切替弁および冷却装置
【課題】弁を小型化および低コスト化できるとともに、弁内を流れる流体同士の熱交換を抑制できる、切替弁を提供する。
【解決手段】切替弁５２は、貫通孔７５の形成された弁体７４と、貫通孔７５を流れる流体が通過する径方向孔７７が形成され、弁体７４を収容する第一ハウジング７１と、貫通孔８５の形成された弁体８４と、貫通孔８５を流れる流体が通過する径方向孔８７，８８が形成され、弁体８４を収容する第二ハウジング８１と、弁体７４と弁体８４とを一体に移動させるモータ６１と、を備える。弁体７４と弁体８４との間に、弁体７４と弁体８４との間の熱伝達を抑制する中空の空間６９が設けられ、第一ハウジング７１と第二ハウジング８１との間に、第一ハウジング７１と第二ハウジング８１との間の熱伝達を抑制する中空の空間６８が設けられる。
【解決手段】切替弁５２は、貫通孔７５の形成された弁体７４と、貫通孔７５を流れる流体が通過する径方向孔７７が形成され、弁体７４を収容する第一ハウジング７１と、貫通孔８５の形成された弁体８４と、貫通孔８５を流れる流体が通過する径方向孔８７，８８が形成され、弁体８４を収容する第二ハウジング８１と、弁体７４と弁体８４とを一体に移動させるモータ６１と、を備える。弁体７４と弁体８４との間に、弁体７４と弁体８４との間の熱伝達を抑制する中空の空間６９が設けられ、第一ハウジング７１と第二ハウジング８１との間に、第一ハウジング７１と第二ハウジング８１との間の熱伝達を抑制する中空の空間６８が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切替弁および冷却装置に関し、特に、流体の流路を切り替える切替弁と、その切替弁を備える冷却装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の一つとして、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。このような車両において、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータおよびバッテリなどの電気機器は、電力の授受によって発熱する。そのため、これらの電気機器を冷却する必要がある。
【０００３】
特開２０００−７３７６３号公報（特許文献１）には、エンジンシリンダヘッドと駆動用モータとを選択的、あるいは同時に冷却する第１冷却回路と、エンジンシリンダブロックを冷却する第２冷却回路と、駆動用モータの駆動制御を行う強電系コントロールユニットを冷却する第３冷却回路と、を備えるハイブリッド車用冷却装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の冷却装置では、エンジンのみを冷却する通常の車両のごとく、発熱体とラジエータとの間に冷却水を循環させるシステムを使用して、電気系部品を冷却させている。このようなシステムでは、電気系部品を冷却するためのラジエータを新たに設ける必要があるので、車両搭載性が低いという問題を有している。
【０００５】
そこで、車両用空調装置として使用される蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、発熱体を冷却する技術が提案されている。たとえば特開２００５−９０８６２号公報（特許文献２）には、空調用の冷凍サイクルの減圧器、蒸発器および圧縮機をバイパスするバイパス通路に、発熱体を冷却するための発熱体冷却手段を設けた、冷却システムが開示されている。特開２００７−６９７３３号公報（特許文献３）には、膨張弁から圧縮機へ至る冷媒通路に、空調用の空気と熱交換する熱交換器と、発熱体と熱交換する熱交換器と、を並列に配置し、空調装置用の冷媒を利用して発熱体を冷却するシステムが開示されている。
【０００６】
一方、空調装置の運転モードの切り替えに使用される切替弁に関し、特開平６−１９４００７号公報（特許文献４）には、半径方向の穴を有しスプール内に挿入されるロータがモータによって回動することにより、スプールの穴を順次開閉して流路を切り替える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７３７６３号公報
【特許文献２】特開２００５−９０８６２号公報
【特許文献３】特開２００７−６９７３３号公報
【特許文献４】特開平６−１９４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
流体が通過する流路の切り替えが可能な装置において、流路の切り替えのための制御弁を複数備える構成とすると、装置の構成が複雑となり、装置の大型化およびコスト増大の問題が生じる。特許文献４に開示された切替弁は、複数個の弁を１つの駆動手段によって切替可能にした統合弁とすることで、装置を小型化および低コスト化することを目的としている。
【０００９】
しかし、特許文献４の切替弁では、コンプレッサ通過前の低温の流体とコンプレッサ通過後の高温の流体との両方が、一体の弁構造内を流れている。一体の弁構造内の異なる流路に温度域の異なる流体を流すと、高温の流体から低温の流体への熱伝達が発生し、空調装置の性能を低下させ、消費動力を増大させる問題があった。
【００１０】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、流体の流路の切替のための切替弁において、弁を小型化および低コスト化できるとともに、弁内を流れる流体同士の熱交換を抑制できる、切替弁を提供することである。また、本発明の他の目的は、その切替弁を備えることにより消費動力を低減できる、発熱源を冷却するための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】
【００１１】
本発明に係る切替弁は、第一貫通孔の形成された第一弁体と、第一貫通孔を流れる流体が通過する第一流路が形成され、第一弁体を収容する第一ハウジングと、第二貫通孔の形成された第二弁体と、第二貫通孔を流れる流体が通過する第二流路が形成され、第二弁体を収容する第二ハウジングと、第一弁体と第二弁体とを一体に移動させる駆動部と、を備える。第一弁体と第二弁体との間に、第一弁体と第二弁体との間の熱伝達を抑制する弁体断熱部が設けられ、第一ハウジングと第二ハウジングとの間に、第一ハウジングと第二ハウジングとの間の熱伝達を抑制するハウジング断熱部が設けられる。
【００１２】
上記切替弁において好ましくは、弁体断熱部は、第一弁体と第二弁体との間に形成された中空の空間を含み、ハウジング断熱部は、第一ハウジングと第二ハウジングとの間に形成された中空の空間を含む。
【００１３】
上記切替弁において好ましくは、弁体断熱部とハウジング断熱部との少なくともいずれか一方は、断熱材料を含む。
【００１４】
本発明に係る冷却装置は、発熱源を冷却する冷却装置であって、冷媒を循環させるための圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、冷媒を減圧する減圧器と、冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、第一熱交換器と減圧器との間に並列に接続された冷媒の経路である第一通路および第二通路と、第二通路上に設けられ、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却部と、圧縮機と第一熱交換器との間を冷媒が流通する第三通路と、第三通路と、冷却部に対し減圧器に近接する側の第二通路と、を連通する、連通路と、上記のいずれかの局面の切替弁と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の切替弁によると、弁自体の小型化および低コスト化を達成できるとともに、弁内を流れる流体同士の熱交換を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図２】蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図３】図１に示す切替弁の詳細を示す断面図である。
【図４】弁体部材の構成を示す斜視図である。
【図５】蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転中の、ＨＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図６】冷却装置の運転モード毎の切替弁を経由する冷媒の流れを示す図である。
【図７】図３中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図８】図３中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図９】蒸気圧縮式冷凍サイクルの停止中の、ＨＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図１０】図３中に示すＸ−Ｘ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図１１】図３中に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図１２】実施の形態２の切替弁の詳細を示す断面図である。
【図１３】実施の形態３の切替弁を示す断面図である。
【図１４】実施の形態３の切替弁の、弁体の角度を変えた状態の第一の断面図である。
【図１５】実施の形態３の切替弁の、弁体の角度を変えた状態の第二の断面図である。
【図１６】実施の形態４の切替弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の冷却装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、冷却装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を備える。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、たとえば、車両の車内の冷房を行なうために、車両に搭載される。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を用いた冷房は、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、または、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おり、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。
【００１９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２と、第一熱交換器としての熱交換器１４と、熱交換器１５と、減圧器の一例としての膨張弁１６と、第二熱交換器としての熱交換器１８と、を含む。
【００２０】
圧縮機１２は、車両に搭載されたモータまたはエンジンを動力源として作動し、冷媒ガスを断熱的に圧縮して過熱状態冷媒ガスとする。圧縮機１２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の作動時に熱交換器１８から流通する冷媒を吸入圧縮して、冷媒通路２１に高温高圧の気相冷媒を吐出する。圧縮機１２は、冷媒通路２１に冷媒を吐出することで、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０に冷媒を循環させる。
【００２１】
熱交換器１４，１５は、圧縮機１２において圧縮された過熱状態冷媒ガスを、外部媒体へ等圧的に放熱させて冷媒液とする。圧縮機１２から吐出された高圧の気相冷媒は、熱交換器１４，１５において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１４，１５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熱交換器１４，１５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。熱交換器１４，１５は、車両の走行によって発生する自然の通風またはエンジン冷却用のラジエータファンなどの冷却ファンからの強制通風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。熱交換器１４，１５における熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。
【００２２】
膨張弁１６は、冷媒通路２５を流通する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。膨張弁１６は、熱交換器１４，１５によって凝縮された冷媒液を減圧して、気液混合状態の湿り蒸気とする。なお、冷媒液を減圧するための減圧器は、絞り膨張する膨張弁１６に限られず、毛細管であってもよい。
【００２３】
熱交換器１８は、その内部を流通する霧状冷媒が気化することによって、熱交換器１８に接触するように導入された周囲の空気の熱を吸収する。熱交換器１８は、膨張弁１６によって減圧された冷媒を用いて、冷媒の湿り蒸気が蒸発して冷媒ガスとなる際の気化熱を、車両の室内へ流通する空調用空気から吸収して、車両の室内の冷房を行なう。熱が熱交換器１８に吸収されることによって温度が低下した空調用空気が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。冷媒は、熱交換器１８において周囲から吸熱し加熱される。
【００２４】
熱交換器１８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熱交換器１８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、湿り蒸気状態の冷媒が流通する。冷媒は、チューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって蒸発し、さらに顕熱によって過熱蒸気になる。気化した冷媒は、冷媒通路２７を経由して圧縮機１２へ流通する。圧縮機１２は、熱交換器１８から流通する冷媒を圧縮する。
【００２５】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０はまた、圧縮機１２と熱交換器１４とを連通する第三通路としての冷媒通路２１と、熱交換器１４と熱交換器１５とを連通する冷媒通路２２，２３，２４と、熱交換器１５と膨張弁１６とを連通する冷媒通路２５と、膨張弁１６と熱交換器１８とを連通する冷媒通路２６と、熱交換器１８と圧縮機１２とを連通する冷媒通路２７と、を含む。
【００２６】
冷媒通路２１は、冷媒を圧縮機１２から熱交換器１４に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２１を経由して、圧縮機１２と熱交換器１４との間を、圧縮機１２の出口から熱交換器１４の入口へ向かって流れる。冷媒通路２２〜２５は、冷媒を熱交換器１４から膨張弁１６に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２２〜２５を経由して、熱交換器１４と膨張弁１６との間を、熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かって流れる。
【００２７】
冷媒通路２６は、冷媒を膨張弁１６から熱交換器１８に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２６を経由して、膨張弁１６と熱交換器１８との間を、膨張弁１６の出口から熱交換器１８の入口へ向かって流れる。冷媒通路２７は、冷媒を熱交換器１８から圧縮機１２に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２７を経由して、熱交換器１８と圧縮機１２との間を、熱交換器１８の出口から圧縮機１２の入口へ向かって流れる。
【００２８】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２、熱交換器１４，１５、膨張弁１６および熱交換器１８が、冷媒通路２１〜２７によって連結されて構成される。なお、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒としては、たとえば二酸化炭素、プロパンやイソブタンなどの炭化水素、アンモニア、フロン類または水などを用いることができる。
【００２９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０はまた、熱交換器１４と膨張弁１６との間を流れる冷媒の経路上に配置された、気液分離器４０を含む。気液分離器４０は、熱交換器１４から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。気液分離器４０の内部には、液相冷媒である冷媒液と、気相冷媒である冷媒蒸気と、が蓄蔵されている。気液分離器４０には、冷媒通路２２，２３と、冷媒通路３４とが連結されている。
【００３０】
熱交換器１４の出口側において冷媒は、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気の状態にある。熱交換器１４から流出した冷媒は、冷媒通路２２を通って気液分離器４０へ供給される。冷媒通路２２から気液分離器４０へ流入する気液二相状態の冷媒は、気液分離器４０の内部において気相と液相とに分離される。気液分離器４０は、熱交換器１４によって凝縮された冷媒を液体状の冷媒液とガス状の冷媒蒸気とに分離して、一時的に蓄える。
【００３１】
分離された冷媒液は、冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。気液分離器４０内の液相中に配置された冷媒通路３４の端部は、液相冷媒の気液分離器４０からの流出口を形成する。分離された冷媒蒸気は、冷媒通路２３を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。気液分離器４０内の気相中に配置された冷媒通路２３の端部は、気相冷媒の気液分離器４０からの流出口を形成する。気液分離器４０から導出された気相の冷媒蒸気は、第三熱交換器としての熱交換器１５において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮する。
【００３２】
気液分離器４０の内部では、冷媒液が下側、冷媒蒸気が上側に溜まる。気液分離器４０から冷媒液を導出する冷媒通路３４の端部は、気液分離器４０の底部に連結されている。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０の底側から冷媒液のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。気液分離器４０から冷媒蒸気を導出する冷媒通路２３の端部は、気液分離器４０の天井部に連結されている。冷媒通路２３を経由して、気液分離器４０の天井側から冷媒蒸気のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。これにより、気液分離器４０は、気相冷媒と液相冷媒との分離を確実に行なうことができる。
【００３３】
熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かって流れる冷媒が流通する経路は、熱交換器１４の出口側から気液分離器４０へ至る冷媒通路２２と、気液分離器４０から冷媒蒸気を流出させる冷媒通路２３と、熱交換器１５の入口側へ連結される冷媒通路２４と、熱交換器１５の出口側から冷媒を膨張弁１６へ流通させる冷媒通路２５と、を含む。第一通路としての冷媒通路２３には、気液分離器４０で分離された気相冷媒が流れる。
【００３４】
熱交換器１４と熱交換器１５との間を流通する冷媒の経路はまた、気液分離器４０と冷却部３０とを連通する冷媒通路３４と、冷却部３０と冷媒通路２４とを連通する冷媒通路３６と、を含む。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０から冷却部３０へ冷媒液が流通する。冷却部３０を通過した冷媒は、冷媒通路３６を経由して、冷媒通路２４へ戻る。
【００３５】
