DE112018006855B4

DE112018006855B4 - Wärmespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112018006855B4
Application number: DE112018006855.2T
Authority: DE
Inventors: Takuya Fuse; Toru Okamura; Kuniyoshi TANIOKA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: US20200340758A1; JP6954138B2; JP2019124393A; CN111602024A; DE112018006855T5; WO2019138695A1; US20220178624A1

Abstract

Wärmespeichervorrichtung für ein Kühlsystem (20, 30), das Folgendes aufweist: einen Wärmetauscher (23, 33), der so aufgebaut ist, dass er Wärme von einem Kühlstoff abgibt, der durch eine wärmeerzeugende Vorrichtung (40, 41, 42, 43, 70) zum Zeitpunkt des Betriebs der wärmeerzeugenden Vorrichtung erwärmt wird; und einen Zirkulationspfad (CH3, CL1, CL2), der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff zwischen der wärmeerzeugenden Vorrichtung und dem Wärmetauscher zirkulieren lässt, wobei die Wärmespeichervorrichtung Folgendes aufweist:einen Wärmespeicher (112), der so aufgebaut ist, dass er die Wärme speichert, die von dem Kühlstoff abgegeben wird;einen ersten Strömungskanal (F1), der in einem Abschnitt des Zirkulationspfades angeordnet ist, der den Kühlstoff leitet, wobei der Wärmespeicher in dem ersten Strömungskanal eingebaut ist;einen zweiten Strömungskanal (F2), der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff leitet und den Wärmespeicher umgeht;eine Strömungsratenreguliereinrichtung (150), die so aufgebaut ist, dass sie ein Strömungsratenverhältnis einstellt, das ein Verhältnis aus einer zweiten Strömungsrate des Kühlstoffs, der in dem zweiten Strömungskanal strömt, relativ zu einer ersten Strömungsrate des Kühlstoffs ist, der in dem ersten Strömungskanal strömt, während die Strömungsratenreguliereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die erste Strömungsrate reduziert, wenn eine Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist; undein Behältnis (111), das in den Zirkulationspfad eingebaut ist und so aufgebaut ist, dass es den Kühlstoff durch eine Innenseite des Behältnisses leitet, wobei der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal an der Innenseite des Behältnisses angeordnet sind.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 15. Januar 2018 angemeldeten japanischen Anmeldung JP 2018-004398 , auf deren Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmespeichervorrichtung.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Im Stand der Technik offenbart Patentdokument 1 ein Kühlsystem, das so aufgebaut ist, dass es einen Verbrennungsmotor kühlt. Das Kühlsystem von Patentdokument 1 umfasst: einen Radiator (Wärmeabstrahleinrichtung), der ein wärmeabgebender Wärmetauscher ist und Wärme zwischen einem Kühlstoff, der durch Abwärme des Verbrennungsmotors erwärmt wird, und Außenluft austauscht, um die Abwärme des Verbrennungsmotors zu der Außenluft abzugeben; und eine Wärmespeichervorrichtung, die einen Mangel an Wärmeabgabekapazität des Radiators kompensiert. In dem Kühlsystem von Patentdokument 1 wird, wenn die durch den Verbrennungsmotor erzeugte Wärmemenge hoch ist, die von dem Verbrennungsmotor abgegebene Abwärme in der Wärmespeichervorrichtung gespeichert, um den Mangel an Wärmeabgabekapazität des Radiators zu kompensieren und eine schnelle Temperaturzunahme des Kühlstoffs zu begrenzen.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

PATENTDOKUMENT 1: JP H07-208162 A
PATENTDOKUMENT 2: JP 2010 169050 A
PATENTDOKUMENT 3: JP H07-164864 A

JP 2010 169050 A offenbart eine Wärmespeichervorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Wärmespeicher, der so aufgebaut ist, dass er die Wärme speichert, die von dem Kühlstoff abgegeben wird; einen ersten Strömungskanal, der in einem Abschnitt des Zirkulationspfades angeordnet ist, der den Kühlstoff leitet, wobei der Wärmespeicher in dem ersten Strömungskanal eingebaut ist; einen zweiten Strömungskanal, der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff leitet und den Wärmespeicher umgeht; und ein Bypassventil als eine Strömungsratenreguliereinrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie ein Strömungsratenverhältnis einstellt, das ein Verhältnis aus einer zweiten Strömungsrate des Kühlstoffs, der in dem zweiten Strömungskanal strömt, relativ zu einer ersten Strömungsrate des Kühlstoffs ist, der in dem ersten Strömungskanal strömt, während die Strömungsratenreguliereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die erste Strömungsrate reduziert, wenn eine Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist.
JP H07-164864 A offenbart ein Strömungssteuerventil für eine Heizvorrichtung eines Fahrzeugs. Das Strömungssteuerventil ist ein Kreislaufsteuerventil und ist in einem Heißwasserkreislauf angeordnet. Das Strömungssteuerventil hat ein Thermostat, das in einem Gehäusehauptkörper angeordnet ist, und ein Ventilelement, das mit dem Betrieb des Thermostats interagiert. Das Thermostat umfasst einen Außenbehälter, in dem eine zweite Durchgangsöffnung ausgebildet ist, und ein Wachsbehältnis zum Unterbringen von Wachs. Wenn die Temperatur von Kühlwasser, das durch eine erste Einströmöffnung fließt, die in einem ersten Behältnis vorgesehen ist, über 40° steigt, wird durch die Volumenexpansion des Wachses das Wachsbehältnis bewegt, um die zweite Durchgangsöffnung zu öffnen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch ist die Wärmespeichervorrichtung von Patentdokument 1 so aufgebaut, dass einfach ein Wärmespeichermaterial in einem Kühlstoffkreislauf so angeordnet ist, dass die Menge an gespeicherter Wärme nicht bedarfsgemäß eingestellt werden kann. Somit wird sogar in einem Zustand, bei dem die Abwärme des Verbrennungsmotors an den Radiator in ausreichender Weise abgegeben werden kann, die Abwärme des Radiators durch die Wärmespeichervorrichtung absorbiert. Daher kann es passieren, dass dann, wenn ein Mangel bei der Wärmeabgabekapazität des Radiators bei einer Zunahme der durch den Verbrennungsmotor erzeugten Wärmemenge auftritt, die Wärmespeichervorrichtung die ausreichende Menge an Wärme, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, nicht absorbieren kann, und dadurch kann ein schneller Temperaturanstieg des Kühlstoffs nicht begrenzt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmespeichervorrichtung zu schaffen, die eine schnelle Temperaturzunahme eines Kühlstoffs begrenzen kann.
Diese Aufgabe ist durch eine Wärmespeichervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine alternative Wärmespeichervorrichtung ist in Anspruch 2 aufgezeigt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Wenn bei dem vorstehend erläuterten Aufbau von Anspruch 1 die Temperatur des Kühlstoffs abnimmt, wird die erste Strömungsrate reduziert, und dadurch wird die Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu dem Wärmespeicher geliefert wird, vermindert. Daher ist es möglich, die unnötige Wärmespeicherung in dem Wärmespeicher in dem Zustand zu begrenzen, bei dem die Wärmeabgabekapazität des Wärmetauschers nicht unzureichend geworden ist, und die Temperatur des Kühlstoffs, der in dem Zirkulationspfad strömt, niedrig ist, und dadurch ist es nicht erforderlich, die Wärme von dem Kühlstoff am Wärmespeicher zu absorbieren.
Somit kann der Wärmespeicher in ausreichender Weise die Wärme von dem Kühlstoff absorbieren, wenn der Wärmespeicher die Wärme von dem Kühlstoff absorbieren muss aufgrund einer Zunahme der Temperatur des Kühlstoffs, der in dem Zirkulationspfad in dem Zustand strömt, bei dem die Wärmeabgabekapazität des Wärmetauschers unzureichend ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Wärmespeichervorrichtung zu schaffen, die einen schnellen Temperaturanstieg des Kühlstoffs begrenzen kann.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wärmespeichervorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels.
2 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung einer Kühlzyklusvorrichtung, die die Wärmespeichervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels aufweist.
3 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung eines Wärmetauschers, der eine Wärmespeichervorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels aufweist.
4 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung einer Kühlzyklusvorrichtung, die die Wärmespeichervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels aufweist.
5 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung einer Kühlzyklusvorrichtung, die eine Wärmespeichervorrichtung aufweist, die in einen hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf eingebaut ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEIPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Wärmespeichervorrichtung 100 eines ersten Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die Wärmespeichervorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels ist bei einem Hybridfahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft zum Fahren eines Fahrzeugs von sowohl einem Verbrennungsmotor 70 als auch einem Motorgenerator 43 erlangen kann. Die Wärmespeichervorrichtung 100 ist bei einer Kühlzyklusvorrichtung (Kühlkreisvorrichtung) 1 angewendet, die für eine Luftkonditionierung (Klimatisierung) einer Fahrzeugkabine und zum Kühlen von verschiedenen im Fahrzeug installierten Vorrichtungen bei diesem Hybridfahrzeug verwendet wird.
Darüber hinaus ist dieses Hybridfahrzeug als ein Hybridfahrzeug der sogenannten Einsteckart (plug-in) aufgebaut.
In dem Hybridfahrzeug der Einsteckart kann elektrische Energie, die von einer externen elektrischen Energiequelle (bspw. einer kommerziellen elektrischen Energiequelle) zu einer Batterie 40 geliefert wird, die in dem Fahrzeug eingebaut ist, in einem Zustand aufgeladen werden, bei dem das Fahrzeug angehalten ist. Ähnlich wie zum Zeitpunkt des Startens der Fahrt des Fahrzeugs wird, wenn die verbleibende Menge an Elektrizität, die in dem Batterie 40 gespeichert ist, gleich wie oder größer als eine Referenzrestmenge ist, die für das Fahren des Fahrzeugs in einem EV-Fahrmodus erforderlich ist, das Fahrzeug in dem EV-Fahrmodus angetrieben. Der EV-Fahrmodus ist ein Fahrmodus zum Fahren des Fahrzeugs mit einer Antriebskraft, die von dem Motorgenerator 43 ausgegeben wird.
In dem Fall des Hybridfahrzeugs der Einsteckart wird, wenn die Restmenge an Elektrizität, die in der Batterie 40 gespeichert ist, geringer als die Referenzrestmenge ist, das Fahrzeug in einem HV-Fahrmodus angetrieben. Der HV-Fahrmodus ist hauptsächlich ein EG-Fahrmodus (Verbrennungsmotorfahrmodus) zum Fahren des Fahrzeugs mit einer Antriebskraft, die hauptsächlich von dem Verbrennungsmotor 70 ausgegeben wird. Jedoch wird in dem HV-Fahrmodus, wenn ein auf einer Straße fahrendes Fahrzeug eine hohe Last erreicht, ein Fahrelektromotor zum Unterstützen des Verbrennungsmotors 70 betrieben.
In dem Fall des Hybridfahrzeugs der Einsteckart ist es durch Schalten zwischen dem EV-Fahrmodus und dem HV-Fahrmodus möglich, den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 70 zu senken und den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs im Vergleich zu einem gewöhnlichen Fahrzeug zu verbessern, bei dem die Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs lediglich von dem Verbrennungsmotor 70 erlangt wird.
Des Weiteren ist, wie dies in der Gesamtaufbaudarstellung von 2 gezeigt ist, die Wärmespeichervorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels in einem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 eingebaut, der eine Funktion eines Kühlsystems hat, das bspw. die Batterie 40 (die als eine im Fahrzeug installierte Vorrichtung dient) an der Kühlzyklusvorrichtung 1 kühlt. Die Wärmespeichervorrichtung 100 hat eine Funktion zum Speichern der Wärme, die von dem Kühlstoff in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 abgegeben wird.
Vor der Beschreibung des detaillierten Aufbaus der Kühlzyklusvorrichtung 1 ist nachstehend ein Aufbau der Wärmespeichervorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die Wärmespeichervorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels ein Behältnis 111, einen Wärmespeicher 112, ein Stützelement 113 und eine Strömungsratenreguliereinrichtung 150. In der folgenden Beschreibung ist eine von links nach rechts weisende Richtung in 1 als eine axiale Richtung bezeichnet. Darüber hinaus ist die linke Seite von 1 als eine Endseite bezeichnet und die rechte Seite von 1 ist als die andere Endseite bezeichnet. Außerdem ist eine Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung ist, als eine radiale Richtung bezeichnet.
Das Behältnis 111 ist aus synthetischem Kunststoff (genauer gesagt Polypropylen) hergestellt, der ein ausgezeichnetes Wärmewiderstandsvermögen hat. Alternativ kann das Behältnis 111 aus Metall (genauer gesagt Aluminium) hergestellt sein.
Das Behältnis 111 hat einen Innenrohrabschnitt 111b, einen Außenrohrabschnitt 111c, einen an einer Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnitt 111d, einen an einer Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnitt 111e, einen an der anderen Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnitt 111f, einen Strömungseinlass 111g und einen Strömungsauslass 111h.
Der Innenrohrabschnitt 111b ist in einer zylindrischen Rohrform geformt. Der Außenrohrabschnitt 111c ist in einer zylindrischen Rohrform geformt. Der Außenrohrabschnitt 111c ist an einer radial äußeren Seite des Innenrohrabschnitts 111b angeordnet und ist koaxial zu dem Innenrohrabschnitt 111b.
Der an einer Endseite befindliche Innenabschrägungsrohrabschnitt 111d ist mit einem Ende des Innenrohrabschnittes 111b verbunden, das an der einen Endseite angeordnet ist, und ist in einer abgeschrägten Rohrform so geformt, dass ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser des an der einen Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnittes 111d zu der einen Endseite hin zunehmend kleiner wird. Der an der einen Endseite befindliche Außenabschrägungsrohrabschnitt 111e ist mit einem Ende des Außenrohrabschnittes 111c verbunden, das sich an dem einen Ende befindet, und ist in einer abgeschrägten Rohrform so geformt, dass ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser des an der einen Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnittes 111e zu der einen Endseite hin immer mehr abnimmt. Der an der einen Endseite befindliche Außenabschrägungsrohrabschnitt 111e ist an einer radial äußeren Seite des an der einen Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnittes 111d angeordnet und ist koaxial zu dem an der einen Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnitt 111d.
Der an der anderen Endseite befindliche Außenabschrägungsrohrabschnitt 111f ist mit dem anderen Ende des Außenrohrabschnittes 111c verbunden, das an der anderen Endseite angeordnet ist, und ist in einer abgeschrägten Rohrform so geformt, dass ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser des an der anderen Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnittes 111f zu der anderen Endseite hin immer mehr abnimmt. Der Strömungseinlass 111g ist in einer zylindrischen Rohrform geformt und ist an einem Ende des Behältnisses 111 ausgebildet, das sich an der einen Endseite befindet, und der Strömungseinlass 111g ist mit dem an der einen Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnitt 111e verbunden. Der Strömungsauslass 111h ist in einer zylindrischen Rohrform geformt und ist an dem anderen Ende des Behältnisses 111 ausgebildet, das sich an der anderen Endseite befindet, und der Strömungsauslass 111h ist mit einem Ende des an der anderen Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnittes 111f verbunden, das sich an der anderen Endseite befindet.
