冷卻系統(tǒng)和車輛的制作方法
【專利摘要】一種冷卻系統(tǒng)（1）包括：壓縮機（12）；第一熱交換器（14）；膨脹閥（16）；第二熱交換器（18）；管道，該管道連接這些部件并使致冷劑循環(huán)通過這些部件；冷卻單元（30），該冷卻單元設(shè)置在第一熱交換器（14）與膨脹閥（16）之間的管道中并用致冷劑冷卻發(fā)熱源（31）；和將第一通路（21）與第二通路（36）連通的連接通路，第一通路（21）是在壓縮機（12）與熱交換器（14）之間的管道，第二通路（36）是在冷卻單元（30）與膨脹閥（16）之間的管道。第一熱交換器（14）配置在比冷卻單元（30）高的位置，并且管道配置成使得由第一熱交換器（14）冷凝的致冷劑在重力作用下流入冷卻單元（30）。
【專利說明】冷卻系統(tǒng)和車輛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻系統(tǒng)和車輛，且更特別地涉及利用蒸氣壓縮式致冷循環(huán)來冷卻發(fā)熱源的冷卻系統(tǒng)和包括該冷卻系統(tǒng)的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，混合動力車輛、燃料電池車輛和通過電機的動力驅(qū)動的電動汽車作為一種用于解決環(huán)境問題的手段已引起注意。在此類車輛中，諸如電機、發(fā)電機、逆變器、變換器和電池之類的電氣設(shè)備在接收或釋放電力時發(fā)熱。因此，應(yīng)該冷卻這些電氣設(shè)備。相應(yīng)地，已提出一種用于利用被用作車輛用空調(diào)裝置的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)來冷卻發(fā)熱體的技術(shù)。
[0003]例如，日本專利申請公報N0.2006-290254 (JP2006-290254A)公開了一種用于混合動力車輛的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括:壓縮機，該壓縮機能夠吸入并壓縮氣態(tài)致冷劑；主冷凝器，其中由周圍空氣冷卻高壓氣態(tài)致冷劑以進(jìn)行冷凝；蒸發(fā)器，其中通過使低溫液態(tài)致冷劑蒸發(fā)來冷卻待冷卻物；和減壓裝置，其中能夠從馬達(dá)吸熱的熱交換器和第二減壓裝置與減壓裝置和蒸發(fā)器并列連接。日本專利申請公報N0.2007-69733 (JP2007-69733A)公開了一種系統(tǒng)，其中在從膨脹閥到壓縮機的致冷劑通路中并列配置有與空調(diào)用空氣進(jìn)行熱交換的熱交換器和與發(fā)熱體進(jìn)行熱交換的熱交換器，并且利用用于空調(diào)裝置的致冷劑來冷卻發(fā)熱體。
[0004]日本專利申請公報N0.2005-90862 (JP2005-90862A)公開了一種冷卻系統(tǒng)，其中在繞開空調(diào)用致冷循環(huán)的減壓器、蒸發(fā)器和壓縮機的旁通通路中設(shè)置有用于冷卻發(fā)熱體的發(fā)熱體冷卻單元。日本專利申請公報N0.2001-309506 (JP2001-309506A)公開了一種冷卻系統(tǒng)，其中使用于在車輛中進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的致冷循環(huán)裝置的致冷劑循環(huán)到驅(qū)動控制車輛電機的逆變器回路單元的冷卻部件，并且在不需要空調(diào)空氣流的冷卻時抑制用車輛空調(diào)用致冷循環(huán)裝置的蒸發(fā)器來冷卻空調(diào)空氣流。
[0005]在JP2006-290254A中公開的冷卻裝置中，應(yīng)該始終運轉(zhuǎn)壓縮機以冷卻諸如由電機、直流/直流(DC/DC)變換器和逆變器代表的電氣設(shè)備之類的發(fā)熱源。所產(chǎn)生的問題在于，壓縮機消耗的動力增大并且車輛的燃料效率因此惡化。此外，由于與發(fā)熱源進(jìn)行熱交換的熱交換器與蒸發(fā)器并列連接，所產(chǎn)生的問題在于用于冷卻發(fā)熱源的致冷劑并未被用于冷卻車廂且因此犧牲了冷卻能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)能在確保車廂中的空氣調(diào)節(jié)能力的同時可靠地冷卻發(fā)熱源，且同時能降低壓縮機的動力消耗。本發(fā)明還提供了一種包括該冷卻系統(tǒng)的車輛。
[0007]根據(jù)本發(fā)明第一方面的冷卻系統(tǒng)包括:用于使致冷劑循環(huán)的壓縮機；第一熱交換器，所述第一熱交換器在所述致冷劑與外部空氣之間進(jìn)行熱交換；減壓器，所述減壓器使所述致冷劑減壓；第二熱交換器，所述第二熱交換器在所述致冷劑與空調(diào)用空氣之間進(jìn)行熱交換；管道，所述管道依次連接所述壓縮機、所述第一熱交換器、所述減壓器、所述第二熱交換器和所述壓縮機，并且允許所述致冷劑流動成貫通所述管道循環(huán)；冷卻單元，所述冷卻單元在所述管道的在所述第一熱交換器與所述減壓器之間的部分設(shè)置在所述管道中，并利用所述致冷劑來冷卻發(fā)熱源；和連接通路，所述連接通路將第一通路與第二通路連通，所述第一通路是所述管道的在所述壓縮機與所述第一熱交換器之間的部分，所述第二通路是所述管道的在所述冷卻單元與所述減壓器之間的部分，其中所述第一熱交換器配置在比所述冷卻單元高的位置，并且所述管道配置成使得由所述第一熱交換器冷凝的所述致冷劑在重力作用下流入所述冷卻單元。
[0008]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括蓄液裝置，所述蓄液裝置在所述管道的在所述第一熱交換器與所述冷卻單元之間的部分設(shè)置在所述管道中，并儲存處于液態(tài)的所述致冷劑，所述蓄液裝置配置在比所述冷卻單元高的位置。
[0009]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括控制所述冷卻系統(tǒng)的控制部，所述控制部包括控制所述壓縮機的起動和停止的壓縮機控制部，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成根據(jù)外部輸入而起動和停止所述壓縮機。
[0010]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括操作輸入部，所述操作輸入部接收來自外部的操作，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成根據(jù)來自所述操作輸入部的指令而起動和停止所述壓縮機。
[0011]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括外部空氣溫度測量部，所述外部空氣溫度測量部測量所述外部空氣的溫度，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述外部空氣溫度測量部測得的溫度而起動和停止所述壓縮機。
[0012]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括空調(diào)用空氣溫度測量部，所述空調(diào)用空氣溫度測量部測量所述空調(diào)用空氣的溫度，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述空調(diào)用空氣溫度測量部測得的溫度而起動和停止所述壓縮機。
[0013]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括:蓄液裝置，所述蓄液裝置在所述管道的在所述第一熱交換器與所述冷卻單元之間的部分設(shè)置在所述管道中，并儲存處于液態(tài)的所述致冷劑，所述蓄液裝置配置在比所述冷卻單元高的位置；和致冷劑量測量部，所述致冷劑量測量部測量儲存在所述蓄液裝置內(nèi)部的所述致冷劑的量，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述致冷劑量測量部測得的致冷劑量而起動和停止所述壓縮機。
[0014]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括:冷卻單元入口溫度測量部，所述冷卻單元入口溫度測量單元測量流入所述冷卻單元的所述致冷劑的溫度；和冷卻單元出口溫度測量部，所述冷卻單元出口溫度測量部測量從所述冷卻單元流出的所述致冷劑的溫度，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述冷卻單元入口溫度測量部和所述冷卻單元出口溫度測量部測得的溫度而起動和停止所述壓縮機。
[0015]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括連接通路切換閥，所述連接通路切換閥能被打開和關(guān)閉，并且設(shè)置在所述連接通路中，其中所述控制部還具有構(gòu)造成控制所述連接通路切換閥的開閉狀態(tài)的切換閥控制部，并且所述切換閥控制部構(gòu)造成根據(jù)用于使所述壓縮機控制部起動或停止所述壓縮機的指令而將所述連接通路切換閥設(shè)定到關(guān)閉狀態(tài)或打開狀態(tài)。
[0016]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括第二通路切換閥，所述第二通路切換閥能被打開和關(guān)閉，并且在相對于所述連接通路與所述第二通路之間的連接點更接近所述減壓器的一側(cè)設(shè)置在所述第二通路中，其中所述切換閥控制部還構(gòu)造成控制所述第二通路切換閥的開閉狀態(tài)，并且所述切換閥控制部構(gòu)造成根據(jù)用于使所述壓縮機控制部起動或停止所述壓縮機的指令而將所述第二通路切換閥設(shè)定到關(guān)閉狀態(tài)或打開狀態(tài)。
[0017]在本發(fā)明的上述第一方面中，所述冷卻系統(tǒng)還可包括三通閥，所述三通閥設(shè)置在所述連接通路與所述第二通路之間的連接點處，其中所述控制部還包括切換閥控制部，所述切換閥控制部構(gòu)造成控制所述三通閥的狀態(tài)，并且所述切換閥控制部構(gòu)造成根據(jù)用于使所述壓縮機控制部起動或停止所述壓縮機的指令而將所述三通閥設(shè)定到第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)是在相對于所述連接點更接近所述冷卻單元的一側(cè)的所述第二通路與在相對于所述連接點更接近所述減壓器的一側(cè)的所述第二通路彼此連通的狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是在相對于所述連接點更接近所述冷卻單元的一側(cè)的所述第二通路與所述連接通路彼此連通的狀態(tài)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的車輛包括:根據(jù)第一方面的冷卻系統(tǒng)；發(fā)動機；和控制所述發(fā)動機的發(fā)動機控制單元，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成根據(jù)來自所述發(fā)動機控制單元的指令而起動和停止所述壓縮機。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，可以在確保車廂中的空氣調(diào)節(jié)能力的同時可靠地冷卻發(fā)熱源，并且可以降低壓縮機的動力消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0021]圖1是示出了利用冷卻系統(tǒng)的混合動力車輛的構(gòu)型的示意圖；
