JP2014088997A - Cooling device - Google Patents

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Kunihiko Arai
邦彦 新井
Yoshiaki Kawakami
芳昭 川上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device capable of efficiently cooling a heating source with low power.SOLUTION: A cooling device 1 cools a heating source using a refrigerant and includes: a heat exchanger 14 which conducts heat exchange between the refrigerant and outer air; a cooling part 30 which cools the heating source using the refrigerant; refrigerant passages 22, 33 to 36 for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling part 30; a first check valve 62 and a second check valve 64 which are provided in the refrigerant passage leading from the heat exchanger 14 to the cooling part 30 and are connected in series; and a heating part 80 which applies heat to the refrigerant in the refrigerant passage 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64.

Description

本発明は、冷却装置に関し、特に、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device, and more particularly to a cooling device that cools a heat generation source using a refrigerant.

近年、環境問題対策の一つとして、モータの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両において、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータおよびバッテリなどの電気機器は、電力の授受によって発熱する。そのため、これらの電気機器を冷却する必要がある。そこで、車両用空調装置として使用される蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、発熱体を冷却する技術が提案されている(たとえば、特開2007−69733号公報(特許文献1)、特開2005−90862号公報(特許文献2)参照)。   In recent years, attention has been focused on hybrid vehicles, fuel cell vehicles, electric vehicles, and the like that travel with the driving force of a motor as one of the environmental countermeasures. In such a vehicle, electric devices such as a motor, a generator, an inverter, a converter, and a battery generate heat when power is transferred. Therefore, it is necessary to cool these electric devices. In view of this, a technique for cooling a heating element using a vapor compression refrigeration cycle used as a vehicle air conditioner has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-69733 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-2005). -90862 (patent document 2)).

一方、発熱体を冷却する冷却器に関する技術が種々提案されている(たとえば特開平9−23081号公報(特許文献3)、特開2001−168256号公報(特許文献4)、特開2008−253057号公報(特許文献5)参照)。   On the other hand, various technologies related to a cooler for cooling a heating element have been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-23081 (Patent Document 3), Japanese Patent Laid-Open No. 2001-168256 (Patent Document 4), and Japanese Patent Laid-Open No. 2008-253057. No. (Patent Document 5)).

特開2007−69733号公報JP 2007-69733 A 特開2005−90862号公報JP-A-2005-90862 特開平9−23081号公報JP-A-9-23081 特開2001−168256号公報JP 2001-168256 A 特開2008−253057号公報JP 2008-253057 A

特許文献1,2に開示されている冷却システムでは、蒸気圧縮式冷凍サイクルに冷媒を循環するために圧縮機を運転する必要があり、加えて、発熱体に冷媒を供給して発熱体を冷却するために、常時ポンプを駆動する必要がある。冷媒の循環のために外部動力を必要とするので、動力費が増大する問題があった。   In the cooling systems disclosed in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to operate the compressor in order to circulate the refrigerant in the vapor compression refrigeration cycle. In addition, the refrigerant is supplied to the heating element to cool the heating element. Therefore, it is necessary to drive the pump at all times. Since external power is required for the circulation of the refrigerant, there is a problem that the power cost increases.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、低動力で効率よく発熱源を冷却できる、冷却装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and a main object thereof is to provide a cooling device that can cool a heat source efficiently with low power.

本発明に係る冷却装置は、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却装置であって、冷媒と外気との間で熱交換する熱交換器と、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却部と、熱交換器と冷却部との間に冷媒を循環させる冷媒通路と、熱交換器から冷却部へ向かう冷媒通路に設けられ、直列に接続された第一逆止弁および第二逆止弁と、第一逆止弁と第二逆止弁との間の冷媒通路内の冷媒に熱を加える加熱部と、を備える。   A cooling device according to the present invention is a cooling device that cools a heat generation source using a refrigerant, a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and outside air, and a cooling unit that cools the heat generation source using the refrigerant, A refrigerant passage that circulates the refrigerant between the heat exchanger and the cooling section, and a first check valve and a second check valve that are provided in a refrigerant passage from the heat exchanger to the cooling section and connected in series. And a heating unit for applying heat to the refrigerant in the refrigerant passage between the first check valve and the second check valve.

上記冷却装置において、加熱部自体が発熱してもよい。または、上記冷却装置は、冷却部の出口側から加熱部へ冷媒を供給するための気相冷媒供給路と、気相冷媒供給路を開閉する開閉弁と、を備えてもよい。   In the cooling device, the heating unit itself may generate heat. Or the said cooling device may be provided with the gaseous-phase refrigerant | coolant supply path for supplying a refrigerant | coolant to the heating part from the exit side of a cooling part, and the on-off valve which opens and closes a gaseous-phase refrigerant | coolant supply path.

上記冷却装置において好ましくは、冷却部は、熱交換器よりも上方に配置されている。
上記冷却装置において好ましくは、熱交換器によって凝縮された液状の冷媒を貯留する蓄液器をさらに備え、蓄液器から第一逆止弁を通過して液状の冷媒が流れる。
Preferably, in the cooling device, the cooling unit is disposed above the heat exchanger.
Preferably, the cooling device further includes a liquid accumulator that stores liquid refrigerant condensed by the heat exchanger, and the liquid refrigerant flows from the accumulator through the first check valve.

上記冷却装置において好ましくは、熱交換器は、蒸気圧縮式冷凍サイクルに含まれる熱交換器であり、蒸気圧縮式冷凍サイクルは、圧縮機を備え、圧縮機の停止中に熱交換器と冷却部との間に冷媒を循環させる。   Preferably, in the cooling device, the heat exchanger is a heat exchanger included in the vapor compression refrigeration cycle, and the vapor compression refrigeration cycle includes a compressor, and the heat exchanger and the cooling unit are stopped while the compressor is stopped. Circulate the refrigerant between the two.

本発明の冷却装置によると、低動力で効率よく発熱源を冷却することができる。   According to the cooling device of the present invention, the heat source can be efficiently cooled with low power.

冷却装置が適用される車両の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle to which a cooling device is applied. 実施の形態1の冷却装置の構成を示す模式図である。2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 1. FIG. 冷却器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a cooler. 実施の形態1の冷却装置に冷媒を循環させる動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an operation of circulating a refrigerant in the cooling device according to the first embodiment. 実施の形態2の冷却装置の構成を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の冷却装置に冷媒を循環させる動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an operation of circulating a refrigerant in the cooling device according to the second embodiment. 実施の形態3の冷却装置の構成を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 3. FIG. 蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転中の、EV機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the refrigerant | coolant which cools EV apparatus during the driving | operation of a vapor compression refrigeration cycle. 蒸気圧縮式冷凍サイクルの停止中の、EV機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the refrigerant | coolant which cools EV apparatus during the stop of a vapor compression refrigeration cycle.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
[車両1000の構成]
図1は、冷却装置1が適用される車両1000の構成を示す概略図である。本実施の形態に係る車両1000は、内燃機関であるエンジン100と、電動機である駆動ユニット200と、PCU(Power Control Unit)700と、走行用バッテリ400と、を含んで構成され、エンジン100と駆動ユニット200とを動力源とするハイブリッド車両である。なお、本発明の冷却装置1は、エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド車両のみならず、電動機のみを動力源とする車両(本明細書では、両者を包含して電気自動車という)にも適用可能である。
(Embodiment 1)
[Configuration of vehicle 1000]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle 1000 to which the cooling device 1 is applied. A vehicle 1000 according to the present embodiment includes an engine 100 that is an internal combustion engine, a drive unit 200 that is an electric motor, a PCU (Power Control Unit) 700, and a traveling battery 400. This is a hybrid vehicle using the drive unit 200 as a power source. Note that the cooling device 1 of the present invention is not limited to a hybrid vehicle that uses an engine and an electric motor as power sources, but also to a vehicle that uses only an electric motor as a power source (in this specification, both are referred to as an electric vehicle). Applicable.

エンジン100は、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。駆動ユニット200は、エンジン100とともに車両1000を駆動する駆動力を発生させる。エンジン100および駆動ユニット200は、ともに車両1000のエンジンルーム内に設けられている。駆動ユニット200は、ケーブル500を介してPCU700と電気的に接続される。また、PCU700は、ケーブル600を介して走行用バッテリ400と電気的に接続される。   Engine 100 may be a gasoline engine or a diesel engine. Drive unit 200 generates a driving force for driving vehicle 1000 together with engine 100. Engine 100 and drive unit 200 are both provided in the engine room of vehicle 1000. Drive unit 200 is electrically connected to PCU 700 via cable 500. PCU 700 is electrically connected to traveling battery 400 via cable 600.

[冷却装置1の構成]
図2は、実施の形態1の冷却装置1の構成を示す模式図である。冷却装置1は車両1000に搭載され、駆動ユニット200などの車両1000に搭載された機器を冷却するために用いられる。図2に示すように、冷却装置1は、熱交換器14と、冷却部30とを備え、熱交換器14と冷却部30との間で冷媒を循環させることにより、発熱源から冷媒に熱を放出して発熱源を冷却する。
[Configuration of Cooling Device 1]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the cooling device 1 according to the first embodiment. The cooling device 1 is mounted on the vehicle 1000 and used to cool equipment mounted on the vehicle 1000 such as the drive unit 200. As shown in FIG. 2, the cooling device 1 includes a heat exchanger 14 and a cooling unit 30, and circulates the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30, thereby heat from the heat source to the refrigerant. To cool the heat source.

冷却部30は、電気自動車に搭載される電気機器であるEV(Electric Vehicle)機器と、冷媒が内部を流通する後述する冷却器32とを含む。EV機器は、冷却装置1により冷媒を用いて冷却される発熱源の一例である。EV機器は、電力の授受によって発熱する電気機器を含む。電気機器は、たとえば、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ、回転電機であるモータジェネレータ、蓄電装置であるバッテリ、バッテリの電圧を昇圧させるための昇圧コンバータ、バッテリの電圧を降圧するためのDC/DCコンバータなどの、少なくともいずれか一つを含む。バッテリは、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池等の二次電池である。バッテリに代えてキャパシタが用いられてもよい。   The cooling unit 30 includes an electric vehicle (EV) device that is an electric device mounted on the electric vehicle, and a cooler 32 (described later) through which the refrigerant flows. The EV device is an example of a heat source that is cooled by the cooling device 1 using a refrigerant. The EV device includes an electric device that generates heat when power is transferred. The electrical equipment includes, for example, an inverter for converting DC power to AC power, a motor generator that is a rotating electrical machine, a battery that is a power storage device, a boost converter that boosts the voltage of the battery, and a voltage that lowers the voltage of the battery. It includes at least one of a DC / DC converter and the like. The battery is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. A capacitor may be used instead of the battery.

熱交換器14は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器14の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンと、を含む。熱交換器14は、冷媒と外気の間で熱交換を行ない、冷却部30において発熱源からの伝熱を受けて気化された冷媒ガスを、外部媒体へ等圧的に放熱させて冷媒液とする。冷却部30において蒸発した気相冷媒は、熱交換器14における冷却風と冷媒との熱交換により、周囲に放熱し冷却される。   The heat exchanger 14 includes a tube through which the refrigerant flows, and fins for exchanging heat between the refrigerant flowing through the tube and the air around the heat exchanger 14. The heat exchanger 14 performs heat exchange between the refrigerant and the outside air, and heats the refrigerant gas evaporated by receiving heat transfer from the heat generation source in the cooling unit 30 to the external medium in an isobaric manner, and the refrigerant liquid and To do. The vapor-phase refrigerant evaporated in the cooling unit 30 is radiated to the surroundings and cooled by heat exchange between the cooling air and the refrigerant in the heat exchanger 14.

冷却風は、車両1000の走行によって発生する自然の通風によって熱交換器14に供給されてもよい。または冷却風は、コンデンサファン42もしくはエンジン冷却用のラジエータファンなどの、外気供給用ファンからの強制通風によって熱交換器14に供給されてもよい。コンデンサファン42は、モータからの駆動力を受けて回転し空気の流れを発生させて、熱交換器に冷却風を供給する。   The cooling air may be supplied to the heat exchanger 14 by natural ventilation generated by traveling of the vehicle 1000. Alternatively, the cooling air may be supplied to the heat exchanger 14 by forced ventilation from an outside air supply fan such as the condenser fan 42 or a radiator fan for cooling the engine. The condenser fan 42 receives the driving force from the motor, rotates to generate an air flow, and supplies cooling air to the heat exchanger.

冷却装置1はまた、気液分離器40と、第一逆止弁62と、第二逆止弁64とを備える。気液分離器40、第一逆止弁62および第二逆止弁64は、熱交換器14から冷却部30へ向かう冷媒の経路上に配置され、それぞれ直列に接続される。冷却装置1は、熱交換器14と気液分離器40とを連通する冷媒通路22と、気液分離器40と第一逆止弁62とを連通する冷媒通路33と、第一逆止弁62と第二逆止弁64とを連通する冷媒通路34と、第二逆止弁64と冷却部30とを連通する冷媒通路35と、冷却部30と熱交換器14とを連通する冷媒通路36と、を備える。   The cooling device 1 also includes a gas-liquid separator 40, a first check valve 62, and a second check valve 64. The gas-liquid separator 40, the first check valve 62, and the second check valve 64 are disposed on the refrigerant path from the heat exchanger 14 toward the cooling unit 30, and are connected in series. The cooling device 1 includes a refrigerant passage 22 that communicates the heat exchanger 14 and the gas-liquid separator 40, a refrigerant passage 33 that communicates the gas-liquid separator 40 and the first check valve 62, and a first check valve. 62, a refrigerant passage 34 that communicates with the second check valve 64, a refrigerant passage 35 that communicates between the second check valve 64 and the cooling unit 30, and a refrigerant passage that communicates between the cooling unit 30 and the heat exchanger 14. 36.

冷媒通路22,33〜35は、熱交換器14から冷却部30へ向かう冷媒の通路である。冷媒は、冷媒通路22,33〜35ならびに気液分離器40、第一逆止弁62および第二逆止弁64を経由して、熱交換器14の出口から冷却部30の入口へ向かって流れる。冷媒通路36は、冷却部30から熱交換器14へ向かう冷媒の通路である。冷媒は、冷媒通路36を経由して、冷却部30の出口から熱交換器14の入口へ向かって流れる。   The refrigerant passages 22 and 33 to 35 are refrigerant passages from the heat exchanger 14 toward the cooling unit 30. The refrigerant passes from the refrigerant passages 22, 33 to 35, the gas-liquid separator 40, the first check valve 62 and the second check valve 64 toward the inlet of the cooling unit 30 from the outlet of the heat exchanger 14. Flowing. The refrigerant passage 36 is a refrigerant passage from the cooling unit 30 toward the heat exchanger 14. The refrigerant flows from the outlet of the cooling unit 30 toward the inlet of the heat exchanger 14 via the refrigerant passage 36.

冷却装置1は、熱交換器14、気液分離器40、第一逆止弁62、第二逆止弁64および冷却部30が、冷媒通路22,33〜36によって連結されて構成される。冷媒通路22,33〜36は、熱交換器14と冷却部30との間に冷媒を循環させる通路となる。なお、冷却装置1を循環する冷媒としては、たとえば二酸化炭素、プロパンやイソブタンなどの炭化水素、アンモニア、フロン類または水などを用いることができる。   The cooling device 1 is configured by connecting a heat exchanger 14, a gas-liquid separator 40, a first check valve 62, a second check valve 64, and a cooling unit 30 through refrigerant passages 22, 33 to 36. The refrigerant passages 22, 33 to 36 are passages for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30. In addition, as a refrigerant | coolant which circulates through the cooling device 1, hydrocarbons, such as a carbon dioxide, a propane, and isobutane, ammonia, CFCs, or water can be used, for example.

気液分離器40は、熱交換器14から流出し気液分離器40へ流入する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。気液分離器40の内部には、液相冷媒である冷媒液と、気相冷媒である冷媒蒸気と、が蓄蔵されている。気液分離器40には、冷媒通路22と、冷媒通路33とが連結されている。   The gas-liquid separator 40 separates the refrigerant that flows out of the heat exchanger 14 and flows into the gas-liquid separator 40 into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant. Inside the gas-liquid separator 40, a refrigerant liquid that is a liquid phase refrigerant and a refrigerant vapor that is a gas phase refrigerant are stored. A refrigerant passage 22 and a refrigerant passage 33 are connected to the gas-liquid separator 40.

