JP6451212B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクルで冷熱を発生させる冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device that generates cold heat in a refrigeration cycle.
従来、特許文献1には、冷凍サイクルで発生させた冷温熱を利用して冷温水を発生させ、この冷温水を複数の車載機器に供給することによって複数の車載機器の温度を調整する車両用温度制御装置が記載されている。 Conventionally, in Patent Document 1, cold / hot water is generated using cold / heat generated in a refrigeration cycle, and the temperature of a plurality of in-vehicle devices is adjusted by supplying the cold / hot water to the plurality of on-vehicle devices. A temperature control device is described.
この従来技術の車両用温度制御装置では、冷水が持つ冷熱を蓄える蓄冷器を備えている。そして、冷凍サイクルの圧縮機が停止していて冷熱を発生させることができない場合、蓄冷器で蓄えた冷熱を利用して複数の車載機器の温度を調整可能になっている。 This prior art vehicle temperature control device includes a regenerator that stores the cold heat of cold water. And when the compressor of a refrigerating cycle has stopped and it cannot generate cold, the temperature of a plurality of in-vehicle devices can be adjusted using cold stored in a regenerator.
上記従来技術では、冷水が大きな熱容量を持っているので、蓄冷器のみならず冷水自体でも冷熱を蓄えることができる。そして、冷凍サイクルが冷水(熱媒体)の温度を低くするほど蓄冷量を多く確保できる。 In the above prior art, since the cold water has a large heat capacity, the cold water can be stored not only in the regenerator but also in the cold water itself. And as the refrigeration cycle lowers the temperature of cold water (heat medium), a larger amount of cold storage can be secured.
しかしながら、上記従来技術では、冷水の温度が低くなると車載機器(熱媒体流通機器)の温度が低くなり過ぎるおそれがある。例えば、車室内へ送風される空気と冷水とを熱交換させて空気を冷却するクーラコアにおいては、冷水の温度が低くなると、空気の冷却によって発生する凝縮水が凍結(フロスト)して熱交換の妨げとなるおそれがある。 However, in the above prior art, when the temperature of the cold water decreases, the temperature of the in-vehicle device (heat medium distribution device) may become too low. For example, in a cooler core that cools air by exchanging heat between air blown into a passenger compartment and cold water, when the temperature of the cold water decreases, condensed water generated by cooling the air freezes (frosts) and heat exchange occurs. May interfere.
本発明は上記点に鑑みて、熱媒体流通機器の温度が低くなり過ぎることを抑制しつつ蓄冷量を多くすることを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to increase the amount of cold storage while suppressing the temperature of the heat medium circulating device from becoming too low.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
冷凍サイクル(20)の冷媒を吸入して吐出する圧縮機(21)と、
熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11)と、
冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却するチラー(12)と、
チラー(12)で冷却された熱媒体が流通する熱媒体流通機器(14)と、
チラー(12)で冷却された熱媒体が熱媒体流通機器(14)をバイパスして流れるバイパス流路(18)と、
熱媒体流通機器(14)における熱媒体の温度の調整よりも熱媒体への蓄冷を優先させる場合、チラー(12)で冷却された熱媒体の温度が第1制御温度(TSO)に近づき且つ熱媒体流通機器(14)における熱媒体の温度が、第1制御温度(TSO)および着霜温度よりも高い第2制御温度(TCO)に近づくように、バイパス流路(18)を流れる熱媒体の流量を増加させて熱媒体流通機器(14)を流れる熱媒体の流量を減少させるとともに圧縮機(21)の作動を制御する熱媒体温度調整手段(19、40)とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
A compressor (21) for sucking and discharging refrigerant of the refrigeration cycle (20);
A pump (11) for sucking and discharging the heat medium;
A chiller (12) that cools the heat medium by exchanging heat between the refrigerant and the heat medium;
A heat medium circulation device (14) through which the heat medium cooled by the chiller (12) circulates;
A bypass flow path (18) through which the heat medium cooled by the chiller (12) flows bypassing the heat medium flow device (14);
In the case of prioritizing the cold storage in the heat medium over the adjustment of the temperature of the heat medium in the heat medium distribution device (14), the temperature of the heat medium cooled by the chiller (12) approaches the first control temperature (TSO) and is heated. The heat medium flowing through the bypass channel (18) so that the temperature of the heat medium in the medium distribution device (14) approaches a first control temperature (TSO) and a second control temperature (TCO) higher than the frosting temperature. Heat medium temperature adjusting means (19, 40) for increasing the flow rate and reducing the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium flow device (14) and controlling the operation of the compressor (21) is provided. .