[0022]圖2是示出了第一實施例的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)型的示意圖；
[0023]圖3是示出了氣液分離器的示意性構(gòu)型的示意圖；
[0024]圖4是示出了第一實施例的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中的致冷劑的狀態(tài)的莫里爾圖；
[0025]圖5是示出了當(dāng)蒸氣壓縮式致冷循環(huán)運轉(zhuǎn)時冷卻混合動力車輛(HV)設(shè)備的致冷劑的流動的不意圖；
[0026]圖6是示出了當(dāng)蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時冷卻HV設(shè)備的致冷劑的流動的示意圖；
[0027]圖7示出了用于冷卻系統(tǒng)的各運轉(zhuǎn)模式的流量調(diào)節(jié)閥和切換閥的開度；
[0028]圖8是示出了控制部的構(gòu)型的具體細(xì)節(jié)的框圖；
[0029]圖9是示出了用于冷卻系統(tǒng)的控制方法的示例的流程圖；
[0030]圖10是示出了第二實施例的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)型的示意圖；
[0031]圖11是詳細(xì)示出了根據(jù)第二實施例的控制部的構(gòu)型的框圖；以及
[0032]圖12是示出了用于控制第二實施例的冷卻系統(tǒng)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下文將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。圖中，相同或?qū)?yīng)的部件被賦予相同的附圖標(biāo)記并且將省略其贅述。[0034](第一實施例)
[0035]圖1是利用該實施例的冷卻系統(tǒng)I的混合動力車輛1000的構(gòu)型的示意圖。如圖1所示，根據(jù)該實施例的混合動力車輛1000包括發(fā)動機100、驅(qū)動單元200、動力控制單元(P⑶)300和電池400。驅(qū)動單元200通過電纜500與P⑶300電連接。P⑶300通過電纜600與電池400電連接。
[0036]發(fā)動機100—該發(fā)動機是內(nèi)燃發(fā)動機一可以是汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機。驅(qū)動單元200產(chǎn)生用于驅(qū)動發(fā)動機100和混合動力車輛1000的驅(qū)動力。發(fā)動機100和驅(qū)動單元200設(shè)置在混合動力車輛1000的發(fā)動機艙內(nèi)。
[0037]圖2是第一實施例的冷卻系統(tǒng)I的構(gòu)型的示意圖。冷卻系統(tǒng)I包括如圖2所示的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)。該蒸氣壓縮式致冷循環(huán)例如為了冷卻車廂的內(nèi)部而設(shè)置于車輛。例如，當(dāng)用于進(jìn)行冷卻的開關(guān)開啟時，或者當(dāng)用于將車廂內(nèi)部的溫度自動調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)溫度的自動控制模式被選擇并且車廂內(nèi)部的溫度高于預(yù)設(shè)溫度時，進(jìn)行利用了蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的冷卻。
[0038]蒸氣壓縮式致冷循環(huán)包括壓縮機12、作為第一熱交換器的熱交換器14、熱交換器15、作為減壓裝置的一個示例的膨脹閥16、和作為第二熱交換器的熱交換器18。蒸氣壓縮式致冷循環(huán)還包括配置在熱交換器14與熱交換器15之間的致冷劑路徑中的氣液分離器40。
[0039]壓縮機12致動安裝在車輛上作為動力源的馬達(dá)或發(fā)動機，絕熱地壓縮致冷劑氣體，并獲得過熱的致冷劑氣體。壓縮機12在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)被致動時吸入并壓縮從熱交換器18循環(huán)來的致冷劑并且將高溫和高壓的致冷劑排出到致冷劑通路21。通過將致冷劑排出到致冷劑通路21，壓縮機12使致冷劑在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中循環(huán)。
[0040]熱交換器14、15將已由壓縮機壓縮的過熱的致冷劑氣體的熱等壓地放出到外部介質(zhì)以獲得致冷劑液。從壓縮機12排出的高壓氣相致冷劑在熱交換器14、15中通過由于向周圍放熱所引起的冷卻而被冷凝(液化)。熱交換器14、15包括供致冷劑循環(huán)所通過的管和用于進(jìn)行在管內(nèi)循環(huán)的致冷劑與熱交換器14、15周圍的空氣之間的熱交換的翅片。熱交換器14、15在致冷劑和由通過車輛的運動產(chǎn)生的自然通風(fēng)或來自用于發(fā)動機冷卻的諸如散熱器之類的冷卻風(fēng)扇的強制通風(fēng)供給的冷卻空氣之間進(jìn)行熱交換。作為熱交換器14、15中的熱交換的結(jié)果，致冷劑溫度下降并且致冷劑液化。
[0041]膨脹閥16通過從小孔噴射出致冷劑來使在致冷劑通路25中循環(huán)的高壓液相致冷劑膨脹并且將致冷劑轉(zhuǎn)換成低溫和低壓的霧狀致冷劑。膨脹閥16使通過熱交換器14、15冷凝的致冷劑液減壓并產(chǎn)生處于氣液混合狀態(tài)的濕蒸氣。用于使致冷劑液減壓的減壓裝置并不限于進(jìn)行節(jié)流膨脹的膨脹閥16，并且可以是毛細(xì)管。
[0042]熱交換器18通過在其中循環(huán)的霧狀致冷劑的氣化來吸收導(dǎo)入成與熱交換器18相接觸的周圍空氣的熱。利用通過膨脹閥16減壓的致冷劑，熱交換器18從循環(huán)到車廂中的空調(diào)用空氣吸收在致冷劑的濕蒸氣蒸發(fā)且變成致冷劑氣體時產(chǎn)生的氣化熱，由此冷卻車廂的內(nèi)部。已由于熱交換器18進(jìn)行的吸熱而降低溫度的空調(diào)用空氣再次返回車廂中，由此冷卻車廂的內(nèi)部。致冷劑在熱交換器18中通過從周圍吸熱而被加熱。
[0043]熱交換器18包括供致冷劑在其中循環(huán)的管和用于在管內(nèi)循環(huán)的致冷劑和熱交換器18周圍的空氣之間進(jìn)行熱交換的翅片。處于濕蒸氣狀態(tài)的致冷劑在管內(nèi)循環(huán)。當(dāng)致冷劑在管內(nèi)循環(huán)時，致冷劑通過經(jīng)由翅片吸收車廂內(nèi)的空氣的熱一其作為蒸發(fā)潛熱一而蒸發(fā)且然后在顯熱作用下變成過熱蒸氣。氣化的致冷劑經(jīng)致冷劑通路27循環(huán)到壓縮機12中。壓縮機12壓縮從熱交換器18循環(huán)來的致冷劑。
[0044]蒸氣壓縮式致冷循環(huán)還包括作為將壓縮機12與熱交換器14連通的第一通路的致冷劑通路21、將熱交換器14與熱交換器15連通的致冷劑通路22、23、24、將熱交換器15與膨脹閥16連通的致冷劑通路25、將膨脹閥16與熱交換器18連通的致冷劑通路26、和將熱交換器18與壓縮機12連通的致冷劑通路27。
[0045]致冷劑通路21是用于使致冷劑從壓縮機12循環(huán)到熱交換器14的通路。致冷劑在壓縮機12與熱交換器14之間的致冷劑通路21中從壓縮機12的出口朝熱交換器14的入口循環(huán)。致冷劑通路22至25使致冷劑從熱交換器14循環(huán)到膨脹閥16。致冷劑在熱交換器14與膨脹閥16之間的致冷劑通路22至25中從熱交換器14的出口朝膨脹閥16的入口循環(huán)。
[0046]致冷劑通路26是用于使致冷劑從膨脹閥16循環(huán)到熱交換器18的通路。致冷劑在膨脹閥16與熱交換器18之間的致冷劑通路26中從膨脹閥16的出口循環(huán)到熱交換器18的入口。致冷劑通路27是用于使致冷劑從熱交換器18循環(huán)到壓縮機12的通路。致冷劑在熱交換器18與壓縮機12之間的致冷劑通路27中從熱交換器18的出口循環(huán)到壓縮機12的入口。
[0047]通過由致冷劑通路21至27連接壓縮機12、熱交換器14、15、膨脹閥16和熱交換器18來構(gòu)成蒸氣壓縮式致冷循環(huán)。能夠用在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中的致冷劑的示例包括二氧化碳、諸如丙烷和異丁烷之類的碳?xì)浠衔?、氨以及水?br> [0048]氣液分離器40將從熱交換器14流來的致冷劑分離成氣相致冷劑和液相致冷劑。圖3是示出了氣液分離器40的示意性構(gòu)型的示意圖。如圖3所示，氣液分離器40具有頂部41和底部42。致冷劑液43和致冷劑蒸氣44被蓄存在氣液分離器40的內(nèi)部，所述致冷劑液是液相致冷劑，所述致冷劑蒸氣是氣相致冷劑。致冷劑液43被儲存在氣液分離器40的底部42側(cè)，而致冷劑蒸氣44被儲存在氣液分離器40的頂部41偵U。
[0049]致冷劑通路22、23和致冷劑通路34連接到氣液分離器40。致冷劑通路22、23的端部連接到氣液分離器40的頂部41。致冷劑通路22、23使氣液分離器40的內(nèi)部經(jīng)由氣液分離器40的頂部41與外部連通。致冷劑通路34的端部連接到氣液分離器40的底部42。致冷劑通路34使氣液分離器40的內(nèi)部經(jīng)由氣液分離器40的底部42與外部連通。
[0050]熱交換器14的出口側(cè)的致冷劑處于濕蒸氣狀態(tài)，該濕蒸氣狀態(tài)是飽和液和飽和蒸氣混合在一起的氣液兩相狀態(tài)。從熱交換器14流出的致冷劑經(jīng)致冷劑通路22供給到氣液分離器40。從致冷劑通路22流入氣液分離器40的處于氣液兩相狀態(tài)的致冷劑在氣液分離器40的內(nèi)部分離成氣相和液相。氣液分離器40將通過熱交換器14冷凝的致冷劑分離成作為液體的致冷劑液43和作為氣體的致冷劑蒸氣44，并且臨時蓄存液體和氣體。
[0051]分離出的致冷劑液43經(jīng)致冷劑通路34流到氣液分離器40的外部。致冷劑通路34的配置在氣液分離器40內(nèi)的液相中的端部形成來自氣液分離器40的液相致冷劑的輸出口。分離出的致冷劑蒸氣44從致冷劑通路23流出到氣液分離器40的外部。致冷劑通路23的配置在氣液分離器40內(nèi)的氣相中的端部形成來自氣液分離器40的氣相致冷劑的輸出口。從氣液分離器40導(dǎo)出的氣相致冷劑蒸氣44由于其向周圍放熱且致冷劑蒸氣在用作第三熱交換器的熱交換器15中冷卻而冷凝。
