CN103547467A - 冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种冷却系统(1)包括：使致冷剂循环的压缩机(12)；在致冷剂和外部空气之间进行热交换的热交换器(14)和热交换器(15)；使致冷剂减压的减压器(16)；在致冷剂和空调用空气之间进行热交换的热交换器(18)；冷却部(30)，该冷却部设置于在热交换器(14)和热交换器(15)之间流动的致冷剂的路径中并利用致冷剂来冷却发热源(31)；第一管路(24)，致冷剂经该第一管路在冷却部(30)和热交换器(15)之间循环；第二管路(27)，致冷剂经该第二管路在热交换器(18)和压缩机(12)之间循环；和内部热交换器(40)，循环通过第一管路(24)的致冷剂和循环通过第二管路(27)的致冷剂在该内部热交换器中彼此进行换热。

Description

冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，更特别地涉及一种利用蒸气压缩式致冷循环来冷却发热源的冷却系统。
背景技术
近年来，利用马达（电机）的驱动力行驶的混合动力车辆、燃料电池车辆、电动车辆等作为环境问题的对策之一变成了关注的焦点。在此类车辆中，诸如电动机、发电机、逆变器、变换器和电池之类的电气装置交换电力而发热。因此，需要对这些电气装置进行冷却。于是，已提出一种利用被用作车辆空调装置的蒸气压缩式致冷循环来冷却发热元件的技术。
例如，日本专利申请公报No.2006-290254（JP 2006-290254A）记载了一种用于混合动力车辆的冷却系统。该冷却系统包括：压缩机，该压缩机能够导入并压缩气态致冷剂；主冷凝器，该主冷凝器能够利用周围空气来冷却高压气态致冷剂以使高压气态致冷剂冷凝；蒸发器，该蒸发器能够使低温液态致冷剂蒸发以冷却致冷物体；以及减压单元和热交换器，该热交换器能够从马达吸热，并且第二减压单元与所述减压单元和蒸发器并联连接。日本专利申请公报No.2007-69733（JP 2007-69733A）记载了一种系统，其中与空调用空气进行热交换的热交换器和与发热元件进行热交换的热交换器彼此并联配置在从膨胀阀延伸到压缩机的致冷剂管路中，并且利用用于空调装置的致冷剂来冷却发热元件。
日本专利申请公报No.2005-90862（JP 2005-90862A）记载了一种冷却系统，其中在绕过空调致冷循环的减压器、蒸发器和压缩机的旁通管路中设置有用于冷却发热元件的发热元件冷却单元。日本专利申请公报No.2001-309506（JP 2001-309506A）记载了一种冷却系统，该冷却系统使车辆空调致冷循环的致冷剂循环通过对车辆驱动马达执行驱动控制的逆变器线路部的冷却部件，并且在不需要冷却空调用空气流的情况下，抑制通过车辆空调致冷循环的蒸发器对空调用空气流进行的冷却。
在JP 2006-290254A中记载的冷却系统中，为了冷却诸如通常为马达、DC/DC变换器和逆变器的电气装置之类的发热源，需要使压缩机恒定地运转。因此，存在压缩机的动力消耗增大和车辆的燃料经济性恶化的问题。此外，与发热源进行热交换的热交换器与蒸发器并联连接，因此用于冷却发热源的致冷剂未被用于冷却，并且存在牺牲了冷却性能的问题。
发明内容
本发明提供了一种冷却系统，该冷却系统能够在确保冷却性能的同时可靠地冷却发热源，且能够降低压缩机的动力消耗。
本发明的一方面涉及一种冷却发热源的冷却系统。所述冷却系统包括：压缩机，所述压缩机使致冷剂循环；第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器和所述第二热交换器在所述致冷剂和外部空气之间进行热交换；减压器，所述减压器使所述致冷剂减压；第三热交换器，所述第三热交换器在所述致冷剂和空调用空气之间进行热交换；冷却部，所述冷却部设置于在所述第一热交换器和所述第二热交换器之间流动的所述致冷剂的路径中并利用所述致冷剂来冷却所述发热源；第一管路，所述致冷剂经所述第一管路在所述冷却部和所述第二热交换器之间流动；第二管路，所述致冷剂经所述第二管路在所述第三热交换器和所述压缩机之间流动；和内部热交换器，流过所述第一管路的所述致冷剂和流过所述第二管路的所述致冷剂在所述内部热交换器中彼此进行换热。
在所述冷却系统中，所述内部热交换器可配置在所述冷却部和所述第二热交换器之间。
所述冷却系统还可包括：第三管路，所述致冷剂经所述第三管路在所述压缩机和所述第一热交换器之间流动；和第四管路，所述第四管路提供所述第一管路和所述第三管路之间的流体连通。所述冷却系统还可包括选择阀，所述选择阀切换所述第四管路与所述第一管路和第三管路之间的流体连通状态。在所述冷却系统中，所述选择阀可构造成在所述压缩机停止期间将所述流体连通状态切换为所述致冷剂流过所述第四管路的状态。在所述冷却系统中，所述冷却部可配置在所述第一热交换器的下方。
所述冷却系统还可包括四通阀，所述四通阀在所述致冷剂从所述压缩机朝所述第一热交换器的流动和所述致冷剂从所述压缩机朝所述第三热交换器的流动之间切换。
在所述冷却系统中，所述第一热交换器和所述第二热交换器可一体地配置。
利用根据本发明的所述方面的冷却系统，能在确保冷却性能的同时可靠地冷却发热源，并且能降低压缩机的动力消耗。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出根据本发明的第一实施例的冷却系统的构型的示意图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的在蒸气压缩式致冷循环的冷却运转期间的致冷剂状态的莫里尔图；
图3A至图3D是示意性地示出对流量调节阀的开度控制的曲线图；
图4是示出处于四通阀被切换的状态的冷却系统的示意图；
图5是示出根据本发明的第一实施例的在蒸气压缩式致冷循环的加热运转期间的致冷剂状态的莫里尔图；
图6是示出在蒸气压缩式致冷循环的运转期间冷却HV装置的致冷剂流的示意图；
图7是示出在蒸气压缩式致冷循环的停止期间冷却HV装置的致冷剂流的示意图；
图8是示出根据本发明的第二实施例的冷却系统的构型的示意图；以及
