JP2010001767A - Cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放熱用熱交換器で内燃機関を流通する内燃機関用流体から外部空気流に放熱し、内燃機関用流体を冷却する冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device that radiates heat from an internal combustion engine fluid flowing through an internal combustion engine to an external air flow by a heat dissipation heat exchanger to cool the internal combustion engine fluid.
従来から、放熱用熱交換器であるラジエータでエンジン冷却水からから外部空気流に放熱して冷却水を冷却する冷却装置があり、ラジエータの車両前方側に車両用空調装置のコンデンサを配置して、コンデンサで冷凍サイクル中の冷媒から外部空気に放熱して冷媒を凝縮するものがある。そして、このコンデンサを主コンデンサと副コンデンサの2つで構成して互いにラジエータ前方側で並設し、ラジエータの冷却水温が上昇したときには、副コンデンサへの冷媒循環を中止して、副コンデンサを通過する際に冷媒から放熱されていない空気をラジエータに供給し、ラジエータの冷却能力を向上するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記従来技術の冷却装置であっても、近年のラジエータやインタークーラ等の放熱用熱交換器における、内燃機関を流通する内燃機関用流体から外部空気への放熱性能の大幅な向上要求に対応し難く、近い将来には放熱用熱交換器を大型化せざるを得ないという問題がある。 However, even with the above-described conventional cooling device, in a heat exchanger for heat dissipation such as a radiator or an intercooler in recent years, there is a demand for greatly improving the heat dissipation performance from the fluid for the internal combustion engine flowing through the internal combustion engine to the external air. There is a problem that it is difficult to cope with, and in the near future, the heat exchanger for heat radiation must be enlarged.
放熱用熱交換器における放熱性能の大幅な向上要求は、エンジンからの排気ガス規制や二酸化炭素排出規制に伴う燃費規制等に対応するために発生しており、例えばディーゼルエンジンでは、EGRの大容量化やターボチャージャ等による過給圧の高圧化等により吸気の高温化が顕在化しており、インタークーラやラジエータにおける放熱性能の大幅な向上が求められている。また、例えばガソリンエンジンでも、燃料の直噴化や吸気の過給化、エンジンのエギゾストマニホールドのウォータジャケット等による冷却、EGRシステムの採用等によりラジエータへの熱負荷が増大し、放熱性能の大幅な向上が望まれている。 The demand for significant improvement in heat dissipation performance in heat exchangers for heat dissipation is generated in order to meet fuel efficiency regulations associated with exhaust gas regulations and carbon dioxide emission regulations from engines. For example, diesel engines have a large EGR capacity. Higher intake air pressure has become obvious due to the increase in supercharging pressure by turbochargers and turbochargers, etc., and a significant improvement in heat dissipation performance in intercoolers and radiators is required. Also, for example, in gasoline engines, the heat load on the radiator increases due to direct injection of fuel, supercharging of intake air, cooling with a water jacket of the exhaust manifold of the engine, and the adoption of an EGR system. Significant improvement is desired.
この問題点に対し、本発明者らは鋭意検討を行い、空調装置の主コンデンサおよび副コンデンサの搭載位置と、両コンデンサへの冷媒循環状態とを工夫すれば、放熱用熱交換器を大型化しなくとも、放熱性能を向上することが可能であることを見出した。 In order to solve this problem, the present inventors have intensively studied and devised the mounting position of the main condenser and sub condenser of the air conditioner and the refrigerant circulation state to both condensers to increase the size of the heat exchanger for heat dissipation. It has been found that it is possible to improve the heat dissipation performance even without it.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、放熱用熱交換器の大型化を抑制しつつ放熱性能を向上することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said point, and it aims at providing the cooling device which can improve heat dissipation performance, suppressing the enlargement of the heat exchanger for heat dissipation.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
室外に設けられ、内燃機関(4)を流通する内燃機関用流体から外部を流通する空気に放熱して内燃機関用流体を冷却する放熱用熱交換器(6、7)と、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段(6b、7b)と、
室内に設けられ、内部を流通する冷媒との熱交換で室内の空気を冷却する室内熱交換器(16)と、
放熱用熱交換器(6、7)よりも空気流れ上流側で空気流れ方向(AA)の放熱用熱交換器(6、7)投影範囲内に設けられ、室内用熱交換器(16)と冷媒配管(20)で接続されて、内部を流通する冷媒と外部を流通する空気との熱交換を行う第1の室外熱交換器(12)と、
空気流れ方向(AA)の放熱用熱交換器(6、7)投影範囲外に設けられ、室内熱交換器(16)および第1の室外熱交換器(12)と冷媒配管(20)で接続されて、内部を流通する冷媒と外部を流通する空気との熱交換を行う第2の室外熱交換器(13)と、
室内熱交換器(16)、第1の室外熱交換器(12)、および第2の室外熱交換器(13)への冷媒循環状態を制御する制御手段(50)と、を備え、
制御手段(50)は、
物理量検出手段(6b、7b)が検出する内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度未満に対応した値であると判断した場合には、第1の室外熱交換器(12)および第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うとともに、室内熱交換器(16)で室内空気から冷媒に吸熱を行い、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、第1の室外熱交換器(12)で外部空気から冷媒に吸熱を行うとともに、第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うように、冷媒循環状態を切り替えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in
A heat-dissipating heat exchanger (6, 7) that is provided outside and radiates heat from the internal combustion engine fluid flowing through the internal combustion engine (4) to the air flowing outside to cool the internal combustion engine fluid;
Physical quantity detection means (6b, 7b) for detecting the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) or its related physical quantity;
An indoor heat exchanger (16) that is provided indoors and cools indoor air by heat exchange with a refrigerant circulating in the interior;
Provided in the projection range of the heat dissipation heat exchanger (6, 7) in the air flow direction (AA) upstream of the heat dissipation heat exchanger (6, 7), and the indoor heat exchanger (16) A first outdoor heat exchanger (12) connected by a refrigerant pipe (20) for exchanging heat between the refrigerant flowing inside and the air flowing outside;
Heat exchanger (6, 7) for heat dissipation in the air flow direction (AA) is provided outside the projection range, and is connected to the indoor heat exchanger (16) and the first outdoor heat exchanger (12) by the refrigerant pipe (20). A second outdoor heat exchanger (13) for performing heat exchange between the refrigerant circulating inside and the air circulating outside,
Control means (50) for controlling the refrigerant circulation state to the indoor heat exchanger (16), the first outdoor heat exchanger (12), and the second outdoor heat exchanger (13),
The control means (50)
Based on the temperature of the fluid for the internal combustion engine detected by the physical quantity detection means (6b, 7b) or the related physical quantity,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is less than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the internal combustion engine fluid lower than the predetermined temperature. Radiates heat from the refrigerant to the external air by the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13), and absorbs heat from the indoor air to the refrigerant by the indoor heat exchanger (16). ,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is equal to or higher than the predetermined temperature of the internal combustion engine fluid. Switches the refrigerant circulation state so that the first outdoor heat exchanger (12) absorbs heat from the external air to the refrigerant and the second outdoor heat exchanger (13) dissipates heat from the refrigerant to the external air. It is characterized by that.
