(57)【要約】【課題】発熱体の発熱量が少なく、この発熱体の温度を一定範囲に保持するめの目標温度が低く設定されている場合であっても、発熱体を効率よく冷却して、発熱体を所定の温度範囲で冷却できるようにする。【解決手段】冷却水ポンプ２０を正転させて、発熱体１〜３を冷却する冷却水通路１４を流通する冷却水を調圧室１３の水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達するまで送水する。そして水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達した場合、冷却水ポンプ２０を逆転させて水位ＷＬを低下させる。調圧室１３の上部に連通する上部還流通路１７には逆止弁２５が介装されており、水位ＷＬの低下により調圧室１３の上部空間が減圧され、冷却水の飽和温度が低下する。そして水位ＷＬが下限水位Ｌｗに達した場合、冷却水ポンプ２０を正転させて水位ＷＬを上昇させる。【選択図】図１
2010230276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を冷却する液相冷媒が流通する液相冷媒通路と、
前記液相冷媒通路内での沸騰により発生した気相冷媒を前記液相冷媒通路へ還流させると共に、該液相冷媒通路に連通されて密閉された循環路が形成される冷媒還流通路と、
前記液相冷媒通路の上部に設けられて前記液相冷媒を滞留させる調圧室と、
該調圧室の上部に連通されている前記気相冷媒通路に設けられて前記調圧室から該気相冷媒通路側への前記気相冷媒の流通のみを許容する逆止手段と、
前記液相冷媒通路に設けられて前記液相冷媒を流動させるポンプユニットと、
前記ポンプユニットの動作を制御する制御手段と
を備える沸騰冷却装置において、
前記ポンプユニットは前記液相冷媒を前記液相冷媒通路内で双方向に流動可能であり、
前記制御手段は、前記調圧室に貯留されている液相冷媒の温度と予め設定されている目標飽和温度とを比較し、該液相冷媒の温度が該目標飽和温度範囲に収まるように前記ポンプユニットを駆動させて前記調圧室の空間圧力を減圧させる
ことを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記調圧室の前記液位と予め設定されている下限液位とを比較し、該液位が該下限液位よりも低い場合は、前記ポンプユニットを駆動させて前記調圧室の前記液位が予め設定した上限水位になるまで前記液相冷媒を送る
ことを特徴とする請求項１記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記液相冷媒通路の前記調圧室とは前記ポンプユニットを挟んで反対側の液相冷媒の温度と予め設定した目標規定温度とを比較し、該液相冷媒の温度が該目標規定温度によりも高い場合は前記ポンプユニットの送り速度を速くし、該液相冷媒の温度が該目標規定温度よりも低い場合は前記ポンプユニットの送り速度を遅くする
ことを特徴とする請求項２記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
前記冷媒還流通路に、前記気相冷媒を滞留させるリザーバ室と、該リザーバ室の下流であって前記気相冷媒を冷却するコンデンサとが設けられ、
前記コンデンサに、該コンデンサを冷却する冷却ファンが対設され、
前記制御手段は、前記リザーバ室の内圧と予め設定した目標規定圧とを比較し、該リザーバ室の内圧が該目標規定圧よりも高い場合、前記冷却ファンを駆動させる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】
前記冷媒還流通路に、前記気相冷媒を滞留させるリザーバ室と、該リザーバ室の下流であって前記気相冷媒を冷却するコンデンサとが設けられ、
前記制御手段は、前記リザーバ室の内圧と予め設定した目標規定圧とを比較し、該リザーバ室の内圧が該目標規定圧よりも高い場合、前記冷却ファンを高速駆動させ、又前記リザーバ室の内圧が該目標規定圧よりも低い場合、前記コンデンサの下流の前記液相冷媒の温度と前記目標規定温度とを比較し、該液相冷媒の温度が該目標規定温度よりも高い場合、前記冷却ファンを前記低速駆動させる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の沸騰冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相冷媒通路の上部に設けられている調圧室の内圧を変化させて、液相冷媒の飽和温度を目標飽和温度範囲に収めるようにした沸騰冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒の気化熱を利用して発熱体の冷却を行う沸騰冷却装置が知られている。この沸騰冷却装置では、冷媒が蒸発する際の気化潜熱を利用して発熱体からの熱を吸収するものであるため、冷媒を液相のまま循環させる一般的な冷却方式に比べて高い冷却効果を得ることができる。