空气调节装置的制作方法

专利名称：空气调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气调节装置，更具体的涉及一种利用储热介质的空气调节装置。
背景技术：
日本未审查专利申请公开No. 62-153658公开了一种传统空气调节装置。在该空 气调节装置中，通过在各种工作条件中利用用于潜热储存的储热单元按照时间间隔执行利 用单级压缩机的两级压缩。利用夜间的电力执行储热单元内的储热。储热被用作空气调节 的热源，因此降低了空气调节成本。图11是传统空气调节装置的示意性视图。如附图所示，空气调节装置包括单级压 缩机101，用作冷凝器或蒸发器的热交换器103、104、105，膨胀阀113和储液器115。这些元 件通过管道连接以形成制冷回路。制冷回路设置有用于改变流动路径的多个阀107、108、 109、110、111、112。空气调节装置还包括具有潜热存储介质的储热单元106和通过管路连 接到热交换器104的泵114。操作泵114以使淡水(或盐水)在储热单元106与热交换器 104之间循环。热交换器103用于与流经空气调节单元102的水进行热交换，热交换器105 用于与外部空气热交换。在夏季的夜间，由压缩机101压缩的制冷剂在热交换器104蒸发以便冷却在热交 换器104与储热单元106之间循环的水。冷却水用于冷却和凝固储热单元106的储热介质。 在夏季的夜间，不执行冷却运转。在夏季的白天，改变制冷剂流动路径用于冷却运转。制冷剂在作为蒸发器的热交 换器103中热交换之后由压缩机101压缩，然后传送至作为冷凝器的热交换器104。在热交 换器104中，通过在释放储热介质的潜热的同时与在热交换器104与储热单元106之间循 环的水进行热交换来冷凝制冷剂。然后，制冷剂在热交换器103中蒸发，流经空气调节单元 102的水在热交换器103冷却。在冬季的夜间，改变制冷剂流动路径，以使用于与外部空气进行热交换的热交换 器105用作蒸发器，热交换器104用作冷凝器。通过与外部空气热交换冷却的制冷剂由压 缩机101压缩，然后通过与作为冷凝器的热交换器104中的水进行热交换冷却。热交换之 后加热的水用于在储热单元106内储热。在冬季的白天，改变制冷剂流动路径用于加热运转。由压缩机101压缩的制冷剂 传送至作为冷凝器的热交换器103，用于与流经空气调节单元102的水进行热交换。热交换 之后的制冷剂在热交换器104内蒸发，在此，在循环通过热交换器104和储热单元106的水 与制冷剂之间进行交换热量，以使热量从水传递至制冷剂。但是，在上述空气调节装置中，采用通过压缩机进行的蒸气压缩制冷循环，因此， 制冷剂流动路径需要根据空气调节与储热之间的运行条件改变或冷却与加热之间的运行 条件改变而进行切换，这可导致传热路径复杂。本发明旨在提供一种无论在何种运行条件下都允许简化传热路径的空气调节装置。

发明内容
根据本发明的一方面，一种空气调节装置包括具有储热介质的储热单元；用于 与隔室内的空气热交换的第一热交换器；用于与外部空气热交换的第二热交换器；以及具 有珀尔帖装置的珀尔帖单元。珀尔帖单元具有彼此相对的第一热交换面和第二热交换面。 第一热交换面热传导至储热单元，第二热交换面热传导至第一和第二热交换器。在储热模 式中，电流沿一个方向流过珀尔帖单元以提供第二热交换器与储热单元之间的热传递，用 于在储热介质内储热。在空气调节模式中，电流沿另一个方向流过珀尔帖单元以提供第一 热交换器与储热单元之间的热传递，用于隔室的空气调节。根据本发明的另一方面，一种空气调节装置包括具有储热介质的储热单元；用 于与隔室内的空气或外部空气热交换的热交换器；以及具有珀尔帖装置的珀尔帖单元。珀 尔帖单元具有彼此相对的第一热交换面和第二热交换面。第一热交换面热传导至储热单 元，第二热交换面热传导至热交换器。在储热模式中，电流沿一个方向流过珀尔帖单元以通 过热交换器提供外部空气与储热单元之间的热传递，用于在储热介质内储热。在空气调节 模式中，电流沿另一个方向流过珀尔帖单元以通过热交换器提供隔室内的空气与储热单元 之间的热传递，用于隔室的空气调节。通过结合附图以举例方式说明本发明的原理的以下说明，本发明的其它方面和优势将变得清楚。


图1是配备有根据本发明的第一实施方式的空气调节装置的电动车辆的示意性俯视图；图2是图1的空气调节装置的示意性视图；图3是说明空气调节装置的珀尔帖单元的最大COP的图；图4A是说明空气调节装置的运转并示出在高温环境中储冷运转的示意性视图；图4B类似于图4A，但示出在高温环境中的冷却运转；图5A类似于图4A，但示出在低温环境中的储热运转；图5B类似于图4A，但示出在低温环境中的加热运转；图6A类似于图4A，但示出在中温环境中的冷却运转；图6B类似于图4A，但示出在中温环境中的加热运转；图7A和7B类似于图4A，但示出利用废热的加热运转；图8是第一实施方式的改进的空气调节装置的示意性视图；图9是根据本发明的第二实施方式的空气调节装置的示意性视图；图10是根据本发明的第三实施方式的空气调节装置的示意性视图；以及图11是作为背景技术的传统空气调节装置的示意性视图。
具体实施例方式
以下将参照

根据本发明的空气调节装置的第一实施方式。在该实施方式中，空气调节装置将用于电动车辆。参照图1，电动车辆10具有位于其中部的隔室11以及位于隔室11前部的电动机 室12。电动机室12是由车身的一部分形成的空间，比如由车架和侧梁(均未示出)形成的 空间。电动机室12中容纳由车载电池(未示出)提供的电力驱动的电动机13。由电动机 13产生的扭矩通过驱动系(未示出)传递至电动车辆10的车轮(未示出)。用于驱动电动机13的电力由靠近电动机13设置的动力控制单元14(以下称之为 PCU)控制。PCU14主要包括用于将电池的直流电力转换成交流电力的逆变器(未示出)和 电池升压器(未示出)。P⑶14通过电缆(未示出)连接至电动机13和电池。在比如电动 机13、P⑶14和驱动系等元件中产生的热量通常称为系统的废热。整体上由标号20指示的空气调节装置设置在电动机室12内。该空气调节装置20 包括其中具有储热介质M(见图2)的储热单元21、具有多个珀尔帖装置的珀尔帖单元22、 用于与隔室11中的空气进行热交换的第一热交换器23、用于与外部空气热交换的第二热 交换器M和用于与废热热交换的第三热交换器25 (见图幻。尽管未在图1中示出，但空气 调节装置20的这些元件通过热介质循环的回路相互连接。在本实施方式中，防冻液用来作 热介质。通过这些回路的热介质的循环和通过在空气调节装置20的相应元件中热交换进 行的热传递形成空气调节装置20的各元件之间的热耦合。参照图2，储热单元21具有充满储热介质M的绝热容器。储热介质M由熔点在5 至30摄氏度范围内的潜热储存材料制成。在本实施方式中，熔点为18°C的氟化钾四水合 物(KF · 4H20)用作储热介质M。当储热介质M的温度下降到18°C以下时，储热介质M的状 态从液体变为固体，当储热介质M的温度升高超过18°C时，储热介质M的状态从固体变为液 体。珀尔帖单元22包括具有多个珀尔帖装置的单元体沈、形成在珀尔帖装置的一个 端面上的第一热交换面27、形成在珀尔帖装置的另一个端面上的第二热交换面观。当电流 沿一个方向流过珀尔帖装置时，第一热交换面27用作吸热面，第二热交换面观用作散热 面。当电流沿另一个方向流过珀尔帖装置时，第一热交换面27用作散热面，第二热交换面 观用作吸热面。图3是说明珀尔帖单元22的最大性能系数(COP)的图。横轴表示供能时 珀尔帖单元22的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΔΤ)，纵轴表示最大COP。