CN103009962A

CN103009962A - 空气调节系统

Info

Publication number: CN103009962A
Application number: CN2012101821321A
Authority: CN
Inventors: 八木亮介; 吉田充伸; 久野胜美; 本乡卓也; 松冈敬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: JP2013071498A; US20130074533A1; JP5670853B2; CN103009962B

Abstract

根据一个实施例，一种空气调节系统包括压缩器、冷凝器、膨胀阀、切换阀、蒸发器、泵、散热器以及储热单元。所述切换阀执行切换使得所述第一传热介质流动通过第一流动路径或第二流动路径。所述泵将第二传热介质供应到热源。所述储热单元具有储热材料。所述储热单元具有第一热交换区域，在所述第一热交换区域中在流动通过所述第一流动路径的所述第一传热介质和所述储热材料之间交换热。所述储热单元具有第二热交换区域，所述第二热交换区域设在所述散热器的上游并且在所述第二热交换区域中在供应到所述热源的所述第二传热介质和所述储热材料之间交换热。

Description

空气调节系统

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求于2011年9月27日提交的在先日本专利申请第2011-210318号的优先权；上述申请的全部内容通过引用被合并于本文中。

技术领域

本文中所述的实施例总体上涉及空气调节系统。

背景技术

为了冷却诸如安装在车辆上的燃料电池的加热元件，存在一种冷却系统，所述冷却系统利用由空气调节系统用于室内冷却的传热介质作为热沉。

例如，提出了一种冷却系统，所述冷却系统利用用于室内冷却的传热介质作为热沉以经由热交换器冷却安装在车辆上的加热元件，在这种冷却系统中由空气调节系统用于室内冷却的蒸发器和带有储热材料的热交换器经由切换阀并行地连接。

在这里，在空气调节系统中，可能存在除了室内冷却以外需要室内加热的情况。在该情况下，在寒冷地区中用于室内加热的蒸发器的结霜可能导致加热效率的降低、蒸发器的损坏等。

然而，在上述空气调节系统中，还未考虑使用诸如燃料电池的加热元件的热来去除所附的霜。所以有必要使用加热器等来去除可能增加功率消耗的霜。

发明内容

这里提供了一种空气调节系统，包括：压缩器，所述压缩器压缩并且排出接收在压缩器中的第一传热介质；冷凝器，所述冷凝器设在所述压缩器的排出侧；膨胀阀，所述膨胀阀设在所述冷凝器的流出侧；切换阀，所述切换阀设在所述膨胀阀的流出侧并且执行切换使得所述第一传热介质流动通过第一流动路径或第二流动路径；蒸发器，所述蒸发器设在所述第一流动路径和所述第二流动路径的汇合位置的下游、在所述压缩器的进入侧；泵，所述泵将第二传热介质供应到热源；散热器，所述散热器释放供应到所述热源的所述第二传热介质的热；以及储热单元，所述储热单元具有储热材料，其中所述储热单元具有：第一热交换区域，在所述第一热交换区域中在流动通过所述第一流动路径的所述第一传热介质和所述储热材料之间交换热，以及第二热交换区域，所述第二热交换区域设在所述散热器的上游并且在所述第二热交换区域中在供应到所述热源的所述第二传热介质和所述储热材料之间交换热。

还提供了一种空气调节系统，包括：压缩器，所述压缩器压缩并且排出接收在压缩器中的第一传热介质；冷凝器，所述冷凝器设在所述压缩器的排出侧；膨胀阀，所述膨胀阀设在所述冷凝器的流出侧；蒸发器，所述蒸发器设在所述膨胀阀的流出侧，并且还设在所述压缩器的进入侧；泵，所述泵将第二传热介质供应到热源；散热器，所述散热器释放供应到所述热源的所述第二传热介质的热；以及储热单元，所述储热单元具有储热材料，其中所述储热单元具有：第一热交换区域，所述第一热交换区域设在所述蒸发器的上游并且在所述第一热交换区域中在所述第一传热介质和所述储热材料之间交换热，以及第二热交换区域，所述第二热交换区域设在所述散热器的上游并且在所述第二热交换区域中在供应到所述热源的所述第二传热介质和所述储热材料之间交换热。

附图说明

图1是框图，示出了根据第一实施例的空气调节系统。

图2A是示出储热单元的示意性横截面图并且图2B是沿着图2A中的箭头A-A'之间的线获得的横截面图。

图3是示意性图形，示出了当车辆在运行时从热源31回收的第二热介质的热量（回收热量）的时间变化。

图4A是示出储热单元的示意性横截面图并且图4B是沿着图4A中的箭头B-B'之间的线获得的横截面图。

图5是流程图，示出了冷却侧回路10a的操作方法。

图6是框图，示出了根据第二实施例的空气调节系统。

图7是流程图，示出了加热侧回路10c中的操作方法。

图8是框图，示出了根据第三实施例的空气调节系统。

图9A是示出储热单元的示意性横截面图并且图9B是沿着图9A中的箭头C-C'之间的线获得的横截面图。

图10是流程图，示出了加热侧回路10d中的操作方法。

具体实施方式

总体上，根据一个实施例，空气调节系统包括压缩器、冷凝器、膨胀阀、切换阀、蒸发器、泵、散热器以及储热单元。所述压缩器压缩接收在其中的第一传热介质。所述压缩器排出所述第一传热介质。所述冷凝器设在所述压缩器的排出侧。所述膨胀阀设在所述冷凝器的流出侧。所述切换阀设在所述膨胀阀的流出侧并且执行切换使得所述第一传热介质流动通过第一流动路径或第二流动路径。所述蒸发器设在所述第一流动路径和所述第二流动路径的汇合位置的下游、所述压缩器的进入侧。所述泵将第二传热介质供应到热源。所述散热器释放供应到所述热源的所述第二传热介质的热。所述储热单元具有储热材料。所述储热单元具有第一热交换区域，在所述第一热交换区域中在流动通过所述第一流动路径的所述第一传热介质和所述储热材料之间交换热。所述储热单元具有第二热交换区域，所述第二热交换区域设在所述散热器的上游并且在所述第二热交换区域中在供应到所述热源的所述第二传热介质和所述储热材料之间交换热。