これによると、チラー(12)で冷却された熱媒体の温度が第1制御温度(TSO)に近づき、熱媒体流通機器(14)における熱媒体の温度が、第1制御温度(TSO)および着霜温度よりも高い第2制御温度(TCO)に近づくので、熱媒体流通機器(14)の温度が低くなり過ぎることを抑制しつつ蓄冷量を多く確保することができる。 According to this, the temperature of the heat medium cooled by the chiller (12) approaches the first control temperature (TSO), and the temperature of the heat medium in the heat medium circulation device (14) becomes equal to the first control temperature (TSO) and the arrival temperature. Since it approaches the second control temperature (TCO) higher than the frost temperature, it is possible to secure a large amount of cold storage while suppressing the temperature of the heat medium circulating device (14) from becoming too low.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。図1に示す車両用空調装置10は、車室内空間を冷却する冷却装置である。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. A
図1に示すように、車両用空調装置10は、ポンプ11、チラー12、コンデンサ13、クーラコア14および蓄冷器15を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ11は、冷却水(熱媒体)を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
The
チラー12、クーラコア14および蓄冷器15は、冷却水が流通する冷却水流通機器(熱媒体流通機器)である。
The
チラー12は、冷凍サイクル20の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水の熱を低圧側冷媒に吸熱させて冷却水を冷却する低圧側熱交換器(熱媒体冷却用熱交換器)である。
The
コンデンサ13は、冷凍サイクル20の高圧側冷媒と車室外の空気(外気)とを熱交換させることによって高圧側冷媒の熱を外気に放熱させる高圧側熱交換器(放熱機器)である。
The
冷凍サイクル20は、圧縮機21、コンデンサ13、膨張弁22およびチラー12を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル20では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
The
圧縮機21は、エンジン25(内燃機関)によって駆動されるエンジン駆動式圧縮機であり、冷凍サイクル20の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機21としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用してもよい。圧縮機21は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であってもよい。
The
コンデンサ13は、圧縮機21から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。コンデンサ13には、室外送風機16によって外気が送風される。車両の走行時にはコンデンサ13に走行風を当てることができるようになっている。
The
室外送風機16は、コンデンサ13へ向けて外気を送風する送風手段である。室外送風機16は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。
The
膨張弁22は、コンデンサ13から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。チラー12は、膨張弁22で減圧膨張された低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧側冷媒を蒸発させる蒸発器である。
The
クーラコア14は、チラー12で冷却された冷却水と、車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。
The
クーラコア14は、室内空調ユニット30のケーシング31に収容されている。室内空調ユニット30は、室内送風機17によって送風された空気を温度調整して車室内(空調対象空間)へ吹き出す機能を有している。