如图2所示，空气调节装置20包括热介质在珀尔帖单元22与储热单元21之间循 环的第一热介质回路29。第一热介质回路四的一部分延伸通过储热单元21以允许在流经 第一热介质回路四的热介质与储热介质M之间进行热交换。第一热介质回路四的一部分 沿珀尔帖单元22的第一热交换面27延伸以允许在流经第一热介质回路四的热介质与第 一热交换面27之间进行热交换。即，储热单元21通过第一热介质回路四热耦合或热传导 至珀尔帖单元22的第一热交换面27。第一热介质回路四设置有泵30，用于在第一热介质 回路四中沿一个方向循环热介质(第一循环状态)。空气调节装置20包括空气在隔室11与第一热交换器23之间循环的空气循环通 道31。空气循环通道31设置有风机32，隔室11内的空气通过风机32沿一个方向在空气 循环通道31内循环。第一热交换器23具有通过空气循环通道31与隔室11连通的空间， 用于与隔室11内的空气进行热交换。空气调节装置20包括热介质在珀尔帖单元22与第一热交换器23之间循环的第二热介质回路33。第二热介质回路33的一部分延伸穿过第一热交换器23以允许在流经第 二热介质回路33的热介质与隔室11内的空气之间进行热交换。第二热介质回路33的一 部分还沿珀尔帖单元22的第二热交换面观延伸以允许在流经第二热介质回路33的热介 质与第二热交换面观之间进行热交换。即，第一热交换器23通过第二热介质回路33热耦 合至珀尔帖单元22的第二热交换面观。第二热介质回路33设置有泵34，用于在第二热介 质回路33内沿一个方向循环热介质。空气调节装置20包括热介质在珀尔帖单元22的第二热交换面观与第二热交换 器M之间循环的第三热介质回路。第二热交换器M与车辆10的外部S连通，外部S的空 气(或外部空气)被引入第二热交换器M内。在本实施方式中，第三热介质回路由将第二 热交换器M连接至第二热介质回路33的通路35和第二热介质回路33的一部分形成。通 路35通过切换阀36、37与第二热介质回路33连接。根据切换阀36、37的位置，热介质在 第一热交换器23与珀尔帖单元22的第二热交换面观之间、通过第三热介质回路在第二热 交换器M与第二热交换面观之间、或者在第二热交换器M与第一热交换器23之间循环。 即，第二热交换器M通过第三热介质回路热耦合至珀尔帖单元22的第二热交换面观。尽管未在附图中示出，但第二热交换器M设置有风机，外部空气通过风机引入第 二热交换器M内用于与热介质进行热交换。在电动车辆10运行时，第二热交换器M能够 在不操作风机时引入外部空气。空气调节装置20包括热介质在第二热交换器M与珀尔帖单元22的第一热交换 面27之间循环的第四热介质回路。在本实施方式中，第四热介质回路由将第二热交换器M 连接至第一热介质回路四的通路38和第一热介质回路四的一部分形成。通路38通过切 换阀39、40与第一热介质回路四连接。根据切换阀39、40的位置，热介质在储热单元21与 珀尔帖单元22的第二热交换面27之间、通过第四热介质回路(第二循环状态)在第二热 交换器M与第一热交换面27之间、或者在第二热交换器M与储热单元21之间循环。切 换阀36、37、39、40对应于用于在多个热介质回路之间切换并用于在第一循环状态与第二 循环状态之间切换空气调节装置20的运转的本发明的切换装置。空气调节装置20包括热介质在第三热交换器25与珀尔帖单元22的第一热交换 面27之间循环的第五热介质回路。第三热交换器25设置用于通过热介质与系统废热进 行热交换。在本实施方式中，第五热介质回路由将第三热交换器25连接至通路35的通路 41、第一热介质回路四的一部分、通路35的一部分或全部以及通路38形成。通路41通过 切换阀42、43、44与通路35连接。根据切换阀42、43、44的位置，热介质通过第二热交换器 24或第三热交换器25中任一个、通过第二和第三热交换器对、25、或者在第二与第三热交 换器M、25之间流动。第五热介质回路配备有可逆操作泵(未示出)，用于在第五热介质回 路(第三循环状态)中循环热介质。切换阀36、37、39、40、42、43、44对应于用于在多个热 介质回路之间切换并用于在第一循环状态与第三循环状态之间切换空气调节装置20的运 转的本发明的切换装置。空气调节装置20包括控制器45。控制器45用来设定隔室11的目标温度或目标 隔室温度(目标加热温度和目标冷却温度)。控制器45控制泵30、34，风机32，以及切换阀 36、37、39、40、42、43、44的运转，并且还为珀尔帖单元22供能。控制器45与设置在空气调 节装置20内的各个位置的温度传感器46、47、48、49、50、51、52连接。控制器45基于来自温度传感器46到52的信号控制空气调节装置20的各个元件的运转。温度传感器46用于检测外部S的空气温度，温度传感器47用于检测隔室11内空 气的温度。温度传感器48用于检测流经第一热介质回路四的热介质的温度，温度传感器 49用于检测流经第二热介质回路33的热介质的温度。温度传感器50用于检测流经第二 热交换器M的热介质的温度，温度传感器51用于检测流经第三热交换器25的热介质的温 度，温度传感器52用于检测储热介质M的温度。温度传感器52用作本发明的第一温度传 感器，温度传感器50用作本发明的第二温度传感器，温度传感器51用作本发明的第四温度 传感器，温度传感器46、47用作本发明的第三温度传感器。控制器45用于比较由温度传感器52检测的温度和目标隔室温度之间的差值(第 一温差)与由温度传感器50检测的温度和目标隔室温度之间的差值(第二温差)。控制器 45还用于判定由温度传感器47检测的隔室11内的空气温度或由温度传感器46检测的外 部S的空气温度是否在预定范围内。以下将说明空气调节装置20的各种运行模式。空气调节装置20在执行隔室11 的空气调节(冷却或加热)的空气调节模式和执行储热介质M中的储热或储冷的储热模式 中的至少任一种模式下运转。空气调节模式指的是，比如，电动车辆10的行驶系统开启的 状态，储热模式指的是电动车辆10停止且车载电池正充电或已完成充电的状态。图4A是说明空气调节装置20的运转并示出在高温环境中，比如夏季储冷运转的 示意性视图。如附图所示，比如，空气调节装置20在储热模式下运转以便夜间在储热单元 21中执行储冷。当电动车辆10停止且电力能够由外部电源提供时，比如当车辆内的电池正 在充电时，执行储冷运转。这种情况下，外部S(外部空气)的空气温度为，比如25°C。储冷 之前储热单元21内储热介质M的温度高于18°C，储热介质M处于液态。在这种储冷运转中，切换阀39、40和泵30在控制器45的控制下运转，以使热介质 通过储热单元21与珀尔帖单元22的第一热交换面27之间的第一热介质回路四沿一个方 向循环。切换阀36、37和泵34也在控制器45的控制下运转，以使热介质通过第二热交换 器M与珀尔帖单元22的第二热交换面观之间的第三热介质回路循环。这种情况下，控制 器45控制切换阀42、43、44的运转以便阻止热介质流经第三热交换器25。注意到在图4A 中，带箭头实线表示热介质循环的流动路径，虚线表示没有热介质循环的流动路径。第二热交换器M的风机(未示出)在控制器45的控制下运转，以使外部空气引 入第二热交换器对内。在控制器45的控制下利用由外部电源提供的电力沿一个方向为珀 尔帖单元22供能，以使珀尔帖单元22的第一热交换面27用作吸热面，第二热交换面观用 作散热面，因此允许从第一热交换面27到第二热交换面观的热传递。流经第一热介质回路四的热介质通过与珀尔帖单元22的第一热交换面27的热 交换冷却。比如，当热介质温度在冷却之前为18°C时，热介质由第一热交换面27冷却至 12°C，第一热交换面27的温度(Tl)平均为15°C。