СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ/НАГРЕВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С КОНСОЛИДИРОВАННЫМ НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ/ОХЛАЖДАЮЩИМ СЕРДЕЧНИКОМ Российский патент 2018 года по МПК B60H1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системам охлаждения/нагревания транспортного средства. Более конкретно, оно относится к теплообменникам для системы охлаждения/нагревания транспортного средства. Еще более конкретно, оно относится к консолидированным нагревательным/охлаждающим сердечникам для подобных теплообменников.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В системах охлаждения/нагревания транспортного средства обычно использовались отдельные теплообменники для контуров нагревания и для контуров охлаждения. Обеспечение отдельных теплообменников требует дополнительное пространство и системы трубопроводов, включая дополнительные клапаны и трубопроводы для направления потока в отдельные теплообменники в системе.

Это является особой проблемой для транспортных средств, таких как гибридные транспортные средства, которые используют электрические аккумуляторы для приведения транспортного средства в движение. Данные электрические аккумуляторы необходимо поддерживать в пределах узкого диапазона температур для того, чтобы сохранять максимальную эффективность их работы без повреждения.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать улучшенную систему охлаждения/нагревания транспортного средства, в которой используется теплообменник с консолидированным нагревательным/охлаждающим сердечником для уменьшения пространства и поддержания температур на должных уровнях.

Также задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник для системы охлаждения/нагревания транспортного средства.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним аспектом изобретения для транспортного средства предусмотрена система охлаждения/нагревания транспортного средства, содержащая: двигатель внутреннего сгорания, соединенный с замкнутым контуром охлаждающей жидкости двигателя для рециркуляции через него охлаждающей жидкости двигателя; компрессор хладагента, соединенный с замкнутым контуром хладагента для рециркуляции через него хладагента, при этом компрессор хладагента соединен с двигателем внутреннего сгорания для приведения таким образом в действие; замкнутый контур терморегулируемой текучей среды для рециркуляции через него терморегулируемой текучей среды; и консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник, соединенный с замкнутым контуром охлаждающей жидкости двигателя, с замкнутым контуром хладагента и с замкнутым контуром терморегулируемой текучей среды.

Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник может образовать первый замкнутый путь для проведения через него охлаждающей жидкости, при этом консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник может образовать второй замкнутый путь для проведения через него хладагента, при этом консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник может образовать третий замкнутый путь для проведения через него терморегулируемой текучей среды.

Первый замкнутый путь, второй замкнутый путь и третий замкнутый путь могут быть образованы множеством цилиндров.

Множество цилиндров может содержать первый цилиндр, второй цилиндр и третий цилиндр, и каждый цилиндр из множества цилиндров может иметь внутреннюю поверхность и наружную поверхность, причем первый цилиндр может быть окружен вторым цилиндром, который может быть окружен третьим цилиндром.

По меньшей мере один из первого замкнутого пути и второго замкнутого пути может быть образован внутренней поверхностью первого цилиндра, и по меньшей мере другой из первого замкнутого пути и второго замкнутого пути может быть образован пространством между наружной поверхностью второго цилиндра и внутренней поверхностью третьего цилиндра, а третий замкнутый путь может быть образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра и внутренней поверхностью второго цилиндра.

Множество цилиндров может включать в себя первый цилиндр, второй цилиндр и третий цилиндр, а каждый цилиндр из множества цилиндров может иметь внутреннюю поверхность и наружную поверхность, при этом первый цилиндр может быть окружен вторым цилиндром, а третий цилиндр может быть окружен вторым цилиндром.

Первый замкнутый путь может быть образован внутренней поверхностью первого цилиндра, а второй замкнутый путь может быть образован внутренней поверхностью третьего цилиндра, а третий замкнутый путь может быть образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра и внутренней поверхностью второго цилиндра, при этом третий замкнутый путь может быть образован пространством между наружной поверхностью третьего цилиндра и внутренний поверхность второго цилиндра.

Множество цилиндров могут быть концентричными.

Каждый цилиндр из множества цилиндров может быть расположен внутри по меньшей мере другого цилиндра из множества цилиндров.

Замкнутый контур терморегулируемой текучей среды может проходить через терморегулируемую нагрузку, а терморегулируемая нагрузка может представлять собой аккумулятор.

Замкнутый контур терморегулируемой текучей среды может проходить через терморегулируемую нагрузку, и, кроме того, при этом терморегулируемая нагрузка представляет собой инвертор.

Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник может представлять собой жесткий, цельный корпус.