気液分離器40の内部には、飽和液状態の冷媒液が貯留されている。気液分離器40は、その内部に液状の冷媒である冷媒液を一時的に貯留する蓄液器として機能する。気液分離器40内に所定量の冷媒液が溜められることにより、負荷変動時にも気液分離器40から冷却部30へ流れる冷媒の流量を維持できる。気液分離器40が液だめ機能を有し、負荷変動に対するバッファとなり負荷変動を吸収できるので、EV機器の冷却性能を安定させることができる。   A refrigerant liquid in a saturated liquid state is stored inside the gas-liquid separator 40. The gas-liquid separator 40 functions as a liquid accumulator that temporarily stores a liquid refrigerant that is a liquid refrigerant. By storing a predetermined amount of the refrigerant liquid in the gas-liquid separator 40, the flow rate of the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 40 to the cooling unit 30 can be maintained even when the load changes. Since the gas-liquid separator 40 has a liquid reservoir function and becomes a buffer against load fluctuations and can absorb the load fluctuations, the cooling performance of the EV equipment can be stabilized.

熱交換器14で凝縮された冷媒液は、冷媒通路22を通って気液分離器40へ供給される。冷媒通路22から気液分離器40へ流入する冷媒は、気液分離器40の内部において気相と液相とに分離される。気液分離器40は、熱交換器14によって凝縮された冷媒を液体状の冷媒液とガス状の冷媒蒸気とに分離して、一時的に蓄える。   The refrigerant liquid condensed in the heat exchanger 14 is supplied to the gas-liquid separator 40 through the refrigerant passage 22. The refrigerant flowing into the gas-liquid separator 40 from the refrigerant passage 22 is separated into a gas phase and a liquid phase inside the gas-liquid separator 40. The gas-liquid separator 40 separates the refrigerant condensed by the heat exchanger 14 into a liquid refrigerant liquid and a gaseous refrigerant vapor and temporarily stores them.

気液分離された冷媒液は、冷媒通路33を経由して、気液分離器40の外部へ流出する。冷媒通路33の端部は、気液分離器40内に液相の冷媒が溜められる冷媒液貯留部に接続されており、液相冷媒の気液分離器40からの流出口を形成する。   The refrigerant liquid that has been subjected to gas-liquid separation flows out of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 33. The end of the refrigerant passage 33 is connected to a refrigerant liquid storage part in which a liquid-phase refrigerant is stored in the gas-liquid separator 40, and forms an outlet for the liquid-phase refrigerant from the gas-liquid separator 40.

気液分離器40の内部では、冷媒液が下側、冷媒蒸気が上側に溜まる。気液分離器40から冷媒液を導出する冷媒通路33の端部は、気液分離器40の底部に連結されている。冷媒通路33を経由して気液分離器40の底側から冷媒液のみが気液分離器40の外部へ送り出される。これにより、気液分離器40は、気相冷媒と液相冷媒との分離を確実に行なうことができる。   Inside the gas-liquid separator 40, the refrigerant liquid accumulates on the lower side and the refrigerant vapor accumulates on the upper side. An end portion of the refrigerant passage 33 for leading the refrigerant liquid from the gas-liquid separator 40 is connected to the bottom of the gas-liquid separator 40. Only the refrigerant liquid is sent out of the gas-liquid separator 40 from the bottom side of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 33. As a result, the gas-liquid separator 40 can reliably separate the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant.

第一逆止弁62には冷媒通路33および冷媒通路34が接続されている。第一逆止弁62は、冷媒通路33から冷媒通路34へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの冷媒の流れを禁止する。第二逆止弁64には冷媒通路34および冷媒通路35が接続されている。第二逆止弁64は、冷媒通路34から冷媒通路35へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの流れを禁止する。第一逆止弁62および第二逆止弁64を設けることにより、気液分離器40から冷却部30へ向かう冷媒液の流れが許容され、かつ、冷却部30側から気液分離器40側への冷媒の逆流が禁止される。   A refrigerant passage 33 and a refrigerant passage 34 are connected to the first check valve 62. The first check valve 62 allows the flow of the refrigerant from the refrigerant passage 33 toward the refrigerant passage 34 and prohibits the reverse flow of the refrigerant. The refrigerant passage 34 and the refrigerant passage 35 are connected to the second check valve 64. The second check valve 64 allows the flow of the refrigerant from the refrigerant passage 34 toward the refrigerant passage 35 and prohibits the reverse flow. By providing the first check valve 62 and the second check valve 64, the flow of the refrigerant liquid from the gas-liquid separator 40 toward the cooling unit 30 is allowed, and the gas-liquid separator 40 side from the cooling unit 30 side is allowed. Back flow of refrigerant into the is prohibited.

第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の冷媒通路34に隣接して、加熱部80が配置されている。加熱部80は、たとえば電気ヒータまたは誘導加熱装置などの、加熱部80自体が発熱する機器である。加熱部80は、冷媒通路34内の冷媒に熱を加え、冷媒通路34内の冷媒液を蒸発させる。   A heating unit 80 is disposed adjacent to the refrigerant passage 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64. The heating unit 80 is a device that generates heat, such as an electric heater or an induction heating device. The heating unit 80 applies heat to the refrigerant in the refrigerant passage 34 to evaporate the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34.

図3は、冷却器32の構成を示す模式図である。冷却部30は、その内部を冷媒が流れることにより発熱源と冷媒との熱交換を行なう冷却器32を含む。図3に示すように、冷却器32は、筐体70を有する。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the cooler 32. The cooling unit 30 includes a cooler 32 that performs heat exchange between the heat generation source and the refrigerant when the refrigerant flows therein. As shown in FIG. 3, the cooler 32 has a housing 70.

筐体70は中空に形成されており、その内部に内部空間を規定する。冷却器32の筐体70は、矩形板状の外形を有する。冷却器32はまた、冷媒入口71と、冷媒出口72とを有する。冷媒入口71と冷媒出口72とは、筐体70の形成する矩形の対角線上に配置されている。つまり、冷媒入口71は矩形の一の頂点の位置に設けられ、冷媒出口72は当該一の頂点と隣り合わない他の頂点の位置に設けられる。   The casing 70 is formed in a hollow shape and defines an internal space therein. The casing 70 of the cooler 32 has a rectangular plate shape. The cooler 32 also has a refrigerant inlet 71 and a refrigerant outlet 72. The refrigerant inlet 71 and the refrigerant outlet 72 are arranged on a rectangular diagonal formed by the housing 70. That is, the refrigerant inlet 71 is provided at the position of one vertex of the rectangle, and the refrigerant outlet 72 is provided at the position of the other vertex that is not adjacent to the one vertex.

冷媒入口71および冷媒出口72は、筐体70の内部と外部とを連通する。冷媒通路35は冷媒入口71に連結され、冷媒通路36は冷媒出口72に連結される。これにより、冷媒入口71は、筐体70の内部空間に冷媒が流入する流入口としての機能を有し、冷媒出口72は、筐体70から冷媒が流出する流出口としての機能を有する。冷却部30へ供給される冷媒は、冷媒通路35から冷媒入口71を経由して冷却器32の筐体70内部の内部空間へ流入する。冷媒は、筐体70の内部を冷媒出口72へ向かって流れる間に、EV機器と熱交換する。冷媒はさらに、冷媒出口72を経由して筐体70から流出し、冷媒通路36へ流れる。   The refrigerant inlet 71 and the refrigerant outlet 72 communicate the inside and the outside of the housing 70. The refrigerant passage 35 is connected to the refrigerant inlet 71, and the refrigerant passage 36 is connected to the refrigerant outlet 72. Thereby, the refrigerant inlet 71 has a function as an inlet through which the refrigerant flows into the internal space of the housing 70, and the refrigerant outlet 72 has a function as an outlet through which the refrigerant flows out of the housing 70. The refrigerant supplied to the cooling unit 30 flows from the refrigerant passage 35 through the refrigerant inlet 71 into the internal space inside the housing 70 of the cooler 32. The refrigerant exchanges heat with the EV device while flowing in the housing 70 toward the refrigerant outlet 72. The refrigerant further flows out of the housing 70 via the refrigerant outlet 72 and flows into the refrigerant passage 36.

筐体70の外表面には、複数の突起75が形成されている。突起75は、発熱チップを固定する台座であり、発熱チップの絶縁および熱膨張の緩和を目的として設けられる。   A plurality of protrusions 75 are formed on the outer surface of the housing 70. The protrusion 75 is a pedestal for fixing the heat generating chip, and is provided for the purpose of insulating the heat generating chip and relaxing thermal expansion.

筐体70に対して、冷媒入口71が相対的に下方に配置され、冷媒出口72が相対的に上方に配置されている。冷媒入口71と冷媒出口72とは高低差を有し、流入口として機能する冷媒入口71は、流出口として機能する冷媒出口72よりも、低く配置されている。矩形板状の筐体70が、水平面に対して傾斜する方向に延び、冷媒入口71および冷媒出口72もまた、水平面に対して傾斜する方向に沿って延在している。   The refrigerant inlet 71 is disposed relatively downward with respect to the casing 70, and the refrigerant outlet 72 is disposed relatively upward. The refrigerant inlet 71 and the refrigerant outlet 72 have a height difference, and the refrigerant inlet 71 that functions as an inflow port is disposed lower than the refrigerant outlet 72 that functions as an outflow port. The rectangular plate-shaped casing 70 extends in a direction inclined with respect to the horizontal plane, and the refrigerant inlet 71 and the refrigerant outlet 72 also extend along a direction inclined with respect to the horizontal plane.

この構成により、冷却部30内を流れる冷媒の流れが規定される。すなわち、筐体70の内部でEV機器から熱を受けて気化した気相冷媒は、液相冷媒よりも比重が小さいので、水平面に対し上方に向かって流れ、筐体70の内部空間内を上昇する。筐体70に対し流入口が相対的に低い位置に配置され、筐体70に対し流出口が相対的に高い位置に配置されれば、流入口から筐体70の内部に新たに供給される冷媒が筐体70内部で気化した気相冷媒の上昇流を妨げることはない。そのため、筐体70の内部を流れる冷媒は、水平面に対してスムーズに上向きに流れることができる。   With this configuration, the flow of the refrigerant flowing through the cooling unit 30 is defined. That is, the vapor phase refrigerant that is vaporized by receiving heat from the EV device inside the casing 70 has a lower specific gravity than the liquid phase refrigerant, and therefore flows upward with respect to the horizontal plane and rises in the internal space of the casing 70. To do. If the inflow port is disposed at a relatively low position with respect to the housing 70 and the outflow port is disposed at a relatively high position with respect to the housing 70, it is newly supplied from the inflow port to the inside of the housing 70. The refrigerant does not hinder the upward flow of the gas-phase refrigerant vaporized inside the housing 70. Therefore, the refrigerant flowing inside the housing 70 can flow upward smoothly with respect to the horizontal plane.

筐体70の下方から冷媒が流入するように流入口が設けられ、筐体70の上方から冷媒が流出するように流出口が設けられることにより、筐体70内部で冷媒を滞りなく流すことができる。これにより、筐体70の内部空間内に局所的に気相冷媒が滞留するドライアウトが発生し冷却能力不足となることを回避でき、発熱源から冷媒への熱伝達を効率的に行なうことができる。流入口を経由して筐体70に新たな冷媒を供給し続けることができるので、発熱源の冷却性能の低下を抑制でき、冷却器32による発熱源の冷却能力を向上することができる。   By providing an inflow port so that the refrigerant flows in from below the housing 70 and an outflow port so that the refrigerant flows out from above the housing 70, the refrigerant can flow smoothly inside the housing 70. it can. Thereby, it is possible to avoid the occurrence of dryout in which the gas-phase refrigerant locally accumulates in the internal space of the housing 70 and insufficient cooling capacity, and to efficiently transfer heat from the heat generation source to the refrigerant. it can. Since a new refrigerant can be continuously supplied to the housing 70 via the inflow port, a decrease in the cooling performance of the heat source can be suppressed, and the cooling capacity of the heat source by the cooler 32 can be improved.

冷却部30は、冷却器32においてEV機器と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するように設けられる。本実施の形態においては、冷却部30は、たとえば、EV機器の筐体に筐体70の外周面が直接接触するように形成された冷却器32を有する。冷却器32は、EV機器の筐体と隣接する部分を有する。当該部分において、冷却器32を流通する冷媒と、EV機器との間で、熱交換が可能となる。冷却器32の外部にEV機器が配置されるので、冷却器32の内部を流通する冷媒の流れにEV機器が干渉することはない。そのため、冷却装置1を循環する冷媒の圧力損失の増加を抑制することができる。   The cooling unit 30 is provided in the cooler 32 so as to have a structure capable of exchanging heat between the EV device and the refrigerant. In the present embodiment, the cooling unit 30 includes, for example, a cooler 32 formed so that the outer peripheral surface of the housing 70 is in direct contact with the housing of the EV device. The cooler 32 has a portion adjacent to the housing of the EV device. In this portion, heat exchange is possible between the refrigerant flowing through the cooler 32 and the EV device. Since the EV device is disposed outside the cooler 32, the EV device does not interfere with the flow of the refrigerant flowing through the cooler 32. Therefore, an increase in pressure loss of the refrigerant circulating in the cooling device 1 can be suppressed.

図2には、地面Gが図示されている。地面Gに対して垂直な鉛直方向において、冷却部30は、熱交換器14および気液分離器40よりも上方に配置されている。熱交換器14と冷却部30との間に冷媒を循環させる環状の経路において、冷却部30が上方に配置され、熱交換器14が下方に配置される。熱交換器14および気液分離器40は、冷却部30よりも低い位置に配置される。   FIG. 2 illustrates the ground G. In the vertical direction perpendicular to the ground G, the cooling unit 30 is disposed above the heat exchanger 14 and the gas-liquid separator 40. In an annular path for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30, the cooling unit 30 is disposed on the upper side and the heat exchanger 14 is disposed on the lower side. The heat exchanger 14 and the gas-liquid separator 40 are disposed at a position lower than the cooling unit 30.

熱交換器14を凝縮器、冷却部30を蒸発器とするループ式のヒートパイプにより冷媒を循環するためには、冷却部30で蒸発した気相冷媒を熱交換器14に移動させ、熱交換器14で凝縮した液相冷媒を冷却部30へ還流するサイクルを形成し、定常的な熱移動を行なう必要がある。図2に示す、冷却部30が熱交換器14よりも高い位置に配置された構成では、重力の作用による熱交換器14から冷却部30への液還流を行なうことができない。しかし、本実施の形態の冷却装置1では、熱交換器14で凝縮した冷媒液を蓄える気液分離器40から冷却部30へ至る、液状の冷媒が流れる冷媒通路34に、第一逆止弁62、第二逆止弁64および加熱部80を設けることにより、熱交換器14から冷却部30への冷媒液の還流が可能とされている。   In order to circulate the refrigerant through a loop heat pipe having the heat exchanger 14 as a condenser and the cooling unit 30 as an evaporator, the vapor-phase refrigerant evaporated in the cooling unit 30 is moved to the heat exchanger 14 for heat exchange. It is necessary to form a cycle in which the liquid-phase refrigerant condensed in the vessel 14 is returned to the cooling unit 30 to perform steady heat transfer. In the configuration shown in FIG. 2 in which the cooling unit 30 is disposed at a position higher than the heat exchanger 14, liquid reflux from the heat exchanger 14 to the cooling unit 30 due to the action of gravity cannot be performed. However, in the cooling device 1 of the present embodiment, the first check valve is provided in the refrigerant passage 34 through which the liquid refrigerant flows from the gas-liquid separator 40 that stores the refrigerant liquid condensed in the heat exchanger 14 to the cooling unit 30. 62, the second check valve 64, and the heating unit 80 are provided so that the refrigerant liquid can be recirculated from the heat exchanger 14 to the cooling unit 30.