通过冷却热介质与储热单元21中储热介 质M之间的热交换将热量从储热介质M转移至热介质，以使储热介质M的温度降低。通过 经由第一热交换面27与储热单元21之间的第一热介质回路四反复循环热介质增加从储 热介质M转移的热量，当储热介质M冷却至18°C以下时，储热介质M的状态从液体变为固 体。另一方面，流经第三热介质回路的热介质通过与珀尔帖单元22的第二热交换面28热交换加热。比如，当热介质温度在加热之前为25°C时，热介质由第二热交换面观加热 到31°C，第二热交换面观的温度(1 平均为^°C。通过加热的热介质与第二热交换器24 内的外部空气之间的热交换使热量从热介质传递至外部空气，以使热介质的温度降低。通 过经由第二热交换面观与第二热交换器M之间的第三热介质回路反复循环热介质，使得 热介质从第二热交换面观吸收的热量排出到外部S。这样，当沿一个方向为珀尔帖单元22供能时，热量从储热介质M传递至第二热交 换器M与储热单元21之间的外部S，引起在储热单元21内储冷。在储冷运转中，珀尔帖 单元22的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΔΤ)为13°C。流经第一热介质回路四 的热介质的温度由温度传感器48恒定地监控。当控制器45判定由温度传感器48检测的 温度表示储热介质M中具有足够的储冷并完成储冷运转时，泵30、34停止且珀尔帖单元22 断电。图4B类似于图4A，但示出在高温环境中，比如在夏季的冷却运转。如附图所示，比 如，空气调节装置20以空气调节模式运转，以便利用储热单元21在白天执行隔室11的冷 却运转。利用充到电池中的电力和电动车辆10运行时储热单元21内的储冷执行该冷却运 转。比如，外部空气的温度为30°C。冷却运转之前储热单元21内储热介质M的温度低于 18°C，储热介质M处于固态。在这种冷却运转中，切换阀39、40和泵30在控制器45的控制下运转，以使热介质 通过储热单元21与珀尔帖单元22的第一热交换面27之间的第一热介质回路四沿一个方 向循环。切换阀36、37和泵34也在控制器45的控制下运转，以使热介质通过第一热交换 器23与珀尔帖单元22的第二热交换面观之间的第二热介质回路循环。风机32在控制器45的控制下运转，以使空气在隔室11与第一热交换器23之间 循环。在控制器45的控制下利用充入电池的电力沿另一个方向为珀尔帖单元22供能，以 使珀尔帖单元22的第一热交换面27用作散热面，第二热交换面观用作吸热面，因此允许 从第二热交换面观到第一热交换面27的热传递。流经第二热介质回路33的热介质通过与珀尔帖单元22的第二热交换面观的热 交换冷却。比如，当热介质温度在冷却之前为13°C时，热介质由第二热交换面观冷却到 7°C，第二热交换面观的温度平均为10°C。冷却的热介质与第一热交换器23内的空气之间 的热交换提供从空气到热介质的热传递，以使热介质的温度升高。然后，10°C的空气通过空 气循环通道31吹送到隔室11内，以便冷却隔室11。通过经由第二热交换面观与第一热 交换器23之间的第二热介质回路33反复循环热介质，使隔室11中空气的热量传递至热介 质。传递至热介质的热量传递到第二热交换面观并进一步传递到第一热交换面27。另一方面，流经第一热介质回路四的热介质通过与珀尔帖单元22的第一热交换 面27热交换加热。比如，当加热之前的热介质温度为17°C时，热介质被加热到23°C，第一 热交换面27的温度平均为20°C。加热的热介质与储热单元21中的储热介质M之间的热交 换提供从热介质到储热介质M的热传递，以使储热介质M的温度升高。通过经由第一热交 换面27与储热单元21之间的第一热介质回路四反复循环热介质，使热量从热介质传递到 储热介质M。当储热介质M加热到18°C以上时，储热介质M的状态从固体变为液体。S卩，由 于从热介质到储热介质M的热传递，储热介质M中的储冷耗尽。在允许从热介质到储热单 元21的热传递的同时能够利用储热单元21执行冷却运转。
这样，当沿另一个方向为珀尔帖单元22供能时，热量从隔室11内的空气传递至第 一热交换器23与储热单元21之间的储热介质M，以便冷却隔室11。在该冷却运转中，珀尔 帖单元22的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΛΤ)为IOV，引起更高的C0P，如图3 所示。流经第一热介质回路四的热介质的温度由温度传感器48恒定地监控，流经第二热 介质回路33的热介质的温度由温度传感器49恒定地监控。图5A类似于图4A，但示出在低温环境中，比如在冬季的储热运转。如附图所示，比 如，空气调节装置20在储热模式下运转以便夜间在储热单元21中执行储热。当电动车辆 10停止且电力能够由外部电源提供时，比如当车辆内的电池正在充电时，执行储热运转。这 种情况下，外部空气的温度为，比如5°C。储热之前储热单元21内储热介质M的温度低于 18°C，储热介质M处于固态。在这种储热运转中，如在储冷运转中，切换阀39、40和泵30由控制器45操作，以 使热介质通过储热单元21与珀尔帖单元22的第一热交换面27之间的第一热介质回路四 沿一个方向循环。切换阀36、37和泵34也由控制器45操作，以使热介质通过第二热交换 器M与珀尔帖单元22的第二热交换面观之间的第三热介质回路循环。这种情况下，控制 器45控制切换阀42、43、44的运转以便阻止热介质流经第三热交换器25。第二热交换器M的风机(未示出)由控制器45运转，以使外部空气引入第二热 交换器M内。在控制器45的控制下利用由外部电源提供的电力沿另一个方向为珀尔帖单 元22供能，以使珀尔帖单元22的第一热交换面27用作散热面，第二热交换面观用作吸热 面，因此允许从第二热交换面观到第一热交换面27的热传递。流经第三热介质回路的热介质通过与珀尔帖单元22的第二热交换面观的热交换 冷却。比如，当热介质温度在冷却之前为零下2°C时，热介质由第二热交换面观冷却到零下 8°C，第二热交换面观的温度(1 平均为零下5°C。通过冷却的热介质与第二热交换器M 内的外部空气之间的热交换使热量从外部空气转移至热介质，以使热介质的温度升高。通 过经由第二热交换面观与第二热交换器M之间的第三热介质回路反复循环热介质，使热 介质从第二热交换器M内的外部空气吸收的热量传递至珀尔帖单元22。另一方面，流经第一热介质回路四的热介质通过与珀尔帖单元22的第一热交换 面27的热交换加热。比如，当加热之前的热介质温度为17°C时，热介质由第一热交换面27 加热到23°C，第一热交换面27的温度(Tl)平均为20°C。通过加热的热介质与储热单元21 中的储热介质M之间的热交换使热量从热介质传递至储热介质M，以使储热介质M的温度 升高，热介质的温度降低。通过经由第一热交换面27与储热单元21之间的第一热介质回 路四反复循环热介质增加储热介质M从热介质吸收的热量，当储热介质M加热至18°C以上 时，储热介质M的状态从固体变为液体。这样，当沿另一个方向为珀尔帖单元22供能时，热量从外部空气传递至第二热交 换器M与储热单元21之间的储热单元21，引起在储热单元21内储热。在储热运转中，珀 尔帖单元22的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΔΤ)为25°C。流经第一热介质回 路四的热介质的温度由温度传感器48恒定地监控。图5B类似于图4A，但示出在低温环境中，比如在冬季的加热运转。如附图所示， 比如，空气调节装置20以空气调节模式运转，以便利用储热单元21在白天执行隔室11的 加热运转。利用充到电池中的电力和电动车辆10运行时储热单元21内的储冷执行该加热运转。