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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung,
in der Wärme
von einer Niedertemperaturseite zu einer Hochtemperaturseite transportiert
wird.
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Beschreibung verwandter
Technik
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US-A-6
574 977-B2 (entspricht JP-A-2002-98430) beschreibt eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung,
die umfasst: einen ersten Hochdruckwärmeaustauscher, in dem Hochdruckkältemittel
mit einem ersten Fluid Wärme
austauscht, und einen zweiten Hochdruckwärmeaustauscher, in dem Hochdruckkältemittel,
das aus dem ersten Hochdruckwärmeaustauscher
strömt,
mit einem zweiten Fluid, das eine niedrigere Temperatur als die
des ersten Fluids hat, Wärme
austauscht. Folglich ist eine von der Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
erhaltene Wärmemenge
die Summe einer von dem ersten Hochdruckwärmeaustauscher erhaltenen Wärmemenge
und einer von dem zweiten Hochdruckwärmeaustauscher erhaltenen Wärmemenge.
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Außerdem beschreibt
JP-A-2002-98430 eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung,
die für
eine Klimaanlage verwendet wird, in der ein innerer Wärmeaustauscher
in einer Kühlungsbetriebsart
als ein Verdampfer (Niederdruckwärmeaustauscher)
und in einer Heizungsbetriebsart als ein Kältemittestrahler (Hochdruckwärmeaustauscher)
verwendet wird. Da der innere Wärmeaustauscher
jedoch sowohl für
den Verdampfer als auch den Kältemittelstrahler
verwendet wird, wird kondensiertes Wasser, das auf dem inneren Wärmeaustauscher
während
der Kühlungsbetriebsart
oder einer Entfeuchtungsbetriebsart erzeugt wird, erwärmt und
in der Heizungsbetriebsart verdampft und wird zusammen mit Luft
in den Fahrzeugraum geblasen, wodurch leicht ein Beschlag auf einer
Windschutzscheibe des Fahrzeugs verursacht wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Angesichts
der vorangehenden Probleme, ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
bereitzustellen, welche den Kreislaufwirkungsgrad wirksam verbessern
kann.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine für eine Klimaanlage
verwendete Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
bereitzustellen, welche den Kreislaufwirkungsgrad in wirksam verbessern
kann.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklimaanlage
mit einer Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
bereitzustellen, welche den Kreislaufwirkungsgrad verbessern kann, während ein
Beschlag auf einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs verhindert wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung:
einen Kompressor zum Ansaugen und Komprimieren von Kältemittel;
einen ersten Hochdruckwärmeaustauscher,
der derart angeordnet ist, daß er
ein erstes Fluid, das in einem ersten Fluidkreis zirkuliert, unter
Verwendung von Hochdruckkältemittel,
das von dem Kompressor abgegeben wird, erwärmt; einen zweiten Hochdruckwärmeaustauscher,
der derart angeordnet ist, daß er
ein zweites Fluid erwärmt, das
in einem zweiten Fluidkreis zirkuliert, wobei er das Hochdruckkältemittel
verwendet, das aus dem ersten Hochdruckwärmeaustauscher strömt; einen ersten
Heizungswärmeaustauscher,
der derart angeordnet ist, daß er
ein drittes Fluid unter Verwendung des ersten Fluids erwärmt; einen
zweiten Heizungswärmeaustauscher,
der derart angeordnet ist, daß er das
dritte Fluid unter Verwendung des zweiten Fluids erwärmt; eine
Dekomprimierungseinheit, die derart angeordnet ist, daß sie das
Hochdruckkältemittel, das
aus dem zweiten Hochdruckwärmeaustauscher strömt, dekomprimiert;
und einen Niederdruckwärmeaustauscher,
der derart angeordnet ist, dass er Niederdruckkältemittel, das von der Dekomprimierungseinheit
dekomprimiert wird, verdampft. Folglich kann der Wirkungsgrad des
Kältemittelkreislaufs
unter Verwendung der ersten und zweiten Hochdruckwärmeaustauscher
und der ersten und zweiten Heizungswärmeaustauscher verbessert werden.
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Da
der erste und zweite Heizungswärmeaustauscher
außerdem
getrennt von dem Niederdruckwärmeaustauscher
aufgebaut sind, welcher als Kühlungswärmeaustauscher
verwendet wird, wird der Niederdruckwärmeaustauscher nicht umgeschaltet, um
als ein Kältemittelstrahler
betrieben zu werden. Daher kann dies verhindern, dass eine Windschutzscheibe
aufgrund der Verdampfung von Kondenswasser auf dem Niederdruckwärmeaustauscher während einer
Heizungsbetriebsart beschlagen wird, wenn der Wärmepumpenkreislauf für eine Klimaanlage
verwendet wird.
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Zum
Beispiel kann der erste Heizungswärmeaustauscher in einer Strömungsrichtung
des dritten Fluids stromabwärtig
von dem zweiten Heizungswärmeaustauscher
angeordnet sein, oder der erste Hochdruckwärmeaustauscher kann einen Kältemitteldurchgang
haben, der sich zu einem Kältemitteldurchgang
des zweiten Hochdruckwärmeaustauschers
erstreckt. Außerdem
kann eine Wärmeerzeugungseinheit
in dem ersten Fluidkreis angeordnet sein, und/oder eine Wärmeerzeugungseinheit
kann in dem zweiten Fluidkreis angeordnet sein.
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Alternativ
kann das Hochdruckkältemittel
als eine erste Wärmequelle
verwendet werden. In diesem Fall kann die zweite Wärmequelle
in dem ersten Fluidkreis angeordnet sein, um eine Wärmemenge an
das erste Fluid zuzuführen,
und eine dritte Wärmequelle
kann in dem zweiten Fluidkreis angeordnet sein, um eine Wärmemenge,
die kleiner als die von der zweiten Wärmequelle zugeführte Wärmemenge ist,
an das zweite Fluid zuzuführen.
