(57)【要約】【課題】エネルギ消費量を低減することの可能な機器冷却装置を提供する。【解決手段】冷却器１１は、作動流体の蒸発潜熱により対象機器２を冷却する。冷熱源式熱交換器１２は、冷却器１１で蒸発した作動流体を冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる。空冷式熱交換器１３は、冷却器１１で蒸発した作動流体を外気の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる。冷却器１１と冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３は、ガス配管１４と液配管１５によって接続される。外気温度検出部１６は、外気温度を検出する。飽和温度検出部１７は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度を検出する。放熱量調整部は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル（３０）の冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路（１０）により対象機器（２）を冷却する機器冷却装置であって、
作動流体の蒸発潜熱により前記対象機器を冷却する冷却器（１１）と、
前記冷却器で蒸発した作動流体を前記冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる冷熱源式熱交換器（１２）と、
前記冷却器で蒸発した作動流体を外気の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる空冷式熱交換器（１３）と、
前記冷却器で蒸発した冷媒を前記冷熱源式熱交換器および前記空冷式熱交換器へ導くガス配管（１４）と、
前記冷熱源式熱交換器および前記空冷式熱交換器で凝縮した冷媒を前記冷却器へ導く液配管（１５）と、
外気温度を検出する外気温度検出部（１６）と、
前記冷却器、前記冷熱源式熱交換器、前記空冷式熱交換器、前記ガス配管および前記液配管を含んで構成される前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する飽和温度検出部（１７）と、
作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、前記冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部（１８、２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２）と、を備える機器冷却装置。
【請求項２】
前記冷熱源式熱交換器は、前記冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒と、前記冷熱源式熱交換器を流れる作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器である、請求項１に記載の機器冷却装置。
【請求項３】
前記冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される冷却水が循環する冷却水回路（４０）をさらに備え、
前記冷熱源式熱交換器は、前記冷却水回路を循環する冷却水と、前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器である、請求項１に記載の機器冷却装置。
【請求項４】
前記冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される冷却水が循環する冷却水回路をさらに備え、
前記冷熱源式熱交換器は、前記冷却水回路を循環する冷却水と、前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器であり、
前記放熱量調整部は、前記冷却水回路を循環する冷却水の流量を調整するポンプ（４１）である、請求項１または３に記載の機器冷却装置。
【請求項５】
前記機器冷却装置は、車両に搭載されるものであり、
前記冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器（３６）と、前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体の凝縮に用いられる前記冷熱源式熱交換器とが並列に接続されるように構成されている、請求項１または２に記載の機器冷却装置。
【請求項６】
前記機器冷却装置は、車両に搭載されるものであり、
前記冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器（３６）と、前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体の凝縮に用いられる前記冷熱源式熱交換器とが並列に接続されるように構成されており、
前記放熱量調整部は、前記冷熱源式熱交換器に流れる冷媒の流量を調整可能な機器冷却用膨張弁（３８）である、請求項１、２または５に記載の機器冷却装置。
【請求項７】
前記機器冷却装置は、車両に搭載されるものであり、
前記冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される冷却水が循環する冷却水回路をさらに備え、
前記冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器（３６）と、前記冷却水回路を循環する冷却水を冷却する水−冷媒熱交換器（４２）とが並列に接続されており、
前記放熱量調整部は、前記水−冷媒熱交換器に流れる前記冷凍サイクルの冷媒の流量を調整可能な機器冷却用膨張弁（３８）である、請求項３または４に記載の機器冷却装置。
【請求項８】
前記冷熱源式熱交換器と前記空冷式熱交換器とは、前記ガス配管と前記液配管によって並列に接続されており、
前記放熱量調整部は、前記サーモサイフォン回路に設けられ、前記冷熱源式熱交換器に流れる作動流体の流量を調整可能な流量調整弁（１８）である、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項９】
前記放熱量調整部は、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の流量または温度を調整することで、前記冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整するものである、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項１０】
前記冷凍サイクルは、
冷媒を圧縮する圧縮機（３１）と、
前記圧縮機により圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させる冷媒凝縮器（３２）と、
前記冷媒凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（３３）と、
前記膨張弁から流出した冷媒に作動流体の凝縮熱を吸熱させ、冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器（３４）と、を有しており、
前記放熱量調整部は、前記圧縮機の回転数の低下、前記膨張弁の流路面積の縮小、または、前記冷媒凝縮器を通過する空気の通風量の減少により、前記冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項１１】
冷凍サイクル（３０）の冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路（１０）により対象機器（２）を冷却する機器冷却装置であって、
作動流体の蒸発潜熱により前記対象機器を冷却する冷却器（１１）と、
前記冷却器で蒸発した作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させる作動流体熱交換器（１９）と、
前記冷却器にて蒸発した冷媒を前記作動流体熱交換器へ導くガス配管（１４）と、
前記作動流体熱交換器で凝縮した冷媒を前記冷却器へ導く液配管（１５）と、
前記作動流体熱交換器を流れる作動流体と熱交換する冷却水が流れる冷却水回路（４０）と、
前記冷却水回路に設けられ、前記冷却水回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う空気放熱器（４３）と、
前記冷却水回路に設けられ、前記冷却水回路を循環する冷却水と前記冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒との熱交換を行う水−冷媒熱交換器（４２）と、
外気温度を検出する外気温度検出部（１６）と、
前記冷却水回路を循環する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部（４７）と、
前記冷却水回路を循環する冷却水の温度が外気温度より高くなるように、前記水−冷媒熱交換器を流れる冷却水の放熱量を調整する放熱量調整部（２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２）と、を備える機器冷却装置。
【請求項１２】
前記冷却器、前記作動流体熱交換器、前記ガス配管および前記液配管を含んで構成される前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する飽和温度検出部（１７）をさらに備え、
前記放熱量調整部は、前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、前記作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整するものである、請求項１１に記載の機器冷却装置。
【請求項１３】
前記機器冷却装置は、車両に搭載されるものであり、
前記冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器（３６）と前記水−冷媒熱交換器とが並列に接続されるように構成されており、
前記放熱量調整部は、前記水−冷媒熱交換器に流れる前記冷凍サイクルの冷媒の流量を調整可能な機器冷却用膨張弁（３８）である、請求項１１または１２に記載の機器冷却装置。
【請求項１４】
冷凍サイクル（３０）の冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路（１０）により対象機器（２）を冷却する機器冷却装置であって、
作動流体の蒸発潜熱により前記対象機器を冷却する冷却器（１１）と、
前記冷却器で蒸発した作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させる作動流体熱交換器（１９）と、
前記冷却器にて蒸発した冷媒を前記作動流体熱交換器へ導くガス配管（１４）と、
前記作動流体熱交換器で凝縮した冷媒を前記冷却器へ導く液配管（１５）と、
前記作動流体熱交換器を流れる作動流体と熱交換する冷却水が流れる冷却水回路（４０）と、
前記冷却水回路に設けられ、前記冷却水回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う空気放熱器（４３）と、
外気温度を検出する外気温度検出部（１６）と、
前記冷却器、前記作動流体熱交換器、前記ガス配管および前記液配管を含んで構成される前記サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する飽和温度検出部（１７）と、
作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、前記作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部（２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２）と、を備え、
前記作動流体熱交換器は、その作動流体熱交換器を流れる作動流体と、前記冷凍サイクルを循環する冷温低圧の冷媒と、前記冷却水回路を循環する冷却水とが熱交換するように構成されている、機器冷却装置。
【請求項１５】
前記機器冷却装置は、車両に搭載されるものであり、
前記冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器（３６）と前記作動流体熱交換器とが並列に接続されるように構成されており、
前記放熱量調整部は、前記作動流体熱交換器に流れる前記冷凍サイクルの冷媒の流量を減少させることで、前記作動流体熱交換器による作動流体の放熱量が小さくなるように調整する機器冷却用膨張弁（３８）である、請求項１４に記載の機器冷却装置。
【請求項１６】
前記放熱量調整部は、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の流量または温度を調整することで、前記作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整するものである、請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項１７】
前記冷凍サイクルは、
冷媒を圧縮する圧縮機（３１）と、
前記圧縮機により圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させる冷媒凝縮器（３２）と、
前記冷媒凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（３３）と、
前記膨張弁から流出した冷媒に作動流体の凝縮熱を吸熱させ、冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器（３４）と、を有しており、
前記放熱量調整部は、前記圧縮機の回転数の低下、前記膨張弁の流路面積の縮小、または、前記冷媒凝縮器を通過する空気の通風量の減少により、前記作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整する、請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項１８】
前記放熱量調整部を制御する制御装置（２０）をさらに備え、
前記制御装置は、
前記放熱量調整部を制御し、作動流体の飽和温度を外気温度より高くする省動力冷却モードと、
前記放熱量調整部を制御し、作動流体の飽和温度を外気温度より低くする急速冷却モードと、を選択して実行する、請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項１９】
前記制御装置は、所定の第１閾値（Ｔｈ１）と、第１閾値より低い所定の第２閾値（Ｔｈ２）が設定されており、
前記対象機器の温度が第１閾値より高い場合、前記対象機器の温度が第２閾値以下になるまで前記急速冷却モードを実行し、
前記急速冷却モードが実行されておらず、前記対象機器の温度が第１閾値より低い場合、前記省動力冷却モードを実行する、請求項１８に記載の機器冷却装置。
【請求項２０】
前記放熱量調整部を制御する制御装置（２０）をさらに備え、
前記制御装置は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が所定の温度（ΔＴ）以上になるように、前記放熱量調整部を制御する、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【請求項２１】