Ein Innenraum des an der einen Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnittes 111d und ein Innenraum des Innenrohrabschnittes 111d dienen als ein erster Strömungskanal F1, in dem der nachstehend beschriebene Wärmespeicher 112 eingebaut ist. Ein Raum zwischen dem an der einen Endseite befindlichen Außenabschrägungsrohrabschnitt 111e und dem an der einen Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnitt 111d und ein Raum zwischen dem Außenrohrabschnitt 111c und dem Innenrohrabschnitt 111b dienen als ein zweiter Strömungskanal F2, der den Kühlstoff leitet und den Wärmespeicher 112 umgeht.
Das Stützelement 113 ist zwischen dem Innenrohrabschnitt 111b und dem Außenrohrabschnitt 111c angeordnet, um den Innenrohrabschnitt 111b relativ zu dem Außenrohrabschnitt 111c sicher zu stützen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 113 in einer Kreisringplattenform geformt und hat eine Vielzahl an Kanallöchern 113a, die sich durch das Stützelement 113 erstrecken und unter konstanten Winkelintervallen in einer Umfangsrichtung des Stützelements 113 angeordnet sind. Der im zweiten Strömungskanal F2 strömende Kühlstoff tritt durch die Kanallöcher 113 und wird zu dem Strömungsauslass 111h geleitet.
Der Wärmespeicher 112 steht mit dem Kühlstoff in Kontakt und tauscht Wärme mit dem Kühlstoff aus, um die Wärme zu speichern. Der Wärmespeicher 112 ist in einem Aufnahmeraum 111a angeordnet, der ein Raum in dem Innenrohrabschnitt 111b ist. Genauer gesagt ist der Wärmespeicher 112 in dem ersten Strömungskanal F1 angeordnet. Der Wärmespeicher 112 ist an dem Innenrohrabschnitt 111d unbeweglich fixiert. Der zweite Strömungskanal F2, der vorstehend beschrieben ist, leitet den Kühlstoff und umgeht den Wärmespeicher 112.
Der Wärmespeicher 112 hat eine Vielzahl an Strömungskanälen 112a, die sich in der axialen Richtung des Wärmespeichers 112 erstrecken. Die Strömungskanäle 112a sind parallel zu einer Strömungsrichtung des Kühlstoffs ausgebildet. Ein Querschnitt von jedem der Strömungskanäle 112a ist in einer rechteckigen Form geformt. Alternativ kann der Querschnitt von jedem der Strömungskanäle 112a in einer anderen polygonalen Form (bspw. eine hexagonale Form) oder in einer kreisartigen Form geformt sein.
Darüber hinaus ist der Wärmespeicher 112 so ausgebildet, dass eine große Anzahl an kleinen kugelartigen Wärmespeichermaterialstücken miteinander durch ein Skelettmaterial verbunden sind. Das Skelettmaterial ist ein synthetischer Kunststoff (genauer gesagt Polypropylen), der ein ausgezeichnetes Wärmewiderstandsvermögen hat und das Skelettmaterial ist ein Material zur Speicherung von fühlbarer Wärme, das eine Phasenänderung zum Zeitpunkt des Speicherns der Wärme nicht durchläuft.
Jedes der Wärmespeichermaterialstücke ist so ausgebildet, dass ein Material zur Speicherung latenter Wärme (auch als Phasenänderungsmaterial bekannt), das eine Phasenänderung zu dem Zeitpunkt des Speicherns der Wärme durchläuft, in einer sphärischen Kapsel (Kugelkapsel) eingekapselt ist. Die Kapsel ist aus dem gleichen Material wie das Skelettmaterial (d.h. Polypropylen) hergestellt und ist das Material zur Speicherung der fühlbaren Wärme, das die Phasenänderung zum Zeitpunkt des Speicherns der Wärme nicht durchläuft. Paraffin, Hydrat oder dergleichen können als das Material zur Speicherung der latenten Wärme angewendet werden.
Das Material zur Speicherung der latenten Wärme durchläuft die Phasenänderung an seinem Schmelzpunkt, um Wärme zu absorbieren oder abzugeben. Das Material zur Speicherung der latenten Wärme absorbiert die Wärme von dem Kühlstoff und erfährt eine Phasenänderung in einem Temperaturbereich, in dem die Temperatur des Kühlstoffs höher als der Schmelzpunkt des Materials zur Speicherung der latenten Wärme ist. Dies ermöglicht, dass das Material zur Speicherung der latenten Wärme die größere Wärmemenge speichert, die von dem Kühlmittel abgegeben wird, im Vergleich zu dem Material zur Speicherung der fühlbaren Wärme. Im Gegensatz dazu gibt das Material zur Speicherung der latenten Wärme die Wärme zu dem Kühlstoff ab und durchläuft eine Phasenänderung in einem Temperaturbereich, bei dem die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als der Schmelzpunkt des Materials zur Speicherung der latenten Wärme ist. Ein Material zur Speicherung latenter Wärme mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 40°C wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel als das Material zur Speicherung der latenten Wärme angewendet.
Das Skelettmaterial und die Kapseln haben einen Wärmewiderstand (Wärmewiderstandvermögen). Genauer gesagt sind das Skelettmaterial und die Kapseln in einem festen Zustand in einem angenommenen Temperaturbereich (genauer gesagt -5°C bis 60°C) des Kühlstoffs, der durch den niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömt. Daher ist in dem angenommenen Temperaturbereich des Kühlstoffs der gesamte Wärmespeicher in dem festen Zustand und wird zu einem Element im festen Zustand, das seine Außenform nicht ändert.
An der Innenseite des Behältnisses 111 ist die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 an der stromaufwärtigen Seite des Wärmespeichers 112 angeordnet. Genauer gesagt ist die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 an der Öffnungsseite des an der einen Endseite befindlichen Innenabschrägungsrohrabschnittes 111d angeordnet, d.h. an der Strömungseinlassseite des ersten Strömungskanals F1.
Die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 ist so aufgebaut, dass sie ein Strömungsratenverhältnis einstellt, das ein Verhältnis einer zweiten Strömungsrate fr2 des Kühlstoffs, der in dem zweiten Strömungskanal F2 strömt, relativ zu einer ersten Strömungsrate fr1 des Kühlstoffs ist, der in dem ersten Strömungskanal F1 strömt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Thermostatventil als die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 angewendet. Das Thermostatventil öffnet und schließt den Kühlstoffkanal durch Versetzen eines Ventilelements durch die Anwendung einer Volumenänderung eines Thermowachses (temperaturempfindliches Element) im Ansprechen auf eine Änderung der Temperatur. Die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 des vorliegenden Ausführungsbeispiels öffnet den Kühlstoffkanal, wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der in die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 einströmt, gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Temperatur (genauer gesagt 40°C) wird. Darüber hinaus erhöht die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 einen Ventilöffnungsgrad im Ansprechen auf eine Zunahme der Temperatur des Kühlstoffs.
Anders ausgedrückt reduziert die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 eine Größe einer Kanalquerschnittsfläche, in der der Kühlstoff geleitet wird, im Ansprechen auf eine Abnahme der Temperatur des in der Strömungsratenreguliereinrichtung 150 strömenden Kühlstoffs. Wunschgemäß wird die vorbestimmte Temperatur auf eine Temperatur festgelegt, die gleich wie oder geringfügig niedriger als eine unterste erzielbare Temperatur ist, die durch den Kühlstoff, der in die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 einströmt, zu dem Zeitpunkt erzielbar ist, bei dem ein Wärmeabgabevermögen des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 unzureichend ist.
Nachstehend ist die Kühlzyklusvorrichtung 1, in der die Wärmespeichervorrichtung 100 eingebaut ist, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die Kühlzyklusvorrichtung 1 bei dem Hybridfahrzeug angewendet, das die Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs von dem Verbrennungsmotor 70 und dem Motorgenerator 43 erhalten kann.
Ein Betriebsmodus der Kühlzyklusvorrichtung 1 für die Luftkonditionierung (Klimatisierung) der Fahrzeugkabine kann zwischen einem Kühlmodus, einem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus und einem Erwärmungsmodus geschaltet werden. Der Kühlmodus ist ein Betriebsmodus, bei dem die geblasene Luft, die in die Fahrzeugkabine (die als ein Luftkonditionierobjektraum dient) zu blasen ist, gekühlt wird und in die Fahrzeugkabine abgegeben wird. Der Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus ist ein Betriebsmodus, bei dem die geblasene Luft, die gekühlt wird und entfeuchtet wird, erneut erwärmt wird und in die Fahrzeugkabine abgegeben wird. Der Erwärmungsmodus ist ein Betriebsmodus, bei dem die geblasene Luft erwärmt wird und in die Fahrzeugkabine abgegeben wird.
Wie dies in 2 gezeigt ist, hat die Kühlzyklusvorrichtung 1 einen Kühlzyklus 10, einen hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20, einen niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30, eine Kabinenluftkonditioniereinheit 50, eine Steuervorrichtung (Steuereinrichtung) 60, und eine Betriebsvorrichtung 61.
Zunächst ist der Kühlzyklus 10 beschrieben. Der Kühlzyklus 10 ist ein Dampfkompressionszyklus. Der Kühlzyklus 10 bildet einen subkritischen Kühlzyklus aus, bei dem ein hochdruckseitiger Kühlmitteldruck nicht bis über einen kritischen Druck des Kühlmittels erhöht wird. Der Kühlzyklus 10 verwendet ein HFC-Kühlmittel (genauer gesagt R134a) als das Kühlmittel des Kühlzyklus 10. Ein Kühlöl, das einen Kompressor 11 schmiert, ist in dem Kühlmittel vermischt. Ein Anteil des Kühlöls zirkuliert zusammen mit dem Kühlmittel in dem Zyklus.
Der Kompressor 11 saugt das Kühlmittel in dem Kühlzyklus 10 an (komprimiert es und gibt es ab). Der Kompressor 11 ist ein elektrischer Kompressor, bei dem ein Fix-Kompressionsmechanismus (Mechanismus für eine fixierte Kompression) der Verdrängungsart mit einer feststehenden Abgabekapazität durch einen Elektromotor gedreht wird. Eine Drehzahl (d.h. eine Kühlmittelabgabekapazität) des Kompressors 11 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der nachstehend beschriebenen Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Einlass eines Kühlmittelkanals des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ist mit einem Abgabeauslass des Kompressors 11 verbunden. Der Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 hat: den Kühlkanal, der das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkühlmittel leitet; und einen Kühlstoffkanal, der den Kühlstoff leitet, der als ein hochtemperaturseitiges Wärmemedium dient, das durch den hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 zirkuliert. Der Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Hochdruckkühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 geleitet wird, und dem Kühlstoff, der durch den Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 geleitet wird, austauscht, um den Kühlstoff zu erwärmen.
Ein Kühlmittelströmungseinlass eines Verzweigungsabschnittes (Abzweigungsabschnitt) 13a ist mit einem Auslass des Kühlmittelkanals des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 verbunden. Der Verzweigungsabschnitt 13a ist ein Abschnitt, an dem die Steuerung des Hochdruckkühlmittels, das von dem Kühlmittelkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ausgegeben wird, abzweigt. Der Verzweigungsabschnitt 13a hat einen Drei-Wege-Verbindungsaufbau, der drei Kühlmitteleinlass/Auslass-Öffnungen hat, die miteinander in Kommunikation stehen. Eine der drei Kühlmitteleinlass/Auslass-Öffnungen ist als eine Kühlmitteleinlassöffnung ausgebildet, und zwei der drei Kühlmitteleinlass/Auslass-Öffnungen sind als Kühlmittelauslassöffnungen ausgebildet. Ein Kühlmitteleinlass eines Kabinenverdampfers 16 ist mit einer der Kühlmittelauslassöffnungen des Verzweigungsabschnitts 13a durch ein Kühlexpansionsventil 14 verbunden. Ein Einlass eines Kühlmittelkanals eines Kühlers (Wärmetauscher) 17 ist mit der anderen der Kühlmittelauslassöffnungen des Verzweigungsabschnitts 13a durch ein Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 verbunden. Das Kühlexpansionsventil 14 ist eine kühlende Dekompressionsvorrichtung, die das Kühlmittel, das von der einen der Kühlmittelauslassöffnungen des Verzweigungsabschnitts 13a ausgegeben wird, zumindest in dem Kühlmodus dekomprimiert. Außerdem ist das Kühlexpansionsventil 14 eine kühlende Strömungsratenreguliereinrichtung, die eine Strömungsrate des Kühlmittels einstellt, das in den Kabinenverdampfer 16 einströmen soll, der an einer stromabwärtigen Seite des Kühlexpansionsventils 14 angeordnet ist. Das Kühlexpansionsventil 14 ist ein elektrischer Mechanismus zur variablen Steuerungsratenbegrenzung, der Folgendes aufweist: ein Ventilelement, das einen Öffnungsgrad einer Strömungsbegrenzungsöffnung des Kühlexpansionsventil 14 ändern kann; und einen elektrischen Aktuator (genauer gesagt ein Schrittmotor), der einen Öffnungsgrad dieses Ventilelementes ändern kann. Ein Betrieb des Kühlexpansionsventils 14 wird durch ein Steuersignal (genauer gesagt ein Steuerimpuls) gesteuert, das von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Außerdem hat das Kühlexpansionsventil 14 eine gänzlich geschlossene Funktion zum Schließen des Kühlmittelkanals durch Ändern des Ventilöffnungsgrades zu einem gänzlich geschlossenen Grad. Bei dieser gänzlichen Schließfunktion kann das Kühlexpansionsventil 14 folgendermaßen schalten zwischen: einem Kühlmittelkreislauf, bei dem das Kühlmittel zu dem Kabinenverdampfer 16 geliefert wird; und einem Kühlmittelkreislauf bei dem das Kühlmittel nicht zu dem Kabinenverdampfer 16 geliefert wird. Genauer gesagt hat das Kühlexpansionsventil 14 auch eine Funktion einer Kreislaufschaltvorrichtung, die den Kühlmittelkreislauf schaltet.
Der Kabinenverdampfer 16 ist ein Wärmetauscher, der Wärme austauscht zwischen: dem Niedrigdruckkühlmittel, das durch das Kühlexpansionsventil 14 dekomprimiert worden ist; und der geblasenen Luft (Blasluft). Der Kabinenverdampfer 16 ist ein kühlender Wärmetauscher, der das Niedrigdruckkühlmittel verdampft, um die Blasluft zumindest in dem Kühlmodus zu kühlen. Der Kabinenverdampfer 16 ist an einer Innenseite eines Gehäuses 51 der nachstehend beschriebenen Kabinenluftkonditioniereinheit 50 angeordnet. Ein Einlass des Verdampfungsdruckregulierventils 18 ist mit einem Kühlmittelauslass des Kabinenverdampfers 16 verbunden. Das Verdampfungsdruckregulierventil 18 ist eine Verdampfungsdruckreguliereinrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie einen Kühlmittelverdampfungsdruck an dem Kabinenverdampfer 16 auf einen vorbestimmten Referenzdruck oder höher beibehält. Das Verdampfungsdruckregulierventil 18 hat einen mechanischen Mechanismus zur variablen Strömungsratenbegrenzung, der so aufgebaut ist, dass er einen Ventilöffnungsgrad im Ansprechen auf eine Zunahme eines Kühlmitteldrucks an dem Auslass des Kabinenverdampfers 16 erhöht.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verdampfungsdruckregulierventil 18 so aufgebaut, dass es die Kühlmittelverdampfungstemperatur des Kabinenverdampfers 16 bei einer Einfrierbegrenzungsreferenztemperatur oder höher (1°C im vorliegenden Ausführungsbeispiel) beibehält, die eine Frostausbildung an dem Kabinenverdampfer 16 begrenzen kann.