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Alternativ
kann die Dekomprimierungseinheit umfassen: einen ersten Dekomprimierungsabschnitt zum
Dekomprimieren des Hochdruckkältemittels
von dem zweiten Hochdruckwärmeaustauscher
in einer ersten Betriebsart und einen zweiten Dekomprimierungsabschnitt
zum Dekomprimieren des Hochdruckkältemittels, das den ersten
Dekomprimierungsabschnitt umgeht, in einer zweiten Betriebsart. In
diesem Fall umfasst der Niederdruckwärmeaustauscher einen ersten
Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels,
das in der ersten Betriebsart in dem ersten Dekomprimierungsabschnitt
dekomprimiert wird, und einen zweiten Verdampfer zum Verdampfen
des Kältemittels,
das in der zweiten Betriebsart in dem zweiten Dekomprimierungsabschnitt
dekomprimiert wird.
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Außerdem kann
die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
geeignet für
eine Fahrzeugklimaanlage oder eine Klimaanlage für andere Anwendungen verwendet
werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
leichter ersichtlich, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen
betrachtet wird, in welchen:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine integrierte Einheit aus ersten
und zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschern
der ersten Ausführungsform
zeigt, in denen das Kältemittel
mit Wasser Wärme
austauscht;
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3 ein
p-h-Diagram (Diagramm von Druck und spezifischer Enthalpie) des
Wärmepumpenkreislaufs
gemäß der ersten
Ausführungsform
ist;
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4 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ein
p-h-Diagram (Diagramm von Druck und spezifischer Enthalpie) eines
Wärmepumpenkreislaufs
in einem Vergleichsbeispiel ist.
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Genaue Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
In dieser Ausführungsform
wird eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
der vorliegenden Erfindung typischerweise für eine Klimaanlage für ein Fahrzeug
verwendet und wird bereitgestellt, um einen Kreislaufwirkungsgrad
zu verbessern, während
sie eine zusätzliche
Heizfunktion hat.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
einen Kältemittelkreislauf
R, in dem Kältemittel
zirkuliert, und einen ersten Wasserkreis W1, in dem Motorkühlwasser
als ein erstes Fluid zirkuliert, und einen zweiten Wasserkreis W2,
in dem Wasser als ein zweites Fluid zirkuliert. In dieser Ausführungsform
sind der erste Wasserkreis W1 und der zweite Wasserkreis W2 unabhängig voneinander
ausgebildet. Der erste Wasserkreis W1 und der zweite Wasserkreis
W2 können
jedoch teilweise miteinander verbunden sein.
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Zuerst
wird der Kältemittelkreislauf
R beschrieben. In dem Kältemittelkreislauf
R von 1 saugt ein Kompressor 1 niederdruckseitiges
Kältemittel
an, komprimiert es und gibt komprimiertes Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel
ab. Ein erster Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher
(erster Hochdruckwärmeaustauscher) 2 ist
derart angeordnet, dass er den Wärmeaustausch
zwischen dem von dem Kompressor 1 abgegebenen Hochtemperatur- und
Hochdruckkältemittel
und dem in dem ersten Wasserkreis W1 zirkulierenden Motorkühlwasser durchführt. Außerdem ist
ein zweiter Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher
(zweiter Hochdruckwärmeaustauscher) 3 derart
angeordnet, dass er den Wärmeaustausch
zwischen dem aus dem ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher strömenden Hochdruckkältemittel
und dem in dem zweiten Wasserkreis W2 zirkulierenden Wasser durchführt.
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2 zeigt
den ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 und
den zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3,
in denen Kältemitteldurchgänge 2a, 3a integral
ausgebildet sind. Der erste Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 umfasst
den Kältemitteldurchgang 2a,
in dem Kältemittel
strömt,
und einen Wasserdurchgang 2b, in dem Motorkühlwasser
des ersten Wasserkreises W1 strömt.
Der erste Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 ist
derart bereitgestellt, dass der Kältemitteldurchgang 2a und
der Wasserdurchgang 2b thermisch in Kontakt miteinander
sind, um den Wärmeaustausch
zwischen dem Kältemittel
und dem Motorkühlwasser
durchzuführen.
Ebenso umfasst der zweite Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 einen
Kältemitteldurchgang 3a,
in dem das Hochdruckkältemittel
strömt,
und einen Wasserdurchgang 3b, in dem Wasser des zweiten
Wasserkreises W2 strömt. Der
zweite Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 ist
derart bereitgestellt, dass der Kältemitteldurchgang 3a und
der Wasserdurchgang 3b thermisch in Kontakt miteinander
sind, um den Wärmeaustausch zwischen
dem Kältemittel
und dem Wasser durchzuführen.
In dieser Ausführungsform
sind die Kältemitteldurchgänge 2a, 3a,
wie in 2 gezeigt, mit einem sich durchgehend erstreckenden
Rohr aufgebaut, das sich durchgehend zwischen dem ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 und
dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 erstreckt.
Daher sind die ersten und zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2, 3 durch
die Kältemitteldurchgänge 2a, 3a zusammengeschlossen.
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Ein
Heizungsexpansionsventil (Dekomprimierungseinheit zum Heizen) 10 ist
angeordnet, um das Hochdruckkältemittel
zu dekomprimieren, das während
einer Heizungsbetriebsart zum Heizen eines Fahrzeugraums aus dem
zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 strömt. In Gegensatz dazu
ist während
einer Kühlungsbetriebsart
zum Kühlen
des Fahrzeugraums ein Kühlungsumgehungsventil 11 geöffnet, so
dass Kältemittel
das Heizungsexpansionsventil 10 umgeht. Daher dekomprimiert
das Heizungsexpansionsventil während
der Kühlungsbetriebsart
kein Kältemittel.
