JP4763641B2 - Cooling system for heat source - Google Patents
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Description
本発明は、熱源を冷却するための熱源用冷却システムに関する。 The present invention relates to a heat source cooling system for cooling a heat source.
車両に搭載された内燃機関などの熱源を冷却するための熱源用冷却システムがある。このような熱源用冷却システムは、熱源を冷却するための冷却用媒体が熱源及び放熱器を経由して循環する循環路と、循環路の分岐部から分岐し、放熱器をバイパスして、循環路の合流部で合流するバイパス路と、分岐部又は合流部に設けられ、放熱器及びバイパス路を通流する冷却用媒体の流量を調節するサーモスタットと、冷却用媒体の通流を付勢するポンプと、を備えている。上記ポンプとしては、内燃機関の駆動力を利用して作動する機械式ポンプ又は電動式ポンプが用いられる。 There is a heat source cooling system for cooling a heat source such as an internal combustion engine mounted on a vehicle. Such a heat source cooling system has a circulation path through which a cooling medium for cooling the heat source circulates via the heat source and the radiator, and branches from the branch portion of the circulation path, bypasses the radiator and circulates. A bypass path that merges at the merge section of the path, a thermostat that is provided at the branch or merge section and adjusts the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator and the bypass path, and energizes the flow of the cooling medium And a pump. As the pump, a mechanical pump or an electric pump that operates using the driving force of the internal combustion engine is used.
このような熱源用冷却システムでは、熱源からの冷却用媒体の流出温度が高くなるほど放熱器における放熱量が大きくなるように、つまり、放熱器を通流する冷却用媒体の量が多くなるように調節する必要がある。そのため、サーモスタットを、熱源の流出口側、放熱器側、及び、熱源の流入口側のそれぞれと接続されている冷却用媒体の流路の合流部又は分岐部に設けてある。そして、サーモスタットは、熱源の流出口側から流れてきた冷却用媒体を、放熱器側に多く流して冷却用媒体の放熱を行うか、又は、バイパス路側に多く流して冷却用媒体の放熱をほとんど行わないかを温度に応じて自動的に切り換えている。 In such a heat source cooling system, the higher the outflow temperature of the cooling medium from the heat source, the greater the amount of heat dissipated in the radiator, that is, the greater the amount of cooling medium flowing through the radiator. It needs to be adjusted. Therefore, the thermostat is provided in the junction part or branch part of the flow path of the cooling medium connected to each of the outlet side of the heat source, the radiator side, and the inlet side of the heat source. The thermostat radiates a large amount of cooling medium flowing from the outlet side of the heat source to the radiator side to dissipate the cooling medium, or flows a large amount to the bypass path side to radiate most of the cooling medium. Whether or not to perform is automatically switched according to the temperature.
つまり、熱源からの冷却用媒体の流出温度が高くなるとサーモスタットが作動して、放熱器を通流する冷却用媒体の量が多くなり、循環路を通流する間に放熱器によって冷却用媒体の温度が低下させられる。そして、温度が低下した冷却用媒体が熱源に再流入する。
また、熱源の始動時など、熱源からの冷却用媒体の流出温度が低い場合には、冷却用媒体は放熱器が設けられた循環路をほとんど通流せず、バイパス路を通流するようになる。その結果、冷却用媒体は放熱量が抑えられたまま熱源に再流入するので、熱源の暖機運転を確実に行えるようになる。
In other words, when the outflow temperature of the cooling medium from the heat source becomes high, the thermostat operates, and the amount of the cooling medium flowing through the radiator increases, and the cooling medium flows through the circulation path by the radiator. The temperature is lowered. Then, the cooling medium whose temperature has decreased falls back into the heat source.
In addition, when the temperature of the cooling medium flowing out from the heat source is low, such as when the heat source is started, the cooling medium hardly flows through the circulation path provided with the radiator, but flows through the bypass path. . As a result, the cooling medium re-enters the heat source while suppressing the heat radiation amount, so that the heat source can be reliably warmed up.
従来の熱源用冷却システムにおいて、内燃機関(熱源)の駆動力を利用して作動する機械式ポンプを用いた場合、機械式ポンプの作動状態は、内燃機関の作動状態に応じて左右されるため、冷却用媒体の流量を制御することはできない。つまり、熱源用冷却システムにおいて、冷却用媒体は、内燃機関の作動状態に応じて常に一定以上の流量で通流される。内燃機関の信頼性確保のため、内燃機関のほとんどの作動状態で、必要量以上の冷却用媒体が通流される。 In a conventional cooling system for a heat source, when a mechanical pump that operates using the driving force of an internal combustion engine (heat source) is used, the operating state of the mechanical pump depends on the operating state of the internal combustion engine. The flow rate of the cooling medium cannot be controlled. In other words, in the heat source cooling system, the cooling medium is always passed at a flow rate of a certain level or more according to the operating state of the internal combustion engine. In order to ensure the reliability of the internal combustion engine, more cooling medium than necessary is passed in most operating states of the internal combustion engine.
