DE112012003700B4

DE112012003700B4 - Kühlungssystem mit wahlventil

Info

Publication number: DE112012003700B4
Application number: DE112012003700.6T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Ohno; Kazuhide Uchida; Yuki Jojima; Yoshiaki Kawakami; Eizo Takahashi; Kousuke Sato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: DE112012003700T5; JP2013053724A; US20140238073A1; WO2013034967A2; US9599239B2; JP5798416B2; CN103782074A; WO2013034967A3; CN103782074B

Abstract

Kühlungssystem (1) mit:einem Kompressor (12), der gestaltet ist, um Kältemittel zu zirkulieren;einem ersten Wärmetauscher (14), der gestaltet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft durchzuführen;einem Kompressionsverminderer (16), der gestaltet ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren;einem zweiten Wärmetauscher (18), der gestaltet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Klimatisierungsluft durchzuführen;einer ersten Leitung (23) und einer zweiten Leitung (32, 34, 36), die parallel miteinander zwischen dem ersten Wärmetauscher (14) und dem Kompressionsverminderer (16) verbunden sind, wobei die erste Leitung (23) und die zweite Leitung (32, 34, 36) Pfade des Kältemittels sind;einem Kühlungsabschnitt (30), der an der zweiten Leitung (32, 34, 36) vorgesehen ist, wobei der Kühlungsabschnitt (30) gestaltet ist, um das Kältemittel zu verwenden, um eine Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen;einer dritten Leitung (21), durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Kompressor (12) und dem ersten Wärmetauscher (14) strömt;einer Verbindungsleitung (51), die gestaltet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der dritten Leitung (21) und einem Abschnitt der zweiten Leitung (32, 34, 36) vorzusehen, wobei der Abschnitt der zweiten Leitung (32, 34, 36) näher zu dem Kompressionsverminderer (16) ist als der Kühlungsabschnitt (30); undeinem Wahlventil (52) mit:einem ersten Ventilelement (74) mit einem ersten Durchgangsloch (75);einem ersten Gehäuse (71) mit einem ersten Strömungsdurchgang (76, 77), durch den hindurch ein Fluid, das durch das erste Durchgangsloch (75) hindurch strömt, hindurchgeht, wobei das erste Gehäuse (71) das erste Ventilelement (74) aufnimmt;einem zweiten Ventilelement (84) mit einem zweiten Durchgangsloch (85);einem zweiten Gehäuse (81) mit einem zweiten Strömungsdurchgang (86, 87, 88), durch den Fluid, das durch das zweite Durchgangsloch (85) hindurchströmt, hindurchgeht, wobei das zweite Gehäuse (81) das zweite Ventilelement (84) aufnimmt;einer Antriebseinheit (61), die gestaltet ist, um das erste Ventilelement (74) und das zweite Ventilelement (84) einstückig zu betätigen;einer Ventilelementwärmeisolationseinheit (69), die zwischen dem ersten Ventilelement (74) und dem zweiten Ventilelement (84) vorgesehen ist, wobei die Ventilelementwärmeisolationseinheit (69) gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Ventilelement (74) und dem zweiten Ventilelement (84) zu unterdrücken; undeiner Gehäusewärmeisolationseinheit (68), die zwischen dem ersten Gehäuse (71) und dem zweiten Gehäuse (81) vorgesehen ist, wobei die Gehäusewärmeisolationseinheit (68) gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Gehäuse (71) und dem zweiten Gehäuse (81) zu unterdrücken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kühlungssystem, und im Speziellen ein Kühlungssystem mit einem Wahlventil, das einen Strömungsdurchgang eines Fluids umschaltet.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In den vergangenen Jahren haben Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, Elektrofahrzeuge und dergleichen, die mit der Hilfe einer Antriebskraft eines Motors fahren, Aufmerksamkeit als eine von Maßnahmen gegen Umweltprobleme erlangt. In solchen Fahrzeugen tauschen elektrische Vorrichtungen, wie ein Motor, ein Generator, ein Inverter, ein Konverter und eine Batterie, elektrische Leistung aus, um Wärme zu erzeugen. Deshalb müssen diese elektrischen Vorrichtungen gekühlt werden.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-73763 ( JP 2000- 73 763 A ) beschreibt ein Hybridfahrzeugkühlungssystem, das einen ersten Kühlkreis, der einen Maschinenzylinderkopf und einen Antriebsmotor wahlweise oder gleichzeitig kühlt, einen zweiten Kühlkreis, der einen Maschinenzylinderblock kühlt, und einen dritten Kühlkreis hat, der eine Leistungssteuerungseinheit kühlt, die eine Antriebssteuerung über den Antriebsmotor ausführt.
In dem Kühlungssystem, das in JP 2000- 73 763 A beschrieben ist, wird, wie in dem Fall eines normalen Fahrzeugs, das nur eine Maschine kühlt, ein System, das ein Kältemittel zwischen einem Wärmeerzeugungselement und einem Kühler zirkulieren lässt, verwendet, um eine elektrische Komponente zu kühlen. In solch einem System ist es erfordert, dass zusätzlich ein Kühler zum Kühlen einer elektrischen Komponente vorgesehen ist, so dass es den Nachteil gibt, dass die Fahrzeugmontierbarkeit gering ist.
Dann ist eine Technik vorgeschlagen worden, die einen Dampfkompressionskältekreislauf, der als eine Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, verwendet, um ein Wärmeerzeugungselement zu kühlen. Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-90862 ( JP 2005- 90 862 A ) ein Kühlungssystem, in dem eine Wärmeerzeugungselementkühlungseinheit zum Kühlen eines Wärmeerzeugungselements in einer Umgehungsleitung vorgesehen ist, die den Kompressionsverminderer, Verdampfer und Kompressor eines Klimaanlagenkältekreislaufs umgeht. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-69733 ( JP 2007- 69 733 A ) beschreibt ein System, in dem ein Wärmetauscher, der Wärme mit einer Klimatisierungsluft austauscht, und ein Wärmetauscher, der Wärme mit einem Wärmeerzeugungselement austauscht, parallel miteinander in einer Kältemittelleitung angeordnet sind, die von einem Expansionsventil zu einem Kompressor führt, und ein Kältemittel für eine Klimaanlage verwendet wird, um das Wärmeerzeugungselement zu kühlen.
Andererseits offenbart in Bezug auf ein Wahlventil, das verwendet wird, um einen Betriebsmodus eines Klimaanlagensystems umzuschalten, die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-194007 ( JP H06- 194 007 A ) eine Gestaltung, bei der ein Rotor, der radiale Löcher hat und in eine Spule eingesetzt ist, durch einen Motor gedreht wird, um Löcher der Spule der Reihe nach zu öffnen oder zu schließen, um dadurch einen Strömungsdurchgang umzuschalten.
In einem System, das einen Strömungsdurchgang, durch den Fluid hindurchgeht, umschalten kann, wenn eine Vielzahl von Steuerungsventilen zum Umschalten des Strömungsdurchgangs vorgesehen ist, ist die Gestaltung des Systems komplex, und es gibt den Nachteil, dass die Größe und die Kosten des Systems sich erhöhen. Das Wahlventil, das in JP H06- 194 007 A beschrieben ist, ist aus einem integrierten Ventil ausgebildet, das eine Vielzahl von Ventilen mit der Hilfe einer einzelnen Antriebseinheit umschalten kann. Dadurch ist es beabsichtigt, die Größe und die Kosten des Systems zu verringern.
In dem Wahlventil, das in JP H06- 194 007 A beschrieben ist, strömen jedoch sowohl ein Niedertemperaturfluid, bevor es durch einen Kompressor hindurchgeht, und ein Hochtemperaturfluid, nachdem es durch den Kompressor hindurchgegangen ist, durch den integrierten Ventilaufbau. Wenn Fluide mit unterschiedlichen Temperaturbereichen jeweils durch verschiedene Strömungsdurchgänge in dem integrierten Ventilaufbau strömen, wird Wärme von dem Hochtemperaturfluid zu dem Niedertemperaturfluid übertragen. Deshalb wird die Leistung des Klimaanlagensystems verringert, so dass es den Nachteil gibt, dass sich ein Leistungsverbrauch erhöht.
Die US 3 865 139 A offenbart ein Wahlventil mit einem ersten Ventilelement mit einem ersten Durchgangsloch; einem ersten Gehäuse mit einem ersten Strömungsdurchgang, durch den hindurch ein Fluid, das durch das erste Durchgangsloch hindurch strömt, hindurchgeht, wobei das erste Gehäuse das erste Ventilelement aufnimmt; einem zweiten Ventilelement mit einem zweiten Durchgangsloch; einem zweiten Gehäuse mit einem zweiten Strömungsdurchgang, durch den Fluid, das durch das zweite Durchgangsloch hindurchströmt, hindurchgeht, wobei das zweite Gehäuse das zweite Ventilelement aufnimmt; einer Antriebseinheit, die gestaltet ist, um das erste Ventilelement und das zweite Ventilelement einstückig zu betätigen; einer Ventilelementwärmeisolationseinheit, die zwischen dem ersten Ventilelement und dem zweiten Ventilelement vorgesehen ist, wobei die Ventilelementwärmeisolationseinheit gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Ventilelement und dem zweiten Ventilelement zu unterdrücken; und einer Gehäusewärmeisolationseinheit, die zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Gehäusewärmeisolationseinheit gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse zu unterdrücken.
Weitere Wahlventile sind aus der JP H11- 190 444 A , der JP S40- 32 014 Y1 sowie der DE 195 24 853 A1 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kühlungssystem mit einem Wahlventil vorzusehen, das in der Lage ist, einen Strömungsdurchgang eines Fluids umzuschalten, und das einen Wärmeaustausch zwischen Fluiden, die im Inneren des Ventils strömen, unterdrücken kann, während die Größe und Kosten des Ventils verringert werden. Darüber hinaus sieht die Erfindung des Weiteren das Kühlungssystem zum Kühlen einer Wärmeerzeugungsquelle, das das Wahlventil hat, vor, um eine Verringerung eines Leistungsverbrauchs zu ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kühlungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit dem Wahlventil des erfindungsgemäßen Kühlungssystems ist es möglich, eine Verringerung einer Größe und von Kosten des Ventils zu erreichen, und es ist möglich, einen Wärmeaustausch zwischen Fluiden zu unterdrücken, die im Inneren des Ventils strömen.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und eine technische und gewerbliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.

1 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung eines Kühlungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist ein Mollier-Diagramm, das den Zustand eines Kältemittels in einem Dampfkompressionskältekreislauf zeigt;
3 ist eine Querschnittsansicht, die die Details eines Wahlventils zeigt, das in 1 gezeigt ist;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gestaltung eines Ventilelementbauteils zeigt;
5 ist eine schematische Ansicht, die die Strömung eines Kältemittels zeigt, das eine HV-Vorrichtung während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine Strömung eines Kältemittels über das Wahlventil in jedem Betriebsmodus des Kühlungssystems zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils entlang der Linie VII-VII in 3;
8 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils entlang der Linie VIII-VIII in 3;
9 ist eine schematische Ansicht, die die Strömung des Kältemittels zeigt, das die HV-Vorrichtung während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs kühlt;
10 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils entlang der Linie X-X in 3;
11 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils entlang der Linie XI-XI in 3;
12 ist eine Querschnittsansicht, die die Details eines Wahlventils gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
13 ist eine Querschnittsansicht, die ein Wahlventil gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
14 ist eine erste Querschnittsansicht des Wahlventils gemäß der dritten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Winkel eines Ventilelements geändert ist;
15 ist eine zweite Querschnittsansicht des Wahlventils gemäß der dritten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Winkel des Ventilelements geändert ist; und
16 ist eine Querschnittsansicht, die ein Wahlventil gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass in den folgenden Zeichnungen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Abschnitte bezeichnen, und die Beschreibung von diesen wird nicht wiederholt.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung eines Kühlungssystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, hat das Kühlungssystem 1 einen Dampfkompressionskältekreislauf 10. Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 ist beispielsweise an einem Fahrzeug montiert, um die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Ein Kühlen mithilfe des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 wird beispielsweise durchgeführt, wenn ein Schalter zum Kühlen eingeschaltet wird oder wenn ein automatischer Steuerungsmodus, in dem die Temperatur in der Kabine des Fahrzeugs automatisch auf eine festgelegte Temperatur eingestellt wird, ausgewählt ist und die Temperatur in der Kabine höher als die festgelegte Temperatur ist.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 hat einen Kompressor 12, einen Wärmetauscher 14, der als ein erster Wärmetauscher dient, einen Wärmetauscher 15, ein Expansionsventil 16, das ein Beispiel eines Kompressionsverminderers ist, und einen Wärmetauscher 18, der als ein zweiter Wärmetauscher dient.
Der Kompressor 12 wird durch einen Motor oder eine Maschine betätigt, mit dem/der das Fahrzeug als eine Leistungsquelle ausgestattet ist, und komprimiert adiabatisch Kältemittelgas, um überhitztes Kältemittelgas zu erhalten. Der Kompressor 12 leitet gasförmiges Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 18 strömt, während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 ein und komprimiert es, und gibt gasförmiges Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck zu einer Kältemittelleitung 21 ab. Der Kompressor 12 gibt Kältemittel zu der Kältemittelleitung 21 ab, um dadurch Kältemittel in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zirkulieren zu lassen.
Die Wärmetauscher 14 und 15 bewirken, dass überhitztes Kältemittelgas, das in dem Kompressor 12 komprimiert worden ist, Wärme an ein äußeres Medium mit einem konstanten Druck abgibt und Kältemittelflüssigkeit wird. Gasförmiges Kältemittel mit hohem Druck, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, gibt Wärme zu der Umgebung ab, um in den Wärmetauschern 14 und 15 gekühlt zu werden, um dadurch zu kondensieren (zu verflüssigen). Jeder der Wärmetauscher 14 und 15 hat Rohre und Rippen. Durch die Rohre strömt Kältemittel. Die Rippen werden verwendet, um Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die Rohre strömt, und Luft um die Wärmetauscher 14 oder 15 herum auszutauschen. Jeder der Wärmetauscher 14 und 15 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel und einem natürlichen Luftzug, der erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt, oder einer Kühlluft aus, die durch einen erzwungenen Luftzug von einem Kühlgebläse, wie einem Maschinenkühlungskühlergebläse, zugeführt wird. Aufgrund eines Wärmeaustauschs in den Wärmetauschern 14 und 15 verringert sich die Temperatur des Kältemittels, und das Kältemittel verflüssigt.