Ein äußerer Wärmeaustauscher 4,
der außerhalb
eines Klimaanlagengehäuses
angeordnet ist, wird während
der Heizungsbetriebsart als ein Verdampfer verwendet. Während der
Heizungsbetriebsart verdampft der äußere Wärmeaustauscher 4 Niederdruckkältemittel, das
in dem Heizungsexpansionsventil 10 dekomprimiert wird,
durch Aufnehmen von Wärme
aus der Außenluft.
Im Gegensatz dazu wird der äußere Wärmeaustauscher 4 während der
Kühlungsbetriebsart
als ein Gaskühler
zum Kühlen
von Hochdruckkältemittel aus
dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 verwendet.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein elektrischer Ventilator 15 derart
angeordnet, dass er Luft auf den äußeren Wärmeaustauscher 4 und
einen Wasserstrahler 54 zu bläst. Ein Dreiwegeventil 5 ist
stromabwärtig von
dem äußeren Wärmeaustauscher 4 angeordnet, um
eine Kältemittelströmungsrichtung in
der Heizungsbetriebsart und der Kühlungsbetriebsart umzuschalten.
Wenn das Dreiwegeventil 5 in eine Kältemittelströmungsrichtung
für die
Heizungsbetriebsart geschaltet ist, fließt Kältemittel von dem Dreiwegeventil 5 entlang
der durchgezogenen Linie in 1, so dass
Kältemittel
von dem Dreiwegeventil 5 in einen Sammler (Gas-Flüssigkeitsabscheider) 9 strömt.
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Der
Sammler 9 trennt das aus dem äußeren Wärmeaustauscher 4 herausströmende Kältemittel in
gasförmiges
Kältemittel
und flüssiges
Kältemittel, und
das getrennte gasförmige
Kältemittel
wird in eine Kältemittelansaugseite
des Kompressors 1 gesaugt. Ein Restkältemittel in dem Kältemittelkreislauf
R wird in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 9 als
flüssiges Kältemittel
gespeichert.
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Wenn
das Dreiwegeventil 5 in eine Kältemittelströmungsrichtung
für die
Kühlungsbetriebsart
geschaltet ist, fließt
Kältemittel
aus dem Dreiwegeventil 5 entlang der gestrichelten Linie
in 1, so dass das Kältemittel aus dem Dreiwegeventil 5 in
ein Kühlungsexpansionsventil 7 strömt. Das
Kühlungsexpansionsventil 7 dekomprimiert
während
der Kühlungsbetriebsart
Hochdruckkältemittel
von dem äußeren Wärmeaustauscher 4.
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Ein
Verdampfer 8 ist ein innerer Wärmeaustauscher (Niederdruckwärmeaustauscher),
der im Inneren des Klimaanlagengehäuses angeordnet ist, und kühlt hindurch
tretende Luft (drittes Fluid). Der Verdampfer 8 verdampft
Niederdruckkältemittel,
das in dem Kühlungsexpansionsventil 7 dekomprimiert wird
durch Aufnehmen von Wärme
aus Luft, die während
der Kühlungsbetriebsart
durch den Verdampfer 8 hindurch tritt. Daher kann während der
Kühlungsbetriebsart
Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, von dem Verdampfer 8,
der in dem Klimaanlagengehäuse
angeordnet ist, gekühlt
werden. Das aus dem Verdampfer 8 strömende Kältemittel wird durch den Sammler 9 in
die Kältemittelansaugseite
des Kompressors 1 gesaugt, so dass Kältemittel wiederum in dem Kältemittelkreislauf
R zirkuliert.
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Ein
innerer Wärmeaustauscher 6 kann
als eine Wärmerückgewinnungseinheit
zwischen dem Sammler 9 und dem Kompressor 1 angeordnet
sein. Der innere Wärmeaustauscher 6 umfasst
einen ersten Kältemitteldurchgang 6a,
in dem in der Kühlungsbetriebsart
aus dem äußeren Wärmeaustauscher 4 strömendes Kältemittel
strömt,
und einen zweiten Kältemitteldurchgang,
in dem aus dem Verdampfer 8 strömendes gasförmiges Kältemittel strömt, um in den
Kompressor 1 gesaugt zu werden. Daher wird während der
Kühlungsbetriebsart
zwischen dem Niederdruckkältemittel,
das durch den zweiten Kältemitteldurchgang 6b zu
dem Kompressor 1 gesaugt werden soll, und dem durch den
ersten Kältemitteldurchgang 6a strömenden Hochdruckkältemittel,
Wärme ausgetauscht,
wodurch die Temperatur (Enthalpie) des Kältemittels, das in den Kompressor 1 gesaugt werden
soll, erhöht
wird. In dieser Ausführungsform kann
zum Beispiel Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet werden.
In diesem Fall ist der Kältemittelkreislauf
R ein superkritischer Kältemittelkreislauf,
in dem der Druck des hochdruckseitigen Kältemittels vor dem Komprimieren
gleich oder höher
als der kritische Druck des Kältemittels
wird.
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Als
nächstes
wird der erste Wasserkreis W1 mit dem ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 beschrieben.
Ein Motor 52 für
den Betrieb eines Fahrzeugs wird als eine Wärmequelle verwendet. Daher
wird Motorkühlwasser
(heißes
Wasser) durch die von dem Motor 52 erzeugte Wärme erwärmt und
zirkuliert in dem ersten Wasserkreis W1. Wie in 1 gezeigt,
sind in dem ersten Wasserkreis W1 erste und zweite Wasserpumpen 53, 56 angeordnet,
um Wasser in dem ersten Wasserkreis W1 zu zirkulieren.