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００１-３４９６８１号公報）には、蒸発器と凝縮器（コンデンサ）との底部を下側連通管で連通し、上部を上側連通管で連通すると共に、この上側連通管に圧力調整弁を介装した技術が開示されている。すなわち、同文献に開示されている技術では、蒸発器に貯留されている液相冷媒が、発熱体の熱を吸収して沸騰することで、発熱体が冷却される。又、発熱体からの吸熱により沸騰して気化され冷媒（気相冷媒）は、上側連通管を通り、凝縮器へ流れ、ここで冷却されて液化される。一方、下側連通管には冷却水ポンプが介装されており、この冷却水ポンプの駆動により蒸発器の液面が一定となるように制御される。
【０００４】
更に、この文献では、上側連通管圧力調整弁の開度により蒸発器の内圧を調整して、冷媒の沸点（飽和温度）を可変させることで、発熱体の温度をほぼ一定に保つようにしている。すなわち、発熱体の温度が目標温度よりも高い場合は、圧力調整弁を大きく開いて蒸発器の内圧を低くし、沸点を下げることで、冷媒の気化を促進させて発熱体の温度を下げる。一方、発熱体の温度が目標温度よりも低い場合は、圧力調整弁を絞り、蒸発器の内圧を高くし、沸点を上げることで、冷媒の気化を抑制し発熱体の温度を上昇させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した文献に開示されている技術では、蒸発器と凝縮器との上部を連通する上部連通管の気化冷媒の流量を圧力調整弁で制御することで、冷媒の飽和温度を可変させて、発熱体の温度を一定に保つようにしている。
【０００６】
しかし、この気相冷媒の流れは蒸発器と凝縮器との差圧で行われるに過ぎず、例えば発熱体の発熱量が少なく、目標温度が低い場合は、上部連通管を流れる気相冷媒の流量が少ないため、圧力調整弁を開いても蒸発器の内圧を大きく下げることはできず、発熱体の温度を制御することが困難となる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、発熱体の発熱量が少なく、この発熱体の温度を一定範囲に保持するめの目標温度が低く設定されていても、発熱体を所定温度範囲で冷却させることのできる沸騰冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、発熱体を冷却する液相冷媒が流通する液相冷媒通路と、前記液相冷媒通路内での沸騰により発生した気相冷媒を前記液相冷媒通路へ還流させると共に、該液相冷媒通路に連通されて密閉された循環路が形成される冷媒還流通路と、前記液相冷媒通路の上部に設けられて前記液相冷媒を滞留させる調圧室と、該調圧室の上部に連通されている前記気相冷媒通路に設けられて前記調圧室から該気相冷媒通路側への前記気相冷媒の流通のみを許容する逆止手段と、前記液相冷媒通路に設けられて前記液相冷媒を流動させるポンプユニットと、前記ポンプユニットの動作を制御する制御手段と
を備える沸騰冷却装置において、前記ポンプユニットは前記液相冷媒を前記液相冷媒通路内で双方向に流動可能であり、前記制御手段は、前記調圧室に貯留されている液相冷媒の温度と予め設定されている目標飽和温度とを比較し、該液相冷媒の温度が該目標飽和温度範囲に収まるように前記ポンプユニットを駆動させて前記調圧室の空間圧力を減圧させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ポンプユニットの動作により液相冷媒を流動させて、この液相冷媒の温度を予め設定した飽和温度に収束するように制御しているので、液相冷媒の飽和温度をより積極的に制御することができる。従って、発熱体の発熱量が少なく、この発熱体の温度を一定範囲に保持するめの目標温度が低く設定されている場合であっても、発熱体を所定温度範囲で冷却させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態による沸騰冷却装置の概略構成図
【図２】同、沸騰冷却装置の制御系を示す構成図
【図３】同、冷却水温制御ルーチンを示すフローチャート（その１）
【図４】同、冷却水温制御ルーチンを示すフローチャート（その２）
【図５】同、冷却ファン制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】同、外気温と冷却水温度と発熱体温度との変化を示すタイムチャート
【図７】第２実施形態による沸騰冷却装置の概略構成図
【図８】同、流路切換弁の動作を示し、（ａ）は冷却水ポンプが正転時の冷却水の流れを示す概略図、（ｂ）は冷却水ポンプが逆転時の冷却水の流れを示す概略図
【図９】同、沸騰冷却装置の制御系を示す構成図
【図１０】同、冷却水温制御ルーチンを示すフローチャート（その１）
