DE102016219905B4

DE102016219905B4 - Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage

Info

Publication number: DE102016219905B4
Application number: DE102016219905.6A
Authority: DE
Inventors: Masakatsu Tsubouchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: CN107031336A; DE102016219905A1; JP2017094864A; CN107031336B; FR3044079B1; US20170144508A1; JP6292211B2; US10137762B2; FR3044079A1

Abstract

Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage (1) mit:einem Heizkörper (3) und einem inneren Wärmetauscher (4), der einen Wärmetausch zwischen einer Luft in einer Fahrgastzelle und einem Temperiermedium durchführt;einem äußeren Wärmetauscher (5), der einen Wärmetausch zwischen einer Luft außerhalb der Fahrgastzelle und dem Temperiermedium durchführt;einem Wärmeströmungswegabschnitt (6), in dem das Temperiermedium zwischen einer Hochtemperatur-Wärmequelle des Fahrzeugs und dem Heizkörper (3) zirkuliert;mehreren Adsorptionsgefäßen, die jeweils einen Adsorptionsabschnitt (11, 21) und einen Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) umfassen, wobei ein Adsorbens und ein Kühlmittel dicht in den Adsorptionsgefäßen aufgenommen sind; undeinem Strömungswegsystem (30), das das Temperiermedium zwischen der Hochtemperatur-Wärmequelle, dem äußeren Wärmetauscher (5), dem inneren Wärmetauscher (4) und den mehreren Adsorptionsgefäßen austauscht und das, während es einen Adsorptionsprozess in einem oder mehreren der Adsorptionsgefäße bewirkt, einen Desorptionsprozess in einem weiteren der Adsorptionsgefäße bewirkt;wobei das Strömungswegsystem (30) dazu geeignet ist, umzuschalten zwischeneinem Kühlmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf einer Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher (4) zirkuliert wird,einem ersten Heizmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher (4) und dem Adsorptionsabschnitt (11, 21) auf der Adsorptionsprozessseite oder dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf einer Desorptionsprozessseite zirkuliert wird oder in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher (4) und sowohl dem Adsorptionsabschnitt (11, 21) auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf der Adsorptionsprozessseite zirkuliert wird, undeinem zweiten Heizmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher (4) und sowohl dem Adsorptionsabschnitt (11, 21) auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf der Desorptionsprozessseite zirkuliert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage.
Die JP 2000- 177 374 A beschreibt ein Fahrzeug-Adsorptions-Kühlgerät, das auf ein Fahrzeug angewendet wird, in dem eine Kühlmittelflüssigkeit eines Motors durch einen Kühler gekühlt wird. Dieses Fahrzeug-Adsorptions-Kühlgerät umfasst ein Adsorptionsgefäß, in dem ein flüssiges Kühlmittel und ein Adsorbens, das Kühlmitteldampf adsorbiert und den adsorbierten Kühlmitteldampf desorbiert, wenn es erwärmt wird, dicht aufgenommen sind, so dass es kühlen kann, und einen fahrzeugaußenseitigen Wärmetauscher, der die Kühlmittelflüssigkeit kühlt, die durch das Adsorptionsgefäß zirkuliert.
Wenn die Temperatur der Motorkühlmittelflüssigkeit eine bestimmte Temperatur oder höher erreicht, kühlen der Kühler und der fahrzeugaußenseitige Wärmetauscher die Motorkühlmittelflüssigkeit. Dadurch wird eine Reduzierung der Größe des Kühlers im Vergleich zu Fällen erreicht, in denen die Motorkühlmittelflüssigkeit alleine durch den Kühler gekühlt wird.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei ferner auf die JP H05-126 432 A, die JP 2006 - 125 713 A und die JP 2009 - 262 748 A verwiesen.
In dem oben beschriebenen Fahrzeug-Adsorptions-Kühlgerät bleibt eine Verbesserung der Heizeffizienz unberücksichtigt.
Angesichts der oben beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage mit verbesserter Heizeffizienz bereitzustellen.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage einen Heizkörper und einen inneren Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen einer Luft in einer Fahrgastzelle und einem Temperiermedium durchführt; einen äußeren Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen einer Luft außerhalb der Fahrgastzelle und dem Temperiermedium durchführt; einen Wärmeströmungswegabschnitt, in dem das Temperiermedium zwischen einer Hochtemperatur-Wärmequelle des Fahrzeugs und dem Heizkörper zirkuliert; mehrere Adsorptionsgefäße, die jeweils einen Adsorptionsabschnitt und einen Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt umfassen, wobei ein Adsorbens und ein Kühlmittel dicht in den Adsorptionsgefäßen aufgenommen sind; und ein Strömungswegsystem, das das Temperiermedium zwischen der Hochtemperatur-Wärmequelle, dem äußeren Wärmetauscher, dem inneren Wärmetauscher und den mehreren Adsorptionsgefäßen austauscht und das, während es einen Adsorptionsprozess in einem oder mehreren der Adsorptionsgefäße bewirkt, einen Desorptionsprozess in einem weiteren der Adsorptionsgefäße bewirkt; wobei das Strömungswegsystem dazu geeignet ist, umzuschalten zwischen einem Kühlmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf einer Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher zirkuliert wird, einem ersten Heizmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite oder dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf einer Desorptionsprozessseite zirkuliert wird oder in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher und sowohl dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite zirkuliert wird, und einem zweiten Heizmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher und sowohl dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite zirkuliert wird.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Temperiermedium mit Hilfe des Wärmeströmungswegabschnitts zwischen dem Heizkörper und der Hochtemperatur-Wärmequelle des Fahrzeugs zirkuliert. Dadurch kann Abwärme der Hochtemperatur-Wärmequelle zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet werden. Ferner ist in der vorliegenden Erfindung das Strömungswegsystem, das das Temperiermedium zwischen dem Hochtemperatur-Wärmequelle, dem äußeren Wärmetauscher und dem inneren Wärmetauscher und den mehreren Adsorptionsgefäßen austauscht, dazu geeignet, zwischen dem Kühlmodus, dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus umzuschalten.
In dem Kühlmodus wird das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher zirkuliert. Dadurch kann die latente Verdampfungswärme von Kühlmittel zum Kühlen der Fahrgastzelle verwendet werden. In dem ersten Heizmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite oder dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite, oder das Temperiermedium zirkuliert zwischen dem inneren Wärmetauscher und sowohl dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite. Dadurch kann die Adsorptionswärme, die Kondensationswärme oder eine Kombination aus der Adsorptionswärme und der Verdampfungswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet werden. In dem zweiten Heizmodus wird das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher und sowohl dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite zirkuliert. Dadurch können die Adsorptionswärme und die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet werden.
Demzufolge ermöglicht es die vorliegende Erfindung, nicht nur die Abwärme der Hochtemperatur-Wärmequelle, sondern auch die Adsorptionswärme und Kondensationswärme als Hilfswärmequellen zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Heizeffizienz.
