由图9所示的系统执行的控制的例子；该控制例子是用于防止经由热介质从蓄热材料散热或吸热的控制的例子。首先，读入先前所述多种类型的信息(在步骤S31)。基于已读入的信息判定车辆是否停止(在步骤S32)。换言之，控制装置82可基于车速为零、或基于由被拉起的驻车制动器施加的制动，或者基于钥匙闭锁等判定车辆已停止。
如果在步骤S32中作出肯定判定，则(在步骤S33)判定在蓄热器70中是否保留有热量。换言之，判定在蓄热器70中是否有能被散发的一定量的热量，或者是否被冷却到可从外界吸收热量的因而包含一定量的冷能量的程度。如果在步骤S33中作出否定判定，则例程临时终止，因为在蓄热器70和外界之间不会发生热量转移。相反，如果在步骤S33中作出肯定判定，则因为必须抑制或防止在蓄热器70和外界之间的热量转移，所以执行控制以实现此目的。就是说，首先，切换两个三通阀78和81，使得积聚箱76的进气管道77与泵75连通，同时其排出管道79插入到用于热介质的主流管道中。在此状态下，泵75被驱动(在步骤S35)。因为由此热介质被供给至积聚箱76，所以热介质被从蓄热器70中提取出来。由此，尽管蓄热器仍具有保存的蓄热量，但因为热介质不与蓄热器70接触，所以热介质不调节蓄热器70和外界之间的热量转移，从而可以防止或抑制从蓄热器70不必要地散发或吸收热量。
另一方面，如果在步骤S32中作出否定判定，因为例如车辆在移动，则(在步骤S36中)判定在积聚箱76的内部是否保留有任何热介质。如果在步骤S36中作出肯定判定，则三通阀78和81被切换(在步骤S34)，使得热介质被从积聚箱76中提取出来，另外，泵80被驱动(在步骤S35)。换言之，在上游侧的三通阀78工作以阻止进气管道77进入用于热介质的主循环路径中，另外，在下游侧的三通阀81工作以使积聚箱76与用于热介质的主循环路径连通。应理解，如果在步骤S36中作出否定判定，则无需执行特别的控制，例程结束。因此，如果车辆在运动，则热介质经由蓄热器70被返回至循环路径。
为了当车辆静止时抑制从蓄热器或蓄冷装置的散热或吸热，使热介质在蓄热器或蓄冷装置附近转向来代替提取热介质，也是可以接受的。图11示出这种方式的例子。旁路管道84经由三通阀83连接至蓄热器70的流入侧。同时，旁路管道84具有连接在下游侧的泵75和止回阀74之间的止回阀85。换言之，旁路管道84为蓄热器70和接收箱72在接收箱72的下游侧设置旁路。
另外，可在接收箱71的流入侧上设置能打开和关闭的电磁阀86，来代替止回阀。另外，可在蓄热器70和在其下游侧的接收箱72之间设置也能打开和关闭的电磁阀87。因为其它的结构和图9所示相同，所以与图9中相同的附图标记也在图11中配设于与图9相同的元件，并省略其说明。
图12的流程图示出上述的、图11所示结构实施的控制进程的例子。图12所示的控制进程的例子与图10所示的控制进程的例子类似，但区别在于，当系统停止时，两个电磁阀86和87都关闭。换言之，在(在步骤S31中)读入各类信息之后，判定车辆是否停止(在步骤S32)，如果车辆已停止，则(在步骤S33中)判定是否有残留的蓄热量。如果没有残留的蓄热量，则不执行特别的控制，例程结束。然而，如果有一些残留的蓄热量，则电磁阀86和87关闭(在步骤S33-1)。而后，切换三通阀83、78和81(在步骤S34)。具体而言，接收箱71的上游侧通过三通阀83与旁路管道84连通，泵75通过三通阀78与进入管道77连通，而排出管道79通过三通阀81被换向。
在此状态下，泵75被驱动(在步骤S35)。因此，热介质被从设置在蓄热器70的两侧的接收箱71和72中提取出来，并被转移至积聚箱76。这样，即使一些热介质残留在蓄热器70中，因为建立了热介质被从蓄热器70的前侧和后侧被提取出来并被转向的状态，所以经由热介质的散热或吸热被阻止或抑制。
下面简单地说明上述具体例子和本发明的权利要求之间的关系：上述制冷剂对应于权利要求中的“热传入介质”的例子；在图1、4和6中所示的三通阀23、39和45对应于权利要求中的“转变装置”的例子；在图2中所示的热交换器对应于权利要求中的“与热传入介质进行热交换的位置”的例子；图1中的第二循环路径22的穿过蓄热材料3的部分对应于权利要求中的“与第一蓄热材料进行热交换的位置”的例子。另外，上述的在乘员厢内的热交换器12对应于权利要求中的“热量需求单元”的例子，控制图1中的三通阀23和泵18的控制装置83对应于权利要求中的“使所述热介质在所述位置之间循环的装置”的例子。此外，在图6中所示的保存箱46对应于权利要求中的“贮存所述热介质的箱”的例子。
应理解，如果由于车辆正在移动而在步骤S32中得到否定判定，则以与在图10所示的控制进程中所述的方式相同的方式、基于在积聚箱76中是否残留有热介质来执行控制进程。应理解，在此情况下，电磁阀86和87保持打开。
应理解，本发明并不限于上述的例子，也不限于用于乘员厢内部的空气调节系统；本发明也可用在用于冷却和/或加热诸如居住的房间或仓库等任何合适的空间的系统。

Claims (7)

1.一种蓄热装置，其特征在于包括：
第一蓄热材料，所述第一蓄热材料与热传入介质进行热交换并积聚热量；
第二蓄热材料，所述第二蓄热材料与所述热传入介质进行热交换并积聚热量；以及
转变装置，所述转变装置选择性地执行或中止所述热传入介质和所述第二蓄热材料之间的热交换。
2.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述第二蓄热材料是在所述第二蓄热材料与所述热传入介质进行热交换的位置和所述第二蓄热材料与所述第一蓄热材料进行热交换的位置之间循环的热介质。
3.根据权利要求2所述的蓄热装置，其特征在于还包括被供给所述热介质的热量需求单元，以及所述转变装置包括当所述热量需求单元没有热量需求时使所述热介质在所述位置之间循环的装置。
4.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述第二蓄热材料包括在所述热传入介质和所述第一蓄热材料之间执行热交换的热介质；并且所述蓄热装置还包括：
第一循环路径，所述第一循环路径使所述热介质在所述热量需求单元和在所述热传入介质和所述第一蓄热材料之间进行热交换的位置之间循环；
第二循环路径，所述第二循环路径具有与所述第一循环路径共同的部分，并且还使所述热介质在不经过所述热量需求单元的情况下循环，以重复地向所述位置供给所述热介质；以及
箱，所述箱设置于所述第一和第二蓄热共同的部分并贮存所述热介质。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄热装置，其特征在于，在所述第一蓄热材料的内部还设置有热交换器，在所述热交换器处所述热传入介质和所述第一蓄热材料及所述第二蓄热材料经由分隔壁执行热交换。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄热装置，其特征在于，所述热传入介质包括具有制冷循环的制冷剂，在所述制冷循环中，所述制冷剂的内部能量在所述制冷剂被加压后由于散热而降低，所述制冷剂的内部能量在所述制冷剂绝热膨胀后由于吸热而增加。
7.根据权利要求6所述的蓄热装置，其特征在于，所述第一蓄热材料包括从所述制冷剂接收并热储存热量的蓄热材料和向所述制冷剂供给热量并积聚冷能量的冷能量储存材料中的至少一者。
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