Das Expansionsventil 16 bewirkt, dass flüssiges Kältemittel mit hohem Druck, das durch eine Kältemittelleitung 25 hindurchströmt, durch ein kleines Loch hindurch gesprüht wird, um in zerstäubtes Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck zu expandieren. Das Expansionsventil 16 dekomprimiert Kältemittelflüssigkeit, die in den Wärmetauschern 14 und 15 kondensiert ist, in nassen Dampf in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand. Es sei angemerkt, dass ein Kompressionsverminderer zum Dekomprimieren von Kältemittelflüssigkeit nicht auf das Expansionsventil 16 beschränkt ist, das eine Drosselexpansion durchführt; stattdessen kann der Kompressionsverminderer ein Kapillarrohr sein.
Zerstäubtes Kältemittel, das im Inneren des Wärmetauschers 18 strömt, verdampft, um Wärme von Umgebungsluft zu absorbieren, die eingeleitet wird, um den Wärmetauscher 18 zu berühren. Der Wärmetauscher 18 verwendet Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck, das durch das Expansionsventil 16 dekomprimiert worden ist, um eine Wärme einer Verdampfung, die zu der Zeit erfordert ist, wenn nasser Dampf von Kältemittel in Kältemittelgas verdampft, von einer Klimatisierungsluft zu absorbieren, die zu der Kabine des Fahrzeugs strömt, um dadurch die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Eine Klimaanlagenluft, deren Wärme von dem Wärmetauscher 18 absorbiert wird, um dessen Temperatur zu verringern, strömt in die Kabine des Fahrzeugs, um die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Kältemittel absorbiert Wärme von der Umgebung in dem Wärmetauscher 18, um erwärmt zu werden.
Der Wärmetauscher 18 hat Rohre und Rippen. Durch die Rohre strömt Kältemittel. Die Rippen werden verwendet, um Wärme zwischen Kältemittel, das durch die Rohre strömt, und Luft um den Wärmetauscher 18 herum auszutauschen. Kältemittel in einem Nassdampfzustand strömt durch die Rohre hindurch. Wenn Kältemittel durch die Rohre hindurchströmt, absorbiert das Kältemittel Wärme von Luft in der Kabine des Fahrzeugs als latente Wärme einer Verdampfung über die Rippen, um zu verdampfen, und wird aufgrund von sensibler Wärme überhitzter Dampf. Verdampftes Kältemittel strömt in den Kompressor 12 über eine Kältemittelleitung 27. Der Kompressor 12 komprimiert Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 18 strömt.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 hat des Weiteren die Kältemittelleitung 21, Kältemittelleitungen 22, 23 und 24, die Kältemittelleitung 25, eine Kältemittelleitung 26 und die Kältemittelleitung 27. Die Kältemittelleitung 21 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14 vor und dient als eine dritte Leitung. Die Kältemittelleitungen 22, 23 und 24 sehen eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 vor. Die Kältemittelleitung 25 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmetauscher 15 und dem Expansionsventil 16 vor. Die Kältemittelleitung 26 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Expansionsventil 16 und dem Wärmetauscher 18 vor. Die Kältemittelleitung 27 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem Kompressor 12 vor.
Die Kältemittelleitung 21 ist eine Leitung für ein Strömen von Kältemittel von dem Kompressor 12 zu dem Wärmetauscher 14. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 21 hindurch von dem Auslass des Kompressors 12 zu dem Einlass des Wärmetauschers 14 zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14. Die Kältemittelleitungen 22 bis 25 sind Leitungen für ein Strömen des Kältemittels von dem Wärmetauscher 14 zu dem Expansionsventil 16. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitungen 22 bis 25 von dem Auslass des Wärmetauschers 14 zu dem Einlass des Expansionsventils 16 zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Expansionsventils 16.
Die Kältemittelleitung 26 ist eine Leitung für ein Strömen von Kältemittel von dem Expansionsventil 16 zu dem Wärmetauscher 18. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 26 von dem Auslass des Expansionsventils 16 zu dem Einlass des Wärmetauschers 18 zwischen dem Expansionsventil 16 und dem Wärmetauscher 18. Die Kältemittelleitung 27 ist eine Leitung für ein Strömen eines Kältemittels von dem Wärmetauscher 18 zu dem Kompressor 12. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 27 von dem Auslass des Wärmetauschers 18 zu dem Einlass des Kompressors 12 zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem Kompressor 12.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 ist derart ausgebildet, dass der Kompressor 12, die Wärmetauscher 14 und 15, das Expansionsventil 16 und der Wärmetauscher 18 durch die Kältemittelleitungen 21 bis 27 gekoppelt sind. Es sei angemerkt, dass das Kältemittel, das in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 verwendet wird, beispielsweise Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff, wie Propan und Isobutan, Ammoniak, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Wasser oder dergleichen sein kann.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 hat des Weiteren einen Gas-Flüssigkeit-Trenner 40. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ist an einem Pfad des Kältemittels zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Expansionsventil 16 angeordnet. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 trennt Kältemittel, das aus dem Wärmetauscher 14 ausströmt, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel. Kältemittelflüssigkeit, die flüssiges Kältemittel ist, und Kältemitteldampf, der gasförmiges Kältemittel ist, sind im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gespeichert. Die Kältemittelleitungen 22 und 23 und die Kältemittelleitung 34 sind mit dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gekoppelt.
Kältemittel ist in einem Nassdampf-Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, der in gemischter Weise gesättigte Flüssigkeit und gesättigten Dampf enthält, an der Auslassseite des Wärmetauschers 14. Kältemittel, das aus dem Wärmetauscher 14 ausströmt, wird zu dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 durch die Kältemittelleitung 22 hindurch zugeführt. Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, das von der Kältemittelleitung 22 in den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 strömt, wird im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 in Gas und Flüssigkeit getrennt. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 trennt Kältemittel, das durch den Wärmetauscher 14 kondensiert ist, in Kältemittelflüssigkeit im Flüssigkeitszustand und gasförmigen Kältemitteldampf und speichert diese.
Die getrennte Kältemittelflüssigkeit strömt zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 34 aus. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 34, der in Flüssigkeit im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 angeordnet ist, bildet einen Auslassanschluss, durch den hindurch das flüssige Kältemittel aus dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt. Der getrennte Kältemitteldampf strömt zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 23 aus. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 23, der in Gas im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 angeordnet ist, bildet einen Auslassanschluss, durch den hindurch gasförmiges Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt. Gasförmiger Kältemitteldampf, der von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 geliefert wird, strahlt Wärme zu der Umgebung in dem Wärmetauscher 15 ab, um gekühlt zu werden, um dadurch zu kondensieren. Der Wärmetauscher 15 dient als ein dritter Wärmetauscher.
Im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 sammelt sich die Kältemittelflüssigkeit an der unteren Seite an und der Kältemitteldampf sammelt sich an der oberen Seite an. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 34, der Kältemittelflüssigkeit von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 liefert, ist mit dem Bodenabschnitt des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gekoppelt. Nur Kältemittelflüssigkeit wird von der Bodenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 34 gefördert. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 23, der Kältemitteldampf von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 liefert, ist mit dem Deckenabschnitt des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gekoppelt. Nur Kältemitteldampf wird von der Deckenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 23 geliefert. Dadurch kann der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zuverlässig voneinander trennen.
Der Pfad, durch den das Kältemittel von dem Auslass des Wärmetauschers 14 zu dem Einlass des Expansionsventils 16 strömt, umfasst die Kältemittelleitung 22, die Kältemittelleitung 23, die Kältemittelleitung 24 und die Kältemittelleitung 25. Die Kältemittelleitung 22 führt von der Auslassseite des Wärmetauschers 14 zu dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40. Durch die Kältemittelleitung 23 strömt Kältemitteldampf von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 aus. Die Kältemittelleitung 24 ist mit der Einlassseite des Wärmetauschers 15 gekoppelt. Durch die Kältemittelleitung 25 strömt Kältemittel von der Auslassseite des Wärmetauschers 15 zu dem Expansionsventil 16. Gasförmiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt ist, strömt durch die Kältemittelleitung 23 hindurch, die als eine erste Leitung dient.
Der Pfad des Kältemittels, das zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 strömt, umfasst die Kältemittelleitung 34 und eine Kältemittelleitung 36. Die Kältemittelleitung 34 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und dem Kühlungsabschnitt 30 vor. Die Kältemittelleitung 36 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Kühlungsabschnitt 30 und der Kältemittelleitung 24 vor. Kältemittelflüssigkeit strömt von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Kühlungsabschnitt 30 über die Kältemittelleitung 34. Kältemittel, das durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchgeht, kehrt über die Kältemittelleitung 36 zu der Kältemittelleitung 24 zurück.
Ein Punkt D, der in 1 gezeigt ist, kennzeichnet einen Kopplungspunkt zwischen der Kältemittelleitung 23, der Kältemittelleitung 24 und der Kältemittelleitung 36. Das heißt der Punkt D kennzeichnet den stromabwärtsseitigen (Seite näher zu dem Wärmetauscher 15) Endabschnitt der Kältemittelleitung 23, den stromaufwärtsseitigen (Seite näher zu dem Wärmetauscher 14) Endabschnitt der Kältemittelleitung 24 und den stromabwärtsseitigen Endabschnitt der Kältemittelleitung 36. Die Kältemittelleitung 23 bildet einen Teil des Pfads, der von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Punkt D führt, innerhalb des Pfads des Kältemittels, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Expansionsventil 16 strömt.
Das Kühlungssystem 1 hat des Weiteren einen Kältemittelpfad, der als eine zweite Leitung dient, die parallel zu der Kältemittelleitung 23 angeordnet ist. Der Kühlungsabschnitt 30 ist in diesem Kältemittelpfad vorgesehen. Der Kühlungsabschnitt 30 ist in der zweiten Leitung vorgesehen, die eine von der ersten Leitung und der zweiten Leitung ist, die parallel miteinander in dem Pfad des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 zu dem Wärmetauscher 15 strömt, zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und dem Expansionsventil 16 verbunden sind. Der Kühlungsabschnitt 30 hat eine Hybridfahrzeugvorrichtung (HV-Vorrichtung) 31 und eine Kühlungsleitung 32. Die HV-Vorrichtung 31 ist eine elektrische Vorrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist. Die Kühlungsleitung 32 ist eine Leitung, durch die hindurch ein Kältemittel strömt. Die HV-Vorrichtung 31 ist ein Beispiel einer Wärmeerzeugungsquelle. Ein Endabschnitt der Kühlungsleitung 32 ist mit der Kältemittelleitung 34 verbunden. Der andere Endabschnitt der Kühlungsleitung 32 ist mit der Kältemittelleitung 36 verbunden.
Die Kältemittelleitung 34, die Kühlungsleitung 32 und die Kältemittelleitung 36 bilden die zweite Leitung.
Der Pfad des Kältemittels, der parallel zu der Kältemittelleitung 23 zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und dem Punkt D, der in 1 gezeigt ist, verbunden ist, umfasst die Kältemittelleitung 34 an der stromaufwärtigen Seite (Seite näher zu dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40) des Kühlungsabschnitts 30, die Kühlungsleitung 32, die in dem Kühlungsabschnitt 30 umfasst ist, und die Kältemittelleitung 36 an der stromabwärtigen Seite (Seite näher zu dem Wärmetauscher 15) des Kühlungsabschnitts 30. Die Kältemittelleitung 34 ist eine Leitung für ein Strömen von flüssigem Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Kühlungsabschnitt 30. Die Kältemittelleitung 36 ist eine Leitung für ein Strömen von Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Punkt D. Der Punkt D ist ein Abzweigabschnitt zwischen den Kältemittelleitungen 23 und 24 und der Kältemittelleitung 36.
Kältemittelflüssigkeit, die von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt, strömt zu dem Kühlungsabschnitt 30 über die Kältemittelleitung 34. Kältemittel, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt und das über die Kühlungsleitung 32 strömt, nimmt die Wärme von der HV-Vorrichtung 31, die als die Wärmeerzeugungsquelle dient, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Der Kühlungsabschnitt 30 verwendet flüssiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt ist und zu der Kühlungsleitung 32 über die Kältemittelleitung 34 strömt, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Kältemittel, das durch die Kühlungsleitung 32 hindurch strömt, tauscht Wärme mit der HV-Vorrichtung 31 in dem Kühlungsabschnitt 30 aus, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, und das Kältemittel wird erwärmt. Das Kältemittel strömt weiter von dem Kühlungsabschnitt 30 zu einem Punkt D über die Kältemittelleitung 36 und erreicht den Wärmetauscher 15 über die Kältemittelleitung 24.
Der Kühlungsabschnitt 30 ist gestaltet, um Wärme zwischen der HV-Vorrichtung 31 und Kältemittel in der Kühlungsleitung 32 austauschen zu können. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Kühlungsabschnitt 30 beispielsweise die Kühlungsleitung 32, die derart ausgebildet ist, dass der Außenumfang der Kühlungsleitung 32 mit dem Gehäuse der HV-Vorrichtung 31 in direktem Kontakt ist. Die Kühlungsleitung 32 hat einen Abschnitt benachbart zu dem Gehäuse der HV-Vorrichtung 31. Bei diesem Abschnitt ist Wärme zwischen Kältemittel, das durch die Kühlungsleitung 32 hindurchströmt, und der HV-Vorrichtung 31 austauschbar.
Die HV-Vorrichtung 31 ist mit dem Außenumfang der Kühlungsleitung 32 direkt verbunden, die einen Teil des Pfads des Kältemittels bildet, der von dem Wärmetauscher 14 zu dem Wärmetauscher 15 in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 führt, und wird gekühlt. Die HV-Vorrichtung 31 ist an der Außenseite der Kühlungsleitung 32 angeordnet, so dass die HV-Vorrichtung 31 eine Strömung von Kältemittel, das im Inneren der Kühlungsleitung 32 strömt, nicht beeinträchtigt. Deshalb erhöht sich der Druckverlust des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 nicht, so dass die HV-Vorrichtung 31 ohne Erhöhen der Leistung des Kompressors 12 gekühlt werden kann.
