CN103121393A - 车辆用热交换器的配置构造 - Google Patents

Abstract

提供一种车辆用热交换器的配置构造，其具备车辆用空调装置的热泵系统的室外热交换器和对包括车辆行驶马达用的逆变器在内的低温发热体进行冷却的低水温散热器，其特征在于，相对于所述室外热交换器，在冷却用空气流动方向的上游侧配置了所述低水温散热器。

Description

车辆用热交换器的配置构造

技术领域

本发明涉及一种在混合动力车辆(HEV)、电动车(EV)、插入式混合动力车辆(PHEV)等中，相对于空调装置的热泵系统的冷凝器(以下，称为室外热交换器)，在冷却用空气流动方向的上游侧配置有逆变器等电子机器冷却用的低水温散热器的车辆用热交换器的配置构造。

背景技术

如日本特开2011-98628号公报所示，在混合动力车辆(HEV、PHEV)上，设有发动机和行驶用马达这两个驱动源，还搭载有将车载的二次电池的直流电转换为交流并向行驶用马达供给的逆变器。在这样的混合动力车辆中，除了发动机的冷却外，混合动力系统的行驶用马达及逆变器也需要冷却。因此，在混合动力车辆中，设有发动机冷却用的冷却回路(发动机冷却回路)和混合动力系统用的冷却回路(混合动力冷却回路)这两个冷却回路，通过使冷却水在各冷却回路循环，从而进行发动机和混合动力系统的冷却。

在发动机冷却回路和混合动力冷却回路中，冷却水的适合温度不同。而且可允许的冷却水的最大温度也在冷却回路间不同。例如，发动机冷却回路的冷却水(发动机冷却水)根据发动机的运转状况有时超过100℃，但混合动力冷却回路的冷却水(混合动力冷却水)需要保持为远低于其的温度(例如65℃)以下。因此，在混合动力车辆中，一般设置发动机冷却回路和混合动力冷却回路。

图1是表示现有的一般的车辆用热交换器的配置构造的说明图。在混合动力车辆(HEV、PHEV)等中，相对于空调装置的热泵系统的室外热交换器3而言，逆变器等电子机器的冷却用的低水温散热器12和对发动机1进行冷却的高水温散热器2顺次配置在冷却用空气流的下游侧。需要说明的是，在电动车(EV)的情况下，不存在图1的假想线描绘的高水温散热器2。另外，在日本特开2001-59420号公报中，逆变器等电子机器的冷却用的低水温散热器12虽然与高水温散热器2设成一体，但与现有的车辆用热交换器的配置构造同样，低水温散热器12相对于空调装置的室外热交换器3而言，配置在冷却用空气流的下游侧。

近年来，在混合动力车辆(HEV)、插入式混合动力车辆(PHEV)、电动车(EV)等中，即便少也想要延长行驶距离的要求正在高涨，预想今后将增加采用制热时的COP(效率系数)优越的热泵方式。如果以上述那样的车辆用热交换器的配置构造，采用热泵方式，则低外气温时的制热能力不足，另外，结霜时也产生能力下降的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，提供一种相对于空调装置的热泵系统的室外热交换器而言，在冷却用空气流动方向的上游侧配置有逆变器等电子机器冷却用的低水温散热器的车辆用热交换器的配置构造。

为了解决上述问题，技术方案1的发明提供一种车辆用热交换器的配置构造，其具备：车辆用空调装置的热泵系统的室外热交换器和对包括车辆行驶马达用的逆变器在内的低温发热体进行冷却的低水温散热器，其中，相对于所述室外热交换器而言，在冷却用空气流动方向的上游侧配置有所述低水温散热器。

由此，在制热时，通过在低水温散热器流动的冷却水的温度，外气温度上升，可得到通过热泵系统的室外热交换器的空气的温度上升，热泵系统的能力提高，并且可以防止结霜。另外，即便结霜，通过在室外热交换器的上游侧的低水温散热器结霜，也可以尽量保护内侧的室外热交换器不结霜。另一方面，在制冷时，只要是在上游侧设置低水温散热器的布局，就能将对制冷性能的影响抑制在最小限度。进而，流入低水温散热器的冷却用空气温度在制冷运转时，由于可以防止室外热交换器3引起的冷却用通过空气温度的上升，所以可使室外热交换器3成为与现有技术相比冷却能力小的热交换器，可以小型化，还可得到节省空间上的效果。

