JP2011127888A - 加熱冷却システム - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒循環回路における冷媒の温度変化を利用して第1対象及び第2対象の温度調節を行うことができる加熱冷却システムを提供する。
【解決手段】加熱冷却システムS1において、冷媒循環回路10を第1冷媒回路とするため、第1切換手段を、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30に流すように切り換えるとともに、第2切換手段を、膨張弁13を通過した冷媒をギヤボックス30に流さないように切り換えることでギヤボックス30が加熱される。一方、冷媒循環回路10を第2冷媒回路とするため、第1切換手段を、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30に流さないように切り換えるとともに、第2切換手段を、膨張弁13を通過した冷媒をギヤボックス30に流さず、吸入領域11Sに流れるように切り換える。
【選択図】図1
【解決手段】加熱冷却システムS1において、冷媒循環回路10を第1冷媒回路とするため、第1切換手段を、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30に流すように切り換えるとともに、第2切換手段を、膨張弁13を通過した冷媒をギヤボックス30に流さないように切り換えることでギヤボックス30が加熱される。一方、冷媒循環回路10を第2冷媒回路とするため、第1切換手段を、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30に流さないように切り換えるとともに、第2切換手段を、膨張弁13を通過した冷媒をギヤボックス30に流さず、吸入領域11Sに流れるように切り換える。
【選択図】図1
Description
本発明は、冷媒循環回路上に温度調節を要する第1対象及び第2対象を備える加熱冷却システムに関する。
一般に、車両用空調装置の冷媒循環回路は、圧縮機、凝縮器、及び膨張弁を備えている。そして、この冷媒循環回路を冷媒が循環する間に冷媒は温度変化する。この冷媒の温度変化を利用して、例えば、オイルを冷却(温度調節)する技術として、例えば、特許文献1に開示のものが挙げられる。特許文献1に開示の車両用電動機冷却システムは、ロータ及びステータを有するモータ部と、モータ部を収容するモータケースとを含む車両用電動機と、モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、を備える。そして、オイル循環路は、オイルポンプにより循環されるオイルをモータケース内に導くものである。また、オイル冷却器は、凝縮器により液化された高圧側液体冷媒が流れる容器であり、オイル冷却器の内部にはオイル循環路の一部が通っている。そして、モータ部を冷却したオイルが、オイル循環路を通ってオイル冷却器に導入されると、オイル冷却器に導入された液体冷媒によって冷却されるようになっている。
ところで、オイルは、モータ部に限らず、例えばギヤボックスの潤滑、冷却のためにギヤボックス内に封入して使用されることもある。このギヤボックスにおいて、冬季であり、しかも起動時のようにギヤボックスの温度が低く、かつオイルの粘度が高いと、ギヤの機械損失が大きくなってしまう。よって、オイル、さらにはギヤボックスは、冷却のみならず加熱することが望まれる場合もある。しかし、特許文献1の車両用電動機冷却システムは、オイルの冷却(温度調節)しかできず、オイルをはじめその他の対象の加熱(温度調節)については何ら開示も示唆もされていない。
本発明は、冷媒循環回路における冷媒の温度変化を利用して第1対象及び第2対象の温度調節を行うことができる加熱冷却システムを提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、及び膨張弁よりなる冷媒循環回路と、前記冷媒循環回路上に温度調節を要する第1対象、及び第2対象と、を備え、前記圧縮機における吐出領域から吐出された冷媒が、前記第1対象を流れ、前記膨張弁を流れた後、前記第2対象を流れて前記圧縮機の吸入領域に流れる第1冷媒回路を備えるとともに、前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記第2対象を流れて前記吸入領域に流れる第2冷媒回路を備え、前記冷媒循環回路上に、前記吐出領域から吐出された冷媒を前記第1対象に流す第1位置、又は第1対象に流さない第2位置に切り換える第1切換手段を備え、前記冷媒循環回路を前記第1冷媒回路とすべく、前記第1切換手段を前記第1位置に切り換えることによって前記第1対象を加熱するとともに前記第2対象を冷却し、前記冷媒循環回路を前記第2冷媒回路とすべく、前記第1切換手段を前記第2位置に切り換えることによって前記第2対象のみを冷却する。
これによれば、吐出領域の冷媒が第1冷媒回路を流れ、第1対象に供給されると、冷媒循環回路を循環する冷媒の中で、圧縮機から吐出された冷媒は高温であるため、その高温の冷媒により第1対象を加熱することができる。また、膨張弁を通過した冷媒が第1又は第2冷媒回路を流れ、第2対象に供給されると、冷媒循環回路を循環する冷媒の中で、膨張弁通過後の冷媒は、膨張弁によって減圧されて低温であるため、その低温の冷媒により第2対象を冷却することができる。よって、冷媒循環回路内に第1対象及び第2対象を組み込み、冷媒の流路を第1冷媒回路又は第2冷媒回路に切り換えることで、冷媒循環回路を循環する冷媒を用いて第1対象及び第2対象の温度調節を行うことができる。
また、前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記第2対象を流れ、さらに、前記第1対象に流れた後、前記吸入領域に流れることで、前記第1対象及び第2対象を冷却する第3冷媒回路を備えるとともに、前記冷媒循環回路上に、前記第2対象を通過した冷媒を前記第1対象に流す第1位置、又は前記第1対象に流さない第2位置に切り換える第2切換手段、及び前記第1対象を通過した冷媒を前記吸入領域に流す第1位置、又は前記吸入領域に流さない第2位置に切り換える第3切換手段を備え、前記冷媒循環回路を前記第1冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第1位置、前記第2切換手段を前記第2位置、及び前記第3切換手段を前記第2位置に切り換え、前記冷媒循環回路を前記第2冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、及び前記第2切換手段を前記第2位置に切り換え、前記冷媒循環回路を前記第3冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、前記第2切換手段を前記第1位置、及び前記第3切換手段を前記第1位置に切り換えるように構成され、前記第1〜第3冷媒回路のうちのいずれか1つを取り得るように構成されていてもよい。
これによれば、冷媒循環回路を第3冷媒回路とし、膨張弁通過後の冷媒を第2対象及び第1対象に供給するようにした。膨張弁通過後の冷媒は低温であるため、その低温の冷媒により第2対象、さらには第1対象を冷却することができる。よって、第1〜第3冷媒回路のうちの第3冷媒回路に切り換えることで、冷媒を用いて第1対象及び第2対象の冷却を行うことができる。
