(57)【要約】【課題】車両用作動装置の上方に沸騰冷却器を配置する空間を確保できないときでも、沸騰冷却器を用いて車両用作動装置を冷却する。【解決手段】エンジンルーム内に搭載されたエンジン１２の上方に電力変換器１６が搭載された車両において、吸熱部３２と放熱部３４とを有する沸騰冷却器３０を車両の前方に設置し、電力変換器１６と沸騰冷却器３０との間にヒートパイプ４０を設けた。これにより、エンジンルームを覆うフード１８と電力変換器１６との間に沸騰冷却器３０を配置する空間を確保できないときでも、沸騰冷却器３０を用いて電力変換器１６を冷却することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され発熱を伴って作動する作動装置を冷却する車両用作動装置の冷却装置であって、
第１の冷却媒体の沸騰を伴って熱を吸熱する吸熱部と、前記吸熱部の上方に配置され前記沸騰した第１の冷却媒体の熱を放熱して冷却する放熱部と、を有し、前記作動装置から水平方向に離間した位置に配置された沸騰冷却器と、
前記作動装置と熱交換すると共に前記沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し、第２の冷却媒体の循環を伴って前記作動装置からの熱を前記沸騰冷却器に輸送するヒートパイプと、
を備える車両用作動装置の冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用作動装置の冷却装置であって、
前記ヒートパイプは、前記作動装置と熱交換し前記第２の冷却媒体が蒸発する蒸発部と、前記沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し前記第２の冷却媒体が凝縮する凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部との間に前記第２の冷却媒体を貯留可能な冷媒貯留部とを有する
車両用作動装置の冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用作動装置の冷却装置であって、
前記ヒートパイプは、前記作動装置と熱交換し前記第２の冷却媒体が蒸発する蒸発部と、前記沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し前記第２の冷却媒体が凝縮する凝縮部と、前記蒸発部から前記凝縮部へ前記第２の冷却媒体を流通させる第１流通部と、前記凝縮部から前記蒸発部へ前記第１流通部を通さずに前記第２の冷却媒体を前記蒸発部へ流通させる第２流通部とを有するループ式のパイプである
車両用作動装置の冷却装置。
【請求項４】
請求項３記載の車両用作動装置の冷却装置であって、
前記ヒートパイプは、前記凝縮部と前記第２流通部との間に前記第２の冷却媒体を貯留可能な冷媒貯留部を有する
車両用作動装置の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用作動装置の冷却装置に関し、詳しくは、車両に搭載され発熱を伴って作動する作動装置を冷却する車両用作動装置の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用作動装置の冷却装置としては、駆動用バッテリからの直流電流を交流電流に変換して駆動源の１つであるモータに供給するインバータの上方に接触して設けられ沸騰冷媒を気化させる蒸発器と、蒸発器の上方に設けられ気化した沸騰冷媒を凝縮する凝縮器と、蒸発器で気化した沸騰冷媒を凝縮器に循環させて凝縮器で凝縮した沸騰冷媒を蒸発器へ循環させる循環路を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、熱伝達率が空気より大きいＬＬＣを凝縮器へ循環させ、ＬＬＣを用いて沸騰冷媒の一部を凝縮させることにより、沸騰冷媒を空冷する場合と比べて、凝縮器の伝熱面積を小さくして凝縮器を小型化することができる。これにより、冷却装置全体を小型化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４１９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の車両用作動装置の冷却装置では、インバータの上方に蒸発器と凝縮器と有する沸騰冷却器を配置したが、こうした冷却装置やインバータをエンジンなど比較的大きな装置と共に限られた空間内に搭載する場合、例えば、エンジンルームやトランク内に収納する場合には、インバータの上方の空間が狭いため沸騰冷却器をインバータの上方に配置できない場合がある。特に、車両の前方のエンジンルームにインバータと冷却装置とを配置する場合、車両前方の視界を確保するためにエンジンルーム全体を低く配置すると、インバータ上方の空間の確保が難しく、沸騰冷却器をインバータの上方に配置することが困難となってしまう。