The
室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。ケーシング31は、室内空調ユニット30の外殻を形成しているとともに、室内送風機17によって送風された空気が流れる空気通路を形成している。
The indoor
室内送風機17は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータ(ブロワモータ)にて駆動する電動送風機である。室内送風機17は、クーラコア14を流れる空気の流量を調整する空気流量調整手段である。
The
蓄冷器15は、冷却水が持つ冷熱を蓄える蓄冷手段である。蓄冷器15は、潜熱蓄冷材を有している。潜熱蓄冷材は、液体から固体へ変化する際に吸収する冷熱潜熱を蓄える蓄冷材である。
The
ポンプ11、チラー12、クーラコア14および蓄冷器15は、冷却水回路C1(熱媒体回路)に配置されている。冷却水回路C1は、冷却水がポンプ11→チラー12→蓄冷器15→クーラコア14→ポンプ11の順に循環するように構成されている。
The
ポンプ11は、冷却水回路C1の冷却水流通機器12、14、15を流れる冷却水の流量を調整する手段(熱媒体流量調整手段)である。
The
冷却水回路C1には、バイパス流路18および三方弁19が配置されている。バイパス流路18は、クーラコア14をバイパスして冷却水が流れる流路である。三方弁19は、クーラコア14を流れる冷却水とバイパス流路18を流れる冷却水との流量割合を調整する流量割合調整手段である。三方弁19は、クーラコア14側の冷却水流路を全閉可能になっている。三方弁19は、バイパス流路18を全閉可能になっている。
A
三方弁19の作動は、空調制御装置40によって制御される。三方弁19および空調制御装置40は、冷却水の温度を調整する冷却水温度調整手段(熱媒体温度調整手段)である。
The operation of the three-
空調制御装置40およびエンジン制御装置50は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された制御対象機器の作動を制御する制御手段である。
The air
空調制御装置40の出力側には、ポンプ11、室内送風機17、室外送風機16、圧縮機21および三方弁19等の制御対象機器が接続されている。
Connected to the output side of the air
空調制御装置40は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部(ハードウェアおよびソフトウェア)が一体に構成されている。例えば、空調制御装置40のうちポンプ11の作動を制御するポンプ制御部、圧縮機21の作動を制御する圧縮機制御部、および三方弁19の作動を制御する三方弁制御部等が一体に構成されている。
The air
それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部は、空調制御装置40に対して別体で構成されていてもよい。
The control unit that controls the operation of each control target device may be configured separately from the air
空調制御装置40の入力側には、内気センサ41、外気センサ42、日射センサ43、蓄冷温度センサ44、クーラ温度センサ45のセンサ群の検出信号が入力される。
On the input side of the air
内気センサ41は、内気温(車室内温度)を検出する検出手段(内気温度検出手段)である。外気センサ42は、外気温(車室外温度)を検出する検出手段(外気温度検出手段)である。日射センサ43は、車室内の日射量を検出する検出手段(日射量検出手段)である。
The
蓄冷温度センサ44は、蓄冷温度を検出する蓄冷温度検出手段である。図1の例では、蓄冷温度センサ44は、冷却水回路C1の冷却水温度を検出する検出手段(熱媒体温度検出手段)である。蓄冷温度センサ44は、冷却水回路C1の任意の場所に設置すればよい。図1の例では、蓄冷温度センサ44は、冷却水回路C1において蓄冷器15と三方弁19との間に配置されている。
The cold
クーラ温度センサ45は、クーラコア14の温度(クーラ温度)を検出するクーラ温度検出手段である。図1の例では、クーラ温度センサ45は、クーラコア14から吹き出される空気の温度TC(クーラ温度)を検出するクーラ温度検出手段である。
The
なお、内気温、外気温、日射量、蓄冷温度およびクーラ温度を、種々の物理量の検出値に基づいて推定するようにしてもよい。 The inside air temperature, outside air temperature, solar radiation amount, cold storage temperature, and cooler temperature may be estimated based on detection values of various physical quantities.