Alternativ kann der Kühlungsabschnitt 30 ein ausgewähltes, bekanntes Wärmerohr haben, das zwischen der HV-Vorrichtung 31 und der Kühlungsleitung 32 angeordnet ist. In diesem Fall ist die HV-Vorrichtung 31 mit dem Außenumfang der Kühlungsleitung 32 über das Wärmerohr verbunden, und Wärme wird von der HV-Vorrichtung 31 zu der Kühlungsleitung 32 über das Wärmerohr übertragen, um dadurch die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Die HV-Vorrichtung 31 dient als ein Wärmeabschnitt zum Erwärmen des Wärmerohrs, und die Kühlungsleitung 32 dient als ein Kühlungsabschnitt zum Kühlen des Wärmerohrs, um dadurch die Wärmeübertragungseffizienz zwischen der Kühlungsleitung 32 und der HV-Vorrichtung 31 zu erhöhen, so dass die Kühlungseffizienz der HV-Vorrichtung 31 verbessert werden kann. Beispielsweise kann ein Wick-Wärmerohr verwendet werden.
Wärme kann zuverlässig von der HV-Vorrichtung 31 zu der Kühlungsleitung 32 durch das Wärmerohr übertragen werden, so dass es einen Abstand zwischen der HV-Vorrichtung 31 und der Kühlungsleitung 32 gibt, und eine komplexe Anordnung der Kühlungsleitung 32 ist nicht erfordert, um die Kühlungsleitung 32 mit der HV-Vorrichtung 31 in Kontakt zu bringen. Als eine Folge ist es möglich, die Flexibilität einer Anordnung der HV-Vorrichtung 31 zu verbessern.
Die HV-Vorrichtung 31 hat eine elektrische Vorrichtung, die elektrische Leistung austauscht, um Wärme zu erzeugen. Die elektrische Vorrichtung hat wenigstens einen von beispielsweise einem Inverter, der verwendet wird, um Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzuwandeln, einem Motorgenerator, der eine drehende elektrische Maschine ist, einer Batterie, die eine elektrische Speichervorrichtung ist, einem Konverter, der verwendet wird, um die Spannung der Batterie heraufzusetzen, und einem DC/DC-Konverter, der verwendet wird, um die Spannung der Batterie herabzusetzen. Die Batterie ist eine Sekundärbatterie, wie eine Lithiumionenbatterie und eine Nickelmetallhybridbatterie. Ein Kondensator kann statt der Batterie verwendet werden.
Der Wärmetauscher 18 ist im Inneren eines Kanals 90 angeordnet, durch den hindurch Luft strömt. Der Wärmetauscher 18 tauscht Wärme zwischen einem Kältemittel und einer Klimatisierungsluft, die durch den Kanal 90 hindurchströmt, aus, um die Temperatur einer Klimatisierungsluft einzustellen. Der Kanal 90 hat einen Kanaleinlass 91 und einen Kanalauslass 92. Der Kanaleinlass 91 ist ein Einlass, durch den hindurch eine Klimatisierungsluft in den Kanal 90 strömt. Der Kanalauslass 92 ist ein Auslass, durch den Klimatisierungsluft von dem Kanal 90 ausströmt. Ein Gebläse 93 ist nahe des Kanaleinlasses 91 im Inneren des Kanals 90 angeordnet.
Wenn das Gebläse 93 angetrieben wird, strömt Luft durch den Kanal 90 hindurch. Wenn das Gebläse 93 in Betrieb ist, strömt Klimatisierungsluft über den Kanaleinlass 91 in den Kanal 90. Luft, die in den Kanal 90 strömt, kann Außenluft sein oder kann Luft in der Kabine des Fahrzeugs sein. Der Pfeil 95 in 1 kennzeichnet eine Strömung von Klimatisierungsluft, die über den Wärmetauscher 18 strömt und Wärme mit Kältemittel in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 austauscht. Während eines Kühlungsbetriebs wird Klimatisierungsluft in dem Wärmetauscher 18 gekühlt, und Kältemittel nimmt Wärme auf, die von einer zu erwärmenden Klimatisierungsluft übertragen wird. Der Pfeil 96 kennzeichnet eine Strömung einer Klimatisierungsluft, deren Temperatur durch den Wärmetauscher 18 eingestellt wird und die aus dem Kanal 90 über den Kanalauslass 92 ausströmt.
Kältemittel geht durch einen Kältemittelzirkulationspfad hindurch, der durch sequenzielles Verbinden des Kompressors 12, der Wärmetauscher 14 und 15, des Expansionsventils 16 und des Wärmetauschers 18 durch die Kältemittelleitungen 21 bis 27 gebildet ist, um in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zu zirkulieren. Kältemittel strömt in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10, um der Reihe nach durch Punkte A, B, C, D, E und F, die in 1 gezeigt sind, hindurchzugehen, und Kältemittel zirkuliert zwischen dem Kompressor 12, den Wärmetauschern 14 und 15, dem Expansionsventil 16 und dem Wärmetauscher 18.
2 ist ein Mollier-Diagramm, das den Zustand eines Kältemittels in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zeigt. In 2 stellt die Abszisse die spezifische Enthalpie (Einheit: kJ/kg) von Kältemittel dar, und die Ordinate stellt den absoluten Druck (Einheit: MPa) von Kältemittel dar. Die Kurve in dem Diagramm ist die Sättigungsdampflinie und die Sättigungsflüssigkeitslinie von Kältemittel. 2 zeigt den thermodynamischen Zustand von Kältemittel an Punkten (d. h. Punkten A, B, C, D, E und F) in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10, wenn Kältemittel von der Kältemittelleitung 22 an dem Auslass des Wärmetauschers 14 in die Kältemittelleitung 34 über den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 strömt, die HV-Vorrichtung 31 kühlt und von der Kältemittelleitung 36 zu der Kältemittelleitung 24 an dem Einlass des Wärmetauschers 15 über einen Punkt D zurückkehrt.
Wie in 2 gezeigt ist, wird ein Kältemittel (Punkt A) in einem überhitzten Dampfzustand, das in den Kompressor 12 eingeleitet wird, in dem Kompressor 12 entlang einer konstanten spezifischen Entropielinie adiabatisch komprimiert. Wenn Kältemittel komprimiert wird, erhöht sich das Kältemittel bezüglich Druck und Temperatur in einen überhitzten Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck, der einen hohen Grad einer Überhitzung hat (Punkt B), und dann strömt das Kältemittel zu dem Wärmetauscher 14. Gasförmiges Kältemittel, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, gibt Wärme zu der Umgebung ab, um in dem Wärmetauscher 14 gekühlt zu werden, um dadurch zu kondensieren (zu verflüssigen). Aufgrund des Wärmeaustauschs mit Außenluft in dem Wärmetauscher 14 verringert sich die Temperatur des Kältemittels, und das Kältemittel verflüssigt. Hochdruckkältemitteldampf in dem Wärmetauscher 14 wird trockener gesättigter Dampf von überhitztem Dampf mit einem konstanten Druck in dem Wärmetauscher 14 und gibt latente Kondensationswärme ab, um sich allmählich in nassen Dampf in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand zu verflüssigen. Kondensiertes Kältemittel innerhalb eines Kältemittels in einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand ist in dem Zustand von gesättigter Flüssigkeit (Punkt C).
Kältemittel wird in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel getrennt. Kältemittelflüssigkeit in einer flüssigen Phase in dem Kältemittel, das in Gas und Flüssigkeit getrennt ist, strömt von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu der Kühlungsleitung 32 des Kühlungsabschnitts 30 über die Kältemittelleitung 34, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. In dem Kühlungsabschnitt 30 wird Wärme zu flüssigem Kältemittel in einem gesättigten Flüssigkeitszustand, das kondensiert ist, abgegeben, wenn es durch den Wärmetauscher 14 hindurchgeht, um dadurch die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Kältemittel wird durch Austauschen von Wärme mit der HV-Vorrichtung 31 erwärmt, und die Trockenheit des Kältemittels erhöht sich. Kältemittel nimmt latente Wärme von der HV-Vorrichtung 31 auf, um teilweise in nassen Dampf zu verdampfen, der in gemischter Weise gesättigte Flüssigkeit und gesättigten Dampf enthält (Punkt D).
Anschließend strömt das Kältemittel in den Wärmetauscher 15. Der nasse Dampf des Kältemittels tauscht Wärme mit der Außenluft in dem Wärmetauscher 15 aus, um gekühlt zu werden, um dadurch wieder zu kondensieren, wird gesättigte Flüssigkeit, wenn das gesamte Kältemittel kondensiert, und setzt des Weiteren sensible Wärme frei, um überkühlte Flüssigkeit zu werden (Punkt E). Anschließend strömt das Kältemittel in das Expansionsventil 16 über die Kältemittelleitung 25. In dem Expansionsventil 16 wird Kältemittel in einem überkühlten Flüssigkeitszustand drosselexpandiert, und die Temperatur und der Druck des Kältemittels verringern sich, wobei die spezifische Enthalpie unverändert bleibt, um nasser Dampf mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand zu werden (Punkt F).
Das Kältemittel in einem Nassdampfzustand strömt von dem Expansionsventil 16 über die Kältemittelleitung 26 in den Wärmetauscher 18. Das Kältemittel in einem Nassdampfzustand strömt in die Rohre des Wärmetauschers 18. Wenn das Kältemittel durch die Rohre des Wärmetauschers 18 hindurchströmt, absorbiert das Kältemittel Wärme von Luft in der Kabine des Fahrzeugs als latente Verdampfungswärme über die Finnen, um mit einem konstanten Druck zu verdampfen. Wenn das gesamte Kältemittel ein trockener gesättigter Dampf wird, erhöht sich die Temperatur des Kältemitteldampfs weiter durch sensible Wärme, um überhitzter Dampf zu werden (Punkt A). Anschließend wird Kältemittel in den Kompressor 12 über die Kältemittelleitung 27 eingeleitet. Der Kompressor 12 komprimiert Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 18 strömt.
Das Kältemittel wiederholt fortlaufend Änderungen zwischen dem komprimierten Zustand, dem kondensierten Zustand, dem drosselexpandierten Zustand und dem verdampften Zustand gemäß dem vorstehend beschriebenen Zyklus. Es sei angemerkt, dass in der vorstehenden Beschreibung des Dampfkompressionskältekreislaufs ein theoretischer Kältekreislauf beschrieben ist; jedoch ist es in dem tatsächlichen Dampfkompressionskältekreislauf 10 natürlich notwendig, einen Verlust des Kompressors 12, einen Druckverlust des Kältemittels und einen Wärmeverlust zu berücksichtigen.
Während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 absorbiert Kältemittel Verdampfungswärme von Luft in der Kabine des Fahrzeugs zu der Zeit, wenn das Kältemittel in dem Wärmetauscher 18 verdampft, der als ein Verdampfer dient, um dadurch die Kabine zu kühlen. Darüber hinaus strömt flüssiges Kältemittel mit hohem Druck, das von dem Wärmetauscher 14 ausströmt und durch den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 in Gas und Flüssigkeit getrennt ist, zu dem Kühlungsabschnitt 30 und tauscht Wärme mit der HV-Vorrichtung 31 aus, um dadurch die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Das Kühlungssystem 1 kühlt die HV-Vorrichtung 31, die die Wärmeerzeugungsquelle ist, die an dem Fahrzeug montiert ist, mit der Hilfe des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zum Klimatisieren der Kabine des Fahrzeugs. Es sei angemerkt, dass die Temperatur, die erfordert ist, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, wünschenswerter Weise wenigstens niedriger als die obere Grenze eines Solltemperaturbereichs der HV-Vorrichtung 31 ist.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10, der vorgesehen ist, um einen gekühlten Abschnitt in dem Wärmetauscher 18 zu kühlen, wird verwendet, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, so dass es nicht notwendig ist, eine Vorrichtung, wie eine teure Wasserzirkulationspumpe und ein Kühlgebläse, vorzusehen, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Deshalb können Komponenten, die für das Kühlungssystem 1 erfordert sind, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, verringert werden, um es möglich zu machen, die Systemgestaltung zu vereinfachen, so dass es möglich ist, die Herstellungskosten des Kühlungssystems 1 zu verringern. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, eine Leistungsquelle, wie eine Pumpe und ein Kühlgebläse, zu betreiben, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, und ein Leistungsverbrauch zum Betreiben der Leistungsquelle ist nicht erfordert. Somit ist es möglich, einen Leistungsverbrauch zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu verringern.
In dem Wärmetauscher 14 muss Kältemittel nur in einem Nassdampfzustand gekühlt werden. Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand wird durch den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt, und nur Kältemittelflüssigkeit in einem gesättigten Flüssigkeitszustand wird zu dem Kühlungsabschnitt 30 zugeführt. Kältemittel in einem Nassdampfzustand, das latente Verdampfungswärme von der HV-Vorrichtung 31 aufnimmt, um teilweise verdampft zu werden, wird in dem Wärmetauscher 15 wieder gekühlt. Kältemittel ändert sich in einem Zustand bei einer konstanten Temperatur, bis das Kältemittel in einem Nassdampfzustand vollständig in gesättigte Flüssigkeit kondensiert. Der Wärmetauscher 15 überkühlt flüssiges Kältemittel des Weiteren zu einem Grad des Überkühlens, der erfordert ist, um die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Ein Grad des Überkühlens des Kältemittels muss nicht übermäßig erhöht werden, so dass die Kapazität von jedem der Wärmetauscher 14 und 15 verringert werden kann. Somit kann die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine gewährleistet werden, und die Größe von jedem der Wärmetauscher 14 und 15 kann verringert werden, so dass es möglich ist, das Kühlungssystem 1 zu erhalten, dessen Größe verringert ist und das bezüglich einem Einbau an dem Fahrzeug vorteilhaft ist.