一方で、従来の熱源用冷却システムにおいて電動式ポンプを用いた場合、循環路における冷却用媒体の流量を自在に制御することができる。その結果、電動式ポンプの出力を機械式ポンプに比べて小さくして、電動式ポンプで消費される電力量を削減できるという利点がある。
但し、電動式ポンプの出力を小さくすると、サーモスタットに流入する冷却用媒体の流量も少なくなるため、冷却用媒体の温度が上昇したとしてもサーモスタットが温まり難くなる。つまり、電動式ポンプを用いた場合、冷却用媒体の温度が低い状態において、通流する冷却用媒体の流量を少なくしていると(即ち、サーモスタットを通流する冷却用媒体の量を少なくしていると)、冷却用媒体の温度上昇に対してサーモスタットの作動が遅れてしまうという問題がある。これは、サーモスタットを構成する感温部などの各部品には熱容量があるため、冷却用媒体の流量が少ないと、冷却用媒体の温度が上昇してきてもサーモスタットの感温部を暖めるのに時間がかかるからである。
On the other hand, when an electric pump is used in a conventional heat source cooling system, the flow rate of the cooling medium in the circulation path can be freely controlled. As a result, there is an advantage that the electric power consumed by the electric pump can be reduced by making the output of the electric pump smaller than that of the mechanical pump.
However, if the output of the electric pump is reduced, the flow rate of the cooling medium flowing into the thermostat is also reduced, so that even if the temperature of the cooling medium rises, it becomes difficult for the thermostat to warm up. In other words, when an electric pump is used, if the flow rate of the cooling medium flowing through is reduced when the temperature of the cooling medium is low (that is, the amount of the cooling medium flowing through the thermostat is reduced). There is a problem that the operation of the thermostat is delayed with respect to the temperature rise of the cooling medium. This is because each part of the thermostat, such as the temperature sensing part, has a heat capacity, so if the flow rate of the cooling medium is low, it takes time to warm the temperature sensing part of the thermostat even if the temperature of the cooling medium rises. Because it takes.
例えば、図1は、サーモスタット4が、熱源1の流出口13の側、放熱器5の側、及び、熱源1の流入口14の側のそれぞれと接続されている冷却用媒体の流路の合流部12に設けられた場合の図である。この場合、冷却用媒体の温度が低い状態では、サーモスタット4の放熱器5の側の開口部Bは閉じられており、サーモスタット4は、熱源1の流出口13の側の開口部Aから流入した冷却用媒体を、熱源1の流入口14の側の開口部Bに流している。このような状態において、熱源の流出口13の側から流れてきた冷却用媒体の温度が上昇し始めた時点では、サーモスタット4の放熱器5の側の開口部Bには冷却用媒体は流れていないので、サーモスタット4の放熱器5の側の開口部Bに存在する冷却用媒体の温度は低いままである。
よって、サーモスタット4を構成する感温部などの各部品の熱容量を考慮すると、サーモスタット4の開口部A側の温度が上昇しても、サーモスタット4の開口部B側の温度が低いままでは、サーモスタット4の感温部の温度上昇が素早く行われない。つまり、従来は冷却用媒体の流量が少ないとサーモスタットの作動が遅れる、即ち、放熱器5を通流する冷却用媒体の流量増加が素早く行われないという問題が発生する。その結果、熱源の温度が急上昇するような場合、熱源の冷却を十分に行えないという問題に至る。
For example, FIG. 1 shows that the thermostat 4 joins the flow path of the cooling medium connected to the
Therefore, in consideration of the heat capacity of each component such as the temperature sensing part constituting the thermostat 4, even if the temperature on the opening A side of the thermostat 4 rises, the thermostat remains low at the opening B side of the thermostat 4. The temperature rise of the temperature sensing part 4 is not performed quickly. That is, conventionally, when the flow rate of the cooling medium is small, the operation of the thermostat is delayed, that is, the flow rate of the cooling medium flowing through the
電動式ポンプを用いた場合の上記問題に関して、冷却用媒体の温度変化に対して、サーモスタットの作動を素早く行わせるための技術が公開されている。例えば、特許文献1には、サーモスタットの感温部に対して冷却用媒体を当てるための個別の流路を形成することで、サーモスタットの作動を促進する技術が記載されている。また、特許文献2には、サーモスタットの感温部をヒータで加熱可能に構成しておき、冷却用媒体の温度の上昇が予想されるときには、そのヒータに通電することで、サーモスタットの作動を促進する技術が記載されている。
With regard to the above problem in the case of using an electric pump, a technique for quickly operating a thermostat with respect to a temperature change of a cooling medium is disclosed. For example, Patent Document 1 describes a technique for promoting the operation of the thermostat by forming individual flow paths for applying a cooling medium to the temperature sensing portion of the thermostat. Also, in
特許文献1及び特許文献2に記載された技術のように、サーモスタットの作動を促進するために個別の流路やヒータなどの特別な機構を設けることは、コストや重量を上昇させ、及び、装置構成を複雑にすることになるため好ましくない。
As in the techniques described in Patent Document 1 and
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な装置構成で、冷却用媒体の温度上昇に対して、放熱器を通流する冷却用媒体の流量増加が素早く行われる熱源用冷却システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to quickly increase the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator with respect to the temperature rise of the cooling medium with a simple apparatus configuration. It is the point which provides the cooling system for the heat source performed.
