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Verweis auf eine verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf der am 2. Oktober 2015 eingereichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-196665 und nimmt diese durch eine Bezugnahme hierin auf.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Wärme- bzw. Heiz-Management-Einrichtung für ein Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Herkömmlich offenbart das Patentdokument 1 eine Motor-Kühl-Einrichtung, bei der ein AGR-Kühler (Abgasrückführungs-Kühler) und eine Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit in einem Kühlmittel-Kreislauf bereitgestellt sind.
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Bei dem AGR-Kühler handelt es sich um eine Wärme austauschende Einrichtung, die ein AGR-Gas kühlt, indem Wärme zwischen einem Kühlmittel und dem AGR-Gas ausgetauscht wird. Bei der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit handelt es sich um eine Wärme austauschende Einrichtung, die Wärme eines Abgases wiedergewinnt, indem Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas ausgetauscht wird.
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Bei dieser bekannten Technologie sind ein Kühler-Kreislauf, ein Heizer-Kreislauf sowie ein Umgehungs-Kreislauf in dem Kühlmittel-Kreislauf bereitgestellt. Der AGR-Kühler und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit sind parallel zueinander in dem Heizer-Kreislauf angeordnet.
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In dem Kühlmittel-Kreislauf sind ein Thermostat für einen Kühler und ein Thermostat für einen Heizer bereitgestellt. Der Thermostat für einen Kühler und der Thermostat für einen Heizer werden in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kühlmittels geöffnet und geschlossen und schalten dementsprechend zwischen einem Zustand, in dem das Kühlmittel in dem Kühler-Kreislauf, dem Heizer-Kreislauf und dem Umgehungs-Kreislauf zirkuliert, und einem Zustand um, in dem das Kühlmittel nicht in dem Kühler-Kreislauf, dem Heizer-Kreislauf und dem Umgehungs-Kreislauf zirkuliert.
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Das heißt, die Thermostate schalten basierend auf der Temperatur des Kühlmittels zwischen einem Zustand, in dem das Kühlmittel durch den AGR-Kühler und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit hindurch strömt, und einem Zustand um, in dem das Kühlmittel nicht durch den AGR-Kühler oder die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit hindurch strömt.
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Dokument des Stands der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
JP 2012-184671 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Bei dem AGR-Kühler wird das Kühlmittel durch das AGR-Gas erwärmt. Dementsprechend kann das Kühlmittel, das in dem AGR-Kühler erwärmt wird, für eine Erwärmung von Luft verwendet werden. Das heißt, die Wärme des AGR-Gases kann für eine Erwärmung von Luft verwendet werden.
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Wenn jedoch die Temperatur des Kühlmittels, das in den AGR-Kühler hinein strömt, extrem niedrig ist, ist es möglich, dass kondensiertes Wasser erzeugt wird, wenn das AGR-Gas in dem AGR-Kühler gekühlt wird, und dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass Korrosion auftritt. Bevor das Kühlmittel bis zu einem gewissen Maß erwärmt ist, kann daher die Wärme des AGR-Gases nicht für eine Erwärmung von Luft verwendet werden, da das Kühlmittel nicht in den AGR-Kühler hinein strömen sollte. Da das Abgas nicht durch das Kühlmittel gekühlt werden kann, kann das Abgas darüber hinaus dem Motor nicht wieder zugeführt werden bzw. kann es nicht wieder in Umlauf gebracht werden, und dementsprechend kann kein Effekt erzielt werden, durch den die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
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Das heißt, es ist erforderlich, dass das Kühlmittel, das in den AGR-Kühler hinein strömt, eine Temperatur aufweist, die gleich einer vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, und der AGR-Kühler erzeugt während des Betriebs Wärme. Es ist bevorzugt, dass das Wärmemedium, das eine Temperatur aufweist, die gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, frühzeitig in eine derartige Einrichtung wie den AGR-Kühler hinein strömt.
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Da eine Wärmekapazität eines Motorkühlsystems bei der vorstehend beschriebenen Technologie hoch ist, kann es schwierig sein, die Temperatur des Wärmemediums frühzeitig so zu erhöhen, dass sie während des Warmlaufens des Motors gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist.
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Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Aspekte besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein Wärmemedium, das in eine Einrichtung hinein strömt, so zu erwärmen, dass dessen Temperatur frühzeitig gleich einer vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, wobei die Einrichtung entsprechend einem Betrieb Wärme erzeugt und es erforderlich ist, dass das Wärmemedium, das in die Einrichtung hinein strömt, eine Temperatur aufweist, die gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist.
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Eine Wärme- bzw. Heiz-Management-Einrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine erste Wärmequelle und eine zweite Wärmequelle, die ein Wärmemedium erwärmen; einen ersten Wärmegenerator, der entsprechend dem Betrieb des ersten Wärmegenerators Wärme erzeugt, wobei es erforderlich ist, dass das Wärmemedium, das in den ersten Wärmegenerator hinein strömt, eine Temperatur aufweist, die gleich einer vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist; einen zweiten Wärmegenerator, der entsprechend einem Betrieb des zweiten Wärmegenerators Wärme erzeugt; einen Wärmegenerator-Durchlass, in dem der erste Wärmegenerator und der zweite Wärmegenerator bereitgestellt sind; einen ersten Wärmequellenpfad, auf dem die erste Wärmequelle bereitgestellt ist; einen zweiten Wärmequellenpfad, auf dem die zweite Wärmequelle bereitgestellt ist; sowie einen Schaltabschnitt, der zwischen einem Zustand, in dem sich der Wärmegeneratorpfad in einer Strömungsverbindung mit dem ersten Wärmequellenpfad befindet, und einem Zustand umschaltet, in dem sich der Wärmegeneratorpfad und der zweite Wärmepfad in einer Strömungsverbindung mit dem zweiten Wärmequellenpfad befinden.
