ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
CIRCULATION SYSTEM FOR INDUSTRIAL PURPOSE VEHICLE

Данное изобретение относится к циркуляционной системе транспортного средства промышленного назначения, такого как, например, грузовой автомобиль или автобус.
На фиг. 1 показана циркуляционная система 100’ для подобного транспортного средства, согласно уровню техники. Циркуляционная система 100’ содержит первый контур 10’, в котором проходит первая текучая среда F1’ и который выполнен в качестве так называемого контура хладагента, и второй контур 20’, в котором проходит вторая текучая среда F2’ и который выполнен в качестве так называемого контура охлаждающего средства.
Первый контур 10’ содержит конденсатор/газоохладитель и испаритель, перед которым установлен расширительный клапан. Конденсатор/газоохладитель и испаритель расположены в установке на крыше транспортного средства. Кроме того, первый контур 10’ содержит другой испаритель, перед которым установлен также расширительный клапан. Другой испаритель расположен в переднем отсеке транспортного средства. Кроме того, первый контур 10’ содержит компрессор V’ и несколько клапанов, например, обозначенные позицией М (в четырехугольнике) магнитные клапаны.
Второй контур 20’ содержит нагревательный теплообменник, который расположен в установке на крыше транспортного средства, и нагревательный теплообменник, который расположен в переднем отсеке транспортного средства. Кроме того, второй контур 20’ содержит по меньшей мере один конвектор и/или нагревательный прибор, дополнительный нагреватель, радиатор, насос и несколько клапанов, например, обозначенные позицией М (в четырехугольнике) регулировочные клапаны, двухпозиционный, трехходовой клапан и т.д. Второй контур 20’ соединен с двигателем транспортного средства.
Ниже приводится описание некоторых возникающих в циркуляционной системе 20’ недостатков. Так, например, в режиме нагревания и/или повторного нагревания тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды F1’ первого контура 10’ не используются. Дополнительное нагревание, например, пассажирского салона автобуса и/или предварительный прогрев двигателя с помощью дополнительного нагревателя (питаемого топливом или электричеством), требует большого расхода энергии на основании коэффициента полезного действия меньше 1, что как раз является проблемой в гибридных и/или электрических транспортных средствах или в целом в транспортных средствах с оптимизированным двигателем. Другим недостатком является то, что в режиме нагревания испарители в установке на крыше и в переднем отсеке действуют в качестве конденсатора/газоохладителя, а конденсатор/газоохладитель в установке на крыше действует в качестве испарителя за счет соответствующего включения. При переключении из режима охлаждения и/или повторного нагревания в режим нагревания может возникать за счет конденсированной воды так называемый эффект густого тумана. Кроме того, установка на крыше и передний отсек не могут использовать в различных режимах тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды F1’ первого контура 10’ также за счет соответствующих включений. Кроме того, может быть необходимо оттаивание конденсатора/газоохладителя в установке на крыше, что обычно осуществляется не за счет самой циркуляционной системы 100’, а, например, предпочтительно с помощью дополнительных электрических компонентов.
Задачей изобретения является создание альтернативной и/или улучшенной циркуляционной системы для транспортного средства промышленного назначения.
Эта задача решена, в частности, с помощью признаков главного пункта формулы изобретения. Предпочтительные модификации указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение предлагает, в частности, циркуляционную систему для транспортного средства промышленного назначения, содержащую первый контур, в котором проходит первая текучая среда и который является предпочтительно охлаждающим контуром или контуром циркуляции хладагента, и второй контур, в котором проходит вторая текучая среда и который предпочтительно является нагревательным контуром или контуром охлаждающего средства.