上記目的を達成するための本発明に係る熱源用冷却システムは、熱源を冷却するための冷却用媒体が前記熱源及び放熱器を経由して循環可能な循環路と、
前記循環路の分岐部から分岐し、前記放熱器をバイパスして、前記循環路の合流部で合流するバイパス路と、
前記分岐部又は前記合流部に設けられ、温度が高くなると前記放熱器及び前記バイパス路のうちの前記放熱器を通流する前記冷却用媒体の流量が多くなるように作動するサーモスタットと、
前記冷却用媒体を通流させる電動式ポンプと、
通流している前記冷却用媒体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出される前記冷却用媒体の温度が急加熱条件を満たすと、前記サーモスタットに流入する前記冷却用媒体の流量を増加させるように前記電動式ポンプの作動を制御する制御手段と、を備える点にある。
The cooling system for a heat source according to the present invention for achieving the above object includes a circulation path through which a cooling medium for cooling the heat source can be circulated via the heat source and a radiator,
A bypass path that branches off from the branch section of the circulation path, bypasses the radiator, and merges at the junction section of the circulation path;
A thermostat that is provided in the branching section or the merging section and operates to increase the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator of the radiator and the bypass when the temperature is high;
An electric pump for passing the cooling medium;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling medium flowing therethrough;
Control means for controlling the operation of the electric pump so as to increase the flow rate of the cooling medium flowing into the thermostat when the temperature of the cooling medium detected by the temperature detecting means satisfies a rapid heating condition; In the point provided with.
上記特徴構成によれば、冷却用媒体の温度が急加熱条件を満たすとサーモスタットに流入する冷却用媒体の流量が増加されるので、流量が少ない場合に比べてサーモスタットの温度が冷却用媒体の温度に近づくのが早められる。つまり、サーモスタットの作動が促進されて放熱器を通流する冷却用媒体の流量が多くなる。その結果、放熱器において放熱された後の冷却用媒体が熱源に再流入することで、熱源の冷却が十分に行われる。
このように、冷却用媒体の温度上昇に対してサーモスタットの作動を促進することで、放熱器を通流する冷却用媒体の流量増加を素早く行える構成となっているので、冷却用媒体の温度が急加熱条件を満たさないときには冷却用媒体の流量を少なくすることが可能である。
また、サーモスタットの作動を促進するために個別の流路やヒータなどの特別な機構を設ける必要はない。
従って、簡単な装置構成で、冷却用媒体の温度上昇に対して、放熱器を通流する冷却用媒体の流量増加が素早く行われる熱源用冷却システムを提供できる。
According to the above characteristic configuration, when the temperature of the cooling medium satisfies the rapid heating condition, the flow rate of the cooling medium flowing into the thermostat is increased. Therefore, the temperature of the thermostat is lower than the temperature of the cooling medium compared to the case where the flow rate is small. To get closer to. That is, the operation of the thermostat is promoted, and the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator is increased. As a result, the cooling medium after having been radiated in the radiator again flows into the heat source, so that the heat source is sufficiently cooled.
As described above, the operation of the thermostat is promoted with respect to the temperature rise of the cooling medium so that the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator can be increased quickly. When the rapid heating condition is not satisfied, the flow rate of the cooling medium can be reduced.
Further, it is not necessary to provide a special mechanism such as an individual flow path or a heater in order to promote the operation of the thermostat.
Therefore, it is possible to provide a heat source cooling system in which the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator is rapidly increased with a simple apparatus configuration as the temperature of the cooling medium rises.
本発明に係る熱源用冷却システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記冷却用媒体の温度が設定温度以上になると前記急加熱条件が満たされたと判定する点にある。 Another characteristic configuration of the cooling system for a heat source according to the present invention is that the control unit determines that the rapid heating condition is satisfied when a temperature of the cooling medium is equal to or higher than a set temperature.
上記特徴構成によれば、冷却用媒体の温度が高くなり過ぎる前に、即ち、熱源の温度が高くなり過ぎる前にサーモスタットの作動を促進して、放熱器を通流する冷却用媒体の流量を増加させることができる。 According to the above characteristic configuration, before the temperature of the cooling medium becomes too high, that is, before the temperature of the heat source becomes too high, the operation of the thermostat is promoted so that the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator is increased. Can be increased.
本発明に係る熱源用冷却システムの別の特徴構成は、前記サーモスタットは、前記設定温度以上になると、前記放熱器を通流する前記冷却用媒体の流量を最大にさせるように作動する点にある。 Another feature of the heat source cooling system according to the present invention is that the thermostat operates to maximize the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator when the temperature is equal to or higher than the set temperature. .
上記特徴構成によれば、冷却用媒体の温度が設定温度以上になると、放熱器を通流する冷却用媒体の流量を最大にさせる作動状態に、サーモスタットを素早く作動させることができる。 According to the above characteristic configuration, when the temperature of the cooling medium becomes equal to or higher than the set temperature, the thermostat can be quickly operated to an operation state in which the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator is maximized.
本発明に係る熱源用冷却システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記冷却用媒体の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上になると前記急加熱条件が満たされたと判定する点にある。 Another characteristic configuration of the cooling system for a heat source according to the present invention is that the control unit determines that the rapid heating condition is satisfied when a temperature change per unit time of the cooling medium is equal to or higher than a set increase rate. is there.
