DE102023109641A1

DE102023109641A1 - Wärmepumpe mit dampfeinspritzung

Info

Publication number: DE102023109641A1
Application number: DE102023109641.9A
Authority: DE
Inventors: Rachael Shey; Jeffrey Paul Brown
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-04-28
Filing date: 2023-04-17
Publication date: 2023-11-02
Also published as: US20230349597A1; US11927372B2; CN116972548A

Abstract

Eine Wärmepumpe beinhaltet einen Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen Verdichter, eine erste Region eines ersten Wärmetauschers. Der erste Wärmetauscher ist unmittelbar stromabwärts eines Auslasses des Verdichters positioniert. Ein zweiter Wärmetauscher ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert. Ein Dampfgenerator ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist in einem ersten Betriebsmodus stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist in einem zweiten Betriebsmodus stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Ein erster Verzweigungspunkt ist unmittelbar stromabwärts der ersten Region des ersten Wärmetauschers positioniert.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Wärmepumpen. Spezifischer betrifft die vorliegende Offenbarung Wärmepumpen mit Dampfeinspritzung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wärmepumpen werden seit einiger Zeit in Fahrzeugen eingesetzt. Ein Kältemittelkreislauf kann in derartigen Wärmepumpen beinhaltet sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Wärmepumpe einen Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, einen Dampfgenerator und einen ersten Verzweigungspunkt. Der Verdichter beinhaltet einen Niederdruckeinlass, einen Mitteldruckeinlass und einen Auslass. Eine erste Region des ersten Wärmetauschers ist unmittelbar stromabwärts des Auslasses des Verdichters positioniert. Der zweite Wärmetauscher ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist in einem ersten Betriebsmodus stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist in einem zweiten Betriebsmodus stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist stromaufwärts sowohl des Niederdruckeinlasses als auch des Mitteldruckeinlasses positioniert. Der Dampfgenerator gibt mindestens einen Teil einer gasförmigen Komponente eines ersten Wärmeaustauschfluids an den Mitteldruckeinlass des Verdichters ab. Der erste Verzweigungspunkt ist unmittelbar stromabwärts der ersten Region des ersten Wärmetauschers positioniert.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein erstes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist, und ein zweites Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen zweiten Wärmetauscher, der stromabwärts des zweiten Absperrventils positioniert ist;

- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen zweiten Verzweigungspunkt, der stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein drittes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist, und ein viertes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen ersten Kopplungspunkt, der stromabwärts des vierten Absperrventils positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen dritten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des ersten Kopplungspunkts positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein erstes Expansionsventil, das stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist;
- der Dampfgenerator beinhaltet eine erste Region und eine zweite Region, wobei die erste Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des ersten Expansionsventils positioniert ist und wobei die zweite Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist;
- der Mitteldruckeinlass des Verdichters befindet sich unmittelbar stromabwärts der ersten Region des Dampfgenerators;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen vierten Verzweigungspunkt, der stromabwärts der zweiten Region des Dampfgenerators positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein fünftes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein zweites Expansionsventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen zweiten Kopplungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des zweiten Expansionsventils positioniert ist, wobei der zweite Kopplungspunkt unmittelbar stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist;
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein drittes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen dritten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des dritten Expansionsventils positioniert ist; ein viertes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen vierten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des vierten Expansionsventils positioniert ist; und einen Sammler, der unmittelbar stromaufwärts des Niederdruckeinlasses des Verdichters positioniert ist; und
- einen Kühlmittelkreislauf, der eine Pumpe, eine zweite Region des ersten Wärmetauschers, einen Behälter, einen fünften Wärmetauscher, eine erste wärmeerzeugende Komponente, eine zweite wärmeerzeugende Komponente und ein Kühlmittelnetz aus Leitungen, das Komponenten des Kühlmittelkreislaufs fluidisch koppelt, beinhaltet.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Wärmepumpe einen Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, einen Dampfgenerator, einen ersten Verzweigungspunkt, einen zweiten Verzweigungspunkt, ein erstes Absperrventil, ein zweites Absperrventil, ein drittes Absperrventil und ein viertes Absperrventil. Der Verdichter beinhaltet einen Niederdruckeinlass, einen Mitteldruckeinlass und einen Auslass. Eine erste Region des ersten Wärmetauschers ist unmittelbar stromabwärts des Auslasses des Verdichters positioniert. Der zweite Wärmetauscher ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist in einem ersten Betriebsmodus stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist in einem zweiten Betriebsmodus stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Der Dampfgenerator ist stromaufwärts sowohl des Niederdruckeinlasses als auch des Mitteldruckeinlasses positioniert. Der Dampfgenerator gibt mindestens einen Teil einer gasförmigen Komponente eines ersten Wärmeaustauschfluids an den Mitteldruckeinlass des Verdichters ab. Der erste Verzweigungspunkt ist unmittelbar stromabwärts der ersten Region des ersten Wärmetauschers positioniert. Das erste Absperrventil ist unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert. Das zweite Absperrventil ist unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert. Der zweite Wärmetauscher ist stromabwärts des zweiten Absperrventils positioniert. Der zweite Verzweigungspunkt ist stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert. Das dritte Absperrventil ist stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert. Das vierte Absperrventil ist stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert.
Ausführungsformen des zweiten Aspekts der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen ersten Kopplungspunkt, der stromabwärts des vierten Absperrventils positioniert ist; einen dritten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des ersten Kopplungspunkts positioniert ist; und ein erstes Expansionsventil, das stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist, wobei der Dampfgenerator eine erste Region und eine zweite Region beinhaltet, wobei die erste Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des ersten Expansionsventils positioniert ist, wobei die zweite Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist und wobei sich der Mitteldruckeinlass des Verdichters unmittelbar stromabwärts der ersten Region des Dampfgenerators befindet,
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen vierten Verzweigungspunkt, der stromabwärts der zweiten Region des Dampfgenerators positioniert ist; ein fünftes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist; ein zweites Expansionsventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist; und einen zweiten Kopplungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des zweiten Expansionsventils positioniert ist, wobei der zweite Kopplungspunkt unmittelbar stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist; und
- der Kältemittelkreislauf beinhaltet ein drittes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen dritten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des dritten Expansionsventils positioniert ist; ein viertes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen vierten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; und einen Sammler, der unmittelbar stromaufwärts des Niederdruckeinlasses des Verdichters positioniert ist.

Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei Lektüre der folgenden Beschreibung, Patentansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen gilt Folgendes:

1 ist eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenanordnung, die einen Kältemittelkreislauf und einen Kühlmittelkreislauf veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
2 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenkühlung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
3 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinen- und Batteriekühlung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
4 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Batteriekühlung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
5 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenbeheizung und Batteriekühlung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
6 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenbeheizung und Batteriekühlung mit Reihenverdunstung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
7 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur parallelen Kabinenbeheizung und Batteriekühlung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
8 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenbeheizung und Batteriebeheizung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
9 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Batteriebeheizung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
10 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Nachbeheizung mit Reihenkondensieren veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
11 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Nachbeheizung und Batteriekühlung mit Reihenkondensieren veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
12 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenentfeuchtung mit Reihenverdunstung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
13 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenentfeuchtung und Batteriekühlung mit Reihenverdunstung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
14 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Enteisung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel;
15 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Enteisung und Batteriekühlung veranschaulicht, gemäß einem Beispiel; und
16 ist eine schematische Darstellung der Wärmepumpenanordnung, die einen Betriebsmodus zur Kabinenbeheizung, Enteisung und Batteriekühlung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“ und Ableitungen davon auf die Konzepte in ihrer Ausrichtung in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Konzepte verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen können, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht es sich, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen spezifischen Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind spezifische Abmessungen und andere physische Eigenschaften im Zusammenhang mit den in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes angeben.
Die vorliegenden veranschaulichten Ausführungsformen bestehen hauptsächlich in Kombinationen aus Verfahrensschritten und Einrichtungskomponenten, die sich auf eine Wärmepumpe beziehen. Dementsprechend sind die Einrichtungskomponenten und Verfahrensschritte in den Zeichnungen gegebenenfalls durch herkömmliche Symbole wiedergegeben worden, wobei nur diejenigen spezifischen Details gezeigt sind, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Offenbarung nicht mit Details undeutlich zu machen, die für den Durchschnittsfachmann, der den Nutzen der Beschreibung in dieser Schrift hat, ohne Weiteres ersichtlich sind. Ferner stellen gleiche Bezugszeichen in der Beschreibung und den Zeichnungen gleiche Elemente dar.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Auflistung von zwei oder mehr Elementen verwendet wird, dass ein beliebiges der aufgelisteten Elemente allein eingesetzt werden kann oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgelisteten Elemente eingesetzt werden kann. Zum Beispiel kann, falls eine Zusammensetzung als die Komponenten A, B und/oder C enthaltend beschrieben ist, die Zusammensetzung nur A; nur B; nur C; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
In dieser Schrift werden Bezugsausdrücke wie etwa erstes und zweites, Oberseite und Unterseite und dergleichen lediglich dazu verwendet, eine Einheit oder Handlung von einer anderen Einheit oder Handlung zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Handlungen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“ oder eine beliebige andere Variation davon sollen einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Einrichtung, der/das/die eine Auflistung von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem derartigen Prozess, einem derartigen Verfahren, einem derartigen Artikel oder einer derartigen Einrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst... ein(e)“ vorangeht, schließt nicht, ohne weitere Einschränkungen, das Vorhandensein von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, dem Verfahren, dem Artikel oder der Einrichtung aus, der/das/die das Element umfasst.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „etwa“, dass Mengen, Größen, Formulierungen, Parameter und andere Mengenangaben und Eigenschaften nicht genau sind und nicht genau sein müssen, sondern auf Wunsch annähernd und/oder größer oder kleiner sein können, was Toleranzen, Umwandlungsfaktoren, Abrundung, Messfehler und dergleichen und andere dem Fachmann bekannte Faktoren widerspiegelt. Wenn der Ausdruck „etwa“ verwendet wird, um einen Wert oder einen Endpunkt eines Bereiches zu beschreiben, ist die Offenbarung so zu verstehen, dass sie den spezifischen Wert oder Endpunkt beinhaltet, auf den Bezug genommen wird. Unabhängig davon, ob ein numerischer Wert oder Endpunkt eines Bereichs in der Beschreibung „etwa“ nennt, soll der numerische Wert oder Endpunkt eines Bereichs zwei Ausführungsformen beinhalten: eine, die durch „etwa“ modifiziert ist, und eine, die nicht durch „etwa“ modifiziert ist. Es versteht sich ferner, dass die Endpunkte jedes der Bereiche sowohl in Bezug auf den anderen Endpunkt als auch unabhängig von dem anderen Endpunkt signifikant sind.
