JP5730237B2 - 統合冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、異なる冷却媒体をそれぞれ使用する複数の冷却装置を用い、そのうちの一方の冷却装置の冷却媒体で他方の冷却装置の冷却媒体を冷却可能とした統合冷却システムに関する。

従来の統合冷却システムとしては、特許文献１に記載のものが知られている。
この従来の統合冷却システムは、自動車の電動モータなどエンジン以外の発熱体を冷却水で冷却する第１空冷熱交換器(サブ・ラジエータ)と、車両空調用の冷却媒体を冷却する第２空冷熱交換器（コンデンサ）と、を備えている。サブ・ラジエータの流出側タンク内に水冷熱交換器を配置し、サブ・ラジエータを循環する冷却水で空調機の冷却媒体を水冷した後にコンデンサへ流すようにしている。

また、別の従来の統合冷却システムとして、特許文献２に記載のものが知られている。
この従来の統合冷却システムは、ハイブリッド車に用いられ、空調用冷却器を、冷却媒体と冷却風との間で熱交換させる空冷凝縮器（空冷コンデンサ）と、冷却媒体と低温流体との間で熱交換させる水冷コンデンサと、で構成している。この低温流体は、電気系冷却器で冷却風と熱交換した電気系冷却水で、空調用媒体との間で熱交換させるものであり、水冷コンデンサに供給される。
一方、空冷凝縮器と水冷コンデンサとを結ぶ流路中には、制御バルブが設けられている。そして、コントローラにて、電気系冷却器に設けられた第１温度センサで検出された冷却水温度、および空冷凝縮器に設けられた第２温度センサで検出された冷媒温度に基づき、空調用冷媒を水冷コンデンサから空冷凝縮器に流通させる流路と、水冷コンデンサをバイパスして空調用冷媒を空冷凝縮器に流通させる流路と、のうちのいずれかの流路に切り換えるように制御バルブが制御される。

特開２０１０−１２７５０８号公報 特開２００６−１９９２０６号公報

しかしながら、上記従来の統合冷却システムには以下に説明するような問題がそれぞれある。
まず、前者の従来の統合冷却システムでは、サブ・ラジエータ内部に水冷熱交換器を配置しており、水冷熱交換器の内部には高圧の冷却媒体が流れるようになっているため、水冷熱交換器からサブ・ラジエータ内に冷媒液体が漏れると、サブ・ラジエータの熱交換効率が低下したり、サブ・ラジエータ側の冷却回路の内部圧力が高まってサブ・ラジエータやこの冷却回路の部品を損傷してしまったりしてしまう。

この対策を行うには、水冷熱交換器の液密性を高めるとともにサブ・ラジエータ側の冷却回路の部品の耐圧力性を高めなければならず、非常に高価で、かつ重量や寸法が大きなものになってしまう。

一方、後者の従来の統合冷却システムでは、電気系冷却器用の冷却水温度および空冷凝縮器用の冷媒温度に基づき、コントローラが制御バルブを制御して流路を切り替えるので、低負荷時の動力損失を低減することができるといったメリットがあるものの、水冷コンデンサから冷却媒体が漏れて電気系冷却水の回路に流れ込むと、前者の従来の統合冷却システムと同様の不具合が生じることは避けることはできない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、異なる冷却回路にそれぞれ設けた２つの熱交換器で冷却媒体と冷却水とをそれぞれ冷却するとともに冷却水で冷却媒体を冷却することが可能なようにした冷却システムにおいて、冷却媒体が漏れて冷却水に流れ込むことに対して可能な最良の対策を施すものの、使用期間中、すべての製品で漏れを完全に避けることは不可能であるとの立場に立って、万が一、冷却媒体が漏れて冷却水に流入しても、冷却水を利用する側の冷却回路の部品が損傷したり、その冷却回路での熱交換効率が大きく低下したりすることがないようにした統合冷却システムを提供することにある。

