JP2022508443A - ヒートポンプシステム、熱管理方法及び車両 - Google Patents
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Abstract
ヒートポンプシステム、熱管理方法及び車両であって、ヒートポンプシステムは超電導液流路と冷媒流路とを一体化した集積式熱交換器（５）を備え、冷媒流路は、車載冷媒循環回路に設けられて、車両の乗員室内の温度を調節するために冷房及び／又は暖房に利用され、超電導液流路は、モータ放熱パイプと連通して、車載モータ（１）が放熱する熱量を吸収し、且つ相転移伝熱により前記熱量を集積式熱交換器（５）に伝達する。前記ヒートポンプは全車のエネルギー利用率を向上させるとともに、ヒートポンプシステムの許容環境温度を低下させることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、車両技術分野に関し、特に、ヒートポンプシステム、熱管理方法及び車両に関する。
新エネルギー車両は、自然資源の枯渇化に伴い、次世代のステップツールとして、人々の人気を呼んでいる。
そのうち、省エネルギーは新エネルギー車両にとって重要な指標となる。現在、新エネルギー車両は、冬の暖房時に高圧のスチームヒーターを採用しており、以下の３つのタイプがある。１．抵抗膜式。２．ＰＴＣ式。３．抵抗線式。以上の３つのモードは、冬の全車のニーズを満たすために、エネルギー消費が高く、効率が低く、冬の全車の航続距離の急激な低下を招き、省エネルギーの目標に逆行する。
そこで、この問題を解決するために、現在各大手メーカーはヒートポンプシステムを狙っている。冬には、ヒートポンプシステムを利用して全車に熱量を提供する。このように、車両の乗員室を加熱するために、車両動力電池が電力を追加して供給する必要がなく、ある程度で全車のエネルギー消費を低減し、車両の航続距離を向上させた。
しかしながら、本願の発明者は、冬場において、従来のヒートポンプシステムの作動が良好でなく、車両の熱量需要を満たすことができないとともに、ヒートポンプシステム全体のコストも高く、ヒートポンプシステムを車両に装着すると、車両の製造コストを大幅に増加させたことを発見した。また、本願の発明者は、新エネルギー車両のモータが作業中に、多くの余熱が発生し、この部分の熱量は、通常、その周囲の空気に熱エネルギーとして散発され、十分に利用されていないことを見出した。
そこで、本発明の第１態様の１つの目的は、冬には、車両に十分な熱量を供給できるヒートポンプシステムを提供することにある。
本発明の第１態様のもう１つの目的は、ヒートポンプシステムの製造コストを低減することにある。
本発明の第２態様の１つの目的は、冬には、車両のヒートポンプシステムに十分な熱量を供給できるヒートポンプシステムの熱管理方法を提供することにある。
本発明の第３態様の１つの目的は、上記のヒートポンプシステムまたは上記の熱管理方法を利用して熱管理を行う車両を提供することにあり、前記ヒートポンプシステムは冬には車両に十分な熱量を供給できる。
本発明の第１態様によれば、超電導液流路と冷媒流路とが一体化された集積式熱交換器を備えるヒートポンプシステムを提供する。
前記冷媒流路は、車載冷媒循環回路に設けられ、車両の乗員室内の温度を調節するために冷房及び／又は暖房に利用される。
前記超電導液流路は、モータ放熱パイプと連通し、前記モータ放熱パイプと前記超電導液流路との内部には超電導液がそれぞれ充填されており、前記超電導液は、車載モータの作動時に発生する熱量を吸収し、且つ相転移伝熱により前記熱量を前記超電導液流路に伝達する。
さらに、前記集積式熱交換器の扁平管は、二重管構造であり、冷媒扁平管と、前記冷媒扁平管の外に挿設された超電導液扁平管とを有する。前記冷媒扁平管内には前記冷媒流路が設けられ、前記超電導液扁平管内には前記超電導液流路が設けられている。
さらに、前記集積式熱交換器は、複数の扁平管を有し、各前記扁平管の横断面は、複数の冷媒流路と複数の超電導液流路により構成された多孔構造であり、複数の前記冷媒流路は、第１平面内において間隔を置いて配列され、複数の前記超電導液流路は、間隔を置いて配列され且つ第２平面及び第３平面内に位置し、前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面は、互いに平行であり、前記第１平面は、前記第２平面と前記第３平面との間に位置する。