【０００５】
本発明の車両用作動装置の冷却装置は、車両用作動装置の上方に沸騰冷却器を配置する空間を確保できないときでも、沸騰冷却器を用いて車両用作動装置を冷却することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両用作動装置の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の車両用作動装置の冷却装置は、
車両に搭載され発熱を伴って作動する作動装置を冷却する車両用作動装置の冷却装置であって、
第１の冷却媒体の沸騰を伴って熱を吸熱する吸熱部と、前記吸熱部の上方に配置され前記沸騰した第１の冷却媒体の熱を放熱して冷却する放熱部と、を有し、前記作動装置から水平方向に離間した位置に配置された沸騰冷却器と、
前記作動装置と熱交換すると共に前記沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し、第２の冷却媒体の循環を伴って前記作動装置からの熱を前記沸騰冷却器に輸送するヒートパイプと、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の車両用作動装置の冷却装置では、作動装置から水平方向に離間した位置に配置された沸騰冷却器と、作動装置と熱交換すると共に沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し第２の冷却媒体の循環を伴って作動装置からの熱を沸騰冷却器に輸送するヒートパイプとを設けた。これにより、車両用作動装置の上方に沸騰冷却器を配置する空間を確保できないときでも、沸騰冷却器を用いて作動装置を冷却することができる。ここで、「第２の冷却媒体」は、第１の冷却媒体より沸点が高い媒体とすることもできる。
【０００９】
こうした本発明の車両用作動装置の冷却装置において、前記ヒートパイプは、前記作動装置と熱交換し前記第２の冷却媒体が蒸発する蒸発部と、前記沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し前記第２の冷却媒体が凝縮する凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部との間に前記第２の冷却媒体を貯留可能な冷媒貯留部とを有するものとすることもできる。こうすれば、凝縮した第２の冷却媒体が凝縮部と蒸発部との間に滞留することを抑制することができ、凝縮した第２の冷却媒体により蒸発部で気化した第２の冷却媒体の凝縮部への移動が妨げられることを抑制することができる。
【００１０】
こうした本発明の車両用作動装置の冷却装置において、前記ヒートパイプは、前記作動装置と熱交換し前記第２の冷却媒体が蒸発する蒸発部と、前記沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し前記第２の冷却媒体が凝縮する凝縮部と、前記蒸発部から前記凝縮部へ前記第２の冷却媒体を流通させる第１流通部と、前記凝縮部から前記蒸発部へ前記第１流通部を通さずに前記第２の冷却媒体を前記蒸発部へ流通させる第２流通部とを有するループ式のパイプであるものとすることもできる。こうすれば、より円滑に第２の冷却媒体を循環させることができる。この場合において、前記ヒートパイプは、前記第２流通部に前記第２の冷却媒体を貯留可能な冷媒貯留部を有するものとすることもできる。こうすれば、凝縮した第２の冷却媒体が第２流通部に滞留することを抑制することができ、凝縮した第２の冷却媒体により蒸発部で気化した第２の冷却媒体が第２流通部を通っての凝縮部への移動が妨げられることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての冷却装置２０が搭載されたハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジンルーム１４に搭載された冷却装置２０をハイブリッド自動車１０の前面側から眺めたときの様子を示す説明図である。
【図３】エンジンルーム１４に搭載された冷却装置２０をハイブリッド自動車１０の側面側から眺めたときの様子を示す説明図である。
【図４】ヒートパイプ４０の断面の概略を示す断面図である。
