JP6020064B2 - 熱交換システム - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態を示す。この図1において、熱交換システム100は、例えば走行用モータを走行用駆動源として備える電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、あるいはプラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両に搭載される。この熱交換システムは、機器5(インバータ、または電動発電機等のことであり、熱源5とも言う)の冷却を行うと共に、ヒートポンプサイクル100cによる冷房暖房運転を可能としている。
暖房運転中においては、室外熱交換器となる第1熱交換器81は、第1冷却液Y1から冷媒に吸熱するので、第2熱交換器82は第1冷却液Y1との熱交換により温度低下する。冬場のように外気温度が低く、上記熱交換によって第2熱交換器82の表面の温度が空気中に含まれる水蒸気の露点温度を下回ると、水蒸気は凝縮水となり、更に空気流の温度が低下して0℃以下となると、凝縮水は凍結して霜となって第2熱交換器82の表面に付着してしまう。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。なお、第2実施例以下については、第1実施例と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図3は本発明の第3実施形態を示す。図3において、第2冷却液Y2が第2熱交換器82をバイパスする位置に第3熱交換器83を有している。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図4は本発明の第4実施形態を示す。図4において、熱源5はエンジンから成る。第1冷却液Y1が流れる第1熱交換器81と第2熱交換器82とを含む流路内にエンジン以外の車載発熱機器50を配置している。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図5は、本発明の第5実施形態を示す。図5において、第2熱交換器82は、第1熱交換器81側から流れ込む第1冷却液Y1と、熱源5側から流れこむ第2冷却液Y2と、空気流(Y3)とから成る3つの媒体間において、同時に熱交換する三流体熱交換器から成る。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本発明の第6実施形態を示す図6において、第1熱交換器81が凝縮器として作動する場合に、第1冷却液Y1の水温が所定温度以上になったときに、制御装置20が、第2熱交換器82に流れる第1冷却液Y1の流量を多くするように制御する。
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第1実施形態では、第2熱交換器82は、第1冷却液Y1も第2冷却液Y2も同じ不凍液(LLC)を使用したが、オイルと不凍液のように同じ液体であっても異なる性質のものとすることができる。
15 蓄熱用バイパス流路
20 制御装置
41 第1冷却液が流れるチューブ
42 第2冷却液が流れるチューブ
43 アウターフィン
81 第1熱交換器(液冷熱交換器)
82 第2熱交換器
Y1 第1冷却液
Y2 第2冷却液
Claims (19)
- 車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第1熱交換器(81)と、
前記第1熱交換器(81)における第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記第1冷却液(Y1)から失われた熱を、外気から吸熱して前記第1冷却液(Y1)に供給するために外気環境下に配置された第2熱交換器(82)と、を備え、
前記第1熱交換器(81)は、前記第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、
前記第2熱交換器(82)は、第2冷却液(Y2)で熱源(5)を冷却する熱源冷却回路(2R)の放熱も行い、
更に、前記熱源(5)から前記第2熱交換器を迂回する蓄熱用バイパス流路(15)と開閉弁(1または2)とを備え、
前記開閉弁(1または2)の第1作動によって、前記車両用空調装置の冷房時には前記第1熱交換器(81)からの前記第1冷却液(Y1)を前記第2熱交換器(82)に流入させ、
前記開閉弁(1または2)の第2作動によって、前記熱源(5)の熱を前記熱源冷却回路(2R)に蓄熱する蓄熱時には前記熱源(5)からの前記第2冷却液(Y2)を前記蓄熱用バイパス流路(15)に流入させ、
前記開閉弁(1または2)の第3作動によって、前記車両用空調装置の除霜時には蓄熱された前記第2冷却液(Y2)を前記第2熱交換器(82)に流入させることを特徴とする熱交換システム。 - 前記熱源(5)は、エンジンであり、