Die Kältemittelleitung 23, die einen Teil des Pfads von Kältemittel von dem Auslass des Wärmetauschers 14 zu dem Einlass des Expansionsventils 16 bildet, ist zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 vorgesehen. Die Kältemittelleitung 23, die durch den Kühlungsabschnitt 30 nicht hindurchgeht, und die Kältemittelleitungen 34 und 36 und die Kühlungsleitung 32, die den Pfad des Kältemittels bilden, das durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchgeht, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, sind parallel zueinander als die Pfade vorgesehen, durch die Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Expansionsventil 16 strömt. Das Kühlungssystem zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31, einschließlich der Kältemittelleitungen 34 und 36, ist parallel mit der Kältemittelleitung 23 geschaltet. Deshalb strömt nur ein Teil des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 ausströmt, zu dem Kühlungsabschnitt 30. Es wird bewirkt, dass die Menge des Kältemittels, die erfordert ist, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, und die HV-Vorrichtung 31 wird in geeigneter Weise gekühlt. Somit ist es möglich, ein übermäßiges Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu verhindern.
Der Pfad des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 direkt zu dem Wärmetauscher 15 strömt, und der Pfad des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 über den Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 15 strömt, sind parallel zueinander vorgesehen, und es wird bewirkt, dass nur ein Teil des Kältemittels zu den Kältemittelleitungen 34 und 36 strömt. Dadurch ist es möglich, den Druckverlust zu der Zeit zu verringern, wenn Kältemittel durch das Kühlungssystem zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 strömt. Nicht das gesamte Kältemittel strömt zu dem Kühlungsabschnitt 30. Deshalb ist es möglich, den Druckverlust in Verbindung mit einer Strömung von Kältemittel über den Kühlungsabschnitt 30 zu verringern, und demzufolge ist es möglich, einen Leistungsverbrauch zu verringern, der erfordert ist, um den Kompressor 12 zum Zirkulieren von Kältemittel zu betreiben.
Wenn ein Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck nach Hindurchgehen durch das Expansionsventil 16 verwendet wird, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, verringert sich die Kühlleistung von Luft in der Kabine in dem Wärmetauscher 18 und die Kühlleistung zum Kühlen der Kabine nimmt ab. Im Gegensatz dazu wird in dem Kühlungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10, ein Kältemittel mit hohem Druck, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, durch sowohl den Wärmetauscher 14, der als ein erster Kondensator dient, als auch den Wärmetauscher 15 kondensiert, der als ein zweiter Kondensator dient. Die zweistufigen Wärmetauscher 14 und 15 sind zwischen dem Kompressor 12 und dem Expansionsventil 16 angeordnet, und der Kühlungsabschnitt 30 zum Kühlen der HV-Vorrichtung ist zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 vorgesehen. Der Wärmetauscher 15 ist an dem Pfad des Kältemittels vorgesehen, das von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Expansionsventil 16 strömt.
Durch ausreichendes Kühlen von Kältemittel, das latente Wärme einer Verdampfung von der HV-Vorrichtung 31, die zu erwärmen ist, in dem Wärmetauscher 15 aufnimmt, hat das Kältemittel eine Temperatur und einen Druck, die ursprünglich erfordert sind, um die Kabine des Fahrzeugs an dem Auslass des Expansionsventils 16 zu kühlen. Deshalb ist es möglich, die Menge von Wärme ausreichend zu erhöhen, die von außen aufgenommen wird, wenn Kältemittel in dem Wärmetauscher 18 verdampft. Auf diese Weise ist es durch Festlegen der Wärmeabstrahlungsleistung für den Wärmetauscher 15, so dass der Wärmetauscher 15 das Kältemittel ausreichend kühlen kann, möglich, die HV-Vorrichtung 31 ohne einen Einfluss auf die Kühlleistung zum Kühlen der Kabine zu kühlen. Somit können sowohl die Kühlleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 als auch die Kühlleistung zum Kühlen der Kabine zuverlässig gewährleistet werden.
Wenn Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 14 zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, die HV-Vorrichtung 31 kühlt, nimmt das Kältemittel Wärme von der HV-Vorrichtung 31 auf, um erwärmt zu werden. Wenn das Kältemittel auf eine gesättigte Dampftemperatur oder darüber erwärmt wird und die gesamte Menge des Kältemittels in dem Kühlungsabschnitt 30 verdampft, verringert sich die Menge von Wärme, die zwischen dem Kältemittel und der HV-Vorrichtung 31 ausgetauscht wird, und die HV-Vorrichtung 31 kann nicht wirksam gekühlt werden, und zusätzlich erhöht sich ein Druckverlust zu der Zeit, wenn das Kältemittel in der Leitung strömt. Deshalb ist es wünschenswert, Kältemittel in dem Wärmetauscher 14 ausreichend zu kühlen, derart, dass die gesamte Menge des Kältemittels nach dem Kühlen der HV-Vorrichtung 31 nicht verdampft.
Im Speziellen wird der Zustand des Kältemittels an dem Auslass des Wärmetauschers 14 nahe zu einer gesättigten Flüssigkeit gebracht, und typischerweise wird Kältemittel in einem Zustand an der gesättigten Flüssigkeitslinie an dem Auslass des Wärmetauschers 14 platziert. Weil der Wärmetauscher 14 Kältemittel auf diese Weise in ausreichender Weise kühlen kann, ist die Wärmeabstrahlungsleistung für den Wärmetauscher 14, zum Bewirken, dass Kältemittel Wärme abgibt, höher als die Wärmeabstrahlungsleistung des Wärmetauschers 15. Durch ausreichendes Kühlen von Kältemittel in dem Wärmetauscher 14, der eine relativ hohe Wärmeabstrahlungsleistung hat, wird Kältemittel, das Wärme von der HV-Vorrichtung 31 aufgenommen hat, in einem Nassdampfzustand aufrechterhalten, und eine Verringerung der Menge von Wärme, die zwischen dem Kältemittel und der HV-Vorrichtung 31 ausgetauscht wird, wird vermieden, so dass es möglich ist, die HV-Vorrichtung 31 in ausreichender Weise zu kühlen. Kältemittel in einem Nassdampfzustand nach einem Kühlen der HV-Vorrichtung 31 wird in dem Wärmetauscher 15 wieder wirksam gekühlt, und wird in einen überkühlten Flüssigkeitszustand unterhalb einer gesättigten Temperatur gekühlt. Somit ist es möglich, das Kühlungssystem 1 vorzusehen, das sowohl die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine als auch die Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 gewährleistet.
Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand an dem Auslass des Wärmetauschers 14 wird in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 in Gas und Flüssigkeit getrennt. Gasförmiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt worden ist, strömt über die Kältemittelleitungen 23 und 24 und wird direkt zu dem Wärmetauscher 15 zugeführt. Flüssiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt worden ist, strömt über die Kältemittelleitung 34 und wird zu dem Kühlungsabschnitt 30 zugeführt, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Das flüssige Kältemittel ist Kältemittel in einem gerade gesättigten Flüssigkeitszustand. Durch lediglich Entnehmen des flüssigen Kältemittels von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und Strömenlassen des flüssigen Kältemittels zu dem Kühlungsabschnitt 30, ist es möglich, die Leistung des Wärmetauschers 14 vollständig zu verwenden, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, so dass es möglich ist, das Kühlungssystem 1 mit einer verbesserten Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 vorzusehen.
Kältemittel in einem gesättigten Flüssigkeitszustand an dem Auslass des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 wird in die Kühlungsleitung 32 eingeleitet, die die HV-Vorrichtung 31 kühlt, um es dadurch möglich zu machen, gasförmiges Kältemittel in einem Kältemittel zu minimieren, das in dem Kühlungssystem zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 strömt, einschließlich der Kältemittelleitungen 34 und 36 und der Kühlungsleitung 32. Deshalb ist es möglich, eine Erhöhung eines Druckverlusts aufgrund einer Erhöhung der Strömungsrate eines Kältemitteldampfs, der in dem Kühlungssystem zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 strömt, zu unterdrücken, und es ist möglich, den Leistungsverbrauch des Kompressors 12 für ein Strömen von Kältemittel zu verringern, so dass es möglich ist, eine Verschlechterung der Leistung des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zu vermeiden.
Kältemittelflüssigkeit in einem gesättigten Flüssigkeitszustand ist im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gespeichert. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 hat die Funktion eines Reservoirs, das im Inneren temporär Kältemittelflüssigkeit speichert, die flüssiges Kältemittel ist. Wenn Kältemittelflüssigkeit in einer vorbestimmten Menge in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gespeichert ist, kann die Strömungsrate von Kältemittel, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, zu der Zeit von Lastschwankungen aufrechterhalten werden. Weil der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 die Funktion des Speicherns von Flüssigkeit hat, als ein Puffer gegen Lastschwankungen dient und Lastschwankungen absorbieren kann, ist es möglich, die Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu stabilisieren.
Mit Bezugnahme auf 1 hat das Kühlungssystem 1 eine Verbindungsleitung 51. Die Verbindungsleitung 51 sieht eine Fluidverbindung zwischen der Kältemittelleitung 21, durch die hindurch Kältemittel zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14 strömt, und der Kältemittelleitung 36 an der stromabwärtigen Seite des Kühlungsabschnitts 30 zwischen den Kältemittelleitungen 34 und 36 vor, die Kältemittel durch den Kühlungsabschnitt 30 strömen lassen.
Ein Wahlventil 52 ist in den Kältemittelleitungen 23 und 36 und der Verbindungsleitung 51 vorgesehen. Das Wahlventil 52 ist in der Mitte der Kältemittelleitung 23 vorgesehen und ist an einem Abzweigabschnitt zwischen der Kältemittelleitung 36 und der Verbindungsleitung 51 vorgesehen. Die Kältemittelleitung 23 ist in eine Kältemittelleitung 23a an der stromaufwärtigen Seite des Wahlventils 52 und eine Kältemittelleitung 23b an der stromabwärtigen Seite des Wahlventils 52 geteilt. Die Kältemittelleitung 36 ist in eine Kältemittelleitung 36a an der stromaufwärtigen Seite des Wahlventils 52 und eine Kältemittelleitung 36b an der stromabwärtigen Seite des Wahlventils 52 geteilt.
Im Speziellen hat das Wahlventil 52 Ventile 57 und 58. Das Ventil 57 ist in der Kältemittelleitung 23 vorgesehen. Das Ventil 57 schaltet einen Fluidverbindungszustand zwischen der Kältemittelleitung 23a und der Kältemittelleitung 23b um. Das Ventil 57 schaltet zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand um, um dadurch eine Strömung von Kältemittel von der Kältemittelleitung 23a zu der Kältemittelleitung 23b zu gestatten oder zu unterbrechen. Das Ventil 58 ist an einem Abzweigpunkt zwischen der Kältemittelleitung 36 und der Verbindungsleitung 51 vorgesehen. Das Ventil 58 schaltet einen Fluidverbindungszustand zwischen der Kältemittelleitung 36 und der Verbindungsleitung 51 um. Das Ventil 58 schaltet zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand um, um dadurch eine Strömung von Kältemittel über die Verbindungsleitung 51 zu gestatten oder zu unterbrechen.
Durch Umschalten des Pfads von Kältemittel mithilfe des Wahlventils 52 ist es möglich, ein Strömen von Kältemittel nach einem Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu einem ausgewählten der Pfade zu bewirken, d. h. zu dem Wärmetauscher 15 über die Kältemittelleitungen 36b und 24 oder zu dem Wärmetauscher 14 über die Verbindungsleitung 51 und die Kältemittelleitung 21.
Während eines Kühlungsbetriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 werden die Öffnungs-/Schließzustände der Ventile 57 und 58 so eingestellt, dass Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Wärmetauscher 15 über das Ventil 57 strömt und Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 15 über das Ventil 58 strömt. Dadurch ist es möglich, zuverlässig zu bewirken, dass Kältemittel durch die Kältemittelleitung 36a nach Kühlen der HV-Vorrichtung 31 strömt, um zu dem Wärmetauscher 15 über die Kältemittelleitung 36b zu strömen.
Andererseits werden während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 die Öffnungs-/Schließzustände der Ventile 57 und 58 so eingestellt, dass eine Strömung des Kältemittels über das Ventil 57 unterbrochen ist und Kältemittel, das von dem Kühlungsabschnitt 30 ausströmt, von der Kältemittelleitung 36a zu der Kommunikationsleitung 51 über das Ventil 58 strömt. Dadurch ist es möglich, ein Strömen von Kältemittel, das durch die Kältemittelleitung 36a strömt, nach Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu bewirken, um zu dem Wärmetauscher 14 über die Verbindungsleitung 51 zu strömen, um es möglich zu machen, einen Ringpfad zu bilden, der eine Zirkulation von Kältemittel zwischen dem Kühlungsabschnitt 30 und dem Wärmetauscher 14, ohne durch den Kompressor 12 hindurchzugehen, bewirkt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die Details des Wahlventils 52 zeigt, das in 1 gezeigt ist. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gestaltung eines Ventilelementbauteils 64 zeigt, das in dem Wahlventil 52 beinhaltet ist, das in 3 gezeigt ist. Ein Beispiel des Aufbaus des Wahlventils 52 wird mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Wahlventil 52 als ein integriertes Ventil vorgesehen, das einen einzelnen Ventilaufbau hat, der das Ventil 57, das als ein erstes Wahlventil dient, und das Ventil 58, das als ein zweites Wahlventil dient, in einen Einheitsaufbau integriert. Das Wahlventil 52 hat einen Antriebsmotor 61 und eine Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62. Die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 wird verwendet, um die Geschwindigkeit der Ausgabe des Motors 61 zu verringern. Das Wahlventil 52 hat das Ventilelementbauteil 64 und ein Gehäusebauteil 63. Das Ventilelementbauteil 64 wird durch eine Drehantriebskraft gedreht, die durch den Motor 61 erzeugt wird. Das Gehäusebauteil 63 ist um das Ventilelementbauteil 64 herum angeordnet. Das Wahlventil 52 hat einen Erfassungsmagneten 65 und eine Sensoreinheit 66. Der Erfassungsmagnet 65 und die Sensoreinheit 66 werden verwendet, um die Drehposition des Ventilelementbauteils 64 zu erfassen.