附图说明

图1是表示现有的车辆用热交换器的配置构造的说明图。

图2是以本发明的一实施方式作为一例进行说明的说明图。

图3是说明除霜时的水分吹散功能的流程图。

图4是在本发明的其他的实施方式中，使室外热交换器倾斜的情况下的说明图。

图5是在本发明的其他的实施方式中，水分容易滴下的室外热交换器的说明图。

具体实施方式

本发明参照附图进行以下说明，斟酌本发明的实施方式的记载就能更明确理解。以下，参照附图，说明本发明的一实施方式。在各实施方式中，对于同一构成的部分标注同一符号并省略其说明。

图2是以本发明的一实施方式作为一例进行说明的说明图。本实施方式是适用于混合动力车辆(HEV、PHEV)的情况下的整体系统的一例。在电动车(EV)、燃料电池车等的情况下，不存在图2的高水温散热器2。本发明的一实施方式不一定限于图2的情况，也可以适用于其他的热泵方式的空调装置。

20是空调装置室内机部(HVAC)，在其一端侧配置有室内送风机。该室内送风机具有离心式送风风扇8和驱动用马达8’，送风风扇8从送风风扇的吸入口吸入空气进行送风。从吸入口吸入的空气可以由内外气切换门切换内气和外气。空调装置室内机部20存在较多的变形例，本发明不一定限定于图2的实施方式。

5是在送风风扇8的下游侧配置的室内蒸发器(蒸发器)，在制冷循环的低压制冷剂和送风空气之间进行热交换而冷却送风空气。4是在空调装置室内机部20中配置于室内蒸发器5的下游侧的室内热交换器(冷凝器)，在从制冷循环的电动压缩机21排出的高压制冷剂和送风空气之间进行热交换而加热送风空气。在本实施方式的热泵方式的空调装置(热泵系统)中，作为室内热交换器，采用室内蒸发器5和室内热交换器4。

通路切换门9(空气混合门)根据来自空调用控制装置的指令，在图2的虚线和实线间，对流向室内热交换器4的空气流量和将其分支而流通送风空气的分支通路4’的空气流量比例进行适当切换控制。在它们下游设有通向车室内的多个吹出口(脸部吹出口、脚部吹出口以及除霜器吹出口)，各个吹出口由各吹出模式门开闭。

室外热交换器3在制冷剂和室外空气之间进行热交换。发动机冷却回路的冷却水(发动机冷却水)在高温侧散热器2被冷却。高温侧散热器2相对于室外热交换器3而言，相对于冷却用空气流动方向(车辆行驶风的流动方向)配置在下游侧。另外，逆变器等电子机器冷却用的低水温散热器相对于室外热交换器3而言，相对于冷却用空气流动方向(车辆行驶风的流动方向)配置在上游侧。而且，在高温侧散热器2的更下游侧配置吸入式的室外送风机6，通过利用驱动用马达驱动该室外送风机6旋转，从而向低温侧散热器12、室外热交换器3、高温侧散热器2在冷却用空气流动方向上输送车外空气。

相对于发动机等高温发热体1，形成有由高温侧散热器2冷却的发动机等冷却用的冷却回路。另外，相对于逆变器等低温发热体11，独立形成有由低水温散热器12冷却的混合动力系统等用的冷却回路。在这些冷却回路中，分别插入有冷却水循环用泵P。在电动车(EV)、燃料电池车等的情况下，不存在发动机等冷却用的冷却回路(高水温散热器2)。作为本实施方式，不存在高水温散热器2的情况也包括于实施方式。