【図１１】同、冷却水温制御ルーチンを示すフローチャート（その２）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１〜図６に本発明の第１実施形態を示す。尚、本実施形態では、沸騰冷却装置を電気自動車に搭載した場合を例示して説明する。この場合、電気自動車には、ハイブリッド電気自動車車、燃料電池車も含まれる。
【００１３】
図１に示すように、電気自動車には、走行用モータジェネレータ１、この走行用モータジェネレータ１に供給する電力を制御し、或いは走行用モータジェネレータ１からの回生電力を、後述するバッテリ３に供給するインバータ２、インバータ２を介して走行用モータジェネレータ１に電力を供給し、或いは走行用モータジェネレータ１からの回生電力を充電するバッテリ３等が設けられている。走行用モータジェネレータ１、インバータ２は通電時に発熱する発熱体であり、バッテリ３は充放電時に発熱する発熱体である。これら発熱体は発熱温度がエンジンのように高くはなく、従って、冷却温度も５０〜６０[℃]程度と比較的低い。
【００１４】
本実施形態では、これら低温発熱体である走行用モータジェネレータ１、インバータ２、バッテリ３を沸騰冷却装置１１に設けられている密閉された循環路を流れる冷媒にて冷却するものである。尚、本実施形態では、冷媒として冷却水を採用しているがエタノールであっても良い。又、以下においては、液相冷媒の一例である液相化された冷却水を「冷却水」と称し、気相冷媒の一例である気相化された冷却水を「水蒸気」と称する。又、液相冷媒の液位は、冷却水においては水位と称する。
【００１５】
この沸騰冷却装置１１の密閉された循環路には、コンデンサ１２と調圧室１３とが介装されている。又、この密閉された循環路に下部冷却水通路１４が設けられており、この下部冷却水通路１４の一方の端部がコンデンサ１２の底部に連通され、他方の端部が調圧室１３の底部に連通されている。尚、この調圧室１３は発熱体よりも高い位置に配設されており、又、コンデンサ１２の背面に、コンデンサ１２に対して冷却風を積極的に流通させる電動式冷却ファン１２ａが対設されている。
【００１６】
更に、密閉された循環路は、調圧室１３の上部とリザーバ室１６の上部とが上部還流通路１７を介して連通され、更に、リザーバ室１６の上部とコンデンサ１２の上部とが水蒸気還流通路１８を介して連通されている。
【００１７】
下部冷却水通路１４は、コンデンサ１２の底部と下部溜り室１９の上部とを連通する第１冷却水通路１４ａと、下部溜り室１９の底部に連通する第２冷却水通路１４ｂと、この第２冷却水通路１４ｂに分岐接続されている第３冷却水通路１４ｃ及び第４冷却水通路１４ｄとを備えている。
【００１８】
第３冷却水通路１４ｃは走行用モータジェネレータ１の外周を通り、調圧室１３の底部に連通されている。又、第４冷却水通路１４ｄはインバータ２、バッテリ３の外周を通り、調圧室１３の底部に連通されている。又、第２冷却水通路１４ｂには冷却水ポンプ２０が介装されている。この冷却水ポンプ２０は冷却水を積極的に流動させるもので、スクリュー式、トロコイド式、ギヤ式等、双方向回転可能な定容量の回転式ポンプであり、以下においては、調圧室１３側へ冷却水を送水する運転を正転、この調圧室１３側から冷却水を抜水する運転を逆転と称する。尚、この冷却水ポンプ２０は双方向回転可能であり、冷却水ポンプ２０単体で、本発明のポンプユニットを構成している。
【００１９】
又、調圧室１３の底部は下部冷却水通路１４よりも高い位置にあり、更に、リザーバ室１６の底部が下部溜り室１９よりも上方に配設されている。又、このリザーバ室１６の底部と下部溜り室１９の上部とが冷却水還流通路２１を介して連通されている。
【００２０】
又、調圧室１３に、この調圧室１３に貯留される冷却水の水位（液位）ＷＬを計測する水位センサ２２と上部の空間内圧ＰＴを検出する内圧センサ２３と冷却水温（上部冷却水温）ＴＷ１を検出する水温センサ２４とが設けられている。尚、本実施形態では、水位センサ２２としてフロート式水位計を採用している。
【００２１】
又、上部還流通路１７の調圧室１３に開口するポート近傍に逆止手段としての逆止弁２５が設けられている。この逆止弁２５は調圧室１３とリザーバ室１６との差圧により、調圧室１３の内圧がリザーバ室１６の内圧よりも高い場合に開弁して、調圧室１３の水蒸気をリザーバ室１６へ送るものであり、リザーバ室１６の内圧が調圧室１３の内圧よりも高い場合は閉弁して通路が遮断される。更に、この上部還流通路１７のリザーバ室１６側近傍に真空引き弁２６が連通されている。この真空引き弁２６は通常は密閉されており、この真空引き弁２６に真空ポンプ（図示せず）を接続し、真空ポンプを作動させると開弁して、沸騰冷却装置１１内が減圧される。又、このリザーバ室１６に注水口２７が設けられている。この注水口２７は冷却水を注入するもので、この注水口２７はキャップ２７ａにて密閉されている。
【００２２】