図１に示すＤ点は、冷媒通路２３と冷媒通路２４と冷媒通路３６との連結点を示す。つまりＤ点は、冷媒通路２３の下流側（熱交換器１５に近接する側）の端部、冷媒通路２４の上流側（熱交換器１４に近接する側）の端部、および、冷媒通路３６の下流側の端部を示す。冷媒通路２３は、気液分離器４０から膨張弁１６へ向かう冷媒が流通する経路の、気液分離器４０からＤ点へ至る一部を形成する。
【００３６】
冷却装置１は、冷媒通路２３と並列に配置された第二通路としての冷媒の経路を備え、冷却部３０は、当該冷媒の経路上に設けられている。冷却部３０は、気液分離器４０と膨張弁１６との間を熱交換器１４から熱交換器１５へ向けて流通する冷媒の経路において並列に接続された第一通路と第二通路とのうち、第二通路上に設けられている。冷却部３０は、車両に搭載される電気機器であるＨＶ（Hybrid Vehicle）機器３１と、冷媒が流通する配管である冷却通路３２とを含む。ＨＶ機器３１は、発熱源の一例である。冷却通路３２の一方の端部は、冷媒通路３４に接続される。冷却通路３２の他方の端部は、冷媒通路３６に接続される。冷媒通路３４、冷却通路３２および冷媒通路３６は、第二通路を構成する。
【００３７】
気液分離器４０と図１に示すＤ点との間の冷媒通路２３に並列に接続された冷媒の経路は、冷却部３０よりも上流側（気液分離器４０に近接する側）の冷媒通路３４と、冷却部３０に含まれる冷却通路３２と、冷却部３０よりも下流側（熱交換器１５に近接する側）の冷媒通路３６と、を含む。冷媒通路３４は、気液分離器４０から冷却部３０に、液相の冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路３６は、冷却部３０からＤ点に冷媒を流通させるための通路である。Ｄ点は、冷媒通路２３，２４と、冷媒通路３６と、の分岐点である。
【００３８】
気液分離器４０から流出した冷媒液は、冷媒通路３４を経由して、冷却部３０へ向かって流通する。冷却部３０へ流通し、冷却通路３２を経由して流れる冷媒は、発熱源としてのＨＶ機器３１から熱を奪って、ＨＶ機器３１を冷却させる。冷却部３０は、気液分離器４０において分離され冷媒通路３４を経由して冷却通路３２へ流れる液相の冷媒を用いて、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、冷却通路３２内を流通する冷媒と、ＨＶ機器３１と、が熱交換することにより、ＨＶ機器３１は冷却され、冷媒は加熱される。冷媒はさらに冷媒通路３６を経由して冷却部３０からＤ点へ向かって流通し、冷媒通路２４を経由して熱交換器１５へ至る。
【００３９】
冷却部３０は、冷却通路３２においてＨＶ機器３１と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するように設けられる。本実施の形態においては、冷却部３０は、たとえば、ＨＶ機器３１の筐体に冷却通路３２の外周面が直接接触するように形成された冷却通路３２を有する。冷却通路３２は、ＨＶ機器３１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３２を流通する冷媒と、ＨＶ機器３１との間で、熱交換が可能となる。
【００４０】
ＨＶ機器３１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の熱交換器１４から熱交換器１５に至る冷媒の経路の一部を形成する冷却通路３２の外周面に直接接続されて、冷却される。冷却通路３２の外部にＨＶ機器３１が配置されるので、冷却通路３２の内部を流通する冷媒の流れにＨＶ機器３１が干渉することはない。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の圧力損失は増大しないので、圧縮機１２の動力を増大させることなく、ＨＶ機器３１を冷却することができる。
【００４１】
代替的には、冷却部３０は、ＨＶ機器３１と冷却通路３２との間に介在して配置された任意の公知のヒートパイプを備えてもよい。この場合ＨＶ機器３１は、冷却通路３２の外周面にヒートパイプを介して接続され、ＨＶ機器３１から冷却通路３２へヒートパイプを経由して熱伝達することにより、冷却される。ＨＶ機器３１をヒートパイプの加熱部とし冷却通路３２をヒートパイプの冷却部とすることで、冷却通路３２とＨＶ機器３１との間の熱伝達効率が高められるので、ＨＶ機器３１の冷却効率を向上できる。たとえばウィック式のヒートパイプを使用することができる。
【００４２】
ヒートパイプによってＨＶ機器３１から冷却通路３２へ確実に熱伝達することができるので、ＨＶ機器３１と冷却通路３２との間に距離があってもよく、ＨＶ機器３１に冷却通路３２を接触させるために冷却通路３２を複雑に配置する必要がない。その結果、ＨＶ機器３１の配置の自由度を向上することができる。
【００４３】
ＨＶ機器３１は、電力の授受によって発熱する電気機器を含む。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、回転電機であるモータジェネレータ、蓄電装置であるバッテリ、バッテリの電圧を昇圧させるためのコンバータ、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータなどの、少なくともいずれか一つを含む。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が用いられてもよい。
【００４４】
熱交換器１８は、空気が流通するダクト９０の内部に配置されている。熱交換器１８は、冷媒とダクト９０内を流通する空調用空気との間で熱交換して、空調用空気の温度を調節する。ダクト９０は、ダクト９０に空調用空気が流入する入口であるダクト入口９１と、ダクト９０から空調用空気が流出する出口であるダクト出口９２と、を有する。ダクト９０の内部の、ダクト入口９１の近傍には、ファン９３が配置されている。
【００４５】
ファン９３が駆動することにより、ダクト９０内に空気が流通する。ファン９３が稼働すると、ダクト入口９１を経由してダクト９０の内部へ空調用空気が流入する。ダクト９０へ流入する空気は、外気であってもよく、車両の室内の空気であってもよい。図１中の矢印９５は、熱交換器１８を経由して流通し、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒と熱交換する空調用空気の流れを示す。冷房運転時には、熱交換器１８において空調用空気が冷却され、冷媒は空調用空気からの熱伝達を受けて加熱される。矢印９６は、熱交換器１８で温度調節され、ダクト出口９２を経由してダクト９０から流出する、空調用空気の流れを示す。
【００４６】
冷媒は、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とが冷媒通路２１〜２７によって順次接続された冷媒循環流路を通って、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を循環する。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を、図１に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点およびＦ点を順に通過するように冷媒が流れ、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とに冷媒が循環する。
【００４７】
図２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図である。図２中の横軸は、冷媒の比エンタルピー（単位：ｋＪ／ｋｇ）を示し、縦軸は、冷媒の絶対圧力（単位：ＭＰａ）を示す。図中の曲線は、冷媒の飽和蒸気線および飽和液線である。図２中には、熱交換器１４の出口の冷媒通路２２から気液分離器４０を経由して冷媒通路３４へ流入し、ＨＶ機器３１を冷却し、冷媒通路３６からＤ点を経由して熱交換器１５の入口の冷媒通路２４へ戻る、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０中の各点（すなわちＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦ点）における冷媒の熱力学状態が示される。
【００４８】
図２に示すように、圧縮機１２に吸入された過熱蒸気状態の冷媒（Ａ点）は、圧縮機１２において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になって（Ｂ点）、冷媒は熱交換器１４へと流れる。圧縮機１２から吐出された気相冷媒は、熱交換器１４において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１４における外気との熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。熱交換器１４へ入った高圧の冷媒蒸気は、熱交換器１４において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して気液混合状態の湿り蒸気になる。気液二相状態である冷媒のうち、凝縮した冷媒は飽和液の状態である（Ｃ点）。
【００４９】
冷媒は気液分離器４０において気相冷媒と液相冷媒とに分離される。気液分離された冷媒のうち、液相の冷媒液が、気液分離器４０から冷媒通路３４を経由して冷却部３０の冷却通路３２へ流れ、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、熱交換器１４を通過して凝縮された飽和液状態の液冷媒に熱を放出することで、ＨＶ機器３１が冷却される。ＨＶ機器３１との熱交換により、冷媒が加熱され、冷媒の乾き度が増大する。冷媒は、ＨＶ機器３１から潜熱を受け取って一部気化することにより、飽和液と飽和蒸気とが混合した湿り蒸気となる（Ｄ点）。
【００５０】
その後冷媒は、熱交換器１５に流入する。冷媒の湿り蒸気は、熱交換器１５において外気と熱交換して冷却されることにより再度凝縮され、冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して過冷却された過冷却液になる（Ｅ点）。その後冷媒は、冷媒通路２５を経由して膨張弁１６に流入する。膨張弁１６において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる（Ｆ点）。
【００５１】
膨張弁１６から出た湿り蒸気状態の冷媒は、冷媒通路２６を経由して熱交換器１８へ流入する。熱交換器１８のチューブ内には、湿り蒸気状態の冷媒が流入する。冷媒は、熱交換器１８のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって、等圧のまま蒸発する。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱によって冷媒蒸気は温度上昇して、過熱蒸気となる（Ａ点）。その後冷媒は、冷媒通路２７を経由して圧縮機１２に吸入される。圧縮機１２は、熱交換器１８から流通する冷媒を圧縮する。
【００５２】
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。なお、上述した蒸気圧縮式冷凍サイクルの説明では、理論冷凍サイクルについて説明しているが、実際の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０では、圧縮機１２における損失、冷媒の圧力損失および熱損失を考慮する必要があるのは勿論である。
【００５３】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中に、冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器１８において蒸発する際に気化熱を車両の室内の空気から吸収して、車室内の冷房を行なう。加えて、熱交換器１４から流出し気液分離器４０で気液分離された高圧の液冷媒が冷却部３０へ流通し、ＨＶ機器３１と熱交換することでＨＶ機器３１を冷却する。冷却装置１は、車両に搭載された発熱源であるＨＶ機器３１を、車両の室内の空調用の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、冷却する。なお、ＨＶ機器３１を冷却するために必要とされる温度は、少なくともＨＶ機器３１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。
【００５４】
熱交換器１８において被冷却部を冷却するために設けられた蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、ＨＶ機器３１の冷却が行なわれるので、ＨＶ機器３１の冷却のために、専用の水循環ポンプまたは冷却ファンなどの機器を設ける必要はない。そのため、ＨＶ機器３１の冷却装置１のために必要な構成を低減でき、装置構成を単純にできるので、冷却装置１の製造コストを低減することができる。加えて、ＨＶ機器３１の冷却のためにポンプや冷却ファンなどの動力源を運転する必要がなく、動力源を運転するための消費動力を必要としない。したがって、ＨＶ機器３１の冷却のための消費動力を低減することができる。
【００５５】
熱交換器１４では、冷媒を湿り蒸気の状態にまで冷却すればよく、気液混合状態の冷媒は気液分離器４０により分離され、飽和液状態の冷媒液のみが冷却部３０へ供給される。ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受け取り一部気化した湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器１５で再度冷却される。湿り蒸気状態の冷媒を凝縮させ完全に飽和液にするまで、冷媒は一定の温度で状態変化する。熱交換器１５はさらに、車両の室内の冷房のために必要な程度の過冷却度にまで、液相冷媒を過冷却する。冷媒の過冷却度を過度に大きくする必要がないので、熱交換器１４，１５の容量を低減することができる。したがって、車室用の冷房能力を確保でき、かつ、熱交換器１４，１５のサイズを低減することができるので小型化され車載用に有利な、冷却装置１を得ることができる。
【００５６】
熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かう冷媒の経路の一部を形成する冷媒通路２３は、熱交換器１４と熱交換器１５との間に設けられている。気液分離器４０から膨張弁１６へ向かう冷媒が流通する経路として、冷却部３０を通過しない経路である冷媒通路２３と、冷却部３０を経由してＨＶ機器３１を冷却する冷媒の経路である冷媒通路３４，３６および冷却通路３２と、が並列に設けられる。冷媒通路３４，３６を含むＨＶ機器３１の冷却系は、冷媒通路２３と並列に接続されている。そのため、熱交換器１４から流出した冷媒の一部のみが、冷却部３０へ流れる。ＨＶ機器３１の冷却のために必要な量の冷媒を冷却部３０へ流通させ、ＨＶ機器３１は適切に冷却される。したがって、ＨＶ機器３１が過冷却されることを防止できる。
【００５７】
熱交換器１４から直接熱交換器１５へ流れる冷媒の経路と、熱交換器１４から冷却部３０を経由して熱交換器１５へ流れる冷媒の経路と、を並列に設け、一部の冷媒のみを冷媒通路３４，３６へ流通させることで、ＨＶ機器３１の冷却系に冷媒が流れる際の圧力損失を低減することができる。全ての冷媒が冷却部３０に流れないので、冷却部３０を経由する冷媒の流通に係る圧力損失を低減することができ、それに伴い、冷媒を循環させるための圧縮機１２の運転に必要な消費電力を低減することができる。
【００５８】
膨張弁１６を通過した後の低温低圧の冷媒をＨＶ機器３１の冷却に使用すると、熱交換器１８における車室内の空気の冷却能力が減少して、車室用の冷房能力が低下する。これに対し、本実施の形態の冷却装置１では、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０において、圧縮機１２から吐出された高圧の冷媒は、第一の凝縮器としての熱交換器１４と、第二の凝縮器としての熱交換器１５と、の両方によって凝縮される。圧縮機１２と膨張弁１６との間に二段の熱交換器１４，１５を配置し、ＨＶ機器３１を冷却する冷却部３０は、熱交換器１４と熱交換器１５との間に設けられている。熱交換器１５は、冷却部３０から膨張弁１６に向けて流通する冷媒の経路上に設けられている。
【００５９】
ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて加熱された冷媒を熱交換器１５において十分に冷却することにより、膨張弁１６の出口において、冷媒は、車両の室内の冷房のために本来必要とされる温度および圧力を有する。そのため、熱交換器１８において冷媒が蒸発するときに外部から受け取る熱量を十分に大きくすることができる。このように、冷媒を十分に冷却できる熱交換器１５の放熱能力を定めることにより、車室内の空気を冷却する冷房の能力に影響を与えることなく、ＨＶ機器３１を冷却することができる。したがって、ＨＶ機器３１の冷却能力と、車室用の冷房能力との両方を、確実に確保することができる。
【００６０】
熱交換器１４から冷却部３０へ流れる冷媒は、ＨＶ機器３１を冷却するときに、ＨＶ機器３１から熱を受け取り加熱される。冷却部３０において冷媒が飽和蒸気温度以上に加熱され冷媒の全量が気化すると、冷媒とＨＶ機器３１との熱交換量が減少してＨＶ機器３１を効率よく冷却できなくなり、また冷媒が配管内を流れる際の圧力損失が増大する。そのため、ＨＶ機器３１を冷却した後に冷媒の全量が気化しない程度に、熱交換器１４において十分に冷媒を冷却するのが望ましい。
【００６１】
具体的には、熱交換器１４の出口における冷媒の状態を飽和液に近づけ、典型的には熱交換器１４の出口において冷媒が飽和液線上にある状態にする。このように冷媒を十分に冷却できる能力を熱交換器１４が有する結果、熱交換器１４の冷媒から熱を放出させる放熱能力は、熱交換器１５の放熱能力よりも高くなる。放熱能力が相対的に大きい熱交換器１４において冷媒を十分に冷却することにより、ＨＶ機器３１から熱を受け取った冷媒を湿り蒸気の状態に留めることができ、冷媒とＨＶ機器３１との熱交換量の減少を回避できるので、ＨＶ機器３１を十分に効率よく冷却することができる。ＨＶ機器３１を冷却した後の湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器１５において効率よく再度冷却され、飽和温度を下回る過冷却液の状態にまで冷却される。したがって、車室用の冷房能力とＨＶ機器３１の冷却能力との両方を確保した、冷却装置１を提供することができる。
【００６２】
熱交換器１４の出口において気液二相状態にある冷媒は、気液分離器４０内において、気相と液相とに分離される。気液分離器４０で分離された気相冷媒は、冷媒通路２３，２４を経由して流通し直接熱交換器１５に供給される。気液分離器４０で分離された液相冷媒は、冷媒通路３４を経由して流通し、冷却部３０に供給されてＨＶ機器３１を冷却する。この液相冷媒は、過不足の全くない真に飽和液状態の冷媒である。気液分離器４０から液相の冷媒のみを取り出し冷却部３０へ流すことにより、熱交換器１４の能力を最大限に活用してＨＶ機器３１を冷却することができるので、ＨＶ機器３１の冷却能力を向上させた冷却装置１を提供することができる。
【００６３】
気液分離器４０の出口で飽和液の状態にある冷媒をＨＶ機器３１を冷却する冷却通路３２に導入することにより、冷媒通路３４，３６および冷却通路３２を含むＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒のうち、気相状態の冷媒を最小限に抑えることができる。そのため、ＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒蒸気の流速が早くなり圧力損失が増大することを抑制でき、冷媒を流通させるための圧縮機１２の消費電力を低減できるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の性能の悪化を回避することができる。
【００６４】
気液分離器４０の内部には、飽和液状態の冷媒液が貯留されている。気液分離器４０は、その内部に液状の冷媒である冷媒液を一時的に貯留する蓄液器としての機能を有する。気液分離器４０内に所定量の冷媒液が溜められることにより、負荷変動時にも気液分離器４０から冷却部３０へ流れる冷媒の流量を維持できる。気液分離器４０が液だめ機能を有し、負荷変動に対するバッファとなり負荷変動を吸収できるので、ＨＶ機器３１の冷却性能を安定させることができる。
