JP2007525369A - 乗り物補助加熱システム - Google Patents
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Abstract
Description
加熱システムは、通常、乗り物のエンジン冷却システムに流体接続された熱交換器を含む。エンジン冷却システムからの暖かい冷却流体は、熱交換器を通過し、加熱システムを通って流れる冷たい空気供給に熱を引き渡す。暖かい冷却流体から冷たい空気供給に伝達される熱エネルギーによって、空気の温度が上昇する。加熱された空気は、客室内に吐出されて、乗り物の内部を所望の空気温度まで暖める。
好ましい実施形態の以下の説明は、本来、単に例示であり、本発明、その応用、また
はその使用を制限することを、いかなる点でも意図しない。
図1を参照すると、エンジン22の動作温度を調節するための従来の乗り物冷却システム20の略図が示される。冷却システム20は、エンジン22によって生成された過剰の熱を吸収するために、エンジン22を通して冷却流体21を循環させるように動作可能な水ポンプ24を含む。過剰の熱は、乗り物を推進するための使用可能な機械的仕事を生成するための、エンジン22のシリンダ23内での燃料と空気の混合物の燃焼の副産物である。水ポンプ24は、水ポンプ24のシーブ29に係合する駆動ベルト27によるエンジン付属駆動装置25によって動力供給される。付属駆動装置25は、通常、エンジン22のクランクシャフト(図示せず)に接続される。冷却流体は、流体が過剰の熱の一部を吸収するエンジン内の通路(図示せず)を通して循環する。エンジンを通って循環した後、冷却流体は、エンジン22から通路26を通って吐出される。エンジンを出る冷却流体の温度に応じて、冷却流体は、エンジン22を通って再循環されるために、バイパスライン28を通って水ポンプ24に戻るように送られるか、または、流体ライン32を通ってラジエータ30に送られる。
補助加熱システム58は、入口ヒータホース54と出口ヒータホース56によって、冷却システム20に流体接続することができる。冷却システム20からの冷却流体21は、ポート60において補助加熱システム58に接続される入口ヒータホース54を通して補助加熱システム58に送出されてもよい。冷却流体21は、ポート74において補助加熱システム58に接続される出口ヒータホース56を通して冷却システム20の戻ってもよい。
冷却流体21は、ヒータコア52を出て、経路56aに沿ってポート64に移動し、ポート64において、流体は、補助加熱システム58に再び入る。冷却流体は、熱交換器リターン通路146に沿って弁66に移動する。加熱システム46の特定の加熱要求に応じて、弁66は、冷却流体を熱発生器76に戻す経路148か、冷却流体を冷却システム20に戻す経路150のいずれかに冷却流体を送ってもよい。冷却流体が冷媒リターン通路150を通って冷却システム20に全く戻らない状態で、冷却流体を全て、冷媒再循環通路148を通って熱発生器76に戻すように、弁66を調整することによって、加熱システム46と冷却システム20が実質的に互いに独立に動作する。
弁66によって経路150に沿って送られた冷却流体21は、ポート74において補助加熱システム58を出る。そこから、冷却流体は、経路56に沿って、エンジン冷却システム20の水ポンプ24に移動する。
制御ユニット68はまた、クラッチ106の動作を制御するように機能してもよく、クラッチ106は、コネクタ170によって制御ユニット68に動作可能に接続される。制御ユニット68は、クラッチが、加熱システム46の加熱要求に応じて係合および離脱するように指示する制御信号をクラッチ106に送出するように構成されることができる。クラッチ106の係合によって、エンジン22からのトルクが、駆動ベルト27aを通してシャフト84に伝達されることが可能になり、それによって、次に、回転子82が、軸85を中心にして回転し、流体力学チャンバ86内に存在する冷却流体21を加熱する。クラッチ106の離脱によって、エンジン22からシャフト84と回転子82を切り離す。クラッチ106が離脱した状態で、熱発生器76は、シャフト84と回転子82がもはやベルト27aによって回転可能に駆動されないため、熱の生成を休止する。
LHG184は、さらに、流体198を保持する流体リザーバ196を含む。リザーバ196は、流体コネクタ200によってラジアルコンプレッサ192流体接続される。動作時、コンプレッサ192は、リザーバ196から流体を抽出し、流体力学チャンバ194に流体を送出するように機能し、流体力学チャンバ194において、LHG58に関して先に述べたように流体が加熱される。加熱した流体198は、流体力学チャンバ194の最も外側の径に近い固定子190に位置するポート204を通って流体力学チャンバ194から吐出される。