图9是示出根据本发明的第二实施例的热交换器的内部结构的一个示例的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。注意，在以下附图中，同样的附图标记表示相同或对应的部分并且不重复其说明。
第一实施例
图1是示出根据第一实施例的冷却系统1的构型的示意图。如图1所示，冷却系统1包括蒸气压缩式致冷循环10。蒸气压缩式致冷循环10例如装设在车辆上以便冷却或加热车辆的车厢。例如，在用于冷却的开关被打开时或者在车辆的车厢内的温度被自动调节为设定温度的自动控制模式被选择并且车厢内的温度高于设定温度时，执行利用蒸气压缩式致冷循环10的冷却。例如，在用于加热的开关被打开时或者在自动控制模式被选择并且车厢内的温度低于设定温度时，执行利用蒸气压缩式致冷循环10的加热。
蒸气压缩式致冷循环10包括压缩机12、用作第一热交换器的热交换器14、用作第二热交换器的热交换器15、作为减压器的一个示例的膨胀阀16、和用作第三热交换器的热交换器18。蒸气压缩式致冷循环10还包括四通阀13。四通阀13配置成能够在致冷剂从压缩机12朝热交换器14的流动和致冷剂从压缩机12朝热交换器18的流动之间切换。
压缩机12由车辆的作为动力源配备的马达或发动机致动，且绝热地压缩致冷剂气体以获得过热的致冷剂气体。压缩机12导入并压缩在蒸气压缩式致冷循环10的运转期间流动的气态致冷剂，并排出高温和高压的气态致冷剂。压缩机12排出致冷剂以使致冷剂在蒸气压缩式致冷循环10中循环。
各热交换器14、15和18包括管和翅片。管供致冷剂流动。翅片用于在流过管的致冷剂和热交换器14、15或18周围的空气之间进行热交换。各热交换器14、15和18在致冷剂和由随着车辆行驶而产生的自然通风供给的空气流或由风扇供给的空气流之间进行热交换。
膨胀阀16使高压液态致冷剂经小孔喷射而膨胀为低温和低压的雾化致冷剂。膨胀阀16使冷凝后的致冷剂液体减压成处于气液混合状态的湿蒸汽。注意，用于使致冷剂液体减压的减压器并不限于进行节流膨胀的膨胀阀16；作为替代，减压器也可以是毛细管。
蒸气压缩式致冷循环10还包括致冷剂管路21至28。致冷剂管路21提供压缩机12和四通阀13之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路21从压缩机12朝四通阀13流动。致冷剂管路22提供四通阀13和热交换器14之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路22从四通阀13和热交换器14中的一者朝另一者流动。致冷剂管路23提供热交换器14和冷却部30（后述）之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路23从热交换器14和冷却部30中的一者朝另一者流动。致冷剂管路24提供冷却部30和热交换器15之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路24从冷却部30和热交换器15中的一者朝另一者流动。
致冷剂管路25提供热交换器15和膨胀阀16之间的流体连通。致冷剂从热交换器15和膨胀阀16中的一者经由致冷剂管路25朝另一者流动。致冷剂管路26提供膨胀阀16和热交换器18之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路26从膨胀阀16和热交换器18中的一者朝另一者流动。致冷剂管路27提供热交换器18和四通阀13之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路27从热交换器18和四通阀13中的一者朝另一者流动。致冷剂管路28提供四通阀13和压缩机12之间的流体连通。致冷剂经由致冷剂管路28从四通阀13朝压缩机12流动。
蒸气压缩式致冷循环10形成为使得压缩机12、热交换器14和15、膨胀阀16以及热交换器18通过致冷剂管路21至28联接。注意，用在蒸气压缩式致冷循环10中的致冷剂可以是例如二氧化碳、烃（例如丙烷和异丁烷）、氨、水等。
冷却部30设置于在热交换器14和热交换器15之间流动的致冷剂的路径中。由于设置了冷却部30，故热交换器14和热交换器15之间的致冷剂的路径被分成比冷却部30更接近热交换器14的致冷剂管路23和比冷却部30更接近膨胀阀16的致冷剂管路24。冷却部30包括混合动力车辆（HV）装置31和冷却管路32。HV装置31是装设在车辆上的电气装置。冷却管路32是供致冷剂流过的管路。HV装置31是发热源的一个示例。冷却管路32的一个端部连接到致冷剂管路23。冷却管路32的另一个端部连接到致冷剂管路24。
在热交换器14和膨胀阀16之间流动的致冷剂经由冷却管路32流动。当致冷剂流过冷却管路32时，致冷剂从HV装置31吸热以冷却HV装置31。冷却部30构造成能够由于冷却管路32而在HV装置31和致冷剂之间进行热交换。在本实施例中，冷却部30例如具有这样的冷却管路32，其形成为使得冷却管路32的外周面与HV装置31的壳体直接接触。冷却管路32具有与HV装置31的壳体邻接的部分。在该部分，可在流过冷却管路32的致冷剂和HV装置31之间进行热交换。
HV装置31直接连接到形成在蒸气压缩式致冷循环10中从热交换器14延伸到热交换器15的致冷剂路径的一部分的冷却管路32的外周面，且被冷却。HV装置31配置在冷却管路32的外部，因此HV装置31不会干涉在冷却管路32内部流动的致冷剂流。因此，蒸气压缩式致冷循环10的压力损失不会增大，因此可在不增大压缩机12的动力的情况下冷却HV装置31。
或者，冷却部30可包括介设在HV装置31和冷却管路32之间的选定的已知热管。这种情况下，HV装置31经由该热管连接到冷却管路32的外周面，并且热从HV装置31经由该热管传递到冷却管路32，以由此冷却HV装置31。HV装置31用作用于加热该热管的加热部，并且冷却管路32用作用于冷却该热管的冷却部，以由此提高冷却管路32和HV装置31之间的热传递效率，因此可提高HV装置31的冷却效率。例如，可使用管芯式（Wick）热管。
热可通过该热管从HV装置31可靠地传递到冷却管路32，因此HV装置31和冷却管路32之间可存在一定距离，并且不需要冷却管路32的复杂配置来使冷却管路32与HV装置31相接触。结果，能提高HV装置31的配置的灵活性。
