冷却装置
【課題】車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する。
【解決手段】冷却装置１０は、冷媒を循環させるためのコンプレッサ２０と、冷媒を凝縮するための第１コンデンサ４０と、第１コンデンサ４０の下流側に設けられる第２コンデンサ４２と、第２コンデンサ４２からの冷媒を用いて車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータ８０と、第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に向けて流通する冷媒の経路上に設けられ、第１コンデンサ４０からの冷媒を用いて電気機器を冷却するための冷却部１２０とを含む。
【解決手段】冷却装置１０は、冷媒を循環させるためのコンプレッサ２０と、冷媒を凝縮するための第１コンデンサ４０と、第１コンデンサ４０の下流側に設けられる第２コンデンサ４２と、第２コンデンサ４２からの冷媒を用いて車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータ８０と、第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に向けて流通する冷媒の経路上に設けられ、第１コンデンサ４０からの冷媒を用いて電気機器を冷却するための冷却部１２０とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を駆動源とする車両に搭載された電気機器の冷却装置であって、特に、空調用冷凍サイクルシステムを利用して電気機器を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の１つとして、モータの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。
【０００３】
このような車両においては、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータあるいはバッテリ等の電気機器は電力の授受によって発熱するためこれらの電気機器を冷却する必要がある。この場合、エンジンのみを使用する通常の車両のごとく、電気機器とラジエータとの間で冷却水を循環させるという冷却システムを新たに設けることが考えられるが、このような冷却システムを新たに設ける場合には、専用のラジエータを設ける必要があるため、車両搭載性が低くなる場合がある。
【０００４】
このような問題に鑑みて、特開２００６−２９０２５４号公報（特許文献１）は、構成部品の共用化による組み付け性向上、原価低減そして小型化を図ることができるハイブリッド車の冷却システムを開示する。この冷却システムは、ガス冷媒を吸入圧縮可能なコンプレッサと、高圧のガス冷媒を凝縮させるための周囲空気で冷却可能なるメインコンデンサと、低温の液冷媒を蒸発させて被冷媒物を冷却可能なるエバポレータと、減圧手段とを含み、減圧手段とエバポレータとに、モータから吸熱可能なる熱交換器及び第２減圧手段を並列に接続してなることを特徴とする。
【０００５】
上述した公報に開示された冷却システムによると、構成部品の共用化による組み付け性が向上することで、製造原価が低減できる。また、小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された冷却システムのように、２つのエバポレータとモータから吸熱可能なる熱交換器とを並列に接続する場合には、エバポレータおよび熱交換器のそれぞれに冷媒を供給し、かつ、完全気体まで減圧する必要がある。そのため、冷却に用いられるコンプレッサに要求される動力性能が高くなるという問題がある。また、コンプレッサが大型化すれば燃費悪化、更にこのコンプレッサ動力改善のためにコンデンサを大型化すれば搭載性悪化という問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に係る冷却装置は、車両に搭載された電気機器を冷却するための冷却装置である。この冷却装置は、冷媒を循環させるためのコンプレッサと、冷媒を凝縮するための第１コンデンサと、第１コンデンサの下流側に設けられる第２コンデンサと、第２コンデンサからの冷媒を用いて車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータと、第１コンデンサから第２コンデンサに向けて流通する冷媒の経路上に設けられ、第１コンデンサからの冷媒を用いて電気機器を冷却するための冷却部とを含む。
【００１０】
好ましくは、冷却装置は、第１コンデンサから冷却部に冷媒を導入するための第１通路と、冷却部から第２コンデンサに冷媒を導入するための第２通路とを含む。第１コンデンサから第２コンデンサに向けて流通する冷媒の経路は、第１通路と冷却部と第２通路とを経由する経路である。
【００１１】
さらに好ましくは、第１コンデンサと第２コンデンサとは、一体的に配置される。
さらに好ましくは、第１コンデンサと第２コンデンサとは、分離して配置される。
【００１２】
さらに好ましくは、第１コンデンサは、コンプレッサからの冷媒が液化した第１状態および気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように冷媒を凝縮する。第２コンデンサは、液化した冷媒の温度を低下させる。
【００１３】
さらに好ましくは、第１コンデンサは、冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度以下の状態になるように冷媒を凝縮する。第２コンデンサは、冷却部からの冷媒が液化した第１状態および気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように冷媒を凝縮する。
【００１４】
さらに好ましくは、第２コンデンサとエバポレータとの間には、冷房が行なわれる場合に霧状の冷媒をエバポレータに供給するための弁が設けられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、電気機器を冷却するための冷却部を第１コンデンサから第２コンデンサに流通する冷媒の経路上に設けることによって、第１コンデンサから流通する液相の冷媒を用いて電気機器を冷却することができる。そのため、冷却部においてエバポレータと同様に冷媒を完全気体まで減圧する必要がなくなるため、冷却部に供給される冷媒を完全気体まで減圧する場合と比較してコンプレッサの動力性能を高くする必要がなくなる。その結果、コンプレッサを大型化したり電気機器を冷却するための専用のポンプを設けたりすることを回避できる。したがって、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る冷却装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における第１コンデンサおよび第２コンデンサの内部構造の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る冷却装置の動作を説明するための図である。
【図４】本実施の形態の変形例に係る冷却装置の全体構成を示す図である。
【図５】本実施の形態の変形例における第１のコンデンサおよび第２コンデンサの内部構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
【００１８】
図１に示す、本実施の形態に係る冷却装置１０は、回転電機を駆動源とする車両に搭載された電気機器を冷却する。回転電機を駆動源とする車両としては、たとえば、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車両である。
【００１９】
本実施の形態において、「電気機器」は、たとえば、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ１２２と、回転電機であるモータジェネレータ１２４とを一例として説明する。以下の説明においては、これらの電気機器を単に「電気機器」と記載する場合がある。