比例弁186は、流体力学チャンバ222および224からリザーバ196に戻るように搬送される流体198の流量を調節するために、先に述べたのと同じ方法で動作してもよく、流体に対する最大加熱作用が、弁186が完全に閉じた状態で起こり、最小加熱作用が、弁が完全に開いた状態で起こる。弁186が完全に閉じた状態で、流体力学チャンバ222および224は共に、流体198で完全に充填されることになる。両方の空洞が一旦完全に充填されると、任意の過剰の流体は、通路200を通過する流体流量と実質的に同じ流量で通路202を通ってリザーバ196に戻ることになる。
LHG298は、両面回転子302を含む。回転子302の第1側面は、半分の流体力学チャンバ304を形成し、反対側面は、半分の流体力学チャンバ306を形成する。第1固定子308は、回転子302の第1側面に並置されて、他の半分の流体力学チャンバ304を形成する。第2固定子310は、回転子302の第2側面に並置されて、他の半分の流体力学チャンバ306を形成する。流体力学チャンバ304および306は、流体力学チャンバ86(図3および図3aを参照された)と実質的に同じに構成されてもよい。
Claims (63)
- 乗り物の客室の補助加熱を提供するための、乗り物の冷却システムに接続可能な加熱装置であって、前記冷却システムは、前記冷却システム内で循環する流体の少なくとも一部分を収集する膨張タンクと、前記客室を加熱するために、前記流体から空気流に熱を伝達する熱交換器とを有し、
吐出通路と再循環通路とを有する液体熱発生器とを備え、前記液体熱発生器は、前記冷却システムに接続される時に、前記流体を加熱するように動作し、
前記吐出通路を前記熱交換器の入口に流体接続するようになっている吐出ポートと、
前記液体熱発生器の前記再循環通路に流体接続する制御弁と、
前記制御弁を前記熱交換器の出口に流体接続するようになっているリターンポートとを備えることを特徴とする加熱装置。 - 前記液体熱発生器は、
固定子と、
前記固定子に同軸に整列し、前記固定子に隣接して配置される回転子であって、前記固定子に対して動作可能に回転可能である、回転子と、
前記回転子と同時回転するように前記回転子に取り付けられたシャフトと、
前記シャフトを回転可能に駆動する手段とをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の加熱装置。 - 前記駆動手段は、前記シャフトと同時回転するように前記シャフトに動作可能に接続し、エンジンのクランクシャフトと動作可能に係合するシーブを備えることを特徴とする請求項2記載の加熱装置。
- 前記駆動手段は、スリーブを前記シャフトに選択的に係合させるクラッチをさらに備えることを特徴とする請求項3記載の加熱装置。
- 前記クラッチは電磁クラッチであることを特徴とする請求項4記載の加熱装置。
- 前記クラッチは、制御デバイスから受け取る信号に応答して動作可能であることを特徴とする請求項4記載の加熱装置。
- 前記制御デバイスはマイクロプロセッサであることを特徴とする請求項6記載の加熱装置。
- 前記駆動手段は電動機を備えることを特徴とする請求項2記載の加熱装置。
- 前記固定子および前記回転子は、前記流体を加熱する空洞を画定し、加熱装置は、前記空洞を大気に通気するために、前記空洞に動作可能に接続する通気通路をさらに備え、前記通気通路は、前記通気通路を前記膨張タンクに動作可能に接続するようになっているポートを有することを特徴とする請求項2記載の加熱装置。
- 前記液体熱発生器は供給通路をさらに備え、加熱装置は、前記液体熱発生器の前記供給通路を、前記乗り物の前記冷却システムに流体接続するようになっている入口ポートをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。
- 前記供給通路を前記吐出通路に流体接続するバイパス通路をさらに備えることを特徴とする請求項10記載の加熱装置。
- 前記バイパス通路は、加熱装置が前記冷却システムに接続され、前記液体熱発生器が動作する時に、前記流体が前記吐出通路から前記供給通路へ移動することを防止するように動作可能な逆止弁を備えることを特徴とする請求項11記載の加熱装置。