HV装置31包括交换电力而发热的电气装置。该电气装置例如包括用于将直流电力变换为交流电力的逆变器、为旋转电机的电动发电机、为蓄电装置的电池、用于使电池的电压升压的变换器和用于使电池的电压降压的DC/DC变换器中的至少任一者。电池为二次电池，例如锂离子电池和镍金属氢化物电池。可使用电容器代替电池。
热交换器18配置在供空气流过的管道90的内部。热交换器18在致冷剂和流过管道90的空调用空气之间进行热交换以调节空调用空气的温度。管道90具有管道入口91和管道出口92。管道入口91是供空调用空气流入管道90的入口。管道出口92是供空调用空气从管道90流出的出口。在管道90内部在管道入口91附近配置有风扇93。
随着风扇93被驱动，空气流过管道90。当风扇93操作时，空调用空气经由管道入口91流入管道90。流入管道90的空气可以是外部空气或者可以是车辆的车厢内的空气。图1和图4中的箭头95表示经由热交换器18流动并与蒸气压缩式致冷循环10中的致冷剂进行热交换的空调用空气流。在冷却运转期间，空调用空气在热交换器18中被冷却，并且致冷剂接收从空调用空气传递的热而被加热。在加热运转期间，空调用空气在热交换器18中被加热，并且致冷剂向空调用空气传热而被冷却。箭头96表示通过热交换器18调节温度且经由管道出口92从管道90流出的空调用空气流。
流过作为冷却部30和热交换器15之间的第一管路的致冷剂管路24的致冷剂以及流过作为热交换器18和四通阀13之间的第二管路的致冷剂管路27的致冷剂在内部热交换器40中彼此进行换热。冷却系统1包括内部热交换器40，其中流过致冷剂管路24的致冷剂和流过致冷剂管路27的致冷剂彼此进行换热。由于设置有内部热交换器40，故致冷剂管路24被分成比内部热交换器40更接近冷却部30的致冷剂管路24a和比内部热交换器40更接近热交换器15的致冷剂管路24b。致冷剂管路27被分成比内部热交换器40更接近热交换器18的致冷剂管路27a和比内部热交换器40更接近四通阀13的致冷剂管路27b。
内部热交换器40具有与致冷剂管路24流体连通的热交换管路41和与致冷剂管路27流体连通的热交换管路42。热交换管路41的一个端部连接到致冷剂管路24a，并且另一个端部连接到致冷剂管路24b。在图1所示的冷却运转期间，致冷剂从冷却部30经由致冷剂管路24a流到内部热交换器40，在热交换管路41内流动，并经由致冷剂管路24b到达热交换器15。热交换管路42的一个端部连接到致冷剂管路27a，并且另一个端部连接到致冷剂管路27b。在图1所示的冷却运转期间，致冷剂从热交换器18经由致冷剂管路27a流到内部热交换器40，在热交换管路42内流动，经由致冷剂管路27b到达四通阀13，并经由致冷剂管路28进一步流入压缩机12。
内部热交换器40具有使得可在流过热交换管路41的致冷剂和流过热交换管路42的致冷剂之间进行热交换的选定结构。例如，形成热交换管路41的管道和形成热交换管路42的管道可配置成使得各自的外周面彼此直接接触或者可经由高导热性部件或热管配置。此外，例如，可适用的是，在具有高导热性的金属块状部件中形成有两个通孔，一个通孔用作热交换管路41且另一个通孔用作热交换管路42。
在冷却运转期间，致冷剂在蒸气压缩式致冷循环10内流动而顺次经过图1所示的A、B、C、D、E、F、G和H点，并且致冷剂在压缩机12、热交换器14和15、膨胀阀16以及热交换器18之间循环。致冷剂经过通过由致冷剂管路21至28顺次连接压缩机12、热交换器14和15、膨胀阀16以及热交换器18而形成的致冷剂循环路径，以在蒸气压缩式致冷循环10内循环。
图2是示出根据第一实施例的在蒸气压缩式致冷循环10的冷却运转期间的致冷剂状态的莫里尔图。在图2中，横轴表示致冷剂的比焓（单位：kJ/kg），而纵轴表示致冷剂的绝对压力（单位：MPa）。图中的曲线为致冷剂的饱和蒸气线和饱和液线。图2示出当致冷剂从压缩机12经由热交换器14流入致冷剂管路23内、冷却HV装置31且从致冷剂管路24经由热交换器15、膨胀阀16和热交换器18返回压缩机12时致冷剂在蒸气压缩式致冷循环10中的各点（即，A、B、C、D、E、F、G和H点）的热力学状态。
如图2所示，导入压缩机12的处于过热蒸汽状态的致冷剂（A点）在压缩机12中沿等比熵线被绝热地压缩。随着致冷剂被压缩，致冷剂的压力和温度上升而成为高温和高压的具有高过热度的过热蒸汽（B点），且然后致冷剂流到热交换器14。
流入热交换器14的高压致冷剂蒸汽在热交换器14中与外部空气进行热交换而被冷却。致冷剂从具有恒定压力的过热蒸汽变成干饱和蒸汽，放出冷凝潜热以逐渐地液化成处于气液混合状态的湿蒸汽，并且随着全部致冷剂冷凝而变成饱和液（C点）。热交换器14使在压缩机12中被压缩的过热致冷剂气体以恒定压力向外部介质放热且变成致冷剂液。从压缩机12排出的气态致冷剂在热交换器14中向周围放热而被冷却以由此冷凝（液化）。由于热交换器14中的热交换，致冷剂的温度降低，并且致冷剂液化。
在热交换器14中液化的高压液态致冷剂经由致冷剂管路23流到冷却部30，并冷却HV装置31。在冷却部30中，向随着致冷剂经过热交换器14而冷凝的液态致冷剂放热，以由此冷却HV装置31。致冷剂通过与HV装置31进行热交换而被加热，并且致冷剂的干燥度增大。致冷剂从HV装置31接收潜热而部分地气化成混合地包含饱和液和饱和蒸汽的湿蒸汽（D点）。
从冷却部30流出的致冷剂经由致冷剂管路24a流到内部热交换器40。随着热在内部热交换器40内从流过热交换管路41的致冷剂传递到流过热交换管路42的致冷剂，流过热交换管路41的致冷剂被冷却，并且流过热交换管路42的致冷剂被加热。通过内部热交换器40中的热交换，在流过热交换管路41的致冷剂中饱和液的比例增加且饱和蒸汽的比例减少，因此流过热交换管路41的处于湿蒸汽状态的致冷剂的干燥度减小（湿度增大）（E点）。
此后，致冷剂流入热交换器15。致冷剂的湿蒸汽在热交换器15中与外部空气进行热交换而被冷却以由此再次冷凝，随着全部致冷剂冷凝而变成饱和液，且进一步放出显热而变成过冷却液（F点）。此后，致冷剂经由致冷剂管路25流入膨胀阀16。在膨胀阀16中，处于过冷却液状态的致冷剂被节流膨胀，并且致冷剂的温度和压力在致冷剂的比焓不变的情况下降低而变成处于气液混合状态的低温和低压的湿蒸汽（G点）。