【図５】エンジンルーム１４に搭載された変形例の冷却装置１２０をハイブリッド自動車１０の前面側から眺めたときの様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明の一実施例としての冷却装置２０が搭載されたハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す外観図であり、図２はエンジンルーム１４に搭載された冷却装置２０をハイブリッド自動車１０の前面側から眺めたときの様子を示す説明図であり、図３はエンジンルーム１４に搭載された冷却装置２０をハイブリッド自動車１０の側面側から眺めたときの様子を示す説明図である。ハイブリッド自動車１０は、エンジン１２からの動力と図示しない走行用モータからの動力とで走行可能な車両として構成されており、車両前方のエンジンルーム１４内に、エンジン１２や図示しない走行用モータ，バッテリ，バッテリからの直流電力を昇圧する昇圧コンバータや昇圧コンバータからの直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給する電力変換器１６や，電力変換器１６を冷却する冷却装置２０などが搭載されている。電力変換器１６は、エンジン１２や図示しない走行用モータやバッテリの上方に設置されており、走行用モータを駆動する際には熱を発生させる。実施例では、車両前方の視界を遮らないように、エンジンルーム１４の上方を覆うフード１８が低めに配置されており、フード１８と電力変換器１６との間の空間が比較的狭くなっている。
【００１４】
冷却装置２０は、電力変換器１６から車両前方方向へ離間した位置に配置されており、冷媒（例えば、代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など）の沸騰および凝縮が可能な沸騰冷却器３０と、電力変換器１６と沸騰冷却器３０との間に設けられ電力変換器１６の熱を沸騰冷却器３０へ輸送するヒートパイプ４０と、沸騰冷却器３０へ外気を供給する冷却ファン５０とを備えている。
【００１５】
沸騰冷却器３０は、冷媒の沸騰を伴って熱を吸熱する吸熱部３２と、冷却ファン５０からの外気が供給され吸熱部３２の上方に配置され吸熱部３２で沸騰した冷媒の熱を放熱して冷却する放熱部３４とを備えており、水平面に対して傾けられて設置されている。沸騰冷却器３０では、吸熱部３２で沸騰して気化した冷媒は上方の放熱部３４へ移動し、冷却ファン５０からの外気によって放熱部３４で冷却されて凝縮して自重で吸熱部３２へ移動することにより、内部で冷媒が循環する。沸騰冷却器３０を、水平面に対して傾けて設置しているから、内部での冷媒の循環が促進されている。
【００１６】
ヒートパイプ４０は、電力変換器１６と熱交換し沸騰冷却器３０内の冷媒より沸点が高い冷媒（例えば、水など）が蒸発する蒸発部４２と、沸騰冷却器３０の吸熱部２２と熱交換し蒸発部４２で蒸発した冷媒が凝縮する凝縮部４４と、蒸発部４２と凝縮部４４との間に設けられ凝縮した冷媒を貯留する冷媒貯留部４６とを備えている。図４は、ヒートパイプ４０の断面の概略を示す断面図である。ヒートパイプ４０は、内壁にウィック（毛細管構造）４８が形成された中空構造をしている。蒸発部４２の温度が冷媒が蒸発する程度に高くなると、蒸発部４２で蒸発した冷媒は、ウィック４８を伝わって凝縮部４４へ移動し、凝縮部４４で沸騰冷却器３０の吸熱部２２と熱交換して凝縮する。凝縮した冷媒は、毛細管現象でウィック４８を通って蒸発部４２へ環流していく。ヒートパイプ４０は、こうした冷媒の循環により、蒸発部４２で受けた熱を沸騰冷却器３０の吸熱部３２へ輸送している。ヒートパイプ４０では、蒸発部４２が凝縮部４４より高い位置にあるため、ウィック４８の毛管力で蒸発部４２側に移動できなくて凝縮部４４側に戻った冷媒を冷媒貯留部４６に貯留することができるから、凝縮部４４側に戻った冷媒によって中心を通る蒸発した冷媒の移動が妨げられることを抑制することができ、よりスムーズに熱を輸送することができる。
【００１７】
こうして構成された冷却装置２０では、電力変換器１６が駆動に伴って発熱すると、その熱は、ヒートパイプ４０の蒸発部４２から凝縮部４４へ輸送され、ヒートパイプ４０の凝縮部４４と沸騰冷却器３０の吸熱部２２との熱交換により沸騰冷却器３０へ伝わっていき、沸騰冷却器３０の放熱部３４で放熱される。つまり、電力変換器１６からの熱を沸騰冷却器３０の放熱部３４で放熱することができ、電力変換器１６を冷却することができる。冷却装置２０では、こうして電力変換器１６と沸騰冷却器３０との間にヒートパイプ４０を設けることにより、沸騰冷却器３０を車両の前方に設置することができる。これにより、電力変換器１６の上方に沸騰冷却器３０を配置する空間を確保できないときでも、沸騰冷却器３０を用いて電力変換器１６を冷却することができる。