Die Ausdrücke „wesentlich“, „im Wesentlichen“ und Variationen davon sollen im in dieser Schrift verwendeten Sinne anmerken, dass ein beschriebenes Merkmal gleich oder annähernd gleich einem Wert oder einer Beschreibung ist. Zum Beispiel soll eine „im Wesentlichen ebene“ Fläche eine Fläche bezeichnen, die eben oder annähernd eben ist. Darüber hinaus soll „im Wesentlichen“ bezeichnen, dass zwei Werte gleich oder annähernd gleich sind. In einigen Ausführungsformen kann „im Wesentlichen“ Werte innerhalb von etwa 10 % voneinander bezeichnen, wie etwa innerhalb von etwa 5 % voneinander oder innerhalb von etwa 2 % voneinander.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne bedeuten die Ausdrücke „der“, „die“, „das“ oder „ein“ oder „eine“ „mindestens ein(e)“ und sollten nicht auf „lediglich ein(e)“ beschränkt werden, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist. Somit beinhaltet zum Beispiel eine Bezugnahme auf „eine Komponente“ Ausführungsformen, die zwei oder mehr derartige Komponenten aufweisen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt.
Unter Bezugnahme auf 1-16 bezeichnet das Bezugszeichen 20 im Allgemeinen eine Wärmepumpe. Die Wärmepumpe 20 beinhaltet einen Kältemittelkreislauf 24. In verschiedenen Beispielen kann die Wärmepumpe 20 in einem Fahrzeug eingesetzt werden. In einigen Beispielen kann das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug sein. Der Kältemittelkreislauf 24 beinhaltet einen Verdichter 28. Der Verdichter 28 beinhaltet einen Niederdruckeinlass 32, einen Mitteldruckeinlass 36 und einen Auslass 40. Eine erste Region 44 eines ersten Wärmetauschers ist unmittelbar stromabwärts des Auslasses 40 des Verdichters 28 positioniert. Ein zweiter Wärmetauscher 52 ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers 48 positioniert. Ein Dampfgenerator 56 ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers 48 positioniert. Der Dampfgenerator 56 kann in einigen Betriebsmodi stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers 52 positioniert sein (siehe z. B. 5-9 und 12-16). Der Dampfgenerator 56 kann in alternativen Betriebsmodi stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 52 positioniert sein (siehe z. B. 2-4 und 10-11). Der Dampfgenerator 56 ist stromaufwärts des Niederdruckeinlasses 32 positioniert. Der Dampfgenerator 56 ist zudem stromaufwärts des Mitteldruckeinlasses 36 positioniert. Der Dampfgenerator 56 gibt mindestens einen Teil einer gasförmigen Komponente eines ersten Wärmeaustauschfluids an den Mitteldruckeinlass 36 des Verdichters 28 ab. Das erste Wärmeaustauschfluid wird durch den Kältemittelkreislauf 24 umgewälzt. Ein erster Verzweigungspunkt 60 ist unmittelbar stromabwärts der ersten Region 44 des ersten Wärmetauschers 48 positioniert. Die verschiedenen Komponenten des Kältemittelkreislaufs 24 sind durch ein Kältemittelnetz aus Leitungen 64 fluidisch aneinander gekoppelt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1-16 ist ein erstes Absperrventil 68 unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts 60 positioniert. Ein zweites Absperrventil 72 kann ebenfalls unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts 60 positioniert sein. An dem ersten Verzweigungspunkt 60 teilt sich der Kältemittelkreislauf 24 in zwei Pfade. Deshalb können sich das erste und das zweite Absperrventil 68, 72 jeweils unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts 60 befinden. Zum Beispiel kann das erste Absperrventil 68 unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts 60 an einem ersten Pfad positioniert sein, während das zweite Absperrventil 72 unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts 60 an einem zweiten Pfad positioniert sein kann. Der zweite Wärmetauscher 52 ist stromabwärts des zweiten Absperrventils 72 positioniert. Ein zweiter Verzweigungspunkt 76 ist stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 52 positioniert. Ein drittes Absperrventil 80 ist stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts 76 positioniert. Ein viertes Absperrventil 84 ist ebenfalls stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts 76 positioniert. Zum Beispiel können das dritte und das vierte Absperrventil 80, 84 jeweils unmittelbar stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts 76 positioniert sein. Wie bei dem ersten Verzweigungspunkt 60 teilt sich der Kältemittelkreislauf 24 an dem zweiten Verzweigungspunkt 76 in zwei Pfade. Das dritte Absperrventil 80 kann unmittelbar stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts 76 an einem ersten Pfad positioniert sein, während das vierte Absperrventil 84 unmittelbar stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts 76 an einem zweiten Pfad positioniert sein kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1-16 ist ein erster Kopplungspunkt 88 stromabwärts des vierten Absperrventils 84 positioniert. Ein dritter Verzweigungspunkt 92 ist unmittelbar stromabwärts des ersten Kopplungspunkts 88 positioniert. Ein erstes Expansionsventil 96 ist stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts 92 positioniert. Der Dampfgenerator 56 ist ebenfalls stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts 92 positioniert. Der Dampfgenerator 56 beinhaltet eine erste Region 100 und eine zweite Region 104. Die erste Region 100 des Dampfgenerators 56 ist unmittelbar stromabwärts des ersten Expansionsventils 96 positioniert. Die zweite Region 104 des Dampfgenerators 56 ist unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts 92 positioniert. Wie bei dem ersten Verzweigungspunkt 60 und dem zweiten Verzweigungspunkt 76 teilt sich der Kältemittelkreislauf 24 an dem dritten Verzweigungspunkt 92 in zwei Pfade. Zum Beispiel kann sich der Kältemittelkreislauf 24 an dem dritten Verzweigungspunkt 92 in einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad teilen. Das erste Expansionsventil 96 und mindestens ein Abschnitt des Dampfgenerators 56 (z. B. die zweite Region 104) können sich jeweils unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts 92 befinden. Der Mitteldruckeinlass 36 des Verdichters 28 befindet sich unmittelbar stromabwärts der ersten Region 100 des Dampfgenerators 56.
Unter noch weiterer Bezugnahme auf 1-16 ist ein vierter Verzweigungspunkt 108 stromabwärts der zweiten Region 104 des Dampfgenerators 56 positioniert. Ein fünftes Absperrventil 112 ist unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts 108 positioniert. Ein zweites Expansionsventil 116 ist unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts 108 positioniert. Wie bei den vorhergehenden Verzweigungspunkten teilt sich der Kältemittelkreislauf 24 an dem vierten Verzweigungspunkt 108 in zwei Pfade. Das fünfte Absperrventil 112 kann unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts 108 an einem ersten Pfad positioniert sein, während das zweite Expansionsventil 116 unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts 108 an einem zweiten Pfad positioniert sein kann. Ein zweiter Kopplungspunkt 120 ist unmittelbar stromabwärts des zweiten Expansionsventils 116 positioniert. Der zweite Kopplungspunkt 120 ist unmittelbar stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers 52 positioniert. Ein dritter Kopplungspunkt 124 ist unmittelbar stromabwärts des dritten Absperrventils 80 positioniert. Der dritte Kopplungspunkt 124 befindet sich zudem unmittelbar stromabwärts des fünften Absperrventils 112. Ein fünfter Verzweigungspunkt 128 befindet sich unmittelbar stromabwärts des dritten Kopplungspunkts 124. Ein sechster Verzweigungspunkt 132 ist unmittelbar stromabwärts des fünften Verzweigungspunkts 128 positioniert. Ein sechstes Absperrventil 136 ist ebenfalls unmittelbar stromabwärts des fünften Verzweigungspunkts 128 positioniert. Wie bei den vorhergehenden Verzweigungspunkten teilt sich der Kältemittelkreislauf 24 an dem fünften Verzweigungspunkt 128 in zwei Pfade. Der sechste Verzweigungspunkt 132 kann unmittelbar stromabwärts des fünften Verzweigungspunkts 128 an einem ersten Pfad positioniert sein, während das sechste Absperrventil 136 unmittelbar stromabwärts des fünften Verzweigungspunkts 128 an einem zweiten Pfad positioniert sein kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1-16 ist ein drittes Expansionsventil 140 stromabwärts des fünften Absperrventils 112 positioniert. Das dritte Expansionsventil 140 kann unmittelbar stromabwärts des sechsten Verzweigungspunkts 132 positioniert sein. Ein dritter Wärmetauscher 144 ist unmittelbar stromabwärts des dritten Expansionsventils 140 positioniert. Ein viertes Expansionsventil 148 ist stromabwärts des fünften Absperrventils 112 positioniert. Das vierte Expansionsventil 148 kann unmittelbar stromabwärts des sechsten Verzweigungspunkts 132 positioniert sein. Ein vierter Wärmetauscher 152 ist unmittelbar stromabwärts des vierten Expansionsventils 148 positioniert. Wie bei den vorhergehenden Verzweigungspunkten teilt sich der Kältemittelkreislauf 24 an dem sechsten Verzweigungspunkt 132 in zwei Pfade. Das dritte Expansionsventil 140 kann unmittelbar stromabwärts des sechsten Verzweigungspunkts 132 an einem ersten Pfad positioniert sein, während das vierte Expansionsventil 148 unmittelbar stromabwärts des sechsten Verzweigungspunkts 132 an einem zweiten Pfad positioniert sein kann. Ein erstes Rückschlagventil 156 ist stromabwärts des dritten Wärmetauschers 144 positioniert. Ein zweites Rückschlagventil 160 ist stromabwärts des vierten Wärmetauschers 152 positioniert. Der dritte Wärmetauscher 144 kann in Fluidkommunikation mit einem Kanalsystem 164 eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-Systems) stehen. Dementsprechend kann der dritte Wärmetauscher 144 eingesetzt werden, um eine Temperatur und/oder eine Feuchtigkeit von Umgebungsluft zu verändern und einer Umgebung (z. B. einer Kabine eines Fahrzeugs) temperaturgesteuerte und/oder feuchtigkeitsgesteuerte Luft bereitzustellen. Ein vierter Kopplungspunkt 168 ist stromabwärts des ersten Rückschlagventils 156, des zweiten Rückschlagventils 160 und des sechsten Absperrventils 136 positioniert. Ein Sammler 172 ist unmittelbar stromaufwärts des Niederdruckeinlasses 32 des Verdichters 28 positioniert.