来自膨胀阀16的处于湿蒸汽状态的致冷剂经由致冷剂管路26流入热交换器18。处于湿蒸汽状态的致冷剂流入热交换器18的管中。当致冷剂流过热交换器18的管时，致冷剂经由翅片将车辆的车厢内的空气的热作为蒸发潜热吸收而以恒定压力蒸发。随着全部致冷剂变成干饱和蒸汽，致冷剂蒸汽的温度通过显热进一步上升而变成过热蒸汽（H点）。致冷剂在热交换器18中从周围吸热而被加热。
从热交换器18流出的致冷剂经由致冷剂管路27a流到内部热交换器40并流过热交换管路42。通过内部热交换器40中的上述热交换，流过热交换管路42的致冷剂被加热，并且流过热交换管路42的处于过热蒸汽状态的致冷剂的过热度增大（A点）。此后，致冷剂经由致冷剂管路27b、四通阀13和致冷剂管路28导入压缩机12中。压缩机12压缩从内部热交换器40流来的致冷剂。按照上述循环，致冷剂连续地重复在压缩状态、冷凝状态、节流膨胀状态和蒸发状态之间的变化。
注意，在上文对蒸气压缩式致冷循环的说明中描述的是理论致冷循环；然而，在实际的蒸气压缩式致冷循环10中，当然需要考虑压缩机12中的损失、致冷剂的压力损失和热损失。
在冷却运转期间，在热交换器18的内部流动的雾状致冷剂气化而从导入成与热交换器18接触的周围空气吸热。热交换器18使用通过膨胀阀16减压的低温和低压的致冷剂从流到车辆的车厢的空调用空气吸收在致冷剂的湿蒸汽蒸发成致冷剂气体时所需的气化热，以由此冷却车辆的车厢。由热交换器18吸热而降低其温度的空调用空气流入车辆的车厢以冷却车辆的车厢。
在蒸气压缩式致冷循环10的运转期间，致冷剂在热交换器18中从车辆的车厢内的空气吸收气化热以由此冷却车厢。此外，来自热交换器14的高压液态致冷剂流到冷却部30并与HV装置31进行热交换以由此冷却HV装置31。冷却系统1利用用于对车辆的车厢进行空气调节的蒸气压缩式致冷循环10来冷却作为装设在车辆上的发热源的HV装置31。注意，冷却HV装置31所需的温度期望地至少低于HV装置31的目标温度范围的上限。
在冷却运转期间，致冷剂在热交换器14中冷却成饱和液状态，并且从HV装置31接收蒸发潜热而部分地气化的处于湿蒸汽状态的致冷剂在热交换器15中再次冷却。在处于湿蒸汽状态的致冷剂完全冷凝为饱和液之前，致冷剂以恒定温度发生状态变化。热交换器15使液态致冷剂进一步过冷却至冷却车辆的车厢所需的过冷却度。不需要过度增大致冷剂的过冷却度，因此可降低各热交换器14和15的容量。这样，可确保用于冷却车厢的冷却性能，并且可减小各热交换器14和15的尺寸，因此能获得尺寸减小且有利于安装在车辆上的冷却系统1。
当经过膨胀阀16之后的低温和低压的致冷剂被用于冷却HV装置31时，热交换器18中对车厢内空气的冷却性能下降且用于冷却车厢的冷却性能下降。与此相比，在根据本实施例的冷却系统1中，在蒸气压缩式致冷循环10中，从压缩机12排出的高压致冷剂通过用作第一冷凝器的热交换器14和用作第二冷凝器的热交换器15两者冷凝。两级热交换器14和15配置在压缩机12和膨胀阀16之间，并且用于冷却HV装置31的冷却部30设置在热交换器14和热交换器15之间。热交换器15设置在从冷却部30朝膨胀阀16流动的致冷剂的路径中。
通过在热交换器15中充分冷却从HV装置31接收蒸发潜热而被加热的致冷剂，致冷剂在膨胀阀16的出口处具有冷却车辆的车厢本来所需的温度和压力。因此，能充分地增大当致冷剂在热交换器18中蒸发时从外部接收的热量。这样，通过将热交换器15的散热性能设定成能够充分地冷却致冷剂，可冷却HV装置31而不会对用于冷却车厢中的空气的冷却性能有任何影响。这样，能可靠地确保用于冷却HV装置31的冷却性能和用于冷却车厢的冷却性能两者。
当从热交换器14流到冷却部30的致冷剂冷却HV装置31时，致冷剂从HV装置31受热而被加热。随着致冷剂被加热到饱和蒸汽温度以上并且全部量的致冷剂在冷却部30中气化，在致冷剂和HV装置31之间进行热交换的量减小，并且HV装置31无法被有效地冷却，且此外，致冷剂在管内流动时的压力损失增大。因此，希望在热交换器14中充分地冷却致冷剂，使得在冷却HV装置31之后全部量的致冷剂都不会气化。
具体地，使热交换器14的出口处的致冷剂状态与饱和液接近，并且典型地，在热交换器14的出口处致冷剂被置于饱和液线上的状态。由于热交换器14能够以此方式充分地冷却致冷剂，故热交换器14使致冷剂放热的散热性能高于热交换器15的散热性能。通过在具有较高散热性能的热交换器14中充分地冷却致冷剂，已从HV装置31受热的致冷剂可被维持在湿蒸汽状态，并且可避免致冷剂和HV装置31之间的热交换量的减少，因此能充分地冷却HV装置31。冷却HV装置31之后的处于湿蒸汽状态的致冷剂在热交换器15中再次被有效地冷却，并冷却成低于饱和温度的过冷却液状态。这样，能提供确保用于冷却车厢的冷却性能和用于冷却HV装置31的冷却性能两者的冷却系统1。
返回参照图1，致冷剂管路23和24以及致冷剂管路29并联连接于在热交换器14和热交换器15之间流动的致冷剂的路径中。致冷剂管路29提供致冷剂管路23和致冷剂管路24之间的直接流体连通。致冷剂管路29形成在热交换器14和热交换器15之间流动的致冷剂的路径的一部分。冷却系统1包括形成不经过冷却部30的路径的致冷剂管路29，以及形成经过冷却部30的路径的致冷剂管路23和24及冷却管路32。热交换器14和热交换器15之间的致冷剂的路径分支，并且致冷剂的一部分流到冷却部30。
形成经过冷却部30的路径的致冷剂管路23和24及冷却管路32以及形成不经过冷却部30的路径的致冷剂管路29彼此并联设置为供致冷剂在热交换器14和热交换器15之间流过的路径。包括致冷剂管路23和24的用于冷却HV装置31的冷却系统与致冷剂管路29并联连接。在热交换器14和热交换器15之间流动而不经过冷却部30的致冷剂的路径与经由冷却部30流动的致冷剂的路径彼此并联设置，并且仅使致冷剂的一部分流到致冷剂管路23和24。这样一来，在热交换器14和热交换器15之间流动的致冷剂的仅一部分流到冷却部30。
使在冷却部30中冷却HV装置31所需的量的致冷剂流到致冷剂管路23和24，而不是全部致冷剂都流到冷却部30。这样，HV装置31被适当地冷却，并且能防止HV装置31的过度冷却。此外，能降低与致冷剂流到包括致冷剂管路23和24及冷却管路32的用于冷却HV装置31的冷却系统相关的压力损失。因此，能降低使压缩机12运转以使致冷剂循环所需的电力消耗。