これによると、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満である場合には、室内熱交換器(16)で室内空気から冷媒に吸熱を行いつつ第1の室外熱交換器(12)および第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行い、室内熱交換器(16)で室内空気を冷却することができる。一方、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上である場合には、第1の室外熱交換器(12)で外部空気から冷媒に吸熱を行いつつ第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うことができる。 According to this, when the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat exchanger for heat dissipation (6, 7) is lower than the predetermined temperature (T1, T2), the refrigerant is transferred from the indoor air by the indoor heat exchanger (16). The first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) radiate heat from the refrigerant to the outside air while cooling the room air with the indoor heat exchanger (16). Can do. On the other hand, when the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2), the first outdoor heat exchanger (12) Heat can be radiated from the refrigerant to the outside air by the second outdoor heat exchanger (13) while absorbing heat to the refrigerant.
したがって、放熱用熱交換器(6、7)から比較的多量の放熱が必要な場合には、放熱用熱交換器(6、7)の外部空気流れの上流側で、第1の室外熱交換器(12)により外部空気を冷却することができる。 Therefore, when a relatively large amount of heat is radiated from the heat radiating heat exchanger (6, 7), the first outdoor heat exchange is performed upstream of the external air flow of the heat radiating heat exchanger (6, 7). External air can be cooled by the vessel (12).
このように、放熱用熱交換器(6、7)から比較的多量の放熱が必要な場合には、放熱用熱交換器(6、7)に供給される外部空気を冷却して、放熱用熱交換器(6、7)の大型化を抑制しつつ放熱性能を向上することができる。 Thus, when a relatively large amount of heat is required from the heat dissipation heat exchanger (6, 7), the external air supplied to the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is cooled to Heat dissipation performance can be improved while suppressing an increase in size of the heat exchanger (6, 7).
また、請求項2に記載の発明では、制御手段(50)は、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、室内熱交換器(16)への冷媒循環を中止することを特徴としている。
In the invention according to
これによると、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上である場合には、第2の室外熱交換器(13)で外部空気に放熱した冷媒を室内熱交換器(16)に循環しないので、第1の室外熱交換器(12)により外部空気を確実に冷却することができる。 According to this, when the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat exchanger for heat radiation (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2), the second outdoor heat exchanger (13) Since the refrigerant radiated to the air is not circulated to the indoor heat exchanger (16), the external air can be reliably cooled by the first outdoor heat exchanger (12).
また、請求項3に記載の発明では、制御手段(50)は、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、第1の室外熱交換器(12)で外部空気から冷媒に吸熱を行いつつ、室内熱交換器(16)で室内空気から冷媒に吸熱を行うことを特徴としている。 In the invention according to claim 3, the control means (50) is configured such that the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat exchanger for heat dissipation (6, 7) is equal to or higher than a predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is When it is determined that the value is equal to or higher than a predetermined temperature of the fluid for the internal combustion engine, the first outdoor heat exchanger (12) absorbs heat from the external air to the refrigerant, and the indoor heat exchanger (16) It is characterized by absorbing heat from the air to the refrigerant.
これによると、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上である場合には、第2の室外熱交換器(13)で外部空気に放熱した冷媒を第1の室外熱交換器(12)および室内熱交換器(16)に循環するので、第1の室外熱交換器(12)により外部空気を冷却しつつ、室内熱交換器(16)で室内空気を冷却することができる。 According to this, when the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat exchanger for heat radiation (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2), the second outdoor heat exchanger (13) Since the refrigerant radiated to the air is circulated to the first outdoor heat exchanger (12) and the indoor heat exchanger (16), the indoor heat exchange is performed while the external air is cooled by the first outdoor heat exchanger (12). The room air can be cooled by the vessel (16).
また、請求項4に記載の発明では、
第1の室外熱交換器(12)と第2の室外熱交換器(13)とに冷媒が並流する第1冷媒循環状態と、第2の室外熱交換器(13)から流出した冷媒が第1の室外熱交換器(12)に流入する第2冷媒循環状態とを切り替える冷媒循環状態切替手段(31、32、33)を備え、
制御手段(50)は、
物理量検出手段(6b、7b)が検出する内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度未満に対応した値であると判断した場合には、第1冷媒循環状態を形成し、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、第2冷媒循環状態を形成するように、冷媒循環状態切替手段(31、32、33)の切り替え制御を行うことを特徴としている。
In the invention according to
The first refrigerant circulation state where the refrigerant flows in parallel to the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13), and the refrigerant that has flowed out of the second outdoor heat exchanger (13) Refrigerant circulation state switching means (31, 32, 33) for switching between the second refrigerant circulation state flowing into the first outdoor heat exchanger (12),
The control means (50)
Based on the temperature of the fluid for the internal combustion engine detected by the physical quantity detection means (6b, 7b) or the related physical quantity,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is less than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the internal combustion engine fluid lower than the predetermined temperature. Form a first refrigerant circulation state,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is equal to or higher than the predetermined temperature of the internal combustion engine fluid. Is characterized by performing switching control of the refrigerant circulation state switching means (31, 32, 33) so as to form the second refrigerant circulation state.
これによると、制御手段(50)は、冷媒循環状態切替手段(31、32、33)を切り替え制御して第1冷媒循環状態と第2冷媒循環状態とを切り替えることで、容易に、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満である場合には、室内熱交換器(16)で室内空気から冷媒に吸熱を行いつつ第1の室外熱交換器(12)および第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行い、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上である場合には、第1の室外熱交換器(12)で外部空気から冷媒に吸熱を行いつつ第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うことができる。 According to this, the control means (50) easily controls the refrigerant circulation state switching means (31, 32, 33) to switch between the first refrigerant circulation state and the second refrigerant circulation state, thereby easily dissipating heat. When the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat exchanger (6, 7) is lower than the predetermined temperature (T1, T2), the indoor heat exchanger (16) absorbs heat from the indoor air to the refrigerant. The temperature of the fluid for the internal combustion engine that radiates heat from the refrigerant to the external air in the outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) and flows out from the heat exchanger for heat dissipation (6, 7) is When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2), the first outdoor heat exchanger (12) absorbs heat from the external air to the refrigerant, and the second outdoor heat exchanger (13) converts the refrigerant to the external air. Heat can be dissipated.
また、請求項5に記載の発明では、
第1の室外熱交換器(12)と第2の室外熱交換器(13)とが冷媒流れに対し直列配置され、
第1の室外熱交換器(12)と第2の室外熱交換器(13)とを接続する冷媒配管(120)は、冷媒を減圧する減圧手段(117)が設けられた第1冷媒配管(121)と、減圧手段(117)をバイパスして冷媒を流す第2冷媒配管(122)とからなり、
冷媒の流通経路を第1冷媒配管(121)もしくは第2冷媒配管(122)に選択的に切り替える冷媒経路切替手段(131)を備え、
制御手段(50)は、
物理量検出手段(6b、7b)が検出する内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度未満に対応した値であると判断した場合には、第2の室外熱交換器(13)を流出した冷媒が第2冷媒配管(122)を介して第1の室外熱交換器(12)に流入し、
放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上もしくは関連物理量が内燃機関用流体所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、第2の室外熱交換器(13)を流出した冷媒が第1冷媒配管(121)を介して第1の室外熱交換器(12)に流入するように、冷媒経路切替手段(131)の切り替え制御を行うことを特徴としている。
In the invention according to
The first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) are arranged in series with respect to the refrigerant flow,
The refrigerant pipe (120) connecting the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) is a first refrigerant pipe (110) provided with a decompression means (117) for depressurizing the refrigerant. 121) and a second refrigerant pipe (122) for bypassing the decompression means (117) and flowing the refrigerant,
Refrigerant path switching means (131) for selectively switching the refrigerant flow path to the first refrigerant pipe (121) or the second refrigerant pipe (122),
The control means (50)
Based on the temperature of the fluid for the internal combustion engine detected by the physical quantity detection means (6b, 7b) or the related physical quantity,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is less than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the internal combustion engine fluid lower than the predetermined temperature. The refrigerant that has flowed out of the second outdoor heat exchanger (13) flows into the first outdoor heat exchanger (12) through the second refrigerant pipe (122),
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is equal to or higher than the predetermined temperature of the internal combustion engine fluid. The refrigerant path switching means (131) so that the refrigerant flowing out of the second outdoor heat exchanger (13) flows into the first outdoor heat exchanger (12) through the first refrigerant pipe (121). The switching control is performed.