【００６５】
図１に戻って、冷却装置１は、連通路５１を備える。連通路５１は、圧縮機１２と熱交換器１４との間を冷媒が流通する冷媒通路２１と、冷却部３０に冷媒を流通させる冷媒通路３４，３６のうち冷却部３０に対し下流側の冷媒通路３６と、を連通する。
【００６６】
冷媒通路２３，３６および連通路５１には、切替弁５２が設けられている。切替弁５２は、冷媒通路２３の途中に設けられるとともに、冷媒通路３６と連通路５１との分岐に設けられている。冷媒通路２３は、切替弁５２よりも上流側の冷媒通路２３ａと、切替弁５２よりも下流側の冷媒通路２３ｂと、に二分割される。冷媒通路３６は、切替弁５２よりも上流側の冷媒通路３６ａと、切替弁５２よりも下流側の冷媒通路３６ｂと、に二分割される。
【００６７】
より具体的には、切替弁５２は、弁５７，５８を含む。弁５７は、冷媒通路２３に設けられている。弁５７は、冷媒通路２３ａと冷媒通路２３ｂとの連通状態を切り替える。弁５７は、その開閉を切り替えることにより、冷媒通路２３ａから冷媒通路２３ｂへの冷媒の流通を可能または不可能にする。弁５８は、冷媒通路３６と連通路５１との分岐に設けられている。弁５８は、冷媒通路３６と連通路５１との連通状態を切り換える。弁５８は、その開閉を切り換えることにより、連通路５１を経由する冷媒の流通を可能または不可能にする。
【００６８】
切替弁５２を使用して冷媒の経路を切り換えることにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒を、冷媒通路３６ｂ，２４を経由させて熱交換器１５へ、または、連通路５１および冷媒通路２１を経由して熱交換器１４へ、のいずれかの経路を任意に選択して、流通させることができる。
【００６９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷房運転中には、弁５７を経由して気液分離器４０から熱交換器１５へ冷媒が流れ、弁５８を経由して冷却部３０から熱交換器１５へ冷媒が流れるように、弁５７，５８の開閉を調整する。これにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒通路３６ａを流通する冷媒を、冷媒通路３６ｂを経由させて、確実に熱交換器１５へ流通させることができる。
【００７０】
一方、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中には、弁５７を経由する冷媒の流れが遮断され、冷却部３０から流出した冷媒が弁５８を経由して冷媒通路３６ａから連通路５１へ流れるように、弁５７，５８の開閉を調整する。これにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒通路３６ａを流通する冷媒を、連通路５１を経由させて熱交換器１４へ流通させ、圧縮機１２を経由せずに冷却部３０と熱交換器１４との間に冷媒を循環させる環状の経路を形成することができる。
【００７１】
図３は、図１に示す切替弁５２の詳細を示す断面図である。図４は、図３に示す切替弁５２に含まれる、弁体部材６４の構成を示す斜視図である。図３および図４を参照して、切替弁５２の構造の具体例について説明する。
【００７２】
図３に示すように、切替弁５２は、第一の切替弁としての弁５７と、第二の切替弁としての弁５８と、を一体構造に統合した一個の弁構造を有する、統合弁として設けられている。切替弁５２は、駆動用のモータ６１と、モータ６１の出力を減速するための減速器６２とを含む。切替弁５２はまた、モータ６１で発生する回転駆動力により回転移動する弁体部材６４と、弁体部材６４の周囲に配置されたハウジング部材６３と、を含む。切替弁５２はまた、弁体部材６４の回転位置を検知するための、センシング用磁石６５とセンサ部６６とを含む。
【００７３】
ハウジング部材６３の内部には、略円柱形状の中空空間が形成されている。弁体部材６４は、略円柱形状の外形を有する。弁体部材６４は、ハウジング部材６３に形成された中空空間の内径に対して僅かに小さい外径を有する。ハウジング部材６３と弁体部材６４とは、軸方向の長さをほぼ等しくし、ハウジング部材６３の内部の中空空間内に弁体部材６４が収容されるように、形成される。弁体部材６４は、ハウジング部材６３に対し自在に相対移動可能に、ハウジング部材６３の内部に収容される。
【００７４】
切替弁５２はさらに、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対して軸方向の一方の端部側に配置された蓋部材８３と、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対して軸方向の他方の端部側に配置された蓋部材７３と、を含む。蓋部材８３は、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対し、モータ６１の配置される側の端部に配置されている。蓋部材７３は、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対し、センサ部６６の配置される側の端部に配置されている。
【００７５】
モータ６１は、電気エネルギーを受け取り、電気エネルギーを機械エネルギーに変えて出力する、電動モータである。モータ６１は減速器６２に対して直接組み付けられており、減速器６２は蓋部材７３の外面に、ねじなどの任意の固定手段により固定されている。蓋部材７３，８３は、ハウジング部材６３の端面に対して、ねじなどの任意の固定手段により固定されている。蓋部材８３は、板状の外形を有し、その中心部において厚み方向に蓋部材８３を貫く貫通孔１８０が形成されている。
【００７６】
弁体部材６４の一端には、穴部８９が形成されている（図４参照）。この穴部８９には、シャフト６７が挿通される。シャフト６７の一端は減速器６２に固定され、シャフト６７の他端は弁体部材６４に形成された穴部８９に挿通されている。シャフト６７は、蓋部材８３に形成された貫通孔１８０を貫通して配置され、減速器６２と弁体部材６４とを連結する。
【００７７】
モータ６１で発生し減速器６２を経由して伝達される駆動力は、シャフト６７によって弁体部材６４へ伝達される。駆動部としてのモータ６１は、減速器６２およびシャフト６７を経由して、駆動力を弁体部材６４へ伝達し、弁体部材６４を両方向に回転移動させる。モータ６１は減速器６２を介して弁体部材６４に接続されており、これにより弁体部材６４に作用する回転駆動力を小さくしている。
【００７８】
弁体部材６４は、第一弁体としての弁体７４と、第二弁体としての弁体８４と、を含む。弁体７４と弁体８４とはそれぞれ、円柱状の外形を有する。本実施の形態の弁体７４，８４は、ほぼ同一の径とほぼ同一の軸方向長さとを有し、ほぼ同一の外形に形成されている。弁体７４，８４は、ハウジング部材６３の内部に回転自在に収容されていれば、それぞれ異なる径および／または軸方向長さを有してもよい。
【００７９】
弁体部材６４はまた、弁体７４の端部と弁体８４の端部とを連結する、連結軸部９９を含む。弁体７４と弁体８４とは、連結軸部９９を介して互いに軸方向に連結された、一体構造物として形成されている。連結軸部９９は、弁体７４，８４よりも小さい径を有する円柱状に形成されている。連結軸部９９の径が弁体７４，８４の径よりも小さいので、弁体７４と弁体８４との間の、連結軸部９９の周囲には、中空の空間６９が形成されている。弁体部材６４の軸方向の中央部には、弁体７４，８４を互いに分け隔てる空隙としての、空間６９が形成されている。
【００８０】
連結軸部９９の径は、弁体部材６４の移動の際に弁体部材６４が連結軸部９９を起点として破損しない程度の十分な強度を有する範囲において、可能な限り小さく設定される。たとえば連結軸部９９は、弁体７４，８４のうち小さい方の径に対し１／４以下の径を有してもよい。
【００８１】
弁体７４には、第一貫通孔としての貫通孔７５が形成されている。貫通孔７５は、円柱状の弁体７４の外周面の、弁体の周方向位置が異なる二点間において、弁体７４の内部を突き抜けて形成されている。図４に示すように、貫通孔７５は、弁体７４の外周面の開口７５ａ，７５ｂにおいて開口する。本実施の形態では、貫通孔７５は、弁体７４の内部において直交する一対の直線状穴により形成された、Ｌ字状の形状を有する。開口７５ａ，７５ｂは、弁体７４の周方向において互いに９０°外れる位置に、形成されている。
【００８２】
弁体８４には、第二貫通孔としての貫通孔８５が形成されている。貫通孔８５は、円柱状の弁体８４の外周面の、弁体の周方向位置が異なる二点間において、弁体８４の内部を突き抜けて形成されている。図４に示すように、貫通孔８５は、弁体８４の外周面の開口８５ａ，８５ｂにおいて開口する。本実施の形態では、貫通孔８５は、弁体８４の内部において直交する一対の直線状穴により形成された、Ｌ字状の形状を有する。開口８５ａ，８５ｂは、弁体８４の周方向において互いに９０°外れる位置に、形成されている。
【００８３】
弁体７４に形成された開口７５ａと、弁体８４に形成された開口８５ａとは、弁体部材６４の周方向において、同じ位置に形成されている。弁体７４に形成された開口７５ｂと、弁体８４に形成された開口８５ｂとは、弁体部材６４の周方向において、同じ位置に形成されている。
【００８４】
ハウジング部材６３は、中空の筒状のスリーブ部７２を有する。スリーブ部７２の内部に形成された中空空間は、円筒状の内周面を有する。スリーブ部７２と前述した蓋部材７３とは、第一ハウジング７１を構成する。第一ハウジング７１は、弁体７４の一端面を覆う蓋部材７３と、弁体７４の外周面を覆うスリーブ部７２とを有し、容器状の形状を有しその内部に弁体７４を収容する。
【００８５】
ハウジング部材６３はまた、中空の筒状のスリーブ部８２を有する。スリーブ部８２の内部に形成された中空空間は、円筒状の内周面を有する。スリーブ部８２と前述した蓋部材８３とは、第二ハウジング８１を構成する。第二ハウジング８１は、弁体８４の一端面を覆う蓋部材８３と、弁体８４の外周面を覆うスリーブ部８２とを有し、容器状の形状を有しその内部に弁体８４を収容する。
【００８６】
本実施の形態のスリーブ部７２，８２は、ほぼ同一の内径および外径とほぼ同一の軸方向長さとを有し、ほぼ同一の外形に形成されている。スリーブ部７２，８２は、それぞれ弁体７４，８４の外周面を覆い弁体７４，８４を内部に収容可能であれば、それぞれ異なる径および／または軸方向長さを有してもよい。
【００８７】
ハウジング部材６３はまた、スリーブ部７２の端部とスリーブ部８２の端部とを連結する、連結環部９８を含む。スリーブ部７２とスリーブ部８２とは、連結環部９８を介して互いに軸方向に連結された、一体構造物として形成されている。連結環部９８は、スリーブ部７２，８２の内径に等しい内径と、スリーブ部７２，８２の外径よりも小さい外径とを有する、環状に形成されている。連結環部９８の外径がスリーブ部７２，８２の外径よりも小さいので、スリーブ部７２とスリーブ部８２との間の、連結環部９８の周囲には、中空の空間６８が形成されている。ハウジング部材６３の軸方向の中央部には、スリーブ部７２，８２を互いに分け隔てる空隙としての、空間６８が形成されている。
【００８８】
連結環部９８の径は、ハウジング部材６３が連結環部９８を起点として破損しない程度の十分な強度を有する範囲において、可能な限り小さく設定される。たとえば連結環部９８は、スリーブ部７２，８２のうち径方向の寸法が小さい方に対し、当該寸法の１／５以下の径方向寸法を有してもよい。
【００８９】
スリーブ部７２には、スリーブ部７２の径方向に沿って延びスリーブ部７２を貫通する、径方向孔７６，７７が形成されている。本実施の形態では、径方向孔７６，７７は、スリーブ部７２の周方向において互いに９０°外れる位置に、形成されている。
【００９０】
スリーブ部８２には、スリーブ部８２の径方向に沿って延びスリーブ部８２を貫通する、径方向孔８６，８７，８８が形成されている。本実施の形態では、径方向孔８６，８７，８８は、径方向孔８６，８７がスリーブ部８２の周方向において互いに９０°外れる位置に形成され、径方向孔８６，８８がスリーブ部８２の周方向において互いに９０°外れる位置に形成されている。
【００９１】
弁５７は、第一ハウジング７１と弁体７４とを含む。第一ハウジング７１はスリーブ部７２を有し、スリーブ部７２には径方向孔７６，７７が形成されている。弁５７を通過して流れる冷媒は、径方向孔７６を経由して貫通孔７５へ流入し、貫通孔７５から流出して径方向孔７７へ流れる。径方向孔７６，７７は、貫通孔７５を流れる冷媒が通過する第一流路を形成する。径方向孔７６は、貫通孔７５へ流入する冷媒が通過する第一流入路として設けられる。径方向孔７７は、貫通孔７５から流出する冷媒が通過する第一流出路として設けられる。弁体７４の移動によって、貫通孔７５と、径方向孔７６，７７の少なくともいずれか一つと、の連通および遮断が切り替えられる。
【００９２】
弁５８は、第二ハウジング８１と弁体８４とを含む。第二ハウジング８１はスリーブ部８２を有し、スリーブ部８２には径方向孔８６，８７，８８が形成されている。弁５８を通過して流れる冷媒は、径方向孔８６を経由して貫通孔８５へ流入し、貫通孔８５から流出して径方向孔８７，８８のいずれか一方へ流れる。径方向孔８６，８７，８８は、貫通孔８５を流れる冷媒が通過する第二流路を形成する。
【００９３】
径方向孔８６は、貫通孔８５へ流入する冷媒が通過する第二流入路として設けられる。径方向孔８７は、貫通孔８５から流出する冷媒が通過する一方の第二流出路として設けられ、径方向孔８８は、貫通孔８５から流出する冷媒が通過する他方の第二流出路として設けられる。第二流路は、一つの第二流入路と、二つの第二流出路とを有する。弁体８４の移動によって、貫通孔８５と、径方向孔８６，８７，８８の少なくともいずれか一つと、の連通および遮断が切り替えられる。
【００９４】
蓋部材７３の、スリーブ部７２に対向する側の面には、円環溝１７３が形成されている。円環溝１７３の内部にはたとえばＯリングなどのシール部材１７９が設けられており、蓋部材７３とスリーブ部７２との間の隙間を封止する。蓋部材８３の、スリーブ部８２に対向する側の面には、円環溝１８３が形成されている。円環溝１８３の内部にはシール部材１８９が設けられており、蓋部材８３とスリーブ部８２との間の隙間を封止する。蓋部材８３を貫く貫通孔１８０の内周面には円環溝が形成され、当該円環溝の内部にはシール部材１６４が設けられており、蓋部材８３とシャフト６７との間の隙間を封止する。
【００９５】
センシング用磁石６５は、蓋部材８３に対向する側の弁体７４の端面の偏心した位置に、接着などの方法によって固定されている。センサ部６６は、蓋部材８３の外側に固定されており、センシング用磁石６５の位置を検出するためのリードスイッチなどを備える。弁体部材６４が回転するとき、リードスイッチが磁気に感応して開閉することを利用して、弁体部材６４の端面のセンシング用磁石６５の位置をセンサ部６６によって検出する。これにより、弁体部材６４の周方向の回動位置を検出する。
【００９６】
センシング用磁石６５とリードスイッチを用いたセンサ部６６に替えて、その他の磁気的または光学的などのエンコーダを使用することにより、弁体部材６４の回動位置を検出してもよい。また、通常のモータ６１に替えて、ステッピングモータなどを使用してもよい。
【００９７】
図５は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中の、ＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図５には、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を運転させる場合、すなわち圧縮機１２を運転させて蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の全体に冷媒を流通させる場合の、冷媒の流れが示される。図６は、冷却装置の運転モード毎の切換弁を経由する冷媒の流れを示す図である。
【００９８】
図５に示す、圧縮機１２を駆動させ蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が運転している「エアコン運転モード」のときには、切替弁５２は、冷媒を冷却部３０から熱交換器１５を経由して膨張弁１６へ流通させるように操作される。すなわち、図６の上段に示すように、弁５７を経由させて気液分離器４０から熱交換器１５へ向かって冷媒を流し、弁５８を経由させて冷却部３０から熱交換器１５へ向かって冷媒を流すことで、冷媒が冷却装置１の全体を流れるように冷媒の経路が選択される。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷却能力を確保できるとともに、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【００９９】
図７は、図３中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図７には、「エアコン運転モード」にて運転中の弁５８の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。図８は、図３中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図８には、「エアコン運転モード」にて運転中の弁５７の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。
【０１００】
図７に示す位置に弁体８４を配置すると、弁体８４に形成された貫通孔８５は、スリーブ部８２に形成された径方向孔８６，８７に連通して、図中矢印に示す冷媒の流路が形成される。このとき、径方向孔８６は冷媒通路３６ａに接続され、径方向孔８７は冷媒通路３６ｂに接続される。これにより、冷却部３０を出て冷媒通路３６ａを流れる冷媒が、径方向孔８６を経由して貫通孔８５へ流入し、貫通孔８５を通過し、径方向孔８７を経由して冷媒通路３６ｂへ流れ、熱交換器１５へ至る、冷媒の通路が形成される。
【０１０１】
図８に示す位置に弁体７４を配置すると、弁体７４に形成された貫通孔７５は、スリーブ部７２に形成された径方向孔７６，７７に連通して、図中矢印に示す冷媒の流路が形成される。このとき、径方向孔７６は冷媒通路２３ａに接続され、径方向孔７７は冷媒通路２３ｂに接続される。これにより、気液分離器４０を出て冷媒通路２３ａを流れる冷媒が、径方向孔７６を経由して貫通孔７５へ流入し、貫通孔７５を通過し、径方向孔７７を経由して冷媒通路２３ｂへ流れ、熱交換器１５へ至る、冷媒の通路が形成される。
【０１０２】
図３に示す切替弁５２では、モータ６１に通電してモータ６１を回転させ、その回転出力を減速器６２に伝達し、減速された出力によりシャフト６７とシャフト６７に連結された弁体部材６４とを回転させることにより、弁体７４と弁体８４とは一体に回転する。弁体部材６４の回動位置をセンサ部６６によって検出することで、弁体部材６４を所望の位置で停止させ、図７および図８に示す弁５７，５８の開閉状態を形成して、冷媒の通路を形成することができる。
【０１０３】
図９は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中の、ＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図９には、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を停止させる場合、すなわち、圧縮機１２を停止させ、冷却部３０と熱交換器１４とを結ぶ環状の経路を経由させて冷媒を循環させる場合の、冷媒の流れが示される。
【０１０４】
図９に示す、圧縮機１２を停止させ蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止している「ヒートパイプ運転モード」のときには、冷媒を冷却部３０から熱交換器１４へ循環させるように切替弁５２を操作する。すなわち、図６の下段に示すように、弁５７を全閉にし、弁５８を経由させて冷却部３０から熱交換器１４へ向かって冷媒を流すことで、冷媒は冷媒通路３６ａから冷媒通路３６ｂへは流れず連通路５１を経由して流通する。これにより、熱交換器１４から、冷媒通路２２と冷媒通路３４とを順に経由して冷却部３０へ至り、さらに冷媒通路３６ａ、連通路５１、冷媒通路２１を順に経由して熱交換器１４へ戻る、閉じられた環状の経路が形成される。
【０１０５】