前記冷却器が冷却する前記対象機器は、電動車両に搭載され、車両走行用モータを駆動する電力を蓄電する組電池である、請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の機器冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモサイフォン回路により対象機器を冷却する機器冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ループ型のサーモサイフォン回路により、冷却対象である対象機器を冷却する機器冷却装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の冷却装置が備えるサーモサイフォン回路は、対象機器と作動流体との熱交換を行う冷却器と、その冷却器で蒸発した作動流体を凝縮させる２個の凝縮器とが配管によって接続されたものである。２個の凝縮器のうち、一方の凝縮器は、外気と作動流体との熱交換を行う空冷式熱交換器である。他方の凝縮器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒と作動流体との熱交換を行う冷熱源式熱交換器である。冷却器内で対象機器から吸熱して蒸発した作動流体は、空冷式熱交換器と冷熱源式熱交換器とでそれぞれ外気または冷媒に放熱して凝縮し、液体となった作動流体の自重により再び冷却器に流入する。このように、この冷却装置が備えるサーモサイフォン回路は、外気の冷熱と冷凍サイクルの冷熱を利用した作動流体の相変化により対象機器を冷却するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１５１３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の冷却装置は、冷却器の温度が所定の設定温度より高いとき、冷凍サイクルを構成する圧縮機を駆動し、その圧縮機の回転数を次第に上げる制御を行っている。一方、この冷却装置は、冷却器の温度が所定の設定温度より低いとき、冷凍サイクルを構成する圧縮機の駆動を停止する制御を行っている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置は、冷凍サイクルを構成する圧縮機の回転数を上げる制御を行う場合、サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度が外気温度よりも低くなると、外気を利用する空冷凝縮器で作動流体の凝縮が行われなくなる。その場合、サーモサイフォン回路を循環する作動流体の凝縮は、冷凍サイクルの冷熱を利用する冷熱源式熱交換器のみで行われることになる。これにより、冷凍サイクルを構成する圧縮機に消費される電力量の増加など、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量が増大するといった問題がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、エネルギ消費量を低減することの可能な機器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、請求項１に係る発明は、冷凍サイクル（３０）の冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路（１０）により対象機器（２）を冷却する機器冷却装置であって、
作動流体の蒸発潜熱により対象機器を冷却する冷却器（１１）と、
冷却器で蒸発した作動流体を冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる冷熱源式熱交換器（１２）と、
冷却器で蒸発した作動流体を外気の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる空冷式熱交換器（１３）と、
冷却器で蒸発した冷媒を冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器へ導くガス配管（１４）と、
冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器で凝縮した冷媒を冷却器へ導く液配管（１５）と、
外気温度を検出する外気温度検出部（１６）と、
冷却器、冷熱源式熱交換器、空冷式熱交換器、ガス配管および液配管を含んで構成されるサーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する飽和温度検出部（１７）と、
作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部（１８、２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２）と、を備える。
【０００９】
これによれば、放熱量調整部の作動により作動流体の飽和温度が外気温度より高くなることで、空冷式熱交換器と冷熱源式熱交換器の両方で作動流体の凝縮が行われる。そのため、空冷式熱交換器が作動流体の凝縮に外気の冷熱を利用する分、冷熱源式熱交換器が作動流体の凝縮に利用する冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルを構成する圧縮機に消費される電力量の増加など、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【００１０】
また、請求項１１に係る発明は、冷凍サイクル（３０）の冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路（１０）により対象機器（２）を冷却する機器冷却装置であって、
作動流体の蒸発潜熱により対象機器を冷却する冷却器（１１）と、
冷却器で蒸発した作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させる作動流体熱交換器（１９）と、
冷却器にて蒸発した冷媒を作動流体熱交換器へ導くガス配管（１４）と、
作動流体熱交換器で凝縮した冷媒を冷却器へ導く液配管（１５）と、
作動流体熱交換器を流れる作動流体と熱交換する冷却水が流れる冷却水回路（４０）と、
冷却水回路に設けられ、冷却水回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う空気放熱器（４３）と、
冷却水回路に設けられ、冷却水回路を循環する冷却水と冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒との熱交換を行う水−冷媒熱交換器（４２）と、
外気温度を検出する外気温度検出部（１６）と、
前記冷却水回路を循環する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部（４７）と、
前記冷却水回路を循環する冷却水の温度が外気温度より高くなるように、前記水−冷媒熱交換器を流れる冷却水の放熱量を調整する放熱量調整部（２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２）と、を備える。
【００１１】
これによれば、冷却水回路を循環する冷却水は、外気の冷熱を利用する空気放熱器と、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用する水−冷媒熱交換器により、冷やされる。作動流体熱交換器は、その空気放熱器と水−冷媒熱交換器により冷やされた冷却水と作動流体との熱交換により、作動流体を凝縮させる。このような構成において、放熱量調整部の作動により冷却水回路を循環する冷却水の温度が外気温度より高くなることで、冷却水回路を循環する冷却水は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して冷却されることとなる。そのため、冷却水回路を循環する冷却水の冷却に外気の冷熱が利用される分、その冷却水の冷却に用いられる冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【００１２】
また、請求項１４に係る発明は、冷凍サイクル（３０）の冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路（１０）により対象機器（２）を冷却する機器冷却装置であって、
作動流体の蒸発潜熱により対象機器を冷却する冷却器（１１）と、
冷却器で蒸発した作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させる作動流体熱交換器（１９）と、
冷却器にて蒸発した冷媒を作動流体熱交換器へ導くガス配管（１４）と、
作動流体熱交換器で凝縮した冷媒を冷却器へ導く液配管（１５）と、
作動流体熱交換器を流れる作動流体と熱交換する冷却水が流れる冷却水回路（４０）と、
冷却水回路に設けられ、冷却水回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う空気放熱器（４３）と、
外気温度を検出する外気温度検出部（１６）と、
冷却器、作動流体熱交換器、ガス配管および液配管を含んで構成されるサーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する飽和温度検出部（１７）と、
作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部（２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２）と、を備え、
作動流体熱交換器は、その作動流体熱交換器を流れる作動流体と、冷凍サイクルを循環する冷温低圧の冷媒と、冷却水回路を循環する冷却水とが熱交換するように構成されている。
【００１３】
これによれば、冷却水回路を循環する冷却水は、外気の冷熱を利用する空気放熱器により冷やされる。作動流体熱交換器は、その空気放熱器により冷やされた冷却水と、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒と、作動流体との熱交換により、作動流体を凝縮させる。したがって、作動流体熱交換器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能である。このような構成において、放熱量調整部の作動により作動流体の飽和温度が外気温度より高くなることで、作動流体熱交換器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能となる。そのため、作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に外気の冷熱が利用される分、作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に用いられる冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【００１４】
なお、上記各構成に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載する具体的構成との対応関係の一例を示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る機器冷却装置が備える冷却器と、その冷却器に設置される冷却対象機器としての組電池の概略構成図である。
【図３】第１実施形態に係る機器冷却装置が備える冷却器等の断面図である。
【図４】第１実施形態の制御装置が実行する制御処理を示したフローチャートである。
【図５】比較例の機器冷却装置に関し、冷却器、冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器で生じる熱移動を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る機器冷却装置に関し、冷却器、冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器で生じる熱移動を示す図である。
【図７】第２実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図８】冷凍サイクルにおける冷媒の過熱度と蒸発器の冷却能力との関係を示すグラフである。
【図９】第３実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図１１】第４実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】第５実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図１３】第５実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】第６実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図１５】第６実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１６】第７実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図１７】第７実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１８】第８実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図１９】第８実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図２０】第９実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図２１】第１０実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図２２】第１１実施形態に係る機器冷却装置の概略構成図である。
【図２３】第１２実施形態の制御装置が実行する制御処理を示す判定図である。
【図２４】第１３実施形態に係る機器冷却装置に関し、冷却器、冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器で生じる熱移動を示す図である。
【図２５】第１３実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図２６】第１４実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図２７】第１５実施形態に係る機器冷却装置の冷却器、冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器で生じる熱移動を示す図である。
【図２８】第１５実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。第１実施形態の機器冷却装置１は、電気自動車、プラグインハイブリッド車またはハイブリッド車などの電動車両（以下、単に「車両」という）に搭載される。第１実施形態の機器冷却装置１が冷却を行う対象機器は、車両に搭載される二次電池（以下、「組電池２」という）である。
【００１８】
まず、機器冷却装置１が冷却対象とする組電池２について説明する。車両に設置される大型の組電池２は、複数の電池セル３が組み合わされた電池モジュールが複数格納された電池パック（すなわち蓄電装置）として、車両の座席下またはトランクルームの下などに搭載される。組電池２に蓄えた電力は、インバータなどを介して車両走行用モータに供給される。すなわち、組電池２は、走行用モータ等を駆動する電力を蓄電および放電するものである。なお、組電池２に蓄電される電力は、例えば車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる冷凍サイクル３０が備える圧縮機３１を駆動することにも使用される。
【００１９】