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Ein
direkt mit dem Motor 52 verbundener Wasserweg ist mit der
ersten Wasserpumpe 53 versehen. Im Gegensatz dazu ist die
zweite Wasserpumpe 56 in einem Wasserweg zwischen dem Motor 52 und
dem ersten Warmwasserbereiter 59 angeordnet, um mit dem
ersten Warmwasserbereiter 59 verbunden zu werden. Ein Wasserstrahler 54 dient
zum Kühlen
des Motorkühlwassers,
das aus dem Motor 52 strömt. Außerdem ist ein Wasserumleitungsdurchgang 51 bereitgestellt,
so dass das Motorkühlwasser, das
aus dem Motor 52 strömt,
durch den Wasserumleitungsdurchgang 51 in den Motor 52 zurückkehrt.
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Ein
Strömungseinstellungsventil 55 ist
zum Beispiel aus einem Temperaturregler gemacht, um eine Wasserströmungsmenge
entsprechend einer Kühlwassertemperatur
einzustellen. In dieser Ausführungsform
ist das Strömungseinstellungsventil 55 angeordnet,
um eine Strömungsmenge
von Wasser, die durch den Wasserumleitungsdurchgang 51 strömt, und
eine Strömungsmenge
von Wasser, die durch den Strahler 54 strömt, einzustellen.
Der erste Warmwasserbereiter 59 (erster Heizungswärmeaustauscher)
ist in dem Klimaanlagengehäuse
angeordnet, um unter Verwendung des Motorkühlwassers (Heißwasser)
als die Heizquelle Luft (drittes Fluid) zu erwärmen, die in den Fahrzeugraum
geblasen werden soll. Der erste Wasser/Kältemittelaustauscher 2, der
als eine zusätzliche
Heizung verwendet wird, ist in dem ersten Wasserkreis W1 zwischen
der ersten Wasserpumpe 53 und dem ersten Warmwasserbereiter 59 angeordnet.
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Ein
Wasserumleitungsdurchgang 57 ist vorgesehen, so dass das
aus dem Motor 52 strömende Motorkühlwasser
den ersten Warmwasserbereiter 59 umgeht und durch den Wasserumleitungsdurchgang 57 zu
dem Motor 52 zurückkehrt.
Ein Strömungseinstellungsventil 58 ist
angeordnet, um eine Strömungsmenge
von Wasser, die durch den Wasserumleitungsdurchgang 57 strömt, und
eine Strömungsmenge
von Wasser, die durch den ersten Warmwasserbereiter 59 strömt, einzustellen.
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In
dieser Ausführungsform
ist der zweite Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3,
der als eine zusätzliche
Heizung verwendet wird, in dem zweiten Wasserkreis W2 angeordnet,
in dem ein zweites Fluid (z.B. Wasser) zirkuliert. In dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 erwärmtes Wasser
zirkuliert in dem zweiten Wasserkreis W2. Der zweite Warmwasserbereiter 60 ist
in dem Klimaanlagengehäuse
angeordnet, um unter Verwendung von Wasser, das durch den zweiten
Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 geht,
als eine Heizquelle Luft (drittes Fluid) zu erwärmen, die durch den zweiten
Warmwasserbereiter 60 durchtritt. Eine dritte Wasserpumpe 61 ist
angeordnet, um Heißwasser (zweites
Fluid) in dem zweiten Wasserkreis W2 zu zirkulieren.
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Als
nächstes
wird eine innere Klimaanlageneinheit der Klimaanlage, einschließlich des
Klimaanlagengehäuses,
das den Verdampfer 8, die ersten und zweiten Warmwasserbereiter 59, 60,
etc. aufnimmt, beschrieben. Zum Beispiel ist die innere Klimaanlageneinheit
im Inneren eines Armaturenbretts (Instrumententafel) in dem Fahrzeugraum
montiert. Das Klimaanlagengehäuse der
Klimaanlageneinheit bildet darin einen Luftdurchgang, durch den
Luft in den Fahrzeugraum strömt.
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Ein
Gebläse
ist in einer Luftströmungsrichtung
stromaufwärtig
von dem Verdampfer 8 in dem Klimaanlagengehäuse angeordnet,
um durch den Luftdurchgang Luft in den Fahrzeugraum zu blasen. Zum
Beispiel umfasst das Gebläse
einen Luftventilator (z.B. einen Zentrifugalventilator) und einen
Antriebsmotor 12 zum Antreiben des Luftventilators. Außerdem ist
auf einer Luftansaugseite des Luftventilators ein Innen/Außenluft-Schaltkasten
angeordnet. Der Innen/Außenluft-Schaltkasten
umfasst einen Außenlufteinführungskanal
durch den Außenluft
(d.h. Luft außerhalb
des Fahrzeugraums) eingeführt
wird, einen Innenlufteinführungskanal,
durch den Innenluft (d.h. Luft innerhalb des Fahrzeugraums) eingeführt wird,
und eine Innen/Außenluft-Umschaltklappe
zum Öffnen
und Schließen
des Außenlufteinführungskanals
und des Innenlufteinführungskanals.
Die Innen/Außenluft-Umschaltklappe
wird von einem in 1 gezeigten Antriebsmotor 13 geöffnet und
geschlossen.
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Eine
Luftmischklappe ist in dem Klimaanlagengehäuse auf einer luftstromabwärtigen Seite
des Verdampfers 8 angeordnet, und die ersten und zweiten
Warmwasserbereiter 59, 60 zum Erwärmen von Luft
sind auf luftstromabwärtigen
Seiten der Luftmischklappe angeordnet. Die Luftmischklappe wird von
einem Antriebsmotor 14 betrieben, um eine Strömungsmenge
von Luft, die durch die ersten und zweiten Warmwasserbereiter 59, 60 tritt,
und eine Strömungsmenge
von Luft, welche die ersten und zweiten Warmwasserbereiter umgeht,
einzustellen. In dieser Ausführungsform
ist der erste Warmwasserbereiter 59 auf einer luftstromabwärtigen Seite
des zweiten Warmwasserbereiters 60 angeordnet. Luft von
dem Verdampfer 8 umgeht die ersten und zweiten Warmwasserbereiter 59, 60 durch
einen Umleitungsdurchgang, der in dem Klimaanlagengehäuse bereitgestellt
ist.