Ein im Wesentlichen kreissäulenförmiger Hohlraum ist im Inneren des Gehäusebauteils 63 ausgebildet. Das Ventilelementbauteil 64 hat eine im Wesentlichen kreissäulenförmige Außenform. Das Ventilelementbauteil 64 hat einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser des Hohlraums, der in dem Gehäusebauteil 63 ausgebildet ist. Das Gehäusebauteil 63 und das Ventilelementbauteil 64 sind derart ausgebildet, dass die axialen Längen im Wesentlichen gleich zueinander sind, und das Ventilelementbauteil 64 ist in dem Hohlraum im Inneren des Gehäusebauteils 63 aufgenommen. Das Ventilelementbauteil 64 ist im Inneren des Gehäusebauteils 63 aufgenommen, um in Bezug auf das Gehäusebauteil 63 relativ bewegbar zu sein.
Das Wahlventil 52 hat des Weiteren ein Deckelbauteil 83 und ein Deckelbauteil 73. Das Deckelbauteil 83 ist benachbart zu einem axialen Endabschnitt in Bezug auf das Gehäusebauteil 63 und das Ventilelementbauteil 64 angeordnet. Das Deckelbauteil 73 ist benachbart zu dem anderen axialen Endabschnitt im Bezug auf das Gehäusebauteil 63 und das Ventilelementbauteil 64 angeordnet. Das Deckelbauteil 83 ist an einem Endabschnitt, an dem der Motor 61 angeordnet ist, in Bezug auf das Gehäusebauteil 63 und das Ventilelementbauteil 64 angeordnet. Das Deckelbauteil 73 ist an einem Endabschnitt, an dem die Sensoreinheit 66 angeordnet ist, im Bezug auf das Gehäusebauteil 63 und das Ventilelementbauteil 64 angeordnet.
Der Motor 61 ist ein elektrischer Motor, der elektrische Energie aufnimmt, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt, und die mechanische Energie ausgibt. Der Motor 61 ist mit der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 direkt zusammengebaut. Die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 ist an der Außenfläche des Deckelbauteils 83 durch ein ausgewähltes Fixierungsbauteil, wie eine Schraube, fixiert. Die Deckelbauteile 73 und 83 sind an der Endfläche des Gehäusebauteils 63 durch ein ausgewähltes Fixierungsbauteil, wie eine Schraube, fixiert. Das Deckelbauteil 83 hat eine plattenförmige Außenform und hat ein Durchgangsloch 180 an seinem mittleren Abschnitt. Das Durchgangsloch 180 erstreckt sich durch das Deckelbauteil 83 in der Dickenrichtung hindurch.
Ein Lochabschnitt 89 ist an einem Ende des Ventilelementbauteils 64 ausgebildet (siehe 4). Eine Welle 67 ist in den Lochabschnitt 89 eingesetzt. Ein Ende der Welle 67 ist an der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 fixiert, und das andere Ende der Welle 67 ist in den Lochabschnitt 89 eingesetzt, der in dem Ventilelementbauteil 64 ausgebildet ist. Die Welle 67 ist angeordnet, um sich durch das Durchgangsloch 180 hindurch zu erstrecken, das in dem Deckelbauteil 83 ausgebildet ist, und koppelt die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 mit dem Ventilelementbauteil 64.
Eine Antriebskraft, die durch den Motor 61 erzeugt wird und über die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 übertragen wird, wird durch die Welle 67 zu dem Ventilelementbauteil 64 übertragen. Der Motor 61, der als eine Antriebseinheit dient, überträgt eine Antriebskraft zu dem Ventilelementbauteil 64 über die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 und die Welle 67 und dreht das Ventilelementbauteil 64 in beide Richtungen. Der Motor 61 ist mit dem Ventilelementbauteil 64 über die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 verbunden. Dadurch wird eine Drehantriebskraft, die auf das Ventilelementbauteil 64 wirkt, verringert.
Das Ventilelementbauteil 64 hat ein Ventilelement 74, das als ein erstes Ventilelement dient, und ein Ventilelement 84, das als ein zweites Ventilelement dient. Jedes von dem Ventilelement 74 und dem Ventilelement 84 hat eine kreissäulenförmige Außenform. Die Ventilelemente 74 und 84 gemäß der vorliegenden Ausführungsform haben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser und im Wesentlichen die gleiche axiale Länge und sind im Wesentlichen in der gleichen Außenform ausgebildet. Die Ventilelemente 74 und 84 können unterschiedliche Durchmesser und/oder unterschiedliche axiale Längen haben, solange die Ventilelemente 74 und 84 im Inneren des Gehäusebauteils 63 drehbar aufgenommen sind.
Das Ventilelementbauteil 64 hat einen Kopplungsschaftabschnitt 99 (der einem „Kopplungsabschnitt“ in den Ansprüchen entspricht), der einen Endabschnitt des Ventilelements 74 mit einem Endabschnitt des Ventilelements 84 koppelt. Das Ventilelement 74 und das Ventilelement 84 sind über den Kopplungsschaftabschnitt 99 axial miteinander gekoppelt und sind als ein Einheitsaufbau ausgebildet. Der Kopplungsschaftabschnitt 99 ist in einer kreissäulenförmigen Form mit einem kleineren Durchmesser als die Ventilelemente 74 und 84 ausgebildet. Weil der Durchmesser des Kopplungsschaftabschnitts 99 kleiner ist, als die Durchmesser der Ventilelemente 74 und 84, ist ein Hohlraum 69 um den Kopplungsschaftabschnitt 99 herum zwischen dem Ventilelement 74 und dem Ventilelement 84 ausgebildet. Der Raum 69 ist an dem axialen Mittenabschnitt des Ventilelementbauteils 64 ausgebildet. Der Raum 69 dient als ein Spalt, durch den die Ventilelemente 74 und 84 voneinander beabstandet sind.
Der Durchmesser des Kopplungsschaftabschnitts 99 ist auf einen so kleinen Wert wie möglich innerhalb eines Bereichs festgelegt, in dem, zur der Zeit, wenn das Ventilelementbauteil 64 betätigt wird, das Ventilelementbauteil 64 eine ausreichende Festigkeit hat, so dass das Ventilelementbauteil 64 nicht von dem Kopplungsschaftabschnitt 99 als ein Startpunkt bricht. Beispielsweise kann der Kopplungsschaftabschnitt 99 einen Durchmesser haben, der kleiner ist als oder gleich ist wie ein Viertel des Durchmessers des kleineren der Ventilelemente 74 und 84.
Das Ventilelement 74 hat ein Durchgangsloch 75, das als ein erstes Durchgangsloch dient. Das Durchgangsloch 75 ist ausgebildet, um sich durch das Innere des Ventilelements 74 zwischen zwei Punkten mit verschiedenen Umfangspositionen des Ventilelements an dem Außenumfang des kreissäulenförmigen Ventilelements 74 zu erstrecken. Wie in 4 gezeigt ist, ist das Durchgangsloch 75 an Öffnungen 75a und 75b an dem Außenumfang des Ventilelements 74 offen. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Durchgangsloch 75 eine L-Form und ist durch ein Paar senkrechte gerade Löcher im Inneren des Ventilelements 74 gebildet. Die Öffnungen 75a und 75b sind an Positionen ausgebildet, die um 90° voneinander in der Umfangsrichtung des Ventilelements 74 verschoben sind.
Das Ventilelement 84 hat ein Durchgangsloch 85, das als ein zweites Durchgangsloch dient. Das Durchgangsloch 85 ist ausgebildet, um sich durch das Innere des Ventilelements 84 zwischen zwei Punkten mit unterschiedlichen Umfangspositionen des Ventilelements an dem Außenumfang des kreissäulenförmigen Ventilelements 84 zu erstrecken. Wie in 4 gezeigt ist, ist das Durchgangsloch 85 an Öffnungen 85a und 85b an dem Außenumfang des Ventilelements 84 offen. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Durchgangsloch 85 eine L-Form und ist durch ein Paar senkrechte gerade Löcher im Inneren des Ventilelements 84 ausgebildet. Die Öffnungen 85a und 85b sind an Positionen ausgebildet, die um 90° voneinander in der Umfangsrichtung des Ventilelements 84 verschoben sind.
Die Öffnung 75a, die in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, und die Öffnung 85a, die in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist, sind an der gleichen Position in der Umfangsrichtung des Ventilelementbauteils 64 ausgebildet. Die Öffnung 75b, die in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, und die Öffnung 85b, die in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist, sind an der gleichen Position in der Umfangsrichtung des Ventilelementbauteils 64 ausgebildet.
Das Gehäusebauteil 63 hat einen hohlen zylindrischen Hülsenabschnitt 72. Der Hohlraum, der im Inneren des Hülsenabschnitts 72 ausgebildet ist, hat einen zylindrischen Innenumfang. Der Hülsenabschnitt 72 und das vorstehend beschriebene Deckelbauteil 73 bilden ein erstes Gehäuse 71. Das erste Gehäuse 71 hat das Deckelbauteil 73 und den Hülsenabschnitt 72. Das Deckelbauteil 73 bedeckt eine Endfläche des Ventilelements 74. Der Hülsenabschnitt 72 bedeckt den Außenumfang des Ventilelements 74. Das erste Gehäuse 71 hat eine Gehäuseform und nimmt im Inneren das Ventilelement 74 auf.
Das Gehäusebauteil 63 hat einen hohlen zylindrischen Hülsenabschnitt 82. Der Hohlraum, der im Inneren des Hülsenabschnitts 82 ausgebildet ist, hat einen zylindrischen Innenumfang. Der Hülsenabschnitt 82 und das zuvor beschriebene Deckelbauteil 83 bilden ein zweites Gehäuse 81. Das zweite Gehäuse 81 hat das Deckbauteil 83 und den Hülsenabschnitt 82. Das Deckelbauteil 83 bedeckt eine Endfläche des Ventilelements 84. Der Hülsenabschnitt 82 bedeckt den Außenumfang des Ventilelements 84. Das zweite Gehäuse 81 hat eine Gehäuseform und nimmt im Inneren das Ventilelement 84 auf.
Die Hülsenabschnitte 72 und 82 gemäß der vorliegenden Ausführungsform haben im Wesentlichen den gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser und im Wesentlichen die gleiche axiale Länge und sind im Wesentlichen in der gleichen Außenform ausgebildet. Die Hülsenabschnitte 72 und 82 können verschiedene Durchmesser und/oder verschiedene axiale Längen haben, solange die Hülsenabschnitte 72 und 82 jeweils die Außenumfänge der Ventilelemente 74 und 84 bedecken und jeweils die Ventilelemente 74 und 84 im Inneren aufnehmen können.
Das Gehäusebauteil 63 hat einen Kopplungsringabschnitt 98 (der einem „Gehäusekopplungsabschnitt“ in den Ansprüchen entspricht), der einen Endabschnitt des Hülsenabschnitts 72 an einen Endabschnitt des Hülsenabschnitts 82 koppelt. Der Hülsenabschnitt 72 und der Hülsenabschnitt 82 sind über den Kopplungsringabschnitt 98 axial miteinander gekoppelt und sind als ein Einheitsaufbau ausgebildet. Der Kopplungsringabschnitt 98 ist in einer Ringform ausgebildet, die einen Innendurchmesser, der gleich zu den Innendurchmessern der Hülsenabschnitte 72 und 82 ist, und einen Außendurchmesser hat, der kleiner als die Außendurchmesser der Hülsenabschnitte 72 und 82 ist. Weil der Außendurchmesser des Kopplungsringabschnitts 98 kleiner ist als die Außendurchmesser der Hülsenabschnitte 72 und 82, ist ein Hohlraum 68 um den Kopplungsringabschnitt 98 herum zwischen dem Hülsenabschnitt 72 und dem Hülsenabschnitt 82 ausgebildet. Der Raum 68 ist an dem axialen Mittenabschnitt des Gehäusebauteils 63 ausgebildet. Der Raum 68 dient als ein Spalt, durch den die Hülsenabschnitte 72 und 82 voneinander beabstandet sind.
Der Durchmesser des Kopplungsringabschnitts 98 ist auf einen so kleinen Wert wie möglich innerhalb eines Bereichs festgelegt, in dem das Gehäusebauteil 63 eine ausreichende Festigkeit hat, so dass das Gehäusebauteil 63 nicht von dem Kopplungsringabschnitt 98 als ein Startpunkt bricht. Beispielsweise kann der Kopplungsringabschnitt 98 eine radiale Größe haben, die kleiner ist als oder gleich ist wie ein Fünftel der radialen Größe des kleineren der Hülsenabschnitte 72 und 82.
Der Hülsenabschnitt 72 hat radiale Löcher 76 und 77, die sich durch den Hülsenabschnitt 72 in der radialen Richtung des Hülsenabschnitts 72 hindurch erstrecken. In der vorliegenden Ausführungsform sind die radialen Löcher 76 und 77 an Positionen ausgebildet, die um 90° voneinander in der Umfangsrichtung des Hülsenabschnitts 72 verschoben sind.
Der Hülsenabschnitt 82 hat radiale Löcher 86, 87 und 88, die sich durch den Hülsenabschnitt 82 in der Radialrichtung des Hülsenabschnitts 82 hindurch erstrecken. In der vorliegenden Ausführungsform sind die radialen Löcher 86 und 87 an Positionen ausgebildet, die um 90° voneinander in der Umfangsrichtung des Hülsenabschnitts 82 verschoben sind, und die radialen Löcher 86 und 88 sind an Positionen ausgebildet, die um 90° voneinander in der Umfangsrichtung des Hülsenabschnitts 82 verschoben sind.
Das Ventil 57 hat das erste Gehäuse 71 und das Ventilelement 74. Das erste Gehäuse 71 hat den Hülsenabschnitt 72. Der Hülsenabschnitt 72 hat die radialen Löcher 76 und 77. Kältemittel, das durch das Ventil 57 hindurchströmt, strömt in das Durchgangsloch 75 über das radiale Loch 76, strömt von dem Durchgangsloch 75 aus und strömt zu dem radialen Loch 77. Die radialen Löcher 76 und 77 bilden einen ersten Strömungsdurchgang, durch den hindurch Kältemittel hindurchgeht, das durch das Durchgangsloch 75 strömt. Das radiale Loch 76 ist als ein erster Einlassdurchgang vorgesehen, durch den hindurch Kältemittel, das in das Durchgangsloch 75 strömt, hindurchgeht. Das radiale Loch 77 ist als ein erster Auslassdurchgang vorgesehen, durch den hindurch Kältemittel, das von dem Durchgangsloch 75 ausströmt, hindurchgeht. Eine Fluidverbindung und eine Fluidunterbrechung zwischen dem Durchgangsloch 75 und wenigstens einem der radialen Löcher 76 und 77 werden durch Betätigen des Ventilelements 74 umgeschaltet.