空調制御装置40の入力側には、空調操作パネル46の操作部材からの種々な空調操作信号が入力される。空調操作パネル46は、車室内の計器盤付近に配置されている。空調操作パネル46には、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ46a、圧縮機21の作動・停止を切り替えるエアコンスイッチ、室内送風機17の風量を切り替える風量切替スイッチ等が設けられている。
Various air conditioning operation signals from the operation members of the air
エンジン制御装置50の出力側には、エンジン25を構成する各種エンジン構成機器(図示せず)が接続されている。各種エンジン構成機器としては、具体的には、エンジン25を始動させるスタータ、エンジン25に燃料を供給する燃料噴射弁(インジェクタ)の駆動回路等がある。
Various engine constituent devices (not shown) that constitute the
また、エンジン制御装置50の入力側には、エンジン制御用の各種センサ群(図示せず)が接続されている。エンジン制御用の各種センサ群としては、具体的には、アクセル開度Accを検出するアクセル開度センサ、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ、車速Vvを検出する車速センサ等がある。
Further, various sensor groups (not shown) for engine control are connected to the input side of the
空調制御装置40およびエンジン制御装置50は、電気的に接続されて通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号あるいは操作信号に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。例えば、空調制御装置40がエンジン制御装置50へエンジン25の要求信号を出力することによって、エンジン25の作動を要求することが可能となっている。
The air
エンジン制御装置50では、空調制御装置40からのエンジン25の作動を要求する要求信号(作動要求信号)を受信すると、エンジン25の作動の要否を判定し、その判定結果に応じてエンジン25の作動を制御する。
When the
次に、上記構成における作動を説明する。空調制御装置40がポンプ11および圧縮機21を作動させると、冷凍サイクル20に冷媒が循環し、冷却水回路C1に冷却水が循環する。
Next, the operation in the above configuration will be described. When the air
チラー12では、冷凍サイクル20の冷媒が冷却水回路C1の冷却水から吸熱するので、冷却水回路C1の冷却水が冷却される。チラー12で吸熱した冷媒は、コンデンサ13で外気へ放熱する。これにより、冷却水回路C1の冷却水から吸熱した冷媒が冷却される。
In the
チラー12で冷却された冷却水回路C1の冷却水は、クーラコア14において、車室内へ送風される空気から吸熱する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却される。クーラコア14で冷却された空気は車室内へ吹き出される。これにより、車室内が冷房される。
The cooling water of the cooling water circuit C1 cooled by the
すなわち、チラー12は、膨張弁22で減圧膨張された冷媒と車室内へ送風される空気とを、冷却水回路C1の冷却水を介して間接的に熱交換させて、車室内へ送風される空気を冷却する。
That is, the
空調制御装置40は、図2のフローチャートに示す制御処理を実行する。ステップS100では、車室内吹出空気の目標吹出温度TAOを、以下の数式F1により算出する。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
ここで、Tsetは車室内温度設定スイッチ46aによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサ41によって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサ42によって検出された外気温、Tsは日射センサ43によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
The air
TAO = Kset × Tset−Kr × Tr−Kam × Tam−Ks × Ts + C (F1)
Here, Tset is the vehicle interior temperature set by the vehicle interior
目標吹出温度TAOは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置10が生じさせる必要のある熱量に相当する。目標吹出温度TAOは、車両用空調装置10に要求される空調熱負荷に相当する。
The target blowing temperature TAO corresponds to the amount of heat that the
続くステップS110では、目標クーラ温度TCOを目標吹出温度TAOに基づいて算出する。目標クーラ温度TCOは、クーラコア14から吹き出される空気の目標温度(第2制御温度)である。換言すれば、目標クーラ温度TCOは、クーラコア14における冷却水の目標温度(第2制御温度)である。
In the subsequent step S110, the target cooler temperature TCO is calculated based on the target outlet temperature TAO. The target cooler temperature TCO is the target temperature (second control temperature) of the air blown out from the
具体的には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標クーラ温度TCOが上昇するように決定される。さらに、目標クーラ温度TCOは、クーラコア14の着霜(フロスト)を防止するため、着霜温度(0℃)よりも高い所定温度(本実施形態では、1℃)以上となるように決定される。
Specifically, the target cooler temperature TCO is determined to increase with an increase in the target outlet temperature TAO. Further, the target cooler temperature TCO is determined to be equal to or higher than a predetermined temperature (1 ° C. in this embodiment) higher than the frost temperature (0 ° C.) in order to prevent frost (frost) of the
蓄冷器15の潜熱蓄冷材の融点は、この目標クーラ温度TCO以下となるように設定されている。
The melting point of the latent heat regenerator material of the
続くステップS120では、エンジン25が作動状態(ON)であるか否かを、エンジン制御装置50からの入力信号に基づいて判定する。
In the subsequent step S120, it is determined based on an input signal from the
エンジン25が作動状態(ON)であると判定した場合、ステップS130へ進み、目標蓄冷温度TSOを算出する。目標蓄冷温度TSOは、チラー12から流出した冷却水の目標温度(第1制御温度)である。
When it determines with the
具体的には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標蓄冷温度TSOが低下するように決定される。これにより、空調熱負荷が高いほど蓄冷量を多く確保できる。 Specifically, the target cold storage temperature TSO is determined to decrease as the target blowing temperature TAO increases. Thereby, as the air conditioning heat load is higher, a larger amount of cold storage can be secured.