[冷却装置1の動作]
図4は、実施の形態1の冷却装置1に冷媒を循環させる動作を示すフローチャートである。図2および図4を参照して、実施の形態1の冷却装置1の動作について説明する。図2に示す二点鎖線は満水ラインWLを示す。冷却装置1を循環する冷媒は、満水ラインWLよりも地面G側において、液相の状態になる。熱交換器14から冷却部30へ向かう冷媒は液相の状態であり、定常状態において冷媒通路33,34,35は冷媒液で満たされている。冷媒は冷却部30で加熱されることにより蒸発し、冷却部30の出口、すなわち図3に示す冷媒出口72において、冷媒は気相状態になる。
[Operation of cooling device 1]
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of circulating the refrigerant in the cooling device 1 according to the first embodiment. With reference to FIG. 2 and FIG. 4, the operation of the cooling device 1 of the first embodiment will be described. A two-dot chain line shown in FIG. 2 indicates a full water line WL. The refrigerant circulating through the cooling device 1 is in a liquid phase state on the ground G side with respect to the full water line WL. The refrigerant from the heat exchanger 14 toward the cooling unit 30 is in a liquid phase, and the refrigerant passages 33, 34, and 35 are filled with the refrigerant liquid in a steady state. The refrigerant evaporates by being heated by the cooling unit 30, and the refrigerant enters a gas phase state at the outlet of the cooling unit 30, that is, the refrigerant outlet 72 shown in FIG.

冷媒通路34内に冷媒液が充満した状態で、ステップ(S10)において、加熱部80を起動し、加熱部80の発熱を開始する。続いてステップ(S20)において、第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の冷媒通路34内の冷媒液が、加熱部80から熱を受けて一部気化し、体積膨張する。このとき、第一逆止弁62を経由して冷媒通路33側へ冷媒が逆流することはできないので、気化した冷媒により冷媒通路34内の冷媒液が押し上げる駆動力が生じる。これにより、第二逆止弁64を通過して冷媒通路34から冷媒通路35へ向かう、冷媒の流れが発生する。   In a state where the refrigerant liquid is filled in the refrigerant passage 34, the heating unit 80 is started in step (S10), and the heating unit 80 starts to generate heat. Subsequently, in step (S20), the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64 is partially vaporized by receiving heat from the heating unit 80, and volume expands. . At this time, since the refrigerant cannot flow back to the refrigerant passage 33 side via the first check valve 62, a driving force for pushing up the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 is generated by the vaporized refrigerant. Accordingly, a refrigerant flow that passes through the second check valve 64 toward the refrigerant passage 35 from the refrigerant passage 34 is generated.

気化した冷媒蒸気が冷媒通路34内を上昇しようとする流れを、冷媒通路34から第二逆止弁64を通って冷媒通路35へ向かう流れに利用できるように、冷媒通路34は、第一逆止弁62から第二逆止弁64へ向かうにつれて次第に位置が高くなるように配置されるのが望ましい。典型的には、図2に示すように、冷媒通路34を垂直方向に延在させ、第一逆止弁62を下側に、第二逆止弁64を上側にするように、冷媒通路34を配置するのが望ましい。   The refrigerant passage 34 has a first reverse passage so that the flow of the vaporized refrigerant vapor going up in the refrigerant passage 34 can be used for the flow from the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 35 through the second check valve 64. It is desirable that the position is gradually increased from the stop valve 62 toward the second check valve 64. Typically, as shown in FIG. 2, the refrigerant passage 34 extends vertically, the first check valve 62 is on the lower side, and the second check valve 64 is on the upper side. It is desirable to arrange.

また加熱部80は、冷媒通路34の第一逆止弁62により近接する位置を加熱するように配置されるのが望ましい。加熱部80を第一逆止弁62寄りに配置することで、気化した冷媒によって、より多くの量の冷媒液を冷媒通路34から冷媒通路35へ移送することが可能になる。冷媒通路34内が液体状の冷媒で満たされる状態にしやすくするためには、第一逆止弁62を気液分離器40により近接させるのが望ましい。すなわち、冷媒通路33の長さは小さいほど望ましく、たとえば冷媒通路35よりも冷媒通路33を短く形成してもよく、冷媒通路34よりも冷媒通路33を短く形成してもよく、または冷媒通路22よりも冷媒通路33を短く形成してもよい。   Further, it is desirable that the heating unit 80 is disposed so as to heat a position closer to the first check valve 62 of the refrigerant passage 34. By disposing the heating unit 80 closer to the first check valve 62, a larger amount of the refrigerant liquid can be transferred from the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 35 by the vaporized refrigerant. In order to make it easy to fill the refrigerant passage 34 with the liquid refrigerant, it is desirable to bring the first check valve 62 closer to the gas-liquid separator 40. That is, the length of the refrigerant passage 33 is preferably as small as possible. For example, the refrigerant passage 33 may be shorter than the refrigerant passage 35, the refrigerant passage 33 may be shorter than the refrigerant passage 34, or the refrigerant passage 22. Alternatively, the refrigerant passage 33 may be formed shorter.

次にステップ(S30)において、第二逆止弁64を気体の状態の冷媒が通過したか否かを判断する。ステップ(S30)でNOと判断され、第二逆止弁64を気相冷媒が未だ通過していないと判断された場合には、そのまま冷媒通路34内の冷媒の加熱および気化が続行される。ステップ(S30)でYESと判断され、第二逆止弁64を気相冷媒が通過したと判断された場合、冷媒通路34内に液体の冷媒がほぼなくなったと判断され、ステップ(S40)に進み、加熱部80を停止し、加熱部80の発熱を停止する。この際、乾き度が所定値以上となった場合、液体量が所定値以下となった場合または加熱部80の供給熱量が所定値以上となった場合などに、冷媒通路34内に液体の冷媒がほぼなくなったと判断してもよい。   Next, in step (S30), it is determined whether or not the gaseous refrigerant has passed through the second check valve 64. If it is determined as NO in step (S30) and it is determined that the gas-phase refrigerant has not yet passed through the second check valve 64, the heating and vaporization of the refrigerant in the refrigerant passage 34 is continued. If it is determined as YES in step (S30) and it is determined that the gas-phase refrigerant has passed through the second check valve 64, it is determined that almost no liquid refrigerant is present in the refrigerant passage 34, and the process proceeds to step (S40). The heating unit 80 is stopped and the heat generation of the heating unit 80 is stopped. At this time, when the dryness is equal to or higher than a predetermined value, the liquid amount is equal to or lower than the predetermined value, or the amount of heat supplied to the heating unit 80 is equal to or higher than the predetermined value, the liquid refrigerant in the refrigerant passage 34 is obtained. It may be determined that is almost gone.

加熱部80の発熱を停止することにより、冷媒通路34内の冷媒が加熱部80から熱を受けなくなる。そのため、気化した冷媒は、周囲の液体により冷却され、再度凝縮して液体の状態に戻る。気化し膨張した冷媒を冷却すると、冷媒は体積収縮し、冷媒通路34内の圧力が低下する。そのため、第一逆止弁62を経由して、冷媒通路33から冷媒通路34へ液冷媒が流入し、冷媒通路34内の冷媒液の量が増加する。続いてステップ(S60)において、第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の冷媒通路34内に冷媒液が充満した満液状態となったか否かを判断する。   By stopping the heat generation of the heating unit 80, the refrigerant in the refrigerant passage 34 does not receive heat from the heating unit 80. Therefore, the vaporized refrigerant is cooled by the surrounding liquid, condensed again, and returns to the liquid state. When the vaporized and expanded refrigerant is cooled, the volume of the refrigerant contracts and the pressure in the refrigerant passage 34 decreases. Therefore, the liquid refrigerant flows from the refrigerant passage 33 into the refrigerant passage 34 via the first check valve 62, and the amount of the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 increases. Subsequently, in step (S60), it is determined whether or not the refrigerant passage 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64 is filled with the refrigerant liquid.

ステップ(S60)においてNOと判断され、冷媒通路34内が未だ満液状態でないと判断された場合には、そのまま冷媒通路33から冷媒通路34への冷媒液の吸引が続行される。ステップ(S60)でYESと判断され、冷媒通路34内が満液状態になったと判断された場合、制御フローはリターンされ、再びステップ(S10)に戻り、加熱部80の発熱が再開する。このサイクルを繰り返すことにより、冷媒通路33から第一逆止弁62を経由して冷媒通路34へ流れ、さらに第二逆止弁64を経由して冷媒通路35へ流れる、冷媒の流れが形成される。   If it is determined NO in step (S60) and it is determined that the refrigerant passage 34 is not yet full, the suction of the refrigerant liquid from the refrigerant passage 33 to the refrigerant passage 34 is continued. If YES is determined in step (S60) and it is determined that the refrigerant passage 34 is full, the control flow is returned, and the process returns to step (S10) again, and the heating of the heating unit 80 is resumed. By repeating this cycle, a refrigerant flow is formed which flows from the refrigerant passage 33 to the refrigerant passage 34 via the first check valve 62 and further to the refrigerant passage 35 via the second check valve 64. The

冷媒は、冷媒通路35から冷却部30の冷却器32へ流れ、冷却部30においてEV機器から熱を吸収することで、EV機器を冷却する。EV機器との熱交換により、冷媒が加熱され、等圧のまま徐々に蒸発して、冷媒の乾き度が増大する。冷却部30において冷媒はEV機器の発熱を受けて気化し、膨張する。典型的には、冷却部30において、全ての冷媒が乾き飽和蒸気になり、さらに過熱蒸気になるまで、冷媒が加熱される。気化して体積膨張した冷媒は、第二逆止弁64側には戻れないため、冷却部30から冷媒通路36へ流出して、熱交換器14側に液体および気体の状態の冷媒を押し出す。冷却部30において冷媒が気化することにより、冷媒通路36を通って冷却部30から熱交換器14へ向かう冷媒の流れが形成される。   The refrigerant flows from the refrigerant passage 35 to the cooler 32 of the cooling unit 30, and cools the EV device by absorbing heat from the EV device in the cooling unit 30. The heat exchange with the EV equipment heats the refrigerant and gradually evaporates while maintaining the constant pressure, thereby increasing the dryness of the refrigerant. In the cooling unit 30, the refrigerant is vaporized by the heat generated by the EV device and expands. Typically, in the cooling unit 30, the refrigerant is heated until all the refrigerant becomes dry saturated vapor and further becomes superheated vapor. Since the vaporized and volume-expanded refrigerant cannot return to the second check valve 64 side, it flows out from the cooling unit 30 to the refrigerant passage 36 and pushes out the liquid and gaseous refrigerant to the heat exchanger 14 side. As the refrigerant evaporates in the cooling unit 30, a refrigerant flow from the cooling unit 30 toward the heat exchanger 14 through the refrigerant passage 36 is formed.

熱交換器14に流入した冷媒は、車両の走行風またはファンからの通風により、熱交換器14のチューブ内を流通する際に周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮(液化)する。熱交換器14における外気との熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。熱交換器14において凝縮された液相の冷媒は、冷媒通路22を経由して気液分離器40へ流れ、液相の冷媒が気液分離器40内に貯留される。気液分離器40から冷媒通路33へ冷媒液が供給され、さらに図4に示すサイクルに従って第一逆止弁62を通過して冷媒通路34へ冷媒液が流れる。   The refrigerant that has flowed into the heat exchanger 14 is condensed (liquefied) by being radiated and cooled to the surroundings when being circulated through the tube of the heat exchanger 14 due to vehicle running wind or ventilation from the fan. By the heat exchange with the outside air in the heat exchanger 14, the temperature of the refrigerant is lowered and the refrigerant is liquefied. The liquid-phase refrigerant condensed in the heat exchanger 14 flows to the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 22, and the liquid-phase refrigerant is stored in the gas-liquid separator 40. The refrigerant liquid is supplied from the gas-liquid separator 40 to the refrigerant passage 33, and further passes through the first check valve 62 and flows into the refrigerant passage 34 according to the cycle shown in FIG.

なお、冷却部30において冷却される発熱源は、連続的に運転される機器であってもよく、または起動停止を繰り返し断続的に運転される機器であってもよい。発熱源が断続的に運転される場合、冷却器32内の冷媒液量、冷却器32の表面温度、または冷却器32内の圧力などを監視し、いずれかの値をパラメータとして使用することで発熱源のオンオフを適宜制御してもよい。冷却器32内の冷媒の状態を外部から監視可能とするサイトグラスを設置してもよく、サイトグラスは冷却器32の延在方向に沿って延在するのが望ましい。冷媒通路35の一部が当該サイトグラスを構成してもよい。   In addition, the heat source cooled in the cooling unit 30 may be a device that is continuously operated, or may be a device that is operated intermittently by repeatedly starting and stopping. When the heat source is operated intermittently, the refrigerant liquid amount in the cooler 32, the surface temperature of the cooler 32, the pressure in the cooler 32, or the like is monitored, and any value is used as a parameter. The on / off of the heat source may be appropriately controlled. A sight glass that can monitor the state of the refrigerant in the cooler 32 from the outside may be installed, and the sight glass preferably extends along the direction in which the cooler 32 extends. A part of the refrigerant passage 35 may constitute the sight glass.

以上説明した実施の形態1の冷却装置1は、熱交換器14と冷却部30との間に冷媒を循環させる環状の経路と、熱交換器14から冷却部30へ向かう経路に直列に配置された第一逆止弁62および第二逆止弁64と、第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の冷媒通路34内の冷媒を加熱する加熱部80とを備える。この構成の冷却装置1では、図4に示すサイクルに従って加熱部80を制御し、加熱部80のオン−オフを繰り返すことにより、冷媒の体積膨張と収縮とが繰り返される。これにより、冷媒通路34から冷媒通路35への冷媒の移送、および、冷媒通路33から冷媒通路34への冷媒の移送が繰り返され、その結果、熱交換器14から冷却部30へ液状の冷媒が連続的に移送される。   The cooling device 1 according to Embodiment 1 described above is arranged in series on an annular path for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30 and a path from the heat exchanger 14 toward the cooling unit 30. The first check valve 62 and the second check valve 64, and the heating unit 80 for heating the refrigerant in the refrigerant passage 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64 are provided. In the cooling device 1 configured as described above, the heating unit 80 is controlled according to the cycle shown in FIG. 4 and the heating unit 80 is repeatedly turned on and off, whereby the volume expansion and contraction of the refrigerant are repeated. Accordingly, the transfer of the refrigerant from the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 35 and the transfer of the refrigerant from the refrigerant passage 33 to the refrigerant passage 34 are repeated, and as a result, the liquid refrigerant is transferred from the heat exchanger 14 to the cooling unit 30. It is transferred continuously.

そのため、冷媒が加熱される冷却部30を熱交換器14よりも上方に配置したトップヒート式の構成としても、冷媒の循環のために圧縮機や液体ポンプなどを必要とせず冷媒の循環流を形成できる。低動力で冷却部30に新たな冷媒を供給し続けることができるので、冷却部30における発熱源の冷却能力を永続することができる。したがって、冷却部30内の冷媒が欠乏して冷却能力不足となることを回避でき、効率的に発熱源を冷却することができる。低動力での発熱源の冷却が可能になることにより、冷却装置1が車両に搭載される場合には、車両1000の燃費を向上でき、車両1000の運転条件をより向上することができる。   Therefore, even if the top heat type configuration in which the cooling unit 30 for heating the refrigerant is arranged above the heat exchanger 14, the refrigerant circulation flow is not required for the circulation of the refrigerant without requiring a compressor or a liquid pump. Can be formed. Since a new refrigerant can be continuously supplied to the cooling unit 30 with low power, the cooling capacity of the heat source in the cooling unit 30 can be made permanent. Therefore, it can be avoided that the refrigerant in the cooling unit 30 is deficient and the cooling capacity is insufficient, and the heat generation source can be efficiently cooled. By enabling the cooling of the heat source with low power, when the cooling device 1 is mounted on a vehicle, the fuel consumption of the vehicle 1000 can be improved and the driving conditions of the vehicle 1000 can be further improved.

第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の熱源を用いたポンプ作用により冷媒の循環流を引き起こすことができるので、圧縮機やポンプを設置する必要がなく、冷却装置1の装置コストを低減できるとともに小型化を達成できる。加えて、圧縮機やポンプなどの機器の作動不良による品質不具合を回避できるので、冷却装置1の信頼性を向上でき、さらに品質不具合対策に係る費用の低減が可能になる。   Since the circulation of the refrigerant can be caused by the pump action using the heat source between the first check valve 62 and the second check valve 64, it is not necessary to install a compressor or a pump, and the cooling device 1 The device cost can be reduced and the size can be reduced. In addition, since quality defects due to malfunctions of devices such as compressors and pumps can be avoided, the reliability of the cooling device 1 can be improved, and the costs associated with countermeasures for quality defects can be reduced.