Unter wiederum erneuter Bezugnahme auf 1-16 beinhaltet die Wärmepumpe 20 einen Kühlmittelkreislauf 176. Der Kühlmittelkreislauf 176 beinhaltet eine Pumpe 180, eine zweite Region 184 des ersten Wärmetauschers 48, einen Behälter 188, eine erste wärmeerzeugende Komponente 192, eine zweite wärmeerzeugende Komponente 196 und einen fünften Wärmetauscher 200. Die verschiedenen Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 176 sind durch ein Kühlmittelnetz aus Leitungen 204 fluidisch miteinander gekoppelt. Ein zweites Wärmeaustauschfluid (z. B. ein Kühlmittel) strömt durch das Kühlmittelnetz aus Leitungen 204 und die Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 176. Der fünfte Wärmetauscher 200 kann in Fluidkommunikation mit dem Kanalsystem 164 des Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-Systems) stehen. Dementsprechend kann der fünfte Wärmetauscher 200 eingesetzt werden, um eine Temperatur und/oder eine Feuchtigkeit von Umgebungsluft zu verändern und einer Umgebung (z. B. einer Kabine eines Fahrzeugs) temperaturgesteuerte und/oder feuchtigkeitsgesteuerte Luft bereitzustellen. Die zweite Region 184 des ersten Wärmetauschers 48 befindet sich unmittelbar stromabwärts der Pumpe 180. Der Behälter 188 befindet sich unmittelbar stromabwärts der zweiten Region 184 des ersten Wärmetauschers 48. Der fünfte Wärmetauscher 200 befindet sich stromabwärts des Behälters 188.
Unter noch weiterer Bezugnahme auf 1-16 sind ein erstes Dreiwegeventil 208, ein zweites Dreiwegeventil 212 und ein drittes Dreiwegeventil 216 jeweils zwischen dem Behälter 188 und dem fünften Wärmetauscher 200 positioniert. Das erste Dreiwegeventil 208 ist unmittelbar stromabwärts des Behälters 188 positioniert. Das erste Dreiwegeventil 208 befindet sich unmittelbar stromaufwärts der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 und kann eine Strömung des zweiten Wärmeaustauschfluids zu der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 steuern. Das zweite Dreiwegeventil 212 befindet sich unmittelbar stromabwärts des ersten Dreiwegeventils 208. Das zweite Dreiwegeventil 212 befindet sich zudem unmittelbar stromabwärts der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196. Das dritte Dreiwegeventil 216 befindet sich unmittelbar stromabwärts des zweiten Dreiwegeventils 212. Das dritte Dreiwegeventil 216 befindet sich unmittelbar stromaufwärts der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192. Das dritte Dreiwegeventil 216 befindet sich unmittelbar stromaufwärts des fünften Wärmetauschers 200. Ein viertes Dreiwegeventil 220 ist unmittelbar stromabwärts der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 positioniert. Das vierte Dreiwegeventil 220 ist zudem unmittelbar stromabwärts des fünften Wärmetauschers 200 positioniert. Die erste wärmeerzeugende Komponente 192 und der fünfte Wärmetauscher 200 sind parallel zueinander verrohrt. Das vierte Dreiwegeventil 220 befindet sich unmittelbar stromaufwärts der Pumpe 180. Die erste wärmeerzeugende Komponente 192 steht in direkter Fluidkommunikation mit dem vierten Wärmetauscher 152. Dementsprechend kann der vierte Wärmetauscher 152 Wärme zwischen dem ersten Wärmeaustauschfluid und dem zweiten Wärmeaustauschfluid austauschen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2-16 wirkt der Verdichter 28 in jedem dieser Betriebsmodi auf ein erstes Wärmeaustauschfluid (z. B. ein Kältemittel), das durch den Kältemittelkreislauf 24 umgewälzt wird. Dementsprechend treibt die Wirkung des Verdichters 28 das erste Wärmeaustauschfluid von dem Auslass 40 des Verdichters 28 in Richtung eines Einlasses 224 der ersten Region 44 des ersten Wärmetauschers 48. Innerhalb des ersten Wärmetauschers 48 interagiert das erste Wärmeaustauschfluid thermisch mit einem zweiten Wärmeaustauschfluid, das über die zweite Region 184 des ersten Wärmetauschers 48 durch den Kühlmittelkreislauf 176 umgewälzt wird, wie in dieser Schrift ausführlicher erörtert wird. Das erste Wärmeaustauschfluid tritt über einen Auslass 228 davon aus der ersten Region 44 des ersten Wärmetauschers 48 aus. Von dem Auslass 228 der ersten Region 44 des ersten Wärmetauschers 48 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des ersten Verzweigungspunkts 60 geleitet.
Unter Bezugnahme auf 2-4 sind ein Betriebsmodus zur Kabinenkühlung (2), ein Betriebsmodus zur Kabinen- und Batteriekühlung (3) und ein Betriebsmodus zur Batteriekühlung (4) jeweils in beispielhafter Form abgebildet. In jedem dieser Betriebsmodi befindet sich das erste Absperrventil 68 in einer geschlossenen Position und befindet das zweite Absperrventil 72 in einer offenen Position. Dementsprechend wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten Verzweigungspunkt 60 zu dem zweiten Absperrventil 72 geleitet. Nach dem Strömen durch das zweite Absperrventil 72 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung eines Einlasses 232 des zweiten Wärmetauschers 52 geleitet. Auf dem Weg zu dem Einlass 232 des zweiten Wärmetauschers 52 durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid den zweiten Kopplungspunkt 120. Wenn das erste Wärmeaustauschfluid durch den zweiten Wärmetauscher 52 strömt, kann das erste Wärmeaustauschfluid thermisch mit einem Wärmeaustauschfluid interagieren, das sich außerhalb des Kältemittelkreislaufs 24 und des Kühlmittelkreislaufs 176 befindet (z. B. Umgebungsluft), sodass Wärme aus dem ersten Wärmeaustauschfluid entfernt werden kann. In alternativen Betriebsmodi kann das erste Wärmeaustauschfluid an dem zweiten Wärmetauscher 52 Wärme aus dem Wärmeaustauschfluid absorbieren, das sich außerhalb des Kältemittelkreislaufs 24 und des Kühlmittelkreislaufs 176 befindet. Die Strömung von Wärme zu oder von dem ersten Wärmeaustauschfluid an dem zweiten Wärmetauscher 52 hängt von dem konkreten Betriebsmodus und den thermischen Bedingungen des Wärmeaustauschfluids ab, das sich außerhalb des Kältemittelkreislaufs 24 und des Kühlmittelkreislaufs 176 befindet. Das erste Wärmeaustauschfluid tritt an einem Auslass 236 des zweiten Wärmetauschers 52 aus dem zweiten Wärmetauscher 52 aus.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2-4 befindet sich das dritte Absperrventil 80 in jedem dieser Betriebsmodi in einer geschlossenen Position. Dementsprechend trifft das erste Wärmeaustauschfluid nach dem Austreten aus dem zweiten Wärmetauscher 52 über den Auslass 236 auf den zweiten Verzweigungspunkt 76 und wird durch das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 in Richtung des vierten Absperrventils 84 geleitet. Das vierte Absperrventil 84 befindet sich in einer offenen Position. Dementsprechend durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid das vierte Absperrventil 84 und trifft auf den ersten Kopplungspunkt 88. Wenn sich das erste Absperrventil 68 in der geschlossenen Position befindet, wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten Kopplungspunkt 88 in Richtung des dritten Verzweigungspunkts 92 geleitet. An dem dritten Verzweigungspunkt 92 wird ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet, während der restliche Teil des ersten Wärmeaustauschfluids in Richtung der zweiten Region 104 des Dampfgenerators 56 weiterströmt. In verschiedenen Beispielen kann der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet wird, als Verhältnis oder Prozentsatz ausgedrückt werden. Wenn zum Beispiel das Verhältnis als Prozentsatz des ersten Wärmeaustauschfluids ausgedrückt wird, der in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet wird, kann das erste Expansionsventil 96 etwa 5 %, etwa 10 %, etwa 15 %, etwa 20 %, etwa 25 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 % oder etwa 60 % des ersten Wärmeaustauschfluids aufnehmen, das auf den dritten Verzweigungspunkt 92 trifft. Der Rest oder der restliche Prozentsatz des ersten Wärmeaustauschfluids, der auf den dritten Verzweigungspunkt 92 trifft und nicht in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet wird, kann in Richtung der zweiten Region 104 des Dampfgenerators 56 weiterströmen. Es wird in Betracht gezogen, dass in unterschiedlichen Betriebsmodi der Wärmepumpe 20 der Prozentsatz des ersten Wärmeaustauschfluids, der durch das erste Expansionsventil 96 aufgenommen wird, variieren kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2-4 strömt der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet wird, durch das erste Expansionsventil 96 und wird in Richtung eines Einlasses 240 der ersten Region 100 des Dampfgenerators 56 geleitet. Dieser umgeleitete Teil des ersten Wärmeaustauschfluids strömt durch die erste Region 100 und tritt an einem Auslass 244 des Dampfgenerators 56 aus dem Dampfgenerator 56 aus. Der Druck und die Temperatur des Teils des ersten Wärmeaustauschfluids, der in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet worden ist, verringern sich infolge der Interaktion mit dem ersten Expansionsventil 96. Dementsprechend weist das erste Wärmeaustauschfluid, das durch die erste Region 100 des Dampfgenerators 56 strömt, einen niedrigeren Druck und eine niedrigere Temperatur auf als das erste Wärmeaustauschfluid, das durch die zweite Region 104 strömt. Deshalb interagiert das erste Wärmeaustauschfluid innerhalb der ersten Region 100 thermisch mit dem ersten Wärmeaustauschfluid, das durch die zweite Region 104 des Dampfgenerators 56 strömt.