【００２０】
なお、バッテリは、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池等の二次電池である。バッテリに代えてキャパシタを用いてもよい。
【００２１】
また、冷却の対象となる電気機器が複数個ある場合においては、複数の電気機器は、冷却の目標となる温度範囲が共通していることが望ましい。冷却の目標となる温度範囲は、電気機器を作動させる温度環境として適切な温度範囲である。
【００２２】
本実施の形態に係る冷却装置１０は、コンプレッサ２０と、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２と、エバポレータ８０と、エキスパンションバルブ１５０と、冷却部１２０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００とを含む。
【００２３】
冷却部１２０は、第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に流通する冷媒の経路上に設けられ、第１コンデンサ４０から流通する冷媒を用いて電気機器を冷却する。
【００２４】
具体的には、第１コンデンサ４０の出口部４６には、第１接続通路３０２の一方端が接続される。第１接続通路３０２の他方端は、冷却部１２０に接続される。第１コンデンサ４０内の冷媒は、第１接続通路３０２を経由して冷却部１２０に流通する。
【００２５】
冷却部１２０には、第２接続通路３０４の一方端が接続される。第２接続通路３０４の他方端は、第２コンデンサ４２の入口部４８に接続される。冷却部１２０内の冷媒は、第２接続通路３０４を経由して第２コンデンサ４２に流通する。
【００２６】
すなわち、第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に流通する冷媒の経路は、第１接続通路３０２と冷却部１２０と第２接続通路３０４とを経由する経路である。
【００２７】
エバポレータ８０とコンプレッサ２０とは、第３接続通路３０６によって接続される。コンプレッサ２０と第１コンデンサ４０とは、第４接続通路３０８によって接続される。さらに、第２コンデンサ４２とエバポレータ８０とは、第５接続通路３１０によって接続される。
【００２８】
コンプレッサ２０は、車両に搭載されたモータを動力源として作動し、作動時にエバポレータ８０から第３接続通路３０６を経由して流通する気相冷媒を吸入圧縮して第４接続通路３０８に吐出する。コンプレッサ２０は、ＥＣＵ４００からの制御信号Ｃ１に基づいて作動する。なお、コンプレッサ２０は、エンジンを動力源とするものであってもよい。
【００２９】
エバポレータ８０を用いた車両の室内の冷房は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合に行なわれる。あるいは、エバポレータ８０を用いた車両の室内の冷房は、自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されている場合であって、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に行なわれる。
【００３０】
図２に示すように、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２とは、一体的に配置される。一体的に配置された第１コンデンサ４０および第２コンデンサ４２は、たとえば、車両に搭載されたエンジン冷却用ラジエータに隣接して設けられ、車両の走行風あるいは冷却ファンによって供給された冷却風と冷媒との間で熱交換を行なう。
【００３１】
第１コンデンサ４０は、コンプレッサ２０において圧縮された冷媒を放熱することによって、コンプレッサ２０から流通する冷媒が液化した第１状態および気化した冷媒（飽和蒸気）と液化した冷媒（飽和液）とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように冷媒を凝縮（液化）する。
【００３２】
第１コンデンサ４０は、冷媒を流通する複数のチューブ６０、および、複数のチューブ６０内の冷媒と第１コンデンサ４０の周囲の空気との間で熱交換するための複数のフィン６２を含む。
【００３３】
複数のチューブ６０は、コンプレッサ２０から冷媒を導入する入口部４４と、冷却部１２０に接続される出口部４６との間に並列に配置される。入口部４４から導入された冷媒は、複数のチューブ６０の各々に分散して流通する。
【００３４】
複数のフィン６２は、入口部４４と、出口部４６との間であって、複数のチューブ６０の各々の間に隣接して配置される。複数のチューブ６０の各々において冷媒はフィン６２を経由した第１コンデンサ４０の周囲の空気との熱交換によって凝縮される。第１コンデンサ４０内で凝縮された後の冷媒は、出口部４６から冷却部１２０に流通する。
【００３５】
第１コンデンサ４０の仕様（すなわち、チューブ６０およびフィン６２のサイズあるいは放熱性能）は、少なくとも第１コンデンサ４０を通過した後の液相冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度よりも低下するように定められることが望ましい。電気機器を冷却するために必要とされる温度は、少なくとも電気機器の温度範囲として目標となる温度範囲の上限値よりも低い温度であることが望ましい。
【００３６】
また、第１コンデンサ４０の仕様は、好ましくは、出口部４６において冷媒が気相冷媒と液相冷媒とが混合した状態あるいは過冷却度の小さい液相冷媒の状態になるように定められることが望ましい。
【００３７】
第２コンデンサ４２は、冷却部１２０を経由して流通する冷媒をさらに冷却して冷媒の温度を低下させる（過冷却する）。第２コンデンサ４２は、冷媒を流通する複数のチューブ６６、および、複数のチューブ６６内の冷媒と第２コンデンサ４２の周囲の空気との間で熱交換するためのフィン６８を含む。
【００３８】
複数のチューブ６６は、冷却部１２０から冷媒を導入する入口部４８と、エバポレータ８０に接続される出口部５０との間に並列に配置される。入口部４８から導入された冷媒は、複数のチューブ６６の各々に分散して流通する。
【００３９】
複数のフィン６８は、入口部４８と、出口部５０との間であって、複数のチューブ６０の各々の間に隣接して配置される。複数のチューブ６６の各々において冷媒はフィン６２を経由した第１コンデンサ４０の周囲の空気との熱交換によって冷却される。第２コンデンサ４２内で冷却された後の冷媒は、出口部５０からエバポレータ８０に流通する。
【００４０】
第２コンデンサ４２の仕様（すなわち、チューブ６６およびフィン６８のサイズあるいは放熱性能）は、少なくとも所定の外気温での環境下で冷却部１２０を通過するまでの冷媒の放熱量が予め定められた量以上となるように定められることが望ましい。
【００４１】
図１に戻って、エキスパンションバルブ１５０は、第５接続通路３１０を流通する高温・高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させて、低温・低圧の霧状冷媒に変化させるための弁である。エキスパンションバルブ１５０は、エバポレータ８０よりも上流の位置に設けられるバルブ本体１５２と、エバポレータ８０よりも下流の位置に設けられる感温部材１５４とを含む。
【００４２】
エキスパンションバルブ１５０においては、感温部材１５４における冷媒の温度に応じてバルブ本体１５２における冷媒の流量が定まる。この冷媒の流量は、霧状に変化した冷媒の全てがエバポレータ８０において完全に気化されるように定められる。
【００４３】
エキスパンションバルブ１５０においては、たとえば、容器内部にガスが封入された感温部材１５４における冷媒の温度に応じたガスの圧力の変化を利用してバルブ本体１５２の弁体を移動させることによって冷媒の流量が定まる。なお、冷媒の温度と弁体の移動量との関係は容器の大きさあるいはガス量等によって予め調整される。