更に、このリザーバ室１６に、その内圧ＰＡを検出する内圧センサ２８が設けられている。又、下部溜り室１９に、この下部溜り室１９に貯留される冷却水の温度（下部冷却水温）ＴＷ２を検出する水温センサ２９が配設されている。
【００２３】
これら各センサ２２，２３，２４，２８，２９で検出したパラメータが制御手段としての制御装置３０に入力される。又、この制御装置３０の出力側に冷却水ポンプ２０、冷却ファン１２ａが接続されている。
【００２４】
制御装置３０は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、内蔵メモリには、入力される各バラメータに基づき、冷却水ポンプ２０、及び冷却ファン１２ａを制御するプログラムが記憶されている。
【００２５】
制御装置３０は、調圧室１３に貯留される冷却水の水位ＷＬと空間内圧ＰＴとに基づき冷却水ポンプ２０の吐出流量及び回転方向を制御し、更に、リザーバ室１６の内圧ＰＡと下部溜り室１９に貯留されている冷却水の温度（下部冷却水温）ＴＷ２に基づき、冷却ファン１２ａのＯＮ／ＯＦＦ、及び風量を制御して、冷却水の温度がほぼ一定範囲に収まるように制御する。
【００２６】
制御装置３０では、冷却水ポンプ２０の制御を、図３、図４に示すポンプ駆動制御ルーチンに従って行い、又、冷却ファン１２ａの制御を、図５に示す冷却ファン制御ルーチンに従って行う。
【００２７】
ところで、工場においては、組立が完了した沸騰冷却装置１１に対して冷却水を注入する。この冷却水は、リザーバ室１６の注水口２７から規定量だけ注入し、注入完了後、キャップ２７ａで注水口２７を密閉する。冷却水を注水している間、冷却水はリザーバ室１６と冷却水ポンプ２０との間に滞留する。尚、本実施形態では、下部冷却水通路１４の容積と下部溜り室１９の容積とを加算した値よりもやや多い量を規定量として設定している。
【００２８】
次いで、リザーバ室１６に連通する上部還流通路１７に介装されている真空引き弁２６に図示しない真空ポンプを取付け吸引する。すると、リザーバ室１６の内圧が減圧されるばかりでなく、上部還流通路１７に設けられている逆止弁２５が開弁して、調圧室１３、第２、第３冷却水通路１４ｂ，１４ｃの内圧が減圧される。そして、規定圧力（例えば、３〜５[kPa]）まで真空引きしたところで、或いは予め設定した真空引き時間が経過したところで、真空引き弁２６を閉じ、真空引きを停止する。次いで、冷却水ポンプ２０を所定時間正転させて、下部溜り室１９に滞留している冷却水を冷却水通路１４を経て調圧室１３側へ送る。
【００２９】
その後、通常運転を行う。通常運転において、走行用モータジェネレータ１が駆動すると、この走行用モータジェネレータ１、及びインバータ２、バッテリ３等の発熱体が発熱する。これら走行用モータジェネレータ１を含む発熱体が発熱すると、これらを冷却する冷却水が加熱され昇温される。そして、この冷却水が飽和温度に達すると沸騰し、調圧室１３の上部空間の水蒸気の圧力（空間内圧ＰＴ）が次第に高くなる。走行用モータジェネレータ１を含む発熱体の発熱温度は比較的低く、本実施形態では、これらを冷却する目標冷却温度を約５０〜６０[℃]に設定している。
【００３０】
次に、制御装置３０で実行される冷却水ポンプ２０の制御ルーチン、及び冷却ファン１２ａの制御ルーチンについて説明する。
【００３１】
通常運転において、図３、図４に示すポンプ駆動制御ルーチンが起動されると、先ず、ステップＳ１で調圧室１３に設けられている水位センサ２２で検出した水位ＷＬを読込み、ステップＳ２で水位ＷＬと予め設定されている上限水位Ｈｗとを比較する。この上限水位Ｈｗは、冷却水ポンプ２０で調圧室１３に冷却水を注水することのできる許容値であり、沸騰冷却装置１１に注入されている冷却水量、冷却水ポンプ２０から下部溜り室１９側に貯留される冷却水の最小残量等に基づいて設定される。
【００３２】
そして、水位ＷＬが上限水位Ｈｗ未満の場合は（ＷＬ＜Ｈｗ）、ステップＳ３へ進み、冷却水ポンプ２０を高速（Ｈ）で正転させ（高送水運転）、ステップＳ１へ戻る。その結果、比較的速い速度で調圧室１３の水位ＷＬが上昇する。尚、調圧室１３の水位ＷＬが上昇すると、上部還流通路１７内の圧力よりも調圧室１３の圧力が高くなるため、逆止弁２５が開弁して、内圧が逃がされるので、上部の空間内圧ＰＴは大きく上昇することはない。
【００３３】
そして、調圧室１３の水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達した場合（ＷＬ≧Ｈｗ）、ステップＳ４へ進み、調圧室１３に設けられている内圧センサ２３で検出した、調圧室１３の上部の空間内圧ＰＴを読込み、ステップＳ５へ進む。
【００３４】