Wie es oben beschrieben ist, kann durch die Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung die Heizeffizienz verbessert werden.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend auf der Grundlage der folgenden Figuren ausführlich beschrieben, wobei:

1 ein schematisches Diagramm ist, das einen Kühlmodus einer Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein schematisches Diagramm ist, das 1 entspricht und einen ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
3 ein schematisches Diagramm ist, das 1 entspricht und einen zweiten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
4 ein schematisches Diagramm ist, das eine Innenraumklimatisierungseinheit zeigt, die an der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform angeordnet ist;
5 ein schematisches Diagramm ist, das 1 entspricht und ein modifiziertes Beispiel des ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
6 ein schematisches Diagramm ist, das einen Kühlmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ein schematisches Diagramm ist, das 6 entspricht und einen ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
8 ein schematisches Diagramm ist, das 6 entspricht und einen zweiten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
9 ein schematisches Diagramm ist, das 6 entspricht und ein modifiziertes Beispiel des ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
10 ein schematisches Diagramm ist, das einen Kühlmodus einer Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein schematisches Diagramm ist, das 10 entspricht und einen ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
12 ein schematisches Diagramm ist, das 10 entspricht und einen zweiten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
13 ein schematisches Diagramm ist, das 10 entspricht und ein modifiziertes Beispiel des ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
14 ein schematisches Diagramm ist, das einen Kühlmodus einer Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ein schematisches Diagramm ist, das 14 entspricht und einen ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
16 ein schematisches Diagramm ist, das 14 entspricht und einen zweiten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
17 ein schematisches Diagramm ist, das 14 entspricht und ein modifiziertes Beispiel des ersten Heizmodus der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.

Erste beispielhafte Ausführungsform
Nachfolgend ist eine Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 1 einen Motor 2, der eine Hochtemperatur-Wärmequelle ist, einen Heizkörper 3, einen inneren Wärmetauscher 4, einen äußeren Wärmetauscher 5, einen Wärmeströmungswegabschnitt 6, mehrere (ein Paar in diesem Beispiel) Adsorptionsgefäße 10, 20 und ein Strömungswegsystem 30.
Der Motor 2 ist ein flüssigkeitsgekühlter Verbrennungsmotor, und der äußere Wärmetauscher 5 ist ein Kühler, der einen Wärmetausch zwischen einer Kühlmittelflüssigkeit des Motors 2 und der Luft außerhalb des Fahrzeugs durchführt. Die Kühlmittelflüssigkeit des Motors 2 entspricht dem „Temperiermedium“ gemäß der vorliegenden Erfindung und ist zum Beispiel durch Wasser mit einem Kühlmittel mit langer Lebensdauer (long life coolant) (LLC) realisiert. In der nachfolgenden Beschreibung ist der äußere Wärmetauscher 5 als der „Kühler 5“ bezeichnet, und die Kühlmittelflüssigkeit des Motors 2 ist als das „Temperiermedium“ bezeichnet.
Die Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 1, die ein abwärmebetriebenes Klimagerät ist, das durch Abwärme des Motors 2 betrieben wird, transportiert zum Austausch ein Hochtemperatur- und ein Kühltemperatur-Temperiermedium und ein Kühltemperatur- und ein Kalttemperatur-Temperiermedium zu und von dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20 mit einem darin dicht eingeschlossenen Kühlmittel und Adsorbens. Demzufolge ist, während eines von dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20 ausgelegt ist, um einen Adsorptionsprozess mit dem Kühlmittel (Adsorption und Verdampfung) durchzuführen, das weitere der Adsorptionsgefäße 10, 20 ausgelegt, um einen Desorptionsprozess mit dem Kühlmittel (Desorption und Kondensation) durchzuführen. Diese Prozesse werden so geschaltet, dass sie im Wechsel stattfinden, um eine Konfiguration zu erhalten, in der unter Verwendung latenter Verdampfungswärme kontinuierlich eine kalte Temperatur zum Kühlen gewonnen wird.
Der Heizkörper 3 und der innere Wärmetauscher 4 führen einen Wärmetausch zwischen der uft im Inneren des Fahrzeugs und dem Temperiermedium aus. Wie es in 4 gezeigt ist, sind der Heizkörper 3 und der innere Wärmetauscher 4 in einem Gehäuse 111 einer Innenraumklimatisierungseinheit 110, die in der Fahrgastzelle angeordnet ist, eingebaut. Das Gehäuse 111 bildet einen Weg 112, durch den Luft zur Luftklimatisierung strömt. Das Gehäuse 111 umfasst einen Innenluft-Ansauganschluss 113, der Luft aus der Fahrgastzelle ansaugt, und einen Außenluft-Ansauganschluss 114, der Luft von außerhalb der Fahrgastzelle ansaugt. EineInnen-/Außen-Schaltklappe 115 ist vorgesehen, um die zwei Ansauganschlüsse 113, 114 zu öffnen und zu schließen.
Ein Gebläse 116, das durch die zwei Ansauganschlüsse 113, 114 angesaugte Luft ins Innere der Fahrgastzelle bläst, ist auf einer bezüglich der zwei Ansauganschlüsse 113, 114 strömungsabwärts gelegenen Seite der Luftströmung (nachfolgend einfach als „Strömungsabwärtsseite“ bezeichnet) installiert. Der innere Wärmetauscher 4 ist auf der Strömungsabwärtsseite des Gebläses 116 installiert. Der Heizkörper 3 ist auf der Strömungsabwärtsseite des inneren Wärmetauschers 4 installiert. Insbesondere ist der innere Wärmetauscher 4 zwischen dem Gebläse 116 und dem Heizkörper 3 installiert. Eine Luftmischklappe 117 ist in der Umgebung des Heizkörpers 3 angeordnet. Die Luftmischklappe 117 reguliert die Temperatur der ins Innere der Fahrgastzelle geblasenen Luft durch Regulieren der Verhältnisse der Luft, die den Heizkörper 3 passiert, und der Luft, die um den Heizkörper 3 geleitet wird, von der Luft, die durch den inneren Wärmetauscher 4 geströmt ist.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Wärmeströmungswegabschnitt 6 durch ein Paar von Rohren 7, 8 gebildet, die mit einem Einlass bzw. einem Auslass eines Temperiermediumwegs (Kühlwassermantel), der in den Zeichnungen nicht gezeigt und an dem Motor 2 angeordnet ist, und mit einem Einlass bzw. Auslass eines Temperiermediumwegs, der in den Zeichnungen nicht gezeigt und an dem Heizkörper 3 angeordnet ist, verbunden. Der Wärmeströmungswegabschnitt 6 ist so ausgelegt, dass er die Kühlmittelflüssigkeit (Temperiermedium) des Motors 2 unter Verwendung einer Wasserpumpe 90, die durch den Motor 2 angetrieben wird, zwischen dem Motor 2 und dem Heizkörper 3 zirkuliert.
