JP2009236330A

JP2009236330A - 冷却システム

Info

Publication number: JP2009236330A
Application number: JP2008079200A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yajima; 敏雄矢島
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】構成が簡単で、低コストに実施できると共に、複数の蒸発器を異なった蒸気温度に容易に設定できる冷却システムを提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を放熱させて凝縮する凝縮器５と、凝縮器５からの冷媒を膨張させる各自の膨張弁７．９と組み合わされ互いに異なる圧力に設定された蒸発器１１，１３と、蒸発器１１，１３から流出する冷媒の合流点に配置され、高い圧力に設定された蒸発器１３から流入する冷媒により、低い圧力に設定された蒸発器１１からの冷媒を加圧する圧力上昇装置１５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両に用いられる冷却システムに関する。

特許文献１に「エジェクタサイクル」が記載されている。

従来、異なった対象を冷却するために複数個の蒸発器を用いた冷却システムがあり、その場合、異なった対象を冷却する蒸発器は冷却する対象に合わせて異なった圧力（温度）に設定する必要がある。

上記のエジェクタサイクルには、車室を空調する蒸発器と冷蔵庫を冷却する蒸発器があり、一方の蒸発器は膨張弁で圧力設定を行い、他方の蒸発器はエジェクタによって圧力設定を行っている。また、各蒸発器を異なった蒸発温度に設定するために異なった出口側圧力にする必要があるから、エジェクタを一方の蒸発器の下流に配置し、圧力を調整する圧力調整装置としても用いている。
特許３９３１８９９号公報

しかし、特許文献１のエジェクタサイクルは、構成が複雑で、それだけ高価である。

そこで、この発明は、構成が簡単で低コストに実施できると共に、複数の蒸発器を異なった蒸気温度に容易に設定することができる冷却システムの提供を目的としている。

請求項１の冷却システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を放熱させて凝縮する凝縮器と、前記凝縮器からの冷媒を膨張させる各自の膨張弁と組み合わされ互いに異なる圧力に設定された複数個の蒸発器と、前記複数個の蒸発器から流出する冷媒の合流点に配置され、低い圧力に設定された前記蒸発器からの冷媒を、高い圧力に設定された前記蒸発器から流入する冷媒によって加圧するエジェクタまたは圧力上昇装置とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された冷却システムであって、高い圧力に設定された前記蒸発器の下流に圧力調整器を設けたことを特徴とする。

請求項１の冷却システムは、複数個の蒸発器からの冷媒が合流する点にエジェクタまたは圧力上昇装置を配置し、高い圧力設定の蒸発器の冷媒流れ（噴流）によって低い圧力設定の蒸発器の冷媒を加圧することにより、複数の蒸発器を異なった圧力に設定することができるから、複数の蒸発器を異なった蒸気温度に設定することが容易になる。

また、簡単な構成で、低コストに上記のような効果が得られる。

請求項の２冷却システムは、高い圧力に設定された蒸発器の下流側に圧力調整器を設けたことにより、各蒸発器は、蒸気温度設定範囲を広くすることが可能になると共に、制御性が向上する。

＜第１実施形態＞
図１と図２を参照しながら本発明の冷却システム１を説明する。図１は冷却システム１の構成を示すブロック図、図２は冷却システム１に用いられた圧力上昇装置１５の断面図である。

冷却システム１は、
冷媒を圧縮する圧縮機３と、
圧縮された冷媒を放熱させて凝縮する凝縮器５と、
凝縮器５からの冷媒を膨張させる各自の膨張弁７，９と組み合わされ互いに異なる圧力に設定された蒸発器１１，１３と、
蒸発器１１，１３から流出する冷媒の合流点に配置され、低い圧力に設定された蒸発器１１からの冷媒を、高い圧力に設定された蒸発器１３から流入する冷媒によって加圧する圧力上昇装置１５とを備えている。

次に、冷却システム１の構成を説明する。

冷却システム１は、車両用の冷却システムであり、蒸発器１１を車室の空調に用い、蒸発器１３をクーラーボックスの冷却に用いている。

図１のように、冷却システム１は、上記の構成要素に加えて、凝縮器５と蒸発器１１，１３をそれぞれ冷却するブロワー１７，１９，２１、蒸発器１１の出口側で冷媒の温度を検知する冷媒温度センサー２３、蒸発器１３の出口側で冷媒の温度を検知する冷媒温度センサー２５、コントローラ２７を備えている。

膨張弁７は温度式膨張弁であり、冷媒温度センサー２３を介して検知した蒸発器１１の出口側冷媒温度に応じて開度調整され、蒸発器１１の出口側冷媒温度を設定された値に保持する。膨張弁９は、電動制御式、あるいは、機械制御式の膨張弁であり、コントローラ２７は、ブロワー１９，２１の回転数を制御すると共に、蒸発器１３の目標温度設定手段であり、冷媒温度センサー２５を介して検知した蒸発器１３の出口側冷媒温度に応じて膨張弁９を開度調整し、蒸発器１３の出口側冷媒温度を設定された値に保持する。