上記特徴構成によれば、冷却用媒体の温度が急上昇する前に、即ち、熱源の温度が高くなり過ぎる前にサーモスタットの作動を促進して、放熱器を通流する冷却用媒体の流量を増加させることができる。 According to the above characteristic configuration, before the temperature of the cooling medium rapidly rises, that is, before the temperature of the heat source becomes too high, the operation of the thermostat is promoted to increase the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator. Can be made.
本発明に係る熱源用冷却システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記冷却用媒体の温度が設定温度以上になり、且つ、前記冷却用媒体の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上になると前記急加熱条件が満たされたと判定する点にある。 Another characteristic configuration of the heat source cooling system according to the present invention is that the temperature of the cooling medium is equal to or higher than a set temperature, and the temperature change per unit time of the cooling medium is a set increase rate. If it becomes above, it exists in the point determined with the said rapid heating conditions having been satisfy | filled.
上記特徴構成によれば、冷却用媒体の温度が高くなり過ぎず、且つ、冷却用媒体の温度が急上昇する前に、即ち、熱源の温度が高くなり過ぎる前にサーモスタットの作動を促進して、放熱器を通流する冷却用媒体の流量を増加させることができる。 According to the above-described characteristic configuration, the operation of the thermostat is promoted before the temperature of the cooling medium does not become too high and the temperature of the cooling medium rises rapidly, that is, before the temperature of the heat source becomes too high, The flow rate of the cooling medium flowing through the radiator can be increased.
<第1実施形態>
以下に図面を参照して、本実施形態の熱源用冷却システムの構成について説明する。
図1は、第1実施形態の熱源用冷却システムの構成を説明するブロック図である。図1に例示する熱源用冷却システムにおいて、車両や建物などに設置される内燃機関や燃料電池などが熱源1として利用される。熱源1には、正常な動作をするのに適した温度がある。よって、熱源1の適正温度を維持するために、冷却水や冷却用油などの冷却用媒体が、熱源1からの排熱を回収可能になっている。以下の説明では、冷却用媒体としての冷却水が熱源1からの排熱を回収する例について説明する。
<First Embodiment>
The configuration of the heat source cooling system of the present embodiment will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a heat source cooling system according to the first embodiment. In the heat source cooling system illustrated in FIG. 1, an internal combustion engine, a fuel cell, or the like installed in a vehicle or a building is used as the heat source 1. The heat source 1 has a temperature suitable for normal operation. Therefore, in order to maintain an appropriate temperature of the heat source 1, a cooling medium such as cooling water or cooling oil can recover the exhaust heat from the heat source 1. In the following description, an example in which cooling water as a cooling medium recovers exhaust heat from the heat source 1 will be described.
熱源1を冷却するための冷却水は、熱源1及び放熱器5を経由する循環路10を通流する。冷却水は、循環路10の途中に設けられた電動式ポンプ3によって通流する。放熱器5は、外気に触れる部分の表面積を大きく構成したものであり、循環路10を通流する冷却水よりも温度の低い外気との熱交換によって冷却水の温度を低下させることができる。また、放熱器5に対して外気を吹き付ける放熱ファン6も設けられている。よって、放熱ファン6を作動させると放熱器5(冷却水)と外気との熱交換が促進されるので、放熱器5における冷却水の放熱効果を更に高めることができる。
上述した電動式ポンプ3及び放熱ファン6の作動は制御手段30によって制御される。
Cooling water for cooling the heat source 1 flows through the
The operation of the
熱源用冷却システムは、循環路10の分岐部11から分岐し、放熱器5をバイパスして、循環路10の合流部12で合流するバイパス路20を備える。合流部12には、温度が高くなると放熱器5及びバイパス路20のうちの放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなるように作動するサーモスタット4が設けられる。熱源1の流出口13には、通流する冷却水の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ2が設けられている。温度センサ2の検出結果は制御手段30に伝達されて記憶される。
The heat source cooling system includes a
本実施形態において、サーモスタット4は、熱源1の流出口13の側に接続される開口部Aと、放熱器5の側に接続される開口部Bと、熱源1の流入口14の側に接続される開口部Cとを備える。また、サーモスタット4は、流入してきた冷却水の温度に応じて膨張及び収縮するサーモワックスを有する感温部を内部に備える。サーモスタット4は、温度が高くなると(即ち、感温部の温度が高くなると)放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなるように作動する。
In the present embodiment, the thermostat 4 is connected to the opening A connected to the
図2は、本実施形態で用いるサーモスタット4の温度特性を説明する図である。図示するように、サーモスタット4は、約82℃以下では放熱器5の側の開口部Bが全閉状態である。このとき、サーモスタット4の開口部Aは全開状態である。よって、図1中に破線で示すように、熱源1から流出した冷却水は放熱器5には流入せず、全てバイパス路20を通流する。つまり、冷却水は、熱源1の流出口13から出て循環路10、分岐部11、バイパス路20、合流部12(サーモスタット4)、及び、循環路10を順に通流して熱源1の流入口14に至る経路を循環する。
FIG. 2 is a diagram illustrating temperature characteristics of the thermostat 4 used in the present embodiment. As shown in the drawing, in the thermostat 4, the opening B on the side of the
また、サーモスタット4の温度が約82℃以上になると放熱器5の側の開口部Bが開き始め、放熱器5に通流する冷却水の流量が増加する。これに伴って、サーモスタット4の開口部Aが閉じ始め、バイパス路20を通流する冷却水の流量が減少する。
そして、サーモスタット4の温度が約94℃以上になると、放熱器5の側の開口部Bが全開状態になる。また、サーモスタット4の開口部Aは全閉状態になる。よって、図1中に実線で示すように、熱源1から流出した冷却水はバイパス路20には流入せず、全て放熱器5を通流する。つまり、冷却水は、熱源1の流出口13から出て循環路10、放熱器5、循環路10を通流して熱源1の流入口14に至る経路を循環する。
但し、上述したサーモスタット4の開弁温度:約82℃、及び、放熱器側全開温度:約94℃は本実施形態を説明するための一例である。サーモスタット4の種類によって上記開弁温度及び上記放熱器側全開温度は適宜設定可能である。
Further, when the temperature of the thermostat 4 becomes about 82 ° C. or higher, the opening B on the side of the
And when the temperature of the thermostat 4 will be about 94 degreeC or more, the opening part B by the side of the
However, the valve opening temperature of the thermostat 4 described above: about 82 ° C. and the radiator side full open temperature: about 94 ° C. are examples for explaining the present embodiment. Depending on the type of the thermostat 4, the valve opening temperature and the radiator side full open temperature can be set as appropriate.