Das Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20 umfasst Adsorptionsabschnitte 11, 21, die das das Kühlmittel adsorbieren und desorbieren, und Verdampfungs-Kondensations-Abschnitte 12, 22, die das Kühlmittel verdampfen und kondensieren. Die Adsorptionsabschnitte 11, 21 und die Verdampfungs-Kondensations-Abschnitte 12, 22 sind in Metallgehäusen 13, 23 aufgenommen, in denen das Kühlmittel in einem Zustand dicht aufgenommen ist, in dem ein Fast-Vakuum in den Gehäusen 13, 23 besteht. Das Kühlmittel ist zum Beispiel Wasser oder Ammoniak. Ein Adsorbens, in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist in dem jeweiligen der Adsorptionsabschnitte 11, 21 dicht aufgenommen. Das Adsorbens ist zum Beispiel Kieselsäuregel, Zeolit, aktivierter Kohlenstoff, aktiviertes Aluminiumoxid oder dergleichen. Die jeweiligen Adsorptionsabschnitte 11, 21 umfassen erste Temperiermediumwege 11A, 21A, durch die das Temperiermedium strömt, und die jeweiligen Verdampfungs-Kondensations-Abschnitte 12, 22 umfassen zweite Temperiermediumwege 12A, 22A, durch die das Temperiermedium strömt.
Das Strömungswegsystem 30 bildet Strömungswege zum Austausch von Hochtemperatur-, Kühltemperatur- und Halttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Motor 2, dem Kühler 5, dem inneren Wärmetauscher 4 und dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20. Das Strömungswegsystem 30 umfasst ein Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32, ein Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34, ein Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36, ein Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38, ein Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40, Rohre 51 bis 82, Wasserpumpen 90 bis 93, ein Bypassrohr 100, ein Strömungsraten-Regelungsventil 101 und einen Regler, der in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
Das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36, das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 sind weiter in Richtung der Seite des inneren Wärmetauschers 4 und des Kühlers 5 angeordnet als das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34. Es ist zu beachten, dass in der nachfolgenden Erläuterung das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 manchmal als die 4-Wege-Ventile 31 bis 34 bezeichnet sind und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36, das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 manchmal als die 3-Wege-Ventile 35 bis 40 bezeichnet sind.
Das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 ist durch die Rohre 51 bis 54 mit den Adsorptionsabschnitten 11, 21 des Paars von Adsorptionsgefäßen 10, 20 verbunden und ist durch die Rohre 55, 56 mit dem Motor 2 verbunden. Insbesondere ist das adsorptionsseitige 4-Wege-Ventil 31 durch die Rohre 51, 52 mit jeweiligen Einlässen des ersten Temperiermediumwegs 11A, 21A verbunden und ist das weitere adsorptionsseitige 4-Wege-Ventil 32 durch die Rohre 53, 54 mit jeweiligen Auslässen des ersten Temperiermediumwegs 11A, 21A verbunden. Das eine adsorptionsseitige 4-Wege-Ventil 31 ist durch das Rohr 55 und einen Teil des oben erwähnten Rohrs 7 mit einem Auslass des Temperiermediumwegs des Motors 2 verbunden, und das weitere adsorptionsseitige 4-Wege-Ventil 32 ist durch das Rohr 56 und einen Teil des Rohrs 8 mit einem Einlass des Temperiermediumwegs des oben beschriebenen Motors 2 verbunden.
Das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 ist durch die Rohre 57 bis 60 mit den jeweiligen Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 des Paars von Adsorptionsgefäßen 10, 20 verbunden. Insbesondere ist das verdampfungs-und-kondensations-seitige 4-Wege-Ventil 33 durch die Rohre 57, 58 mit den jeweiligen Auslässen der zweiten Temperiermediumwege 12A, 22A verbunden, und das weitere verdampfungs-und-kondensations-seitige 4-Wege-Ventil 34 ist durch die Rohre 59, 60 mit jeweiligen Einlässen mit den zweiten Temperiermediumwegen 12A, 22A verbunden.
Das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 ist durch die Rohre 61, 62 mit dem Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 verbunden und ist durch die Rohre 63 bis 70 mit dem inneren Wärmetauscher 4 und dem Kühler 5 verbunden. Insbesondere ist das adsorptionsseitige 3-Wege-Ventil 35 durch das Rohr 61 mit dem adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventil 32 verbunden, ist durch die Rohre 63, 64 mit einem Einlass eines Temperiermediumwegs 4A des inneren Wärmetauschers 4 verbunden und ist durch die Rohre 65, 66 mit einem Einlass eines Heizungswegs 5A des Kühlers 5 verbunden. Die Wasserpumpe 91 ist auf halber Länge des Rohrs 61 angeordnet. Das weitere adsorptionsseitige 3-Wege-Ventil 36 ist durch das Rohr 62 mit dem adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventil 31 verbunden, ist durch die Rohre 67, 68 mit einem Auslass des Temperiermediumwegs 4A des inneren Wärmetauschers 4 verbunden und ist durch die Rohre 69, 70 mit einem Auslass des Temperiermediumwegs 5A des Kühlers 5 verbunden.
Das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 ist durch die Rohre 71, 72 mit dem Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 verbunden und ist durch die Rohre 73, 64, 74, 66, 75, 68, 76, 70 mit dem inneren Wärmetauscher 4 und dem Kühler 5 verbunden. Insbesondere ist das kondensations-seitige 3-Wege-Ventil 37 durch das Rohr 71 mit dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 33 verbunden, ist durch die Rohre 73, 64 mit einem Einlass des Temperiermediumwegs 4A des inneren Wärmetauschers 4 verbunden und ist durch die Rohre 74, 66 mit einem Einlass des Temperiermediumwegs 5A des Kühlers 5 verbunden. Das weitere kondensations-seitige 3-Wege-Ventil 38 ist durch das Rohr 72 mit dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 34 verbunden, ist durch die Rohre 75, 68 mit dem Auslass des Temperiermediumwegs 4A des inneren Wärmetauschers 4 verbunden und ist durch die Rohre 76, 70 mit dem Auslass des Temperiermediumwegs 5A des Kühlers 5 verbunden. Die Wasserpumpe 92 ist auf halber Länge des Rohrs 72 angeordnet.
Das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 ist durch die Rohre 77, 78 mit dem Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 verbunden und ist durch die Rohre 79, 64, 80, 65, 81, 68, 82, 70 mit dem inneren Wärmetauscher 4 und dem Kühler 5 verbunden. Insbesondere ist das verdampfungs-seitige 3-Wege-Ventil 39 durch das Rohr 77 mit dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 33 verbunden, ist durch die Rohre 79, 64 mit dem Einlass des Temperiermediumwegs 4A des inneren Wärmetauschers 4 verbunden und ist durch die Rohre 80, 65 mit dem Einlass des Temperiermediumwegs 5A des Kühlers 5 verbunden. Das weitere verdampfungs-seitige 3-Wege-Ventil 40 ist durch das Rohr 78 mit dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 34 verbunden, ist durch die Rohre 81, 68 mit dem Auslass des Temperiermediumwegs 4A des inneren Wärmetauschers 4 verbunden und ist durch die Rohre 82, 70 mit dem Auslass des Temperiermediumwegs 5A des Kühlers 5 verbunden. Die Wasserpumpe 93 ist auf halber Länge des Rohrs 78 angeordnet.