この目的のため、請求項１に記載の本発明による統合冷却システムは、車両の統合冷却システムであって、空冷コンデンサで空冷した冷却媒体を流す空調用冷却回路と、サブ・ラジエータで空冷した冷却水を流す強電系部品用冷却回路と、前記空冷コンデンサで冷却される前の冷却媒体を前記空冷した冷却水で冷却可能な水冷コンデンサと、前記空調用冷却回路中の前記空冷コンデンサの下流側と前記水冷コンデンサの上流側との間に設けられたコンプレッサと、前記空調用冷却回路中の前記コンプレッサの下流側と前記水冷コンデンサの上流側との間に設けられた第１切換えバルブと、前記水冷コンデンサの下流側と前記空冷コンデンサの上流側との間に設けられた第２切換えバルブと、前記強電系部品用冷却回路に設けられ、前記水冷コンデンサからの前記冷却媒体の漏れを検出する漏れ検出手段と、前記冷却媒体を、前記水冷コンデンサをバイパスさせて、前記空冷コンデンサの上流側に流すバイパス流路と、前記コンプレッサと前記第１切換えバルブとの間に設けられ、前記冷却媒体の温度を検出する冷媒温度センサと、前記サブ・ラジエータと前記水冷コンデンサとの間に設けられ、前記冷却水の温度を検出する水温センサと、前記漏れ検出手段での検出結果に応じて前記第１切換えバルブおよび前記第２切換えバルブの切換えを制御するコントローラと、を備え、前記第１切換えバルブは、前記空冷コンデンサの下流側を前記水冷コンデンサの上流側に連通するとともに前記バイパス流路から遮断する第１位置と、前記空冷コンデンサの下流側を前記水冷コンデンサの上流側から遮断するとともに前記バイパス流路に連通する第２位置と、の間で切換え可能であり、前記第２切換えバルブは、前記空冷コンデンサの上流側を水冷コンデンサの下流側に連結する第１位置と、前記空冷コンデンサの上流側を水冷コンデンサの下流側から遮断する第２位置と、前記冷却媒体を、前記空冷コンデンサをバイパスさせて前記空調用冷却回路を循環させる第３位置と、の間で切換え可能であり、前記コントローラは、前記漏れ検出手段が前記漏れを検出したときは、前記第１切換えバルブおよび前記第２切換えバルブの両方を第２位置に切り換えるように制御すると共に、前記冷媒温度センサで検出した前記冷却媒体の温度と、前記水温センサで検出した前記冷却水の温度とに基づき前記第１切換えバルブおよび前記第２切換えバルブの切換え位置を制御するようにした、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の本発明の統合冷却システムにあっては、万が一、冷却媒体が漏れて冷却水に流入しても、冷却水を利用する側の冷却回路の部品が損傷したり、その冷却回路での熱交換効率が大きく低下したりすることがないようにすることができる。また、ハイブリッド車や電気自動車の空調用冷却回路および強電系部品用冷却回路に適用するのに最適である。さらに、冷却媒体の温度および冷却水の温度に応じて、第１切換えバルブおよび第２切換えバルブの切換え位置を制御するので、通常時、高水温時、冬場など、使用環境に応じて冷却媒体の冷却の程度を最適に行うことが可能となる。

本発明の実施例１の統合冷却システムの全体構成を示すブロック図である。 実施例１の主要部を示す斜視図である。 実施例１の統合冷却システムで用いられるコントローラで実行される、切換えバルブの切換え制御のフロー・チャートを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

実施例１の統合冷却システムは、内燃機関と電気モータとを搭載し、いずれか一方および両方での駆動が可能なハイブリッド車に用いられる。

図１は実施例１の統合冷却システムの全体構成を示すブロック図であり、また図２は実施例１の統合冷却システムの主要部を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、実施例１の統合冷却システムは、空調システムの冷却媒体の空調用冷却回路ACと、電気モータやインバータ等の強電部品を冷却する冷却水の強電系部品冷却回路ECと、を備えている。これらの空調用冷却回路ACと強電系部品冷却回路ECとは、水冷コンデンサ5で互いの冷却媒体間で熱交換が可能なように統合されている。

空調用冷却回路ACは、空冷コンデンサ1と、エクスパンション・バルブ2と、エバポレータ3と、コンプレッサ4と、水冷コンデンサ5と、第１切換えバルブV1と、第２切換えバルブV2と、これら間を接続するパイプ等の流路12〜19と、を有する。
これらの部品間を流れる冷却媒体としては、たとえばHFC-134a（化学式：CH₂FCF₃）を用いる。冷却媒体の流れ方向は、図１中、矢印で示している。
なお、空冷コンデンサ1は、本発明の第１熱交換器に相当する。また水冷コンデンサ5は強電系部品冷却回路ECの一部をも構成するほか、本発明の第３熱交換器に相当する。