また、前記冷媒循環回路上において、前記膨張弁より下流で、かつ前記第2対象より上流となる位置と、前記第2対象より下流で、かつ前記第2切換手段より上流となる位置とを連通させ、前記第2対象を迂回するためのバイパス路を備えるとともに、前記膨張弁を通過した冷媒を前記バイパス路に流す第1位置、又は前記バイパス路に流さない第2位置に切り換える第4切換手段を備え、前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記第1対象を流れ、前記膨張弁を流れた後、前記バイパス路を流れて前記吸入領域に流れることで、前記第1対象のみを加熱する第4冷媒回路、前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記バイパス路を流れて前記吸入領域に流れることで、第1及び第2対象を温度調節しない第5冷媒回路、及び前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記バイパス路を流れた後、前記第1対象を流れて前記吸入領域に流れることで、前記第1対象のみを冷却する第6冷媒回路、を備え、前記冷媒循環回路を前記第1〜第3冷媒回路とする際は、第4切換手段を前記第2位置に切り換え、前記冷媒循環回路を前記第4冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第1位置、前記第2切換手段を前記第2位置、前記第3切換手段を前記第2位置、及び前記第4切換手段を前記第1位置に切り換え、前記冷媒循環回路を前記第5冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、前記第2切換手段を前記第2位置、及び前記第4切換手段を前記第1位置に切り換え、前記冷媒循環回路を前記第6冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、前記第2切換手段を前記第1位置、前記第3切換手段を前記第1位置、及び前記第4切換手段を前記第1位置に切り換えるように構成され、前記第1〜第6冷媒回路のうちのいずれか1つを取り得るように構成されていてもよい。
これによれば、第2対象の温度調節の必要がないときは、第2対象の温度調節を行うことなく第1対象のみの温度調節を行うことができる。
また、前記第2対象が、車両に搭載された駆動モータ及び前記駆動モータを収容するモータハウジングであり、前記第1対象が前記駆動モータの駆動力を前記車両の車軸に伝達するため、前記駆動モータに併設されたギヤボックスであり、前記モータハウジングとギヤボックスとの間に隔壁部が介装されていてもよい。
また、前記第2対象が、車両に搭載された駆動モータ及び前記駆動モータを収容するモータハウジングであり、前記第1対象が前記駆動モータの駆動力を前記車両の車軸に伝達するため、前記駆動モータに併設されたギヤボックスであり、前記モータハウジングとギヤボックスとの間に隔壁部が介装されていてもよい。
これによれば、駆動モータ及びモータハウジングが第2対象として用いられると、モータハウジング内には、膨張弁通過後の低温の冷媒が導入される。よって、低温の冷媒により駆動モータ及びモータハウジングを冷却することができる。また、第1対象としてのギヤボックスは、駆動モータの駆動力を車軸に伝達するためのものであるため、駆動モータにはギヤボックスが併設されることとなる。よって、加熱冷却システムによれば、ギヤボックスの冷却及び加熱を可能としながら、そのギヤボックスに併設される駆動モータ及びモータハウジングを冷却することができる。さらに、隔壁部により、ギヤボックスとモータハウジングとを隔てることができ、第1冷媒回路を冷媒が流れるとき、ギヤボックス加熱のためにギヤボックス内に導入された冷媒がモータハウジング内に流れ込むことを防止することができる。
また、前記圧縮機は、前記駆動モータの駆動力により直接駆動されてもよい。これによれば、駆動モータが駆動し、ギヤボックスが作動しているときには、圧縮機が駆動されるため、その圧縮機によって冷媒が圧縮されるとともに、冷媒循環回路を冷媒が必ず循環する。よって、冷媒循環回路を循環し、温度変化する冷媒を用いてギヤボックスの温度調節を確実に行うことができる。
本発明によれば、冷媒循環回路における冷媒の温度変化を利用して第1対象及び第2対象の温度調節を行うことができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1にしたがって説明する。
第1の実施形態の加熱冷却システムS1は、冷媒循環回路10を備えるとともに、この冷媒循環回路10は、圧縮機11、凝縮器12、及び膨張弁13を備える。さらに、加熱冷却システムS1は、冷媒循環回路10上に、加熱及び冷却による温度調節を要する第1対象としてのギヤボックス30を備えるとともに、冷却による温度調節を要する第2対象としてのモータ部14(熱交換器)を備える。本実施形態の加熱冷却システムS1は、車両としてのハイブリッド自動車に搭載されている。なお、このハイブリッド自動車は、エンジン(図示せず)とモータ部14を搭載し、その両方を走行用の駆動力とする。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1にしたがって説明する。
第1の実施形態の加熱冷却システムS1は、冷媒循環回路10を備えるとともに、この冷媒循環回路10は、圧縮機11、凝縮器12、及び膨張弁13を備える。さらに、加熱冷却システムS1は、冷媒循環回路10上に、加熱及び冷却による温度調節を要する第1対象としてのギヤボックス30を備えるとともに、冷却による温度調節を要する第2対象としてのモータ部14(熱交換器)を備える。本実施形態の加熱冷却システムS1は、車両としてのハイブリッド自動車に搭載されている。なお、このハイブリッド自動車は、エンジン(図示せず)とモータ部14を搭載し、その両方を走行用の駆動力とする。
まず、モータ部14について説明する。モータ部14は、一端に開口する有底筒状のモータハウジング21と、このモータハウジング21内に収容された駆動モータMとを備えている。モータハウジング21及び隔壁部22には軸受23が設けられるとともに、両軸受23それぞれには駆動軸26の各端部が回転可能に支持されている。駆動軸26には回転子27が固定されるとともに、モータハウジング21の内周面には固定子28が回転子27を囲むように固定されている。そして、回転子27と固定子28から駆動モータMが形成されている。
固定子28の外周面には、駆動軸26の軸方向に沿って延びる放熱フィン28aが固定子28の周方向に等間隔おきに設けられている。また、モータハウジング21の内周面には、放熱フィン28aと内周面との接触を避けるべく、放熱フィン28aを逃がすとともに、冷媒を流通させるための凹部21cが形成されている。さらに、モータハウジング21における底部側には冷媒をモータハウジング21内に導入するための導入ポート21aが形成されるとともに、モータハウジング21内から冷媒を導出するための導出ポート21bが形成されている。
モータ部14の隔壁部22側にはギヤボックス30が併設されており、モータハウジング21とギヤボックス30との間に隔壁部22が介装されている。このギヤボックス30内には、駆動モータMの駆動力を車軸に伝達するための複数のギヤが、駆動軸26及び車軸に噛合連結された状態で収容されている。また、ギヤボックス30内には、ギヤの潤滑等のために潤滑油が封入されている。さらに、ギヤボックス30外面には温度センサ31が設けられ、ギヤボックス30外面の温度を検出する。
ギヤボックス30には、冷媒をギヤボックス30内に供給するための供給ポート30aが形成されるとともに、ギヤボックス30内から冷媒を排出するための排出ポート30bが形成されている。そして、本実施形態の加熱冷却システムS1においては、供給ポート30aを介してギヤボックス30(第1対象)内に低温の冷媒が供給される第1冷却モードと、供給ポート30aを介してギヤボックス30(第1対象)内に高温の冷媒が供給される第1加熱モードとに切換可能になっている。また、加熱冷却システムS1においては、ギヤボックス30(第1対象)内に冷媒が供給されない第1通常モードにも切換可能になっている。さらに、第1冷却モード、第1加熱モード、及び第1通常モードのいずれにおいても、モータハウジング21内には冷媒が導入され、モータ部14(第2対象)が冷却されるようになっている。
モータ部14において、モータハウジング21の底部側には、冷媒循環回路10の一部を構成する圧縮機11が併設されている。圧縮機11は、その回転軸(図示せず)がモータ部14の駆動軸26と同軸上に配設されるとともに、駆動軸26の回転が回転軸に直接伝達されるようになっている。すなわち、圧縮機11は、モータ部14における駆動モータMによって直接駆動されるようになっており、駆動モータMが停止状態にあるときは圧縮機11は駆動されず、駆動モータMが駆動状態にあるときは圧縮機11は駆動されるようになっている。