組電池２は車両走行中などに電力供給等を行うと自己発熱する。組電池２は高温になると、十分な機能を発揮できないだけでなく、劣化が促進されることから、自己発熱が少なくなるように出力および入力を制限する必要がある。そのため、組電池２の出力および入力を確保するためには、組電池２を所定の温度以下に維持するための冷却装置が必要となる。なお、組電池２の温度は、例えば１０℃〜４０℃程度に維持することが好ましい。
【００２０】
また、夏季などの外気温が高い季節では、車両走行中だけでなく、駐車放置中などにも組電池２の温度は上昇する。また、組電池２は車両の床下やトランクルーム下などに配置されることが多く、組電池２に与えられる単位時間当たりの熱量は小さいものの、長時間の放置により組電池２の温度は徐々に上昇する。組電池２を高温状態で放置すると組電池２の寿命が短くなるので、車両の駐車中等にも組電池２の温度を所定の温度以下に維持することが望まれている。
【００２１】
さらに、組電池２は、複数の電池セル３により構成されている。組電池２は、各電池セル３の温度にばらつきがあると電池セル３の劣化に偏りが生じ、蓄電性能が低下してしまう。これは、組電池２が複数の電池セル３の直列接続体を含んで構成されていることで、最も劣化した電池セル３の特性に合わせて組電池２の入出力特性が決まるからである。そのため、長期間にわたって組電池２に所望の性能を発揮させるためには、複数の電池セル３の相互間の温度ばらつきを低減させる均温化が重要となる。
【００２２】
また、一般に、組電池２を冷却する他の冷却装置として、送風機による空冷式の冷却手段、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷熱を利用した冷却手段が一般的である。しかし、送風機による空冷式の冷却手段は、車室内の空気を送風するだけなので、冷却能力は低い。また、送風機による送風は、空気の顕熱で組電池２を冷却するので、空気流れの上流と下流との間で温度差が大きくなり、複数の電池セル３同士の温度ばらつきを十分に抑制できない。
【００２３】
そこで、本実施形態の機器冷却装置１は、作動流体をコンプレッサにより強制循環させることなく、作動流体の自然循環によって組電池２の温度を調整するサーモサイフォン回路１０を使用した電池冷却方式を採用している。
【００２４】
次に、機器冷却装置１の構成について説明する。図１に示すように、機器冷却装置１は、冷却器１１、冷熱源式熱交換器１２、空冷式熱交換器１３、ガス配管１４、液配管１５、外気温度検出部１６、飽和温度検出部１７、放熱量調整部および制御装置２０などを備えている。そのうち、冷却器１１、冷熱源式熱交換器１２、空冷式熱交換器１３、ガス配管１４および液配管１５などは互いに接続され、ループ型のサーモサイフォン回路１０を構成している。サーモサイフォン回路１０には、その内部が真空排気された状態で、所定量の作動流体が封入されている。作動流体として、例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆまたはＨＦＣ−１３４ａなどのフロン系冷媒が用いられる。作動流体の封入量は、冷却器１１の高さ方向の途中、または、ガス配管１４および液配管１５の途中に作動流体の液面が位置するように調整されている。
【００２５】
図２および図３に示すように、冷却器１１は、筒状の上ヘッダタンク１１１と、筒状の下ヘッダタンク１１２と、熱交換部１１３により構成されている。上ヘッダタンク１１１は、冷却器１１のうち重力方向上側となる位置に設けられる。下ヘッダタンク１１２は、冷却器１１のうち重力方向下側となる位置に設けられる。複数の熱交換部１１３は、上ヘッダタンク１１１内の流路と下ヘッダタンク１１２内の流路とを連通する図示していない複数のチューブを有している。熱交換部１１３は、板状の部材の内側に複数の流路を形成したものとしてもよい。冷却器１１の各構成部材は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属から形成されている。なお、冷却器１１の各構成部材は、金属以外の熱伝導性の高い材料により形成してもよい。
【００２６】
熱交換部１１３の外側には、電気絶縁性の熱伝導シート１１４を介して、組電池２が設置されている。熱伝導シート１１４により、熱交換部１１３と組電池２との間の絶縁が保障されると共に、熱交換部１１３と組電池２との間の熱抵抗が小さいものとなる。本実施形態では、組電池２は、端子４が設けられた面５とは反対側の面６が、熱伝導シート１１４を介して、熱交換部１１３に設置されている。なお、熱伝導シート１１４を省略して、組電池２と熱交換部１１３とを直接接続することも可能である。
【００２７】
組電池２を構成する複数の電池セル３は、重力方向に交差する方向に並べられている。なお、組電池２の設置方法は、図１〜図３に示したものに限らず、任意の設置方法を採用することができる。例えば、組電池２は、端子４が設けられた面５が重力方向上側に向くように設置してもよい。その場合、組電池２は、端子４が設けられた面５に対して垂直の面が、熱伝導シート１１４を介して、熱交換部１１３に設置される。また、組電池２を構成する各電池セル３の個数、形状なども、図１〜図３に示したものに限らず、任意のものを採用することができる。
【００２８】
組電池２は、冷却器１１の内側の作動流体と熱交換可能である。組電池２が発熱すると、冷却器１１内の液相の作動流体が蒸発する。これにより、複数の電池セル３は、作動流体の蒸発潜熱により均等に冷却される。
【００２９】
ガス配管１４は、冷却器１１の内側で蒸発した気相の作動流体を冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３に導くための流路を有する配管である。ガス配管１４の一方の端部は、冷却器１１の上ヘッダタンク１１１に接続されている。ガス配管１４の途中には、分岐部１４１が設けられている。ガス配管１４の他方の２つの端部は、それぞれ冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３に接続されている。すなわち、冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３とは、並列に接続されている。
【００３０】
冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３はいずれも、冷却器１１より重力方向上側に配置されている。冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３には、冷却器１１で蒸発した気相の作動流体が、ガス配管１４を経由して流入する。
【００３１】
第１実施形態の冷熱源式熱交換器１２は、冷熱源式熱交換器１２の内側を流れる気相の作動流体と、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒とが熱交換するように構成された熱交換器である。冷熱源式熱交換器１２は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用して作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させるものである。
【００３２】
ここで、冷凍サイクル３０について説明する。冷凍サイクル３０は、圧縮機３１、冷媒凝縮器３２、膨張弁３３、冷媒蒸発器３４、および、それらを接続する冷媒配管３５などを有している。冷凍サイクル３０に使用する冷媒は、サーモサイフォン回路１０に用いられる作動流体と同一のものであってもよく、または、異なるものであってもよい。なお、第１実施形態では、冷凍サイクル３０が備える冷媒蒸発器３４と、サーモサイフォン回路１０が備える冷熱源式熱交換器１２とは同一のものであるか、または、一体に構成されたものである。
【００３３】
圧縮機３１は、冷媒蒸発器３４側の冷媒配管３５から吸い込んだ冷媒を圧縮して吐き出す。圧縮機３１は、図示していない電動機または車両の走行用エンジン等から動力が伝達されて駆動する。なお、圧縮機３１を駆動する電動機などには、サーモサイフォン回路１０の冷却器１１に設置される組電池２から電力が供給される。圧縮機３１から吐き出された高圧の気相冷媒は、冷媒凝縮器３２に流入する。冷媒凝縮器３２は、冷媒凝縮器３２に流入した高圧の気相冷媒と外気との熱交換を行う熱交換器である。冷媒凝縮器３２に流入した高圧の気相冷媒は、外気に放熱することで凝縮する。冷媒凝縮器３２から流出した冷媒は、図示していないレシーバを経由して膨張弁３３に流入する。
【００３４】
膨張弁３３は、冷媒凝縮器３２から流出した冷媒を減圧膨張させる。膨張弁３３から流出した冷媒は、霧状の気液二相状態となって冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）に流入する。冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）では、冷凍サイクル３０を流れる低温低圧の冷媒と、サーモサイフォン回路１０を流れる作動流体との熱交換が行われる。その際、サーモサイフォン回路１０を流れる作動流体は、冷凍サイクル３０を流れる低温低圧の冷媒に放熱することで凝縮する。冷凍サイクル３０を流れる低温低圧の冷媒は、サーモサイフォン回路１０を流れる作動流体から吸熱して蒸発する。冷媒蒸発器３４から流出した冷媒は、圧縮機３１に吸い込まれる。このようにして、第１実施形態の冷熱源式熱交換器１２は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用して作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させることが可能である。
【００３５】
再び、サーモサイフォン回路１０について説明を続ける。空冷式熱交換器１３は、空冷式熱交換器１３の内側を流れる気相の作動流体と、外気との熱交換を行う熱交換器である。空冷式熱交換器１３の前方または後方には、ファン１３１が設けられる。空冷式熱交換器１３は、空冷式熱交換器１３の内側を流れる気相の作動流体と、ファン１３１により送風される空気または走行風との熱交換を行うことが可能である。空冷式熱交換器１３を流れる気相の作動流体は、その空冷式熱交換器１３を通過する空気に放熱することで凝縮する。すなわち、空冷式熱交換器１３は、外気の冷熱を利用して作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させるものである。なお、空冷式熱交換器１３は、一般に、車両の前方のエンジンルーム内に設けられる。
【００３６】
液配管１５は、冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３の内側で凝縮した液相の作動流体を冷却器１１に導くための流路を有する配管である。液配管１５の一方の２つの端部はそれぞれ、冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３に接続されている。液配管１５の途中には、合流部１５１が設けられている。液配管１５の他方の端部は、冷却器１１の下ヘッダタンク１１２に接続されている。これにより、冷熱源式熱交換器１２と空冷式熱交換器１３の内側で凝縮して液相となった作動流体は、自重により液配管１５を流下し、冷却器１１に流入する。
【００３７】
なお、ガス配管１４と液配管１５は、便宜上の呼び名であり、気相または液相の作動流体のみが流れる通路という意味ではない。すなわち、ガス配管１４と液配管１５のいずれにも、気相と液相の両方の作動流体が流れることがある。また、ガス配管１４と液配管１５の形状等は、車両への搭載性を考慮して適宜変更可能である。
【００３８】
さらに、機器冷却装置１は、上述したサーモサイフォン回路１０に加え、外気温度検出部１６、飽和温度検出部１７、放熱量調整部および制御装置２０などを備えている。
【００３９】
外気温度検出部１６は、外気の温度を検出するための温度センサである。外気温度検出部１６は、例えば空冷式熱交換器１３の近傍に設けられる。なお、外気温度検出部１６を設ける位置は、空冷式熱交換器１３の近傍に限らず、任意に設定することが可能である。外気温度検出部１６が検出した外気の温度は、制御装置２０に伝送される。
【００４０】
制御装置２０は、制御処理や演算処理を行うプロセッサ、プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータ、およびその周辺回路で構成されている。なお、制御装置２０の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。制御装置２０は、記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、各種制御処理および演算処理を行い、出力ポートに接続された各機器の作動を制御する。
【００４１】
飽和温度検出部１７は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度を検出する手段である。なお、以下の説明では、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度を、単に「飽和温度」または「作動流体の飽和温度」ということとする。飽和温度検出部１７として、種々の手段を採用することが可能である。例えば、飽和温度検出部１７として、作動流体の飽和温度を検出するための温度センサが採用される。作動流体の飽和温度は、サーモサイフォン回路１０のいずれの場所でも略同じである。そのため、飽和温度検出部１７としての温度センサは、サーモサイフォン回路１０の任意の場所に設けることが可能である。飽和温度検出部１７としての温度センサにより検出された作動流体の飽和温度は、制御装置２０に伝送される。
【００４２】
また、飽和温度検出部１７として、例えば、サーモサイフォン回路１０内の圧力を検出する圧力センサを採用してもよい。飽和温度検出部１７としての圧力センサが検出したサーモサイフォン回路１０内の圧力は、制御装置２０に伝送される。その場合、制御装置２０の記憶部には、作動流体の圧力と飽和温度との関係が記憶されている。そのため、制御装置２０は、サーモサイフォン回路１０内の圧力に基づき、作動流体の飽和温度を検出することが可能である。なお、本明細書において「作動流体の飽和温度を検出する」とは、制御装置２０が所定の物理量に基づいて作動流体の飽和温度を算出または推定することも含んでいる。
【００４３】
また、飽和温度検出部１７として、例えば、組電池２の温度を検出する図示していない電池温度センサを採用してもよい。飽和温度検出部１７としての電池温度センサが検出した電池温度は、制御装置２０に伝送される。その場合、時間経過に伴う電池温度の変化割合と作動流体の飽和温度との関係、および、組電池２と冷却器１１との間の熱抵抗などが予め実験等により取得され、その関係が制御装置２０の記憶部に記憶されている。そのため、制御装置２０は、電池温度の変化に基づき、作動流体の飽和温度を検出することが可能である。
【００４４】
また、制御装置２０は、電池温度に加えて、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の圧力、冷媒の温度、冷媒流量、または、外気温度など、機器冷却装置１の状態量に基づき、作動流体の飽和温度を検出してもよい。なお、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量は、冷凍サイクル３０が備える圧縮機３１の回転数等から推定してもよい。
【００４５】
なお、後述の第８実施形態のように、機器冷却装置１に冷却水回路が設置される場合、制御装置２０は、電池温度に加えて、冷却水回路を循環する冷却水の温度、冷却水の流量、または、外気温度などの状態量に基づき、作動流体の飽和温度を検出してもよい。
【００４６】
