(57)【要約】【課題】  ヒートパイプ型の温度制御装置の部品点数の削減を図る。【解決手段】  車載のインバータ５の近傍に配置されるヒートパイプ２を備え、ヒートパイプ２に収容されている流体を振動させることにより熱拡散を制御する車両用電装機器温度制御装置１であって、ヒートパイプ２は２つの閉ループ流路１０，２０が接続されてなり、閉ループ流路１０，２０が接続される接続部３０の近傍に前記流体を振動させるアクチュエータ３が配置され、アクチュエータ３の振動範囲を変更することにより、閉ループ流路１０内の流体のみを振動させる単一閉ループ振動と、両閉ループ流路１０，２０内の流体を同時に振動させる複数閉ループ振動とを切り替える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載の電装機器近傍に配置されるヒートパイプを備え、このヒートパイプに収容されている流体を振動させることにより熱拡散を制御する車両用電装機器温度制御装置であって、
前記ヒートパイプは複数の閉ループ流路が接続されてなり、
該閉ループ流路が接続される接続部近傍に前記流体を振動させる振動手段が配置され、
前記振動手段の振動範囲を変更することにより、単一の閉ループ流路内の流体のみを振動させる単一閉ループ振動と、複数の閉ループ流路内の流体を振動させる複数閉ループ振動とを切り替えることを特徴とする車両用電装機器温度制御装置。
【請求項２】
前記複数の閉ループ流路は互いに流路長を異にすることを特徴とする請求項１に記載の車両用電装機器温度制御装置。
【請求項３】
前記複数の閉ループ流路は流路長手方向に直交する断面積を互いに異にすることを特徴とする請求項１に記載の車両用電装機器温度制御装置。
【請求項４】
前記複数の閉ループ流路は何れも流路抵抗が同一に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電装機器温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載された電装機器（インバータ等）の温度を制御するためのヒートパイプ式の温度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを動力として走行する電気自動車や、内燃機関とモータの少なくともいずれか一方の動力を車輪に伝達して走行するハイブリッド車両では、直流電源の蓄電装置からモータに電力を供給するときにインバータによって直流から交流に変換している。また、駆動方式を問わず車載された高電圧の蓄電装置から低電圧の電気負荷に電力を供給するときには、ＤＣ／ＤＣコンバータによって高電圧から低電圧に電圧変換している。
【０００３】
ところで、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータのように電力変換を行う電力変換装置は作動時に発熱を伴うが、これら電力変換装置には作動温度範囲があり、この範囲から逸脱すると損傷する虞があるため温度制御をする必要がある。
この温度制御手段の一つに、振動型ヒートパイプと称されるものがある（例えば、特許文献１参照）。図６は振動型ヒートパイプの概略構成図であり、振動型ヒートパイプ５０は、吸熱部５１と放熱部５２の間で蛇行する閉ループ流路５３を備え、この閉ループ流路５３内には流体５４が封入され、閉ループ流路５３内の所定位置（例えば放熱部５２）に前記流体を振動させるためのアクチュエータ５５が設けられている。この振動型ヒートパイプ５０では、アクチュエータ５５を作動すると流体５４に振動流が生じ、この振動流の振動条件（振幅や周波数）を変えることにより熱輸送量（あるいは熱伝達、熱拡散）を制御することができる。したがって、振動型ヒートパイプ５０のアクチュエータ５５の振動条件を制御することによって、吸熱部５１の近傍に設置した前記電力変換装置を所定の作動温度範囲に保持することができる。
【特許文献１】特開２００２−３６４９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記振動型ヒートパイプによって電力変換装置の温度制御をする場合に、熱拡散能力の増大、および、熱拡散能力の制御性向上を図るため、２つの閉ループ流路を吸熱部が互いに重なるように配置し、小さい熱拡散能力で賄える場合には一方の閉ループ流路だけに振動流を生じさせ、大きな熱拡散能力が必要な場合には両方の閉ループ流路に振動流を生じさせるようにするシステムが考えられている。