ステップＳ５では、空間内圧ＰＴと予め設定した１次規定圧Ｍｐｔ（例えば１０〜１５[kPa]）とを比較する。そして、ＰＴ＞Ｍｐｔの場合、すなわち、水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達した直後で空間内圧ＰＴが比較的高い場合は、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６へ進むと、冷却水ポンプ２０を高速（Ｈ）で逆転させて（高抜水運転）、ステップＳ４へ戻る。冷却水ポンプ２０を逆転させると、調圧室１３に貯留されている冷却水が抜水されるため水位ＷＬが低下して、上部還流通路１７の内圧よりも空間内圧ＰＴが低くなる。そのため、逆止弁２５が閉弁し、調圧室１３の上部空間が密閉状態となる。調圧室１３の上部空間が密閉状態のままで水位ＷＬが高速で低下すると、空間内圧ＰＴが比較的速い速度で減少する。
【００３５】
そして、ステップＳ４〜Ｓ６のルーチンが繰り返し実行されて、空間内圧ＰＴが１次規定圧Ｍｐｔ以下まで低下した場合（ＰＴ≦Ｍｐｔ）、ステップＳ７へ進み、冷却水ポンプ２０を低速（Ｌ）で逆転させ（低抜水運転）、ステップＳ８へ進む。その結果、調圧室１３の水位ＷＬは、空間内圧ＰＴが１次規定圧Ｍｐｔに達するまでは比較的速い速度で低下し、従って、空間内圧ＰＴも同様に比較的速い速度で低下する。そして、空間内圧ＰＴが１次規定圧Ｍｐｔに達した後は、ゆっくりと水位ＷＬが低下するため、空間内圧ＰＴも同様に比較的緩やかに減少する。
【００３６】
ステップＳ８では、内圧センサ２３で検出した空間内圧ＰＴを読込み、ステップＳ９で、空間内圧ＰＴと予め設定した目標規定圧Ｌｐｔ（例えば１５〜２０[kPa]）とを比較する。この目標規定圧Ｌｐｔは、飽和温度に基づいて設定されている。尚、本実施形態では飽和温度を約５０〜６０[℃]に設定している。
【００３７】
そして、空間内圧ＰＴが目標規定圧Ｌｐｔまで低下していない場合は、ステップＳ７へ戻り、空間内圧ＰＴが目標規定圧Ｌｐｔ以下となるまでルーチンを繰り返し実行する。
【００３８】
その後、空間内圧ＰＴが目標規定圧Ｌｐｔ以下まで低下した場合（ＰＴ≦Ｌｐｔ）、ステップＳ１０へ進む。空間内圧ＰＴが１次規定圧Ｍｐｔ以下の場合は、冷却水の水位ＷＬが緩やかに低下するため、空間内圧ＰＴを目標規定圧Ｌｐｔまで精度良く減少させることができる。尚、調圧室１３の上部空間の圧力が低下すると、冷却水の飽和温度が低下する。
【００３９】
そして、ステップＳ１０へ進むと、水温センサ２４で検出した、調圧室１３に貯留されている冷却水の水温（上部冷却水温）ＴＷ１を読込み、ステップＳ１１で、上部冷却水温ＴＷ１と予め設定した目標飽和温度としての目標上部規定水温Ｌｔｗ１（本実施形態では、約５０〜６０［℃］）とを比較する。そして、上部冷却水温ＴＷ１が目標上部規定水温Ｌｔｗ１を超過している場合（ＴＷ１＞Ｌｔｗ１）、ステップＳ１２へ進み、冷却水ポンプ２０の低抜水運転を継続させて、冷却水の飽和温度をゆっくりと低下させる。
【００４０】
一方、上部冷却水温ＴＷ１が目標上部規定水温Ｌｔｗ１未満の場合（ＴＷ１≦Ｌｔｗ１）、冷却水の飽和温度を低下させる必要がないので、ステップＳ１３へ進み、冷却水ポンプ２０を停止させて、ステップＳ１４へ進む。従って、例えば電気自動車を始動させた直後であって、走行用モータジェネレータ１、インバータ２、バッテリ３等、沸騰冷却装置１１の冷却対象となる発熱体の温度が未だ昇温していない状態では、ステップＳ１３へ進み、冷却水ポンプ２０が停止される。
【００４１】
ステップＳ１４へ進むと、水位センサ２２で検出した、調圧室１３の冷却水の水位ＷＬを読込み、ステップＳ１５で水位ＷＬと、予め設定した下限水位Ｌｗとを比較する。この下限水位Ｌｗは、調圧室１３に貯留されている冷却水の許容下限水位であり、予め実験などに基づいて設定されている。発熱体からの熱を吸熱した冷却水は次第に昇温され、飽和温度に達すると沸騰して、調圧室１３に発生する水蒸気量が増加する。水蒸気量が増加すると、相対的に冷却水の水位ＷＬが低下する。又、調圧室１３内の水蒸気量が増加すると、空間内圧ＰＴが上昇し、逆止弁２５が開弁して、水蒸気がリザーバ室１６へ送られる。
【００４２】
そして、水位ＷＬが下限水位Ｌｗに達するまで、冷却水ポンプ２０の停止状態を継続させる。その後、水位ＷＬが下限水位Ｌｗに達した場合（ＷＬ≦Ｌｗ）、冷却水ポンプ２０を正転させて調圧室１３の水位ＷＬを上昇させるべく、ステップＳ１６へ進む。
【００４３】
ステップＳ１６では、下部溜り室１９に配設されている水温センサ２９で検出した、下部溜り室１９に貯留されている冷却水の水温（下部冷却水温）ＴＷ２を読込み、ステップＳ１７で、予め設定されている目標規定温度としての目標下部規定水温Ｌｔｗ２（本実施形態では、約５０〜６０［℃］）とを比較する。
【００４４】