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Demgemäß kann das Wärmemedium, das mittels der zweiten Wärmequelle erwärmt wird, zusätzlich zu dem Wärmemedium, das mittels der ersten Wärmequelle erwärmt wird, in den ersten Wärmegenerator eingeleitet werden. Da der erste Wärmegenerator und der zweite Wärmegenerator auf dem gleichen Pfad bereitgestellt sind, kann des Weiteren das Wärmemedium, das in den ersten Wärmegenerator hinein strömt, durch die Wärme erwärmt werden, die mittels des zweiten Wärmegenerators erzeugt wird. Dementsprechend kann das Wärmemedium, das eine Temperatur aufweist, die gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, frühzeitig in den ersten Wärmegenerator hinein strömen.
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Bei der ersten Wärmequelle kann es sich zum Beispiel um einen Motor handeln. Bei der zweiten Wärmequelle kann es sich zum Beispiel um einen Wärmetauscher auf der Hochdruck-Seite handeln, der Wärme zwischen dem Wärmemedium und dem Kältemittel auf einer Hochdruck-Seite eines Kältekreislaufs austauscht. Bei dem ersten Wärmegenerator kann es sich zum Beispiel um einen AGR-Kühler handeln, der Wärme zwischen dem Wärmemedium und einem Abgas austauscht, das zu einer Ansaugseite des Motors zurückgeführt wird. Bei dem zweiten Wärmegenerator kann es sich zum Beispiel um eine Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit handeln, bei der die Wärme des Abgases des Motors in das Wärmemedium zurückgewonnen wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaubild, das eine Heiz-Management-Einrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 2 ist ein Schaubild, das eine Situation darstellt, in der ein Motor-Kühlkreislauf und ein Kondensator-Kreislauf in der Heiz-Management-Einrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform in Verbindung miteinander stehen;
- 3 ist ein Blockschaubild, das eine elektrische Steuereinheit der Heiz-Management-Einrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt.
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Ausführungsformen für eine Nutzung der Erfindung
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Im Folgenden wird nachstehend eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine in 1 gezeigte Heiz-Management-Einrichtung 10 für ein Fahrzeug wird dazu verwendet, eine Temperatur von verschiedenen Einrichtungen, die an einem Fahrzeug oder einem Fahrzeuginnenraum angebracht sind, so einzustellen, dass sie adäquat ist.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Heiz-Management-Einrichtung 10 auf ein Hybrid-Fahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft für ein Fahren des Fahrzeugs sowohl von einem Motor als auch von einem Fahr-Elektromotor bzw. einem Elektromotor zum Fahren erhalten kann.
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Das Hybrid-Fahrzeug bei dieser Ausführungsform ist als ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug konfiguriert, das in der Lage ist, die an dem Fahrzeug angebrachte Batterie mit einem Strom zu laden, der von einer externen Stromquelle zugeführt wird, während das Fahrzeug geparkt ist. Als Batterie kann zum Beispiel eine Lithiumionen-Batterie verwendet werden.
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Die Antriebskraft, die von dem Motor abgegeben wird, wird nicht nur dazu verwendet, ein Fahren des Fahrzeugs zu veranlassen, sondern auch dazu, einen Stromgenerator zu betreiben. Der Strom, der mittels des Stromgenerators erzeugt wird, und der Strom, der von einer externen Stromquelle zugeführt wird, können in der Batterie gespeichert werden. Der in der Batterie gespeicherte Strom wird nicht nur dem Fahr-Elektromotor bzw. dem Elektromotor zum Fahren, sondern auch verschiedenen an dem Fahrzeug angebrachten Einrichtungen zugeführt, die elektrische Komponenten umfassen, welche die Heiz-Management-Einrichtung 10 für ein Fahrzeug bilden.
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Die Heiz-Management-Einrichtung 10 für ein Fahrzeug umfasst einen Motor-Kühlkreislauf 11 und einen Kondensator-Kreislauf 12. Bei dem Motor-Kühlkreislauf 11 und dem Kondensator-Kreislauf 12 handelt es sich um Kühlmittel-Kreisläufe, in denen ein Kühlmittel zirkuliert.
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Bei dem Kühlmittel handelt es sich um ein Fluid als ein Wärmemedium. Das Kühlmittel, das für eine Verwendung geeignet ist, kann zum Beispiel eine Flüssigkeit sein, die zumindest Ethylenglycol, Polydimethylsiloxan oder Nanopartikel enthält, oder kann ein Frostschutz-Fluid sein.
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Bei dem Motor-Kühlkreislauf 11 handelt es sich um einen Kühlmittel-Kreislauf zum Kühlen eines Motors 21 mittels des Kühlmittels. Der Motor-Kühlkreislauf 11 umfasst eine Motorpumpe (eine erste Pumpe) 20, den Motor 21, einen Heizerkern 22, einen AGR-Kühler 23, eine Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 sowie einen Kühler 25.
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Bei dem Motor 21 handelt es sich um eine erste Wärmequelle, die das Kühlmittel erwärmt. Bei der Motorpumpe 20 handelt es sich um eine elektrische Pumpe, die das Kühlmittel ansaugt und ablässt. Die Motorpumpe 20 kann eine mit einem Riemen angetriebene Pumpe sein. Bei der mit einem Riemen angetriebenen Pumpe handelt es sich um eine Pumpe, die mittels einer Antriebskraft angetrieben wird, die durch einen Riemen von dem Motor übertragen wird.
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Bei dem Heizerkern 22 handelt es sich um einen die Luft erwärmenden Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel und der in einen Fahrzeuginnenraum geblasenen Luft austauscht, um die Blasluft zu erwärmen. Der Heizerkern 22 ist ein Wärmetauscher, der für eine Erwärmung des Fahrzeuginnenraums verwendet wird.