さらに、当該集積式熱交換器は、冷媒集液管と超電導液集液管と、を備える。
冷媒集液管は、複数の前記冷媒流路の両端に設けられ、且つそれぞれの前記冷媒流路と連通する。
前記超電導液集液管は、複数の前記超電導液流路の一方側に設けられ且つ各前記超電導液流路と連通し、前記冷媒流路及び前記冷媒集液管内を冷媒が流通するように前記超電導液集液管と前記冷媒集液管とは互いに離隔し、前記超電導液は、前記超電導液流路及び前記超電導液集液管内に封入するように設けられ、相転移により伝熱し且つ流動する必要がなく、前記超電導液集液管は、前記超電導液流路と前記モータ放熱パイプとの間に位置する。
さらに、前記モータ放熱パイプは、モータコントローラに接触しており、前記モータ放熱パイプ内の超電導液は、前記モータコントローラの作動時に放熱した余熱を吸収し、且つ前記モータコントローラの作動時に放熱した余熱を放熱させる。
さらに、前記冷媒循環回路は、順次に接続された圧縮機と、車内凝縮器と、車内蒸発器と、集積式熱交換器とを備えている。
さらに、前記冷媒循環回路は、第１電磁三方弁、第２電磁三方弁及び電磁弁を備える。
前記第１電磁三方弁では、第１ポートが前記車内凝縮器と連通し、第２ポートが前記第２電磁三方弁の一端と連通し、第３ポートが前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に前記集積式熱交換器と連通する。
前記第２電磁三方弁では、第１ポートが前記車内蒸発器と連通し、第２ポートが前記第１電磁三方弁と連通し、第３ポートが前記圧縮機と連通する。
前記電磁弁は、一端が前記集積式熱交換器と連通し、他端が前記圧縮機と連通する。
さらに、前記冷媒循環回路は、前記冷媒循環回路内の冷媒の圧力及び温度を変化させるための第１膨張弁及び第２膨張弁を備え、前記第１膨張弁は、前記車内凝縮器と前記車内蒸発器との間に位置し、前記第２膨張弁は、前記車内蒸発器と前記集積式熱交換器との間に位置している。
また、前記冷媒循環回路は、気液分離器をさらに備え、前記気液分離器の出液口は、前記圧縮機と連通し、前記気液分離器の入液口は、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転時に前記電磁弁と連通し、かつ、前記ヒートポンプシステムが冷房運転時に前記第２電磁三方弁の第３ポートと連通して、前記圧縮機に入った冷媒に対して気液分離を行なって、分離された気態冷媒を前記圧縮機に導出して、前記圧縮機を保護する。
本発明の第２態様によれば、以下の構成を備えるヒートポンプシステム熱管理方法を提供する。前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する時に、冷媒が圧縮機から出発し、車内凝縮器、車内蒸発器及び集積式熱交換器を順次に通過し、最後に前記圧縮機に戻るように制御する。
また、前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に、前記冷媒が前記圧縮機から出発し、前記車内凝縮器、前記集積式熱交換器及び前記車内蒸発器を順次に通過し、最後に前記圧縮機に戻すように制御する。
また、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿モードにあり、且つ前記冷媒が前記車内凝縮器を通過する際に、前記車内の温度を高めるために、前記冷媒は車内の乗員室に熱量を放出し、
前記冷媒は、前記車内蒸発器を通過する際に蒸発吸熱して前記車内の湿度を低下させ、前記冷媒は、前記集積式熱交換器を通過する際に、前記超電導液流路における超電導液の熱及び空気における熱を吸収するように蒸発する。
前記冷媒は、前記車内蒸発器を通過する際に蒸発吸熱して前記車内の湿度を低下させ、前記冷媒は、前記集積式熱交換器を通過する際に、前記超電導液流路における超電導液の熱及び空気における熱を吸収するように蒸発する。
本発明の第３形態によれば、本発明に係る車両は、上記のヒートポンプシステムを備えるかまたは上記の熱管理方法によって熱管理を行い、前記車両における車載モータは、走行動力を供給するための駆動モータ、変速モータまたはワイパーモータである。