Eine Kühlmitteleinlassöffnung eines Zusammenlaufabschnittes 13b ist mit einem Auslass des Verdampfungsdruckregulierventils 18 verbunden. Der Zusammenlaufabschnitt 13b ist ein Abschnitt, an dem die Strömung des von dem Verdampfungsdruckregulierventil 18 ausgegebenen Kühlmittels und die Strömung des von dem Kühler 17 ausgebebenen Kühlmittels zusammentreffen. Wie bei dem Verzweigungsabschnitt 13a hat der Zusammenlaufabschnitt 13b einen Drei-Wege-Verbindungsaufbau, der drei Kühlmitteleinlass/Auslass-Öffnungen hat. In dem Zusammenlaufabschnitt 13b sind zwei der drei Kühlmitteleinlass/Auslass-Öffnungen als Kühlmitteleinlassöffnungen ausgebildet und eine der drei Kühlmitteleinlass/Auslass-Öffnungen ist als eine Kühlmittelauslassöffnung ausgebildet. Ein Saugeinlass des Kompressors 11 ist mit der Kühlmittelauslassöffnung des Zusammenlaufabschnitts 13b verbunden. Das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 ist eine wärmeabsorbierende dekomprimierende Vorrichtung, die das Kühlmittel, das von der anderen der Kühlmittelauslassöffnungen des Verzweigungsabschnittes 13a ausgegeben wird, zumindest in dem Erwärmungsmodus dekomprimiert (entspannt).
Außerdem ist das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 eine wärmeabsorbierende Strömungsratenreguliereinrichtung, die eine Strömungsrate des Kühlmittels einstellt, das zu dem Kühler 17 zu liefern ist, der an der stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorptionsexpansionsventils 15 angeordnet ist.
Ein Basisaufbau des Wärmeabsorptionsexpansionsventils 15 ist im Wesentlichen der gleiche wie bei dem Kühlexpansionsventil 14. Daher ist das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 ein elektrischer Mechanismus zur Begrenzung einer variablen Strömungsrate, der die gänzlich geschlossene Funktion aufweist. Darüber hinaus hat das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 auch eine Funktion einer Kreislaufschaltvorrichtung, die schaltet zwischen: einem Kühlmittelkreislauf, bei dem das Kühlmittel zu einem Kühlmittelkanal des Kühlers 17 geliefert wird; und einem Kühlmittelkreislauf, bei dem das Kühlmittel nicht zu dem Kühlmittelkanal des Kühlers 17 geliefert wird.
Der Kühler 17 ist ein Wärmetauscher, der Wärme tauscht zwischen: dem Niedrigdruckkühlmittel, das durch das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 dekomprimiert worden ist; und dem Kühlstoff, der als das niedrigtemperaturseitige Wärmemedium dient, das durch den niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 zirkuliert. Der Kühler 17 hat den Kühlmittelkanal, der das Niedrigdruckkühlmittel leitet, das durch das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 dekomprimiert wird; und einen Kühlstoffkanal, der den Kühlstoff leitet, der durch den niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 zirkuliert.
Der Kühler 17 ist eine Verdampfungseinheit, die Wärme zwischen dem Niedrigdruckkühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal des Kühlers 17 geleitet wird, und dem Kühlstoff, der durch den Kühlstoffkanal des Kühlers 17 geleitet wird, austauscht, um das Niedrigdruckkühlmittel zumindest in dem Erwärmungsmodus zu verdampfen. Anders ausgedrückt ist der Kühler 17 ein wärmeabsorbierender Wärmetauscher, der das Niedrigdruckkühlmittel verdampft, um das Niedrigdruckkühlmittel dazu zu bringen, dass es die Wärme des Kühlstoffs zumindest in dem Erwärmungsmodus absorbiert. Die andere der Kühlmitteleinlassöffnungen des Zusammenlaufabschnittes 13d ist mit einem Auslass des Kühlmittelkanals des Kühlers 17 verbunden.
Nachstehend ist der hochtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 20 beschrieben. Der hochtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 20 ist ein Wärmemediumkreislauf, der den Kühlstoff, der das hochtemperaturseitige Wärmemedium ist, hauptsächlich zwischen dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 und einem Heizeinrichtungskern 22, zwischen dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 und einem hochtemperaturseitigen Radiator 23, und zwischen dem Verbrennungsmotor 70 und dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 zirkulieren lässt. Eine Lösung, die Ethylenglykol enthält, eine Antifrostlösung oder dergleichen kann als der Kühlstoff verwendet werden.
Der hochtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 20 umfasst: einen Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12, eine hochtemperaturseitige Wärmepumpe 21, den Heizeinrichtungskern 22, den hochtemperaturseitigen Radiator 23, ein erstes hochtemperaturseitiges Strömungsratenregulierventil 24, ein zweites hochtemperaturseitiges Strömungsratenregulierventil 25, eine Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 und einen hochtemperaturseitigen Speichertank 28. Außerdem ist ein Kühlstoffmantel, der ein Kühlstoffkanal des Verbrennungsmotors 70 ist, mit dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 verbunden.
Der Verbrennungsmotor 70 erzeugt eine Antriebskraft durch Verbrennen eines Kohlenwasserstoffkraftstoffs wie bspw. Benzin oder Leichtöl. Der Verbrennungsmotor 70 erzeugt Wärme im Ansprechen auf die Verbrennung des Kohlenwasserstoffkraftstoffs. Somit ist der Verbrennungsmotor 70 eine wärmeerzeugende Vorrichtung, die die Wärme zum Zeitpunkt des Betriebs erzeugt und den Kühlstoff erwärmt, der im Inneren des Verbrennungsmotors 70 strömt. Der Kühlstoff wird durch den Kühlstoffmantel geleitet, sodass der Verbrennungsmotor 70 gekühlt wird.
Der hochtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 20 hat hauptsächlich drei Zirkulationspfade, die den Kühlstoff zirkulieren lassen, d.h. einen ersten Hochtemperaturzirkulationspfad CH1, einen zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 und einen dritten Hochtemperaturzirkulationspfad CH3.
In dem ersten Hochtemperaturzirkulationspfad CH1 zirkuliert der Kühlstoff durch hauptsächlich die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21, den Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12, das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 und den Heizeinrichtungskern 22 in dieser Reihenfolge. In dem zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 zirkuliert der Kühlstoff durch hauptsächlich die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21, den Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12, das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24, den hochtemperaturseitigen Radiator 23 und das zweite hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 25 in dieser Reihenfolge.
Der Kühlstoff, der durch den ersten Hochtemperaturzirkulationspfad CH1 und den zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 zirkuliert, wird durch die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 gepumpt. Daher werden der Kühlstoff, der in dem ersten Hochtemperaturzirkulationspfad CH1 zirkuliert, und der Kühlstoff, der in dem zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 zirkuliert, in der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21 vermischt.
In dem dritten Hochtemperaturzirkulationspfad CH3 zirkuliert der Kühlstoff durch die Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26, den Verbrennungsmotor 70, den hochtemperaturseitigen Speichertank 28, den hochtemperaturseitigen Radiator 23 und das zweite hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 25 in dieser Reihenfolge.
Der zweite Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 und der dritte Hochtemperaturzirkulationspfad CH3 haben einen hochtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 29, der ein gemeinschaftlicher Kanal ist, der für den zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 und den dritten Hochtemperaturzirkulationspfad CH3 gemeinschaftlich vorhanden ist. Daher werden der Kühlstoff, der in dem zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 zirkuliert, und der Kühlstoff, der in dem dritten Hochtemperaturzirkulationspfad CH3 zirkuliert, in dem hochtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 29 vermischt. Somit werden der Kühlstoff, der in dem ersten Hochtemperaturzirkulationspfad CH1 zirkuliert, der Kühlstoff, der in dem zweiten Hochtemperaturzirkulationspfad CH2 zirkuliert, und der Kühlstoff, der in dem dritten Hochtemperaturzirkulationspfad CH3 zirkuliert, vermischt.
Die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 ist eine Kühlstoffpumpe, die den Kühlstoff zu einem Einlass des Kühlstoffkanals des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 pumpt. Die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 ist eine elektrische Pumpe, deren Drehzahl (d.h. deren Pumpkapazität/Pumpleistung) durch eine Steuerspannung (elektrische Spannung) gesteuert wird, die von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Strömungseinlass des ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 24 ist mit einem Auslass des Kühlstoffkanals des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 verbunden. Das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 ist ein elektrisches Drei-Wege-Strömungsratenregulierventil, das den einen Strömungseinlass und zwei Strömungsauslässe aufweist, während ein Verhältnis zwischen den Größen der Kanalquerschnitte (Kanalquerschnittsflächen) der beiden Strömungsauslässe linear eingestellt werden kann. Ein Betrieb des ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 24 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Kühlstoffeinlass des Heizeinrichtungskerns 22 ist mit einem der Strömungsauslässe des ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 24 verbunden. Ein Strömungseinlass des hochtemperaturseitigen Radiators 23 ist mit dem anderen der Strömungsauslässe des ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 24 verbunden.
In dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 hat das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 eine Funktion zum linearen Einstellen eines Strömungsratenverhältnisses zwischen einer Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu dem Heizeinrichtungskern 22 von dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 geliefert wird, und einer Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu dem hochtemperaturseitigen Radiator 22 von dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 geliefert wird.
Der Heizeinrichtungskern 22 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlstoff, der durch den Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, und der Blasluft, die durch den Kabinenverdampfer 16 tritt, austauscht, um die Blasluft zu erwärmen. Der Heizeinrichtungskern 22 ist an der Innenseite des Gehäuses 51 der Kabinenluftkonditioniereinheit 50 angeordnet. Ein Saugeinlass der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21 ist mit einem Kühlstoffauslass des Heizeinrichtungskerns 22 verbunden.
Der hochtemperaturseitige Radiator 23 ist in den hochtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal eingebaut. Der hochtemperaturseitige Radiator 23 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlstoff, der durch den Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, und der Außenluft, die durch einen (nicht gezeigten) Außenluftgebläselüfter geblasen wird, austauscht, um die Wärme des Kühlstoffs zu der Außenluft abzugeben.
Der hochtemperaturseitige Radiator 23 ist an einer vorderen Seite eines Verbrennungsmotorraums angeordnet, der sich an einer Innenseite einer Fahrzeughaube befindet. Daher kann ein Fahrluftstrom auf den hochtemperaturseitigen Radiator 23 angewendet werden, wenn das Fahrzeug fährt. Der hochtemperaturseitige Radiator 23 kann einstückig mit bspw. dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 ausgebildet sein.
Ein Strömungseinlass des zweiten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 25 ist mit einem Kühlstoffauslass des hochtemperaturseitigen Radiator 23 verbunden. Der Saugeinlass der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21 und der Saugeinlass der Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 sind mit dem Kühlstoffauslass des hochtemperaturseitigen Radiators 23 durch das zweite hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 25 verbunden.
Das zweite hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 25 ist ein elektrisches Drei-Wege-Strömungsratenregulierventil, das einen Strömungseinlass und zwei Strömungsauslässe umfasst, während ein Verhältnis zwischen den Größen der Kanalquerschnittsflächen der beiden Strömungsauslässe linear eingestellt werden kann. Ein Betrieb des zweiten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 25 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuervorrichtung 60 ausgebeben wird.
Ein Strömungseinlass der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21 ist mit dem einen der Strömungsauslässe des zweiten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 25 verbunden. Ein Saugeinlass der Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 ist mit dem anderen der Strömungsauslässe des zweiten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 25 verbunden.
In dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 hat das zweite hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 25 eine Funktion zum linearen Einstellen eines Strömungsratenverhältnisses zwischen einer Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21 von dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 geliefert wird, und einer Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu der Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 von dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 geliefert wird.
Die Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 ist eine Kühlstoffpumpe, die den Kühlstoff zu einem Kühlstoffeinlass des Kühlstoffmantels des Verbrennungsmotors 70 pumpt. Die Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 ist eine elektrische Pumpe, deren Drehzahl (d.h. deren Pumpkapazität, Pumpleistung) durch eine Steuerspannung (elektrische Spannung) gesteuert wird, die von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Kühlstoffeinlass des hochtemperaturseitigen Speichertanks 28 ist mit einem Kühlstoffauslass des Kühlstoffmantels des Verbrennungsmotors 70 verbunden. Der hochtemperaturseitige Speichertank 28 speichert den Kühlstoff und absorbiert eine Volumenänderung des Kühlstoffs, die durch thermische Expansion und Kontraktion (Zusammenziehen) des Kühlstoffs bewirkt wird. Der Kühlstoffauslass des Verbrennungsmotors 70 ist mit dem Kühlstoffeinlass des hochtemperaturseitigen Speichertanks 28 verbunden.
Daher stellt in dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 die Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu dem Heizeinrichtungskern 22 geliefert wird, so ein, dass die Wärmemenge, die von dem Kühlstoff zu der Blasluft abgegeben wird, an dem Heizeinrichtungskern 22 eingestellt werden kann, d.h. die Wärmemenge der Blasluft an dem Heizeinrichtungskern 22 kann eingestellt werden. Genauer gesagt bilden im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 und die anderen Bestandteilkomponenten des hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislaufes 20 eine Erwärmungseinheit, die die Blasluft erwärmt, während das von dem Kompressor 11 abgegebene Kühlmittel als eine Wärmequelle verwendet wird.
Darüber hinaus stellt in dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 das zweite hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 25 die Strömungsrate des zu dem Verbrennungsmotor 70 gelieferten Kühlstoffs ein, sodass die Kühlmenge (Kühlbetrag) des Verbrennungsmotors 70 eingestellt werden kann, der durch den Kühlstoff gekühlt wird.
Genauer gesagt hat der hochtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 20 eine Funktion eines Kühlsystems des Verbrennungsmotors 70 und umfasst: den hochtemperaturseitigen Radiator 23, der als der Wärmetauscher dient, der so aufgebaut ist, dass er Wärme von dem Kühlstoff, der durch den Verbrennungsmotor 70 erwärmt wird, zur Zeit des Betriebs des Verbrennungsmotors 70 abgibt; und der dritte Hochtemperaturzirkulationspfad CH3, der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff zwischen dem Verbrennungsmotor 70 und dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 zirkulieren lässt.
Nachstehend ist der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 beschrieben. Der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreiskauf 30 ist ein Kühlsystem, das den Kühlstoff, der das niedrigtemperaturseitige Wärmemedium ist, zirkulieren lässt und zwar hauptsächlich zwischen: der Batterie 40, dem Inverter 41, der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und dem Motorgenerator 43; und dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33. Der Kühlstoff, der im Wesentlichen der gleiche wie das hochtemperaturseitige Wärmemedium ist, kann als das niedrigtemperaturseitige Wärmemedium verwendet werden.
Der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 umfasst den Kühlstoffkanal des Kühlers 17, eine erste niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31a, eine zweite niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31b, den niedrigtemperaturseitigen Radiator 33, ein erstes niedrigtemperaturseitiges Strömungsratenregulierventil 34a, ein zweites niedrigtemperaturseitiges Strömungsratenregulierventil 34b und die Wärmespeichervorrichtung 100.