圧縮機11には吐出領域11Dに連通する吐出ポート11aが形成されるとともに、吐出ポート11aには吐出流路41を介して凝縮器12が接続されている。そして、圧縮機11で高温高圧に圧縮された冷媒は吐出流路41を介して凝縮器12に導入され、凝縮器12で冷却されるようになっている。凝縮器12の吐出側には流路42を介してモータハウジング21の導入ポート21aが接続されるとともに、流路42上には膨張弁13が設けられている。膨張弁13は、モータハウジング21に一体に設けられている。そして、膨張弁13は、凝縮器12で冷却された冷媒を減圧膨張させる。また、膨張弁13を通過した冷媒は、導入ポート21aからモータハウジング21内に導入されるとともに、モータハウジング21内に導入された冷媒はモータハウジング21及び駆動モータMと熱交換される。よって、モータハウジング21及び駆動モータMよりなるモータ部14は冷媒循環回路10における熱交換器として機能するとともに、冷媒によって冷却される第2対象となっている。
また、モータハウジング21の導出ポート21bには、吸入流路43を介して圧縮機11の吸入ポート11bが接続されるとともに、この吸入ポート11bは圧縮機11の吸入領域11Sに連通している。吸入流路43上には逆止弁44が設けられ、逆止弁44はモータ部14側から圧縮機11側のみに冷媒が流れることを許容する。そして、加熱冷却システムS1の第1通常モード時、圧縮機11で圧縮された冷媒は、吐出領域11Dから凝縮器12、膨張弁13、モータ部14(熱交換器)、及び逆止弁44を通過して圧縮機11の吸入領域11Sに吸入され、冷媒循環回路10を循環するようになっている。
また、加熱冷却システムS1において、吐出流路41上には吐出側切換弁45が設けられるとともに、吐出側切換弁45には吐出側切換流路46を介してギヤボックス30の供給ポート30aが接続されている。そして、第1加熱モード時、吐出側切換弁45は、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒が吐出流路41を介して凝縮器12側に向けて流れることを阻止するとともに、高温高圧の冷媒が吐出側切換流路46を介してギヤボックス30に向けて流れることを許容する。一方、第1冷却モード時又は第1通常モード時、吐出側切換弁45は、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒が吐出流路41を介して凝縮器12側に向けて流れることを許容するとともに、高温高圧の冷媒が吐出側切換流路46を介してギヤボックス30に向けて流れることを阻止する。よって、冷媒循環回路10上には、吐出流路41、吐出側切換弁45、及び吐出側切換流路46よりなる第1切換手段が設けられている。そして、この第1切換手段は、第1位置に切り換えられると、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30(第1対象)に流し、第2位置に切り換えられると、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30(第1対象)に流さず、凝縮器12に流す。
また、吸入流路43上には吸入側切換弁47が設けられるとともに、吸入側切換弁47には吸入側切換流路48が接続されている。この吸入側切換流路48は吐出側切換流路46を介してギヤボックス30の供給ポート30aに接続されている。
そして、第1冷却モード時、吸入側切換弁47は、膨張弁13通過後の冷媒が、モータ部14を流れた後、吸入側切換流路48を介してギヤボックス30に向けて流れることを許容するとともに、冷媒が吸入流路43を介して吸入領域11Sに向けて流れることを阻止する。一方、第1加熱モード時又は第1通常モード時、吸入側切換弁47は、膨張弁13通過後の冷媒が、モータ部14を流れた後、吸入側切換流路48を介してギヤボックス30側に向けて流れることを阻止するとともに、低温の冷媒が吸入流路43を介して吸入領域11Sに向けて流れることを許容する。よって、冷媒循環回路10上には、吸入流路43、吸入側切換弁47、及び吸入側切換流路48よりなる第2切換手段が設けられている。そして、この第2切換手段は、第1位置に切り換えられると、膨張弁13を通過した冷媒を、ギヤボックス30(第1対象)に流し、第2位置に切り換えられると、膨張弁13を通過した冷媒を、ギヤボックス30に流さず、吸入領域11Sに流す。
加熱冷却システムS1において、ギヤボックス30の排出ポート30bには排出流路49が接続されるとともに、この排出流路49は流路42を介して膨張弁13に接続されている。また、排出流路49上には排出側切換弁50が設けられている。この排出側切換弁50には排出側切換流路51が接続されるとともに、排出側切換流路51は吸入流路43を介して吸入領域11Sに接続されている。
そして、第1冷却モード時、排出側切換弁50は、ギヤボックス30を流れた冷媒が、排出流路49及び流路42を介して膨張弁13側に向けて流れることを阻止するとともに、冷媒が排出側切換流路51及び吸入流路43を介して吸入領域11Sに向けて流れることを許容する。一方、第1加熱モード時、排出側切換弁50は、ギヤボックス30内を流れた冷媒が、排出流路49及び流路42を介して膨張弁13側に向けて流れることを許容するとともに、冷媒が排出側切換流路51及び吸入流路43を介して吸入領域11Sに向けて流れることを阻止する。よって、冷媒循環回路10上には、排出流路49、排出側切換弁50、及び排出側切換流路51よりなる第3切換手段が設けられている。そして、この第3切換手段は、第1位置に切り換えられると、ギヤボックス30を通過した冷媒を、吸入領域11Sに流し、第2位置に切り換えられると、ギヤボックス30を通過した冷媒を吸入領域11Sに流さず、膨張弁13に流す。
そして、第1加熱モード時には、吐出領域11Dから吐出された冷媒は、ギヤボックス30を介して膨張弁13、モータ部14を流れて吸入領域11Sに流れる。この第1加熱モード時に冷媒が流れることとなる、圧縮機11、吐出流路41、吐出側切換弁45、吐出側切換流路46、ギヤボックス30、排出流路49、排出側切換弁50、流路42、膨張弁13、モータハウジング21、吸入側切換弁47、逆止弁44、及び吸入流路43は、第1冷媒回路を形成している。
また、第1通常モード時には、吐出領域11Dから吐出された冷媒は、ギヤボックス30を流れることなく、吸入領域11Sに流れる。この第1通常モード時に冷媒が流れることとなる、圧縮機11、吐出側切換弁45、吐出流路41、凝縮器12、流路42、膨張弁13、モータハウジング21、吸入側切換弁47、逆止弁44、及び吸入流路43は、第2冷媒回路を形成している。
一方、第1冷却モード時には、吐出領域11Dから吐出された冷媒は、凝縮器12及び膨張弁13を流れた後、モータ部14を介してギヤボックス30に流れ、吸入領域11Sに流れることとなる。第1冷却モード時に冷媒が流れる、圧縮機11、吐出側切換弁45、吐出流路41、凝縮器12、流路42、膨張弁13、モータハウジング21、吸入流路43、吸入側切換弁47、吸入側切換流路48、吐出側切換流路46、ギヤボックス30、排出流路49、排出側切換弁50、及び排出側切換流路51が第3冷媒回路を形成している。
上記加熱冷却システムS1は、制御装置52を備え、この制御装置52には温度センサ31、吐出側切換弁45、吸入側切換弁47、及び排出側切換弁50が電気的に接続されるとともに、制御装置52により、各切換弁45,47,50の開閉が制御されるようになっている。また、温度センサ31は、ギヤボックス30外面の温度を検出し、その検出された温度情報は制御装置52へ送られる。制御装置52は、予め設定されたマップに基づいて、ギヤボックス30外面の温度からギヤボックス30内の温度を決定する。制御装置52は、ギヤボックス30内の温度に基づいて各切換弁45,47,50の開閉が制御される結果、冷媒循環回路10は第1〜第3冷媒回路のうちのいずれか1つを取り得るようになっている。