Направление потока текучей среды по одному из первого замкнутого пути, второго замкнутого пути и третьего замкнутого пути может быть противоположно направлению потока текучей среды по другим двум из первого замкнутого пути, второго замкнутого пути и третьего замкнутого пути.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, предложен консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник для системы охлаждения/нагревания транспортного средства, содержащей замкнутый контур охлаждающей жидкости двигателя для проведения через него охлаждающей жидкости, замкнутый контур хладагента для проведения через него хладагента и замкнутый контур терморегулируемой текучей среды для проведения через него терморегулируемой текучей среды, при этом консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник содержит: первый замкнутый путь для проведения через него охлаждающей жидкости; второй замкнутый путь для проведения через него хладагента; и третий замкнутый путь для проведения через него терморегулируемой текучей среды.

Первый замкнутый путь, второй замкнутый путь и третий замкнутый путь могут быть образованы множеством цилиндров.

Множество цилиндров может включать в себя первый цилиндр, второй цилиндр и третий цилиндр, и каждый цилиндр из множества цилиндров может иметь внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и первый цилиндр может быть окружен вторым цилиндром, который может быть окружен третьим цилиндром.

По меньшей мере один из первого замкнутого пути и второго замкнутого пути может быть образован внутренней поверхностью первого цилиндра, а по меньшей мере другой из первого замкнутого пути и второго замкнутого пути может быть образован пространством между наружной поверхностью второго цилиндра и внутренней поверхностью третьего цилиндра, а третий замкнутый путь может быть образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра и внутренней поверхностью второго цилиндра.

Множество цилиндров может включать в себя первый цилиндр, второй цилиндр и третий цилиндр, и каждый цилиндр из множества цилиндров может иметь внутреннюю поверхность и наружную поверхность, при этом первый цилиндр может быть окружен вторым цилиндром, а третий цилиндр может быть окружен вторым цилиндром.

Первый замкнутый путь может быть образован внутренней поверхностью первого цилиндра, а второй замкнутый путь может быть образован внутренней поверхностью третьего цилиндра, а третий замкнутый путь может быть образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра и внутренней поверхностью второго цилиндра, при этом третий замкнутый путь может быть образован пространством между наружной поверхностью третьего цилиндра и внутренней поверхностью второго цилиндра.

Каждый цилиндр из множества цилиндров может быть концентричным другому цилиндру из множества цилиндров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематичный вид системы охлаждения/нагревания транспортного средства, использующей консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник в соответствии с представленным изобретением.

Фиг.2 представляет собой вид в поперечном разрезе первого варианта осуществления консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника для системы охлаждения/нагревания транспортного средства по фиг.1, сделанном вдоль его продольной центральной линии.

Фиг.3 представляет собой вид в поперечном разрезе варианта осуществления фиг.2, сделанном по линии сечения 3-3 на фиг.2.

Фиг.4 представляет собой вид в поперечном разрезе второго варианта осуществления консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника для системы охлаждения/нагревания транспортного средства по фиг.1, сделанном вдоль его продольной центральной линии.

Фиг.5 представляет собой вид в поперечном разрезе варианта осуществления фиг.4, сделанном по линии сечения 5-5 на фиг.4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показана система 100 охлаждения/нагревания транспортного средства, которая содержит двигатель 102 внутреннего сгорания, консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104, компрессор 106 хладагента, конденсатор 108 хладагента, инвертор 110, аккумулятор 112, расширительный бачок 114, насос 116, электронный блок (ECU) управления 118, первый температурный датчик 120, второй температурный датчик 122 и электромагнитный клапан 124.

Двигатель 102 представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Он может быть дизельным или бензиновым. Двигатель 102 соединен с компрессором 106 хладагента и приводит его в действие. Компрессор 106 хладагента представляет собой холодильный компрессор. Двигатель 102 приводит в действие компрессор 106 посредством ременной передачи 126, которая соединяет их вместе. Шкив 128 на двигателе соединен со шкивом 130, который соединен с возможностью передачи приводного усилия с компрессором 106 хладагента. Они оба соединены вместе ремнем 132. Муфта 134 с электрическим приводом соединена с компрессором 106 хладагента и шкивом 130 и находится между ними. Всякий раз, когда включается муфта 134 с электрическим приводом, шкив 130 приводит в действие компрессор 106 хладагента. Когда муфта 134 с электрическим приводом выключается, компрессор 106 хладагента простаивает и не приводится в действие, а шкив 130 свободно вращается.