空冷コンデンサ1は、互いに離間した流入側のタンク1aおよび流出側のタンク1bと、これらのタンク１ｂ、1c間を接続する複数のチューブ（あるいは交互に配列したチューブと冷却フィン）を有するコア部1cと、を有する。流入側タンク1aから流入した冷却媒体は、流出側タンク1bへ向かってコア部1cを流れる間に、冷却媒体と走行風やモーター・ファンによる強制風との間で熱交換が行われ、冷却される。
ここで空気冷却された冷却媒体は、流路12を通ってエクスパンション・バルブ2へ流れる。

エクスパンション・バルブ2は、空冷コンデンサ1で冷やされ過冷却液となった冷却媒体を低圧にするとともに絞ることで、冷却媒体を低温かつ低圧の霧状の冷却媒体として気化しやすいようにする。このようにした気化された冷却媒体は、流路13を通ってエバポレータ3へと送られる。

エバポレータ3は、車室内に配設され図示を省略したエアコン・ユニットの送風ダクト内に配置されていて、エクスパンション・バルブ2を通過して減圧膨張した低温低圧の冷却媒体を、送風機の空気流を受けて蒸発させ、送風ダクト内を車室へ向けて流れる空気流を冷却する。
エバポレータ3から出た冷却媒体は、流路14を通ってコンプレッサ4の入口へ送り出される。

コンプレッサ4は、エバポレータ3から送られてきた冷却媒体を圧縮して高圧にするもので、たとえば吐出容量可変形のコンプレッサで構成し、コントローラ11から図示しない容量制御用電磁弁に出力される容量制御信号に対応して吐出容量が変化（数％〜１００％）するようにしている。このコンプレッサ4は、図示を省略した電磁クラッチ又はディレクト・プーリ（電磁クラッチなし）を介して図示しない電動モータによってベルト駆動される。
コンプレッサ4の出口から吐き出された冷却媒体は、流路15を通って水冷コンデンサ5あるいはこれをバイパスして流路18を通って空冷コンデンサ1へ送られる。

水冷コンデンサ5は、この内部の流路内を冷却媒体が流れされ、この流路のさらに内側の流路に強電系回路ECの冷却水が流されることで、冷却媒体と冷却水との間で熱交換が行なわれ、冷却媒体を冷却可能としている。
水冷コンデンサ5から流出した冷却媒体は、流路17を通って空冷コンデンサ1あるいはこれをバイパスし流路19を通ってエクスパンション・バルブ2へと戻される。

なお、同図中には明示しないが、空冷コンデンサ1とエクスパンション・バルブ2との間にリキッド・タンクを設けて、空冷コンデンサ1で液化された高圧中温の液化冷却媒体に含まれる水分やゴミをフィルタ部で取り除くとともに、余分な冷却媒体を一時的に溜めておき、急冷時等に冷却媒体が十分に供給できるようにしてもよい。

一方、強電系回路ECは、水冷コンデンサ5と、サブ・ラジエータ6と、強電部品冷却部7と、これらを接続するパイプ等の流路20〜22と、を有し、これらの間を冷却水が流れるようにしてある。
なお、冷却水の流れ方向を、図１中に矢印で示してある。また、サブ・ラジエータ６は、本発明の第２熱交換器に相当する。

水冷コンデンサ5は、上記で説明したように、冷却水で空調用冷却回路ACを流れる冷却媒体を冷却可能である。
水冷コンデンサ5から流出した冷却水は、流路20を通って強電系部品冷却部７へ送られる。

サブ・ラジエータ6は、離間された流入側のタンク6aおよび流出側のタンク6bと、これらの両タンク6a、6b間を接続する複数のチューブおよび隣り合うチューブ間に配置された冷却フィンを有するコア部6cと、を備えている。
強電系部品冷却部７で温められた冷却水は、流入側タンク6aから流入して流出側タンク6bへ向かってコア部6cを流れる際に、走行風やモーター・ファンによる強制風と冷却水との間で熱交換を行い、冷却水を冷却して流路22を通って水冷コンデンサ5へ送られる。
なお、サブ・ラジエータ6は、本発明の第２熱交換器に相当する。

強電系部品冷却部7は、電気モータのケース内部に形成した冷却通路やインバータのケースの底部に形成した冷却通路等であって、これらにサブ・ラジエータ６で冷却された冷却水を流すことで、電気モータやインバータ等の強電系部品で発熱した熱を奪うことでこれらを冷却する。
強電系部品を冷却することで温められた冷却水は、流路21を通ってサブ・ラジエータ6へ送られる。