Unter noch weiterer Bezugnahme auf 2-4 tritt infolge der thermischen Interaktion zwischen dem ersten Wärmeaustauschfluid innerhalb der ersten Region 100 und dem ersten Wärmeaustauschfluid innerhalb der zweiten Region 104 das erste Wärmeaustauschfluid innerhalb der ersten Region 100 an dem Auslass 244 der ersten Region 100 mit einer höheren Temperatur, einem höheren Druck und/oder einem höheren Dampfprozentsatz aus dem Dampfgenerator 56 aus als das erste Wärmeaustauschfluid, das in den Einlass 240 der ersten Region 100 eingetreten ist. Das erste Wärmeaustauschfluid, das über den Auslass 244 aus der ersten Region 100 austritt, wird in Richtung des Mitteldruckeinlasses 36 des Verdichters 28 geleitet. Das erste Wärmeaustauschfluid aus der ersten Region 100 des Dampfgenerators 56 wird in den Verdichter 28 eingespritzt. Die Einspritzung des ersten Wärmeaustauschfluids an dem Mitteldruckeinlass 36 des Verdichters 28 kann einen Wirkungsgrad des Kältemittelkreislaufs 24 verbessern und/oder eine Wärmeaustauschkapazität des Kältemittelkreislaufs 24 erhöhen. Zum Beispiel kann die Einspritzung des ersten Wärmeaustauschfluids an dem Mitteldruckeinlass 36 des Verdichters 28 eine Kondensationskapazität des Kältemittelkreislaufs 24 erhöhen, während eine durch den Verdichter 28 erfahrene Belastung verringert wird. Die verbesserte Kondensationskapazität des Kältemittelkreislaufs 24 und die verringerte Belastung des Verdichters 28 können zu Leistungs- und Wirkungsgradverbesserungen für die Wärmepumpe 20 und/oder den Kältemittelkreislauf 24 beitragen. Zusätzlich kann die Einspritzung des ersten Wärmeaustauschfluids an dem Mitteldruckeinlass 36 einen Umgebungstemperaturbetriebsbereich der Wärmepumpe 20 und/oder des Kältemittelkreislaufs 24 erhöhen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2-4 interagiert der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der nicht in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet worden ist und stattdessen in Richtung eines Einlasses 248 der zweiten Region 104 des Dampfgenerators 56 geströmt ist, thermisch mit dem ersten Wärmeaustauschfluid, das in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet worden ist. Während dieser thermischen Interaktion zwischen dem ersten Wärmeaustauschfluid innerhalb der zweiten Region 104 und dem ersten Wärmeaustauschfluid innerhalb der ersten Region 100 wird Wärme von dem ersten Wärmeaustauschfluid innerhalb der zweiten Region 104 auf das erste Wärmeaustauschfluid innerhalb der ersten Region 100 übertragen. Dementsprechend kann das erste Wärmeaustauschfluid, das an einem Auslass 252 der zweiten Region 104 aus dem Dampfgenerator 56 austritt, eine andere Temperatur, einen anderen Druck und/oder einen anderen Dampfprozentsatz aufweisen als das erste Wärmeaustauschfluid, das in den Einlass 248 eingetreten ist. Zum Beispiel kann das erste Wärmeaustauschfluid, das an dem Auslass 252 der zweiten Region 104 aus dem Dampfgenerator 56 austritt, eine niedrigere Temperatur und einen niedrigeren Druck aufweisen als das erste Wärmeaustauschfluid, das in den Einlass 248 der zweiten Region 104 eingetreten ist. Nach dem Austreten aus dem Auslass 252 der zweiten Region 104 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des vierten Verzweigungspunkts 108 geleitet.
Unter wiederum erneuter Bezugnahme auf 2-4 befindet sich in diesen Betriebsmodi das fünfte Absperrventil 112 in einer offenen Position und wird das zweite Expansionsventil 116 als Absperrventil betrieben, das sich in einer geschlossenen Position befindet. Dementsprechend durchströmt das an dem vierten Verzweigungspunkt 108 aufgenommene erste Wärmeaustauschfluid den vierten Verzweigungspunkt 108 sowie das fünfte Absperrventil 112. Nach dem Austreten aus dem fünften Absperrventil 112 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des dritten Kopplungspunkts 124 geleitet. Wenn sich das dritte Absperrventil 80 in der geschlossenen Position befindet, wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem dritten Kopplungspunkt 124 in Richtung des fünften Verzweigungspunkts 128 geleitet. In jedem dieser Betriebsmodi befindet sich das sechste Absperrventil 136 in einer geschlossenen Position, sodass das erste Wärmeaustauschfluid, das auf den fünften Verzweigungspunkt 128 trifft, in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts 132 geleitet wird.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 2 und 3 teilt sich das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 an dem sechsten Verzweigungspunkt 132 in einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad, wobei der erste Pfad in Richtung des dritten Wärmetauschers 144 führt und der zweite Pfad in Richtung des vierten Wärmetauschers 152 führt. Vorerst wird der Fokus auf den ersten Pfad gerichtet, der in Richtung des dritten Wärmetauschers 144 führt. Von dem sechsten Verzweigungspunkt 132 wird mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids zu dem dritten Expansionsventil 140 geleitet. Der Druck und die Temperatur des ersten Wärmeaustauschfluids verringern sich infolge der Interaktion mit dem dritten Expansionsventil 140. Von dem dritten Expansionsventil 140 wird das erste Wärmeaustauschfluid zu einem Einlass 256 des dritten Wärmetauschers 144 geleitet. Die verringerte Temperatur und der verringerte Druck des ersten Wärmeaustauschfluids, das durch den dritten Wärmetauscher 144 strömt, können eingesetzt werden, um Luft, die durch das Kanalsystem 164 strömt, mit dem der dritte Wärmetauscher 144 in Fluidkommunikation steht, Kühlung bereitzustellen. Dementsprechend kann das erste Wärmeaustauschfluid, das über einen Auslass 260 des dritten Wärmetauschers 144 aus dem dritten Wärmetauscher 144 austritt, einen erhöhten Druck, eine erhöhte Temperatur und/oder einen erhöhten Dampfprozentsatz aufweisen als das erste Wärmeaustauschfluid, das an dem Einlass 256 in den dritten Wärmetauscher 144 eingetreten ist. Nach dem Austreten aus dem dritten Wärmetauscher 144 über den Auslass 260 strömt das erste Wärmeaustauschfluid durch das erste Rückschlagventil 156. Nach dem Austreten aus dem ersten Rückschlagventil 156 wird das erste Wärmeaustauschfluid durch das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 in Richtung des Sammlers 172 geleitet. In dem in 2 abgebildeten Betriebsmodus verhindert das zweite Rückschlagventil 160 eine Rückströmung in Richtung des vierten Wärmetauschers 152. Dementsprechend wird verhindert, dass der vierte Wärmetauscher 152 zu einem Speichergefäß für das erste Wärmeaustauschfluid wird, wenn der vierte Wärmetauscher 152 in einem gegebenen Betriebsmodus nicht eingesetzt wird. Von dem ersten Rückschlagventil 156 strömt das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des Sammlers 172. Auf dem Weg zu dem Sammler 172 strömt das erste Wärmeaustauschfluid durch den vierten Kopplungspunkt 168. Der Sammler 172 nimmt das erste Wärmeaustauschfluid auf und stellt dem Niederdruckeinlass 32 des Verdichters 28 eine gasförmige Komponente des ersten Wärmeaustauschfluids bereit.
Unter konkreter Bezugnahme auf 3 und 4 wird das erste Wärmeaustauschfluid in dem in 3 abgebildeten Betriebsmodus in einen ersten Teil, der dem ersten Pfad auf die vorstehend beschriebene Weise folgt, und einen zweiten Teil, der dem zweiten Pfad folgt, wie nachstehend beschrieben wird, geteilt. In dem in 4 abgebildeten Betriebsmodus wird eine Gesamtheit des ersten Wärmeaustauschfluids, das auf den sechsten Verzweigungspunkt 132 trifft, entlang des zweiten Pfads in Richtung des vierten Wärmetauschers 152 geleitet. Von dem sechsten Verzweigungspunkt 132 wird mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids in Richtung des vierten Wärmetauschers 152 geleitet. Vor dem Erreichen des vierten Wärmetauschers 152 trifft das erste Wärmeaustauschfluid zuerst auf das vierte Expansionsventil 148. Der Druck und die Temperatur des ersten Wärmeaustauschfluids verringern sich infolge der Interaktion mit dem vierten Expansionsventil 148. Von dem vierten Expansionsventil 148 wird das erste Wärmeaustauschfluid zu einem ersten Einlass 264 des vierten Wärmetauschers 152 geleitet. Die verringerte Temperatur und der verringerte Druck des ersten Wärmeaustauschfluids, das durch das vierte Expansionsventil 148 bereitgestellt worden ist, können eingesetzt werden, um einem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid, das ebenfalls durch den vierten Wärmetauscher 152 strömt, Kühlung bereitzustellen, wie in dieser Schrift näher erörtert wird. Deshalb kann das erste Wärmeaustauschfluid, das über einen ersten Auslass 268 davon aus dem vierten Wärmetauscher 152 austritt, einen erhöhten Druck, eine erhöhte Temperatur und/oder einen erhöhten Dampfprozentsatz im Vergleich zu dem ersten Wärmeaustauschfluid aufweisen, das an dem ersten Einlass 264 in den vierten Wärmetauscher 152 eingetreten ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 und 4 wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten Auslass 268 des vierten Wärmetauschers 152 durch das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 zu dem zweiten Rückschlagventil 160 geleitet. Das erste Wärmeaustauschfluid strömt durch das zweite Rückschlagventil 160 und wird in Richtung des Sammlers 172 geleitet. In dem in 3 abgebildeten Betriebsmodus wird der zweite Teil des ersten Wärmeaustauschfluids nach dem Austreten aus dem zweiten Rückschlagventil 160 vor dem Erreichen des Sammlers 172 wieder mit dem ersten Teil des ersten Wärmeaustauschfluids zusammengeführt oder kombiniert. In dem in 4 abgebildeten Betriebsmodus verhindert das erste Rückschlagventil 156 eine Rückströmung in Richtung des dritten Wärmetauschers 144. Dementsprechend wird verhindert, dass der dritte Wärmetauscher 144 zu einem Speichergefäß für das erste Wärmeaustauschfluid wird, wenn der dritte Wärmetauscher 144 in einem gegebenen Betriebsmodus nicht eingesetzt wird. Auf dem Weg zu dem Sammler 172 durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid den vierten Kopplungspunkt 168. Der Sammler 172 nimmt das erste Wärmeaustauschfluid auf und arbeitet wie vorstehend beschrieben, wodurch die Durchquerung des Kältemittelkreislaufs 24 abgeschlossen wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 und 4 strömt das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid zwischen dem vierten Wärmetauscher 152 und der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192. Spezifischer nimmt ein erster Einlass 272 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid von dem vierten Wärmetauscher 152 auf. Bei der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 kann es sich um einen Motor, Elektronik, eine Batterie, einen Batteriepack, ein oder mehrere Heizelemente, Bremsen oder dergleichen handeln. Das an dem ersten Einlass 272 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 aufgenommene zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid kann eine Temperatur der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 verringern.