Außerdem sind die Kühlstoffkanäle der elektrischen Vorrichtungen wie bspw. die Batterie 40, der Inverter 41, die elektrische Aufladeeinrichtung 42 und der Motorgenerator 43, mit dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 verbunden. Diese elektrischen Vorrichtungen sind wärmeerzeugende Vorrichtungen, von denen jede Wärme zum Zeitpunkt des Betriebs erzeugt und dadurch der Kühlstoff erwärmt wird. Außerdem werden diese elektrischen Vorrichtungen jeweils gekühlt, indem der Kühlstoff durch den Kühlstoffkanal der jeweiligen elektrischen Vorrichtungen geleitet wird.
Die Batterie 40 liefert elektrische Energie zu verschiedenen elektrischen Vorrichtungen, die in dem Fahrzeug eingebaut sind. Die Batterie 40 ist eine wieder aufladbare Sekundärbatterie (in diesem Ausführungsbeispiel eine Lithiumionenbatterie). Wenn die Temperatur bis zu einer niedrigen Temperatur abgefallen ist, wird das Voranschreiten einer chemischen Reaktion in dieser Art Batterie 40 schwierig. Dadurch kann es sein, dass die Batterie 40 ein ausreichendes Leistungsvermögen in Bezug auf ein Aufladen und Entladen der Batterie 40 nicht aufzeigt. Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur bis zu einer hohen Temperatur ansteigt, schreitet eine Verschlechterung der Batterie 40 mit Leichtigkeit voran. Daher muss die Temperatur der Batterie 40 innerhalb eines geeigneten Temperaturbereiches (bspw. gleich wie oder höher als 10°C und gleich wie oder niedriger als 40°C) eingestellt sein, um zu ermöglichen, dass die Batterie 40 ein ausreichendes Leistungsvermögen aufzeigt (eine ausreichende Leistung ausführt).
Der Inverter 41 ist eine Energieumwandlungsvorrichtung, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Die elektrische Aufladeeinrichtung 42 ist eine elektrische Aufladeeinrichtung, die elektrische Energie zu der Batterie 40 auflädt. Der Motorgenerator 43 gibt eine Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs aus, wenn elektrische Energie zu dem Motorgenerator 43 geliefert wird, und der Motorgenerator 43 erzeugt eine regenerative elektrische Energie während der Verzögerung des Fahrzeugs oder dergleichen. Wie in dem Fall der Batterie 40 müssen auch die Temperaturen dieser elektrischen Vorrichtungen jeweils innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs eingestellt sein, der ermöglicht, dass die jeweiligen elektrischen Vorrichtungen ihre ausreichende Leistung ausführen.
Der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 hat hauptsächlich zwei Zirkulationspfade, die den Kühlstoff zirkulieren lassen, d.h. einen ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 und einen zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2. Der erste Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 und der zweite Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 haben einen niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39, der ein gemeinsamer Kanal ist, der gemeinschaftlich für den ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 und den zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 vorhanden ist. Daher werden der Kühlstoff, der in dem ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 zirkuliert, und der Kühlstoff, der in dem zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 zirkuliert, in dem niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 gemischt.
Genauer gesagt zirkuliert in dem ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 der Kühlstoff durch hauptsächlich die erste niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31a, den Kühlstoffkanal des Kühlers 17, den niedrigtemperaturseitigen Speichertank 38, die Wärmespeichervorrichtung 100 und den niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 in dieser Reihenfolge.
In dem zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 zirkuliert der Kühlstoff durch hauptsächlich die zweite niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31b, den Kühlstoffkanal des Inverters 41, den Kühlstoffkanal der elektrischen Aufladeeinrichtung 42, den Kühlstoffkanal des Motorgenerators 43, die Wärmespeichervorrichtung 100 und den niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 in dieser Reihenfolge.
Die erste niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31a, die den Kühlstoff hauptsächlich in den ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 pumpt, ist eine Kühlstoffpumpe, die den Kühlstoff zu einem Einlass des Kühlstoffkanals des Kühlers 17 pumpt. Ein grundsätzlicher Aufbau der ersten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31a ist im Wesentlichen der gleiche wie bei der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21.
Ein Strömungseinlass 39a des niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanals 39 ist mit dem Auslass des Kühlstoffkanals des Kühlers 17 durch den niedrigtemperaturseitigen Speichertank 38 verbunden. Die Wärmespeichervorrichtung 100 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 sind in dieser Reihgenfolge von der stromaufwärtigen Seit zu der stromabwärtigen Seite in dem niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 angeordnet. Der Strömungseinlass 111g der Wärmespeichervorrichtung 100 ist mit dem Strömungseinlass 39a des niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanals 39 verbunden. Der Strömungsauslass 111a der Wärmespeichervorrichtung 100 ist mit einem Strömungseinlass des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 verbunden.
Der niedrigtemperaturseitige Speichertank 38 speichert den Kühlstoff und absorbiert eine Volumenänderung des Kühlstoffs, die durch thermische Expansion (Ausdehnung) und Kontraktion (Zusammenziehen) des Kühlstoffs bewirkt wird.
Die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 ist so aufgebaut, dass sie die erste Strömungsrate fr1 reduziert, wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der in die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 einströmt, abnimmt. Genauer gesagt reduziert die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 die Strömungsrate des Kühlstoffs, der durch den ersten Strömungskanal F1 strömt, d.h. die Strömungsrate des Kühlstoffs, der durch den Wärmespeicher 112 tritt, wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der in den niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 einströmt, abnimmt.
Wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der in den niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 einströmt, gleich wie oder höher als die vorbestimmte Temperatur wird, öffnet die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 den Kühlstoffkanal, sodass der Kühlstoff in den ersten Strömungskanal F1 einströmt und durch die Strömungskanäle 112a des Wärmespeichers 112 tritt. Außerdem erhöht, wenn die Temperatur des Kühlstoffs weiter ansteigt, die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 den Ventilöffnungsgrad der Strömungsratenreguliereinrichtung 150, um die Strömungsrate des Kühlstoffs zu erhöhen, die durch die Strömungskanäle 112a des Wärmespeichers 112 tritt.
Der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlstoff, der von der Wärmespeichervorrichtung 100 ausgegeben wird, und der Außenluft austauscht, die durch das (nicht gezeigte) Außenluftgebläse (Außenluftlüfterrad) geblasen wird.
In einem Zustand, bei dem die Temperatur des Kühlstoffs höher als die Temperatur der Außenluft ist, fungiert der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 als ein wärmeabgebender Wärmetauscher, der die Wärme des Kühlstoffs zu der Außenluft abgibt. Außerdem fungiert in einem anderen Zustand, bei dem die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als die Temperatur der Außenluft ist, der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 als ein wärmeabsorbierender Wärmetauscher, der bewirkt, dass der Kühlstoff die von der Außenluft abgegebene Wärme absorbiert.
Außerdem hat der erste Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 einen ersten Bypasskanal 35a. Der erste Bypasskanal 35a ist ein Kanal, der den von dem Kühlstoffkanal des Kühlers 17 abgegebenen Kühlstoff zu dem Saugeinlass der ersten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31a leitet, während die Wärmespeichervorrichtung 100 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 umgangen werden (Bypass).
Der Kühlstoffkanal der Batterie 40 ist mit dem ersten Bypasskanal 35a verbunden. Anders ausgedrückt ist die Batterie 40, die ein Temperaturregulierobjekt ist, dessen Temperatur durch den Kühlstoff eingestellt wird, der durch den ersten Bypasskanal 35a strömt, in den ersten Bypasskanal 35a eingebaut.
Das erste niedrigtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 34a ist an einem Auslass des ersten Bypasskanals 35a eingebaut. Der grundsätzliche Aufbau des ersten niedrigtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 34 ist im Wesentlichen der gleiche wie bei dem ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventil 24. Das erste niedrigtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 34a ist ein Strömungsratenregulierventil, das die Strömungsrate des Kühlstoffs einstellt, der durch den ersten Bypasskanal 35a in den niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömt.
Daher stellt in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 das erste niedrigtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 34a die Strömungsrate des Kühlstoffs, der durch den ersten Bypasskanal 35a strömt (d.h. der Kühlstoffkanal der Batterie 40), so ein, dass die Temperatur der Batterie 40 eingestellt wird.
Die zweite niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31b, die den Kühlstoff hauptsächlich in dem zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 pumpt, ist eine Kühlstoffpumpe, die den Kühlstoff zu dem Kühlstoffkanal des Inverters 41 pumpt. Ein grundsätzlicher Aufbau der zweiten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31b ist im Wesentlichen der gleiche wie bei der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21. Ein Kühlstoffeinlass des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 ist mit einem Auslass des Kühlstoffkanals des Motorgenerators 43 verbunden.
Außerdem hat der zweite Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 einen zweiten Bypasskanal 35b. Der zweite Bypasskanal 35b ist ein Kanal, der den von dem Kühlstoffkanal des Motorgenerators 43 ausgegebenen Kühlstoff zu einem Saugeinlass der zweiten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31b leitet, während die Wärmespeichervorrichtung 100 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 umgangen werden (Bypass).
Das zweite niedrigtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 34b ist an einem Einlass des zweiten Bypasskanals 35b eingebaut. Ein grundsätzlicher Aufbau des zweiten niedrigtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 34b ist im Wesentlichen der gleiche wie bei dem ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventil 24. Das zweite niedrigtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 34b hat eine Funktion zum Einstellen der Strömungsrate des Kühlstoffs, der durch den zweiten Bypasskanal 35b strömt.
Daher stellt in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 das zweite niedrigtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 34b die Strömungsrate des Kühlstoffs, der durch den zweiten Bypasskanal 35b strömt, so ein, dass die Temperaturen des Inverters 41, der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und des Motorgenerators 43 eingestellt werden.
Genauer gesagt hat der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 eine Funktion eines Kühlsystems der elektrischen Vorrichtungen und umfasst: den niedrigtemperaturseitigen Radiator 33, der als der Wärmetauscher dient, der so aufgebaut ist, dass er die Wärme von dem Kühlstoff abgibt, der durch die elektrischen Vorrichtungen, wie bspw. die Batterie 40, der Inverter 41, die elektrische Aufladeeinrichtung 42 und der Motorgenerator 43, zum Zeitpunkt des Betriebs dieser elektrischen Vorrichtungen abgibt; und den ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 und den zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2, die so aufgebaut sind, dass sie den Kühlstoff zwischen den vorstehend beschriebenen elektrischen Vorrichtungen und dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 zirkulieren lassen.
Nachstehend ist die Kabinenluftkonditioniereinheit 50 beschrieben. In der Kühlzyklusvorrichtung 1 bildet die Kabinenluftkonditioniereinheit 50 einen Luftkanal, der so aufgebaut ist, dass er die Blasluft, deren Temperatur durch den Kühlzyklus 10 eigestellt wird, zu einem geeigneten Ort in der Fahrzeugkabine abgibt. Die Kabinenluftkonditioniereinheit 50 ist an einer Innenseite einer Instrumententafel (Armaturenbrett) eingebaut, die sich an einem vorderen Abschnitt der Fahrzeugkabine befindet.
Die Kabinenluftkonditioniereinheit (Klimaanlage) 50 umfasst ein Gebläse 52, den Kabinenverdampfer 16 und den Heizeinrichtungskern 22, die in einem Luftkanal aufgenommen sind, der an der Innenseite des Gehäuses 51 ausgebildet ist, das einen Außenmantel der Kabinenluftkonditioniereinheit 50 ausbildet.
Das Gehäuse 51 bildet den Luftkanal, durch den die Blasluft geleitet wird, die in die Fahrzeugkabine zu blasen ist, und das Gehäuse 51 ist aus Kunststoff (genauer gesagt Polypropylen) geformt, der einen bestimmten Grad an Elastizität und eine ausgezeichnete Festigkeit aufweist. Eine Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 53 ist an einem am weitesten stromaufwärtig befindlichen Abschnitt des Gehäuses 51 in der Strömungsrichtung der Blasluft angeordnet. Die Luft, die zu der Innenseite des Gehäuses 51 einzuleiten ist, wird zwischen der Innenluft (die Luft an der Innenseite der Fahrzeugkabine) und der Außenluft (die Luft an der Außenseite der Fahrzeugkabine, außerhalb der Fahrzeugkabine) durch die Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 53 geschaltet.
Die Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 53 ist so aufgebaut, dass sie eine Innenluft/Außenluft-Schalttür betätigt, um eine Öffnungsquerschnittsfläche eines Innenlufteinlasses, durch den die Innenluft in das Gehäuse 51 eingeleitet wird, und eine Öffnungsquerschnittsfläche eines Außenlufteinlasses, durch den die Außenluft in das Gehäuse 51 eingeleitet wird, linear einzustellen, um ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate der Innenluft, die in das Gehäuse 51 eingeleitet wird, und einer Strömungsrate der Außenluft zu ändern, die in das Gehäuse 51 eingeleitet wird. Die Innenluft/Außenluft-Schalttür wird durch einen elektrischen Aktuator für die Innenluft/Außenluft-Schalttür angetrieben. Der Betrieb dieses elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Das Gebläse 52 ist an einer stromabwärtigen Seite der Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 53 in der Strömungsrichtung der Blasluft angeordnet. Das Gebläse 52 hat eine Funktion zum Blasen der Luft, die durch die Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 53 angesaugt wird, zu der Innenseite der Fahrzeugkabine. Das Gebläse 52 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Zentrifugalmehrflügellüfter (Gebläse) mit einem Elektromotor antriebt. Eine Drehzahl (d.h. ein Blasvermögen, Blasleistung) des Gebläses 52 wird durch eine Steuerspannung (elektrische Spannung) gesteuert, die von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Der Kabinenverdampfer 16 und der Heizeinrichtungskern 22 sind einer nach dem anderen in dieser Reihenfolge in der Strömungsrichtung der Blasluft an einem Ort angeordnet, der an der stromabwärtigen Seite des Gebläses 52 in der Strömungsrichtung der Blasluft ist. Genauer gesagt ist der Kabinenverdampfer 16 an der stromaufwärtigen Seite des Heizeinrichtungskerns 22 in der Strömungsrichtung der Blasluft angeordnet. Ein Kaltluftbypasskanal 55 ist an der Innenseite des Gehäuses 51 ausgebildet, um die Blasluft, die durch den Kabinenverdampfer 16 getreten ist, zu der stromabwärtigen Seite zu leiten, während der Heizeinrichtungskern 22 umgangen wird (Bypass).
Eine Luftmischtür 54 ist an einem Ort angeordnet, der an einer stromabwärtigen Seite des Kabinenverdampfers 16 in der Strömungsrichtung der Blasluft ist und an einer stromaufwärtigen Seite des Heizeinrichtungskerns 22 in der Strömungsrichtung der Blasluft ist. Die Luftmischtür 54 ist so aufgebaut, dass sie ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate der Blasluft, die durch den Heizeinrichtungskern 22 nach dem Hindurchtreten durch den Kabinenverdampfer 16 läuft, und einer Strömungsrate der Blasluft einstellt, die durch den Kaltluftbypasskanal 55 nach dem Hindurchtreten durch den Kabinenverdampfer 16 tritt.