放熱量調整部は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量を調整する手段である。放熱量調整部は、例えば、冷凍サイクル３０を構成する圧縮機３１または膨張弁３３など、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量または温度を調整可能な種々の構成とすることが可能である。圧縮機３１または膨張弁３３などの放熱量調整部は、制御装置２０により駆動制御される。制御装置２０は、放熱量調整部として機能するものでもある。放熱量調整部としての制御装置２０は、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量を減少し、または、冷媒の温度を上げることで、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００４７】
また、後述の第６実施形態で図１４を参照して説明するように、放熱量調整部は、例えばサーモサイフォン回路１０の冷熱源式熱交換器１２に流入する作動流体の流量を調整可能な流量調整弁１８とすることが可能である。放熱量調整部としての流量調整弁１８も、制御装置２０により駆動制御される。その場合、流量調整弁１８は、冷熱源式熱交換器１２に流入する作動流体の流量を減少することで、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。なお、これらの放熱量調整部の具体的な構成およびその作動については、後述の第２〜第１０実施形態などで説明する。
【００４８】
次に、第１実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
この処理が開始されると、ステップＳ１０で、制御装置２０は、飽和温度検出部１７により検出される作動流体の飽和温度が、外気温度検出部１６により検出される外気温度より低いか否かを判定する。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２０の処理に移行する。
【００５０】
ステップＳ２０で、制御装置２０は、放熱量調整部の駆動を制御し、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱能力を低下させる。放熱量調整部は、例えば、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量を減少し、または、冷媒の温度を上げることで、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整する。これにより、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【００５１】
一方、ステップＳ１０で、制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より高いことを判定した場合、処理を一旦終了する。そして、制御装置２０は、所定時間経過後、再びステップＳ１０から処理を開始する。このようにして、第１実施形態の機器冷却装置１は、作動流体の飽和温度を、外気温度より高くすることが可能である。
【００５２】
続いて、上述した第１実施形態の機器冷却装置１と比較するため、比較例の機器冷却装置について説明する。比較例の機器冷却装置が備える制御装置は、第１実施形態で説明したような制御処理を行わず、組電池２の冷却を成り行きで行うものである。比較例の機器冷却装置が組電池２の冷却を行う際、冷却器１１、冷熱源式熱交換器１２および空冷式熱交換器１３で生じる熱移動を図５に示す。なお、各図では、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度を、単に「飽和温度」と記載している。
【００５３】
比較例の機器冷却装置おいて、図５の矢印ＨＴ１に示すように、冷却器１１では、組電池２から冷却器１１の内側の作動流体に熱が移動する。これにより、組電池２が冷却される。また、冷熱源式熱交換器１２では、矢印ＨＴ２に示すように、冷熱源式熱交換器１２の内側の作動流体から、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒に熱が移動する。これにより、冷熱源式熱交換器１２で作動流体が凝縮する。
【００５４】
しかし、上述したように、比較例の機器冷却装置が備える制御装置２０は、組電池２の冷却を成り行きで行うものであるため、作動流体の飽和温度が外気温度より低くなっている。そのため、空冷式熱交換器１３では、空冷式熱交換器１３の内側の作動流体から外気への放熱は行われない。すなわち、空冷式熱交換器１３で作動流体の凝縮は行われない。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の凝縮は、冷凍サイクル３０の冷熱を利用する冷熱源式熱交換器１２のみで行われることになる。その結果、比較例の機器冷却装置では、作動流体の飽和温度が外気温度より低い場合、冷凍サイクル３０を構成する圧縮機３１に消費される電力量の増加など、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量が増大するという問題がある。
【００５５】
これに対し、上述した第１実施形態の機器冷却装置１が組電池２の冷却を行うときに、冷却器１１、冷熱源式熱交換器１２および空冷式熱交換器１３で生じる熱移動を図６に示す。第１実施形態の機器冷却装置１においても、図６の矢印ＨＴ３に示すように、冷却器１１では、組電池２から冷却器１１の内側の作動流体に熱が移動する。これにより、組電池２が冷却される。また、矢印ＨＴ４に示すように、冷熱源式熱交換器１２では、冷熱源式熱交換器１２の内側の作動流体から、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒に熱が移動する。これにより、冷熱源式熱交換器１２で作動流体が凝縮する。
【００５６】
上述したように、第１実施形態の機器冷却装置１では、放熱量調整部の駆動により、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が調整される。そのため、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体から、冷凍サイクル３０を流れる冷媒へ移動する熱量が小さいものとなる。これにより、図６では、作動流体の飽和温度は、外気温度より高くなっている。したがって、空冷式熱交換器１３では、矢印ＨＴ５に示すように、空冷式熱交換器１３の内側の作動流体から外気へ熱が移動し、空冷式熱交換器１３で作動流体の凝縮が行われる。すなわち、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の凝縮は、冷凍サイクル３０の冷熱を利用する冷熱源式熱交換器１２と、外気の冷熱を利用する空冷式熱交換器１３の両方で行われることになる。したがって、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量が低減される。
【００５７】
以上説明した第１実施形態の機器冷却装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、放熱量調整部は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量を調整する。これによれば、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなることで、空冷式熱交換器１３と冷熱源式熱交換器１２の両方で作動流体の凝縮が行われる。そのため、空冷式熱交換器１３が作動流体の凝縮に外気の冷熱を利用する分、冷熱源式熱交換器１２が作動流体の凝縮に利用する冷凍サイクル３０の冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置１は、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。その結果、機器冷却装置１は、電動車両の車両走行用モータによる走行距離を延ばすことができる。
【００５８】
（２）第１実施形態では、冷熱源式熱交換器１２は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒と、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器である。これによれば、冷熱源式熱交換器１２は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱を直接利用して作動流体を凝縮させることが可能である。
【００５９】
（３）第１実施形態では、放熱量調整部は、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量または温度を調整することで、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量を調整するものである。すなわち、放熱量調整部は、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量を減少させることや、冷媒の温度を上げることで、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して放熱量調整部の構成を具体的に説明するものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
第２実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０が備える圧縮機３１である。放熱量調整部としての圧縮機３１は、回転数を低下することで、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量を減少し、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００６２】
第２実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００６３】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２１の処理に移行する。
【００６４】
ステップＳ２１で、制御装置２０は、放熱量調整部としての圧縮機３１の回転数を低下させる。これにより、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量が減少する。そのため、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）による放熱能力が低下し、そこを流れる作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【００６５】
以上説明した第２実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、圧縮機３１の回転数の低下により、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第２実施形態の機器冷却装置１も、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態も、第１実施形態に対して放熱量調整部の構成を具体的に説明するものであり、その他については第１実施形態と同様である。
【００６７】
第３実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０が備える膨張弁３３である。放熱量調整部としての膨張弁３３は、流路面積を縮小することで、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００６８】
図８は、冷凍サイクル３０において、冷媒蒸発器３４から流出する冷媒の過熱度と、冷媒蒸発器３４による冷却能力との関係を示したグラフである。膨張弁３３の流路面積を狭くすると、冷媒凝縮器３２に流入する気液二相状態の冷媒流量が減少し、冷媒蒸発器３４の内側で気相冷媒の領域が大きくなると共に、冷媒蒸発器３４から流出する冷媒の過熱度が上昇する。そのため、冷媒蒸発器３４による冷却能力が低下する。
【００６９】
また、冷媒蒸発器３４から流出する冷媒の過熱度が上昇すると、圧縮機３１に吸い込まれる冷媒の吸入密度が小さくなる。そのため、冷凍サイクル３０の循環する冷媒流量が減少し、冷媒蒸発器３４による冷却能力が低下する。したがって、その冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）を流れる作動流体の放熱量が小さくなる。
【００７０】
次に、第３実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２２の処理に移行する。
【００７２】
ステップＳ２２で、制御装置２０は、放熱量調整部としての膨張弁３３の流路面積を縮小させる。これにより、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）による冷却能力が低下し、そこを流れる作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【００７３】
以上説明した第３実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、膨張弁３３の流路面積の縮小により、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第３実施形態の機器冷却装置１も、第１および第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７４】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態も、第１実施形態に対して放熱量調整部の構成を具体的に説明するものであり、その他については第１実施形態と同様である。
【００７５】
図１０に示すように、第４実施形態の冷凍サイクル３０が備える冷媒凝縮器３２の前方または後方には、コンデンサ用ファン３２１が設けられる。冷媒凝縮器３２は、コンデンサ用ファン３２１により送風される空気または走行風と、冷媒凝縮器３２の内側を流れる気相冷媒とを熱交換する熱交換器である。冷媒凝縮器３２を流れる気相冷媒は、その冷媒凝縮器３２を通過する空気に放熱することで凝縮する。
【００７６】
第４実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０が備えるコンデンサ用ファン３２１である。放熱量調整部としてのコンデンサ用ファン３２１は、冷媒凝縮器３２に送風する送風量を低下することで、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００７７】
第４実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２３の処理に移行する。
【００７９】
ステップＳ２３で、制御装置２０は、放熱量調整部としてのコンデンサ用ファン３２１の送風量を低下する。これにより、冷媒凝縮器３２を通過する空気の通風量が減少することで凝縮熱量が低下するとともに、冷媒凝縮器３２から流出する高圧冷媒の過冷却度が小さくなる。そのため、膨張弁３３を経由して冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）に流入する冷媒温度が高くなる。そのため、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）による冷却能力が低下し、そこを流れる作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【００８０】