[0052]在氣液分離器40的內(nèi)部，致冷劑液43蓄存在下側(cè)且致冷劑蒸氣44蓄存在上側(cè)。引導(dǎo)來自氣液分離器40的致冷劑液43的致冷劑通路34的端部連接到氣液分離器40的底部42。僅致冷劑液43經(jīng)致冷劑通路34從氣液分離器40的底側(cè)送出到氣液分離器40的外部。引導(dǎo)來自氣液分離器40的致冷劑蒸氣44的致冷劑通路23的端部連接到氣液分離器40的頂部41。僅致冷劑蒸氣44經(jīng)致冷劑通路23從氣液分離器40的頂側(cè)送出到氣液分離器40的外部。結(jié)果，氣液分離器40能夠可靠地執(zhí)行氣相致冷劑和液相致冷劑的分離。
[0053]致冷劑通路22、23連接到頂部41的構(gòu)型并不構(gòu)成限制，并且例如，致冷劑通路可貫穿氣液分離器40的頂部41或側(cè)部配置，并且致冷劑通路的端部可配置在接近氣液分離器40內(nèi)的頂部41的致冷劑蒸氣44中。致冷劑通路34連接到底部42的構(gòu)型并不構(gòu)成限制，并且例如，該致冷劑通路可貫穿氣液分離器40的底部42、頂部41或側(cè)部配置，并且該致冷劑通路的端部可配置在接近氣液分離器40內(nèi)的底部42的致冷劑液43中。
[0054]致冷劑量測量單元70安裝在氣液分離器40上。致冷劑量測量單元70通過測量構(gòu)成液相致冷劑液43和氣相致冷劑蒸氣44的界面的液面45的高度(亦即，在豎直方向上從氣液分離器40的底部42到液面45的距離)來確定儲存在氣液分離器40的內(nèi)部的致冷劑的量。
[0055]如圖3所示，該實施例的致冷劑量測量單元70是配置在氣液分離器40的內(nèi)部的浮子式液位開關(guān)。致冷劑量測量單元70具有沿豎直方向從氣液分離器40的底部42延伸到頂部41的引導(dǎo)軸71和嵌埋在引導(dǎo)軸71中的先導(dǎo)開關(guān)72，該先導(dǎo)開關(guān)是磁力驅(qū)動開關(guān)。致冷劑量測量單元70還具有配置在引導(dǎo)軸71周圍且能夠在引導(dǎo)軸71的延伸方向上移動的環(huán)形浮子73、配置在浮子73的內(nèi)部的環(huán)形磁體74、和控制浮子73的移動的止擋件75。
[0056]由于儲存在氣液分離器40內(nèi)部的致冷劑液43的浮力，浮子73沿引導(dǎo)軸71在豎直方向上移動。位于浮子73內(nèi)部的環(huán)形磁體74也隨同浮子73移動。配置在引導(dǎo)軸71內(nèi)的先導(dǎo)開關(guān)72由環(huán)形磁體74的磁力致動。更具體地，在氣液分離器40內(nèi)的致冷劑液43的量減少的情況下，浮子73和環(huán)形磁體74隨著液面45的下降而向下移動。在環(huán)形磁體74移動到先導(dǎo)開關(guān)72的高度的情況下，先導(dǎo)開關(guān)72切換到ON狀態(tài)并且檢測出液面45處于等于或低于預(yù)定高度的液位。
[0057]致冷劑量測量單元70檢測出液面45的高度已變得等于或小于預(yù)定值且氣液分離器40內(nèi)的致冷劑量變得等于或小于預(yù)定量，并輸出對應(yīng)的信號LI (參看圖2)。信號LI輸入到控制冷卻系統(tǒng)I的控制部80 (參看圖2)。致冷劑量測量單元70的構(gòu)型并不限于浮子型液位開關(guān)并且可使用任意常規(guī)液位計或能夠通過其它參數(shù)來測量致冷劑43的量的任意裝置，例如測壓元件(負(fù)荷傳感器/荷重元，load cell)等。
[0058]返回圖2，供致冷劑經(jīng)其從熱交換器14的出口流動到膨脹閥16的入口的循環(huán)路徑包括從熱交換器14的出口側(cè)通往氣液分離器40的致冷劑通路22、致冷劑蒸氣44在其中從氣液分離器40流動并經(jīng)過下述流量調(diào)節(jié)閥28的致冷劑通路23、連接到熱交換器15的入口側(cè)的致冷劑通路24、和致冷劑經(jīng)其從熱交換器15的出口側(cè)循環(huán)到膨脹閥16的致冷劑通路25。
[0059]在熱交換器14與熱交換器15之間循環(huán)的致冷劑的路徑還包括將氣液分離器40與冷卻單元30連通的致冷劑通路34和作為將冷卻單元30與致冷劑通路24連通的第二通路的致冷劑通路36。致冷劑液43經(jīng)致冷劑通路34從氣液分離器40循環(huán)到冷卻單元30。已經(jīng)過冷卻單元30的致冷劑經(jīng)致冷劑通路36返回致冷劑通路24。冷卻單元30設(shè)置在從熱交換器14流動到熱交換器15的致冷劑的路徑中。
[0060]圖2所示的D點是致冷劑通路23、致冷劑通路24和致冷劑通路36的連接點。換言之，D點示出了致冷劑通路23的在下游側(cè)(接近熱交換器15的一側(cè))的端部、致冷劑通路24的在上游側(cè)(接近熱交換器14的一側(cè))的端部和致冷劑通路36的在下游側(cè)的端部。致冷劑通路23形成供致冷劑經(jīng)其從氣液分離器40循環(huán)到膨脹閥16的路徑的一部分，即，從氣液分離器40到D點的部分。
[0061]冷卻系統(tǒng)I包括與致冷劑通路23并列配置的致冷劑路徑，并且冷卻單元30設(shè)置在該致冷劑路徑中。冷卻單元30包括混合動力車輛(HV)設(shè)備31和冷卻通路32，所述HV設(shè)備是安裝在車輛上的電動設(shè)備，所述冷卻通路是供致冷劑在其中循環(huán)的管道。HV設(shè)備31是發(fā)熱源的一個示例。冷卻通路32的一個端部連接到致冷劑通路34。冷卻通路32的另一個端部連接到致冷劑通路36。
[0062]與位于氣液分離器40和圖2所示的D點之間的致冷劑通路23并列連接的致冷劑路徑包括在冷卻單元30的上游側(cè)(接近氣液分離器40的一側(cè))的致冷劑通路34、冷卻單元30中所包括的冷卻通路32和在冷卻單元30的下游側(cè)(接近熱交換器15的一側(cè))的致冷劑通路36。致冷劑通路34是用于使液相致冷劑從氣液分離器40循環(huán)到冷卻單元30的通路。致冷劑通路36是用于使致冷劑從冷卻單元30循環(huán)到D點的通路。D點是致冷劑通路23、24和致冷劑通路36的分支點。
[0063]已從氣液分離器40流出的致冷劑液43經(jīng)致冷劑通路34朝冷卻單元30循環(huán)。循環(huán)到冷卻單元30并流經(jīng)冷卻通路32的致冷劑使用作發(fā)熱源的的HV設(shè)備31散熱以冷卻HV設(shè)備31。冷卻單元30利用在氣液分離器40中分離出的液相致冷劑來冷卻HV設(shè)備31。在冷卻單元30中，通過HV設(shè)備31與在冷卻通路32中循環(huán)的致冷劑之間的熱交換，HV設(shè)備31被冷卻并且致冷劑被加熱。致冷劑然后經(jīng)過致冷劑通路36并從冷卻單元30循環(huán)到D點且然后經(jīng)致冷劑通路24到達(dá)熱交換器15。
[0064]冷卻單元30設(shè)置成具有能夠在冷卻通路32中實現(xiàn)HV設(shè)備31與致冷劑之間的熱交換的結(jié)構(gòu)。在該實施例中，冷卻單元30例如具有形成為使得冷卻通路32的外周面與HV設(shè)備31的殼體直接接觸的冷卻通路32。冷卻通路32具有與HV設(shè)備31的殼體鄰接的部分。在該部分中，HV設(shè)備31與在冷卻通路32中循環(huán)的致冷劑之間可以進(jìn)行熱交換。
[0065]HV設(shè)備31直接連接到形成蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的從熱交換器14通往熱交換器15的致冷劑路徑的一部分的冷卻通路32的外周面并由所述外周面冷卻。由于HV設(shè)備31配置在冷卻通路32的外部，故HV設(shè)備31不干涉在冷卻通路32的內(nèi)部循環(huán)的致冷劑的流動。因此，該蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的壓力損失不會增大。因此，HV設(shè)備31在壓縮機12的動力沒有明顯增大的情況下被冷卻。
[0066]或者，冷卻單元30可包括配置成介設(shè)在HV設(shè)備31與冷卻通路32之間的任意常規(guī)熱管。這種情況下，HV設(shè)備31通過該熱管連接到冷卻通路32的外周面并通過經(jīng)由熱管從HV設(shè)備31到冷卻通路32的熱傳遞而被冷卻。在HV設(shè)備31被看作熱管的加熱部且冷卻通路32被看作熱管的冷卻部的情況下，冷卻通路32與HV設(shè)備31之間的熱傳遞效率提高。因此，HV設(shè)備31的冷卻效率提高。例如，可使用管芯(wick)式熱管。[0067]由于熱通過熱管可靠地從HV設(shè)備傳遞到冷卻通路32，故HV設(shè)備31與冷卻通路32之間的距離可增大并且不需要使用冷卻通路32的復(fù)雜配置來確保冷卻通路32與HV設(shè)備31的接觸。結(jié)果，HV設(shè)備31的配置自由度提高。
[0068]HV設(shè)備31可以是由于電力的產(chǎn)生和消耗而發(fā)熱的電氣設(shè)備。該電氣設(shè)備可以是例如選自用于將DC電力變換成交流(AC)電力的逆變器、電動發(fā)電機、電池、用于使電池電壓升壓的變換器和用于使電池電壓降壓的DC/DC變換器的至少一個設(shè)備，所述電動發(fā)電機是旋轉(zhuǎn)電機，所述電池是蓄電裝置。電池是二次電池，例如鋰離子電池或鎳氫電池?？墒褂秒娙萜鞔骐姵亍?br> [0069]熱交換器18配置在用于空氣循環(huán)的管道90的內(nèi)部。熱交換器18誘發(fā)致冷劑與在管道90內(nèi)循環(huán)的空調(diào)用空氣之間的熱交換，并且調(diào)節(jié)空調(diào)用空氣的溫度。管道90具有管道入口 91和管道出口 92，所述管道入口是空調(diào)用空氣經(jīng)其流入管道90的輸入口，所述管道出口是空調(diào)用空氣經(jīng)其從管道90流出的輸出口。在管道90的內(nèi)部，在管道入口 91附近配置有風(fēng)扇93。
[0070]在風(fēng)扇93被驅(qū)動的情況下，空氣在管道90內(nèi)循環(huán)。當(dāng)風(fēng)扇93運轉(zhuǎn)時，空調(diào)用空氣經(jīng)管道入口 91流入管道90。流入管道90的空氣可以是外部空氣或來自車廂的空氣。圖2中的箭頭95示出了循環(huán)通過熱交換器18并與蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的致冷劑進(jìn)行熱交換的空調(diào)用空氣的流動。在車廂內(nèi)部的空氣調(diào)節(jié)期間，空調(diào)用空氣在熱交換器18中被冷卻，并且致冷劑通過接受來自空調(diào)用空氣的熱傳遞而被加熱。箭頭96示出了具有由熱交換器18調(diào)節(jié)的溫度并經(jīng)管道出口 92從管道90流出的空調(diào)用空氣的流動。
[0071]致冷劑經(jīng)致冷劑循環(huán)流動通道在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)內(nèi)循環(huán)，在所述致冷劑循環(huán)流動通道中，壓縮機12、熱交換器14、15、膨脹閥16和熱交換器18由致冷劑通路21至27順次連接。致冷劑在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)內(nèi)流動成順次經(jīng)過圖2所示的A點、B點、C點、D點、E點和F點，并且致冷劑循環(huán)到壓縮機12、熱交換器14、15、膨脹閥16和熱交換器18。