この環状の経路を経由して、圧縮機１２を動作することなく、熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させることができる。冷媒は、ＨＶ機器３１を冷却するとき、ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて蒸発する。ＨＶ機器３１との熱交換により気化された冷媒蒸気は、冷媒通路３６ａ、連通路５１および冷媒通路２１を順に経由して、熱交換器１４へ流れる。熱交換器１４において、車両の走行風またはエンジン冷却用のラジエータファンからの通風により、冷媒蒸気は冷却されて凝縮する。熱交換器１４で液化した冷媒液は、冷媒通路２２，３４を経由して、冷却部３０へ戻る。
【０１０６】
このように、冷却部３０と熱交換器１４とを経由する環状の経路によって、ＨＶ機器３１を加熱部とし熱交換器１４を冷却部とする、ヒートパイプが形成される。したがって、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止しているとき、すなわち車両用の冷房が停止しているときにも、圧縮機１２を起動する必要なく、ＨＶ機器３１を確実に冷却することができる。ＨＶ機器３１の冷却のために圧縮機１２を常時運転する必要がないことにより、圧縮機１２の消費動力を低減して車両の燃費を向上することができ、加えて、圧縮機１２を長寿命化できるので圧縮機１２の信頼性を向上することができる。
【０１０７】
図５および図９には、地面６０が図示されている。地面６０に対して垂直な鉛直方向において、冷却部３０は、熱交換器１４よりも下方に配置されている。熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させる環状の経路において、冷却部３０が下方に配置され、熱交換器１４が上方に配置される。熱交換器１４は、冷却部３０よりも高い位置に配置される。
【０１０８】
この場合、冷却部３０で加熱され気化した冷媒蒸気は、環状の経路内を上昇して熱交換器１４へ到達し、熱交換器１４において冷却され、凝縮されて液冷媒となり、重力の作用により環状の経路内を下降して冷却部３０へ戻る。つまり、冷却部３０と、熱交換器１４と、これらを連結する冷媒の経路とによって、サーモサイフォン式のヒートパイプが形成される。ヒートパイプを形成することでＨＶ機器３１から熱交換器１４への熱伝達効率を向上することができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止しているときにも、動力を加えることなく、ＨＶ機器３１をより効率よく冷却することができる。
【０１０９】
冷却装置１はさらに、逆止弁５４を備える。逆止弁５４は、圧縮機１２と熱交換器１４との間の冷媒通路２１の、冷媒通路２１と連通路５１との接続箇所よりも圧縮機１２に近接する側に、配置されている。逆止弁５４は、圧縮機１２から熱交換器１４へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの冷媒の流れを禁止する。このようにすれば、図９に示すヒートパイプ運転モードのとき、熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させる閉ループ状の冷媒の経路を、確実に形成することができる。
【０１１０】
逆止弁５４がない場合、冷媒が連通路５１から圧縮機１２側の冷媒通路２１へ流れる虞がある。逆止弁５４を備えることによって、連通路５１から圧縮機１２側へ向かう冷媒の流れを確実に禁止できるので、環状の冷媒経路で形成するヒートパイプを使用した、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止時のＨＶ機器３１の冷却能力の低下を防止できる。したがって、車両の車室用の冷房が停止しているときにも、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【０１１１】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中に、閉ループ状の冷媒の経路内の冷媒の量が不足する場合には、圧縮機１２を短時間のみ運転することで、逆止弁５４を経由して閉ループ経路に冷媒を供給できる。これにより、閉ループ内の冷媒量を増加させ、ヒートパイプの熱交換処理量を増大させることができる。したがって、ヒートパイプの冷媒量を確保することができるので、冷媒量の不足のためにＨＶ機器３１の冷却が不十分となることを回避することができる。
【０１１２】
図１０は、図３中に示すＸ−Ｘ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図１０には、「ヒートパイプ運転モード」にて運転中の弁５８の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。図１１は、図３中に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図１１には、「ヒートパイプ運転モード」にて運転中の弁５７の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。
【０１１３】
図７の状態から弁体８４を半時計回り方向に９０°回転させると、図１０に示す位置に弁体８４が配置される。弁体８４に形成された貫通孔８５は、スリーブ部８２に形成された径方向孔８６，８８に連通して、図中矢印に示す冷媒の流路が形成される。このとき、径方向孔８６は冷媒通路３６ａに接続され、径方向孔８８は連通路５１に接続される。これにより、冷却部３０を出て冷媒通路３６ａを流れる冷媒が、径方向孔８６を経由して貫通孔８５へ流入し、貫通孔８５を通過し、径方向孔８８を経由して連通路５１へ流れ、熱交換器１４へ至る、冷媒の通路が形成される。
【０１１４】
図１０の状態から弁体７４を半時計回り方向に９０°回転させると、図１１に示す位置に弁体７４が配置される。弁体７４に形成された貫通孔７５は、スリーブ部７２に形成された径方向孔７６に連通するが径方向孔７７には連通しないので、弁５７を通過する冷媒の流路が形成されない。これにより、弁５７が閉となるので、気液分離器４０を出て冷媒通路２３ａを流れる冷媒の流れは形成されない。
【０１１５】
図７，８に示す弁体７４，８４の位置から、モータ６１の回転出力により弁体部材６４を回転させ、センサ部６６により９０°の回転角度を検出して弁体部材６４の回動位置を決定する。これにより、弁体７４と弁体８４とを一体に移動させ、図１０および図１１に示す弁５７，５８の開閉状態を形成することができる。
【０１１６】
このように、切替弁５２の弁体部材６４を９０°回転させることにより、図７，８に示す「エアコン運転モード」のときの弁５７，５８の開閉状態と、図１０，１１に示す「ヒートパイプ運転モード」のときの弁５７，５８の開閉状態と、を容易に切り替えることができる。複数の弁５７，５８を含む統合弁としての一つの切替弁５２によって運転モードの切替を任意に行なうことができ、切替弁５２を小型化、軽量化および低コスト化することができるので、スペース的にもコスト的にも有利な冷却装置１を提供することができる。一つの駆動源であるモータ６１を使用して弁５７，５８の両方の切替を行なうことができるので、切替弁５２をさらに低コスト化することができる。
【０１１７】
「エアコン運転モード」のとき、圧縮機１２で圧縮された後の高温の冷媒は、冷媒通路２１から連通路５１を経由して弁５８内部の径方向孔８８にまで到達する。一方、弁５７には、気液分離器４０で気液分離された飽和液状態の冷媒が流れる。径方向孔８８の内部の高温の冷媒から弁５７を流れる冷媒へ熱が伝達されると、弁５７を流れる冷媒が気化してしまう。弁５７内で冷媒が気化すると、気液分離器４０から弁５７へ供給される液冷媒の流量を増大させる必要が生じ、気液分離器４０内に貯留された液冷媒の量が低下する。さらには、冷却部３０へ供給される冷媒が不足して、ＨＶ機器３１の冷却能力が低下する問題がある。
【０１１８】
そこで、本実施の形態の切替弁５２では、弁体７４，８４の間に中空の空間６９を形成し、スリーブ部７２，８２の間に中空の空間６８を形成する。空間６９は、弁体７４に形成された貫通孔７５および弁体８４に形成された貫通孔８５の両方に対し、非連通に形成されている。空間６８は、スリーブ部７２に形成された径方向孔７６，７７およびスリーブ部８２に形成された径方向孔８６，８７，８８の両方に対し、非連通に形成されている。
【０１１９】
空間６８，６９の内部には、熱伝導率の小さい空気が存在しており、空間６８，６９を経由して伝達される熱量は小さくなる。空間６９は、弁体７４と弁体８４との間の熱伝達を抑制する弁体断熱部として機能する。空間６８は、スリーブ部７２を含む第一ハウジング７１とスリーブ部８２を含む第二ハウジング８１との間の熱伝達を抑制するハウジング断熱部として機能する。
【０１２０】
このようにすれば、弁５７，５８を一体構造とした統合弁である切替弁５２を使用しても、弁５８内の高温の冷媒から弁５７を流れる低温の冷媒への熱移動を抑制できる。そのため、弁５７を流れる冷媒の気化を抑制でき、冷却部３０へ十分な量の冷媒を供給することができるので、ＨＶ機器３１の冷却能力の低下を回避でき、ＨＶ機器３１の冷却性能を確保することができる。
【０１２１】
なお、上述した切替弁５２では、弁体７４，８４の径方向に延びる貫通孔７５，８５が形成され、スリーブ部７２，８２を径方向に貫通する径方向孔７６，７７，８６，８７，８８が形成されたが、この構成に限られるものではない。弁体７４，８４に形成される貫通孔は、弁体７４，８４の周方向および／または軸方向に延びるように形成されてもよい。弁体７４，８４の貫通孔に冷媒を流通させるための流路は、第一ハウジング７１および第二ハウジング８１の周方向および／または軸方向に延びるように形成されてもよい。たとえば、蓋部材７３，８３に冷媒の流路が形成されても構わない。
【０１２２】
また、上述した切替弁５２は、モータ６１の駆動力を受け弁体部材６４を回転移動することにより弁５７，５８の開閉状態を切り替えるロータリ式の切替弁であったが、この構成に限られない。たとえば、弁体部材６４を軸方向に移動させて弁５７，５８の開閉状態を切り替える、スプールタイプのスライド式切替弁であってもよい。
【０１２３】
（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２の切替弁５２の詳細を示す断面図である。実施の形態２の切替弁５２は、弁体７４，８４間の空間６９に断熱材料１６９が充填され、スリーブ部７２，８２間の空間６８に断熱材料１６８が充填され、弁５７と弁５８との間に断熱材料充填空間が形成されている点で、図３に示す実施の形態１の切替弁５２とは異なっている。
【０１２４】
つまり、弁体８４から弁体７４への熱伝達を抑制する弁体断熱部は、中空の空間６９であってもよく、または空間６９の内部に断熱材料１６９が充填された構成を有してもよい。第二ハウジング８１から第一ハウジング７１への熱伝達を抑制するハウジング断熱部は、中空の空間６８であってもよく、または空間６８の内部に断熱材料１６８が充填された構成を有してもよい。弁体断熱部とハウジング断熱部とを設けることにより、弁５８から弁５７への熱移動を抑制でき、弁５７を流れる冷媒の気化を抑制できるので、ＨＶ機器３１の冷却能力の低下を回避することができる。
【０１２５】
断熱材料１６８は、ハウジング部材６３よりも熱伝導率の小さい任意の材料であればよく、断熱材料１６９は、弁体部材６４よりも熱伝導率の小さい任意の材料であればよい。断熱材料１６８，１６９は、グラスウールなどの繊維系断熱材、ポリスチレンフォームなどの発泡系断熱材、またはその他の公知の断熱材料であってもよい。
【０１２６】
（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３の切替弁５２を示す断面図である。図７を参照して説明した実施の形態１と比較して、実施の形態３の切替弁５２では、弁体８４に形成された貫通孔８５の径が拡大されている点で異なっている。
【０１２７】
実施の形態１では、貫通孔８５が弁体８４の外周面において開口する開口８５ａ，８５ｂにおいて貫通孔８５と径方向孔８６，８７の径が等しく、径方向孔８６から貫通孔８５へ流れる冷媒の流路の径が変化せず、貫通孔８５から径方向孔８７へ流れる冷媒の流路の径が変化しないように、貫通孔８５が形成されている。これに対し、実施の形態３では、開口８５ａ，８５ｂにおいて貫通孔８５は径方向孔８６，８７よりも大きい径を有し、径方向孔８６から貫通孔８５へ流れる冷媒の流路が径を拡大し、貫通孔８５から径方向孔８７へ流れる冷媒の流路が径を縮小するように、貫通孔８５が形成されている。
【０１２８】
図１４は、実施の形態３の切替弁５２の、弁体８４の角度を変えた状態の断面図である。図１５は、実施の形態３の切替弁５２の、弁体７４の角度を変えた状態の断面図である。図１４および図１５には、弁体部材６４を回転させることにより、図１３と比較して弁体７４，８４の角度を僅かに変化させた状態が図示されている。実施の形態１の貫通孔７５に対し実施の形態３の貫通孔７５は同一形状に形成され、実施の形態１の貫通孔８５に対し実施の形態３の貫通孔８５は径が大きく形成されている。
【０１２９】
そのため、弁体８４の角度を変えても、図１４に示すように、径方向孔８６から貫通孔８５を経由して径方向孔８７へ至る冷媒の流れが大きく妨げられることはない。一方、弁体７４の角度を変えることにより、図１５に示すように、貫通孔７５の入口および出口において絞りが形成され、径方向孔７６から貫通孔７５を経由して径方向孔７７へ至る冷媒の圧力損失が増大する。弁体７４の角度を調整すれば、弁５７を経由して流れる冷媒の圧力損失を調整できるので、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を任意に増減することができる。
【０１３０】
このようにすれば、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を減少させることにより、冷却部３０へ流れる冷媒の流量を増大させ、ＨＶ機器３１の冷却能力を向上できる。または、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を増大させることにより、冷却部３０へ流れる冷媒の流量を減少させ、ＨＶ機器３１の冷却能力を低下できる。弁５７，５８を使用して、ＨＶ機器３１に流れる冷媒の量を調節し、ＨＶ機器３１の冷却能力を調整できるので、ＨＶ機器３１を最適に冷却することができる。加えて、ＨＶ機器３１の冷却系の冷媒の流通に係る圧力損失および冷媒を循環させるための圧縮機１２の消費電力を、確実に低減することができる。
【０１３１】
（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４の切替弁５２を示す断面図である。図８を参照して説明した実施の形態１と比較して、実施の形態４の切替弁５２では、弁体７４に形成された貫通孔７５の径が縮小されている点で異なっている。
【０１３２】
実施の形態１では、貫通孔７５が弁体７４の外周面において開口する開口７５ａ，７５ｂにおいて貫通孔７５と径方向孔７６，７７の径が等しく、径方向孔７６から貫通孔７５へ流れる冷媒の流路の径が変化せず、貫通孔７５から径方向孔７７へ流れる冷媒の流路の径が変化しないように、貫通孔７５が形成されている。これに対し、実施の形態４では、開口７５ａ，７５ｂにおいて貫通孔７５は径方向孔７６，７７よりも小さい径を有し、径方向孔７６から貫通孔７５へ流れる冷媒の流路が径を縮小し、貫通孔７５から径方向孔７７へ流れる冷媒の流路が径を拡大するように、貫通孔７５が形成されている。
【０１３３】
これにより、貫通孔７５は、弁５７を経由する冷媒の流れ中に設けられた固定絞りとなる。ＨＶ機器３１を最適に冷却できるように貫通孔７５の径を最適に設計することにより、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を設定し、ＨＶ機器３１の冷却能力の設計値を最適に定めることができる。貫通孔７５の径の設計値は、冷却装置１の全運転条件の平均で動力が最低となるように定めればよい。
【０１３４】
なお、これまでの実施の形態においては、ＨＶ機器３１を例として車両に搭載された電気機器を冷却する冷却装置１について説明した。電気機器としては、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、インバータ、モータジェネレータなどの例示された電気機器に限定されるものではなく、任意の電気機器であってもよい。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。
【０１３５】
また、本発明の冷却装置１により冷却される発熱源は、車両に搭載された電気機器に限られず、熱を発生する任意の機器、または任意の機器の発熱する一部分であってもよい。
【０１３６】
さらに、本発明の切替弁５２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０に組み込まれ冷媒の流れを切り替えるための弁に限定されるものではない。任意のシステムにおいて、任意の気体または液体の流れを切り替えるために、本発明の切替弁５２を使用してもよい。
【０１３７】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、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。この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。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の冷却装置は、モータジェネレータおよびインバータなどの電気機器を搭載するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などの車両における、車内の冷房を行なうための蒸気圧縮式冷凍サイクルを使用した電気機器の冷却に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１３９】
１ 冷却装置、１０ 蒸気圧縮式冷凍サイクル、１２ 圧縮機、１４，１５，１８ 熱交換器、１６ 膨張弁、２１，２２，２３，２３ａ，２３ｂ，２４，２５，２６，２７，３４，３６，３６ａ，３６ｂ 冷媒通路、３０ 冷却部、３１ ＨＶ機器、３２ 冷却通路、４０ 気液分離器、５１ 連通路、５２ 切替弁、５４ 逆止弁、５７，５８ 弁、６０ 地面、６１ モータ、６２ 減速器、６３ ハウジング部材、６４ 弁体部材、６５ センシング用磁石、６６ センサ部、６７ シャフト、６８，６９ 空間、７１ 第一ハウジング、７２，８２ スリーブ部、７３，８３ 蓋部材、７４，８４ 弁体、７５，８５ 貫通孔、７５ａ，７５ｂ，８５ａ，８５ｂ 開口、７６，７７，８６，８７，８８ 径方向孔、８１ 第二ハウジング、８９ 穴部、９８ 連結環部、９９ 連結軸部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切替弁および冷却装置に関し、特に、流体の流路を切り替える切替弁と、その切替弁を備える冷却装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の一つとして、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。このような車両において、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータおよびバッテリなどの電気機器は、電力の授受によって発熱する。そのため、これらの電気機器を冷却する必要がある。
【０００３】
特開２０００−７３７６３号公報（特許文献１）には、エンジンシリンダヘッドと駆動用モータとを選択的、あるいは同時に冷却する第１冷却回路と、エンジンシリンダブロックを冷却する第２冷却回路と、駆動用モータの駆動制御を行う強電系コントロールユニットを冷却する第３冷却回路と、を備えるハイブリッド車用冷却装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の冷却装置では、エンジンのみを冷却する通常の車両のごとく、発熱体とラジエータとの間に冷却水を循環させるシステムを使用して、電気系部品を冷却させている。このようなシステムでは、電気系部品を冷却するためのラジエータを新たに設ける必要があるので、車両搭載性が低いという問題を有している。