そして、下部冷却水温ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも高い場合（ＴＷ２＞Ｌｔｗ２）、ステップＳ３へ戻り、冷却水ポンプ２０を高送水運転させて、調圧室１３の水位ＷＬを比較的速い速度で上昇させる。一方、下部冷却水温ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも低い場合（ＴＷ２≦Ｌｔｗ２）、ステップＳ１８へ進み、冷却水ポンプ２０を低速（Ｌ）で正転させ（低送水運転）、調圧室１３の水位ＷＬを緩やかに上昇させて、ステップＳ１へ戻る。
【００４５】
ステップＳ１８、或いはステップＳ３で冷却水ポンプ２０を送水運転（正転）させると、調圧室１３の水位ＷＬが次第に上昇する。すると、調圧室１３の上部空間に充満している水蒸気が、水位ＷＬの上昇に従い、逆止弁２５を開弁させ、上部還流通路１７を通り、リザーバ室１６へ送られる。リザーバ室１６に送られた水蒸気の一部は液相化されて冷却水となり底部に滞留する。底部に滞留した冷却水は冷却水還流通路２１を通り下部溜り室１９に流れる。一方、リザーバ室１６に滞留する水蒸気の一部は水蒸気還流通路１８を介してコンデンサ１２へ送られ、ここで冷却され液相化されて冷却水となり、底部に滞留する。そして、このコンデンサ１２の底部に滞留した冷却水が、第１冷却水通路１４ａを通り、下部溜り室１９へ送られる。
【００４６】
この冷却水、及び水蒸気の循環は、冷却水ポンプ２０の正転動作（送水運転）によって行われている。すなわち、冷却水ポンプ２０が送水運転を行うと、下部溜り室１９に滞留している冷却水が第２〜第４冷却水通路１４ｂ〜１４ｄを経て調圧室１３に送られる。そして、調圧室１３の水位ＷＬの上昇に伴い、上部空間に滞留する水蒸気が上部還流通路１７を経てリザーバ室１６へ送られる。すると、リザーバ室１６に滞留する水蒸気、及び冷却水は、調圧室１３から送られてくる水蒸気の圧力にて下部溜り室１９側へ送り出されて、還元される。
【００４７】
その結果、例えば下部溜り室１９に滞留する冷却水の温度（下部冷却水温）ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも高い場合、冷却水ポンプ２０を高送水運転させることで、冷却水が循環され、気相化された冷却水（水蒸気）が液相化されて還元されるので、下部溜り室１９に滞留する冷却水の温度を低下させることができる。又、この場合、冷却水ポンプ２０の送水運転により第２〜第４冷却水通路１４ｂ〜１４ｄを流れる冷却水の温度が一時的に上昇する。しかし、水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達した場合、冷却水ポンプ２０が直ちに逆転して抜水運転へ移行し、調圧室１３の内部空間の圧力を減圧して、冷却水の飽和温度を目標上部規定水温Ｌｔｗ１（例えば５０〜６０[℃]）まで低下されるので、冷却水温が大幅に上昇することはない。
【００４８】
その結果、図６に実線で示すように、冷却水ポンプ２０の送水運転、抜水運転、及びポンプ停止にて、上部冷却水温ＴＷ１を目標冷却水温である目標上部規定水温Ｌｔｗ１に対して、ある飽和温度範囲（目標飽和温度範囲）で制御することが出来る。又、この場合、例えば目標規定圧Ｌｐｔを３[kPA］程度にすると、外気温よりも低い飽和温度範囲で上部冷却水温ＴＷ１を制御することも可能となる。
【００４９】
ところで、リザーバ室１６の内圧が高い場合、コンデンサ１２へ流れる水蒸気量も多くなる。同様に、下部溜り室１９に滞留する冷却水の温度（下部冷却水温）ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも高いと、発熱体を効率よく冷却することができなくなる。このような場合は、制御装置３０において冷却ファン１２ａを、図５に示す冷却ファン制御ルーチンに従って制御し、コンデンサ１２に滞留する水蒸気、及び冷却水を冷却する。
【００５０】
このルーチンでは、先ず、ステップＳ２１で、内圧センサ２８で検出したリザーバ室１６の内圧ＰＡを読込み、ステップＳ２２で、内圧ＰＡと予め設定した目標規定圧としての目標上部規定圧Ｈｐａ（例えば８〜１０[kPa]）とを比較する。そして、この内圧ＰＡが目標上部規定圧Ｈｐａよりも高い場合（ＰＡ＞Ｈｐａ）、ステップＳ２３へ進み、冷却ファン１２ａを高速回転させて、ステップＳ２１へ戻る。冷却ファン１２ａが高速回転されると、コンデンサ１２を通過する冷却風の風量が増加し、コンデンサ１２内に滞留する水蒸気の液相化が促進され、リザーバ室１６の内圧ＰＡが低下する。
【００５１】
そして、リザーバ室１６の内圧ＰＡが目標上部規定圧Ｈｐａに低下するまで、冷却ファン１２ａを連続的に高速回転させ、内圧ＰＡが目標上部規定圧Ｈｐａまで低下した場合（ＰＡ≦Ｈｐａ）、ステップＳ２４へ進み、下部溜り室１９に滞留する冷却水の温度（下部冷却水温）ＴＷ２を読込み、ステップＳ２５で下部冷却水温ＴＷ２と予め設定した目標下部規定水温Ｌｔｗ２とを比較する。
【００５２】