[0072]圖4是示出了第一實施例的蒸氣壓縮式循環(huán)中的致冷劑的狀態(tài)的莫里爾圖。圖4中的橫軸表示致冷劑的比焓(單位:kj/kg)且縱軸表示致冷劑的絕對壓力(單位:MPa)。圖中的線是致冷劑的飽和蒸氣線和飽和液線。圖4示出了致冷劑在致冷劑經(jīng)氣液分離器40從熱交換器14的出口的致冷劑通路22流動到致冷劑通路34、冷卻HV設(shè)備31并經(jīng)D點從致冷劑通路36返回?zé)峤粨Q器15的入口的致冷劑通路24的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的每個點(即，A點、B點、C點、D點、E點和F點)的熱力學(xué)狀態(tài)。
[0073]如圖4所示，已被吸入壓縮機12的處于過熱蒸氣狀態(tài)的致冷劑(A點)在壓縮機12中沿等焓線被絕熱地壓縮。致冷劑的壓力和溫度在壓縮過程中上升，以高的過熱度獲得高溫和高壓的過熱蒸氣(B點)，并且致冷劑流入熱交換器14。從壓縮機12排出的氣相致冷劑通過在熱交換器14中向周圍放熱而被冷卻并且冷凝(液化)。由于熱交換器中的熱交換，致冷劑的溫度下降并且致冷劑液化。已進(jìn)入熱交換器14的高壓致冷劑蒸氣由熱交換器14從過熱蒸氣等壓地變換成飽和蒸氣，冷凝的潛熱放出，并且致冷劑逐漸液化而變成處于氣液混合狀態(tài)的濕蒸氣。處于氣液兩相狀態(tài)的致冷劑的冷凝部分處于飽和液狀態(tài)(C點)。
[0074]致冷劑在氣液分離器40中分離成氣相致冷劑和液相致冷劑。液相致冷劑液43經(jīng)致冷劑通路34從氣液分離器40流動到冷卻單元30的冷卻通路32并冷卻HV設(shè)備31，所述液相致冷劑液是氣液分離后的致冷劑的一部分。通過在冷卻單元30中向已在經(jīng)過熱交換器14時被冷凝的處于飽和液狀態(tài)的液態(tài)致冷劑放熱來冷卻HV設(shè)備31。致冷劑通過與HV設(shè)備31進(jìn)行熱交換而被加熱，并且致冷劑的干燥度增大。致冷劑通過接受來自HV設(shè)備31的潛熱而部分地氣化。結(jié)果，獲得飽和液與飽和蒸氣混合的濕蒸氣(D點)。
[0075]然后，致冷劑流入熱交換器15。致冷劑的濕蒸氣通過經(jīng)由在熱交換器15中與外部空氣進(jìn)行熱交換以冷卻而再次冷凝，且然后整個致冷劑冷凝以及獲得飽和液。然后放出顯熱并獲得過冷卻液(E點)。致冷劑然后經(jīng)致冷劑通路25流入膨脹閥16。處于過冷卻液狀態(tài)的致冷劑在膨脹閥16中被節(jié)流膨脹，溫度和壓力下降，而比焓保持不變，并獲得處于氣液混合狀態(tài)的低溫和低壓的濕蒸氣(F點)。
[0076]離開膨脹閥16的處于濕蒸氣狀態(tài)的致冷劑經(jīng)致冷劑通路26流入熱交換器18。處于濕蒸氣狀態(tài)的致冷劑流入熱交換器18的管。當(dāng)致冷劑在熱交換器18的管內(nèi)循環(huán)時，車廂內(nèi)的空氣的熱經(jīng)由翅片作為蒸發(fā)潛熱被吸收。結(jié)果，致冷劑等壓地蒸發(fā)。在全部致冷劑變成干飽和蒸氣的情況下，致冷劑蒸氣的溫度由于顯熱而額外上升并獲得過熱蒸氣(A點)。致冷劑然后經(jīng)致冷劑通路27被吸入壓縮機12。壓縮機12壓縮從熱交換器18循環(huán)來的致冷劑。
[0077]致冷劑的狀態(tài)變化一即壓縮、冷凝、節(jié)流膨脹和蒸發(fā)一根據(jù)上述循環(huán)連續(xù)重復(fù)。在上述蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的說明中，說明了理論致冷循環(huán)，但毋容置疑，在實際蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中，需要考慮壓縮機12中的損失以及致冷劑的壓力損失和熱損失。
[0078]在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的運轉(zhuǎn)中，當(dāng)致冷劑在作為蒸發(fā)器操作的熱交換器18中蒸發(fā)時，致冷劑從車廂中的空氣吸收蒸發(fā)熱，由此冷卻車廂的內(nèi)部。此外，已從熱交換器14流出且已在氣液分離器40中進(jìn)行氣液分離的高壓液態(tài)致冷劑循環(huán)到冷卻單元30并與HV設(shè)備31進(jìn)行熱交換，由此冷卻HV設(shè)備31。冷卻系統(tǒng)I利用用于車廂內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)來冷卻HV設(shè)備31，該HV設(shè)備是安裝在車輛上的發(fā)熱源。用于冷卻HV設(shè)備31的溫度理想地至少比作為用于HV設(shè)備31的溫度范圍的目標(biāo)的溫度范圍的上限低。
[0079]由于利用設(shè)置用于冷卻待在熱交換器18中冷卻的部分的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)來冷卻HV設(shè)備31，故不需要設(shè)置諸如水循環(huán)泵或冷卻風(fēng)扇之類的特殊裝置來冷卻HV設(shè)備31。因此，減少了冷卻用于HV設(shè)備31的冷卻系統(tǒng)I所需的部件數(shù)量并且簡化了系統(tǒng)構(gòu)型。因此，降低了冷卻系統(tǒng)I的制造成本。此外，不需要運轉(zhuǎn)諸如泵或冷卻風(fēng)扇之類的動力源來冷卻HV設(shè)備31，并且不需要動力來運轉(zhuǎn)該動力源。因此，可以降低冷卻HV設(shè)備31方面的動力消耗。
[0080]達(dá)到以下條件即可:熱交換器14將致冷劑冷卻到濕蒸氣狀態(tài)，處于氣液混合狀態(tài)的致冷劑通過氣液分離器40分離，并且僅處于飽和液狀態(tài)的致冷劑液43被供給到冷卻單元30。通過由于從HV設(shè)備31攝取蒸發(fā)潛熱所引起的部分蒸發(fā)而獲得的處于濕蒸氣狀態(tài)的致冷劑在熱交換器15中再次冷卻。致冷劑的狀態(tài)以恒定溫度變化，直至處于濕蒸氣狀態(tài)的致冷劑冷凝并完全變換成飽和液。熱交換器15使液態(tài)致冷劑進(jìn)一步冷卻到冷卻車廂的內(nèi)部所需的過冷卻度。由于不需要過度增大致冷劑的過冷卻度，故可以降低熱交換器14、15的容量。因此，確保了用于車廂的空氣調(diào)節(jié)能力并且減小了熱交換器14、15的尺寸，由此可以獲得用于車輛的尺寸減小的冷卻系統(tǒng)I。
[0081]形成從熱交換器14的出口到膨脹閥16的入口的致冷劑路徑的一部分的致冷劑通路23設(shè)置在熱交換器14與熱交換器15之間。致冷劑通路23以及構(gòu)成經(jīng)過冷卻單元30并冷卻HV設(shè)備31的致冷劑的路徑的致冷劑通路34、36和冷卻通路32作為用于致冷劑從氣液分離器40循環(huán)到膨脹閥16的路徑并列設(shè)置，所述致冷劑通路23是不經(jīng)過冷卻單元30的路徑。包括致冷劑通路34、36的HV設(shè)備31的冷卻系統(tǒng)與致冷劑通路23并列連接。因此，從熱交換器14流出的致冷劑僅一部分流動到冷卻單元30。冷卻HV設(shè)備31所需的量的致冷劑循環(huán)到冷卻單元30并且HV設(shè)備31被充分地冷卻。因此，防止了 HV設(shè)備31的過冷卻。
[0082]在從熱交換器14直接流動到熱交換器15的致冷劑的路徑和經(jīng)由冷卻單元30從熱交換器14流動到熱交換器15的致冷劑的路徑并列設(shè)置并且僅一部分致冷劑循環(huán)到致冷劑通路34、36中的情況下，降低了當(dāng)致冷劑在HV設(shè)備31的冷卻系統(tǒng)中流動時發(fā)生的壓力損失。由于全部致冷劑都不流入冷卻單元30，故與經(jīng)由冷卻單元30的致冷循環(huán)有關(guān)的壓力損失降低。相應(yīng)地，可以降低驅(qū)動壓縮機12以使致冷劑循環(huán)所需的動力。
[0083]在已經(jīng)過膨脹閥16的低溫和低壓的致冷劑用于冷卻HV設(shè)備31的情況下，熱交換器18冷卻車廂中的空氣的能力下降并且車廂內(nèi)的冷卻能力下降。相比之下，在本實施例的冷卻系統(tǒng)I中，從壓縮機12排出的高壓致冷劑在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中由起到第一冷凝器的作用的熱交換器14和起到第二冷凝器的作用的熱交換器15兩者冷凝。兩級熱交換器14和15配置在壓縮機12與膨脹閥16之間，并且冷卻HV設(shè)備31的冷卻單元30設(shè)置在熱交換器14與熱交換器15之間。熱交換器15設(shè)置在從冷卻單元30朝膨脹閥16循環(huán)的致冷劑的路徑中。
[0084]由于由HV設(shè)備31加熱的致冷劑在熱交換器15中充分地冷卻，故致冷劑在膨脹閥16的出口處具有冷卻車廂的內(nèi)部所需的溫度和壓力。因此，致冷劑在熱交換器18中蒸發(fā)時從外部接受的熱量足夠大。通過將熱交換器15的散熱能力確定成能夠以此方式充分地冷卻致冷劑，可以冷卻HV設(shè)備31而不會不利地影響冷卻車廂內(nèi)的空氣的能力。因此，可靠地確保了冷卻HV設(shè)備31的能力和車廂內(nèi)的冷卻能力兩者。
[0085]當(dāng)從熱交換器14流動到冷卻單元30的致冷劑冷卻HV設(shè)備31時，致冷劑通過從HV設(shè)備31取得的熱而被加熱。如果致冷劑被加熱到等于或高于冷卻單元30中的飽和蒸氣溫度并且全部的致冷劑都蒸發(fā)，則致冷劑與HV設(shè)備31之間的熱交換量減小，HV設(shè)備31不能被有效地冷卻，并且當(dāng)致冷劑在管道內(nèi)部流動時發(fā)生的壓力損失增大。因此，希望致冷劑在熱交換器14中被充分地冷卻到使得全部的致冷劑在冷卻HV設(shè)備31之后不氣化的程度。
[0086]更具體地，致冷劑在熱交換器14的出口處的狀態(tài)接近飽和液狀態(tài)。典型地，致冷劑在熱交換器14的出口處處于在飽和液線上的狀態(tài)。由于熱交換器14能夠充分冷卻致冷齊U，故熱交換器14的散熱能力——其是從致冷劑散熱的能力——變得高于熱交換器15的散熱能力。通過在具有比較高的散熱能力的熱交換器14中充分冷卻致冷劑，可以將已從HV設(shè)備31受熱的致冷劑保留在濕蒸氣狀態(tài)下并避免致冷劑與HV設(shè)備31之間的熱交換量的減少。因此，HV設(shè)備31以良好的效率充分地冷卻。在冷卻HV設(shè)備31之后處于濕蒸氣狀態(tài)的致冷劑在熱交換器15中以良好的效率再次冷卻并被冷卻到具有低于飽和溫度的溫度的過冷卻液的狀態(tài)。因此，可以提供確保冷卻車廂的能力和冷卻HV設(shè)備31的能力兩者的冷卻系統(tǒng)I。
[0087]在熱交換器14的出口處處于氣液兩相狀態(tài)致冷劑在氣液分離器40中被分離成氣相和液相。在氣液分離器40中分離出的氣相致冷劑經(jīng)由致冷劑通路23、24循環(huán)且直接供給到熱交換器15。在氣液分離器40中分離出的液相致冷劑循環(huán)通過致冷劑通路34并被供給到冷卻單元30以冷卻HV設(shè)備31。該液相致冷劑處于真飽和狀態(tài)而不存在缺乏或過剩。通過僅從氣液分離器40取得液相致冷劑并使該致冷劑流入冷卻單元30，可以通過最大限度地利用熱交換器14的能力來冷卻HV設(shè)備31。因此，提供了具有提高的冷卻HV設(shè)備31的能力的冷卻系統(tǒng)I。