Циркуляционная система, согласно изобретению, характеризуется, в частности, тем, что предусмотрен теплообменник, к которому в зависимости от режимов циркуляционной системы может подаваться первая текучая среда, с целью реализации теплообменного соединения со вторым контуром, и целесообразно не может подаваться первая текучая среда, с целью предотвращения теплообменного соединения со вторым контуром. Таким образом, циркуляционная система содержит предпочтительно по меньшей мере один режим, в котором первая текучая среда подается в теплообменник, и/или по меньшей мере один режим, в котором первая текучая среда не подается в теплообменник, в частности, проходит в обход теплообменника. Альтернативно или дополнительно циркуляционная система, согласно изобретению, характеризуется, в частности, тем, что первый контур содержит расширительный элемент, к которому в зависимости от режима циркуляционной системы может подаваться первая текучая среда, с целью подачи первой текучей среды через расширительный элемент в другой теплообменник, и предпочтительно не может подаваться первая текучая среда, с целью подачи первой текучей среды в обход расширительного элемента в другой теплообменник. Таким образом, циркуляционная система содержит предпочтительно по меньшей мере один режим, в котором первая текучая среда подается в расширительный элемент, и/или по меньшей мере один режим, в котором первая текучая среда не подается в расширительный элемент, в частности, обходит расширительный элемент.
Циркуляционная система, согласно изобретению, может иметь, например, то преимущество, что она может использовать тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды из первого контура с высоким COP (например, примерно 3,5-4,5) в зависимости от наружной температуры при нагревании сверх температуры обледенения теплообменника. Другим предпочтительно реализуемым преимуществом является то, что можно использовать большую часть обычных циркуляционных систем (например, показанной на фиг. 1 циркуляционной системы), так что требуются, например, небольшие изменения в установке на крыше и не требуются или требуются лишь небольшие изменения в переднем отсеке для реализации циркуляционной системы, согласно изобретению.
Тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды можно также использовать в различных режимах установки на крыше и/или переднего отсека. Другое предпочтительно достигаемое преимущество состоит в том, что теплообменник, в частности, когда он в режиме нагревания действует в качестве конденсатора/газоохладителя, можно оттаивать с помощью циркуляционной системы, целесообразно без использования для этого, например, дополнительных электрических компонентов.
Возможно, что предусмотрено первое регулировочное устройство для направления первой текучей среды в теплообменник или же направления первой текучей среды в обход теплообменника.
Кроме того, возможно, что предусмотрено второе регулировочное устройство для направления первой текучей среды в расширительный элемент или же направления первой текучей среды в обход расширительного элемента.
Предпочтительно, первый контур содержит по меньшей мере один испаритель, предпочтительно по меньшей мере два испарителя. В частности, первый контур может содержать два или больше двух включенных параллельно испарителей.
Возможно, что предусмотрено третье регулировочное устройство для направления первой текучей среды по меньшей мере в один испаритель или же направления первой текучей среды в обход по меньшей мере одного испарителя.
Первое, второе и/или третье регулировочное устройство предпочтительно выполнено в виде клапанного устройства, предпочтительно в виде двухпозиционного, трехходового клапана. Управление регулировочными устройствами можно осуществлять с помощью системы управления кондиционированием, так что в рамках изобретения предусмотрено также, например, регулирование.
Возможно, что теплообменник расположен по потоку после компрессора, и/или расширительный элемент расположен по потоку после теплообменника, и/или другой теплообменник расположен по потоку после расширительного элемента.
Возможно, что в одном режиме циркуляционной системы, в частности, режиме нагревания, первая текучая среда подается в теплообменник, подается в расширительный элемент и обходит по меньшей мере один испаритель.
Возможно, что в одном режиме циркуляционной системы, в частности, режиме повторного нагревания, первая текучая среда подается в теплообменник, обходит расширительный элемент и подается по меньшей мере в один испаритель.
Возможно, что в одном режиме циркуляционной системы, в частности, режиме оттаивания, первая текучая среда обходит теплообменник, подается в расширительный элемент и обходит по меньшей мере один испаритель.
Возможно, что в одном режиме циркуляционной системы, в частности, режиме нагревания и оттаивания, первая текучая среда подается в теплообменник, подается в расширительный элемент и обходит по меньшей мере один испаритель.