Spezifischer können die verringerte Temperatur, der verringerte Druck und/oder der verringerte Dampfprozentsatz, die dem ersten Wärmeaustauschfluid, das durch den vierten Wärmetauscher 152 strömt, infolge der Interaktion mit dem vierten Expansionsventil 148 bereitgestellt werden, zum thermischen Austausch mit dem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid eingesetzt werden. Dementsprechend kann das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das aus dem vierten Wärmetauscher 152 austritt, eine verringerte Temperatur, einen verringerten Druck und/oder einen verringerten Dampfprozentsatz im Vergleich zu dem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid aufweisen, das in den vierten Wärmetauscher 152 eingetreten ist. Deshalb kann das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das über einen ersten Auslass 276 davon aus der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 austritt, einen größeren Druck, eine größere Temperatur und/oder einen größeren Dampfprozentsatz aufweisen als das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das an dem ersten Einlass 272 aufgenommen worden ist. Die erste wärmeerzeugende Komponente 192 ist ferner mit dem Kühlmittelkreislauf 176 verrohrt, wie in dieser Schrift ausführlicher erörtert wird.
Unter noch weiterer Bezugnahme auf 3 und 4 wird das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid von dem ersten Auslass 276 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 in Richtung eines zweiten Einlasses 280 des vierten Wärmetauschers 152 geleitet. Das an dem ersten Einlass 264 aufgenommene erste Wärmeaustauschfluid und das an dem zweiten Einlass 280 aufgenommene zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid können innerhalb des vierten Wärmetauschers 152 thermisch miteinander interagieren. Das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das an dem zweiten Einlass 280 aufgenommen wird, tritt über einen zweiten Auslass 284 davon aus dem vierten Wärmetauscher 152 aus. Von dem zweiten Auslass 284 des vierten Wärmetauschers 152 wird das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid zurück in Richtung des ersten Einlasses 272 der ersten wärmeerzeugenden Komponenten 192 geleitet. In jedem dieser Betriebsmodi kann die erste wärmeerzeugende Komponente 192 infolge des thermischen Austauschs zwischen dem ersten Wärmeaustauschfluid und dem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid gekühlt werden.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5-16 teilt sich der Kältemittelkreislauf 24, wie vorstehend angegeben, an dem ersten Verzweigungspunkt 60 in den ersten Pfad und den zweiten Pfad, wobei das erste Absperrventil 68 entlang des ersten Pfads positioniert ist und das zweite Absperrventil 72 entlang des zweiten Pfads positioniert ist. In den in 5-9 und 12-16 abgebildeten Betriebsmodi befindet sich das erste Absperrventil 68 in der offenen Position und befindet sich das zweite Absperrventil 72 in der geschlossenen Position. Dementsprechend wird in den in 5-9 und 12-16 abgebildeten Betriebsmodi eine Gesamtheit des ersten Wärmeaustauschfluids, das auf den ersten Verzweigungspunkt 60 trifft, in Richtung des ersten Absperrventils 68 geleitet. Das erste Wärmeaustauschfluid, das in Richtung des ersten Absperrventils 68 strömt, durchströmt das erste Absperrventil 68 und strömt weiter in Richtung des ersten Kopplungspunkts 88. In den in 10 und 11 abgebildeten Betriebsmodi befindet sich das erste Absperrventil 68 in der geschlossenen Position und befindet sich das zweite Absperrventil 72 in der offenen Position. Dementsprechend wird in den in 10 und 11 abgebildeten Betriebsmodi eine Gesamtheit des ersten Wärmeaustauschfluids, das auf den ersten Verzweigungspunkt 60 trifft, entlang des zweiten Pfads in Richtung des zweiten Absperrventils 72 geleitet. Wie in dieser Schrift in Bezug auf 10 und 11 ausführlicher erörtert wird, trifft das erste Wärmeaustauschfluid, das entlang des zweiten Pfads in Richtung des zweiten Absperrventils 72 geleitet wird, letztendlich weiter stromabwärts auf den ersten Kopplungspunkt 88.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5-16 wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten Kopplungspunkt 88 in Richtung des dritten Verzweigungspunkts 92 geleitet. Wie vorstehend beschrieben, wird an dem dritten Verzweigungspunkt 92 ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids in Richtung des ersten Expansionsventils 96 umgeleitet, während der restliche Teil des ersten Wärmeaustauschfluids in Richtung der zweiten Region 104 des Dampfgenerators 56 weiterströmt. Der Dampfgenerator 56 wird wie bereits beschrieben betrieben. Das erste Wärmeaustauschfluid, das über den Auslass 244 aus der ersten Region 100 austritt, wird in Richtung des Mitteldruckeinlasses 36 des Verdichters 28 geleitet. Der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der über den Auslass 252 der zweiten Region 104 aus der zweiten Region 104 austritt, wird in Richtung des vierten Verzweigungspunkts 108 geleitet.
Unter Bezugnahme auf 5-9 und 12-16 befindet sich das fünfte Absperrventil 112 in jedem dieser Betriebsmodi in der geschlossenen Position. Dementsprechend wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem vierten Verzweigungspunkt 108 in Richtung des zweiten Expansionsventils 116 geleitet. Der Druck und die Temperatur des ersten Wärmeaustauschfluids verringern sich infolge der Interaktion mit dem zweiten Expansionsventil 116. Von dem zweiten Expansionsventil 116 wird das erste Wärmeaustauschfluid zu dem Einlass 232 des zweiten Wärmetauschers 52 geleitet. Wenn sich die Temperatur und der Druck des ersten Wärmeaustauschfluids infolge der Interaktion mit dem zweiten Expansionsventil 116 verringert haben, kann das erste Wärmeaustauschfluid über den zweiten Wärmetauscher 52 Wärme aus dem Wärmeaustauschfluid absorbieren, das sich außerhalb des Kältemittelkreislaufs 24 und des Kühlmittelkreislaufs 176 befindet. Deshalb kann das erste Wärmeaustauschfluid, das über den Auslass 236 davon aus dem zweiten Wärmetauscher 52 austritt, einen erhöhten Druck, eine erhöhte Temperatur und/oder einen erhöhten Dampfprozentsatz im Vergleich zu dem ersten Wärmeaustauschfluid aufweisen, das an dem Einlass 232 in den zweiten Wärmetauscher 52 eingetreten ist. Das dritte Absperrventil 80 befindet sich in der offenen Position und das vierte Absperrventil 84 befindet sich in der geschlossenen Position. Dementsprechend wird von dem Auslass 236 des zweiten Wärmetauschers 52 das erste Wärmeaustauschfluid zu dem fünften Verzweigungspunkt 128 geleitet, nachdem es durch den dritten Kopplungspunkt 124, den zweiten Verzweigungspunkt 76 und das dritte Absperrventil 80 geströmt ist.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 10 und 11 durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid, das in Richtung des zweiten Absperrventils 72 geleitet wird, das zweite Absperrventil 72 und strömt weiter in Richtung des Einlasses 232 des zweiten Wärmetauschers 52. Auf dem Weg zu dem Einlass 232 des zweiten Wärmetauschers 52 durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid den zweiten Kopplungspunkt 120. Der zweite Wärmetauscher 52 nimmt das erste Wärmeaustauschfluid auf und der zweite Wärmetauscher 52 arbeitet wie bereits beschrieben. Das erste Wärmeaustauschfluid tritt über den Auslass 236 davon aus dem zweiten Wärmetauscher 52 aus. In jedem dieser Betriebsmodi befindet sich das dritte Absperrventil 80 in der geschlossenen Position und befindet sich das vierte Absperrventil 84 in der offenen Position. Dementsprechend wird das erste Wärmeaustauschfluid, das nach dem Austreten aus dem zweiten Wärmetauscher 52 auf den zweiten Verzweigungspunkt 76 trifft, in Richtung des vierten Absperrventils 84 geleitet. Nach dem Durchströmen des vierten Absperrventils 84 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des ersten Kopplungspunkts 88 geleitet. Das erste Wärmeaustauschfluid strömt von dem ersten Kopplungspunkt 88 zu dem vierten Verzweigungspunkt 108, wie bereits beschrieben. In diesen Betriebsmodi befindet sich das fünfte Absperrventil 112 in der offenen Position und wird das zweite Expansionsventil 116 als Absperrventil betrieben, das sich in einer geschlossenen Position befindet. Dementsprechend durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid von dem vierten Verzweigungspunkt 108 das fünfte Absperrventil 112 und trifft auf den dritten Kopplungspunkt 124. Von dem dritten Kopplungspunkt 124 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des fünften Verzweigungspunkts 128 geleitet.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5, 7-9 und 14-16 befindet sich das sechste Absperrventil 136 in jedem dieser Betriebsmodi in der offenen Position. Dementsprechend wird mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, das auf den fünften Verzweigungspunkt 128 trifft, in Richtung des sechsten Absperrventils 136 geleitet. Der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der in Richtung des sechsten Absperrventils 136 geleitet wird, durchströmt das sechste Absperrventil 136 und strömt weiter in Richtung des vierten Kopplungspunkts 168. An dem vierten Kopplungspunkt 168 wird, falls ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts geleitet worden ist, das erste Wärmeaustauschfluid an dem vierten Kopplungspunkt 168 wieder kombiniert oder zusammengeführt, wie in dieser Schrift näher erörtert wird. Von dem vierten Kopplungspunkt 168 wird das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des Sammlers 172 geleitet. Der Sammler 172 arbeitet wie bereits beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 6-7, 10-13 und 15-16 wird mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, das auf den fünften Verzweigungspunkt 128 trifft, in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts 132 geleitet. Spezifischer wird in den Betriebsmodi, die in 7, 15 und 16 abgebildet sind, das erste Wärmeaustauschfluid an dem fünften Verzweigungspunkt 128 in einen ersten Teil und einen zweiten Teil geteilt. In 7, 15 und 16 folgt der erste Teil des ersten Wärmeaustauschfluids dem ersten Pfad in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts 132 und folgt der zweite Teil des ersten Wärmeaustauschfluids dem zweiten Pfad in Richtung des sechsten Absperrventils 136. Die Strömung des ersten Wärmeaustauschfluids entlang des zweiten Pfads in Richtung des sechsten Absperrventils 136 ist bereits beschrieben worden. In einigen Beispielen für den in 7 abgebildeten Betriebsmodus kann das sechste Absperrventil 136 zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position gepulst werden, um einen Anteil des ersten Wärmeaustauschfluids zu mäßigen, der in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts 132 geleitet wird und letztendlich zum Kühlen der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 verwendet wird. In verschiedenen Beispielen für den in 7 abgebildeten Betriebsmodus kann ein Offenheitsgrad des sechsten Absperrventils 136 (z. B. Prozent offen) eingestellt werden, um einen Anteil des ersten Wärmeaustauschfluids zu mäßigen, der in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts 132 geleitet wird und letztendlich zum Kühlen der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 verwendet wird. In den in 6 und 10-13 abgebildeten Betriebsmodi wird eine Gesamtheit des ersten Wärmeaustauschfluids, das auf den fünften Verzweigungspunkt 128 trifft, in Richtung des sechsten Verzweigungspunkts 132 geleitet.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6, 7, 11, 13 und 15-16 teilt sich, wie vorstehend angegeben, das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 an dem sechsten Verzweigungspunkt 132 in einen ersten Pfad, der in Richtung des dritten Expansionsventils 140 führt, und einen zweiten Pfad, der in Richtung des vierten Expansionsventils 148 führt. In jedem dieser Betriebsmodi wird, wenn das erste Wärmeaustauschfluid auf den sechsten Verzweigungspunkt 132 trifft, mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids entlang des zweiten Pfads in Richtung des vierten Expansionsventils 148 geleitet. In den in 11, 13, 15 und 16 abgebildeten Betriebsmodi wird das erste Wärmeaustauschfluid in einen ersten Teil, der dem ersten Pfad folgt, und einen zweiten Teil, der dem zweiten Pfad folgt, aufgeteilt. Der mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der dem zweiten Pfad folgt, wird in Richtung des vierten Expansionsventils 148 geleitet. Der Druck und die Temperatur des ersten Wärmeaustauschfluids verringern sich infolge der Interaktion mit dem vierten Expansionsventil 148. Von dem vierten Expansionsventil 148 wird das erste Wärmeaustauschfluid zu dem ersten Einlass 264 des vierten Wärmetauschers 152 geleitet. Der vierte Wärmetauscher 152 arbeitet wie bereits beschrieben. Das erste Wärmeaustauschfluid tritt über den ersten Auslass 268 davon aus dem vierten Wärmetauscher 152 aus.