(実施の形態2)
[冷却装置1の構成]
図5は、実施の形態2の冷却装置1の構成を示す模式図である。図5に示す実施の形態2の冷却装置1は、図2に示す実施の形態1と同様の構成を備えている。しかし、実施の形態2の冷却装置1は、加熱部80の構成において、実施の形態1の冷却装置1と異なっている。
(Embodiment 2)
[Configuration of Cooling Device 1]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of the cooling device 1 according to the second embodiment. The cooling device 1 of the second embodiment shown in FIG. 5 has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. However, the cooling device 1 of the second embodiment is different from the cooling device 1 of the first embodiment in the configuration of the heating unit 80.

具体的には、実施の形態2の冷却装置1は、冷却部30の出口側から加熱部80へ冷媒を供給するための気相冷媒供給路82を備える。気相冷媒供給路82は、冷却部30の出口側の冷媒通路36と、第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の冷媒通路34と、を連通する。気相冷媒供給路82は、冷却部30において加熱され気化した冷媒が流れる通路である。   Specifically, the cooling device 1 of the second embodiment includes a gas-phase refrigerant supply path 82 for supplying a refrigerant from the outlet side of the cooling unit 30 to the heating unit 80. The gas-phase refrigerant supply path 82 communicates the refrigerant path 36 on the outlet side of the cooling unit 30 and the refrigerant path 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64. The gas-phase refrigerant supply path 82 is a path through which the refrigerant heated and vaporized in the cooling unit 30 flows.

実施の形態2の加熱部80は、図5に示すように、配管系の一部の、気相冷媒供給路82が冷媒通路34に接続される部分を示す。つまり実施の形態2の加熱部80は、実施の形態1と異なりそれ自身が発熱する機器ではなく、外部から冷媒通路34に高温の冷媒を供給可能な構成を有する。冷却部30で冷媒が発熱源から熱を受けることにより、冷媒は冷却部30の出口において全てが気化しており、典型的には高温高圧の過熱蒸気の状態である。過熱された高温の気相冷媒は、気相冷媒供給路82を経由して冷媒通路34へ供給される。これにより、冷媒通路34に冷媒蒸気が流入するとともに、冷媒通路34内の冷媒液が加熱され、冷媒通路34内の冷媒液を第二逆止弁64を経由して冷媒通路35へ移送する駆動力が発生する。   As shown in FIG. 5, the heating unit 80 of the second embodiment shows a part of the piping system where the gas-phase refrigerant supply path 82 is connected to the refrigerant path 34. That is, unlike the first embodiment, the heating unit 80 of the second embodiment is not a device that generates heat, but has a configuration capable of supplying a high-temperature refrigerant to the refrigerant passage 34 from the outside. As the refrigerant receives heat from the heat generation source in the cooling unit 30, the refrigerant is entirely vaporized at the outlet of the cooling unit 30, and is typically in a state of high-temperature and high-pressure superheated steam. The superheated high-temperature gas-phase refrigerant is supplied to the refrigerant passage 34 via the gas-phase refrigerant supply path 82. As a result, the refrigerant vapor flows into the refrigerant passage 34, the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 is heated, and the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 is transferred to the refrigerant passage 35 via the second check valve 64. Force is generated.

実施の形態2の冷却装置1はさらに、開閉弁84を備える。開閉弁84は、気相冷媒供給路82に設けられた開閉可能な弁である。開閉弁84は、その開閉を切り替えることにより、気相冷媒供給路82を開閉する。開閉弁84は、全開と全閉との切替が可能な仕様の弁であればよく、たとえば電磁弁であってもよい。開閉弁84を開状態にすることで、冷却部30出口と冷媒通路34とが連通し、冷却部30出口の高温の気相冷媒が気相冷媒供給路82を通って冷媒通路34へ流れる。開閉弁84が閉状態にされると、気相冷媒供給路82が閉じられ、冷却部30出口と冷媒通路34とが非連通になる。   The cooling device 1 according to the second embodiment further includes an on-off valve 84. The on-off valve 84 is a valve that is provided in the gas-phase refrigerant supply path 82 and can be opened and closed. The on-off valve 84 opens and closes the gas-phase refrigerant supply path 82 by switching the opening and closing thereof. The on-off valve 84 may be a valve with a specification that can be switched between fully open and fully closed, and may be, for example, an electromagnetic valve. By opening the on-off valve 84, the outlet of the cooling unit 30 and the refrigerant passage 34 communicate with each other, and the high-temperature gas-phase refrigerant at the outlet of the cooling unit 30 flows to the refrigerant passage 34 through the gas-phase refrigerant supply passage 82. When the on-off valve 84 is closed, the gas-phase refrigerant supply path 82 is closed, and the outlet of the cooling unit 30 and the refrigerant passage 34 are disconnected.

[冷却装置1の動作]
図6は、実施の形態2の冷却装置1に冷媒を循環させる動作を示すフローチャートである。図5および図6を参照して、実施の形態2の冷却装置1の動作について説明する。
[Operation of cooling device 1]
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of circulating the refrigerant in the cooling device 1 according to the second embodiment. With reference to FIG. 5 and FIG. 6, the operation of the cooling device 1 of the second embodiment will be described.

冷媒通路34内に冷媒液が充満した状態で、ステップ(S110)において、開閉弁84を開状態にし、気相冷媒供給路82を介した冷却部30出口の冷媒通路36と冷媒通路34とを連通する経路を形成する。続いてステップ(S120)において、気相冷媒供給路82を経由して、第一逆止弁62と第二逆止弁64との間の冷媒通路34に、冷却部30で気化された冷媒蒸気を供給する。   In a state where the refrigerant passage 34 is filled with the refrigerant liquid, in step (S110), the on-off valve 84 is opened, and the refrigerant passage 36 and the refrigerant passage 34 at the outlet of the cooling unit 30 via the gas-phase refrigerant supply passage 82 are connected. A communication path is formed. Subsequently, in step (S120), the refrigerant vapor evaporated by the cooling unit 30 in the refrigerant passage 34 between the first check valve 62 and the second check valve 64 via the gas-phase refrigerant supply path 82. Supply.

冷媒通路34へ供給される冷媒蒸気は、冷媒通路34内に充満している冷媒液と比較して圧力が高い。そのため冷媒蒸気は、気相冷媒供給路82から冷媒通路34へ送り込まれ、冷媒通路34内に充満していた冷媒液を第二逆止弁64側へ押し込む。このとき、蒸気を移送せずに液体を移送する。第一逆止弁62を経由して冷媒通路33側へ冷媒が逆流することはできないので、気相冷媒供給路82から冷媒通路34へ供給された冷媒により、冷媒通路34内の冷媒液を押し上げる駆動力が生じる。このようにして、冷媒通路34から第二逆止弁64を通過して冷媒通路35へ向かう、冷媒の流れが発生する。   The refrigerant vapor supplied to the refrigerant passage 34 has a higher pressure than the refrigerant liquid filling the refrigerant passage 34. Therefore, the refrigerant vapor is sent from the gas-phase refrigerant supply path 82 to the refrigerant passage 34 and pushes the refrigerant liquid filled in the refrigerant passage 34 toward the second check valve 64 side. At this time, the liquid is transferred without transferring the vapor. Since the refrigerant cannot flow back to the refrigerant passage 33 via the first check valve 62, the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 is pushed up by the refrigerant supplied from the gas-phase refrigerant supply passage 82 to the refrigerant passage 34. Driving force is generated. In this way, the refrigerant flows from the refrigerant passage 34 through the second check valve 64 toward the refrigerant passage 35.

気相冷媒供給路82は、冷媒通路34の第一逆止弁62により近接する位置に接続されるのが望ましい。気相冷媒供給路82を第一逆止弁62側に接続することで、加熱部80が第一逆止弁62寄りに配置されるので、冷媒通路34に供給された冷媒蒸気によって、より多くの量の冷媒液を冷媒通路34から冷媒通路35へ移送することが可能になる。   The gas-phase refrigerant supply path 82 is preferably connected to a position closer to the first check valve 62 of the refrigerant path 34. By connecting the gas-phase refrigerant supply path 82 to the first check valve 62 side, the heating unit 80 is disposed closer to the first check valve 62, so that the refrigerant vapor supplied to the refrigerant passage 34 increases more. This amount of the refrigerant liquid can be transferred from the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 35.

次にステップ(S130)において、第二逆止弁64を通過して冷媒液が流れているか否かを判断する。冷却部30の出口側の冷媒の圧力が冷媒通路34内の冷媒液の圧力よりも高い間は、冷媒の圧力差によって気相冷媒供給路82から冷媒通路34へ冷媒が移送され、第二逆止弁64を通過して流れる冷媒の駆動力が発生する。ステップ(S130)でYESと判断され、第二逆止弁64を冷媒液が流れていると判断された場合には、この冷媒の圧力差が存在し、これにより冷媒通路34内の冷媒に駆動力が与えられている。そのため、開閉弁84は開状態のままとされ、気相冷媒供給路82から冷媒通路34への冷媒の供給が続行される。温度および圧力が基準値を超えた場合に、開閉弁84を閉状態としてもよい。   Next, in step (S130), it is determined whether the refrigerant liquid is flowing through the second check valve 64 or not. While the pressure of the refrigerant on the outlet side of the cooling unit 30 is higher than the pressure of the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34, the refrigerant is transferred from the gas-phase refrigerant supply passage 82 to the refrigerant passage 34 by the refrigerant pressure difference, and the second reverse A driving force of the refrigerant flowing through the stop valve 64 is generated. When it is determined YES in step (S130) and it is determined that the refrigerant liquid is flowing through the second check valve 64, there is a pressure difference of the refrigerant, which drives the refrigerant in the refrigerant passage 34. Power is given. Therefore, the on-off valve 84 remains open, and the supply of refrigerant from the gas-phase refrigerant supply path 82 to the refrigerant path 34 is continued. When the temperature and pressure exceed the reference values, the on-off valve 84 may be closed.

ステップ(S130)でNOと判断され、第二逆止弁64を通過して冷媒液が流れなくなったと判断された場合、気相冷媒供給路82内の冷媒の圧力と冷媒通路34内の冷媒の圧力とが均等になり、冷媒通路34に冷媒を押し込めなくなったため、冷媒通路34内の冷媒に駆動力が与えられなくなったと判断される。気相冷媒供給路82内の冷媒と冷媒通路34内の冷媒とが平衡状態になると、ステップ(S140)に進み、開閉弁84を閉状態にし、気相冷媒供給路82が閉じられる。その結果、気相冷媒供給路82は、冷却部30出口の冷媒通路36と冷媒通路34とを連通しなくなる。   When it is determined NO in step (S130) and it is determined that the refrigerant liquid has stopped flowing through the second check valve 64, the pressure of the refrigerant in the gas-phase refrigerant supply path 82 and the refrigerant in the refrigerant path 34 are Since the pressure is equalized and the refrigerant cannot be pushed into the refrigerant passage 34, it is determined that the driving force is no longer applied to the refrigerant in the refrigerant passage 34. When the refrigerant in the gas-phase refrigerant supply path 82 and the refrigerant in the refrigerant path 34 are in an equilibrium state, the process proceeds to step (S140), the open / close valve 84 is closed, and the gas-phase refrigerant supply path 82 is closed. As a result, the gas-phase refrigerant supply path 82 does not communicate the refrigerant passage 36 at the outlet of the cooling unit 30 and the refrigerant passage 34.

気相冷媒供給路82を非連通の状態に切り替えることにより、気相冷媒供給路82から冷媒通路34への冷媒の流れが停止する。そのため、冷媒通路34内に移送された冷媒蒸気は、周囲の液体により冷却され、凝縮して液体の状態に戻る。これにより冷媒は体積収縮し、冷媒通路34内の圧力が低下する。そのため、第一逆止弁62を経由して、冷媒通路33から冷媒通路34へ液冷媒が流入し、冷媒通路34内の冷媒液の量が増加する。続いてステップ(S160)において、第一逆止弁62を通過して冷媒液が流れているか否かを判断する。   By switching the gas-phase refrigerant supply path 82 to the non-communication state, the flow of the refrigerant from the gas-phase refrigerant supply path 82 to the refrigerant passage 34 is stopped. Therefore, the refrigerant vapor transferred into the refrigerant passage 34 is cooled by the surrounding liquid, condensed, and returned to the liquid state. As a result, the volume of the refrigerant contracts and the pressure in the refrigerant passage 34 decreases. Therefore, the liquid refrigerant flows from the refrigerant passage 33 into the refrigerant passage 34 via the first check valve 62, and the amount of the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34 increases. Subsequently, in step (S160), it is determined whether the refrigerant liquid is flowing through the first check valve 62 or not.

ステップ(S160)においてYESと判断され、第一逆止弁62を冷媒液が流れていると判断された場合には、そのまま冷媒通路33から冷媒通路34への冷媒液の吸引が続行される。ステップ(S160)でNOと判断され、第一逆止弁62を通過して冷媒液が流れなくなったと判断された場合、冷媒通路33内の冷媒と冷媒通路34内の冷媒とが平衡状態になったと判断され、典型的には冷媒通路34内が満液状態になったと判断される。温度および圧力により、平衡状態になっていることを判断してもよい。この場合、制御フローはリターンされ、再びステップ(S110)に戻り、開閉弁84を開状態にして冷媒通路34への高温の冷媒の供給が再開する。このサイクルを繰り返すことにより、冷媒通路33から第一逆止弁62を経由して冷媒通路34へ流れ、さらに第二逆止弁64を経由して冷媒通路35へ流れる、冷媒の流れが形成される。   If YES is determined in step (S160) and it is determined that the refrigerant liquid is flowing through the first check valve 62, the suction of the refrigerant liquid from the refrigerant passage 33 to the refrigerant passage 34 is continued as it is. If NO is determined in step (S160), and it is determined that the refrigerant liquid has stopped flowing through the first check valve 62, the refrigerant in the refrigerant passage 33 and the refrigerant in the refrigerant passage 34 are in an equilibrium state. Typically, it is determined that the refrigerant passage 34 has become full. It may be determined that the equilibrium state is reached based on temperature and pressure. In this case, the control flow is returned, and the process returns to step (S110) again, the on-off valve 84 is opened, and the supply of the high-temperature refrigerant to the refrigerant passage 34 is resumed. By repeating this cycle, a refrigerant flow is formed which flows from the refrigerant passage 33 to the refrigerant passage 34 via the first check valve 62 and further to the refrigerant passage 35 via the second check valve 64. The

以上説明した実施の形態2の冷却装置1では、図6に示すサイクルに従って開閉弁84の開閉を繰り返すことにより、熱交換器14から冷却部30へ液状の冷媒を連続的に移送することが可能になる。そのため、実施の形態1と同様に、冷媒が加熱される冷却部30を熱交換器14よりも上方に配置したトップヒート式の構成としても、冷媒の循環のために液体ポンプなどを必要とせず冷媒の循環流を形成できる。低動力で冷却部30に新たな冷媒を供給し続けることができるので、冷却部30における発熱源の冷却能力を永続することができる。したがって、冷却部30内の冷媒が欠乏して冷却能力不足となることを回避でき、効率的に発熱源を冷却することができる。   In the cooling device 1 of the second embodiment described above, it is possible to continuously transfer the liquid refrigerant from the heat exchanger 14 to the cooling unit 30 by repeatedly opening and closing the on-off valve 84 according to the cycle shown in FIG. become. Therefore, similarly to the first embodiment, even if the top heat type configuration in which the cooling unit 30 to which the refrigerant is heated is arranged above the heat exchanger 14, a liquid pump or the like is not required for circulation of the refrigerant. A circulating flow of refrigerant can be formed. Since a new refrigerant can be continuously supplied to the cooling unit 30 with low power, the cooling capacity of the heat source in the cooling unit 30 can be made permanent. Therefore, it can be avoided that the refrigerant in the cooling unit 30 is deficient and the cooling capacity is insufficient, and the heat generation source can be efficiently cooled.