以上説明した第４実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、コンデンサ用ファン３２１の送風量の低下により、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第４実施形態の機器冷却装置１も、第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８１】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態も、第１実施形態に対して放熱量調整部の構成を具体的に説明するものであり、その他については第１実施形態と同様である。
【００８２】
図１２に示すように、第５実施形態の冷凍サイクル３０が備える冷媒凝縮器３２の前方には、シャッタ３２２が設けられる。シャッタ３２２は、その開口率の調整により、冷媒凝縮器３２を通過する空気の通風量を調節することが可能である。冷媒凝縮器３２を流れる気相冷媒は、その冷媒凝縮器３２を通過する空気に放熱することで凝縮する。
【００８３】
第５実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０が備える冷媒凝縮器３２の前方に設けられたシャッタ３２２である。放熱量調整部としてのシャッタ３２２は、その開口率を小さくし、冷媒凝縮器３２を通過する空気の通風量を低下させることで、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００８４】
第５実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００８５】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２４の処理に移行する。
【００８６】
ステップＳ２４で、制御装置２０は、放熱量調整部としてのシャッタ３２２の開口率を小さくする。これにより、冷媒凝縮器３２を通過する空気の通風量が減少することで凝縮熱量が低下するとともに、冷媒凝縮器３２から流出する高圧冷媒の過冷却度が小さくなる。そのため、膨張弁３３を経由して冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）に流入する冷媒温度が高くなる。そのため、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）による冷却能力が低下し、そこを流れる作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【００８７】
以上説明した第５実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、シャッタ３２２の開口率の低下により、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第５実施形態の機器冷却装置１も、第１〜第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８８】
（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。第６実施形態も、第１実施形態に対して放熱量調整部の構成を具体的に説明するものであり、その他については第１実施形態と同様である。
【００８９】
図１４に示すように、第６実施形態では、サーモサイフォン回路１０のガス配管１４の途中に流量調整弁１８が設けられている。流量調整弁１８は、ガス配管１４のうち、分岐部１４１と冷熱源式熱交換器１２との間の部位に設けられている。流量調整弁１８は、冷却器１１からガス配管１４を経由して冷熱源式熱交換器１２に流入する作動流体の流量を調整することが可能である。
【００９０】
第６実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、サーモサイフォン回路１０に設けられた流量調整弁１８である。放熱量調整部としての流量調整弁１８は、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の流量を低下させることで、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【００９１】
第６実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００９２】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２５の処理に移行する。
【００９３】
ステップＳ２５で、制御装置２０は、放熱量調整部としての流量調整弁１８の流路面積を狭くする。これにより、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の流量が減少する。そのため、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【００９４】
以上説明した第６実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、流量調整弁１８の流路面積の縮小により、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第６実施形態の機器冷却装置１も、第１〜第５実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９５】
（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。第７実施形態は、第１〜第６実施形態に対して、冷凍サイクル３０の構成と、放熱量調整部の構成を変更したものであり、その他については第１〜第６実施形態と同様である。
【００９６】
図１６に示すように、第７実施形態の冷凍サイクル３０は、複数の蒸発器を備えている。複数の蒸発器のうち、一方の蒸発器は、空調用蒸発器３６である。空調用蒸発器３６は、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられるものである。複数の蒸発器のうち、他方の蒸発器は、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）である。冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の凝縮に用いられるものである。空調用蒸発器３６と冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）とは、冷媒配管３５によって並列に接続されている。
【００９７】
空調用蒸発器３６の上流側の冷媒配管３５には、空調用膨張弁３７が設けられている。空調用膨張弁３７は、空調用蒸発器３６に流入する冷媒を減圧膨張させるものである。空調用膨張弁３７は、空調用蒸発器３６の下流側の冷媒の過熱度に応じて流路面積が自動調整される温度自動膨張弁を使用してもよく、または、制御装置２０の信号に応じて流路面積を調整可能な電子膨張弁を使用してもよい。
【００９８】
一方、冷熱源式熱交換器１２の上流側の冷媒配管３５には、機器冷却用膨張弁３８が設けられている。機器冷却用膨張弁３８は、冷熱源式熱交換器１２に流入する冷媒を減圧膨張させるものである。機器冷却用膨張弁３８は、制御装置２０の信号に応じて流路面積を調整可能な電子膨張弁である。
【００９９】
第７実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０に設けられた機器冷却用膨張弁３８である。放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁３８は、冷凍サイクル３０の中で冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）を流れる冷媒流量を低下させることで、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）による作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【０１００】
次に、第７実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図１７のフローチャートを参照して説明する。
【０１０１】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２６の処理に移行する。
【０１０２】
ステップＳ２６で、制御装置２０は、放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁３８の流路面積を狭くする。これにより、冷凍サイクル３０の中で、空調用蒸発器３６に流れる冷媒流量に対し、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）に流れる冷媒流量が減少する。そのため、冷媒蒸発器３４（すなわち、冷熱源式熱交換器１２）による作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【０１０３】
以上説明した第７実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、機器冷却用膨張弁３８の流路面積の縮小により、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第７実施形態の機器冷却装置１も、第１〜第６実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
機器冷却用膨張弁３８の作動方法に関して、流路面積を間欠的にほぼ０とする時間と冷媒を流す時間を交互に繰り返し、その０とする時間割合を増やすことで流量比を調整してもよい。また、上記のような作動をする際は、前述の温度自動膨張弁と開閉弁を直列に接続し、開閉弁を開と作動する時間割合を調整することで、流量比を調整してもよい。
【０１０４】
（第８実施形態）
第８実施形態について説明する。第８実施形態は、第７実施形態に対して、冷却水回路を備え、且つ、放熱量調整部の構成を変更したものであり、その他については第７実施形態と同様である。
【０１０５】
図１８に示すように、第８実施形態の機器冷却装置１は、サーモサイフォン回路１０と冷凍サイクル３０との間に、冷却水回路４０を備えている。冷却水回路４０は、ポンプ４１、水―冷媒熱交換器４２、冷熱源式熱交換器１２、および、それらを接続する配管４４などを有している。冷却水回路４０には、冷却水が流れる。ポンプ４１は、冷却水回路４０に冷却水を循環させる。水―冷媒熱交換器４２は、冷却水回路４０を循環する冷却水と、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒との熱交換を行う。これにより、冷却水回路４０を循環する冷却水は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される。
【０１０６】
第８実施形態の冷熱源式熱交換器１２は、冷却水回路４０を循環する冷却水と、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体とが熱交換するように構成された水−作動流体熱交換器である。サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体は、冷熱源式熱交換器１２を流れる際、冷却水回路４０を循環する冷却水に放熱して凝縮する。
【０１０７】
第８実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷却水回路４０に設けられたポンプ４１である。放熱量調整部としてのポンプ４１は、冷却水回路４０を循環する冷却水の流量を低下させることで、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【０１０８】
次に、第８実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図１９のフローチャートを参照して説明する。
【０１０９】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２７の処理に移行する。
【０１１０】
ステップＳ２７で、制御装置２０は、放熱量調整部としてのポンプ４１の吐出流量を低下させる。これにより、冷却水回路４０を循環する冷却水の流量が低下し、冷熱源式熱交換器１２を流れる冷却水の流量も低下する。そのため、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【０１１１】
以上説明した第８実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷却水回路４０のポンプ４１の吐出流量の低下により、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。すなわち、放熱量調整部としてのポンプ４１は、冷凍サイクル３０から冷熱源式熱交換器１２に供給する冷熱量を、冷却水回路４０を循環する冷却水の流量により調整することが可能である。また、第８実施形態では、サーモサイフォン回路１０と冷凍サイクル３０との間に冷却水回路４０を設けることで、冷凍サイクル３０の冷媒配管３５を短くすることが可能である。この第８実施形態の機器冷却装置１も、第１〜第７実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１２】
（第９実施形態）
第９実施形態について説明する。第９実施形態は、第８実施形態に対して放熱量調整部の構成を変更したものであり、その他については第８実施形態と同様である。
【０１１３】
第９実施形態の機器冷却装置１の構成は、図１８に示した第８実施形態の構成と同じである。ただし、第９実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０に設けられた機器冷却用膨張弁３８である。放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁３８は、冷凍サイクル３０の中で水―冷媒熱交換器４２を流れる冷媒流量を低下させることで、水―冷媒熱交換器４２による冷却水の冷却能力が小さくなるように調整することが可能である。
【０１１４】
第９実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図２０のフローチャートを参照して説明する。
【０１１５】
ステップＳ１０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、作動流体の飽和温度が外気温度より低いことを判定した場合、ステップＳ２８の処理に移行する。
【０１１６】
ステップＳ２８で、制御装置２０は、放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁３８の流路面積を狭くする。これにより、冷凍サイクル３０の中で水―冷媒熱交換器４２を流れる冷媒流量が減少し、水―冷媒熱交換器４２による冷却水の冷却能力が小さくなる。そのため、冷熱源式熱交換器１２に流れる冷却水の温度が上昇し、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【０１１７】
以上説明した第９実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、機器冷却用膨張弁３８の流路面積の縮小により、冷熱源式熱交換器１２による作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。第９実施形態の機器冷却装置１も、第１〜第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１８】
（第１０実施形態）