现在将参考附图描述本发明的实施例。在本申请的说明书和附图中，与在上文中关于附图描述的类似的部件用相似的附图标记进行标示，并且视情况而定省略详细描述。

在下面，将作为例子描述一种安装在电动车（EV）或燃料电池汽车（FCV）中的空气调节系统。

另外，尽管存在第一传热介质的状态是液体、气体或气-液两相状态的情况，但是它也可以被简称为第一传热介质。

另外，尽管存在第二传热介质的状态是液体或气-液两相状态的情况，但是它也可以被简称为第二传热介质。

[第一实施例]

图1是框图，示出了根据第一实施例的空气调节系统。

如图1中所示，空气调节系统1带有热泵回路10和热回收回路30。

热泵回路10带有冷却侧回路10a和加热侧回路10b。冷却侧回路10a通过从供应到车辆中的空气吸收热而降低用于车辆内部的冷却的空气的温度。

加热侧回路10b通过使供应到车辆中的空气吸收热而升高用于车辆内部的加热的空气的温度。

首先，将说明冷却侧回路10a。

冷却侧回路10a带有压缩器11、切换阀14、冷凝器12、膨胀阀15、蒸发器17以及管道22。

压缩器11的进入侧具有蒸发器17的流出侧和设在加热侧回路10b中的与压缩器11连接的蒸发器18的流出侧。压缩器11的排出侧具有与之连接的切换阀14的流入侧。

压缩器11压缩从蒸发器17和蒸发器18供应的第一传热介质的气体。压缩器11可以被构造成例如压缩从进入侧接收的第一传热介质的气体，由此生成第一传热介质的高温、高压气体，并且从排出侧排出生成的第一传热介质的高温和高压气体。

切换阀14的流出侧具有冷凝器12的流入侧和设在加热侧回路10b中的与切换阀14连接的冷凝器13的流入侧。

切换阀14切换从压缩器11排出的第一传热介质的高温和高压气体至冷凝器12和冷凝器13中的任一个的供应。所述切换阀14可以被设置为例如三通阀，所述三通阀带有电磁线圈并且通过供应或终止通向电磁线圈或类似物的电力而切换流动路径。

冷凝器12的流出侧具有与之连接的膨胀阀15的流入侧。

例如具有鼓风扇（未显示）的冷凝器12可以被构造成在由鼓风扇从车辆外部鼓送的空气和从压缩器11排出的第一传热介质的高温和高压气体之间交换热。从压缩器11排出的第一传热介质的高温和高压气体通过使它的热由从车辆外部鼓送的空气吸收而冷凝。

膨胀阀15的流出侧具有与之连接的蒸发器17的流入侧。

膨胀阀15使由冷凝器12冷凝的第一传热介质绝热地膨胀，由此减小它的压力，并且使第一传热介质的一部分气化，由此将第一传热介质变为气-液两相状态。

蒸发器17的流出侧具有与之连接的压缩器11的进入侧。

蒸发器17设在通风管21内，所述通风管在其中设有用于将空气供应到车辆中的鼓风扇21a。蒸发器17在由鼓风扇21a鼓送的空气和已从膨胀阀15流入的处于气-液两相状态的第一传热介质之间交换热。处于气-液两相状态的第一传热介质通过从被鼓送的空气吸收热而变为第一传热介质的气体并且被供应到压缩器11。另外，其热由蒸发器17吸收的空气被供应到车辆中以用于车辆内部的冷却。

管道22连接设在冷却侧回路10a中的部件并且用作第一传热介质的流动路径。

接着，将描述加热侧回路10b。

加热侧回路10b带有压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、储热单元19、蒸发器18以及管道22a至23c。

冷凝器13设在压缩器11的排出侧。冷凝器13的流出侧具有经由管道23a与之连接的膨胀阀16的流入侧。

冷凝器13设在上述通风管21内。

冷凝器13可以被构造成在由鼓风扇21a鼓送的空气和经由切换阀14从压缩器11排出的第一传热介质的高温和高压气体之间交换热。从压缩器11排出的第一传热介质的高温和高压气体通过使其热由被鼓送的空气吸收而冷凝。另外，鼓送到冷凝器13的空气通过从第一传热介质的气体吸收热而被加热，并且被加热空气被供应到车辆以用于车辆内部的加热。

膨胀阀16设在冷凝器13的流出侧。膨胀阀16的流出侧具有经由管道23c与之连接的蒸发器18的流入侧。

膨胀阀16使由冷凝器13冷凝的第一传热介质绝热地膨胀以减小它的压力，并且使第一传热介质的一部分气化，由此将第一传热介质变为气-液两相状态。

蒸发器18的流出侧具有经由管道23b与之连接的压缩器11的进入侧。蒸发器18例如带有鼓风扇（未显示），并且可以被构造成在由鼓风扇从车辆外部鼓送的空气和已经由储热单元19从膨胀阀16流入的处于气-液两相状态的第一传热介质之间交换热。处于气-液两相状态的第一传热介质通过从被鼓送的空气吸收热而变为第一传热介质的气体并且被供应到压缩器11。