[0088]通過將在氣液分離器40的出口處處于飽和液狀態(tài)的致冷劑導(dǎo)入冷卻HV設(shè)備31的冷卻通路32，可以最大限度地減小在HV設(shè)備31的包括致冷劑通路34、36和冷卻通路32的冷卻系統(tǒng)中流動的致冷劑中處于氣相的致冷劑的量。因此，抑制了在HV設(shè)備31的冷卻系統(tǒng)中流動的致冷劑蒸氣的流速的增大和壓力損失的增大，并且可以降低用于使致冷劑循環(huán)的壓縮機12的動力消耗。因此，可以避免蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的性能惡化。
[0089]如圖3所示，處于飽和液狀態(tài)的致冷劑液43蓄存在氣液分離器40的內(nèi)部。氣液分離器40充當(dāng)將致冷劑液43臨時儲存在其內(nèi)部的蓄液器的作用，所述致冷劑液43是液態(tài)致冷劑。通過將預(yù)定量的致冷劑液43儲存在氣液分離器40的內(nèi)部，即使在負(fù)荷變化時也可以維持從氣液分離器40流入冷卻單元30的致冷劑的流量。由于氣液分離器40具有貯液器功能、變成對抗負(fù)荷變化的緩沖器且能吸收負(fù)荷變化，故使HV設(shè)備31的冷卻性能穩(wěn)定。
[0090]返回圖2，冷卻系統(tǒng)I包括流量調(diào)節(jié)閥28。流量調(diào)節(jié)閥28配置在形成從熱交換器14到膨脹閥16的致冷劑路徑之一的致冷劑通路23中，這些路徑并列連接。流量調(diào)節(jié)閥28用于通過改變流量調(diào)節(jié)閥28的開度以改變在致冷劑通路23中流動的致冷劑的壓力損失來任意調(diào)節(jié)在致冷劑通路23中流動的致冷劑的流量和在HV設(shè)備31的包括冷卻通路32的冷卻系統(tǒng)中流動的致冷劑的流量的值。
[0091]例如，在流量調(diào)節(jié)閥28完全關(guān)閉且閥開度為0%的情況下，來自熱交換器14的全部致冷劑從氣液分離器40流入致冷劑通路34。在流量調(diào)節(jié)閥28的開度增大的情況下，從熱交換器14流動到致冷劑通路22的致冷劑中經(jīng)致冷劑通路23直接流入熱交換器15的部分的流量增大，并且從熱交換器14流動到致冷劑通路22的致冷劑中經(jīng)致冷劑通路34流到冷卻通路32并冷卻HV設(shè)備31的部分的流量減小。在流量調(diào)節(jié)閥28的開度減小的情況下，從熱交換器14流動到致冷劑通路22的致冷劑中經(jīng)致冷劑通路23直接流入熱交換器15的部分的流量減小，并且從熱交換器14流動到致冷劑通路22的致冷劑中流過冷卻通路32并冷卻HV設(shè)備31的部分的流量增大。
[0092]在流量調(diào)節(jié)閥28的開度增大的情況下，冷卻HV設(shè)備31的致冷劑的流量減小并且冷卻HV設(shè)備31的能力下降。在流量調(diào)節(jié)閥28的開度減小的情況下，冷卻HV設(shè)備31的致冷劑的流量增大并且冷卻HV設(shè)備31的能力提高。由于可以利用流量調(diào)節(jié)閥28來最佳地調(diào)節(jié)流動到HV設(shè)備31的致冷劑的量，故可以可靠地防止HV設(shè)備31的過冷卻。此外，可以可靠地降低由于致冷劑在HV設(shè)備31的冷卻系統(tǒng)中循環(huán)而引起的壓力損失和在致冷劑循環(huán)中壓縮機12中消耗的動力。
[0093]冷卻系統(tǒng)I還包括連接通路51。連接通路51將供致冷劑在壓縮機12與熱交換器14之間流動的致冷劑通路21與供致冷劑在其中循環(huán)到冷卻單元30的致冷劑通路34、36之中相對于冷卻單元30在下游側(cè)的致冷劑通路36連通。在致冷劑通路36和連接通路51中的每一者中設(shè)置有切換連接通路51與致冷劑通路21、36的連通狀態(tài)的切換閥52。在切換閥52打開或關(guān)閉的情況下，致冷劑經(jīng)連接通路51的循環(huán)被啟用或禁用。致冷劑通路36被分割成在與連接通路51的分支點的上游側(cè)的致冷劑通路36a和在與連接通路51的分支點的下游側(cè)的致冷劑通路36b。
[0094]通過利用切換閥52切換致冷劑路徑，可以任意選擇經(jīng)致冷劑通路36b、24通往熱交換器15或經(jīng)連接通路51和致冷劑通路21通往熱交換器14的用于已冷卻HV設(shè)備13的致冷劑的路徑并使致冷劑循環(huán)到所選擇的路徑中。
[0095]更具體地，設(shè)置有兩個閥57、58作為切換閥52。在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的冷卻運轉(zhuǎn)中，閥57完全打開(閥開度為100%)且閥58完全關(guān)閉(閥開度為0%)，并且流量調(diào)節(jié)閥28的開度被調(diào)節(jié)成使得足量的致冷劑流到冷卻單元30。結(jié)果，使在冷卻HV設(shè)備31之后在致冷劑通路36a中循環(huán)的致冷劑可靠地經(jīng)致冷劑通路36b循環(huán)到熱交換器15。另一方面，當(dāng)蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時，閥58完全打開，閥57完全關(guān)閉，并且流量調(diào)節(jié)閥28完全關(guān)閉。結(jié)果，在冷卻HV設(shè)備31之后在致冷劑通路36a中循環(huán)的致冷劑經(jīng)連接通路51循環(huán)到熱交換器14，并且形成了致冷劑在冷卻單元30與熱交換器14之間循環(huán)的循環(huán)路徑。
[0096]圖5是示出了在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)運轉(zhuǎn)時實現(xiàn)的冷卻HV設(shè)備31的致冷劑的流動的示意圖。圖6是示出了當(dāng)蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時冷卻HV設(shè)備31的致冷劑的流動的示意圖。圖7示出了在冷卻系統(tǒng)I的各運轉(zhuǎn)模式下流量調(diào)節(jié)閥28和切換閥52 (閥57、58)的開度。在圖7所示的運轉(zhuǎn)模式中，“空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式”涉及圖5所示的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)運轉(zhuǎn)的情況，亦即，壓縮機12運轉(zhuǎn)且致冷劑在整個蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中循環(huán)的情況。同時，“熱管運轉(zhuǎn)模式”涉及圖6所示的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止的情況下，亦即，壓縮機12停止且致冷劑循環(huán)通過連接冷卻單元30和熱交換器14的循環(huán)路徑的情況。
[0097]如圖5和7所示，在壓縮機12被驅(qū)動且蒸氣壓縮式致冷循環(huán)運轉(zhuǎn)的“空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式”中，流量調(diào)節(jié)閥28的開度被調(diào)節(jié)成使得足量的致冷劑流動到冷卻單元30。切換閥52被操作成使得致冷劑從冷卻單元30經(jīng)熱交換器15循環(huán)到膨脹閥16。因而，在閥57完全打開且閥58完全關(guān)閉的情況下，致冷劑路徑被選擇成使得致冷劑在整個冷卻系統(tǒng)I中流動。因此，確保了蒸氣壓縮式致冷循環(huán)的冷卻能力并且可以有效地冷卻HV設(shè)備31。
[0098]如圖6和7所示，在壓縮機12停止且蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止的“熱管運轉(zhuǎn)模式”中，切換閥52被操作成使得致冷劑從冷卻單元30循環(huán)到熱交換器14。因而，在閥57完全關(guān)閉、閥58完全打開并且流量調(diào)節(jié)閥28完全關(guān)閉的情況下，致冷劑循環(huán)通過連接通路51而不流動到致冷劑通路36b。結(jié)果，形成了致冷劑從熱交換器14依次流過致冷劑通路22和致冷劑通路34、到達(dá)冷卻單元30且然后依次經(jīng)致冷劑通路36a、連接通路51和致冷劑通路21返回?zé)峤粨Q器14的閉合循環(huán)路徑。
[0099]致冷劑在壓縮機12不運轉(zhuǎn)的情況下循環(huán)通過熱交換器14與冷卻單元30之間的這種環(huán)形路徑。當(dāng)致冷劑冷卻HV設(shè)備31時，致冷劑通過接受來自HV設(shè)備31的蒸發(fā)潛熱而蒸發(fā)。通過與HV設(shè)備31進(jìn)行熱交換而氣化的致冷劑蒸氣依次經(jīng)致冷劑通路36a、連接通路51和致冷劑通路21流動到熱交換器14。在熱交換器14中，致冷劑蒸氣通過車輛的行駛風(fēng)或來自用于冷卻發(fā)動機的散熱器的通風(fēng)而冷卻和冷凝。已在熱交換器14中液化的致冷劑液經(jīng)致冷劑通路22、34返回到冷卻單元30。
[0100]因而，由經(jīng)過冷卻單元30和熱交換器14的環(huán)形路徑形成了 HV設(shè)備31是加熱部且熱交換器14是冷卻部的熱管。因此，當(dāng)蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時，亦即，當(dāng)車廂的冷卻停止時，HV設(shè)備31被可靠地冷卻而不需要起動壓縮機12。由于不需要始終運轉(zhuǎn)壓縮機12以冷卻HV設(shè)備31，故可以降低壓縮機12的動力消耗并且可以提高車輛的燃料經(jīng)濟性。此夕卜，可以延長壓縮機12的使用壽命且因此可以提高壓縮機12的可靠性。
[0101]在圖5和6中，示出了地面60。冷卻單元30在與地面60垂直的豎直方向上配置在熱交換器14的下方。在致冷劑在熱交換器14和冷卻單元30之間循環(huán)的環(huán)形路徑中，冷卻單元30配置在較低水平高度且熱交換器14配置在較高水平高度。熱交換器14配置在比冷卻單元30高的位置。
[0102]這種情況下，通過冷卻單元30中的加熱和蒸發(fā)而獲得的致冷劑蒸氣在環(huán)形路徑內(nèi)上升并到達(dá)熱交換器14。致冷劑蒸氣然后在熱交換器14中冷卻并冷凝成液態(tài)致冷劑，該液態(tài)致冷劑在重力作用下在環(huán)形路徑內(nèi)向下流動并返回冷卻單元30。換言之，由冷卻單元30、熱交換器14和連接它們的致冷劑路徑形成了熱虹吸型熱管。通過形成該熱管，可以提高從HV設(shè)備31到熱交換器14的熱傳遞效率。因此，即使在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時，HV設(shè)備31也以更高的效率冷卻而不會顯著增加動力。在本發(fā)明中，將管道配置成使得使由第一熱交換器(在此實施例中為熱交換器14)冷凝的致冷劑通過重力流入冷卻單元的模式的示例包括該管道的在第一熱交換器與冷卻單元之間的部分水平或朝冷卻單元向下傾斜的模式、該管道的在第一熱交換器與冷卻單元之間的部分朝冷卻單元向下傾斜的模式以及在該管道在第一熱交換器與如上所述配置的冷卻單元之間的部分中設(shè)置有蓄液裝置(在此實施例中為氣液分離器40)的模式。尤其優(yōu)選的是，該管道的在第一熱交換器與冷卻單元之間的部分朝冷卻單元向下傾斜，而不論是否設(shè)置了蓄液裝置。注意，管道向下傾斜的配置的范圍包括管道指向豎直下方的配置。