Охлаждающая жидкость двигателя передается по замкнутому контуру 136 охлаждающей жидкости двигателя насосом внутри двигателя 102 для проведения горячей охлаждающей жидкости двигателя по замкнутому контуру 136 охлаждающей жидкости двигателя. Электромагнитный клапан 124 расположен в замкнутом контуре 136 охлаждающей жидкости двигателя для регулирования потока охлаждающей жидкости двигателя по замкнутому контуру 136 охлаждающей жидкости двигателя. Когда электромагнитный клапан 124 закрыт, горячая охлаждающая жидкость двигателя не проходит по замкнутому контуру 136 охлаждающей жидкости двигателя. Когда электромагнитный клапан 124 открыт, горячая охлаждающая жидкость двигателя проходит по замкнутому контуру 136 охлаждающей жидкости двигателя.

Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104 расположен в замкнутом контуре 136 охлаждающей жидкости двигателя, а также выполнен с возможностью передачи тепловой энергии от горячей охлаждающей жидкости двигателя в одну из других жидких сред, проходящих через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104 представляет собой жесткий цельный корпус, как лучше всего показано на фиг.2 и 4.

Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104 проводит горячую охлаждающую жидкость двигателя по первому замкнутому пути 138. Первый замкнутый путь 138 считается замкнутым, потому что он предотвращает перемешивание горячей охлаждающей жидкости двигателя с другими жидкими средами, проходящими через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104, допуская в то же время передачу тепловой энергии, заключенной в горячей охлаждающей жидкости двигателя, в терморегулируемую текучую среду, проходящую через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104. После прохождения через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104, теперь более холодная охлаждающая жидкость двигателя затем проходит по оставшейся части замкнутого контура 136 охлаждающей жидкости двигателя и назад в двигатель 102, соответственно завершая замкнутый контур 136 охлаждающей жидкости двигателя.

Хладагент сжимается компрессором 106 хладагента и передается по замкнутому контуру 140 хладагента. Замкнутый контур 140 хладагента проводит теперь сжатый хладагент в конденсатор 108 хладагента, в котором тепловая энергия, заключенная в хладагенте, извлекается, а хладагент конденсируется в виде жидкости.

Затем вновь сконденсированный жидкий хладагент проходит дальше по замкнутому контуру 140 хладагента и в консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104. Жидкий хладагент испаряется в консолидированном нагревательном/охлаждающем сердечнике 104, поглощая тепло из терморегулируемой текучей среды, проходящей через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104. После того, как хладагент поглощает достаточно тепла и испаряется, он проходит дальше по замкнутому контуру 140 хладагента назад во впуск компрессора 106 хладагента, завершая соответственно замкнутый контур 140 хладагента.

Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104 проводит жидкий хладагент по второму замкнутому пути 142. Второй замкнутый путь 142 является замкнутым, потому что он предотвращает перемешивание жидкого хладагента с другими жидкими средами, проходящими через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104, допуская в то же время передачу тепловой энергии, заключенной в терморегулируемой текучей среде, проходящей через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104, жидкому хладагенту, тем самым испаряя его.

Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104 содержит третий замкнутый путь 144, по которому проходит терморегулируемая текучая среда. Третий замкнутый путь 144 предотвращает перемешивание терморегулируемой текучей среды с другими жидкими средами, проходящими через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104, допуская передачу тепловой энергии, заключенной в терморегулируемой текучей среде, жидкому хладагенту, и допуская передачу тепловой энергии, заключенной в охлаждающей жидкости двигателя, терморегулируемой текучей среде по всей длине третьего замкнутого пути 144.

Третий замкнутый путь 144 является частью замкнутого контура 146 терморегулируемой текучей среды. Замкнутый контур 146 терморегулируемой текучей среды содержит насос 116, который соединен с консолидированным нагревательным/охлаждающим сердечником 104 для приема из него терморегулируемой текучей среды, и для перемещения терморегулируемой текучей среды в терморегулируемую нагрузку 148. В данном случае, терморегулируемая нагрузка 148 представляет собой аккумулятор 112 и инвертор 110. Аккумулятор 112 и инвертор 110 содержат внутренние теплообменники, обеспечивающие возможность переноса тепловой энергии, генерируемой в аккумуляторе 112 и инверторе 110, из терморегулируемой текучей среды, что необходимо для поддержания регулируемой температуры в аккумуляторе 112 и инверторе 110. Внутренние теплообменники также предоставляют возможность переноса тепловой энергии в терморегулируемой текучей среде в аккумулятор 112 и инвертор 110, что необходимо для поддержания регулируемой температуры в аккумуляторе 112 и инверторе 110.