前記開閉弁(1または2)の第3作動によって、前記車両用空調装置の除霜時に前記第2冷却液(Y2)を前記第2熱交換器(82)に流入させる場合には、前記エンジンを起動させる手段を有する制御装置(20)を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換システム。 - 前記蓄熱用バイパス流路(15)内に前記熱源(5)である前記エンジンの熱を空気に対して放熱する第3熱交換器(83)を有し、前記第3熱交換器(83)は前記第2熱交換器(82)の風下側に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の熱交換システム。
- 前記蓄熱用バイパス流路(15)内に前記熱源(5)であるエンジンの熱を空気に対して放熱する第3熱交換器(83)を有し、前記第3熱交換器(83)は前記第2熱交換器(82)の風下側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の熱交換システム。
- 前記熱源(5)は、エンジン以外の車載発熱機器から成り、前記車載発熱機器の発熱を前記第2冷却液(Y2)が流れる前記第2熱交換器(82)で放熱させることを特徴とする請求項1に記載の熱交換システム。
- 前記第2熱交換器(82)に前記熱源(5)側から前記第2冷却液(Y2)が流れ込む量を抑制し、かつ前記第2熱交換器(82)に前記第1熱交換器側(81)からの前記第1冷却液(Y1)が流れこむように前記開閉弁(1または2)を制御する手段を有する制御装置(20)を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換システム。
- 前記第1熱交換器(81)が凝縮器として作動する場合に、前記第1冷却液(Y1)の水温が所定温度以上になったときに、前記第2熱交換器(82)に流れる前記第1冷却液(Y1)の流量を多くするように制御する制御装置(20)を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換システム。
- 前記第1熱交換器(81)が室外機として設置され、蒸発器として作動する場合に、前記第1冷却液の水温が所定水温以下、前記第1熱交換器(81)内の冷媒圧力が所定圧力以下、および、前記第2熱交換器(82)の温度が所定温度以下のいずれかと成った場合に、前記第2冷却液(Y2)が前記第2熱交換器(82)に流れ込む量を増加させるように制御する制御装置(20)を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換システム。
- 前記車両用空調装置が搭載された車両の走行速度が所定速度以下、または、前記エンジンの熱を放熱させる前記第2熱交換器(82)に流れる空気流を阻止するようにラジエータシャッターが作動した場合に、室外機として設置された前記第2熱交換器(82)内に流入される前記第2冷却液(Y2)の温度を上昇させるかまたは流量を増加させる制御装置(20)を有することを特徴とする請求項2に記載の熱交換システム。
- 車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第1熱交換器(81)と、
前記第1熱交換器(81)における第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記第1冷却液(Y1)から失われた熱を、外気から吸熱して前記第1冷却液(Y1)に供給するために外気環境下に配置された第2熱交換器(82)とを備え、
前記第1熱交換器(81)は、前記第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、
前記第2熱交換器(82)は、第2冷却液(Y2)で熱源(5)を冷却する熱源冷却回路(2R)の放熱も行い、
前記熱源(5)はエンジンから成り、
前記第1冷却液(Y1)が流れる前記第1熱交換器(81)と前記第2熱交換器(82)とを含む流路内に前記エンジン以外の車載発熱機器(50)を配置し、
前記第2熱交換器(82)にて前記車載発熱機器(50)と前記エンジン(5)からの熱を放熱させることを特徴とする熱交換システム。 - 車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第1熱交換器(81)と、
前記第1熱交換器(81)における第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記第1冷却液(Y1)から失われた熱を、外気から吸熱して前記第1冷却液(Y1)に供給するために外気環境下に配置された第2熱交換器(82)とを備え、
前記第1熱交換器(81)は、前記第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、
前記第2熱交換器(82)は、第2冷却液(Y2)で熱源(5)を冷却する熱源冷却回路(2R)の放熱も行い、
前記第2熱交換器(82)は、前記第1熱交換器(81)側から流れ込む前記第1冷却液(Y1)と、前記熱源(5)側から流れこむ前記第2冷却液(Y2)と、空気流(Y3)とを含む3つの媒体間において、同時に熱交換する三流体熱交換器から成り、