ギヤボックス30内の温度が所定温度範囲より高くもなく、低くもない場合は、制御装置52は第1通常モードを取る。また、ギヤボックス30内の温度が所定温度より高い場合は、ギヤボックス30内の温度が所定温度の範囲内(目標温度)になるように、制御装置52は第1通常モードから第1冷却モードに切り換える。また、ギヤボックス30内の温度が所定温度より低い場合は、ギヤボックス30内の温度が所定温度の範囲内(目標温度)になるように、制御装置52は第1通常モードから第1加熱モードに切り換える。
次に、上記加熱冷却システムS1における冷媒の流れについて説明する。
ギヤボックス30内の温度が所定温度の範囲内にある場合、制御装置52は第1通常モードに切り換える。制御装置52は、吐出領域11Dの冷媒が凝縮器12に向けて流れることを許容するとともにギヤボックス30に向けて流れることを阻止するように吐出側切換弁45を制御する。また、制御装置52は、モータハウジング21通過後の冷媒がギヤボックス30に向けて流れることを阻止するとともに吸入領域11Sに向けて流れることを許容するように吸入側切換弁47を制御する。そして、制御装置52により、吐出側切換弁45、及び吸入側切換弁47が制御されることにより、冷媒が第2冷媒回路を流れる。
ギヤボックス30内の温度が所定温度の範囲内にある場合、制御装置52は第1通常モードに切り換える。制御装置52は、吐出領域11Dの冷媒が凝縮器12に向けて流れることを許容するとともにギヤボックス30に向けて流れることを阻止するように吐出側切換弁45を制御する。また、制御装置52は、モータハウジング21通過後の冷媒がギヤボックス30に向けて流れることを阻止するとともに吸入領域11Sに向けて流れることを許容するように吸入側切換弁47を制御する。そして、制御装置52により、吐出側切換弁45、及び吸入側切換弁47が制御されることにより、冷媒が第2冷媒回路を流れる。
すなわち、制御装置52は、冷媒循環回路10を第2冷媒回路とするため、第1切換手段を、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒をギヤボックス30に流さないように第2位置に切り換えるとともに、第2切換手段を、膨張弁13を通過し、モータハウジング21内を流れた冷媒を吸入領域11Sに流すように第2位置に切り換える。
すると、高温の冷媒が吐出側切換弁45及び吐出流路41を介して凝縮器12に導入される。そして、冷媒は凝縮器12で冷却、凝縮された後、膨張弁13で減圧膨張される。膨張弁13通過後の冷媒は、導入ポート21aを介してモータハウジング21内に導入され、モータハウジング21内で熱交換される。モータハウジング21内を通過した低温の冷媒は、導出ポート21bから吸入流路43へ導出され、吸入側切換弁47、逆止弁44を経由して吸入ポート11bを介して吸入領域11Sに吸入される。
その結果、第1通常モード時、冷媒は、第2冷媒回路を流れ、圧縮機11、凝縮器12、膨張弁13、及びモータハウジング21内(熱交換器)を流れ、モータ部14の冷却が行われるとともに、ギヤボックス30の冷却及び加熱(温度調節)は行われない。
ギヤボックス30内の温度が所定温度より低い場合、例えば、冬季におけるハイブリッド自動車の起動時、制御装置52は第1通常モードから第1加熱モードに切り換える。なお、ハイブリッド自動車の起動時、モータ部14が駆動され、圧縮機11が駆動されるとともにギヤボックス30も作動しているものとする。
第1加熱モードにおいて、制御装置52は、吐出領域11Dの冷媒がギヤボックス30に向けて流れることを許容するとともに凝縮器12に向けて流れることを阻止するように吐出側切換弁45を制御する。また、制御装置52は、ギヤボックス30内の冷媒が膨張弁13に向けて流れることを許容するとともに吸入領域11Sに向けて流れることを阻止するように排出側切換弁50を制御する。さらに、制御装置52は、モータハウジング21内の冷媒が吸入領域11Sに向けて流れることを許容するとともにギヤボックス30に向けて流れることを阻止するように吸入側切換弁47を制御する。そして、制御装置52により、吐出側切換弁45、吸入側切換弁47、及び排出側切換弁50が制御されることにより、冷媒が第1冷媒回路を流れる。
すなわち、制御装置52は、冷媒循環回路10を第1冷媒回路とするため、第1切換手段を、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒をギヤボックス30に流すように第1位置に切り換えるとともに、第3切換手段を、ギヤボックス30通過後の冷媒を膨張弁13に流すように第2位置に切り換える。さらに、制御装置52は、第2切換手段を、膨張弁13を通過した冷媒をギヤボックス30に流さないように第2位置に切り換える。その結果、高温の冷媒が吐出側切換弁45及び吐出側切換流路46を介してギヤボックス30に向けて流れ、供給ポート30aを介して高温高圧の冷媒がギヤボックス30内に供給される。すると、ギヤボックス30内では冷媒と、潤滑油及びギヤとが熱交換され、潤滑油及びギヤが加熱されるとともに、冷媒が冷却、凝縮される。
また、ギヤボックス30内で冷却された冷媒が、排出ポート30bを介してギヤボックス30から排出され、排出流路49、排出側切換弁50及び流路42を流れて膨張弁13に導入される。そして、冷媒は膨張弁13で減圧膨張される。その後、膨張弁13通過後の冷媒は、導入ポート21aを介してモータハウジング21内に導入される。さらに、モータハウジング21内を通過した低温の冷媒は、導出ポート21bから吸入流路43へ導出され、吸入側切換弁47、逆止弁44を経由して吸入ポート11bを介して吸入領域11Sに吸入される。
その結果、第1加熱モード時、冷媒は、第1冷媒回路を流れ、圧縮機11、ギヤボックス30(凝縮器)、膨張弁13、及びモータ部14(熱交換器)を流れる。そして、この第1冷媒回路により、高温の冷媒をギヤボックス30に導入して、ギヤボックス30が加熱されるとともに、低温の冷媒をモータ部14に導入して、モータ部14が冷却される。すなわち、第1加熱モード時は、ギヤボックス30の加熱と、モータ部14の冷却が行われる。
一方、ギヤボックス30内の温度が所定温度より高い場合、例えば、夏季におけるハイブリッド自動車の高負荷運転時、制御装置52は第1通常モードから第1冷却モードに切り換える。なお、ハイブリッド自動車の高負荷運転時には、モータ部14が駆動され、圧縮機11が駆動されるとともにギヤボックス30も作動しているものとする。
制御装置52は、吐出領域11Dの冷媒が凝縮器12に向けて流れることを許容するとともにギヤボックス30に向けて流れることを阻止するように吐出側切換弁45を制御する。また、制御装置52は、モータハウジング21通過後の冷媒がギヤボックス30に向けて流れることを許容するとともに吸入領域11Sに向けて流れることを阻止するように吸入側切換弁47を制御する。さらに、制御装置52は、ギヤボックス30通過後の冷媒が吸入領域11Sに向けて流れることを許容するとともに膨張弁13に向けて流れることを阻止するように排出側切換弁50を制御する。そして、制御装置52により、吐出側切換弁45、吸入側切換弁47、及び排出側切換弁50が制御されることにより、冷媒が第3冷媒回路を流れる。
すなわち、制御装置52は、冷媒循環回路10を第3冷媒回路とするため、第1切換手段を、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒をギヤボックス30に流さないように第2位置に切り換えるとともに、第2切換手段を、膨張弁13を通過した冷媒をギヤボックス30に流すように第1位置に切り換える。さらに、制御装置52は、第3切換手段を、ギヤボックス30通過後の冷媒を吸入領域11Sに流すように第1位置に切り換える。
すると、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒が、吐出側切換弁45及び吐出流路41を介して凝縮器12に導入される。そして、冷媒は凝縮器12で冷却、凝縮された後、膨張弁13で減圧膨張される。膨張弁13通過後の冷媒は、導入ポート21aを介してモータハウジング21内に導入され、モータハウジング21内で熱交換される。
モータハウジング21内を通過した冷媒は吸入流路43、吸入側切換弁47、吸入側切換流路48及び吐出側切換流路46を介して供給ポート30aからギヤボックス30内に供給される。ギヤボックス30内では冷媒と、潤滑油及びギヤとが熱交換され、潤滑油及びギヤが冷却されるとともに、冷媒が加熱される。ギヤボックス30内の冷媒は、排出ポート30bから排出流路49へ排出され、排出側切換弁50を介して排出側切換流路51、吸入流路43及び逆止弁44を経由して吸入ポート11bから吸入領域11Sに吸入される。