圧縮機３で断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは凝縮器５で液化（凝縮）した後、膨張弁７で断熱膨張した冷媒はブロワー１９が吹き付ける空気によって蒸発器１１で熱交換し、車室を冷房する冷風を作り出しながら加熱されて気化し、膨張弁９で断熱膨張した冷媒はブロワー２１が吹き付ける空気によって蒸発器１３で熱交換し、クーラーボックスを冷却する冷風を作り出しながら加熱されて気化し、蒸発器１１，１３を出た冷媒は圧力上昇装置１５で合流した後、圧縮機３に戻って断熱圧縮される。

圧力上昇装置１５は、図２のように、パイプ２９と、その壁部からパイプ２９に貫入したノズル３１からなり、パイプ２９には蒸発器１１を出た低圧の冷媒が流入し、ノズル３１からは蒸発器１３を出た高圧の冷媒が流入し、蒸発器１１からの低圧冷媒は蒸発器１３からの高圧冷媒の噴流と合流しながら加圧され、高圧の冷媒になって圧縮機３へ戻る。

なお、図１に破線で示したように、冷媒温度センサー２５の代わりに、ブロワー１９からの気流によって蒸発器１３を冷却した後の出口側空気温度を検知する空気温度センサー３３を用い、空気温度センサー３３が検知した出口側空気温度に応じてコントローラ２７が膨張弁９を開度調整し、蒸発器１３の出口側冷媒温度を設定された値に保持するように構成してもよい。

次に、冷却システム１の効果を説明する。

蒸発器１１，１３からの冷媒が合流する点に圧力上昇装置１５を配置し、高圧側蒸発器１３からの冷媒の噴流により低圧側蒸発器１１からの冷媒を加圧することによって、蒸発器１１，１３の下流で圧力を調整することができるから、２箇の蒸発器１１，１３を異なった蒸気温度に設定することが容易になる。

また、圧力上昇装置１５で昇圧された冷媒が流入することによって圧縮機３のポンプ仕事が軽減されるから、圧縮機３を駆動するエンジンの負荷が軽減され、燃費がそれだけ向上する。

＜第２実施形態＞
図１と図３を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は高圧に設定された蒸発器１３の下流側（圧力上昇装置１５の上流側）に絞り弁５１（圧力調整弁）を取り付けた例である。

コントローラ２７は、冷媒温度センサ、冷媒圧力センサ、空気温度センサなどによって冷媒の蒸発状態を検知し、絞り弁５１の開度を調整する。

このように、蒸発器１３の下流側に絞り弁５１を設けたことによって、蒸発器１１，１３は蒸気温度設定範囲をそれだけ広くすることが可能になると共に、制御性が向上する。

＜第３実施形態＞
図２と図４を参照しながら本発明の冷却システム１０１を説明する。図４は冷却システム１０１の構成を示すブロック図である。なお、冷却システム１（第１実施形態）と同一の機能部及び機能部材には同一の符号を付しており、重複する説明文は省略するが、必要に応じて第１実施形態の説明文と図１とを参照するものとする。

冷却システム１０１は、
冷媒を圧縮する圧縮機３と、
圧縮された冷媒を放熱させて凝縮する凝縮器５と、
凝縮器５からの冷媒を膨張させる各自の膨張弁７，９，１０３と組み合わされ互いに異なる圧力に設定された蒸発器１１，１３，１０５と、
蒸発器１１，１３から流出する冷媒の合流点に配置され、低い圧力に設定された蒸発器１１からの冷媒を、高い圧力に設定された蒸発器１３から流入する冷媒によって加圧する圧力上昇装置１５と、
蒸発器１３，１０５から流出する冷媒の合流点に配置され、低い圧力に設定された蒸発器１３からの冷媒を、高い圧力に設定された蒸発器１０５から流入する冷媒によって加圧する圧力上昇装置１０７とを備えている。

次に、冷却システム１０１の構成を説明する。

冷却システム１０１は、車両用の冷却システムであり、蒸発器１１を車室の空調に用い、蒸発器１３をクーラーボックスの冷却に用い、蒸発器１０５を他の冷却対象の冷却に用いている。

図４のように、冷却システム１０１は、上記の構成要素に加えて、凝縮器５と蒸発器１１，１３，１０５をそれぞれ冷却するブロワー１７，１９，２１，１０９、蒸発器１１の出口側で冷媒の温度を検知する冷媒温度センサー２３、蒸発器１３の出口側で冷媒の温度を検知する冷媒温度センサー２５、蒸発器１０５の出口側で冷媒の温度を検知する冷媒温度センサー１１１、コントローラ２７を備えている。

膨張弁１０３は、膨張弁９と同様に、電動制御式、あるいは、機械制御式の膨張弁であり、コントローラ２７は、蒸発器１０５の目標温度を設定し、冷媒温度センサー１１１を介して検知した出口側冷媒温度に応じて膨張弁１０３を開度調整し、蒸発器１０５の出口側冷媒温度を設定された値に保持する。