С замкнутым контуром 146 терморегулируемой текучей среды соединен расширительный бачок 114 для компенсации неожиданных колебаний потока и давления терморегулируемой текучей среды внутри замкнутого контура 146 терморегулируемой текучей среды.

Если температура в аккумуляторе 112 и инверторе 110 выше, чем температура терморегулируемой текучей среды, то тепловая энергия будет передаваться от аккумулятора 112 и инвертора 110 терморегулируемой текучей среды, и температура аккумулятора 112 и инвертора 110 будет соответственно понижаться.

Если температура аккумулятора 112 и инвертора 110 ниже, чем температура терморегулируемой текучей среды, то тепловая энергия будет передаваться от терморегулируемой текучей среды в аккумулятор 112 и инвертор 110, и температура аккумулятора 112 и инвертора 110 будет соответственно повышаться.

Соответственно температуру терморегулируемой нагрузки 148 можно регулировать за счет изменения температуры терморегулируемой текучей среды.

ECU 118 выполнен с возможностью отслеживать и управлять температурой терморегулируемой нагрузки 148 для того, чтобы поддерживать температуру терморегулируемой нагрузки 148 в пределах предварительно заданного температурного диапазона.

ECU 118 представляет собой микропроцессорный электронный блок управления общепринятой конфигурации, который содержит цифровой микропроцессор, энергонезависимое запоминающее устройство (например, ПЗУ) для хранения цифровых команд, которые управляют работой ECU 118 согласно предварительно заданной программе, энергозависимое запоминающее устройство (например, ОЗУ), которое обеспечивает временное хранение рабочих переменных, используемых микропроцессором при выполнении его цифровых команд, задающую схему для генерирования сигнала достаточной мощности для включения и выключения муфты 134 с электрическим приводом, и схему преобразования сигнала, соединенную с первым температурным датчиком 120 и вторым температурным датчиком 122 для приема и преобразования сигналов, свидетельствующих о температуре инвертора 110 и аккумулятора 112, температурный датчик 120, соответственно.

Температурный датчик 120 находится в тепловом контакте с инвертором 110 для генерирования электрического сигнала, свидетельствующего о температуре инвертора 110.

Температурный датчик 122 находится в тепловом контакте с аккумулятором 112 для генерирования электрического сигнала, свидетельствующего о температуре аккумулятора 112.

Температурный датчик 120 и температурный датчик 122 электрически соединены со схемой преобразования сигнала ECU 118, обеспечивая за счет этого ECU 118 возможность приема сигналов, свидетельствующих о температуре инвертора 110 и температуре аккумулятора 112.

Муфта 134 с электрическим приводом соединена с задающей схемой ECU 118, обеспечивая задающей схеме возможность избирательного включения и выключения муфты 134 с электрическим приводом по команде ECU 118.

Аналогичным образом электромагнитный клапан 124 соединен с задающей схемой ECU 118 для открывания и закрывания посредством этого по команде ECU 118.

ECU 118 запрограммирован с помощью цифровых команд регулярно и периодически отслеживать сигналы, генерируемые температурным датчиком 120 и температурным датчиком 122. ECU 118 сконфигурирован с помощью цифровых команд сравнивать температуры, показываемые данными сигналами, с первой предварительно заданной пороговой температурой и второй предварительно заданной пороговой температурой, более высокой, чем первая предварительно заданная пороговая температура.

Если любая из температур, показываемых температурным датчиком 120 или температурным датчиком 122, ниже первой предварительно заданной пороговой температуры, ECU 118 запрограммирован с помощью цифровых команд открывать электромагнитный клапан 124, соответственно предоставляя двигателю 102 внутреннего сгорания (своим внутренним насосом охлаждающей жидкости) возможность проведения горячей охлаждающей жидкости двигателя по замкнутому контуру 136 охлаждающей жидкости двигателя. Замкнутый контур 136 охлаждающей жидкости двигателя содержит первый замкнутый путь 138. Горячая охлаждающая жидкость двигателя, проходящая по первому замкнутому пути 138, передает тепловую энергию терморегулируемой текучей среды, проходящей по третьему замкнутому пути 144, который имеет непосредственный тепловой контакт с первым замкнутым путем 138. Данная теплопередача нагревает терморегулируемую жидкость. Затем нагретая теперь терморегулируемая текучая среда проходит по замкнутому контуру 146 терморегулируемой текучей среды через насос 116 и в аккумулятор 112 и инвертор 110. Это является причиной приема аккумулятором 112 и инвертором 110 тепловой энергии от терморегулируемой текучей среды и тем самым повышает температуру аккумулятора 112 и инвертора 110. Повышенная температура аккумулятора 112 и инвертора 110 сообщается температурному датчику 122 и температурному датчику 120 соответственно. Температурный датчик 122 и температурный датчик 120 передают данную повышенную температуру в ECU 118. В итоге, ECU 118 определяет, что температура аккумулятора 112 и инвертора 110 выше первой предварительно заданной пороговой температуры, причем ECU 118 запрограммирован в ответ закрывать электромагнитный клапан 124.