储热单元19设在膨胀阀16和蒸发器18之间。

储热材料24设在储热单元19内并且储存从热回收回路30供应的热。另外，储热单元19将储存在储热材料24中的热供应到从膨胀阀16供应到蒸发器18的处于气-液两相状态的第一传热介质。将已通过对其供应热而被加热的处于气-液两相状态的第一传热介质供应到蒸发器18可以升高蒸发器18的温度。因此，可以在寒冷地区防止霜附着到蒸发器18。另外，即使在起动时有霜附着到蒸发器18，也可以去除霜。因此，可以抑制加热效率的将低、蒸发器的损坏等。

下面将描述储热单元19的细节。

另外，用于冷却侧回路10a和加热侧回路10b的第一传热介质例如可以是氨、氢氟碳（HFC）、氢氯氟碳（HCFC）或类似物。

接着，将说明热回收回路30。

热回收回路30带有泵34、散热器33以及管道32。

热回收回路30通过吸收热源31的热来冷却热源31，并且通过将所吸收的热供应到储热单元19将热储存在储热单元19中。

泵34的进入侧具有与之连接的散热器33的流出侧。热源31连接到泵34的排出侧。

泵34将第二传热介质供应到热源31。另外，泵34使第二传热介质在热源31、储热单元19和散热器33之间循环。

散热器33释放供应到热源31的第二传热介质的热。散热器33例如带有鼓风扇（未显示），并且可以被构造成在由鼓风扇从车辆外部鼓送的空气和已经由储热单元19从热源31流入的第二传热介质之间交换热。

散热器33例如可以是设在电动车或燃料电池车中的散热器。

已从热源31吸收热的第二传热介质使它的热由储热单元19吸收，并且进一步使它的热由来自车辆外部的由散热器33鼓送的空气吸收。随后，已通过使它的热被吸收而冷却的第二传热介质供应到热源31并且用于冷却热源31。

管道32连接泵34、散热器33、储热单元19和热源31，并且用作第二传热介质的流动路径。

热源31可以被构造成针对设在例如电动车或燃料电池车中的马达、反相器、燃料电池组或类似物生成热。

第二传热介质例如可以是水。

接着，将进一步说明储热单元19。

图2是示出储热单元的示意图。在这里，图2A是示出储热单元的示意性横截面图并且图2B是沿着图2A中的箭头A-A'之间的线获得的横截面图。

图3是示意性图形，示出了当车辆在运行时从热源31回收的第二传热介质的热量（回收热量）的时间变化。

图3示出了在10-15驱动模式下运行的车辆的情况。

另外，通过实验测量热源31中的第二传热介质的进入口和出口处的温度，并且因此设法从第二传热介质的出口和进入口处的温度之间的差异计算回收的热量。

从图3可以看出，热源31中生成的热量随着运行时间变化。

在这里，当储热材料24和第一传热介质之间的温度差越大时设在储热单元19中的储热材料24和在流动路径28内流动的第一传热介质之间的热交换量（由第一传热介质从储热材料24吸收的热）变得越大。在该情况下，如图3中所示，由于从热源31生成的热量根据电动车或燃料电池车的运行状态而变化，因此在流动路径29内流动的第二传热介质的温度也变化。

当不经由储热材料24在在流动路径28内流动的第一传热介质和在流动路径29内流动的第二传热介质之间执行直接热交换时，当第二传热介质的热量接近零时变得难以将热从第二传热介质供应到第一传热介质。

与之相比，当蒸发器18的温度（T_ev2）不小于预定下限（T_min）时，即，例如不必去除附着到蒸发器18的霜时，在不必进行热交换期间由第二传热介质从热源31吸收的热被浪费，原因是热从散热器33释放到外部。

所以，在本实施例中，提供具有储热材料24的储热单元19使得在不必进行热交换期间在热源31中生成的热可以被储存。

提供储热单元19导致蒸发器18的温度（T_ev2）小于预定下限（T_min），并且因此当有必要使第一传热介质吸收热时可以将热从储热材料24供应到第一传热介质。

另外，如下所述，潜热储存材料（相变储热材料）用作储热材料24，或者第一传热介质和储热材料24在其中交换热的热交换区域26（对应于第一热交换区域的例子）和第二传热介质和储热材料24在其中交换热的热交换区域27（对应于第二热交换区域的例子）被构造成相邻。因此，由于第二传热介质的温度的变化（如果有的话）可以被缓和，因此储热材料24的温度可以保持大致恒定。所以，在储热材料24和第一传热介质之间热交换时交换的热量可以保持大致恒定，并且因此能够有效地去除附着到蒸发器18的霜。

当储存在储热材料24中的热量小于供应到第一传热介质所必需的热量时，可以提供加热储热材料24的加热单元191（例如，加热器或类似物）。在该情况下，来自加热单元191的热由储热材料24吸收，并且由热交换区域26中的第一传热介质吸收。

接着，返回图2，将进一步描述储热单元19。

储热单元19带有壳体25、流动路径28、流动路径29、储热材料24以及成核（nucleation）单元300。

此外，储热单元19具有在流动通过流动路径28的第一传热介质和储热材料24之间交换热的热交换区域26，以及设在散热器33的上游并且在供应到热源31的第二传热介质和储热材料24之间交换热的热交换区域27。