Das Ventil 58 hat das zweite Gehäuse 81 und das Ventilelement 84. Das zweite Gehäuse 81 hat den Hülsenabschnitt 82. Der Hülsenabschnitt 82 hat die radialen Löcher 86, 87 und 88. Ein Kältemittel, das durch das Ventil 58 strömt, strömt in das Durchgangsloch 85 über das radiale Loch 86, strömt von dem Durchgangsloch 85 aus und strömt in eines der radialen Löcher 87 und 88. Die radialen Löcher 86, 87 und 88 bilden einen zweiten Strömungsdurchgang, durch den Kältemittel, das durch das Durchgangsloch 85 hindurchströmt, hindurchgeht.
Das radiale Loch 86 ist als ein zweiter Einlassdurchgang vorgesehen, durch den hindurch Kältemittel, das in das Durchgangsloch 85 strömt, hindurchgeht. Das radiale Loch 87 ist als einer von zweiten Auslassdurchgängen vorgesehen, durch die hindurch Kältemittel, das von dem Durchgangsloch 85 ausströmt, hindurchgeht. Das radiale Loch 88 ist als der andere der zweiten Auslassdurchgänge vorgesehen, durch die hindurch Kältemittel, das von dem Durchgangsloch 85 ausströmt, hindurchgeht. Der zweite Strömungsdurchgang hat einen zweiten Einlassdurchgang und zwei zweite Auslassdurchgänge. Eine Fluidverbindung und Fluidunterbrechung zwischen dem Durchgangsloch 85 und wenigstens einem der radialen Löcher 86, 87 und 88 werden durch Betätigen des Ventilelements 84 umgeschaltet.
Eine Ringnut 173 ist an einer Fläche des Deckelbauteils 73, die dem Hülsenabschnitt 72 zugewandt ist, ausgebildet. Ein Dichtungsbauteil 179, wie ein O-Ring, ist beispielsweise im Inneren der Ringnut 173 vorgesehen. Das Dichtungsbauteil 179 dichtet einen Spalt zwischen dem Deckelbauteil 73 und dem Hülsenabschnitt 72. Eine Ringnut 183 ist an einer Fläche des Deckelbauteils 83 ausgebildet, die dem Hülsenabschnitt 82 zugewandt ist. Ein Dichtungsbauteil 189 ist im Inneren der Ringnut 183 vorgesehen. Das Dichtungsbauteil 189 dichtet einen Spalt zwischen dem Deckelbauteil 83 und dem Hülsenabschnitt 82. Eine Ringnut ist an dem Innenumfang des Durchgangslochs 180 ausgebildet, das sich durch das Deckelbauteil 83 hindurch erstreckt. Ein Dichtungsbauteil 164 ist im Inneren der Ringnut vorgesehen. Das Dichtungsbauteil 164 dichtet einen Spalt zwischen dem Deckelbauteil 83 und der Welle 67.
Der Erfassungsmagnet 65 ist durch ein Verfahren, wie Adhäsion, an einer Versatzposition an einer Endfläche des Ventilelements 74 fixiert, die dem Deckelbauteil 83 zugewandt ist. Die Sensoreinheit 66 ist an der Außenseite des Deckelbauteils 83 fixiert und hat einen Leitungsschalter oder dergleichen zum Erfassen der Position des Erfassungsmagneten 65. Wenn das Ventilelementbauteil 64 dreht, wird die Position des Erfassungsmagneten 65 an der Endfläche des Ventilelementbauteils 64 durch die Sensoreinheit 66 mithilfe der Eigenschaft erfasst, dass der Leitungsschalter ein Magnetfeld erfasst, um zu öffnen oder zu schließen. Dadurch erfasst die Sensoreinheit 66 die Drehposition des Ventilelementbauteils 64 in der Umfangsrichtung.
Statt des Erfassungsmagneten 65 und der Sensoreinheit 66, die den Leitungsschalter verwendet, kann die Drehposition des Ventilelementbauteils 64 mithilfe eines anderen magnetischen oder optischen Encoders oder dergleichen erfasst werden. Darüber hinaus können ein Schrittmotor oder dergleichen statt des gewöhnlichen Motors 61 verwendet werden.
5 ist eine schematische Ansicht, die eine Strömung von Kältemittel zeigt, das die HV-Vorrichtung 31 während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 kühlt. 5 zeigt eine Strömung eines Kältemittels, wenn der Dampfkompressionskältekreislauf 10 in Betrieb ist, d. h. wenn der Kompressor 12 in Betrieb ist, um Kältemittel durch den gesamten Dampfkompressionskältekreislauf 10 strömen zu lassen. 6 ist eine Ansicht, die eine Strömung des Kältemittels über das Wahlventil in jedem Betriebsmodus des Kühlungssystems zeigt.
Wie in 5 gezeigt ist wird während eines „Klimaanlagenbetriebsmodus“, in dem der Kompressor 12 angetrieben wird und der Dampfkompressionskältekreislauf 10 in Betrieb ist, das Wahlventil 52 betätigt, um Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Expansionsventil 16 über den Wärmetauscher 15 strömen zu lassen. Das heißt es wird, wie in der oberen Reihe von 6 gezeigt ist, ein Strömen von Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Wärmetauscher 15 über das Ventil 57 bewirkt, und ein Strömen des Kältemittels von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 15 über das Ventil 58 wird bewirkt. Dadurch ist der Pfad des Kältemittels so ausgewählt, dass das Kältemittel durch das gesamte Kühlungssystem 1 strömt. Deshalb ist es möglich, die Kühlungsleistung des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zu gewährleisten, und es ist möglich, die HV-Vorrichtung 31 effizient zu kühlen.
7 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils 52 entlang der Linie VII-VII in 3. 7 zeigt den Querschnitt des Wahlventils 52, der einen Öffnungs-/Schließzustand des Ventils 78 während eines Betriebs in dem „Klimaanlagenbetriebsmodus“ zeigt. 8 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils 52 entlang der Linie VIII-VIII in 3. 8 zeigt den Querschnitt des Wahlventils 52, der einen Öffnungs-/Schließzustand des Ventils 57 während eines Betriebs in dem „Klimaanlagenbetriebsmodus“ zeigt.
Wenn das Ventilelement 84 in der Position angeordnet ist, die in 7 gezeigt ist, ist das Durchgangsloch 85, das in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist, mit den radialen Löchern 86 und 87 in Verbindung, die in dem Hülsenabschnitt 82 ausgebildet sind, um einen Strömungsdurchgang von Kältemittel zu bilden, der in der Zeichnung durch den Pfeil gekennzeichnet ist. Zu dieser Zeit ist das radiale Loch 86 mit der Kältemittelleitung 36a verbunden, und das radiale Loch 87 ist mit der Kältemittelleitung 36b verbunden. Dadurch ist ein Pfad des Kältemittels so ausgebildet, dass Kältemittel, das von dem Kühlungsabschnitt 30 ausströmt und durch die Kältemittelleitung 36a hindurchströmt, in das Durchgangsloch 85 über das radiale Loch 86 strömt, durch das Durchgangsloch 85 hindurchgeht, zu der Kältemittelleitung 36b über das radiale Loch 87 strömt und den Wärmetauscher 15 erreicht.
Wenn das Ventilelement 74 in der Position angeordnet ist, die in 8 gezeigt ist, ist das Durchgangsloch 75, das in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, mit den radialen Löchern 76 und 77 in Verbindung, die in dem Hülsenabschnitt 72 ausgebildet sind, um einen Strömungsdurchgang von Kältemittel zu bilden, der in der Zeichnung durch den Pfeil gekennzeichnet ist. Zu dieser Zeit ist das radiale Loch 76 mit der Kältemittelleitung 23a in Verbindung, und das radiale Loch 77 ist mit der Kältemittelleitung 23b in Verbindung. Dadurch wird ein Durchgang von Kältemittel so ausgebildet, dass Kältemittel, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt und durch die Kältemittelleitung 23a hindurchströmt, in das Durchgangsloch 75 über das radiale Loch 76 strömt, durch das Durchgangsloch 75 hindurchgeht, zu der Kältemittelleitung 23b über das radiale Loch 77 strömt und den Wärmetauscher 15 erreicht.
In dem Wahlventil 52, das in 3 gezeigt ist, wird der Motor 61 durch Zuführen von Strom zu dem Motor 61 gedreht, die Ausgabedrehung wird zu der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung 62 übertragen, und die Welle 67 und das Ventilelementbauteil 64, das mit der Welle 67 gekoppelt ist, werden durch die Ausgabedrehung, deren Geschwindigkeit verringert ist, gedreht. Dadurch drehen das Ventilelement 74 und das Ventilelement 84 einstückig. Durch Erfassen der Drehposition des Ventilelementbauteils 64 mit der Hilfe der Sensoreinheit 66 wird das Ventilelementbauteil 64 in einer gewünschten Position gestoppt, um die Öffnungs-/Schließzustände der Ventile 57 und 58 zu bilden, die jeweils in 8 und 7 gezeigt sind, um es dadurch möglich zu machen, einen Pfad des Kältemittels zu bilden.
9 ist eine schematische Ansicht, die eine Strömung des Kältemittels zeigt, das die HV-Vorrichtung 31 während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 kühlt. 9 zeigt eine Strömung des Kältemittels, wenn der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, d. h. wenn der Kompressor 12 gestoppt ist, um Kältemittel über den Ringpfad zu zirkulieren, der den Kühlungsabschnitt 30 mit dem Wärmetauscher 14 verbindet.
Während eines „Wärmerohrbetriebsmodus“, in dem der Kompressor 12 gestoppt ist und der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, wie in 9 dargestellt ist, wird das Wahlventil 52 betätigt, um Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 14 zirkulieren zu lassen. Das heißt, wie in der unteren Reihe von 6 dargestellt ist, wenn das Ventil 57 vollständig geschlossen ist, um Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 14 über das Ventil 58 strömen zu lassen, strömt Kältemittel nicht von der Kältemittelleitung 36a zu der Kältemittelleitung 36b, sondern strömt über die Verbindungsleitung 51. Dadurch ist ein geschlossener Ringpfad ausgebildet. Der geschlossene Ringpfad führt von dem Wärmetauscher 14 zu dem Kühlungsabschnitt 30 der Reihe nach über die Kältemittelleitung 22 und die Kältemittelleitung 34, geht des Weiteren durch die Kältemittelleitung 36a, die Verbindungsleitung 51 und die Kältemittelleitung 21 der Reihe nach hindurch und kehrt zu dem Wärmetauscher 14 zurück.
Kältemittel kann zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 über den ringförmigen Pfad ohne Betätigen des Kompressors 12 zirkulieren. Wenn Kältemittel die HV-Vorrichtung 31 kühlt, nimmt das Kältemittel latente Verdampfungswärme von der HV-Vorrichtung 31 auf, um zu verdampfen. Kältemitteldampf, der durch Austauschen von Wärme mit der HV-Vorrichtung 31 verdampft ist, strömt zu dem Wärmetauscher 14 der Reihe nach über die Kältemittelleitung 36a, die Verbindungsleitung 51 und die Kältemittelleitung 21. In dem Wärmetauscher 14 wird Kältemitteldampf gekühlt, um zu kondensieren, und zwar durch Fahrtwind des Fahrzeugs oder Zugluft von dem Maschinenkühlungskühlergebläse. Kältemittelflüssigkeit, die in dem Wärmetauscher 14 verflüssigt ist, kehrt zu dem Kühlungsabschnitt 30 über die Kältemittelleitungen 22 und 34 zurück.
Auf diese Weise ist ein Wärmerohr, in dem die HV-Vorrichtung 31 als ein Wärmeabschnitt dient und der Wärmetauscher 14 als ein Kühlungsabschnitt dient, durch den Ringpfad gebildet, der durch den Kühlungsabschnitt 30 und den Wärmetauscher 14 hindurchgeht. Wenn somit der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, d. h. wenn auch ein Kühler für das Fahrzeug gestoppt ist, kann die HV-Vorrichtung 31 ohne die Notwendigkeit des Startens des Kompressors 12 zuverlässig gekühlt werden. Weil es nicht erfordert ist, dass der Kompressor 12 erfordert konstant in Betrieb ist, um die HV-Vorrichtung 31 zu kühlen, ist der Leistungsverbrauch des Kompressors 12 verringert, wodurch es möglich gemacht ist, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs zu verbessern und zusätzlich die Lebensdauer des Kompressors 12 zu verlängern, so dass es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Kompressors 12 zu verbessern.
5 und 9 zeigen einen Grund 60. Der Kühlungsabschnitt ist unterhalb des Wärmetauschers 14 in der vertikalen Richtung senkrecht zu dem Grund 60 angeordnet. In dem Ringpfad, in dem Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 zirkuliert, ist der Kühlungsabschnitt 30 unterhalb angeordnet und der Wärmetauscher 14 ist oberhalb angeordnet. Der Wärmetauscher 14 ist bei dem höheren Niveau als der Kühlungsabschnitt 30 angeordnet.
In diesem Fall bewegt sich Kältemitteldampf, der in dem Kühlungsabschnitt 30 erwärmt worden und verdampft ist, in dem Ringpfad nach oben, erreicht den Wärmetauscher 14, wird in dem Wärmetauscher 14 gekühlt, kondensiert in flüssiges Kältemittel, bewegt sich in dem Ringpfad durch die Schwerkraftwirkung nach unten und kehrt zu dem Kühlungsabschnitt 30 zurück. Das heißt ein Thermosiphonwärmerohr ist aus dem Kühlungsabschnitt 30, dem Wärmetauscher 14 und den Kältemittelpfaden gebildet, die diese verbinden. Weil die Wärmeübertragungseffizienz von der HV-Vorrichtung 31 zu dem Wärmetauscher 14 durch Bilden des Wärmerohrs verbessert werden kann, kann auch wenn der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, die HV-Vorrichtung 31 ohne zusätzliche Leistung weiter effizient gekühlt werden.