【００４４】
エバポレータ８０は、霧状冷媒が気化することによってエバポレータ８０に接触するように導入された車両の室内の空気の熱を吸熱する。吸熱によって温度が低下した空気は、車両の室内に再び戻されることによって車両の室内の冷房が行なわれる。
【００４５】
エバポレータ８０は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒とエバポレータ８０の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンとを含む。チューブ内には、霧状の冷媒が流通する。チューブ内の流通する冷媒が蒸発することによって車両の室内の空気の熱をフィンを経由して吸熱する。気化した冷媒は、第３接続通路３０６を経由してコンプレッサ２０に流通する。エバポレータ８０の構造については、サイズあるいは形状を以外について基本的には第１コンデンサ４０または第２コンデンサ４２と同様であるため、その詳細な説明については繰返さない。
【００４６】
冷却部１２０は、インバータ１２２と、モータジェネレータ１２４と、冷却通路１２６とを含む。冷却通路１２６の両端は、第１接続通路３０２の他方端と第２接続通路３０４一方端とにそれぞれ接続される。
【００４７】
冷却部１２０は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４と冷媒との間で熱交換が可能なように設けられる。本実施の形態においては、冷却部１２０は、たとえば、電気機器の筐体に冷媒が接触するように形成された冷却通路１２６によって電気機器と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するとして説明するが、冷却部１２０は、電気機器とヒートパイプ等の熱伝達手段を経由して熱交換器とが接続されている場合に熱交換器と冷媒とが接触可能に設けられる構造を有していてもよい。
【００４８】
本実施の形態において、冷却部１２０は、インバータ１２２を冷却した後にモータジェネレータ１２４を冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよいし、あるいは、モータジェネレータ１２４を冷却した後にモータジェネレータ１２４を冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよいし、あるいは、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを並行して冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよい。好ましくは、冷却部１２０は、冷却の対象となる電気機器のうちの目標となる温度範囲の上限値が低い方の電気機器を冷却した後に目標となる温度範囲の上限値が高い方の電気機器を冷却するように設けられることが望ましい。
【００４９】
冷却通路１２６は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４のそれぞれの筐体と隣接する部分を有する。当該部分において冷却通路１２６を流通する冷媒とインバータ１２２およびモータジェネレータ１２４との間で熱交換が可能となる。
【００５０】
ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれる場合にコンプレッサ２０を作動させるために制御信号Ｃ１を生成してコンプレッサ２０に送信する。
【００５１】
以上のような構成を有する本実施の形態に係る冷却装置１０の動作について説明する。たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合あるいは自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されている場合であって、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に冷房が行なわれる。このとき、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０が作動するように制御信号Ｃ１を送信する。コンプレッサ２０はＥＣＵ４００からの制御信号Ｃ１に基づいて作動する。
【００５２】
コンプレッサ２０の作動によってコンプレッサ２０から吐出された冷媒は第４接続通路３０８を経由して第１コンデンサ４０に導入される。第１コンデンサ４０に導入された冷媒は、複数のチューブ６０の各々に分散して流通する際にフィン６２を経由して外気と熱交換することによって凝縮されて冷媒の一部または全部が液化する。なお、第１コンデンサ４０内の冷媒が凝縮された冷媒の一部または全部が液化した状態である場合、冷媒の温度は一定の温度が維持される。第１コンデンサ４０において凝縮された冷媒は、第１接続通路３０２を経由して冷却部１２０に供給される。
【００５３】
冷却部１２０に供給された冷媒はインバータ１２２およびモータジェネレータ１２４とを冷却した後に第２接続通路３０４を経由して第２コンデンサ４２に流通する。第２コンデンサ４２に導入された冷媒のうちの液化している冷媒においては、複数のチューブ６６の各々に分散して流通する際にフィン６８を経由して外気と熱交換することによって温度が低下させられる。すなわち、冷媒が飽和液である場合よりも過冷却度が大きい状態となる。
【００５４】
第２コンデンサ４２において冷却された冷媒は、第５接続通路３１０を経由してエキスパンションバルブ１５０に流通する。エキスパンションバルブ１５０によって液相の冷媒は、霧状冷媒に変化させられてエバポレータ８０に供給される。エバポレータ８０において霧状冷媒は、蒸発によって車両の室内の空気の熱を吸熱する。蒸発によって気化された気相の冷媒が第３接続通路３０６を流通してコンプレッサ２０に流通する。コンプレッサ２０において圧縮された気相の冷媒は、第１コンデンサ４０に流通して、第１コンデンサ４０において放熱されることによって再び凝縮される。このようにして冷媒は、コンプレッサ２０から、第１コンデンサ４０、冷却部１２０、第２コンデンサ４２、エバポレータ８０の順序で流通していき、その後コンプレッサ２０に循環する。
【００５５】
図３に第２コンデンサ４２の内部を流通する冷媒の温度の変化の一例を示す。図３において縦軸は冷媒温度を示す。横軸は、第２コンデンサ４２の入口部４８から出口部５０までの流通距離を示す。
【００５６】
冷却部１２０を経由して第２コンデンサ４２の入口部４８に流通した冷媒の温度がたとえば６０℃であって、外気温が３０℃である場合を想定する。
【００５７】
図３の実線に示すように、第２コンデンサ４２の入口部４８に流通した冷媒の温度は、複数のチューブ６６から複数のフィン６８を経由した放熱によって出口部５０に近づくにしたがって低下していき、出口部５０において、外気温と同じ３０℃まで低下する。
【００５８】
一方、仮に第１コンデンサ４０を流通した冷媒が冷却部１２０を経由せずに第２コンデンサ４２に流通するとした場合においては、冷却部１２０において電気機器から吸熱しないため、６０℃よりも低い温度（たとえば、５０℃）の冷媒が第２コンデンサ４２に流通することとなる。
【００５９】
図３の破線に示すように、第２コンデンサ４２の入口部４８に流通した冷媒の温度は、複数のチューブ６６から複数のフィン６８を経由した放熱によって出口部５０に近づくにしたがって低下していき、出口部５０の手前で、外気温と同じ３０℃まで低下する。
【００６０】
第２コンデンサ４２における放熱量は、冷媒の温度と外気温との差に係数を乗算することによって算出できる。すなわち、冷却部１２０を経由した場合の第２コンデンサ４２の放熱量は、冷却部１２０を経由しない場合の放熱量よりも図３の斜線に示す領域に対応する量だけ大きくなる。