【０００５】
そこで、車両用空調装置として使用される蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、発熱体を冷却する技術が提案されている。たとえば特開２００５−９０８６２号公報（特許文献２）には、空調用の冷凍サイクルの減圧器、蒸発器および圧縮機をバイパスするバイパス通路に、発熱体を冷却するための発熱体冷却手段を設けた、冷却システムが開示されている。特開２００７−６９７３３号公報（特許文献３）には、膨張弁から圧縮機へ至る冷媒通路に、空調用の空気と熱交換する熱交換器と、発熱体と熱交換する熱交換器と、を並列に配置し、空調装置用の冷媒を利用して発熱体を冷却するシステムが開示されている。
【０００６】
一方、空調装置の運転モードの切り替えに使用される切替弁に関し、特開平６−１９４００７号公報（特許文献４）には、半径方向の穴を有しスプール内に挿入されるロータがモータによって回動することにより、スプールの穴を順次開閉して流路を切り替える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７３７６３号公報
【特許文献２】特開２００５−９０８６２号公報
【特許文献３】特開２００７−６９７３３号公報
【特許文献４】特開平６−１９４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
流体が通過する流路の切り替えが可能な装置において、流路の切り替えのための制御弁を複数備える構成とすると、装置の構成が複雑となり、装置の大型化およびコスト増大の問題が生じる。特許文献４に開示された切替弁は、複数個の弁を１つの駆動手段によって切替可能にした統合弁とすることで、装置を小型化および低コスト化することを目的としている。
【０００９】
しかし、特許文献４の切替弁では、コンプレッサ通過前の低温の流体とコンプレッサ通過後の高温の流体との両方が、一体の弁構造内を流れている。一体の弁構造内の異なる流路に温度域の異なる流体を流すと、高温の流体から低温の流体への熱伝達が発生し、空調装置の性能を低下させ、消費動力を増大させる問題があった。
【００１０】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、流体の流路の切替のための切替弁において、弁を小型化および低コスト化できるとともに、弁内を流れる流体同士の熱交換を抑制できる、切替弁を提供することである。また、本発明の他の目的は、その切替弁を備えることにより消費動力を低減できる、発熱源を冷却するための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】
【００１１】
本発明に係る切替弁は、第一貫通孔の形成された第一弁体と、第一貫通孔を流れる流体が通過する第一流路が形成され、第一弁体を収容する第一ハウジングと、第二貫通孔の形成された第二弁体と、第二貫通孔を流れる流体が通過する第二流路が形成され、第二弁体を収容する第二ハウジングと、第一弁体と第二弁体とを一体に移動させる駆動部と、を備える。第一弁体と第二弁体との間に、第一弁体と第二弁体との間の熱伝達を抑制する弁体断熱部が設けられ、第一ハウジングと第二ハウジングとの間に、第一ハウジングと第二ハウジングとの間の熱伝達を抑制するハウジング断熱部が設けられる。
【００１２】
上記切替弁において好ましくは、弁体断熱部は、第一弁体と第二弁体との間に形成された中空の空間を含み、ハウジング断熱部は、第一ハウジングと第二ハウジングとの間に形成された中空の空間を含む。
【００１３】
上記切替弁において好ましくは、弁体断熱部とハウジング断熱部との少なくともいずれか一方は、断熱材料を含む。
【００１４】
本発明に係る冷却装置は、発熱源を冷却する冷却装置であって、冷媒を循環させるための圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、冷媒を減圧する減圧器と、冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、第一熱交換器と減圧器との間に並列に接続された冷媒の経路である第一通路および第二通路と、第二通路上に設けられ、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却部と、圧縮機と第一熱交換器との間を冷媒が流通する第三通路と、第三通路と、冷却部に対し減圧器に近接する側の第二通路と、を連通する、連通路と、上記のいずれかの局面の切替弁と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の切替弁によると、弁自体の小型化および低コスト化を達成できるとともに、弁内を流れる流体同士の熱交換を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図２】蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図３】図１に示す切替弁の詳細を示す断面図である。
【図４】弁体部材の構成を示す斜視図である。
【図５】蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転中の、ＨＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図６】冷却装置の運転モード毎の切替弁を経由する冷媒の流れを示す図である。
【図７】図３中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図８】図３中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図９】蒸気圧縮式冷凍サイクルの停止中の、ＨＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図１０】図３中に示すＸ−Ｘ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図１１】図３中に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う、切替弁の断面図である。
【図１２】実施の形態２の切替弁の詳細を示す断面図である。
【図１３】実施の形態３の切替弁を示す断面図である。
【図１４】実施の形態３の切替弁の、弁体の角度を変えた状態の第一の断面図である。
【図１５】実施の形態３の切替弁の、弁体の角度を変えた状態の第二の断面図である。
【図１６】実施の形態４の切替弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の冷却装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、冷却装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を備える。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、たとえば、車両の車内の冷房を行なうために、車両に搭載される。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を用いた冷房は、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、または、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おり、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。
【００１９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２と、第一熱交換器としての熱交換器１４と、熱交換器１５と、減圧器の一例としての膨張弁１６と、第二熱交換器としての熱交換器１８と、を含む。
【００２０】
圧縮機１２は、車両に搭載されたモータまたはエンジンを動力源として作動し、冷媒ガスを断熱的に圧縮して過熱状態冷媒ガスとする。圧縮機１２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の作動時に熱交換器１８から流通する冷媒を吸入圧縮して、冷媒通路２１に高温高圧の気相冷媒を吐出する。圧縮機１２は、冷媒通路２１に冷媒を吐出することで、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０に冷媒を循環させる。
【００２１】
熱交換器１４，１５は、圧縮機１２において圧縮された過熱状態冷媒ガスを、外部媒体へ等圧的に放熱させて冷媒液とする。圧縮機１２から吐出された高圧の気相冷媒は、熱交換器１４，１５において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１４，１５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熱交換器１４，１５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。熱交換器１４，１５は、車両の走行によって発生する自然の通風またはエンジン冷却用のラジエータファンなどの冷却ファンからの強制通風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。熱交換器１４，１５における熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。
【００２２】
膨張弁１６は、冷媒通路２５を流通する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。膨張弁１６は、熱交換器１４，１５によって凝縮された冷媒液を減圧して、気液混合状態の湿り蒸気とする。なお、冷媒液を減圧するための減圧器は、絞り膨張する膨張弁１６に限られず、毛細管であってもよい。
【００２３】
熱交換器１８は、その内部を流通する霧状冷媒が気化することによって、熱交換器１８に接触するように導入された周囲の空気の熱を吸収する。熱交換器１８は、膨張弁１６によって減圧された冷媒を用いて、冷媒の湿り蒸気が蒸発して冷媒ガスとなる際の気化熱を、車両の室内へ流通する空調用空気から吸収して、車両の室内の冷房を行なう。熱が熱交換器１８に吸収されることによって温度が低下した空調用空気が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。冷媒は、熱交換器１８において周囲から吸熱し加熱される。
【００２４】
熱交換器１８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熱交換器１８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、湿り蒸気状態の冷媒が流通する。冷媒は、チューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって蒸発し、さらに顕熱によって過熱蒸気になる。気化した冷媒は、冷媒通路２７を経由して圧縮機１２へ流通する。圧縮機１２は、熱交換器１８から流通する冷媒を圧縮する。
【００２５】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０はまた、圧縮機１２と熱交換器１４とを連通する第三通路としての冷媒通路２１と、熱交換器１４と熱交換器１５とを連通する冷媒通路２２，２３，２４と、熱交換器１５と膨張弁１６とを連通する冷媒通路２５と、膨張弁１６と熱交換器１８とを連通する冷媒通路２６と、熱交換器１８と圧縮機１２とを連通する冷媒通路２７と、を含む。
【００２６】
冷媒通路２１は、冷媒を圧縮機１２から熱交換器１４に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２１を経由して、圧縮機１２と熱交換器１４との間を、圧縮機１２の出口から熱交換器１４の入口へ向かって流れる。冷媒通路２２〜２５は、冷媒を熱交換器１４から膨張弁１６に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２２〜２５を経由して、熱交換器１４と膨張弁１６との間を、熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かって流れる。
【００２７】
冷媒通路２６は、冷媒を膨張弁１６から熱交換器１８に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２６を経由して、膨張弁１６と熱交換器１８との間を、膨張弁１６の出口から熱交換器１８の入口へ向かって流れる。冷媒通路２７は、冷媒を熱交換器１８から圧縮機１２に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２７を経由して、熱交換器１８と圧縮機１２との間を、熱交換器１８の出口から圧縮機１２の入口へ向かって流れる。
【００２８】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２、熱交換器１４，１５、膨張弁１６および熱交換器１８が、冷媒通路２１〜２７によって連結されて構成される。なお、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒としては、たとえば二酸化炭素、プロパンやイソブタンなどの炭化水素、アンモニア、フロン類または水などを用いることができる。
【００２９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０はまた、熱交換器１４と膨張弁１６との間を流れる冷媒の経路上に配置された、気液分離器４０を含む。気液分離器４０は、熱交換器１４から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。気液分離器４０の内部には、液相冷媒である冷媒液と、気相冷媒である冷媒蒸気と、が蓄蔵されている。気液分離器４０には、冷媒通路２２，２３と、冷媒通路３４とが連結されている。
【００３０】
熱交換器１４の出口側において冷媒は、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気の状態にある。熱交換器１４から流出した冷媒は、冷媒通路２２を通って気液分離器４０へ供給される。冷媒通路２２から気液分離器４０へ流入する気液二相状態の冷媒は、気液分離器４０の内部において気相と液相とに分離される。気液分離器４０は、熱交換器１４によって凝縮された冷媒を液体状の冷媒液とガス状の冷媒蒸気とに分離して、一時的に蓄える。
【００３１】
分離された冷媒液は、冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。気液分離器４０内の液相中に配置された冷媒通路３４の端部は、液相冷媒の気液分離器４０からの流出口を形成する。分離された冷媒蒸気は、冷媒通路２３を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。気液分離器４０内の気相中に配置された冷媒通路２３の端部は、気相冷媒の気液分離器４０からの流出口を形成する。気液分離器４０から導出された気相の冷媒蒸気は、第三熱交換器としての熱交換器１５において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮する。
【００３２】
気液分離器４０の内部では、冷媒液が下側、冷媒蒸気が上側に溜まる。気液分離器４０から冷媒液を導出する冷媒通路３４の端部は、気液分離器４０の底部に連結されている。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０の底側から冷媒液のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。気液分離器４０から冷媒蒸気を導出する冷媒通路２３の端部は、気液分離器４０の天井部に連結されている。冷媒通路２３を経由して、気液分離器４０の天井側から冷媒蒸気のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。これにより、気液分離器４０は、気相冷媒と液相冷媒との分離を確実に行なうことができる。
【００３３】
熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かって流れる冷媒が流通する経路は、熱交換器１４の出口側から気液分離器４０へ至る冷媒通路２２と、気液分離器４０から冷媒蒸気を流出させる冷媒通路２３と、熱交換器１５の入口側へ連結される冷媒通路２４と、熱交換器１５の出口側から冷媒を膨張弁１６へ流通させる冷媒通路２５と、を含む。第一通路としての冷媒通路２３には、気液分離器４０で分離された気相冷媒が流れる。
【００３４】
熱交換器１４と熱交換器１５との間を流通する冷媒の経路はまた、気液分離器４０と冷却部３０とを連通する冷媒通路３４と、冷却部３０と冷媒通路２４とを連通する冷媒通路３６と、を含む。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０から冷却部３０へ冷媒液が流通する。冷却部３０を通過した冷媒は、冷媒通路３６を経由して、冷媒通路２４へ戻る。
【００３５】
図１に示すＤ点は、冷媒通路２３と冷媒通路２４と冷媒通路３６との連結点を示す。つまりＤ点は、冷媒通路２３の下流側（熱交換器１５に近接する側）の端部、冷媒通路２４の上流側（熱交換器１４に近接する側）の端部、および、冷媒通路３６の下流側の端部を示す。冷媒通路２３は、気液分離器４０から膨張弁１６へ向かう冷媒が流通する経路の、気液分離器４０からＤ点へ至る一部を形成する。
【００３６】
冷却装置１は、冷媒通路２３と並列に配置された第二通路としての冷媒の経路を備え、冷却部３０は、当該冷媒の経路上に設けられている。冷却部３０は、気液分離器４０と膨張弁１６との間を熱交換器１４から熱交換器１５へ向けて流通する冷媒の経路において並列に接続された第一通路と第二通路とのうち、第二通路上に設けられている。冷却部３０は、車両に搭載される電気機器であるＨＶ（Hybrid Vehicle）機器３１と、冷媒が流通する配管である冷却通路３２とを含む。ＨＶ機器３１は、発熱源の一例である。冷却通路３２の一方の端部は、冷媒通路３４に接続される。冷却通路３２の他方の端部は、冷媒通路３６に接続される。冷媒通路３４、冷却通路３２および冷媒通路３６は、第二通路を構成する。
【００３７】
気液分離器４０と図１に示すＤ点との間の冷媒通路２３に並列に接続された冷媒の経路は、冷却部３０よりも上流側（気液分離器４０に近接する側）の冷媒通路３４と、冷却部３０に含まれる冷却通路３２と、冷却部３０よりも下流側（熱交換器１５に近接する側）の冷媒通路３６と、を含む。冷媒通路３４は、気液分離器４０から冷却部３０に、液相の冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路３６は、冷却部３０からＤ点に冷媒を流通させるための通路である。Ｄ点は、冷媒通路２３，２４と、冷媒通路３６と、の分岐点である。
【００３８】
気液分離器４０から流出した冷媒液は、冷媒通路３４を経由して、冷却部３０へ向かって流通する。冷却部３０へ流通し、冷却通路３２を経由して流れる冷媒は、発熱源としてのＨＶ機器３１から熱を奪って、ＨＶ機器３１を冷却させる。冷却部３０は、気液分離器４０において分離され冷媒通路３４を経由して冷却通路３２へ流れる液相の冷媒を用いて、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、冷却通路３２内を流通する冷媒と、ＨＶ機器３１と、が熱交換することにより、ＨＶ機器３１は冷却され、冷媒は加熱される。冷媒はさらに冷媒通路３６を経由して冷却部３０からＤ点へ向かって流通し、冷媒通路２４を経由して熱交換器１５へ至る。
【００３９】
冷却部３０は、冷却通路３２においてＨＶ機器３１と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するように設けられる。本実施の形態においては、冷却部３０は、たとえば、ＨＶ機器３１の筐体に冷却通路３２の外周面が直接接触するように形成された冷却通路３２を有する。冷却通路３２は、ＨＶ機器３１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３２を流通する冷媒と、ＨＶ機器３１との間で、熱交換が可能となる。