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6, 7, 11, 13 und 15-16 wird das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten Auslass 268 des vierten Wärmetauschers 152 durch das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 zu dem zweiten Rückschlagventil 160 geleitet. Das erste Wärmeaustauschfluid strömt durch das zweite Rückschlagventil 160 und wird in Richtung des Sammlers 172 geleitet. In den in 11, 13, 15 und 16 abgebildeten Betriebsmodi wird der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der in Richtung des vierten Expansionsventils 148 geleitet worden ist, nach dem Austreten aus dem zweiten Rückschlagventil 160 vor dem Erreichen des Sammlers 172 wieder mit dem Teil des ersten Wärmeaustauschfluids zusammengeführt oder kombiniert, der in Richtung des dritten Expansionsventils 140 geleitet worden ist. In den in 6 und 7 abgebildeten Betriebsmodi verhindert das erste Rückschlagventil 156 eine Rückströmung in Richtung des dritten Wärmetauschers 144. Dementsprechend wird verhindert, dass der dritte Wärmetauscher 144 zu einem Speichergefäß für das erste Wärmeaustauschfluid wird, wenn der dritte Wärmetauscher 144 in einem gegebenen Betriebsmodus nicht eingesetzt wird. Auf dem Weg zu dem Sammler 172 durchströmt das erste Wärmeaustauschfluid den vierten Kopplungspunkt 168. In den in 7, 15 und 16 abgebildeten Betriebsmodi wird, wenn das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten Rückschlagventil 156 und/oder dem zweiten Rückschlagventil 160 den vierten Kopplungspunkt 168 durchströmt, das erste Wärmeaustauschfluid wieder mit dem Teil des ersten Wärmeaustauschfluids zusammengeführt oder kombiniert, der an dem fünften Verzweigungspunkt 128 in Richtung des sechsten Absperrventils 136 geleitet worden ist. Der Sammler 172 nimmt das erste Wärmeaustauschfluid auf und arbeitet wie vorstehend beschrieben.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6, 7, 11, 13 und 15-16 strömt das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid zwischen dem vierten Wärmetauscher 152 und der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192. Spezifischer nimmt der erste Einlass 272 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid von dem vierten Wärmetauscher 152 auf. Das an dem ersten Einlass 272 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 aufgenommene zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid kann eine Temperatur der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 verringern. Spezifischer können die verringerte Temperatur, der verringerte Druck und/oder der verringerte Dampfprozentsatz, die dem ersten Wärmeaustauschfluid, das durch den vierten Wärmetauscher 152 strömt, infolge der Interaktion mit dem vierten Expansionsventil 148 bereitgestellt werden, zum thermischen Austausch mit dem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid eingesetzt werden. Dementsprechend kann das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das aus dem vierten Wärmetauscher 152 austritt, eine verringerte Temperatur, einen verringerten Druck und/oder einen verringerten Dampfprozentsatz im Vergleich zu dem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid aufweisen, das in den vierten Wärmetauscher 152 eingetreten ist. Deshalb kann das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das über den ersten Auslass 276 davon aus der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 austritt, einen größeren Druck, eine größere Temperatur und/oder einen größeren Dampfprozentsatz aufweisen als das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das an dem ersten Einlass 272 aufgenommen worden ist. Die erste wärmeerzeugende Komponente 192 ist ferner mit dem Kühlmittelkreislauf 176 verrohrt, wie in dieser Schrift ausführlicher erörtert wird.
Unter noch weiterer Bezugnahme auf 6, 7, 11, 13 und 15-16 wird das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid von dem ersten Auslass 276 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 in Richtung des zweiten Einlasses 280 des vierten Wärmetauschers 152 geleitet. Das an dem ersten Einlass 264 aufgenommene erste Wärmeaustauschfluid und das an dem zweiten Einlass 280 aufgenommene zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid können innerhalb des vierten Wärmetauschers 152 thermisch miteinander interagieren. Das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid, das an dem zweiten Einlass 280 aufgenommen wird, tritt über den zweiten Auslass 284 davon aus dem vierten Wärmetauscher 152 aus. Von dem zweiten Auslass 284 des vierten Wärmetauschers 152 wird das zweite oder dritte Wärmeaustauschfluid zurück in Richtung des ersten Einlasses 272 der ersten wärmeerzeugenden Komponenten 192 geleitet. In jedem dieser Betriebsmodi kann die erste wärmeerzeugende Komponente 192 infolge des thermischen Austauschs zwischen dem ersten Wärmeaustauschfluid und dem zweiten oder dritten Wärmeaustauschfluid gekühlt werden.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 10-13 und 15-16 teilt sich, wie vorstehend angegeben, das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 an dem sechsten Verzweigungspunkt 132 in den ersten Pfad, der in Richtung des dritten Expansionsventils 140 führt, und den zweiten Pfad, der in Richtung des vierten Expansionsventils 148 führt. Die Strömung des Teils des ersten Wärmeaustauschfluids, der entlang des zweiten Pfads geleitet wird, ist vorstehend für die relevanten Betriebsmodi beschrieben worden. Von dem sechsten Verzweigungspunkt 132 wird mindestens ein Teil des ersten Wärmeaustauschfluids entlang des ersten Pfads in Richtung des dritten Expansionsventils 140 geleitet. Der Druck und die Temperatur des ersten Wärmeaustauschfluids verringern sich infolge der Interaktion mit dem dritten Expansionsventil 140. Von dem dritten Expansionsventil 140 wird das erste Wärmeaustauschfluid zu dem Einlass 256 des dritten Wärmetauschers 144 geleitet. Die verringerte Temperatur und der verringerte Druck des ersten Wärmeaustauschfluids, das durch den dritten Wärmetauscher 144 strömt, können eingesetzt werden, um Luft, die durch das Kanalsystem 164 strömt, mit dem der dritte Wärmetauscher 144 in Fluidkommunikation steht, Kühlung bereitzustellen. Dementsprechend kann das erste Wärmeaustauschfluid, das über den Auslass 260 des dritten Wärmetauschers 144 aus dem dritten Wärmetauscher 144 austritt, einen erhöhten Druck, eine erhöhte Temperatur und/oder einen erhöhten Dampfprozentsatz aufweisen als das erste Wärmeaustauschfluid, das an dem Einlass 256 in den dritten Wärmetauscher 144 eingetreten ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 10-13 und 15-16 strömt das erste Wärmeaustauschfluid nach dem Austreten aus dem dritten Wärmetauscher 144 über den Auslass 260 durch das erste Rückschlagventil 156. Nach dem Austreten aus dem ersten Rückschlagventil 156 wird das erste Wärmeaustauschfluid durch das Kältemittelnetz aus Leitungen 64 in Richtung des Sammlers 172 geleitet. In den in 10 und 12 abgebildeten Betriebsmodi verhindert das zweite Rückschlagventil 160 eine Rückströmung in Richtung des vierten Wärmetauschers 152. Dementsprechend wird verhindert, dass der vierte Wärmetauscher 152 zu einem Speichergefäß für das erste Wärmeaustauschfluid wird, wenn der vierte Wärmetauscher 152 in einem gegebenen Betriebsmodus nicht eingesetzt wird. Von dem ersten Rückschlagventil 156 strömt das erste Wärmeaustauschfluid in Richtung des Sammlers 172. In den in 11, 13 und 15-16 abgebildeten Betriebsmodi werden der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der an dem sechsten Verzweigungspunkt 132 in Richtung des dritten Expansionsventils 140 geleitet worden ist, und der Teil des ersten Wärmeaustauschfluids, der an dem sechsten Verzweigungspunkt 132 in Richtung des vierten Expansionsventils 148 geleitet worden ist, vor dem Erreichen des vierten Kopplungspunkts 168 wieder zusammengeführt oder kombiniert. In den in 15 und 16 abgebildeten Betriebsmodi wird, wenn das erste Wärmeaustauschfluid durch den vierten Kopplungspunkt 168 strömt, das erste Wärmeaustauschfluid von dem ersten und dem zweiten Rückschlagventil 156, 160 wieder mit dem ersten Wärmeaustauschfluid zusammengeführt oder kombiniert, das an dem fünften Verzweigungspunkt 128 in Richtung des sechsten Absperrventils 136 geleitet worden ist. Der Sammler 172 nimmt das erste Wärmeaustauschfluid von dem vierten Kopplungspunkt 168 auf und arbeitet wie bereits beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 5-13 und 16 sind verschiedene Betriebsmodi der Wärmepumpe 20 abgebildet, die den Kühlmittelkreislauf 176 einsetzen. Die Pumpe 180 ist in diesen Betriebsmodi angeschaltet, sodass das zweite Wärmeaustauschfluid durch die Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 176 umgewälzt wird. Das zweite Wärmeaustauschfluid wird von der Pumpe 180 in Richtung des ersten Wärmetauschers 48 getrieben. Dementsprechend interagiert das zweite Wärmeaustauschfluid über den ersten Wärmetauscher 48 thermisch mit dem ersten Wärmeaustauschfluid. Spezifischer wird das zweite Wärmeaustauschfluid durch die zweite Region 184 des ersten Wärmetauschers 48 umgewälzt, während das erste Wärmeaustauschfluid durch die erste Region 44 des ersten Wärmetauschers 48 umgewälzt wird. In verschiedenen Beispielen kann das zweite Wärmeaustauschfluid an dem ersten Wärmetauscher 48 Wärme aus dem ersten Wärmeaustauschfluid extrahieren. Von dem ersten Wärmetauscher 48 wird das zweite Wärmeaustauschfluid durch das Kühlmittelnetz aus Leitungen 204 zu einem Einlass 288 des Behälters 188 geleitet. Der Behälter 188 kann das zweite Wärmeaustauschfluid ansammeln. Ein Auslass 292 des Behälters 188 ist durch das Kühlmittelnetz aus Leitungen 204 mit einem Einlass 296 des fünften Wärmetauschers 200 verrohrt. In verschiedenen Beispielen können zusätzliche Komponenten in dem Kühlmittelkreislauf 176 beinhaltet und zwischen dem Auslass 292 des Behälters 188 und dem Einlass 296 des fünften Wärmetauschers 200 verrohrt sein, wie in dieser Schrift ausführlicher erörtert wird.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 5-8, 10-13 und 16 ist ein Auslass 300 des fünften Wärmetauschers 200 mit der Pumpe 180 verrohrt. Dementsprechend wird, wenn die Pumpe 180 betrieben wird, das zweite Wärmeaustauschfluid auf siphonartige Weise aus dem Behälter 188 und in den Einlass 296 des fünften Wärmetauschers 200 gesaugt. Anders ausgedrückt, kann der Betrieb der Pumpe 180 einen Überdruck an dem Einlass 288 des Behälters 188 und einen Unterdruck an dem Auslass 292 des Behälters 188 generieren. Daher kann die Druckdifferenz an dem Behälter 188 die Einbringung des zweiten Wärmeaustauschfluids in den Einlass 296 des fünften Wärmetauschers 200 erleichtern. In einigen Beispielen können zusätzliche Komponenten in dem Kühlmittelkreislauf 176 beinhaltet und zwischen dem Auslass 300 des fünften Wärmetauschers 200 und der Pumpe 180 verrohrt sein. Das zweite Wärmeaustauschfluid kann infolge der Fluidkommunikation zwischen dem fünften Wärmetauscher 200 und einem Wärmeaustauschfluid, das durch das Kanalsystem 164 strömt (z. B. Umgebungsluft), einer Kabine eines Fahrzeugs Wärme bereitstellen. In verschiedenen Beispielen kann der fünfte Wärmetauscher 200 als Heizkern betrieben werden. Alternativ kann Wärme von dem zweiten Wärmeaustauschfluid während kalter Witterungsbedingungen in der Umgebung, innerhalb derer sich das Fahrzeug oder die Wärmepumpe 20 zu einem gegebenen Zeitpunkt aktuell aufhält, zu Komponenten geleitet werden, die von derartiger Wärme profitieren können, wie etwa Batterien, elektrischen Komponenten, der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 und/oder der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 (siehe z. B. 9).