Das Kühlungssystem 1 hat des Weiteren ein Rückschlagventil 54. Das Rückschlagventil 54 ist in der Kältemittelleitung 21 zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14 an der Seite näher zu dem Kompressor 12 als der Verbindungsabschnitt zwischen der Kältemittelleitung 21 und der Verbindungsleitung 51 angeordnet. Das Rückschlagventil 54 gestattet eine Strömung des Kältemittels von dem Kompressor 12 zu dem Wärmetauscher 14 und verhindert eine Strömung des Kältemittels in der entgegengesetzten Richtung. Dadurch ist es während des Wärmerohrbetriebsmodus, der in 9 gezeigt ist, möglich, zuverlässig einen geschlossenen Schleifenpfad von Kältemittel für ein Zirkulieren von Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 zu bilden.
Wenn kein Rückschlagventil 54 vorgesehen ist, kann Kältemittel von der Verbindungsleitung 51 zu der Kältemittelleitung 21 benachbart zu dem Kompressor 12 strömen. Durch Vorsehen des Rückschlagventils 54 ist es möglich, in zuverlässiger Weise ein Strömen von Kältemittel von der Verbindungsleitung 51 zu der Seite benachbart zu dem Kompressor 12 zu verhindern, so dass es möglich ist, eine Verringerung der Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 mithilfe des Wärmerohrs zu verhindern, das den ringförmigen Kältemittelpfad während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 bildet. Auch wenn der Kühler für die Kabine des Fahrzeugs gestoppt ist, ist es somit möglich, die HV-Vorrichtung 31 effizient zu kühlen.
Wenn darüber hinaus die Menge des Kältemittels in dem geschlossenen Schleifenpfad von Kältemittel während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 ungenügend ist, wird der Kompressor 12 nur in einer kurzen Zeitspanne betätigt, um es dadurch möglich zu machen, Kältemittel zu dem geschlossenen Schleifenpfad über das Rückschlagventil 54 zuzuführen. Dadurch erhöht sich die Menge von Kältemittel in der geschlossenen Schleife, um es dadurch möglich zu machen, die Menge von Wärme zu erhöhen, die durch das Wärmerohr ausgetauscht wird. Somit kann die Menge von Kältemittel in dem Wärmerohr gewährleistet werden, so dass es möglich ist, ein unzureichendes Kühlen der HV-Vorrichtung 31 aufgrund einer unzureichenden Menge von Kältemittel zu vermeiden.
10 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils 52 entlang der Linie X-X in 3. 10 zeigt den Querschnitt des Wahlventils 52, der einen Öffnungs-/Schließzustand des Ventils 58 während eines Betriebs in dem „Wärmerohrbetriebsmodus“ zeigt. 11 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils 52 entlang der Linie XI-XI in 3. 11 zeigt den Querschnitt des Wahlventils 52, der einen Öffnungs-/Schließzustand des Ventils 57 während eines Betriebs in dem „Wärmerohrbetriebsmodus“ zeigt.
Wenn das Ventilelement 84 von dem Zustand, der in 7 gezeigt ist, um 90° in der Gegenuhrzeigersinnrichtung gedreht wird, ist das Ventilelement 84 in der Position angeordnet, die in 10 gezeigt ist. Das Durchgangsloch 85, das in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist, ist mit den radialen Löchern 86 und 88, die in dem Hülsenabschnitt 82 ausgebildet sind, in Verbindung, um einen Strömungsdurchgang des Kältemittels zu bilden, der in der Zeichnung durch den Pfeil gekennzeichnet ist. Zu dieser Zeit ist das radiale Loch 86 mit der Kältemittelleitung 36a verbunden, und das radiale Loch 88 ist mit der Verbindungsleitung 51 verbunden. Dadurch ist ein Pfad des Kältemittels so gebildet, dass Kältemittel, das aus dem Kühlungsabschnitt 30 ausströmt und durch die Kältemittelleitung 36a hindurchströmt, über das radiale Loch 86 in das Durchgangsloch 85 strömt, durch das Durchgangsloch 85 hindurchgeht, über das radiale Loch 88 zu der Verbindungsleitung 51 strömt und den Wärmetauscher 14 erreicht.
Wenn das Ventilelement 74 von dem Zustand, der in 8 gezeigt ist, um 90° in der Gegenuhrzeigersinnrichtung gedreht wird, ist das Ventilelement 74 in der Position angeordnet, die in 11 gezeigt ist. Das Durchgangsloch 75, das in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, ist mit dem radialen Loch 76, das in dem Hülsenabschnitt 72 ausgebildet ist, in Verbindung, aber ist nicht mit dem radialen Loch 77 in Verbindung, so dass ein Strömungsdurchgang von Kältemittel, der durch das Ventil 57 hindurchgeht, nicht gebildet ist. Dadurch ist das Ventil 57 geschlossen, so dass eine Strömung von Kältemittel, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt und durch die Kältemittelleitung 23a hindurchströmt, nicht gebildet ist.
Das Ventilelementbauteil 64 wird durch die Ausgabedrehung des Motors 61 von den Positionen der Ventilelemente 74 und 84, die in 7 bzw. 8 gezeigt sind, gedreht, und der Drehwinkel von 90° wird durch die Sensoreinheit 66 erfasst, um die Drehposition des Ventilelementbauteils 64 zu bestimmen. Dadurch werden das Ventilelement 74 und das Ventilelement 84 einstückig betätigt, um es möglich zu machen, die Öffnungs-/Schließzustände der Ventile 57 und 58 zu bilden, die in 11 bzw. 10 gezeigt sind.
Auf diese Weise ist es durch Drehen des Ventilelementbauteils 64 des Wahlventils 52 um 90° möglich, leicht zwischen den Öffnungs-/Schließzuständen der Ventile 57 und 58 in dem „Klimaanlagenbetriebsmodus“, der in 8 und 7 gezeigt ist, und den Öffnungs-/Schließzuständen der Ventile 57 und 58 in dem „Wärmerohrbetriebsmodus“, der in 11 und 10 gezeigt ist, umzuschalten. Es ist möglich, den Betriebsmodus mit der Hilfe des einen Wahlventils 52 wahlweise umzuschalten, das als das integrierte Ventil dient, das die Vielzahl von Ventilen 57 und 58 hat, und es ist möglich, eine Größe, ein Gewicht und Kosten des Wahlventils 52 zu verringern, so dass es möglich ist, das Kühlungssystem 1 vorzusehen, das im Hinblick auf einen Raum und Kosten vorteilhaft ist. Der Motor, der die einzige Antriebsquelle ist, wird verwendet, um es möglich zu machen, um sowohl das Ventil 57 als auch das Ventil 58 umzuschalten, so dass es möglich ist, die Kosten des Wahlventils 52 weiter zu verringern.
In dem „Klimaanlagenbetriebsmodus“ strömt Kältemittel mit hoher Temperatur, das in dem Kompressor 12 komprimiert worden ist, von der Kältemittelleitung 21 über die Verbindungsleitung 51 und erreicht das radiale Loch 88 im Inneren des Ventils 58. Andererseits strömt Kältemittel in einem gesättigten Flüssigkeitszustand, das durch den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 in Gas und Flüssigkeit getrennt worden ist, durch das Ventil 57 hindurch. Falls Wärme von dem Kältemittel mit hoher Temperatur im Inneren des radialen Lochs 88 zu Kältemittel übertragen wird, das durch das Ventil 57 hindurchströmt, verdampft Kältemittel, das durch das Ventil 57 hindurchströmt. Falls Kältemittel im Inneren des Ventils 57 verdampft, ist es erfordert, die Strömungsrate von flüssigem Kältemittel zu erhöhen, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Ventil 57 zugeführt wird, so dass die Menge von flüssigem Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gespeichert ist, abnimmt. Darüber hinaus gibt es einen Nachteil, dass Kältemittel, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 zugeführt wird, knapp wird und eine Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 abnimmt.
Dann ist in dem Wahlventil 52 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Hohlraum 69 zwischen den Ventilelementen 74 und 84 ausgebildet, und der Hohlraum 68 ist zwischen den Hülsenabschnitten 72 und 82 ausgebildet. Der Raum 69 ist ausgebildet, um nicht mit sowohl dem Durchgangsloch 75, das in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, als auch dem Durchgangsloch 85 in Fluidverbindung zu sein, das in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist. Der Raum 68 ist ausgebildet, um nicht mit sowohl den radialen Löchern 76 und 77, die in dem Hülsenabschnitt 72 ausgebildet sind, als auch den radialen Löchern 86, 87 und 88 in Fluidverbindung zu sein, die in dem Hülsenabschnitt 82 ausgebildet sind.
Luft mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit ist im Inneren der Räume 68 und 69 vorhanden, und die Menge einer Wärme verringert sich, die über die Räume 68 und 69 übertragen wird. Der Raum 69 funktioniert als eine Ventilelementwärmeisolationseinheit, die eine Übertragung von Wärme zwischen dem Ventilelement 74 und dem Ventilelement 84 unterdrückt. Der Raum 68 funktioniert als eine Gehäusewärmeisolationseinheit, die eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Gehäuse 71, das den Hülsenabschnitt 72 hat, und dem zweiten Gehäuse 81 unterdrückt, das den Hülsenabschnitt 82 hat.
Dadurch ist es, selbst wenn das Wahlventil 52, das das integrierte Ventil ist, das aus den Ventilen 57 und 58 als ein Einheitsaufbau gebildet ist, verwendet wird, möglich, eine Übertragung von Wärme von Kältemittel mit hoher Temperatur im Inneren des Ventils 58 zu dem Kältemittel mit niedriger Temperatur zu unterdrücken, das durch das Ventil 57 hindurchströmt. Deshalb ist es möglich, eine Verdampfung von Kältemittel zu unterdrücken, das durch das Ventil 57 hindurchströmt, und es ist möglich, eine ausreichende Menge von Kältemittel zu dem Kühlungsabschnitt 30 zuzuführen, so dass es möglich ist, eine Abnahme einer Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu verhindern, und es ist möglich, eine Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu gewährleisten.
Es sei angemerkt, dass in dem vorstehend beschriebenen Wahlventil 52 sich das Durchgangsloch 75 in der Radialrichtung des Ventilelements 74 erstreckt, sich das Durchgangsloch 85 in der Radialrichtung des Ventilelements 84 erstreckt, die radialen Löcher 76 und 77 sich in der Radialrichtung des Hülsenabschnitts 72 erstrecken, und sich die radialen Löcher 86, 87 und 88 in der Radialrichtung des Hülsenabschnitts 82 erstrecken; jedoch ist das Wahlventil 52 nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Das Durchgangsloch, das in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, kann ausgebildet sein, um sich in der Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung des Ventilelements 74 zu erstrecken, und das Durchgangsloch, das in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist, kann ausgebildet sein, um sich in der Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung des Ventilelements 84 zu erstrecken. Ein Strömungsdurchgang für ein Strömen von Kältemittel durch das Durchgangsloch des Ventilelements 74 hindurch kann ausgebildet sein, um sich in der Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung des ersten Gehäuses 71 zu erstrecken, und ein Strömungsdurchgang für ein Strömen des Kältemittels durch das Durchgangsloch des Ventilelements 84 hindurch kann ausgebildet sein, um sich in der Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung des zweiten Gehäuses 81 zu erstrecken. Beispielsweise kann ein Strömungsdurchgang des Kältemittels in dem Deckelbauteil 73 ausgebildet sein, und ein Strömungsdurchgang des Kältemittels kann in dem Deckelbauteil 83 ausgebildet sein.
Darüber hinaus ist das vorstehend beschriebene Wahlventil 52 ein Drehwahlventil, das die Antriebskraft des Motors 61 aufnimmt, um das Ventilelementbauteil 64 zu drehen, um dadurch die Öffnungs-/Schließzustände der Ventile 57 und 58 umzuschalten; jedoch ist das Wahlventil 52 nicht auf diese Gestaltung beschränk. Beispielsweise kann das Wahlventil 52 ein Gleitwahlventil der Spulenbauart sein, das das Ventilelementbauteil 64 axial betätigt, um die Öffnungs-/Schließzustände der Ventile 57 und 58 umzuschalten.
Zweite Ausführungsform
12 ist eine Querschnittsansicht, die die Details eines Wahlventils 52 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Das Wahlventil 52 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Wahlventil 52 gemäß der ersten Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, darin, dass ein Wärmeisolationsmaterial 169 in dem Raum 69 zwischen den Ventilelementen 74 und 84 vorgesehen ist, ein Wärmeisolationsmaterial 168 in dem Raum 68 zwischen den Hülsenabschnitten 72 und 82 vorgesehen ist und ein Wärmeisolationsmaterialvorsehungsraum zwischen dem Ventil 57 und dem Ventil 58 ausgebildet ist.
Das heißt die Ventilelementwärmeisolationseinheit, die eine Übertragung von Wärme von dem Ventilelement 84 zu dem Ventilelement 74 unterdrückt, kann der Hohlraum 69 sein oder kann eine Gestaltung derart haben, dass das Wärmeisolationsmaterial 169 im Inneren des Raums 69 vorgesehen ist. Die Gehäusewärmeisolationseinheit, die eine Übertragung von Wärme von dem zweiten Gehäuse 81 zu dem ersten Gehäuse 71 unterdrückt, kann der Hohlraum 68 sein oder kann eine Gestaltung derart haben, dass das Wärmeisolationsmaterial 168 im Inneren des Raums 68 vorgesehen ist. Durch Vorsehen der Ventilelementwärmeisolationseinheit und der Gehäusewärmeisolationseinheit ist es möglich, eine Übertragung von Wärme von dem Ventil 58 zu dem Ventil 57 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Verdampfung von Kältemittel, das durch das Ventil 57 hindurchströmt, zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Verringerung einer Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu vermeiden.
Das Wärmeisolationsmaterial 168 kann ein beliebiges Material mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit als das Gehäusebauteil 63 sein. Das Wärmeisolationsmaterial 169 kann ein beliebiges Material mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit als das Ventilelementbauteil 64 sein. Die Wärmeisolationsmaterialien 168 und 169 können ein Faserwärmeisolationsmaterial, wie Glaswolle, ein geschäumtes Wärmeisolationsmaterial, wie Polystyrolschaum, oder ein anderes bekanntes Wärmeisolationsmaterial sein.