そして、下部冷却水温ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも高い場合（ＴＷ２＞Ｌｔｗ２）、ステップＳ２６へ進み、冷却ファン１２ａを低速回転させて、ステップＳ２１へ戻る。その結果、コンデンサ１２の下部に滞留する冷却水の気相化が抑制され、リザーバ室１６の内圧上昇が抑制される。
【００５３】
一方、下部冷却水温ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも低い場合は（ＴＷ２≦Ｌｔｗ２）、ステップＳ２７へ進み、冷却ファン１２ａを停止させてステップＳ２１へ戻る。その結果、リザーバ室１６の内圧ＰＡを目標上部規定圧Ｈｐａに対して、ある圧力範囲で制御することが出来る。
【００５４】
このように、本実施形態では、発熱体を冷却する冷却水を、冷却水ポンプ２０の正転動作により、水蒸気を冷却して復水させることで循環させ、又、冷却水ポンプ２０を逆転させて、空間内圧ＰＴを低下させることで飽和温度を積極的に目標上部規定水温Ｌｔｗ１（本実施形態では５０〜６０[℃]）まで低下させるようにしたので、発熱体の発熱量が少なく、この発熱体の温度を一定範囲に保持するめの目標温度が低く設定されていても、発熱体を効率よく冷却して、冷却水を目標飽和温度範囲に収めることができる。
【００５５】
［第２実施形態］
図７〜図１１に本発明の第２実施形態を示す。本実施形態は、上述した第１実施形態の変形例である。第１実施形態では、冷却水ポンプ２０として定容量の双方向ポンプを採用したが、本実施形態では、単方向ポンプを採用し、冷却水の流動は、冷却水ポンプ２０の上流側と下流側とに配設されている切換弁３１，３２の切換えで行うようにしたものである。従って、本実施形態では、冷却水ポンプ２０と両切換弁３１，３２とで、本発明のポンプユニットが構成されている。尚、第１実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図７に示すように、下部溜り室１９に接続されている第２冷却水通路１４ｂが二股に分岐され、又、第３冷却水通路１４ｃと第４冷却水通路１４ｄとの合流部に、第５冷却水通路１４ｆと第６冷却水通路１４ｇとが接続されている。二股に分岐された第２冷却水通路１４ｂの一方の端部と第５冷却水通路１４ｆの端部とが上流切換弁３１を介して冷却水ポンプ２０の上流側に接続されている。又、第２冷却水通路１４ｂの他方の端部と第６冷却水通路１４ｇの端部とが下流切換弁３２を介して冷却水ポンプ２０の下流側に接続されている。
【００５７】
本実施形態で採用する冷却水ポンプ２０は、ダイヤフラムポンプであり、図示しないが上流側と下流側とには、ポンプ動作時における冷却水の逆流を防止するための逆止弁がそれぞれ介装されている。又、冷却水ポンプ（ダイヤフラムポンプ）２０に設けられているダイヤフラムは電磁石をＯＮ／ＯＦＦさせることでポンプ動作される。
【００５８】
又、図８に示すように、本実施形態で採用する各切換弁３１，３２は、電磁式三方弁であり、同図（ａ）は両切換弁３１，３２がＯＦＦの状態、同図（ｂ）は両切換弁３１，３２がＯＮの状態が示されている。同図（ａ）に示すように、両切換弁３１，３２がＯＦＦの状態では、冷却水ポンプ２０の下流側に接続する第２冷却水通路１４ｂが冷却水ポンプ２０を介して第６冷却水通路１４ｇに連通される。従って、この状態では下部溜り室１９に貯留されている冷却水が調圧室１３の方向へ送水される（送水運転）。
【００５９】
又、同図（ｂ）に示すように、両切換弁３１，３２がＯＮの状態では、冷却水ポンプ２０の下流側に接続する第５冷却水通路１４ｆが冷却水ポンプ２０を介して、冷却水ポンプ２０の上流側に接続する第２冷却水通路１４ｂに連通される。従って、この状態では調圧室１３側の冷却水が下部溜り室１９の方向へ抜水される（抜水運転）。尚、この両切換弁３１，３２は同図（ａ）がＯＮ、同図（ｂ）がＯＦＦであっても良い。
【００６０】
制御装置３０では、調圧室１３の水位ＷＬ、空間内圧ＰＴ、上部冷却水温ＴＷ１、下部溜り室１９の下部冷却水温ＴＷ２に基づいて、冷却水ポンプ２０、及び両切換弁３１，３２を動作させて、冷却水温が所定温度範囲に収まるように制御する。この制御は、具体的には、図１０、図１１に示すポンプ駆動制御ルーチンに従って行われる。尚、このルーチンは、基本的に図３、図４に示すポンプ駆動制御ルーチンと同じ処理が行われるため、同じ処理の行われるステップには、図３、図４に示す符号と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
ステップＳ２で、調圧室１３に貯留されている冷却水の水位ＷＬが上限水位Ｈｗ未満と判定されて（ＷＬ＜Ｈｗ）、ステップＳ３’へ進むと、冷却水ポンプ２０を高（Ｈ）運転させると共に、両切換弁３１，３２をＯＦＦ動作させ（高送水運転）、ステップＳ１へ戻る。冷却水ポンプ２０の高運転は、電磁石のＯＮ／ＯＦＦする周期を短くし、ダイヤフラムの往復動作を速くして、冷却水の吐出量を増加させることで行う。
【００６２】