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Die Motorpumpe 20, der Motor 21 sowie der Heizerkern 22 sind in dem Motor-Kühlkreislauf 11 derart in Reihe angeordnet, dass das Kühlmittel in dieser Reihenfolge zirkuliert.
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Bei dem AGR-Kühler 23 handelt es sich um einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen einem Abgas, das zu einer Ansaugseite des Motors 21 zurückgeführt wird, und dem Kühlmittel austauscht, um das Abgas zu kühlen. Es ist erforderlich, dass das Kühlmittel, das in den AGR-Kühler 23 hinein strömt, eine Temperatur aufweist, die gleich einer vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, und bei dem AGR-Kühler 23 handelt es sich um einen ersten Wärmegenerator, der während eines Betriebs Wärme erzeugt.
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Bei der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 handelt es sich um einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Abgas des Motors 21 und dem Kühlmittel austauscht, um die Wärme des Abgases wiederzugewinnen. Die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 ist ein zweiter Wärmegenerator, der während eines Betriebs Wärme erzeugt.
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Der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 sind in Bezug auf eine Strömung des Kühlmittels parallel zu dem Heizerkern 22 angeordnet.
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Bei dem Kühler 25 handelt es sich um einen Kühlmittel-Außenluft-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums austauscht (die im Folgenden als Außenluft bezeichnet wird). Der Kühler 25 ist in Bezug auf die Strömung des Kühlmittels parallel zu dem Heizerkern 22, dem AGR-Kühler 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 angeordnet.
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Der Motor-Kuhlkreislauf 11 umfasst einen Motorpfad 11a, einen Heizerkernpfad 11b, einen Einrichtungspfad 11c, einen Kühlerpfad 11d sowie einen Umgehungspfad 11e. Der Motorpfad 11a, der Heizerkernpfad 11b, der Einrichtungspfad 11c, der Kühlerpfad 11d und der Umgehungspfad 11e bilden jeweils einen Kühlmittelpfad, durch den das Kühlmittel hindurch strömt.
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Die Motorpumpe 20, der Motor 21 und ein Schließventil 26 sind auf dem Motorpfad 11a in Reihe verbunden. Bei dem Motorpfad 11a handelt es sich um einen ersten Wärmequellenpfad, auf dem der Motor 21 bereitgestellt ist, bei dem es sich um die erste Wärmequelle handelt.
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Bei dem Schließventil 26 handelt es sich um ein elektromagnetisches Ventil, das einen Kühlmittel-Durchlass auf dem Motorpfad 11a öffnet und schließt. Das Schließventil 26 ist ein Unterbrechungsabschnitt, der zwischen einem Zustand, in dem das Kühlmittel durch den Motorpfad 11a hindurch strömt, und einem Zustand umschaltet, in dem ein Strom des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a unterbrochen ist. Bei dem Schließventil 26 handelt es sich um einen Schaltabschnitt, der einen Zustand einer Strömungsverbindung zwischen dem Motor-Kühlkreislauf 11 und dem Kondensator-Kreislauf 12 umschaltet.
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Der Heizerkern 22 ist auf dem Heizerkernpfad 11b bereitgestellt. Der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 sind auf dem Einrichtungspfad 11c in Reihe angeordnet. Bei dem Einrichtungspfad 11c handelt es sich um einen Wärmegeneratorpfad, auf dem der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 bereitgestellt sind, bei denen es sich um Wärmegeneratoren handelt.
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Der Heizerkernpfad 11b und der Einrichtungspfad 11c sind so mit dem Motorpfad 11a verbunden, dass sie parallel zueinander sind.
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Der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 sind in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem Motor-Kühlkreislauf 11 in dieser Reihenfolge auf dem Einrichtungspfad 11 c angeordnet. Das heißt, der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 sind auf dem Einrichtungspfad 11 c in dieser Reihenfolge von einer Kühlmittel-Ablassseite in Richtung zu einer Kühlmittel-Ansaugseite der Motorpumpe 20 angeordnet.
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Auf dem Kühlerpfad 11d sind der Kühler 25 und ein Thermostat 27 bereitgestellt. Der Kühlerpfad 11d ist parallel zu dem Heizerkernpfad 11b und dem Einrichtungspfad 11c bereitgestellt. Bei dem Thermostat 27 handelt es sich um ein in Bezug auf die Kühlmitteltemperatur empfindliches Ventil, bei dem ein Ventilkörper mit Hilfe eines Thermowachses bewegt wird, dessen Volumen sich basierend auf der Temperatur so ändert, dass der Kühlmittel-Durchlass geöffnet und geschlossen wird.
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Der Umgehungspfad 11e ist parallel zu dem Heizerkernpfad 11b, dem Einrichtungspfad 11c und dem Kühlerpfad 11d bereitgestellt. Eine Querschnittsfläche eines Durchlasses des Umgehungspfads 11e ist kleiner als jene der anderen Pfade 11a, 11b, 11c, 11d. Das heißt, ein Durchlasswiderstand des Umgehungspfads 11e ist höher als jener der anderen Pfade 11a, 11b, 11c, 11d des Motor-Kühlkreislaufs 11.
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Der Kondensator-Kreislauf 12 umfasst eine Kondensatorpumpe (eine zweite Pumpe) 30 sowie einen Kondensator 31. Bei der Kondensatorpumpe 30 handelt es sich um eine elektrische Pumpe, die das Kühlmittel ansaugt und ablässt. Die Kondensatorpumpe 30 kann eine durch einen Riemen angetriebene Pumpe sein.