Возможно, что в одном режиме циркуляционной системы, в частности, режиме охлаждения, первая текучая среда обходит теплообменник, обходит расширительный элемент и подается по меньшей мере в один испаритель.
Предпочтительно, первая текучая среда подается в соответствующем режиме циркуляционной системы также в другой теплообменник. Предпочтительно, первая текучая среда подается в другой теплообменник, а именно, независимо от режимов циркуляционной системы.
Возможно, что тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды из первого контура используется для режима повторного нагревания и/или для режима нагревания, и/или для режима нагревания и оттаивания целесообразно с помощью теплообменника, в частности, например, в зависимости от наружной температуры в режиме нагревания или в целом при нагревании свыше температуры обледенения другого теплообменника.
Циркуляционная система предпочтительно соединена с установкой на крыше и/или передним отсеком транспортного средства. Возможно, что тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды из первого контура используется в различных режимах установки на крыше и/или переднего отсека, таких как, например, режим охлаждения/режим нагревания, режим охлаждения/режим повторного нагревания и/или режим нагревания/режим повторного нагревания. Предпочтительно, тепло конденсации и/или тепло первой текучей среды можно использовать, например, также для предварительного подогрева двигателя.
Возможно, что теплообменник в зависимости от режима циркуляционной системы действует в качестве конденсатора/газоохладителя, предпочтительно в режиме нагревания, в режиме повторного нагревания и/или в режиме нагревания и оттаивания. В качестве альтернативного решения или дополнительно, другой теплообменник в зависимости от режима циркуляционной системы может действовать в качестве испарителя или конденсатора/газоохладителя, предпочтительно в режиме нагревания в качестве испарителя, в режиме повторного нагревания в качестве испарителя, в режиме оттаивания в качестве конденсатора/газоохладителя, в режиме нагревания и оттаивания в качестве конденсатора/газоохладителя и/или в режиме охлаждения в качестве конденсатора/газоохладителя.
Таким образом, в режиме нагревания и оттаивания возможно, что теплообменник действует в качестве первого конденсатора/газоохладителя, а другой теплообменник действует в качестве второго конденсатора/газоохладителя.
Под конденсатором/газоохладителем предпочтительно понимается действующее в качестве конденсатора и/или газоохладителя теплообменное устройство.
По меньшей мере один испаритель предпочтительно выполнен в виде чистого испарителя. При переключении с режима охлаждения и/или повторного нагревания в режим нагревания можно предотвращать за счет этого вызванный конденсированной водой эффект густого тумана.
Предпочтительно, теплообменник является пластинчатым теплообменником.
Другой теплообменник предпочтительно является наружным теплообменником и/или предназначен для обмена теплом наружу непосредственно с воздухом или другой текучей средой.
Другой теплообменник предпочтительно расположен в установке на крыше транспортного средства промышленного назначения, и испаритель предпочтительно также расположен в установке на крыше, в то время как другой испаритель может быть расположен, например, в переднем отсеке транспортного средства промышленного назначения. Кроме того, в установке на крыше может быть расположен теплообменник (например, нагревательный теплообменник) второго контура. Кроме того, в переднем отсеке может быть расположен теплообменник (например, нагревательный теплообменник) второго контура.
Следует отметить, что циркуляционная система, согласно изобретению, предпочтительно образует специальную систему тепловых насосов типа воздух/охлаждающее средство для кондиционирования воздуха транспортных средств, в то время как известные системы обычно реализуют или предлагают систему тепловых насосов типа воздух/воздух для кондиционирования воздуха транспортных средств.
Кроме того, следует отметить, что циркуляционная система, согласно изобретению, предназначена, в частности, для транспортных средств промышленного назначения с дизельным или гибридным приводом.
Следует также отметить, что второй контур предпочтительно соединен с двигателем транспортного средства промышленного назначения, что, например, дополнительно предпочтительно также для его предварительного прогрева с целью уменьшения расхода топлива и/или вредных выбросов.