第１０実施形態について説明する。第１０実施形態は、上述した第１〜第９実施形態に対してサーモサイフォン回路１０および冷却水回路４０等の構成を変更したものである。
【０１１９】
図２１に示すように、第１０実施形態の機器冷却装置１は、冷却器１１、作動流体熱交換器１９、ガス配管１４、液配管１５、冷却水回路４０、空気放熱器４３、水―冷媒熱交換器４２、外気温度検出部１６、飽和温度検出部１７、冷却水温度検出部４７、放熱量調整部および制御装置２０などを備えている。冷却器１１および飽和温度検出部１７などについては、第１実施形態等で説明した構成と実質的に同一である。
【０１２０】
第１０実施形態の機器冷却装置１が備える作動流体熱交換器１９は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体と、冷却水回路４０を循環する冷却水とが熱交換を行うように構成された水−作動流体熱交換器、すなわち水冷凝縮器である。冷却器１１で蒸発してガス配管１４から作動流体熱交換器１９に流入した作動流体は、冷却水回路４０を循環する冷却水に放熱することで凝縮する。
【０１２１】
冷却水回路４０には、冷却水を循環させるためのポンプ４１が設けられている。作動流体熱交換器１９で作動流体から吸熱した冷却水は、冷却水回路４０に設けられた空気放熱器４３と水―冷媒熱交換器４２に流れる。なお、作動流体熱交換器１９と空気放熱器４３との間には、ポンプ４１と冷却水温度検出部４７が設けられている。冷却水温度検出部４７は、冷却水回路４０を循環する冷却水の温度を検出する温度センサである。冷却水温度検出部４７が検出した冷却水の温度は、制御装置２０に伝送される。
【０１２２】
冷却水回路４０に設けられた空気放熱器４３は、冷却水回路４０を循環する冷却水と外気との熱交換を行う熱交換器である。空気放熱器４３に流入した冷却水は、外気に放熱することで冷却される。空気放熱器４３の近傍に外気温度検出部１６が設けられる。なお、外気温度検出部１６を設ける位置は、空気放熱器４３の近傍に限らず、任意に設定することが可能である。
【０１２３】
冷却水回路４０には、空気放熱器４３の上流側の配管４４と下流側の配管４４とを接続するバイパス配管４５が設けられている。バイパス配管４５の端部には、流路切替弁４６が設けられている。流路切替弁４６は、例えば、三方弁である。流路切替弁４６は、冷却水回路４０を循環する冷却水が空気放熱器４３を迂回してバイパス配管４５を流れる状態と、その冷却水が空気放熱器４３を経由して流れる状態を切り替えることができる。
【０１２４】
冷却水回路４０に設けられた水―冷媒熱交換器４２は、冷却水回路４０を循環する冷却水と冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒との熱交換を行う熱交換器である。水―冷媒熱交換器４２に流入した作動流体は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒に放熱することで冷却される。冷凍サイクル３０は、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器３６と、上述した水―冷媒熱交換器４２とが並列に接続されるように構成されている。
【０１２５】
第１０実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、例えば、冷凍サイクル３０に設けられた機器冷却用膨張弁３８とすることが可能である。放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁３８は、その流路開度を縮小し、冷凍サイクル３０の中で水―冷媒熱交換器４２を流れる冷媒流量を低下させることで、水―冷媒熱交換器４２による冷却水の冷却能力を小さくすることが可能である。
【０１２６】
また、第１０実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０が備える圧縮機３１、或いは、冷媒凝縮器３２を通過する外気の通風量を調整可能なコンデンサ用ファン３２１またはシャッタ３２２とすることも可能である。放熱量調整部としての圧縮機３１は、回転数を低下することで、冷却水回路４０を循環する冷却水の温度が外気温度より高くなるように、水―冷媒熱交換器４２による冷却水の冷却能力を小さくすることが可能である。放熱量調整部としてのコンデンサ用ファン３２１等も、冷媒凝縮器３２を通過する外気の通風量を低下させることで、冷却水の温度が外気温度より高くなるように、水―冷媒熱交換器４２による冷却水の冷却能力を小さくすることが可能である。これにより、冷却水回路４０を循環する冷却水は、水―冷媒熱交換器４２と空気放熱器４３の両方により冷却される。すなわち、冷却水回路４０を循環する冷却水は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して冷却されることとなる。そのため、冷却水回路４０を循環する冷却水の冷却に外気の冷熱が利用される分、その冷却水の冷却に用いられる冷凍サイクル３０の冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置１は、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。その結果、機器冷却装置１は、電動車両の車両走行用モータによる走行距離を延ばすことができる。
【０１２７】
なお、第１０実施形態では、放熱量調整部としての圧縮機３１、コンデンサ用ファン３２１などは、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、水―冷媒熱交換器４２による冷却水の冷却能力を小さくしてもよい。サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度と、冷却水回路４０を循環する冷却水の温度が共に外気温度より高い場合、冷却水回路４０を循環する冷却水は、水―冷媒熱交換器４２と空気放熱器４３の両方により冷却される。そのため、作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮に、冷却水回路４０を循環する冷却水を介して外気の冷熱が利用される分、作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮に用いられる冷凍サイクル３０の冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置１は、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１２８】
（第１１実施形態）
第１１実施形態について説明する。第１１実施形態は、上述した第１〜第１０実施形態に対してサーモサイフォン回路１０および冷却水回路４０等の構成を変更したものである。
【０１２９】
図２２に示すように、第１１実施形態の機器冷却装置１は、冷却器１１、作動流体熱交換器１９、ガス配管１４、液配管１５、冷却水回路４０、空気放熱器４３、外気温度検出部１６、飽和温度検出部１７、放熱量調整部および制御装置２０などを備えている。冷却器１１および飽和温度検出部１７などについては、第１実施形態等で説明した構成と実質的に同一である。
【０１３０】
第１１実施形態の機器冷却装置１が備える作動流体熱交換器１９は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体と、冷却水回路４０を循環する冷却水と、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒とが熱交換を行うように構成された統合熱交換器である。冷却器１１で蒸発してガス配管１４から作動流体熱交換器１９に流入した作動流体は、冷却水回路４０を循環する冷却水と、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒に放熱することで凝縮する。作動流体熱交換器１９で作動流体から吸熱した冷却水は、冷却水回路４０に設けられた空気放熱器４３に流れる。
【０１３１】
冷却水回路４０に設けられた空気放熱器４３は、冷却水回路４０を循環する冷却水と外気との熱交換を行う熱交換器である。空気放熱器４３に流入した冷却水は、外気に放熱することで冷却される。空気放熱器４３の近傍に外気温度検出部１６が設けられる。なお、外気温度検出部１６を設ける位置は、空気放熱器４３の近傍に限らず、任意に設定することが可能である。
【０１３２】
冷凍サイクル３０は、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器３６と、上述した作動流体熱交換器１９とが並列に接続されるように構成されている。
【０１３３】
第１１実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、例えば、冷凍サイクル３０に設けられた機器冷却用膨張弁３８とすることが可能である。放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁３８は、その流路開度を縮小し、冷凍サイクル３０の中で作動流体熱交換器１９を流れる冷媒流量を低下させることで、作動流体熱交換器１９による作動流体の冷却能力を小さくすることが可能である。
【０１３４】
また、第１１実施形態の機器冷却装置１が備える放熱量調整部は、冷凍サイクル３０が備える圧縮機３１、或いは、冷媒凝縮器３２を通過する外気の通風量を調整可能なコンデンサ用ファン３２１またはシャッタ３２２とすることも可能である。放熱量調整部としての圧縮機３１は、圧縮機３１の回転数の低下により、作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮能力を小さくすることが可能である。放熱量調整部としてのコンデンサ用ファン３２１またはシャッタ３２２は、冷媒凝縮器３２を通過する外気の通風量を低下させることで、作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮能力を小さくすることが可能である。作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮能力が小さくなると、作動流体の放熱量が小さくなる。したがって、放熱量調整部は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度を上昇させ、その作動流体の飽和温度を外気温度より高くすることができる。放熱量調整部の作動により作動流体の飽和温度が外気温度より高くなることで、作動流体熱交換器１９は、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能となる。そのため、作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮に外気の冷熱が利用される分、作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮に用いられる冷凍サイクル３０の冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置１は、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。その結果、機器冷却装置１は、電動車両の車両走行用モータによる走行距離を延ばすことができる。
【０１３５】
（第１２実施形態）
第１２実施形態について説明する。第１２実施形態は、上述した第１〜第１１実施形態で説明した構成において、機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御方法について説明するものである。
【０１３６】
第１２実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０は、省動力冷却モードと急速冷却モードを選択して実行するように構成されている。省動力冷却モードは、放熱量調整部を制御し、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９を流れる作動流体の放熱量を調整し、省動力による組電池２の通常冷却を行う制御方法である。これに対し、急速冷却モードは、放熱量調整部を制御し、作動流体の飽和温度が外気温度より低くなるように、冷熱源式熱交換器１２を流れる作動流体の放熱量を大きくして、組電池２の急速冷却を行う制御方法である。
【０１３７】
制御装置２０の記憶部は、所定の第１閾値Ｔｈ１と、その第１閾値Ｔｈ１より低い所定の第２閾値Ｔｈ２を記憶している。第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２は、機器冷却装置１が冷却の対象機器とする組電池２の適温（例えば１０℃〜４０℃）またはそれ以上の範囲に設定される。
【０１３８】
図２３では、横軸を電池温度としている。また、縦軸は、上段を急速冷却モード、下段を省動力冷却モードとして記載している。制御装置２０は、電池温度が第１閾値Ｔｈ１より高い場合、電池温度が第２閾値Ｔｈ２以下になるまで急速冷却モードを実行する。一方、制御装置２０は、急速冷却モードが実行されておらず、且つ、電池温度が第１閾値Ｔｈ１より低い場合、省動力冷却モードを実行する。
【０１３９】
以上説明した第１２実施形態では、機器冷却装置１は、急速冷却モードを実行することで、作動流体の飽和温度を外気温度よりも低温にして、組電池２を急速に冷却することができる。一方、機器冷却装置１は、省動力冷却モードを実行することで、冷凍サイクル３０を循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能である。その場合、機器冷却装置１は、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１４０】
（第１３実施形態）
第１３実施形態について説明する。第１３実施形態も、上述した第１〜第１１実施形態で説明した構成において、機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御方法について説明するものである。
【０１４１】
図２４に示すように、第１３実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が所定の温度ΔＴ以上になるように、放熱量調整部を制御するように構成されている。言い換えれば、制御装置２０は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が外気温度より高くなり、且つ、その作動流体の飽和温度と外気温度との差が所定の温度ΔＴ以上になるように、放熱量調整部を制御する。この所定の温度ΔＴは、０より大きい任意の値に設定される。詳細には、所定の温度ΔＴは、空冷式熱交換器１３または作動流体熱交換器１９が、作動流体を凝縮させるために外気の冷熱を確実に利用することの可能な温度に設定される。
【０１４２】
第１３実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図２５のフローチャートを参照して説明する。
【０１４３】
この処理が開始されると、ステップＳ１１で、制御装置２０は、飽和温度検出部１７により検出される作動流体の飽和温度から、外気温度検出部１６により検出される外気温度を引いた値が、ΔＴより小さいか否かを判定する。制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値がΔＴより小さいことを判定した場合、ステップＳ２９の処理に移行する。
【０１４４】