その結果、第1冷却モード時、冷媒は、第3冷媒回路を流れ、圧縮機11、凝縮器12、膨張弁13、モータハウジング21内(熱交換器)及びギヤボックス30を流れる。そして、第3冷媒回路により、低温の冷媒をギヤボックス30に導入して、ギヤボックス30が冷却されるとともに、低温の冷媒をモータ部14に導入して、モータ部14が冷却される。すなわち、第1冷却モード時は、ギヤボックス30の冷却と、モータ部14の冷却が行われる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)ギヤボックス30内の温度が所定温度より低い場合には、冷媒循環回路10を第1冷媒回路とし、冷媒循環回路10を流れる冷媒を第1冷媒回路に流して、圧縮機11から吐出された冷媒をギヤボックス30内に供給するようにした。圧縮機11から吐出された冷媒は高温であるため、その高温の冷媒によりギヤボックス30内の潤滑油及びギヤを加熱することができる。また、ギヤボックス30内の温度が所定温度より低くもなく、高くもなく、所定温度範囲内にある場合には、冷媒循環回路10を第2冷媒回路とし、冷媒循環回路10を流れる冷媒を第2冷媒回路に流して、膨張弁13通過後の冷媒をモータ部14内に供給するとともに、ギヤボックス30内に供給しないようにした。膨張弁13通過後の冷媒は低温であるため、その低温の冷媒によりモータ部14を冷却することができる。よって、冷媒循環回路10内にギヤボックス30(第1対象)及びモータ部14(第2対象)を組み込み、第1冷媒回路と第2冷媒回路とで冷媒を流す流路を切り換えることで、冷媒を用いてギヤボックス30の冷却及び加熱(温度調節)と、モータ部14の冷却(温度調節)を行うことができる。
(1)ギヤボックス30内の温度が所定温度より低い場合には、冷媒循環回路10を第1冷媒回路とし、冷媒循環回路10を流れる冷媒を第1冷媒回路に流して、圧縮機11から吐出された冷媒をギヤボックス30内に供給するようにした。圧縮機11から吐出された冷媒は高温であるため、その高温の冷媒によりギヤボックス30内の潤滑油及びギヤを加熱することができる。また、ギヤボックス30内の温度が所定温度より低くもなく、高くもなく、所定温度範囲内にある場合には、冷媒循環回路10を第2冷媒回路とし、冷媒循環回路10を流れる冷媒を第2冷媒回路に流して、膨張弁13通過後の冷媒をモータ部14内に供給するとともに、ギヤボックス30内に供給しないようにした。膨張弁13通過後の冷媒は低温であるため、その低温の冷媒によりモータ部14を冷却することができる。よって、冷媒循環回路10内にギヤボックス30(第1対象)及びモータ部14(第2対象)を組み込み、第1冷媒回路と第2冷媒回路とで冷媒を流す流路を切り換えることで、冷媒を用いてギヤボックス30の冷却及び加熱(温度調節)と、モータ部14の冷却(温度調節)を行うことができる。
(2)ギヤボックス30内の温度が所定温度より高い場合には、冷媒循環回路10を第3冷媒回路とし、冷媒循環回路10を流れる冷媒を第3冷媒回路に流して、膨張弁13通過後の冷媒をギヤボックス30に供給するようにした。膨張弁13通過後の冷媒は低温であるため、その低温の冷媒によりギヤボックス30内の潤滑油及びギヤを冷却することができる。よって、冷媒循環回路10内にギヤボックス30を組み込み、第1〜第3冷媒回路のうちの第3冷媒回路に切り換えることで、冷媒を用いてギヤボックス30の冷却を行うことができる。したがって、例えば、ギヤボックス30の冷却用に冷却手段を設けるとともに、ギヤボックス30の加熱用に加熱手段をそれぞれ別々に設ける場合と比べると、ギヤボックス30の冷却、加熱のための構成を簡単にすることができる。
(3)モータ部14は、第1通常モード時に加え、第1加熱モード時及び第1冷却モード時に熱交換器として機能する。すなわち、膨張弁13通過後の低温の冷媒がモータハウジング21内に導入される。よって、低温の冷媒によりモータハウジング21及び駆動モータMを冷却することができると同時に、膨張弁13通過後の冷媒の熱交換を行うことができる。
(4)第1対象としてギヤボックス30を冷媒循環回路10に組み込んだ。このギヤボックス30は、駆動モータMの駆動力を車軸に伝達するためのものであるため、ギヤボックス30にはモータ部14が併設される。よって、加熱冷却システムS1によれば、ギヤボックス30の冷却及び加熱を可能としながら、そのギヤボックス30に併設されるモータ部14の駆動モータM及びモータハウジング21を熱交換器として機能させることができ、熱交換器を別に設ける場合と比べると加熱冷却システムS1をコンパクトにすることができる。
(5)圧縮機11は、駆動モータMの駆動力により直接駆動される。すなわち、ハイブリッド自動車の駆動力を、空調装置の駆動力に用いた。そして、駆動モータMが駆動し、ギヤボックス30が作動しているときには、圧縮機11が駆動されるため、冷媒が圧縮されるとともに、冷媒循環回路10を冷媒が必ず循環する。よって、冷媒循環回路10を循環し、温度変化する冷媒を用いてギヤボックス30の冷却及び加熱と、モータ部14の冷却を確実に行うことができる。
(6)膨張弁13は、モータ部14のモータハウジング21に一体化されている。このため、膨張弁13を通過した冷媒は、モータ部14内に直接導入される。よって、例えば、膨張弁13とモータ部14との間に流路が介在されている場合と比べると、モータ部14での冷媒との熱交換に使用できるエネルギー量を多くしてモータ部14と冷媒との間での熱交換効率を向上させ、駆動モータM及びモータハウジング21を効率良く冷却することができる。
(7)駆動モータMの固定子28には放熱フィン28aが形成されている。この放熱フィン28aにより、固定子28と冷媒との接触面積を広げることができ、固定子28を効率良く冷却することができる。
(8)モータ部14のモータハウジング21とギヤボックス30との間には隔壁部22が介在している。この隔壁部22により、ギヤボックス30とモータハウジング21とを隔てることができる。よって、第1加熱モード時に、ギヤボックス30加熱のためにギヤボックス30内に供給された高温の冷媒がモータハウジング21内へ流れ込むことを防止することができ、モータハウジング21内の駆動モータMが加熱されてしまうことを防止することができる。
(9)加熱冷却システムS1は、ギヤボックス30の排出ポート30bとの連通を、吸入領域11S又は膨張弁13に切り換える第3切換手段を備える。この第3切換手段は、排出ポート30bと膨張弁13とを、流路42を介して接続する排出流路49と、排出流路49上の排出側切換弁50と、排出側切換弁50と吸入領域11Sとを、吸入流路43を介して接続する排出側切換流路51とからなる。そして、第3切換手段により、ギヤボックス30内で加熱された冷媒を吸入領域11Sへ吸入させることができるとともに、ギヤボックス30内で冷却された冷媒を膨張弁13へ導入することができ、冷媒循環回路10を構成することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明を具体化した第2の実施形態を図2にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。
次に、本発明を具体化した第2の実施形態を図2にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。
第2の実施形態の加熱冷却システムS2は、冷媒循環回路10を備えるとともに、この冷媒循環回路10は、圧縮機11、凝縮器12、及び膨張弁13を備え、さらに、第1対象としてのギヤボックス30及び第2対象としてのモータ部14(熱交換器)が冷媒循環回路10に組み込まれている。第2の実施形態では、圧縮機11はモータ部14における駆動モータMの駆動力によって駆動されるのではなく、図示しない駆動源(例えば、電動モータ)によって駆動されるものとする。