これによると、制御手段(50)は、冷媒経路切替手段(131)を切り替え制御して冷媒経路を第1冷媒配管(121)もしくは第2冷媒配管(122)に選択的に切り替えることで、容易に、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満である場合には、室内熱交換器(16)で室内空気から冷媒に吸熱を行いつつ第1の室外熱交換器(12)および第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行い、放熱用熱交換器(6、7)から流出する内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)以上である場合には、第1の室外熱交換器(12)で外部空気から冷媒に吸熱を行いつつ第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うことができる。 According to this, the control means (50) is easily switched by selectively switching the refrigerant path to the first refrigerant pipe (121) or the second refrigerant pipe (122) by switching the refrigerant path switching means (131). When the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat dissipation heat exchanger (6, 7) is lower than the predetermined temperature (T1, T2), the indoor heat exchanger (16) absorbs heat from the indoor air to the refrigerant. For the internal combustion engine that radiates heat from the refrigerant to the external air by the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) while performing the heat, and flows out from the heat exchanger for heat radiation (6, 7) When the temperature of the fluid is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2), the first outdoor heat exchanger (12) absorbs heat from the external air to the refrigerant, and the second outdoor heat exchanger (13) uses the refrigerant. Can radiate heat to the outside air.
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明を適用した第1の実施形態における車両用の冷却装置の概略模式構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cooling device for a vehicle in a first embodiment to which the present invention is applied.
本実施形態の冷却装置は、車両のエンジンルーム2内に設けられたインタークーラ6およびラジエータ7を備えている。インタークーラ6は、ターボチャージャ5等の過給器により加圧され内燃機関であるエンジン4に吸入される前の吸入空気を、外部流体である空気との熱交換により冷却するための熱交換器である。また、ラジエータ7は、エンジン4の冷却水を内部に流通し、この冷却水を外部流体である空気との熱交換により冷却するための熱交換器である。
The cooling device of the present embodiment includes an
ラジエータ7は、インタークーラ6の外部空気流れ下流側に配置されており、ラジエータ7の更に外部空気流れ下流側には、例えば軸流式の送風ファン8が配設されている。そして、走行風が流れたり送風ファン8が駆動して送風が行われたりした場合には、インタークーラ6の熱交換部を通過した外部空気が、ラジエータ7の熱交換部を通過するようになっている。
The
ここで、吸入空気および冷却水が内燃機関を流通する内燃機関用流体に相当し、インタークーラ6およびラジエータ7が、内燃機関用流体から外部を流通する空気に放熱して内燃機関用流体を冷却する放熱用熱交換器に相当する。
Here, the intake air and the cooling water correspond to an internal combustion engine fluid flowing through the internal combustion engine, and the
本実施形態の冷却装置は、車両用空調装置の主要部をなす蒸気圧縮式の冷凍サイクル10を備えている。
The cooling device of the present embodiment includes a vapor
冷凍サイクル10は、吸入したガス状冷媒を圧縮吐出する圧縮機11と、圧縮機11から吐出された冷媒を外気と熱交換して凝縮する凝縮器となる室外熱交換器12、13と、室外熱交換器12、13で凝縮された冷媒を気液分離して液状冷媒を下流側に送るレシーバ14と、この液状冷媒を減圧する膨張弁15と、膨張弁15で減圧された冷媒を蒸発する蒸発器16とを備え、これらを、冷媒循環回路をなす冷媒配管20により接続して構成されている。
The
冷媒配管20は、圧縮機11の冷媒吐出側において配管21、22に分岐しており、分岐点には例えば四方弁からなる流路切替弁31が設けられている。配管21には室外熱交換器12が配設され、配管22には室外熱交換器13が配設されており、配管21、22は、両室外熱交換器12、13より下流側かつレシーバ14より上流側において合流し、合流点には例えば四方弁からなる流路切替弁32が設けられている。
The
配管21、22の分岐点には、配管23の上流端も接続しており、配管23の下流端は蒸発器16よりも下流側の圧縮機11の冷媒吸入側に接続している。そして、配管23の下流端側の接続点には、配管23内を圧縮機11冷媒吸入口側に対し連通もしくは遮断する例えば三方弁からなる流路切替弁33が設けられている。
The upstream end of the
また、配管21、22の合流点には、配管24の上流端も接続しており、配管24の下流端は、室外熱交換器12と配管21、22の合流点との間において配管21に接続している。そして、配管24には、配管24を流通する冷媒を減圧膨張するための膨張弁17が配設されている。
The upstream end of the
配管21、22、23の接続点に設けられた流路切替弁31は、圧縮機11の冷媒吐出側を配管21内および配管22内と連通し、配管23内とは遮断する第1モードと、圧縮機11の冷媒吐出口側を配管22内と連通するとともに、配管21内と配管23内とを連通し、各連通構成相互を遮断する第2モードとを形成できるようになっている。
The flow
また、配管21、22、24の接続点に設けられた流路切替弁32は、配管21内および配管22内をレシーバ14の流入側と連通し、配管24内とは遮断する第1モードと、配管22内と配管24内とを連通し、この連通構成を配管21内およびレシーバ14の流入側とは遮断する第2モードとを形成できるようになっている。
The flow
ここで、流路切替弁31、32をなす四方弁とは、4方向に延びる冷媒経路の連通、遮断状態を切り替える弁ということであって、例えば、流路切替弁31は図3に模式構成を示す弁構造により実現することができる。図3に示すように、流路切替弁31は、圧縮機11の吐出側、配管21内、および、配管22内を連通する連通路が形成されたブロック体31aと、圧縮機11の吐出側と配管22内とを連通する連通路、および、配管21内と配管23内とを連通する連通路が形成されたブロック体31bとを、アクチュエータ31cでスライド移動させて、4つの冷媒経路間の連通、遮断状態を切り替えるものとすることができる。
Here, the four-way valve that forms the flow
図1から明らかなように、冷凍サイクル10の構成要素のうち、膨張弁15、蒸発器16および冷媒配管20の一部は車室3内に配置され、他の構成要素は、車室外であるエンジンルーム2内に配置されている。なお、膨張弁15は車室3内に配置されるものに限らず、エンジンルーム2内もしくはエンジンルーム2と車室3とを区画する隔壁の位置に配置されるものであってもよい。ここで、蒸発器16は、室内に設けられ、内部を流通する冷媒との熱交換で室内の空気を冷却する室内熱交換器に相当する。
As is apparent from FIG. 1, among the components of the
両室外熱交換器12、13のうち配管21に配設された室外熱交換器12は、コア部(熱交換部)形成面がインタークーラ6のコア部およびラジエータ7のコア部と平行となるように、両放熱用熱交換器に対し並設されており、コア部形成面が延びる方向の寸法、すなわち高さおよび幅が、インタークーラ6およびラジエータ7とほぼ同等となっている。そして、インタークーラ6およびラジエータ7よりも外部空気流れ上流側で空気流れ方向(図6図示車両前後方向AAに同じ)のインタークーラ6およびラジエータ7投影範囲内に設けられている。すなわち、室外熱交換器12は、車両前方側から見たときにインタークーラ6およびラジエータ7に重なるように配置されている。本例では、室外熱交換器12の全体がインタークーラ6およびラジエータ7に重なるように配置されている。
Of the
一方、両室外熱交換器12、13のうち配管22に配設された室外熱交換器13は、本例ではコア部の面積が室外熱交換器12のコア部面積よりも小さい比較的小型の熱交換器を採用しており、インタークーラ6およびラジエータ7の外部空気流れ方向(図6図示車両前後方向AAに同じ)のインタークーラ6およびラジエータ7投影範囲外に設けられている。すなわち、室外熱交換器13は、車両前方側から見たときにインタークーラ6およびラジエータ7に重ならないように配置されている。本例では、室外熱交換器13の全体がインタークーラ6およびラジエータ7に重ならないように配置されている。