続くステップS140では、圧縮機21の目標冷媒吐出能力を目標蓄冷温度TSOに基づいて演算する。具体的には、実際の蓄冷温度TSが目標蓄冷温度TSOに近づくように圧縮機21の目標冷媒吐出能力を算出し、算出した目標冷媒吐出能力に基づいて圧縮機21の作動を制御する。実際の蓄冷温度TSは、蓄冷温度センサ44が検出した温度である。
In the subsequent step S140, the target refrigerant discharge capacity of the
続くステップS150では、ポンプ11の目標冷却水吐出能力(目標回転数)、および三方弁19の目標開度を目標クーラ温度TCOに基づいて算出し、算出結果に基づいてポンプ11および三方弁19の作動を制御してステップS100へ戻る。
In the following step S150, the target coolant discharge capacity (target rotation speed) of the
具体的には、ステップS150では、図3のフローチャートに示す制御処理によって、三方弁19の開度を算出する。ステップS1510では、クーラ要求が大きいか否かを判定する。具体的には、目標吹出温度TAOが閾値αよりも小さく且つ内気温が閾値βよりも大きい場合、クーラ要求が大きいと判定する。
Specifically, in step S150, the opening degree of the three-
クーラ要求が大きいと判定した場合、ステップS1520へ進み、クーラ優先時の三方弁19の開度を算出する。具体的には、バイパス流路18を全閉し、クーラコア14側の冷却水流路を全開する。これにより、バイパス流路18に冷却水が流れず、冷却水の全量がクーラコア14を流れるので、クーラコア14による空気の冷却を蓄冷よりも優先できる。
If it is determined that the cooler request is large, the process proceeds to step S1520, and the opening degree of the three-
一方、クーラ要求が大きくないと判定した場合、ステップS1530へ進み、実際のクーラ温度TCが目標クーラ温度TCOを上回っているか否かを判定する。実際のクーラ温度TCは、クーラ温度センサ45が検出した温度である。
On the other hand, if it is determined that the cooler request is not large, the process proceeds to step S1530, and it is determined whether or not the actual cooler temperature TC is higher than the target cooler temperature TCO. The actual cooler temperature TC is a temperature detected by the
クーラ温度TCが目標クーラ温度TCOを上回っていると判定した場合、ステップS1520へ進み、クーラ優先時の三方弁19の開度を算出する。
When it is determined that the cooler temperature TC is higher than the target cooler temperature TCO, the process proceeds to step S1520, and the opening degree of the three-
一方、実際のクーラ温度TCが目標クーラ温度TCOを上回っていないと判定した場合、ステップS1540へ進み、蓄冷優先時の三方弁19の開度を算出する。具体的には、バイパス流路18を開け、クーラコア14側の冷却水流路の開度を調整する。これにより、バイパス流路18に冷却水が流れて、クーラコア14を流れる冷却水の流量が減少するので、冷却水回路C1の冷却水の温度を低下させることができ、ひいては蓄冷を優先できる。
On the other hand, when it is determined that the actual cooler temperature TC does not exceed the target cooler temperature TCO, the process proceeds to step S1540, and the opening degree of the three-
図2のフローチャートにおいて、ステップS120にてエンジン25が作動状態(ON)でないと判定した場合、ステップS160へ進み、エンジン作動要求クーラ温度TCEを算出する。エンジン作動要求クーラ温度TCEは、エンジン25を作動状態(ON)にする要求(エンジン作動要求)をエンジン制御装置50に出力するクーラ温度であり、目標クーラ温度TCOよりも高い温度に設定される。
In the flowchart of FIG. 2, when it is determined in step S120 that the
続くステップS170では、ポンプ11の冷却水吐出能力(回転数)、および三方弁19の開度を目標クーラ温度TCOに基づいて算出し、算出結果に基づいてポンプ11および三方弁19の作動を制御する。
In the subsequent step S170, the cooling water discharge capacity (rotation speed) of the
続くステップS180では、エンジン作動要求クーラ温度TCEが目標クーラ温度TCOを上回っているか否かを判定する。 In the subsequent step S180, it is determined whether or not the engine operation request cooler temperature TCE is higher than the target cooler temperature TCO.