図２に、空冷コンデンサ1、サブ・コンデンサ6、水冷コンデンサ5、および内燃機関を冷却するラジエータR等の配置例を示す。
この配置では、ラジエータRの上流側に空冷コンデンサ1が隣接配置されるとともに、ラジエータRの上にサブ・コンデンサ6が配置される。水冷コンデンサ5は、ラジエータRの下流側の側方に配置してある。
なお、これらの配置は、上記に限られず、上記特許文献２に記載されている配置のヴァリエーションのいずれであってもよく、また、水冷コンデンサ5をサブ・コンデンサ6の流出側タンク6bの内部に配置するなどしてもよい。

また、図１に示すように、空調用冷却回路ACには、コンプレッサ4と水冷コンデンサ5の間を結ぶ流路15の途中に第１切換えバルブV1が、また水冷コンデンサ5と空冷コンデンサ1との間を結ぶ流路17の途中に第２切換えバルブV2がそれぞれ設けられる。
さらに、コンプレッサ4と第１切換えバルブV1との間を結ぶ流路15の上流側部分には、冷媒温度センサ8と圧力センサ９とが設けられるとともに、サブ・ラジエータ6と水冷コンデンサ5との間を結ぶ流路22には、水温センサ10が設けられる。

第１切換えバルブV1は、コンプレッサ4と空冷コンデンサ1および第１切換えバルブV1の間を結ぶ、流路15の上流側部分と、第１切換えバルブV1および水冷コンデンサ5の間を結ぶ、流路15の下流側部分と、を連通するとともに、コンプレッサ4と空冷コンデンサ1および第１切換えバルブV1の間を結ぶ流路15の上流側部分を第１切換えバルブV1および空冷コンデンサ1の間を結ぶ流路18（この一部は空冷コンデンサ1および第２切換えバルブV2の間を結ぶ流路17の下流側部分と共有）から遮断する第１位置と、流路15の上記上流側部分を流路15の上記下流側部分から遮断するとともに、流路15の上記上流側部分と流路18とを連通する第２位置と、の間で切換え可能である。

第２切換えバルブV2は、空冷コンデンサ1および第２切換えバルブV2の間を結ぶ、流路17の上流側部分と、第２切換えバルブV2および空冷コンデンサ1の間を結ぶ、流路17の下流側部分と、を連通するとともに、流路17の上記上流側部分を第２切換えバルブV2およびエクスパンション・バルブ2の間を結ぶ流路19から遮断する第１位置と、流路17の上記上流側部分を流路17の下流側部分から遮断するとともに、流路17の上記上流側部分と流路19とを連通する第２位置と、流路17の下流側部分を上流側部分から遮断する第３位置と、の間で切換え可能である。

これらの第１、第２切換えバルブV1、V2は、コントローラ11により切換え制御される。
なお、第１切換えバルブV1は水冷コンデンサ5の流入口にできるだけ近い位置に、また第２切換えバルブV2は水冷コンデンサ5の流出口にできるだけ近い位置に、それぞれ配置するのが望ましい（図１では見やすくするため離して描いてある。）

冷媒温度センサ8は、コンプレッサ4から流出し流路15の上流側部分を流れる冷却媒体の温度Taを検出し、その検出信号をコントローラ11に送る。
圧力センサ9は、コンプレッサ4から流出され流路15の上流側部分における冷却媒体の圧力を検出し、その検出信号をコントローラ11に送る。なお、圧力センサ9は、本発明の漏れ検出手段に相当する。
水温センサ10は、サブ・ラジエータ6から流出し流路22を流れる冷却水の温度Tbを検出し、その検出信号をコントローラ11に送る。
また、コントローラ11には、外気温度Tcを検出する外気温度センサ23を接続して、その検出信号を受け取るようにしている。

コントローラ11は、マイクロコンピュータで構成され、冷媒温度センサ8、圧力センサ9、水温センサ10からそれぞれ送られてきた検出信号に基づき、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2の切換えを制御する。このバルブの切換え制御は、図３のフロー・チャートにしたがって実行される。この詳細は後で説明する。

次に、本実施例の冷却システムの作用につき、図１および図３に基づいて説明する。
上記のように構成された冷却システムにあっては、通常時は、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2がともに第１位置にある。
したがって、空調用冷却回路ACでは、冷却媒体は空冷コンデンサ１で空冷されて過冷却液の状態となって流路12を通ってエクスパンション・バルブ2に送られる。