ステップＳ２９で、制御装置２０は、放熱量調整部の駆動を制御し、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９による作動流体の放熱能力を低下させる。放熱量調整部は、例えば、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量を減少し、または、冷媒の温度を上げることで、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整する。これにより、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。この処理は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるまで実行される。
【０１４５】
一方、ステップＳ１１で、制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値がΔＴ以上であることを判定した場合、処理を一旦終了する。そして、制御装置２０は、所定時間経過後、再びステップＳ１１から処理を開始する。このようにして、第１３実施形態の機器冷却装置１は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が所定の温度ΔＴ以上になるように、放熱量調整部を制御することが可能である。
【０１４６】
以上説明した第１３実施形態では、機器冷却装置１は、空冷式熱交換器１３または作動流体熱交換器１９による作動流体の凝縮に外気の冷熱を確実に利用することが可能である。そのため、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９は、作動流体の凝縮に外気の冷熱を利用する分、その作動流体の凝縮に利用する冷凍サイクル３０の冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置１は、冷凍サイクル３０が冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１４７】
（第１４実施形態）
第１４実施形態について説明する。第１４実施形態は、上述した第１３実施形態で説明した制御方法の変形例である。
【０１４８】
第１４実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が一定の温度ΔＴになるように、放熱量調整部を制御するように構成されている。言い換えれば、制御装置２０は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が外気温度より高くなり、且つ、その作動流体の飽和温度と外気温度との差が一定の温度ΔＴになるように、放熱量調整部を制御する。
【０１４９】
第１４実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図２６のフローチャートを参照して説明する。
【０１５０】
ステップＳ１１で制御装置２０が作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値がΔＴより小さいことを判定した場合の処理と、それに続くステップＳ２９の処理は、第１３実施形態で説明した処理と同一である。
【０１５１】
一方、ステップＳ１１で、制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値がΔＴ以上であることを判定した場合、ステップＳ３０の処理に移行する。ステップＳ３０で、制御装置２０は、放熱量調整部の駆動を制御し、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９による作動流体の放熱能力を高める。放熱量調整部は、例えば、冷凍サイクル３０を循環する冷媒の流量を増加し、または、冷媒の温度を下げることで、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９を流れる作動流体の放熱量が大きくなるように調整する。これにより、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が低下する。
【０１５２】
そして、制御装置２０は、処理を一旦終了し、制御装置２０は、所定時間経過後、再びステップＳ１１から処理を開始する。このようにして、第１４実施形態の機器冷却装置１は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が一定の温度ΔＴになるように、放熱量調整部を制御することが可能である。以上説明した第１４実施形態の機器冷却装置１も、第１３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１５３】
（第１５実施形態）
第１５実施形態について説明する。第１５実施形態は、上述した第１３および第１４実施形態で説明した制御方法の変形例である。
【０１５４】
図２７に示すように、第１５実施形態の制御装置２０は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が所定の下限温度Ｔ−Ａと所定の上限温度Ｔ＋Ｂとの範囲になるように、放熱量調整部を制御するように構成されている。この温度範囲は、空冷式熱交換器１３または作動流体熱交換器１９が、作動流体を凝縮させるために外気の冷熱を利用することの可能な温度に設定される。また、この温度範囲は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体が組電池２を適温に冷却することの可能な温度に設定される。
【０１５５】
第１５実施形態の機器冷却装置１が備える制御装置２０が実行する制御処理について、図２８のフローチャートを参照して説明する。
【０１５６】
この処理が開始されると、ステップＳ１２で、制御装置２０は、飽和温度検出部１７により検出される作動流体の飽和温度から、外気温度検出部１６により検出される外気温度を引いた値が、下限温度Ｔ−Ａより小さいか否かを判定する。制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が下限温度Ｔ−Ａより小さいことを判定した場合、ステップＳ２９の処理に移行する。
【０１５７】
ステップＳ２９の処理は、第１３および第１４実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、放熱量調整部の駆動を制御し、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９による作動流体の放熱能力を低下させる。これにより、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が上昇する。
【０１５８】
一方、ステップＳ１２で、制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が下限温度Ｔ−Ａ以上であることを判定した場合、ステップＳ１３の処理に移行する。
【０１５９】
ステップＳ１３で、制御装置２０は、飽和温度検出部１７により検出される作動流体の飽和温度から、外気温度検出部１６により検出される外気温度を引いた値が、上限温度ΔＴ＋Ｂより大きいか否かを判定する。制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が上限温度ΔＴ＋Ｂより大きいことを判定した場合、ステップＳ３０の処理に移行する。
【０１６０】
ステップＳ３０の処理は、第１４実施形態で説明した処理と同一である。制御装置２０は、放熱量調整部の駆動を制御し、冷熱源式熱交換器１２または作動流体熱交換器１９による作動流体の放熱能力を高める。これにより、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度が低下する。
【０１６１】
一方、ステップＳ１３で、制御装置２０は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が上限温度ΔＴ＋Ｂ以下であることを判定した場合、処理を一旦終了する。この場合、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値は、上限温度ΔＴ＋Ｂと下限温度ΔＴ−Ａとの間の範囲にあるといえる。そして、制御装置２０は、所定時間経過後、再びステップＳ１２から処理を開始する。このようにして、第１３実施形態の機器冷却装置１は、サーモサイフォン回路１０を循環する作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が所定の温度範囲になるように、放熱量調整部を制御することが可能である。以上説明した第１５実施形態の機器冷却装置１も、第１３および第１４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１６２】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定される
ものではない。
【０１６３】
（１）上記各実施形態では、機器冷却装置１が温度を調整する対象機器として車両に搭載される組電池２を例にして説明した。これに対し、他の実施形態では、機器冷却装置１が温度を調整する対象機器は、例えばモータ、インバータまたは充電器など、冷却が必要な他の機器でも良い。
【０１６４】
（２）上記各実施形態では、機器冷却装置１が対象機器を冷却する機能について説明した。これに対し、他の実施形態では、機器冷却装置１は、その機能に加えて、対象機器を暖機する機能を備えていてもよい。
【０１６５】
（３）上述した実施形態では、作動流体としてフロン系冷媒を採用する例について説明したが、この限りでは無い。作動流体は、例えばプロパン、二酸化炭素等の他の流体を採用してもよい。
【０１６６】
（４）上述した実施形態では、放熱量調整部として、冷凍サイクル３０の圧縮機３１、膨張弁３３、コンデンサ用ファン３２１、シャッタ３２２、サーモサイフォン回路１０に設けられた流量調整弁１８、冷却水回路４０に設けられたポンプ４１などを例示した。他の実施形態では、その例示された複数の放熱量調整部を組み合わせて使用してもよい。
【０１６７】
（５）上述した実施形態では、放熱量調整部の駆動を制御する制御装置２０は、電子制御装置とした。これに対し、他の実施形態では、放熱量調整部の駆動を制御する制御装置２０は、機械的に構成されたものであってもよく、または、アナログ回路により構成されたものであってもよい。
【０１６８】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、機器冷却装置は、冷凍サイクルの冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路により対象機器を冷却するものである。この機器冷却装置は、冷却器、冷熱源式熱交換器、空冷式熱交換器、ガス配管、液配管、外気温度検出部、飽和温度検出部および放熱量調整部を備える。冷却器は、作動流体の蒸発潜熱により対象機器を冷却する。冷熱源式熱交換器は、冷却器で蒸発した作動流体を冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる。空冷式熱交換器は、冷却器で蒸発した作動流体を外気の冷熱を利用して放熱させ、作動流体を凝縮させる。ガス配管は、冷却器で蒸発した冷媒を冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器へ導く。液配管は、冷熱源式熱交換器および空冷式熱交換器で凝縮した冷媒を冷却器へ導く。外気温度検出部は、外気温度を検出する。飽和温度検出部は、冷却器、冷熱源式熱交換器、空冷式熱交換器、ガス配管および液配管を含んで構成されるサーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する。放熱量調整部は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整する。
【０１６９】
第２の観点によれば、冷熱源式熱交換器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒と、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器である。これによれば、冷熱源式熱交換器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱を直接利用して作動流体を凝縮させることが可能である。
【０１７０】
第３の観点によれば、機器冷却装置は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される冷却水が循環する冷却水回路をさらに備える。冷熱源式熱交換器は、冷却水回路を循環する冷却水と、サーモサイフォン回路を循環する作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器である。これによれば、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により、冷却水回路を循環する冷却水が冷やされる。冷熱源式熱交換器は、その冷却水回路を循環する冷却水の冷熱により、作動流体を凝縮させる。そのため、冷凍サイクルの冷媒配管を短くすることが可能である。
【０１７１】
第４の観点によれば、機器冷却装置は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される冷却水が循環する冷却水回路をさらに備える。冷熱源式熱交換器は、冷却水回路を循環する冷却水と、サーモサイフォン回路を循環する作動流体とが熱交換するように構成された熱交換器である。放熱量調整部は、冷却水回路を循環する冷却水の流量を調整するポンプである。これによれば、放熱量調整部としてのポンプは、冷凍サイクルから冷熱源式熱交換器に供給する冷熱量を、冷却水回路を循環する冷却水の流量により調整することが可能である。
【０１７２】
第５の観点によれば、機器冷却装置は、車両に搭載されるものである。冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器と、サーモサイフォン回路を循環する作動流体の凝縮に用いられる冷熱源式熱交換器とが並列に接続されるように構成されている。これによれば、機器冷却装置は、車両空調用の冷凍サイクルを利用して、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体を凝縮させることが可能である。そのため、機器冷却装置は、部品点数を少なくし、その構成を簡素にすることができる。
【０１７３】
第６の観点によれば、機器冷却装置は、車両に搭載されるものである。冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器と、サーモサイフォン回路を循環する作動流体の凝縮に用いられる冷熱源式熱交換器とが並列に接続されるように構成されている。放熱量調整部は、冷熱源式熱交換器に流れる冷媒の流量を調整可能な機器冷却用膨張弁である。これによれば、機器冷却装置は、機器冷却用膨張弁の作動により、車室内空調に利用される冷凍サイクルの冷熱量と、冷熱源式熱交換器に利用される冷凍サイクルの冷熱量とを調整することが可能である。
【０１７４】
第７の観点によれば、機器冷却装置は、車両に搭載されるものである。機器冷却装置は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷却される冷却水が循環する冷却水回路をさらに備える。冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器と、冷却水回路を循環する冷却水を冷却する水−冷媒熱交換器とが並列に接続されている。放熱量調整部は、水−冷媒熱交換器に流れる冷凍サイクルの冷媒の流量を調整可能な機器冷却用膨張弁である。これによれば、冷却水回路を循環する冷却水は、水−冷媒熱交換器にて、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱により冷やされる。冷熱源式熱交換器は、その冷却水回路を循環する冷却水の冷熱により作動流体を凝縮させる。放熱量調整部としての機器冷却用膨張弁は、車室内空調に利用される冷凍サイクルの冷熱量と、冷熱源式熱交換器に利用される冷凍サイクルの冷熱量とを調整することが可能である。