図2に示すように、圧縮機11の吐出ポート11aには吐出流路41を介して凝縮器12が接続されている。凝縮器12の吐出側には流路42を介してモータハウジング21の導入ポート21aが接続されるとともに、流路42上におけるモータハウジング21には膨張弁13が一体に設けられている。
また、モータハウジング21の導出ポート21bには、吸入流路43を介して圧縮機11の吸入ポート11bが接続されるとともに、この吸入ポート11bは圧縮機11の吸入領域11Sに連通している。吸入流路43上には逆止弁44が設けられている。また、加熱冷却システムS2において、吐出流路41上には吐出側切換弁45が設けられるとともに、吐出側切換弁45には吐出側切換流路46を介してギヤボックス30の供給ポート30aが接続されている。そして、吐出側切換弁45、吐出流路41、及び吐出側切換流路46は、第1の実施形態と同様に、第1通常モード及び第1冷却モードと、第1加熱モードとで、吐出領域11Dから吐出された冷媒をギヤボックス30に流すか否かを切り換える第1切換手段を構成している。
また、吸入流路43上には吸入側切換弁47が設けられるとともに、吸入側切換弁47には吸入側切換流路48が接続され、この吸入側切換流路48は吐出側切換流路46を介してギヤボックス30の供給ポート30aに接続されている。そして、吸入流路43、吸入側切換弁47、及び吸入側切換流路48は、第1の実施形態と同様に第1冷却モードと、第1通常モード及び第1加熱モードとで、膨張弁13通過後の冷媒をギヤボックス30に流すか否かを切り換える第2切換手段を構成している。
ギヤボックス30の排出ポート30bには排出流路49が接続され、この排出流路49は流路42を介して凝縮器12に接続されるとともに、排出流路49上には排出側切換弁50が設けられている。排出側切換弁50には、排出側切換流路51が接続され、この排出側切換流路51は吸入流路43を介して吸入領域11Sに接続されている。そして、排出側切換弁50は、第1の実施形態と同様に、第1冷却モードと第1加熱モードとで、冷媒の流通方向を切り換え、排出流路49、排出側切換弁50、及び排出側切換流路51により、ギヤボックス30との連通を、吸入領域11S又は膨張弁13に切換可能とする第3切換手段を構成している。
また、モータハウジング21において、導入ポート21aはモータハウジング21の底部側に設けられ、導出ポート21bはモータハウジング21の隔壁部22側に設けられている。そして、モータハウジング21の厚み内には、導入ポート21aと導出ポート21bとを連通するオイル戻し通路21dが形成されている。
従って、第2の実施形態によれば、第1の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(10)冷媒循環回路10、第1冷媒回路、第2冷媒回路、及び第3冷媒回路を循環する冷媒には、冷凍機油が含まれているが、モータハウジング21にオイル戻し通路21dが形成されているため、膨張弁13通過後に冷媒から冷凍機油が分離されると、オイル戻し通路21dにより冷凍機油を導出ポート21bに戻すことができる。そして、導出ポート21bに戻された冷凍機油は、第1加熱モード時及び通常モード時はそのまま圧縮機11に吸入されるため、冷凍機油で圧縮機11を潤滑することができる。一方、導出ポート21bに戻された冷凍機油は、第1冷却モード時はギヤボックス30に供給され、ギヤボックス30を冷却し、さらに、圧縮機11に吸入され、圧縮機11を潤滑することができる。
(10)冷媒循環回路10、第1冷媒回路、第2冷媒回路、及び第3冷媒回路を循環する冷媒には、冷凍機油が含まれているが、モータハウジング21にオイル戻し通路21dが形成されているため、膨張弁13通過後に冷媒から冷凍機油が分離されると、オイル戻し通路21dにより冷凍機油を導出ポート21bに戻すことができる。そして、導出ポート21bに戻された冷凍機油は、第1加熱モード時及び通常モード時はそのまま圧縮機11に吸入されるため、冷凍機油で圧縮機11を潤滑することができる。一方、導出ポート21bに戻された冷凍機油は、第1冷却モード時はギヤボックス30に供給され、ギヤボックス30を冷却し、さらに、圧縮機11に吸入され、圧縮機11を潤滑することができる。
(11)モータハウジング21の底部側に導入ポート21aが形成され、モータハウジング21の隔壁部22側に導出ポート21bが形成されている。このため、導入ポート21aを介してモータ部14に導入された冷媒をモータハウジング21内全体を横断させて導出ポート21bからモータハウジング21外へ導出することができ、冷媒によりモータハウジング21及び駆動モータMを効率良く冷却することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明を具体化した第3の実施形態を図3にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。
次に、本発明を具体化した第3の実施形態を図3にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。
図3に示すように、加熱冷却システムS3において、膨張弁13と導入ポート21aとは接続流路53によって接続されるとともに、この接続流路53上であって、膨張弁13より下流側で、かつモータ部14より上流には流路切換弁54が設けられている。流路切換弁54にはバイパス路55を介して吸入流路43が接続され、バイパス路55は、流路切換弁54と、吸入流路43におけるモータ部14より下流で、かつ吸入側切換弁47より上流とを接続している。そして、接続流路53、流路切換弁54、バイパス路55、及び吸入流路43により第4切換手段が構成されている。なお、バイパス路55は、モータ部14のモータハウジング21の厚み内に設けられていてもよく、その他にもモータハウジング21とは別体の管材によって設けられていてもよい。
第4切換手段が第1位置に切り換えられると、流路切換弁54は、膨張弁13を通過した冷媒が接続流路53からモータ部14に向けて流れることを阻止するとともに、冷媒がバイパス路55を介して吸入流路43に向けて流れることを許容する。一方、第4切換手段が第2位置に切り換えられると、膨張弁13を通過した冷媒が接続流路53からモータ部14に向けて流れることを許容するとともに、冷媒がバイパス路55に向けて流れることを阻止する。
また、モータ部14のモータハウジング21外面には温度センサ32が設けられ、モータハウジング21外面の温度を検出する。この温度センサ32は、制御装置52に信号接続され、温度センサ32によって検出された温度情報は制御装置52へ送られる。制御装置52は、予め設定されたマップに基づいて、モータハウジング21外面の温度からモータ部14内の温度を推定する。制御装置52は、モータ部14内の温度が所定温度より高い場合は、ギヤボックス30内の温度も考慮して、モータ部14内の温度が所定温度の範囲内(目標温度)になるように第1通常モード、第1加熱モード、又は第1冷却モードに切り換える。
一方、制御装置52は、モータ部14内の温度が所定温度より低く冷却の必要がない場合は、ギヤボックス30内の温度を考慮して、第2通常モード、第2加熱モード、又は第2冷却モードに切り換える。第2加熱モードは、第4切換手段が第1位置に切り換えられてモータ部14の冷却が行われない状態でありながら、ギヤボックス30の加熱を行うモードのことである。そして、第2加熱モード時には、吐出領域11Dから吐出された冷媒は、ギヤボックス30を介して膨張弁13を流れた後、モータ部14を迂回するようにバイパス路55を流れて吸入領域11Sに流れる。この第2加熱モード時に冷媒が流れることとなる、圧縮機11、吐出流路41、吐出側切換弁45、吐出側切換流路46、ギヤボックス30、排出流路49、排出側切換弁50、流路42、膨張弁13、接続流路53、流路切換弁54、バイパス路55、吸入側切換弁47、及び吸入流路43は、第4冷媒回路を形成している。また、第4冷媒回路を冷媒が流れるとき、制御装置52により、第1切換手段は第1位置、第2切換手段は第2位置、及び第3切換手段は第2位置に切り換えられる。