冷却部30で加熱された冷媒を冷媒通路34に供給し、供給された冷媒の圧力によって冷媒を移送する駆動力を発生させる。冷媒自身の持つエネルギーを利用して、冷媒通路34から第二逆止弁64を通過して冷媒通路35へ冷媒液を移送することができる。加熱部80自体が発熱せず、加熱部80を作動するための動力は開閉弁84の開閉を切り替えるための動力のみとなる。加熱部80におけるエネルギー消費を抑制できるので、より低動力で冷媒通路34から冷媒通路35へ冷媒を移送することができる。したがって、より省動力化した冷却装置1を提供することができる。   The refrigerant heated by the cooling unit 30 is supplied to the refrigerant passage 34, and a driving force for transferring the refrigerant is generated by the pressure of the supplied refrigerant. Using the energy of the refrigerant itself, the refrigerant liquid can be transferred from the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 35 through the second check valve 64. The heating unit 80 itself does not generate heat, and power for operating the heating unit 80 is only power for switching the opening / closing of the on-off valve 84. Since energy consumption in the heating unit 80 can be suppressed, the refrigerant can be transferred from the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 35 with lower power. Therefore, it is possible to provide the cooling device 1 with further power saving.

(実施の形態3)
[実施の形態3の装置構成]
図7は、実施の形態3の冷却装置1の構成を示す模式図である。実施の形態3では、実施の形態1で説明した構成の冷却装置1が、冷房運転を行なうための空調装置用の蒸気圧縮式冷凍サイクル10内に組み入れられ、図2に示す熱交換器14が、蒸気圧縮式冷凍サイクル10に含まれる熱交換器のいずれかとして用いられる。図7に示す例では、熱交換器14は、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の凝縮器として機能する。
(Embodiment 3)
[Apparatus Configuration of Embodiment 3]
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of the cooling device 1 according to the third embodiment. In the third embodiment, the cooling device 1 having the configuration described in the first embodiment is incorporated in a vapor compression refrigeration cycle 10 for an air conditioner for performing a cooling operation, and the heat exchanger 14 shown in FIG. The heat exchanger included in the vapor compression refrigeration cycle 10 is used as one of the heat exchangers. In the example shown in FIG. 7, the heat exchanger 14 functions as a condenser of the vapor compression refrigeration cycle 10.

図7に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクル10は、たとえば、車両の車内の冷房を行なうために、車両1000に搭載される。蒸気圧縮式冷凍サイクル10を用いた冷房は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合、または、自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されており、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に行なわれる。   As shown in FIG. 7, the vapor compression refrigeration cycle 10 is mounted on a vehicle 1000 in order to cool the inside of the vehicle, for example. The cooling using the vapor compression refrigeration cycle 10 is selected, for example, when the switch for performing the cooling is turned on or the automatic control mode for automatically adjusting the temperature of the vehicle interior to the set temperature is selected. This is performed when the temperature in the passenger compartment is higher than the set temperature.

蒸気圧縮式冷凍サイクル10は、圧縮機12と、第一熱交換器としての熱交換器14と、第二熱交換器としての熱交換器15と、減圧器の一例としての膨張弁16と、第三熱交換器としての熱交換器18と、を含む。気液分離器40は、熱交換器14と熱交換器15との間の冷媒の経路上に配置されている。   The vapor compression refrigeration cycle 10 includes a compressor 12, a heat exchanger 14 as a first heat exchanger, a heat exchanger 15 as a second heat exchanger, an expansion valve 16 as an example of a decompressor, And a heat exchanger 18 as a third heat exchanger. The gas-liquid separator 40 is disposed on the refrigerant path between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15.

圧縮機12は、車両に搭載されたモータまたはエンジンを動力源として作動し、冷媒ガスを断熱的に圧縮して過熱状態冷媒ガスとする。圧縮機12は、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の作動時に熱交換器18から流通する冷媒を吸入圧縮して、冷媒通路21に高温高圧の気相冷媒を吐出し、蒸気圧縮式冷凍サイクル10に冷媒を循環させる。   The compressor 12 operates using a motor or engine mounted on the vehicle as a power source, and compresses the refrigerant gas in an adiabatic manner to form an overheated refrigerant gas. The compressor 12 sucks and compresses the refrigerant flowing from the heat exchanger 18 during the operation of the vapor compression refrigeration cycle 10, discharges high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant into the refrigerant passage 21, and supplies the refrigerant to the vapor compression refrigeration cycle 10. Circulate.

熱交換器14,15は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器14,15の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンと、を含む。熱交換器14,15は、圧縮機12において圧縮された過熱状態冷媒ガスを、外部媒体へ等圧的に放熱させて冷媒液とする。冷媒は、熱交換器14,15における冷却風との熱交換により冷却され、冷媒の温度は低下し冷媒は凝縮(液化)する。コンデンサファン42は、モータ44からの駆動力を受けて回転し、熱交換器に冷却風を供給する。   The heat exchangers 14 and 15 include tubes through which the refrigerant flows, and fins for exchanging heat between the refrigerant flowing through the tubes and the air around the heat exchangers 14 and 15. The heat exchangers 14 and 15 dissipate the superheated refrigerant gas compressed in the compressor 12 isothermally to an external medium to obtain a refrigerant liquid. The refrigerant is cooled by heat exchange with the cooling air in the heat exchangers 14 and 15, the temperature of the refrigerant decreases, and the refrigerant condenses (liquefies). The condenser fan 42 receives the driving force from the motor 44 and rotates to supply cooling air to the heat exchanger.

膨張弁16は、冷媒通路25を流通する高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させて、低温・低圧の霧状冷媒に変化させる。膨張弁16は、熱交換器14,15によって凝縮された冷媒液を減圧して、気液混合状態の湿り蒸気とする。膨張弁16は、温度式膨張弁であってもよく、電気式の膨張弁であってもよい。なお、冷媒液を減圧するための減圧器は、絞り膨張する膨張弁16に限られず、毛細管であってもよい。   The expansion valve 16 expands by injecting a high-pressure liquid-phase refrigerant flowing through the refrigerant passage 25 from a small hole, and changes it into a low-temperature / low-pressure mist refrigerant. The expansion valve 16 depressurizes the refrigerant liquid condensed by the heat exchangers 14 and 15 to obtain wet steam in a gas-liquid mixed state. The expansion valve 16 may be a temperature type expansion valve or an electric type expansion valve. Note that the decompressor for decompressing the refrigerant liquid is not limited to the expansion valve 16 that is squeezed and expanded, and may be a capillary tube.

熱交換器18は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器18の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンと、を含む。チューブ内には、膨張弁16によって減圧された湿り蒸気状態の冷媒が流通する。熱交換器18は、チューブ内を流通する霧状冷媒が蒸発(気化)して冷媒ガスとなる際の気化熱を、熱交換器18に接触するように導入された周囲の空調用空気から吸収する。冷媒は、フィンを経由して空調用空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって蒸発し低圧高温ガスとなり、さらに顕熱を吸収して過熱蒸気になる。気化した冷媒は、冷媒通路27を経由して圧縮機12へ戻る。圧縮機12は、熱交換器18から流通する冷媒を圧縮する。   The heat exchanger 18 includes a tube through which the refrigerant flows, and fins for exchanging heat between the refrigerant flowing through the tube and the air around the heat exchanger 18. In the tube, the wet vapor refrigerant decompressed by the expansion valve 16 flows. The heat exchanger 18 absorbs the heat of vaporization when the mist refrigerant flowing in the tube evaporates (vaporizes) into a refrigerant gas from the surrounding air conditioning air introduced so as to come into contact with the heat exchanger 18. To do. The refrigerant evaporates by absorbing the heat of the air-conditioning air as latent heat of evaporation via the fins, becomes low-pressure high-temperature gas, and further absorbs sensible heat to become superheated steam. The vaporized refrigerant returns to the compressor 12 via the refrigerant passage 27. The compressor 12 compresses the refrigerant flowing from the heat exchanger 18.

熱交換器18において冷媒に吸熱され温度が低下した空調用空気が車室内に供給されることによって、車両の室内の冷房が行なわれる。熱交換器18を経由して蒸気圧縮式冷凍サイクル10を循環する冷媒と、空調用空気と、の熱交換によって、空調用空気の温度が調節される。   In the heat exchanger 18, air-conditioning air that has been absorbed by the refrigerant and reduced in temperature is supplied to the vehicle interior, thereby cooling the vehicle interior. The temperature of the air conditioning air is adjusted by heat exchange between the refrigerant circulating in the vapor compression refrigeration cycle 10 via the heat exchanger 18 and the air conditioning air.

蒸気圧縮式冷凍サイクル10はまた、冷媒通路21〜27を含む。冷媒通路21は、圧縮機12と熱交換器14とを連通し、圧縮機12の出口から熱交換器14の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路22〜25は、熱交換器14と膨張弁16とを連通し、熱交換器14の出口から膨張弁16の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路26は、膨張弁16と熱交換器18とを連通し、膨張弁16の出口から熱交換器18の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路27は、熱交換器18と圧縮機12とを連通し、熱交換器18の出口から圧縮機12の入口へ冷媒を流通させるための通路である。   The vapor compression refrigeration cycle 10 also includes refrigerant passages 21 to 27. The refrigerant passage 21 is a passage through which the compressor 12 and the heat exchanger 14 are communicated and the refrigerant is circulated from the outlet of the compressor 12 to the inlet of the heat exchanger 14. The refrigerant passages 22 to 25 are passages for allowing the heat exchanger 14 and the expansion valve 16 to communicate with each other and allowing the refrigerant to flow from the outlet of the heat exchanger 14 to the inlet of the expansion valve 16. The refrigerant passage 26 is a passage through which the expansion valve 16 and the heat exchanger 18 are communicated, and the refrigerant flows from the outlet of the expansion valve 16 to the inlet of the heat exchanger 18. The refrigerant passage 27 is a passage through which the heat exchanger 18 and the compressor 12 are communicated and the refrigerant is circulated from the outlet of the heat exchanger 18 to the inlet of the compressor 12.

蒸気圧縮式冷凍サイクル10は、圧縮機12、熱交換器14,15、膨張弁16および熱交換器18が、冷媒通路21〜27によって連結されて構成される。なお、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の冷媒としては、たとえば二酸化炭素、プロパンやイソブタンなどの炭化水素、アンモニア、フロン類または水などを用いることができる。   The vapor compression refrigeration cycle 10 is configured by connecting a compressor 12, heat exchangers 14 and 15, an expansion valve 16, and a heat exchanger 18 through refrigerant passages 21 to 27. As the refrigerant of the vapor compression refrigeration cycle 10, for example, carbon dioxide, hydrocarbons such as propane and isobutane, ammonia, chlorofluorocarbons or water can be used.

気液分離器40には、冷媒通路22,23と、冷媒通路33とが連結されている。熱交換器14で凝縮された冷媒は、熱交換器14の出口側において、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気の状態にある。熱交換器14から流出した冷媒は、冷媒通路22を通って気液分離器40へ供給される。気液分離された冷媒液は、冷媒通路33を経由して、気液分離器40の外部へ流出する。気液分離された冷媒蒸気は、冷媒通路23を経由して、気液分離器40の外部へ流出する。冷媒通路23の端部は、気液分離器40内に気相の冷媒が溜められる冷媒蒸気貯留部に接続されており、気相冷媒の気液分離器40からの流出口を形成する。冷媒通路23は、気相冷媒が気液分離器40から流出し熱交換器15へ向かう経路の一部を形成する。   Refrigerant passages 22 and 23 and a refrigerant passage 33 are connected to the gas-liquid separator 40. The refrigerant condensed in the heat exchanger 14 is in the state of wet steam in a gas-liquid two-phase state in which saturated liquid and saturated steam are mixed on the outlet side of the heat exchanger 14. The refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 14 is supplied to the gas-liquid separator 40 through the refrigerant passage 22. The refrigerant liquid that has been subjected to gas-liquid separation flows out of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 33. The gas-liquid separated refrigerant vapor flows out of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 23. The end of the refrigerant passage 23 is connected to a refrigerant vapor storage part in which a gas-phase refrigerant is stored in the gas-liquid separator 40, and forms an outlet from the gas-liquid separator 40 for the gas-phase refrigerant. The refrigerant passage 23 forms part of a path through which the gas-phase refrigerant flows out of the gas-liquid separator 40 and travels toward the heat exchanger 15.

気液分離器40から冷媒蒸気を導出する冷媒通路23の端部は、気液分離器40の天井部に連結されている。気液分離器40から冷媒液を導出する冷媒通路33の端部は、気液分離器40の底部に連結されている。冷媒通路23を経由して気液分離器40の天井側から冷媒蒸気のみが気液分離器40の外部へ送り出され、冷媒通路33を経由して気液分離器40の底側から冷媒液のみが気液分離器40の外部へ送り出される。これにより、気液分離器40は、気相冷媒と液相冷媒との分離を確実に行なうことができる。   The end portion of the refrigerant passage 23 for leading the refrigerant vapor from the gas-liquid separator 40 is connected to the ceiling portion of the gas-liquid separator 40. An end portion of the refrigerant passage 33 for leading the refrigerant liquid from the gas-liquid separator 40 is connected to the bottom of the gas-liquid separator 40. Only the refrigerant vapor is sent to the outside of the gas-liquid separator 40 from the ceiling side of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 23, and only the refrigerant liquid is sent from the bottom side of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 33. Is sent out of the gas-liquid separator 40. As a result, the gas-liquid separator 40 can reliably separate the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant.

冷却装置1は、熱交換器14,15の間に、並列に接続された二つの冷媒の経路を備える。熱交換器14と熱交換器15との間を流通する冷媒の経路は、熱交換器14の出口側から気液分離器40へ至る冷媒通路22と、気液分離器40から冷媒蒸気を流出させ後述する流量調整弁28を経由する冷媒通路23と、熱交換器15の入口側へ連結される冷媒通路24と、を含む。気液分離器40から導出された気相冷媒は、熱交換器15において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮する。   The cooling device 1 includes two refrigerant paths connected in parallel between the heat exchangers 14 and 15. The refrigerant path flowing between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15 includes a refrigerant passage 22 extending from the outlet side of the heat exchanger 14 to the gas-liquid separator 40, and refrigerant vapor flows out of the gas-liquid separator 40. And a refrigerant passage 23 that passes through a flow rate adjusting valve 28 that will be described later, and a refrigerant passage 24 that is connected to the inlet side of the heat exchanger 15. The gas-phase refrigerant derived from the gas-liquid separator 40 is condensed by releasing heat to the surroundings in the heat exchanger 15 and being cooled.

熱交換器14と熱交換器15との間を流通する冷媒の経路はまた、気液分離器40と冷却部30とを連通する冷媒通路33〜35と、冷却部30と、冷却部30と冷媒通路24とを連通する冷媒通路36と、を含む。冷媒通路33〜35を経由して、気液分離器40から冷却部30へ冷媒液が流れる。冷却部30を通過した冷媒は、冷媒通路36を経由して、冷媒通路24へ戻る。冷却部30は、熱交換器14から熱交換器15へ向けて流れる冷媒の経路上に設けられている。冷却部30は、EV機器31と冷却器32とを含む。冷却器32の入口側は冷媒通路35に接続され、冷却器32の出口側は冷媒通路36に接続される。   The refrigerant path flowing between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15 also includes refrigerant passages 33 to 35 communicating with the gas-liquid separator 40 and the cooling unit 30, the cooling unit 30, and the cooling unit 30. And a refrigerant passage 36 communicating with the refrigerant passage 24. The refrigerant liquid flows from the gas-liquid separator 40 to the cooling unit 30 via the refrigerant passages 33 to 35. The refrigerant that has passed through the cooling unit 30 returns to the refrigerant passage 24 via the refrigerant passage 36. The cooling unit 30 is provided on a refrigerant path that flows from the heat exchanger 14 toward the heat exchanger 15. The cooling unit 30 includes an EV device 31 and a cooler 32. The inlet side of the cooler 32 is connected to the refrigerant passage 35, and the outlet side of the cooler 32 is connected to the refrigerant passage 36.

冷媒通路23は、気液分離器40と熱交換器15との間に並列に接続された冷媒の経路のうちの、冷却部30を経由しない方の一方の経路を構成する。気液分離器40と冷却部30とを連通する冷媒通路33〜35と、冷却部30に含まれる冷却器32と、冷却部30の出口側と冷媒通路24とを連通する冷媒通路36とは、気液分離器40と熱交換器15との間に並列に接続された冷媒の経路のうちの他方を構成する。   The refrigerant passage 23 constitutes one of the refrigerant paths connected in parallel between the gas-liquid separator 40 and the heat exchanger 15 that does not pass through the cooling unit 30. The refrigerant passages 33 to 35 that communicate the gas-liquid separator 40 and the cooling unit 30, the cooler 32 included in the cooling unit 30, and the refrigerant passage 36 that communicates the outlet side of the cooling unit 30 and the refrigerant passage 24. The other of the refrigerant paths connected in parallel between the gas-liquid separator 40 and the heat exchanger 15 is configured.