[0103]可使用一對上述閥57、58作為切換連接通路51和致冷劑通路21、36的連通狀態(tài)的切換閥52?；蛘?，可使用配置在致冷劑通路36與連接通路51之間的分支點中的三通閥。在任一情況下，在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)運轉(zhuǎn)時和在該循環(huán)停止時這兩種情況下都可以以良好的效率冷卻HV設(shè)備31。閥57、58可具有簡單的結(jié)構(gòu)，只要它們可以開啟和封閉致冷劑通路即可，且因此不昂貴。在使用兩個閥57、58的情況下，提供了成本更低的冷卻系統(tǒng)I。另一方面，安裝三通閥所需的空間比配置兩個閥57、58所需的空間小。因此，在使用三通閥的情況下，可以提供尺寸更小且有利于安裝在車輛上的冷卻系統(tǒng)I。
[0104]冷卻系統(tǒng)I還包括止回閥54。止回閥54在壓縮機12和熱交換器14之間的致冷劑通路21中配置成與致冷劑通路21和連接通路51的連接部位相比更接近壓縮機12。止回閥54允許致冷劑在從壓縮機12到熱交換器14的方向上流動并防止致冷劑在相反的方向上流動。對于此構(gòu)型，在圖6所示的熱管運轉(zhuǎn)模式中，可以可靠地形成致冷劑在熱交換器14與冷卻單元30之間循環(huán)的閉環(huán)致冷劑路徑。
[0105]在不存在止回閥54的情況下，致冷劑能夠從連接通路51流動到在壓縮機12側(cè)的致冷劑通路21。通過設(shè)置止回閥54，可以可靠地抑制致冷劑從連接通路51朝壓縮機12側(cè)的流動。因此，防止了在利用由環(huán)形致冷劑路徑形成的熱管的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時冷卻HV設(shè)備31的能力下降。因此，即使在車廂的冷卻停止時，也有效地冷卻了 HV設(shè)備31。
[0106]此外，在蒸氣壓縮式致冷循環(huán)停止時閉環(huán)致冷劑路徑中的致冷劑的量不足的情況下，通過短時間運轉(zhuǎn)壓縮機12來經(jīng)止回閥54將致冷劑供給到該閉環(huán)路徑。結(jié)果，閉環(huán)內(nèi)的致冷劑的量增加并且熱管的熱交換處理量增大。因此，確保了熱管中的致冷劑的量。結(jié)果，可以避免由于致冷劑的量不足造成的HV設(shè)備31的不充分冷卻。[0107]下文將說明該實施例中的冷卻系統(tǒng)I的控制。起到在圖2中示出并控制冷卻系統(tǒng)I的控制裝置的作用的控制部80接收來自測量氣液分離器40中的致冷劑液43的量的致冷劑量測量單元70的表示測得的致冷劑量的值的信號LI。控制部80還接收來自測量冷卻系統(tǒng)I附近的外部空氣的溫度的外部空氣溫度測量單元61的表示測得的外部溫度的值的信號Tl?？刂撇?0還接收來自測量在管道90內(nèi)循環(huán)的空調(diào)用空氣的溫度的空調(diào)用空氣溫度測量單元62的表示測得的空調(diào)用空氣的溫度的值，該溫度由過熱交換器18中的熱交換調(diào)節(jié)。
[0108]控制部80輸出指示起動或停止壓縮機12的信號Cl、指示流量調(diào)節(jié)閥28的開度的信號Ml和指示打開或關(guān)閉切換閥52 (閥57、58)的信號S1、S2。控制部80通過線纜111連接到控制發(fā)動機100 (參看圖1)的發(fā)動機控制單元110。發(fā)動機控制單元110向發(fā)動機100輸出表示發(fā)動機100的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號El。
[0109]圖8是詳細(xì)示出了控制部80的構(gòu)型的框圖。第一實施例的控制部80包括起動和停止壓縮機12的壓縮機控制部81以及接收來自外部的操作的操作輸入部82?？刂撇?0還包括判定由外部空氣溫度測量單元61測得的外部空氣的溫度是高于還是低于預(yù)定溫度的外部空氣溫度判定部83、判定由空調(diào)用空氣溫度測量單元62測得的空調(diào)用空氣的溫度是高于還是低于預(yù)定溫度的空調(diào)用空氣溫度判定部84、和判定由致冷劑量測量單元70測得的氣液分離器40內(nèi)的致冷劑的量是大于還是小于預(yù)定量的致冷劑量判定部85。控制部80還包括控制切換閥52的開閉狀態(tài)的切換閥控制部86和控制流量調(diào)節(jié)閥28的開度的流量調(diào)節(jié)閥控制部87。
[0110]操作輸入部82設(shè)置于空調(diào)用控制面板。冷卻系統(tǒng)I的使用者操作操作輸入部82并從起動壓縮機12且進(jìn)行發(fā)熱源的冷卻的空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式和發(fā)熱源在壓縮機12停止的狀態(tài)下被冷卻的熱管運轉(zhuǎn)模式中選擇運轉(zhuǎn)模式。關(guān)于使用者運轉(zhuǎn)冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式的信息經(jīng)由操作輸入部82輸入到控制部80。當(dāng)空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式被選擇時，操作輸入部82傳送指示壓縮機控制部81起動壓縮機12的控制命令。當(dāng)熱管運轉(zhuǎn)模式被選擇時，操作輸入部82傳送指示壓縮機控制部81停止壓縮機12的控制命令。
[0111]外部空氣溫度判定部83接收來自測量外部空氣溫度的外部溫度測量單元61的表示測得的外部空氣溫度的值的信號Tl，并判定外部空氣溫度是高于還是低于預(yù)定溫度。當(dāng)外部空氣溫度高于預(yù)定溫度(例如，25°C)時，外部空氣溫度判定部83傳送指示壓縮機控制部81起動壓縮機12的控制命令。當(dāng)外部空氣溫度等于或低于預(yù)定溫度(例如，25°C)時，夕卜部空氣溫度判定部83傳送指示壓縮機控制部81停止壓縮機12的控制命令。
[0112]空調(diào)用空氣溫度判定部84接收來自測量空調(diào)用空氣的溫度的空調(diào)用空氣溫度測量單元62的表示測得的空調(diào)用空氣溫度的值的信號T2，并判定空調(diào)用空氣的溫度是高于還是低于預(yù)定溫度。當(dāng)空調(diào)用空氣溫度高于預(yù)定溫度(例如，20°C)時，空調(diào)用空氣溫度判定部84傳送指示壓縮機控制部81起動壓縮機12的控制命令。當(dāng)空調(diào)用空氣溫度等于或低于預(yù)定溫度(例如，20°C )時，空調(diào)用空氣溫度判定部84傳送指示壓縮機控制部81停止壓縮機12的控制命令。
[0113]致冷劑量判定部85接收來自測量蓄存在氣液分離器40內(nèi)部的致冷劑液43的量的致冷劑量測量單元70的表示致冷劑的量的信號LI，并判定蓄存在氣液分離器40內(nèi)部的致冷劑液43的量是大于還是小于預(yù)定量。當(dāng)致冷劑液43的量小于預(yù)定量時，致冷劑量判定部85傳送指示壓縮機控制部81起動壓縮機12的控制命令。當(dāng)致冷劑液43的量等于或大于預(yù)定量時，致冷劑量判定部85傳送指示壓縮機控制部81停止壓縮機12的控制命令。
[0114]壓縮機控制部81接收從操作輸入部82、外部空氣溫度判定部83、空調(diào)用空氣溫度判定部84或致冷劑量判定部85傳送來的控制命令并向壓縮機12傳送指示起動或停止壓縮機12的信號Cl。
[0115]壓縮機控制部81還接收來自控制發(fā)動機100的發(fā)動機控制單元110的表示發(fā)動機100的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號，并根據(jù)來自發(fā)動機控制單元110的指令向壓縮機12傳送指示起動或停止壓縮機12的信號Cl。例如，例如在車輛上坡行駛時，HV設(shè)備31的發(fā)熱量會根據(jù)混合動力車輛1000 (參看圖1)的行駛狀況增大。冷卻系統(tǒng)I冷卻HV設(shè)備31的能力在壓縮機12運轉(zhuǎn)的空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式下高于在熱管運轉(zhuǎn)模式下。因此，當(dāng)HV設(shè)備31的發(fā)熱量大時，通過使冷卻系統(tǒng)I在空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)以冷卻HV設(shè)備31，可靠地防止了 HV設(shè)備31過熱。
[0116]發(fā)動機控制單元110監(jiān)視P⑶300中包括的元件的溫度、P⑶300的板的溫度、供給到PCU300的電流、和驅(qū)動單元200中包括的電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩值。利用這些值，可以提高冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式的預(yù)測精度。通過從發(fā)動機控制單元110傳送指示壓縮機控制部81起動或停止壓縮機12的控制命令，可以使冷卻系統(tǒng)I以更低的動力消耗水平運轉(zhuǎn)。
[0117]響應(yīng)于壓縮機12的起動或停止，從壓縮機控制部81傳送指示切換閥控制部86進(jìn)行切換閥52的打開/關(guān)閉切換的控制命令和指示流量調(diào)節(jié)閥控制部87改變流量調(diào)節(jié)閥28的開度的控制命令。更具體地，如已參照圖7描述的，當(dāng)壓縮機12啟動以在空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式下冷卻發(fā)熱源時，流量調(diào)節(jié)閥28的開度被調(diào)節(jié)成使得足量的致冷劑流動到冷卻單元30，閥57完全打開，并且閥58完全關(guān)閉。另一方面，當(dāng)壓縮機12停止時，閥57完全關(guān)閉，閥58完全打開，并且流量調(diào)節(jié)閥28完全關(guān)閉。
[0118]切換閥控制部86向切換閥52 (閥57、58)傳輸指示相應(yīng)的切換閥52打開或關(guān)閉的信號S1、S2。流量調(diào)節(jié)閥控制部87向流量調(diào)節(jié)閥28傳輸指示流量調(diào)節(jié)閥28的開度的信號Ml。
[0119]圖9是示出了用于冷卻系統(tǒng)I的控制方法的示例的流程圖。如圖9所示，在利用冷卻系統(tǒng)I開始HV設(shè)備31—該HV設(shè)備為發(fā)熱源一的冷卻的情況下，首先，在步驟(SlO)中判斷發(fā)熱源的冷卻是否要結(jié)束。在判斷冷卻未要結(jié)束的情況下，在下一步驟(S20)中判斷空調(diào)器是否已通過操作用于空調(diào)的控制面板而被設(shè)定為ON狀態(tài)(開啟)。