On the other hand, of the
ここで、室外熱交換器12は本実施形態において第1の室外熱交換器に相当するもの言え、室外熱交換器13は本実施形態において第2の室外熱交換器に相当するもの言える。
Here, it can be said that the
図6に、車両1の上方側から見た各熱交換器等の車両搭載位置を示し、図7に車両1の前方側から見た各熱交換器の車両搭載位置を示す。
FIG. 6 shows the vehicle mounting positions of the heat exchangers and the like as viewed from above the
図6に示すように、エンジンルーム2内の車両1前方側の部分に、前方側から室外熱交換器12、インタークーラ6、ラジエータ7の順に配設されている。室外熱交換器12、インタークーラ6、およびラジエータ7は、例えば予め相互に組み付けられたモジュール体(相互組付体)として一括して車両に搭載されており、いずれもコア部が車両左右方向(車両幅方向)に延びるように搭載されている。
As shown in FIG. 6, an
また、室外熱交換器13は、室外熱交換器12、インタークーラ6、およびラジエータ7の車両側方側(エンジンルーム2内の前輪タイヤハウスより前方)に一対搭載され、いずれも、コア部が車両左右方向に対し若干傾斜して、外部空気流上流側面が車両内側を向くように配置されている。
A pair of
図7に示すように、室外熱交換器12、インタークーラ6、ラジエータ7は、車両1の幅方向中央部においてエンジンルーム2の上下方向(高さ方向)のほぼ全域にわたるように配置され、室外熱交換器13は、車両1の幅方向の両端部側においてヘッドライトより下方側に配置されている。
As shown in FIG. 7, the
このような位置に搭載されることによって、室外熱交換器12、インタークーラ6、ラジエータ7は、車両1のラジエータグリル(フロントグリル開口部)1a、バンパセンタグリル(バンパセンタ開口部)1bからエンジンルーム2内に流入する空気を外部流体として導入しやすくなっている。また。室外熱交換器13は、搭載位置およびコア部上流側面が車両中央側を向くように若干傾斜して搭載されることによって、車両1のバンパサイドグリル(バンパサイド開口部)1cからエンジンルーム2内に流入する空気ばかりでなく、ラジエータグリル1a、バンパセンタグリル1bからエンジンルーム2内に流入する空気の一部をも、外部流体として導入しやすくなっている。
By being mounted in such a position, the
図1に示すように、エンジン4に吸入空気を供給するための吸気配管6aには、インタークーラ6から流出する吸入空気の温度を検出する温度検出手段である温度センサ6bが設けられている。また、エンジン4の冷却水をラジエータ7に循環する冷却水配管7aには、ラジエータ7から流出する冷却水の温度を検出する温度検出手段である温度センサ7bが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
エンジン吸入空気およびエンジン冷却水は、内燃機関であるエンジン4を流通する内燃機関用流体であり、両温度センサ6b、7bは、放熱用熱交換器から流出する内燃機関用流体の温度を検出する物理量検出手段に相当する。
The engine intake air and the engine cooling water are fluids for an internal combustion engine that flows through the
車室3内に配設された制御手段である制御装置50は、温度センサ6b、7bから入力する温度情報に基づいて、冷媒循環状態切替手段である流路切替弁31、32、33を切替制御し、冷凍サイクル10内の冷媒循環状態を切り替えるようになっている。本例では、制御装置50を、車両用空調装置の運転制御を行う空調装置制御装置(所謂エアコンECU)としている。
The
次に、上記構成に基づき、本実施形態の冷却装置の作動について説明する。ここで、図2は、制御装置50による冷媒循環状態切替制御処理動作を示したフローチャートである。
Next, based on the said structure, the action | operation of the cooling device of this embodiment is demonstrated. Here, FIG. 2 is a flowchart showing the refrigerant circulation state switching control processing operation by the
図2に示すように、制御装置50は、車両用空調装置を運転しているときには、常に温度センサ6b、7bが検出する温度を監視している。そして、まず、温度センサ6bからの温度情報に基づいて、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気温度が所定温度T1℃以上であるか否か判断する(ステップ200)。インタークーラ6出口のエンジン吸入空気温度がT1℃未満である(ステップ200においてNO)と判断した場合には、次に、温度センサ7bからの温度情報に基づいて、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水温度が所定温度T2℃以上であるか否か判断する(ステップ210)。ラジエータ76出口のエンジン冷却水温度がT2℃未満である(ステップ210においてNO)と判断した場合には、ステップ220を実行し、ステップ200へリターンする。
As shown in FIG. 2, the
また、ステップ200でインタークーラ6出口のエンジン吸入空気温度がT1℃以上である(ステップ200においてYES)と判断した場合、もしくは、ステップ210でラジエータ7出口のエンジン冷却水温度がT2℃以上である(ステップ210においてYES)と判断した場合には、ステップ230を実行し、ステップ200へリターンする。
If it is determined in
ステップ220では、流路切替弁31を前述の第1モードに設定するとともに、流路切替弁32も前述の第1モードに設定する。さらに、配管23内が圧縮機11の冷媒吸入側と遮断されるように流路切替弁33を切り替える。
In
これにより、図4に示すような冷媒循環経路が形成される。図4および後で説明する図5では、冷媒が流通する経路を実線で、冷媒の流通が中止される経路を破線で示している。なお、図4および図5では、インタークーラ6、ラジエータ7、および冷凍サイクル10以外の図示を省略するとともに、冷凍サイクル10中のレシーバ14の図示も省略している。
Thereby, a refrigerant circulation path as shown in FIG. 4 is formed. In FIG. 4 and FIG. 5 described later, a path through which the refrigerant flows is indicated by a solid line, and a path through which the refrigerant is stopped is indicated by a broken line. 4 and 5, illustrations other than the
図4に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒は、配管21と配管22とに分流し室外熱交換器12と室外熱交換器13とに冷媒が並流する。両室外熱交換器12、13内を通過する冷媒はそれぞれ外部空気に放熱して凝縮し、合流した後にレシーバ14(図1参照)に流入する。レシーバに流入した冷媒は内部で気液分離され液状冷媒が流出する。レシーバから流出した液状冷媒は膨張弁15で減圧膨張され蒸発器16へ送られる。
As shown in FIG. 4, the refrigerant discharged from the
蒸発器16内において冷媒は外部を流れる空気と熱交換して蒸発し、蒸発器16から流出した冷媒は圧縮機11に再度吸入される。蒸発器16における熱交換で冷却された外部流体である空気は、図示しないヒータコアにより適宜再加熱された後、吹出口から吹き出されて車室内の空調を行う。
In the
一方、ステップ230では、流路切替弁31を前述の第2モードに設定するとともに、流路切替弁32も前述の第2モードに設定する。さらに、配管23内が圧縮機11吸入口側と連通されるように流路切替弁33を切り替える。これにより、図5に示すような冷媒循環経路が形成される。
On the other hand, in
図5に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒は、配管22を流れ室外熱交換器13で外部空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は配管22から配管24に導かれ、膨張弁17で減圧膨張され配管21に流入して室外熱交換器12へ送られる。
As shown in FIG. 5, the refrigerant discharged from the
室外熱交換器12内において冷媒は外部を流れる空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器12から流出した冷媒は、配管23を介して圧縮機11冷媒吸入側に送られ圧縮機11に再度吸入される。室外熱交換器12における熱交換で冷却された外部流体である空気は、インタークーラ6のコア部、ラジエータ7のコア部を順次通過し、エンジン吸入空気およびエンジン冷却水を冷却する。
In the
ステップ220が実行されて図4に示すように室外熱交換器12と室外熱交換器13とに冷媒が並流する状態が、本実施形態における第1冷媒循環状態であり、ステップ230が実行されて図5に示すように室外熱交換器13から流出した冷媒が室外熱交換器12に流入する状態が、本実施形態における第2冷媒循環状態である。そして、冷媒経路切替手段である流路切替弁31、32、33が、本実施形態において第1冷媒循環状態と第2冷媒循環状態とを切り替える冷媒循環状態切替手段である。
As shown in FIG. 4, the state in which the refrigerant flows in parallel to the