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Bei dem Kondensator 31 handelt es sich um eine zweite Wärmequelle, die das Kühlmittel erwärmt. Der Kondensator 31 ist ein Wärmetauscher auf der Hochdruck-Seite, der das Kühlmittel erwärmt, indem in einem Kältekreislauf 50 Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel auf der Hochdruck-Seite ausgetauscht wird.
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Der Kondensator-Kreislauf 12 umfasst einen Kondensatorpfad 12a. Der Kondensatorpfad 12a bildet einen Kühlmittel-Durchlass, durch den das Kühlmittel hindurch strömt. Die Kondensatorpumpe 30 und der Kondensator 31 sind auf dem Kondensatorpfad 12a in Reihe angeordnet. Bei dem Kondensatorpfad 12a handelt es sich um einen zweiten Wärmequellenpfad, auf dem der Kondensator 31 bereitgestellt ist, der die zweite Wärmequelle darstellt.
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Bei dem Kältekreislauf 50 handelt es sich um eine Dampf-Kompressions-Kälteanlage, die einen Kompressor 51, den Kondensator 31, ein Expansionsventil 52 sowie einen Verdampfer 53 umfasst. Bei dem Kältemittel, das in dem Kältekreislauf 50 verwendet wird, handelt es sich um ein Chlorfluorkohlenstoff-Kältemittel. Der Kältekreislauf 50 ist ein unterkritischer Kältekreislauf, in dem ein Kältemitteldruck auf der Hochdruck-Seite den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt.
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Bei dem Kompressor 51 handelt es sich um einen elektrischen Kompressor, der mittels eines von einer Batterie zugeführten Stroms angetrieben wird, und der Kompressor 51 saugt das Kältemittel in dem Kältekreislauf 50 an, komprimiert es und lässt es ab. Bei dem Kompressor 51 kann es sich um einen Kompressor mit variabler Verdrängung handeln, der mittels eines Motorriemens angetrieben wird, wobei ihm eine Antriebskraft von dem Motor zugeführt wird.
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Bei dem Kondensator 31 handelt es sich um eine kondensierende Einrichtung, die das Kältemittel auf der Hochdruck-Seite kondensiert, indem Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Hochdruck-Kältemittel ausgetauscht wird, das aus dem Kompressor 51 abgelassen wird.
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Bei dem Expansionsventil 52 handelt es sich um einen Dekompressor, der ein flüssiges Kältemittel, das aus dem Kondensator 31 heraus strömt, dekomprimiert und expandiert. Das Expansionsventil 52 umfasst einen wärmeempfindlichen Abschnitt. Der wärmeempfindliche Abschnitt detektiert einen Überhitzungswärme-Grad des Kältemittels auf einer Auslassseite des Verdampfers 42 basierend auf der Temperatur und dem Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 53.
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Bei dem Expansionsventil 52 handelt es sich um ein thermisches Expansionsventil, das eine Drosseldurchlassfläche mittels eines mechanischen Mechanismus derart einstellt, dass der Überhitzungswärme-Grad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 53 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Bei dem Expansionsventil 52 kann es sich um ein elektrisches Expansionsventil handeln, das die Drosseldurchlassfläche mittels eines elektrischen Mechanismus einstellt.
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Bei dem Verdampfer 53 handelt es sich um einen Wärmetauscher auf der NiederdruckSeite, der ein Niederdruck-Kältemittel, das mittels des Expansionsventils 52 dekomprimiert und expandiert wird, durch ein Austauschen von Wärme zwischen dem Niederdruck-Kältemittel und der Luft verdampft, die in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Das Gasphasen-Kältemittel, das bei dem Verdampfer 53 verdampft wird, wird durch den Kompressor 51 eingesaugt und komprimiert.
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Bei dem Verdampfer 53 kann es sich um einen Wärmemedium-Kühler handeln, der das Kühlmittel kühlt, indem Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel ausgetauscht wird. In diesem Fall ist zusätzlich ein Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher bereitgestellt, der Wärme zwischen der Luft und dem Kühlmittel austauscht, das mittels des Wärmemedium-Kühlers gekühlt wird, und der Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher kühlt die Luft, die zu dem Fahrzeuginnenraum befördert bzw. geliefert wird.
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Der Motor-Kühlkreislauf 11 und der Kondensator-Kreislauf 12 sind mit einem Schaltventil 40 verbunden. Bei dem Schaltventil 40 handelt es sich um einen Schaltabschnitt, der einen Zustand einer Strömungsverbindung zwischen dem Motor-Kühlkreislauf 11 und dem Kondensator-Kreislauf 12 ändert.
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Bei dem Schaltventil 40 handelt es sich um ein Vier-Wege-Ventil, das vier Anschlüsse umfasst. Ein erster Anschluss 40a des Schaltventils 40 ist mit einem Teilstück des Heizerkernpfads 11b verbunden, das sich auf der Kühlmittel-Auslassseite des Heizerkerns 22 befindet. Ein zweiter Anschluss 40b des Schaltventils 40 ist mit einem Verbindungsabschnitt 41 des Motorpfads 11a verbunden, bei dem der Einrichtungspfad 11c und die Einlassseite der Motorpumpe 20 miteinander verbunden sind.
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Ein dritter Anschluss 40c des Schaltventils 40 ist mit einem Teilstück des Kondensatorpfads 12a verbunden, das sich auf der Kühlmittel-Ablassseite der Kondensatorpumpe 30 befindet. Ein vierter Anschluss 40d des Schaltventils 40 ist mit einem Teilstück des Kondensatorpfads 12a verbunden, das sich auf der Kühlmittel-Ansaugseite der Kondensatorpumpe 30 befindet.