Das Bypassrohr 100 ist parallel zu dem Kühler 5 geschaltet und bildet einen Strömungsweg, der einen Bypass für das Temperiermedium bereitstellt, das in Richtung des Kühlers 5 strömt. Insbesondere ist ein Endabschnitt des Bypassrohrs 100 auf der Einlass-Seite des Temperiermediumwegs 5A mit dem Rohr 66 verbunden und der weitere Endabschnitt des Bypassrohrs 100 ist durch das Strömungsraten-Regelungsventil 101 auf der Auslass-Seite des Temperiermediumwegs 5A mit dem Rohr 70 verbunden. Das Strömungsraten-Regelungsventil 101 ist ausgelegt, um die Strömungsrate des Temperiermediums, das durch den Temperiermediumweg 5A und das Bypassrohr 100 strömt, zu regeln.
Jeweilige Steuerabschnitte der 4-Wege-Ventile 31 bis 34, der 3-Wege-Ventile 35 bis 40, der Wasserpumpen 90 bis 93, des Strömungsraten-Regelungsventils 101, des Gebläses 116 und der Luftmischklappe 117, die oben beschrieben sind, sind elektrisch mit dem Regler, nicht in den Zeichnungen gezeigt, verbunden. Der Regler ist elektrisch mit einem Innenluftsensor, der die Temperatur in der Fahrgastzelle erfasst, einem Außenluftsensor, der die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle erfasst, einem Bypass-Temperatursensor, der die Temperatur des Temperiermediums, das durch das Bypassrohr 100 strömt, erfasst, einem Betriebsmodusschalter, einem Temperatureinstellschalter zum Einstellen der Temperatur in der Fahrgastzelle, einem Luftströmungsraten-Einstellschalter zum Einstellen der Luftströmungsrate des Gebläses 116 und dergleichen verbunden (keiner davon ist in den Zeichnungen gezeigt).
Wenn es erforderlich ist, das Innere der Fahrgastzelle zu kühlen oder zu heizen, schaltet der Regler die 4-Wege-Ventile 31 bis 34 so, dass die Strömungswege zwischen den jeweiligen Zuständen, die in den 1 bis 3 mittels durchgezogener Linien dargestellt sind, und Zuständen, die in den 1 bis 3 mittels gestrichelten Linien dargestellt sind, in einem bestimmten Zeitintervall wechseln. Dadurch wird zwischen dem Hochtemperatur- und Kühltemperatur-Temperiermedium und zwischen Kühltemperatur- und Kalttemperatur Temperiermedium zu und von dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20 gewechselt. Dieses Umschalten wird in einem Zustand durchgeführt, in dem der Motor 2 und die Wasserpumpen 90 bis 93 betrieben werden.
Der Regler schaltet den Strömungsweg durch die 3-Wege-Ventile 35 bis 40 in den in 1 gezeigten Zustand, wenn es erforderlich ist, das Innere der Fahrgastzelle zu kühlen (wenn es erforderlich ist zu kühlen). Der in 1 gezeigte Zustand entspricht einem „Kühlmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Regler schaltet den Strömungsweg durch die 3-Wege-Ventile 35 bis 40 in den in 2 gezeigten Zustand, wenn es erforderlich ist, das Innere der Fahrgastzelle zu heizen (wenn es erforderlich ist zu heizen). Der in 2 gezeigte Zustand entspricht einem „ersten Heizmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Regler schaltet den Strömungsweg durch die 3-Wege-Ventile 35 bis 40 in den in 3 gezeigten Zustand, wenn ein starkes Erfordernis besteht, das Innere der Fahrgastzelle zu heizen und bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Der in 3 gezeigte Zustand entspricht einem „zweiten Heizmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dem in 1 gezeigten Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf einer Desorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 21 in 1) und der Motor 2 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 miteinander verbunden. Demzufolge wird das Hochtemperatur-Temperiermedium (zum Beispiel bei etwa 90°C, um die Desorption in Gang zu setzen: das Gleiche gilt unten) zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Motor 2 zirkuliert (siehe die Pfeile F21 in 1).
In dem Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf einer Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 1) und der Kühler 5 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden, und von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 sind der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 1) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 miteinander verbunden. Demzufolge wird das Kühltemperatur-Temperiermedium (zum Beispiel bei etwa 40°C, wobei diese höher als die Atmosphärentemperatur ist: das Gleiche gilt unten) zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Kühler 5 zirkuliert (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 1).
Ferner sind in dem Kühlmodus von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 1) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 miteinander verbunden. Demzufolge wird das Kalttemperatur-Temperiermedium (zum Beispiel bei etwa 10°C, wobei diese kühler als die Temperatur im Inneren des Fahrzeug ist: das Gleiche gilt unten) zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert (siehe die Pfeile F12 in 1).
In dem in 2 gezeigten ersten Heizmodus sind, ebenso wie in dem Kühlmodus, von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 21 in 2) und der Motor 2 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Hochtemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Motor 2 (siehe die Pfeile F21 in 2).
In dem ersten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 2) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 miteinander verbunden, und von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 sind der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 2) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 miteinander verbunden. Demzufolge zirkulieren das Kalttemperatur- und das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 bzw. dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F12 und die Pfeile F22 in 2).
Ferner sind in dem ersten Heizmodus von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 2) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F11 in 2).
In dem in 3 gezeigten zweiten Heizmodus sind, ebenso wie in dem Kühlmodus, von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 21 in 3) und der Motor 2 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Hochtemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Motor 2 (siehe die Pfeile F21 in 3).
In dem zweiten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 3) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F12 in 3).
Ferner sind in dem zweiten Heizmodus von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 3) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden, und sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 3) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 3).
Es ist zu beachten, dass ein Umschalten von dem ersten Heizmodus in den zweiten Heizmodus durch den Regler durchgeführt wird, wenn die Gebläseluftströmungsrate maximal und die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle eine bestimmte Temperatur To (zum Beispiel 8°C) oder höher ist. In einem Zustand, in dem eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, schaltet der Regler von dem zweiten Heizmodus in den ersten Heizmodus um. Diese Bedingungen sind als Bedingungen für den zweiten Heizmodus festgelegt, das heißt Bedingungen, unter denen sowohl Adsorptionswärme als auch Kondensationswärme zum Heizen genutzt werden kann. Insbesondere ist der Regler so ausgelegt, dass er in Antwort auf eine Anforderung zum schnellen Heizen, etwa wenn die Gebläseluftströmungsrate auf ihr Maximum hochgedreht wird, in einem Fall, wenn das Kalttemperatur-Temperiermedium, welches ein Medium für Verdampfungswärme ist, in dem Kühler 5 außerhalb der Fahrgastzelle Wärme von der Außenluft absorbieren kann, von dem ersten Heizmodus in den zweiten Heizmodus umschaltet. Der Regler ist ferner ausgelegt, um von dem zweiten Heizmodus in den ersten Heizmodus umzuschalten, wenn der Kühler 5 Verdampfungswärme aufnehmen muss und die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle unter der bestimmten Temperatur To liegt.