Если ECU 118 определяет, что температура либо от температурного датчика 120, либо от температурного датчика 122 выше второй предварительно заданной пороговой температуры, ECU 118 запрограммирован своими цифровыми командами включать муфту 134 с электрическим приводом, соответственно сжимая газообразный хладагент и направляя его в конденсатор 108 хладагента, где его тепловая энергия извлекается, а хладагент конденсируется в жидкий хладагент. Затем жидкий хладагент проходит во второй замкнутый путь 142, где тепловая энергия из терморегулируемой текучей среды, проходящей по третьему замкнутому пути 144, переходит в жидкий хладагент, заставляя его поглощать тепловую энергию и испаряться. Это, в свою очередь, охлаждает терморегулируемую жидкость, проходящую по третьему замкнутому пути 144. Насос 116 передает данную охлажденную теперь терморегулируемую жидкость дальше по замкнутому контуру 146 терморегулируемой текучей среды и через аккумулятор 112 и инвертор 110, охлаждая тем самым аккумулятор 112 и инвертор 110. Теперь более холодный аккумулятор 112 и инвертор 110 передают данную пониженную температуру в температурный датчик 122 и температурный датчик 120 соответственно. Температурный датчик 122 и температурный датчик 120 передают данную пониженную температуру в ECU 118. В итоге, ECU 118 определяет, что температура аккумулятора 112 и инвертора 110 ниже второй предварительно заданной пороговой температуры, при этом ECU 118 запрограммирован своими цифровыми командами в ответ выключать муфту 134 с электрическим приводом.

Система 100 охлаждения/нагревания транспортного средства, таким образом, выполнена с возможностью регулирования температуры терморегулируемой нагрузки 148 (т.е. температуры аккумулятора 112 и инвертора 110) с использованием консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104 для регулирования температуры терморегулируемой текучей среды.

Фиг.2 представляет собой схематичный вид первого варианта осуществления консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. В данном варианте осуществления, первый замкнутый путь 138, второй замкнутый путь 142 и третий замкнутый путь 144 проводят каждую свою соответствующую текучую среду параллельно через консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник 104. В данной конфигурации, первый замкнутый путь 138, второй замкнутый путь 142 и третий замкнутый путь 144 образованы вложенными цилиндрами.

Первый цилиндр 200 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104 образует первый замкнутый путь 138 и имеет впуск 202 потока текучей среды и выпуск 204 потока текучей среды.

Первый цилиндр 200 расположен внутри и окружен вторым цилиндром 206 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Пространство между вторым цилиндром 206 и третьим цилиндром 212 образует третий замкнутый путь 144 и имеет впуск 208 потока текучей среды и выпуск 210 потока текучей среды.

За счет данной конфигурации, тепловая энергия передается через стенку первого цилиндра 200 от охлаждающей жидкости двигателя в терморегулируемую жидкость, проходящую через второй цилиндр 206.

Второй цилиндр 206 вложен внутрь и окружен третьим цилиндром 212 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Пространство между вторым цилиндром 206 и третьим цилиндром 212 образует второй замкнутый путь 142 и имеет впуск 214 потока текучей среды и выпуск 216 потока текучей среды.

За счет данной конфигурации, тепловая энергия проводится через стенку второго цилиндра 206 из терморегулируемой текучей среды, проходящей через второй цилиндр 206, в хладагент, проходящий через третий цилиндр 212.

Первый цилиндр 200, второй цилиндр 206 и третий цилиндр 212 расположены продольно, по существу параллельно продольной оси 218 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Если все из первого цилиндра 200, второго цилиндра 206 и третьего цилиндра 212 являются прямыми круглыми цилиндрами (как показано на фиг.3), предпочтительная конфигурация состоит в том, чтобы первый цилиндр 200, второй цилиндр 206 и третий цилиндр 212 располагались концентрично вокруг продольной оси 218.