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Die
Luftmischklappe kann eine in 1 gezeigte
drehbare Plattenklappe sein, und eine Drehposition der Luftmischklappe
wird von einer Steuereinheit (ECU) 20 über den Antriebsmotor 14 eingestellt.
Die Luftmischklappe stellt die Strömungsmenge von Luft, die durch
die ersten und zweiten Warmwasserbereiter 59, 60 tritt,
und die Strömungsmenge von
Luft, welche die ersten und zweiten Warmwasserbereiter 59, 60 umgeht,
ein, um die Temperatur der in den Fahrzeugraum geblasenen Luft einzustellen.
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Die
erwärmte
Warmluft aus den ersten und zweiten Warmwasserbereitern 59, 60 und
kühle Luft von
dem Verdampfer 8 werden in dem Luftmischabschnitt vermischt,
so dass klimatisierte Luft mit einer gewünschten Temperatur erhalten
werden kann. Außerdem
sind ein Luftauslassbetrieb-Umschaltabschnitt mit Luftauslassöffnungen
und Luftauslassbetriebsklappen auf einer luftstromabwärtigen Seite
des Luftmischabschnitts bereitgestellt.
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Die
Luftauslassöffnungen
umfassen eine Entfrosteröffnung,
durch die Luft in Richtung einer inneren Oberfläche einer Windschutzscheibe
des Fahrzeugs geblasen wird, eine Gesichtsöffnung, durch die Luft in Richtung
des Oberkörpers
eines Insassen in dem Fahrzeugraum geblasen wird, eine Fußöffnung,
durch die Luft in Richtung des Fußbereichs des Insassen in dem
Fahrzeugraum geblasen wird, etc. Die Luftauslassbetriebsklappen
umfassen zum Beispiel eine Entfrosterklappe, eine Gesichtsklappe
und eine Fußklappe,
um die Entfrosteröffnung,
die Gesichtsöffnung
und die Fußöffnung zu öffnen und
zu schließen.
Die Bestandteile 1, 5, 7, 10–15, 56, 58 und 61 der
Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
mit der Klimaanlageneinheit werden von der Steuereinheit 20 gesteuert,
so dass der Betrieb der Klimaanlage gesteuert wird.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der Klimaanlage mit der Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
beschrieben.
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1. Heizungsbetriebsart
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Wenn
die Temperatur des Motorkühlwassers,
das aus dem Motor 52 strömt, niedriger als eine vorbestimmte
Temperatur ist (d.h. eine Wassertemperatur, die ausreicht, die Heizungsbetriebsart
durchzuführen),
werden die Bestandteile des Kältemittelkreislaufs
R von der Steuereinheit 20 derart gesteuert, dass Kältemittel
in folgender Reihenfolge durch den Kompressor 1, den Kältemitteldurchgang 2a des ersten
Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2, den
Kältemitteldurchgang 3a des
zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 3,
den Heizungsverdampfer 10, den äußeren Wärmeaustauscher 4,
das Dreiwegeventil 5, den Sammler 9 und den Kompressor 1 strömt. Im Gegensatz
dazu zirkuliert das Motorkühlwasser
(erstes Fluid) in dem ersten Wasserkreis W1 in folgender Reihenfolge
durch den Wasserdurchgang 2b des ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2,
den ersten Warmwasserbereiter 59, die zweite Wasserpumpe 56,
das Strömungseinstellungsventil 58,
den Wasserumleitungsdurchgang 57 und den Wasserdurchgang 2b des
ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2.
Gleichzeitig zirkuliert Wasser (zweites Fluid) in dem zweiten Wasserkreis
W2 in folgender Reihenfolge durch den Wasserdurchgang 3b des
zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 3,
den zweiten Warmwasserbereiter 60, die dritte Wasserpumpe 61 und
den Wasserdurchgang 3b des zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 3.
Daher wird das Motorkühlwasser
(erstes Fluid) von dem Hochdruckkältemittel in dem ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 erwärmt, und
Wasser (zweites Fluid) wird von dem Hochdruckkältemittel in dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 erwärmt.
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Folglich
wird ein Teil der in dem Kältemittekreislauf
R erzeugten Wärme
an das Motorkühlwasser
(erstes Fluid) in dem ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 und
das Wasser (zweites Fluid) in dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 übertragen,
wodurch sie in den ersten und zweiten Warmwasserbereitern 59, 60 an
Luft abgegeben wird, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll.
In dieser Ausführungsform
ist der erste Warmwasserbereiter 59 in der Luftströmungsrichtung stromabwärtig von
dem zweiten Warmwasserbereiter 60 in dem Klimaanlagengehäuse angeordnet,
um Luft zu erwärmen,
nachdem sie in dem zweiten Warmwasserbereiter 60 erwärmt wurde.
Da die Temperatur des Motorkühlwassers
(zweites Fluid), das in den zweiten Warmwasserbereiter 60 strömt, im allgemeinen
höher als
die Temperatur des Wassers (zweites Fluid), das in den zweiten Warmwasserbereiter 60 strömt, ist,
kann die Luft nach dem Erwärmtwerden
in dem zweiten Warmwasserbereiter 60 durch den ersten Warmwasserbereiter 59 weiter
erwärmt werden.
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3 ist
ein p-h-Diagramm des Kältemittelkreislaufs
R (Wärmepumpenkreislauf)
mit der Isotherme und der Sättigungsdampflinie.