热交换区域27比热交换区域26更靠近储热单元19的中心设置。

壳体25具有容纳在其中的流动路径28、流动路径29、储热材料24以及成核单元300。

壳体25的内壁具有设在其上的凹形部分301。将在下面描述凹形部分301。

流动路径28由管状元件形成。流动路径28具有环形部分28a和连接到环形部分28a的接头28b。环形部分28a设在位于壳体25的内壁侧的热交换区域26上。环形部分28a设在壳体25的一端的附近。管道23c连接到接头28b的与连接有环形部分28a的一侧相反的一侧上的端部。因此，第一传热介质可以在流动路径28内流动。另外，可以提供多个环形部分28a。

流动路径29由管状元件形成。流动路径29具有螺旋形部分29a和设在螺旋形部分29a的两端处的接头29b。

螺旋形部分29a设在位于热交换区域26内侧的热交换区域27中。接头29b具有与之连接的管道32。因此，第二传热介质可以在流动路径29内流动。

在根据本实施例的储热单元19中，高温的第二传热介质流动通过的流动路径29设在储热单元19的中心侧，并且具有低于第二传热介质的温度的温度的第一传热介质流动通过的流动路径28设在储热单元19的内壁侧。

在该情况下，假设高温第二传热介质流动通过的流动路径29设在储热单元19的内壁侧，热耗散变得更大。与此相比，假设高温第二传热介质流动通过的流动路径29设在储热单元19的中心侧，离壳体25的表面的距离可以增加，并且因此可以抑制热耗散。

另外，当将热释放到第一传热介质时需要的能力（热输出）大体上高于当储存来自第二传热介质的热时需要的能力。所以，优选的是通过使第一传热介质流动通过的流动路径28的长度更长来增加在储热材料24和第一传热介质之间交换的热量。在该情况下，由于第一传热介质流动通过的流动路径28设在壳体25的内壁侧，因此使流动路径28的长度更长变得容易。

因此，采取流动路径28和流动路径29的上述布置，可以改善热交换的效率。

对于储热材料24，可以使用具有高于第二传热介质的储热密度的材料。储热材料24例如可以是潜热储存材料。例如可以以无机水合物材料（乙酸钠水合物或硫酸钠水合物）、有机材料（石蜡或丁四醇）作为潜热储存材料的例子。储热材料24在温度高于待形成的材料的熔点时液化，并且在温度低于熔点时固化。在该情况下，在发生相变的熔点（相变温度）处吸收或释放大量的热。

另外，某些潜热储存材料能够过冷却。能够过冷却的潜热储存材料保持液态而不固化，即使它的温度低于熔点。此外，外部刺激（例如，机械成核、电成核等）或晶核的加入可以解除过冷却并且导致发生固化。在该情况下，可以通过解除过冷却并且导致发生固化而从潜热储存材料释放热。

可以以乙酸钠三水合物或类似物作为能够过冷却的潜热储存材料的例子。假设使用能够过冷却的潜热储存材料，也可以在冰点以下的环境中稳定地保持过冷却。而且，假设使用能够过冷却的潜热储存材料，热可以长时间储存。所以，即使从潜热储存材料在冬季长时间留在低温环境中的状态开始加热，也可以去除附着到蒸发器18的霜。另外，假设使用能够过冷却的潜热储存材料，能够通过外部刺激等在期望时间释放热。因此，例如能够以固定的时间间隔去除附着到蒸发器18的霜，或者当需要时去除附着到蒸发器18的霜。

在容纳有流动路径28、流动路径29和成核单元300的壳体25的内部填充有储热材料24。在该情况下，流动路径28与位于热交换区域26中的储热材料24相接触。流动路径29接触位于热交换区域27中的储热材料24。所以，流动路径28和流动路径29不彼此直接接触。

当热源31正生成热时通过穿过热源吸收热的第二传热介质与储热单元19的热交换区域27中的储热材料24交换热，并且储热材料24吸收热（储存热）。在该情况下，当储热材料24的熔点高时可以由储热材料24从第二传热介质吸收的热量减小。与之相比，可以由第一传热介质从储热材料24吸收的热量增加。

在该情况下，在从第二传热介质的温度和第一传热介质的温度之间的关系已经初步确定将由储热材料24从第二传热介质吸收的热量之后，可以选择具有满足该热量的熔点的储热材料24的材料。

另外，当超过可以以潜热储存的量的热从第二传热介质供应到储热材料24时，储热材料24的温度升高到高于熔点，并且热以显热储存。

另外，当储热材料24的温度已升高到高于预定值时，可以通过由设在热回收回路30中的散热器33冷却第二传热介质来防止储热材料24的温度变为高于预定值。

成核单元300设在储热单元19内并且导致储热材料24成核。在能够过冷却的潜热储存材料用作储热材料24的情况下，可以提供成核单元300。可以以例如将电压施加于储热材料24的电极或类似物作为成核单元300的例子。当期望将热从储热材料24吸收到第一传热介质中时，即，例如当去除附着到蒸发器18的霜时，成核单元300可以将电压施加于储热材料24。当电压由成核单元300施加于储热材料24时，储热材料24以成核单元300附近的储热材料24作为起点成核。储热材料24的成核解除过冷却，并且因此从储热材料24释放热。