また、第2通常モードは、第4切換手段が第1位置に切り換えられてモータ部14の冷却が行われない状態であるとともに、ギヤボックス30の冷却も行われないモードのことである。そして、第2通常モード時には、吐出領域11Dから吐出された冷媒は、ギヤボックス30に流れることなく、凝縮器12及び膨張弁13を流れた後、モータ部14を迂回するようにバイパス路55を流れて吸入領域11Sに流れる。この第2通常モード時に冷媒が流れることとなる、圧縮機11、吐出側切換弁45、吐出流路41、凝縮器12、流路42、膨張弁13、接続流路53、流路切換弁54、バイパス路55、吸入側切換弁47及び吸入流路43は、第5冷媒回路を形成している。また、第5冷媒回路を冷媒が流れるとき、制御装置52により、第1切換手段は第2位置、及び第2切換手段は第2位置に切り換えられる。
第2冷却モードは、第4切換手段が第1位置に切り換えられてモータ部14の冷却が行われない状態でありながら、ギヤボックス30の冷却を行うモードのことである。そして、第2冷却モード時には、吐出領域11Dから吐出された冷媒は、凝縮器12及び膨張弁13を流れた後、モータ部14を迂回するようにバイパス路55を流れてギヤボックス30に流れ、吸入領域11Sに流れることとなる。圧縮機11、吐出側切換弁45、吐出流路41、凝縮器12、流路42、膨張弁13、接続流路53、流路切換弁54、バイパス路55、吸入側切換弁47、吸入側切換流路48、吐出側切換流路46、ギヤボックス30、排出流路49、排出側切換弁50、及び排出側切換流路51が第6冷媒回路を形成する。そして、第6冷媒回路を冷媒が流れるとき、制御装置52により、第1切換手段は第2位置、第2切換手段は第1位置、及び第3切換手段は第1位置に切り換えられる。
そして、第3の実施形態の加熱冷却システムS3は、制御装置52により、第1〜第4切換手段の切換を制御することにより、第1〜第6冷媒回路のいずれか1つに冷媒を流すことが可能になっている。
従って、第3の実施形態によれば、第1の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(12)膨張弁13より下流、かつモータ部14より上流と、モータ部14より下流、かつ吸入側切換弁47より上流とを、バイパス路55により連通させた。さらに、膨張弁13を通過した冷媒をバイパス路55に流すか否かに切り換える流路切換弁54を設けた。そして、モータ部14の冷却の必要がないときは、膨張弁13を通過した冷媒が、バイパス路55に流れるように流路切換弁54を切り換えるようにした。このため、流路切換弁54及びバイパス路55を設けることで、モータ部14を冷却することなく、ギヤボックス30の冷却又は加熱のみを行うことができる。
(12)膨張弁13より下流、かつモータ部14より上流と、モータ部14より下流、かつ吸入側切換弁47より上流とを、バイパス路55により連通させた。さらに、膨張弁13を通過した冷媒をバイパス路55に流すか否かに切り換える流路切換弁54を設けた。そして、モータ部14の冷却の必要がないときは、膨張弁13を通過した冷媒が、バイパス路55に流れるように流路切換弁54を切り換えるようにした。このため、流路切換弁54及びバイパス路55を設けることで、モータ部14を冷却することなく、ギヤボックス30の冷却又は加熱のみを行うことができる。
なお、各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 各実施形態では、吐出領域11Dと凝縮器12とを接続する吐出流路41上に吐出側切換弁45を設けるとともに、吐出側切換弁45とギヤボックス30とを吐出側切換流路46で接続し、吐出側切換弁45によって吐出領域11Dから吐出された冷媒を流す先を切り換えるようにした。しかし、吐出側切換弁45を用いず、吐出領域11Dとギヤボックス30、吐出領域11Dと凝縮器12とを別々の配管で接続し、モード変更に合わせて冷媒を流す配管を切り換えてもよい。
○ 各実施形態では、吐出領域11Dと凝縮器12とを接続する吐出流路41上に吐出側切換弁45を設けるとともに、吐出側切換弁45とギヤボックス30とを吐出側切換流路46で接続し、吐出側切換弁45によって吐出領域11Dから吐出された冷媒を流す先を切り換えるようにした。しかし、吐出側切換弁45を用いず、吐出領域11Dとギヤボックス30、吐出領域11Dと凝縮器12とを別々の配管で接続し、モード変更に合わせて冷媒を流す配管を切り換えてもよい。
○ 各実施形態では、モータ部14と吸入領域11Sを接続する吸入流路43上に吸入側切換弁47を設けるとともに、吸入側切換弁47とギヤボックス30とを吸入側切換流路48で接続し、吸入側切換弁47によって、膨張弁13通過後の冷媒を流す先を切り換えるようにした。しかし、吸入側切換弁47を用いず、モータ部14とギヤボックス30、モータ部14と吸入領域11Sとを別々の配管で接続し、モード変更に合わせて膨張弁13通過後の冷媒を流す配管を切り換えるようにしてもよい。
○ 第2の実施形態において、オイル戻し通路21dは無くてもよい。
○ 第1又は第3の実施形態において、導出ポート21bをモータハウジング21の隔壁部22側に設けるとともに、導入ポート21aと導出ポート21bとを接続するオイル戻し通路21dをモータハウジング21に形成してもよい。
○ 第1又は第3の実施形態において、導出ポート21bをモータハウジング21の隔壁部22側に設けるとともに、導入ポート21aと導出ポート21bとを接続するオイル戻し通路21dをモータハウジング21に形成してもよい。
○ 第1及び第2の実施形態において、膨張弁13はモータハウジング21に一体化されておらず、導入ポート21aと凝縮器12との間の流路42上に設けられていてもよい。
○ 各実施形態において、固定子28の放熱フィン28aは無くてもよい。
○ 各実施形態において、ギヤボックス30内の温度は、ギヤボックス30内に配設した温度センサにより直接検出してもよく、又はギヤボックス30内に配設された温度センサにより潤滑油の温度から検出してもよい。
○ 各実施形態において、ギヤボックス30内の温度は、ギヤボックス30内に配設した温度センサにより直接検出してもよく、又はギヤボックス30内に配設された温度センサにより潤滑油の温度から検出してもよい。
○ 第1及び第2加熱モード時に、ギヤボックス30による凝縮器としての機能が足りない場合には、凝縮器12を介して膨張弁13に冷媒が流れるように排出流路49と、凝縮器12と吐出側切換弁45との間の吐出流路41とを連通する流路を別途形成してもよい。
○ 各実施形態において、ギヤボックス30内で供給ポート30aと排出ポート30bとを循環路により接続し、ギヤボックス30内に供給された冷媒を循環路を流して循環路で熱交換をしてもよい。
○ 各実施形態において、モータ部14による熱交換器としての機能が足りない場合には、別途熱交換器を配設してもよい。
○ 各実施形態において、吐出領域11Dから吐出された冷媒が、凝縮器12を流れて膨張弁13を通過した後、冷媒を、モータ部14に導入される前にギヤボックス30に導入し、ギヤボックス30内を流れた冷媒をモータ部14に導入してもよい。この場合、膨張弁13とモータ部14の導入ポート21aとを接続する流路上に第2切換手段が設けられている。
○ 各実施形態において、吐出領域11Dから吐出された冷媒が、凝縮器12を流れて膨張弁13を通過した後、冷媒を、モータ部14に導入される前にギヤボックス30に導入し、ギヤボックス30内を流れた冷媒をモータ部14に導入してもよい。この場合、膨張弁13とモータ部14の導入ポート21aとを接続する流路上に第2切換手段が設けられている。
○ 第1の実施形態では、圧縮機11がモータハウジング21の底部側に併設されていたが、圧縮機11がギヤボックス30側に併設されていてもよい。
○ 各切換弁45,47,50,54の種類は任意に変更してもよい。
○ 各切換弁45,47,50,54の種類は任意に変更してもよい。
○ 第1対象は、車両としての燃料電池自動車に搭載される燃料電池であってもよい。この場合、第1及び第2冷却モード時は、膨張弁13通過後の冷媒が燃料電池に導入され、冷媒により燃料電池が冷却された後、燃料電池と熱交換された冷媒が圧縮機11に吸入される。さらに、圧縮機11から吐出された冷媒は、凝縮器12で凝縮された後、膨張弁13を通過する。よって、燃料電池が熱交換器及び第2対象として機能する。一方、第1及び第2加熱モード時は、膨張弁13通過後の冷媒は、別途設けられた熱交換器に導入された後、圧縮機11に吸入される。さらに、圧縮機11から吐出された冷媒が、燃料電池に導入され、冷媒により燃料電池が加熱された後、燃料電池で凝縮された冷媒は、膨張弁13に導入される。
