冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種冷卻HV設(shè)施（31）的冷卻系統(tǒng)（1），該冷卻系統(tǒng)包括使制冷劑循環(huán)的壓縮機(jī)（12）、使制冷劑冷凝的冷凝器（14）、貯存由冷凝器（14）冷凝的液態(tài)的制冷劑的氣液分離器（40）、降低制冷劑的壓力的膨脹閥（16）、使由膨脹閥（16）降低壓力的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器（18）、制冷劑從氣液分離器（40）從中通過流向膨脹閥（16）且被并聯(lián)設(shè)置的第一通道（23）和第二通道（34、36、32），和沿著第二通道設(shè)置并且使用制冷劑冷卻熱源（31）的冷卻部分（30）。液態(tài)的制冷劑從氣液分離器（40）流過第二通道。
【專利說明】冷卻系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)。更加具體地，本發(fā)明涉及一種能夠使用蒸汽壓縮制冷循環(huán)來冷卻熱源的冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為用于解決環(huán)境問題的方法，使用電動馬達(dá)的驅(qū)動力行駛的混合動力車輛、燃料電池車輛和電動車輛等已經(jīng)變得具有吸引力。在這些類型的車輛中，電氣設(shè)備諸如馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、換流器、轉(zhuǎn)換器和電池通過發(fā)送和接收電力而產(chǎn)生熱。因此，該電氣設(shè)備必需得到冷卻。
[0003]日本專利申請公報N0.2000-73763 (JP2000-73763A)描述了一種混合動力車輛冷卻系統(tǒng)，該混合動力車輛冷卻系統(tǒng)包括選擇性地或者同時地冷卻發(fā)動機(jī)汽缸蓋和驅(qū)動馬達(dá)的第一冷卻回路、冷卻發(fā)動機(jī)汽缸體的第二冷卻回路，和對驅(qū)動-控制驅(qū)動馬達(dá)的動力系統(tǒng)控制單元進(jìn)行冷卻的第三冷卻回路。
[0004]類似于僅僅冷卻發(fā)動機(jī)的普通車輛，在JP2000-73763A中描述的冷卻系統(tǒng)使用在發(fā)熱體和散熱器之間循環(huán)冷卻劑的系統(tǒng)冷卻電氣系統(tǒng)部件。在這種系統(tǒng)中，冷卻電氣系統(tǒng)部件的散熱器必需被重新設(shè)置，由此在車輛中的可安裝性是不良的。
[0005]因此，已經(jīng)提出了使用被用于車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷循環(huán)冷卻發(fā)熱體的技術(shù)。例如，日本專利申請公報N0.2007-69733 (JP2007-69733A)描述了一種使用用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷劑冷卻發(fā)熱體的系統(tǒng)，并且在該系統(tǒng)中，為空氣調(diào)節(jié)而與空氣執(zhí)行熱交換的熱交換器和與發(fā)熱體執(zhí)行熱交換的熱交換器被并聯(lián)布置在從膨脹閥通向壓縮機(jī)的制冷劑通道中。而且，日本專利申請公報N0.2005-90862 (JP2005-90862A)描述了一種冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)設(shè)有位于旁通通道中的用于冷卻發(fā)熱體的發(fā)熱體冷卻裝置，所述旁通通道繞過空氣調(diào)節(jié)制冷循環(huán)中的壓縮機(jī)、蒸發(fā)器和減壓器。
[0006]利用在JP2007-69733A和JP2005-90862A中描述的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻熱源諸如電氣設(shè)備的冷卻路徑被結(jié)合到蒸汽壓縮制冷循環(huán)中，并且當(dāng)冷卻熱源時，通過減壓器之后的兩相的氣液狀態(tài)的制冷劑被引入冷卻熱源的制冷劑路徑中。因此，如果發(fā)生突然的負(fù)荷波動時液相制冷劑的量減少，則熱源的冷卻性能將變得不穩(wěn)定。而且，在兩相的氣液狀態(tài)的制冷劑中，氣相制冷劑的流速將變得更快，從而用于使制冷劑循環(huán)的壓縮機(jī)的壓力損失以及功耗將增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明提供一種能夠穩(wěn)定地冷卻熱源并減小功耗的冷卻系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的第一方面涉及一種冷卻系統(tǒng)。這個冷卻系統(tǒng)包括:使制冷劑循環(huán)的壓縮機(jī)、使制冷劑冷凝的冷凝器、貯存由冷凝器冷凝的液態(tài)的制冷劑的蓄液器、降低制冷劑的壓力的減壓器、使由減壓器降低壓力的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器、制冷劑從蓄液器從中通過流向減壓器并且被并聯(lián)設(shè)置的第一通道和第二通道，和沿著第二通道設(shè)置并且使用制冷劑冷卻熱源的冷卻部分。液態(tài)的制冷劑從蓄液器流過第二通道。
[0009]該冷卻系統(tǒng)還可以包括布置在第一通道中并且調(diào)節(jié)流過第一通道的制冷劑的流量和流過第二通道的制冷劑的流量的流量控制閥。
[0010]該冷卻系統(tǒng)還可以包括:制冷劑從壓縮機(jī)從中通過流向冷凝器的第三通道，和將第三通道與第二通道的在冷卻部分的下游的一部分連通的連通通道。優(yōu)選地，該冷卻系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括切換在第三通道和第二通道的在冷卻部分的下游的一部分之間的連通狀態(tài)的切換閥。冷卻部分可以布置成比冷凝器低。
[0011]該冷卻系統(tǒng)還可以包括第二冷凝器，該第二冷凝器設(shè)置在制冷劑冷卻部分從中通過從流向減壓器的路徑中。所述冷凝器與第二冷凝器相比可以具有更高的用于從制冷劑放熱的放熱能力。
[0012]該冷卻系統(tǒng)還可以具有過濾器，該過濾器被布置在第二通道中的冷卻部分的上游布置的過濾器。該過濾器可以被附接到第二通道的上游端部。
[0013]在上述冷卻系統(tǒng)中，第二通道的上游端部可以布置在蓄液器內(nèi)的液相中。
[0014]在上述冷卻系統(tǒng)中，第一通道的上游端部可以布置在蓄液器內(nèi)的氣相中。
[0015]通過供給飽和液態(tài)的制冷劑來冷卻熱源，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)使得即使當(dāng)負(fù)荷波動時也可以穩(wěn)定地冷卻熱源并且降低與使制冷劑循環(huán)相關(guān)的功耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]將在下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，其中類似的數(shù)字表示類似的元件，并且其中:
[0017]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖；
[0018]圖2是示出氣液分離器的總體結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖；
[0019]圖3是示出接收器的總體結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖；
[0020]圖4是示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的蒸汽壓縮制冷循環(huán)的制冷劑的狀態(tài)的莫利爾圖；
[0021]圖5A到圖是概略地示出流量控制閥的開度控制的視圖；