- 加熱装置が前記冷却システムに接続され、前記液体熱発生器が動作する時に、前記入口ポートを通過する前記流体の実質的に全体の量が、前記液体熱発生器を通過することを特徴とする請求項11記載の加熱装置。
- 加熱装置が前記冷却システムに接続され、前記液体熱発生器が動作しない時に、前記入口ポートを通って前記加熱装置に入る前記流体の少なくとも一部分は、前記バイパス通路を通過することを特徴とする請求項11記載の加熱装置。
- 前記制御弁を前記冷却システムに流体接続するようになっている出口ポートをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。
- 前記制御弁は、加熱装置が前記冷却システムに接続される時に、前記リターンポートを通過する前記流体を所定の部分に選択的に分割するように動作可能であり、第1部分は前記リターン通路に送られ、第2部分は前記再循環通路に送られることを特徴とする請求項15記載の加熱装置。
- 前記制御弁は、加熱装置が前記冷却システムに接続され、前記液体熱発生器が動作しない時に、前記リターンポートを通過する流体の実質的に全体の量を、前記リターン通路に送るように動作可能に調整することができることを特徴とする請求項16記載の加熱装置。
- 前記制御弁と動作可能に通信する制御デバイスをさらに備え、前記制御デバイスは、加熱装置が前記冷却システムに接続される時に、前記リターン通路と前記再循環通路との間で前記流体の分配を制御するために、前記制御弁に制御信号を送出することが可能であることを特徴とする請求項15記載の加熱装置。
- 前記制御デバイスはマイクロプロセッサを備えることを特徴とする請求項18記載の加熱装置。
- 加熱装置が前記冷却システムに接続される時に、前記再循環通路を通過する前記流体の温度を検知する手段をさらに備え、前記温度検知手段は、前記制御手段と動作可能に通信し、前記流体の前記温度に相当する信号を前記制御手段に送出することが可能であることを特徴とする請求項18記載の加熱装置。
- 加熱装置が前記冷却システムに接続される時に、前記吐出通路を通過する前記流体の圧力を検知する手段をさらに備え、前記圧力検知手段は、前記制御手段と動作可能に通信し、前記冷却流体の前記圧力に相当する信号を前記制御手段に送出することが可能であることを特徴とする請求項18記載の加熱装置。
- 加熱装置が前記冷却システムに接続される時に、前記液体熱発生器の回転子の回転速度を検知する手段をさらに備え、前記速度検知手段は、前記制御手段と動作可能に通信し、前記回転子の前記回転速度に相当する信号を前記制御手段に送出することが可能であることを特徴とする請求項18記載の加熱装置。
- 前記制御弁は、加熱装置が前記冷却システムに接続され、前記液体熱発生器が動作する時に、前記リターンポートを通過する前記流体の所定の部分が、前記再循環通路を通り、かつ、前記液体熱発生器内に送られるようにさせるように動作可能であることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。
- 乗り物の客室に熱を供給する加熱システムであって、
流体から前記客室に送出可能な空気流に熱を伝達するように動作可能な熱交換器と、
前記流体を加熱するように動作可能な液体熱発生器と、
前記液体熱発生器から前記熱交換器へ前記流体を搬送するために、前記液体熱発生器を前記熱交換器に流体接続する吐出通路と、
入口ポートと出口ポートを有する制御弁と、
前記熱交換器から前記制御弁へ前記流体を搬送するために、前記熱交換器を前記制御弁の前記入口ポートに流体接続する熱交換器吐出通路と、
前記制御弁から前記液体熱発生器に前記流体を搬送するために、前記制御弁の前記出口ポートを前記液体熱発生器に流体接続する再循環通路とを備え、前記制御弁は、前記再循環通路を通り、かつ、前記液体熱発生器内に流れる前記流体量を選択的に制御するように動作可能であることを特徴とする加熱システム。 - 前記液体熱発生器は、
固定子と、
前記固定子に隣接して配置された回転子であって、前記固定子に対して動作可能に回転可能である、回転子と、
前記回転子と同時回転するように前記回転子に取り付けられたシャフトと、
前記シャフトを回転可能に駆動する手段とをさらに含むことを特徴とする請求項24記載の加熱システム。 - 前記駆動手段は、エンジンのクランクシャフトと同時回転するために、前記エンジンのクランクシャフトに動作可能に接続され、前記駆動手段は、選択的に離脱ことが可能であり、それによって、前記クランクシャフトが前記シャフトと独立に回転することが可能になることを特徴とする請求項25記載の加熱システム。