しかしながら、このようにした場合、各閉ループ流路にぞれぞれ１つずつアクチュエータとその駆動回路が必要になるため、部品点数が増大し、コストアップを招くという問題がある。
そこで、この発明は、単一のアクチュエータで済み、且つ、必要に応じて複数の振動経路に振動流を生じさせることができる車両用電装機器温度制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車載の電装機器（例えば、後述する実施の形態におけるインバータ５）近傍に配置されるヒートパイプ（例えば、後述する実施の形態におけるヒートパイプ２）を備え、このヒートパイプに収容されている流体を振動させることにより熱拡散を制御する車両用電装機器温度制御装置（例えば、後述する実施の形態における温度制御装置１）であって、前記ヒートパイプは複数の閉ループ流路（例えば、後述する実施の形態における第１閉ループ流路１０、第２閉ループ流路２０）が接続されてなり、該閉ループ流路が接続される接続部（例えば、後述する実施の形態における接続部３０）近傍に前記流体を振動させる振動手段（例えば、後述する実施の形態におけるアクチュエータ３）が配置され、前記振動手段の振動範囲を変更することにより、単一の閉ループ流路内の流体のみを振動させる単一閉ループ振動と、複数の閉ループ流路内の流体を振動させる複数閉ループ振動とを切り替えることを特徴とする車両用電装機器温度制御装置である。
このように構成することにより、単一の振動手段で、該振動手段の振動範囲を変更することによって、単一閉ループ振動と複数閉ループ振動とを切り替えることが可能になる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の閉ループ流路は互いに流路長を異にすることを特徴とする。
このように構成することにより、各閉ループ流路の流路長を変えることで各閉ループ流路毎に流路抵抗を自由に設定することが可能になる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の閉ループ流路は流路長手方向に直交する断面積を互いに異にすることを特徴とする。
このように構成することにより、各閉ループ流路の前記断面積を変えることで各閉ループ流路毎に流路抵抗を自由に設定することが可能になる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の閉ループ流路は何れも流路抵抗が同一に設定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、各閉ループ流路の熱拡散能力を同一にすることが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、単一の振動手段で単一閉ループ振動と複数閉ループ振動とを切り替えることが可能になるので、部品点数の削減、装置の小型化、コストダウン、振動手段の駆動力低減、省エネルギを図ることができる。
請求項２または請求項３に係る発明によれば、各閉ループ流路の流路長あるいは断面積を変えることにより、各閉ループ流路毎に流路抵抗を自由に設定することが可能になるので、各閉ループ流路毎に熱拡散能力を自由に設定することができる。
請求項４に係る発明によれば、各閉ループ流路の熱拡散能力を同一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明に係る車両用電装機器温度制御装置の実施例を図１から図５の図面を参照して説明する。なお、この実施例における車両用電装機器温度制御装置は、ハイブリッド車両に搭載された電装機器としてのインバータの温度制御に用いられる態様である。
【００１１】
インバータ（電装機器）５は車両用電装機器温度制御装置（以下、温度制御装置と略す）１の上に設置されており、この温度制御装置１によってインバータ５は冷却され所定温度以下に保持される。すなわち、この実施例における温度制御装置１は冷却装置として機能する。
温度制御装置１は、液体（流体）が満充填されたヒートパイプ２と、ヒートパイプ２内の流体を振動させるアクチュエータ（振動手段）３とを備えている。ヒートパイプ２は所謂往復流動ヒートパイプであり、内部の流体の振動条件を変えることにより流体の実効熱伝導率を変えることができ、これにより熱拡散能力を変えることができるものである。
【００１２】