В конфигурации фиг.2, первый замкнутый путь 138 и второй замкнутый путь 142 изолированы друг от друга, так что теплопередача не может происходить (или происходит только в ограниченном количестве) непосредственно от жидкости, движущейся по первому замкнутому пути 138, и жидкости, движущейся по второму замкнутому пути 142.

В конфигурации фиг.2, весь поток через цилиндры идет в одном и том же направлении. В зависимости от размера и расположения цилиндров и требований к охлаждению и нагреванию терморегулируемой нагрузки 148, направление одного, двух или всех потоков может быть изменено на обратное для обеспечения режима противотока с целью улучшенной теплопередачи. В подобной конфигурации, один или более из впуска 202 потока текучей среды, впуска 208 потока текучей среды и впуска 214 потока текучей среды стали бы выпусками потоков текучей среды, а один или более из выпуска 204 потока текучей среды, выпуска 210 потока текучей среды и выпуска 216 потока текучей среды стали бы впусками потоков текучей среды.

Фиг.4 представляет собой схематичное изображение второго варианта осуществления консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104.

В данном варианте осуществления, первый замкнутый путь 138 и третий замкнутый путь 144 проводят каждую из своих соответствующих текучих сред параллельно через первую секцию 400 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Второй замкнутый путь 142 и третий замкнутый путь 144 проводят каждую из своих соответствующих текучих сред параллельно через вторую секцию 402 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Первая секция 400 и вторая секция 402 расположены в последовательных продольных участках.

В данном варианте осуществления также, второй замкнутый путь 142 и третий замкнутый путь 144 проводят каждую из своих соответствующих текучих сред параллельно через вторую секцию 402 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Во второй секции 402, второй замкнутый путь 142 и третий замкнутый путь 144 находятся в виде вложенных цилиндров.

В первой секция 400, первый цилиндр 404 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104 образует первый замкнутый путь 138 и имеет впуск 406 потока текучей среды (202 на фиг.1), и выпуск 408 потока текучей среды (204 на фиг.1).

Первый цилиндр 404 вложен внутрь и окружен вторым цилиндром 410 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Пространство между вторым цилиндром 410 и первым цилиндром 404 образует третий замкнутый путь 144 и имеет впуск 412 потока текучей среды (208 на фиг.1) и выпуск 414 потока текучей среды (210 на фиг.1).

За счет данной конфигурации, тепловая энергия проходит через стенку первого цилиндра 404 из охлаждающей жидкости двигателя в замкнутом контуре 136 охлаждающей жидкости двигателя в терморегулируемую жидкость, проходящую через второй цилиндр 410.

Во второй секции 402, третий цилиндр 416 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104 образует второй замкнутый путь 142 и имеет впуск 418 потока текучей среды (214 на фиг.1) и выпуск 420 потока текучей среды (216 на фиг.1).

Первый цилиндр 404, второй цилиндр 410 и третий цилиндр 416 расположены продольно, в целом параллельно продольной оси 422 консолидированного нагревательного/охлаждающего сердечника 104. Если все из первого цилиндра 200, второго цилиндра 206 и третьего цилиндра 212 являются прямыми круглыми цилиндрами (как показано на фиг.5), предпочтительная конфигурация состоит в том, чтобы первый цилиндр 404, второй цилиндр 410 и третий цилиндр 416 были расположены концентричными вокруг продольной оси 422.

В конфигурации фиг.4, первый замкнутый путь 138 и второй замкнутый путь 142 изолированы друг от друга, так что теплопередача не может происходить (или происходит только в ограниченном количестве) непосредственно от жидкости, движущейся по первому замкнутому пути 138, и жидкости, движущейся по второму замкнутому пути 142.

В конфигурации фиг.4, все потоки текучей среды по первому замкнутому пути 138, второму замкнутому пути 142 и третьему замкнутому пути 144 происходят в одном и том же направлении потока. В зависимости от размера и расположения цилиндров и требований к охлаждению и нагреванию терморегулируемой нагрузки 148, направление одного из потоков текучей среды может быть изменено на обратное для обеспечения режима противотока с целью улучшенной теплопередачи.

В подобной конфигурации, один или более из впуска 406 потока текучей среды, впуска 412 потока текучей среды и впуска 418 потока текучей среды стали бы выпусками потоков текучей среды, а один или более из выпуска 408 потока текучей среды, выпуска 414 потока текучей среды и выпуска 420 потока текучей среды стали бы впусками потоков текучей среды. Для изменения направления потока на обратное для любого одного из первого замкнутого пути 138, второго замкнутого пути 142 и третьего замкнутого пути 144, как показано на фиг.2, трубопровод, соединенный с его соответствующим впуском (как показано на фиг.2), необходимо переместить к его соответствующему выпуску (как показано на фиг.2), а трубопровод, который был соединен с его соответствующим выпуском, необходимо переместить к его соответствующему впуску.