上述の構成および作動によれば、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気の温度が所定温度T1℃未満であり、かつ、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水の温度が所定温度T2℃未満である場合には、室外熱交換器12および室外熱交換器13で冷媒から外部空気に放熱を行うとともに、蒸発器16で室内空気から冷媒に吸熱を行い、車室内の空気を冷却して車室内を効率よく空調する。このとき、両室外熱交換器12、13はいずれも凝縮器として機能している。
According to the above-described configuration and operation, when the temperature of the engine intake air flowing out from the
また、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気の温度が所定温度T1℃以上であるか、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水の温度が所定温度T2℃以上である場合には、室外熱交換器13で冷媒から外部空気に放熱を行うとともに、室外熱交換器12で外部空気から冷媒に吸熱を行い、室外熱交換器12よりも外部空気流れ下流側に配置されたインタークーラ6およびラジエータ7に、室外熱交換器12で冷却された外部空気を供給する。これにより、エンジン吸入空気の温度をエンジンの吸入効率に基づいて定まる所定温度未満とし、エンジン冷却水の温度をエンジン運転効率に基づいて定まる所定温度未満としている。このときには、室外熱交換器13が凝縮器として機能し、室外熱交換器12が蒸発器として機能している。
When the temperature of the engine intake air flowing out from the
したがって、エンジン4が性能を発揮するためにインタークーラ6およびラジエータ7から比較的多量の放熱が必要な場合には、インタークーラ6およびラジエータ7の外部空気流れの上流側で、室外熱交換器12により外部空気を冷却できるので、インタークーラ6およびラジエータ7の大型化を抑制しつつ放熱性能を向上することができる。
Therefore, when a relatively large amount of heat is required from the
また、図5に示すように、第2冷媒循環状態を形成したときには、室内熱交換器である蒸発器16への冷媒循環が中止される。したがって、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気の温度が所定温度T1℃以上であるか、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水の温度が所定温度T2℃以上である場合には、室外熱交換器13で放熱して凝縮した冷媒を蒸発器16に供給せず、全て室外熱交換器12に供給するので、室外熱交換器12により外部空気を確実に冷却してインタークーラ6およびラジエータ7に送ることができる。
As shown in FIG. 5, when the second refrigerant circulation state is formed, the refrigerant circulation to the
本実施形態の冷却装置は、車両走行時における放熱用熱交換器であるインタークーラ6やラジエータ7、および空調装置の冷凍サイクル10中の室外熱交換器の使われ方に着目した制御を行うことを特徴とし、特に、冷凍サイクル10を用いて放熱用熱交換器を有する冷却系の性能を補助することを特徴としている。
The cooling device of the present embodiment performs control focusing on how the outdoor heat exchanger in the
冷凍サイクル10の冷媒からの放熱性能が求められるのは車両のアイドリング時や低速走行時である。車両のアイドリング時や低速走行時には、エンジン4への吸気量も少なく冷却水温も比較的低いため、冷凍サイクル10には図4に示したように冷媒が循環し、両室外熱交換器12、13を冷媒流れに対し並列に使用して冷媒凝縮性能を高め空調性能を向上することができる。
The ability to dissipate heat from the refrigerant in the
また、通常走行時には、従来一般的にはラジエータ等よりも車両前方側に配置された凝縮器(本実施形態における室外熱交換器12に相当する熱交換器)のみで冷媒からの放熱を行っていたが、本実施形態によれば両室外熱交換器12、13により冷媒から放熱を行うことができるため、圧縮機11の仕事量を低減しても空調性能を確保することができる。
Further, during normal traveling, heat is generally radiated from the refrigerant only by a condenser (a heat exchanger corresponding to the
また、インタークーラ6やラジエータ7の冷却系の性能が必要となるのは、エンジン4への吸気量が比較的多く冷却水温も比較的高くなる登坂走行時や高速走行時である。登坂走行時や高速走行時には、図5に示したように、一時的に空調をカットして、アイドリング時や低速、通常走行時に凝縮器として用いていた室外熱交換器12を蒸発器とすることで、冷却系の性能を一時的に補助して放熱用熱交換器からの放熱性能を向上することができる。
In addition, the cooling system performance of the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図8ないし図11に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
本第2の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、室外熱交換器13から流出した冷媒が常に室外熱交換器12に流入するように室外熱交換器12、13を冷媒流れに対して直列配置した点が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
Compared with the first embodiment described above, the second embodiment uses the
なお、図8、図10、および図11では、第1の実施形態における図4、図5と同様に、インタークーラ6、ラジエータ7、および冷凍サイクル以外の図示を省略するとともに、冷凍サイクル中のレシーバの図示も省略している。また、図10および図11では、第1の実施形態における図4、図5と同様に、冷媒が流通する経路を実線で、冷媒の流通が中止される経路を破線で示している。
8, 10, and 11, illustrations other than the
図8に示すように、本実施形態では、冷凍サイクル110は、第1の室外熱交換器である室外熱交換器12と第2の室外熱交換器である室外熱交換器13とを冷媒流れに対し直列配置している。そして、冷凍サイクルを構成する要素間を接続する冷媒配管120のうち、室外熱交換器12と室外熱交換器13とを接続する冷媒配管部分は、配管121と配管122とで構成されている。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the
配管121には冷媒を減圧膨張する減圧手段である膨張弁117が設けられており、配管122の上流端は膨張弁117より上流側で配管121に接続し、下流端は膨張弁117より下流側で配管121に接続している。これにより、配管122は膨張弁117をバイパスして冷媒を流す経路を形成している。
The
配管121の配管122上流端接続点には、冷媒の流通経路を膨張弁117を通過する配管121側と膨張弁117をバイパスする配管122側とで選択的に切り替える例えば三方弁からなる流路切替弁131が配設されている。
At the upstream end connection point of the
ここで、配管121が本実施形態における第1冷媒配管に相当し、配管122が本実施形態における第2冷媒配管に相当すると言える。そして、流路切替弁131が、冷媒の流通経路を第1冷媒配管もしくは第2冷媒配管に選択的に切り替える冷媒経路切替手段に相当すると言える。
Here, it can be said that the
また、冷媒配管120は、室外熱交換器12よりも下流側で配管123と配管124との分岐しており、配管123と配管124とは圧縮機11より上流側で合流接続している。膨張弁15および室内熱交換器である蒸発器16は、配管123に設けられており、配管123と配管124との分岐点には、冷媒の流通経路を膨張弁15および蒸発器16を通過する配管123側と膨張弁15および蒸発器16をバイパスする配管124側とで選択的に切り替える例えば三方弁からなる流路切替弁132が配設されている。
Further, the
図8では図示を省略しているが、車室内に配設された制御手段である制御装置は、前述の第1の実施形態と同様に、温度センサ6b、7b(図1参照)から入力する温度情報に基づいて、冷媒循環状態切替手段である流路切替弁131、132を切替制御し、冷凍サイクル110内の冷媒循環状態を切り替えるようになっている。
Although not shown in FIG. 8, the control device, which is a control means disposed in the passenger compartment, inputs from the
次に、上記構成に基づき、本実施形態の冷却装置の作動について説明する。ここで、図9は、制御装置による冷媒循環状態切替制御処理動作を示したフローチャートである。 Next, based on the said structure, the action | operation of the cooling device of this embodiment is demonstrated. Here, FIG. 9 is a flowchart showing the refrigerant circulation state switching control processing operation by the control device.