[0120]如果在步驟(S20)中判斷出空調(diào)器處于OFF狀態(tài)，則在步驟(S30)中判斷是否需要以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源。在指示起動壓縮機12的控制命令從發(fā)動機控制單元110、外部空氣溫度判定部83或空調(diào)用空氣溫度判定部84傳送到壓縮機控制部81的情況下，判斷為需要以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源，并且壓縮機控制部81向壓縮機12傳送指示起動壓縮機12的信號Cl。
[0121]如果在步驟(S20)中判斷出空調(diào)器處于ON狀態(tài)，則意味著壓縮機12已經(jīng)起動以使致冷劑在整個蒸氣壓縮式致冷循環(huán)中循環(huán)。因此，然后，在步驟(S40)中，冷卻系統(tǒng)I以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源。因而，閥57完全打開，閥58完全關(guān)閉，并且流量調(diào)節(jié)閥28的開度被調(diào)節(jié)，由此使致冷劑以足以冷卻HV設(shè)備31的量循環(huán)到冷卻單元30。結(jié)果，已通過在熱交換器14中與外部空氣進(jìn)行熱交換而被冷卻的致冷劑循環(huán)到冷卻單元30并且通過HV設(shè)備31與在冷卻通路32中流動的致冷劑之間的熱交換來冷卻HV設(shè)備31。
[0122]如果在步驟(S30)中判斷出需要以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源，則處理進(jìn)一步進(jìn)行到步驟(S40)，起動壓縮機12，并且開始以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源。
[0123]在步驟(S40)之后，處理返回步驟(S10)，并且如果在步驟(SlO)中判斷出冷卻未要結(jié)束以及如果在步驟(S20)中判斷出空調(diào)器處于ON狀態(tài)或在步驟(S30)中判斷出需要以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式進(jìn)行冷卻，則繼續(xù)以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源。
[0124]如果在步驟(S30)中判斷出不需要以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源，則在步驟(S50)中，冷卻系統(tǒng)I以熱管運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源。因而，閥57完全關(guān)閉，閥58完全打開，并且流量調(diào)節(jié)閥28然后完全關(guān)閉，由此形成用于使致冷劑在冷卻單元30與熱交換器14之間循環(huán)的環(huán)形路徑。結(jié)果，形成了熱虹吸型熱管，已在熱交換器14中冷卻的處于液相的致冷劑在重力作用下循環(huán)到冷卻單元30，并且通過HV設(shè)備31與在冷卻通路32中流動的致冷劑之間的熱交換來冷卻HV設(shè)備31。在冷卻單元30中通過加熱而蒸發(fā)的致冷劑蒸氣在該環(huán)形路徑的內(nèi)部上升并再次到達(dá)熱交換器14。
[0125]處理然后進(jìn)行到步驟(S60)，并且判斷是否需要運轉(zhuǎn)壓縮機12。在該實施例中，在步驟(S60)中，由致冷劑量判定部85判斷已儲存在充當(dāng)蓄液器的氣液分離器40中的致冷劑液43的量是否等于或大于預(yù)定值(步驟(S61))。
[0126]如果在步驟(S61)中判斷出氣液分離器40中的致冷劑液43的量等于或高于預(yù)定值，則處理返回步驟(S10)。如果在步驟(SlO)中判斷出冷卻未要結(jié)束以及如果在步驟(S20)中判斷出空調(diào)器處于OFF狀態(tài)且在步驟(S30)中判斷出不需要空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式，則繼續(xù)以熱管運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源。
[0127]如果在步驟(S61)中判斷出氣液分離器40中的致冷劑液43的量小于預(yù)定值，則在步驟(S70)中起動壓縮機12。將氣液分離器40中的致冷劑液43的量已減小并且變得小于預(yù)定值的狀態(tài)判斷為在形成熱虹吸型熱管的閉環(huán)致冷劑路徑中循環(huán)的致冷劑的量不足的狀態(tài)。因此，這種情況下，起動壓縮機12并且經(jīng)由圖6所示的止回閥54另外向該閉環(huán)路徑供給致冷劑，由此增加閉環(huán)內(nèi)部的致冷劑的量。結(jié)果，確保了足量的致冷劑在熱管中循環(huán)，并且可以避免由于致冷劑的量不足而引起的冷卻HV設(shè)備31的能力下降并且冷卻變得不充分的事件。
[0128]在壓縮機12已起動之后，在步驟(S80)中判斷預(yù)定時間(例如，10秒)是否已經(jīng)過。換言之，壓縮機12繼續(xù)運轉(zhuǎn)預(yù)定時間。如果判斷出預(yù)定時間已經(jīng)過，則在步驟(S90)中再次判斷是否需要運轉(zhuǎn)壓縮機12。在該實施例中，由致冷劑量判定部85在步驟(S90)中再次判斷儲存在氣液分離器40中的致冷劑液43的量是否等于或大于預(yù)定值(步驟(S91))。
[0129]如果在步驟(S91)中判斷出氣液分離器40中的致冷劑液43的量小于預(yù)定值，則處理返回步驟(S80)并且壓縮機12繼續(xù)運轉(zhuǎn)預(yù)定時間。如果在步驟(S91)中判斷出氣液分離器40中的致冷劑液43的量等于或大于預(yù)定量，則在步驟(S100)中停止壓縮機12，且處理返回步驟(S10)。
[0130]如果在步驟(SlO)中判斷出發(fā)熱源的冷卻要結(jié)束，則停止向冷卻單元30供給致冷劑并且停止HV設(shè)備31的冷卻。
[0131]如上文所述，對于該實施例的冷卻系統(tǒng)1，以兩種運轉(zhuǎn)模式，亦即，以壓縮機12被驅(qū)動的“空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式”和壓縮機12被停止的“熱管運轉(zhuǎn)模式”，冷卻作為發(fā)熱源的HV設(shè)備31。在熱管運轉(zhuǎn)模式下，在不起動壓縮機12的情況下可靠地冷卻HV設(shè)備31，并且不需要壓縮機12始終運轉(zhuǎn)以冷卻HV設(shè)備31。因此，可以降低壓縮機12的動力消耗并且可以提高車輛的燃料經(jīng)濟性。此外，由于壓縮機12的使用壽命延長，故壓縮機12的可靠性提高。
[0132]使用者能通過經(jīng)由操作輸入部82手動輸入來切換冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式。當(dāng)不需要空氣調(diào)節(jié)時，通過操作操作輸入部82并選擇熱管運轉(zhuǎn)模式來冷卻發(fā)熱源，使用者能防止壓縮機12不必要的運轉(zhuǎn)。
[0133]冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式基于通過測量外部空氣的溫度或空調(diào)用空氣的溫度而獲得的測定值在必要時自動切換。冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式還根據(jù)來自發(fā)動機控制單元110的指令而自動切換，該指令基于已通過當(dāng)前安裝的傳感器測得的用于控制發(fā)動機100的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的車輛控制參數(shù)的測定值。由于冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式被切換成將發(fā)熱源維持在充分冷卻的狀態(tài)下并且發(fā)熱源僅在必要時以空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式被冷卻，故可靠地抑制了壓縮機12的起動。
[0134]當(dāng)以熱管運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源時，通過測量氣液分離器40中的致冷劑液43的量來檢測在熱管中循環(huán)的致冷劑的量是否充足。如果判斷出在熱管中循環(huán)的致冷劑的量不足，則起動壓縮機并且增加致冷劑的量。因此，更可靠地冷卻了發(fā)熱源。此外，由于基于氣液分離器40內(nèi)的致冷劑量來控制壓縮機12的起動/停止，故冷卻系統(tǒng)I被更可靠地控制成使得僅在必要時運轉(zhuǎn)壓縮機12。
[0135]通過與起動或停止壓縮機12以切換冷卻系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)模式一并控制切換閥52的打開/關(guān)閉狀態(tài)，可以更可靠地切換空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式和熱管運轉(zhuǎn)模式并且使致冷劑在每一種運轉(zhuǎn)模式下在適當(dāng)?shù)穆窂街醒h(huán)。
[0136](第二實施例)
[0137]圖10是示出了第二實施例的冷卻系統(tǒng)I的構(gòu)型的示意圖。將圖2與圖10進(jìn)行比較，第二實施例的冷卻系統(tǒng)I與第一實施例的冷卻系統(tǒng)之間的差別在于，代替測量氣液分離器40內(nèi)的致冷劑量的致冷劑量測量單元70，第二實施例的冷卻系統(tǒng)包括測量流入冷卻單元30的致冷劑的溫度的冷卻單元入口溫度測量單元63和測量從冷卻單元30流出的致冷劑的溫度的冷卻單元出口溫度測量單元64。控制部80接收來自冷卻單元入口溫度測量單元63的表示流入冷卻單元30的致冷劑的溫度的測定值的信號T3和來自冷卻單元出口溫度測量單元64的表示從冷卻單元30流出的致冷劑的溫度的測定值的信號T4。
[0138]圖11是詳細(xì)示出了第二實施例的控制部80的構(gòu)型的框圖。第二實施例的控制部80包括代替第一實施例的致冷劑量判定部85的冷卻單元入口 /出口溫差判定部88。冷卻單元入口 /出口溫差判定部88判定流入冷卻單元30的致冷劑的溫度與從冷卻單元30流出的致冷劑的溫度之差是高于還是低于預(yù)定值。
[0139]冷卻單元入口 /出口溫差判定部88接收來自冷卻單元入口溫度測量單元63的信號T3，接收來自冷卻單元出口溫度測量單元64的信號T4，并基于所接收的信號來計算冷卻單元30的出口中的致冷劑的溫度與冷卻單元30的入口中的致冷劑的溫度之差。冷卻單元入口 /出口溫差判定部88還判定前述溫差是高于還是低于預(yù)定溫度。當(dāng)溫差超過預(yù)定溫度時，冷卻單元入口 /出口溫差判定部88傳送指示壓縮機控制部81起動壓縮機12的控制命令。