エクスパンション・バルブ2では、過冷却液の状態の冷却媒体を低圧化して絞ることにより、低温かつ低圧の霧状の冷却媒体として気化しやすいようにする。このようにして気化された冷却媒体は、流路13を通ってエバポレータ3へ送られ、ここでエクスパンション・バルブ2を通過して減圧膨張した低温低圧の冷却媒体を、送風機の空気流を受けて蒸発させ、低温になった冷却媒体で、送風ダクト内を車室へ向けて流れる空気流を冷却し、車室内を冷房する。
エバポレータ3で熱交換して温められた冷却媒体は、流路14を通ってコンプレッサ4に送られる。

コンプレッサ4では、冷却媒体が圧縮して高圧にされた（したがって温度も上昇する）後、流路15、第１切換えバルブV1を通って水冷コンデンサ5へ送られる。
冷却媒体は、水冷コンデンサ5を通過するとき、強電系部品冷却回路ECの冷却水と熱交換を行って冷却され、流路17を通って空冷コンデンサ1でさらに冷却されて流路12を通ってエクスパンション・バルブ2へ送られる。
このようにして、冷却媒体は、空調用冷却回路ACを循環する。

一方、強電系部品回路ECでは、強電系部品冷却部７で強電系部品を冷却して温められた冷却水は、流路21を通ってサブ・ラジエータ6に送られる。冷却水は、サブ・ラジエータ6で空冷され流路22を通って水冷コンデンサ5に送られる。
水冷コンデンサ5では、サブ・ラジエータ6で冷却された低温の冷却水と、空調用冷却回路ACのコンプレッサ4から水冷コンデンサ5に流入してきた冷却媒体との間で熱交換が行われ、冷却媒体は冷却水で冷却された後、流路20を通って強電系部品冷却部7に送られる。
冷却水は、水冷コンデンサ5で若干温められるものの、強電部品を冷却するには十分低い温度であるので、強電部品を冷却して流路21を通ってサブ・ラジエータ6へ戻る。このようにして、冷却水は強電系部品冷却回路ECを循環する。

また、強電系部品の負荷が大きく発熱量が多いと冷却水の温度は高温となる。このような場合は、水冷コンデンサ5において冷却水でコンプレッサ4から吐出された冷却媒体を冷却することはできないので、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2の両方を第２位置にすることで、冷却媒体は空冷コンデンサ1のみで冷却するようにする。
すなわち、冷却媒体は、空冷コンデンサ1で冷却されて、上記通常時と同じようにエクスパンション・バルブ2、エバポレータ3、コンプレッサ4をこれらの順に流れ、車室を冷房するが、コンプレッサ4から吐き出された冷却媒体は、流路15の上流側部分、第１切換えバルブV1、流路18を通って空冷コンデンサ1へ戻される。このとき、冷却媒体は、流路15の下流側部分および流路17の上流側部分には流れることはできなくなる。
この結果、冷却媒体は、水冷コンデンサ5で高温の冷却水と熱交換を行うことはない。
強電系部品冷却回路ECでは、冷却水が通常時と同様に流れるが、上述したように水冷コンデンサ5で冷却媒体と熱交換を行なわない点だけが異なる。

また、冬場などのように、車室を冷房することはないものの、フロント・ウィンドウの曇り取りのため、空調システムを作動させることがある。このとき、冷却媒体をあまり冷却しすぎると、空調サイクルの安定性を阻害するので、このような場合には、第１切換えバルブV1は第２位置に、また第２切換えバルブV2は第２位置にして、冷却媒体が空冷コンデンサ1をバイパスするようにする。

すなわち、コンプレッサ4から吐き出された冷却媒体は、流路15を通って水冷コンデンサ5に送られ、ここで強電系部品冷却回路ECを流れる冷却水と熱交換を行って冷却される。なお、ここでの冷却能力は空冷コンデンサ1での冷却能力よりかなり低い。
水冷コンデンサ5で冷却された冷却媒体は、流路17の上流側部分、第２切換えバルブV2、流路19を通って、空冷コンデンサ1をバイパスし、エクスパンション・バルブ3に送られる。以後、エバポレータ13を経てコンプレッサ4に戻される。
強電系部品冷却回路ECを流れる冷却水は、上記通常時と同じである。