以上のように、サーモスタット4は、熱源1から流出した冷却水を、放熱器5に多く流して冷却水の放熱を行うか、又は、バイパス路20に多く流して冷却水の放熱をほとんど行わないかを温度に応じて自動的に調節している。
As described above, the thermostat 4 flows a large amount of cooling water flowing out from the heat source 1 to the
本実施形態の熱源用冷却システムは、電動式ポンプで冷却水を通流させる構成としたことで、電動式ポンプの出力を機械式ポンプに比べて小さくして、電動式ポンプで消費される電力量を削減できるという利点がある。更に、熱源1の温度が急上昇したとしても、サーモスタット4が素早く作動し、冷却水の急加熱は防止される。具体的には、本実施形態では、サーモスタット4に流入する冷却水の流量を増加させることで、サーモスタット4を構成する感温部などの各部品の温度が冷却水温度に素早く近づくようにしてサーモスタット4の作動を促進し、放熱器を通流する冷却水の流量を増加させる。 The heat source cooling system of the present embodiment has a configuration in which cooling water is passed by an electric pump, so that the output of the electric pump is smaller than that of a mechanical pump, and electric power consumed by the electric pump is reduced. There is an advantage that the amount can be reduced. Furthermore, even if the temperature of the heat source 1 rises rapidly, the thermostat 4 operates quickly, and sudden heating of the cooling water is prevented. Specifically, in the present embodiment, by increasing the flow rate of the cooling water flowing into the thermostat 4, the temperature of each component such as the temperature sensing portion constituting the thermostat 4 is quickly brought close to the cooling water temperature. 4 is promoted, and the flow rate of the cooling water flowing through the radiator is increased.
以下に、図3及び図4を参照して制御手段30による電動式ポンプ3の制御について説明する。図3は、熱源1からの冷却水の流出温度の時間的変化を説明する図である。図4は、第1実施形態における電動式ポンプ3を用いた急加熱防止制御のフローチャートである。
Below, with reference to FIG.3 and FIG.4, control of the
工程#100において制御手段30は、温度センサ2によって検出される冷却水の温度が急加熱条件を満たしているか否かを判定する。具体的には、制御手段30は、冷却水の温度が設定温度以上になると(又は設定温度を超えると)、つまり、冷却水温度がサーモスタット4の放熱器側全開温度(約94℃)以上であると上記急加熱条件が満たされたと判定する。本実施形態において、この設定温度は、サーモスタット4が、放熱器5を通流する冷却水の流量を最大にさせる(即ち、全開にさせる)ように作動する温度である。また、制御手段30は、この設定温度以上になると、放熱ファン6を作動させる。
In
冷却水温度がサーモスタット4の放熱器側全開温度(約94℃)以上であるときには(即ち、図4の工程#100において「Yes」のときには)、電動式ポンプ3の出力レベルを上げて、サーモスタット4に流入する冷却水の流量を増加させる必要がある。よって、制御は工程#102に移行する。一方で、冷却水温度がサーモスタット4の放熱器側全開温度より小さいときには(図4の工程#100において「No」のときには)、電動式ポンプ3の出力レベルを上げる必要はない。よって、制御は工程#106に移行する。
ここで、制御手段30が制御する電動式ポンプ3の出力レベルは3段階以上の複数段階で設定されていることが好ましい。冷却水の温度上昇に合わせて、電動式ポンプ3の出力レベルを細かく制御できるようになるからである。
When the cooling water temperature is equal to or higher than the radiator side full open temperature (about 94 ° C.) of the thermostat 4 (ie, “Yes” in