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1 zeigt einen Zustand, in dem das Schaltventil 40 eine Strömungsverbindung zwischen dem Motor-Kühlkreislauf 11 und dem Kondensator-Kreislauf 12 unterbricht. Noch genauer verbindet das Schaltventil 40 den ersten Anschluss 40a und den zweiten Anschluss 40b, und das Schaltventil 40 verbindet den dritten Anschluss 40c und den vierten Anschluss 40d. In dieser Situation öffnet das Schließventil 26 den Kühlmittel-Durchlass des Motorpfads 11a.
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Demgemäß strömt das Kühlmittel, das aus dem Motor 21 heraus strömt, in dem Motor-Kühlkreislauf 11 parallel durch den Heizerkern 22, den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 hindurch, und dann strömt das Kühlmittel in den Motor 21 hinein.
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Das heißt, das Kühlmittel, das aus dem Motorpfad 11a heraus strömt, strömt parallel durch den Heizerkernpfad 11b und den Einrichtungspfad 11c hindurch, und dann strömt das Kühlmittel in den Motorpfad 11a hinein.
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2 zeigt einen Zustand, in dem das Schaltventil 40 eine Strömungsverbindung zwischen dem Motor-Kühlkreislauf 11 und dem Kondensator-Kreislauf 12 bereitstellt. Noch genauer verbindet das Schaltventil 40 den ersten Anschluss 40a und den dritten Anschluss 40c, und das Schaltventil 40 verbindet den zweiten Anschluss 40b und den vierten Anschluss 40d. In dieser Situation schließt das Schließventil 26 den Kühlmittel-Durchlass des Motorpfads 11a.
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Demgemäß strömt das Kühlmittel, das aus dem Kondensator 31 heraus strömt, in dem Kondensator-Kreislauf 12 in Reihe und in dieser Reihenfolge durch die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24, den AGR-Kühler 23 und den Heizerkern 22 hindurch, und dann strömt das Kühlmittel in den Kondensator 31 hinein. Das heißt, das Kühlmittel, das aus dem Kondensatorpfad 12a heraus strömt, strömt in Reihe und in dieser Reihenfolge durch den Einrichtungspfad 11c und den Heizerkernpfad 11b hindurch, und dann strömt das Kühlmittel in den Kondensatorpfad 12a hinein.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 eine elektrische Steuereinheit der Heiz-Management-Einrichtung 10 für ein Fahrzeug beschrieben. Eine Steuereinheit 50 wird durch einen bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM sowie einen RAM umfasst, und eine periphere Schaltung desselben gebildet. Die Steuereinheit 50 führt verschiedene Berechnungen und Prozessabläufe basierend auf Steuerprogrammen durch, die in dem ROM gespeichert sind. Mit einer Ausgangsseite der Steuereinheit 60 sind Steuer-Zieleinrichtungen verbunden. Bei der Steuereinheit 60 handelt es sich um einen Steuerabschnitt, der den Betrieb verschiedener Steuer-Zieleinrichtungen steuert.
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Die Steuer-Zieleinrichtungen, die mittels der Steuereinheit 60 gesteuert werden, umfassen die Motorpumpe 20, die Kondensatorpumpe 30, das Schließventil 26, das Schaltventil 40 sowie den Kompressor 51.
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In die Eingangsseite der Steuereinheit 60 werden Detektionssignale von einer Gruppe von Sensoren eingegeben. Die Gruppe von Sensoren umfasst einen Motorwassertemperatur-Sensor 61, einen Kondensatorwassertemperatur -Sensor 62, einen Kältemitteltemperatur-Sensor 63 sowie einen Kältemitteldruck-Sensor 64.
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Bei dem Motorwassertemperatur-Sensor 61 handelt es sich um einen Wärmemediumtemperatur-Detektor, der eine Temperatur des Kühlmittels in dem Motor-Kühlkreislauf 11 detektiert. Bei dem Kondensatorwassertemperatur-Sensor 62 handelt es sich um einen Wärmemediumtemperatur-Detektor, der eine Temperatur des Kühlmittels in dem Kondensator-Kreislauf 12 detektiert.
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Bei dem Kältemitteltemperatur-Sensor 63 handelt es sich um einen Kältemitteltemperatur-Detektor, der eine Temperatur des Kältemittels in dem Kältekreislauf 50 detektiert. Der Kältemitteltemperatur-Sensor 63 detektiert zum Beispiel eine Temperatur des Kältemittels, das aus dem Kompressor 51 abgelassen wird, oder eine Temperatur des Kältemittels, das zu dem Kompressor 51 gesaugt werden soll.
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Bei dem Kältemitteldruck-Sensor 64 handelt es sich um einen Kältemitteldruck-Detektor, der einen Druck des Kältemittels in dem Kältekreislauf 50 detektiert. Der Kältemitteldruck-Sensor 64 detektiert zum Beispiel einen Druck des Kältemittels, das aus dem Kompressor 51 abgelassen wird, oder einen Druck des Kältemittels, das zu dem Kompressor 51 gesaugt werden soll.
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Als nächstes wird der Betrieb der vorstehend erwähnten Konfigurationen beschrieben. Wenn das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann oder wenn erwartet wird, dass das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann, während sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, wie in 1 gezeigt, steuert die Steuereinheit 60 den Betrieb des Schaltventils 40 und des Schließventils 26 derart, dass sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet, wie in 2 gezeigt.
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Wenn das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann, kann demgemäß dem Heizerkern 22, dem AGR-Kühler 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 das Kühlmittel zugeführt werden, das mittels des Kondensators 31 erwärmt wird.
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Bei dem Zustand, in dem das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann, oder in dem erwartet wird, dass das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann, handelt es sich um zumindest einen von Zuständen, in denen eine Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, in denen festgestellt wird, dass eine Verringerungsrate der Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a größer als ein vorgegebener Wert ist, oder in denen festgestellt wird, dass eine Betriebsbereitschaft des Kondensators 31 geringer als eine vorgegebene Rate ist.