Unter erneuter Bezugnahme auf 5-13 und 16 wird das zweite Wärmeaustauschfluid von dem Auslass 292 des Behälters 188 zu einem ersten Anschluss 304 des ersten Dreiwegeventils 208 geleitet. In jedem dieser Betriebsmodi ist das erste Dreiwegeventil 208 derart positioniert, dass das an dem ersten Anschluss 304 aufgenommene zweite Wärmeaustauschfluid so geleitet wird, dass es über einen zweiten Anschluss 308 davon aus dem ersten Dreiwegeventil 208 austritt. Von dem zweiten Anschluss 308 des ersten Dreiwegeventils 208 wird das zweite Wärmeaustauschfluid in Richtung eines ersten Anschlusses 312 des zweiten Dreiwegeventils 212 geleitet. In jedem dieser Betriebsmodi ist das zweite Dreiwegeventil 212 derart positioniert, dass das an dem zweiten Anschluss 312 aufgenommene zweite Wärmeaustauschfluid so geleitet wird, dass es über einen zweiten Anschluss 316 davon aus dem zweiten Dreiwegeventil 212 austritt. Die zweite wärmeerzeugende Komponente 196 ist derart mit dem ersten und dem zweiten Dreiwegeventil 208, 212 verrohrt, dass die zweite wärmeerzeugende Komponente 196 mit dem Behälter 188, dem fünften Wärmetauscher 200 und/oder der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 in Reihe geschaltet ist. Spezifischer ist ein Einlass 320 der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 mit einem dritten Anschluss 324 des ersten Dreiwegeventils 208 verrohrt und ist ein Auslass 328 der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 mit einem dritten Anschluss 332 des zweiten Dreiwegeventils 212 verrohrt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 5-13 und 16 wird, wenn das erste Dreiwegeventil 208 positioniert ist, um die zweite wärmeerzeugende Komponente 196 in einem gegebenen Betriebsmodus zu nutzen, das an dem ersten Anschluss 304 aufgenommene zweite Wärmeaustauschfluid so geleitet, dass es über den dritten Anschluss 324 davon aus dem ersten Dreiwegeventil 208 austritt. Von dem dritten Anschluss 324 des ersten Dreiwegeventils 208 wird das zweite Wärmeaustauschfluid zu dem Einlass 320 der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 geleitet. Bei der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 kann es sich um einen Motor, Elektronik, eine Batterie, einen Batteriepack, ein oder mehrere Heizelemente, Bremsen oder dergleichen handeln. Nach dem Interagieren mit der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 tritt das zweite Wärmeaustauschfluid über den Auslass 328 davon aus der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 aus. Infolge der Interaktion mit der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 kann das zweite Wärmeaustauschfluid, das über den Auslass 328 austritt, einen größeren Druck und/oder eine größere Temperatur aufweisen als das zweite Wärmeaustauschfluid, das über den Einlass 320 eingetreten ist. Von dem Auslass 328 der zweiten wärmeerzeugenden Komponente 196 wird das zweite Wärmeaustauschfluid zu dem dritten Anschluss 332 des zweiten Dreiwegeventils 212 geleitet. Auf Grundlage einer Positionierung des zweiten Dreiwegeventils 212 wird in einem derartigen Beispiel das zweite Wärmeaustauschfluid, das an dem dritten Anschluss 332 aufgenommen worden ist, so geleitet, dass es über den zweiten Anschluss 316 davon aus dem zweiten Dreiwegeventil 212 austritt. Von dem zweiten Anschluss 316 des zweiten Dreiwegeventils 212 wird das zweite Wärmeaustauschfluid zu einem ersten Anschluss 336 des dritten Dreiwegeventils 216 geleitet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5-8, 10-13 und 16 ist in jedem dieser Betriebsmodi das dritte Dreiwegeventil 216 derart positioniert, dass mindestens ein Teil des an dem ersten Anschluss 336 aufgenommenen zweiten Wärmeaustauschfluids so geleitet wird, dass er über einen zweiten Anschluss 340 davon aus dem dritten Dreiwegeventil 216 austritt. Das zweite Wärmeaustauschfluid, das über den zweiten Anschluss 340 davon aus dem dritten Dreiwegeventil 216 austritt, wird zu dem Einlass 296 des fünften Wärmetauschers 200 geleitet. Während es sich in dem fünften Wärmetauscher 200 befindet, kann die durch das zweite Wärmeaustauschfluid beförderte Wärme auf die vorstehend dargelegte Weise eingesetzt werden. Das zweite Wärmeaustauschfluid tritt über den Auslass 300 davon aus dem fünften Wärmetauscher 200 aus. Von dem Auslass 300 wird das zweite Wärmeaustauschfluid in Richtung eines ersten Anschlusses 344 des vierten Dreiwegeventils 220 geleitet. Das an dem ersten Anschluss 344 aufgenommene zweite Wärmeaustauschfluid wird so geleitet, dass es über einen zweiten Anschluss 348 davon aus dem vierten Dreiwegeventil 220 austritt. Von dem zweiten Anschluss 348 des vierten Dreiwegeventils 220 wird das zweite Wärmeaustauschfluid zu der Pumpe 180 geleitet.
Unter konkreter Bezugnahme auf 8 und 9 ist, wenn die erste wärmeerzeugende Komponente 192 in einem gegebenen Betriebsmodus genutzt wird, die Positionierung des dritten Dreiwegeventils 216 derart, dass das an dem ersten Anschluss 336 aufgenommene zweite Wärmeaustauschfluid so geleitet wird, dass es über den zweiten Anschluss 340 und/oder einen dritten Anschluss 352 davon aus dem dritten Dreiwegeventil 216 austritt. Dementsprechend kann das zweite Wärmeaustauschfluid an dem dritten Dreiwegeventil 216 in einen ersten Teil und einen zweiten Teil geteilt werden, wobei der erste Teil in Richtung des fünften Wärmetauschers 200 geleitet wird und der zweite Teil in Richtung der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 geleitet wird (siehe z. B. 8). Die Strömung des ersten Teils des zweiten Wärmeaustauschfluids von dem dritten Dreiwegeventil 216 durch den fünften Wärmetauscher 200 ist bereits beschrieben worden. Von dem dritten Anschluss 352 wird der zweite Teil des zweiten Wärmeaustauschfluids zu einem zweiten Einlass 356 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 geleitet. In dem in 9 abgebildeten Betriebsmodus wird eine Gesamtheit des zweiten Wärmeaustauschfluids, das auf das dritte Dreiwegeventil 216 trifft, in Richtung des zweiten Einlasses 356 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 geleitet. Der zweite Einlass 356 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 kann sich unmittelbar stromabwärts des dritten Anschlusses 352 des dritten Dreiwegeventils 216 befinden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 8 und 9 kann das zweite Wärmeaustauschfluid, das an dem zweiten Einlass 356 aufgenommen wird, der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 Wärme bereitstellen (z. B. bei kaltem Wetter). Das zweite Wärmeaustauschfluid, das an dem zweiten Einlass 356 aufgenommen wird, tritt über einen zweiten Auslass 360 davon aus der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 aus. In einigen Beispielen können sich die Temperatur, der Druck und/oder der Dampfprozentsatz des zweiten Wärmeaustauschfluids infolge der Interaktion mit der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 verringern. Nach dem Austreten aus dem zweiten Auslass 360 der ersten wärmeerzeugenden Komponente 192 wird das zweite Wärmeaustauschfluid zu einem dritten Anschluss 364 des vierten Dreiwegeventils 220 geleitet. In dem in 8 abgebildeten Betriebsmodus ist das vierte Dreiwegeventil 220 derart positioniert, dass der an dem ersten Anschluss 344 aufgenommene erste Teil des zweiten Wärmeaustauschfluids und der an dem dritten Anschluss 364 aufgenommene zweite Teil des zweiten Wärmeaustauschfluids wieder kombiniert oder zusammengeführt werden und letztendlich so geleitet werden, dass sie über den zweiten Anschluss 348 davon aus dem vierten Dreiwegeventil 220 austreten. In dem in 9 abgebildeten Betriebsmodus nimmt das vierte Dreiwegeventil 220 das zweite Wärmeaustauschfluid an dem dritten Anschluss 364 auf und leitet das zweite Wärmeaustauschfluid, sodass es über den zweiten Anschluss 348 davon austritt. Von dem zweiten Anschluss 348 des vierten Dreiwegeventils 220 wird das zweite Wärmeaustauschfluid in Richtung der Pumpe 180 geleitet.