【００４０】
ＨＶ機器３１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の熱交換器１４から熱交換器１５に至る冷媒の経路の一部を形成する冷却通路３２の外周面に直接接続されて、冷却される。冷却通路３２の外部にＨＶ機器３１が配置されるので、冷却通路３２の内部を流通する冷媒の流れにＨＶ機器３１が干渉することはない。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の圧力損失は増大しないので、圧縮機１２の動力を増大させることなく、ＨＶ機器３１を冷却することができる。
【００４１】
代替的には、冷却部３０は、ＨＶ機器３１と冷却通路３２との間に介在して配置された任意の公知のヒートパイプを備えてもよい。この場合ＨＶ機器３１は、冷却通路３２の外周面にヒートパイプを介して接続され、ＨＶ機器３１から冷却通路３２へヒートパイプを経由して熱伝達することにより、冷却される。ＨＶ機器３１をヒートパイプの加熱部とし冷却通路３２をヒートパイプの冷却部とすることで、冷却通路３２とＨＶ機器３１との間の熱伝達効率が高められるので、ＨＶ機器３１の冷却効率を向上できる。たとえばウィック式のヒートパイプを使用することができる。
【００４２】
ヒートパイプによってＨＶ機器３１から冷却通路３２へ確実に熱伝達することができるので、ＨＶ機器３１と冷却通路３２との間に距離があってもよく、ＨＶ機器３１に冷却通路３２を接触させるために冷却通路３２を複雑に配置する必要がない。その結果、ＨＶ機器３１の配置の自由度を向上することができる。
【００４３】
ＨＶ機器３１は、電力の授受によって発熱する電気機器を含む。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、回転電機であるモータジェネレータ、蓄電装置であるバッテリ、バッテリの電圧を昇圧させるためのコンバータ、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータなどの、少なくともいずれか一つを含む。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が用いられてもよい。
【００４４】
熱交換器１８は、空気が流通するダクト９０の内部に配置されている。熱交換器１８は、冷媒とダクト９０内を流通する空調用空気との間で熱交換して、空調用空気の温度を調節する。ダクト９０は、ダクト９０に空調用空気が流入する入口であるダクト入口９１と、ダクト９０から空調用空気が流出する出口であるダクト出口９２と、を有する。ダクト９０の内部の、ダクト入口９１の近傍には、ファン９３が配置されている。
【００４５】
ファン９３が駆動することにより、ダクト９０内に空気が流通する。ファン９３が稼働すると、ダクト入口９１を経由してダクト９０の内部へ空調用空気が流入する。ダクト９０へ流入する空気は、外気であってもよく、車両の室内の空気であってもよい。図１中の矢印９５は、熱交換器１８を経由して流通し、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒と熱交換する空調用空気の流れを示す。冷房運転時には、熱交換器１８において空調用空気が冷却され、冷媒は空調用空気からの熱伝達を受けて加熱される。矢印９６は、熱交換器１８で温度調節され、ダクト出口９２を経由してダクト９０から流出する、空調用空気の流れを示す。
【００４６】
冷媒は、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とが冷媒通路２１〜２７によって順次接続された冷媒循環流路を通って、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を循環する。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を、図１に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点およびＦ点を順に通過するように冷媒が流れ、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とに冷媒が循環する。
【００４７】
図２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図である。図２中の横軸は、冷媒の比エンタルピー（単位：ｋＪ／ｋｇ）を示し、縦軸は、冷媒の絶対圧力（単位：ＭＰａ）を示す。図中の曲線は、冷媒の飽和蒸気線および飽和液線である。図２中には、熱交換器１４の出口の冷媒通路２２から気液分離器４０を経由して冷媒通路３４へ流入し、ＨＶ機器３１を冷却し、冷媒通路３６からＤ点を経由して熱交換器１５の入口の冷媒通路２４へ戻る、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０中の各点（すなわちＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦ点）における冷媒の熱力学状態が示される。
【００４８】
図２に示すように、圧縮機１２に吸入された過熱蒸気状態の冷媒（Ａ点）は、圧縮機１２において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になって（Ｂ点）、冷媒は熱交換器１４へと流れる。圧縮機１２から吐出された気相冷媒は、熱交換器１４において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１４における外気との熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。熱交換器１４へ入った高圧の冷媒蒸気は、熱交換器１４において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して気液混合状態の湿り蒸気になる。気液二相状態である冷媒のうち、凝縮した冷媒は飽和液の状態である（Ｃ点）。
【００４９】
冷媒は気液分離器４０において気相冷媒と液相冷媒とに分離される。気液分離された冷媒のうち、液相の冷媒液が、気液分離器４０から冷媒通路３４を経由して冷却部３０の冷却通路３２へ流れ、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、熱交換器１４を通過して凝縮された飽和液状態の液冷媒に熱を放出することで、ＨＶ機器３１が冷却される。ＨＶ機器３１との熱交換により、冷媒が加熱され、冷媒の乾き度が増大する。冷媒は、ＨＶ機器３１から潜熱を受け取って一部気化することにより、飽和液と飽和蒸気とが混合した湿り蒸気となる（Ｄ点）。
【００５０】
その後冷媒は、熱交換器１５に流入する。冷媒の湿り蒸気は、熱交換器１５において外気と熱交換して冷却されることにより再度凝縮され、冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して過冷却された過冷却液になる（Ｅ点）。その後冷媒は、冷媒通路２５を経由して膨張弁１６に流入する。膨張弁１６において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる（Ｆ点）。
【００５１】
膨張弁１６から出た湿り蒸気状態の冷媒は、冷媒通路２６を経由して熱交換器１８へ流入する。熱交換器１８のチューブ内には、湿り蒸気状態の冷媒が流入する。冷媒は、熱交換器１８のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって、等圧のまま蒸発する。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱によって冷媒蒸気は温度上昇して、過熱蒸気となる（Ａ点）。その後冷媒は、冷媒通路２７を経由して圧縮機１２に吸入される。圧縮機１２は、熱交換器１８から流通する冷媒を圧縮する。
【００５２】
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。なお、上述した蒸気圧縮式冷凍サイクルの説明では、理論冷凍サイクルについて説明しているが、実際の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０では、圧縮機１２における損失、冷媒の圧力損失および熱損失を考慮する必要があるのは勿論である。
【００５３】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中に、冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器１８において蒸発する際に気化熱を車両の室内の空気から吸収して、車室内の冷房を行なう。加えて、熱交換器１４から流出し気液分離器４０で気液分離された高圧の液冷媒が冷却部３０へ流通し、ＨＶ機器３１と熱交換することでＨＶ機器３１を冷却する。冷却装置１は、車両に搭載された発熱源であるＨＶ機器３１を、車両の室内の空調用の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、冷却する。なお、ＨＶ機器３１を冷却するために必要とされる温度は、少なくともＨＶ機器３１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。
【００５４】
熱交換器１８において被冷却部を冷却するために設けられた蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、ＨＶ機器３１の冷却が行なわれるので、ＨＶ機器３１の冷却のために、専用の水循環ポンプまたは冷却ファンなどの機器を設ける必要はない。そのため、ＨＶ機器３１の冷却装置１のために必要な構成を低減でき、装置構成を単純にできるので、冷却装置１の製造コストを低減することができる。加えて、ＨＶ機器３１の冷却のためにポンプや冷却ファンなどの動力源を運転する必要がなく、動力源を運転するための消費動力を必要としない。したがって、ＨＶ機器３１の冷却のための消費動力を低減することができる。
【００５５】
熱交換器１４では、冷媒を湿り蒸気の状態にまで冷却すればよく、気液混合状態の冷媒は気液分離器４０により分離され、飽和液状態の冷媒液のみが冷却部３０へ供給される。ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受け取り一部気化した湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器１５で再度冷却される。湿り蒸気状態の冷媒を凝縮させ完全に飽和液にするまで、冷媒は一定の温度で状態変化する。熱交換器１５はさらに、車両の室内の冷房のために必要な程度の過冷却度にまで、液相冷媒を過冷却する。冷媒の過冷却度を過度に大きくする必要がないので、熱交換器１４，１５の容量を低減することができる。したがって、車室用の冷房能力を確保でき、かつ、熱交換器１４，１５のサイズを低減することができるので小型化され車載用に有利な、冷却装置１を得ることができる。
【００５６】
熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かう冷媒の経路の一部を形成する冷媒通路２３は、熱交換器１４と熱交換器１５との間に設けられている。気液分離器４０から膨張弁１６へ向かう冷媒が流通する経路として、冷却部３０を通過しない経路である冷媒通路２３と、冷却部３０を経由してＨＶ機器３１を冷却する冷媒の経路である冷媒通路３４，３６および冷却通路３２と、が並列に設けられる。冷媒通路３４，３６を含むＨＶ機器３１の冷却系は、冷媒通路２３と並列に接続されている。そのため、熱交換器１４から流出した冷媒の一部のみが、冷却部３０へ流れる。ＨＶ機器３１の冷却のために必要な量の冷媒を冷却部３０へ流通させ、ＨＶ機器３１は適切に冷却される。したがって、ＨＶ機器３１が過冷却されることを防止できる。
【００５７】
熱交換器１４から直接熱交換器１５へ流れる冷媒の経路と、熱交換器１４から冷却部３０を経由して熱交換器１５へ流れる冷媒の経路と、を並列に設け、一部の冷媒のみを冷媒通路３４，３６へ流通させることで、ＨＶ機器３１の冷却系に冷媒が流れる際の圧力損失を低減することができる。全ての冷媒が冷却部３０に流れないので、冷却部３０を経由する冷媒の流通に係る圧力損失を低減することができ、それに伴い、冷媒を循環させるための圧縮機１２の運転に必要な消費電力を低減することができる。
【００５８】
膨張弁１６を通過した後の低温低圧の冷媒をＨＶ機器３１の冷却に使用すると、熱交換器１８における車室内の空気の冷却能力が減少して、車室用の冷房能力が低下する。これに対し、本実施の形態の冷却装置１では、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０において、圧縮機１２から吐出された高圧の冷媒は、第一の凝縮器としての熱交換器１４と、第二の凝縮器としての熱交換器１５と、の両方によって凝縮される。圧縮機１２と膨張弁１６との間に二段の熱交換器１４，１５を配置し、ＨＶ機器３１を冷却する冷却部３０は、熱交換器１４と熱交換器１５との間に設けられている。熱交換器１５は、冷却部３０から膨張弁１６に向けて流通する冷媒の経路上に設けられている。
【００５９】
ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて加熱された冷媒を熱交換器１５において十分に冷却することにより、膨張弁１６の出口において、冷媒は、車両の室内の冷房のために本来必要とされる温度および圧力を有する。そのため、熱交換器１８において冷媒が蒸発するときに外部から受け取る熱量を十分に大きくすることができる。このように、冷媒を十分に冷却できる熱交換器１５の放熱能力を定めることにより、車室内の空気を冷却する冷房の能力に影響を与えることなく、ＨＶ機器３１を冷却することができる。したがって、ＨＶ機器３１の冷却能力と、車室用の冷房能力との両方を、確実に確保することができる。
【００６０】
熱交換器１４から冷却部３０へ流れる冷媒は、ＨＶ機器３１を冷却するときに、ＨＶ機器３１から熱を受け取り加熱される。冷却部３０において冷媒が飽和蒸気温度以上に加熱され冷媒の全量が気化すると、冷媒とＨＶ機器３１との熱交換量が減少してＨＶ機器３１を効率よく冷却できなくなり、また冷媒が配管内を流れる際の圧力損失が増大する。そのため、ＨＶ機器３１を冷却した後に冷媒の全量が気化しない程度に、熱交換器１４において十分に冷媒を冷却するのが望ましい。
【００６１】
具体的には、熱交換器１４の出口における冷媒の状態を飽和液に近づけ、典型的には熱交換器１４の出口において冷媒が飽和液線上にある状態にする。このように冷媒を十分に冷却できる能力を熱交換器１４が有する結果、熱交換器１４の冷媒から熱を放出させる放熱能力は、熱交換器１５の放熱能力よりも高くなる。放熱能力が相対的に大きい熱交換器１４において冷媒を十分に冷却することにより、ＨＶ機器３１から熱を受け取った冷媒を湿り蒸気の状態に留めることができ、冷媒とＨＶ機器３１との熱交換量の減少を回避できるので、ＨＶ機器３１を十分に効率よく冷却することができる。ＨＶ機器３１を冷却した後の湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器１５において効率よく再度冷却され、飽和温度を下回る過冷却液の状態にまで冷却される。したがって、車室用の冷房能力とＨＶ機器３１の冷却能力との両方を確保した、冷却装置１を提供することができる。
【００６２】
熱交換器１４の出口において気液二相状態にある冷媒は、気液分離器４０内において、気相と液相とに分離される。気液分離器４０で分離された気相冷媒は、冷媒通路２３，２４を経由して流通し直接熱交換器１５に供給される。気液分離器４０で分離された液相冷媒は、冷媒通路３４を経由して流通し、冷却部３０に供給されてＨＶ機器３１を冷却する。この液相冷媒は、過不足の全くない真に飽和液状態の冷媒である。気液分離器４０から液相の冷媒のみを取り出し冷却部３０へ流すことにより、熱交換器１４の能力を最大限に活用してＨＶ機器３１を冷却することができるので、ＨＶ機器３１の冷却能力を向上させた冷却装置１を提供することができる。
【００６３】
気液分離器４０の出口で飽和液の状態にある冷媒をＨＶ機器３１を冷却する冷却通路３２に導入することにより、冷媒通路３４，３６および冷却通路３２を含むＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒のうち、気相状態の冷媒を最小限に抑えることができる。そのため、ＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒蒸気の流速が早くなり圧力損失が増大することを抑制でき、冷媒を流通させるための圧縮機１２の消費電力を低減できるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の性能の悪化を回避することができる。
【００６４】
気液分離器４０の内部には、飽和液状態の冷媒液が貯留されている。気液分離器４０は、その内部に液状の冷媒である冷媒液を一時的に貯留する蓄液器としての機能を有する。気液分離器４０内に所定量の冷媒液が溜められることにより、負荷変動時にも気液分離器４０から冷却部３０へ流れる冷媒の流量を維持できる。気液分離器４０が液だめ機能を有し、負荷変動に対するバッファとなり負荷変動を吸収できるので、ＨＶ機器３１の冷却性能を安定させることができる。
【００６５】
図１に戻って、冷却装置１は、連通路５１を備える。連通路５１は、圧縮機１２と熱交換器１４との間を冷媒が流通する冷媒通路２１と、冷却部３０に冷媒を流通させる冷媒通路３４，３６のうち冷却部３０に対し下流側の冷媒通路３６と、を連通する。
【００６６】
冷媒通路２３，３６および連通路５１には、切替弁５２が設けられている。切替弁５２は、冷媒通路２３の途中に設けられるとともに、冷媒通路３６と連通路５１との分岐に設けられている。冷媒通路２３は、切替弁５２よりも上流側の冷媒通路２３ａと、切替弁５２よりも下流側の冷媒通路２３ｂと、に二分割される。冷媒通路３６は、切替弁５２よりも上流側の冷媒通路３６ａと、切替弁５２よりも下流側の冷媒通路３６ｂと、に二分割される。
【００６７】
より具体的には、切替弁５２は、弁５７，５８を含む。弁５７は、冷媒通路２３に設けられている。弁５７は、冷媒通路２３ａと冷媒通路２３ｂとの連通状態を切り替える。弁５７は、その開閉を切り替えることにより、冷媒通路２３ａから冷媒通路２３ｂへの冷媒の流通を可能または不可能にする。弁５８は、冷媒通路３６と連通路５１との分岐に設けられている。弁５８は、冷媒通路３６と連通路５１との連通状態を切り換える。弁５８は、その開閉を切り換えることにより、連通路５１を経由する冷媒の流通を可能または不可能にする。
【００６８】
切替弁５２を使用して冷媒の経路を切り換えることにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒を、冷媒通路３６ｂ，２４を経由させて熱交換器１５へ、または、連通路５１および冷媒通路２１を経由して熱交換器１４へ、のいずれかの経路を任意に選択して、流通させることができる。
【００６９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷房運転中には、弁５７を経由して気液分離器４０から熱交換器１５へ冷媒が流れ、弁５８を経由して冷却部３０から熱交換器１５へ冷媒が流れるように、弁５７，５８の開閉を調整する。これにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒通路３６ａを流通する冷媒を、冷媒通路３６ｂを経由させて、確実に熱交換器１５へ流通させることができる。
【００７０】
一方、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中には、弁５７を経由する冷媒の流れが遮断され、冷却部３０から流出した冷媒が弁５８を経由して冷媒通路３６ａから連通路５１へ流れるように、弁５７，５８の開閉を調整する。これにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒通路３６ａを流通する冷媒を、連通路５１を経由させて熱交換器１４へ流通させ、圧縮機１２を経由せずに冷却部３０と熱交換器１４との間に冷媒を循環させる環状の経路を形成することができる。