エンジン作動要求クーラ温度TCEが目標クーラ温度TCOを上回っていると判定した場合、ステップS100へ戻る。 If it is determined that the engine operation request cooler temperature TCE is higher than the target cooler temperature TCO, the process returns to step S100.
一方、エンジン作動要求クーラ温度TCEが目標クーラ温度TCOを上回っていないと判定した場合、ステップS190へ進み、エンジン作動要求をエンジン制御装置50に出力した後、ステップS100へ戻る。
On the other hand, when it determines with the engine operation request | requirement cooler temperature TCE not exceeding the target cooler temperature TCO, it progresses to step S190, and after outputting an engine operation request | requirement to the
本実施形態では、空調制御装置40および三方弁19は、チラー12で冷却された冷却水の温度が、クーラコア14における冷却水の温度よりも低くなるように冷却水の温度を調整する。
In the present embodiment, the
具体的には、空調制御装置40および三方弁19は、チラー12で熱交換された冷却水の温度が第1制御温度TSOに近づき、クーラコア14における冷却水の温度が、第1制御温度TSOよりも高い第2制御温度TCOに近づくように、クーラコア14に流入する冷却水の流量を調整する。
Specifically, in the air-
これによると、チラー12で冷却された冷却水の温度が、クーラコア14における冷却水の温度よりも低くなるので、クーラコア14の温度が低くなり過ぎることを抑制しつつ蓄冷量を多く確保することができる。
According to this, since the temperature of the cooling water cooled by the
具体的には、空調制御装置40および三方弁19は、クーラコア14に流入する冷却水の流量を調整することによって、冷却水の温度を調整する。
Specifically, the air
より具体的には、空調制御装置40および三方弁19は、クーラコア14を流れる冷却水と、バイパス流路18を流れる冷却水との流量割合を調整することによって、冷却水の温度を調整する。
More specifically, the air
これにより、チラー12で冷却された冷却水の温度を、クーラコア14における冷却水の温度よりも確実に低くできる。
Thereby, the temperature of the cooling water cooled by the
本実施形態では、蓄冷器15の蓄冷材は、融点が第2制御温度TCO以下の潜熱蓄冷材である。このような低融点の潜熱蓄冷材を用いても、クーラコア14の温度が低くなり過ぎることを抑制できる。蓄冷器15の蓄冷材の融点は第2制御温度TCO以上であってもよい。
In the present embodiment, the regenerator material of the
本実施形態では、蓄冷器15で冷熱を蓄えるのみならず、冷却水の熱容量を利用して冷熱を蓄えることができる。換言すれば、冷却水は、その比熱を利用して冷熱顕熱を蓄える顕熱蓄冷材として機能する。
In the present embodiment, not only cold energy is stored in the
したがって、図4に示す変形例のように、冷却水回路C1に蓄冷器15が配置されていなくてもよい。顕熱蓄冷材で冷熱を蓄える場合、空調熱負荷に応じて蓄冷温度を幅広く変化させることができる。したがって、空調熱負荷に応じて蓄冷量を柔軟に変化させることができる。
Therefore, as in the modification shown in FIG. 4, the
(第2実施形態)
本実施形態では、冷却水回路C1において、蓄冷器15がクーラコア14と直列に配置されているが、図5に示すように、蓄冷器15がバイパス流路18に配置されていて、クーラコア14と並列になっていてもよい。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
上記実施形態では、三方弁19の作動を制御することによって、チラー12で熱交換された冷却水の温度を、クーラコア14における冷却水の温度よりも低くするが、本実施形態では、ポンプ11の冷却水吐出能力(回転数)を制御することによって、チラー12で熱交換された冷却水の温度を、クーラコア14における冷却水の温度よりも低くする。
(Third embodiment)
In the above embodiment, by controlling the operation of the three-
図6に示すように、本実施形態では、上記実施形態のバイパス流路18および三方弁19を備えていない。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
本実施形態では、空調制御装置40がポンプ11の冷却水吐出能力(回転数)を制御することによって、冷却水の温度を調整する。すなわち、空調制御装置40は、冷却水の温度を調整する冷却水温度調整手段(熱媒体温度調整手段)である。
In this embodiment, the