[0022]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖；
[0023]圖7是示出在蒸汽壓縮制冷循環(huán)操作時冷卻HV設(shè)施的制冷劑的流動的框架格式的視圖；
[0024]圖8是示出在蒸汽壓縮制冷循環(huán)停止時冷卻HV設(shè)施的制冷劑的流動的框架格式的視圖；
[0025]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的、在蒸汽壓縮制冷循環(huán)操作時冷卻HV設(shè)施的制冷劑的流動的框架格式；并且
[0026]圖10是示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的、在蒸汽壓縮制冷循環(huán)停止時冷卻HV設(shè)施的制冷劑的流動的框架格式。
【具體實(shí)施方式】
[0027]將在下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在以下說明中，類似的或者相應(yīng)的部件將由類似的附圖標(biāo)記表示，并且那些部件的詳細(xì)說明將不予重復(fù)。[0028](第一示例性實(shí)施例)
[0029]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖。如在圖1中所示，冷卻系統(tǒng)I包括蒸汽壓縮制冷循環(huán)10。這個蒸汽壓縮制冷循環(huán)10例如設(shè)置在車輛中，以冷卻車輛的內(nèi)部。當(dāng)例如用于執(zhí)行冷卻的開關(guān)打開時或者當(dāng)自動地調(diào)節(jié)車輛的艙室中的溫度以使它變得匹配設(shè)定溫度的自動控制模式被選擇并且車輛艙室中的溫度高于設(shè)定溫度時，執(zhí)行使用蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的冷卻。
[0030]蒸汽壓縮制冷循環(huán)10包括壓縮機(jī)12、冷凝器(第一冷凝器)14、用作第二冷凝器的冷凝器15、用作減壓器的實(shí)例的膨脹閥16，和蒸發(fā)器18。蒸汽壓縮制冷循環(huán)10還包括布置在冷凝器14的出口側(cè)和冷凝器15的進(jìn)口側(cè)之間的氣液分離器40，和布置在冷凝器15的出口側(cè)和膨脹閥16的進(jìn)口側(cè)之間的接收器70。
[0031]蒸汽壓縮制冷循環(huán)10還包括用作將壓縮機(jī)12與冷凝器14連通的第三通道的制冷劑通道21、將冷凝器14與冷凝器15連通的制冷劑通道22、23和24a、將冷凝器15與膨脹閥16連通的制冷劑通道24b和25、將膨脹閥16與蒸發(fā)器18連通的制冷劑通道26，和將蒸發(fā)器18與壓縮機(jī)12連通的制冷劑通道27。蒸汽壓縮制冷循環(huán)10由通過制冷劑通道21到27連接到一起的壓縮機(jī)12、冷凝器14和15、膨脹閥16和蒸發(fā)器18形成。
[0032]壓縮機(jī)12利用安裝在車輛中的電動馬達(dá)或者發(fā)動機(jī)作為動力源來工作，并且絕熱地壓縮制冷劑氣體以形成過熱制冷劑氣體。當(dāng)操作時，壓縮機(jī)12抽入并且壓縮從蒸發(fā)器18流過制冷劑通道24的氣相制冷劑，并且將其排放到制冷劑通道21中。壓縮機(jī)12通過將制冷劑排放到制冷劑通道21中而使制冷劑在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10中循環(huán)。
[0033]冷凝器14和15以恒壓方式將熱從已經(jīng)在壓縮機(jī)12中壓縮的過熱制冷劑氣體釋放到外部介質(zhì)，因此產(chǎn)生制冷劑液體。通過將從壓縮機(jī)12排放的高壓氣相制冷劑的熱釋放到冷凝器14和15的周圍環(huán)境，該高壓氣相制冷劑被冷卻。冷凝器14和15每一個包括制冷劑從中流過的管子，和用于在從管子中流過的制冷劑與冷凝器14和15中的周圍空氣之間執(zhí)行熱交換的翼片。冷凝器14和15在制冷劑和由車輛行駛時產(chǎn)生的自然空氣流或者來自冷卻風(fēng)扇諸如用于冷卻發(fā)動機(jī)的散熱器風(fēng)扇的強(qiáng)制通風(fēng)所提供的冷卻空氣之間執(zhí)行熱交換。制冷劑的溫度通過在冷凝器14和15中的熱交換下降，并且結(jié)果，制冷劑被液化。
[0034]膨脹閥16從小孔噴射流過制冷劑通道25的高壓液相制冷劑，以使其膨脹并且變?yōu)榈蜏氐蛪旱撵F化制冷劑。膨脹閥16使已由冷凝器14和15冷凝的制冷劑液體的壓力降低，由此產(chǎn)生氣液混合物的濕潤蒸汽。用于降低制冷劑液體的壓力的減壓器不限于是節(jié)流并且膨脹的膨脹閥16。即，它可以替代地是毛細(xì)管。
[0035]通過流過蒸發(fā)器18的霧化制冷劑被蒸發(fā)，蒸發(fā)器18吸收已被引入以接觸蒸發(fā)器18的周圍空氣中的熱。蒸發(fā)器18使用已經(jīng)由膨脹閥16降低壓力的制冷劑在制冷劑的濕潤蒸汽蒸發(fā)并且變成制冷劑氣體時從作為要冷卻的部分的車輛艙室中的空氣吸收蒸發(fā)熱，從而冷卻車輛艙室的內(nèi)部。車輛艙室的內(nèi)部由溫度已經(jīng)因蒸發(fā)器18吸收熱而降低的空氣再次返回車輛艙室中而被冷卻。制冷劑通過從蒸發(fā)器18中的周圍環(huán)境吸收熱被加熱。
[0036]蒸發(fā)器18包括:制冷劑從中流過的管子，和用于在流過所述管子的制冷劑和蒸發(fā)器18中的周圍空氣之間執(zhí)行熱交換的翼片。濕潤蒸汽狀態(tài)的制冷劑流過管子。當(dāng)制冷劑流過管子時，它經(jīng)由翼片吸收車輛艙室內(nèi)的空氣的熱作為蒸發(fā)潛熱而蒸發(fā)，然后利用顯熱變成過熱蒸汽。蒸發(fā)的制冷劑通過制冷劑通道27流入壓縮機(jī)12。壓縮機(jī)12壓縮從蒸發(fā)器18流入的制冷劑。
[0037]制冷劑通道21是用于將制冷劑從壓縮機(jī)12導(dǎo)引到冷凝器14的通道。制冷劑從壓縮機(jī)12的出口經(jīng)由制冷劑通道21流向冷凝器14的進(jìn)口。制冷劑通道22到25是用于將制冷劑從冷凝器14導(dǎo)引到膨脹閥16的通道。制冷劑從冷凝器14的出口經(jīng)由制冷劑通道22到25流向膨脹閥16的進(jìn)口。制冷劑通道26是用于將制冷劑從膨脹閥16導(dǎo)引到蒸發(fā)器18的通道。制冷劑從膨脹閥16的出口經(jīng)由制冷劑通道26流向蒸發(fā)器18的進(jìn)口。制冷劑通道27是用于將制冷劑從蒸發(fā)器18導(dǎo)引到壓縮機(jī)12的通道。制冷劑從蒸發(fā)器18的出口經(jīng)由制冷劑通道27流向壓縮機(jī)12的進(jìn)口。
[0038]制冷劑通過經(jīng)制冷劑循環(huán)流路而通過蒸汽壓縮制冷循環(huán)10循環(huán)，在制冷劑循環(huán)流路中，壓縮機(jī)12、冷凝器14和15、膨脹閥16和蒸發(fā)器18以此順序連接。制冷劑流動以依次經(jīng)過蒸汽壓縮制冷循環(huán)10內(nèi)的在圖1中所示的點(diǎn)A、B、D、F和E，以便制冷劑循環(huán)到壓縮機(jī)12、冷凝器14和15、膨脹閥16和蒸發(fā)器18。
[0039]例如，二氧化碳、氫氧化物諸如丙烷或異丁烷、氨或水可以被用作蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的制冷劑。
[0040]氣液分離器40將從冷凝器14流出的制冷劑分離成氣相制冷劑和液相制冷劑。圖2是示出氣液分離器40的總體結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖。如在圖2中所示，氣液分離器40具有頂板部分41，和底部部分42。在氣液分離器40內(nèi)貯存作為液相制冷劑的制冷劑液體43，和作為氣相制冷劑的制冷劑蒸汽44。制冷劑液體43被貯存在氣液分離器40的底部部分42側(cè)上，并且制冷劑蒸汽44被貯存在氣液分離器40的頂板部分41側(cè)上。