Die Luftmischtür 54 wird durch einen elektrischen Aktuator für die Luftmischtür angetrieben. Ein Betrieb dieses elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuervorrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Mischraum 56 ist an der stromabwärtigen Seite des Heizeinrichtungskerns 22 in der Strömungsrichtung der Blasluft ausgebildet, um die Blasluft, die durch den Heizeinrichtungskern 22 erwärmt worden ist, und die Blasluft zu vermischen, die durch den Kaltluftbypasskanal 55 getreten ist und nicht durch den Heizeinrichtungskern 22 erwärmt worden ist. Außerdem ist ein Öffnungsloch an einem am weitesten strömabwärtig befindlichen Abschnitt des Gehäuses 51 in der Strömungsrichtung der Blasluft ausgebildet, um die Blasluft (Konditionierungsluft), die in dem Mischraum 56 gemischt wird, in die Fahrzeugkabine abzugeben.
Daher stellt die Luftmischtür 54 das Verhältnis zwischen der Strömungsrate der Luft, die durch den Heizeinrichtungskern 22 tritt, und der Strömungsrate der Luft, die durch den Kaltluftbypasskanal 55 tritt, ein, um die Temperatur der Konditionierungsluft einzustellen, die in dem Mischraum 56 gemischt wird. Dadurch wird die Temperatur der Blasluft (Konditionierungsluft) eingestellt, die aus den jeweiligen Abgabeauslässen in die Fahrzeugkabine geblasen wird.
Die Steuervorrichtung 60 hat einen Mikrocomputer einer bekannten Art, der eine CPU, einen ROM und einen RAM umfasst, und eine periphere Schaltung des Mikrocomputers. Die Steuervorrichtung 60 führt verschiedene Berechnungen und Prozesse auf der Basis eines Luftkonditioniersteuerprogramms, das in dem ROM gespeichert ist, aus, und steuert die verschiedenen Steuerobjektvorrichtungen 11, 14, 15, 21, 24, 25, 31a, 31b, 34a, 34b, die mit der Ausgabeseite der Steuervorrichtung 60 verbunden sind.
Eine Gruppe an (nicht gezeigten) Steuerbetriebssensoren und die Betriebsvorrichtung 61 sind mit der Eingabeseite (Eingangsseite) der Steuervorrichtung 60 verbunden. Die Betriebsvorrichtung 61 ist eine Vorrichtung, die durch den Anwender betätigt wird, um Einstellungen der Kühlzyklusvorrichtung 1 zu ändern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Betriebsvorrichtung 61 benachbart zu der Instrumententafel (Armaturenbrett) angeordnet, die an dem vorderen Abschnitt der Fahrzeugkabine angeordnet ist. Betriebssignale, die von den verschiedenen Konditionierbetriebsschaltern, die an der Betriebsvorrichtung 61 eingebaut sind, ausgegeben werden, werden zu der Steuervorrichtung 60 eingegeben.
Nachstehend ist der Betrieb der Kühlzyklusvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem vorstehend erläuterten Aufbau beschrieben. Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat die Kühlzyklusvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Funktion zum Luftkonditionieren (Klimatisieren) der Fahrzeugkabine und die Funktion zum Einstellen von Temperaturen der elektrischen Vorrichtungen. Darüber hinaus ist die Kühlzyklusvorrichtung 1 so aufgebaut, dass sie den Betriebsmodus für den Luftkonditionierbetrieb der Fahrzeugkabine schaltet. Der Betriebsmodus wird geschaltet durch ein Ausführen des Luftkonditioniersteuerprogramms, das in der Steuervorrichtung 60 zuvor gespeichert worden ist.
Dieses Luftkonditioniersteuerprogramm wird dann ausgeführt, wenn ein Luftkonditionierbetriebsschalter der Betriebsvorrichtung 61 in einen Zustand eingeschaltet wird, bei dem das Fahrzeugsystem läuft. Gemäß dem Luftkonditioniersteuerprogramm berechnet die Steuervorrichtung 60 eine Sollabgabelufttemperatur TAO der Blasluft, die in die Fahrzeugkabine zu blasen ist, auf der Basis von den Messsignalen der Gruppe an Steuerbetriebssensoren und dem entsprechenden Betriebssignal, das von der Betriebsvorrichtung 61 ausgegeben wird.
Darüber hinaus schaltet gemäß dem Luftkonditioniersteuerprogramm die Steuervorrichtung 60 den Betriebsmodus auf der Basis der Sollabgabelufttemperatur TAO, der Messsignale und des entsprechenden Betriebssignals. Nachstehend ist der Betrieb der jeweiligen Betriebsmodi beschrieben.
Kühlmodus
In dem Kühlmodus setzt die Steuervorrichtung 60 das Kühlexpansionsventil 14 in einen Strömungsbegrenzungszustand, um einen Kühlmitteldekompressionsvorgang auszuführen, und setzt außerdem das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 in einen gänzlich geschlossenen Zustand.
In dieser Weise ergibt sich in dem Kühlzyklus 10, der in dem Kühlmodus betrieben wird, ein Dampfkompressionskühlzyklus, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12, den Verzweigungsabschnitt 13a, das Kühlexpansionsventil 14, den Kabinenverdampfer 16, das Verdampfungsdruckregulierventil 18, den Zusammenlaufabschnitt 13b und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert. Bei diesem Zyklusaufbau steuert die Steuervorrichtung 60 die Betriebsvorgänge der verschiedenen Steuerobjektvorrichtungen, die mit der Abgabeseite der Steuervorrichtung 60 verbunden sind.
Darüber hinaus betätigt die Steuervorrichtung 60 die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 so, dass die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 eine vorbestimmte Pumpenleistung realisiert, die für den Kühlmodus festgelegt ist. Außerdem realisiert die Steuervorrichtung 60 ein Steuersignal, das zu dem ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventil 24 ausgegeben wird, so, dass sämtlicher strömender Kühlstoff, der von dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ausgegeben wird, zu dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 geliefert wird.
Darüber hinaus bestimmt die Steuervorrichtung 60 ein Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischtür 54 ausgegeben wird, derart, dass die Luftmischtür 54 gänzlich den Kaltluftbypasskanal 55 öffnet und den an der Seite des Heizeinrichtungskerns 22 befindlichen Luftkanal schließt. Außerdem bestimmt die Steuervorrichtung 60 in geeigneter Weise die Steuersignale, die zu den anderen Steuerobjektvorrichtungen ausgegeben werden.
Daher wird in dem Kühlzyklus 10, der in Kühlmodus betrieben wird, das Hochdruckkühlmittel, das von dem Kompressor 11 ausgegeben wird, zu dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 geliefert. In dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 findet, da die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 betrieben wird, ein Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruckkühlmittel und dem Kühlstoff so statt, dass das Hochdruckkühlmittel gekühlt wird und kondensiert wird, und der Kühlstoff erwärmt wird.
In dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf wird der Kühlstoff, der an dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, zu dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 durch das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 geliefert. Der Kühlstoff, der zu dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 geliefert wird, tauscht Wärme mit der Außenluft aus und gibt dadurch die Wärme ab. Dadurch wird der Kühlstoff gekühlt. Der Kühlstoff, der an dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 gekühlt wird, wird in die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 gesaugt und wird zu dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 erneut (noch einmal) gepumpt.
Das Hochdruckkühlmittel, das an dem Kühlmittelkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 gekühlt wird, wird zu dem Kühlexpansionsventil 14 durch den Verzweigungsabschnitt 13a geliefert und dekomprimiert (entspannt). Zu diesem Zeitpunkt wird der Öffnungsgrad der Strömungsbegrenzungsöffnung des Kühlexpansionsventils 14 so eingestellt, dass ein Überhitzungswärmegrad des Kühlmittels an der Auslassseite des Kabinenverdampfers 16 sich einem Referenzüberhitzungswärmegrad nähert.
Das Niedrigdruckkühlmittel, das an dem Kühlexpansionsventil 14 dekomprimiert wird, wird zu dem Kabinenverdampfer 16 geliefert. Das Kühlmittel, das zu dem Kabinenverdampfer 16 geliefert wird, absorbiert die Wärme von der Blasluft, die von dem Gebläse 52 abgegeben wird, und verdampft. Dadurch wird die Blasluft gekühlt. Das Kühlmittel, das von dem Kabinenverdampfer 16 ausgegeben wird, wird in den Kompressor 11 durch das Verdampfungsdruckregulierventil 18 und den Zusammenlaufabschnitt 13b gesaugt und wird erneut (noch einmal) komprimiert.
Daher kann in dem Kühlmodus die Fahrzeugkabine gekühlt werden, indem die Blasluft, die durch den Kabinenverdampfer 16 gekühlt wird, in die Fahrzeugkabine abgegeben wird.
Hierbei ist der Kühlmodus der Betriebsmodus, der in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem die Außenlufttemperatur Tam relativ hoch ist (bspw. ein Zustand, bei dem die Außenlufttemperatur gleich wie oder höher als 25°C ist). Daher können die Temperaturen der Batterie 40, des Inverters 41, der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und des Motorgenerators 43 möglicherweise bis über den geeigneten Temperaturbereich aufgrund eines Selbsterwärmens ansteigen.
Im Hinblick auf den vorstehend dargelegten Punkt betreibt die Steuervorrichtung 60 die erste niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31a derart, dass die erste niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31a eine vorbestimmte Pumpenleistung (vorbestimmte Pumpenkapazität) realisiert, wenn die Temperatur T40 der Batterie 40, die durch einen Batterietemperatursensor (nicht gezeigt) erfasst wird, gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Referenzbatterietemperatur ist. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung 60 den Betrieb des ersten niedrigtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 34a so, dass die Temperatur T40 der Batterie 40 innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs beibehalten bleibt.
In ähnlicher Weise betreibt die Steuervorrichtung 60 die zweite niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31b so, dass die zweite niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31b eine vorbestimmte Pumpenleistung (vorbestimmte Pumpenkapazität) realisiert, wenn irgendeine Temperatur von der Temperatur T41 des Inverters 41, die durch einen (nicht gezeigten) Invertertemperatursensor erfasst wird, der Temperatur T42 der elektrischen Aufladeeinrichtung 42, die durch einen (nicht gezeigten) Temperatursensor der elektrischen Aufladeeinrichtung erfasst wird, und der Temperatur T43 des Motorgenerators 43, die durch einen (nicht gezeigten) Motorgeneratortemperatursensor erfasst wird, gleich wie oder höher als eine vorbestimmte entsprechende Referenztemperatur ist.
Außerdem steuert die Steuervorrichtung 60 den Betrieb des zweiten niedrigtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 34b so, dass jede Temperatur von der Temperatur T41 des Inverters 41, der Temperatur T42 der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und der Temperatur T43 des Motorgenerators 43 innerhalb eines geeigneten entsprechenden Temperaturbereiches beibehalten bleibt.
Wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der zu dem niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanals 39 geliefert wird, gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Temperatur wird aufgrund einer Zunahme der Temperatur des Kühlstoffs, der in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömt, wobei die Temperaturzunahme durch die Wärmeerzeugung der Batterie 40, des Inverters 41, der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und/oder des Motorgenerators 43 bewirkt wird, wird die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 geöffnet, um den Kühlstoff zu der Wärmespeichervorrichtung 100 zu liefern. Daher wird die von dem Kühlstoff abgegebene Wärme in dem Wärmespeicher 112 gespeichert. Außerdem wird, wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der zu dem niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 geliefert wird, zunimmt, die Strömungsrate des Kühlstoffs, der zu der Wärmespeichervorrichtung 100 geliefert wird, durch die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 erhöht.
Die Temperatureinstellung der elektrischen Vorrichtungen durch die Steuervorrichtung 60, die vorstehend beschrieben ist, ist nicht unbedingt auf den Kühlmodus beschränkt und wird außerdem bei dem Entfeuchtung- und Erwärmungsmodus und dem Erwärmungsmodus in Abhängigkeit vom Bedarf ausgeführt. Des Weiteren wird, solange das gesamte Fahrzeugsystem läuft, die Temperatureinstellung der elektrischen Vorrichtungen durch die Steuervorrichtung 60 in Abhängigkeit von einem Bedarf unabhängig davon ausgeführt, ob die Fahrzeugkabine klimatisiert wird oder nicht (d.h. unabhängig davon, ob das Luftkonditioniersteuerprogramm ausgeführt wird oder nicht).
Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus
In dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus setzt die Steuervorrichtung 60 das Kühlexpansionsventil 14 in einen Strömungsbegrenzungszustand und setzt das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 in einen Strömungsbegrenzungszustand.
In dieser Weise ergibt sich in dem Kühlzyklus 10, der in dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus betrieben wird, der Dampfkompressionskühlzyklus, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12, den Verzweigungsabschnitt 13a, das Kühlexpansionsventil 14, den Kabinenverdampfer 16, das Verdampfungsdruckregulierventil 18, den Zusammenlaufabschnitt 13b und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert, und das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12, den Verzweigungsabschnitt 13a, das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15, den Kühler 17, den Zusammenlaufabschnitt 13b und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Genauer gesagt wird in dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus der Kühlmittelkreislauf zu dem Kühlmittelkreislauf geschaltet, bei dem der Kabinenverdampfer 16 und der Kühler 17 parallel verbunden sind. Bei dieser Zykluskonfiguration steuert die Steuervorrichtung 60 die Betriebsvorgänge der verschiedenen Steuerobjektvorrichtungen, die mit der Abgabeseite der Steuervorrichtung 60 verbunden sind.
Außerdem betreibt die Steuervorrichtung 60 die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 so, dass die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 eine vorbestimmte Pumpenkapazität (Pumpenleistung) realisiert, die für den Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus festgelegt ist. Außerdem bestimmt die Steuervorrichtung 60 das Steuersignal, das zu dem ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventil 14 ausgegeben wird, so, dass der gesamte strömende Kühlstoff, der von dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ausgegeben wird, zu dem Heizeinrichtungskern 22 geliefert wird.
Außerdem bestimmt die Steuervorrichtung 60 das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischtür 54 ausgegeben wird, so, dass die Luftmischtür 54 gänzlich den an der Seite des Heizeinrichtungskerns 22 befindlichen Luftkanal öffnet und den Kaltluftbypasskanal 55 schließt. Darüber hinaus bestimmt die Steuervorrichtung 60 in geeigneter Weise die Steuersignale, die zu den anderen Steuerobjektvorrichtungen ausgegeben werden.
Daher wird in dem Kühlzyklus 10, der in dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus betrieben wird, das Hochdruckkühlmittel, das von dem Kompressor 11 ausgegeben wird, zu dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 geliefert. In dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 findet, da die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 betrieben wird, der Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruckkühlmittel und dem Kühlstoff so statt, dass das Hochdruckkühlmittel gekühlt und kondensiert wird, und der Kühlstoff erwärmt wird.
In dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 wird der Kühlstoff, der bei dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, zu dem Heizeinrichtungskern 22 durch das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 geliefert. Da die Luftmischtür 54 den an der Seite des Heizeinrichtungskerns 22 befindlichen Luftkanal gänzlich öffnet, tauscht der Kühlstoff, der zu dem Heizeinrichtungskern 22 geliefert wird, Wärme mit der Blasluft aus, die durch den Kabinenverdampfer 16 tritt. Dadurch wird die durch den Kabinenverdampfer 16 tretende Blasluft erwärmt, und dadurch nähert sich die Temperatur der Blasluft der Sollabgabelufttemperatur TAO.
Der von dem Heizeinrichtungskern 22 ausgegebene Kühlstoff wird in die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 gesaugt und wird zu dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 erneut gepumpt.