図9に示すように、制御装置は、ステップ200でインタークーラ6出口のエンジン吸入空気温度がT1℃未満であると判断し、さらに、ステップ210でラジエータ7から流出するエンジン冷却水温度が所定温度T2℃未満であると判断した場合には、ステップ320を実行し、ステップ200へリターンする。
As shown in FIG. 9, the control device determines in
また、ステップ200でインタークーラ6出口のエンジン吸入空気温度がT1℃以上であると判断した場合、もしくは、ステップ210でラジエータ7出口のエンジン冷却水温度がT2℃以上であると判断した場合には、ステップ330を実行し、ステップ200へリターンする。
If it is determined in
ステップ320では、冷媒流路が配管122側となるように流路切替弁131を切り替えるとともに、冷媒流路が配管123側となるように流路切替弁132を切り替える。これにより、図10に示すような冷媒循環経路が形成される。
In
図10に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒は、室外熱交換器13に流入し室外熱交換器13内で外部空気に放熱して一部が凝縮する。一部が凝縮した冷媒は配管122を介して室外熱交換器12に導かれ、室外熱交換器12内で外部空気に放熱してさらに凝縮する。両室外熱交換器12、13で凝縮した冷媒は、配管123内に流入して膨張弁15で減圧膨張された後に蒸発器16へ送られる。
As shown in FIG. 10, the refrigerant discharged from the
蒸発器16内において冷媒は外部を流れる空気と熱交換して蒸発し、蒸発器16から流出した冷媒は圧縮機11に再度吸入される。蒸発器16における熱交換で冷却された外部流体である空気は、図示しないヒータコアにより適宜再加熱された後、吹出口から吹き出されて車室内の空調を行う。
In the
一方、ステップ330では、冷媒流路が配管121側となるように流路切替弁131を切り替えるとともに、冷媒流路が配管124側となるように流路切替弁132を切り替える。これにより、図11に示すような冷媒循環経路が形成される。
On the other hand, in
図11に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒は、室外熱交換器13に流入し室外熱交換器13内で外部空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は配管121内に導かれ、膨張弁117で減圧膨張されて室外熱交換器12へ送られる。
As shown in FIG. 11, the refrigerant discharged from the
室外熱交換器12内において冷媒は外部を流れる空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器12から流出した冷媒は、配管124を介して圧縮機11冷媒吸入側に送られ圧縮機11に再度吸入される。室外熱交換器12における熱交換で冷却された外部流体である空気は、インタークーラ6のコア部、ラジエータ7のコア部を順次通過し、エンジン吸入空気およびエンジン冷却水を冷却する。
In the
ステップ320が実行されて図10に示すように室外熱交換器13から流出した冷媒が膨張弁117を通過せずに室外熱交換器12に流れる状態が、本実施形態における第1冷媒循環状態であり、ステップ330が実行されて図11に示すように室外熱交換器13から流出した冷媒が膨張弁117で減圧されて室外熱交換器12に流入する状態が、本実施形態における第2冷媒循環状態であると言える。そして、流路切替弁131、132が、本実施形態において第1冷媒循環状態と第2冷媒循環状態とを切り替える冷媒循環状態切替手段であると言える。
The state in which the refrigerant that has flowed out of the
上述の構成および作動によれば、第1の実施形態と同様に、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気の温度が所定温度T1℃未満であり、かつ、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水の温度が所定温度T2℃未満である場合には、室外熱交換器12および室外熱交換器13で冷媒から外部空気に放熱を行うとともに、蒸発器16で室内空気から冷媒に吸熱を行い、車室内の空気を冷却して車室内を効率よく空調する。このとき、両室外熱交換器12、13はいずれも凝縮器として機能している。
According to the configuration and operation described above, the temperature of the engine intake air flowing out from the
また、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気の温度が所定温度T1℃以上であるか、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水の温度が所定温度T2℃以上である場合には、室外熱交換器13で冷媒から外部空気に放熱を行うとともに、室外熱交換器12で外部空気から冷媒に吸熱を行い、室外熱交換器12よりも外部空気流れ下流側に配置されたインタークーラ6およびラジエータ7に、室外熱交換器12で冷却された外部空気を供給する。これにより、エンジン吸入空気の温度をエンジンの吸入効率に基づいて定まる所定温度未満とし、エンジン冷却水の温度をエンジン運転効率に基づいて定まる所定温度未満としている。このときには、室外熱交換器13が凝縮器として機能し、室外熱交換器12が蒸発器として機能している。
When the temperature of the engine intake air flowing out from the
したがって、エンジン4が性能を発揮するためにインタークーラ6およびラジエータ7から比較的多量の放熱が必要な場合には、インタークーラ6およびラジエータ7の外部空気流れの上流側で、室外熱交換器12により外部空気を冷却できるので、インタークーラ6およびラジエータ7の大型化を抑制しつつ放熱性能を向上することができる。
Therefore, when a relatively large amount of heat is required from the
また、図11に示すように、第2冷媒循環状態を形成したときには、室内熱交換器である蒸発器16への冷媒循環が中止される。したがって、インタークーラ6から流出するエンジン吸入空気の温度が所定温度T1℃以上であるか、ラジエータ7から流出するエンジン冷却水の温度が所定温度T2℃以上である場合には、室外熱交換器13で放熱して凝縮した冷媒を蒸発器16で蒸発させないので、全て室外熱交換器12で蒸発させることが可能であり、室外熱交換器12により外部空気を確実に冷却してインタークーラ6およびラジエータ7に送ることができる。
As shown in FIG. 11, when the second refrigerant circulation state is formed, the refrigerant circulation to the
本実施形態の冷却装置においても、第1の実施形態と同様に、車両走行時における放熱用熱交換器であるインタークーラ6やラジエータ7、および空調装置の冷凍サイクル110中の室外熱交換器の使われ方に着目した制御を行うことを特徴とし、特に、冷凍サイクル110を用いて放熱用熱交換器を有する冷却系の性能を補助することを特徴としている。