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Wenn das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann oder wenn erwartet wird, dass das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann, während sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet, steuert die Steuereinheit 60 den Betrieb des Schaltventils 40 und des Schließventils 26 derart, dass sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, wie in 1 gezeigt. Die Steuereinheit 60 kann das Schaltventil 40 und das Schließventil 26 derart steuern, dass das Kühlmittel von dem Einrichtungspfad 11c zu dem Motorpfad 11a strömt.
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Wenn das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann, kann demgemäß dem Heizerkern 22, dem AGR-Kühler 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 das Kühlmittel zugeführt werden, das mittels des Motors 21 erwärmt wird.
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Bei dem Zustand, in dem das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann, oder in dem erwartet wird, dass das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann, handelt es sich um zumindest einen von Zuständen, in denen die Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a um einen vorgegebenen Betrag oder mehr höher als die Temperatur des Kühlmittels in dem Kondensatorpfad 12a ist, in denen die Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a höher als die vorgegebene Temperatur ist, und in denen festgestellt wird, dass eine Erhöhungsrate der Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a größer als eine Erhöhungsrate der Temperatur des Kühlmittels in dem Kondensatorpfad 12a ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform schalten das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 zwischen einem Zustand, in dem sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, und einem Zustand um, in dem sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet. Das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 können zwischen einem Zustand, in dem ein Fluid von dem Einrichtungspfad 11c zu dem Motorpfad 11a strömt, und einem Zustand umschalten, in dem ein Fluid von dem Einrichtungspfad 11c zu dem Kondensatorpfad 12a strömt.
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Das Kühlmittel, das mittels des Kondensators 31 erwärmt wird, kann demgemäß zusätzlich zu dem Kühlmittel, das mittels des Motors 21 erwärmt wird, in den AGR-Kühler 23 eingeleitet werden. Da auf dem Einrichtungspfad 11c sowohl der AGR-Kühler 23 als auch die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 bereitgestellt sind, kann das Kühlmittel, das in den AGR-Kühler 23 hinein strömen soll, des Weiteren durch eine Wärme erwärmt werden, die von der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 erzeugt wird. Dementsprechend kann das Kühlmittel, das eine Temperatur aufweist, die gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, frühzeitig in den AGR-Kühler 23 hinein strömen.
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Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 die Strömungsverbindung zwischen dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a bereitstellen, strömt das Kühlmittel bei der vorliegenden Ausführungsform durch den Motor 21, den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 in dieser Reihenfolge hindurch. Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 die Strömungsverbindung zwischen dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a bereitstellen, strömt das Kühlmittel durch den Kondensator 31, die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 und den AGR-Kühler 23 in dieser Reihenfolge hindurch.
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Da das Kühlmittel, das mittels des AGR-Kühlers 23 erwärmt wird, in die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 hinein strömt, wenn sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, kann demgemäß eine Wärmeaustauschmenge in der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 reduziert werden, und dementsprechend kann die Temperatur des Kühlmittels verringert werden. Da ein Ausmaß eines Kühlverlusts abnimmt und ein Ausmaß eines Ausströmverlusts zunimmt, kann demzufolge eine AGR-Rate erhöht werden.
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Mit der AGR-Rate ist ein Wert gemeint, der durch Dividieren der Menge des Abgases, das der Ansaugluft des Motors 21 wieder zugeführt wird bzw. das wieder in Umlauf gebracht wird, durch die Menge der Ansaugluft des Motors 21 berechnet wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 auf dem Einrichtungspfad 11c in Reihe angeordnet. Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 die Strömungsverbindung zwischen dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a bereitstellen, strömt das Kühlmittel auf dem Einrichtungspfad 11c durch den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 in dieser Reihenfolge hindurch. Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 eine Strömungsverbindung zwischen dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a bereitstellen, strömt das Kühlmittel auf dem Einrichtungspfad 11c durch die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 und den AGR-Kühler 23 in dieser Reihenfolge hindurch.
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Da der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Eihheit 24 in Reihe angeordnet sind, kann die Konfiguration demgemäß vereinfacht werden. Da das Ausmaß eines Wärmeaustauschs zwischen dem AGR-Kühler 23 und dem Kühlmittel reduziert werden kann, wenn sich der Einrichtungspfad 11e in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet, kann die Temperatur des AGR-Kühlers 23 durch eine Wärmeerzeugung des AGR-Kühlers 23 rasch erhöht werden. Das heißt, der AGR-Kühler 23 kann frühzeitig erwärmt werden.
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Das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 schalten bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Zustand, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a befindet, und dem Zustand um, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a befindet.
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Demgemäß kann eine Abwärme des AGR-Kühlers 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 für eine Erwärmung des Fahrzeuginnenraums verwendet werden.
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Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 eine Strömungsverbindung zwischen dem Heizerkernpfad 11b, dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a bereitstellen, sind der Einrichtungspfad 11c und der Heizerkernpfad 11b bei der vorliegenden Ausführungsform parallel miteinander verbunden. Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 die Strömungsverbindung zwischen dem Heizerkernpfad 11b, dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a bereitstellen, sind der Einrichtungspfad 11c und der Heizerkernpfad 11b in Reihe miteinander verbunden.
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Wenn sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a befindet, kann das Heiz-Management demgemäß effektiv durchgeführt werden. Das heißt, wenngleich das Kühlmittel, das mittels des Motors 21 erwärmt wird, eine Temperatur aufweist, die etwa gleich 80 Grad Celsius ist, ist das Kühlmittel, das mittels des AGR-Kühlers 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 erwärmt wird, nicht notwendig, da die erforderliche Temperatur des Heizerkerns 22 höchstens gleich 60 Grad Celsius ist. Da die Temperatur des Kühlmittels ausreichend hoch ist, ist auch die Wärmeaustausch-Effizienz hoch. Dementsprechend ist eine Erhöhung der Durchflussmenge des Kühlmittels nicht erforderlich. Daher verbessert die Anordnung des Heizerkerns 22 parallel zu dem AGR-Kühler 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 die Effizienz.