本発明のヒートポンプシステム、熱管理方法及び車両は、モータ放熱パイプと連通する超電導液流路と車載冷媒循環回路に設けられた冷媒流路とが設けられた集積式熱交換器を配置する。ここで、前記集積式熱交換器は、暖房及び暖房除湿運転の時に、前記冷媒流路内の冷媒が前記集積式熱交換器の内部の前記超電導液流路内に位置する超電導液から放熱した熱を吸収して前記ヒートポンプシステムの使用に供して、冬の時にヒートポンプシステムの周囲環境からの吸熱不足を補い、ヒートポンプシステムが正常に作動して全車に十分な熱量を供給可能に構成される。これにより、ヒートポンプシステムの作業効率が大幅に向上させるとともに、ヒートポンプシステムの許容環境温度を広げる。全車へ供給される熱量は、動力電池の電気量を過多に消費する必要がないので、新エネルギー車両の航続距離を間接的に向上させつつ、モータ稼働中に発散する熱量が再利用され、全車のエネルギー利用率も向上し、現在の省エネの傾向に合致する。
さらに、ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する場合に、ヒートポンプシステムでの車内凝縮器と車内蒸発器と集積式熱交換器とが直列に接続される。従来のヒートポンプシステムが暖房除湿運転する時に、冷媒が圧縮機から出発して、車内凝縮器を流れてから２路に分かれて圧縮機に戻す。そのうちの１つは膨張弁のスロットル作用により集積式熱交換器に入って熱交換された後に流出して、電磁弁の導流作用により圧縮機に戻し、もう１つは電磁弁の導流作用を経た後に、膨張弁のスロットル作用により車内蒸発器に入って吸熱除湿され、さらに前記車内蒸発器から流出して、冷媒圧力バランス弁によって圧力が調節された後に圧縮機に戻すようにしたので、従来のヒートポンプシステムに比べて、本発明のヒートポンプシステムは、合理的な配管レイアウトによってヒートポンプシステム冷媒回路における電磁弁本数および冷媒圧力バランス弁を少なくすることができるので、ヒートポンプシステムの構築を簡素化しただけでなく、ヒートポンプシステムの車両での配置をさらに簡単にさせ、ヒートポンプシステムの製造コストを効果的に低減させた。
以下、本発明のいくつかの具体的な実施形態について、図面を参照しつつ、限定的ではなく例示的に詳細に説明する。図面における同一の符号は同一または類似する部品または部分を示す。当業者は、これらの図面は必ずしも比例して描かれていないと理解すべきである。
図１は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプシステムの原理を示すブロック図である。図１に示すように、前記ヒートポンプシステムは、超電導液流路と冷媒流路とを一体化した集積式熱交換器５を備えている。前記冷媒流路は、車載冷媒循環回路に設けられ、車両の乗員室内の温度を調節するために冷房及び／又は暖房に利用される。前記超電導液流路は、モータ放熱パイプと連通し、前記モータ放熱パイプと前記超電導液流路との内部には超電導液がそれぞれ充填されており、前記超電導液は、車載モータ１の作動時に発生する熱量を吸収し、且つ相転移伝熱により前記熱量を前記超電導液流路に伝達する。
具体的には、車載モータ１の作動時に発生する熱が前記超電導液流路に伝わると、前記超電導液流路から放出した熱が冷媒流路内の冷媒により吸収され、且つ冷媒循環回路を通じて乗員室内に熱が伝わる。ここで、超電導液の相転移とは、超電導液分子が自身の分子振動によって、隣接する温度の低い超電導液分子に熱を伝達するという意味である。前記超電導液は、硫酸カリウム、重クロム酸カリウム及び二次蒸留水が一定の割合で作られることができる。このように、車載モータ１から発生する熱は、超電導液によって伝達され、最終的に集積式熱交換器５の内部に伝達されて冷媒に吸収される。このため、モータ放熱パイプに水ポンプを取り付けて超電導液を循環流動させることで車載モータ１から発生する熱を伝達する必要もなく、構造が簡単であるばかりでなく、エネルギーを効果的に節約して、製造コストを大幅に低減させ、現在の省エネの傾向に合致する。ただし、図１に示したように、前記冷媒循環回路は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆパイプからなる回路を有していてもよい。
本発明のヒートポンプシステムは、車載冷媒循環回路に設けられた冷媒流路と、モータ放熱パイプと連通する超電導液流路とが設けられた集積式熱交換器５を配置する。ここで、前記集積式熱交換器５は、暖房及び暖房除湿運転の時に、前記冷媒流路内の冷媒が前記集積式熱交換器５の内部の前記超電導液流路内に位置する超電導液から放熱した熱を吸収して前記ヒートポンプシステムの使用に供して、冬の時に、ヒートポンプシステムの周囲環境からの吸熱不足を補い、ヒートポンプシステムが正常に作動して全車に十分な熱量を供給可能に構成される。これにより、ヒートポンプシステムの作業効率が大幅に向上させるとともに、ヒートポンプシステムの許容環境温度を広げる。全車へ供給される熱量が動力電池の電気量を過多に消費する必要がないので、新エネルギー車両の航続距離を間接的に向上させつつ、モータ稼働中に発散する熱量が再利用され、全車のエネルギー利用率も向上し、現在の省エネの傾向に合致する。