また、電気自動車でエンジンがない場合やハイブリッド車でエンジンを作動させずエンジンが冷えている場合の空調には、ヒート・ポンプ・システムを本実施例の冷却システムと組み合わせて排気熱を有効に活用する場合にも、冷却媒体は、冷却し過ぎを避けるため、空冷コンデンサ1では熱交換を行わず、水冷コンデンサ5のみで熱交換を行うようにするので、上記冬場の場合と同じバルブ切換え位置に切換えバルブV1、V2を切換え制御することになる。

また、万が一、冷却媒体が空調用冷却回路ACから漏れた場合には、この回路AC内での圧力が低下するので、通常時以上に低下すると、流路15中に配置した圧力センサ9で検出した圧力に基づきコントローラ11が冷却媒体の漏れを検知し、空調用冷却回路ACが強電系部品冷却回路ECから遮断されて独立するように、第１切換えバルブV1を第２位置に、また第２切換えバルブV2を第３位置にそれぞれ切り換える。

この結果、コンプレッサ4から流路15の上流側部分に吐出された冷却媒体は、第１切換えバルブV1で流路15の下流側部分から遮断され、流路18に連通されて空冷コンデンサ1へ送られる。一方、流路17の下流側部分は、第２切換えバルブV2で流路17の上流側部分から遮断される。
したがって、水冷コンデンサ5には、流路15の上流側部分からも、また流路17の下流側部分からも冷却媒体が流入してくることはない。

この結果、万が一、上記冷却媒体の漏れが水冷コンデンサ5内で漏れて強電系部品冷却回路ECの冷却水へ流れ込んだとしても、第１、第２切換えバルブV1、V2を水冷コンデンサ5の近くに配置しておけばその漏れ量はわずかに抑えられるため、車両の走行に必要な強電系部品冷却回路ECの冷却効率の低下はほとんど生じず、また強電系部品冷却回路EC内の圧力が高くなってこの部品、たとえばサブ・ラジエータ6が破損するといったような不具合をなくすことができる。
一方、漏れが水冷コンデンサ5以外の部位であった場合には、空調用冷却回路ACは使用不可になることもあるが、強電系部品冷却回路ECの上記不具合はもともと発生しないので問題ない。
なお、このように冷却媒体の漏れが検出されたら、空調用冷却回路ACは強制的に停止される。

本実施例の冷却システムの上記作動を行うにあったっては、コントローラ11で図３のフロー・チャートを実行する。
以下、第１、第２切換えバルブV1、V2の切換え制御につき、フロー・チャートにしたがって説明する。

電源が入れられるとイニシャライズの後、図３のフロー・チャートに示すように、コントローラ11では、まずステップS1で圧力センサ9から空調用冷却回路ACの流路15の上流側部分を流れている冷却媒体の圧力Pの検出信号を受けとる。
続いて、ステップS2に進む。

ステップS2では、読み込んだ冷却媒体の圧力Pが所定値Pc以下であるか否かを判定する。判定結果がNOの場合にはステップS3へ進み、判定結果がYESの場合はステップS12に進む。
ここでの判定は、空調用冷却回路ACから冷却媒体が漏れているか否かを検出するためのものである。したがって所定値Pcは、空調用冷却回路ACから冷却媒体が漏れていない場合にあり得る最低圧力よりもやや低い値に設定する。

ステップS3では、冷媒温度センサ8にて検出した、コンプレッサ4から吐き出された冷却媒体の温度Taを、また、水温センサ10にて検出した、サブ・ラジエータ6から流出した冷却水の温度Tbを、また外気温度センサ23にて検出した、外気温度Tcを、コントローラ11が読み込む。
続いて、ステップS4に進む。

ステップS4では、外気温度Tcが第１所定温度T1以下であるか否かを判定する。判定結果がYESであればステップS11へ、また判定結果がNOであればステップS5に進む。
ここで、第１所定温度T1は、冬場であるか否かを判定するための低い温度に設定してある。

ステップS5では、冷却水の温度Tｂが第２所定温度T2以下であるか否かを判定する。この判定結果がYESであればステップS6へ進み、判定結果がNOであればステップS10へ進む。
ここでの判定は、負荷の増大により冷却水の温度Tcが所定温度T2より高く上昇した状態にあるのか否かを判定にするものであり、したがって所定値T2はたとえば65℃とする。

ステップS6では、冷却水の温度Tbが冷却媒体の温度Ta以下であるか否かを判定する。判定結果がYESであれば、通常状態であるとしてステップS7へ進み、判定結果がNOであれば、ステップS10へ進む。