Указанные выше признаки и предпочтительные примеры выполнения изобретения можно произвольно комбинировать друг с другом. Другие предпочтительные модификации изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения или следуют из приведенного ниже описания предпочтительных примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - циркуляционная система транспортного средства промышленного назначения, согласно уровню техники;
фиг. 2 - циркуляционная система транспортного средства промышленного назначения, согласно одному варианту выполнения изобретения;
фиг. 3 - циркуляционная система, согласно фиг. 2, в режиме охлаждения;
фиг. 4 - циркуляционная система, согласно фиг. 2, в режиме нагревания;
фиг. 5 - циркуляционная система, согласно фиг. 2, в режиме повторного нагревания;
фиг. 6 - циркуляционная система, согласно фиг. 2, в режиме оттаивания;
фиг. 7 - циркуляционная система, согласно фиг. 2, в режиме нагревания и оттаивания.
На фиг. 2 показана циркуляционная система 100, согласно одному варианту выполнения изобретения, для транспортного средства промышленного назначения. Циркуляционная система 100 содержит первый контур 10, который направляет первую текучую среду F1 и который выполнен в качестве охлаждающего контура, и второй контур 20, который направляет вторую текучую среду F2 и который выполнен в качестве нагревательного контура.
Второй контур 20 содержит, например, радиатор, насос, дополнительный нагреватель, нагревательный теплообменник (НТО), который предпочтительно расположен в установке на крыше транспортного средства, предпочтительно несколько конвекторов и/или нагревательных приборов, и другой нагревательный теплообменник (НТО), который предпочтительно расположен в переднем отсеке транспортного средства. Второй контур 20 соединен с двигателем, например, гибридным и/или электрическим двигателем транспортного средства промышленного назначения. Кроме того, второй контур 20 содержит несколько клапанов, например, обозначенные позицией М регулировочные клапаны, двухпозиционный/трехходовой клапан и т.д. Как следует из сравнения фиг. 1 и 2, второй контур 20 может быть выполнен аналогично или даже по меньшей мере в большей части одинаково со вторым контуром 20’ циркуляционной системы 100’.
Особенностью циркуляционной системы 100, согласно изобретению, является, в частности, выполнение первого контура 10 и/или выполняемое или разъединяемое в зависимости от режимов циркуляционной системы соединение между первым контуром 10 и вторым контуром 20, целесообразно чрез теплообменник ТО1.
В теплообменник ТО1 можно подавать в зависимости от режимов циркуляционной системы первую текучую среду F1, с целью реализации теплообменного соединения со вторым контуром 20, и в зависимости от режимов циркуляционной системы можно не подавать первую текучую среду, с целью предотвращения теплообменного соединения со вторым контуром 20.
Другой особенностью циркуляционной системы, согласно изобретению, является, в частности, расширительный элемент ЕО. В расширительный элемент ЕО можно в зависимости от режимов циркуляционной системы подавать первую текучую среду F1, с целью возврата первой текучей среды через расширительный элемент в другой теплообменник ТО2, и в зависимости от режимов циркуляционной системы можно не подавать первую текучую среду, с целью подачи первой текучей среды F1 в обход расширительного элемента ЕО в другой теплообменник ТО2.
Первый контур 10 содержит первое регулировочное устройство Е1, с целью направления первой текучей среды F1 в теплообменник ТО1, или же направления первой текучей среды F1 так, что она обходит теплообменник ТО1.
Кроме того, первый контур 10 содержит второе регулировочное устройство Е2, с целью направления первой текучей среды F1 в расширительный элемент ЕО, или же направления первой текучей среды F1 так, что она обходит расширительный элемент ЕО.
Кроме того, первый контур 10 содержит испаритель V1, который целесообразно расположен в установке на крыше, и дополнительно другой испаритель V2, который предпочтительно расположен в переднем отсеке транспортного средства промышленного назначения. Испарители V1 и V2 включены параллельно. Первый контур 10 может содержать, не обязательно, другие испарители.