室外热交换器3的制冷剂出口在制冷的情况下由三向阀22切换制冷剂回路，并经制冷用的膨胀阀26(制冷用节流阀)与室内蒸发器5的制冷剂入口连接。

在制热的情况下，顺次经过蓄热器24、电动压缩机21、室内热交换器4、制热用的膨胀阀25(制热用节流阀)，回到室外热交换器3的制冷剂入口。在室内热交换器4的下游设有PTC加热器7。PTC加热器7是一种具有PTC元件(正特性热敏电阻)，通过向该元件供给电力而发热，对通过室内热交换器4后的空气进行加热的辅助制热用的电加热器。

对于电磁阀23，在制热的情况下，电磁阀23为闭，在制冷的情况下电磁阀23为开。在制冷的情况下如果电磁阀23为开，则由于有制热用节流阀25，所以制冷剂将在有电磁阀23的分支侧的流路流通。

24是在电动压缩机21的吸入侧配置的蓄热器，积蓄在循环内循环的剩余制冷剂，并且将流入内部的制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂，并使气相制冷剂吸入电动压缩机21。

在本实施方式中，与现有技术不同，逆变器等电子机器冷却用的低水温散热器12相对于室外热交换器3而言配置在冷却用空气流动方向(车辆行驶风的流动方向)上游侧。在低水温散热器12流动的冷却水对逆变器等电子机器、行驶用马达等低温发热体11进行冷却。

在热泵系统中，公知的问题是在制热运转时，低外气温时的制热能力不足，另外，结霜时能力也下降。根据目前为止的技术常识，在热泵系统中，因担心制冷时的制冷性能的恶化，不会相对于室外热交换器3而在冷却用空气流动方向的上游侧配置散热器。但是，在上游侧设置高温散热器2的布局中，着眼于虽然必然有制冷性能大幅度恶化的不良影响，但只要是在上游侧设置低水温散热器12的布局，就能将对制冷性能的影响抑制在最小限度。而且，在本实施方式中，相对于室外热交换器3而言，在冷却用空气流动方向的上游侧配置了低水温散热器12。

相对于室外热交换器3，只要在冷却用空气流动方向的上游侧配置低水温散热器12，虽然流入低水温散热器12的冷却用空气温度确实上升，但在制冷运转时，能够防止室外热交换器3引起的冷却用通过空气温度的过度上升。因此，与在室外热交换器3上游配置高温散热器的情况相比，可以抑制冷却能力的下降，可以小型化，还有节省空间上的效果。

如此，在制热运转时，利用在低水温散热器12流动的冷却水的温度，可以使通过热泵系统的室外热交换器3的空气的温度上升，热泵系统的能力提高。

在外气条件为高湿度的情况下的制热运转时，若在热泵系统的室外热交换器3结霜，则不取入来自外部的热，制热性能下降。但是，在本实施方式中，利用在低水温散热器12流动的冷却水的温度，可以防止乃至抑制结霜。即，即使是在容易结霜的条件下，通过由室外热交换器3的上游侧的低水温散热器12加热空气，也可以尽量保护内侧的室外热交换器3而不使其结霜。

作为本发明的其他的实施方式，也可以附加除霜时的水分吹散功能。图3是说明除霜时的水分吹散功能的流程图。

为了除去附着于室外热交换器3的霜，进行除霜运转。在除霜运转时，利用空调装置室内机部20的通路切换门9，盖住室内热交换器4而停止通风。此时，为了绕过制热用节流阀25，打开电磁阀(开闭阀)23，使热气通过室外热交换器3。此外，与制热时的回路构成相同，在流出室外热交换器3后，经三向阀22从蓄热器24回到电动压缩机21。在室外热交换器3设有热敏电阻那样的温度传感器即结霜传感器，结霜传感器探测是否是在规定温度(例如-1℃)以下。

参照图3，说明除霜时的水分吹散功能。在步骤1，由结霜传感器进行结霜判定。在该情况下，不仅可以仅以是否是规定温度以下来判定，也可以加上规定温度以下的持续时间来判定。若在步骤1的结霜判定中判定为未结霜(否)，则进入步骤2，成为制热运转。如果是“是”，则在步骤3开始规定时间除霜运转。除霜运转是打开电磁阀23，使高温的制冷剂流入室外热交换器。在步骤4，结束除霜运转，在步骤5，开始水分吹散动作。所谓该水分吹散动作，是使电动风扇6以Max电压(即便不是Max，也可以是相当高的电压)多次(2、3次～7、8次程度)或在规定时间内进行ON/OFF动作(持续的断续运转)。由此，能够通过除霜运转将融化的水吹散，可以降低室外热交换器3的附着水量。在该情况下，重要的是反复进行多次ON/OFF动作。