Here, the output level of the
工程#102において制御手段30は、電動式ポンプ3の出力レベルが最大であるか否かを判定する。最大ではないときには、制御手段30は、工程#104に移行して電動式ポンプ3の出力レベルを上げる。つまり、制御手段30は、冷却水の放熱が不十分であると判定し、サーモスタット4に流入する冷却水の流量を増加させる。その結果、サーモスタット4に流入する冷却水の流量が少ない場合に比べて、サーモスタット4の温度が冷却水の温度に近づくのが早められるので、サーモスタット4の作動が促進され、放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなる。
一方で、制御手段30は、電動式ポンプ3の出力レベルが最大であるときにはその出力レベルを維持して、制御の初めにリターンする。
In
On the other hand, the control means 30 maintains the output level when the output level of the
工程#106において制御手段30は、電動式ポンプ3の出力レベルが最小であるか否かを判定する。そして、制御手段30は、電動式ポンプ3の出力レベルが最小ではないときには、工程#108に移行して電動式ポンプ3の出力レベルを下げる。つまり、制御手段30は、冷却水の放熱が十分であると判定し、サーモスタット4に流入する冷却水の流量を減少させる。その結果、熱源1を必要以上に冷却せず、且つ、電動式ポンプ3で消費される電力量を削減できる。
一方で、制御手段30は、電動式ポンプ3の出力レベルが最小であるときには、その出力レベルを維持して、制御の初めにリターンする。
In
On the other hand, when the output level of the
図3において、実線Bは、熱源1の急加熱が行われたものの、サーモスタット4の作動が冷却水の温度上昇に追随できた例である。この場合、当初は通流する冷却水の流量が少ない。よって、熱源1の流出口13における冷却水の温度が上昇して、サーモスタット4の開弁温度(約82℃)以上になったとき、サーモスタット4の作動がその温度上昇に追随できず、放熱器5を通流する冷却水の流量の増加が素早く行われない。そして、冷却水は、放熱が不十分なままで熱源1に再流入する。その結果、熱源1の冷却が不十分となり、熱源1から流出する冷却水の温度が更に上昇する。そして、冷却水の温度は、サーモスタット4の放熱器側全開温度(約94℃)以上になることで、図4の工程#100に示す急加熱条件が満たされる。例えば、内燃機関や燃料電池などの熱源1を搭載する車両が渋滞路や上り坂で運転されている場合には、放熱器5を通流する冷却水が不十分であると放熱器5における冷却水の放熱が不十分になりがちである。
In FIG. 3, a solid line B is an example in which the operation of the thermostat 4 can follow the temperature rise of the cooling water, although the heat source 1 is rapidly heated. In this case, the flow rate of the cooling water that initially flows is small. Therefore, when the temperature of the cooling water at the
よって、制御手段30は、図4の工程#102及び工程#104に示したように電動式ポンプ3の出力レベルを上げる。その結果、サーモスタット4に流入する冷却水の流量が増加し、サーモスタット4の温度が冷却水の温度に近づくのが早められる。そして、サーモスタット4の作動が促進されて放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなる。よって、放熱器5において放熱された後の冷却水が熱源1に再流入することで熱源1の冷却が十分に行われ、冷却水の温度は時間経過とともにサーモスタット4の放熱器側全開温度(約94℃)以下にまで低下する。
Therefore, the control means 30 raises the output level of the
図3において、破線A及び破線Cは本発明の比較例である。
破線Aは、熱源1の急加熱が行われなかったために、サーモスタット4の作動が冷却水の温度上昇に追随できた例である。この場合、熱源1の流出口13における冷却水の温度が上昇して、サーモスタット4の開弁温度(約82℃)以上になったとき、サーモスタット4の作動がその温度上昇に追随して行われ、放熱器5を通流する冷却水の流量が増加する。そして、放熱器5における冷却水の放熱が促進され、熱源1には比較的温度の低い冷却水が再流入する。その結果、熱源1の冷却が適切に行われることになり、熱源1から流出する冷却水の温度が急上昇することもなく安定する。
In FIG. 3, a broken line A and a broken line C are comparative examples of the present invention.