さらに、本発明の一実施形態では、図２は本発明の一実施形態に係る集積式熱交換器の概略構成図である。図３は、本発明の一実施形態に係る集積式熱交換器の冷媒流路及び超電導液流路の概略構成図である。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面模式図である。図２に示すように、集積式熱交換器５は、複数本の扁平管５１を有し、前記扁平管５１毎の横断面が多孔構造（図４を参照）であり、この多孔構造は、複数の冷媒流路１９と複数の超電導液流路２０とにより構成される（図３及び図４を参照）。複数の前記冷媒流路１９は、間隔をあけて配列され、且つ第１平面内に位置する。複数の前記超電導液流路２０は、間隔をあけて配列され、且つ第２平面及び第３平面内に位置する。前記第１平面と前記第２平面と前記第３平面とは、平行である。前記第１平面は、前記第２平面と前記第３平面との間に位置する。
また、図２に示すように、集積式熱交換器５は、冷媒集液管１６と、超電導集液管１８と、をさらに備えている。図２及び図３に示すように、前記冷媒集液管１６は、複数の前記冷媒流路１９の両端に設けられ、且つ前記冷媒流路１９の各々と連通している。前記超電導液集液管１８は、複数の超電導液流路２０の一方側に設けられ、且つ前記超電導液流路２０の各々と連通する。冷媒流路１９及び冷媒集液管１６内を冷媒が流通するように、前記超電導液集液管１８と前記冷媒集液管１６とは離隔している。前記超電導液は、前記超電導液流路２０及び前記超電導液集液管１８内に封入するように設けられ、相転移により伝熱し且つ流動する必要がない。ここで、前記超電導液集液管１８は、前記超電導液流路２０と前記モータ放熱パイプとの間に位置する。
上記構成の設置により、車載モータ１から発生する熱は、冷媒によって十分に吸収されて乗員室に伝達されるので、車両のエネルギー利用率を効果的に高めることができる。
また、本発明の他の実施形態においては、前記集積式熱交換器５は、二重管構造である扁平管を有し、前記扁平管は、冷媒扁平管と、前記冷媒扁平管の外に挿設された超電導液扁平管とを含み、前記冷媒扁平管内には前記冷媒流路が設けられ、前記超電導液扁平管内には前記超電導液流路が設けられている。
この実施形態では、前記集積式熱交換器５の構成は、図２の集積式熱交換器の構成と類似しているが、冷媒扁平管の内部には１つの冷媒流路のみがあり、超電導液扁平管の内部には１つの超電導液流路のみがあり、前記超電導液流路が冷媒扁平管の外壁と超電導液扁平管の内壁からなる点で相違している。このようにすることで、より多くの超電導液が超電導液流路に流れ込んで熱を供給するだけでなく、冷媒流路中の冷媒と超電導液流路中の超電導液とが１つの扁平管の厚さだけ隔てられるため、冷媒に超電導液の熱をより容易かつ十分に吸熱させて、乗員室の加熱に利用することができる。
なお、本発明の一実施形態では、図１に示すように、前記モータ放熱パイプは、モータコントローラ４に接触しており、前記モータ放熱パイプ内の超電導液は、前記モータコントローラ４が作動する際に放出した余熱を吸収し、且つ前記モータコントローラが作動する際に放出する余熱を放熱させる。このように、前記ヒートポンプシステムは、さらに、前記モータコントローラ４の作動時に発生する余熱を利用して全車のエネルギー利用率をより高めるとともに、モータコントローラ４の作動時に発生する余熱をモータ放熱パイプを通じてタイムリーに放熱して、モータコントローラ４の作動寿命を延ばすことにも有利である。
さらに、図１に示すように、前記冷媒循環回路は、順次に接続された圧縮機６と、車内凝縮器７と、車内蒸発器８と、前記集合式熱交換器５とを備えている。一方、図１に示すように、前記冷媒循環回路は、第１電磁三方弁１２と、第２電磁三方弁１３と、電磁弁１４と、をさらに備えている。前記第１電磁三方弁１２では、第１ポートが前記車内凝縮器７と連通し、第２ポートが前記第２電磁三方弁１３の一端と連通し、第３ポートが前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に、前記集積式熱交換器５と連通する。前記第２電磁三方弁１３では、第１ポートが前記車内蒸発器８と連通し、第２ポートが前記第１電磁三方弁１２と連通し、第３ポートが前記圧縮機６と連通している。前記電磁弁１４は、一端が前記集積式熱交換器５と連通し、他端が前記圧縮機６と連通している。