冷媒通路33〜35は、冷却部30よりも上流側(気液分離器40に近接する側)の冷媒の経路であり、液相の冷媒が気液分離器40から冷却部30に流れるための通路である。冷媒通路36は、冷却部30よりも下流側(熱交換器15に近接する側)の冷媒の経路であり、冷却部30から冷媒通路24に冷媒を戻すための通路である。   The refrigerant passages 33 to 35 are refrigerant paths upstream of the cooling unit 30 (on the side close to the gas-liquid separator 40), and the liquid-phase refrigerant flows from the gas-liquid separator 40 to the cooling unit 30. It is a passage. The refrigerant passage 36 is a refrigerant path downstream from the cooling unit 30 (on the side close to the heat exchanger 15), and is a passage for returning the refrigerant from the cooling unit 30 to the refrigerant passage 24.

気液分離器40から流出した冷媒液は、冷媒通路33、第一逆止弁62、冷媒通路34、第二逆止弁64および冷媒通路35を順に経由して、冷却部30へ向かって流通する。冷却部30へ流通し、冷却器32を経由して流れる冷媒は、EV機器と冷媒との温度差に応じて、EV機器31から熱を奪って、EV機器31を冷却する。冷却部30において、冷却器32内を流通する冷媒と、EV機器31と、が熱交換することにより、EV機器31は冷却され、冷媒は加熱される。   The refrigerant liquid flowing out from the gas-liquid separator 40 flows toward the cooling unit 30 through the refrigerant passage 33, the first check valve 62, the refrigerant passage 34, the second check valve 64, and the refrigerant passage 35 in order. To do. The refrigerant flowing to the cooling unit 30 and flowing via the cooler 32 takes heat from the EV device 31 and cools the EV device 31 according to the temperature difference between the EV device and the refrigerant. In the cooling unit 30, the refrigerant circulating in the cooler 32 and the EV device 31 exchange heat, whereby the EV device 31 is cooled and the refrigerant is heated.

冷媒通路34に隣接して、加熱部80が配置されている。加熱部80は、たとえば電気ヒータまたは誘導加熱装置などの、加熱部80自体が発熱する機器である。加熱部80は、冷媒通路34内の冷媒に熱を加え、冷媒通路34内の冷媒液を蒸発させる。なお、圧縮機12の運転中には、加熱部80はその運転を停止しており、加熱部80から冷媒通路34内の冷媒への伝熱は発生しない。   A heating unit 80 is disposed adjacent to the refrigerant passage 34. The heating unit 80 is a device that generates heat, such as an electric heater or an induction heating device. The heating unit 80 applies heat to the refrigerant in the refrigerant passage 34 to evaporate the refrigerant liquid in the refrigerant passage 34. During the operation of the compressor 12, the heating unit 80 stops its operation, and heat transfer from the heating unit 80 to the refrigerant in the refrigerant passage 34 does not occur.

冷媒通路23には、流量調整弁28が設けられている。流量調整弁28は、その弁開度を変動させ、冷媒通路23を流れる冷媒の圧力損失を増減させる。これにより、流量調整弁28は、冷却部30を経由することなく冷媒通路23を介して気液分離器40から熱交換器15へ直接流れる冷媒の流量と、冷却器32を含むEV機器31の冷却系を流れる冷媒の流量と、を任意に調節する。流量調整弁28は、開度調整が可能な仕様の弁であり、たとえば電動弁であってもよい。   A flow rate adjustment valve 28 is provided in the refrigerant passage 23. The flow rate adjustment valve 28 fluctuates the valve opening, and increases or decreases the pressure loss of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 23. As a result, the flow rate adjusting valve 28 allows the flow rate of the refrigerant flowing directly from the gas-liquid separator 40 to the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 23 without passing through the cooling unit 30, and the EV device 31 including the cooler 32. The flow rate of the refrigerant flowing through the cooling system is arbitrarily adjusted. The flow rate adjusting valve 28 is a valve having a specification that allows the opening degree to be adjusted, and may be an electric valve, for example.

流量調整弁28の弁開度を大きくすれば、気液分離器40から流出する冷媒のうち、冷媒通路23を経由して熱交換器15へ直接流れる流量が大きくなり、冷媒通路34を経由して冷却部30へ流れEV機器31を冷却する冷媒の流量が小さくなる。そのためEV機器31の冷却能力が低下する。流量調整弁28の弁開度を小さくすれば、気液分離器40から流出する冷媒のうち、冷媒通路23を経由して熱交換器15へ直接流れる流量が小さくなり、冷媒通路34を経由して冷却部30へ流れEV機器31を冷却する冷媒の流量が大きくなる。そのためEV機器31の冷却能力が向上する。   If the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 28 is increased, among the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 40, the flow rate directly flowing to the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 23 increases and passes through the refrigerant passage 34. Thus, the flow rate of the refrigerant that flows to the cooling unit 30 and cools the EV device 31 decreases. Therefore, the cooling capacity of the EV device 31 is reduced. If the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 28 is reduced, the flow rate of the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 40 directly flows to the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 23 is reduced, and the refrigerant passage 34 passes through the refrigerant passage 34. Thus, the flow rate of the refrigerant that flows to the cooling unit 30 and cools the EV device 31 increases. Therefore, the cooling capacity of the EV device 31 is improved.

流量調整弁28を使用して、EV機器31に流れる冷媒の量を増減し、EV機器31の冷却能力を最適に調節できるので、EV機器31の過熱および過冷却を確実に防止することができる。加えて、EV機器31の冷却系の冷媒の流通に係る圧力損失および冷媒を循環させるための圧縮機12の消費電力を、確実に低減することができる。   Since the flow rate adjusting valve 28 is used to increase / decrease the amount of refrigerant flowing to the EV device 31 and the cooling capacity of the EV device 31 can be optimally adjusted, overheating and overcooling of the EV device 31 can be reliably prevented. . In addition, it is possible to reliably reduce the pressure loss associated with the refrigerant flow in the cooling system of the EV device 31 and the power consumption of the compressor 12 for circulating the refrigerant.

[蒸気圧縮式冷凍サイクル10の動作]
冷媒は、圧縮機12と熱交換器14,15と膨張弁16と熱交換器18とが冷媒通路21〜27によって順次接続された冷媒循環流路を通って、蒸気圧縮式冷凍サイクル10内を循環する。冷媒はまた、熱交換器14の出口の冷媒通路22から気液分離器40を経由して冷媒通路33〜35へ流れ、冷却部30へ流入してEV機器31を冷却し、冷却部30から冷媒通路36を経由して熱交換器15の入口側の冷媒通路24へ戻る。圧縮機12の起動中の、圧縮機12から吐出された冷媒が熱交換器14を介して冷却部30へ流れるときの経路、すなわち冷媒通路21,22、冷媒通路33〜36および冷媒通路24〜27は、第一通路を形成する。
[Operation of Vapor Compression Refrigeration Cycle 10]
The refrigerant passes through the refrigerant circulation passage in which the compressor 12, the heat exchangers 14 and 15, the expansion valve 16, and the heat exchanger 18 are sequentially connected by the refrigerant passages 21 to 27, and passes through the vapor compression refrigeration cycle 10. Circulate. The refrigerant also flows from the refrigerant passage 22 at the outlet of the heat exchanger 14 to the refrigerant passages 33 to 35 via the gas-liquid separator 40 and flows into the cooling unit 30 to cool the EV device 31. The refrigerant returns to the refrigerant passage 24 on the inlet side of the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 36. The path when the refrigerant discharged from the compressor 12 flows to the cooling unit 30 via the heat exchanger 14 during the startup of the compressor 12, that is, the refrigerant paths 21, 22, the refrigerant paths 33 to 36, and the refrigerant paths 24 to 27 forms a first passage.

冷媒が第一通路を経由して流れ発熱源を冷却するときの、冷媒の状態について説明する。圧縮機12に吸入された冷媒は、圧縮機12において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、冷媒は、圧縮機12の出口において高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になる。   The state of the refrigerant when the refrigerant flows through the first passage and cools the heat generation source will be described. The refrigerant sucked into the compressor 12 is adiabatically compressed in the compressor 12 along the isentropic line. As the compressor is compressed, the pressure and temperature of the refrigerant rise, and the refrigerant becomes superheated steam at a high temperature and high pressure superheat degree at the outlet of the compressor 12.

圧縮機12において断熱圧縮された冷媒は、熱交換器14へと流れ、熱交換器14において冷却される。圧縮機12から吐出された高圧の気相冷媒は、熱交換器14における外気との熱交換によって周囲に放熱し冷却される。熱交換器14へ入った高圧の冷媒蒸気は、熱交換器14において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液混合状態の湿り蒸気になる。   The refrigerant adiabatically compressed in the compressor 12 flows to the heat exchanger 14 and is cooled in the heat exchanger 14. The high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 12 dissipates heat to the surroundings and is cooled by heat exchange with the outside air in the heat exchanger 14. The high-pressure refrigerant vapor that has entered the heat exchanger 14 is dried from the superheated steam to the saturated vapor while maintaining the constant pressure in the heat exchanger 14, releases latent heat of condensation, and gradually liquefies, so that the saturated liquid and the saturated vapor are mixed. It becomes the wet steam of the mixed gas-liquid state.

熱交換器14で完全に液化しない程度まで冷やされた気液二相状態の冷媒は、気液分離器40において、飽和蒸気状態の冷媒蒸気と飽和液状態の冷媒液とに気液分離される。気液分離された冷媒のうち、液相の冷媒液が、気液分離器40から流出し、冷媒通路33〜35を経由して冷却部30の冷却器32へ流れ、EV機器31を冷却する。冷却部30において、飽和液状態の液冷媒に熱を放出することで、EV機器31が冷却される。EV機器31との熱交換により、冷媒が加熱され、冷媒の乾き度が増大する。冷媒は、EV機器31から潜熱を受け取って一部気化することにより、冷却部30の出口において、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気となる。   The gas-liquid two-phase refrigerant cooled to such an extent that it is not completely liquefied by the heat exchanger 14 is gas-liquid separated in the gas-liquid separator 40 into a saturated vapor state refrigerant vapor and a saturated liquid state refrigerant liquid. . Among the gas-liquid separated refrigerant, the liquid-phase refrigerant liquid flows out from the gas-liquid separator 40, flows to the cooler 32 of the cooling unit 30 via the refrigerant passages 33 to 35, and cools the EV device 31. . In the cooling unit 30, the EV device 31 is cooled by releasing heat to the liquid refrigerant in the saturated liquid state. By the heat exchange with the EV device 31, the refrigerant is heated and the dryness of the refrigerant increases. The refrigerant receives the latent heat from the EV device 31 and partially vaporizes, so that the refrigerant becomes wet vapor in a gas-liquid two-phase state in which saturated liquid and saturated vapor are mixed at the outlet of the cooling unit 30.

冷却部30から流出した冷媒は、冷媒通路36,24を経由して、熱交換器15に流入する。冷媒の湿り蒸気は、熱交換器15において周囲に放熱し外気と熱交換して冷却されることにより再度凝縮され、冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して過冷却された過冷却液になる。冷媒は、熱交換器15において、飽和温度以下にまで冷却される。熱交換器15で冷媒を過冷却液にするのは、その後の膨張弁16での減圧量、冷媒流量および冷房能力の制御を容易にするためである。   The refrigerant that has flowed out of the cooling unit 30 flows into the heat exchanger 15 via the refrigerant passages 36 and 24. The wet steam of the refrigerant dissipates heat to the surroundings in the heat exchanger 15 and is cooled again by exchanging heat with the outside air to be condensed again. When all of the refrigerant condenses, it becomes a saturated liquid, and further releases sensible heat to supercool. It becomes a supercooled liquid. The refrigerant is cooled to the saturation temperature or lower in the heat exchanger 15. The reason why the heat exchanger 15 turns the refrigerant into a supercooled liquid is to facilitate control of the subsequent decompression amount, refrigerant flow rate, and cooling capacity in the expansion valve 16.

熱交換器15で過冷却液まで冷却された冷媒は、冷媒通路25を経由して膨張弁16に流入する。膨張弁16において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。   The refrigerant cooled to the supercooled liquid in the heat exchanger 15 flows into the expansion valve 16 via the refrigerant passage 25. In the expansion valve 16, the refrigerant in the supercooled liquid state is expanded and expanded, the specific enthalpy does not change, the temperature and pressure decrease, and the mixture becomes wet steam in a low-temperature and low-pressure gas-liquid mixed state.

膨張弁16から出た湿り蒸気状態の冷媒は、冷媒通路26を経由して熱交換器18へ流入する。熱交換器18のチューブ内には、湿り蒸気状態の冷媒が流入する。熱交換器18は、その内部を流通する霧状冷媒が気化することによって、熱交換器18に接触するように導入された空調用空気の熱を吸収する。冷媒は、熱交換器18のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって、等圧のまま蒸発する。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱を吸収して冷媒蒸気は温度上昇し、過熱蒸気となる。   The wet steam refrigerant that has flowed out of the expansion valve 16 flows into the heat exchanger 18 via the refrigerant passage 26. A wet steam refrigerant flows into the tube of the heat exchanger 18. The heat exchanger 18 absorbs the heat of the air-conditioning air introduced so as to come into contact with the heat exchanger 18 by vaporizing the mist refrigerant flowing through the heat exchanger 18. When the refrigerant circulates in the tube of the heat exchanger 18, it absorbs the heat of the air in the vehicle interior via the fins as latent heat of vaporization, and evaporates at a constant pressure. When all the refrigerants are dry and become saturated steam, the sensible heat is further absorbed and the temperature of the refrigerant vapor rises to become superheated steam.

熱交換器18は、膨張弁16によって減圧された冷媒の湿り蒸気が蒸発して冷媒ガスとなる際の気化熱を、車両の室内へ流通する空調用空気から吸収して、車両の室内の冷房を行なう。熱が熱交換器18に吸収されることによって冷却され温度が低下した空調用空気が車両の室内に再び戻されることによって、車両の室内の冷房が行なわれる。その後冷媒は、冷媒通路27を経由して圧縮機12に吸入される。圧縮機12は、熱交換器18から流通する冷媒を圧縮する。   The heat exchanger 18 absorbs the heat of vaporization when the wet vapor of the refrigerant decompressed by the expansion valve 16 evaporates into the refrigerant gas from the air-conditioning air flowing into the vehicle interior, and cools the interior of the vehicle interior. To do. The air-conditioning air that has been cooled by the absorption of heat into the heat exchanger 18 and whose temperature has decreased is returned to the vehicle interior, thereby cooling the vehicle interior. Thereafter, the refrigerant is sucked into the compressor 12 via the refrigerant passage 27. The compressor 12 compresses the refrigerant flowing from the heat exchanger 18.

冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。なお、上述した蒸気圧縮式冷凍サイクルの説明では、理論冷凍サイクルについて説明しているが、実際の蒸気圧縮式冷凍サイクル10では、圧縮機12における損失、冷媒の圧力損失および熱損失を考慮する必要があるのは勿論である。   In accordance with such a cycle, the refrigerant continuously repeats the compression, condensation, throttle expansion, and evaporation state changes. In the above description of the vapor compression refrigeration cycle, the theoretical refrigeration cycle is described. However, in the actual vapor compression refrigeration cycle 10, it is necessary to consider the loss in the compressor 12, the pressure loss of the refrigerant, and the heat loss. Of course there is.

蒸気圧縮式冷凍サイクル10の運転中に、冷媒は、空調用空気を冷却して車室内の冷房を行なうとともに、冷却部30へ流通しEV機器31と熱交換することでEV機器31を冷却する。冷却装置1は、車両に搭載された発熱源であるEV機器31を、車両の室内の空調用の蒸気圧縮式冷凍サイクル10を利用して、冷却する。   During the operation of the vapor compression refrigeration cycle 10, the refrigerant cools the air-conditioning air to cool the interior of the vehicle interior, and cools the EV equipment 31 by flowing to the cooling unit 30 and exchanging heat with the EV equipment 31. . The cooling device 1 cools an EV device 31 that is a heat source mounted on a vehicle by using a vapor compression refrigeration cycle 10 for air conditioning in a vehicle interior.