Wie in 3 gezeigt, kann die in dem Kältemittelkreislauf R erhaltene
Wärmemenge
(Enthalpie) im Vergleich zu einem in 5 gezeigten
Fall, in dem nur ein einziger Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 bereitgestellt
wird, wirksam erhöht
werden, da sowohl der erste als auch der zweite Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2, 3 bereitgestellt
werden. Somit kann der Kältemittelkreislauf
R der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem in 5 gezeigten
Kältemittelkreislauf
verhindern, dass der Leistungskoeffizient (COP) aufgrund einer Verringerung
der aus dem Kältemittelkreislauf
R erhaltenen Wärmemenge
verringert wird. Als ein Ergebnis kann in dieser Ausführungsform
die Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden
soll, schnell erhöht
werden, selbst wenn die Temperatur des Motorkühlwassers, das aus dem Motor 52 strömt, niedriger
als die vorbestimmte Temperatur ist.
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Da
das Motorkühlwasser,
wie vorstehend beschrieben, in der Heizungsbetriebsart von der zweiten
Wasserpumpe 56 durch den Wasserumleitungsdurchgang 57 zirkuliert
wird, kann es verhindern, dass Wärme
von dem Motor 52 auf die Seite des ersten Warmwasserbereiters 59 abgestrahlt
wird, und die Heizungsbetriebsart des Motors 52 kann schnell beendet
werden.
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Wenn
die Temperatur des aus dem Motor 52 strömenden Motorkühlwassers
ferner gleich oder höher
als eine aus dem ersten Warmwasserbereiter 59 strömende Wassertemperatur
wird, kann die Heizungsbetriebsart lediglich unter Verwendung der
Abwärme
des Motors 52 durchgeführt
werden. Die Heizungsbetriebsart kann jedoch sowohl unter Verwendung
der Abwärme
des Motors 52 als auch des Kältemittelkreislaufs R durchgeführt werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform steuert die Steuereinheit 20 zur
Motorstartzeit das Strömungsmengeneinstellungsventil 58, so
dass die Seite des Motors 52 und die Seite des Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2 durch
das Strömungsmengeneinstellungsventil 58 getrennt sind.
Das Strömungsmengeneinstellungsventil 58 kann
jedoch zur Motorstartzeit derart betätigt werden, dass die Seite
des Motors 52 mit der Seite des Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2 in
Verbindung steht. In diesem Fall kann die Heizungsbetriebsart unter
Verwendung des Kältemittelkreislaufs R
durchgeführt
werden, während
das Heizen des Motors 52 beschleunigt werden kann, indem
das Motorkühlwasser
durch das Hochdruckkältemittel
erwärmt wird.
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2. Kühlungsbetriebsart
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Wenn
die Kühlungsbetriebsart
zum Kühlen oder/und
Entfeuchten von Luft in dem Verdampfer 8 festgelegt ist,
strömt
Kältemittel
in folgender Reihenfolge durch den Kompressor 1, den Kältemitteldurchgang 2a des
ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2,
den Kältemitteldurchgang 3a des
zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 3,
das Kühlungsumgehungsventil 11,
den äußeren Wärmeaustauscher 4,
das Dreiwegeventil 5, den ersten Kältemitteldurchgang 6a des
inneren Wärmeaustauschers 6,
das Kühlungsexpansionsventil 7,
den Verdampfer 8, den Sammler 9, den zweiten Kältemitteldurchgang 6b des
inneren Wärmeaustauschers 6 und
den Kompressor 1.
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Andererseits
schließt
die Luftmischklappe in dem Klimaanlagengehäuse der Klimaanlageneinheit die
Kernoberfläche
(Luftdurchgangsabschnitt) der ersten und zweiten Warmwasserbereiter 59, 60,
so dass von dem Verdampfer 8 gekühlte Luft nicht von der Abwärme des
Motors 52 erwärmt
wird. Außerdem
wird das Motorkühlwasser
in diesem Fall in folgender Reihenfolge durch den Motor 52,
den Wasserdurchgang 2b des ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschers 2,
den ersten Warmwasserbereiter 59, die zweite Wasserpumpe 59,
das Strömungseinstellungsventil 58 und
den Motor 52 zirkuliert, während kein Wasser (zweites
Fluid) in dem zweiten Wasserkreis W2 zirkuliert. Alternativ kann das
Motorkühlwasser
in der Kühlungsbetriebsart
den Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2,
den ersten Warmwasserbereiter 59 und die zweite Wasserpumpe 56 durch
die Betätigung
des Strömungseinstellungsventils 58 umgehen,
während
ebenfalls kein Wasser (zweites Fluid) in dem zweiten Wasserkreis W2
zirkuliert.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Kältemittelkreislauf
R in der Heizungsbetriebsart zum Erwärmen von Luft in den ersten
und zweiten Warmwasserbereitern 59, 60 als eine
erste Wärmequelle
für die
Heizungsbetriebsart verwendet, und der Motor 52 wird als
eine zweite Wärmequelle
für die
Heizungsbetriebsart verwendet. Als die zweite Wärmequelle kann jedoch eine
Wärmeerzeugungseinheit,
wie etwa eine Brennstoffzelleneinheit (FC-Stapel), verwendet werden,
die elektrische Leistung durch die chemische Reaktion von Sauerstoff
und Wasserstoff erzeugt.
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In
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform schließt die Luftmischklappe
den Kernabschnitt (Luftdurchgangsabschnitt) der ersten und zweiten
Warmwasserbereiter 59, 60 während der Kühlungsbetriebsart zum Kühlen und/oder
Entfeuchten von Luft in dem Verdampfer 8 vollständig. Ein Öffnungsgrad
der Luftmischklappe kann jedoch geeignet eingestellt werden, so
dass die klimatisierte Luft mit einer gewünschten Temperatur erhalten
werden kann.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
den Kompressor 1 zum Ansaugen und Komprimieren von Kältemittel,
den ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2,
der das in dem ersten Wasserkreis W1 zirkulierende Motorkühlwasser
(erstes Fluid) unter Verwendung des von dem Kompressor 1 abgegebenen
Hochdruckkältemittels erwärmt, den
ersten Warmwasserbereiter 59 zum Erwärmen von Luft unter Verwendung
des Motorkühlwassers,
den zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3,
der in dem zweiten Wasserkreis W2 zirkulierendes Wasser (zweites
Fluid) unter Verwendung des aus dem Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 strömenden Hochdruckkältemittels
erwärmt,
den zweiten Warmwasserbereiter 60 zum Erwärmen von
Luft unter Verwendung von Wasser (zweites Fluid), die Expansionsventile 7, 10 und
die Niederdruckwärmeaustauscher 4, 8 (Verdampfer).