Also in the cooling device of the present embodiment, as in the first embodiment, the
冷凍サイクル110の冷媒からの放熱性能が求められるのは車両のアイドリング時や低速走行時である。車両のアイドリング時や低速走行時には、エンジン4への吸気量も少なく冷却水温も比較的低いため、冷凍サイクル110には図10に示したように冷媒が循環し、両室外熱交換器12、13で冷媒を凝縮して冷媒凝縮性能を高め空調性能を向上することができる。
The heat dissipation performance from the refrigerant of the
また、通常走行時には、従来一般的にはラジエータ等の車両前方側に配置された凝縮器(本実施形態における室外熱交換器12に相当する熱交換器)のみで冷媒からの放熱を行っていたが、本実施形態によれば両室外熱交換器12、13により冷媒から放熱を行うことができるため、圧縮機11の仕事量を低減しても空調性能を確保することができる。
Further, during normal running, heat is conventionally radiated from the refrigerant only by a condenser (a heat exchanger corresponding to the
また、インタークーラ6やラジエータ7の冷却系の性能が必要となるのは登坂走行時や高速走行時である。登坂走行時や高速走行時には、図11に示したように、一時的に空調をカットして、アイドリング時や低速、通常走行時に凝縮器として用いていた室外熱交換器12を蒸発器とすることで、冷却系の性能を一時的に補助して放熱用熱交換器からの放熱性能を向上することができる。
The performance of the cooling system of the
(他の実施形態)
上記各実施形態では、室外熱交換器13を凝縮器とし室外熱交換器12を蒸発器とする第2冷媒循環状態を形成したときには、室内熱交換器である蒸発器16への冷媒循環を中止しているが、室外熱交換器13で放熱した冷媒を室外熱交換器12と室内熱交換器である蒸発器16とに送り、室外熱交換器12で外部空気から冷媒に吸熱を行いつつ、蒸発器16で室内空気から冷媒に吸熱を行うものであってもよい。例えば、第1の実施形態の冷却装置において図12に示すように冷媒を循環するものであってもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, when the second refrigerant circulation state is formed in which the
これによると、室外熱交換器12により外部空気を冷却してインタークーラ6やラジエータ7からの放熱を補助しつつ、蒸発器16で室内空気を冷却して車室内の空調を行なうことができる。
According to this, while the outside air is cooled by the
また、上記各実施形態では、流路切替弁31、32は四方弁からなり、流路切替弁33、131、132は三方弁からなっていたが、弁構造はこれに限定されるものではなく、例えば、四方弁を三方弁としたり、開閉弁を組み合わせたりして同様な流路切替構成を形成するものであってもよい。
Moreover, in each said embodiment, the flow-
また、上記各実施形態では、インタークーラ6から流出する吸気の温度とラジエータ7から流出する冷却水の温度とに基づいて冷媒循環経路を切り替える制御を行っていたが、冷媒循環経路を切り替える制御は放熱用熱交換器から流出する内燃機関用流体の温度に基づいて行うものに限定されず、放熱用熱交換器から流出する内燃機関用流体の温度に関連する関連物理量に基づいて行うものであってもよい。例えば、インタークーラ6から流出する吸気の圧力に基づいて行うものでもよく、また、エンジン回転数やエンジンに供給される燃料供給量に基づいて行うものであってもよい。
Further, in each of the above embodiments, the control for switching the refrigerant circulation path is performed based on the temperature of the intake air flowing out from the
また、上記各実施形態では、インタークーラ6から流出する吸気の温度とラジエータ7から流出する冷却水の温度とに基づいて冷媒循環経路を切り替える制御を行っていたが、いずれかのみに基づくものであってもよい。また、放熱用熱交換器もインタークーラ6およびラジエータ7に限定されるものではなく、例えば、オイルクーラやEGRガスクーラ等であってもかまわない。これら放熱用熱交換器の1つもしくは複数から流出する内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、冷媒循環経路の切替制御を行うものであればよい。
Further, in each of the above embodiments, the control for switching the refrigerant circulation path is performed based on the temperature of the intake air flowing out of the
また、上記各実施形態では、冷凍サイクル10、110は、圧縮機11から吐出された冷媒を室外熱交換器で放熱して凝縮するものであったが、二酸化炭素冷媒等の冷媒を圧縮機で臨界圧以上にまで加圧して吐出し、室外熱交換器内で放熱した際に冷媒が凝縮しない所謂超臨界冷凍サイクルにも本発明を適用することができる。
Further, in each of the above embodiments, the refrigeration cycles 10 and 110 dissipate the refrigerant discharged from the
また、上記各実施形態では、冷却装置は車両に搭載されるものであったが、定置式の冷却装置であっても本発明を適用することは可能である。ただし、車両用の冷却装置では、車両への搭載スペース等の制約から、放熱用熱交換器の外部流体流れ上流側に冷凍サイクルの室外熱交換器を配置することが多いので、本発明を適用して極めて有効である。 In each of the above embodiments, the cooling device is mounted on a vehicle. However, the present invention can be applied even to a stationary cooling device. However, in a cooling device for a vehicle, the outdoor heat exchanger of the refrigeration cycle is often arranged upstream of the external fluid flow of the heat radiating heat exchanger due to restrictions such as a mounting space in the vehicle. It is extremely effective.