提供成核单元300也使得能够在期望时间从储热材料24释放热。因此，例如能够以固定的时间间隔去除附着到蒸发器18的霜，或者当需要时去除附着到蒸发器18的霜。

壳体25的内壁带有凹形部分301，并且凹形部分301设在成核单元300上方。例如，成核单元300在重力方向上在下地设在储热单元19内。另外，凹形部分301在重力方向上在上地设在壳体25的内壁上。当储热材料24被成核时，储热材料24受到从液体至固体的相变，并且在这时，发生体积（密度）的变化。在本实施例中，通过在重力方向上在下地提供成核单元300，从储热单元19的下侧导致成核。然后，通过使储热单元19从下侧成核发生的体积变化由在储热单元19的重力方向上在上地提供的凹形部分301吸收。

图4是示出根据另一实施例的储热单元的示意图。在这里，图4A是示出储热单元的示意性横截面图并且图4B是沿着图4A中的箭头B-B'之间的线获得的横截面图。

如图4中所示，储热单元19a带有壳体25、流动路径128、流动路径29、储热材料24以及成核单元300。

流动路径128由管状元件形成。流动路径128具有螺旋形部分128a和设在螺旋形部分128a的两端处的接头128b。

螺旋形部分128a设在热交换区域26中。接头128b具有与之连接的管道32。因此，第一传热介质可以在流动路径128内流动。

根据本实施例的储热单元19a可以获得类似于上述储热单元19的功能和效果。另外，螺旋形部分128a为螺旋形可以使第一传热介质的循环平稳。

设在储热单元中的流动路径的形式不限于所示的形式。例如，设在储热单元中的流动路径可以以曲折方式由管状元件形成。

接着，将说明空气调节系统1的操作方法。

（冷却操作）

图5是流程图，示出了冷却侧回路10a的操作方法。当指示执行车辆内部的冷却时（步骤S01），通过由切换阀14执行切换来连接压缩器11的流出侧和管道22（步骤S02）。随后，通过驱动压缩器11，导致第一传热介质在冷却侧回路10a中循环（步骤S03）。

在该情况下，在已在冷凝器12中将热释放到车辆的外部之后，已在压缩器11中被压缩的第一传热介质在膨胀阀15中膨胀并且在蒸发器17中从空气吸热。当鼓风扇21a操作时，已经在蒸发器17中吸热的空气被供应到车辆中。以该方式，执行冷却操作。

（加热操作）

当指示执行加热时，通过由切换阀14执行切换来连接压缩器11的流出侧和管道23a。随后，通过驱动压缩器11，导致第一传热介质在加热侧回路10b中循环。

在该情况下，已在压缩器11中压缩的第一传热介质在冷凝器13中冷凝，并且使由鼓风扇21a供应的空气吸收冷凝热。随后，第一传热介质在膨胀阀16中膨胀，通过穿过储热单元19和蒸发器18并且再次返回压缩器11而在加热侧回路10b中循环。

储热单元19填充有储热材料24，所述储热材料具有的熔点高于流入的第一传热介质的温度。

由于在热源31中生成大量的热，因此热可以在热回收回路30中被回收。然后，通过使第一传热介质经由储热单元19吸收回收热，第一传热介质的一部分可以被气化。因此，在储热单元19中，通过使第一传热介质的一部分气化，可以帮助蒸发器18中的蒸发。因此，能够减小蒸发器18中的功率消耗。

另外，也能够在期望时间通过上述成核单元300从储热材料24释放热。因此，例如能够以固定的时间间隔去除附着到蒸发器18的霜，或者当需要时去除附着到蒸发器18的霜。

与之相比，在热回收回路30中，由热源31生成的热由储热单元19吸收，并且因此将由散热器33释放的热量减小。所以，能够减小用于释放散热器33中的热的功率消耗。

由于用于冷却和加热操作的相应部件的功能类似于上述功能，因此省略了它们的详细描述。

[第二实施例]

图6是框图，示出了根据第二实施例的空气调节系统。

如图6中所示，空气调节系统50带有热泵回路51和热回收回路30。

热泵回路51带有冷却侧回路10a和加热侧回路10c。冷却侧回路10a通过从供应到车辆中的空气吸收热而降低用于车辆内部的冷却的空气的温度。

加热侧回路10c通过使供应到车辆中的空气吸收热而升高用于车辆内部的加热的空气的温度。

加热侧回路10c带有压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、切换阀20、储热单元19、蒸发器18、管道23a、23b、23c（对应于第一流动路径的例子）和23d（对应于第二流动路径的例子）以及温度测量单元18a（对应于第一温度测量单元的例子）。

切换阀20的一个流出侧具有经由管道23c与切换阀20连接的储热单元19的流入侧。切换阀20的另一流出侧具有经由管道23d与切换阀20连接的蒸发器18的流入侧。切换阀20的流入侧具有经由管道23a与切换阀20连接的膨胀阀16的流出侧。

切换阀20设在膨胀阀16的流出侧，并且在管道23c和管道23d之间切换使得已从膨胀阀16流出的处于气-液两相状态的第一传热介质流动到管道23c和管道23d中的任何一个中。切换阀20例如可以是三通阀，所述三通阀带有电磁线圈并且通过供应或终止通向电磁线圈的电力而切换流动路径。然而，切换阀20不限于三通阀，并且例如可以是提供给管道23c和管道23d的开关阀。

蒸发器18设在管道23c和管道23d的汇合点的下游，在压缩器11的进入侧。

温度测量单元18a测量蒸发器18的温度。切换阀20基于由温度测量单元18a测量的蒸发器18的温度执行切换，使得第一传热介质流动通过管道23c或管道23d。

在本实施例中，可以通过由切换阀20切换第一传热介质的流动而选择性地使用储热单元19。所以，当不提供上述成核单元300时，即，例如即使潜热储存材料不用作储热材料24，也能够在期望时间使第一传热介质吸收储热单元19中的热。因此，例如能够以固定的时间间隔去除附着到蒸发器18的霜，或者当需要时去除附着到蒸发器18的霜。