Bedingungen zum Steuern des Strömungsraten-Regelungsventils 101 mit dem Regler werden von der Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle, Betriebsbedingungen der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 1 und der Temperatur des Temperiermediums, das durch das Bypassrohr 100 strömt, bestimmt. In dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus leitet der Regler in einem Zustand, in dem die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle niedriger als die in dem Kühlmodus ist, das Temperiermedium zu dem Kühler 5, und in dem zweiten Heizmodus leitet der Regler in einem Zustand, in dem die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle die bestimmte Temperatur To oder höher ist, das Temperiermedium zu dem Kühler 5. Insbesondere ist in dem Kühlmodus das Vermögen, Wärme von dem Kühltemperatur-Temperiermedium, welches ein Medium für Adsorptionswärme und ein Medium für Kondensationswärme ist, in den Kühler 5 abzuführen, eine Bedingung zum Leiten des Temperiermediums zu dem Kühler 5. In dem zweiten Heizmodus ist das Vermögen des Kalttemperatur-Temperiermediums, welches ein Medium für Verdampfungswärme ist, Wärme in dem Kühler 5 zu absorbieren, eine Bedingung zum Befördern des Temperiermediums zu dem Kühler 5.
Betrieb und vorteilhafte Effekte
Nachfolgend sind der Betrieb und vorteilhafte Effekte der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform zirkuliert das Hochtemperatur-Temperiermedium aufgrund des Wärmeströmungswegabschnitts 6 zwischen dem Heizkörper 3 und dem Motor 2. Demzufolge kann Abwärme des Motors 2 zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet werden. Ferner ist in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform das Strömungswegsystem 30, das das Temperiermedium zwischen dem Motor 2, dem Kühler 5, dem inneren Wärmetauscher 4 und dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20 austauscht, dazu geeignet, zwischen dem Kühlmodus, dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus umzuschalten.
In dem Kühlmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die latente Verdampfungswärme des Kühlmittels zu verwenden, um die Fahrgastzelle zu kühlen. In dem ersten Heizmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Adsorptionswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. In dem zweiten Heizmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Adsorptionswärme und die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden.
Auf diese Weise können gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform nicht nur Abwärme der Hochtemperatur-Wärmequelle, sondern auch Adsorptionswärme und Kondensationswärme als Hilfswärmequellen zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet werden. Dadurch ist es möglich, die Heizeffizienz zu verbessern. Ferner kann, wenn eine größere Heizquelle erforderlich ist, sowohl Adsorptionswärme als auch Kondensationswärme zum Heizen verwendet werden, wodurch es möglich ist, das Heizvermögen im Vergleich zu Fällen, in denen nur entweder Adsorptionswärme oder Kondensationswärme zum Heizen verwendet wird, zu verbessern. Ferner kann in der ersten beispielhaften Ausführungsform Abwärme hoher Temperatur des Motors 2 aufgenommen werden, und Adsorptionswärme, Kondensationswärme und Verdampfungswärme können separat abgegeben werden, wodurch es leicht möglich ist, eine bedarfsgerechte Temperatur- oder Wärmeverteilung zu realisieren.
In dem ersten Heizmodus sind die durch die Hochtemperatur-Abwärme zugeführte Wärme und die durch das Heizen abgeführte Wärme im Prinzip gleich große Wärmemengen, was die Realisierung einer hohen Heizeffizienz ermöglicht. Insbesondere ist die durch die Hochtemperatur-Abwärme zugeführte Wärme die von der Hochtemperatur-Wärmequelle bei der Adsorption verbrauchte Wärmemenge, das heißt die Wärmemenge, die zur Desorption erforderlich ist, und ist die Wärmemenge zum Umwandeln des adsorbierten Kühlmittels (Wasser in diesem Beispiel) in Wasserdampf. Die durch das Heizen in dem ersten Heizmodus abgeführte Wärme ist die Adsorptionswärmemenge zum Adsorbieren des Wasserdampfs. Adsorption und Desorption sind reversible Reaktionen, bei denen chemische Veränderungen zwischen den zwei Zuständen Wasserdampf und Wasser in einem adsorbierten Zustand auftreten, so dass die bei der Desorption adsorbierte Wärmemenge und die bei der Adsorption erzeugte Wärmemenge äquivalente Wärmemengen mit umgekehrtem Vorzeichen sind.