【００６１】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、電気機器を冷却するための冷却部を第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に流通する冷媒の経路上に設けることによって、第１コンデンサ４０から流通する冷媒を用いて電気機器を冷却することができる。そのため、冷却部１２０においてエバポレータ８０と同様に冷媒を完全気体まで減圧する必要がなくなるため、冷却部に供給される冷媒を完全気体まで減圧する場合と比較してコンプレッサの動力性能を高くする必要がなくなる。その結果、コンプレッサを大型化したり電気機器を冷却するための専用のポンプを設けたりすることを回避できる。したがって、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することができる。
【００６２】
また、第１コンデンサ４０における冷媒は、飽和液の状態と飽和蒸気の状態とが混合した状態である。このときの冷媒の温度は一定の温度が維持されるため、外気温との差も一定の状態が維持される。その結果、第１コンデンサ４０においては、一定の放熱量を維持できる。
【００６３】
これに対して、第２コンデンサ４２における冷媒は、過冷却によって冷媒の温度が下がる。このとき、冷媒の温度と外気温との差が縮小するため、第２コンデンサ４２の放熱量は、冷媒の温度が一定の温度で維持される場合と比較して低下する。
【００６４】
そのため、冷却部１２０を経由して冷媒の温度を増加させることによって、第２コンデンサ４２における放熱量を冷却部を経由しない場合よりも増加させることができる。すなわち、冷却部１２０から受けた熱を第２コンデンサ４２を大型化させることなく放熱することができる。
【００６５】
本実施の形態において冷却装置１０を用いた冷却の対象となる車両に搭載された「電気機器」として、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを一例として説明したが、「電気機器」は、特にこれらに限定されるものではなく、少なくとも作動によって熱を発生させる電気機器であればよい。たとえば、「電気機器」は、インバータと、モータジェネレータ１２４と、蓄電装置であるバッテリと、バッテリの電圧を昇圧させるためのコンバータと、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとのうちの少なくともいずれか一つであってもよい。
【００６６】
本実施の形態において、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２とは、２つのコンデンサが一体的に配置されるとして説明したが、特に一体的に配置されることに限定されるものではない。たとえば、図４に示すように、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２とは、分離して配置されるようにしてもよい。
【００６７】
本実施の形態においては、冷房が行なわれる場合に冷却部１２０によって電気機器が冷却される場合を一例として説明したが、たとえば、電気機器の温度あるいは冷却部１２０を流通する冷媒の温度が予め定められた温度よりも高い場合にＥＣＵ４００はコンプレッサ２０を作動させるようにしてもよい。
【００６８】
本実施の形態において、第１コンデンサ４０および第２コンデンサ４２は、それぞれ複数のチューブが並列に配置される構造を有するとして説明したが、このような構造に特に限定されるものではない。たとえば、図５に示すように、第１コンデンサ４０は、入口部４４から出口部４６まで１本のチューブ７０によって冷媒が流通する一続きの経路が形成される構造を有していてもよい。また、第２コンデンサは、入口部４８から出口部５０まで１本のチューブ７２によって冷媒が流通する一続きの経路が形成される構造を有するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、第１コンデンサ４０の仕様は、コンプレッサ２０から流通する気化した冷媒を第１コンデンサ４０内で完全に液化できるように定められるようにしてもよい。
【００７０】
さらに、本実施の形態において、第１コンデンサ４０は、コンプレッサ２０から流通する気化した冷媒を第１コンデンサ４０内において液化した状態あるいは気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した状態になるように凝縮した後に、第２コンデンサ４２において液化した冷媒を過冷却するとしてして説明したが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、第１コンデンサ４０は、冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度以下の状態になるように冷媒を凝縮し、第２コンデンサ４２は、冷却部１２０からの冷媒が液化した状態または気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した状態になるように冷媒を凝縮するようにしてもよい。
【００７１】
さらに、エキスパンションバルブ１５０は、冷媒の温度を検出するセンサと、電磁弁とを含むようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ４００は、センサによって検出される冷媒の温度に応じて電磁弁における冷媒の流量を調整するようにすればよい。
【００７２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 冷却装置、２０ コンプレッサ、４０，４２ コンデンサ、４４，４８ 入口部、４６，５０ 出口部、６０，６６，７０，７２ チューブ、６２，６８ フィン、８０ エバポレータ、１２０ 冷却部、１２２ インバータ、１２４ モータジェネレータ、１２６ 冷却通路、１５０ エキスパンションバルブ、１５２ バルブ本体、１５４ 感温部材、３０２，３０４，３０６，３０８，３１０ 接続通路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を駆動源とする車両に搭載された電気機器の冷却装置であって、特に、空調用冷凍サイクルシステムを利用して電気機器を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の１つとして、モータの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。
【０００３】
このような車両においては、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータあるいはバッテリ等の電気機器は電力の授受によって発熱するためこれらの電気機器を冷却する必要がある。この場合、エンジンのみを使用する通常の車両のごとく、電気機器とラジエータとの間で冷却水を循環させるという冷却システムを新たに設けることが考えられるが、このような冷却システムを新たに設ける場合には、専用のラジエータを設ける必要があるため、車両搭載性が低くなる場合がある。
【０００４】
このような問題に鑑みて、特開２００６−２９０２５４号公報（特許文献１）は、構成部品の共用化による組み付け性向上、原価低減そして小型化を図ることができるハイブリッド車の冷却システムを開示する。この冷却システムは、ガス冷媒を吸入圧縮可能なコンプレッサと、高圧のガス冷媒を凝縮させるための周囲空気で冷却可能なるメインコンデンサと、低温の液冷媒を蒸発させて被冷媒物を冷却可能なるエバポレータと、減圧手段とを含み、減圧手段とエバポレータとに、モータから吸熱可能なる熱交換器及び第２減圧手段を並列に接続してなることを特徴とする。
【０００５】