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Wenn sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a befindet, kann das Kühlmittel, das mittels der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 erwärmt wird, in den AGR-Kühler 23 hinein strömen. Dementsprechend kann das Kühlmittel, das eine Temperatur aufweist, die gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, frühzeitig in den AGR-Kühler 23 hinein strömen. Nachdem das Kühlmittel, das in den AGR-Kühler 23 hinein strömt, eine Temperatur angenommen hat, die gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher als diese ist, kann das Kühlmittel, das mittels der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 erwärmt wird, für eine Erwärmung des Fahrzeuginnenraums verwendet werden. Da die Temperatur des Kühlmittels, das in den Kondensator 31 hinein strömt, verringert werden kann, kann des Weiteren die Effizienz des Kältekreislaufs 50 bei einer Erwärmung verbessert werden. Das heißt, es kann eine Erwärmung mit einer hohen COP erreicht werden.
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Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 die Strömungsverbindung zwischen dem Heizerkernpfad 11b, dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a bereitstellen, ist der Heizerkernpfad 11b bei der vorliegenden Ausführungsform mit einem Teilstück des Motorpfads 1a verbunden, das sich auf der Ansaugseite der ersten Pumpe 20 befindet. Wenn das Schließventil 26 und das Schaltventil 40 die Strömungsverbindung zwischen dem Heizerkernpfad 11b, dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a bereitstellen, ist der Heizerkernpfad 11b mit einem Teilstück des Kondensatorpfads 12a verbunden, das sich auf der Ansaugseite der zweiten Pumpe 30 befindet.
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Das Kühlmittel in dem Heizerkern 22 strömt demgemäß in dem Zustand, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Einrichtungspfad 11c und dem Motorpfad 11a befindet, und in dem Zustand, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Einrichtungspfad 11c und dem Kondensatorpfad 12a befindet, in der gleichen Richtung. Da es möglich ist, dass die Temperaturverteilung der Luft, die mittels des Heizerkerns 22 erwärmt wird, konstant ist, kann dementsprechend eine Verringerung des Komforts aufgrund der Schwankung der Temperaturverteilung in dem Fahrzeuginnenraum während des Erwärmungsvorgangs eingeschränkt werden.
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Das Schaltventil 40 schaltet bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Zustand, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, und dem Zustand um, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet.
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Demgemäß kann eine Abwärme des AGR-Kühlers 23 und der Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 für eine Erwärmung von Luft mit einer einfachen Konfiguration verwendet werden.
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Noch genauer schaltet das Schaltventil 40 zwischen dem Zustand, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, und dem Zustand um, in dem sich der Heizerkernpfad 11b in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet, während sich der Motorpfad 11a in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet. Das Schließventil 26 schaltet zwischen dem Zustand, in dem das Kühlmittel durch den Motorpfad 11a hindurch strömt, und dem Zustand um, in dem der Strom des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a unterbrochen ist.
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Der Zustand, in dem das Kühlmittel, das mittels des Motors 21 erwärmt wird, durch den Heizerkern 22, den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 hindurch strömt, und der Zustand, in dem das Kühlmittel, das mittels des Kondensators 31 erwärmt wird, durch den Heizerkern 22, den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 hindurch strömt, können demgemäß mittels einer einfachen Konfiguration umgeschaltet werden.
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Die Steuereinheit 60 steuert den Betrieb des Schließventils 26 und des Schaltventils 40 bei der vorliegenden Ausführungsform basierend auf der Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a.
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Noch genauer steuert die Steuereinheit 60 den Betrieb des Schließventils 26 und des Schaltventils 40 derart, dass sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a um den vorgegebenen Wert oder mehr höher als die Temperatur des Kühlmittels in dem Kondensatorpfad 12a ist, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a höher als eine vorgegebene Temperatur ist oder wenn festgestellt wird, dass eine Erhöhungsrate der Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a größer als eine Erhöhungsrate der Temperatur des Kühlmittels in dem Kondensatorpfad 12a ist, während sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet.
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Wenn das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann oder wenn erwartet wird, dass das Kühlmittel durch den Motor 21 ausreichend erwärmt werden kann, kann demgemäß das Kühlmittel, das durch den Motor 21 erwärmt wird, in den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 eingeleitet werden.
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Noch genauer steuert die Steuereinheit 60 den Betrieb des Schließventils 26 und des Schaltventils 40 derart, dass sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Kondensatorpfad 12a befindet, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, wenn festgestellt wird, dass eine Verringerungsrate der Temperatur des Kühlmittels in dem Motorpfad 11a höher als ein vorgegebener Wert ist, oder wenn festgestellt wird, dass die Betriebsbereitschaft des Motors 21 geringer als eine vorgegebene Rate ist, während sich der Einrichtungspfad 11c in einer Strömungsverbindung mit dem Motorpfad 11a befindet.