空調制御装置40は、蓄冷を優先する場合、クーラを優先する場合と比較して、ポンプ11の冷却水吐出能力を低くする。これにより、ポンプ11から吐出される冷却水の流量が少なくなり、冷却水回路C1を循環する冷却水の流量が少なくなる。その結果、チラー12における冷却水の温度と、クーラコア14における冷却水の温度との差が大きくなるので、チラー12で熱交換された冷却水の温度を、クーラコア14における冷却水の温度よりも低くできる。
The air-
本実施形態では、蓄冷温度センサ44は、チラー12における冷却水の温度(チラー温度)を検出する。空調制御装置40は、蓄冷温度センサ44が検出したチラー温度が目標蓄冷温度TSOに近づくようにポンプ11の目標冷却水吐出能力を算出し、算出した目標冷却水吐出能力に基づいて、ポンプ11の作動を制御する。
In the present embodiment, the cold
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。図7に示す変形例のように、蓄冷器15がチラー12に取り付けられていてもよい。
Also in this embodiment, the same operation effect as the above-mentioned embodiment can be produced. The
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate. The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
(1)上記実施形態では、冷却水回路C1に、空気を冷却するクーラコア14が配置されているが、クーラコア14に限定されることなく、種々の冷却水流通機器が冷却水回路C1に配置されていてもよい。例えば、電池やインバーター等の車載機器を冷却するための機器が冷却水回路C1に配置されていてもよい。
(1) In the said embodiment, although the
(2)上記実施形態において、蓄冷器15は、電池やインバータ等の熱容量の大きな車載機器や、余剰冷却水を溜めるリザーブタンク(顕熱蓄冷器)であってもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、蓄冷温度センサ44は、冷却水回路C1の冷却水温度を検出するが、蓄冷温度センサ44は、蓄冷器15の温度やチラー12の温度を検出してもよい。
(3) In the said embodiment, although the cool
(4)上記実施形態では、クーラ温度センサ45は、クーラコア14から吹き出される空気の温度を検出するが、クーラ温度センサ45は、クーラコア14を流れる冷却水の温度を検出してもよい。
(4) In the above embodiment, the
(5)上記第1実施形態において、コンデンサ13は、圧縮機21から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させるが、コンデンサ13は、圧縮機21から吐出された高圧側冷媒と、第2の冷却水回路を循環する冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させるようになっていてもよい。第2の冷却水回路は、冷却水回路C1とは独立した冷却水回路である。
(5) In the first embodiment, the
さらに、第2の冷却水回路が、冷却水回路C1と切替弁を介して接続されていて、この切替弁が、冷却水回路C1および第2の冷却水回路に配置された各冷却水流通機器に対して、第1ポンプ11によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合と、第2ポンプ12によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合とを切り替えるようになっていてもよい。
Further, the second cooling water circuit is connected to the cooling water circuit C1 via a switching valve, and each switching water circulation device is arranged in the cooling water circuit C1 and the second cooling water circuit. On the other hand, the case where the cooling water sucked and discharged by the
(6)上記実施形態では、冷却水回路C1を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。熱媒体として、エチレングリコール系の不凍液、水、または一定の温度以上に維持された空気等を用いてもよい。 (6) In the above embodiment, the cooling water is used as the heat medium flowing through the cooling water circuit C1, but various media such as oil may be used as the heat medium. As the heat medium, ethylene glycol antifreeze, water, air maintained at a certain temperature or higher may be used.