[0140]圖12是示出了用于控制第二實施例的冷卻系統(tǒng)I的方法的流程圖。如圖12所示，在第二實施例中，在判斷壓縮機12的運轉(zhuǎn)是否有必要的步驟(S60)中，冷卻單元入口 /出口溫差判定部88判斷流入冷卻單元30的致冷劑的溫度與從冷卻單元30流出的致冷劑的溫度之差是否大于預(yù)定值以及冷卻單元出口處的致冷劑的溫度是否典型地超過冷卻單元入口處的致冷劑的溫度(步驟(S62 ))。
[0141]如果在步驟(S62)中判斷出冷卻單元出口處的致冷劑的溫度等于或低于冷卻單元入口處的致冷劑的溫度，則處理返回步驟(S10)。如果在步驟(S62)中判斷出冷卻單元出口處的致冷劑的溫度高于冷卻單元入口處的致冷劑的溫度，則在步驟(S70)中起動壓縮機12。
[0142]將冷卻單元出口處的致冷劑的溫度高于冷卻單元入口處的致冷劑的溫度的狀態(tài)判斷為以下狀態(tài):形成熱虹吸型熱管的閉環(huán)中的致冷劑的量已減小，由此冷卻發(fā)熱源的能力下降。相應(yīng)地，這種情況下，起動壓縮機12并增加閉環(huán)中的致冷劑的量。結(jié)果，確保了足量的致冷劑在熱管中循環(huán)，并且可以避免由于致冷劑的量不足而引起的冷卻HV設(shè)備31的能力下降并且冷卻變得不充分的事件。
[0143]在壓縮機12已起動之后，在步驟(S80)中判斷預(yù)定時間(例如，10秒)是否已經(jīng)過。換言之，壓縮機12繼續(xù)運轉(zhuǎn)預(yù)定時間。如果判斷出預(yù)定時間已經(jīng)過，則在步驟(S90)中再次判斷壓縮機12的運轉(zhuǎn)是否有必要。在該實施例中，由冷卻單元入口 /出口溫差判定部88在步驟(S90)中再次判定冷卻單元出口處的致冷劑的溫度是否高于冷卻單元入口處的致冷劑的溫度(步驟(S92))。
[0144]如果在步驟(S92)中判斷出冷卻單元出口處的致冷劑的溫度高于冷卻單元入口處的致冷劑的溫度，則處理返回步驟(S80)并且壓縮機12繼續(xù)運轉(zhuǎn)預(yù)定時間。如果在步驟(S92)中判斷出冷卻單元出口處的致冷劑的溫度等于或低于冷卻單元入口處的致冷劑的溫度，則在步驟(S100)中停止壓縮機12，并且處理返回步驟(S10)。
[0145]如上文所述，對于第二實施例的冷卻系統(tǒng)1，當(dāng)以熱管運轉(zhuǎn)模式冷卻發(fā)熱源時，通過測量流入冷卻單元30的致冷劑的溫度和從冷卻單元30流出的致冷劑的溫度并確定這兩個溫度之差來檢測在熱管中循環(huán)的致冷劑的量是否足夠。如果判斷出在熱管中循環(huán)的致冷劑的量不足，則起動壓縮機并且致冷劑的量增加。因此，更可靠地冷卻了發(fā)熱源。此外，由于基于冷卻單元30的入口和出口之間的致冷劑溫差來控制壓縮機12的起動/停止，故冷卻系統(tǒng)I被更可靠地控制，使得壓縮機12僅在必要時運轉(zhuǎn)。
[0146]此外，在上述實施例中，說明了冷卻作為安裝在車輛上的電氣設(shè)備的一個示例的HV設(shè)備31的冷卻系統(tǒng)I。然而，本發(fā)明適用的電氣設(shè)備并不限于諸如逆變器和電動發(fā)電機之類的舉例說明的電氣設(shè)備，并且可以是任意電氣設(shè)備，只要該電氣設(shè)備至少在致動時發(fā)熱。當(dāng)存在作為冷卻物的多個電氣設(shè)備時，優(yōu)選電氣設(shè)備具有作為冷卻目標(biāo)的共同的溫度范圍。作為冷卻目標(biāo)的溫度范圍是足以作為用于致動電氣設(shè)備的溫度環(huán)境的溫度范圍。
[0147]此外，要由根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)I冷卻的發(fā)熱源并不限于安裝在車輛上的電氣設(shè)備，并且可以是任何發(fā)熱的設(shè)備或任何設(shè)備的發(fā)熱部分。
[0148]盡管上文已說明了本發(fā)明的實施例，但實施例的構(gòu)型可適當(dāng)組合。此外，文中公開的實施例在其所有方面都應(yīng)該被解釋為僅僅是示例性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求而不是通過上文提供的說明表示，并且意圖包括處在與權(quán)利要求的范圍和含義等同的范圍和含義內(nèi)的所有變更。[0149]根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)特別有利地適用于利用用于冷卻搭載有諸如電動發(fā)電機和逆變器之類的電氣設(shè)備的車輛如混合動力車輛、燃料電池車輛和電動汽車的車廂內(nèi)部的蒸氣壓縮式致冷循環(huán)來冷卻電氣設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括: 用于使致冷劑循環(huán)的壓縮機； 第一熱交換器，所述第一熱交換器在所述致冷劑與外部空氣之間進(jìn)行熱交換； 減壓器，所述減壓器使所述致冷劑減壓； 第二熱交換器，所述第二熱交換器在所述致冷劑與空調(diào)用空氣之間進(jìn)行熱交換； 管道，所述管道依次連接所述壓縮機、所述第一熱交換器、所述減壓器、所述第二熱交換器和所述壓縮機，并且允許所述致冷劑流動成貫通所述管道循環(huán)； 冷卻單元，所述冷卻單元在所述管道的在所述第一熱交換器與所述減壓器之間的部分設(shè)置在所述管道中，并利用所述致冷劑來冷卻發(fā)熱源；和 連接通路，所述連接通路將第一通路與第二通路連通，所述第一通路是所述管道的在所述壓縮機與所述第一熱交換器之間的部分，所述第二通路是所述管道的在所述冷卻單元與所述減壓器之間的部分，其中 所述第一熱交換器配置在比所述冷卻單元高的位置，并且 所述管道配置成使得由所述第一熱交換器冷凝的所述致冷劑在重力作用下流入所述冷卻單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 蓄液裝置，所述蓄液裝置在所述管道的在所述第一熱交換器與所述冷卻單元之間的部分設(shè)置在所述管道中，并儲存處于液態(tài)的所述致冷劑，所述蓄液裝置配置在比所述冷卻單元高的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 控制所述冷卻系統(tǒng)的控制部，所述控制部包括控制所述壓縮機的起動和停止的壓縮機控制部，其中 所述壓縮機控制部構(gòu)造成根據(jù)外部輸入而起動和停止所述壓縮機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 操作輸入部，所述操作輸入部接收來自外部的操作，其中 所述壓縮機控制部構(gòu)造成根據(jù)來自所述操作輸入部的指令而起動和停止所述壓縮機。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 外部空氣溫度測量單元，所述外部空氣溫度測量單元測量所述外部空氣的溫度，其中所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述外部空氣溫度測量單元測得的溫度而起動和停止所述壓縮機。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 空調(diào)用空氣溫度測量單元，所述空調(diào)用空氣溫度測量單元測量所述空調(diào)用空氣的溫度，其中 所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述空調(diào)用空氣溫度測量單元測得的溫度而起動和停止所述壓縮機。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，還包括: 蓄液裝置，所述蓄液裝置在所述管道的在所述第一熱交換器與所述冷卻單元之間的部分設(shè)置在所述管道中，并儲存處于液態(tài)的所述致冷劑，所述蓄液裝置配置在比所述冷卻單兀聞的位置；和致冷劑量測量單元，所述致冷劑量測量單元測量儲存在所述蓄液裝置內(nèi)部的所述致冷劑的量，其中 所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述致冷劑量測量單元測得的致冷劑量而起動和停止所述壓縮機。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，還包括: 冷卻單元入口溫度測量單元，所述冷卻單元入口溫度測量單元測量流入所述冷卻單元的所述致冷劑的溫度；和 冷卻單元出口溫度測量單元，所述冷卻單元出口溫度測量單元測量從所述冷卻單元流出的所述致冷劑的溫度，其中 所述壓縮機控制部構(gòu)造成基于由所述冷卻單元入口溫度測量單元和所述冷卻單元出口溫度測量單元測得的溫度而起動和停止所述壓縮機。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 連接通路切換閥，所述連接通路切換閥能被打開和關(guān)閉，并且設(shè)置在所述連接通路中，其中 所述控制部還包括構(gòu)造成控制所述連接通路切換閥的開閉狀態(tài)的切換閥控制部，并且所述切換閥控制部構(gòu)造成根據(jù)用于使所述壓縮機控制部起動或停止所述壓縮機的指令而將所述連接通路切換閥設(shè)定到關(guān)閉狀態(tài)或打開狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 第二通路切換閥，所述第二通路切換閥能被打開和關(guān)閉，并且在相對于所述連接通路與所述第二通路之間的連接點更接近所述減壓器的一側(cè)設(shè)置在所述第二通路中，其中所述切換閥控制部還構(gòu)造成控制所述第二通路切換閥的開閉狀態(tài)，并且所述切換閥控制部構(gòu)造成根據(jù)用于使所述壓縮機控制部起動或停止所述壓縮機的指令而將所述第二通路切換閥設(shè)定到關(guān)閉狀態(tài)或打開狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，還包括 三通閥，所述三通閥設(shè)置在所述連接通路與所述第二通路之間的連接點，其中 所述控制部還包括切換閥控制部，所述切換閥控制部構(gòu)造成控制所述三通閥的狀態(tài)，并且 所述切換閥控制部構(gòu)造成根據(jù)用于使所述壓縮機控制部起動或停止所述壓縮機的指令而將所述三通閥設(shè)定到第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)是在相對于所述連接點更接近所述冷卻單元的一側(cè)的所述第二通路與在相對于所述連接點更接近所述減壓器的一側(cè)的所述第二通路彼此連通的狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是在相對于所述連接點更接近所述冷卻單元的一側(cè)的所述第二通路與所述連接通路彼此連通的狀態(tài)。
12.—種車輛，其特征在于包括: 根據(jù)權(quán)利要求3至11中任一項所述的冷卻系統(tǒng)； 發(fā)動機；和 控制所述發(fā)動機的發(fā)動機控制單元，其中 所述壓縮機控制單元構(gòu)造成根據(jù)來自所述發(fā)動機控制單元的指令而起動和停止所述壓縮機。
【文檔編號】B60H1/00GK103561979SQ201280025702
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月26日
【發(fā)明者】大野雄一, 內(nèi)田和秀, 城島悠樹, 川上芳昭, 高橋榮三, 佐藤幸介 申請人:豐田自動車株式會社