上述した公報に開示された冷却システムによると、構成部品の共用化による組み付け性が向上することで、製造原価が低減できる。また、小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された冷却システムのように、２つのエバポレータとモータから吸熱可能なる熱交換器とを並列に接続する場合には、エバポレータおよび熱交換器のそれぞれに冷媒を供給し、かつ、完全気体まで減圧する必要がある。そのため、冷却に用いられるコンプレッサに要求される動力性能が高くなるという問題がある。また、コンプレッサが大型化すれば燃費悪化、更にこのコンプレッサ動力改善のためにコンデンサを大型化すれば搭載性悪化という問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に係る冷却装置は、車両に搭載された電気機器を冷却するための冷却装置である。この冷却装置は、冷媒を循環させるためのコンプレッサと、冷媒を凝縮するための第１コンデンサと、第１コンデンサの下流側に設けられる第２コンデンサと、第２コンデンサからの冷媒を用いて車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータと、第１コンデンサから第２コンデンサに向けて流通する冷媒の経路上に設けられ、第１コンデンサからの冷媒を用いて電気機器を冷却するための冷却部とを含む。
【００１０】
好ましくは、冷却装置は、第１コンデンサから冷却部に冷媒を導入するための第１通路と、冷却部から第２コンデンサに冷媒を導入するための第２通路とを含む。第１コンデンサから第２コンデンサに向けて流通する冷媒の経路は、第１通路と冷却部と第２通路とを経由する経路である。
【００１１】
さらに好ましくは、第１コンデンサと第２コンデンサとは、一体的に配置される。
さらに好ましくは、第１コンデンサと第２コンデンサとは、分離して配置される。
【００１２】
さらに好ましくは、第１コンデンサは、コンプレッサからの冷媒が液化した第１状態および気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように冷媒を凝縮する。第２コンデンサは、液化した冷媒の温度を低下させる。
【００１３】
さらに好ましくは、第１コンデンサは、冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度以下の状態になるように冷媒を凝縮する。第２コンデンサは、冷却部からの冷媒が液化した第１状態および気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように冷媒を凝縮する。
【００１４】
さらに好ましくは、第２コンデンサとエバポレータとの間には、冷房が行なわれる場合に霧状の冷媒をエバポレータに供給するための弁が設けられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、電気機器を冷却するための冷却部を第１コンデンサから第２コンデンサに流通する冷媒の経路上に設けることによって、第１コンデンサから流通する液相の冷媒を用いて電気機器を冷却することができる。そのため、冷却部においてエバポレータと同様に冷媒を完全気体まで減圧する必要がなくなるため、冷却部に供給される冷媒を完全気体まで減圧する場合と比較してコンプレッサの動力性能を高くする必要がなくなる。その結果、コンプレッサを大型化したり電気機器を冷却するための専用のポンプを設けたりすることを回避できる。したがって、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る冷却装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における第１コンデンサおよび第２コンデンサの内部構造の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る冷却装置の動作を説明するための図である。
【図４】本実施の形態の変形例に係る冷却装置の全体構成を示す図である。
【図５】本実施の形態の変形例における第１のコンデンサおよび第２コンデンサの内部構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
【００１８】
図１に示す、本実施の形態に係る冷却装置１０は、回転電機を駆動源とする車両に搭載された電気機器を冷却する。回転電機を駆動源とする車両としては、たとえば、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車両である。
【００１９】
本実施の形態において、「電気機器」は、たとえば、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ１２２と、回転電機であるモータジェネレータ１２４とを一例として説明する。以下の説明においては、これらの電気機器を単に「電気機器」と記載する場合がある。
【００２０】
なお、バッテリは、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池等の二次電池である。バッテリに代えてキャパシタを用いてもよい。
【００２１】
また、冷却の対象となる電気機器が複数個ある場合においては、複数の電気機器は、冷却の目標となる温度範囲が共通していることが望ましい。冷却の目標となる温度範囲は、電気機器を作動させる温度環境として適切な温度範囲である。
【００２２】
本実施の形態に係る冷却装置１０は、コンプレッサ２０と、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２と、エバポレータ８０と、エキスパンションバルブ１５０と、冷却部１２０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００とを含む。
【００２３】
冷却部１２０は、第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に流通する冷媒の経路上に設けられ、第１コンデンサ４０から流通する冷媒を用いて電気機器を冷却する。
【００２４】
具体的には、第１コンデンサ４０の出口部４６には、第１接続通路３０２の一方端が接続される。第１接続通路３０２の他方端は、冷却部１２０に接続される。第１コンデンサ４０内の冷媒は、第１接続通路３０２を経由して冷却部１２０に流通する。
【００２５】
冷却部１２０には、第２接続通路３０４の一方端が接続される。第２接続通路３０４の他方端は、第２コンデンサ４２の入口部４８に接続される。冷却部１２０内の冷媒は、第２接続通路３０４を経由して第２コンデンサ４２に流通する。
【００２６】
すなわち、第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に流通する冷媒の経路は、第１接続通路３０２と冷却部１２０と第２接続通路３０４とを経由する経路である。
【００２７】
エバポレータ８０とコンプレッサ２０とは、第３接続通路３０６によって接続される。コンプレッサ２０と第１コンデンサ４０とは、第４接続通路３０８によって接続される。さらに、第２コンデンサ４２とエバポレータ８０とは、第５接続通路３１０によって接続される。
【００２８】
コンプレッサ２０は、車両に搭載されたモータを動力源として作動し、作動時にエバポレータ８０から第３接続通路３０６を経由して流通する気相冷媒を吸入圧縮して第４接続通路３０８に吐出する。コンプレッサ２０は、ＥＣＵ４００からの制御信号Ｃ１に基づいて作動する。なお、コンプレッサ２０は、エンジンを動力源とするものであってもよい。
【００２９】
エバポレータ８０を用いた車両の室内の冷房は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合に行なわれる。あるいは、エバポレータ８０を用いた車両の室内の冷房は、自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されている場合であって、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に行なわれる。
【００３０】
図２に示すように、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２とは、一体的に配置される。一体的に配置された第１コンデンサ４０および第２コンデンサ４２は、たとえば、車両に搭載されたエンジン冷却用ラジエータに隣接して設けられ、車両の走行風あるいは冷却ファンによって供給された冷却風と冷媒との間で熱交換を行なう。