【００１８】
以上説明した実施例の電力変換器１６の冷却装置２０では、電力変換器１６と沸騰冷却器３０との間にヒートパイプ４０を設けることにより、沸騰冷却器３０を車両の前方に設置することができる。これにより、電力変換器１６の上方に沸騰冷却器３０を配置する空間を確保できないときでも、沸騰冷却器３０を用いて電力変換器１６を冷却することができる。また、ヒートパイプ４０に冷媒貯留部４６を形成することにより、凝縮した冷媒が中心部を通る蒸発した冷媒の移動を妨げることを抑制して、よりスムーズに熱を輸送することができる。
【００１９】
実施例の冷却装置２０では、沸騰冷却器３０が電力変換器１６より車両前方側に配置されているものとしたが、沸騰冷却器３０は電力変換器１６から水平方向に離間した位置、例えば、電力変換器１６の側方や後方に離間した位置に配置されているものとしてもよい。
【００２０】
実施例の冷却装置２０では、ヒートパイプ４０を冷媒が蒸発する蒸発部４２，凝縮部４４，蒸発部４２と凝縮部４４との間に設けられ冷媒貯留部４６を備えるものとしたが、図５の変形例の冷却装置１２０に示すように、蒸発部４２から凝縮部４４へ冷媒を流通させる流通部１４８と、凝縮部４４から蒸発部４２へ流通部１４８を通さずに冷媒を蒸発部４２へ流通させる流通部１５０と、凝縮部４４と流通部１５０との間に設けられ冷媒を貯留可能な冷媒貯留部１５２を備えるループ式のヒートパイプであるものとしてもよいし、こうした冷媒貯留部４６，１５２を備えないものとしてもよい。
【００２１】
実施例の冷却装置２０では、電力変換器１６を冷却するものとしたが、車両に搭載され発熱を伴って作動をする装置であれば如何なるものに用いてもよく、例えば、バッテリからの電力を昇圧コンバータで昇圧して電力変換器１６に供給するものであれば昇圧コンバータなどに用いてもよい。
【００２２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ヒートパイプ４０からの熱を受熱して吸熱部３２と吸熱部３２の上方に配置され吸熱部３２で沸騰した冷媒の熱を放熱する放熱部２４とを有する沸騰冷却器３０が「沸騰冷却器」に相当し、電力変換器１６と熱交換すると共に沸騰冷却器３０の吸熱部３２と熱交換し、冷媒の循環を伴ってインバータ１７からの熱を沸騰冷却器３０に輸送するヒートパイプ４０が「ヒートパイプ」に相当する。
【００２３】
ここで、「沸騰冷却器」としては、ヒートパイプ４０からの熱を受熱して吸熱部３２と吸熱部３２の上方に配置され吸熱部３２で沸騰した冷媒の熱を放熱する放熱部２４とを有するものに限定されるものではなく、第１の冷却媒体の沸騰を伴って熱を吸熱する吸熱部と、吸熱部の上方に配置され沸騰した第１の冷却媒体の熱を放熱して冷却する放熱部と、を有し、作動装置から水平方向に離間した位置に配置されたものであれば如何なるものとしても構わない。「ヒートパイプ」としては、電力変換器１６と熱交換すると共に沸騰冷却器３０の吸熱部３２と熱交換し、冷媒の循環を伴ってインバータ１７からの熱を沸騰冷却器３０に輸送するヒートパイプ４０に限定されるものではなく、作動装置と熱交換すると共に沸騰冷却器の吸熱部と熱交換し、第２の冷却媒体の循環を伴って作動装置からの熱を沸騰冷却器に輸送するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００２４】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２５】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、車両用作動装置の冷却装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ハイブリッド自動車、１２  エンジン、１４  エンジンルーム、１６  電力変換器、１８  フード、２０  冷却装置、３０  沸騰冷却器、３２  吸熱部、３４  放熱部、４０  ヒートパイプ、４２  蒸発部、４４  凝縮部、４６  冷媒貯留部、４８  ウィック、５０  冷却ファン、１４８，１５０  流通部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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