[0041]制冷劑通道22和23和制冷劑通道34穿過氣液分離器40內(nèi)的空間。制冷劑通道22、23和34將氣液分離器40的內(nèi)部與氣液分離器40的外部連通。制冷劑通道22、23和34被布置成從氣液分離器40的內(nèi)部通過氣液分離器40的頂板部分41延伸到氣液分離器40的外部。制冷劑通道22的端部布置在氣液分離器40內(nèi)的氣相中。制冷劑通道23的端部布置在氣液分離器40內(nèi)的氣相中。制冷劑通道34的端部布置在氣液分離器40內(nèi)的液相中。
[0042]在冷凝器14的出口側(cè)上，制冷劑處于其中飽和液體和飽和蒸汽混合的兩相氣液狀態(tài)的濕潤蒸汽狀態(tài)。從冷凝器14流出的制冷劑通過制冷劑通道22而被供應(yīng)到氣液分離器40。從制冷劑通道22流入氣液分離器40中的處于兩相氣液狀態(tài)的制冷劑在氣液分離器40內(nèi)被分離成氣相和液相。氣液分離器40將已經(jīng)由冷凝器14冷凝的制冷劑分離成液態(tài)的制冷劑液體43和氣態(tài)的制冷劑蒸汽44，并且暫時地貯存它們。
[0043]分離后的制冷劑液體43通過制冷劑通道34流出氣液分離器40。布置在氣液分離器40內(nèi)的液相中的制冷劑通道34的端部形成氣液分離器40的出口以用于液相制冷劑。分離后的制冷劑蒸汽44通過制冷劑通道23流出氣液分離器40。布置在氣液分離器40內(nèi)的氣相中的制冷劑通道23的端部形成氣液分離器40出口以用于氣相制冷劑。
[0044]在氣液分離器40內(nèi)，制冷劑液體43在下側(cè)上收集并且制冷劑蒸汽44在上側(cè)上收集。將制冷劑液體43引出氣液分離器40的制冷劑通道34的端部布置成靠近氣液分離器40的底部部分42。制冷劑通道34的端部被浸沒在制冷劑液體43中，從而僅僅制冷劑液體43被從氣液分離器40的底側(cè)通過制冷劑通道34傳送出氣液分離器40。從氣液分離器40導(dǎo)引制冷劑蒸汽44的制冷劑通道23的端部被布置成靠近氣液分離器40的頂板部分41。制冷劑通道23的端部處于氣相制冷劑蒸汽44中，從而僅僅制冷劑蒸汽44被從氣液分離器40的頂板側(cè)通過制冷劑通道23傳送出氣液分離器40。結(jié)果，氣液分離器40能夠可靠地分離氣相制冷劑和液相制冷劑。
[0045]已從氣液分離器40引出的氣相制冷劑蒸汽44通過向冷凝器15中的周圍環(huán)境釋放它的熱而被冷卻，從而冷凝。該冷凝的制冷劑然后通過制冷劑通道24b流入接收器70中。接收器70被連接在冷凝器15的下游側(cè)和膨脹閥16的上游側(cè)之間，并且暫時地貯存已經(jīng)通過流過冷凝器15而被冷凝的制冷劑液體，從而能夠根據(jù)負(fù)荷將制冷劑供應(yīng)到蒸發(fā)器18。接收器70還將流出冷凝器15的制冷劑氣液分離成氣相制冷劑和液相制冷劑，并且允許僅液相制冷劑朝向膨脹閥16流出。
[0046]圖3是示出接收器70的總體結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖。如在圖3中所示，接收器70具有頂板部分71和底部部分72。在接收器70內(nèi)的空間中，粗濾器75、干燥劑77和粗濾器76從頂板部分71朝向底部部分72依次堆疊。干燥劑77可以是氧化硅。接收器70內(nèi)的空間被粗濾器75和76與干燥劑77的堆疊結(jié)構(gòu)劃分成在頂板部分71側(cè)上的上部空間和在底部部分72側(cè)上的下部空間。
[0047]作為液相制冷劑的制冷劑液體73和作為氣相制冷劑的制冷劑氣體74被貯存在接收器70內(nèi)。制冷劑液體73在接收器70的底部部分72側(cè)上積聚，并且制冷劑氣體74在接收器70的頂板部分71側(cè)上收集。制冷劑通道24和25延伸到接收器70內(nèi)的空間中。制冷劑通道24和25將接收器70的內(nèi)部與接收器70的外部連通。制冷劑通道24和25被布置成從接收器70的內(nèi)部經(jīng)由接收器70的頂板部分延伸到接收器70的外部。制冷劑通道24的端部被布置在接收器70內(nèi)的上部空間中。制冷劑通道25的端部被布置在接收器70內(nèi)的下部空間中。
[0048]在冷凝器15的出口處，制冷劑處于液態(tài)。從冷凝器15流出的制冷劑通過制冷劑通道24被供應(yīng)到接收器70中的上部空間，并且依次經(jīng)由粗濾器75、干燥劑77和粗濾器76下降到接收器70內(nèi)的下部空間。
[0049]液體制冷劑通過流過粗濾器75和76而被過濾。制冷劑中的異物不能通過粗濾器75和76，從而該異物被從制冷劑移除。通過使制冷劑穿過干燥劑77，從制冷劑移除濕氣。干燥劑77功能用作吸附制冷劑中的濕氣的濕氣吸收劑。僅僅液態(tài)的制冷劑從接收器70的上部空間通過粗濾器75和76與干燥劑77的堆疊結(jié)構(gòu)移動到下部空間。在制冷劑中的空氣保留于上部空間中，從而制冷劑中的空氣被從制冷劑移除。
[0050]在制冷劑的工作溫度范圍內(nèi)，空氣并象制冷劑那樣改變狀態(tài)，由此如果制冷劑中存在空氣，則它將妨礙制冷劑在冷凝器14和15與蒸發(fā)器18中的熱交換，導(dǎo)致制冷循環(huán)的冷卻能力下降。在制冷劑中的濕氣腐蝕部件，在膨脹閥16中冷凍，由此阻礙制冷劑的流動。如果異物被吸附在膨脹閥16中的小孔中，則阻礙制冷劑的流動，且蒸汽壓縮制冷循環(huán)10將不工作。因此，通過在冷凝器15和膨脹閥16之間設(shè)置接收器70，能夠除去制冷循環(huán)中的空氣和濕氣，并且能夠在膨脹閥16之前移除異物，由此防止膨脹閥16變得堵塞。結(jié)果，能夠防止制冷循環(huán)性能下降。
[0051]在接收器70內(nèi)，制冷劑液體73在下側(cè)上收集并且制冷劑氣體74在上側(cè)上收集。從接收器70流出的制冷劑從中流過的制冷劑通道25的端部被布置成靠近底部部分72。制冷劑通道25的端部被浸沒在制冷劑液體73中，從而僅僅制冷劑液體73被從接收器70的底部通過制冷劑通道25從接收器70傳送出。結(jié)果，接收器70能夠可靠地將氣相制冷劑與液相制冷劑分離開，并且可靠地移除制冷劑中的空氣。
[0052]回到圖1，制冷劑從冷凝器14的出口沿其流向膨脹閥16的進(jìn)口的路徑包括從冷凝器14的出口側(cè)通向氣液分離器40內(nèi)的空間的制冷劑通道22、制冷劑蒸汽44從中通過從氣液分離器40流出的制冷劑通道23、與到冷凝器15的進(jìn)口側(cè)相連的制冷劑通道24a、從冷凝器15的輸出側(cè)通向接收器70內(nèi)的空間的制冷劑通道24b，和制冷劑液體73從接收器70從中通過流向膨脹閥16的制冷劑通道25。圖1所示的點(diǎn)D代表用作第一通道的制冷劑通道23的下游端部，即，制冷劑通道23的靠近冷凝器15 —側(cè)上的端部。即，點(diǎn)D代表制冷劑通道23和制冷劑通道24a的連接點(diǎn)。制冷劑通道23形成從氣液分離器40延伸到點(diǎn)D的、制冷劑從氣液分離器40從中通過流向膨脹閥16的路徑的一部分。
[0053]冷卻系統(tǒng)I包括與制冷劑通道23并聯(lián)連接的第二通道。冷卻部分30被沿著這個第二通道設(shè)置。冷卻部分30設(shè)置在從冷凝器14流向冷凝器15的制冷劑的路徑中。冷卻部分30包括作為安裝在車輛中的電氣設(shè)備的HV (混合動力車輛)設(shè)施31，和作為制冷劑從中流過的導(dǎo)管的冷卻通道32。HV設(shè)施31是熱源的一個實(shí)例。上述第二通道包括冷卻通道32。第二通道還包括作為制冷劑從中流過的導(dǎo)管的制冷劑通道34和36。
[0054]制冷劑從氣液分離器40與通道形成部分23平行地從中流向圖1中的點(diǎn)D的第二通道被劃分成位于冷卻部分30上游(即，在靠近氣液分離器40的一側(cè)上)的制冷劑通道34、被包括在冷卻部分30中的冷卻通道32，和位于冷卻部分30下游(即，在靠近冷凝器15的一側(cè)上)的制冷劑通道36。制冷劑通道34是用于將液相制冷劑從氣液分離器40導(dǎo)引到冷卻部分30的通道。制冷劑通道36是用于將制冷劑從冷卻部分30導(dǎo)引到點(diǎn)D的通道。點(diǎn)D是制冷劑通道23和24與制冷劑通道36的分支點(diǎn)。