また、図１に示すように、前記冷媒循環回路は、第１膨張弁９と、第２膨張弁１０とをさらに備えている。前記第１膨張弁９は、前記車内凝縮器７と前記車内蒸発器８との間に位置する。前記第２膨張弁１０は、前記車内蒸発器８と前記集積式熱交換器５との間に位置する。前記第１膨張弁９及び前記第２膨張弁１０は、前記冷媒循環回路内における冷媒の圧力と温度とを変更するためのものである。
また、図１に示すように、前記冷媒循環回路は、さらに、気液分離器２１を備えてもよい。前記気液分離器２１の出液口は、前記圧縮機６と連通し、前記気液分離器の入液口は、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する時に前記電磁弁１４と連通し、かつ、前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に前記第２電磁三方弁１３の第３ポートと連通して、前記圧縮機６に入った冷媒に対して気液分離を行なって、分離された気態冷媒を前記圧縮機６に導出して、前記圧縮機６を保護する。
また、本発明の一実施形態において、以下の構成を備えるヒートポンプシステムの熱管理方法を提供する。前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する場合、冷媒が圧縮機から出発し、車内凝縮器、車内蒸発器及び集積式熱交換器を順次に通過し、最後に前記圧縮機に戻すように制御する。前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に、前記冷媒が前記圧縮機から出発し、前記車内凝縮器、前記集積式熱交換器及び前記車内蒸発器を順次に通過し、最後に前記圧縮機に戻すように制御する。また、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿モードにある場合、前記冷媒が前記車内凝縮器を通過する際に、前記車内の温度を高めるために、車内の乗員室に熱を放出する。前記冷媒は、前記車内蒸発器を通過する際に蒸発吸熱して車内の湿度を低下させる。前記冷媒は、前記集積式熱交換器を通過する際に、前記超電導液流路における超電導液の熱及び空気における熱を吸熱するように蒸発する。
具体的には、暖房除湿運転する時に、図５は、本発明の一実施形態に係る暖房除湿運転での冷媒の流れを示す図である。そのうち、図中矢印の方向は冷媒の流れを表している。図５に示すように、前記冷媒は、前記圧縮機６から出発して、前記車内凝縮器７、前記車内蒸発器８及び前記集合式熱交換器５を順次に通過し、最後に前記圧縮機６に戻って、車両の乗員室に熱を与え、乗員の乗り心地を保証する。これと同時に、前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に、前記冷媒が前記圧縮機６から出発し、前記車内凝縮器７、前記集積式熱交換器５及び前記車内蒸発器８の順次に通過し、最後に前記圧縮機６に戻すように制御する。
このため、本発明のヒートポンプシステムの熱管理方法は、暖房除湿運転の時に、圧縮機６、車内凝縮器７、車内蒸発器８及び集積式熱交換器５が直列に接続され、且つ第１膨張弁９及び第２膨張弁１０のスロットル作用によって、冷媒は正常的に機能して、ヒートポンプシステムの運転効率及び運転安全を保証することができる。従来のヒートポンプシステムが暖房除湿運転の時に、冷媒が圧縮機から車内凝縮器を流してから２路に分かれて圧縮機へ戻し、そのうちの１つは膨張弁のスロットル作用により集積式熱交換器に入って熱交換された後に流出して、電磁弁の導流作用により圧縮機に戻し、もう１つは電磁弁の導流作用を経た後に、膨張弁のスロットル作用により車内蒸発器に入って吸熱除湿され、さらに前記車内蒸発器から流出して、冷媒圧力バランス弁によって圧力が調節された後に圧縮機に戻すようにしたので、本発明のヒートポンプシステムは、合理的な配管レイアウトによってヒートポンプシステム冷媒回路における電磁弁本数および冷媒圧力バランス弁を少なくすることができるので、ヒートポンプシステムの構築を大幅に簡素化しただけでなく、システムの制御が簡単になり、車両におけるシステムの配置難易度を低減させ、タクトの向上を図ると共に、システムの製造コストを効果的に低減させ、車両の負荷を低減させ、生産効率を効果的に向上させる。