そして、調圧室１３の水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達したと判断して（ＷＬ≧Ｈｗ）、ステップＳ４へ進み、ステップＳ４，Ｓ５で、内圧センサ２３で検出した調圧室１３の空間内圧ＰＴと予め設定した１次規定圧Ｍｐｔとを比較する。そして、ＰＴ＞Ｍｐｔの場合、すなわち、水位ＷＬが上限水位Ｈｗに達した直後で空間内圧ＰＴが比較的高い場合は、ステップＳ６’へ進み、両切換弁３１，３２をＯＮさせると共に、冷却水ポンプ２０を高（Ｈ）運転させる。
【００６３】
図８（ｂ）に示すように、両切換弁３１，３２がＯＮすると、冷却水ポンプ２０に接続される流路が切り替わり、第３、第４冷却水通路１４ｃ，１４ｄ側に連通する第５冷却水通路１４ｆが冷却水ポンプ２０の上流側に接続され、又、下流側に第２冷却水通路１４ｂが接続される。その結果、冷却水ポンプ２０は高抜水運転となり、調圧室１３の水位ＷＬが比較的速い速度で低下し、空間内圧ＰＴが減少される。
【００６４】
そして、空間内圧ＰＴが１次規定圧Ｍｐｔ以下まで低下した場合（ＰＴ≦Ｍｐｔ）、ステップＳ７’へ進み、冷却水ポンプ２０を低（Ｌ）運転させ、両切換弁３１，３２をＯＮさせ（低抜水運転）、ステップＳ８へ進む。冷却水ポンプ２０の低運転は、電磁石のＯＮ／ＯＦＦする周期を長くし、ダイヤフラムの往復動作間隔を長くし、冷却水の吐出量を減少させることで行う。
【００６５】
その後、ステップＳ８〜Ｓ１１まで、上述した第１実施形態と同様の処理を行い、ステップＳ１１で、上部冷却水温ＴＷ１が目標上部規定水温Ｌｔｗ１を超過していると判断した場合（ＴＷ１＞Ｌｔｗ１）、ステップＳ１２’へ進み、冷却水ポンプ２０の低抜水運転を継続させて、冷却水の飽和温度をゆっくりと低下させる。
【００６６】
一方、ステップＳ１１で、上部冷却水温ＴＷ１が目標上部規定水温Ｌｔｗ１未満と判定された場合は（ＴＷ１≦Ｌｔｗ１）、冷却水の飽和温度を低下させる必要がないので、ステップＳ１３’で、冷却水ポンプ２０を停止させると共に、両切換弁３１，３２をＯＦＦさせ、ステップＳ１４へ進む。そして、ステップＳ１４〜Ｓ１７まで、上述した第１実施形態と同様の処理を行い、
ステップＳ１７で、下部冷却水温ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも高いと判断された場合（ＴＷ２＞Ｌｔｗ２）、ステップＳ３’へ戻り、又、下部冷却水温ＴＷ２が目標下部規定水温Ｌｔｗ２よりも低いと判断された場合（ＴＷ２≦Ｌｔｗ２）、ステップＳ１８’へ進む。ステップＳ１８’へ進むと、低送水運転を実行すべく、冷却水ポンプ２０を低運転させると共に、両切換弁３１，３２をＯＦＦ動作させて、ステップＳ１へ戻る。尚、冷却ファン１２ａの制御動作は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００６７】
このように、本実施形態では、冷却水ポンプ２０を単方向ポンプとしたので、上述した第１実施形態の効果に加え、ポンプ駆動回路等の制御機構を単純化することができるばかりでなく、ダイヤフラムポンプ等、非回転式ポンプを採用することも可能となり、製品コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…走行用モータジェネレータ、
２…インバータ、
３…バッテリ、
１１…沸騰冷却装置、
１２…コンデンサ、
１２ａ…電動式冷却ファン、
１３…調圧室、
１４…下部冷却水通路、
１６…リザーバ室、
１７…上部還流通路、
１８…水蒸気還流通路、
１９…下部溜り室、
２０…冷却水ポンプ、
２１…冷却水還流通路、
２２…水位センサ、
２３…内圧センサ、
２４…水温センサ、
２５…逆止弁、
２８…内圧センサ、
２９…水温センサ、
３０…制御装置
Ｈｐａ…目標上部規定圧
Ｈｗ…上限水位
Ｌｐｔ…目標規定圧
Ｌｔｗ１…目標上部規定水温
Ｌｔｗ２…目標下部規定水温
Ｌｗ…下限水位
Ｍｐｔ…１次規定圧
ＰＡ…（リザーバ室の）内圧
ＰＴ…（調圧室の）空間内圧
ＴＷ１…上部冷却水温
ＴＷ２…下部冷却水温
ＷＬ…水位
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２００１-３４９６８１号公報
【図１】
2010230276.tif 000003
【図２】
2010230276.tif 000004
【図３】
2010230276.tif 000005
【図４】
2010230276.tif 000006
【図５】
2010230276.tif 000007
【図６】
2010230276.tif 000008
【図７】
2010230276.tif 000009
【図８】
2010230276.tif 000010
【図９】
2010230276.tif 000011
【図１０】
2010230276.tif 000012
【図１１】
2010230276.tif 000013