Dritte Ausführungsform
13 ist eine Querschnittsansicht, die ein Wahlventil 52 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Das Wahlventil 52 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform, die mit Bezug auf 7 beschrieben ist, darin, dass der Durchmesser des Durchgangslochs 85, das in dem Ventilelement 84 ausgebildet ist, erhöht ist.
In der ersten Ausführungsform ist das Durchgangsloch 85 derart ausgebildet, dass, an den Öffnungen 85a und 85b, an denen das Durchgangsloch 85 an dem Außenumfang des Ventilelements 84 offen ist, der Durchmesser des Durchgangslochs 85 gleich zu dem Durchmesser von jedem der radialen Löcher 86 und 87 ist, der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem radialen Loch 86 zu dem Durchgangsloch 85 strömt, sich nicht ändert, und der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem Durchgangsloch 85 zu dem radialen Loch 87 strömt, sich nicht ändert. Im Gegensatz dazu ist in der dritten Ausführungsform das Durchgangsloch 85 derart ausgebildet, dass, an den Öffnungen 85a und 85b, das Durchgangsloch 85 einen größeren Durchmesser hat als die radialen Löcher 86 und 87, der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem radialen Loch 86 zu dem Durchgangsloch 85 strömt, erhöht ist, und der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem Durchgangsloch 85 zu dem radialen Loch 87 strömt, verringert ist.
14 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils 52 gemäß der dritten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Winkel des Ventilelements 84 geändert ist. 15 ist eine Querschnittsansicht des Wahlventils 52 gemäß der dritten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Winkel des Ventilelements 74 geändert ist. 14 und 15 zeigen einen Zustand, in dem das Ventilelementbauteil 64 gedreht ist, um die Winkel der Ventilelemente 74 und 84 im Vergleich zu 13 geringfügig zu ändern. Das Durchgangsloch 75 gemäß der dritten Ausführungsform ist in der gleichen Form wie das Durchgangsloch 75 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet, und das Durchgangsloch 85 gemäß der dritten Ausführungsform ist ausgebildet, um einen größeren Durchmesser zu haben als das Durchgangsloch 85 gemäß der ersten Ausführungsform.
Deshalb, selbst wenn der Winkel des Ventilelements 84 geändert ist, wie in 14 gezeigt ist, ist eine Strömung von Kältemittel von dem radialen Loch 86 zu dem radialen Loch 87 über das Durchgangsloch 85 nicht signifikant behindert. Andererseits werden durch Ändern des Winkels des Ventilelements 74, wie in 15 gezeigt ist, Drosseln jeweils an dem Einlass und Auslass des Durchgangslochs 75 gebildet, und ein Druckverlust von Kältemittel von dem radialen Loch 76 zu dem radialen Loch 77 über das Durchgangsloch 75 erhöht sich. Wenn der Winkel des Ventilelements 74 eingestellt wird, ist es möglich, einen Druckverlust von Kältemittel, das über das Ventil 57 strömt, einzustellen, so dass es möglich ist, die Strömungsrate von Kältemittel, das über das Ventil 57 strömt, wahlweise zu ändern.
Durch Verringern der Strömungsrate des Kältemittels, das über das Ventil 57 strömt, wird dadurch die Strömungsrate des Kältemittels, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, erhöht, um es dadurch möglich zu machen, die Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu verbessern. Alternativ wird durch Erhöhen der Strömungsrate des Kältemittels, das über das Ventil 57 strömt, die Strömungsrate des Kältemittels, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, verringert, um es dadurch möglich zu machen, eine Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 zu verringern. Die Menge des Kältemittels, das zu der HV-Vorrichtung 31 strömt, wird unter Verwendung der Ventile 57 und 58 eingestellt, um es dadurch möglich zu machen, eine Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 einzustellen, so dass es möglich ist, die HV-Vorrichtung 31 optimal zu kühlen. Darüber hinaus ist es möglich, einen Druckverlust in Verbindung mit einer Strömung des Kältemittels in dem Kühlungssystem zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 und den Leistungsverbrauch des Kompressors 12 zum Zirkulieren von Kältemittel zuverlässig zu verringern.
Vierte Ausführungsform
16 ist eine Querschnittsansicht, die ein Wahlventil 52 gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. Das Wahlventil 52 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform, das mit Bezug auf 8 beschrieben ist, darin, dass der Durchmesser des Durchgangslochs 75, das in dem Ventilelement 74 ausgebildet ist, verringert ist.
In der ersten Ausführungsform ist das Durchgangsloch 75 derart ausgebildet, dass, an den Öffnungen 75a und 75b, an denen das Durchgangsloch 75 an dem Außenumfang des Ventilelements 74 offen ist, der Durchmesser des Durchgangslochs 75 gleich zu dem Durchmesser von jedem der radialen Löcher 76 und 77 ist, der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem radialen Loch 76 zu dem Durchgangsloch 75 strömt, sich nicht ändert, und der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem Durchgangsloch 75 zu dem radialen Loch 77 strömt, sich nicht ändert. Im Gegensatz dazu ist in der vierten Ausführungsform das Durchgangsloch 75 derart ausgebildet, dass, an den Öffnungen 75a und 75b, das Durchgangsloch 75 einen kleineren Durchmesser hat als die radialen Löcher 76 und 77, der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem radialen Loch 76 zu dem Durchgangsloch 75 strömt, verringert ist, und der Durchmesser des Strömungsdurchgangs des Kältemittels, das von dem Durchgangsloch 75 zu dem radialen Loch 77 strömt, erhöht ist.
Dadurch dient das Durchgangsloch 75 als eine feste Drossel, die in der Mitte der Strömung des Kältemittels über das Ventil 57 vorgesehen ist. Durch optimales Auslegen des Durchmessers des Durchgangslochs 75, so dass die HV-Vorrichtung 31 optimal gekühlt werden kann, wird die Strömungsrate des Kältemittels, das über das Ventil 57 strömt, festgelegt, um es dadurch möglich zu machen, einen Auslegungswert der Kühlungsleistung zum Kühlen der HV-Vorrichtung 31 optimal zu bestimmen. Ein Auslegungswert des Durchmessers des Durchgangslochs 75 kann derart bestimmt werden, dass eine Leistung bei einem Durchschnitt aller Betriebsbedingungen des Kühlungssystems 1 minimal ist.
Es sei angemerkt, dass in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Kühlungssystem 1, das eine elektrische Vorrichtung kühlt, die an dem Fahrzeug montiert ist, unter Verwendung der HV-Vorrichtung 31 als ein Beispiel beschrieben ist. Die elektrische Vorrichtung ist nicht auf die dargestellten elektrischen Vorrichtungen, wie einen Inverter und einen Motorgenerator, beschränkt. Die elektrische Vorrichtung kann eine beliebige elektrische Vorrichtung sein, solange sie Wärme erzeugt, wenn sie in Betrieb ist. In dem Fall, in dem eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen zu kühlen ist, hat die Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen wünschenswerter Weise einen gemeinsamen Kühlungssolltemperaturbereich. Der Solltemperaturbereich zum Kühlen ist ein geeigneter Temperaturbereich als eine Temperaturumgebung, in dem die elektrischen Vorrichtungen betrieben werden.
Darüber hinaus ist die Wärmeerzeugungsquelle, die durch das Kühlungssystem 1 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung gekühlt wird, nicht auf die elektrische Vorrichtung beschränkt, die an dem Fahrzeug montiert ist; stattdessen kann sie eine beliebige Vorrichtung sein, die Wärme erzeugt, oder kann ein wärmeerzeugender Abschnitt einer beliebigen Vorrichtung sein.
Des Weiteren sind die Wahlventile 52 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung nicht auf Ventile beschränkt, die an dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zum Umschalten einer Strömung von Kältemittel montiert sind. Die Wahlventile 52 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung können verwendet werden, um eine Strömung eines ausgewählten Gases oder einer ausgewählten Flüssigkeit in einem beliebigen System umzuschalten.
Die Ausführungsformen der Erfindung sind vorstehend beschrieben; jedoch können die Gestaltungen der Ausführungsformen kombiniert werden, wo es geeignet ist. Darüber hinaus sollten die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht als lediglich veranschaulichend und nicht beschränkend erachtet werden. Der Umfang der Erfindung ist nicht durch die vorstehende Beschreibung sondern durch die angehängten Ansprüche gekennzeichnet, und es ist beabsichtigt, alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs äquivalent zu dem Umfang der angehängten Ansprüche zu umfassen.
Das Kühlungssystem gemäß dem Aspekt der Erfindung kann insbesondere vorteilhaft auf ein Kühlen einer elektrischen Vorrichtung, wie einen Motorgenerator und einen Inverter, unter Verwendung eines Dampfkompressionskältekreislaufs zum Kühlen einer Kabine in einem Fahrzeug, wie einem Hybridfahrzeug, einem Brennstoffzellenfahrzeug und einem elektrischen Fahrzeug, angewendet werden, das mit der elektrischen Vorrichtung ausgestattet ist.

Claims

Kühlungssystem (1) mit: einem Kompressor (12), der gestaltet ist, um Kältemittel zu zirkulieren; einem ersten Wärmetauscher (14), der gestaltet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft durchzuführen; einem Kompressionsverminderer (16), der gestaltet ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren; einem zweiten Wärmetauscher (18), der gestaltet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Klimatisierungsluft durchzuführen; einer ersten Leitung (23) und einer zweiten Leitung (32, 34, 36), die parallel miteinander zwischen dem ersten Wärmetauscher (14) und dem Kompressionsverminderer (16) verbunden sind, wobei die erste Leitung (23) und die zweite Leitung (32, 34, 36) Pfade des Kältemittels sind; einem Kühlungsabschnitt (30), der an der zweiten Leitung (32, 34, 36) vorgesehen ist, wobei der Kühlungsabschnitt (30) gestaltet ist, um das Kältemittel zu verwenden, um eine Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen; einer dritten Leitung (21), durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Kompressor (12) und dem ersten Wärmetauscher (14) strömt; einer Verbindungsleitung (51), die gestaltet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der dritten Leitung (21) und einem Abschnitt der zweiten Leitung (32, 34, 36) vorzusehen, wobei der Abschnitt der zweiten Leitung (32, 34, 36) näher zu dem Kompressionsverminderer (16) ist als der Kühlungsabschnitt (30); und einem Wahlventil (52) mit: einem ersten Ventilelement (74) mit einem ersten Durchgangsloch (75); einem ersten Gehäuse (71) mit einem ersten Strömungsdurchgang (76, 77), durch den hindurch ein Fluid, das durch das erste Durchgangsloch (75) hindurch strömt, hindurchgeht, wobei das erste Gehäuse (71) das erste Ventilelement (74) aufnimmt; einem zweiten Ventilelement (84) mit einem zweiten Durchgangsloch (85); einem zweiten Gehäuse (81) mit einem zweiten Strömungsdurchgang (86, 87, 88), durch den Fluid, das durch das zweite Durchgangsloch (85) hindurchströmt, hindurchgeht, wobei das zweite Gehäuse (81) das zweite Ventilelement (84) aufnimmt; einer Antriebseinheit (61), die gestaltet ist, um das erste Ventilelement (74) und das zweite Ventilelement (84) einstückig zu betätigen; einer Ventilelementwärmeisolationseinheit (69), die zwischen dem ersten Ventilelement (74) und dem zweiten Ventilelement (84) vorgesehen ist, wobei die Ventilelementwärmeisolationseinheit (69) gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Ventilelement (74) und dem zweiten Ventilelement (84) zu unterdrücken; und einer Gehäusewärmeisolationseinheit (68), die zwischen dem ersten Gehäuse (71) und dem zweiten Gehäuse (81) vorgesehen ist, wobei die Gehäusewärmeisolationseinheit (68) gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Gehäuse (71) und dem zweiten Gehäuse (81) zu unterdrücken.
Kühlungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Ventilelementwärmeisolationseinheit (69) einen Hohlraum hat, der zwischen dem ersten Ventilelement (74) und dem zweiten Ventilelement (84) ausgebildet ist, und die Gehäusewärmeisolationseinheit (68) einen Hohlraum hat, der zwischen dem ersten Gehäuse (71) und dem zweiten Gehäuse (81) ausgebildet ist.
Kühlungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Ventilelementwärmeisolationseinheit (69) ein Wärmeisolationsmaterial ist, das in einem Hohlraum zwischen dem ersten Ventilelement (74) und dem zweiten Ventilelement (84) vorgesehen ist.
Kühlungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Gehäusewärmeisolationseinheit (68) ein Wärmeisolationsmaterial ist, das in einem Hohlraum zwischen dem ersten Gehäuse (71) und dem zweiten Gehäuse (81) vorgesehen ist.
Kühlungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens eine von der Ventilelementwärmeisolationseinheit (69) und der Gehäusewärmeisolationseinheit (68) ein Wärmeisolationsmaterial hat.
Kühlungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, des Weiteren mit: einem Kopplungsabschnitt (99), der das erste Ventilelement (74) mit dem zweiten Ventilelement (84) koppelt, wobei der Kopplungsabschnitt (99) einen kleineren Durchmesser als das erste Ventilelement (74) und das zweite Ventilelement (84) hat.
Kühlungssystem (1) nach Anspruch 6, wobei der Kopplungsabschnitt (99) den Durchmesser hat, der kleiner ist als oder gleich ist wie ein Viertel eines kleineren Durchmessers von dem Durchmesser des ersten Ventilelements (74) und dem Durchmesser des zweiten Ventilelements (84).
Kühlungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, des Weiteren mit: einem Gehäusekopplungsabschnitt (98), der das erste Gehäuse (71) mit dem zweiten Gehäuse (81) koppelt, wobei der Gehäusekopplungsabschnitt (98) einen Innendurchmesser hat, der gleich zu einem Innendurchmesser des ersten Gehäuses (71) und einem Innendurchmesser des zweiten Gehäuses (81) ist, und der Gehäusekopplungsabschnitt (98) einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des ersten Gehäuses (71) und ein Außendurchmesser des zweiten Gehäuses (81).
Kühlungssystem (1) nach Anspruch 8, wobei der Gehäusekopplungsabschnitt (98) eine radiale Größe hat, die kleiner ist als oder gleich ist wie ein Fünftel einer kleineren radialen Größe von der radialen Größe des ersten Gehäuses (71) und der radialen Größe des zweiten Gehäuses (81).