[0055]被從氣液分離器40排放并且流過第二通道的液態(tài)的制冷劑經(jīng)由制冷劑通道34流向冷卻部分30。流向冷卻部分30并且流過冷卻通道32的制冷劑從作為熱源的HV設(shè)施31除熱，由此冷卻HV設(shè)施31。冷卻部分30使用已經(jīng)被氣液分離器40分離的液相制冷劑冷卻HV設(shè)施31。在冷卻部分30中，在流過冷卻通道32的制冷劑和HV設(shè)施31之間執(zhí)行熱交換，從而HV設(shè)施31被冷卻并且制冷劑被加熱。制冷劑然后從冷卻部分30通過制冷劑通道36流向點(diǎn)D，并且然后通過制冷劑通道24a流向冷凝器15。冷卻通道32的上游端部被連接到制冷劑通道34。冷卻通道32的下游端部被連接到制冷劑通道36。
[0056]冷卻部分30設(shè)有這樣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許在冷卻通道32處在制冷劑和HV設(shè)施31之間進(jìn)行熱交換。在這個示例性實(shí)施例中，冷卻部分30具有冷卻通道32，該冷卻通道32被如此形成，使得冷卻通道32的外周面直接接觸HV設(shè)施31的外殼。冷卻通道32具有與HV設(shè)施31的外殼相鄰的部分。在流過冷卻通道32的制冷劑和HV設(shè)施31之間的熱交換在這個部分處是可能的。
[0057]HV設(shè)施31被直接連接到形成蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的從冷凝器14到膨脹閥16的制冷劑路徑的一部分的冷卻通道32的外周面，并且因此被冷卻。HV設(shè)施31被布置在冷卻通道32的外部，從而HV設(shè)施31將不妨礙制冷劑流過冷卻通道32的流動。因此，蒸汽壓縮制冷循環(huán)10中的壓力損失將不增大，從而能夠在不增加壓縮機(jī)12的功率的情況下冷卻HV設(shè)施31。
[0058]可替代地，冷卻部分30可以設(shè)有置入HV設(shè)施31和冷卻通道32之間的適當(dāng)?shù)谋娝苤臒峁?。在此情形中，HV設(shè)施31經(jīng)由熱管而被連接到冷卻通道32的外周面，并且通過將熱從HV設(shè)施31經(jīng)由熱管傳送到冷卻通道32而被冷卻。通過使得HV設(shè)施31成為熱管的加熱部分，并且使得冷卻通道32成為熱管的冷卻部分，能夠增大冷卻通道32和HV設(shè)施31之間的傳熱效率，從而能夠增強(qiáng)HV設(shè)施31的冷卻效率。例如，可以使用紗芯式熱管。
[0059]熱管使得熱能夠被可靠地從HV設(shè)施31傳送到冷卻通道32，從而可以在HV設(shè)施31和冷卻通道32之間存在一定距離，并且為了使得冷卻通道32接觸HV設(shè)施31無需復(fù)雜的冷卻通道32的布置。結(jié)果，布置HV設(shè)施31的自由度能夠提高。
[0060]HV設(shè)施31包括由于發(fā)送和接收電力而產(chǎn)生熱的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備包括例如用于將直流電(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流電(AC)電力的換流器、作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的馬達(dá)發(fā)電機(jī)、作為儲電裝置的電池、用于升高電池電壓的轉(zhuǎn)換器，和用于降低電池電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的至少一個。電池是二次電池，諸如鋰離子電池或者鎳金屬氫化物電池。電容器也可用以替代電池。
[0061]圖4是示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的制冷劑的狀態(tài)的莫利爾圖。圖4中的橫軸代表制冷劑的比焓(單位:kj/kg)，并且圖4中的縱軸代表制冷劑的絕對壓力(單位:MPa)。在圖中的曲線是制冷劑的飽和蒸汽線和飽和液體線。圖4示出了在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10中的每一個點(diǎn)(即，點(diǎn)A、B、C、D、F和E)處的制冷劑的狀態(tài)的熱力學(xué)方程，其中制冷劑在冷凝器14的出口處從制冷劑通道22經(jīng)由氣液分離器40流入制冷劑通道34、冷卻HV設(shè)施31，并且然后從制冷劑通道36經(jīng)由點(diǎn)D在冷凝器15的進(jìn)口處返回制冷劑通道24a。
[0062]如在圖4中所示，被抽入壓縮機(jī)12中的、過熱蒸汽狀態(tài)的制冷劑(點(diǎn)A)在壓縮機(jī)12中沿著幾何熵線被絕熱地壓縮。在該制冷劑被壓縮時，制冷劑的壓力和溫度升高，并且它變成高溫高壓的具有大過熱度的過熱蒸汽(點(diǎn)B)。制冷劑然后流到冷凝器14。已經(jīng)進(jìn)入冷凝器14的高壓制冷劑蒸汽在冷凝器14中冷卻，并且在保持恒壓狀態(tài)下從過熱蒸汽改變?yōu)楦娠柡驼羝?，從而制冷劑蒸汽然后釋放冷凝潛熱并且逐漸地液化，從而變成氣液混合物的濕潤蒸汽。在兩相氣液狀態(tài)的制冷劑中，已經(jīng)冷凝的制冷劑變成飽和液體(點(diǎn)C)。
[0063]制冷劑在氣液分離器40中分離成氣相制冷劑和液相制冷劑。在氣液分離的制冷劑中，液相的制冷劑液體43從氣液分離器40通過制冷劑通道34流到冷卻部分30的冷卻通道32，在此處它冷卻HV設(shè)施31。HV設(shè)施31通過向通過流過冷凝器14而被冷凝之后的飽和液態(tài)的液體制冷劑放熱而被冷卻。與HV設(shè)施31的熱交換加熱制冷劑并且因此增大制冷劑的干燥度。制冷劑從HV設(shè)施31接收潛熱并且該制冷劑中的某些因此蒸發(fā)，從而制冷劑變成作為飽和液體和飽和蒸汽的混合物的濕潤蒸汽(點(diǎn)D)。
[0064]然后，制冷劑流入冷凝器15中。制冷劑的濕潤蒸汽在冷凝器15中再次冷凝，并且當(dāng)全部制冷劑冷凝時，它變成飽和液體。而且，制冷劑釋放顯熱并且變成過冷卻的過冷液體(點(diǎn)F)。然后制冷劑流入膨脹閥16中。在膨脹閥16中，過冷液態(tài)的制冷劑節(jié)流且膨脹，從而在比焓不改變的狀態(tài)下溫度和壓力降低，因此產(chǎn)生氣液混合物的低溫低壓的濕潤蒸汽(點(diǎn) E)。
[0065]從膨脹閥16排放的濕潤蒸汽狀態(tài)的制冷劑的熱被從外部吸收，從而制冷劑利用蒸發(fā)器18中的蒸發(fā)潛熱在保持恒定壓力下蒸發(fā)，并且變成干飽和蒸汽。然后制冷劑蒸汽進(jìn)一步利用顯熱升高溫度并且變成過熱蒸汽(點(diǎn)A)，然后該過熱蒸汽被抽入壓縮機(jī)12中。根據(jù)這種循環(huán)，制冷劑連續(xù)地從壓縮、冷凝、節(jié)流和膨脹、到蒸發(fā)反復(fù)地改變狀態(tài)。
[0066]在以上蒸汽壓縮制冷循環(huán)的說明中，描述了理論制冷循環(huán)。然而，在實(shí)際蒸汽壓縮制冷循環(huán)10中，當(dāng)然有必要對于在壓縮機(jī)12中的損失、制冷劑的壓力損失和熱損失加以考慮。
[0067]在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10操作時，制冷劑通過在蒸發(fā)器18中從車輛艙室內(nèi)的空氣吸收蒸發(fā)熱來冷卻車輛艙室的內(nèi)部。另外，已經(jīng)從冷凝器14流出并且被氣液分離器40氣液分離的高壓液體制冷劑流到HV設(shè)施31并且與HV設(shè)施31執(zhí)行熱交換，由此冷卻HV設(shè)施31。冷卻系統(tǒng)I利用蒸汽壓縮制冷循環(huán)10冷卻安裝在車輛中的作為熱源的HV設(shè)施31，以對車輛艙室的內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。
[0068]HV設(shè)施31用蒸汽壓縮制冷循環(huán)10來冷卻，蒸汽壓縮制冷循環(huán)10設(shè)置成在蒸發(fā)器18處冷卻所要冷卻的部分。因此，無需為了冷卻HV設(shè)施31而設(shè)置諸如專門水循環(huán)泵或者冷卻風(fēng)扇的設(shè)施。相應(yīng)地，能夠減少對于HV設(shè)施31的冷卻系統(tǒng)I有必要的結(jié)構(gòu)從而設(shè)備的結(jié)構(gòu)能夠是簡單的，并且結(jié)果，冷卻系統(tǒng)I的制造成本能夠減小。另外，無需操作動力源，諸如泵或者冷卻風(fēng)扇，來冷卻HV設(shè)施31，從而并不需要消耗電力來操作動力源。因此，能夠降低用于冷卻HV設(shè)施31的動力消耗。