【００７１】
図３は、図１に示す切替弁５２の詳細を示す断面図である。図４は、図３に示す切替弁５２に含まれる、弁体部材６４の構成を示す斜視図である。図３および図４を参照して、切替弁５２の構造の具体例について説明する。
【００７２】
図３に示すように、切替弁５２は、第一の切替弁としての弁５７と、第二の切替弁としての弁５８と、を一体構造に統合した一個の弁構造を有する、統合弁として設けられている。切替弁５２は、駆動用のモータ６１と、モータ６１の出力を減速するための減速器６２とを含む。切替弁５２はまた、モータ６１で発生する回転駆動力により回転移動する弁体部材６４と、弁体部材６４の周囲に配置されたハウジング部材６３と、を含む。切替弁５２はまた、弁体部材６４の回転位置を検知するための、センシング用磁石６５とセンサ部６６とを含む。
【００７３】
ハウジング部材６３の内部には、略円柱形状の中空空間が形成されている。弁体部材６４は、略円柱形状の外形を有する。弁体部材６４は、ハウジング部材６３に形成された中空空間の内径に対して僅かに小さい外径を有する。ハウジング部材６３と弁体部材６４とは、軸方向の長さをほぼ等しくし、ハウジング部材６３の内部の中空空間内に弁体部材６４が収容されるように、形成される。弁体部材６４は、ハウジング部材６３に対し自在に相対移動可能に、ハウジング部材６３の内部に収容される。
【００７４】
切替弁５２はさらに、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対して軸方向の一方の端部側に配置された蓋部材８３と、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対して軸方向の他方の端部側に配置された蓋部材７３と、を含む。蓋部材８３は、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対し、モータ６１の配置される側の端部に配置されている。蓋部材７３は、ハウジング部材６３および弁体部材６４に対し、センサ部６６の配置される側の端部に配置されている。
【００７５】
モータ６１は、電気エネルギーを受け取り、電気エネルギーを機械エネルギーに変えて出力する、電動モータである。モータ６１は減速器６２に対して直接組み付けられており、減速器６２は蓋部材７３の外面に、ねじなどの任意の固定手段により固定されている。蓋部材７３，８３は、ハウジング部材６３の端面に対して、ねじなどの任意の固定手段により固定されている。蓋部材８３は、板状の外形を有し、その中心部において厚み方向に蓋部材８３を貫く貫通孔１８０が形成されている。
【００７６】
弁体部材６４の一端には、穴部８９が形成されている（図４参照）。この穴部８９には、シャフト６７が挿通される。シャフト６７の一端は減速器６２に固定され、シャフト６７の他端は弁体部材６４に形成された穴部８９に挿通されている。シャフト６７は、蓋部材８３に形成された貫通孔１８０を貫通して配置され、減速器６２と弁体部材６４とを連結する。
【００７７】
モータ６１で発生し減速器６２を経由して伝達される駆動力は、シャフト６７によって弁体部材６４へ伝達される。駆動部としてのモータ６１は、減速器６２およびシャフト６７を経由して、駆動力を弁体部材６４へ伝達し、弁体部材６４を両方向に回転移動させる。モータ６１は減速器６２を介して弁体部材６４に接続されており、これにより弁体部材６４に作用する回転駆動力を小さくしている。
【００７８】
弁体部材６４は、第一弁体としての弁体７４と、第二弁体としての弁体８４と、を含む。弁体７４と弁体８４とはそれぞれ、円柱状の外形を有する。本実施の形態の弁体７４，８４は、ほぼ同一の径とほぼ同一の軸方向長さとを有し、ほぼ同一の外形に形成されている。弁体７４，８４は、ハウジング部材６３の内部に回転自在に収容されていれば、それぞれ異なる径および／または軸方向長さを有してもよい。
【００７９】
弁体部材６４はまた、弁体７４の端部と弁体８４の端部とを連結する、連結軸部９９を含む。弁体７４と弁体８４とは、連結軸部９９を介して互いに軸方向に連結された、一体構造物として形成されている。連結軸部９９は、弁体７４，８４よりも小さい径を有する円柱状に形成されている。連結軸部９９の径が弁体７４，８４の径よりも小さいので、弁体７４と弁体８４との間の、連結軸部９９の周囲には、中空の空間６９が形成されている。弁体部材６４の軸方向の中央部には、弁体７４，８４を互いに分け隔てる空隙としての、空間６９が形成されている。
【００８０】
連結軸部９９の径は、弁体部材６４の移動の際に弁体部材６４が連結軸部９９を起点として破損しない程度の十分な強度を有する範囲において、可能な限り小さく設定される。たとえば連結軸部９９は、弁体７４，８４のうち小さい方の径に対し１／４以下の径を有してもよい。
【００８１】
弁体７４には、第一貫通孔としての貫通孔７５が形成されている。貫通孔７５は、円柱状の弁体７４の外周面の、弁体の周方向位置が異なる二点間において、弁体７４の内部を突き抜けて形成されている。図４に示すように、貫通孔７５は、弁体７４の外周面の開口７５ａ，７５ｂにおいて開口する。本実施の形態では、貫通孔７５は、弁体７４の内部において直交する一対の直線状穴により形成された、Ｌ字状の形状を有する。開口７５ａ，７５ｂは、弁体７４の周方向において互いに９０°外れる位置に、形成されている。
【００８２】
弁体８４には、第二貫通孔としての貫通孔８５が形成されている。貫通孔８５は、円柱状の弁体８４の外周面の、弁体の周方向位置が異なる二点間において、弁体８４の内部を突き抜けて形成されている。図４に示すように、貫通孔８５は、弁体８４の外周面の開口８５ａ，８５ｂにおいて開口する。本実施の形態では、貫通孔８５は、弁体８４の内部において直交する一対の直線状穴により形成された、Ｌ字状の形状を有する。開口８５ａ，８５ｂは、弁体８４の周方向において互いに９０°外れる位置に、形成されている。
【００８３】
弁体７４に形成された開口７５ａと、弁体８４に形成された開口８５ａとは、弁体部材６４の周方向において、同じ位置に形成されている。弁体７４に形成された開口７５ｂと、弁体８４に形成された開口８５ｂとは、弁体部材６４の周方向において、同じ位置に形成されている。
【００８４】
ハウジング部材６３は、中空の筒状のスリーブ部７２を有する。スリーブ部７２の内部に形成された中空空間は、円筒状の内周面を有する。スリーブ部７２と前述した蓋部材７３とは、第一ハウジング７１を構成する。第一ハウジング７１は、弁体７４の一端面を覆う蓋部材７３と、弁体７４の外周面を覆うスリーブ部７２とを有し、容器状の形状を有しその内部に弁体７４を収容する。
【００８５】
ハウジング部材６３はまた、中空の筒状のスリーブ部８２を有する。スリーブ部８２の内部に形成された中空空間は、円筒状の内周面を有する。スリーブ部８２と前述した蓋部材８３とは、第二ハウジング８１を構成する。第二ハウジング８１は、弁体８４の一端面を覆う蓋部材８３と、弁体８４の外周面を覆うスリーブ部８２とを有し、容器状の形状を有しその内部に弁体８４を収容する。
【００８６】
本実施の形態のスリーブ部７２，８２は、ほぼ同一の内径および外径とほぼ同一の軸方向長さとを有し、ほぼ同一の外形に形成されている。スリーブ部７２，８２は、それぞれ弁体７４，８４の外周面を覆い弁体７４，８４を内部に収容可能であれば、それぞれ異なる径および／または軸方向長さを有してもよい。
【００８７】
ハウジング部材６３はまた、スリーブ部７２の端部とスリーブ部８２の端部とを連結する、連結環部９８を含む。スリーブ部７２とスリーブ部８２とは、連結環部９８を介して互いに軸方向に連結された、一体構造物として形成されている。連結環部９８は、スリーブ部７２，８２の内径に等しい内径と、スリーブ部７２，８２の外径よりも小さい外径とを有する、環状に形成されている。連結環部９８の外径がスリーブ部７２，８２の外径よりも小さいので、スリーブ部７２とスリーブ部８２との間の、連結環部９８の周囲には、中空の空間６８が形成されている。ハウジング部材６３の軸方向の中央部には、スリーブ部７２，８２を互いに分け隔てる空隙としての、空間６８が形成されている。
【００８８】
連結環部９８の径は、ハウジング部材６３が連結環部９８を起点として破損しない程度の十分な強度を有する範囲において、可能な限り小さく設定される。たとえば連結環部９８は、スリーブ部７２，８２のうち径方向の寸法が小さい方に対し、当該寸法の１／５以下の径方向寸法を有してもよい。
【００８９】
スリーブ部７２には、スリーブ部７２の径方向に沿って延びスリーブ部７２を貫通する、径方向孔７６，７７が形成されている。本実施の形態では、径方向孔７６，７７は、スリーブ部７２の周方向において互いに９０°外れる位置に、形成されている。
【００９０】
スリーブ部８２には、スリーブ部８２の径方向に沿って延びスリーブ部８２を貫通する、径方向孔８６，８７，８８が形成されている。本実施の形態では、径方向孔８６，８７，８８は、径方向孔８６，８７がスリーブ部８２の周方向において互いに９０°外れる位置に形成され、径方向孔８６，８８がスリーブ部８２の周方向において互いに９０°外れる位置に形成されている。
【００９１】
弁５７は、第一ハウジング７１と弁体７４とを含む。第一ハウジング７１はスリーブ部７２を有し、スリーブ部７２には径方向孔７６，７７が形成されている。弁５７を通過して流れる冷媒は、径方向孔７６を経由して貫通孔７５へ流入し、貫通孔７５から流出して径方向孔７７へ流れる。径方向孔７６，７７は、貫通孔７５を流れる冷媒が通過する第一流路を形成する。径方向孔７６は、貫通孔７５へ流入する冷媒が通過する第一流入路として設けられる。径方向孔７７は、貫通孔７５から流出する冷媒が通過する第一流出路として設けられる。弁体７４の移動によって、貫通孔７５と、径方向孔７６，７７の少なくともいずれか一つと、の連通および遮断が切り替えられる。
【００９２】
弁５８は、第二ハウジング８１と弁体８４とを含む。第二ハウジング８１はスリーブ部８２を有し、スリーブ部８２には径方向孔８６，８７，８８が形成されている。弁５８を通過して流れる冷媒は、径方向孔８６を経由して貫通孔８５へ流入し、貫通孔８５から流出して径方向孔８７，８８のいずれか一方へ流れる。径方向孔８６，８７，８８は、貫通孔８５を流れる冷媒が通過する第二流路を形成する。
【００９３】
径方向孔８６は、貫通孔８５へ流入する冷媒が通過する第二流入路として設けられる。径方向孔８７は、貫通孔８５から流出する冷媒が通過する一方の第二流出路として設けられ、径方向孔８８は、貫通孔８５から流出する冷媒が通過する他方の第二流出路として設けられる。第二流路は、一つの第二流入路と、二つの第二流出路とを有する。弁体８４の移動によって、貫通孔８５と、径方向孔８６，８７，８８の少なくともいずれか一つと、の連通および遮断が切り替えられる。
【００９４】
蓋部材７３の、スリーブ部７２に対向する側の面には、円環溝１７３が形成されている。円環溝１７３の内部にはたとえばＯリングなどのシール部材１７９が設けられており、蓋部材７３とスリーブ部７２との間の隙間を封止する。蓋部材８３の、スリーブ部８２に対向する側の面には、円環溝１８３が形成されている。円環溝１８３の内部にはシール部材１８９が設けられており、蓋部材８３とスリーブ部８２との間の隙間を封止する。蓋部材８３を貫く貫通孔１８０の内周面には円環溝が形成され、当該円環溝の内部にはシール部材１６４が設けられており、蓋部材８３とシャフト６７との間の隙間を封止する。
【００９５】
センシング用磁石６５は、蓋部材８３に対向する側の弁体７４の端面の偏心した位置に、接着などの方法によって固定されている。センサ部６６は、蓋部材８３の外側に固定されており、センシング用磁石６５の位置を検出するためのリードスイッチなどを備える。弁体部材６４が回転するとき、リードスイッチが磁気に感応して開閉することを利用して、弁体部材６４の端面のセンシング用磁石６５の位置をセンサ部６６によって検出する。これにより、弁体部材６４の周方向の回動位置を検出する。
【００９６】
センシング用磁石６５とリードスイッチを用いたセンサ部６６に替えて、その他の磁気的または光学的などのエンコーダを使用することにより、弁体部材６４の回動位置を検出してもよい。また、通常のモータ６１に替えて、ステッピングモータなどを使用してもよい。
【００９７】
図５は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中の、ＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図５には、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を運転させる場合、すなわち圧縮機１２を運転させて蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の全体に冷媒を流通させる場合の、冷媒の流れが示される。図６は、冷却装置の運転モード毎の切換弁を経由する冷媒の流れを示す図である。
【００９８】
図５に示す、圧縮機１２を駆動させ蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が運転している「エアコン運転モード」のときには、切替弁５２は、冷媒を冷却部３０から熱交換器１５を経由して膨張弁１６へ流通させるように操作される。すなわち、図６の上段に示すように、弁５７を経由させて気液分離器４０から熱交換器１５へ向かって冷媒を流し、弁５８を経由させて冷却部３０から熱交換器１５へ向かって冷媒を流すことで、冷媒が冷却装置１の全体を流れるように冷媒の経路が選択される。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷却能力を確保できるとともに、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【００９９】
図７は、図３中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図７には、「エアコン運転モード」にて運転中の弁５８の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。図８は、図３中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図８には、「エアコン運転モード」にて運転中の弁５７の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。
【０１００】
図７に示す位置に弁体８４を配置すると、弁体８４に形成された貫通孔８５は、スリーブ部８２に形成された径方向孔８６，８７に連通して、図中矢印に示す冷媒の流路が形成される。このとき、径方向孔８６は冷媒通路３６ａに接続され、径方向孔８７は冷媒通路３６ｂに接続される。これにより、冷却部３０を出て冷媒通路３６ａを流れる冷媒が、径方向孔８６を経由して貫通孔８５へ流入し、貫通孔８５を通過し、径方向孔８７を経由して冷媒通路３６ｂへ流れ、熱交換器１５へ至る、冷媒の通路が形成される。
【０１０１】
図８に示す位置に弁体７４を配置すると、弁体７４に形成された貫通孔７５は、スリーブ部７２に形成された径方向孔７６，７７に連通して、図中矢印に示す冷媒の流路が形成される。このとき、径方向孔７６は冷媒通路２３ａに接続され、径方向孔７７は冷媒通路２３ｂに接続される。これにより、気液分離器４０を出て冷媒通路２３ａを流れる冷媒が、径方向孔７６を経由して貫通孔７５へ流入し、貫通孔７５を通過し、径方向孔７７を経由して冷媒通路２３ｂへ流れ、熱交換器１５へ至る、冷媒の通路が形成される。
【０１０２】
図３に示す切替弁５２では、モータ６１に通電してモータ６１を回転させ、その回転出力を減速器６２に伝達し、減速された出力によりシャフト６７とシャフト６７に連結された弁体部材６４とを回転させることにより、弁体７４と弁体８４とは一体に回転する。弁体部材６４の回動位置をセンサ部６６によって検出することで、弁体部材６４を所望の位置で停止させ、図７および図８に示す弁５７，５８の開閉状態を形成して、冷媒の通路を形成することができる。
【０１０３】
図９は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中の、ＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図９には、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を停止させる場合、すなわち、圧縮機１２を停止させ、冷却部３０と熱交換器１４とを結ぶ環状の経路を経由させて冷媒を循環させる場合の、冷媒の流れが示される。
【０１０４】
図９に示す、圧縮機１２を停止させ蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止している「ヒートパイプ運転モード」のときには、冷媒を冷却部３０から熱交換器１４へ循環させるように切替弁５２を操作する。すなわち、図６の下段に示すように、弁５７を全閉にし、弁５８を経由させて冷却部３０から熱交換器１４へ向かって冷媒を流すことで、冷媒は冷媒通路３６ａから冷媒通路３６ｂへは流れず連通路５１を経由して流通する。これにより、熱交換器１４から、冷媒通路２２と冷媒通路３４とを順に経由して冷却部３０へ至り、さらに冷媒通路３６ａ、連通路５１、冷媒通路２１を順に経由して熱交換器１４へ戻る、閉じられた環状の経路が形成される。
【０１０５】
この環状の経路を経由して、圧縮機１２を動作することなく、熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させることができる。冷媒は、ＨＶ機器３１を冷却するとき、ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて蒸発する。ＨＶ機器３１との熱交換により気化された冷媒蒸気は、冷媒通路３６ａ、連通路５１および冷媒通路２１を順に経由して、熱交換器１４へ流れる。熱交換器１４において、車両の走行風またはエンジン冷却用のラジエータファンからの通風により、冷媒蒸気は冷却されて凝縮する。熱交換器１４で液化した冷媒液は、冷媒通路２２，３４を経由して、冷却部３０へ戻る。
【０１０６】
このように、冷却部３０と熱交換器１４とを経由する環状の経路によって、ＨＶ機器３１を加熱部とし熱交換器１４を冷却部とする、ヒートパイプが形成される。したがって、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止しているとき、すなわち車両用の冷房が停止しているときにも、圧縮機１２を起動する必要なく、ＨＶ機器３１を確実に冷却することができる。ＨＶ機器３１の冷却のために圧縮機１２を常時運転する必要がないことにより、圧縮機１２の消費動力を低減して車両の燃費を向上することができ、加えて、圧縮機１２を長寿命化できるので圧縮機１２の信頼性を向上することができる。
【０１０７】
図５および図９には、地面６０が図示されている。地面６０に対して垂直な鉛直方向において、冷却部３０は、熱交換器１４よりも下方に配置されている。熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させる環状の経路において、冷却部３０が下方に配置され、熱交換器１４が上方に配置される。熱交換器１４は、冷却部３０よりも高い位置に配置される。
【０１０８】
この場合、冷却部３０で加熱され気化した冷媒蒸気は、環状の経路内を上昇して熱交換器１４へ到達し、熱交換器１４において冷却され、凝縮されて液冷媒となり、重力の作用により環状の経路内を下降して冷却部３０へ戻る。つまり、冷却部３０と、熱交換器１４と、これらを連結する冷媒の経路とによって、サーモサイフォン式のヒートパイプが形成される。ヒートパイプを形成することでＨＶ機器３１から熱交換器１４への熱伝達効率を向上することができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止しているときにも、動力を加えることなく、ＨＶ機器３１をより効率よく冷却することができる。
【０１０９】
冷却装置１はさらに、逆止弁５４を備える。逆止弁５４は、圧縮機１２と熱交換器１４との間の冷媒通路２１の、冷媒通路２１と連通路５１との接続箇所よりも圧縮機１２に近接する側に、配置されている。逆止弁５４は、圧縮機１２から熱交換器１４へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの冷媒の流れを禁止する。このようにすれば、図９に示すヒートパイプ運転モードのとき、熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させる閉ループ状の冷媒の経路を、確実に形成することができる。