ステップS7では、冷却媒体の温度Taが第３所定温度T3以下であるか否かを判定する。この判定結果がNOであればステップS8へ、また判定結果がYESであればステップS9へ進む。
ここでの判定は、冷却媒体が第３所定温度T3以下の低温であり、空冷コンデンサ1で冷却する必要のない温度領域にあるか否かを判定するものである。

ステップS8では、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2の両方を第１位置にする。この結果、流路15の上流側部分と下流側部分とが、また流路17の上流側部分とがそれぞれ連通される。
したがって、冷却媒体は水冷コンデンサ5へ流れてここで冷却水により冷却されて後、空冷コンデンサ1へ送られる。
続いて、ステップS1に戻る。

ステップS９では、第１切換えバルブV1を第１位置に、また第２切換えバルブV2を第３位置にする。この結果、流路15の上流側部分とこの下流側部分連通され、また流路17の上流側部分がこの下流側部分から遮断されるとともに流路19に連通される。
したがって、コンプレッサ4から吐出した冷却媒体は、水冷コンデンサ５で冷却されたのち、空冷コンデンサ1をバイパスして空調用冷却回路ACを循環するので、冷却され過ぎるといった心配はない。また、ヒート・パイプ・システムを組み合わせて、排気ガスの熱を利用することも可能である。
続いて、ステップS1に戻る。

ステップS10では、第１切換えバルブV1と第２切換えバルブV2の両方を第２位置にする。この結果、流路15の上流側部分がこの下流側部分から遮断するとともに、流路18に接続される。また、流路17の下流側部分がこの上流側部分から遮断される。
したがって、冷却媒体は、水冷コンデンサ5をバイパスして空冷コンデンサ12にて冷却され、強電系部品冷却回路ECから独立して、空調用冷却回路ACを循環する。
続いて、ステップS1に戻る。

ステップS11では、第１切換えバルブV1を第１位置に、また第２切換えバルブV2を第３位置にする。この結果、コンプレッサ4から吐出された第１冷却媒体は、水冷コンデンサ5で冷却されたのち、水冷コンデンサ１をバイパスしてエクスパンション・バルブ2〜コンプレッサ4へと流れる。
続いて、ステップS1に戻る。

ステップS12では、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2の両方を第２位置にする。この結果、流路15の上流側部分はこの下流側部分から遮断されるとともに流路18に連通される。また、流路17の下流側はこの上流側から遮断される。
したがって、水冷コンデンサ5は、空調用冷却回路ACから切り離されて、水冷コンデンサ５ないにあった冷却媒体以外は新たに流入してくることはない。

なお、サブ・ラジエータ6側の強電系部品冷却回路ECの内部圧力が高くなり、圧力センサで所定値以上の圧力を検出した場合、すなわち強電系部品冷却回路ECにおいて冷却媒体の漏れを検出した場合には、強電系部品冷却回路ECへの冷却媒体の供給を遮断するが、冷却媒体の漏れを生じた強電系部品冷回路ECでは均圧するまで冷却媒体が漏れ続けると、強電系部品冷却回路ECの部品が破損する可能性がある。
したがって、圧力センサ9で所定値以上の圧力を検出した場合には、コンプレッサ4を停止させて空調用冷却回路ACの冷媒圧力を低減させる。あるいは空冷コンデンサ1用のファンを高回転させて空調用冷却回路ACの冷媒圧力を低減させることによって水冷コンデンサ5内の圧力を減らして冷凍サイクルの冷却媒体の循環量を減らすようにする。
冷媒漏れを検出する検出手段としては、水冷コンデンサ5とサブ・ラジエータ6とが熱交換する近傍に圧力センサ９を設定するが、圧力センサ9は水冷コンデンサ5の冷却用水経路内に設けることが望ましい。

以上、説明したように、本実施例の冷却システムにあっては、以下の効果を得ることができる。
圧力センサ9で空調用冷却回路ACからの冷却媒体の漏れを検出したら、第１切換えバルブV1がコンプレッサ4と水冷コンデンサ5との間の流路15の上流側部分をこの下流側部分から遮断するとともに、第２切換えバルブV2が水冷コンデンサ5と空冷コンデンサ1との間の流路17の下流側部分をこの上流側部分から遮断するようにした。