下面将描述基于温度测量单元18a产生的测量结果控制由切换阀20进行的切换。

由驾驶员等进行的操作也使得能够执行由切换阀20进行的切换。

接着，将说明空气调节系统50的操作方法。

由于冷却操作可以被构造成类似于图5中示出的冷却侧回路10a中的操作方法，因此省略它的描述。

（加热操作）

在下面，作为例子，将说明基于温度测量单元18a产生的测量结果控制由切换阀20进行的切换的情况。

图7是流程图，示出了加热侧回路10c中的操作方法。

当指示执行车辆内部的加热时（步骤S11），通过由切换阀14执行切换来连接冷凝器13的流入侧和压缩器11的流出侧（步骤S12）。

接着，由温度测量单元18a测量蒸发器18的温度（T_ev2）（步骤S13）。可以将蒸发器18的测得温度转换为在蒸发器18内流动的第一传热介质的温度。在该情况下，通过从实验等初步获得蒸发器18的温度和在蒸发器18内流动的第一传热介质的温度之间的关系，可以基于获得的关系执行上述温度转换。

当蒸发器18的测得温度高于预定值时，切换阀20执行切换使得第一传热介质流动通过管道23d。

例如，当蒸发器18的温度（T_ev2）不小于预定下限（T_min）时，由切换阀20阻止第一传热介质流入储热单元19侧（步骤S14和S15a）。

随后，通过驱动压缩器11，使第一传热介质循环通过加热侧回路10c中的预定路径（步骤S16）。也就是说，使第一传热介质在压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、切换阀20和蒸发器18中循环。

在该情况下，鼓送到冷凝器13的空气通过从第一传热介质的气体吸收热而被加热，并且被加热的空气被供应到车辆以用于车辆内部的加热。

另外，由于储存在储热单元19中的储热材料24中的热未被第一传热介质吸收，因此来自热回收回路30的热可以储存在储热材料24中。

与之相比，当蒸发器18的测得温度低于预定值时，执行切换使得第一传热介质流动通过管道23c。

例如，当蒸发器18的温度（T_ev2）低于预定下限（T_min）时，由切换阀20执行第一传热介质流入储热单元19侧（步骤S14和S15b）。

随后，通过驱动压缩器11，使第一传热介质循环通过加热侧回路10c中的预定路径（步骤S16）。也就是说，使第一传热介质在压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、切换阀20、储热单元19和蒸发器18中循环。

同样在该情况下，鼓送到冷凝器13的空气通过从第一传热介质的气体吸收热而被加热，并且被加热的空气被供应到车辆以用于车辆内部的加热。

在这里，在低温和高湿度环境下，例如在寒冷地区中，空气中的湿气的冰冻可以导致霜附着到蒸发器18。由于附着到蒸发器18的霜降低蒸发器18中的热交换效率（使第一传热介质气化的能力），因此加热性能可能显著降低。

所以，本实施例被构造成通过由设在蒸发器18中的温度测量单元18a测量蒸发器18的温度（T_ev2）而确定霜是否附着。

例如，当蒸发器18的温度（T_ev2）低于预定下限（T_min）时，确定霜附着，并且使第一传热介质流入储热单元19侧。如上所述，已流入储热单元19的流动路径28中的第一传热介质从储热材料24吸收热。所以，蒸发器18上的负荷减小，并且因此附着霜的量可以减小。另外，可以在蒸发器18中设置加热器。

此外，能够过冷却的潜热储存材料用作储热材料24，并且当潜热储存材料处于过冷却状态时，在已确定蒸发器18的温度（T_ev2）低于预定下限（T_min）之后由成核单元300解除过冷却。因此，即使从将热储存在储热材料24中至释放热的时间长，也可以从储热材料24在熔点处释放热并且因此第一传热介质可以吸收足够的热。

[第三实施例]

图8是框图，示出了根据第三实施例的空气调节系统。

如图8中所示，空气调节系统100带有热泵回路101和热回收回路30。

热泵回路101带有冷却侧回路10a和加热侧回路10d。

冷却侧回路10a通过从供应到车辆中的空气吸收热而降低用于车辆内部的冷却的空气的温度。

加热侧回路10d通过使供应到车辆中的空气吸收热而升高用于车辆内部的加热的空气的温度。

加热侧回路10d带有压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、切换阀20、储热单元190、蒸发器18、管道23a至23d、温度测量单元18a以及温度测量单元11a（对应于第二温度测量单元的例子）。

切换阀20的一个流出侧具有经由管道23c与切换阀20连接的储热单元190的流入侧。切换阀20的另一流出侧具有经由管道23d与切换阀20连接的蒸发器18的流入侧。切换阀20的流入侧具有经由管道23a与切换阀20连接的膨胀阀16的流出侧。

切换阀20切换从膨胀阀16流出的处于气-液两相状态的第一传热介质通向储热单元190和蒸发器18中的任意一个的供应。

温度测量单元11a测量压缩器11的温度。

切换阀20基于由温度测量单元11a测量的压缩器11的温度执行切换，使得第一传热介质流动通过管道23c或管道23d。另外，切换阀20基于由温度测量单元11a测量的压缩器11的温度和由温度测量单元18a测量的蒸发器18的温度执行切换，使得第一传热介质流动通过管道23c或管道23d。