【０１７５】
第８の観点によれば、冷熱源式熱交換器と空冷式熱交換器とは、ガス配管と液配管によって並列に接続されている。放熱量調整部は、サーモサイフォン回路に設けられ、冷熱源式熱交換器に流れる作動流体の流量を調整可能な流量調整弁である。これによれば、放熱量調整部としての流量調整弁は、冷熱源式熱交換器に流れる作動流体の流量を減少させることで、冷熱源式熱交換器による作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【０１７６】
第９の観点によれば、放熱量調整部は、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量または温度を調整することで、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整するものである。すなわち、放熱量調整部は、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量を減少させることや、冷媒の温度を上げることで、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【０１７７】
第１０の観点によれば、冷凍サイクルは、圧縮機、冷媒凝縮器、膨張弁および冷媒蒸発器を有している。圧縮機は、冷媒を圧縮する。冷媒凝縮器は、圧縮機により圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させる。膨張弁は、冷媒凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。冷媒蒸発器は、膨張弁から流出した冷媒に作動流体の凝縮熱を吸熱させ、冷媒を蒸発させる。放熱量調整部は、圧縮機の回転数の低下、膨張弁の流路面積の縮小、または、冷媒凝縮器を通過する空気の通風量の減少により、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。これによれば、圧縮機の回転数の低下、膨張弁の流路面積の縮小、または、冷媒凝縮器を通過する空気の通風量の減少により、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量が減少すると共に、冷媒の温度が上がる。そのため、放熱量調整部は、冷熱源式熱交換器を流れる作動流体の放熱量を小さくすることが可能である。
【０１７８】
第１１の観点によれば、機器冷却装置は、冷凍サイクルの冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路により対象機器を冷却するものである。この機器冷却装置は、冷却器、作動流体熱交換器、ガス配管、液配管、冷却水回路、空気放熱器、水−冷媒熱交換器、外気温度検出部、冷却水温度検出部および放熱量調整部を備える。冷却器は、作動流体の蒸発潜熱により対象機器を冷却する。作動流体熱交換器は、冷却器で蒸発した作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させる。ガス配管は、冷却器にて蒸発した冷媒を作動流体熱交換器へ導く。液配管は、作動流体熱交換器で凝縮した冷媒を冷却器へ導く。冷却水回路は、作動流体熱交換器を流れる作動流体と熱交換する冷却水が流れる。空気放熱器は、冷却水回路に設けられ、冷却水回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う。水−冷媒熱交換器は、冷却水回路に設けられ、冷却水回路を循環する冷却水と冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒との熱交換を行う。外気温度検出部は、外気温度を検出する。冷却水温度検出部は、冷却水回路を循環する冷却水の温度を検出する。放熱量調整部は、冷却水回路を循環する冷却水の温度が外気温度より高くなるように、水−冷媒熱交換器を流れる冷却水の放熱量を調整する。
【０１７９】
これによれば、冷却水回路を循環する冷却水は、外気の冷熱を利用する空気放熱器と、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱を利用する水−冷媒熱交換器により、冷やされる。作動流体熱交換器は、その空気放熱器と水−冷媒熱交換器により冷やされた冷却水と作動流体との熱交換により、作動流体を凝縮させる。このような構成において、放熱量調整部の作動により冷却水回路を循環する冷却水の温度が外気温度より高くなることで、冷却水回路を循環する冷却水は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して冷却されることとなる。そのため、冷却水回路を循環する冷却水の冷却に外気の冷熱が利用される分、その冷却水の冷却に用いられる冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１８０】
第１２の観点によれば、機器冷却装置は、冷却器、作動流体熱交換器、ガス配管および液配管を含んで構成されるサーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する飽和温度検出部をさらに備える。放熱量調整部は、サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整するものである。これによれば、サーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度と、冷却水回路を循環する冷却水の温度が共に外気温度より高い場合、冷却水回路を循環する冷却水は、水―冷媒熱交換器と空気放熱器の両方により冷却される。そのため、作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に、冷却水回路を循環する冷却水を介して外気の冷熱が利用される分、作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に用いられる冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１８１】
第１３の観点によれば、機器冷却装置は、車両に搭載されるものである。冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器と水−冷媒熱交換器とが並列に接続されるように構成されている。放熱量調整部は、水−冷媒熱交換器に流れる冷凍サイクルの冷媒の流量を調整可能な機器冷却用膨張弁である。これによれば、機器冷却装置は、機器冷却用膨張弁の作動により、車室内空調に利用される冷凍サイクルの冷熱量と、水−冷媒熱交換器に利用される冷凍サイクルの冷熱量とを調整することが可能である。
【０１８２】
第１４の観点によれば、機器冷却装置は、冷凍サイクルの冷熱および外気の冷熱を利用するサーモサイフォン回路により対象機器を冷却するものである。この機器冷却装置は、冷却器、作動流体熱交換器、ガス配管、液配管、冷却水回路、空気放熱器、外気温度検出部、飽和温度検出部および放熱量調整部を備える。冷却器は、作動流体の蒸発潜熱により対象機器を冷却する。作動流体熱交換器は、冷却器で蒸発した作動流体を放熱させ、作動流体を凝縮させる。ガス配管は、冷却器にて蒸発した冷媒を作動流体熱交換器へ導く。液配管は、作動流体熱交換器で凝縮した冷媒を冷却器へ導く。冷却水回路は、作動流体熱交換器を流れる作動流体と熱交換する冷却水が流れる。空気放熱器は、冷却水回路に設けられ、冷却水回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う。外気温度検出部は、外気温度を検出する。飽和温度検出部は、冷却器、作動流体熱交換器、ガス配管および液配管を含んで構成されるサーモサイフォン回路を循環する作動流体の飽和温度を検出する。放熱量調整部は、作動流体の飽和温度が外気温度より高くなるように、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整する。ここで、作動流体熱交換器は、その作動流体熱交換器を流れる作動流体と、冷凍サイクルを循環する冷温低圧の冷媒と、冷却水回路を循環する冷却水とが熱交換するように構成されている。
【０１８３】
これによれば、冷却水回路を循環する冷却水は、外気の冷熱を利用する空気放熱器により冷やされる。作動流体熱交換器は、その空気放熱器により冷やされた冷却水と、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒と、作動流体との熱交換により、作動流体を凝縮させる。したがって、作動流体熱交換器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能である。このような構成において、放熱量調整部の作動により作動流体の飽和温度が外気温度より高くなることで、作動流体熱交換器は、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能となる。そのため、作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に外気の冷熱が利用される分、作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に用いられる冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１８４】
第１５の観点によれば、機器冷却装置は、車両に搭載されるものである。冷凍サイクルは、車室内の空気調和を行う空調装置の冷熱供給源として用いられる空調用蒸発器と作動流体熱交換器とが並列に接続されるように構成されている。放熱量調整部は、作動流体熱交換器に流れる冷凍サイクルの冷媒の流量を減少させることで、作動流体熱交換器による作動流体の放熱量が小さくなるように調整する機器冷却用膨張弁である。これによれば、機器冷却装置は、機器冷却用膨張弁の作動により、車室内空調に利用される冷凍サイクルの冷熱量と、作動流体熱交換器に利用される冷凍サイクルの冷熱量とを調整することが可能である。
【０１８５】
第１６の観点によれば、放熱量調整部は、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量または温度を調整することで、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を調整するものである。これによれば、放熱量調整部は、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量を減少させることや、冷媒の温度を上げることで、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整することが可能である。
【０１８６】
第１７の観点によれば、冷凍サイクルは、圧縮機、冷媒凝縮器、膨張弁および冷媒蒸発器を有している。圧縮機は、冷媒を圧縮する。冷媒凝縮器は、圧縮機により圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させる。膨張弁は、冷媒凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。冷媒蒸発器は、膨張弁から流出した冷媒に作動流体の凝縮熱を吸熱させ、冷媒を蒸発させる。放熱量調整部は、圧縮機の回転数の低下、膨張弁の流路面積の縮小、または、冷媒凝縮器を通過する空気の通風量の減少により、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量が小さくなるように調整するものである。これによれば、圧縮機の回転数の低下、膨張弁の流路面積の縮小、または、冷媒凝縮器を通過する空気の通風量の減少により、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量が減少すると共に、冷媒の温度が上がる。そのため、放熱量調整部は、作動流体熱交換器を流れる作動流体の放熱量を小さくすることが可能である。
【０１８７】
第１８の観点によれば、機器冷却装置は、放熱量調整部を制御する制御装置をさらに備える。制御装置は、省動力冷却モードと急速冷却モードとを選択して実行する。制御装置は、省動力冷却モードを実行する際、放熱量調整部を制御し、作動流体の飽和温度を外気温度より高くする。また、制御装置は、急速冷却モードを実行する際、放熱量調整部を制御し、作動流体の飽和温度を外気温度より低くする。これによれば、省動力冷却モードでは、冷凍サイクルを循環する低温低圧の冷媒の冷熱と、外気の冷熱の両方を利用して作動流体を凝縮させることが可能である。そのため、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。一方、急速冷却モードでは、作動流体の飽和温度が外気温度より低くなるので、冷却器は作動流体の蒸発潜熱により対象機器を急速に冷却することができる。
【０１８８】
第１９の観点によれば、制御装置には、所定の第１閾値と、その第１閾値より低い所定の第２閾値が設定されている。制御装置は、対象機器の温度が第１閾値より高い場合、対象機器の温度が第２閾値以下になるまで急速冷却モードを実行する。一方、制御装置は、急速冷却モードが実行されておらず、対象機器の温度が第１閾値より低い場合、省動力冷却モードを実行する。これによれば、制御装置は、対象機器の温度が第１閾値より高い場合、急速冷却モードを実行することで、対象機器を急速に冷却することが可能である。一方、制御装置は、急速冷却モードが実行されておらず、対象機器の温度が第１閾値より低い場合、省動力冷却モードを実行することで、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１８９】
第２０の観点によれば、機器冷却装置は、放熱量調整部を制御する制御装置をさらに備える。制御装置は、作動流体の飽和温度から外気温度を引いた値が所定の温度以上になるように、放熱量調整部を制御する。これによれば、空冷式熱交換器または作動流体熱交換器による作動流体の凝縮に外気の冷熱が確実に利用される。そのため、冷熱源式熱交換器または作動流体熱交換器は、作動流体の凝縮に外気の冷熱を利用する分、その作動流体の凝縮に利用する冷凍サイクルの冷熱量を少なくすることが可能である。したがって、この機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することができる。
【０１９０】
第２１の観点によれば、冷却器が冷却する対象機器は、電動車両に搭載され、車両走行用モータを駆動する電力を蓄電する組電池である。上述した冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギは、組電池に蓄電された電力である。そのため、機器冷却装置は、冷凍サイクルが冷熱を作るために消費するエネルギ消費量を低減することで、組電池の放電量を抑制することが可能である。したがって、機器冷却装置は、電動車両の車両走行用モータによる走行距離を延ばすことができる。
【符号の説明】
【０１９１】
１    機器冷却装置
２    組電池
１０  サーモサイフォン回路
１１  冷却器
１２  冷熱源式熱交換器
１３  空冷式熱交換器
１６  外気温度検出部
１７  飽和温度検出部
１８、２０、３１、３３、３８、４１、３２１、３２２  放熱量調整部
３０  冷凍サイクル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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