Das Hochdruckkühlmittel, das von dem Kühlmittelkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ausgegeben wird, verzweigt an dem Verzweigungsabschnitt 13a. Eine der beiden verzweigten Kühlmittelströmungen, die an dem Verzweigungsabschnitt 13a verzweigen, wird zu dem Kühlexpansionsventil 14 geliefert und wird dekomprimiert (entspannt). Das Niedrigdruckkühlmittel, das an dem Kühlexpansionsventil 14 entspannt wird, wird zu dem Kabinenverdampfer 16 geliefert. Das Kühlmittel, das zu dem Kabinenverdampfer 16 geliefert wird, absorbiert die Wärme von der von dem Gebläse 52 abgegebenen Blasluft und wird verdampft. Dadurch wird die Blasluft gekühlt und wird entfeuchtet.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Kühlmittelverdampfungstemperatur bei dem Kabinenverdampfer 16 bei 1°C oder höher durch die Wirkung des Verdampfungsdruckregulierventils 18 unabhängig von der Kühlmittelabgabekapazität des Kompressors 11 gehalten. Dadurch wird kein Einfrieren an dem Kabinenverdampfer 16 bewirkt (keine Frostausbildung). Das Kühlmittel, das von dem Kabinenverdampfer 16 ausgegeben wird, wird zu einer der Kühlmitteleinlassöffnungen des Zusammenlaufabschnitts 13b durch das Verdampfungsdruckregulierventil 18 geliefert.
Die andere der abgezweigten Kühlmittelströmungen, die an dem Verzweigungsabschnitt 13a verzweigen, wird zu dem Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 geliefert und wird dekomprimiert (entspannt). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Öffnungsgrad der Strömungsbegrenzungsöffnung des Wärmeabsorptionsexpansionsventils 15 so eingestellt, dass die Kühlmittelverdampfungstemperatur an dem Kühler 17 niedriger als zumindest die Außenlufttemperatur Tam wird. Das Niedrigdruckkühlmittel, das an dem Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 komprimiert wird, wird zu dem Kühler 17 geliefert. Das Kühlmittel, das zu dem Kühler 17 geliefert wird, absorbiert die Wärme von dem Kühlstoff und wird verdampft.
Das Kühlmittel, das von dem Kühler 17 ausgegeben wird, wird zu der anderen der Kühlmitteleinlassöffnungen des Zusammenlaufabschnitts 13b geliefert und läuft mit dem Kühlmittel zusammen, das von dem Verdampfungsdruckregulierventil 18 ausgegeben wird. Das Kühlmittel, das von dem Zusammenlaufabschnitt 13b ausgegeben wird, wird in den Kompressor 11 gesaugt und wird erneut komprimiert.
Daher kann in dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus die Fahrzeugkabine entfeuchtet und erwärmt werden, indem die Blasluft, die bei dem Kabinenverdampfer 16 zunächst gekühlt und entfeuchtet wird und danach durch den Heizeinrichtungskern 22 erneut erwärmt wird, in die Fahrzeugkabine geblasen wird.
Erwärmungsmodus
In dem Erwärmungsmodus setzt die Steuervorrichtung 60 das Kühlexpansionsventil 14 in einen gänzlich geschlossenen Zustand und setzt das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 in den Strömungsbegrenzungszustand.
In dieser Weise ergibt sich in dem Kühlzyklus 10, der in dem Erwärmungsmodus betrieben wird, ein Dampfkompressionskühlzyklus, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12, den Verzweigungsabschnitt 13a, das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15, den Kühler 17, den Zusammenlaufabschnitt 13b und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert. Bei dieser Zykluskonfiguration steuert die Steuervorrichtung 60 die Betriebsvorgänge der verschiedenen Steuerobjektvorrichtungen, die mit der Abgabeseite der Steuervorrichtung 60 verbunden sind.
Außerdem betreibt die Steuervorrichtung 60 die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 so, dass die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 eine vorbestimmte Pumpenkapazität (Pumpenleistung) realisiert, die für den Erwärmungsmodus festgelegt ist. Außerdem bestimmt wie in dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus die Steuervorrichtung 60 das Steuersignal, das zu dem ersten hochtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventil 24 ausgegeben wird, so, dass die gesamte Kühlstoffströmung, die von dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ausgegeben wird, zu dem Heizeinrichtungskern 22 geliefert wird.
Wie im Entfeuchtung- und Erwärmungsmodus bestimmt die Steuervorrichtung 60 das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischtür 54 ausgegeben wird, so, dass die Luftmischtür 54 gänzlich den an der Seite des Heizeinrichtungskern 22 befindlichen Luftkanal öffnet und den Kaltluftbypasskanal 55 schließt. Darüber hinaus bestimmt die Steuervorrichtung 60 in geeigneter Weise die Steuersignale, die zu den anderen Steuerobjektvorrichtungen ausgegeben werden.
Daher wird in dem Kühlzyklus 10, der in dem Erwärmungsmodus betrieben wird, das von dem Kompressor 11 ausgegebene Hochdruckkühlmittel zu dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 geliefert. In dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 findet, da die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 betrieben wird, ein Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruckkühlmittel und dem Kühlstoff so statt, dass das Hochdruckkühlmittel gekühlt wird und kondensiert wird, und der Kühlstoff erwärmt wird.
In dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 wird der Kühlstoff, der bei dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, zu dem Heizeinrichtungskern 22 durch das erste hochtemperaturseitige Strömungsratenregulierventil 24 geliefert. Da die Luftmischtür 54 den an der Seite des Heizeinrichtungskern 22 befindlichen Luftkanal gänzlich öffnet, tauscht der Kühlstoff, der zu dem Heizeinrichtungskern 22 geliefert wird, Wärme mit der Blasluft aus, die durch den Kabinenverdampfer 16 tritt. Dadurch wird die Blasluft erwärmt und dadurch nähert sich die Temperatur der Blasluft der Sollabgabelufttemperatur TAO.
Der von dem Heizeinrichtungskern 22 ausgegebene Kühlstoff wird in die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 21 gesaugt und wird zu dem Kühlstoffkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 erneut gepumpt.
Das Hochdruckkühlmittel, das von dem Kühlmittelkanal des Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauschers 12 ausgegeben wird, wird zu dem Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 durch den Verzweigungsabschnitt 13a geliefert und wird dekomprimiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Öffnungsgrad der Strömungsbegrenzungsöffnung des Wärmeabsorptionsexpansionsventils 15 so eingestellt, dass die Kühlmittelverdampfungstemperatur an dem Kühler 17 niedriger als die Außenlufttemperatur Tam wird. Das Niedrigdruckkühlmittel, das an dem Wärmeabsorptionsexpansionsventil dekomprimiert wird, wird zu dem Kühler 17 geliefert. Wie im Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus absorbiert das Kühlmittel, das zu dem Kühler 17 geliefert wird, die Wärme von dem Kühlstoff und wird verdampft.
In dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 wird wie im Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus der Kühlstoff, der an dem Kühler 17 gekühlt wird, zu der Wärmespeichervorrichtung 100 geliefert. Der Kühlstoff, der von der Wärmespeichervorrichtung 100 ausgegeben wird, wird zu dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 geliefert. Der Kühlstoff, der von dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 ausgegeben wird, wird in die erste niedrigtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 31a gesaugt und wird zu dem Kühlstoffkanal des Kühlers 17 gepumpt.
Hierbei ist der Erwärmungsmodus der Betriebsmodus, der in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem die Außenlufttemperatur Tam relativ niedrig ist (bspw. ein Zustand, bei dem die Außenlufttemperatur gleich wie oder geringer als 10°C ist). Daher ist die Temperatur des zu der Wärmespeichervorrichtung 100 gelieferten Kühlstoffs häufig niedriger als eine Speicherwärmetemperatur (eine Temperatur der gespeicherten Wärme) des Wärmespeichers 112, und dadurch wird die in dem Wärmespeicher 112 gespeicherte Wärme häufig zu dem Kühlstoff abgegeben.
Darüber hinaus ist im Erwärmungsmodus die Temperatur des Kühlstoffs, der zu dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 geliefert wird, häufig niedriger als die Außenlufttemperatur Tam, und der Kühlstoff absorbiert an dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 häufig die Wärme von der Außenluft. Daher nähert sich sogar in dem Erwärmungsmodus die Temperatur des Kühlstoffs, der von dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 ausgegeben wird, der Außenlufttemperatur Tam und kann höher als die Temperatur des zu dem Kühler 17 gelieferten Kühlmittels werden.
Daher kann sogar im Erwärmungsmodus wie im Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus das zu dem Kühler 17 gelieferte Kühlmittel in zuverlässiger Weise die Wärme von dem Kühlstoff absorbieren. Darüber hinaus kann in dem Kühlzyklus 10 die Wärme, die durch das Kühlmittel am Kühler 17 absorbiert wird, als eine Wärmequelle für das Erwärmen der Blasluft verwendet werden.
Das Kühlmittel, das von dem Kühler 17 ausgegeben wird, wird in den Kompressor 11 durch den Zusammenlaufabschnitt 13b eingesaugt und wird erneut komprimiert.
Daher kann im Erwärmungsmodus die Fahrzeugkabine erwärmt werden, indem die Blasluft, die durch den Heizeinrichtungskern 22 erwärmt wird, in die Fahrzeugkabine abgegeben wird.
Wie dies vorstehend erörtert ist, kann die Kühlzyklusvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Betriebsmodus zwischen dem Kühlmodus, dem Entfeuchtungs- und Erwärmungsmodus und dem Erwärmungsmodus schalten, indem der Kühlkreislauf an dem Kühlzyklus 10 geschaltet wird, sodass ein angenehmes Luftkonditionieren (Klimatisieren) der Fahrzeugkabine erzielt werden kann.
Hierbei sollte beachtet werden, dass der Kühlzyklus 10, bei dem der Kühlkreislauf gemäß dem Betriebsmodus wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel geschaltet wird, wahrscheinlich zu einer komplizierten Gestaltung der Zykluskonfiguration führt.
Im Gegensatz dazu findet in dem Kühlzyklus 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Schalten zwischen dem Kühlmittelkreislauf, der das Hochdruckkühlmittel zu dem gemeinschaftlich vorhandenen Wärmetauscher (dem allgemeinen Wärmetauscher) liefert, und dem Kühlmittelkreislauf, der das Niedrigdruckkühlmittel zu dem gemeinschaftlichen Wärmetauscher liefert, nicht statt. Genauer gesagt ist es unabhängig davon, welcher der beiden Kühlkreisläufe geschaltet wird, nicht erforderlich, das Hochdruckkühlmittel zu dem Kabinenverdampfer 16 und dem Kühler 17 zu liefern, sodass der Kühlkreislauf mit einem einfachen Aufbau geschaltet werden kann, ohne dass dies zu einer Kompliziertheit der Zykluskonfiguration führt.
Darüber hinaus hat die Kühlzyklusvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30, der das Kühlsystem ist, sodass die Wärme, die von der Batterie 40, dem Inverter 41, der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und dem Motorgenerator 43 erzeugt wird, zu der Außenluft an dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 (der als der Wärmetauscher dient) abgegeben werden kann, um die jeweiligen Temperaturen der Batterie 40, des Inverters 41, der elektrischen Aufladeeinrichtung 42 und des Motorgenerators 43 in einem entsprechenden geeigneten Temperaturbereich zu halten.
Jedoch nimmt bspw. dann, wenn die Batterie 40 schnell aufgeladen wird, die Menge an Wärme, die durch die Batterie 40 erzeugt wird, in Vergleich zu der normalen Betriebszeit zu. Somit würde es in einem derartigen Fall geschehen, dass die Wärmeabgabekapazität des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 unzureichend wird, und dadurch kann die Temperaturzunahme der Batterie 40 nicht begrenzt werden.
Im Gegensatz dazu hat der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Wärmespeichervorrichtung 100. Daher kann bspw. dann, wenn die von der Batterie 40 erzeugte Menge an Wärme zunimmt, die Wärme, die nicht an dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 abgegeben werden kann, in der Wärmespeichervorrichtung 100 gespeichert werden. Daher ist es möglich, eine Zunahme der Temperatur der Batterie 40 zu begrenzen.
Darüber hinaus reduziert die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die erste Strömungsrate fr1, wenn die Temperatur des in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömenden Kühlstoffs abnimmt. Somit wird, wenn die Temperatur des in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömenden Kühlstoffs abnimmt, die erste Strömungsrate fr1 reduziert, und dadurch wird die Strömungsrate des zu dem Wärmespeicher 112 gelieferten Kühlstoffs reduziert.
Daher ist es möglich, eine unnötige Wärmespeicherung an dem Wärmespeicher 112 in dem Zustand zu begrenzen, bei dem die Wärmeabgabekapazität des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 unzureichend geworden ist, und die Temperatur des in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömenden Kühlstoffs niedrig ist, und dadurch ist es nicht erforderlich, die Wärme von dem Kühlstoff am Wärmespeicher 112 zu absorbieren.
Somit kann der Wärmespeicher 112 in zufriedenstellender Weise die Wärme von dem Kühlstoff absorbieren, wenn der Wärmespeicher 12 die Wärme von dem Kühlstoff aufgrund einer Zunahme der Temperatur des Kühlstoffs, der in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömt, in dem Zustand absorbieren muss, in dem die Wärmeabgabekapazität des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 unzureichend ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Wärmespeichereinrichtung 100 zu schaffen, die eine schnelle Temperaturzunahme des Kühlstoffs begrenzen kann.
Außerdem sind der erste Strömungskanal F1 und der zweite Strömungskanal F2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels an der Innenseite des Behältnisses 111 angeordnet. Daher ist es nicht erforderlich, den zweiten Strömungskanal F2 an der Außenseite des Behältnisses 111 auszubilden, und dadurch ist es möglich, eine Zunahme der Größe des niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislaufs 30 zu begrenzen. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Zunahme der Größe der gesamten Kühlzyklusvorrichtung 1 zu begrenzen. Darüber hinaus ist die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 des vorliegenden Ausführungsbeispiels an der stromaufwärtigen Seite des Wärmespeichers 112 angeordnet. Dem-gemäß wird in einem Fall, bei dem die Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist, die Strömungsrate des zu dem Wärmespeicher 112 gelieferten Kühlstoffs durch die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 vor dem Zeitpunkt des Lieferns des Kühlstoffs mit der niedrigen Temperatur zu dem Wärmespeicher 112 reduziert. Somit wird in dem Fall, bei dem die Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist, eine als Vergeudung zu erachtende Absorption der Wärme von dem Kühlstoff bei dem Wärmespeicher 112 weiter begrenzt.
Darüber hinaus wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Thermostatventil als die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 verwendet. Das Thermostatventil reduziert die erste Strömungsrate fr1, wenn die Temperatur des in dem Thermostatventil strömenden Kühlstoffs abnimmt (niedrig ist). Daher sind im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein elektrisches Strömungsratenregulierventil als die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 verwendet wird, ein Sensor, der die Temperatur des Kühlstoffs erfasst, und auch elektrische Komponenten, elektronische Komponenten und Software zum Betreiben des Strömungsratenregulierventils nicht erforderlich. Somit ist es möglich, die Wärmespeichervorrichtung 100, die die Menge an gespeicherter Wärme einstellen kann, die in der Wärmespeichervorrichtung 100 gespeichert wird, ohne komplizierten Aufbau der Kühlzyklusvorrichtung 100 bereitzustellen.
Außerdem ist der Wärmespeicher 112 des vorliegenden Ausführungsbeispiels im festen Zustand (massiv) in dem angenommenen Temperaturbereich des Kühlstoffs. Daher wird selbst dann, wenn eine Änderung bei der Zirkulationsströmungsrate des Kühlsturzes auftritt, der Wärmespeicher 112 nicht verformt und nicht bewegt.