EV機器31の冷却のために、専用の水循環ポンプまたは冷却ファンなどの機器を設ける必要はない。そのため、EV機器31の冷却装置1のために必要な構成を低減でき、装置構成を単純にできるので、冷却装置1の製造コストを低減することができる。加えて、EV機器31の冷却のためにポンプや冷却ファンなどの動力源を運転する必要がなく、消費動力を低減できるので、低動力でEV機器31を冷却することができる。   It is not necessary to provide a dedicated water circulation pump or a cooling fan for cooling the EV device 31. Therefore, the configuration necessary for the cooling device 1 of the EV device 31 can be reduced and the device configuration can be simplified, so that the manufacturing cost of the cooling device 1 can be reduced. In addition, it is not necessary to operate a power source such as a pump or a cooling fan for cooling the EV device 31, and power consumption can be reduced. Therefore, the EV device 31 can be cooled with low power.

蒸気圧縮式冷凍サイクル10において、圧縮機12から吐出された高圧の冷媒は、第一の凝縮器としての熱交換器14と、第二の凝縮器としての熱交換器15と、の両方によって凝縮される。EV機器31を冷却する冷却部30は、熱交換器14と熱交換器15との間に設けられている。   In the vapor compression refrigeration cycle 10, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 12 is condensed by both the heat exchanger 14 as the first condenser and the heat exchanger 15 as the second condenser. Is done. The cooling unit 30 that cools the EV device 31 is provided between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15.

熱交換器14では、湿り蒸気の状態にまで冷媒が冷却され、気液混合状態の冷媒は気液分離器40により分離され、飽和液状態の冷媒液のみが冷却部30へ供給される。EV機器31から蒸発潜熱を受け取り一部気化した湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器15で再度冷却される。熱交換器15はさらに、車両の室内の冷房のために必要な程度の過冷却度にまで、液相冷媒を過冷却する。EV機器31から蒸発潜熱を受けて加熱された冷媒を熱交換器15において十分に冷却することにより、膨張弁16の出口において、冷媒は、車両の室内の冷房のために本来必要とされる温度および圧力を有する。   In the heat exchanger 14, the refrigerant is cooled to the wet steam state, the refrigerant in the gas-liquid mixed state is separated by the gas-liquid separator 40, and only the refrigerant liquid in the saturated liquid state is supplied to the cooling unit 30. The refrigerant in the state of wet steam that has received the latent heat of vaporization from the EV device 31 and is partially vaporized is cooled again by the heat exchanger 15. The heat exchanger 15 further subcools the liquid refrigerant to a degree of supercooling necessary for cooling the vehicle interior. The refrigerant heated by receiving the latent heat of vaporization from the EV device 31 is sufficiently cooled in the heat exchanger 15, so that the refrigerant at the outlet of the expansion valve 16 has a temperature originally required for cooling the vehicle interior. And having pressure.

そのため、熱交換器18において冷媒が蒸発するときに外部から受け取る熱量を十分に大きくすることができるので、熱交換器18を通過する空調用空気を十分に冷却できる。このように、冷媒を十分に冷却できる熱交換器15の放熱能力を定めることにより、車室内の空気を冷却する冷房の能力に影響を与えることなく、EV機器31を冷却することができる。したがって、EV機器31の冷却能力と、車室用の冷房能力との両方を、確実に確保することができる。かつ、冷媒の過冷却度を過度に大きくする必要がないので、熱交換器14,15の容量およびサイズを低減することができる。   Therefore, since the amount of heat received from the outside when the refrigerant evaporates in the heat exchanger 18 can be sufficiently increased, the air-conditioning air passing through the heat exchanger 18 can be sufficiently cooled. Thus, by defining the heat dissipation capability of the heat exchanger 15 that can sufficiently cool the refrigerant, the EV device 31 can be cooled without affecting the cooling capability of cooling the air in the passenger compartment. Therefore, both the cooling capacity of the EV device 31 and the cooling capacity for the passenger compartment can be reliably ensured. And since it is not necessary to enlarge the supercooling degree of a refrigerant | coolant too much, the capacity | capacitance and size of the heat exchangers 14 and 15 can be reduced.

気液分離器40から熱交換器15へ向かう冷媒が流通する経路として、冷却部30を通過しない経路である冷媒通路23と、冷却部30を経由してEV機器31を冷却する冷媒の経路である冷媒通路33〜36および冷却器32と、が並列に設けられる。そのため、熱交換器14から流出した冷媒の一部のみが、冷却部30へ流れる。冷媒通路23に設けられた流量調整弁28の開度調整によって、気液分離器40から冷媒通路23へ流れる冷媒と、冷却部30を流れる冷媒と、の流量が適切に調整される。この流量調整により、EV機器31の冷却のために必要な量の冷媒が冷却部30へ流れ、EV機器31は適切に冷却される。   As a path for the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 40 to the heat exchanger 15, a refrigerant path 23 that is a path that does not pass through the cooling unit 30 and a refrigerant path that cools the EV device 31 via the cooling unit 30. Certain refrigerant passages 33 to 36 and the cooler 32 are provided in parallel. Therefore, only a part of the refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 14 flows to the cooling unit 30. By adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve 28 provided in the refrigerant passage 23, the flow rates of the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 40 to the refrigerant passage 23 and the refrigerant flowing through the cooling unit 30 are appropriately adjusted. By this flow rate adjustment, an amount of refrigerant necessary for cooling the EV device 31 flows to the cooling unit 30, and the EV device 31 is appropriately cooled.

冷媒通路33〜36を含むEV機器31の冷却系に冷媒の一部のみを流通させることで、全ての冷媒が冷却部30に流れないので、EV機器31の冷却系に冷媒が流れる際の圧力損失を低減することができる。それに伴い、冷媒を循環させるための圧縮機12の運転に必要な消費電力を低減することができる。   Since only a part of the refrigerant flows through the cooling system of the EV device 31 including the refrigerant passages 33 to 36 so that all the refrigerant does not flow to the cooling unit 30, the pressure when the refrigerant flows to the cooling system of the EV device 31. Loss can be reduced. Accordingly, it is possible to reduce the power consumption necessary for the operation of the compressor 12 for circulating the refrigerant.

[ヒートパイプ運転モード]
冷却装置1はさらに、連通路51を備える。連通路51は、冷媒通路21と、冷却部30に冷媒を流通させる冷媒通路33〜36のうち冷却部30に対し下流側の冷媒通路36と、を連通する。冷媒通路36は、連通路51との分岐よりも上流側の冷媒通路36aと、連通路51との分岐よりも下流側の冷媒通路36bと、に二分割される。
[Heat pipe operation mode]
The cooling device 1 further includes a communication path 51. The communication passage 51 communicates the refrigerant passage 21 and the refrigerant passage 36 on the downstream side with respect to the cooling portion 30 among the refrigerant passages 33 to 36 that allow the refrigerant to flow through the cooling portion 30. The refrigerant passage 36 is divided into a refrigerant passage 36 a upstream from the branch with the communication passage 51 and a refrigerant passage 36 b downstream from the branch with the communication passage 51.

冷媒通路36には、連通路51と冷媒通路21,36との連通状態を切り替える切替弁52が設けられている。切替弁52は、その開閉を切り替えることにより、連通路51を経由する冷媒の流通を可能または不可能にする。切替弁52を使用して冷却部30から流出する冷媒の経路を切り替えることにより、EV機器31を冷却した後の冷媒を、冷媒通路36b,24を経由させて熱交換器15へ、または、連通路51および冷媒通路21を経由して熱交換器14へ、のいずれかの経路を任意に選択して、流通させることができる。   The refrigerant passage 36 is provided with a switching valve 52 that switches a communication state between the communication passage 51 and the refrigerant passages 21 and 36. The switching valve 52 enables or disables the circulation of the refrigerant via the communication path 51 by switching its opening and closing. By switching the path of the refrigerant flowing out of the cooling unit 30 using the switching valve 52, the refrigerant after cooling the EV device 31 is transferred to the heat exchanger 15 via the refrigerant passages 36b and 24, or connected to the heat exchanger 15. Any of the paths to the heat exchanger 14 via the passage 51 and the refrigerant passage 21 can be arbitrarily selected and distributed.

より具体的には、切替弁52として、冷媒通路36bの連通と遮断とを切り替える開閉弁が、冷媒通路36bに設けられている。切替弁52の開閉を切り替えることにより、冷媒通路36bを含む第一通路の連通状態が切り替えられる。切替弁52は、全開と全閉との切替が可能な仕様の弁であればよく、たとえば電磁弁であってもよい。   More specifically, as the switching valve 52, an opening / closing valve that switches between communication and blocking of the refrigerant passage 36b is provided in the refrigerant passage 36b. By switching the opening and closing of the switching valve 52, the communication state of the first passage including the refrigerant passage 36b is switched. The switching valve 52 may be a valve having a specification that can be switched between full open and fully closed, and may be, for example, an electromagnetic valve.

冷房運転中には、切替弁52を全開(弁開度100%)とし、流量調整弁28の弁開度を調整することにより冷却部30で必要な冷却能力を得られるように冷媒流量を調整する。これにより、EV機器31を冷却した後の冷媒通路36aを流通する冷媒を、冷媒通路36bを経由させて、確実に熱交換器15へ流通させることができる。   During the cooling operation, the switching valve 52 is fully opened (valve opening degree 100%), and the refrigerant flow rate is adjusted so that the cooling unit 30 can obtain the required cooling capacity by adjusting the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 28. To do. Thereby, the refrigerant | coolant which distribute | circulates the refrigerant path 36a after cooling the EV apparatus 31 can be reliably distribute | circulated to the heat exchanger 15 via the refrigerant path 36b.

一方、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の停止中には、切替弁52を全閉とし、さらに流量調整弁28を全閉とする。これにより、EV機器31を冷却した後の冷媒通路36aを流通する冷媒を、連通路51を経由させて熱交換器14へ流通させ、圧縮機12を経由せずに冷却部30と熱交換器14との間に冷媒を循環させる環状の経路を形成することができる。   On the other hand, while the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, the switching valve 52 is fully closed and the flow rate adjustment valve 28 is fully closed. Accordingly, the refrigerant flowing through the refrigerant passage 36a after cooling the EV device 31 is circulated to the heat exchanger 14 via the communication passage 51, and the cooling unit 30 and the heat exchanger are not passed through the compressor 12. 14 can form an annular path for circulating the refrigerant.

連通路51には、逆止弁58が設けられている。逆止弁58は、連通路51を経由して冷媒通路36から冷媒通路21へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの冷媒の流れを禁止する。逆止弁58を設けることにより、圧縮機12の運転中に、冷媒通路21から連通路51を経由して冷媒通路36へ流れる冷媒の流れが禁止される。かつ、圧縮機12の運転中において、冷媒通路21を流れる冷媒は、冷媒通路36を流れる冷媒よりも高圧であるので、連通路51を経由して冷媒通路36から冷媒通路21へ向かう冷媒の流れも発生しない。   A check valve 58 is provided in the communication path 51. The check valve 58 allows the refrigerant flow from the refrigerant passage 36 to the refrigerant passage 21 via the communication passage 51 and prohibits the reverse refrigerant flow. By providing the check valve 58, the flow of the refrigerant flowing from the refrigerant passage 21 to the refrigerant passage 36 via the communication passage 51 during the operation of the compressor 12 is prohibited. In addition, during operation of the compressor 12, the refrigerant flowing through the refrigerant passage 21 has a higher pressure than the refrigerant flowing through the refrigerant passage 36, and thus the refrigerant flows from the refrigerant passage 36 toward the refrigerant passage 21 via the communication passage 51. Does not occur.

そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の運転中には、圧縮機12で断熱圧縮された冷媒の全部を熱交換器14へ流すことができ、かつ、EV機器31を冷却した後の冷媒を確実に熱交換器15へ流通させることができる。加えて、圧縮機12の停止時に切替弁52の開閉を切り換えて切替弁52を全閉にすれば、冷却部30の出口から逆止弁58を通って冷媒通路21へつながる経路が形成され、連通路51を経由して冷却部30と熱交換器14との間に冷媒を循環させる冷媒の経路を形成することができる。   Therefore, during the operation of the vapor compression refrigeration cycle 10, all of the refrigerant adiabatically compressed by the compressor 12 can flow to the heat exchanger 14, and the refrigerant after cooling the EV device 31 can be reliably The heat exchanger 15 can be circulated. In addition, if the switching valve 52 is switched between open and closed when the compressor 12 is stopped and the switching valve 52 is fully closed, a path that leads from the outlet of the cooling unit 30 to the refrigerant passage 21 through the check valve 58 is formed. A refrigerant path for circulating the refrigerant can be formed between the cooling unit 30 and the heat exchanger 14 via the communication path 51.

冷却装置1はさらに、逆止弁54を備える。逆止弁54は、圧縮機12と熱交換器14との間の冷媒通路21の、冷媒通路21と連通路51との接続箇所よりも圧縮機12に近接する側に、配置されている。逆止弁54は、圧縮機12から熱交換器14へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの冷媒の流れを禁止する。このようにすれば、詳細を後述する図9に示すヒートパイプ運転モードのとき、熱交換器14と冷却部30との間に冷媒を循環させる閉ループ状の冷媒の経路を、確実に形成することができる。   The cooling device 1 further includes a check valve 54. The check valve 54 is disposed on the refrigerant passage 21 between the compressor 12 and the heat exchanger 14 on the side closer to the compressor 12 than the connection point between the refrigerant passage 21 and the communication passage 51. The check valve 54 allows the refrigerant flow from the compressor 12 to the heat exchanger 14 and prohibits the reverse refrigerant flow. In this way, in the heat pipe operation mode shown in FIG. 9, which will be described in detail later, a closed loop refrigerant path for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30 is surely formed. Can do.

逆止弁54がない場合、冷媒が連通路51から圧縮機12側の冷媒通路21へ流れる虞がある。逆止弁54を備えることによって、連通路51から圧縮機12側へ向かう冷媒の流れを確実に禁止できるので、環状の冷媒経路で形成するヒートパイプを使用した、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の停止時のEV機器31の冷却能力の低下を防止できる。したがって、車両の車室用の冷房が停止しているときにも、EV機器31を効率よく冷却することができる。   If the check valve 54 is not provided, the refrigerant may flow from the communication passage 51 to the refrigerant passage 21 on the compressor 12 side. By providing the check valve 54, the flow of the refrigerant from the communication path 51 toward the compressor 12 can be surely prohibited. Therefore, the stop of the vapor compression refrigeration cycle 10 using the heat pipe formed by the annular refrigerant path is used. It is possible to prevent a decrease in the cooling capacity of the EV device 31 at the time. Therefore, the EV device 31 can be efficiently cooled even when the cooling for the passenger compartment of the vehicle is stopped.

また、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の停止中に、閉ループ状の冷媒の経路内の冷媒の量が不足する場合には、圧縮機12を短時間のみ運転することで、逆止弁54を経由して閉ループ経路に冷媒を供給できる。これにより、閉ループ内の冷媒量を増加させ、ヒートパイプの熱交換処理量を増大させることができる。したがって、ヒートパイプの冷媒量を確保することができるので、冷媒量の不足のためにEV機器31の冷却が不十分となることを回避することができる。   In addition, when the amount of refrigerant in the closed loop refrigerant path is insufficient while the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, the compressor 12 is operated only for a short time, thereby passing through the check valve 54. Thus, the refrigerant can be supplied to the closed loop path. Thereby, the refrigerant | coolant amount in a closed loop can be increased and the heat exchange processing amount of a heat pipe can be increased. Therefore, since the amount of refrigerant in the heat pipe can be secured, it is possible to avoid insufficient cooling of the EV device 31 due to an insufficient amount of refrigerant.