4 エンジン(内燃機関)
6 インタークーラ(放熱用熱交換器)
7 ラジエータ(放熱用熱交換器)
6b、7b 温度センサ(物理量検出手段)
12 室外熱交換器(第1の室外熱交換器)
13 室外熱交換器(第2の室外熱交換器)
16 蒸発器(室内熱交換器)
20、120 冷媒配管
31、32、33 流路切替弁(冷媒循環状態切替手段)
50 制御装置(制御手段)
117 膨張弁(減圧手段)
121 配管(第1冷媒配管)
122 配管(第2冷媒配管)
131 流路切替弁(冷媒経路切替手段)
AA 車両前後方向(外部の空気流れ方向)
4 engine (internal combustion engine)
6 Intercooler (Heat dissipation heat exchanger)
7 Radiator (Heat dissipation heat exchanger)
6b, 7b Temperature sensor (physical quantity detection means)
12 Outdoor heat exchanger (first outdoor heat exchanger)
13 Outdoor heat exchanger (second outdoor heat exchanger)
16 Evaporator (indoor heat exchanger)
20, 120 Refrigerant piping 31, 32, 33 Flow path switching valve (refrigerant circulation state switching means)
50 Control device (control means)
117 Expansion valve (pressure reduction means)
121 Piping (first refrigerant piping)
122 Piping (second refrigerant piping)
131 Flow path switching valve (refrigerant path switching means)
AA Vehicle longitudinal direction (external air flow direction)
Claims (5)
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段(6b、7b)と、
室内に設けられ、内部を流通する冷媒との熱交換で前記室内の空気を冷却する室内熱交換器(16)と、
前記放熱用熱交換器(6、7)よりも空気流れ上流側で前記空気流れ方向(AA)の前記放熱用熱交換器(6、7)投影範囲内に設けられ、前記室内用熱交換器(16)と冷媒配管(20)で接続されて、内部を流通する冷媒と外部を流通する空気との熱交換を行う第1の室外熱交換器(12)と、
前記空気流れ方向(AA)の前記放熱用熱交換器(6、7)投影範囲外に設けられ、前記室内熱交換器(16)および前記第1の室外熱交換器(12)と冷媒配管(20)で接続されて、内部を流通する冷媒と外部を流通する空気との熱交換を行う第2の室外熱交換器(13)と、
前記室内熱交換器(16)、前記第1の室外熱交換器(12)、および前記第2の室外熱交換器(13)への冷媒循環状態を制御する制御手段(50)と、を備え、
前記制御手段(50)は、
前記物理量検出手段(6b、7b)が検出する前記内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度が所定温度(T1、T2)未満もしくは前記関連物理量が前記所定温度未満に対応した値であると判断した場合には、前記第1の室外熱交換器(12)および前記第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うとともに、前記室内熱交換器(16)で室内空気から冷媒に吸熱を行い、
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度が前記所定温度(T1、T2)以上もしくは前記関連物理量が前記所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、前記第1の室外熱交換器(12)で外部空気から冷媒に吸熱を行うとともに、前記第2の室外熱交換器(13)で冷媒から外部空気に放熱を行うように、前記冷媒循環状態を切り替えることを特徴とする冷却装置。 A heat-dissipating heat exchanger (6, 7) that is provided outside and radiates heat from the internal combustion engine fluid flowing through the internal combustion engine (4) to the air flowing outside to cool the internal combustion engine fluid;
Physical quantity detection means (6b, 7b) for detecting the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out of the heat-dissipating heat exchanger (6, 7) or its related physical quantity;
An indoor heat exchanger (16) that is provided indoors and cools the indoor air by heat exchange with a refrigerant circulating in the interior;
The indoor heat exchanger is provided within the projection range of the heat dissipation heat exchanger (6, 7) in the air flow direction (AA) on the upstream side of the airflow from the heat dissipation heat exchanger (6, 7). (16) and a refrigerant pipe (20) connected to each other, a first outdoor heat exchanger (12) for exchanging heat between the refrigerant circulating inside and the air circulating outside,
The heat exchanger for heat dissipation (6, 7) in the air flow direction (AA) is provided outside the projection range, and the indoor heat exchanger (16), the first outdoor heat exchanger (12), and a refrigerant pipe ( 20), and a second outdoor heat exchanger (13) that performs heat exchange between the refrigerant that circulates inside and the air that circulates outside,
Control means (50) for controlling the refrigerant circulation state to the indoor heat exchanger (16), the first outdoor heat exchanger (12), and the second outdoor heat exchanger (13). ,
The control means (50)
Based on the temperature of the internal combustion engine fluid detected by the physical quantity detection means (6b, 7b) or its related physical quantity,
When it is determined that the temperature of the fluid for the internal combustion engine flowing out from the heat exchanger for heat dissipation (6, 7) is less than a predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to less than the predetermined temperature. Radiates heat from the refrigerant to the outside air by the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13), and converts the air from the room air to the refrigerant by the indoor heat exchanger (16). Endothermic,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out of the heat-dissipating heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the predetermined temperature or higher. In the first outdoor heat exchanger (12), the refrigerant absorbs heat from the external air, and the second outdoor heat exchanger (13) dissipates heat from the refrigerant to the external air. A cooling device characterized by switching a circulation state.
前記制御手段(50)は、
前記物理量検出手段(6b、7b)が検出する前記内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度が前記所定温度(T1、T2)未満もしくは前記関連物理量が前記所定温度未満に対応した値であると判断した場合には、前記第1冷媒循環状態を形成し、
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度が前記所定温度(T1、T2)以上もしくは前記関連物理量が前記所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、前記第2冷媒循環状態を形成するように、前記冷媒循環状態切替手段(31、32、33)の切り替え制御を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の冷却装置。 A first refrigerant circulation state in which refrigerant flows in parallel to the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13), and outflow from the second outdoor heat exchanger (13) The refrigerant circulation state switching means (31, 32, 33) for switching the second refrigerant circulation state in which the refrigerant has flowed into the first outdoor heat exchanger (12),
The control means (50)
Based on the temperature of the internal combustion engine fluid detected by the physical quantity detection means (6b, 7b) or its related physical quantity,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat-dissipating heat exchanger (6, 7) is less than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the predetermined temperature. Forming the first refrigerant circulation state,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out of the heat-dissipating heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the predetermined temperature or higher. 4. The switching control of the refrigerant circulation state switching means (31, 32, 33) is performed so as to form the second refrigerant circulation state. 5. Cooling system.
前記第1の室外熱交換器(12)と前記第2の室外熱交換器(13)とを接続する前記冷媒配管(120)は、冷媒を減圧する減圧手段(117)が設けられた第1冷媒配管(121)と、前記減圧手段(117)をバイパスして冷媒を流す第2冷媒配管(122)とからなり、
冷媒の流通経路を前記第1冷媒配管(121)もしくは前記第2冷媒配管(122)に選択的に切り替える冷媒経路切替手段(131)を備え、
前記制御手段(50)は、
前記物理量検出手段(6b、7b)が検出する前記内燃機関用流体の温度もしくはその関連物理量に基づいて、
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度が前記所定温度(T1、T2)未満もしくは前記関連物理量が前記所定温度未満に対応した値であると判断した場合には、前記第2の室外熱交換器(13)を流出した冷媒が前記第2冷媒配管(122)を介して前記第1の室外熱交換器(12)に流入し、
前記放熱用熱交換器(6、7)から流出する前記内燃機関用流体の温度が前記所定温度(T1、T2)以上もしくは前記関連物理量が前記所定温度以上に対応した値であると判断した場合には、前記第2の室外熱交換器(13)を流出した冷媒が前記第1冷媒配管(121)を介して前記第1の室外熱交換器(12)に流入するように、前記冷媒経路切替手段(131)の切り替え制御を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の冷却装置。 The first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) are arranged in series with respect to the refrigerant flow,
The refrigerant pipe (120) connecting the first outdoor heat exchanger (12) and the second outdoor heat exchanger (13) is provided with a decompression means (117) for depressurizing the refrigerant. A refrigerant pipe (121) and a second refrigerant pipe (122) for bypassing the pressure reducing means (117) and flowing the refrigerant,
Refrigerant path switching means (131) for selectively switching the refrigerant flow path to the first refrigerant pipe (121) or the second refrigerant pipe (122);
The control means (50)
Based on the temperature of the internal combustion engine fluid detected by the physical quantity detection means (6b, 7b) or its related physical quantity,
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out from the heat-dissipating heat exchanger (6, 7) is less than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the predetermined temperature. The refrigerant that has flowed out of the second outdoor heat exchanger (13) flows into the first outdoor heat exchanger (12) through the second refrigerant pipe (122),
When it is determined that the temperature of the internal combustion engine fluid flowing out of the heat-dissipating heat exchanger (6, 7) is equal to or higher than the predetermined temperature (T1, T2) or the related physical quantity is a value corresponding to the predetermined temperature or higher. In the refrigerant path, the refrigerant that has flowed out of the second outdoor heat exchanger (13) flows into the first outdoor heat exchanger (12) through the first refrigerant pipe (121). The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein switching control of the switching means (131) is performed.
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