Somit ist es möglich, eine Änderung beim Wärmeübertragungsverhalten (Wärmeübertragungsleistung) zum Übertragen der Wärme zwischen dem Kühlstoff und dem Wärmespeicher 112 zu begrenzen. Als ein Ergebnis ist in einem Fall, bei dem die Wärmeabgabekapazität des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 unzureichend wird, es möglich, eine erwünschte Menge an Wärme in dem Wärmespeicher 112 gemäß einer notwendigen Abhängigkeit vom Bedarf zu speichern.
Darüber hinaus ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Material zur Speicherung der latenten Wärme, das eine Phasenänderung zum Zeitpunkt des Speicherns der Wärme erfährt, durch das Skelettmaterial und die Kapseln fixiert, die aus dem Material zum Speichern der fühlbaren Wärme hergestellt sind, das eine Phasenänderung zum Zeitpunkt des Speicherns der Wärme nicht erfährt, um den Wärmespeicher 112 auszuführen. Daher kann der Wärmespeicher 112, der in dem festen Zustand innerhalb des angenommenen Temperaturbereichs des Kühlstoffs ist, mit Leichtigkeit ausgebildet werden.
Da außerdem der Wärmespeicher 112 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Material zur Speicherung der latenten Wärme hat, kann ein effizientes Wärmespeichern im Vergleich zu einem Fall realisiert werden, bei dem die gesamte Wärmespeichereinheit 112 aus dem Material zum Speichern der fühlbaren Wärme hergestellt ist, und die Größe der gesamten Wärmespeichervorrichtung 100 kann kompakt gestaltet werden. Somit ist es möglich, eine Größenzunahme des niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislaufes 30 zu begrenzen. Daher ist es möglich, eine Größenzunahme der gesamten Kühlzyklusvorrichtung 1 zu begrenzen.
Darüber hinaus sind in dem Wärmespeicher 112 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Strömungskanäle 112a, die den Kühlstoff leiten, parallel zueinander angeordnet. Daher kann ein Kontaktflächenbereich zwischen dem Kühlstoff und dem Wärmespeicher 112 erhöht werden, um ein noch effizienteres Wärmespeichern auszuführen. Somit ist es möglich, den schnellen Temperaturanstieg des Kühlstoffs zu begrenzen.
Da außerdem die Wärmespeichervorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Behältnis 112 aufweist, kann der Raum 111a ausgebildet werden, der den Wärmespeicher 112 aufnehmen kann, der ein Wärmespeichervermögen hat, das die gewünschte Menge an Wärme speichern kann. Darüber hinaus kann der Wärmespeicher 112 in einer erwünschten Form (bspw. eine Form, die mit der Form eines Abschnittes übereinstimmt, an dem der Wärmespeicher 112 fixiert wird) durch Spritzformen ausgebildet werden. Somit kann der Wärmespeicher 112 mit Leichtigkeit zu einer Form gebracht werden, die in dem Raum 111a des Behältnisses 111 unbeweglich fixiert werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Wärmespeichervorrichtung 200 eines zweiten Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie dies in 3 gezeigt ist, dient in der Wärmespeichervorrichtung 200 des zweiten Ausführungsbeispiels ein einströmseitiger Tank 33c des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 als das Behältnis 111 und der Wärmespeicher 112 ist in dem einströmseitigen Tank 33c aufgenommen. Anders ausgedrückt ist die Wärmespeichervorrichtung 200 in dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 integriert.
Der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 ist als ein Wärmetauscher der sogenannten Tank-und-Rohr-Art ausgebildet und hat eine Vielzahl an Rohren 33a, eine Vielzahl an Rippen 33b, den einströmseitigen Tank 33c, einen ausströmseitigen Tank 33d und den Wärmespeicher 112. Die Rohre 33a, die Rippen 33b, der einströmseitige Tank 33c und der ausströmseitige Trank 33d sind sämtlich aus der gleichen Art an Metall (bspw. eine Aluminiumlegierung) hergestellt, die ein ausgezeichnetes Wärmeleitvermögen hat, und sie sind miteinander verlötet.
Jedes der Rohre 33a ist ein Rohr, durch das der Kühlstoff strömt. Ein Querschnitt jedes Rohrs 33a ist zu einer flachen ovalen Form (d.h. eine flache Form) so geformt, dass eine Strömungsrichtung der Luft, die durch den niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 strömt, mit einer Längsrichtung des Querschnitts des Rohrs 33a übereinstimmt.
Die Rohre 33a sind parallel zueinander angeordnet und sind voneinander in einer horizontalen Richtung so beabstandet, dass eine Längsrichtung von jedem Rohr 33a mit einer vertikalen Richtung übereinstimmt.
In der nachfolgenden Beschreibung ist, wie dies in 3 gezeigt ist, die Längsrichtung der jeweiligen Rohre 33a als eine Rohrlängsrichtung (eine von oben nach unten weisende Richtung in 3) bezeichnet und eine Richtung, in der die Rohre 33a gestapelt sind, ist als eine Rohrstapelrichtung (eine von links nach rechts weisende Richtung in 3) bezeichnet.
Die Rippen 33b sind Wärmeübertragungselemente und sind gewellte Rippen, die jeweils in einer Wellenform geformt sind. Die Rippen 33b sind mit zwei gegenüberliegenden flachen Flächen der Rohre 33a verbunden. Jede Rippe 33b ist so aufgebaut, dass sie den Wärmeübertragungsflächenbereich zwischen der Rippe 33b und der Luft erhöht, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlstoff und der Luft zu unterstützen.
Der einströmseitige Tank 33c und der ausströmseitige Tank 33d sind zueinander entgegengesetzt. Die Rohre 33a sind zwischen dem einströmseitigen Tank 33c und dem ausströmseitigen Tank 33d verbunden.
Der einströmseitige Trank 33c ist so aufgebaut, dass er den Kühlstoff zu den Rohren 33a verteilt. Der ausströmseitige Tank 33d ist so aufgebaut, dass er den von den Rohren 33a ausgegebenen Kühlstoff sammelt. Der einströmseitige Tank 33c und der ausströmseitige Tank 33d sind jeweils an zwei entgegengesetzten Enden der jeweiligen Rohre 33a in der Rohrlängsrichtung angeordnet und stehen mit diesen in Kommunikation, während der einströmseitige Tank 33c und der ausströmseitige Tank 33d sich in der Rohrstapelrichtung erstrecken.
Wie dies in 3 gezeigt ist, hat der in dem einströmseitigen Tank 33c angeordnete Aufnahmeraum 111a einen ersten Strömungskanal F1, der sich an einer Seite befindet, die von den Rohren 33a beabstandet ist, und einen zweiten Strömungskanal F2, der sich an einer Seite befindet, an der die Rohre 33a angeordnet sind. Der zweite Strömungskanal F2 ist benachbart zu Verbindungen angeordnet, an denen ein entsprechendes Rohr der Rohre 33a mit dem einströmseitigen Tank 33c verbunden ist.
Der Wärmespeicher 112 ist in einer Blockform geformt, wobei eine Längsrichtung von ihm mit der Rohrstapelrichtung übereinstimmt. Der Wärmespeicher 112 ist an der Seite des Rohrs 33a des ersten Strömungskanals F1 angeordnet. Eine Außenumfangsfläche des Wärmespeichers 112 ist in einer Form geformt, die einer Innenumfangsfläche des Aufnahmeraums 111a in dem einströmseitigen Tank 33c entspricht, und die Außenumfangsfläche des Wärmespeichers 112 steht in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Aufnahmeraums 111a in dem einströmseitigen Tank 33c. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist der Wärmespeicher 112 an dem einströmseitigen Tank 33c unbeweglich fixiert.
Die Strömungskanäle 112a erstrecken sich in der Rohrlängsrichtung und sind in der Rohrstapelrichtung parallel angeordnet. Die Strömungskanäle 112a stehen mit dem zweiten Strömungskanal F2 in Kommunikation.
Der einströmseitige Tank 33c hat einen ersten Strömungseinlass 33e, der mit dem ersten Strömungskanal F1 in Kommunikation steht. Der einströmseitige Tank 33c hat außerdem einen zweiten Strömungseinlass 33f, der mit dem zweiten Strömungskanal F2 in Kommunikation steht. Der ausströmseitige Tank 33d hat einen Strömungsauslass 33g, der mit einem Raum in dem ausströmseitigen Tank 33d in Kommunikation steht.
Wie dies in 4 gezeigt ist, sind in der Kühlzyklusvorrichtung 1, die die Wärmespeichervorrichtung 200 des zweiten Ausführungsbeispiels hat, die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 einer nach dem anderen von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite in dem niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 angeordnet.
Die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 hat einen Strömungseinlass und zwei Strömungsauslässe. Der Strömungseinlass der Strömungsratenreguliereinrichtung 150 ist mit dem Strömungseinlass 39a des niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanals 39 verbunden. Einer der beiden Strömungsauslässe der Strömungsratenreguliereinrichtung 150 ist mit dem ersten Strömungseinlass 33e des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 verbunden. Der andere der Strömungsauslässe der Strömungsratenreguliereinrichtung 150 ist mit dem zweiten Strömungseinlass 33f des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 verbunden.
Der Strömungsauslass 33g des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 ist mit einem Strömungseinlass des ersten niedrigtemperaturseitigen Strömungsratenregulierventils 34a und dem Saugeinlass der zweiten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31b verbunden.
Die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 stellt ein Strömungsratenverhältnis ein, das ein Verhältnis zwischen einer ersten Strömungsrate fr1 des Kühlstoffs, der von dem ersten Strömungseinlass 33e geliefert wird und in dem ersten Strömungskanal F1 strömt, und einer zweiten Strömungsrate fr2 des Kühlstoffs ist, der von dem zweiten Strömungseinlass 33f in den zweiten Strömungskanal F2 geliefert wird und in dem zweiten Strömungskanal F2 strömt. Genauer gesagt ist die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 so aufgebaut, dass sie die erste Strömungsrate fr1 reduziert, wenn die Temperatur des in die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 einströmenden Kühlstoffs abnimmt (niedrig ist). Genauer gesagt reduziert die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 die Strömungsrate des Kühlstoffs, der in den Strömungskanälen 112a des Wärmespeichers 112 strömt, wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der in den niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 einströmt, niedrig ist (abnimmt).
Der restliche Aufbau und die anderen Betriebsvorgänge der Kühlzyklusvorrichtung 1 sind die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Daher können selbst dann, wenn die Wärmespeichervorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels angewendet wird, die gleichen Vorteile wie im ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Genauer gesagt reduziert die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 die erste Strömungsrate fr1, wenn die Temperatur des Kühlstoffs, der in den niedrigtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal 39 einströmt, niedrig ist. Somit wird, wenn die Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist, die erste Strömungsrate fr1 reduziert, und dadurch wird die Strömungsrate des zu dem Wärmespeicher 112 gelieferten Kühlstoffs reduziert. Dadurch ist es möglich, das unnötige Wärmespeichern an der Wärmespeichervorrichtung 100 in dem Zustand zu begrenzen, bei dem die Wärmeabgabekapazität des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 nicht unzureichend geworden ist, und die Temperatur des in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 33 strömenden Kühlstoffs niedrig ist, und dadurch ist es nicht notwendig, die Wärme von dem Kühlstoff an dem Wärmespeicher 112 zu absorbieren.
Somit kann der Wärmespeicher 112 in zufriedenstellender Weise die Wärme von dem Kühlstoff absorbieren, wenn der Wärmespeicher 112 die Wärme von dem Kühlstoff absorbieren muss aufgrund der Zunahme der Temperatur des Kühlstoffs, der in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 strömt, und zwar in dem Zustand, bei dem die Wärmeabgabekapazität des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 unzureichend ist. Somit ist es möglich, die schnelle Temperaturzunahme des Kühlstoffs zu begrenzen.
In der Wärmespeichervorrichtung 200 des zweiten Ausführungsbeispiels dient der einströmseitige Tank 33c des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 als das Behältnis 111, und der Wärmespeicher 112 ist in dem einströmseitigen Tank 33c des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 aufgenommen. Daher ist es nicht erforderlich, die Wärmespeichervorrichtung 200 separat von dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 vorzusehen, und dadurch ist es möglich, eine Zunahme der Größe des niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislaufes 30 zu begrenzen. Dadurch ist es möglich, eine Zunahme der Größe der gesamten Kühlzyklusvorrichtung 1 zu begrenzen.
Der Wärmespeicher 112 ist in dem angenommenen Temperaturbereich des Kühlstoffs in einem festen Zustand (massiv) und der Wärmespeicher 112 ist an dem einströmseitigen Tank 33c unbeweglich fixiert. Daher wird sogar dann, wenn der Kühlstoff in dem einströmseitigen Tank 33c strömt, der Wärmespeicher 112 nicht verformt und in dem einströmseitige Tank 33c nicht bewegt. Somit ist es möglich, eine Änderung beim Wärmeübertagungsleistungsvermögen zum Übertragen der Wärme zwischen dem Kühlstoff und dem Wärmespeicher 112 zu begrenzen.
Der Wärmespeicher 112 ist in Blockform geformt, wobei seine Längsrichtung mit der Rohrstapelrichtung übereinstimmt, und die Strömungskanäle 112a erstrecken sich in der Rohrlängsrichtung und sind parallel in der Rohrstapelrichtung angeordnet. Dadurch kann selbst dann, wenn eine Länge der jeweiligen Strömungskanäle 112a im Vergleich zu einer Länge des Wärmespeichers 112 gemessen in der Längsrichtung des Wärmespeichers 112 reduziert ist, ein erforderlicher Kontaktflächenbereich zwischen dem Kühlstoff und dem Wärmespeicher 112 sichergestellt werden. Somit ist es möglich, den Druckverlust zum Zeitpunkt des Leitens des Kühlstoffs durch die Strömungskanäle 112a zu reduzieren, während die Wärmeabsorptionsleistung des Wärmespeichers 112 beibehalten bleibt. Als ein Ergebnis kann der Verbrauch an elektrischer Energie zum Antreiben der ersten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31a und der zweiten niedrigtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 31b reduziert werden.
Der Wärmespeicher 112 ist so ausgebildet, dass in großer Anzahl vorhandene kleine kugelartige Wärmespeichermaterialstücke über das Skelettmaterial dispergiert (verteilt, aufgelöst) sind und mit diesem zusammengeformt sind, wobei das Skelettmaterial aus dem synthetischen Kunststoff (bspw. Polypropylen) hergestellt ist, der ein ausgezeichnetes Wärmewiderstandsvermögen hat. Daher kann der Wärmespeicher 112 mit Leichtigkeit zu einer beliebigen Form ausgebildet werden, und somit kann der Wärmespeicher 112 zu einer Form geformt werden, die dem einströmseitigen Tank 33c entspricht.
Daher kann der Wärmespeicher 112 in einen bereits existierenden einströmseitigen Tank 33c aufgenommen werden, ohne dass eine Änderung der Form des einströmseitigen Tanks 33c erforderlich ist, um den Wärmespeicher 112 in den einströmseitigen Tank 33c aufzunehmen. Daher ist es möglich, eine Kostenzunahme zu begrenzen, die dann bewirkt werden würde, wenn die Wärmespeichervorrichtung 200 zu der Kühlzyklusvorrichtung 1 hinzugefügt wird.