在致冷剂管路29中设置有流量调节阀39。流量调节阀39配置于形成在热交换器14和热交换器15之间流动的致冷剂的路径的一部分的致冷剂管路29中。流量调节阀39改变其阀开度以增大或减小在致冷剂管路29中流动的致冷剂的压力损失，以由此选择性地调节在致冷剂管路29中流动的致冷剂的流量和在包括冷却管路32的用于冷却HV装置31的冷却系统中流动的致冷剂的流量。
例如，当流量调节阀39完全关闭而将阀开度设定为0%时，来自热交换器14的全部量的致冷剂流入冷却部30。当流量调节阀39的阀开度增大时，在从热交换器14流到致冷剂管路23的致冷剂内，经由致冷剂管路29直接流到热交换器15的致冷剂的流量增大并且流到冷却部30以冷却HV装置31的致冷剂的流量减小。当流量调节阀39的阀开度减小时，在从热交换器14流到致冷剂管路23的致冷剂内，经由致冷剂管路29直接流到热交换器15的致冷剂的流量减小并且流到冷却部30以冷却HV装置31的致冷剂的流量增大。
随着流量调节阀39的阀开度增大，冷却HV装置31的致冷剂的流量减小，因此用于冷却HV装置31的冷却性能下降。随着流量调节阀39的阀开度减小，冷却HV装置31的致冷剂的流量增大，因此用于冷却HV装置31的冷却性能提高。流量调节阀39用于使得能最佳地调节流到HV装置31的致冷剂的量，因此能可靠地防止HV装置31的过度冷却，且此外，能可靠地降低与致冷剂在用于冷却HV装置31的冷却系统中的流动相关的压力损失和用于使致冷剂循环的压缩机12的电力消耗两者。
下文将描述与流量调节阀39的阀开度的调节相关的控制的示例。图3A至图3D是示意性地示出对流量调节阀39的开度控制的曲线图。图3A至图3D的各曲线图中所示的横轴表示时间。图3A的曲线图的纵轴表示在流量调节阀39为使用步进马达的电动膨胀阀的情况下的阀开度。图3B的曲线图的纵轴表示在流量调节阀39为随着温度变动而打开或关闭的热力膨胀阀的情况下的阀开度。图3C的曲线图的纵轴表示HV装置31的温度。图3D的曲线图的纵轴表示HV装置31的入口和出口之间的温差。
随着致冷剂经由冷却部30流动，HV装置31被冷却。例如通过监测HV装置31的温度或HV装置31的出口温度和入口温度之差来调节流量调节阀39的阀开度。例如，参照图3C的曲线图，设置连续地测量HV装置31的温度的温度传感器来监测HV装置31的温度。此外，例如，参照图3D的曲线图，设置测量HV装置31的入口温度和出口温度的温度传感器来监测HV装置31的出口和入口之间的温差。
当HV装置31的温度高于目标温度或HV装置31的出口和入口之间的温差大于目标温差（例如，3至5℃）时，流量调节阀39的开度如图3A的曲线图和图3B的曲线图所示地减小。通过节制流量调节阀39的开度，流到冷却部30的致冷剂的流量如上所述增大，因此能更有效地冷却HV装置31。结果，HV装置31的温度可如图3C的曲线图所示地下降到目标温度以下，或者HV装置31的出口和入口之间的温差可如图3D的曲线图所示地减小到目标温差以下。
这样，通过最佳地调节流量调节阀39的阀开度，确保了确保借以将HV装置31保持在适当温度范围内所需的散热性能的致冷剂量，以由此能适当地冷却HV装置31。这样，能可靠地抑制HV装置31过热而受损的麻烦的发生。
图4是示出处于四通阀13被切换的状态的冷却系统1的示意图。图4与图1相比，四通阀13旋转了90°以切换从压缩机12的出口流入四通阀13的致冷剂沿其从四通阀13流出的路径。在图1所示的冷却运转期间，在压缩机12中被压缩的致冷剂从压缩机12朝热交换器14流动。另一方面，在图4所示的加热运转期间，在压缩机12中被压缩的致冷剂从压缩机12朝热交换器18流动。
在加热运转期间，致冷剂在蒸气压缩式致冷循环10内流动而顺次经过图4所示的A、B、H、G、F、E、D和C点，以循环通过压缩机12、热交换器18、膨胀阀16以及热交换器15和14。致冷剂经过通过由致冷剂管路21至28顺次连接压缩机12、热交换器18、膨胀阀16以及热交换器15和14而形成的致冷剂循环路径以在蒸气压缩式致冷循环10内循环。
图5是示出根据第一实施例的在蒸气压缩式致冷循环10的加热运转期间的致冷剂状态的莫里尔图。在图5中，横轴表示致冷剂的比焓（单位：kJ/kg），而纵轴表示致冷剂的绝对压力（单位：MPa）。图中的曲线为致冷剂的饱和蒸气线和饱和液线。图5示出当致冷剂从压缩机12经由热交换器18、膨胀阀16和热交换器15流入致冷剂管路24、冷却HV装置31并从致冷剂管路23经由热交换器14返回压缩机12时致冷剂在蒸气压缩式致冷循环10中的各点（即，A、B、H、G、F、E、D和C点）的热力学状态。
如图5所示，导入压缩机12的处于过热蒸汽状态的致冷剂（A点）在压缩机12中沿等比熵线被绝热地压缩。随着致冷剂被压缩，致冷剂的压力和温度上升而成为具有高过热度的高温和高压的过热蒸汽（B点）。从压缩机12流出的致冷剂流到内部热交换器40。随着热在内部热交换器40内从流过热交换管路42的致冷剂传递到流过热交换管路41的致冷剂，流过热交换管路42的致冷剂被冷却，并且流过热交换管路41的致冷剂被加热。通过内部热交换器40中的热交换，流过热交换管路42的致冷剂的过热度减小。亦即，处于过热蒸汽状态的致冷剂的温度下降，且接近致冷剂蒸汽的饱和温度（H点）。
此后，致冷剂流到热交换器18。热交换器18中的高压致冷剂蒸汽在热交换器18中冷却，从恒定压力的过热蒸汽变成干饱和蒸汽，放出冷凝潜热而逐渐地液化成处于气液混合状态的湿蒸汽，随着全部致冷剂冷凝而变成饱和液，并进一步放出显热而变成过冷却液（G点）。热交换器18使在压缩机12中被压缩的过热致冷剂气体以恒定压力向外部介质放热且变成致冷剂液。从压缩机12排出的气态致冷剂在热交换器18中向周围放热而冷却以由此冷凝（液化）。由于热交换器18中的热交换，致冷剂的温度降低，并且致冷剂液化。致冷剂在热交换器18中向周围放热而冷却。