比如，外部空气的温度为5°C。加热运转之前储热单元21内储热介质M的温度高于 18 °C，储热介质M处于液态。在这种加热运转中，如在冷却运转中，切换阀39、40和泵30由控制器45运转，以 使热介质通过储热单元21与珀尔帖单元22的第一热交换面27之间的第一热介质回路四 沿一个方向循环。切换阀36、37和泵34也由控制器45运转，以使热介质通过第一热交换 器23与珀尔帖单元22的第二热交换面观之间的第二热介质回路33循环。风机32由控制器45运转，以使空气在隔室11与第一热交换器23之间循环。在 控制器45的控制下利用充入电池的电力沿一个方向为珀尔帖单元22供能，以使珀尔帖单 元22的第一热交换面27用作吸热面，第二热交换面观用作散热面，因此允许从第一热交 换面27到第二热交换面观的热传递。流经第一热介质回路四的热介质通过与珀尔帖单元22的第一热交换面27的热 交换冷却。比如，当热介质温度在冷却之前为18°C时，热介质由第一热交换面27冷却至 12°C，第一热交换面27的温度(Tl)平均为15°C。冷却的热介质与储热单元21中的储热介 质M之间的热交换提供从储热介质M到热介质的热传递，以使储热介质M的温度降低。通 过经由第一热交换面27与储热单元21之间的第一热介质回路四反复循环热介质增加从 储热介质M转移的热量，当储热介质M冷却至18°C以下时，储热介质M的状态从液体变为固 体。即，由于从储热介质M到热介质的热传递，储热介质M中的储热耗尽。在允许从储热介 质M到热介质的热传递的同时能够利用储热单元21执行加热运转。另一方面，流经第二热介质回路33的热介质通过与珀尔帖单元22的第二热交换 面观的热交换加热。比如，当加热之前的热介质温度为37°C时，热介质被加热到43°C，第 二热交换面观的温度0 为平均40°C。加热的热介质与第一热交换器23中隔室11内的 空气之间的热交换提供从热介质到隔室11内空气的热传递，以使热介质的温度降低。通过 经由第二热交换面观与第一热交换器23之间的第二热介质回路33反复循环热介质，热介 质从第二热交换面观吸收的热量传递至隔室U内的空气。这样，当沿一个方向为珀尔帖单元22供能时，热量在第一热交换器23与储热单元 21之间从储热介质M传递至隔室11内的空气，以便加热隔室11。在加热运转中，珀尔帖单 元22的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΔΤ)为25°C。流经第一热介质回路四的 热介质的温度由温度传感器48恒定地监控。图6A类似于图4A，但示出在中温环境中，比如在春季和秋季中的冷却运转。在本 实施方式中，中温环境指的是温度范围高于冬季但低于夏季的春秋季节的环境。尽管在本 实施方式中的中温环境的温度范围设定为10到30°C，但也可能是，比如15至25°C。可选 择地，比如，从储热介质M的熔点加或减10°C可设定为中温环境的温度范围(以下称之为中 温范围)。在中温环境下的冷却运转中，当控制器45判定由温度传感器46检测的外部气温 在中温范围内时，通过第一与第二热交换器23J4之间的热传递执行冷却运转，不使用储 热单元21。这种情况下，由温度传感器50检测的温度可认为是外部气温。可选择地，当由 温度传感器47检测的隔室11的温度(隔室温度)而非由温度传感器46检测的外部气温 在中温范围内时，可执行冷却运转。进一步可选择地，当外部气温或隔室11的温度在中温 范围内时，通过由车辆的驾驶员或乘客手动操作任何开关可有选择地执行冷却运转。
如图6A所示，空气调节装置20以空气调节模式运转，以便不利用储热单元21在 白天执行隔室11的冷却运转。利用电动车辆10运行时充入电池的电力执行冷却运转。比 如，外部空气的温度为20°C。在这种冷却运转中，切换阀39、40和泵30由控制器45操作，以使热介质通过通路 35,38和第二热交换器M与珀尔帖单元22的第一热交换面27之间的第一热介质回路四 的一部分沿一个方向循环。切换阀36、37和泵34也由控制器45运转，以使热介质通过第 一热交换器23与珀尔帖单元22的第二热交换面观之间的第二热介质回路33循环。风机32由控制器45运转，以使空气在隔室11与第一热交换器23之间循环。在 控制器45的控制下利用充入电池的电力沿另一个方向为珀尔帖单元22供能，以使珀尔帖 单元22的第一热交换面27用作散热面，第二热交换面观用作吸热面，因此允许从第二热 交换面观到第一热交换面27的热传递。流经第二热介质回路33的热介质通过与珀尔帖单元22的第二热交换面观的热 交换冷却。比如，当热介质温度在冷却之前为13°C时，热介质由第二热交换面观冷却到 7°C，第二热交换面观的温度平均为10°C。在第一热交换器23热交换之后的空气通过空 气循环通道31吹送到隔室11内，以便冷却隔室11。隔室11中空气的热量传递至热介质。 传递至热介质的热量传递到第二热交换面观并进一步传递到第一热交换面27。另一方面，流经第四热介质回路的热介质通过与珀尔帖单元22的第一热交换面 27的热交换加热。比如，当加热之前的热介质温度为17°C时，热介质被加热到23°C，第一热 交换面27的温度平均为20°C。通过加热的热介质与第二热交换器M内的外部空气之间的 热交换提供从热介质到外部空气的热传递，以使热介质的温度降低。通过经由第一热交换 面27与第二热交换器M之间的第四热介质回路环流热介质，使得热介质从第一热交换面 27吸收的热量排出到外部S。这样，当沿另一个方向为珀尔帖单元22供能时，热量从隔室11内的空气传递至第 一与第二热交换器23J4之间的外部空气，以便冷却隔室11。在该冷却运转中，珀尔帖单元 22的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΔΤ)为10°C，这引起更高的C0P，如图3所 示。流经第二热介质回路33的热介质的温度由温度传感器49恒定地监控。在第二热交换 器M与珀尔帖单元22之间流动的热介质的温度由温度传感器48、50恒定地监控。图6B类似于图4A，但示出在中温环境中，比如在春季和秋季的加热运转。在中温 环境下的加热运转中，当控制器45判定由温度传感器46检测的外部气温在中温范围内时， 通过第一与第二热交换器23J4之间的热传递执行加热运转，不使用储热单元21。这种情 况下，由温度传感器50检测的温度可认为是外部气温。可选择地，当由温度传感器47检测 的隔室11的温度而非由温度传感器46检测的外部气温在中温范围内时，可执行加热运转。 进一步可选择地，当外部气温或隔室11的温度在中温范围内时，通过由车辆的驾驶员或乘 客手动操作任何开关可有选择地执行加热运转。如图6B所示，空气调节装置20以空气调节模式运转，以便不利用储热单元21在 白天执行隔室11的加热运转。利用电动车辆10运行时充入电池的电力执行该加热运转。 比如，外部空气的温度为20°c。在这种加热运转中，切换阀39、40和泵30由控制器45操作，以使热介质通过通路 35,38和第一热介质回路四的一部分循环。切换阀36、37和泵34也由控制器45操作，以使热介质通过第二热介质回路33循环。风机32由控制器45运转，以使空气在隔室11与第一热交换器23之间循环。在 控制器45的控制下利用充入电池的电力沿一个方向为珀尔帖单元22供能，以使珀尔帖单 元22的第一热交换面27用作吸热面，第二热交换面观用作散热面，因此允许从第一热交 换面27到第二热交换面观的热传递。流经第四热介质回路的热介质通过与珀尔帖单元22的第一热交换面27的热交换 冷却。比如，当热介质温度在冷却之前为18°C时，热介质由第一热交换面27冷却至12°C， 第一热交换面27的温度平均为15°C。