同样在根据本实施例的空气调节系统100中，可以通过由切换阀20切换第一传热介质的流动而选择性地使用储热单元190。

下面将描述基于温度测量单元11a和温度测量单元18a产生的测量结果控制由切换阀20进行的切换。

由驾驶员等进行的操作也能够执行由切换阀20进行的切换。

接着，将进一步说明说明储热单元190。

图9是示出储热单元的示意图。图9A是示出储热单元的示意性横截面图并且图9B是沿着图9A中的箭头C-C'之间的线获得的横截面图。

如图9中所示，储热单元190带有壳体25，流动路径128、流动路径129、储热材料24、成核单元300以及温度测量单元11a。

流动路径129由管状元件形成。流动路径129具有螺旋形部分129a和设在螺旋形部分129a的两端处的接头129b。

螺旋形部分129a设在位于热交换区域26内侧的热交换区域27中。接头129b具有与之连接的管道32。因此，第二传热介质可以在流动路径129内流动。

压缩器11热连接到储热单元190。

如图9中所示，以穿透壳体25的中心的方式提供压缩器11，并且储热材料24和壳体25接触压缩器11的外表面。然后，壳体25内的压缩器11的外周边侧变为热交换区域27。

由于当操作压缩器11时压缩器11生成热，因此压缩器11也用作热源。所以，在储热单元190中，从压缩器11生成的热也可以储存在储热材料24中。

在该情况下，当储热材料24的温度低于压缩器11的温度时，来自压缩器11的热经由壳体25吸收（储存）在储热材料24中或直接吸收（储存）在储热材料24中。与之相比，当储热材料24的温度高于压缩器11的温度时，来自储热材料24的热将由压缩器11吸收。

接着，将说明空气调节系统100的操作方法。

（加热操作）

在下面，作为例子，将说明基于温度测量单元11a和温度测量单元18a产生的测量结果控制由切换阀20进行的切换的情况。

图10是流程图，示出了加热侧回路10d中的操作方法。

当指示执行车辆内部的加热时（步骤S31），通过由切换阀14执行切换来连接冷凝器13的流入侧和压缩器11的流出侧（步骤S12）。

接着，由温度测量单元11a测量压缩器11的温度（T_comp）（步骤S33）。

当压缩器11的测得温度低于预定值时，切换阀20执行切换使得第一传热介质流动通过管道23d。

例如，当压缩器11的温度（T_comp）低于预定下限（T_{comp_min}）时，由切换阀20阻止第一传热介质流入储热单元190侧（步骤S34和S37）。

在该情况下，通过驱动压缩器11（步骤S39），使第一传热介质循环通过加热侧回路10d中的预定路径。也就是说，使第一传热介质在压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、切换阀20和蒸发器18中循环。

另外，由于储存在储热单元190中的储热材料24中的热未被第一传热介质吸收，因此来自热回收回路30的热可以储存在储热材料24中。

另外，能够过冷却的潜热储存材料用作储热材料24，并且当潜热储存材料处于过冷却状态时，在已确定压缩器11的温度（T_comp）低于预定下限（T_{comp_min}）之后由成核单元300解除过冷却。因此，储存在储热材料24中的热可以由压缩器11吸收。

当压缩器11的温度低时，存在热可能从压缩的、高温第一传热介质的气体逸出到压缩器11的风险，导致加热性能降低。

所以，例如当确定压缩器11的温度（T_comp）低于预定下限（T_{comp_min}）时，热从储热单元190提供给压缩器11，并且因此抑制热从压缩器11逸出。

与之相比，例如当压缩器11的温度（T_comp）不小于预定下限（T_{comp_min}）时，由温度测量单元18a测量蒸发器18的温度（T_ev2）（步骤S34和S35）。

例如当蒸发器18的温度（T_ev2）不小于预定下限（T_min）时，由切换阀20阻止第一传热介质流入储热单元190侧（步骤S36和S37）。

例如，当压缩器11的温度（T_comp）不小于预定下限（T_{comp_min}）并且蒸发器18的温度（T_ev2）不小于预定下限（T_min）时，来自压缩器11的热和来自热回收回路30的热储存在储存材料24中。在该情况下，由于切换阀20阻止第一传热材料流入储热单元190侧，因此储存在储热材料24中的热未被第一传热介质吸收。

与此相比，例如当蒸发器18的温度（T_ev2）低于预定下限（T_min）时，切换阀20使第一传热介质流入储热单元190侧（步骤S36和S38）。

在该情况下，通过驱动压缩器11（步骤S39），使第一传热介质循环通过加热侧回路10d中的预定路径。也就是说，使第一传热介质在压缩器11、切换阀14、冷凝器13、膨胀阀16、切换阀20、储热单元190和蒸发器18中循环。

例如，当压缩器11的温度（T_comp）不小于预定下限（T_{comp_min}）并且蒸发器18的温度（T_ev2）低于预定下限（T_min）时，切换阀20使第一传热材料流入储热单元190侧。已流入储热单元190中的流动路径128中的第一传热介质从储热材料24吸收热。因此，蒸发器18上的负荷减小，并且因此附着霜的量可以减小。另外，可以在蒸发器18中设置加热器。

另外，能够过冷却的潜热储存材料用作储热材料24，并且当潜热储存材料处于过冷却状态时，在已确定压缩器11的温度（T_comp）不小于预定下限（T_{comp_min}）并且蒸发器18的温度（T_ev2）低于预定下限（T_min）之后由成核单元300解除过冷却。因此，即使从将热储存在储热材料24中至释放热的时间长，也可以从储热材料24释放熔点处的热并且因此第一传热介质可以吸收足够的热。