○ 第1の実施形態では、加熱冷却システムS1を、冷媒循環回路10が第1〜第3冷媒回路を取り得るように構成したが、加熱冷却システムS1を、冷媒循環回路10が、第1〜第3冷媒回路のみの少なくとも1つを取り得るように制御装置52により吐出側切換弁45、吸入側切換弁47、排出側切換弁50を制御してもよい。
○ 第3の実施形態では、加熱冷却システムS3を、冷媒循環回路10が第1〜第6冷媒回路を取り得るように構成したが、加熱冷却システムS3を、冷媒循環回路10が第1〜愛6冷媒回路の少なくとも1つを取り得るように制御装置52により吐出側切換弁45、吸入側切換弁47、排出側切換弁50及び流路切換弁54を制御してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(1)前記第1切換手段は、前記吐出領域と前記凝縮器とを接続する吐出流路、前記吐出流路上に設けられた吐出側切換弁、及び前記吐出側切換弁と前記第1対象とを接続する吐出側切換流路よりなる請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の加熱冷却システム。
(1)前記第1切換手段は、前記吐出領域と前記凝縮器とを接続する吐出流路、前記吐出流路上に設けられた吐出側切換弁、及び前記吐出側切換弁と前記第1対象とを接続する吐出側切換流路よりなる請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の加熱冷却システム。
(2)前記第2切換手段は、前記膨張弁通過後の冷媒が流れる吸入流路、前記吸入流路上に設けられた吸入側切換弁、及び前記吸入側切換弁と前記第1対象とを接続する吸入側切換流路よりなる請求項1〜請求項5、及び技術的思想(1)に記載の加熱冷却システム。
S1,S2,S3…加熱冷却システム、M…第2対象としての駆動モータ、10…冷媒循環回路、11…圧縮機、11D…吐出領域、11S…吸入領域、12…凝縮器、13…膨張弁、14…第2対象としてのモータ部、21…モータハウジング、22…隔壁部、30…第1対象としてのギヤボックス、41…第1切換手段を構成する吐出流路、43…第2切換手段及び第4切換手段を構成する吸入流路、45…第1切換手段を構成する吐出側切換弁、46…第1切換手段を構成する吐出側切換流路、47…第2切換手段を構成する吸入側切換弁、48…第2切換手段を構成する吸入側切換流路、49…第3切換手段を構成する排出流路、50…第3切換手段を構成する排出側切換弁、51…第3切換手段を構成する排出側切換流路、53…第4切換手段を構成する接続流路、54…第4切換手段を構成する流路切換弁、55…バイパス路。
Claims (5)
- 圧縮機、凝縮器、及び膨張弁よりなる冷媒循環回路と、
前記冷媒循環回路上に温度調節を要する第1対象、及び第2対象と、を備え、
前記圧縮機における吐出領域から吐出された冷媒が、前記第1対象を流れ、前記膨張弁を流れた後、前記第2対象を流れて前記圧縮機の吸入領域に流れる第1冷媒回路を備えるとともに、
前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記第2対象を流れて前記吸入領域に流れる第2冷媒回路を備え、
前記冷媒循環回路上に、前記吐出領域から吐出された冷媒を前記第1対象に流す第1位置、又は第1対象に流さない第2位置に切り換える第1切換手段を備え、
前記冷媒循環回路を前記第1冷媒回路とすべく、前記第1切換手段を前記第1位置に切り換えることによって前記第1対象を加熱するとともに前記第2対象を冷却し、
前記冷媒循環回路を前記第2冷媒回路とすべく、前記第1切換手段を前記第2位置に切り換えることによって前記第2対象のみを冷却する加熱冷却システム。 - 前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記第2対象を流れ、さらに、前記第1対象に流れた後、前記吸入領域に流れることで、前記第1対象及び第2対象を冷却する第3冷媒回路を備えるとともに、
前記冷媒循環回路上に、前記第2対象を通過した冷媒を前記第1対象に流す第1位置、又は前記第1対象に流さない第2位置に切り換える第2切換手段、
及び前記第1対象を通過した冷媒を前記吸入領域に流す第1位置、又は前記吸入領域に流さない第2位置に切り換える第3切換手段を備え、
前記冷媒循環回路を前記第1冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第1位置、前記第2切換手段を前記第2位置、及び前記第3切換手段を前記第2位置に切り換え、
前記冷媒循環回路を前記第2冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、及び前記第2切換手段を前記第2位置に切り換え、
前記冷媒循環回路を前記第3冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、前記第2切換手段を前記第1位置、及び前記第3切換手段を前記第1位置に切り換えるように構成され、前記第1〜第3冷媒回路のうちのいずれか1つを取り得る請求項1に記載の加熱冷却システム。 - 前記冷媒循環回路上において、前記膨張弁より下流で、かつ前記第2対象より上流となる位置と、前記第2対象より下流で、かつ前記第2切換手段より上流となる位置とを連通させ、前記第2対象を迂回するためのバイパス路を備えるとともに、前記膨張弁を通過した冷媒を前記バイパス路に流す第1位置、又は前記バイパス路に流さない第2位置に切り換える第4切換手段を備え、
前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記第1対象を流れ、前記膨張弁を流れた後、前記バイパス路を流れて前記吸入領域に流れることで、前記第1対象のみを加熱する第4冷媒回路、
前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記バイパス路を流れて前記吸入領域に流れることで、第1及び第2対象を温度調節しない第5冷媒回路、
及び前記吐出領域から吐出された冷媒が、前記凝縮器及び前記膨張弁を流れた後、前記バイパス路を流れた後、前記第1対象を流れて前記吸入領域に流れることで、前記第1対象のみを冷却する第6冷媒回路、を備え、
前記冷媒循環回路を前記第1〜第3冷媒回路とする際は、第4切換手段を前記第2位置に切り換え、
前記冷媒循環回路を前記第4冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第1位置、前記第2切換手段を前記第2位置、前記第3切換手段を前記第2位置、及び前記第4切換手段を前記第1位置に切り換え、
前記冷媒循環回路を前記第5冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、前記第2切換手段を前記第2位置、及び前記第4切換手段を前記第1位置に切り換え、
前記冷媒循環回路を前記第6冷媒回路とする際は、前記第1切換手段を前記第2位置、前記第2切換手段を前記第1位置、前記第3切換手段を前記第1位置、及び前記第4切換手段を前記第1位置に切り換えるように構成され、前記第1〜第6冷媒回路のうちのいずれか1つを取り得る請求項2に記載の加熱冷却システム。 - 前記第2対象が、車両に搭載された駆動モータ及び前記駆動モータを収容するモータハウジングであり、前記第1対象が前記駆動モータの駆動力を前記車両の車軸に伝達するため、前記駆動モータに併設されたギヤボックスであり、前記モータハウジングとギヤボックスとの間に隔壁部が介装されている請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の加熱冷却システム。
- 前記圧縮機は、前記駆動モータの駆動力により直接駆動される請求項4に記載の加熱冷却システム。
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