通过冷却的热介质与第二热交换器M内的外部空气 之间的热交换提供从外部空气到热介质的热传递，以使热介质的温度升高。传递至热介质 的热量传递到第一热交换面27并进一步传递到第二热交换面洲。另一方面，流经第二热介质回路33的热介质通过与珀尔帖单元22的第二热交换 面观的热交换加热。比如，当加热之前的热介质温度为37°C时，热介质被加热到43°C，第 二热交换面观的温度为平均40°C。加热的热介质与第一热交换器23中隔室11内的空气 之间的热交换提供从热介质到隔室11内空气的热传递，以使热介质的温度降低。通过经由 第二热交换面观与第一热交换器23之间的第二热介质回路33反复循环热介质，热介质从 第二热交换面观吸收的热量传递至隔室11内的空气。在第一热交换器23热交换之后的 空气通过空气循环通道31吹送到隔室11内，以便加热隔室11。这样，当沿一个方向为珀尔帖单元22供能时，热量从外部空气传递至第一与第二 热交换器23J4之间的隔室11内的空气，以便加热隔室11。在加热运转中，珀尔帖单元22 的第一与第二热交换面27J8之间的温差(ΔΤ)为10V。流经第二热介质回路33的热介 质的温度由温度传感器49恒定地监控。在第二热交换器M与珀尔帖单元22之间流动的 热介质的温度由温度传感器48、50恒定地监控。尽管在上述实施方式中在中温环境下没有利用储热单元21执行冷却运转，但空 气调节装置20的冷却运转可由控制器45在利用储热单元21冷却与不利用储热单元21冷 却之间切换。比如，首先执行利用储热单元21的冷却运转，然后在储热单元21失去冷却能 力时切换至不利用储热单元21的冷却运转。具体地说，当由温度传感器52检测的温度表示储热单元21内的储冷由于持续利 用储热单元21进行冷却运转(见图4B)而耗尽，并且没有发生向储热介质M的热传递，则利 用储热单元21的冷却运转由控制器45切换至不使用储热单元21的冷却运转(见图6A)。 这种情况下，由温度传感器52检测的并表示没有发生向储热介质M的热传递的温度对应于 切换冷却运转的温度阈值。比如，从储热介质M的熔点加或减10°C可用作这种温度阈值，由 此可通过相变判定储热介质M中的储冷耗尽。可选择地，可基于第二热交换器M内的温度切换冷却运转。这种情况下，控制器 45确定由温度传感器52检测的储热介质M的温度与目标冷却温度之间的差值(第一温差) 和由温度传感器50检测的温度与目标冷却温度之间的差值(第二温差)。即，控制器45确 定目标冷却温度与储热介质M之间的差值(第一温差)和目标冷却温度与第二热交换器M 内热介质之间的差值(第二温差)。由控制器45比较第一温差与第二温差，储热介质M和 第二热交换器M中具有与目标冷却温度更小温差的任意一个用于冷却运转。由温度传感 器46检测的温度而非由温度传感器50检测的温度可看作为第二热交换器M内的热介质温度和用于判定第二温差。当目标冷却温度与储热介质M之间的第一温差小于目标冷却温度与第二热交换 器对内的热介质的第二温差时，利用储热单元21执行冷却运转，如图4B所示。相反的，当 第二温差小于第一温差时，不利用储热单元21而利用第二热交换器M执行冷却运转，如图 6A所示。另外可选择地，可基于储热单元21与第二热交换器M之间的温度关系切换冷却 运转。这种情况下，由控制器45判定温度传感器50与温度传感器52检测的储热介质M之 间是否存在温差。储热介质M与温度传感器50之间的温差可替代储热介质M与温度传感 器46之间的温差。当储热介质M与温度传感器50之间存在温差时，利用储热单元21执行 冷却运转，如图4B所示，即空气调节装置20以第一循环状态运转。当储热介质M的温度达 到由温度传感器50检测的温度时，不利用储热单元21而利用第二热交换器M执行冷却运 转，如图6A所示，即空气调节装置20以第二循环状态运转。在空气调节装置20中，加热运转也可在利用储热单元21加热与不利用储热单元 21加热之间切换。比如，当由于持续利用储热单元21进行加热运转(见图5B)使得由温度 传感器52检测的温度表示从储热介质M到热介质没有热传递发生时，利用储热单元21的 加热运转由控制器45切换至不利用储热单元21的加热运转(见图6B)。这种情况下，由温 度传感器52检测的并表示从储热介质M到热介质没有热传递发生的温度对应于切换加热 运转的温度阈值。比如，从储热介质M的熔点加或减10°C可用作这种温度阈值，由此可通过 相变判定储热介质M中的储热耗尽。可选择地，可基于第二热交换器M内的温度切换加热运转。这种情况下，控制器 45确定由温度传感器52检测的储热介质M的温度与目标加热温度之间的差值(第一温差) 和由温度传感器50检测的温度与目标加热温度之间的差值(第二温差)。由控制器45比 较第一温差与第二温差，储热介质M和第二热交换器M中具有与目标加热温度更小温差的 任意一个用于加热运转。由温度传感器46检测的温度而非由温度传感器50检测的温度可 用于确定第二温差。当目标加热温度与储热介质M之间的第一温差小于目标加热温度与第 二热交换器M内的热介质的第二温差时，利用储热单元21执行加热运转，如图5B所示。相 反的，当第二温差小于第一温差时，不利用储热单元21而利用第二热交换器M执行加热运 转，如图6B所示。另外可选择地，可基于储热单元21与第二热交换器M之间的温度关系切换加热 运转。这种情况下，由控制器45判定温度传感器50与温度传感器52检测的储热介质M之 间是否存在温差。当储热介质M与温度传感器50之间存在温差时，利用储热单元21执行 加热运转，如图5B所示，即空气调节装置20以第一循环状态运转。当储热介质M的温度达 到由温度传感器50检测的温度时，不利用储热单元21而利用第二热交换器M执行加热运 转，如图6B所示，即空气调节装置20以第二循环状态运转。在如上所述中温环境下的空气调节中，热介质在珀尔帖单元22的第一热交换面 27与第二热交换器M之间循环，用于在热介质与外部空气之间热交换。比如，储热介质M 中没有储热，热介质可通过珀尔帖单元22的第一热交换面27和储热介质M(储热单元21) 流动。这种情况下，当控制器45判定由温度传感器46检测的外部气温在中间温度范围内 时，运转空气调节装置20以便阻止储热运转。由温度传感器50检测的温度或由温度传感器47检测的隔室11的温度可用作外部气温。另外，当外部气温或隔室11的温度在中温范 围内时，通过由车辆的驾驶员或乘客手动操作任何开关可有选择地阻止储热运转。比如，储热介质M中没有储热，沿一个方向为珀尔帖单元22供能以便加热隔室11。 这种情况下，热量从第一热交换面27传递到第二热交换面28，因此通过与第一热交换面27 的热交换从流经第一热介质回路四的热介质转移热量。热量已转移的热介质流过热量在 热介质与储热介质M之间交换的储热介质M，以使储热介质M的温度降低，引起储热介质M 内的储冷。通过热介质在储热介质M与第一热交换面27之间的环流增加储冷量。当隔室 11的温度升高且加热运转需要切换到冷却运转时，储热介质M内的储冷可用于冷却运转。 空气调节装置20的这种用法在中温环境中，比如在春秋季的早晨的加热运转之后，允许白 天不利用仅用于储热的电力的冷却运转，引起热量的有效利用。另一方面，储热介质M中没有储热，沿另一个方向为珀尔帖单元22供能以便冷却 隔室11。这种情况下，热量从第二热交换面观传递到第一热交换面27，并进一步传递到流 经第一热介质回路四的热介质。热介质从第一热交换面27吸收的热量能够通过热介质与 储热介质M之间的热交换存储在储热介质M内。当隔室11需要加热时，可利用储热介质M 内的储热。图7A类似于图4A，但示出利用系统的废热的加热运转。当由温度传感器51检测 的流经第三热交换器25中的第五热介质回路的热介质的温度高于储热介质M的温度时，利 用废热执行加热运转，如图7A所示，即空气调节装置20以第三循环状态运转。