さらに、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する時に、前記冷媒は、前記車室内凝縮器７を通過する際に、車内の温度を上昇させるために前記車内の乗員室に放熱する。前記冷媒が前記車室内蒸発器８を通過する際に、前記冷媒の一部は蒸発吸熱して、車内の乗員室内の水蒸気を放熱させて小滴に液化させ、前記車内の湿度を低下させる。前記冷媒が前記集積式熱交換器５を通過する際に、前記冷媒の他の一部は蒸発して前記超電導液流路における超電導液の熱及び空気における熱を吸熱する。ここで、冷媒が集積式熱交換器５に入って蒸発する場合、まず車内蒸発器８の中で蒸発して、車内への除湿作用を果たすとともに、第２膨張弁１０のスロットル作用によって冷媒を車室内蒸発器８から集積式熱交換器５にスムーズに進入させる。これにより、通常のヒートポンプシステムに設けられた圧力バランス弁を節約することができ、コストを効果的に低減し、車両の軽量化設計にも対応できる。
また、本発明の一実施形態に係る車両には、上記のヒートポンプシステムを備えるかまたは上記の熱管理方法により熱管理を行い、前記車両における車載モータは走行動力を供給する駆動モータ、変速モータまたはワイパーモータである。
前記車両には上記のヒートポンプシステムが設けられるため、車載冷媒循環回路に設けられた冷媒流路と、モータ放熱パイプと連通する超電導液流路とが設けられた集積式熱交換器５を備えている。ここで、前記集積式熱交換器５は、暖房及び暖房除湿運転の時に、前記冷媒流路内の冷媒が前記集積式熱交換器５の内部の前記超電導液流路内に位置する超電導液から放熱した熱を吸収して前記ヒートポンプシステムの使用に供して、冬の時に、ヒートポンプシステムの周囲環境からの吸熱不足を補い、ヒートポンプシステムが正常に作動して全車に十分な熱量を供給可能に構成される。これにより、ヒートポンプシステムの作業効率が大幅に向上させるとともに、ヒートポンプシステムの許容環境温度を広げる。全車へ供給される熱量が動力電池の電気量を過多に消費する必要がないので、新エネルギー車両の航続距離を間接的に向上させつつ、モータ稼働中に発散する熱量が再利用され、全車のエネルギー利用率も向上し、現在の省エネの傾向に合致する。
ここまで、当業者は、本発明の例示的な実施形態を詳細に示して記載したが、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、本発明の原理に適合する他の多くの変形または補正を、本開示により直接決定または導出することができる。従って、本発明の範囲は、これらの他の変形例又は修正のすべてをカバーしていると理解及び認定されるべきである。
Claims (10)
- 超電導液流路と冷媒流路とを一体化した集積式熱交換器を備え、
前記冷媒流路は、車載冷媒循環回路に設けられて、車両の乗員室内の温度を調節するために冷房及び／又は暖房に利用され、
前記超電導液流路は、モータ放熱パイプと連通し、
前記モータ放熱パイプと前記超電導液流路との内部には超電導液がそれぞれ充填されており、
前記超電導液は、車載モータの作動時に発生する熱量を吸収し、且つ相転移伝熱により前記熱量を前記超電導液流路に伝達することを特徴とするヒートポンプシステム。 - 前記集合式熱交換器の扁平管は、二重管構造であり、前記扁平管は、冷媒扁平管と、前記冷媒扁平管の外に挿設された超電導液扁平管とを含み、前記冷媒扁平管内には前記冷媒流路が設けられ、前記超電導液扁平管内には前記超電導液流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
- 前記集積式熱交換器は、複数の扁平管を有し、各前記扁平管の横断面は、複数の冷媒流路と複数の超電導液流路により構成された多孔構造であり、複数の前記冷媒流路は、第１平面内において間隔を置いて配列され、
複数の前記超電導液流路は、間隔を置いて配列され且つ第２平面及び第３平面内に位置し、
前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面は、互いに平行であり、前記第１平面は、前記第２平面と前記第３平面との間に位置することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。 - 前記集積式熱交換器は、冷媒集液管と超電導液集液管とをさらに含み、前記冷媒集液管は、複数の前記冷媒流路の両端に設けられ、且つ各前記冷媒流路と連通し、