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Wenn das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann oder wenn erwartet wird, dass das Kühlmittel durch den Motor 21 nicht ausreichend erwärmt werden kann, kann demgemäß das Kühlmittel, das mittels des Kondensators 31 erwärmt wird, in den AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 eingeleitet werden.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann wie nachstehend modifiziert werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei dem Schaltventil 40 um ein Vier-Wege-Ventil, stattdessen können jedoch mehrere Zwei-Wege-Ventile oder Drei-Wege-Ventile verwendet werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 auf dem Einrichtungspfad 11c in Reihe angeordnet, der AGR-Kühler 23 und die Abgaswärme-Wiedergewinnungs-Einheit 24 können jedoch parallel zueinander auf dem Einrichtungspfad 11c angeordnet sein.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Kühlmittel als das Wärmemedium verwendet, das durch den Motor-Kühlkreislauf 11, den Kondensator-Kreislauf 12 und den Kühlaggregat-Kreislauf 13 hindurch strömt, es kann jedoch ein anderes Medium, wie beispielsweise Öl, als das Wärmemedium verwendet werden.
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Es kann ein Nanofluid als das Wärmemedium verwendet werden. Bei dem Nanofluid handelt es sich um ein Fluid, das Partikel mit Nanometer-Abmessung enthält. Da die Nanopartikel enthalten sind, können die folgenden Effekte zusätzlich zu dem Effekt erzielt werden, durch den der Gefrierpunkt herabgesetzt wird, wie bei einem Kühlmittel, das Ethylenglycol enthält (d.h. wie bei einem Frostschutzgemisch).
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Das heißt, es können ein Effekt, durch den die thermische Leitfähigkeit innerhalb eines spezifischen Temperaturbereichs verbessert wird, ein Effekt, durch den eine Wärmekapazität des Wärmemediums erhöht wird, ein Effekt, durch den eine Korrosion von Metallrohren und eine Verschlechterung von Gummirohren eingeschränkt wird, sowie ein Effekt erzielt werden, durch den das Fließvermögen des Wärmemediums bei einer extrem niedrigen Temperatur erhöht wird.
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Diese Effekte variieren basierend auf den Komponenten von Nanopartikeln, den Formen der Partikel, einem Anteil der Partikel sowie Additiven.
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Da das Gemisch der Nanopartikel die thermische Leitfähigkeit auch bei einer geringen Menge verbessern kann, kann das Gemisch der Nanopartikel verglichen mit dem Kühlmittel, das Ethylenglycol verwendet, somit im Wesentlichen die gleiche Kühleffizienz zeigen.
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Da die Wärmekapazität des Wärmemediums erhöht werden kann, kann des Weiteren die Kältespeicherungs-Wärmemenge des Wärmemediums selbst erhöht werden. Mit der Kältespeicherungs-Wärmemenge des Wärmemediums selbst ist die Menge der gespeicherten kalten Wärme aufgrund deren fühlbarer Wärme gemeint.
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Durch Erhöhen der Kältespeicherungs-Wärmemenge kann die ein Kühlen und ein Erwärmen umfassende Temperatureinstellung der Einrichtung unter Verwendung des Speichers für die kalte Wärme für eine bestimmte Zeitspanne durchgeführt werden, auch wenn der Kompressor 26 nicht in Betrieb ist, wodurch bei dem Heiz-Management-System 10 für ein Fahrzeug Strom gespart wird.
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Ein Aspektverhältnis des Nanopartikels ist bevorzugt gleich 50 oder größer. Dies liegt daran, dass ein derartiges Aspektverhältnis die adäquate thermische Leitfähigkeit erzielen kann. Es ist anzumerken, dass es sich bei dem Aspektverhältnis des Nanopartikels um einen Formindex handelt, der das Verhältnis der Breite zu der Höhe des Nanopartikels anzeigt.
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Nanopartikel, die für eine Verwendung geeignet sind, umfassen irgendeines von Au, Ag, Cu und C. Noch genauer können Beispiele für das Atom, das die Nanopartikel konfiguriert, ein Au-Nanopartikel, einen Ag-Nanodraht, eine CNT, Graphen oder ein Nanopartikel mit Graphit-Kern-Hülle, eine CNT, die ein Au-Nanopartikel enthält, und dergleichen umfassen. Bei der CNT handelt es sich um eine Kohlenstoff-Nanoröhre. Bei dem Nanopartikel mit Graphit-Kern-Hülle handelt es sich um einen Partikelkörper mit dem vorstehend erwähnten Atom, das von einer Struktur umgeben ist, wie beispielsweise einer Kohlenstoff-Nanoröhre.
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Bei dem Kältekreislauf 50 der vorstehend erwähnten Ausführungsform wird ein Chlorfluorkohlenstoff-Kältemittel als das Kältemittel verwendet. Die Art des Kältemittels, das verwendet wird, ist jedoch nicht auf dieses beschränkt und kann ein natürliches Kältemittel sein, wie beispielsweise Kohlenstoffdioxid, ein Kohlenwasserstoff-Kältemittel und dergleichen.
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Der Kältekreislauf 50 bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform bildet einen unterkritischen Kältekreislauf, bei dem der Kältemitteldruck auf der Hochdruck-Seite den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt, er kann jedoch einen überkritischen Kältekreislauf bilden, bei dem der Kältemitteldruck auf der Hochdruck-Seite den kritischen Druck des Kältemittels übersteigt.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei der zweiten Wärmequelle, die das Kühlmittel erwärmt, um den Kondensator 31, bei der zweiten Wärmequelle, die das Kühlmittel erwärmt, kann es sich jedoch um einen elektrischen Heizer handeln, der Wärme durch einen Strom erzeugt, oder es kann sich um einen Kühler handeln, der Einrichtungen, die in einem Fahrzeug angebracht sind, während des Betriebs kühlt.
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Mit der Strömungsverbindung kann eine Verbindung gemeint sein, durch die ein Fluid hindurch strömen kann.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen derselben vollständig beschrieben wurde, ist anzumerken, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sind. Darüber hinaus liegen auch weitere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr Elemente, weniger Elemente oder nur ein einziges Element umfassen, innerhalb des Inhalts und des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015196665 [0001]
- JP 2012184671 A [0008]