图7A的运 转与图6B的运转的不同之处在于，操作切换阀42、43、44，以使第三热交换器25从热介质的 流向来看位于第二热交换器M的下游。处于第三循环状态的这种加热运转允许将来自外 部空气的热量以及废热用作热源。当储热介质M的温度高于第三热交换器25内的温度时， 在第一循环状态中利用储热介质M执行加热运转。在该冷却运转中，如图7A所示保持切换 阀42、43、44的位置，沿另一个方向为珀尔帖单元22供能。泵30沿反方向运转，以使热介 质沿反方向流过珀尔帖单元22的第一热交换面27。这种情况下，热介质从第一热交换面 27吸收的热量通过第三热交换器25和第二热交换器M释放。当由于来自第三热交换器25的大量热量而不需珀尔帖单元22用于加热热介质 时，操作切换阀36、37、39、40、42、43、44，以使热量从第三热交换器25直接供给到第一热交 换器23，如图7B所示。这种情况下，不运转泵30、34，但运转第三热交换器25的泵(未示 出)。当废热量充足时，能够仅通过在第一与第三热交换器25、23之间环流热介质而不为珀 尔帖单元22供能执行隔室11的加热。当低温环境中存在额外的废热量时，操作切换阀36、37、39、40、42、43、44以使热 介质在第三热交换器25与储热单元21之间循环，废热用于在储热介质M中的储热。当储 热介质M中的储热量达到极限时，热介质从第三热交换器25流向热量从用于空气调节的热 介质转移的珀尔帖单元22的第一热交换面27，如图7A所示，任意剩余热量通过第二热交换 器M释放。当废热温度高于储热介质M的温度并且废热量与利用珀尔帖单元22的空气调 节所需的热量均衡时，由控制器45运转空气调节装置20以使流经第三热交换器25的热介 质仅流过珀尔帖单元22的第一热交换面27。当外部气温或隔室11的温度不在中温范围内时，可由控制器45在储热模式下运 转空气调节装置20以使热介质在第二热交换器M与储热单元21之间循环。这种情况下，与外部空气热交换之后的热介质流过储热单元21，引起储热介质M中的储热或储冷。根据第一实施方式的空气调节装置20具有以下优势。(1)根据施加于珀尔帖单元22的电压的极性，热量从第二热交换器对传递到储热 单元21用于在储热单元21内储热，或从储热单元21传递到第一热交换器23用于隔室11 的空气调节。因此，不必提供用于反向热介质流动的任何回路，因此简化了传热路径。(2)提供了第一热介质回路四、第二热介质回路33、第三热介质回路和第四热介 质回路，允许珀尔帖单元22与储热单元21、远离珀尔帖单元22设置的第二热交换器M与 第一热交换器23之间热传递。第四热介质回路的提供还允许第一与第二热交换器23、24 之间的热传递。(3)在空气调节中，第一热交换器23与储热单元21之间通过珀尔帖单元22的热 传递能够由控制器45切换到第一与第二热交换器23J4之间通过珀尔帖单元22的热传 递，反之亦然。这允许选择储热单元21或第二热交换器M中的任何一个以便在空气调节 中实现空气调节装置20的更高COP。(4)根据作为温度阈值的储热介质M的温度，储热单元21与第一热交换器23之间 的热传递能够切换到第一与第二热交换器23J4之间的热传递，反之亦然。(5)目标隔室温度与储热单元21之间的温差和目标隔室温度与第二热交换器M 之间的温差由控制器45确定。由控制器45选择储热单元21和第二热交换器M中具有与 目标隔室温度更小温差的任何一个用于空气调节，引起空气调节中空气调节装置20的更 高 COP。(6)当外部气温或隔室11的温度在中温范围内时，热量通过珀尔帖单元22在第一 与第二热交换器23J4之间传递。因此，不必控制空气调节装置20，以便当储热单元21内 的储热耗尽时热量在第一与第二热交换器23J4之间传递，由此简化了空气调节装置20的 控制。(7)第三热交换器25设置用于与废热热交换。当第三热交换器25中的热介质温 度高于储热介质M的温度时，热量通过珀尔帖单元22在第一与第三热交换器23、25之间传 递，以便利用废热加热隔室11。(8)由于储热单元21内没有储热，当热量通过珀尔帖单元22在储热单元21与第 一热交换器23之间传递用于空气调节时，珀尔帖单元22产生的热量能够毫无浪费地存储 在储热介质M中，或者能够通过从储热介质M到珀尔帖单元22的热传递执行储热介质M中 的储冷。储热介质M中的储热或储冷可用于隔室11的空气调节。比如，在例如春秋季节的 温度环境中，早晨冷白天热，能够利用早晨加热过程中储热介质M中的储冷在白天执行冷 却，这引起热量的有效利用。(9)由于储热介质M由熔点在5到30°C范围内的材料制成，因此在这种温度范围 内，储热介质M的状态由固体变为液体或由液体变为固体。这允许利用储热介质M的潜热， 从而与显热储存材料的情况相比热利用更加有效。另外，由于共用储热介质M可用于高温 环境和低温环境中的潜热储存，因此不必根据温度环境，比如夏季和冬季，更换储热介质的 类型。另外，储热始终在潜热范围内执行，与显热储存介质相比产生高密度储热。(10)在空气调节中，为珀尔帖单元22供能以使第一与第二热交换面27J8之间的 温差(ΔΤ)在大约10到25°C范围内。尽管该温差小于超过30°C的热泵的温差，但由于这种小的温差使得用于空气调节的电量较少，这对于可用电力受限的电动车辆10是更优越的。 另外，由于储热介质M与外部气温之间的温差较小，因此能够减小储热单元21的绝缘材料 的厚度，引起用于储热单元21的容器的尺寸减小。图8示出作为第一实施方式的改进的空气调节装置。在空气调节装置20A中，通 路38通过位于泵30与储热单元21之间的切换阀39、40A与第一热介质回路四连接。切换 阀39位于泵30的一侧，切换阀40A位于储热单元21的一侧。空气调节装置20A与第一实 施方式的空气调节装置20的不同仅在于切换阀40、40A的位置。在空气调节装置20A中， 珀尔帖单元22的第一热交换面27与第二热交换器M之间的热介质循环始终流过储热单 元21。这允许空气调节利用第二热交换器M以及储热介质M中储热或储冷。图9示出空气调节装置的第二实施方式。第二实施方式与第一实施方式的不同在 于储热介质和第一热交换器与珀尔帖单元物理接触用于热耦合。空气调节装置60包括储热单元61、珀尔帖单元62、第一热交换器63、用于在隔室 11与第一热交换63之间连接的循环通道64和用于在外部S与第一热交换器63之间连接 的循环通道65。循环通道63、64连接到设置有风机67的通路66。循环通道64设置有风 门68、69，循环通道65设置有风门70、71。操作风门68、69、70、71和风机67以使隔室11 和外部空气中至少一个的空气引入第一热交换器63内。珀尔帖单元62包括具有多个珀尔帖装置的单元体72、形成在珀尔帖装置的一个 端面上的第一热交换面73、形成在珀尔帖装置的另一个端面上的第二热交换面74。当电流 沿一个方向流过珀尔帖装置时，第一热交换面73用作吸热面，第二热交换面74用作散热 面。当电流沿另一个方向流过珀尔帖装置时，第一热交换面73用作散热面，第二热交换面 74用作吸热面。在本实施方式中，第一热交换面73的面积大于第二热交换面74的面积，用 于储热单元61有效的热传递。第一热交换面73具有安装其上并具有平行布置的多个翼片76的翼片单元75，类 似地，第二热交换面74具有安装其上并具有平行布置的多个翼片78的翼片单元77，引起热 交换面的面积增大用于有效热传递。储热介质M容纳在储热单元61的容器内并与翼片单元75接触，以使热量通过翼 片单元75在珀尔帖单元62的第一热交换面73与储热介质M之间交换。