前記超電導液集液管は、複数の前記超電導液流路の一方側に設けられ且つ各前記超電導液流路と連通し、前記冷媒流路及び前記冷媒集液管内を冷媒が流通するように前記超電導液集液管と前記冷媒集液管とは互いに離隔し、
前記超電導液は、前記超電導液流路及び前記超電導液集液管内に閉鎖するように設けられ、相転移により伝熱し且つ流動する必要がなく、
前記超電導液集液管は、前記超電導液流路と前記モータ放熱パイプとの間に位置することを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプシステム。 - 前記モータ放熱パイプは、モータコントローラに接触しており、前記モータ放熱パイプ内の超電導液は、前記モータコントローラの作動時に放熱した余熱を吸収し、且つ前記モータコントローラの作動時に放熱した余熱を放熱させることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
- 前記冷媒循環回路は、順次に接続された圧縮機と、車内凝縮器と、車内蒸発器と、前記集積式熱交換器とを備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
- 前記冷媒循環回路は、第１電磁三方弁、第２電磁三方弁及び電磁弁をさらに備え、
前記第１電磁三方弁では、第１ポートが前記車内凝縮器と連通し、第２ポートが前記第２電磁三方弁の一端と連通し、第３ポートが前記ヒートポンプシステムが冷房運転時に前記集積式熱交換器と連通し、
前記第２電磁三方弁では、第１ポートが前記車内蒸発器と連通し、第２ポートが前記第１電磁三方弁と連通し、第３ポートが前記圧縮機と連通し、
前記電磁弁は、一端が前記集積式熱交換器と連通し、他端が前記圧縮機と連通することを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプシステム。 - 前記冷媒循環回路は、前記冷媒循環回路内の冷媒の圧力及び温度を変更するための第１膨張弁及び第２膨張弁をさらに備え、前記第１膨張弁は、前記車内凝縮器と前記車内蒸発器との間に位置し、前記第２膨張弁は、前記車内蒸発器と前記集積式熱交換器との間に位置し、
前記冷媒循環回路は、気液分離器をさらに備え、前記気液分離器の出液口は、前記圧縮機と連通し、前記気液分離器の入液口は、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する時に前記電磁弁と連通し、かつ、前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に前記第２電磁三方弁の第３ポートと連通して、前記圧縮機に入った冷媒に対して気液分離を行なって、分離された気態冷媒を前記圧縮機に導出して、前記圧縮機を保護することを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプシステム。 - 前記ヒートポンプシステムが暖房除湿運転する時に、冷媒が圧縮機から出発し、室内凝縮器、室内蒸発器及び集積式熱交換器を順次に通過し、最後に前記圧縮機に戻すように制御し、
前記ヒートポンプシステムが冷房運転する時に、前記冷媒が前記圧縮機から出発し、前記車内凝縮器、前記集積式熱交換器及び前記車内蒸発器を順次に通過し、最後に前記圧縮機に戻すように制御し、
また、前記ヒートポンプシステムが暖房除湿モードにあり、且つ前記冷媒が前記車内凝縮器を通過する際に、前記車内の温度を高めるために、前記冷媒は車内の乗員室に熱を放出し、
前記冷媒は、前記車内蒸発器を通過する際に、蒸発吸熱して前記車内の湿度を低下させ、
前記冷媒は、前記集積式熱交換器を通過する際に、前記超電導液流路における超電導液の熱及び空気における熱を吸収するように蒸発することを特徴とするヒートポンプシステムの熱管理方法。 - 請求項１～８のいずれか１つに記載の前記ヒートポンプシステムを備えるかまたは請求項９に記載の熱管理方法によって熱管理を行う車両であって、前記車両における車載モータは、走行動力を供給するための駆動モータ、変速モータまたはワイパーモータであることを特徴とする車両。
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