[0069]形成從冷凝器14的出口通向膨脹閥16的進(jìn)口的路徑的一部分的制冷劑通道23設(shè)置在冷凝器14和冷凝器15之間。作為不穿過冷卻部分30的路徑的制冷劑通道23和作為用于經(jīng)由冷卻部分30冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的路徑的第二通道被并聯(lián)地設(shè)置為制冷劑從氣液分離器40從中流過而流向膨脹閥16的路徑。包括制冷劑通道34和36的HV設(shè)施31的冷卻系統(tǒng)被與制冷劑通道23并聯(lián)連接。因此，從冷凝器14流出的制冷劑中的僅一些制冷劑流到冷卻部分30。冷卻HV設(shè)施31所需的量的制冷劑流到冷卻部分30，從而HV設(shè)施31能夠被適當(dāng)?shù)乩鋮s。相應(yīng)地，能夠防止HV設(shè)施31被過冷。
[0070]將從冷凝器14直接流到冷凝器15的制冷劑的路徑與從冷凝器14經(jīng)由冷卻部分30流到冷凝器15的制冷劑的路徑并聯(lián)地設(shè)置，并且使得制冷劑中的僅一些制冷劑流到制冷劑通道34和36，這使得可以降低當(dāng)制冷劑流到HV設(shè)施31的冷卻系統(tǒng)時的壓力損失。并非制冷劑中的全部制冷劑流到冷卻部分30，從而能夠減少與制冷劑通過冷卻部分30的流動有關(guān)的壓力損失，并且這又能夠降低操作壓縮機(jī)12以使制冷劑循環(huán)所必需的功耗。
[0071]當(dāng)已經(jīng)通過膨脹閥16的低溫、低壓制冷劑被用于冷卻HV設(shè)施31時，蒸發(fā)器18關(guān)于車輛艙室內(nèi)的空氣的冷卻能力降低，從而車輛艙室冷卻能力降低。然而，利用本示例性實(shí)施例中的冷卻系統(tǒng)1，從壓縮機(jī)12排放的高壓制冷劑被作為第一冷凝器的冷凝器14和作為第二冷凝器的冷凝器15這兩者冷凝。該兩個冷凝器14和15布置在壓縮機(jī)12和膨脹閥16之間，并且冷卻HV設(shè)施31的冷卻部分30設(shè)置在冷凝器14和冷凝器15之間。冷凝器15設(shè)置在從冷卻部分30流向膨脹閥16的制冷劑的路徑中。
[0072]在冷凝器15中，通過充分地冷卻已經(jīng)通過在膨脹閥16的出口處從HV設(shè)施31接收蒸發(fā)潛熱而被加熱的制冷劑，制冷劑具有為了冷卻車輛艙室的內(nèi)側(cè)而起初地要求的溫度和壓力。因此，能夠使得當(dāng)制冷劑在蒸發(fā)器18中蒸發(fā)時能夠從外側(cè)接收的熱的量足夠大。以此方式設(shè)定能夠充分地冷卻制冷劑的冷凝器15的放熱能力允許在不會不利地影響冷卻車輛艙室內(nèi)的空氣的冷卻能力的情況下冷卻HV設(shè)施31。因此，HV設(shè)施31的冷卻能力和車輛艙室冷卻能力這兩者均能夠得以確保。冷卻HV設(shè)施31所要求的溫度優(yōu)選地低于至少作為HV設(shè)施31的溫度范圍的目標(biāo)溫度范圍的上限值。
[0073]在冷凝器14中，制冷劑只需要被冷卻直至它處于飽和液態(tài)，如在圖4中所示。由于已經(jīng)從HV設(shè)施31接收蒸發(fā)潛熱從而一些制冷劑已經(jīng)蒸發(fā)而處于濕潤蒸汽狀態(tài)的制冷劑被冷凝器15再次冷卻。在處于濕潤蒸汽狀態(tài)的制冷劑被冷凝并且完全地轉(zhuǎn)變成飽和液體之前，制冷劑在恒定的溫度下改變狀態(tài)。冷凝器15進(jìn)一步將液相制冷劑過冷卻至對于車輛艙室的內(nèi)部的冷卻必需的過冷卻程度。制冷劑被過冷卻的程度不必是過度地大的，從而能夠減小冷凝器14和15的容量。相應(yīng)地，車輛艙室冷卻能力能夠得以確保，并且冷凝器14和15的尺寸能夠減小，從而能夠獲得小的且因此對于安裝在車輛中有利的冷卻系統(tǒng)I。
[0074]由于從冷凝器14流到HV設(shè)施31的制冷劑在其冷卻HV設(shè)施31時從HV設(shè)施31接收熱，該制冷劑被加熱。當(dāng)制冷劑被加熱至等于或者大于HV設(shè)施31中的飽和蒸汽溫度并且全部的制冷劑蒸發(fā)時，制冷劑和HV設(shè)施31之間的熱交換量降低，從而HV設(shè)施31不再能夠被有效率地冷卻，并且當(dāng)制冷劑流過導(dǎo)管時的壓力損失增大。因此，優(yōu)選的是在冷凝器14中將制冷劑充分地冷卻至使得并非全部的制冷劑將在冷卻HV設(shè)施31之后蒸發(fā)的程度。
[0075]更加具體地，使得制冷劑在冷凝器14的出口處的狀態(tài)成為這樣的狀態(tài)，該狀態(tài)接近飽和液體，典型地，該狀態(tài)為其中制冷劑在冷凝器14的出口處處于飽和液體線上的狀態(tài)。當(dāng)冷凝器14具有以此方式充分地冷卻制冷劑的能力時，用于從冷凝器14的制冷劑放熱的放熱能力因此變得高于冷凝器15的放熱能力。對具有相對地更大的放熱能力的在冷凝器14中的制冷劑進(jìn)行充分冷卻允許將已經(jīng)從HV設(shè)施31接收熱的制冷劑保持在濕潤蒸汽狀態(tài)，從而能夠避免制冷劑和HV設(shè)施31之間的熱交換量的降低，因此使得HV設(shè)施31能夠被有效率地充分地冷卻。在冷卻HV設(shè)施31之后處于濕潤蒸汽狀態(tài)的制冷劑在冷凝器15中被再次有效率地冷卻，并且被冷卻直至它變得處于低于飽和溫度的過冷液態(tài)。因此，能夠提供使得車輛艙室冷卻能力和HV設(shè)施31的冷卻能力這兩者均能夠得以確保的冷卻系統(tǒng)I。
[0076]在冷凝器14的出口處處于兩相氣液狀態(tài)的制冷劑在一個氣液分離器40中被分離成氣相和液相。已經(jīng)被氣液分離器40分離的氣相制冷劑流過制冷劑通道23和24并且被供應(yīng)到冷凝器15。已經(jīng)被氣液分離器40分離的液相制冷劑流過制冷劑通道34并且被供應(yīng)到冷卻部分30以冷卻HV設(shè)施31。這個液相制冷劑是處于具有足以冷卻HV設(shè)施31的量的真正飽和液態(tài)的制冷劑。因此，通過從氣液分離器40移除僅液態(tài)制冷劑并且使其流到冷卻部分30，能夠利用冷凝器14的能力完全地冷卻HV設(shè)施31，從而能夠提供帶有改進(jìn)的用于HV設(shè)施31的冷卻能力的冷卻系統(tǒng)I。
[0077]通過將在氣液分離器40的出口 2處處于飽和液態(tài)的制冷劑引入冷卻HV設(shè)施31的冷卻通道32，流過第二通道的制冷劑中的處于液相狀態(tài)的制冷劑能夠被保持為最少，其中該第二通道是HV設(shè)施31的冷卻系統(tǒng)且包括制冷劑通道34和36與冷卻通道32。因此，流過第二通道的制冷劑蒸汽的流量增加，從而能夠抑制壓力損失的增加，并且能夠降低操作壓縮機(jī)12以使制冷劑循環(huán)所需的功耗。結(jié)果，能夠避免蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的性能下降。
[0078]如在圖2中所示，處于飽和液態(tài)的制冷劑液體43被貯存在氣液分離器40內(nèi)。氣液分離器40用作蓄液器，制冷劑液體43暫時貯存在該蓄液器內(nèi)。通過在氣液分離器40內(nèi)貯存預(yù)定量的制冷劑液體43，則即使在負(fù)荷波動時，也能夠維持從氣液分離器40流到冷卻部分30的制冷劑的流量。氣液分離器40具有液體-貯存功能并且成為應(yīng)對負(fù)荷波動的緩沖器，并且因此能夠吸收負(fù)荷波動。結(jié)果，能夠使得HV設(shè)施31的冷卻性能穩(wěn)定。
[0079]進(jìn)一步參考圖2，過濾器46設(shè)置在制冷劑通道34的布置在氣液分離器40的液相中的端部上，制冷劑通道34將被氣液分離的制冷劑液體43從氣液分離器40輸送到冷卻部分30。圖2所示制冷劑通道34的端部是在制冷劑朝向冷卻部分30的流動中位于上游側(cè)上的端部。在由制冷劑通道34、冷卻通道32和制冷劑通道36形成的制冷劑路徑中，過濾器46被布置在包括于冷卻部分30中的冷卻通道32中的制冷劑流動的上游側(cè)。