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水(いわゆる不凍液)のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。 A nanofluid may be used as the heat medium. A nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of the order of nanometers are mixed. In addition to the effect of lowering the freezing point as in the case of cooling water using ethylene glycol (so-called antifreeze liquid), the following effects can be obtained by mixing the nanoparticles with the heat medium.
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。 That is, the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range, the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at an extremely low temperature The effect which improves the fluidity | liquidity of can be acquired.
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。 Such effects vary depending on the particle configuration, particle shape, blending ratio, and additional substance of the nanoparticles.
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。 According to this, since the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量(顕熱による蓄冷熱)を増加させることができる。 Moreover, since the heat capacity of the heat medium can be increased, the amount of heat stored in the heat medium itself (cold heat stored by sensible heat) can be increased.
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。 The aspect ratio of the nanoparticles is preferably 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained. The aspect ratio is a shape index that represents the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the nanoparticles.
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT(カーボンナノチューブ)、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子(上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体)、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。 Nanoparticles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticle, Ag nanowire, CNT (carbon nanotube), graphene, graphite core-shell nanoparticle (a structure such as a carbon nanotube surrounding the above atom is included as a constituent atom of the nanoparticle. Particles), Au nanoparticle-containing CNTs, and the like can be used.
(7)上記実施形態の冷凍サイクル20では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
(7) In the
また、上記実施形態の冷凍サイクル20は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
The
11 ポンプ
12 チラー
14 クーラコア(熱媒体流通機器)
15 蓄冷器(蓄冷材)
18 バイパス流路
19 三方弁(熱媒体温度調整手段)
20 冷凍サイクル
21 圧縮機
40 空調制御装置(熱媒体温度調整手段)
11
15 Regenerator (cool storage material)
18
20
Claims (3)
熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11)と、
前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体を冷却するチラー(12)と、
前記チラー(12)で冷却された前記熱媒体が流通する熱媒体流通機器(14)と、
前記チラー(12)で冷却された前記熱媒体が前記熱媒体流通機器(14)をバイパスして流れるバイパス流路(18)と、
前記熱媒体流通機器(14)における前記熱媒体の温度の調整よりも前記熱媒体への蓄冷を優先させる場合、前記チラー(12)で冷却された前記熱媒体の温度が第1制御温度(TSO)に近づき且つ前記熱媒体流通機器(14)における前記熱媒体の温度が、前記第1制御温度(TSO)および着霜温度よりも高い第2制御温度(TCO)に近づくように、前記バイパス流路(18)を流れる前記熱媒体の流量を増加させて前記熱媒体流通機器(14)を流れる前記熱媒体の流量を減少させるとともに前記圧縮機(21)の作動を制御する熱媒体温度調整手段(19、40)とを備えることを特徴とする冷却装置。 A compressor (21) for sucking and discharging refrigerant of the refrigeration cycle (20);
A pump (11) for sucking and discharging the heat medium;
A chiller (12) for exchanging heat between the refrigerant and the heat medium to cool the heat medium;
A heat medium circulation device (14) through which the heat medium cooled by the chiller (12) circulates;
A bypass passage (18) through which the heat medium cooled by the chiller (12) flows bypassing the heat medium circulation device (14);
When priority is given to cold storage in the heat medium over adjustment of the temperature of the heat medium in the heat medium distribution device (14), the temperature of the heat medium cooled by the chiller (12) is a first control temperature (TSO). ) And the temperature of the heat medium in the heat medium circulation device (14) approaches the second control temperature (TCO) higher than the first control temperature (TSO) and the frosting temperature. Heat medium temperature adjusting means for increasing the flow rate of the heat medium flowing through the passage (18) to decrease the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium flow device (14) and controlling the operation of the compressor (21). (19, 40).
前記蓄冷材(15)は、融点が前記第2制御温度(TCO)以下であり、液体から固体へ変化する際に吸収する冷熱潜熱を蓄える潜熱蓄冷材であることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。 A cold storage material (15) for storing cold heat of the heat medium;
The cold accumulating material (15) has a melting point less than or equal to the second control temperature (TCO), in claim 1, characterized in that the latent heat storage material for storing cold latent heat absorbed when changing from liquid to solid The cooling device as described.
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