【００３１】
第１コンデンサ４０は、コンプレッサ２０において圧縮された冷媒を放熱することによって、コンプレッサ２０から流通する冷媒が液化した第１状態および気化した冷媒（飽和蒸気）と液化した冷媒（飽和液）とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように冷媒を凝縮（液化）する。
【００３２】
第１コンデンサ４０は、冷媒を流通する複数のチューブ６０、および、複数のチューブ６０内の冷媒と第１コンデンサ４０の周囲の空気との間で熱交換するための複数のフィン６２を含む。
【００３３】
複数のチューブ６０は、コンプレッサ２０から冷媒を導入する入口部４４と、冷却部１２０に接続される出口部４６との間に並列に配置される。入口部４４から導入された冷媒は、複数のチューブ６０の各々に分散して流通する。
【００３４】
複数のフィン６２は、入口部４４と、出口部４６との間であって、複数のチューブ６０の各々の間に隣接して配置される。複数のチューブ６０の各々において冷媒はフィン６２を経由した第１コンデンサ４０の周囲の空気との熱交換によって凝縮される。第１コンデンサ４０内で凝縮された後の冷媒は、出口部４６から冷却部１２０に流通する。
【００３５】
第１コンデンサ４０の仕様（すなわち、チューブ６０およびフィン６２のサイズあるいは放熱性能）は、少なくとも第１コンデンサ４０を通過した後の液相冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度よりも低下するように定められることが望ましい。電気機器を冷却するために必要とされる温度は、少なくとも電気機器の温度範囲として目標となる温度範囲の上限値よりも低い温度であることが望ましい。
【００３６】
また、第１コンデンサ４０の仕様は、好ましくは、出口部４６において冷媒が気相冷媒と液相冷媒とが混合した状態あるいは過冷却度の小さい液相冷媒の状態になるように定められることが望ましい。
【００３７】
第２コンデンサ４２は、冷却部１２０を経由して流通する冷媒をさらに冷却して冷媒の温度を低下させる（過冷却する）。第２コンデンサ４２は、冷媒を流通する複数のチューブ６６、および、複数のチューブ６６内の冷媒と第２コンデンサ４２の周囲の空気との間で熱交換するためのフィン６８を含む。
【００３８】
複数のチューブ６６は、冷却部１２０から冷媒を導入する入口部４８と、エバポレータ８０に接続される出口部５０との間に並列に配置される。入口部４８から導入された冷媒は、複数のチューブ６６の各々に分散して流通する。
【００３９】
複数のフィン６８は、入口部４８と、出口部５０との間であって、複数のチューブ６０の各々の間に隣接して配置される。複数のチューブ６６の各々において冷媒はフィン６２を経由した第１コンデンサ４０の周囲の空気との熱交換によって冷却される。第２コンデンサ４２内で冷却された後の冷媒は、出口部５０からエバポレータ８０に流通する。
【００４０】
第２コンデンサ４２の仕様（すなわち、チューブ６６およびフィン６８のサイズあるいは放熱性能）は、少なくとも所定の外気温での環境下で冷却部１２０を通過するまでの冷媒の放熱量が予め定められた量以上となるように定められることが望ましい。
【００４１】
図１に戻って、エキスパンションバルブ１５０は、第５接続通路３１０を流通する高温・高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させて、低温・低圧の霧状冷媒に変化させるための弁である。エキスパンションバルブ１５０は、エバポレータ８０よりも上流の位置に設けられるバルブ本体１５２と、エバポレータ８０よりも下流の位置に設けられる感温部材１５４とを含む。
【００４２】
エキスパンションバルブ１５０においては、感温部材１５４における冷媒の温度に応じてバルブ本体１５２における冷媒の流量が定まる。この冷媒の流量は、霧状に変化した冷媒の全てがエバポレータ８０において完全に気化されるように定められる。
【００４３】
エキスパンションバルブ１５０においては、たとえば、容器内部にガスが封入された感温部材１５４における冷媒の温度に応じたガスの圧力の変化を利用してバルブ本体１５２の弁体を移動させることによって冷媒の流量が定まる。なお、冷媒の温度と弁体の移動量との関係は容器の大きさあるいはガス量等によって予め調整される。
【００４４】
エバポレータ８０は、霧状冷媒が気化することによってエバポレータ８０に接触するように導入された車両の室内の空気の熱を吸熱する。吸熱によって温度が低下した空気は、車両の室内に再び戻されることによって車両の室内の冷房が行なわれる。
【００４５】
エバポレータ８０は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒とエバポレータ８０の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンとを含む。チューブ内には、霧状の冷媒が流通する。チューブ内の流通する冷媒が蒸発することによって車両の室内の空気の熱をフィンを経由して吸熱する。気化した冷媒は、第３接続通路３０６を経由してコンプレッサ２０に流通する。エバポレータ８０の構造については、サイズあるいは形状を以外について基本的には第１コンデンサ４０または第２コンデンサ４２と同様であるため、その詳細な説明については繰返さない。
【００４６】
冷却部１２０は、インバータ１２２と、モータジェネレータ１２４と、冷却通路１２６とを含む。冷却通路１２６の両端は、第１接続通路３０２の他方端と第２接続通路３０４一方端とにそれぞれ接続される。
【００４７】
冷却部１２０は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４と冷媒との間で熱交換が可能なように設けられる。本実施の形態においては、冷却部１２０は、たとえば、電気機器の筐体に冷媒が接触するように形成された冷却通路１２６によって電気機器と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するとして説明するが、冷却部１２０は、電気機器とヒートパイプ等の熱伝達手段を経由して熱交換器とが接続されている場合に熱交換器と冷媒とが接触可能に設けられる構造を有していてもよい。
【００４８】
本実施の形態において、冷却部１２０は、インバータ１２２を冷却した後にモータジェネレータ１２４を冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよいし、あるいは、モータジェネレータ１２４を冷却した後にモータジェネレータ１２４を冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよいし、あるいは、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを並行して冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよい。好ましくは、冷却部１２０は、冷却の対象となる電気機器のうちの目標となる温度範囲の上限値が低い方の電気機器を冷却した後に目標となる温度範囲の上限値が高い方の電気機器を冷却するように設けられることが望ましい。
【００４９】
冷却通路１２６は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４のそれぞれの筐体と隣接する部分を有する。当該部分において冷却通路１２６を流通する冷媒とインバータ１２２およびモータジェネレータ１２４との間で熱交換が可能となる。
【００５０】
ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれる場合にコンプレッサ２０を作動させるために制御信号Ｃ１を生成してコンプレッサ２０に送信する。
【００５１】