Следует понимать, что конкретные варианты осуществления, показанные и обсуждаемые в данном документе, являются не единственными способами, в которых может существовать изобретение. Они являются всего лишь текущими предпочтительными вариантами осуществления изобретения. Специалист в области конструкции и производства систем охлаждения/нагревания транспортного средства может легко увидеть другие варианты, которые также попадут в пределы объема правовых притязаний приложенной формулы изобретения.

Например, показана ременная конфигурация привода, а также муфта с электрическим приводом. Другие конфигурации могут содержать шестерни, шкивы, валы, ремни, механические муфты, гидравлические муфты, гидравлические двигатели и гидравлические муфты.

В качестве другого примера, терморегулируемой нагрузкой 148 может быть радиатор, выполненный с возможностью охлаждения и нагревания окружающего воздуха в отделении оператора транспортного средства.

В качестве еще одной конфигурации, вместо единых концентрических цилиндров, образующих первый замкнутый путь 138, второй замкнутый путь 142 и третий замкнутый путь 144, может быть использована конфигурация кожухотрубного теплообменника, в которой первое множество цилиндров, расположенных параллельно, образуют первый замкнутый путь 138, а второе множество цилиндров, расположенных параллельно, образует второй замкнутый путь 142, а общее пространство внутри кожуха и окружающее первое множество цилиндров и второе множество цилиндров образуют третий замкнутый путь 144. Данная конфигурация имеет дополнительное преимущество предоставления более большой площади трубчатой поверхности для теплопередачи, чем была бы предоставлена в вариантах осуществления с тремя цилиндрами, проиллюстрированных на фиг.2 и 4.

Изобретение относится к системам нагрева и охлаждения транспортного средства. Система (100) охлаждения/нагрева транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания, компрессор хладагента и замкнутый контур терморегулируемой текучей среды. Система имеет консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104), соединенный с замкнутым контуром (136) охлаждающей жидкости двигателя, с замкнутым контуром (140) хладагента и с замкнутым контуром (146) терморегулируемой текучей среды. Достигаются уменьшение пространства и поддержание температур на определенном уровне. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства, содержащая:

двигатель (102) внутреннего сгорания, соединенный с замкнутым контуром (136) охлаждающей жидкости двигателя для рециркуляции через него охлаждающей жидкости двигателя;

компрессор (106) хладагента, соединенный с замкнутым контуром (140) хладагента для рециркуляции через него хладагента, при этом компрессор хладагента соединен с двигателем (102) внутреннего сгорания для приведения в действие посредством него;

замкнутый контур (146) терморегулируемой текучей среды для рециркуляции через него терморегулируемой текучей среды; и

консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104), соединенный с замкнутым контуром (136) охлаждающей жидкости двигателя, с замкнутым контуром (140) хладагента и с замкнутым контуром (146) терморегулируемой текучей среды.

2. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 1, в которой консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) образует первый замкнутый путь (138) для проведения через него охлаждающей жидкости, при этом консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) образует второй замкнутый путь (142) для проведения через него хладагента, и причем консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) образует третий замкнутый путь (144) для проведения через него терморегулируемой текучей среды.

3. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 2, в которой первый замкнутый путь (138), второй замкнутый путь (142) и третий замкнутый путь (144) образованы множеством цилиндров (200, 206, 212, 404, 410, 416).

4. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 3, в которой множество цилиндров (200, 206, 212) содержит первый цилиндр (200), второй цилиндр (206) и третий цилиндр (212), и при этом каждый цилиндр из множества цилиндров (200, 206, 212) имеет внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и при этом первый цилиндр (200) окружен вторым цилиндром (206), который окружен третьим цилиндром (212).

5. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 4, в которой по меньшей мере один из первого замкнутого пути (138) и второго замкнутого пути (142) образован внутренней поверхностью первого цилиндра (200), а по меньшей мере другой из первого замкнутого пути (138) и второго замкнутого пути (142) образован пространством между наружной поверхностью второго цилиндра (206) и внутренней поверхностью третьего цилиндра (212), при этом третий замкнутый путь (144) образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра (200) и внутренней поверхностью второго цилиндра (206).

6. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 3, в которой множество цилиндров (404, 416, 410) содержит первый цилиндр (404), второй цилиндр (410) и третий цилиндр (416), при этом каждый цилиндр из множества цилиндров (404, 416, 410) имеет внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и при этом первый цилиндр (404) окружен вторым цилиндром (410), а третий цилиндр (416) окружен вторым цилиндром (410).

7. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 6, в которой первый замкнутый путь (138) образован внутренней поверхностью первого цилиндра (404), второй замкнутый путь (142) образован внутренней поверхностью третьего цилиндра (416), а третий замкнутый путь (144) образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра (404) и внутренней поверхностью второго цилиндра (410), при этом третий замкнутый путь (144) образован пространством между наружной поверхностью третьего цилиндра (416) и внутренней поверхностью второго цилиндра (410).

8. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 3, в которой множество цилиндров (200, 206, 212, 404, 410, 416) являются концентричными.

9. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 3, в которой каждый цилиндр из множества цилиндров (200, 206, 404, 416) расположен внутри по меньшей мере другого цилиндра из множества цилиндров (206, 212, 410).

10. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 1, в которой замкнутый контур (146) терморегулируемой текучей среды проходит через терморегулируемую нагрузку (148), при этом терморегулируемая нагрузка (148) представляет собой аккумулятор (112).

11. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 10, в которой замкнутый контур (146) терморегулируемой текучей среды проходит через терморегулируемую нагрузку (148), при этом терморегулируемая нагрузка (148) представляет собой инвертор (110).

12. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 1, в которой консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) представляет собой жесткий, цельный корпус.

13. Система (100) охлаждения/нагревания транспортного средства по п. 2, в которой направление потока текучей среды через один из первого замкнутого пути (138), второго замкнутого пути (142) и третьего замкнутого пути (144) противоположно направлению потока текучей среды через другие два из первого замкнутого пути (138), второго замкнутого пути (142) и третьего замкнутого пути (144).

14. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) для системы (100) охлаждения/нагревания транспортного средства, содержащей замкнутый контур (136) охлаждающей жидкости двигателя для проведения через него охлаждающей жидкости, замкнутый контур (140) хладагента для проведения через него хладагента, и замкнутый контур (146) терморегулируемой текучей среды для проведения через него терморегулируемой текучей среды, при этом консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) содержит:

первый замкнутый путь (138) для проведения через него охлаждающей жидкости;

второй замкнутый путь (142) для проведения через него хладагента; и

третий замкнутый путь (144) для проведения через него терморегулируемой текучей среды.

15. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) по п. 14, в котором первый замкнутый путь (138), второй замкнутый путь (142) и третий замкнутый путь (144) образованы множеством цилиндров (200, 206, 212, 404, 410, 416).

16. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) по п. 15, в котором множество цилиндров (200, 206, 212) включает в себя первый цилиндр (200), второй цилиндр (206) и третий цилиндр (212), при этом каждый цилиндр из множества цилиндров (200, 206, 212) имеет внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и при этом первый цилиндр (200) окружен вторым цилиндром (206), который окружен третьим цилиндром (212).

17. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) по п. 16, в котором по меньшей мере один из первого замкнутого пути (138) и второго замкнутого пути (142) образован внутренней поверхностью первого цилиндра (200), при этом по меньшей мере другой из первого замкнутого пути (138) и второго замкнутого пути (142) образован пространством между наружной поверхностью второго цилиндра (206) и внутренней поверхностью третьего цилиндра (212), и при этом третий замкнутый путь (144) образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра (200) и внутренней поверхностью второго цилиндра (206).

18. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) по п. 15, в котором множество цилиндров (404, 416, 410) включает в себя первый цилиндр (404), второй цилиндр (410) и третий цилиндр (416), при этом каждый цилиндр из множества цилиндров (404, 416, 410) имеет внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и при этом первый цилиндр (404) окружен вторым цилиндром (410), а третий цилиндр (416) окружен вторым цилиндром (410).

19. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) по п. 18, в котором первый замкнутый путь (138) образован внутренней поверхностью первого цилиндра (404), второй замкнутый путь (142) образован внутренней поверхностью третьего цилиндра (416), третий замкнутый путь (144) образован пространством между наружной поверхностью первого цилиндра (404) и внутренней поверхностью второго цилиндра (410), при этом третий замкнутый путь (144) образован пространством между наружной поверхностью третьего цилиндра (416) и внутренней поверхностью второго цилиндра (410).

20. Консолидированный нагревательный/охлаждающий сердечник (104) по п. 15, в котором каждый цилиндр из множества цилиндров (200, 206, 212, 404, 410, 416) является концентричным другому цилиндру из множества цилиндров (200, 206, 212, 404, 410, 416).