【０１１０】
逆止弁５４がない場合、冷媒が連通路５１から圧縮機１２側の冷媒通路２１へ流れる虞がある。逆止弁５４を備えることによって、連通路５１から圧縮機１２側へ向かう冷媒の流れを確実に禁止できるので、環状の冷媒経路で形成するヒートパイプを使用した、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止時のＨＶ機器３１の冷却能力の低下を防止できる。したがって、車両の車室用の冷房が停止しているときにも、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【０１１１】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中に、閉ループ状の冷媒の経路内の冷媒の量が不足する場合には、圧縮機１２を短時間のみ運転することで、逆止弁５４を経由して閉ループ経路に冷媒を供給できる。これにより、閉ループ内の冷媒量を増加させ、ヒートパイプの熱交換処理量を増大させることができる。したがって、ヒートパイプの冷媒量を確保することができるので、冷媒量の不足のためにＨＶ機器３１の冷却が不十分となることを回避することができる。
【０１１２】
図１０は、図３中に示すＸ−Ｘ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図１０には、「ヒートパイプ運転モード」にて運転中の弁５８の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。図１１は、図３中に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う、切替弁５２の断面図である。図１１には、「ヒートパイプ運転モード」にて運転中の弁５７の開閉状態を示す切替弁５２の断面が図示されている。
【０１１３】
図７の状態から弁体８４を半時計回り方向に９０°回転させると、図１０に示す位置に弁体８４が配置される。弁体８４に形成された貫通孔８５は、スリーブ部８２に形成された径方向孔８６，８８に連通して、図中矢印に示す冷媒の流路が形成される。このとき、径方向孔８６は冷媒通路３６ａに接続され、径方向孔８８は連通路５１に接続される。これにより、冷却部３０を出て冷媒通路３６ａを流れる冷媒が、径方向孔８６を経由して貫通孔８５へ流入し、貫通孔８５を通過し、径方向孔８８を経由して連通路５１へ流れ、熱交換器１４へ至る、冷媒の通路が形成される。
【０１１４】
図１０の状態から弁体７４を半時計回り方向に９０°回転させると、図１１に示す位置に弁体７４が配置される。弁体７４に形成された貫通孔７５は、スリーブ部７２に形成された径方向孔７６に連通するが径方向孔７７には連通しないので、弁５７を通過する冷媒の流路が形成されない。これにより、弁５７が閉となるので、気液分離器４０を出て冷媒通路２３ａを流れる冷媒の流れは形成されない。
【０１１５】
図７，８に示す弁体７４，８４の位置から、モータ６１の回転出力により弁体部材６４を回転させ、センサ部６６により９０°の回転角度を検出して弁体部材６４の回動位置を決定する。これにより、弁体７４と弁体８４とを一体に移動させ、図１０および図１１に示す弁５７，５８の開閉状態を形成することができる。
【０１１６】
このように、切替弁５２の弁体部材６４を９０°回転させることにより、図７，８に示す「エアコン運転モード」のときの弁５７，５８の開閉状態と、図１０，１１に示す「ヒートパイプ運転モード」のときの弁５７，５８の開閉状態と、を容易に切り替えることができる。複数の弁５７，５８を含む統合弁としての一つの切替弁５２によって運転モードの切替を任意に行なうことができ、切替弁５２を小型化、軽量化および低コスト化することができるので、スペース的にもコスト的にも有利な冷却装置１を提供することができる。一つの駆動源であるモータ６１を使用して弁５７，５８の両方の切替を行なうことができるので、切替弁５２をさらに低コスト化することができる。
【０１１７】
「エアコン運転モード」のとき、圧縮機１２で圧縮された後の高温の冷媒は、冷媒通路２１から連通路５１を経由して弁５８内部の径方向孔８８にまで到達する。一方、弁５７には、気液分離器４０で気液分離された飽和液状態の冷媒が流れる。径方向孔８８の内部の高温の冷媒から弁５７を流れる冷媒へ熱が伝達されると、弁５７を流れる冷媒が気化してしまう。弁５７内で冷媒が気化すると、気液分離器４０から弁５７へ供給される液冷媒の流量を増大させる必要が生じ、気液分離器４０内に貯留された液冷媒の量が低下する。さらには、冷却部３０へ供給される冷媒が不足して、ＨＶ機器３１の冷却能力が低下する問題がある。
【０１１８】
そこで、本実施の形態の切替弁５２では、弁体７４，８４の間に中空の空間６９を形成し、スリーブ部７２，８２の間に中空の空間６８を形成する。空間６９は、弁体７４に形成された貫通孔７５および弁体８４に形成された貫通孔８５の両方に対し、非連通に形成されている。空間６８は、スリーブ部７２に形成された径方向孔７６，７７およびスリーブ部８２に形成された径方向孔８６，８７，８８の両方に対し、非連通に形成されている。
【０１１９】
空間６８，６９の内部には、熱伝導率の小さい空気が存在しており、空間６８，６９を経由して伝達される熱量は小さくなる。空間６９は、弁体７４と弁体８４との間の熱伝達を抑制する弁体断熱部として機能する。空間６８は、スリーブ部７２を含む第一ハウジング７１とスリーブ部８２を含む第二ハウジング８１との間の熱伝達を抑制するハウジング断熱部として機能する。
【０１２０】
このようにすれば、弁５７，５８を一体構造とした統合弁である切替弁５２を使用しても、弁５８内の高温の冷媒から弁５７を流れる低温の冷媒への熱移動を抑制できる。そのため、弁５７を流れる冷媒の気化を抑制でき、冷却部３０へ十分な量の冷媒を供給することができるので、ＨＶ機器３１の冷却能力の低下を回避でき、ＨＶ機器３１の冷却性能を確保することができる。
【０１２１】
なお、上述した切替弁５２では、弁体７４，８４の径方向に延びる貫通孔７５，８５が形成され、スリーブ部７２，８２を径方向に貫通する径方向孔７６，７７，８６，８７，８８が形成されたが、この構成に限られるものではない。弁体７４，８４に形成される貫通孔は、弁体７４，８４の周方向および／または軸方向に延びるように形成されてもよい。弁体７４，８４の貫通孔に冷媒を流通させるための流路は、第一ハウジング７１および第二ハウジング８１の周方向および／または軸方向に延びるように形成されてもよい。たとえば、蓋部材７３，８３に冷媒の流路が形成されても構わない。
【０１２２】
また、上述した切替弁５２は、モータ６１の駆動力を受け弁体部材６４を回転移動することにより弁５７，５８の開閉状態を切り替えるロータリ式の切替弁であったが、この構成に限られない。たとえば、弁体部材６４を軸方向に移動させて弁５７，５８の開閉状態を切り替える、スプールタイプのスライド式切替弁であってもよい。
【０１２３】
（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２の切替弁５２の詳細を示す断面図である。実施の形態２の切替弁５２は、弁体７４，８４間の空間６９に断熱材料１６９が充填され、スリーブ部７２，８２間の空間６８に断熱材料１６８が充填され、弁５７と弁５８との間に断熱材料充填空間が形成されている点で、図３に示す実施の形態１の切替弁５２とは異なっている。
【０１２４】
つまり、弁体８４から弁体７４への熱伝達を抑制する弁体断熱部は、中空の空間６９であってもよく、または空間６９の内部に断熱材料１６９が充填された構成を有してもよい。第二ハウジング８１から第一ハウジング７１への熱伝達を抑制するハウジング断熱部は、中空の空間６８であってもよく、または空間６８の内部に断熱材料１６８が充填された構成を有してもよい。弁体断熱部とハウジング断熱部とを設けることにより、弁５８から弁５７への熱移動を抑制でき、弁５７を流れる冷媒の気化を抑制できるので、ＨＶ機器３１の冷却能力の低下を回避することができる。
【０１２５】
断熱材料１６８は、ハウジング部材６３よりも熱伝導率の小さい任意の材料であればよく、断熱材料１６９は、弁体部材６４よりも熱伝導率の小さい任意の材料であればよい。断熱材料１６８，１６９は、グラスウールなどの繊維系断熱材、ポリスチレンフォームなどの発泡系断熱材、またはその他の公知の断熱材料であってもよい。
【０１２６】
（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３の切替弁５２を示す断面図である。図７を参照して説明した実施の形態１と比較して、実施の形態３の切替弁５２では、弁体８４に形成された貫通孔８５の径が拡大されている点で異なっている。
【０１２７】
実施の形態１では、貫通孔８５が弁体８４の外周面において開口する開口８５ａ，８５ｂにおいて貫通孔８５と径方向孔８６，８７の径が等しく、径方向孔８６から貫通孔８５へ流れる冷媒の流路の径が変化せず、貫通孔８５から径方向孔８７へ流れる冷媒の流路の径が変化しないように、貫通孔８５が形成されている。これに対し、実施の形態３では、開口８５ａ，８５ｂにおいて貫通孔８５は径方向孔８６，８７よりも大きい径を有し、径方向孔８６から貫通孔８５へ流れる冷媒の流路が径を拡大し、貫通孔８５から径方向孔８７へ流れる冷媒の流路が径を縮小するように、貫通孔８５が形成されている。
【０１２８】
図１４は、実施の形態３の切替弁５２の、弁体８４の角度を変えた状態の断面図である。図１５は、実施の形態３の切替弁５２の、弁体７４の角度を変えた状態の断面図である。図１４および図１５には、弁体部材６４を回転させることにより、図１３と比較して弁体７４，８４の角度を僅かに変化させた状態が図示されている。実施の形態１の貫通孔７５に対し実施の形態３の貫通孔７５は同一形状に形成され、実施の形態１の貫通孔８５に対し実施の形態３の貫通孔８５は径が大きく形成されている。
【０１２９】
そのため、弁体８４の角度を変えても、図１４に示すように、径方向孔８６から貫通孔８５を経由して径方向孔８７へ至る冷媒の流れが大きく妨げられることはない。一方、弁体７４の角度を変えることにより、図１５に示すように、貫通孔７５の入口および出口において絞りが形成され、径方向孔７６から貫通孔７５を経由して径方向孔７７へ至る冷媒の圧力損失が増大する。弁体７４の角度を調整すれば、弁５７を経由して流れる冷媒の圧力損失を調整できるので、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を任意に増減することができる。
【０１３０】
このようにすれば、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を減少させることにより、冷却部３０へ流れる冷媒の流量を増大させ、ＨＶ機器３１の冷却能力を向上できる。または、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を増大させることにより、冷却部３０へ流れる冷媒の流量を減少させ、ＨＶ機器３１の冷却能力を低下できる。弁５７，５８を使用して、ＨＶ機器３１に流れる冷媒の量を調節し、ＨＶ機器３１の冷却能力を調整できるので、ＨＶ機器３１を最適に冷却することができる。加えて、ＨＶ機器３１の冷却系の冷媒の流通に係る圧力損失および冷媒を循環させるための圧縮機１２の消費電力を、確実に低減することができる。
【０１３１】
（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４の切替弁５２を示す断面図である。図８を参照して説明した実施の形態１と比較して、実施の形態４の切替弁５２では、弁体７４に形成された貫通孔７５の径が縮小されている点で異なっている。
【０１３２】
実施の形態１では、貫通孔７５が弁体７４の外周面において開口する開口７５ａ，７５ｂにおいて貫通孔７５と径方向孔７６，７７の径が等しく、径方向孔７６から貫通孔７５へ流れる冷媒の流路の径が変化せず、貫通孔７５から径方向孔７７へ流れる冷媒の流路の径が変化しないように、貫通孔７５が形成されている。これに対し、実施の形態４では、開口７５ａ，７５ｂにおいて貫通孔７５は径方向孔７６，７７よりも小さい径を有し、径方向孔７６から貫通孔７５へ流れる冷媒の流路が径を縮小し、貫通孔７５から径方向孔７７へ流れる冷媒の流路が径を拡大するように、貫通孔７５が形成されている。
【０１３３】
これにより、貫通孔７５は、弁５７を経由する冷媒の流れ中に設けられた固定絞りとなる。ＨＶ機器３１を最適に冷却できるように貫通孔７５の径を最適に設計することにより、弁５７を経由して流れる冷媒の流量を設定し、ＨＶ機器３１の冷却能力の設計値を最適に定めることができる。貫通孔７５の径の設計値は、冷却装置１の全運転条件の平均で動力が最低となるように定めればよい。
【０１３４】
なお、これまでの実施の形態においては、ＨＶ機器３１を例として車両に搭載された電気機器を冷却する冷却装置１について説明した。電気機器としては、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、インバータ、モータジェネレータなどの例示された電気機器に限定されるものではなく、任意の電気機器であってもよい。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。
【０１３５】
また、本発明の冷却装置１により冷却される発熱源は、車両に搭載された電気機器に限られず、熱を発生する任意の機器、または任意の機器の発熱する一部分であってもよい。
【０１３６】
さらに、本発明の切替弁５２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０に組み込まれ冷媒の流れを切り替えるための弁に限定されるものではない。任意のシステムにおいて、任意の気体または液体の流れを切り替えるために、本発明の切替弁５２を使用してもよい。
【０１３７】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、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。この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。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の冷却装置は、モータジェネレータおよびインバータなどの電気機器を搭載するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などの車両における、車内の冷房を行なうための蒸気圧縮式冷凍サイクルを使用した電気機器の冷却に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１３９】
１ 冷却装置、１０ 蒸気圧縮式冷凍サイクル、１２ 圧縮機、１４，１５，１８ 熱交換器、１６ 膨張弁、２１，２２，２３，２３ａ，２３ｂ，２４，２５，２６，２７，３４，３６，３６ａ，３６ｂ 冷媒通路、３０ 冷却部、３１ ＨＶ機器、３２ 冷却通路、４０ 気液分離器、５１ 連通路、５２ 切替弁、５４ 逆止弁、５７，５８ 弁、６０ 地面、６１ モータ、６２ 減速器、６３ ハウジング部材、６４ 弁体部材、６５ センシング用磁石、６６ センサ部、６７ シャフト、６８，６９ 空間、７１ 第一ハウジング、７２，８２ スリーブ部、７３，８３ 蓋部材、７４，８４ 弁体、７５，８５ 貫通孔、７５ａ，７５ｂ，８５ａ，８５ｂ 開口、７６，７７，８６，８７，８８ 径方向孔、８１ 第二ハウジング、８９ 穴部、９８ 連結環部、９９ 連結軸部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一貫通孔の形成された第一弁体と、
前記第一貫通孔を流れる流体が通過する第一流路が形成され、前記第一弁体を収容する第一ハウジングと、
第二貫通孔の形成された第二弁体と、
前記第二貫通孔を流れる流体が通過する第二流路が形成され、前記第二弁体を収容する第二ハウジングと、
前記第一弁体と前記第二弁体とを一体に移動させる駆動部と、を備え、
前記第一弁体と前記第二弁体との間に、前記第一弁体と前記第二弁体との間の熱伝達を抑制する弁体断熱部を設け、
前記第一ハウジングと前記第二ハウジングとの間に、前記第一ハウジングと前記第二ハウジングとの間の熱伝達を抑制するハウジング断熱部を設けた、切替弁。
【請求項２】
前記弁体断熱部は、前記第一弁体と前記第二弁体との間に形成された中空の空間を含み、
前記ハウジング断熱部は、前記第一ハウジングと前記第二ハウジングとの間に形成された中空の空間を含む、請求項１に記載の切替弁。
【請求項３】
前記弁体断熱部と前記ハウジング断熱部との少なくともいずれか一方は、断熱材料を含む、請求項１または請求項２に記載の切替弁。
【請求項４】
発熱源を冷却する冷却装置であって、
冷媒を循環させるための圧縮機と、
前記冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、
前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器と前記減圧器との間に並列に接続された前記冷媒の経路である第一通路および第二通路と、
前記第二通路上に設けられ、前記冷媒を用いて前記発熱源を冷却する冷却部と、
前記圧縮機と前記第一熱交換器との間を前記冷媒が流通する第三通路と、
前記第三通路と、前記冷却部に対し前記減圧器に近接する側の前記第二通路と、を連通する、連通路と、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の切替弁と、を備える、冷却装置。
【請求項１】
第一貫通孔の形成された第一弁体と、
前記第一貫通孔を流れる流体が通過する第一流路が形成され、前記第一弁体を収容する第一ハウジングと、
第二貫通孔の形成された第二弁体と、
前記第二貫通孔を流れる流体が通過する第二流路が形成され、前記第二弁体を収容する第二ハウジングと、
前記第一弁体と前記第二弁体とを一体に移動させる駆動部と、を備え、
前記第一弁体と前記第二弁体との間に、前記第一弁体と前記第二弁体との間の熱伝達を抑制する弁体断熱部を設け、
前記第一ハウジングと前記第二ハウジングとの間に、前記第一ハウジングと前記第二ハウジングとの間の熱伝達を抑制するハウジング断熱部を設けた、切替弁。
【請求項２】
前記弁体断熱部は、前記第一弁体と前記第二弁体との間に形成された中空の空間を含み、
前記ハウジング断熱部は、前記第一ハウジングと前記第二ハウジングとの間に形成された中空の空間を含む、請求項１に記載の切替弁。
【請求項３】
前記弁体断熱部と前記ハウジング断熱部との少なくともいずれか一方は、断熱材料を含む、請求項１または請求項２に記載の切替弁。
【請求項４】
発熱源を冷却する冷却装置であって、
冷媒を循環させるための圧縮機と、
前記冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、
前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器と前記減圧器との間に並列に接続された前記冷媒の経路である第一通路および第二通路と、
前記第二通路上に設けられ、前記冷媒を用いて前記発熱源を冷却する冷却部と、
前記圧縮機と前記第一熱交換器との間を前記冷媒が流通する第三通路と、
前記第三通路と、前記冷却部に対し前記減圧器に近接する側の前記第二通路と、を連通する、連通路と、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の切替弁と、を備える、冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−５３７２４（Ｐ２０１３−５３７２４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３８５９（Ｐ２０１１−１９３８５９）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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