圧縮機３で断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは凝縮器５で液化した後、膨張弁７で断熱膨張した冷媒は蒸発器１１で加熱されて気化し、膨張弁９で断熱膨張した冷媒は蒸発器１３で加熱されて気化し、膨張弁１０３で断熱膨張した冷媒はブロワー１０９が吹き付ける空気によって蒸発器１０５で熱交換し、他の冷却対象を冷却する冷風を作り出しながら加熱されて気化し、蒸発器１３，１０５を出た冷媒は圧力上昇装置１０７で合流した後、圧力上昇装置１５で蒸発器１１を出た冷媒と合流し、圧縮機３に戻って断熱圧縮される。

圧力上昇装置１０７は、図２の圧力上昇装置１５と同様に、パイプ２９とノズル３１からなり、パイプ２９に流入した蒸発器１３からの低圧冷媒は、ノズル３１に流入した蒸発器１０５からの高圧冷媒の噴流と合流しながら加圧されて高圧の冷媒になり、圧力上昇装置１５のパイプ２９に流入した蒸発器１１からの低圧冷媒は、ノズル３１に流入した圧力上昇装置１０７からの高圧冷媒の噴流と合流しながら加圧され高圧の冷媒になって圧縮機３へ戻る。

なお、図４に破線で示したように、冷媒温度センサー２５の代わりに空気温度センサー３３を、また、冷媒温度センサー１１１の代わりに空気温度センサー１１３を用い、空気温度センサー３３、１１３が検知した出口側空気温度に応じてコントローラ２７が膨張弁９，１０３を開度調整し、蒸発器１３，１０５の出口側冷媒温度を設定された値に保持するように構成してもよい。

次に、冷却システム１０１の効果を説明する。

蒸発器１３，１０５の冷媒が合流する点に圧力上昇装置１０７を配置し、蒸発器１１と圧力上昇装置１０７の冷媒が合流する点に圧力上昇装置１５を配置し、蒸発器１３の冷媒を高圧側蒸発器１０５の噴流冷媒で加圧し、蒸発器１１の冷媒を圧力上昇装置１０７の噴流冷媒で加圧することによって、蒸発器１１，１３，１０５の下流で圧力を調整することができるから、３箇の蒸発器１１，１３，１０５を異なった蒸気温度に設定することが容易になる。

また、圧力上昇装置１５，１０７でそれぞれ昇圧された冷媒が流入することによって圧縮機３のポンプ仕事が軽減されるから、圧縮機３を駆動するエンジンの負荷が軽減され、燃費がそれだけ向上する。

＜第４実施形態＞
図３と図４を参照しながら本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態は蒸発器１３の下流に絞り弁５１（圧力調整弁）を設け、蒸発器１０５の下流に絞り弁５３（圧力調整弁）を設けた例である。

コントローラ２７は、冷媒温度センサ、冷媒圧力センサ、出口温度センサなどによって冷媒の蒸発状態を検知し、絞り弁５１，５３の開度を調整する。

このように、蒸発器１３，１０５の下流側に絞り弁５１，５３をそれぞれ設けたことによって、蒸発器１１，１３，１０５は、蒸気温度設定範囲をそれだけ広くすることが可能になると共に、制御性が向上する。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

本発明の冷却システムは、上記実施形態のように、高温側の蒸発器を空調に用い、低温側の蒸発器をクーラーボックスの冷却に用いた例を示しているが、用途は限定されず、例えば、高温側蒸発器を顯熱用にし、低温側蒸発器を除湿用にしてもよい。

また、本発明の冷却システムは、必要であれば、蒸発器を４個以上用いて構成してもよい。

冷却システム１の構成を示すブロック図である。冷却システム１，１０１に用いられた圧力上昇装置１５の断面図である。絞り弁５１，５３が取り付けられた圧力上昇装置１５の断面図である。冷却システム１０１の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１冷却システム
３圧縮機
５凝縮器
７，９，１０３膨張弁
１１，１３，１０５蒸発器
１５，１０７圧力上昇装置
１０１冷却システム

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、
圧縮された冷媒を放熱させて凝縮する凝縮器（５）と、
前記凝縮器（５）からの冷媒を膨張させる各自の膨張弁（７，９，１０３）と組み合わされ互いに異なる圧力に設定された複数個の蒸発器（１１，１３，１０５）と、
前記複数個の蒸発器（１１，１３，１０５）から流出する冷媒の合流点に配置され、低い圧力に設定された前記蒸発器（１１，１３）からの冷媒を、高い圧力に設定された前記蒸発器（１３，１０５）から流入する冷媒によって加圧するエジェクタまたは圧力上昇装置（１５，１０７）とを備えたことを特徴とする冷却システム（１，１０１）。
請求項１に記載された発明であって、
高い圧力に設定された前記蒸発器（１３，１０５）の下流に圧力調整器（５１，５３）を設けたことを特徴とする冷却システム（１，１０１）。