図8は、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の運転中の、EV機器31を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図9は、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の停止中の、EV機器31を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図8に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル10を運転させる場合、すなわち圧縮機12を運転させて蒸気圧縮式冷凍サイクル10の全体に冷媒を流通させる運転モードを、「エアコン運転モード」と称する。一方、図9に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル10を停止させる場合、すなわち、圧縮機12を停止させ、冷却部30と熱交換器14とを結ぶ環状の経路を経由させて冷媒を循環させる運転モードを、「ヒートパイプ運転モード」と称する。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the flow of the refrigerant that cools the EV device 31 during operation of the vapor compression refrigeration cycle 10. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the flow of the refrigerant that cools the EV device 31 while the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped. When the vapor compression refrigeration cycle 10 shown in FIG. 8 is operated, that is, the operation mode in which the compressor 12 is operated and the refrigerant is circulated through the vapor compression refrigeration cycle 10 is referred to as “air conditioner operation mode”. On the other hand, when the vapor compression refrigeration cycle 10 shown in FIG. 9 is stopped, that is, the operation mode in which the compressor 12 is stopped and the refrigerant is circulated through an annular path connecting the cooling unit 30 and the heat exchanger 14. Is referred to as a “heat pipe operation mode”.

図8に示すように、圧縮機12を駆動させ蒸気圧縮式冷凍サイクル10が運転している「エアコン運転モード」のときには、流量調整弁28は、冷却部30に十分な冷媒が流れるように、弁開度を調整される。切替弁52は、冷媒を冷却部30から熱交換器15を経由して膨張弁16へ流通させるように操作される。すなわち、切替弁52を全開にすることで、冷媒が冷却装置1の全体を流れるように冷媒の経路が選択される。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の冷却能力を確保できるとともに、EV機器31を効率よく冷却することができる。   As shown in FIG. 8, when in the “air conditioner operation mode” in which the compressor 12 is driven and the vapor compression refrigeration cycle 10 is operating, the flow rate adjustment valve 28 is configured so that sufficient refrigerant flows through the cooling unit 30. The valve opening is adjusted. The switching valve 52 is operated so that the refrigerant flows from the cooling unit 30 to the expansion valve 16 via the heat exchanger 15. That is, the refrigerant path is selected so that the refrigerant flows through the entire cooling device 1 by fully opening the switching valve 52. Therefore, the cooling capacity of the vapor compression refrigeration cycle 10 can be ensured and the EV device 31 can be efficiently cooled.

図9に示すように、圧縮機12を停止させ蒸気圧縮式冷凍サイクル10が停止している「ヒートパイプ運転モード」のときには、冷媒を冷却部30から熱交換器14へ循環させるように切替弁52を操作する。すなわち、切替弁52を全閉にする。さらに流量調整弁28を全閉にすることで、冷媒は冷媒通路36aから冷媒通路36bへは流れず連通路51を経由して流通する。これにより、熱交換器14から、冷媒通路22と気液分離器40と冷媒通路34とを順に経由して冷却部30へ至り、さらに冷媒通路36a、連通路51、冷媒通路21を順に経由して熱交換器14へ戻る、閉じられた環状の経路が形成される。このときの冷媒が流れる経路、すなわち冷媒通路21、冷媒通路22、冷媒通路33〜35、冷媒通路36aおよび連通路51は、第二通路を形成する。   As shown in FIG. 9, in the “heat pipe operation mode” in which the compressor 12 is stopped and the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, the switching valve is configured to circulate the refrigerant from the cooling unit 30 to the heat exchanger 14. 52 is operated. That is, the switching valve 52 is fully closed. Further, by fully closing the flow rate adjusting valve 28, the refrigerant flows through the communication passage 51 without flowing from the refrigerant passage 36a to the refrigerant passage 36b. As a result, the heat exchanger 14 reaches the cooling unit 30 through the refrigerant passage 22, the gas-liquid separator 40, and the refrigerant passage 34 in this order, and further passes through the refrigerant passage 36a, the communication passage 51, and the refrigerant passage 21 in order. Thus, a closed annular path is formed back to the heat exchanger 14. A path through which the refrigerant flows, that is, the refrigerant path 21, the refrigerant path 22, the refrigerant paths 33 to 35, the refrigerant path 36a, and the communication path 51 form a second path.

この環状の経路を経由して、圧縮機12を動作することなく、熱交換器14と冷却部30との間に冷媒を循環させることができる。冷媒は、EV機器31を冷却するとき、EV機器31から蒸発潜熱を受けて蒸発する。EV機器31との熱交換により気化された冷媒蒸気は、冷媒通路36a、連通路51および冷媒通路21を順に経由して、熱交換器14へ流れる。熱交換器14において、車両の走行風、または、コンデンサファン42などの冷却ファンからの通風により、冷媒蒸気は冷却されて凝縮する。熱交換器14で液化した冷媒液は、冷媒通路22,33〜35を経由して、冷却部30へ戻る。   Via this annular path, the refrigerant can be circulated between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30 without operating the compressor 12. When the EV device 31 is cooled, the refrigerant receives evaporation latent heat from the EV device 31 and evaporates. The refrigerant vapor evaporated by heat exchange with the EV device 31 flows to the heat exchanger 14 through the refrigerant passage 36a, the communication passage 51, and the refrigerant passage 21 in order. In the heat exchanger 14, the refrigerant vapor is cooled and condensed by the traveling wind of the vehicle or the ventilation from a cooling fan such as the condenser fan 42. The refrigerant liquid liquefied by the heat exchanger 14 returns to the cooling unit 30 via the refrigerant passages 22 and 33 to 35.

このように、冷却部30と熱交換器14とを経由する環状の経路によって、EV機器31を加熱部とし熱交換器14を冷却部とする、ヒートパイプが形成される。したがって、蒸気圧縮式冷凍サイクル10が停止しているとき、すなわち車両用の冷房が停止しているときにも、圧縮機12を起動する必要なく、EV機器31を確実に冷却することができる。EV機器31の冷却のために圧縮機12を常時運転する必要がないことにより、圧縮機12の消費動力を低減して車両の燃費を向上することができ、加えて、圧縮機12を長寿命化できるので圧縮機12の信頼性を向上することができる。   In this way, a heat pipe is formed by the annular path passing through the cooling unit 30 and the heat exchanger 14, with the EV device 31 as a heating unit and the heat exchanger 14 as a cooling unit. Therefore, even when the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, that is, when cooling for the vehicle is stopped, the EV device 31 can be reliably cooled without having to start the compressor 12. Since it is not necessary to always operate the compressor 12 for cooling the EV equipment 31, the power consumption of the compressor 12 can be reduced and the fuel consumption of the vehicle can be improved. In addition, the compressor 12 has a long service life. Therefore, the reliability of the compressor 12 can be improved.

電気自動車の乗員は、車内前方の計器盤に設けられた空調用のコントロールパネルを操作することによって、車室内の冷房をONからOFFへ切り替える。この操作に伴い、EV機器31を冷却するための冷却装置1の運転モードが、第一通路が連通し第二通路が遮断された状態のエアコン運転モードから、第一通路が遮断され第二通路が連通した状態のヒートパイプ運転モードへ、切り替えられる。   An occupant of an electric vehicle switches the cooling of the passenger compartment from ON to OFF by operating an air conditioning control panel provided on an instrument panel in front of the vehicle. In accordance with this operation, the operation mode of the cooling device 1 for cooling the EV device 31 is changed from the air conditioner operation mode in which the first passage is communicated and the second passage is shut off, and the first passage is cut off and the second passage is turned on. Is switched to the heat pipe operation mode.

つまり、圧縮機12が停止されるとともに、切替弁52が全閉とされ、流量調整弁28が全閉とされる。これにより、圧縮機12から吐出された冷媒を冷却部30へ流してEV機器31を冷却するための第一通路が遮断されるとともに、熱交換器14と冷却部30との間に冷媒を循環させるための第二通路が連通され、第一通路の連通と第二通路の連通とが切り替えられる。このようにして、圧縮機12が停止した状態においても、冷媒が第二通路を循環して冷却部30においてEV機器31を冷却することにより、冷却装置1によるEV機器31の冷却能力が維持される。   That is, the compressor 12 is stopped, the switching valve 52 is fully closed, and the flow rate adjustment valve 28 is fully closed. Thereby, the first passage for cooling the EV device 31 by flowing the refrigerant discharged from the compressor 12 to the cooling unit 30 is blocked, and the refrigerant is circulated between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30. The second passage for communicating is communicated, and the communication of the first passage and the communication of the second passage are switched. In this way, even when the compressor 12 is stopped, the refrigerant circulates through the second passage and cools the EV device 31 in the cooling unit 30, thereby maintaining the cooling capacity of the EV device 31 by the cooling device 1. The

熱交換器14を凝縮器、冷却部30を蒸発器とするループ式のヒートパイプが作動することによって、EV機器31は確実に冷却される。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の運転時および停止時の両方においてEV機器31を適切に冷却できる冷却装置1を、簡単な構成で実現することができる。EV機器31の冷却のために圧縮機12の動力を常時必要とせず、圧縮機12の消費動力を低減できる。したがって、低動力でEV機器31を冷却できるので、一層の省電費化および快適性向上を達成することができる。   By operating a loop heat pipe having the heat exchanger 14 as a condenser and the cooling unit 30 as an evaporator, the EV device 31 is reliably cooled. Therefore, the cooling device 1 that can appropriately cool the EV device 31 both during operation and when the vapor compression refrigeration cycle 10 is operated can be realized with a simple configuration. The power of the compressor 12 is not always required for cooling the EV device 31, and the power consumption of the compressor 12 can be reduced. Therefore, since the EV device 31 can be cooled with low power, further power saving and improvement in comfort can be achieved.

実施の形態3の冷却装置1では、図9に示す環状の冷媒経路において、熱交換器14で凝縮した冷媒液を蓄える気液分離器40から冷却部30へ至る冷媒の経路に、実施の形態1で説明した第一逆止弁62、第二逆止弁64および加熱部80を設ける。圧縮機12の停止時に、図4に示すサイクルに従って、加熱部80のオンとオフとが繰り返される。これにより、冷媒が加熱される冷却部30を熱交換器14よりも上方に配置したトップヒート式の構成としても、熱交換器14から冷却部30へ液状の冷媒を移送することが可能になる。冷媒の循環のために液体ポンプなどを必要としないので、省動力で冷媒を循環させることができる。したがって、冷却装置1を搭載する車両1000の燃費を向上することができる。   In the cooling device 1 according to the third embodiment, in the annular refrigerant path shown in FIG. 9, the refrigerant path from the gas-liquid separator 40 that stores the refrigerant liquid condensed in the heat exchanger 14 to the cooling unit 30 is provided in the embodiment. The first check valve 62, the second check valve 64, and the heating unit 80 described in 1 are provided. When the compressor 12 is stopped, the heating unit 80 is repeatedly turned on and off according to the cycle shown in FIG. This makes it possible to transfer the liquid refrigerant from the heat exchanger 14 to the cooling unit 30 even when the cooling unit 30 in which the refrigerant is heated is disposed above the heat exchanger 14. . Since a liquid pump or the like is not required for the circulation of the refrigerant, the refrigerant can be circulated with power saving. Therefore, the fuel consumption of the vehicle 1000 equipped with the cooling device 1 can be improved.

実施の形態3では、蒸気圧縮式冷凍サイクル10内に実施の形態1の冷却装置1を配置する例について説明したが、蒸気圧縮式冷凍サイクル10内に実施の形態2の冷却装置1を配置してもよいことは勿論である。   In the third embodiment, the example in which the cooling device 1 according to the first embodiment is arranged in the vapor compression refrigeration cycle 10 has been described. However, the cooling device 1 according to the second embodiment is arranged in the vapor compression refrigeration cycle 10. Of course, it may be.

なお、これまでの実施の形態においては、EV機器を例として車両に搭載された電気機器を冷却する冷却装置1について説明した。電気機器としては、少なくとも作動によって熱を発生させる電気機器であれば、インバータ、モータジェネレータなどの例示された電気機器に限定されるものではなく、任意の電気機器であってもよい。冷却の対象となる電気機器が複数個ある場合においては、複数の電気機器は、冷却の目標となる温度範囲が共通していることが望ましい。冷却の目標となる温度範囲は、電気機器を作動させる温度環境として適切な温度範囲である。   In the embodiments described so far, the cooling device 1 that cools the electric device mounted on the vehicle has been described using the EV device as an example. The electric device is not limited to the exemplified electric device such as an inverter and a motor generator as long as it is an electric device that generates heat at least by operation, and may be any electric device. When there are a plurality of electrical devices to be cooled, it is desirable that the plurality of electrical devices have a common temperature range to be cooled. The target temperature range for cooling is a temperature range suitable as a temperature environment for operating the electrical equipment.

また、本発明の冷却装置1により冷却される発熱源は、車両に搭載された電気機器に限られず、熱を発生する任意の機器、または任意の機器の発熱する一部分であってもよい。   The heat source cooled by the cooling device 1 of the present invention is not limited to an electric device mounted on a vehicle, and may be an arbitrary device that generates heat, or a part that generates heat from an arbitrary device.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiment of the present invention has been described as above, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の冷却装置は、モータジェネレータおよびインバータなどの電気機器を搭載するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などの車両における、車内の冷房を行なうための蒸気圧縮式冷凍サイクルを使用した電気機器の冷却に、特に有利に適用され得る。   The cooling device of the present invention is an electrical device using a vapor compression refrigeration cycle for cooling the interior of a vehicle such as a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and an electric vehicle equipped with electrical devices such as a motor generator and an inverter. It can be applied particularly advantageously to cooling.

1 冷却装置、10 蒸気圧縮式冷凍サイクル、12 圧縮機、14 熱交換器、22,33〜36 冷媒通路、30 冷却部、40 気液分離器、62 第一逆止弁、64 第二逆止弁、80 加熱部、82 気相冷媒供給路、84 開閉弁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling device, 10 Vapor compression refrigeration cycle, 12 Compressor, 14 Heat exchanger, 22, 33-36 Refrigerant passage, 30 Cooling part, 40 Gas-liquid separator, 62 1st check valve, 64 2nd check Valve, 80 heating section, 82 gas-phase refrigerant supply path, 84 on-off valve.

Claims (6)

冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却装置であって、
前記冷媒と外気との間で熱交換する熱交換器と、
前記冷媒を用いて前記発熱源を冷却する冷却部と、
前記熱交換器と前記冷却部との間に前記冷媒を循環させる冷媒通路と、
前記熱交換器から前記冷却部へ向かう前記冷媒通路に設けられ、直列に接続された第一逆止弁および第二逆止弁と、
前記第一逆止弁と前記第二逆止弁との間の前記冷媒通路内の前記冷媒に熱を加える加熱部と、を備える、冷却装置。
A cooling device that cools a heat source using a refrigerant,
A heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and outside air;
A cooling unit that cools the heat source using the refrigerant;
A refrigerant passage for circulating the refrigerant between the heat exchanger and the cooling unit;
A first check valve and a second check valve which are provided in the refrigerant passage from the heat exchanger toward the cooling unit and connected in series;
And a heating unit that applies heat to the refrigerant in the refrigerant passage between the first check valve and the second check valve.
前記加熱部自体が発熱する、請求項1に記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 1, wherein the heating unit itself generates heat. 前記冷却部の出口側から前記加熱部へ前記冷媒を供給するための気相冷媒供給路と、
前記気相冷媒供給路を開閉する開閉弁と、を備える、請求項1に記載の冷却装置。
A gas-phase refrigerant supply path for supplying the refrigerant from the outlet side of the cooling unit to the heating unit;
The cooling device according to claim 1, further comprising: an on-off valve that opens and closes the gas-phase refrigerant supply path.
前記冷却部は、前記熱交換器よりも上方に配置されている、請求項1から請求項3のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling unit is disposed above the heat exchanger. 前記熱交換器によって凝縮された液状の前記冷媒を貯留する蓄液器をさらに備え、
前記蓄液器から前記第一逆止弁を通過して液状の前記冷媒が流れる、請求項1から請求項4のいずれかに記載の冷却装置。
Further comprising a reservoir for storing the liquid refrigerant condensed by the heat exchanger;
The cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid refrigerant flows from the liquid reservoir through the first check valve.
前記熱交換器は、蒸気圧縮式冷凍サイクルに含まれる熱交換器であり、
前記蒸気圧縮式冷凍サイクルは、圧縮機を備え、
前記圧縮機の停止中に前記熱交換器と前記冷却部との間に前記冷媒を循環させる、請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷却装置。
The heat exchanger is a heat exchanger included in a vapor compression refrigeration cycle,
The vapor compression refrigeration cycle includes a compressor,
The cooling device according to any one of claims 1 to 5, wherein the refrigerant is circulated between the heat exchanger and the cooling unit while the compressor is stopped.
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