以上のような構成を有する本実施の形態に係る冷却装置１０の動作について説明する。たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合あるいは自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されている場合であって、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に冷房が行なわれる。このとき、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０が作動するように制御信号Ｃ１を送信する。コンプレッサ２０はＥＣＵ４００からの制御信号Ｃ１に基づいて作動する。
【００５２】
コンプレッサ２０の作動によってコンプレッサ２０から吐出された冷媒は第４接続通路３０８を経由して第１コンデンサ４０に導入される。第１コンデンサ４０に導入された冷媒は、複数のチューブ６０の各々に分散して流通する際にフィン６２を経由して外気と熱交換することによって凝縮されて冷媒の一部または全部が液化する。なお、第１コンデンサ４０内の冷媒が凝縮された冷媒の一部または全部が液化した状態である場合、冷媒の温度は一定の温度が維持される。第１コンデンサ４０において凝縮された冷媒は、第１接続通路３０２を経由して冷却部１２０に供給される。
【００５３】
冷却部１２０に供給された冷媒はインバータ１２２およびモータジェネレータ１２４とを冷却した後に第２接続通路３０４を経由して第２コンデンサ４２に流通する。第２コンデンサ４２に導入された冷媒のうちの液化している冷媒においては、複数のチューブ６６の各々に分散して流通する際にフィン６８を経由して外気と熱交換することによって温度が低下させられる。すなわち、冷媒が飽和液である場合よりも過冷却度が大きい状態となる。
【００５４】
第２コンデンサ４２において冷却された冷媒は、第５接続通路３１０を経由してエキスパンションバルブ１５０に流通する。エキスパンションバルブ１５０によって液相の冷媒は、霧状冷媒に変化させられてエバポレータ８０に供給される。エバポレータ８０において霧状冷媒は、蒸発によって車両の室内の空気の熱を吸熱する。蒸発によって気化された気相の冷媒が第３接続通路３０６を流通してコンプレッサ２０に流通する。コンプレッサ２０において圧縮された気相の冷媒は、第１コンデンサ４０に流通して、第１コンデンサ４０において放熱されることによって再び凝縮される。このようにして冷媒は、コンプレッサ２０から、第１コンデンサ４０、冷却部１２０、第２コンデンサ４２、エバポレータ８０の順序で流通していき、その後コンプレッサ２０に循環する。
【００５５】
図３に第２コンデンサ４２の内部を流通する冷媒の温度の変化の一例を示す。図３において縦軸は冷媒温度を示す。横軸は、第２コンデンサ４２の入口部４８から出口部５０までの流通距離を示す。
【００５６】
冷却部１２０を経由して第２コンデンサ４２の入口部４８に流通した冷媒の温度がたとえば６０℃であって、外気温が３０℃である場合を想定する。
【００５７】
図３の実線に示すように、第２コンデンサ４２の入口部４８に流通した冷媒の温度は、複数のチューブ６６から複数のフィン６８を経由した放熱によって出口部５０に近づくにしたがって低下していき、出口部５０において、外気温と同じ３０℃まで低下する。
【００５８】
一方、仮に第１コンデンサ４０を流通した冷媒が冷却部１２０を経由せずに第２コンデンサ４２に流通するとした場合においては、冷却部１２０において電気機器から吸熱しないため、６０℃よりも低い温度（たとえば、５０℃）の冷媒が第２コンデンサ４２に流通することとなる。
【００５９】
図３の破線に示すように、第２コンデンサ４２の入口部４８に流通した冷媒の温度は、複数のチューブ６６から複数のフィン６８を経由した放熱によって出口部５０に近づくにしたがって低下していき、出口部５０の手前で、外気温と同じ３０℃まで低下する。
【００６０】
第２コンデンサ４２における放熱量は、冷媒の温度と外気温との差に係数を乗算することによって算出できる。すなわち、冷却部１２０を経由した場合の第２コンデンサ４２の放熱量は、冷却部１２０を経由しない場合の放熱量よりも図３の斜線に示す領域に対応する量だけ大きくなる。
【００６１】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、電気機器を冷却するための冷却部を第１コンデンサ４０から第２コンデンサ４２に流通する冷媒の経路上に設けることによって、第１コンデンサ４０から流通する冷媒を用いて電気機器を冷却することができる。そのため、冷却部１２０においてエバポレータ８０と同様に冷媒を完全気体まで減圧する必要がなくなるため、冷却部に供給される冷媒を完全気体まで減圧する場合と比較してコンプレッサの動力性能を高くする必要がなくなる。その結果、コンプレッサを大型化したり電気機器を冷却するための専用のポンプを設けたりすることを回避できる。したがって、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することができる。
【００６２】
また、第１コンデンサ４０における冷媒は、飽和液の状態と飽和蒸気の状態とが混合した状態である。このときの冷媒の温度は一定の温度が維持されるため、外気温との差も一定の状態が維持される。その結果、第１コンデンサ４０においては、一定の放熱量を維持できる。
【００６３】
これに対して、第２コンデンサ４２における冷媒は、過冷却によって冷媒の温度が下がる。このとき、冷媒の温度と外気温との差が縮小するため、第２コンデンサ４２の放熱量は、冷媒の温度が一定の温度で維持される場合と比較して低下する。
【００６４】
そのため、冷却部１２０を経由して冷媒の温度を増加させることによって、第２コンデンサ４２における放熱量を冷却部を経由しない場合よりも増加させることができる。すなわち、冷却部１２０から受けた熱を第２コンデンサ４２を大型化させることなく放熱することができる。
【００６５】
本実施の形態において冷却装置１０を用いた冷却の対象となる車両に搭載された「電気機器」として、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを一例として説明したが、「電気機器」は、特にこれらに限定されるものではなく、少なくとも作動によって熱を発生させる電気機器であればよい。たとえば、「電気機器」は、インバータと、モータジェネレータ１２４と、蓄電装置であるバッテリと、バッテリの電圧を昇圧させるためのコンバータと、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとのうちの少なくともいずれか一つであってもよい。
【００６６】
本実施の形態において、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２とは、２つのコンデンサが一体的に配置されるとして説明したが、特に一体的に配置されることに限定されるものではない。たとえば、図４に示すように、第１コンデンサ４０と、第２コンデンサ４２とは、分離して配置されるようにしてもよい。
【００６７】
本実施の形態においては、冷房が行なわれる場合に冷却部１２０によって電気機器が冷却される場合を一例として説明したが、たとえば、電気機器の温度あるいは冷却部１２０を流通する冷媒の温度が予め定められた温度よりも高い場合にＥＣＵ４００はコンプレッサ２０を作動させるようにしてもよい。
【００６８】
本実施の形態において、第１コンデンサ４０および第２コンデンサ４２は、それぞれ複数のチューブが並列に配置される構造を有するとして説明したが、このような構造に特に限定されるものではない。たとえば、図５に示すように、第１コンデンサ４０は、入口部４４から出口部４６まで１本のチューブ７０によって冷媒が流通する一続きの経路が形成される構造を有していてもよい。また、第２コンデンサは、入口部４８から出口部５０まで１本のチューブ７２によって冷媒が流通する一続きの経路が形成される構造を有するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、第１コンデンサ４０の仕様は、コンプレッサ２０から流通する気化した冷媒を第１コンデンサ４０内で完全に液化できるように定められるようにしてもよい。