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Wärme des Kältemittelkreislaufs R, selbst
wenn das erste Fluid das Motorkühlwasser
ist, das in einem Normalzustand eine hohe Wassertemperatur hat,
von dem zweiten Fluid (Wasser) in dem zweiten Wasserkreis W2 aufgenommen
werden und wird in dem zweiten Warmwasserbereiter 60 abgelassen.
Daher ist es möglich,
den Wirkungsgrad des Kältemittelkreislaufs
R in der Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
zu verbessern. Wenn folglich die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
für eine
Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, können jeweils ein Heizungswärmeaustauscher
zum Erwärmen
von Luft und ein Kühlungswärmeaustauscher zum
Kühlen
von Luft aufgebaut werden. Das heißt, die ersten und zweiten
Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2, 3,
die mit ersten und zweiten Warmwasserbereitern 59, 60 verbunden
sind, werden als Heizungswärmeaustauscher
zum Erwärmen
von Luft verwendet, und der Verdampfer 8 wird als ein Kühlungswärmeaustauscher
zum Kühlen
von Luft verwendet.
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Selbst
wenn folglich die Heizungsbetriebsart mit den ersten und zweiten
Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauschern
von der Kühlungsbetriebsart
oder der Entfeuchtungsbetriebsart mit dem Betrieb des Verdampfers 8 umgeschaltet
wird, wird auf dem Verdampfer 8 während der Kühlungsbetriebsart oder der Entfeuchtungsbetriebsart
kondensiertes Wasser von dem Kältemittel
nicht erwärmt,
da der Verdampfer 8 in der Heizungsbetriebsart nicht als
eine Heizung verwendet wird. Daher wird kondensiertes Wasser auf dem
Verdampfer 8 nicht durch das in dem Verdampfer 8 strömende Kältemittel
erwärmt
und verdampft, wodurch der zusammen mit Luft in den Fahrzeugraum
geblasene Dampf wirkungsvoll eingeschränkt wird.
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Da
der Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 in
dem Kältemittelstrom
stromaufwärtig
von dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 angeordnet
ist, ist die Temperatur des in dem ersten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 erwärmten Motorkühlwassers
im allgemeinen höher
als die Temperatur des zweiten Fluids (Wasser), das in dem zweiten
Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 erwärmt wird.
Somit ist der erste Warmwasserbereiter 59 in dieser Ausführungsform
in einer Luftströmungsrichtung
stromabwärtig
von dem zweiten Warmwasserbereiter 60 angeordnet.
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Da
außerdem
die Temperatur des Motorkühlwassers,
das in den ersten Warmwasserbereiter 59 strömt, höher als
die Temperatur des zweiten Fluids (Wasser) wird, das in den zweiten
Warmwasserbereiter 60 strömt, kann der Wärmeaustauschwirkungsgrad
sowohl in dem zweiten Warmwasserbereiter 60 auf der luftstromaufwärtigen Seite
als auch dem ersten Warmwasserbereiter 59 auf der luftstromabwärtigen Seite
des zweiten Warmwasserbereiters 60 wirksam verbessert werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind sowohl der
erste Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 als
auch der zweite Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 unter
Verwendung der sich integral und zusammenhängend erstreckenden Kältemitteldurchgänge 2a, 3a integral ausgebildet.
Folglich können
der erste Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 und
der zweite Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 kompakt
aufgebaut werden, ohne eine Verbindungsleitung zwischen dem ersten
Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 2 und
dem zweiten Wasser/Kältemittel-Wärmeaustauscher 3 zu
verwenden.
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Wenn
Kohlendioxid (CO2) als das Kältemittel verwendet
wird, wird der Kältemitteldruck
auf der Hochdruckseite höher
als der kritische Druck des Kältemittels.
In diesem Fall wird die Kältemitteltemperatur
auf der Hochdruckseite höher
(z.B. 150°C oder
mehr), und die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
kann wirkungsvoll betrieben werden.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Motor 52 (zweite Wärmequelle) in dem ersten Wasserkreis
W1 angeordnet. Daher kann durch Anordnen einer anderen zweiten Wärmequelle,
wie etwa eines FC-Stapels, und eines Fahrzeugbetriebsmotors in dem
ersten Wasserkreis W1 der Wärmeaustauschwirkungsgrad
mit Luft verbessert werden.
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Wenn
in dieser Ausführungsform
die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
für die
Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, kann ein sofortiger Heizungswirkungsgrad
zum Heizen des Fahrzeugraums verbessert werden.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird in der Fahrzeugklimaanlage unter
Verwendung der Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
das Hochdruckkältemittel
in dem Kältemittelkreislauf
R als die erste Wärmequelle
zum Durchführen
der Heizungsbetriebsart verwendet, der in dem ersten Wasserkreis
W1 bereitgestellte Motor 52 wird als die zweite Wärmequelle
zum Durchführen der Heizungsbetriebsart
verwendet. Im Gegensatz dazu wird der Verdampfer 8 nur
zum Kühlen
von Luft (drittes Fluid) verwendet.
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Folglich
kann Wärme
von dem aus dem Kompressor 1 abgegebenen Hochtemperatur-Kältemittel
bis zu der Temperatur (z.B. 85°C)
des Motorkühlwassers
in dem ersten Wasserkreis W1 in das Motorkühlwasser ausgelassen werden.