In dem Strömungswegsystem 30 der ersten beispielhaften Ausführungsform sind die 3-Wege-Ventile 35 bis 40 weiter auf der Seite des inneren Wärmetauschers 4 und des Kühlers 5 angeordnet als die 4-Wege-Ventile 31 bis 34. Demzufolge haben die Strömungswege durch die 3-Wege-Ventile 35 bis 40 keinen Einfluss auf einen Wärmeverlust, der aufgrund des Austauschs des Hochtemperatur-, Kühltemperatur- und Kalttemperatur-Temperiermediums auftritt, zu und von den Adsorptionsgefäßen 10, 20 unter Verwendung der 4-Wege-Ventile 31 bis 34. Dadurch ist es möglich, eine effiziente Wärmeabfuhr zu erhalten.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform kann in dem Kühler 5 außerhalb der Fahrgastzelle das Kalttemperatur-Temperiermedium (Verdampfungswärme) Wärme von der Außenluft absorbieren, und der erste Heizmodus kann in Antwort auf eine Anforderung zum schnellen Heizen, wie etwa, wenn die Gebläseluftströmungsrate auf ihr Maximum hochgedreht wird, in den zweiten Heizmodus geschaltet werden. Dadurch ist es möglich, eine Erwärmung oder ein Heizen mit hoher Ansprechempfindlichkeit zu realisieren. Ferner kann der zweite Heizmodus in den ersten Heizmodus umgeschaltet werden, wenn das Kalttemperatur-Temperiermedium in dem Kühler 5 keine Wärme absorbieren muss und die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle unter der bestimmten Temperatur To liegt. Dadurch ist es möglich, die Betriebszuverlässigkeit zu erhöhen.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform umfasst das Strömungswegsystem 30 die zwei Paare von (vier) 4-Wege-Ventilen 31 bis 34, die mit dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20 verbunden sind, und die drei Paare von (sechs) 3-Wege-Ventilen 35 bis 40, die zwischen den 4-Wege-Ventilen 31 bis 34 und dem inneren Wärmetauscher 4 und der Kühler 5 angeordnet sind. Zwei der vier 4-Wege-Ventile 31 bis 34 sind mit dem Motor 2 verbunden. Dadurch ist es möglich, das Temperiermedium zwischen dem Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20, dem Motor 2, dem inneren Wärmetauscher 4 und dem Kühler 5 auszutauschen. Ferner ermöglicht dies ein Umschalten zwischen dem Kühlmodus, dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus, wie es oben beschrieben ist. Dadurch ist es möglich, eine einfache Konfiguration des Strömungswegsystems zu erreichen.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform werden die Strömungsraten des Temperiermediums, das durch den Kühler 5 und das Bypassrohr 100 strömt, durch das Strömungsraten-Regelungsventil 101 geregelt (reguliert), wodurch es möglich ist, die Strömungsrate des Temperiermediums, das in dem Kühler 5 einen Wärmetausch mit der Außenluft durchführt, zu regeln. Dadurch ist es möglich, die Wärmeabgabemenge oder Wärmeabsorptionsmenge des Temperiermediums in dem Kühler 5 auf geeignete Mengen für jeden Modus zu regeln. Insbesondere wird in dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus in einem Zustand, in dem die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle niedriger als die in dem Kühlmodus ist, das Temperiermedium zu dem Kühler 5 geleitet, und wird in dem zweiten Heizmodus in einem Zustand, in dem die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle die bestimmte Temperatur To oder höher ist, das Temperiermedium zu dem Kühler 5 geleitet. Dadurch sind eine stabile Kühlungsabgabe in dem Kühlmodus sowie eine stabile Verwendung von Adsorptionswärme und Kondensationswärme in dem zweiten Heizmodus möglich. Dies trägt somit zu einer Verbesserung des Kühl- und Heizvermögens bei.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist der innere Wärmetauscher 4, der der Fahrgastzelle Verdampfungswärme, Adsorptionswärme und Kondensationswärme zuführt, in dem Gehäuse 111 der Innenraumklimatisierungseinheit 110, zwischen dem Gebläse 116 und dem Heizkörper 3 angeordnet. Demzufolge können in dem Kühlmodus, ebenso wie in verwandten Fahrzeug-Klimaanlagenvorrichtungen, eine Kühlung und eine Entfeuchtung durchgeführt werden. In den Heizmodi ist das Heizvermögen durch Zuleitung von vorgeheizter Luft in den Heizkörper 3 unter Verwendung des inneren Wärmetauschers 4 verbessert. Die Belastung des Heizkörpers 3 ist ebenfalls verringert, was zu einer Reduzierung der Größe des Heizkörpers 3 beiträgt.
Es ist zu beachten, dass gemäß der Konfiguration der ersten beispielhaften Ausführungsform in dem ersten Heizmodus (siehe 2) das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 (der Adsorptionsabschnitt 11 in 2) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Insbesondere ist wie in einem in 5 gezeigten modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus eine Konfiguration möglich, in der das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 5) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert (siehe die Pfeile F22 in 5). In diesem modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus sind die Richtungen der Strömungswege durch das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 und die Richtung der Strömungswege durch das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 entgegengesetzt zu den in 2 gezeigten. In diesem modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus kann Kondensationswärme des Kühlmittels als Hilfswärmequelle zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet werden. Jedoch ist die Verwendung von Adsorptionswärme als Hilfswärmequelle zum Heizen effizienter, da die Adsorptionswärmemenge größer ist als die Kondensationswärmemenge in der Beziehung zwischen dem Adsorbens und dem Kühlmittel, das in der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 1 verwendet wird.
Nachfolgend sind weitere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Es ist zu beachten, dass die Konfigurationen und der Betrieb, die im Wesentlichen gleich jenen der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform sind, so dass sie im Folgenden nicht beschrieben sind.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
Wie es in 6 bis 9 gezeigt ist, unterscheidet sich in einer Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 120 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Konfiguration eines Strömungswegsystems 122 von der des Strömungswegsystems 30 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform. In dem Strömungswegsystem 122 sind die verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventile 39, 40 und die Rohre 79 bis 82 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden. In dem Strömungswegsystem 122 ist ein Endabschnitt des Rohrs 77 auf der dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 33 entgegengesetzten Seite durch das Rohr 74 mit dem Rohr 66 verbunden, und ein Endabschnitt des Rohrs 78 auf der dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 34 entgegengesetzten Seite ist durch das Rohr 76 mit dem Rohr 70 verbunden.
In der zweiten beispielhaften Ausführungsform entspricht der in 6 gezeigte Zustand dem „Kühlmodus“, der in 7 gezeigte Zustand entspricht dem „ersten Heizmodus“, und der in 8 gezeigte Zustand entspricht dem „zweiten Heizmodus“. Nachfolgend ist eine konkrete Beschreibung davon gegeben.
In dem in 6 gezeigten Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 21 in 6) und der Motor 2 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Hochtemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Motor 2 (siehe die Pfeile F21 in 6). Dieser Punkt ist auch so in dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus.
In dem Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 6) und der Kühler 5 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden, und von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 sind der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 6) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 6).
Ferner sind in dem Kühlmodus von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 6) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F12 in 6).
In dem in 7 gezeigt ersten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 7) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden, und von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 sind der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 7) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur- und das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F12 und die Pfeile F22 in 7).
In dem ersten Heizmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 7) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe Pfeile F11 in 7).
In dem in 8 gezeigten zweiten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 8) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F12 in 8).
In dem zweiten Heizmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 8) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden, und von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 sind der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 8) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 8).
Mit Ausnahme der obigen Konfigurationen ist die zweite beispielhafte Ausführungsform gleich wie die oben beschriebene erste beispielhafte Ausführungsform ausgelegt. In dem ersten Heizmodus der zweiten beispielhaften Ausführungsform zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Adsorptionswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. In dem zweiten Heizmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Adsorptionswärme und die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. Dadurch ist es möglich, die Heizeffizienz zu verbessern, ebenso wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform. Ferner sind in der zweiten beispielhaften Ausführungsform die verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventile 39, 40 und die Rohre 79 bis 82 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden, wodurch es möglich ist, die Konfiguration des Strömungswegsystems weiter zu vereinfachen.
Es ist zu beachten, dass in der Konfiguration des ersten Heizmodus (siehe 7) gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 (der Adsorptionsabschnitt 11 in 7) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Insbesondere ist in einem in 9 gezeigten modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus eine Konfiguration möglich, in der das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 9) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert (siehe die Pfeile F22 in 9). In diesem modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus sind die Richtungen der Strömungswege durch das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 und die Strömungswege durch das Paar von kondensations-seitigen 3-Wege-Ventilen 37, 38 entgegengesetzt zu denen in 7. Dieses modifizierte Beispiel des ersten Heizmodus ermöglicht es, die Kondensationswärme des Kühlmittels als Hilfswärmequelle zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden.