在热交换器18中液化的高压液态致冷剂经由致冷剂管路26流入膨胀阀16。在膨胀阀16中，处于过冷却液状态的致冷剂被节流膨胀，并且致冷剂的温度和压力在致冷剂的比焓不变的情况下降低而变成处于气液混合状态的低温和低压的湿蒸汽（F点）。在膨胀阀16中温度下降的致冷剂经由致冷剂管路25流入热交换器15。处于湿蒸汽状态的致冷剂流入热交换器15的管中。当致冷剂流过管时，致冷剂经由翅片将外部空气的热作为气化潜热吸收而以恒定压力蒸发。致冷剂在热交换器15中与外部空气进行热交换而被加热，并且致冷剂的干燥度增大。致冷剂的一部分在热交换器15中接收潜热而气化，因此处于湿蒸汽状态的致冷剂中所包含的饱和蒸汽的比例增加（E点）。
从热交换器15流出的处于湿蒸汽状态的致冷剂经由致冷剂管路24b流到内部热交换器40并流过热交换管路41。流过热交换管路41的致冷剂通过上述在内部热交换器40中的热交换而被加热，并且流过热交换管路41的处于湿蒸汽状态的致冷剂的干燥度增大（D点）。接下来，致冷剂流到冷却部30的冷却管路32以冷却HV装置31。致冷剂通过与HV装置31进行热交换而被加热，并且致冷剂的干燥度增大。致冷剂的一部分从HV装置31接收潜热而气化，因此处于湿蒸汽状态的致冷剂中所包含的饱和蒸汽的比例增加（C点）。
从冷却部30流出的处于湿蒸汽状态的致冷剂经由致冷剂管路23流入热交换器14。处于湿蒸汽状态的致冷剂流入热交换器14的管中。当致冷剂流过管时，致冷剂经由翅片将外部空气的热作为气化潜热吸收而以恒定压力蒸发。当全部致冷剂都变成干饱和蒸汽时，致冷剂蒸汽通过显热进一步升温而变成过热蒸汽（A点）。气化的致冷剂经由致冷剂管路22导入压缩机12。压缩机12压缩从热交换器14流来的致冷剂。按照上述循环，致冷剂连续地重复在压缩状态、冷凝状态、节流膨胀状态和蒸发状态之间的变化。
在加热运转期间，在热交换器18内部流动的致冷剂蒸汽冷凝而向导入成与热交换器18接触的周围空气放热。热交换器18利用在压缩机12中被绝热地压缩的高温和高压的致冷剂向流到车辆的车厢的空调用空气放出在致冷剂气体冷凝成致冷剂的湿蒸汽时所需的冷凝热，以由此加热车辆的车厢。从热交换器18受热而升温的空调用空气流入车辆的车厢，以由此加热车辆的车厢。
在蒸气压缩式致冷循环10的运转期间，致冷剂在热交换器18中向车辆的车厢中的空气放出冷凝热，以由此加热车厢。此外，从热交换器15流出的处于湿蒸汽状态的致冷剂流到冷却部30并与HV装置31进行热交换，以由此冷却HV装置31。同样，在加热期间，与在冷却期间的情况下一样，冷却系统1利用用于对车辆的车厢进行空气调节的蒸气压缩式致冷循环10，以由此冷却HV装置31。
四通阀13用于在冷却运转和加热运转之间切换致冷剂在蒸气压缩式致冷循环10内流动的方向。在冷却运转期间，在热交换器18中，在膨胀阀16中节流膨胀的低温和低压的致冷剂从空调用空气吸热以冷却车厢。在加热运转期间，在热交换器18中，在压缩机12中被绝热地压缩的高温和高压的致冷剂向空调用空气放热以加热车厢。冷却系统1使用单个热交换器18以在冷却运转和加热运转两者期间能够适当地调节流入车辆的车厢中的空调用空气的温度。这样，不需要配置两个与空调用空气进行热交换的热交换器，因此可降低冷却系统1的成本，且可减小冷却系统1的尺寸。
在冷却运转和加热运转两者期间，致冷剂流到冷却部30而与HV装置31进行热交换，以由此冷却HV装置31。冷却系统1通过利用用于对车辆的车厢进行空气调节的蒸气压缩式致冷循环10来冷却作为装设在车辆上的发热源的HV装置31。为了在热交换器18中与空调用空气进行热交换以对车辆的车厢进行空气调节而设置的蒸气压缩式致冷循环10被用来冷却HV装置31。
不需要设置诸如专用的水循环泵和冷却风扇之类的装置来冷却HV装置31。因此，可减少冷却系统1冷却HV装置31所需的构件，以使得能简化系统构型，因此可降低冷却系统1的制造成本。此外，不需要运转诸如泵和冷却风扇之类的动力源以冷却HV装置31，并且不需要用于使动力源运转的动力消耗。这样，能降低用于冷却HV装置31的动力消耗。
如图1和图4所示，根据本实施例的冷却系统1还包括用作第四管路的连通管路51。连通管路51提供用作供致冷剂在压缩机12和热交换器14之间流过的第三管路的致冷剂管路22与用作第一管路的致冷剂管路24（24b）之间的流体连通。在致冷剂管路24和连通管路51中设置有选择阀52。选择阀52切换连通管路51与致冷剂管路24和22之间的流体连通状态。选择阀52在开启状态和关闭状态之间切换，以由此允许或中断致冷剂经由连通管路51的流动。通过利用选择阀52切换致冷剂的路径，可使冷却HV装置31之后的致冷剂流到任何选定的一条路径，亦即，经由致冷剂管路24流到热交换器15或经由连通管路51和致冷剂管路22流到热交换器14。
更具体地，两个阀57和58被设置为选择阀52。在蒸气压缩式致冷循环10的冷却运转期间，阀57完全开启（阀开度为100%）且阀58完全关闭（阀开度为0%），并且流量调节阀39的阀开度被调节成使得充足量的致冷剂流过冷却部30。这样一来，可使冷却HV装置31之后的致冷剂经由致冷剂管路24可靠地流到热交换器15。另一方面，在蒸气压缩式致冷循环10的停止期间，阀58完全开启并且阀57完全关闭，且此外，流量调节阀39完全关闭。这样一来，能形成使致冷剂在冷却部30和热交换器14之间循环的环形路径。
图6是示出在蒸气压缩式致冷循环10的冷却运转期间冷却HV装置31的致冷剂流的示意图。当压缩机12被驱动并且蒸气压缩式致冷循环10运转时，调节流量调节阀39的开度，使得充足量的致冷剂流过冷却部30。选择阀52被操作成使致冷剂从冷却部30经由热交换器15流到膨胀阀16。亦即，当阀57完全开启且阀58完全关闭时，使致冷剂流过整个冷却系统1的致冷剂路径被选择。因此，可确保蒸气压缩式致冷循环10的冷却性能，并且可有效地冷却HV装置31。
图7是示出在蒸气压缩式致冷循环10的停止期间冷却HV装置31的致冷剂流的示意图。如图7所示，当压缩机12停止且蒸气压缩式致冷循环10停止时，选择阀52被操作成使致冷剂从冷却部30循环到热交换器14。亦即，当阀57完全关闭、阀58完全开启且流量调节阀39完全关闭时，致冷剂经由连通管路51流动。这样一来，形成了从热交换器14经由致冷剂管路23延伸到冷却部30、进一步顺次经过致冷剂管路24、连通管路51和致冷剂管路22并返回热交换器14的封闭环形路径。