翼片单元77设置 在第一热交换器63内，允许通过翼片单元77在珀尔帖单元74的第二热交换面74与隔室 11和外部空气至少之一的空气之间热交换。控制器79控制空气调节装置60的运转，在空 气调节装置60内各个位置处的温度传感器(未示出)连接到控制器79。在高温环境的储冷运转中，在控制器79的控制下沿一个方向为珀尔帖单元62供 能，以使第一热交换面73用作吸热面，第二热交换面74用作散热面。控制器79操作风门 68、69、70、71和风机67，以使外部空气引入第一热交换器63，然后排到外部S。热量通过翼 片单元75从储热介质M传递到第一热交换面73。然后，热量通过翼片单元77从第二热交 换面74传递到第一热交换器63中的外部空气。这样，通过从储热单元61到外部空气的热 传递执行储热介质M内的储冷。在高温环境的冷却运转中，在控制器79的控制下沿另一个方向为珀尔帖单元62 供能，以使第一热交换面73用作散热面，第二热交换面74用作吸热面。控制器79操作风 门68、69、70、71和风机67，以使隔室11内的空气在第一热交换器63与隔室11之间循环。热量通过翼片单元77从隔室11内的空气传递到第一热交换器63中的第二热交换面74。 然后，热量通过翼片单元75从第一热交换面73传递到储热介质M。这样，通过从隔室11内 的空气到储热单元61的热传递执行隔室11的冷却。在低温环境的储热运转中，在控制器79的控制下沿另一个方向为珀尔帖单元62 供能，以使第一热交换面73用作散热面，第二热交换面74用作吸热面。控制器79操作风 门68、69、70、71和风机67，以使外部空气引入第一热交换器63，然后排到外部S。热量通过 翼片单元77从外部空气传递到第一热交换器63中的第一热交换面73。然后，热量通过翼 片单元75从第一热交换面73传递到储热介质M。这样，通过从外部空气到储热单元61的 热传递执行储热介质M内的储热。在低温环境的加热运转中，在控制器79的控制下沿一个方向为珀尔帖单元62供 能，以使第一热交换面73用作吸热面，第二热交换面74用作散热面。控制器79操作风门 68、69、70、71和风机67，以使隔室11内的空气在第一热交换器63与隔室11之间循环。热 量通过翼片单元75从储热介质M传递到第一热交换面73。然后，热量通过翼片单元77从 第二热交换面74传递到第一热交换器63中的隔室11内的空气。这样，通过从储热单元61 到隔室11内空气的热传递执行隔室11的加热。第二实施方式允许在储热介质M内储热和储冷并在不提供任何热介质通路或回 路的情况下利用储热单元61进行隔室11的空气调节。因此，不必提供用于热介质循环的 管道、泵和阀，使得空气调节装置60的结构简单。进一步地，用于热交换的翼片单元75、77 的提供允许珀尔帖单元62靠近储热单元61和第一热交换器63定位，使得空气调节装置60 的尺寸减小，热交换效率提高。图10示出空气调节装置的第三实施方式。第三实施方式与第二实施方式的不同 在于隔室内的空气用于储热。空气调节装置80包括储热单元81、珀尔帖单元82、第一热交 换器83、和用于在隔室11与第一热交换器83之间连接的循环通路84。
循环通路84设置有风机85，隔室11内的空气通过风机85弓丨入第一热交换器83。 尽管未在附图中示出，但设置包括空气通路和风机的循环器，外部空气通过其引入隔室11， 然后排到外部。操作风机85和循环器以把外部空气引入隔室11并进一步到第一热交换器 83。珀尔帖单元82包括具有多个珀尔帖装置的单元体86、形成在珀尔帖装置的一个 端面上的第一热交换面87、形成在珀尔帖装置的另一个端面上的第二热交换面88。第一热 交换面87具有安装其上并具有平行布置的多个翼片90的翼片单元89，类似地，第二热交换 面88具有安装其上并具有平行布置的多个翼片92的翼片单元91。储热介质M容纳在储热单元81的容器内并与翼片单元89接触。翼片单元91设 置在第一热交换器83内。控制器93控制空气调节装置80的运转，在空气调节装置80内 各个位置处的温度传感器(未示出)连接到控制器93。在高温环境下的储冷运转中，在控制器93的控制下沿一个方向为珀尔帖单元82 供能。随着外部空气引入隔室11内，控制器93操作风机85以使外部空气引入第一热交换 器83。热量通过翼片单元89从储热介质M传递到第一热交换面87。然后，热量通过翼片 单元91从第二热交换面88传递到第一热交换器83中的外部空气。这样，通过从储热单元 81到外部空气的热传递执行储热介质M内的储冷。
在高温环境下的冷却运转中，在控制器93的控制下沿另一个方向为珀尔帖单元 82供能。随着阻止外部空气进入隔室11，控制器79操作风机85以使隔室11内的空气引 入第一热交换器83。热量通过翼片单元91从隔室11内的空气传递到第一热交换器83中 的第二热交换面88。然后，热量通过翼片单元89从第一热交换面87传递到储热介质M。这 样，通过从隔室11内的空气到储热单元81的热传递执行隔室11的冷却。在低温环境下的储热运转中，在控制器93的控制下沿另一个方向为珀尔帖单元 82供能。随着外部空气引入隔室11内，控制器93操作风机85以使外部空气引入第一热交 换器83。热量通过翼片单元91从外部空气传递到第一热交换器83中的第二热交换面88。 然后，热量通过翼片单元89从第一热交换面87传递到储热介质M。这样，通过从外部空气 到储热单元81的热传递执行储热介质M内的储热。在低温环境下的加热运转中，在控制器93的控制下沿一个方向为珀尔帖单元82 供能。控制器79操作风机85以使隔室11内的空气引入第一热交换器83内。热量通过翼 片单元89从储热介质M传递到第一热交换面87。然后，热量通过翼片单元91从第二热交 换面88传递到第一热交换器83中的隔室11内的空气。这样，通过从储热单元81到隔室 11内空气的热传递执行隔室11的加热。第三实施方式提供类似于第二实施方式的优势。上述实施方式可以如下例示的多种方式改进。尽管在上述实施方式中，本发明应用于电动车辆，其还可用于飞机、轮船或汽车， 汽车例如为混合动力车(HEV)、外接充电式混合动力车(PHEV)或具有内燃机的发动机动力 汽车，也可用于房子和建筑物。尽管在第一实施方式中，珀尔帖单元和储热单元设置在电动机室内，只要其与隔 室绝热就可设置在任意定位。比如，珀尔帖单元和储热单元可设置在地板下空间或封闭的 载货空间内。在第二和第三实施方式中，通过经由翼片单元在储热单元与珀尔帖单元的第一热 交换面之间以及还经由翼片单元在第二热交换面与空气之间进行热交换实现储热单元与 第一热交换器之间的热传递。这种情况下，不仅能够通过这种翼片单元而且能够通过经由 回路和泵在第一热交换面与储热单元之间的热介质环流实现第一热交换器与储热单元之 间的热传递，这提供空气调节的精确控制。另外，能够通过翼片单元和这种热介质环流实现 第二热交换面与空气之间的热传递。尽管在第一实施方式中第一热交换器与第二热交换器分离设置，但第一热交换器 也可用作第二热交换器，以将外部空气引入第一热交换器内。这种情况下，引入第一热交换 器的外部空气被用作热源，在储热运转中热量通过第一热交换器释放到外部。另外，第一热 交换器也用作第三热交换器，以使废热通过热介质回路和泵传递到第一热交换器，这允许 利用系统的废热加热隔室11。尽管在上述实施方式中采用氟化钾四水合物(KF ·4Η20)作为储热介质的潜热储存 材料，但储热介质可由熔点在中温范围内的潜热储存材料制成，例如为诸如高氯酸锂三水 合物(LiClO4 · 3Η20)的无机水合物，或者除无机水合物以外的石蜡族材料或络合物材料。尽管在上述实施方式中采用单个储热单元，但可采用两个或更多储热单元以使第 一热交换器通过珀尔帖单元有选择地连接到相应的储热单元。具有液相储热介质的储热单元和具有固相储热介质的储热单元的提供允许在一定的温度环境中通过利用储热介质的 任意一个进行空气调节，所述温度环境比如为可能执行冷却和/或加热的春季和秋季。尽 管具有用于低温和高温的两种储热介质的传统系统需要大量电力用于储热，但具有熔点在 5到30°C范围内的储热介质的使用允许使用较少的电力以液体和固相在相应的储热介质 内储热。