在本实施例中，当压缩器11的温度和第二传热介质的温度高于储热材料24的温度时，储热材料24从压缩器11和第二传热介质吸收热。

与此相比，当压缩器11的温度或第一传热介质的温度低时，压缩器11或第一传热介质从储热材料24吸收热。

所以，在电动车或燃料电池车中，由于可以在车辆内部更有效地使用热，因此可以进一步抑制运行空气调节系统时的功率消耗。

根据上述实施例，可以实现能够减小功率消耗的空气调节系统。

尽管已描述了某些实施例，但是这些实施例仅仅作为例子被呈现，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，本文中所描述的新颖实施例可以以各种其它形式体现；此外，可以进行本文中所描述的实施例的形式的各种省略、替代和改变而不脱离本发明的精神。附带的权利要求和它们的等效物旨在涵盖属于本发明的范围和精神内的这样的形式或修改。而且，可以相互组合并且可以实现上述实施例。

Claims

1.一种空气调节系统，包括：

压缩器，所述压缩器压缩并且排出接收在压缩器中的第一传热介质；

冷凝器，所述冷凝器设在所述压缩器的排出侧；

膨胀阀，所述膨胀阀设在所述冷凝器的流出侧；

切换阀，所述切换阀设在所述膨胀阀的流出侧并且执行切换使得所述第一传热介质流动通过第一流动路径或第二流动路径；

蒸发器，所述蒸发器设在所述第一流动路径和所述第二流动路径的汇合位置的下游、在所述压缩器的进入侧；

泵，所述泵将第二传热介质供应到热源；

散热器，所述散热器释放供应到所述热源的所述第二传热介质的热；以及

储热单元，所述储热单元具有储热材料，其中

所述储热单元具有

第一热交换区域，在所述第一热交换区域中在流动通过所述第一流动路径的所述第一传热介质和所述储热材料之间交换热，以及

第二热交换区域，所述第二热交换区域设在所述散热器的上游并且在所述第二热交换区域中在供应到所述热源的所述第二传热介质和所述储热材料之间交换热。

2.根据权利要求1的系统，其中所述第一流动路径经由所述储热单元连接所述切换阀的一个流出侧和所述蒸发器，并且所述第二流动路径连接所述切换阀的另一流出侧和所述蒸发器。

3.根据权利要求1的系统，其中所述第二热交换区域比所述第一热交换区域更靠近所述储热单元的中心设置。

4.根据权利要求1的系统，其中所述储热单元具有圆筒形状，所述第一热交换区域设在圆筒形的所述储热单元的内壁侧，并且所述第二热交换区域设在圆筒形的所述储热单元的中心侧。

5.根据权利要求1的系统，还包括测量所述蒸发器的温度的第一温度测量单元，其中所述切换阀基于所述蒸发器的测得温度执行切换，使得所述第一传热介质流动通过所述第一流动路径或所述第二流动路径。

6.根据权利要求1的系统，其中

当所述蒸发器的测得温度高于预定值时所述切换阀执行切换使得所述第一传热介质流动通过所述第二流动路径，并且

当所述蒸发器的测得温度低于预定值时所述切换阀执行切换使得所述第一传热介质流动通过所述第一流动路径。

7.根据权利要求1的系统，其中所述压缩器热连接到所述储热单元。

8.根据权利要求7的系统，还包括测量所述压缩器的温度的第二温度测量单元，其中所述切换阀基于所述压缩器的测得温度执行切换，使得所述第一传热介质流动通过所述第一流动路径或所述第二流动路径。

9.根据权利要求8的系统，其中当所述压缩器的测得温度低于预定值时所述切换阀执行切换使得所述第一传热介质流动通过所述第二流动路径。

10.根据权利要求1的系统，还包括成核单元，所述成核单元设在所述储热单元内并且使所述储热材料成核。

11.根据权利要求1的系统，其中所述储热材料是潜热储存材料。

12.根据权利要求11的系统，其中所述潜热储存材料包括选自下列的至少一种类型：乙酸钠水合物、硫酸钠水合物、石蜡、丁四醇以及乙酸钠三水合物。

13.根据权利要求10的系统，还包括测量所述蒸发器的温度的第一温度测量单元，其中

所述储热材料是能够过冷却的潜热储存材料，并且

当所述储热材料处于过冷却状态并且所述蒸发器的测得温度低于预定值时，

所述成核单元解除所述储热材料的过冷却状态。

14.根据权利要求10的系统，其中所述成核单元是将电压施加于所述储热材料的电极。

15.根据权利要求10的系统，其中所述成核单元使所述储热材料以固定的时间间隔成核。

16.根据权利要求10的系统，其中

所述成核单元在重力方向上在下地设在壳体内。

17.根据权利要求1的系统，还包括加热所述储热材料的加热单元。

18.一种空气调节系统，包括：

冷凝器，所述冷凝器设在所述压缩器的排出侧；

膨胀阀，所述膨胀阀设在所述冷凝器的流出侧；

蒸发器，所述蒸发器设在所述膨胀阀的流出侧，并且还设在所述压缩器的进入侧；

泵，所述泵将第二传热介质供应到热源；

储热单元，所述储热单元具有储热材料，其中

所述储热单元具有

第一热交换区域，所述第一热交换区域设在所述蒸发器的上游并且在所述第一热交换区域中在所述第一传热介质和所述储热材料之间交换热，以及

19.根据权利要求18的系统，其中所述第二热交换区域比所述第一热交换区域更靠近所述储热单元的中心设置。

20.根据权利要求18的系统，其中所述第二热交换区域邻近所述第一热交换区域设置。