Daher kann die Wärmeabstrahlungslast
des äußeren Wärmeaustauschers 4 verringert
werden, wodurch der Kreislaufwirkungsgrad verbessert wird. Außerdem wird das
Motorkühlwasser
in dem ersten Wasserkreis W1 zur Startzeit des Motors 52 durch
die Wärme
von dem Hochdruckkältemittel
von dem Kompressor 1 erwärmt. In diesem Fall kann die
Erwärmung
des Motors 52 beschleunigt werden, wodurch die Brennstoffverbrauchsrate
in dem Fahrzeug verbessert wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In der zweiten Ausführungsform
ist im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
zusätzlich
eine dritte Wärmequelle 62 in
dem zweiten Wasserkreis W2 bereitgestellt.
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Die
dritte Wärmequelle 62 ist
eine Zusatzvorrichtung (Wärmeerzeugungseinheit),
wie etwa ein Wandler und ein elektronisches Glied eines Hybridfahrzeugs,
die im Betrieb Wärme
erzeugt. Die Zusatzvorrichtung ist in dem zweiten Wasserkreis W2 angeordnet,
um Abwärme
wiederzugewinnen. Außerdem
kann der Zusatzstrahler 63 in dem zweiten Wasserkreis W2
angeordnet sein. Da in dieser Ausführungsform die dritte Wärmequelle 62 in
dem zweiten Wasserkreis W2 angeordnet ist, in dem das zweite Fluid
(Wasser) zirkuliert, kann der Wirkungsgrad der Lufterwärmung der
zweiten Wasserheizung 60 in dem zweiten Wasserkreis W2
weiter verbessert werden.
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Die
von der zweiten Wärmequelle
(z.B. Motor) 52 gelieferte Wärmemenge ist normalerweise größer als
die von der dritten Wärmequelle
(z.B. Wandler) 62 gelieferte Wärmemenge. Folglich kann die
Temperatur des Motorkühlwassers,
das in den ersten Wasserheizer 59 strömt, welcher stromabwärtig von
dem zweiten Wasserheizer 60 angeordnet ist, höher als
die Temperatur des Wassers, das in den zweiten Wasserheizer 60 strömt, gemacht
werden, wodurch der Heizungswirkungsgrad zum Erwärmen von Luft sowohl in dem
ersten Wasserheizer 59 als auch dem zweiten Wasserheizer 60 verbessert
wird.
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Außerdem ist
die dritte Wärmequelle 62 in dieser
Ausführungsform
in dem zweiten Wasserkreis W2 angeordnet. Da die dritte Wärmequelle 62 zusätzlich in
dem zweiten Wasserkreis W2 bereitgestellt ist, kann der Wirkungsgrad
der Lufterwärmung in
dem zweiten Wasserheizer 60 weiter verbessert werden. In
der zweiten Ausführungsform
können
die anderen Teile gleich wie die in der vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsform
gefertigt werden.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
wird das von dem Kompressor 1 abgegebene Hochdruckkältemittel
in der Wärmepumpenkreislaufvorrichtung als
die erste Wärmequelle
verwendet, der Motor 52 ist in dem ersten Wasserkreis W1
als die zweite Wärmequelle
bereitgestellt, und der Wandler 62 ist in dem zweiten Wasserkreis
W2 als die dritte Wärmequelle
bereitgestellt. Außerdem
ist die von dem Motor 52 gelieferte Wärmemenge im Allgemeinen größer als
die von dem Wandler 62 gelieferte Wärmemenge. Folglich kann die
Temperatur des Motorkühlwassers (erstes
Fluid), das in den ersten Wasserheizer 59 in dem ersten
Wasserkreis W1 strömt,
höher als
die Temperatur des Wassers (zweites Fluid), das in den zweiten Wasserheizer 60 in
dem zweiten Wasserkreis W2 strömt,
gemacht werden, wodurch der Wirkungsgrad der Lufterwärmung sowohl
in dem ersten Wasserheizer 59 als auch dem zweiten Wasserheizer 60 verbessert
wird.
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(Andere Ausführungsformen)
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vollständig
in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, muss bemerkt werden,
dass vielfältige Änderungen
und Modifikationen für
Fachleute der Technik ersichtlich sein werden.
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Zum
Beispiel wird in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
das von dem Kompressor 1 abgegebene Hochdruckkältemittel
als die erste Wärmequelle
verwendet, der Motor 52 wird als die zweite Wärmequelle
verwendet. Außerdem wird
in der zweiten Ausführungsform
der Wandler 62 als die dritte Wärmequelle verwendet. Als die
erste, zweite oder dritte Wärmequelle
kann jedoch die andere Wärmeerzeugungseinheit,
wie etwa eine Brennstoffvorrichtung, ein Brennstoffzellenstapel
und eine elektronische Vorrichtung, verwendet werden.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann der Wärmepumpenkreislauf
für eine
andere Klimaanlage als für
ein Fahrzeug verwendet werden. Außerdem kann die Wärmepumpenkreislaufvorrichtung
für eine
Heizvorrichtung verwendet werden, die nur eine Heizungsbetriebsart
hat.
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In
den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen
ist das Dreiwegeventil 5 derart eingestellt, dass kein
Kältemittel
in den Verdampfer 8 strömt.
Das Dreiwegeventil 5 kann jedoch derart eingestellt werden,
dass selbst in der Heizungsbetriebsart Kältemittel in den Verdampfer 8 strömt. In diesem
Fall kann Niederdruckkältemittel sowohl
in dem äußeren Wärmeaustauscher 4 als auch
dem Verdampfer 8 verdampft werden. Daher kann selbst in
der Heizungsbetriebsart Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden
soll, entnebelt werden, wodurch die Beschlagvermeidungswirkung der
Windschutzscheibe des Fahrzeugs verbessert wird.
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Solche Änderungen
und Modifikationen sind dahingehend zu verstehen, dass diese innerhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie durch die
anliegenden Ansprüche
definiert ist.