- 制御デバイスをさらに備え、前記駆動手段は、前記制御デバイスから受け取った信号に応答して動作可能であることを特徴とする請求項25記載の加熱システム。
- 前記制御デバイスはマイクロプロセッサであることを特徴とする請求項27記載の加熱システム。
- 前記回転子および固定子は前記流体を加熱する空洞を画定し、加熱システムは、膨張タンクをさらに備え、通気通路は前記空洞を前記膨張タンクに接続し、前記通気通路は前記空洞を大気に通気するように動作可能であることを特徴とする請求項25記載の加熱システム。
- 前記制御弁は、前記熱交換器吐出通路を通過する前記流体の所定の部分が、前記再循環通路を通り、かつ、前記液体熱発生器内に送られるように選択的にさせるように動作可能であることを特徴とする請求項24記載の加熱システム。
- 前記流体を受け取る入口通路および前記流体を吐出する出口通路を有するエンジンと、
前記エンジンの前記出口通路を前記液体熱発生器に流体接続する供給通路とをさらに備えることを特徴とする請求項24記載の加熱システム。 - 前記供給通路を前記吐出通路に流体接続するバイパス通路をさらに備えることを特徴とする請求項31記載の加熱システム。
- 前記バイパス通路は、前記流体が、前記吐出通路から前記供給通路へ流れることを防止するように動作可能な逆止弁を備えることを特徴とする請求項32記載の加熱システム。
- 前記供給通路を通過する流体の実質的に全体の量は、前記液体熱発生器が動作する時に、前記液体熱発生器を通過することを特徴とする請求項32記載の加熱システム。
- 前記供給通路を通過する前記流体の少なくとも一部分は、前記液体熱発生器が動作しない時に、前記バイパス通路を通過することを特徴とする請求項32記載の加熱システム。
- 入口を有するポンプと、
前記制御弁の第2出口ポートを前記ポンプの前記入口に流体接続するリターン通路とをさらに備えることを特徴とする請求項24記載の加熱システム。 - 前記制御弁は、前記吐出通路を通過する前記流体を所定の部分に選択的に分割するように動作可能であり、第1部分は前記リターン通路に送られ、第2部分は前記再循環通路に送られることを特徴とする請求項36記載の加熱システム。
- 前記制御弁は、前記吐出通路を通過する前記流体の実質的に全体の量を、前記リターン通路に送るように動作可能に調整可能であることを特徴とする請求項36記載の加熱システム。
- 前記制御弁は、前記吐出通路を通過する前記流体の実質的に全体の量を、前記再循環通路を通り、かつ、前記液体熱発生器内に送るように動作可能に調整可能であることを特徴とする請求項36記載の加熱システム。
- 前記制御弁と動作可能に通信する制御デバイスをさらに備え、前記制御デバイスは、前記リターン通路と前記再循環通路との間で前記流体の分配を制御するために、前記制御弁に制御信号を送出することが可能であることを特徴とする請求項36記載の加熱システム。
- 前記再循環通路を通過する前記冷却流体の温度を検知する手段をさらに備え、前記温度検知手段は、前記制御手段と動作可能に通信し、前記流体の前記温度に相当する信号を前記制御手段に送出することが可能であることを特徴とする請求項40記載の加熱システム。
- 前記吐出通路を通過する前記冷却流体の圧力を検知する手段をさらに備え、前記圧力検知手段は、前記制御手段と動作可能に通信し、前記流体の前記圧力に相当する信号を前記制御手段に送出することが可能であることを特徴とする請求項40記載の加熱システム。
- 前記液体熱発生器の回転子の回転速度を検知する手段をさらに備え、前記速度検知手段は、前記制御手段と動作可能に通信し、回転子の前記回転速度に相当する信号を前記制御手段に送出することが可能であることを特徴とする請求項40記載の加熱システム。
- エンジンのクランクシャフトに接続可能な、流体を加熱する装置であって、
前記クランクシャフトと同時回転するために、前記クランクシャフトに取り付け可能なエンジンプーリと、
前記エンジンプーリと同時回転するために、前記エンジンプーリに取り付けられたハウジングを有する液体熱発生器とを備えることを特徴とする装置。 - 前記ハウジングは、前記エンジンプーリの外側端によって画定された内部空間内に少なくとも部分的に配設されることを特徴とする請求項44記載の装置。
- 前記ハウジングは、前記エンジンプーリの外側端によって画定された内部空間内に完全に配設されることを特徴とする請求項44記載の装置。
- 前記液体熱発生器は、固定子および前記固定子に隣接して配置された回転子をさらに備え、前記回転子は、前記ハウジングと同時回転するために、前記ハウジングに取り付けられることを特徴とする請求項44記載の装置。