权利要求
1.一种空气调节装置，包括 具有储热介质(M)的储热单元；用于与隔室(11)内的空气热交换的第一热交换器03)；和 用于与外部空气热交换的第二热交换器04)， 所述空气调节装置的特征在于，具有珀尔帖装置的珀尔帖单元(22)，所述珀尔帖单元02)具有彼此相对的第一热交 换面(XT)和第二热交换面( )，所述第一热交换面(XT)热传导至所述储热单元(21)，所 述第二热交换面08)热传导至所述第一和第二热交换器03、M)；其中，在储热模式中，电流沿一个方向流过所述珀尔帖单元0 以提供所述第二热交 换器04)与所述储热单元之间的热传递，用于在所述储热介质(M)内储热，并且在 空气调节模式中，电流沿另一个方向流过所述珀尔帖单元0 以提供所述第一热交换器 (23)与所述储热单元之间的热传递，用于所述隔室(11)的空气调节。
2.根据权利要求1所述的空气调节装置，还包括第一热介质回路( )，在所述第一热介质回路09)中，热介质在所述储热单元与 所述珀尔帖单元0 的所述第一热交换面(XT)之间循环；第二热介质回路(33)，在所述第二热介质回路(3 中，热介质在所述第一热交换器 (23)与所述珀尔帖单元0 的所述第二热交换面08)之间循环；以及第三热介质回路，在所述第三热介质回路中，热介质在所述第二热交换器04)与所述 珀尔帖单元0 的所述第二热交换面08)之间循环。
3.根据权利要求2所述的空气调节装置，还包括第四热介质回路，在所述第四热介质 回路中，热介质在所述第二热交换器04)与所述珀尔帖单元0 的所述第一热交换面 (27)之间循环。
4.根据权利要求3所述的空气调节装置，还包括用于在所述热介质回路之间切换的切换装置(36、37、39、40)；和 用于控制所述切换装置(36、37、39、40)的控制器05)，其中，在所述空气调节模式中，所述控制器0 控制所述切换装置(36、37、39、40)， 使得所述空气调节装置以第一循环状态运转或以第二循环状态运转，在所述第一循环状态 中，热介质循环通过所述第一热介质回路( )，在所述第二循环状态中，热介质循环通过所 述第四热介质回路。
5.根据权利要求4所述的空气调节装置，还包括用于检测所述储热介质(M)的温度的第一温度传感器(5 ；和 用于检测所述第二热交换器04)的温度的第二温度传感器(50)， 其中，在所述空气调节模式中，所述控制器0 控制所述切换装置(36、37、39、40)，使 得当所述储热介质(M)的温度与所述第二热交换器04)的温度之间存在温差时，所述空 气调节装置以所述第一循环状态运转，并且当所述储热介质(M)的温度与所述第二热交换 器04)的温度之间没有温差时，所述空气调节装置以所述第二循环状态运转。
6.根据权利要求4所述的空气调节装置，还包括用于检测所述储热介质(M)的温度的第一温度传感器(5 ；和 用于检测所述第二热交换器04)的温度的第二温度传感器(50)，其中，在所述空气调节模式中，所述控制器0 控制所述切换装置(36、37、39、40)， 使得当所述储热介质(M)的温度与目标隔室温度之间的第一温差小于所述第二热交换器 (24)的温度与所述目标隔室温度之间的第二温差时，所述空气调节装置以所述第一循环状 态运转，并且当所述第二温差小于所述第一温差时，所述空气调节装置以所述第二循环状 态运转。
7.根据权利要求5所述的空气调节装置，还包括用于检测隔室温度或外部气温的第三 温度传感器06、47)，其中，在所述空气调节模式中，所述控制器0 控制所述切换装置(36、37、39、40)，使 得当所述隔室温度或所述外部气温在10到30摄氏度范围内、或者在所述储热介质(M)的 熔点上下10摄氏度的范围内时，所述空气调节装置以所述第二循环状态运转。
8.根据权利要求7所述的空气调节装置，还包括用于与废热进行热交换的第三热交 换器(25)，所述第三热交换器0 热传导至所述珀尔帖单元0 的所述第一热交换面 、2 、。
9.根据权利要求8所述的空气调节装置，还包括第五热介质回路，在所述第五热介质 回路中，热介质在所述第三热交换器0 与所述珀尔帖单元0 的所述第一热交换面 (27)之间循环。
10.根据权利要求9所述的空气调节装置，其中，在所述空气调节模式中，所述控制器 (45)控制所述切换装置(36、37、39、40、42、43、44)，使得所述空气调节装置以所述第一循 环状态或以第三循环状态运转，在所述第三循环状态中，热介质循环通过所述第五热介质 回路。
11.根据权利要求10所述的空气调节装置，还包括用于检测所述第三热交换器05)的 温度的第四温度传感器(61)，其中，在所述空气调节模式中，所述控制器0 控制所述切换装置(36、37、39、40、42、 43、44)，使得当所述储热介质(M)的温度高于所述第三热交换器0 的温度时，所述空气 调节装置以所述第一循环状态运转，并且当所述第三热交换器0 的温度高于所述储热 介质(M)的温度时，所述空气调节装置以所述第三循环状态运转。
12.根据权利要求7所述的空气调节装置，其中，在所述储热模式中，所述空气调节装 置运转为仅当所述隔室温度或所述外部气温不在10到30摄氏度范围内、或者不在所述 储 热介质(M)的熔点上下10摄氏度的范围内时，提供所述第二热交换器04)与所述储热单 元之间的热传递。
13.一种空气调节装置，包括具有储热介质(M)的储热单元(61)；和用于与隔室(11)内的空气或外部空气热交换的热交换器(63)，所述空气调节装置的特征在于，具有珀尔帖装置的珀尔帖单元(62)，所述珀尔帖单元具有彼此相对的第一热交换面 (73)和第二热交换面(74)，所述第一热交换面(7 热传导至所述储热单元(61)，所述第二 热交换面(74)热传导至所述热交换器(63)；其中，在储热模式中，电流沿一个方向流过所述珀尔帖单元(6 以通过所述热交换器 (63)提供所述外部空气与所述储热单元(61)之间的热传递，用于在所述储热介质(M)内储热，并且在空气调节模式中，电流沿另一个方向流过所述珀尔帖单元(6 以通过所述热交 换器(6 提供所述隔室(11)内的空气与所述储热单元(61)之间的热传递，用于所述隔室 的空气调节。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的空气调节装置，其中，所述储热介质(M)的熔 点在5到30摄氏度范围内。
15.根据权利要求14所述的空气调节装置，其中，氟化钾四水合物用作所述储热介质 (M)的材料。
全文摘要
一种空气调节装置，包括具有储热介质的储热单元；用于与隔室内的空气热交换的第一热交换器；用于与外部空气热交换的第二热交换器，以及具有彼此相对的第一热交换面和第二热交换面的珀尔帖单元。第一热交换面热传导至储热单元，第二热交换面热传导至第一和第二热交换器。在储热模式中，电流沿一个方向流过珀尔帖单元以提供第二热交换器与储热单元之间的热传递。在空气调节模式中，电流沿另一个方向流过珀尔帖单元以提供第一热交换器与储热单元之间的热传递。
文档编号F24F13/30GK102052719SQ20101053061
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月30日
发明者守作直人, 秋山泰有 申请人:株式会社丰田自动织机