[0080]在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10中，粗濾器75和76布置在圖3所示接收器70的內(nèi)部，并且異物被這些粗濾器75和76移除。如果在從接收器70到冷卻部分30的路徑中的異物在冷卻通道32中形成阻礙從而僅僅氣相制冷劑能夠通過冷卻通道32，則關(guān)于HV設(shè)施31的冷卻能力將顯著地降低。因此，通過提供這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，過濾器46被布置在作為剛好在冷卻通道32之前的制冷劑的路徑的制冷劑通道34中，能夠通過過濾器46移除異物，可以防止在冷卻通道32中發(fā)生阻礙，并且因此可以防止關(guān)于HV設(shè)施31的冷卻性能下降。
[0081]將圖2所示氣液分離器40的結(jié)構(gòu)與圖3所示傳統(tǒng)接收器70相比較，利用圖3所示接收器70，通過制冷劑通道24流入接收器70中并且通過制冷劑通道25流出接收器70的制冷劑中的全部制冷劑通過流過粗濾器75和76而被過濾。如果該接收器70的結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于氣液分離器40，則不流到HV設(shè)施31的制冷劑也將被粗濾器過濾，結(jié)果，將增大壓力損失。
[0082]相反，與接收器70不同，根據(jù)這個示例性實(shí)施例的氣液分離器40不具有粗濾器和干燥劑的堆疊結(jié)構(gòu)。用于移除異物的過濾器46僅被設(shè)置用于制冷劑通道34，制冷劑通道34是位于用于冷卻HV設(shè)施31的冷卻部分30上游的導(dǎo)管。過濾器46僅被設(shè)置用于制冷劑通道34，制冷劑通道是從氣液分離器40朝向冷卻部分30輸送制冷劑的路徑。對于作為不向冷卻部分30輸送制冷劑的路徑的制冷劑通道23，沒有設(shè)置任何過濾器。從氣液分離器40通過制冷劑通道34流出的液相制冷劑被過濾器46過濾，而從氣液分離器40通過制冷劑通道23流出的氣相制冷劑不被過濾。
[0083]當(dāng)制冷劑流過過濾器時，發(fā)生壓力損失。如果該壓力損失增大，則用于使制冷劑循環(huán)的壓縮機(jī)12的功率將增大并且蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的性能將降低。因此，通過使用具有圖2所示結(jié)構(gòu)的氣液分離器40并且僅僅在向冷卻部分30輸送制冷劑的路徑中布置過濾器46，能夠過濾流向冷卻部分30的制冷劑，從而能夠防止冷卻通道32堵塞。另外，不對直接地流到冷凝器15的制冷劑進(jìn)行過濾，從而能夠抑制與制冷劑的流動有關(guān)的壓力損失的增加。
[0084]過濾器46的布置不限于如在圖2中所示的過濾器46位于制冷劑通道34的端部。只要在該結(jié)構(gòu)中，過濾器僅僅布置在從氣液分離器40通過制冷劑通道34朝向冷卻部分30輸送制冷劑的路徑中，而不布置在從氣液分離器40通過制冷劑通道23直接地朝向冷凝器15輸送制冷劑的路徑中，便能夠類似地獲得與使用傳統(tǒng)接收器時相比能夠降低當(dāng)制冷劑流動時的壓力損失的效果。例如，還可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，通過將粗濾器布置在制冷劑通道34的中途并且對流到冷卻部分30的制冷劑進(jìn)行過濾來移除異物。
[0085]現(xiàn)在回到圖1，冷卻系統(tǒng)I包括流量控制閥28。流量控制閥28設(shè)置在形成從冷凝器14朝向膨脹閥16輸送制冷劑的路徑的一部分的制冷劑通道23中。流量控制閥28通過改變其開度(即，流量控制閥28的開度)以增大或減小流過制冷劑通道23的制冷劑的壓力損失，流量控制閥28適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)流過作為第一通道的制冷劑通道23的制冷劑的流量和流過包括冷卻通道32的第二通道的制冷劑的流量。
[0086]例如，如果流量控制閥28完全地關(guān)閉，從而閥門開度為0%，則從冷凝器14排放的全部量的制冷劑將從氣液分離器40流到制冷劑通道34中。如果流量控制閥28的開度增力口，則從冷凝器14流到制冷劑通道22的制冷劑中的經(jīng)由制冷劑通道23直接地流到冷凝器15的制冷劑的流量將增加，并且因此，經(jīng)由制冷劑通道34流到冷卻通道32的制冷劑的流量將降低，其中制冷劑在冷卻通道32處冷卻HV設(shè)施31。相反，如果流量控制閥28的開度降低，則從冷凝器14流到制冷劑通道22的制冷劑中的經(jīng)由制冷劑通道23直接地流到冷凝器15的制冷劑的流量將降低，并且因此通過冷卻通道32流動的制冷劑的流量將增加，制冷劑在冷卻通道32處冷卻HV設(shè)施31。
[0087]如果流量控制閥28的開度增加，則冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的流量將降低，從而用于HV設(shè)施31的冷卻能力將減小。如果流量控制閥28的開度降低，則冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的流量將增加，從而用于HV設(shè)施31的冷卻能力將提高。以此方式，能夠使用流量控制閥28最優(yōu)地調(diào)節(jié)流到HV設(shè)施31的制冷劑的量，從而能夠抑制HV設(shè)施31的過冷卻，并且另外，與制冷劑通過第二通道的流動有關(guān)的壓力損失和用于使制冷劑循環(huán)的壓縮機(jī)12的功耗這兩者均能夠減小。
[0088]接著，將描述與調(diào)節(jié)流量控制閥28的開度有關(guān)的控制的一個實(shí)例。圖5A到是概略地示出流量控制閥28的開度控制的圖。圖5A到中的曲線圖所示橫軸代表時間。圖5A中的曲線圖的縱軸代表當(dāng)流量控制閥28是帶有步進(jìn)馬達(dá)的電膨脹閥時的閥門開度。圖5B中的曲線圖的縱軸代表當(dāng)流量控制閥28是根據(jù)溫度改變打開和關(guān)閉的溫度型膨脹閥時的開度。圖5C中的曲線圖的縱軸代表HV設(shè)施31的溫度。圖中的曲線圖的縱軸代表HV設(shè)施31的進(jìn)口和出口之間的溫差(即，進(jìn)口 /出口溫差)。
[0089]HV設(shè)施31被流過冷卻部分30的制冷劑冷卻。通過例如監(jiān)測HV設(shè)施31的溫度或者在HV設(shè)施31的出口溫度和進(jìn)口溫度之間的溫差執(zhí)行流量控制閥28的開度的調(diào)節(jié)。例如，參考圖5C中的曲線圖，設(shè)置了間歇地測量HV設(shè)施31的溫度的溫度傳感器，并且HV設(shè)施31的溫度受到監(jiān)測。而且，例如參考圖中的曲線圖，設(shè)置了測量HV設(shè)施31的進(jìn)口溫度和出口溫度的溫度傳感器，并且在HV設(shè)施31的進(jìn)口和出口之間的溫差受到監(jiān)測。
[0090]如果HV設(shè)施31的溫度超過目標(biāo)溫度，或者如果HV設(shè)施31的進(jìn)口 /出口溫差超過目標(biāo)溫差(諸如3到5 °C )，則流量控制閥28的開度將降低，如在圖5A和5B中的曲線圖中所示。減小流量控制閥28的開度增加了如上所述通過制冷劑通道34流到冷卻部分30的制冷劑的流量，從而能夠更加有效地冷卻HV設(shè)施31。結(jié)果，HV設(shè)施31的溫度能夠被減小為等于或者低于目標(biāo)溫度，如在圖5C中的曲線圖中所示，或者HV設(shè)施31的進(jìn)口 /出口溫差能夠被減小為等于或者低于目標(biāo)溫差，如在圖中的曲線圖中所示。
[0091]以此方式，通過最優(yōu)地調(diào)節(jié)流量控制閥28的開度，可以確保這樣的量的制冷劑，該量的制冷劑允許獲得將HV設(shè)施31保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)所要求的放熱能力，從而能夠適當(dāng)?shù)乩鋮sHV設(shè)施31。因此，能夠可靠地防止發(fā)生HV設(shè)施31過熱并且受到損壞的問題。