Die vorliegende Offenbarung hat eine Vielfalt von Betriebsmodi für die Wärmepumpe 20 erörtert. Wenngleich ein spezifisches Beispiel für die Wärmepumpe 20 und spezifische Beispiele für die Betriebsmodi der Wärmepumpe 20 ausführlich erörtert worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die in dieser Schrift erörterte Anordnung der Wärmepumpe 20 beschränkt. Gleichermaßen ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die in dieser Schrift erörterten Betriebsmodi beschränkt. Vielmehr stellt die vorliegende Offenbarung eine beispielhafte Erörterung des Betriebs der verschiedenen Komponenten der Wärmepumpe 20 bereit, die Informationen für zusätzliche Betriebsmodi und/oder Anordnungen bieten können, die in dieser Schrift nicht ausdrücklich angesprochen sind.
Modifikationen der Offenbarung werden sich dem Fachmann und denjenigen, die die in dieser Schrift offenbarten Konzepte herstellen oder verwenden, erschließen. Daher versteht es sich, dass die in den Zeichnungen gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich Veranschaulichungszwecken dienen und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen, der durch die folgenden Patentansprüche definiert ist, die gemäß den Grundsätzen des Patentrechts, was die Äquivalenzlehre beinhaltet, zu interpretieren sind.
Es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass die Konstruktion der beschriebenen Konzepte und anderer Komponenten nicht auf ein spezifisches Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der in dieser Schrift offenbarten Konzepte können aus einer breiten Vielfalt von Materialien gebildet sein, sofern in dieser Schrift nicht etwas anderes beschrieben ist.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekoppelt“ (in all seinen Formen: koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten miteinander. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach bewegbar sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und etwaige zusätzliche dazwischenliegende Glieder einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten gebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach permanent sein oder dem Wesen nach entfernbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist zudem wichtig, anzumerken, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, lediglich veranschaulichend sind. Obwohl nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, ist für den Fachmann, der diese Offenbarung untersucht, ohne Weiteres ersichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen hinsichtlich Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werten von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig gebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig gebildet sein, kann der Betrieb der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Glieder oder eines Verbinders oder anderer Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellungspositionen variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer breiten Vielfalt von Materialien, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in einer breiten Vielfalt von Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert sein können. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen beinhaltet sein. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Weglassungen können an der Ausgestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb von beschriebenen Prozessen mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich zudem, dass Variationen und Modifikationen an den vorgenannten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes angeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmepumpe bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Kältemittelkreislauf, der Folgendes umfasst: einen Verdichter, der einen Niederdruckeinlass, einen Mitteldruckeinlass und einen Auslass aufweist; eine erste Region eines ersten Wärmetauschers, wobei der erste Wärmetauscher unmittelbar stromabwärts des Auslasses des Verdichters positioniert ist; einen zweiten Wärmetauscher stromabwärts des ersten Wärmetauschers; einen Dampfgenerator, der stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator in einem ersten Betriebsmodus stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator in einem zweiten Betriebsmodus stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator stromaufwärts sowohl des Niederdruckeinlasses als auch des Mitteldruckeinlasses positioniert ist und wobei der Dampfgenerator mindestens einen Teil einer gasförmigen Komponente eines ersten Wärmeaustauschfluids an den Mitteldruckeinlass des Verdichters abgibt; und einen ersten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts der ersten Region des ersten Wärmetauschers positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein erstes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist; und ein zweites Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Wärmetauscher stromabwärts des zweiten Absperrventils positioniert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen zweiten Verzweigungspunkt, der stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein drittes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist; und ein viertes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen ersten Kopplungspunkt, der stromabwärts des vierten Absperrventils positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen dritten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des ersten Kopplungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein erstes Expansionsventil, das stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Dampfgenerator eine erste Region und eine zweite Region, wobei die erste Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des ersten Expansionsventils positioniert ist und wobei die zweite Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich der Mitteldruckeinlass des Verdichters unmittelbar stromabwärts der ersten Region des Dampfgenerators.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen vierten Verzweigungspunkt, der stromabwärts der zweiten Region des Dampfgenerators positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein fünftes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein zweites Expansionsventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen zweiten Kopplungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des zweiten Expansionsventils positioniert ist, wobei der zweite Kopplungspunkt unmittelbar stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein drittes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen dritten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des dritten Expansionsventils positioniert ist; ein viertes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen vierten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des vierten Expansionsventils positioniert ist; und einen Sammler, der unmittelbar stromaufwärts des Niederdruckeinlasses des Verdichters positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: einen Kühlmittelkreislauf, der Folgendes umfasst: eine Pumpe; eine zweite Region des ersten Wärmetauschers; einen Behälter; einen fünften Wärmetauscher; eine erste wärmeerzeugende Komponente; eine zweite wärmeerzeugende Komponente; und ein Kühlmittelnetz aus Leitungen, das Komponenten des Kühlmittelkreislaufs fluidisch koppelt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmepumpe bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Kältemittelkreislauf, der Folgendes umfasst: einen Verdichter, der einen Niederdruckeinlass, einen Mitteldruckeinlass und einen Auslass aufweist; eine erste Region eines ersten Wärmetauschers, wobei der erste Wärmetauscher unmittelbar stromabwärts des Auslasses des Verdichters positioniert ist; einen zweiten Wärmetauscher stromabwärts des ersten Wärmetauschers; einen Dampfgenerator, der stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator in einem ersten Betriebsmodus stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator in einem zweiten Betriebsmodus stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator stromaufwärts sowohl des Niederdruckeinlasses als auch des Mitteldruckeinlasses positioniert ist und wobei der Dampfgenerator mindestens einen Teil einer gasförmigen Komponente eines ersten Wärmeaustauschfluids an den Mitteldruckeinlass des Verdichters abgibt; einen ersten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts der ersten Region des ersten Wärmetauschers positioniert ist; ein erstes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist; ein zweites Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist, wobei der zweite Wärmetauscher stromabwärts des zweiten Absperrventils positioniert ist; einen zweiten Verzweigungspunkt, der stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist; ein drittes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist; und ein viertes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen ersten Kopplungspunkt, der stromabwärts des vierten Absperrventils positioniert ist; einen dritten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des ersten Kopplungspunkts positioniert ist; und ein erstes Expansionsventil, das stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist, wobei der Dampfgenerator eine erste Region und eine zweite Region umfasst, wobei die erste Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des ersten Expansionsventils positioniert ist, wobei die zweite Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist und wobei sich der Mitteldruckeinlass des Verdichters unmittelbar stromabwärts der ersten Region des Dampfgenerators befindet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: einen vierten Verzweigungspunkt, der stromabwärts der zweiten Region des Dampfgenerators positioniert ist; ein fünftes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist; ein zweites Expansionsventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist; und einen zweiten Kopplungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des zweiten Expansionsventils positioniert ist, wobei der zweite Kopplungspunkt unmittelbar stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes: ein drittes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen dritten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des dritten Expansionsventils positioniert ist; ein viertes Expansionsventil, das stromabwärts des fünften Absperrventils positioniert ist; einen vierten Wärmetauscher, der unmittelbar stromabwärts des vierten Expansionsventils positioniert ist; und einen Sammler, der unmittelbar stromaufwärts des Niederdruckeinlasses des Verdichters positioniert ist.

Claims

Wärmepumpe, die Folgendes umfasst: einen Kältemittelkreislauf, der Folgendes umfasst: einen Verdichter, der einen Niederdruckeinlass, einen Mitteldruckeinlass und einen Auslass aufweist; eine erste Region eines ersten Wärmetauschers, wobei der erste Wärmetauscher unmittelbar stromabwärts des Auslasses des Verdichters positioniert ist; einen zweiten Wärmetauscher stromabwärts des ersten Wärmetauschers; einen Dampfgenerator, der stromabwärts des ersten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator in einem ersten Betriebsmodus stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator in einem zweiten Betriebsmodus stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist, wobei der Dampfgenerator stromaufwärts sowohl des Niederdruckeinlasses als auch des Mitteldruckeinlasses positioniert ist und wobei der Dampfgenerator mindestens einen Teil einer gasförmigen Komponente eines ersten Wärmeaustauschfluids an den Mitteldruckeinlass des Verdichters abgibt; und einen ersten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts der ersten Region des ersten Wärmetauschers positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: ein erstes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist; und ein zweites Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des ersten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 2, wobei der zweite Wärmetauscher stromabwärts des zweiten Absperrventils positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 3, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Verzweigungspunkt, der stromabwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 4, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: ein drittes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist; und ein viertes Absperrventil, das stromabwärts des zweiten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 5, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: einen ersten Kopplungspunkt, der stromabwärts des vierten Absperrventils positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 6, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: einen dritten Verzweigungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des ersten Kopplungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 7, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: ein erstes Expansionsventil, das stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 8, wobei der Dampfgenerator eine erste Region und eine zweite Region umfasst, wobei die erste Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des ersten Expansionsventils positioniert ist und wobei die zweite Region des Dampfgenerators unmittelbar stromabwärts des dritten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 9, wobei sich der Mitteldruckeinlass des Verdichters unmittelbar stromabwärts der ersten Region des Dampfgenerators befindet.
Wärmepumpe nach Anspruch 9, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: einen vierten Verzweigungspunkt, der stromabwärts der zweiten Region des Dampfgenerators positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 11, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: ein fünftes Absperrventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 12, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: ein zweites Expansionsventil, das unmittelbar stromabwärts des vierten Verzweigungspunkts positioniert ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 13, wobei der Kältemittelkreislauf ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Kopplungspunkt, der unmittelbar stromabwärts des zweiten Expansionsventils positioniert ist, wobei der zweite Kopplungspunkt unmittelbar stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers positioniert ist.
Fahrzeug, das die Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.