これにより、空調用冷却回路ACから水冷コンデンサ5、したがって強電系部品回路ECを切り離すことができる。この結果、空調用冷却回路ACから冷却媒体が漏れたときは、たとえ水冷コンデンサ5で上記漏れが生じて空調用冷却回路ACから強電系部品回路ECへ流れ込んでも、その流入量は流路15の下流側部分および流路17の上流側部分（これらの部分は短く設定されている）にあった分と水冷コンデンサ5内にあった分の少量のみである。
したがって、強電系部品回路ECの冷却効率の低下はほとんどなく、また高圧になることもないので強電系部品回路ECの損傷の心配もない。

また、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2の切換えを、流路15中の冷媒温度センサ8および流路22中の水温センサ10のそれぞれの検出温度に応じて制御するようにした。
したがって、通常時、高水温時、冬場など、その使用環境に応じて第１冷却冷媒が空冷コンデンサ1、水冷コンデンサ5の両方を通ったり、一方をバイパスしたり、両方をバイパスさせたりして最適な冷却機能を発揮させることができる。また、ヒート・ポンプ・システムを組み合わせて使用することも可能となる。

以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、本実施例の統合冷却システムは、ハイブリッド車に適用したが、電気自動車、あるいはその他の装置等に適用してもよい。
その際、第１切換えバルブV1および第２切換えバルブV2の切換えの制御は、その使用目的、使用環境に応じて適宜、変更可能である。

また、冷却媒体の漏れを検出するのは、実施例の圧力センサに限られず、他の手段でもよい。

R ラジエータ
1 空冷コンデンサ（第１熱交換器）
2 エクスパンション・バルブ
3 エバポレータ
4 コンプレッサ
5 水冷コンデンサ(第３熱交換器)
6 サブ・ラジエータ（第２熱交換器）
7 強電系部品冷却部
8 冷媒温度センサ
9 圧力センサ
10 水温センサ
11 コントローラ
12〜22 流路
23 外気温度センサ

Claims (1)

1. 車両の統合冷却システムであって、
   空冷コンデンサで空冷した冷却媒体を流す空調用冷却回路と、
   サブ・ラジエータで空冷した冷却水を流す強電系部品用冷却回路と、
   前記空冷コンデンサで冷却される前の冷却媒体を前記空冷した冷却水で冷却可能な水冷コンデンサと、
   前記空調用冷却回路中の前記空冷コンデンサの下流側と前記水冷コンデンサの上流側との間に設けられたコンプレッサと、
   前記空調用冷却回路中の前記コンプレッサの下流側と前記水冷コンデンサの上流側との間に設けられた第１切換えバルブと、
   前記水冷コンデンサの下流側と前記空冷コンデンサの上流側との間に設けられた第２切換えバルブと、
   前記強電系部品用冷却回路に設けられ、前記水冷コンデンサからの前記冷却媒体の漏れを検出する漏れ検出手段と、
   前記冷却媒体を、前記水冷コンデンサをバイパスさせて、前記空冷コンデンサの上流側に流すバイパス流路と、
   前記コンプレッサと前記第１切換えバルブとの間に設けられ、前記冷却媒体の温度を検出する冷媒温度センサと、
   前記サブ・ラジエータと前記水冷コンデンサとの間に設けられ、前記冷却水の温度を検出する水温センサと、
   前記漏れ検出手段での検出結果に応じて前記第１切換えバルブおよび前記第２切換えバルブの切換えを制御するコントローラと、
   を備え、
   前記第１切換えバルブは、前記空冷コンデンサの下流側を前記水冷コンデンサの上流側に連通するとともに前記バイパス流路から遮断する第１位置と、前記空冷コンデンサの下流側を前記水冷コンデンサの上流側から遮断するとともに前記バイパス流路に連通する第２位置と、の間で切換え可能であり、
   前記第２切換えバルブは、前記空冷コンデンサの上流側を水冷コンデンサの下流側に連結する第１位置と、前記空冷コンデンサの上流側を水冷コンデンサの下流側から遮断する第２位置と、前記冷却媒体を、前記空冷コンデンサをバイパスさせて前記空調用冷却回路を循環させる第３位置と、の間で切換え可能であり、
   前記コントローラは、前記漏れ検出手段が前記漏れを検出したときは、前記第１切換えバルブおよび前記第２切換えバルブの両方を第２位置に切り換えるように制御すると共に、前記冷媒温度センサで検出した前記冷却媒体の温度と、前記水温センサで検出した前記冷却水の温度とに基づき前記第１切換えバルブおよび前記第２切換えバルブの切換え位置を制御するようにした、
   ことを特徴とする統合冷却システム。

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