Первый контур 10 содержит третье регулировочное устройство Е3, с целью направления первой текучей среды F1 в испарители V1, V2, или же направления первой текучей среды F1 так, что она обходит испарители V1, V2.
Первое, второе и третье регулировочные устройства Е1, Е2, Е3 выполнены в виде двухпозиционного/трехходового клапана.
Теплообменник ТО1 расположен по потоку после также входящего в первый контур 10 компрессора V, и расширительный элемент EO расположен по потоку после теплообменника ТО1, и другой теплообменник ТО2 расположен по потоку после расширительного элемента ЕО. Испарители V1, V2 расположены по потоку после другого теплообменника ТО2.
Теплообменник ТО1 предпочтительно выполнен в виде пластинчатого теплообменника. Другой теплообменник ТО2 предпочтительно выполнен в виде наружного теплообменника, который обменивает тепло наружу непосредственно с воздухом или опосредованно с другой текучей средой.
На фиг. 3 показана циркуляционная система 100, согласно фиг. 2, в режиме охлаждения. В режиме охлаждения первая текучая среда F1 обходит теплообменник ТО1, обходит расширительный элемент ЕО и подается в испарители V1, V2.
На фиг. 4 показана циркуляционная система 100, согласно фиг. 2, в режиме нагревания. В режиме нагревания первая текучая среда F1 подается в теплообменник ТО1, подается в расширительный элемент ЕО и обходит испарители V1, V2.
На фиг. 5 показана циркуляционная система 100, согласно фиг. 2, в режиме повторного нагревания. В режиме повторного нагревания первая текучая среда F1 подается в теплообменник ТО1, обходит расширительный элемент ЕО и подается в испарители V1, V2.
На фиг. 6 показана циркуляционная система 100, согласно фиг. 2, в режиме оттаивания. В режиме оттаивания первая текучая среда F1 обходит теплообменник ТО1, подается в расширительный элемент ЕО и обходит испарители V1, V2.
На фиг. 7 показана циркуляционная система 100, согласно фиг. 2, в режиме нагревания и оттаивания. В режиме нагревания первая текучая среда F1 подается в теплообменник ТО1, подается в расширительный элемент ЕО и обходит испарители V1, V2.
Как следует из сравнения фиг. 3-7, первая текучая среда F1 предпочтительно во всех режимах циркуляционной системы подается в другой теплообменник ТО2. Следует отметить, что в режиме повторного нагревания может, не обязательно, осуществляться частичный обмен энергией испарения посредством регулирования соответствующего вентилятора, или же обмен может не осуществляться.
С помощью теплообменника ТО1 обеспечивается возможность использования тепла конденсации и/или тепла первой текучей среды F1, которая проходит в первом контуре, для режима повторного нагревания, режима нагревания и режима нагревания и оттаивания. Это можно осуществлять, например, в зависимости от наружной температуры при нагревании свыше температуры обледенения другого теплообменника ТО2.
Теплообменник ТО1 действует в режиме нагревания, в режиме повторного нагревания и в режиме нагревания и оттаивания в качестве конденсатора и/или газоохладителя. Другой теплообменник ТО2 действует в режиме нагревания и, не обязательно, в режиме повторного нагревания в качестве испарителя, и в режиме оттаивания, в режиме нагревания и оттаивания и в режиме охлаждения в качестве конденсатора и/или газоохладителя. Это приводит к тому, что теплообменник ТО1 в режиме нагревания и оттаивания может действовать в качестве первого конденсатора/газоохладителя, а другой теплообменник ТО2 - в качестве второго конденсатора/газоохладителя. В противоположность этому, испарители V1, V2 выполнены предпочтительно в виде чисто испарителей.
Изобретение не ограничивается указанными выше предпочтительными примерами выполнения. Возможно множество вариантов и модификаций, в которых также используется идея изобретения и которые поэтому также входят в объем защиты. Кроме того, изобретение претендует также на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения, независимо от пунктов и признаков, к которым они относятся.