In der vorstehend dargelegten Beschreibung ist die Wärmespeichervorrichtung 200 beschrieben, die den einströmseitigen Tank 33c des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 als das Behältnis 111 hat. Jedoch sollte verständlich sein, dass das zweite Ausführungsbeispiel auch den Wärmetauscher (genauer gesagt den niedrigtemperaturseitigen Radiator 33) betrifft, der Folgendes aufweist:

eine Vielzahl an Rohren 33a, die jeweils so aufgebaut sind, dass sie den Kühlstoff leiten;
einen Tank 33c, 33d, der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff zu einer Vielzahl an Rohren 33a verteilt oder den Kühlstoff von der Vielzahl an Rohren 33a sammelt; und
einen Wärmespeicher 112, der so aufgebaut ist, dass er Wärme speichert, die von dem Kühlstoff abgegeben wird, wobei:
- ein erster Strömungskanal F1, in dem der Wärmespeicher 112 eingebaut ist, und ein zweiter Strömungskanal F2, der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff leitet und den Wärmespeicher 112 umgeht (Bypass), an einer Innenseite des Tanks 33c ausgebildet sind;
- der Wärmetauscher des Weiteren eine Strömungsratenreguliereinrichtung 150 hat, die so aufgebaut ist, dass sie ein Strömungsratenverhältnis einstellt, das ein Verhältnis einer zweiten Strömungsrate fr2 des Kühlstoffs, der in dem zweiten Strömungskanal F2 strömt, relativ zu einer ersten Strömungsrate fr1 des Kühlstoffs ist, der in den ersten Strömungskanal F1 strömt;
- die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 so aufgebaut ist, dass sie die erste Strömungsrate fr1 reduziert, wenn die Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist (abnimmt).

Weitere Ausführungsbeispiele
In den vorstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel beschrieben, bei dem die Kühlzyklusvorrichtung 1 bei dem Einsteck-Hybridfahrzeug angewendet ist. Jedoch ist die Anwendung der Kühlzyklusvorrichtung 1 nicht unbedingt darauf beschränkt. Bspw. kann die Kühlzyklusvorrichtung 1 bei einem gewöhnlichen Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug angewendet werden, das durch eine Antriebskraft von lediglich dem Motorgenerator 43 angetrieben wird. In einem derartigen Fall kann der hochtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 20 weggelassen werden. Alternativ kann die Kühlzyklusvorrichtung 1 bei einem gewöhnlichen Fahrzeug angewendet werden, das eine Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs von einem Verbrennungsmotor erlangt. In einem derartigen Fall kann der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 weggelassen werden, und die Wärmespeichervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 eingebaut sein.
Außerdem ist bei der Wärmespeichervorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels ein Beispiel beschrieben, bei dem die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 an der stromaufwärtigen Seite des Wärmespeichers 112 angeordnet ist. Alternativ kann die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 an der stromabwärtigen Seite des Wärmespeichers 112 angeordnet sein. Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der zweite Strömungskanal F2 und die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 an der Innenseite des Behältnisses 111 angeordnet. Der zweite Strömungskanal F2 und die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 können an der Außenseite des Behältnisses 111 angeordnet sein.
Der Ort der Wärmespeichervorrichtung 100 ist nicht auf den Ort beschränkt, der im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel erörtert ist, und die Wärmespeichervorrichtung 100 kann an einem anderen Ort an dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 angeordnet werden. Darüber hinaus kann die Wärmespeichervorrichtung 100 an dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 angeordnet werden. Bei diesem Aufbau ist es möglich, eine schnelle Temperaturzunahme des Kühlstoffs zu begrenzen, der in dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 strömt.
Bspw. kann, wie dies in 5 gezeigt ist, die Wärmespeichervorrichtung 100 in dem hochtemperaturseitigen Radiatorströmungskanal an einem Ort eingebaut sein, der an der stromaufwärtigen Seite des hochtemperaturseitigen Radiators 23 ist. In ähnlicher Weise kann die Wärmespeichervorrichtung 100 in dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf an einem Ort eingebaut sein, der an der stromabwärtigen Seite des hochtemperaturseitigen Radiators 23 ist, oder an einem Ort eingebaut sein, der an der stromaufwärtigen Seite oder der stromabwärtigen Seite von entweder dem Verbrennungsmotor 70, der Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26, der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 21 und/oder dem Kühlstoff-Kühlmittel-Wärmetauscher 12 ist. Natürlich kann wie im zweiten Ausführungsbeispiel die Wärmespeichervorrichtung 200 in dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 integriert sein.
Wie dies vorstehend erörtert ist, kann in dem Fall, bei dem die Wärmespeichervorrichtung 100, 200 bei dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 angewendet ist, ein Material, das in einem festen Zustand in dem angenommenen Temperaturbereich (genauer gesagt -5°C bis 110°C) des Kühlstoffs ist, der in dem hochtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 20 strömt, als das Skelettmaterial und das Material der Kapseln gewählt werden.
Darüber hinaus ist in der Wärmespeichervorrichtung 200 des zweiten Ausführungsbeispiels der Wärmespeicher 112 in dem einströmseitigen Tank 33c des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 aufgenommen. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmespeichervorrichtung 200 so aufgebaut sein, dass der Wärmespeicher 112 in dem ausströmseitigen Tank 33d des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 aufgenommen ist. In dem Fall, bei dem der Wärmespeicher 112 in sowohl dem einströmseitigen Tank 33c als auch dem ausströmseitigen Tank 33d des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 aufgenommen ist, ist es möglich, die Wärmemenge zu erhöhen, die an der Wärmespeichervorrichtung 200 absorbiert werden kann.
Darüber hinaus ist in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ein Beispiel beschrieben, das den Wärmespeicher 112 verwendet, der das Material zum Speichern der latenten Wärme hat, das eine Phasenänderung zum Zeitpunkt des Speicherns der Wärme erfährt. Jedoch ist der Wärmespeicher 112 nicht unbedingt darauf beschränkt. Bspw. kann der Wärmespeicher 112 so aufgebaut sein, dass er ein chemisches Wärmespeichermaterial hat, das eine chemische Änderung von ihm zum Zeitpunkt des Speicherns der Wärme bewirkt.
Darüber hinaus kann der Wärmespeicher 112 so aufgebaut sein, dass er ein sogenanntes stark korreliertes Material (SCM = strongly correlated material) umfasst, das eine chemische Änderung im Ansprechen auf eine Änderung der Temperatur erfährt und latente Wärme speichert. Als ein derartiges stark korreliertes Material kann ein Gemisch aus Vanadiumoxid und einem Dotiermittel (ein sogenanntes Verbundmittel bzw. composite agent) angewendet werden. Als das Dotiermittel wird wunschgemäß ein Phasenänderungstemperatursteuermittel wie bspw. Wolfram oder Chrom verwendet. Der Wärmespeicher 112, der das stark korrelierte Material aufweist, kann hergestellt werden, indem bspw. Vanadiumoxidpulver nach einem Explosionsformen des Vanadiumoxidpulvers gesintert wird.
Die jeweiligen Konfigurationen der Kühlzyklusvorrichtung 1 sind nicht unbedingt auf die Beispiele beschränkt, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart sind. Bspw. ist bei dem Kühlzyklus 10 der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ein Beispiel beschrieben, bei dem ein elektrischer Kompressor als der Kompressor 11 verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Bspw. kann ein per Verbrennungsmotor angetriebener Kompressor als der Kompressor 11 angewendet werden. Ein Kompressor mit variablem Fassungsvermögen, der so aufgebaut ist, dass er eine Kühlmittelabgabekapazität des Kompressors einstellt durch Ändern der Abgabekapazität des Kompressors, kann als der per Verbrennungsmotor angetriebene Kompressor angewendet werden.
In dem Kühlzyklus 10, der in den vorstehend dargelegten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, wird der Mechanismus mit variabler Strömungsratenbegrenzung, der die gänzlich geschlossene Funktion hat, als das Kühlexpansionsventil 14 und das Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 verwendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Bspw. kann ein Thermostatexpansionsventil, das einen Ventilöffnungsgrad durch einen mechanischen Mechanismus einstellt, oder ein elektrisches Öffnungs/Schließventil anstelle von zumindest entweder dem Kühlexpansionsventil 14 und/oder dem Wärmeabsorptionsexpansionsventil 15 angewendet werden.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel beschrieben, bei dem das mechanische Thermostatventil als die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 verwendet wird. Alternativ kann ein elektrisches Strömungsratenregulierventil als die Strömungsratenreguliereinrichtung 150 verwendet werden. In einem derartigen Fall kann die Steuervorrichtung 60 die Temperatur des Kühlstoffs an einem Ort erfassen, der an der stromaufwärtigen Seite des Wärmespeichers 112 ist, und die Steuervorrichtung 60 kann den Öffnungsgrad des elektrischen Strömungsratenregulierventils erhöhen, wenn diese erfasste Temperatur zunimmt.
Der niedrigtemperaturseitige Kühlstoffkreislauf 30 der vorstehend erläuterten Ausführungsbespiele hat hauptsächlich die beiden Zirkulationspfade, d.h. den ersten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL1 und den zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Bspw. können die Komponenten, die den zweiten Niedrigtemperaturzirkulationspfad CL2 ausbilden, mit Ausnahme des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 weggelassen werden.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf den vorstehend erläuterten Aufbau beschränkt, bei dem der hochtemperaturseitige Radiator 23 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 unabhängig ausgebildet sind. Bspw. können der hochtemperaturseitige Radiator 23 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 miteinander so integriert werden, dass die Wärme des Kühlstoffs, der das hochtemperaturseitige Wärmemedium ist, und die Wärme des Kühlstoffs, der das niedrigtemperaturseitige Wärmemedium ist, ausgetauscht werden kann. Genauer gesagt können der hochtemperaturseitige Radiator 23 und der niedrigtemperaturseitige Radiator 33 miteinander so integriert sein, dass einige der Bestandteilkomponenten (bspw. die Wärmeaustauschrippen) des hochtemperaturseitigen Radiators 23 und des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 zwischen dem hochtemperaturseitigen Radiator 23 und dem niedrigtemperaturseitigen Radiator 33 gemeinsam genutzt werden, um den Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium des hochtemperaturseitigen Radiators 23 und dem Wärmemedium des niedrigtemperaturseitigen Radiators 33 zu ermöglichen.
Darüber hinaus werden in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen die Batterie 40, der Inverter 41, die elektrische Aufladeeinrichtung 42 und der Motorgenerator 43 als die Temperaturregulierobjekte verwendet, die in dem niedrigtemperaturseitigen Kühlstoffkreislauf 30 angeordnet sind. Jedoch kann/können ein anderes Temperaturregulierobjekt/andere Temperaturregulierobjekte von einer anderen Art an Vorrichtung sein.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel beschrieben, bei dem die elektrische Pumpe als die Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 verwendet wird. Alternativ kann die Verbrennungsmotorkühlstoffpumpe 26 eine Pumpe sein, die durch die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 70 angetrieben wird.

Claims

Wärmespeichervorrichtung für ein Kühlsystem (20, 30), das Folgendes aufweist: einen Wärmetauscher (23, 33), der so aufgebaut ist, dass er Wärme von einem Kühlstoff abgibt, der durch eine wärmeerzeugende Vorrichtung (40, 41, 42, 43, 70) zum Zeitpunkt des Betriebs der wärmeerzeugenden Vorrichtung erwärmt wird; und einen Zirkulationspfad (CH3, CL1, CL2), der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff zwischen der wärmeerzeugenden Vorrichtung und dem Wärmetauscher zirkulieren lässt, wobei die Wärmespeichervorrichtung Folgendes aufweist: einen Wärmespeicher (112), der so aufgebaut ist, dass er die Wärme speichert, die von dem Kühlstoff abgegeben wird; einen ersten Strömungskanal (F1), der in einem Abschnitt des Zirkulationspfades angeordnet ist, der den Kühlstoff leitet, wobei der Wärmespeicher in dem ersten Strömungskanal eingebaut ist; einen zweiten Strömungskanal (F2), der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff leitet und den Wärmespeicher umgeht; eine Strömungsratenreguliereinrichtung (150), die so aufgebaut ist, dass sie ein Strömungsratenverhältnis einstellt, das ein Verhältnis aus einer zweiten Strömungsrate des Kühlstoffs, der in dem zweiten Strömungskanal strömt, relativ zu einer ersten Strömungsrate des Kühlstoffs ist, der in dem ersten Strömungskanal strömt, während die Strömungsratenreguliereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die erste Strömungsrate reduziert, wenn eine Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist; und ein Behältnis (111), das in den Zirkulationspfad eingebaut ist und so aufgebaut ist, dass es den Kühlstoff durch eine Innenseite des Behältnisses leitet, wobei der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal an der Innenseite des Behältnisses angeordnet sind.
Wärmespeichervorrichtung für ein Kühlsystem (20, 30), das Folgendes aufweist: einen Wärmetauscher (23, 33), der so aufgebaut ist, dass er Wärme von einem Kühlstoff abgibt, der durch eine wärmeerzeugende Vorrichtung (40, 41, 42, 43, 70) zum Zeitpunkt des Betriebs der wärmeerzeugenden Vorrichtung erwärmt wird; und einen Zirkulationspfad (CH3, CL1, CL2), der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff zwischen der wärmeerzeugenden Vorrichtung und dem Wärmetauscher zirkulieren lässt, wobei die Wärmespeichervorrichtung Folgendes aufweist: einen Wärmespeicher (112), der so aufgebaut ist, dass er die Wärme speichert, die von dem Kühlstoff abgegeben wird; einen ersten Strömungskanal (F1), der in einem Abschnitt des Zirkulationspfades angeordnet ist, der den Kühlstoff leitet, wobei der Wärmespeicher in dem ersten Strömungskanal eingebaut ist; einen zweiten Strömungskanal (F2), der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff leitet und den Wärmespeicher umgeht; und eine Strömungsratenreguliereinrichtung (150), die so aufgebaut ist, dass sie ein Strömungsratenverhältnis einstellt, das ein Verhältnis aus einer zweiten Strömungsrate des Kühlstoffs, der in dem zweiten Strömungskanal strömt, relativ zu einer ersten Strömungsrate des Kühlstoffs ist, der in dem ersten Strömungskanal strömt, während die Strömungsratenreguliereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die erste Strömungsrate reduziert, wenn eine Temperatur des Kühlstoffs niedrig ist; wobei: der Wärmetauscher Folgendes aufweist: eine Vielzahl an Rohren (33a), die jeweils so aufgebaut sind, dass sie den Kühlstoff leiten; und einen Tank (33c, 33d), der einen Raum an einer Innenseite des Tanks ausbildet und so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff zu der Vielzahl an Rohren verteilt oder den Kühlstoff von der Vielzahl an Rohren sammelt; und der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal an der Innenseite des Tanks angeordnet sind.
Wärmespeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Strömungsratenreguliereinrichtung an einer stromaufwärtigen Seite des Wärmespeichers in einer Strömungsrichtung des Kühlstoffs angeordnet ist.
Wärmespeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strömungsratenreguliereinrichtung ein Thermostatventil ist, das so aufgebaut ist, dass es eine Größe eines Kanalquerschnitts, der den Kühlstoff leitet, im Ansprechen auf eine Abnahme der Temperatur des Kühlstoffs, der in dem Thermostatventil strömt, reduziert.