前記三流体熱交換器は、共通のアウターフィン(43)を介して前記第1冷却液(Y1)が流れるチューブ(41)と前記第2冷却液(Y2)が流れるチューブ(42)とが機械的および熱的に結合されていることを特徴とする熱交換システム。 - 前記熱源(5)から前記第2熱交換器を迂回する蓄熱用バイパス流路(15)と開閉弁(1または2)とを有し、
前記開閉弁(1または2)の第1作動によって、前記車両用空調装置の冷房時には前記第1熱交換器(81)からの前記第1冷却液(Y1)を前記第2熱交換器(82)に流入させ、
前記開閉弁(1または2)の第2作動によって、前記熱源(5)の熱を前記熱源冷却回路(2R)に蓄熱する蓄熱時には前記熱源(5)からの前記第2冷却液(Y2)を前記蓄熱用バイパス流路(15)に流入させ、
前記開閉弁(1または2)の第3作動によって、前記車両用空調装置の除霜時には蓄熱された前記第2冷却液(Y2)を前記第2熱交換器(82)に流入させることを特徴とする請求項11に記載の熱交換システム。 - 前記熱源(5)は、エンジンであり、
前記開閉弁(1または2)の第3作動によって、前記車両用空調装置の除霜時に前記第2冷却液(Y2)を前記第2熱交換器(82)に流入させる場合には、前記エンジンを起動させる手段を有する制御装置(20)を備えたことを特徴とする請求項12に記載の熱交換システム。 - 前記蓄熱用バイパス流路(15)内に前記熱源(5)である前記エンジンの熱を空気に対して放熱する第3熱交換器(83)を有し、前記第3熱交換器(83)は前記第2熱交換器(82)の風下側に配置されていることを特徴とする請求項13に記載の熱交換システム。
- 前記熱源(5)はエンジンから成り、
前記第1冷却液(Y1)が流れる前記第1熱交換器(81)と前記第2熱交換器(82)とを含む流路内に前記エンジン以外の車載発熱機器(50)を配置し、
前記第2熱交換器(82)にて前記車載発熱機器(50)と前記エンジン(5)からの熱を放熱させることを特徴とする請求項11ないし14のいずれか一項に記載の熱交換システム。 - 前記熱源(5)は、エンジン以外の車載発熱機器から成り、前記車載発熱機器の発熱を前記第2冷却液(Y2)が流れる前記第2熱交換器(82)で放熱させることを特徴とする請求項11または12に記載の熱交換システム。
- 前記第1冷却液(Y1)が流れるチューブ(41)と、前記第2冷却液(Y2)が流れるチューブ(42)とは、チューブ積層方向に交互に配置されており、
前記第1冷却液(Y1)が流れるチューブ(41)と、前記第2冷却液(Y2)が流れるチューブ(42)とが共通のアウターフィン(43)にて結合されていることを特徴とする請求項11ないし16のいずれか一項に記載の熱交換システム。 - 車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第1熱交換器(81)と、
前記第1熱交換器(81)における第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記第1冷却液(Y1)から失われた熱を、外気から吸熱して前記第1冷却液(Y1)に供給するために外気環境下に配置された第2熱交換器(82)とを備え、
前記第1熱交換器(81)は、前記第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、
前記第2熱交換器(82)は、第2冷却液(Y2)で熱源(5)を冷却する熱源冷却回路(2R)の放熱も行い、
前記第1熱交換器(81)が凝縮器として作動する場合に、前記第1冷却液(Y1)の水温が所定温度以上になったときに、前記第2熱交換器(82)に流れる前記第1冷却液(Y1)の流量を多くするように制御する制御装置(20)を有することを特徴とする熱交換システム。 - 車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第1熱交換器(81)と、
前記第1熱交換器(81)における第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記第1冷却液(Y1)から失われた熱を、外気から吸熱して前記第1冷却液(Y1)に供給するために外気環境下に配置された第2熱交換器(82)とを備え、
前記第1熱交換器(81)は、前記第1冷却液(Y1)との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、
前記第2熱交換器(82)は、第2冷却液(Y2)で熱源(5)を冷却する熱源冷却回路(2R)の放熱も行い、
前記第1熱交換器(81)が室外機として設置され、蒸発器として作動する場合に、前記第1冷却液の水温が所定水温以下、前記第1熱交換器(81)内の冷媒圧力が所定圧力以下、および、前記第2熱交換器(82)の温度が所定温度以下のいずれかと成った場合に、前記第2冷却液(Y2)が前記第2熱交換器(82)に流れ込む量を増加させるように制御する制御装置(20)を有することを特徴とする熱交換システム。
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