Dritte beispielhafte Ausführungsform
Wie es in 10 bis 13 gezeigt ist, unterscheidet sich in einer Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 130 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Konfiguration eines Strömungswegsystems 132 von der des Strömungswegsystems 30 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform. In dem Strömungswegsystem 132 sind die kondensations-seitigen 3-Wege-Ventile 37, 38, die verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventile 39, 40 und die Rohre 73 bis 82 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden. In dem Strömungswegsystem 132 ist ein Endabschnitt des Rohrs 71 auf der zu dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 33 entgegengesetzten Seite mit dem Rohr 64 verbunden, und ein Endabschnitt des Rohrs 72 auf der zu dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 34 entgegengesetzten Seite ist mit dem Rohr 68 verbunden. Ferner ist in dem Strömungswegsystem 132 ein Endabschnitt des Rohrs 77 auf der zu dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 33 entgegengesetzten Seite mit dem Rohr 66 verbunden, und ein Endabschnitt des Rohrs 78 auf der zu dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 34 entgegengesetzten Seite ist mit dem Rohr 70 verbunden.
In der dritten beispielhaften Ausführungsform entspricht der in 10 gezeigte Zustand dem „Kühlmodus“, entspricht der in 11 gezeigte Zustand dem „ersten Heizmodus “ und entspricht der in 12 gezeigte Zustand dem „zweiten Heizmodus“. Eine konkrete Beschreibung davon ist nachfolgend gegeben.
In dem in 10 gezeigten Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21, der Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 21 in 10) und der Motor 2 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Hochtemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Motor 2 (siehe die Pfeile F21 in 10). Dieser Punkt ist auch so in dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus.
In dem Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 10) und der Kühler 5 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden und von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 sind der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 10) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 10).
Ferner sind in dem Kühlmodus von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 10) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F12 in 10).
In dem in 11 gezeigten ersten Heizmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 11) und der Kühler 5 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden und sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 11) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur- und das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 bzw. zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F12 in 11).
In dem ersten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 11) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F22 in 11).
In dem in 12 gezeigten zweiten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 12) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F12 in 12).
In dem zweiten Heizmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 12) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden und sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 12) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 12).
Mit Ausnahme der obigen Konfigurationen ist die dritte beispielhafte Ausführungsform so ausgelegt wie die oben beschriebene erste beispielhafte Ausführungsform. In dem ersten Heizmodus der dritten beispielhaften Ausführungsform zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. In dem zweiten Heizmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Adsorptionswärme und die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. Dadurch ist es möglich, die Heizeffizienz zu verbessern, ebenso wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform. Ferner sind in der dritten beispielhaften Ausführungsform die kondensations-seitigen 3-Wege-Ventile 37, 38, die verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventile 39, 40 und die Rohre 73 bis 82 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden, wodurch es möglich ist, die Konfiguration des Strömungswegsystems weiter zu vereinfachen.
Es ist zu beachten, dass in der Konfiguration des ersten Heizmodus (siehe 11) gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 11) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Insbesondere ist in einem modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus gezeigt in 13 eine Konfiguration möglich, in der das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 (der Adsorptionsabschnitt 11 in 13) und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 13) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert (siehe die Pfeile F12 in 13). In diesem modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus sind die Richtungen der Strömungswege durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und der Strömungswege durch das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 entgegengesetzt zu denen in 11. Dieses modifizierte Beispiel des ersten Heizmodus ermöglicht es, eine kombinierte Wärme aus der Adsorptionswärme und der Verdampfungswärme des Kühlmittels als Hilfswärmequelle zum Heizen der Fahrgastzelle in dem ersten Heizmodus zu verwenden.
Vierte beispielhafte Ausführungsform
Wie es in 14 bis 17 gezeigt ist, unterscheidet sich die Konfiguration eines Strömungswegsystems 142 der Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 140 gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der des Strömungswegsystems 30 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform. In dem Strömungswegsystem 142 sind die kondensations-seitigen 3-Wege-Ventile 37, 38 und die Rohre 73 bis 76 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden. In dem Strömungswegsystem 142 ist ein Endabschnitt des Rohrs 71 auf der zu dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 33 entgegengesetzten Seite durch das Rohr 79 mit dem Rohr 64 verbunden, und ein Endabschnitt des Rohrs 72 auf der zu dem verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventil 34 entgegengesetzten Seite ist durch das Rohr 81 mit dem Rohr 68 verbunden.
In der vierten beispielhaften Ausführungsform entspricht der in 14 gezeigte Zustand dem „Kühlmodus“, entspricht der in 15 gezeigte Zustand dem „ersten Heizmodus“ und entspricht der in 16 gezeigte Zustand dem „zweiten Heizmodus“. Eine konkrete Erläuterung davon ist nachfolgend gegeben.
In dem in 14 gezeigten Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21, der Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 21 in 14) und der Motor 2 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Hochtemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Motor 2 (siehe die Pfeile F21 in 14). Dieser Punkt ist auch so in dem ersten Heizmodus und dem zweiten Heizmodus.
In dem Kühlmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 14) und der Kühler 5 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden und sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 14) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 14).
Ferner sind in dem Kühlmodus von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 14) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F12 in 14).
In dem in 15 gezeigten ersten Heizmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 15) und der Kühler 5 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden und sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 15) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur- und das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 bzw. zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F12 in 15).
In dem ersten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 15) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F22 in 15).
In dem in 16 gezeigten zweiten Heizmodus sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 16) und der Kühler 5 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und das Paar von verdampfungs-seitigen 3-Wege-Ventilen 39, 40 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kalttemperatur-Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem Kühler 5 (siehe die Pfeile F12 in 16).
In dem zweiten Heizmodus sind von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 der Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite (der Adsorptionsabschnitt 11 in 16) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von adsorptionsseitigen 4-Wege-Ventilen 31, 32 und das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 miteinander verbunden und sind von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 16) und der innere Wärmetauscher 4 durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 miteinander verbunden. Demzufolge zirkuliert das Kühltemperatur-Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F11 und die Pfeile F22 in 16).
Mit Ausnahme der obigen Konfigurationen ist die vierte beispielhafte Ausführungsform ebenso ausgelegt wird die oben beschriebene erste beispielhafte Ausführungsform. In dem ersten Heizmodus der vierten beispielhaften Ausführungsform zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. In dem zweiten Heizmodus zirkuliert das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 und dem inneren Wärmetauscher 4. Dadurch ist es möglich, die Adsorptionswärme und die Kondensationswärme des Kühlmittels zum Heizen der Fahrgastzelle zu verwenden. Demzufolge kann die Heizeffizienz verbessert werden, ebenso wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform. Ferner sind in der vierten beispielhaften Ausführungsform die kondensations-seitigen 3-Wege-Ventile 37, 38 und die Rohre 73 bis 76 gemäß der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden, wodurch es möglich ist, die Konfiguration des Strömungswegsystems zu vereinfachen.