The broken line A is an example in which the operation of the thermostat 4 can follow the temperature rise of the cooling water because the heat source 1 is not rapidly heated. In this case, when the temperature of the cooling water at the
一方で、破線Cは、従来の熱源冷却システムにおいて熱源1の急加熱が行われたとき、サーモスタット4の作動が素早く行われなかったために、冷却水の温度が急上昇し続けた場合の例である。この場合、熱源1の流出口13における冷却水の温度が上昇して、サーモスタット4の開弁温度(約82℃)以上になったとき、サーモスタット4の作動がその温度上昇に追随できず、放熱器5を通流する冷却水の流量の増加が素早く行われない。よって、放熱ファン6が作動したとしても、放熱器5における冷却水の放熱は不十分である。そして、冷却水は、放熱が不十分なままで熱源1に再流入する。その結果、熱源1の冷却が不十分となり、熱源1から流出する冷却水の温度が更に上昇する。そして、冷却水の温度は、サーモスタット4の放熱器側全開温度(約94℃)以上になっても上昇を続けてしまう。
On the other hand, the broken line C is an example in the case where the temperature of the cooling water continues to rise rapidly because the operation of the thermostat 4 was not performed quickly when the heat source 1 was rapidly heated in the conventional heat source cooling system. . In this case, when the temperature of the cooling water at the
以上のように、本実施形態の熱源用冷却システムでは、冷却水の温度が急加熱条件を満たすとサーモスタット4に流入する冷却水の流量が増加されるので、サーモスタット4に流入する冷却水の流量が少ない場合に比べてサーモスタット4の温度が冷却水の温度に近づくのが早められる。つまり、サーモスタット4の作動が促進されて放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなる。その結果、放熱器5において放熱された後の冷却水が熱源1に再流入することで、熱源1の冷却が十分に行われる。
As described above, in the heat source cooling system of the present embodiment, when the temperature of the cooling water satisfies the rapid heating condition, the flow rate of the cooling water flowing into the thermostat 4 is increased. Therefore, the flow rate of the cooling water flowing into the thermostat 4 The temperature of the thermostat 4 can be brought closer to the temperature of the cooling water compared to the case where the temperature is small. That is, the operation of the thermostat 4 is promoted, and the flow rate of the cooling water flowing through the
このように、冷却水の温度上昇に対してサーモスタット4の作動を促進することで、放熱器5を通流する冷却水の流量増加を素早く行える構成となっているので、冷却水の温度が急加熱条件を満たさないときには冷却水の流量を少なくすることが可能である。また、サーモスタット4の作動を促進するために個別の流路やヒータなどの特別な機構を設ける必要はない。従って、簡単な装置構成で、冷却水の温度上昇に対して、放熱器5を通流する冷却水の流量増加を素早く行える。
As described above, the operation of the thermostat 4 is promoted with respect to the temperature rise of the cooling water so that the flow rate of the cooling water flowing through the
<第2実施形態>
第2実施形態の熱源用冷却システムは、急加熱防止制御における急加熱条件の内容が第1実施形態で説明したものと異なっている。以下に第2実施形態の熱源用冷却システムで行われる急加熱防止制御について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
In the heat source cooling system of the second embodiment, the contents of the rapid heating conditions in the rapid heating prevention control are different from those described in the first embodiment. Although the rapid heating prevention control performed by the heat source cooling system of the second embodiment will be described below, the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
図5は、第2実施形態における急加熱防止制御のフローチャートである。但し、工程#200に示している急加熱条件の内容が第1実施形態と異なっているだけであり、他の工程#202〜工程#208は、図4に示した工程#102〜工程#108と同様である。
図5に示すように、工程#200において制御手段30は、温度センサ2によって検出される冷却水の温度が急加熱条件を満たしているか否かを判定する。具体的には、本実施形態において制御手段30は、冷却水の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上であると上記急加熱条件が満たされたと判定する。
FIG. 5 is a flowchart of the rapid heating prevention control in the second embodiment. However, the contents of the rapid heating conditions shown in the
As shown in FIG. 5, in
そして、本実施形態の急加熱防止制御では、制御手段30は、冷却水の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上で上昇中であると、引き続く工程#202及び工程#204において電動式ポンプ3の出力レベルを上げる。その結果、サーモスタット4に流入する冷却水の流量が増加し、サーモスタット4の温度が冷却水の温度に近づくのが早められる。そして、サーモスタット4の作動が促進されて放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなる。よって、放熱器5において放熱された後の冷却水が熱源1に再流入することで熱源1の冷却が十分に行われ、冷却水の温度は時間経過とともにサーモスタット4の放熱器側全開温度以下にまで低下する。ここで、急加熱条件としての上記設定上昇率の具体的な値は、適宜設定可能である。
And in the rapid heating prevention control of this embodiment, the control means 30 is an electric pump in
<第3実施形態>
第3実施形態の熱源用冷却システムは、急加熱防止制御における急加熱条件の内容が第1実施形態及び第2実施形態で説明したものと異なっている。以下に第3実施形態の熱源用冷却システムで行われる急加熱防止制御について説明するが、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Third Embodiment>
In the heat source cooling system of the third embodiment, the contents of the rapid heating condition in the rapid heating prevention control are different from those described in the first embodiment and the second embodiment. Although the rapid heating prevention control performed in the heat source cooling system of the third embodiment will be described below, the description of the same configuration as that of the first embodiment and the second embodiment will be omitted.
図6は、第3実施形態における急加熱防止制御のフローチャートである。但し、工程#300及び工程#302からなる急加熱条件の内容が第1実施形態及び第2実施形態と異なっているだけであり、他の工程#304〜工程#310は、図4に示した工程#102〜工程#108、及び、図5に示した工程#202〜工程#208と同様である。
本実施形態における急加熱条件は、冷却水の温度が設定温度以上になり(又は設定温度を超え)、且つ、冷却水の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上になることである。
FIG. 6 is a flowchart of the rapid heating prevention control in the third embodiment. However, the contents of the rapid heating conditions consisting of the steps # 300 and # 302 are only different from those of the first embodiment and the second embodiment, and the other steps # 304 to # 310 are shown in FIG. This is the same as
The rapid heating condition in the present embodiment is that the temperature of the cooling water is equal to or higher than the set temperature (or exceeds the set temperature), and the temperature change per unit time of the cooling water is equal to or higher than the set increase rate.