致冷剂可在不操作压缩机12的情况下经由环形路径在热交换器14和冷却部30之间循环。当致冷剂冷却HV装置31时，致冷剂从HV装置31接收蒸发潜热而蒸发。通过与HV装置31进行热交换而气化的致冷剂蒸汽顺次经由致冷剂管路24、连通管路51和致冷剂管路22流到热交换器14。在热交换器14中，致冷剂蒸汽被车辆的行驶风或来自用于冷却发动机的散热风扇的通风冷却而冷凝。在热交换器14中液化的致冷剂液经由致冷剂管路23返回冷却部30。
这样，通过经过冷却部30和热交换器14的环形路径形成了其中HV装置31用作加热部且热交换器14用作冷却部的热管。因而，当蒸气压缩式致冷循环10停止时，亦即，当用于车辆的冷却器也停止时，能可靠地冷却HV装置31而不需要起动压缩机12。由于压缩机12无需恒定地运转来冷却HV装置31，故降低了压缩机12的动力消耗，以由此使得能提高车辆的燃料经济性，且此外延长了压缩机12的寿命，因此能提高压缩机12的可靠性。
图6和图7示出地面60。冷却部30在与地面60垂直的竖直方向上配置在热交换器14的下方。在使致冷剂在热交换器14和冷却部30之间循环的环形路径中，冷却部30配置在下方，而热交换器14配置在上方。热交换器14配置在比冷却部30高的位置。
这种情况下，在冷却部30中被加热并气化的致冷剂蒸汽在环形路径内上升，到达热交换器14，在热交换器14中冷却，冷凝成液态致冷剂，通过重力作用在环形路径内下降，并返回冷却部30。亦即，冷却部30、热交换器14以及连接它们的致冷剂路径形成了热虹吸热管。由于可通过形成该热管而提高从HV装置31到热交换器14的热传递效率，因此当蒸气压缩式致冷循环10也停止时，HV装置31可被进一步有效地冷却而不需要附加动力。
切换连通管路51与致冷剂管路24和22之间的流体连通状态的选择阀52可以是上述一对阀57和58或者可以是配置于致冷剂管路24和连通管路51之间的分支部的三通阀。在任何情况下，在蒸气压缩式致冷循环10的运转和停止两者期间，HV装置31都可被有效地冷却。阀57和58仅需具有简单的结构以便能够开启或关闭致冷剂管路，因此阀57和58并不昂贵，并且两个阀57和58用于使得能提供成本更低的冷却系统1。另一方面，可认为配置三通阀所需的空间比配置两个阀57和58所需的空间小，并且三通阀用于使得能提供具有进一步减小的尺寸和优良的车辆装设性的冷却系统1。
如上所述，在根据本实施例的冷却系统1中，在冷却部30中冷却HV装置31之后的致冷剂和在热交换器18中与用于车厢的空气进行热交换之后的致冷剂在内部热交换器40中彼此进行换热。这样一来，在冷却运转期间，通过与HV装置31进行热交换而被加热的致冷剂在内部热交换器40中被冷却。因此，可在不增大热交换器15的容量的情况下将经过热交换器15之后的致冷剂冷却成过冷却液状态，因此可减小热交换器15的尺寸。当HV装置31的发热量小时，致冷剂的过冷却度增大，因此可提高冷却性能。这种情况下，此外，可降低压缩机12的动力，因此可实现冷却系统1的动力节省。同样，当HV装置31的发热量大时，冷却系统1被控制成使得致冷剂被可靠地冷却成过冷却液状态，因此可提高冷却运转的可控性。
在加热运转期间，致冷剂在热交换器15和14中从外部空气吸热而被加热。致冷剂在内部热交换器40中同样被额外加热，并在冷却部30中从HV装置31吸热而被进一步加热。由于致冷剂不仅在热交换器15和14中而且在内部热交换器40和冷却部30中被加热，故致冷剂可在热交换器14的出口处被加热成充分过热的蒸汽状态，因此可在维持车辆的车厢中优良的加热性能的同时适当地冷却HV装置31。
因此，经过热交换器14之后的致冷剂可在不增大热交换器15和14的容量的情况下被加热成过热蒸汽状态，故可减小各热交换器14和15的尺寸。致冷剂在冷却部30中被加热并且来自HV装置31的废热可被有效地用于加热车厢，因此性能系数提高，并且可降低用于在加热运转期间在压缩机12中绝热地压缩致冷剂的动力消耗。
第二实施例
图8是示出根据第二实施例的冷却系统1的构型的示意图。根据第二实施例的冷却系统1与根据第一实施例的冷却系统1的不同之处在于，热交换器14和热交换器15被制造为一体的热交换器。
图9是示出根据第二实施例的热交换器14和15的内部结构的一个示例的示意图。如图9所示，热交换器14和热交换器15一体地配置。一体地配置的热交换器14和热交换器15例如设置成邻接装设在车辆上的发动机冷却散热器，并在车辆的行驶风或由冷却风扇供给的冷却空气和致冷剂之间进行热交换。
热交换器14包括供致冷剂流过的多个管146以及用于在所述多个管146中的致冷剂和热交换器14周围的空气之间进行热交换的多个翅片148。所述多个管146互相并联地配置在入口部142和出口部144之间。入口部142连接到致冷剂管路22，并导入来自压缩机12的致冷剂。出口部144连接到延伸至冷却部30的致冷剂管路23。经由入口部142导入的致冷剂以分散方式流过所述多个管146。
所述多个翅片148中的每个在入口部142和出口部144之间配置成邻接位于所述多个管146之中的任意相邻的两个管之间的间隙。致冷剂在所述多个管146中的每个管内经由翅片148与热交换器14周围的空气进行热交换而冷凝。在热交换器14中冷凝之后的致冷剂从出口部144流到冷却部30。
热交换器15包括多个管156和翅片158。所述多个管156供致冷剂流动。翅片158用于在所述多个管156中的致冷剂和热交换器15周围的空气之间进行热交换。所述多个管156互相并联地配置在入口部152和出口部154之间。入口部152连接到致冷剂管路24，并导入来自冷却部30的致冷剂。出口部154连接到延伸至膨胀阀16的致冷剂管路25。经由入口部152导入的致冷剂以分散方式流过所述多个管156。
所述多个翅片158中的每个翅片在入口部152和出口部154之间配置成邻接位于所述多个管156之中的任意相邻的两个管之间的间隙。致冷剂通过在所述多个管156中的每个管内经由翅片158与热交换器15周围的空气进行热交换而冷却。在热交换器15中冷却之后的致冷剂从出口部154经由膨胀阀16流到热交换器18。
如图9所示，为一体的热交换器设置有分隔件以及单独的出口和入口，以由此能使一体的热交换器分别用作所述两个热交换器14和15，因此可降低热交换器14和15的制造成本。
根据第二实施例的冷却系统1还包括止回阀54。止回阀54在比致冷剂管路22和连通管路51之间的连接部位更接近压缩机12的一侧配置在压缩机12和热交换器14之间的致冷剂管路22中。止回阀54允许致冷剂从压缩机12朝热交换器14的流动并阻止致冷剂沿相反方向的流动。