Es ist zu beachten, dass in der Konfiguration des ersten Heizmodus (siehe 15) gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Desorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 22 in 15) und dem inneren Wärmetauscher 4 zirkuliert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Insbesondere ist wie in einem in 17 gezeigten modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus eine Konfiguration möglich, in der das Temperiermedium zwischen dem Adsorptionsabschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Adsorptionsabschnitten 11, 21 (der Adsorptionsabschnitt 11 in 17) und dem inneren Wärmetauscher 4 und zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt auf der Adsorptionsprozessseite von den Verdampfungs-Kondensations-Abschnitten 12, 22 (der Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt 12 in 17) und dem inneren Wärmetauscher 4 (siehe die Pfeile F12 in 17) zirkuliert. In diesem modifizierten Beispiel des ersten Heizmodus sind die Richtungen des Strömungswegs durch das Paar von verdampfungs-und-kondensations-seitigen 4-Wege-Ventilen 33, 34 und des Strömungswegs durch das Paar von adsorptionsseitigen 3-Wege-Ventilen 35, 36 entgegengesetzt zu denen in 15. Durch dieses modifizierte Beispiel des ersten Heizmodus ist es möglich, die kombinierte Wärme aus der Adsorptionswärme und der Verdampfungswärme des Kühlmittels als Hilfswärmequelle zum Heizen der Fahrgastzelle in dem ersten Heizmodus zu verwenden.
Ergänzende Erläuterung der beispielhaften Ausführungsformen
In den jeweiligen, oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage 1 das Paar von Adsorptionsgefäßen 10, 20. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern es ist ausreichend, wenn die Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Adsorptionsgefäße umfasst. Zum Beispiel kann die Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Paare (zwei Sätze) der Adsorptionsgefäße 10, 20 und zwei Strömungswegsysteme wie eines der Strömungswegsysteme 30, 122, 132, 142 umfassen. In solchen Fällen kann zum Beispiel ein Strömungswegsystem, das mit einem weiteren Paar der Adsorptionsgefäße 10, 20 verbunden ist, und ein weiteres Strömungswegsystem, das mit einem weiteren Paar der Adsorptionsgefäße 10, 20 verbunden ist, gegenseitig mit der Seite des Motors 2, der Seite des inneren Wärmetauschers 4 und der Seite des Kühlers 5 verbunden sein.
Bei einer Konfiguration mit zwei Sätzen der Adsorptionsgefäße 10, 20, wie es oben beschrieben ist, sind Schaltzeiten zum Wechsel zwischen dem Adsorptionsprozess und dem Desorptionsprozess in einem Paar der Adsorptionsgefäße 10, 20 vorzugsweise versetzt bezüglich Schaltzeiten zum Wechsel zwischen dem Adsorptionsprozess und dem Desorptionsprozess in dem weiteren Paar der Adsorptionsgefäße 10, 20. Insbesondere ermöglicht ein Versetzen des Zeitpunkts, zu dem in dem einen Paar der Adsorptionsgefäße 10, 20 das Adsorbens einen gesättigten Zustand erreicht, gegenüber einem Zeitpunkt, zu dem das weitere Paar der Adsorptionsgefäße 10, 20 einen gesättigten Zustand für die Adsorptionsfähigkeit des Adsorbens erreicht, dass die kalte Temperatur zum Kühlen unter Verwendung der latenten Verdampfungswärme noch kontinuierlicher gewonnen wird.
In den jeweiligen, oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind Beispiele erläutert, in denen die Strömungswegsysteme 30, 122, 132, 142 3-Wege-Ventile (Strömungsweg-Schaltventile) umfassen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt, sondern es ist eine Konfiguration mit einem anderen Typ von Strömungsweg-Schaltventil statt 3-Wege-Ventilen möglich, und die Konfiguration des Strömungswegsystems kann in geeigneter Weise modifiziert sein.
In den jeweiligen, oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen umfassen die Strömungswegsysteme 30, 122, 132, 142 das Bypassrohr 100 und das Strömungsraten-Regelungsventil 101. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt, sondern es ist eine Konfiguration möglich, in der das Bypassrohr 100 und das Strömungsraten-Regelungsventil 101 nicht vorhanden sind.
In den jeweiligen, oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen ist ein Fall beschrieben, in dem der Motor 2 des Fahrzeugs als die Hochtemperatur-Wärmequelle verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel ist in Fällen, in denen das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug ist, eine Konfiguration möglich, in der eine Batterie als die Hochtemperatur-Wärmequelle verwendet wird.
Verschiedene weitere Modifikationen können innerhalb eines Bereichs implementiert sein, der nicht vom Geist der vorliegenden Erfindung abweicht. Selbstverständlich ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die jeweiligen, oben beschrieben beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.

Claims

Fahrzeug-Adsorptions-Klimaanlage (1) mit: einem Heizkörper (3) und einem inneren Wärmetauscher (4), der einen Wärmetausch zwischen einer Luft in einer Fahrgastzelle und einem Temperiermedium durchführt; einem äußeren Wärmetauscher (5), der einen Wärmetausch zwischen einer Luft außerhalb der Fahrgastzelle und dem Temperiermedium durchführt; einem Wärmeströmungswegabschnitt (6), in dem das Temperiermedium zwischen einer Hochtemperatur-Wärmequelle des Fahrzeugs und dem Heizkörper (3) zirkuliert; mehreren Adsorptionsgefäßen, die jeweils einen Adsorptionsabschnitt (11, 21) und einen Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) umfassen, wobei ein Adsorbens und ein Kühlmittel dicht in den Adsorptionsgefäßen aufgenommen sind; und einem Strömungswegsystem (30), das das Temperiermedium zwischen der Hochtemperatur-Wärmequelle, dem äußeren Wärmetauscher (5), dem inneren Wärmetauscher (4) und den mehreren Adsorptionsgefäßen austauscht und das, während es einen Adsorptionsprozess in einem oder mehreren der Adsorptionsgefäße bewirkt, einen Desorptionsprozess in einem weiteren der Adsorptionsgefäße bewirkt; wobei das Strömungswegsystem (30) dazu geeignet ist, umzuschalten zwischen einem Kühlmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf einer Adsorptionsprozessseite und dem inneren Wärmetauscher (4) zirkuliert wird, einem ersten Heizmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher (4) und dem Adsorptionsabschnitt (11, 21) auf der Adsorptionsprozessseite oder dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf einer Desorptionsprozessseite zirkuliert wird oder in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher (4) und sowohl dem Adsorptionsabschnitt (11, 21) auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf der Adsorptionsprozessseite zirkuliert wird, und einem zweiten Heizmodus, in dem das Temperiermedium zwischen dem inneren Wärmetauscher (4) und sowohl dem Adsorptionsabschnitt (11, 21) auf der Adsorptionsprozessseite als auch dem Verdampfungs-Kondensations-Abschnitt (12, 22) auf der Desorptionsprozessseite zirkuliert wird.