【００７０】
さらに、本実施の形態において、第１コンデンサ４０は、コンプレッサ２０から流通する気化した冷媒を第１コンデンサ４０内において液化した状態あるいは気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した状態になるように凝縮した後に、第２コンデンサ４２において液化した冷媒を過冷却するとしてして説明したが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、第１コンデンサ４０は、冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度以下の状態になるように冷媒を凝縮し、第２コンデンサ４２は、冷却部１２０からの冷媒が液化した状態または気化した冷媒と液化した冷媒とが混合した状態になるように冷媒を凝縮するようにしてもよい。
【００７１】
さらに、エキスパンションバルブ１５０は、冷媒の温度を検出するセンサと、電磁弁とを含むようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ４００は、センサによって検出される冷媒の温度に応じて電磁弁における冷媒の流量を調整するようにすればよい。
【００７２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 冷却装置、２０ コンプレッサ、４０，４２ コンデンサ、４４，４８ 入口部、４６，５０ 出口部、６０，６６，７０，７２ チューブ、６２，６８ フィン、８０ エバポレータ、１２０ 冷却部、１２２ インバータ、１２４ モータジェネレータ、１２６ 冷却通路、１５０ エキスパンションバルブ、１５２ バルブ本体、１５４ 感温部材、３０２，３０４，３０６，３０８，３１０ 接続通路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された電気機器を冷却するための冷却装置であって、
冷媒を循環させるためのコンプレッサと、
前記冷媒を凝縮するための第１コンデンサと、
前記第１コンデンサの下流側に設けられる第２コンデンサと、
前記第２コンデンサからの前記冷媒を用いて前記車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータと、
前記第１コンデンサから前記第２コンデンサに向けて流通する前記冷媒の経路上に設けられ、前記第１コンデンサからの前記冷媒を用いて前記電気機器を冷却するための冷却部とを含む、冷却装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、
前記第１コンデンサから前記冷却部に前記冷媒を導入するための第１通路と、
前記冷却部から前記第２コンデンサに前記冷媒を導入するための第２通路とを含み、
前記第１コンデンサから前記第２コンデンサに向けて流通する前記冷媒の経路は、前記第１通路と前記冷却部と前記第２通路とを経由する経路である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、一体的に配置される、請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、分離して配置される、請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１コンデンサは、前記コンプレッサからの前記冷媒が液化した第１状態および気化した前記冷媒と液化した前記冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように前記冷媒を凝縮し、
前記第２コンデンサは、液化した前記冷媒の温度を低下させる、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第１コンデンサは、前記冷媒の温度が前記電気機器を冷却するために必要とされる温度以下の状態になるように前記冷媒を凝縮し、
前記第２コンデンサは、前記冷却部からの前記冷媒が液化した第１状態および気化した前記冷媒と液化した前記冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように前記冷媒を凝縮する、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第２コンデンサと前記エバポレータとの間には、前記冷房が行なわれる場合に霧状の前記冷媒を前記エバポレータに供給するための弁が設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１】
車両に搭載された電気機器を冷却するための冷却装置であって、
冷媒を循環させるためのコンプレッサと、
前記冷媒を凝縮するための第１コンデンサと、
前記第１コンデンサの下流側に設けられる第２コンデンサと、
前記第２コンデンサからの前記冷媒を用いて前記車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータと、
前記第１コンデンサから前記第２コンデンサに向けて流通する前記冷媒の経路上に設けられ、前記第１コンデンサからの前記冷媒を用いて前記電気機器を冷却するための冷却部とを含む、冷却装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、
前記第１コンデンサから前記冷却部に前記冷媒を導入するための第１通路と、
前記冷却部から前記第２コンデンサに前記冷媒を導入するための第２通路とを含み、
前記第１コンデンサから前記第２コンデンサに向けて流通する前記冷媒の経路は、前記第１通路と前記冷却部と前記第２通路とを経由する経路である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、一体的に配置される、請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、分離して配置される、請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１コンデンサは、前記コンプレッサからの前記冷媒が液化した第１状態および気化した前記冷媒と液化した前記冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように前記冷媒を凝縮し、
前記第２コンデンサは、液化した前記冷媒の温度を低下させる、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第１コンデンサは、前記冷媒の温度が前記電気機器を冷却するために必要とされる温度以下の状態になるように前記冷媒を凝縮し、
前記第２コンデンサは、前記冷却部からの前記冷媒が液化した第１状態および気化した前記冷媒と液化した前記冷媒とが混合した第２状態のうちのいずれか一方の状態になるように前記冷媒を凝縮する、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第２コンデンサと前記エバポレータとの間には、前記冷房が行なわれる場合に霧状の前記冷媒を前記エバポレータに供給するための弁が設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１４００６０（Ｐ２０１２−１４００６０Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９２９３７（Ｐ２０１０−２９２９３７）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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