[0092](第二示例性實(shí)施例)
[0093]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的框架格式的視圖。根據(jù)第二示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I不同于根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I之處在于它設(shè)有連通通道51。
[0094]更加具體地，連通通道51將制冷劑通道21與制冷劑通道36連通，制冷劑通道21將制冷劑從壓縮機(jī)12的出口向冷凝器14的進(jìn)口輸送，制冷劑通道36是向冷卻部分30輸送制冷劑的制冷劑通道34和36中的位于冷卻部分30的下游側(cè)上的制冷劑通道36。改變制冷劑通道36與制冷劑通道21和24之間的連通狀態(tài)的切換閥52設(shè)置在制冷劑通道36中。第二示例性實(shí)施例中的切換閥52是三通閥53。制冷劑通道36被劃分成位于三通閥53上游的制冷劑通道36a，和位于三通閥53下游的制冷劑通道36b。
[0095]改變?nèi)ㄩy53的打開/關(guān)閉狀態(tài)使得在冷卻HV設(shè)施31之后流過制冷劑通道36a的制冷劑能夠通過制冷劑通道36b引導(dǎo)到冷凝器15，或者通過連通通道51引導(dǎo)到冷凝器
14。使用作為切換閥52的一個實(shí)例的三通閥53改變制冷劑路徑允許制冷劑在冷卻HV設(shè)施31之后能夠被選擇性地引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)穆窂?，即，?jīng)由制冷劑通道36b和24a到冷凝器15，或者經(jīng)由連通通道51和制冷劑通道21到冷凝器14。
[0096]圖7是示出在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10操作時冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的流動的框架格式的視圖。當(dāng)壓縮機(jī)12被驅(qū)動以使蒸汽壓縮制冷循環(huán)10操作時，控制閥28的開度被調(diào)節(jié)以便充分量的制冷劑流到冷卻部分30。三通閥53被控制以將制冷劑從冷卻部分30通過冷凝器15引導(dǎo)到膨脹閥16，并且制冷劑路徑被選擇為使得制冷劑流過整個冷卻系統(tǒng)I。結(jié)果，能夠確保蒸汽壓縮制冷循環(huán)10的冷卻能力，并且HV設(shè)施31能夠被有效率地冷卻。
[0097]圖8是示出在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的流動的框架格式的視圖。如在圖8中所示，當(dāng)壓縮機(jī)12停止從而蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時，三通閥53被控制以使制冷劑從冷卻部分30循環(huán)到冷凝器14，并且流量控制閥28完全地關(guān)閉。通過將制冷劑引導(dǎo)通過連通通道51，形成了閉合的回路，在該回路中，制冷劑依次從冷凝器14經(jīng)由制冷劑通道22和制冷劑通道34流到冷卻部分30，并且然后依次經(jīng)由制冷劑通道36a、連通通道51和制冷劑通道21返回冷凝器14。
[0098]經(jīng)由該回路，在壓縮機(jī)12不工作的情況下，制冷劑能夠在冷凝器14和冷卻部分30之間循環(huán)。當(dāng)冷卻HV設(shè)施31時，制冷劑從HV設(shè)施31接收蒸發(fā)潛熱并且蒸發(fā)。通過與HV設(shè)施31熱交換蒸發(fā)的制冷劑蒸汽依次通過制冷劑通道36a、連通通道51和制冷劑通道21流到冷凝器14。在冷凝器14中，制冷劑蒸汽被冷卻，從而它利用來自用于冷卻發(fā)動機(jī)的散熱器風(fēng)扇的通風(fēng)或者當(dāng)車輛行駛時產(chǎn)生的氣流的而冷凝。已經(jīng)被冷凝器14液化的制冷劑液體經(jīng)由制冷劑通道22和34返回冷卻部分30。
[0099]以此方式，利用穿過冷卻部分30和冷凝器14的回路形成熱管，在該熱管中，HV設(shè)施31用作加熱部分并且冷凝器14用作冷卻部分。因此，即使當(dāng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時，即，即使當(dāng)車輛冷卻停止時，HV設(shè)施31也能夠可靠地冷卻而不必啟動壓縮機(jī)12。因?yàn)閴嚎s機(jī)12并不總是必須操作來冷卻HV設(shè)施31，所以壓縮機(jī)12的功耗能夠減小，由此改進(jìn)車輛的燃料效率。另外，能夠延長壓縮機(jī)12的壽命，從而能夠提高壓縮機(jī)12的可靠性。
[0100]圖7和圖8兩者均不出了地面60。冷卻部分30被布置成在與地面60垂直的豎直方向上低于冷凝器14。在在冷凝器14和冷卻部分30之間輸送制冷劑的回路中，冷卻部分30被布置在下方，而冷凝器14被布置在上方。冷凝器14布置在比冷卻部分30更高的位置。[0101]在此情形中，已經(jīng)在冷卻部分30中加熱并且蒸發(fā)的制冷劑蒸汽在回路內(nèi)上升并且到達(dá)冷凝器14，在此處它被冷卻從而它冷凝并且變成液體制冷劑。該液體制冷劑在回路內(nèi)因重力向下流動并且返回到冷卻部分30。S卩，冷卻部分30，冷凝器14和將冷卻部分30和冷凝器14連接到一起的制冷劑路徑形成熱虹吸式熱管。形成這個熱管使得可以提高從HV設(shè)施31到冷凝器14的熱傳遞效率。結(jié)果，即使當(dāng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時，也能夠有效率地冷卻HV設(shè)施31而不會增大功率。
[0102](第三示例性實(shí)施例)
[0103]圖9是在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10操作時冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的流動的框架格式，其示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)。圖10是在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時冷卻HV設(shè)施31的制冷劑的流動的框架格式，其示出了根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)。與圖7和8所示結(jié)構(gòu)相比較，利用根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)1，設(shè)置了兩個閥門57和58以替代作為切換閥52的三通閥53。
[0104]如圖9所示，當(dāng)在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10操作時閥門57完全地打開(即，閥門開度為100%)和閥門58完全地關(guān)閉(即，閥門開度為0%)時，如在圖9中所示，流量控制閥28的開度被調(diào)節(jié)為使得充分量的制冷劑流到冷卻部分30。結(jié)果，在冷卻HV設(shè)施31之后制冷劑能夠通過制冷劑通道36a、36b和24a而被可靠地引導(dǎo)到冷凝器15。在另一方面，如在圖10中所示，當(dāng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時，閥門58完全地打開，閥門57完全地關(guān)閉，并且流量控制閥28也被完全地關(guān)閉。結(jié)果，能夠形成使制冷劑在冷卻部分30和冷凝器14之間循環(huán)的回路。