除霜时的水分吹散功能可以确保除霜运转的效果，对于之后的制热性能的降低防止有效。另外，即使将室外热交换器3的设置面(由两侧罐底面形成的面)以相对于水平方向倾斜的方式搭载，也可以得到同样的效果。即，如图4所示，将室外热交换器3的设置面以相对于水平方向倾斜θ的方式搭载。室外热交换器3的设置面相对于水平方向倾斜，使得除霜时的水分容易滴下。在两侧罐间本来在水平方向上架设的管相对于水平方向倾斜，因此，沿翅片垂下的水滴沿管容易流出。此外，如图5所示，与通常不同，只要使室外热交换器3的罐的方向为水平，并使管为铅直，则从翅片流过来的水滴容易沿管铅直地流落。

需要说明的是，除霜时的水分吹散功能不一定限定于本发明那样的低水温散热器相对于室外热交换器3配置在冷却用空气流动方向的上游侧的情况，即使在现有的配置构造的一般的除霜运转中实施也有效。

作为其他的实施方式，如下所述。在图2的实施方式中，由高温侧散热器2冷却发动机等高温发热体1的、发动机等冷却用的冷却回路和由低水温散热器12冷却逆变器等低温发热体11的、混合动力系统用的冷却回路完全独立地形成，但是，没必要一定要完全独立形成，也可以如日本特开2011-98628号公报、日本特开2001-59420号公报那样，通过切换阀而使一部分回路共有。参照出于例示的目的而选择的特定实施方式记述了本发明，但对于本领域技术人员来说，只要不脱离本发明的基础概念及其公开范围，不言而喻可进行大量的修改变更。

Claims (6)

1.一种车辆用热交换器的配置构造，其具备：车辆用空调装置的热泵系统的室外热交换器、和对包括车辆行驶马达用的逆变器在内的低温发热体进行冷却的低水温散热器，其中，

相对于所述室外热交换器而言，在冷却用空气流动方向的上游侧配置有所述低水温散热器。

2.如权利要求1所述的车辆用热交换器的配置构造，其特征在于，

所述车辆用热交换器的配置构造是混合动力车辆的车辆用热交换器的配置构造，其还具备对发动机冷却水进行冷却的高水温散热器，

从冷却用空气流动方向的上游侧，按照所述低水温散热器、所述室外热交换器、所述高水温散热器(2)的顺序配置。

3.如权利要求1所述的车辆用热交换器的配置构造，其特征在于，

所述车辆用热交换器的配置构造还具备吸入式的作为室外送风机的电动风扇，

在结霜时进行用于除去附着于室外热交换器的霜的除霜运转，且在除霜运转后使所述电动风扇以高速多次或在规定时间内进行ON/OFF动作，以将融化的水分吹散。

4.如权利要求3所述的车辆用热交换器的配置构造，其特征在于，

将所述室外热交换器的设置面以相对于水平方向倾斜的方式搭载在车辆上。

5.如权利要求3所述的车辆用热交换器的配置构造，其特征在于，

所述室外热交换器具备：在两侧设置的罐、架设在该罐间的多个管、及在该管间设置的翅片，

所述罐是水平方向，管是铅直方向。

6.如权利要求3至5中任一项所述的车辆用热交换器的配置构造，其特征在于，

所述热泵系统至少具备按照压缩机、室内冷凝器、节流阀、所述室外热交换器、蓄热器、所述压缩机的顺序配置而使制冷剂循环的制冷剂回路，在该制冷剂回路上，在所述室内冷凝器与所述室外热交换器之间，绕过所述节流阀而设置电磁阀，

在所述除霜运转中，停止向所述室内冷凝器通风，进一步在所述制冷剂回路中打开所述电磁阀，由热气除去附着于所述室外热交换器的霜。

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