ヒートパイプ２は２つの閉ループ流路１０，２０を接続して構成されている。詳述すると、第１閉ループ流路１０は、Ｕ字管を複数連結したように蛇行して形成された蛇行部１１と、この蛇行部１１の両端を連結する連結部１２とからなり、第２閉ループ流路２０も同様に、Ｕ字管を複数連結したように蛇行して形成された蛇行部２１と、この蛇行部２１の両端を連結する連結部２２とからなる。蛇行部１１，２１はインバータ５よりも十分に大きな面積を有している。
【００１３】
この実施例において、ヒートパイプ２は、第１閉ループ流路１０と第２閉ループ流路２０の何れにおいてもその全長に亘って流路径が同じ（すなわち流路長手方向に直交する断面積が同一）になっている。一方、流路長さについては、第２閉ループ流路２０の流路全長は第１閉ループ流路１０の流路全長よりも長く設定されているが、第１閉ループ流路１０の蛇行部１１における流路長は第２閉ループ流路２０の蛇行部２１における流路長よりも長く設定されている。また、第２閉ループ流路２０の連結部２２におけるコーナー数（曲がりの数）は第１閉ループ流路１０のコーナー数よりも多く設けられている。このように設定することにより、この実施例では第１閉ループ流路１０よりも第２閉ループ流路２０の方が流路抵抗が大きくされている。
【００１４】
第１閉ループ流路１０の蛇行部１１と第２閉ループ流路２０の蛇行部２１は蛇行部１１を上側にして上下に重なって配置されており、且つ、平面視的に直交するように配置されていて、第１閉ループ流路１０の蛇行部１１の中央上側にインバータ５が設置されている。
そして、第１閉ループ流路１０の連結部１２と第２閉ループ流路２０の連結部２２は、互いにその一部を共有するようにして接続されている。以下、説明の都合上、連結部１２，２２が共有する部分を接続部３０と称す。第１閉ループ流路１０を主体として見ると、第１閉ループ流路１０における接続部３０の一端に第２閉ループ流路２０との一方の接続口２３が設けられ、接続部３０の他端に第２閉ループ流路２０との他方の接続口２４が設けられている。
【００１５】
アクチュエータ３は、ヒートパイプ２における接続部３０の近傍に配置されている。アクチュエータ３は、図２および図３に示すように、第１閉ループ流路１０内で流路長手方向に沿って往復振動する振動子３ａと、ヒートパイプ２の外部に設置されて振動子３ａを振動せしめる図示しない駆動部（例えば、ソレノイド）を備えて構成されている。
【００１６】
このアクチュエータ３は、振動子３ａの振動位置（振動範囲）が２つ設定されていて、何れか一方の振動位置を選択できるようになっている。
図２は第１の振動位置における振動子３ａの振動範囲を示し、この場合、振動子３ａは第２閉ループ流路２０との一方の接続口２３を常に閉塞する範囲で往復振動する。したがって、図２は、第１の振動位置における振動子３ａの最大振幅を表している。このように第１の振動位置で振動子３ａを振動させると、第１閉ループ流路１０内の流体のみに振動を伝達することができ、接続口２３が閉塞している第２閉ループ流路２０内の流体への振動伝達を阻止することができる。つまり、第１の振動位置では、第１閉ループ流路１０内の流体のみを振動させる単一閉ループ振動が可能になる。
【００１７】
図３は第２の振動位置における振動子３ａの振動範囲を示している。この場合、振動子３ａは第２閉ループ流路２０との接続口２３，２４の両方を常に開口させる範囲で往復振動する。したがって、図３は、第２の振動位置における振動子３ａの最大振幅を表している。このように第２の振動位置で振動子３ａを振動させると、第１閉ループ流路１０内の流体のみならず第２閉ループ流路２０内の流体にも振動を伝達することができる。つまり、第２の振動位置では、第１、第２の閉ループ流路１０，２０内の流体を同時に振動させる複数閉ループ振動が可能になる。
【００１８】
そして、アクチュエータ３の振動子３ａの振動位置（振動範囲）、振幅、周波数は図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）によって制御される。振動子３ａの振動位置を選択することにより、前述したように、単一閉ループ振動と複数閉ループ振動を選択することができる。
そして、ＥＣＵは、インバータ５の温度状態や車両の運転状態に応じて、比較的に小さな熱拡散能力でインバータ５を設定温度範囲に制御可能と判断した場合には第１の振動位置を選択して単一閉ループ振動を実行し、大きな熱拡散能力が必要と判断した場合には第２の振動位置を選択して複数閉ループ振動を実行する。さらに、ＥＣＵは、第１の振動位置、第２の振動位置の何れを選択した場合にも、インバータ５を設定温度範囲に制御するのに最適な熱拡散能力が得られるように、振動子３ａの振幅、周波数を決定する。