図6に示すように、制御手段30は、工程#300において温度センサ2によって検出される冷却水の温度が設定温度以上であり、且つ、工程#302において温度センサ2によって検出される冷却水の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上で上昇中であるときに、上記急加熱条件が満たされたと判定する。そして、制御手段30は、冷却水の温度が設定温度以上になり、且つ、冷却水の単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上になると、急加熱条件が満たされたとして、引き続く工程#304及び工程#306において電動式ポンプ3の出力レベルを上げるように制御する。一方で、制御手段30は、急加熱条件が満たされないと、引き続く工程#308及び工程#310において電動式ポンプ3の出力レベルを下げるように制御する。
As shown in FIG. 6, the control means 30 is configured so that the temperature of the cooling water detected by the
本実施形態において、上記設定温度は、第1実施形態で説明した設定温度とは別の値であってもよい。例えば、第1実施形態では、サーモスタット4の放熱器側全開温度(約94℃)を設定温度としたが、それ以下又はそれ以上の温度を本実施形態における急加熱防止制御の設定温度としてもよい。また、単位時間当たりの温度変化の設定上昇率も、第2実施形態で説明したのとは別の値であってもよい。
例えば、本実施形態における急加熱防止制御では、制御手段30は、冷却水の温度がサーモスタット4の放熱器側全開温度未満の設定温度であっても、単位時間当たりの温度変化が設定上昇率以上であれば、サーモスタット4の作動を促進して放熱器5を通流する冷却水の流量を多くする。その結果、冷却水の温度上昇に対して、放熱器5を通流する冷却水の流量増加を素早く行える。
In the present embodiment, the set temperature may be a value different from the set temperature described in the first embodiment. For example, in the first embodiment, the radiator side fully open temperature (about 94 ° C.) of the thermostat 4 is set as the set temperature, but a temperature lower than or equal to it may be set as the set temperature for the rapid heating prevention control in the present embodiment. . Further, the set rate of increase in temperature change per unit time may be a value different from that described in the second embodiment.
For example, in the rapid heating prevention control in the present embodiment, the control means 30 has a temperature change per unit time equal to or higher than the set increase rate even if the temperature of the cooling water is a set temperature lower than the full open temperature on the radiator side of the thermostat 4. If so, the operation of the thermostat 4 is promoted and the flow rate of the cooling water flowing through the
<別実施形態>
<1>
上記実施形態において、制御手段30が、サーモスタット4の故障判定を行うように構成することもできる。例えば、制御手段30が、電動式ポンプ3の出力レベルを最大にしても上記急加熱条件が満たされ続けるとき、放熱器5に冷却水が通流していない又は通流量が不十分である、つまり、サーモスタット4が故障していると判定するように構成できる。具体的には、制御手段30は、電動式ポンプ3の出力レベルを最大にした後、上記急加熱条件が満たされ続ける時間を計測し、その時間が所定時間に至るとサーモスタット4が故障していると判定する。
<Another embodiment>
<1>
In the said embodiment, the control means 30 can also be comprised so that the failure determination of the thermostat 4 may be performed. For example, when the control means 30 maximizes the output level of the
<2>
上記実施形態において、サーモスタット4を、循環路10の分岐部11に設けてもよい。その場合でも、サーモスタット4は、温度が高くなると放熱器5及びバイパス路20のうちの放熱器5を通流する冷却水の流量が多くなるように作動する。
<2>
In the above embodiment, the thermostat 4 may be provided at the branching
上記実施形態において、温度センサ2を熱源1の流入口14などの別の位置に設けてもよい。更に、温度センサ2を流出口13及び流入口14などの複数の位置に設けてもよい。
また、電動式ポンプ3を熱源1の流出口13などの別の位置に設けてもよい。
In the above embodiment, the
The
<3>
上記実施形態において、制御手段30が制御する電動式ポンプ3の出力レベルは2段階(例えば、出力の小さい通常用出力レベルと出力の大きい急加熱防止用出力レベル)で設定されていてもよい。この場合、上述した急加熱防止制御における電動式ポンプの出力制御が単純になる。
<3>
In the above embodiment, the output level of the
1 熱源
2 温度センサ(温度検出手段)
3 電動式ポンプ
4 サーモスタット
5 放熱器
10 循環路
11 分岐部
12 合流部
20 バイパス路
30 制御手段
1
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記循環路の分岐部から分岐し、前記放熱器をバイパスして、前記循環路の合流部で合流するバイパス路と、
前記分岐部又は前記合流部に設けられ、温度が高くなると前記放熱器及び前記バイパス路のうちの前記放熱器を通流する前記冷却用媒体の流量が多くなるように作動するサーモスタットと、
前記冷却用媒体を通流させる電動式ポンプと、
通流している前記冷却用媒体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出される前記冷却用媒体の温度が急加熱条件を満たすと、前記サーモスタットに流入する前記冷却用媒体の流量を増加させるように前記電動式ポンプの作動を制御する制御手段と、を備える熱源用冷却システム。 A circulation path through which a cooling medium for cooling the heat source can circulate via the heat source and the radiator;
A bypass path that branches off from the branch section of the circulation path, bypasses the radiator, and merges at the junction section of the circulation path;
A thermostat that is provided in the branching section or the merging section and operates to increase the flow rate of the cooling medium flowing through the radiator of the radiator and the bypass when the temperature is high;
An electric pump for passing the cooling medium;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling medium flowing therethrough;
Control means for controlling the operation of the electric pump so as to increase the flow rate of the cooling medium flowing into the thermostat when the temperature of the cooling medium detected by the temperature detecting means satisfies a rapid heating condition; , Comprising a heat source cooling system.
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