这样一来，当流量调节阀39完全关闭（阀开度为0%）且选择阀52被调节成使得致冷剂从致冷剂管路24流到连通管路51且不流到热交换器15时，能可靠地形成用于使致冷剂在热交换器14和冷却部30之间循环的闭环致冷剂路径。
在不设置止回阀54的情况下，致冷剂可从连通管路51流到邻近压缩机12的致冷剂管路22。通过设置止回阀54，能可靠地阻止致冷剂从连通管路51朝邻近压缩机12的一侧流动，因此能利用形成环形致冷剂路径的热管防止用于冷却HV装置31的冷却性能在蒸气压缩式致冷循环10的停止期间下降。因而，当用于车辆的车厢的冷却器也停止时，能有效地冷却HV装置31。
此外，当在蒸气压缩式致冷循环10的停止期间闭环致冷剂路径中的致冷剂量不足时，压缩机12仅在短时间内运转，以由此使得能经由止回阀54向该闭环路径供给致冷剂。这样一来，闭环中的致冷剂量可增加，以由此增大热管中的热交换量。因而，可确保热管中的致冷剂的量，故能避免HV装置31由于致冷剂量不足而冷却不充分。
根据第二实施例的冷却系统1还包括气液分离器70。从热交换器14流出的致冷剂在气液分离器70中被分离成气体和液体。在气液分离器70中分离的液态致冷剂经由致冷剂管路23流动并被供给到冷却部30以冷却HV装置31。液态致冷剂是处于刚好饱和的液态的致冷剂。通过仅从气液分离器70取得液态致冷剂并使该液态致冷剂流到冷却部30，热交换器14的性能可被完全用来冷却HV装置31，因此能提供用于冷却HV装置31的具有提高的冷却性能的冷却系统1。
在气液分离器70的出口处处于饱和液状态的致冷剂被导入冷却HV装置31的冷却管路32，以由此使得能尽量减少在包括致冷剂管路23和24及冷却管路32的用于冷却HV装置31的冷却系统中流动的致冷剂内的气态致冷剂。因此，能抑制由于在HV装置31的冷却系统中流动的致冷剂蒸汽的流量增大而引起的压力损失的增大，并且可降低用于使致冷剂流动的压缩机12的电力消耗，因此能避免蒸气压缩式致冷循环10的性能恶化。
处于饱和液状态的致冷剂液如图8所示储存在气液分离器70内。气液分离器70充当将致冷剂液暂时储存在内部的储器。当预定量的致冷剂液储存在气液分离器70内时，在负荷变动时可维持从气液分离器70流到冷却部30的致冷剂的流量。由于气液分离器70具有储存液体的功能、用作对抗负荷变动的缓冲器且能够吸收负荷变动，故可稳定用于冷却HV装置31的冷却性能。
注意，在上述实施例中，利用HV装置31作为示例描述了冷却装设在车辆上的电气装置的冷却系统1。该电气装置并不限于所述的电气装置，例如逆变器和电动发电机。该电气装置可以是任何电气装置，只要该电气装置在操作时发热即可。在存在多个要冷却的电气装置的情况下，该多个电气装置期望地具有共同的冷却目标温度范围。用于冷却的目标温度范围是作为电气装置在其中操作的温度环境的适当温度范围。
此外，通过根据本发明的实施例的冷却系统1冷却的发热源并不限于装设在车辆上的电气装置；而是，所述发热源可以是发热的任意装置或者可以是任意装置的发热部分。
上文描述了本发明的实施例；然而，实施例的构型在适当的情况下可进行组合。此外，上述实施例在每一方面都应该被视为仅仅是说明性的而不是限制性的。本发明的范围并不由以上描述而是由所附权利要求指定，且意图包括与所附权利要求的范围相当的含义和范围内的所有变型。
根据本发明的所述方面的冷却系统可特别有利地用于在配备有诸如电动发电机和逆变器之类的电气装置的车辆如混合动力车辆、燃料电池车辆和电动车辆中利用用于冷却和加热车厢的蒸气压缩式致冷循环来冷却所述电气装置。

Claims (8)

1.一种冷却发热源的冷却系统，包括：
压缩机，所述压缩机使致冷剂循环；
第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器和所述第二热交换器在所述致冷剂和外部空气之间进行热交换；
减压器，所述减压器使所述致冷剂减压；
第三热交换器，所述第三热交换器在所述致冷剂和空调用空气之间进行热交换；
冷却部，所述冷却部设置于在所述第一热交换器和所述第二热交换器之间流动的所述致冷剂的路径中并利用所述致冷剂来冷却所述发热源；
第一管路，所述致冷剂经所述第一管路在所述冷却部和所述第二热交换器之间流动；
第二管路，所述致冷剂经所述第二管路在所述第三热交换器和所述压缩机之间流动；和
内部热交换器，流过所述第一管路的所述致冷剂和流过所述第二管路的所述致冷剂在所述内部热交换器中彼此进行换热。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中
所述内部热交换器配置在所述冷却部和所述第二热交换器之间。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，还包括：
第三管路，所述致冷剂经所述第三管路在所述压缩机和所述第一热交换器之间流动；和
第四管路，所述第四管路提供所述第一管路和所述第三管路之间的流体连通。
4.根据权利要求3所述的冷却系统，还包括：
选择阀，所述选择阀切换所述第四管路与所述第一管路和所述第三管路之间的流体连通状态。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其中
所述选择阀构造成在所述压缩机停止期间将所述流体连通状态切换为所述致冷剂流过所述第四管路的状态。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的冷却系统，其中
所述冷却部配置在所述第一热交换器的下方。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却系统，还包括：
四通阀，所述四通阀在所述致冷剂从所述压缩机朝所述第一热交换器的流动和所述致冷剂从所述压缩机朝所述第三热交换器的流动之间切换。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷却系统，其中
所述第一热交换器和所述第二热交换器一体地配置。
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