[0105]以此方式，三通閥53或者成對的閥門57和58可以被用作切換制冷劑通道36與制冷劑通道21和24之間的連通狀態(tài)的切換閥52。在任一情形中，當(dāng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)10操作時和當(dāng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時，HV設(shè)施31都能夠被有效率地冷卻。
[0106]閥門57和58僅需要具有允許它們打開和關(guān)閉制冷劑通道的簡單結(jié)構(gòu)，從而它們是不昂貴的。結(jié)果，使用兩個閥門57和58替代三通閥53使得可以提供略不昂貴的冷卻系統(tǒng)I。在另一方面，布置三通閥53所需要的空間小于用于布置兩個閥門57和58的空間，從而能夠提供更小并且易于安裝在車輛中的冷卻系統(tǒng)I。
[0107]根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)I也具有止回閥55。在壓縮機(jī)12和冷凝器14之間的制冷劑通道21中，這個止回閥55布置在比制冷劑通道21和連通通道51在此處相連的位置更靠近壓縮機(jī)12的一側(cè)上。止回閥55允許制冷劑從壓縮機(jī)12流向冷凝器14，并且禁止制冷劑在相反方向上流動。
[0108]相應(yīng)地，如在圖10中所示，當(dāng)流量控制閥28完全地關(guān)閉(即，開度為0%)并且切換閥52被調(diào)節(jié)成使得制冷劑從制冷劑通道36a流到連通通道51但是并不流到制冷劑通道36b時，能夠可靠地形成使制冷劑在冷凝器14和冷卻部分30之間循環(huán)的制冷劑閉環(huán)路徑。
[0109]如果不設(shè)置止回閥55，則制冷劑可以從連通通道51流到位于壓縮機(jī)12側(cè)的制冷劑通道21。設(shè)置止回閥55使得可以可靠地禁止制冷劑從連通通道51流向壓縮機(jī)12側(cè)。結(jié)果，能夠防止當(dāng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時使用由制冷劑回路形成的熱管冷卻HV設(shè)施31的能力降低。因此，即使當(dāng)用于車輛艙室的冷卻停止時，HV設(shè)施31也能夠被有效地冷卻。
[0110]而且，如果在蒸汽壓縮制冷循環(huán)10停止時在制冷劑閉環(huán)路徑中存在的制冷劑不足，則能夠通過使壓縮機(jī)12工作僅短的時間段而將制冷劑經(jīng)由止回閥55供應(yīng)到閉環(huán)路徑。結(jié)果，能夠增大閉環(huán)中的制冷劑的量，從而能夠增大由熱管執(zhí)行的熱交換的量。因此，能夠確保熱管中的制冷劑的量，從而可以避免因制冷劑的量不足而對HV設(shè)施31的冷卻不充分。
[0111]在第一到第三示例性實(shí)施例中，描述了冷卻安裝在車輛中的電氣設(shè)備的冷卻系統(tǒng)1，其中HV設(shè)施被作為一個實(shí)例給出。電氣設(shè)備不限于所描述的電氣設(shè)備，例如換流器、馬達(dá)發(fā)電機(jī)等。即，電氣設(shè)備可以是任何適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備，只要它至少通過操作而產(chǎn)生熱。如果將要冷卻多個電氣設(shè)備，則該多個電氣設(shè)備優(yōu)選地具有共同的目標(biāo)冷卻溫度范圍。該目標(biāo)冷卻溫度范圍是這樣的溫度范圍，該溫度范圍適于用于電氣設(shè)備操作的溫度環(huán)境。
[0112]而且，由本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)I冷卻的熱源不限于安裝在車輛中的電氣設(shè)備，而可以是產(chǎn)生熱的任何設(shè)施，或者該設(shè)施的任何發(fā)熱部分。
[0113]雖然以上描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)還可以被適當(dāng)?shù)亟M合。而且，在這里所公開的示例性實(shí)施例的所有方面都僅僅是實(shí)例而絕對不應(yīng)該被理解為限制性的。本發(fā)明的范圍并不由先前的描述表征，而是由專利的權(quán)利要求的范圍表征，并且本申請的范圍旨在包括落在專利的權(quán)利要求的范圍內(nèi)以及與該范圍等同的含義內(nèi)的所有變形。
[0114]工業(yè)適用性
[0115]本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)可以特別有利地在設(shè)有諸如馬達(dá)發(fā)電機(jī)和換流器等的電氣設(shè)備的、諸如混合動力車輛、燃料電池車輛或者電動車輛等的車輛中用以冷卻使用蒸汽壓縮制冷循環(huán)來冷卻車輛內(nèi)部的電氣設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻系統(tǒng)，包括: 壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)使制冷劑循環(huán)； 冷凝器，所述冷凝器使所述制冷劑冷凝； 蓄液器，所述蓄液器貯存由所述冷凝器冷凝的液態(tài)的制冷劑； 減壓器，所述減壓器降低所述制冷劑的壓力； 蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器使由所述減壓器降低壓力的所述制冷劑蒸發(fā)； 第一通道和第二通道，所述制冷劑從所述蓄液器通過所述第一通道和所述第二通道流向所述減壓器，并且所述第一通道和所述第二通道被并聯(lián)設(shè)置；和 冷卻部分，所述冷卻部分沿著所述第二通道設(shè)置，并且使用所述制冷劑冷卻熱源， 其中，液態(tài)的制冷劑從所述蓄液器流過所述第二通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括流量控制閥(28)，所述流量控制閥被布置在所述第一通道中，并且調(diào)節(jié)流過所述第一通道的制冷劑的流量和流過所述第二通道的制冷劑的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 第三通道，所述制冷劑從所述壓縮機(jī)通過所述第三通道流向所述冷凝器；和連通通道，所述連通通道將所述第三通道與所述第二通道的在所述冷卻部分的下游的一部分連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括切換閥，所述切換閥切換在所述第三通道與所述第二通道的在所述冷卻部分的下游的所述部分之間的連通狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻部分被布置成比所述冷凝器低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二冷凝器，所述第二冷凝器被設(shè)置在路徑中，其中所述制冷劑從所述冷卻部分通過所述路徑流向所述減壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷凝器與所述第二冷凝器相比具有更高的從制冷劑放熱的放熱能力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括過濾器，所述過濾器被布置在所述第二通道中的所述冷卻部分的上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述過濾器被附接到所述第二通道的上游端部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第二通道的上游端部被布置在所述蓄液器內(nèi)的液相中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一通道的上游端部被布置在所述蓄液器內(nèi)的氣相中。
【文檔編號】F01P9/02GK103429867SQ201280013299
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月16日
【發(fā)明者】內(nèi)田和秀, 大野雄一, 川上芳昭, 城島悠樹, 高橋榮三, 佐藤幸介 申請人:豐田自動車株式會社