- 前記液体熱発生器は、前記固定子の第2側面に隣接して配置された第2回転子をさらに備え、前記第2回転子は、前記ハウジングと同時回転するために、前記ハウジングに取り付けられることを特徴とする請求項47記載の装置。
- 前記固定子および前記第1回転子は第1空洞を画定し、前記固定子および前記第2回転子は第2空洞を画定し、前記第1空洞は、前記第2空洞に流体接続されることを特徴とする請求項48記載の装置。
- 流体を加熱する装置であって、
入口通路と吐出通路を有する液体熱発生器と、
前記流体を収容する流体リザーバであって、前記液体熱発生器の入口通路に流体接続される、流体リザーバと、
前記液体熱発生器の前記吐出通路に流体接続された入口、および、前記流体リザーバに流体接続された出口を有する比例弁とを備え、前記比例弁は、前記液体熱発生器から前記流体リザーバへの前記流体の流れを選択的に制限するように動作可能であることを特徴とする加熱装置。 - 前記液体熱発生器は、第2吐出通路と第2入口通路をさらに備え、加熱装置は、前記第2吐出通路に流体接続した入口ポートと、前記液体熱発生器の第2入口通路に流体接続した出口ポートとをさらに備えることを特徴とする請求項50記載の加熱装置。
- 前記液体熱発生器は、回転子と、前記回転子の第1側面に隣接した配置された固定子とをさらに備え、前記固定子および回転子は、前記液体熱発生器の前記第1および第2吐出通路と流体連通するトロイダル空洞を画定することを特徴とする請求項50記載の加熱装置。
- 前記液体熱発生器は、前記回転子の第2側面に隣接して配置された第2固定子をさらに備え、前記回転子および前記第2固定子は第2トロイダル空洞を画定し、前記第1トロイダル空洞は、前記第2トロイダル空洞と流体接続されることを特徴とする請求項52記載の加熱装置。
- 前記トロイダル空洞の内部領域を大気に通気するように動作可能な通気通路をさらに備えることを特徴とする請求項52記載の加熱装置。
- 前記液体熱発生器は、前記流体リザーバと流体連通する入口と、前記トロイダル空洞と流体連通する出口とを有するラジアルコンプレッサをさらに備えることを特徴とする請求項52記載の加熱装置。
- 前記回転子は、動作可能に回転可能であり、前記ラジアルコンプレッサは、前記回転子と同時回転するために、前記回転子に取り付けられることを特徴とする請求項55記載の加熱装置。
- 流体を加熱する装置であって、
入口通路と吐出通路とを有する液体熱発生器と、
前記流体を収容する流体リザーバと、
可逆ポンプと、
前記可逆ポンプを前記流体リザーバに流体接続する第1通路と前記可逆ポンプを前記液体熱発生器に流体接続する第2通路とを備え、前記可逆ポンプは、前記流体リザーバと前記液体熱発生器の間で前記流体を前後方向に搬送するように動作可能であることを特徴とする加熱装置。 - 前記液体熱発生器は、吐出通路と第2入口通路をさらに備え、加熱装置は、前記第2吐出通路に流体接続された入口ポートと前記液体熱発生器の前記第2入口通路に流体接続された出口ポートとを有する熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項57記載の加熱装置。
- 前記液体熱発生器は、回転子と前記回転子の第1側面に隣接して配置された固定子をさらに備え、前記固定子および回転子は、前記可逆ポンプと前記熱交換器と流体連通するトロイダル空洞を画定することを特徴とする請求項57記載の加熱装置。
- 前記液体熱発生器は、前記回転子の第2側面に隣接して配置された第2固定子をさらに備え、前記回転子および前記第2固定子は第2トロイダル空洞を画定し、前記第1トロイダル空洞は、前記第2トロイダル空洞と流体接続されることを特徴とする請求項57記載の加熱装置。
- 前記トロイダル空洞に流体接続され、前記トロイダル空洞の内部領域を大気に通気するように動作可能な通気通路をさらに備えることを特徴とする請求項57記載の加熱装置。
- 前記第1および第2通路の少なくとも一方の中に配置された弁をさらに備え、前記弁は、前記液体熱発生器から前記流体リザーバへの前記流体の流れを少なくとも部分的に遮断するように動作可能であることを特徴とする請求項57記載の加熱装置。
- 前記弁は、前記可逆ポンプが動作しない時に、前記流体が、前記可逆ポンプを通って流れることを実質的に防止するように動作可能であることを特徴とする請求項62記載の加熱装置。
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