【００１９】
なお、この実施例では、前述したように第１閉ループ流路１０の流路抵抗よりも第２閉ループ流路２０の流路抵抗を大きく設定しているので、振動子３ａを第２の振動位置で振動させているときの振動による流体の流量（以下、振動流量という）は、第１の閉ループ流路１０の方が第２の閉ループ流路２０よりも大きく、したがって、熱拡散能力は第１閉ループ流路１０の方が第２閉ループ流路２０よりも大きい。
【００２０】
ただし、第１閉ループ流路１０の流路全長と第２閉ループ流路２０の流路全長の設定を変えることによって、第１の閉ループ流路１０と第２の閉ループ流路２０の振動流量を自由に設定することができ、熱拡散能力を自由に設定することができる。
【００２１】
また、図４に示すように、第１閉ループ流路１０の流路径と第２閉ループ流路２０の流路径を異にすることによって（すなわち、流路長手方向に直交する断面積を異にすることによって）、第１の閉ループ流路１０と第２の閉ループ流路２０の振動流量を自由に設定することができ、熱拡散能力を自由に設定することができる。なお、図４は第１閉ループ流路１０の流路径を第２閉ループ流路２０よりも小さくした例を示しているが、この大小関係を逆にすることも可能である。
【００２２】
さらに、図５に示すように、第１閉ループ流路１０と第２閉ループ流路２０の流路径を同一にし、第１閉ループ流路１０の連結部１２および第２閉ループ流路２０の連結部２２の流路長および曲がりを含めた流路形状を所定に設定することによって、第１の閉ループ流路１０と第２の閉ループ流路２０の振動流量を同一にし、熱拡散能力を同一に設定することも可能である。
【００２３】
この実施例における温度制御装置１によれば、ただ１つのアクチュエータ３の振動位置（振動範囲）を変更することによって、単一閉ループ振動と複数閉ループ振動とを切り替えることができる。その結果、温度制御装置１の部品点数を削減することができ、装置の小型化、コストダウンを図ることができる。
また、閉ループ流路毎にアクチュエータを１つずつ備える従来タイプの温度制御装置の場合には、２つの閉ループ流路の流体を同時に振動させるときには、当然の事ながら２つのアクチュエータにおいて振動子と流路との間に摩擦抵抗が生じるが、この実施例の温度制御装置１の場合には、２つの閉ループ流路１０，２０の流体を同時に振動させるときにも、ただ１つのアクチュエータ３において振動子３ａと流路との間に摩擦抵抗が生じるだけなので、アクチュエータの摩擦抵抗を１つ分減らすことができ、従来タイプに比べて駆動力を低減することができる。したがって、省電力（省エネルギ）が可能になる。
【００２４】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例ではヒートパイプを２つの閉ループ流路で構成したが、３つ以上の閉ループ流路を接続して構成することも可能である。
また、温度制御の対象である電装機器はインバータに限るものではなく、ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に係る車両用電装機器温度制御装置の概略構成図である。
【図２】アクチュエータの第１の振動範囲を示す図である。
【図３】アクチュエータの第２の振動範囲を示す図である。
【図４】この発明に係る車両用電装機器温度制御装置の第１の変形例を示す図である。
【図５】この発明に係る車両用電装機器温度制御装置の第２の変形例を示す図である。
【図６】従来のヒートパイプの構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  車両用電装機器温度制御装置
２  ヒートパイプ
３  アクチュエータ（振動手段）
５  インバータ（電装機器）
１０  第１閉ループ流路
２０  第２閉ループ流路
３０  接続部
【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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【図６】
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