(57)【要約】【課題】構造が簡単な車両用電気機器の冷却装置を提供すること。【解決手段】冷却液１８により車体のインバータ１２を冷却するための冷却装置において、インバータ１２に向かってエアを導入するための導入ダクト１３を設ける。インバータ１２には、バイメタル１４が設けられる。そのバイメタル１４の熱変位によって移動される作動ロッド１６と、導入ダクト１３内を通過するエア中に冷却液を供給する供給パイプ１９と、作動ロッド１６の移動に基づいて導入ダクト１３内のエア流に対する冷却液１８の供給量を調節するパイプ部１６１及び多孔質体２０とを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電気機器を冷却するための車両用電気機器の冷却装置において、
エアを導入して前記電気機器に向かって流すためのエア導入手段と、
前記電気機器の温度変化によって変位される温度感応手段と、
その温度感応手段の変位によって移動される移動手段と、
前記エア導入手段内に冷却液を供給する冷却液供給手段と、
前記移動手段の移動に基づいて前記エアに対して冷却液を混入させる混入手段と
を備えた車両用電気機器の冷却装置。
【請求項２】
前記温度感応手段は、前記電気機器上に設けられ、温度変化によって変形する部材である請求項１に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記温度感応手段に当接し、温度感応手段の変位に従って移動する部材である請求項２に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却液供給手段は、毛細管現象により冷却液を吸い上げて保持する多孔質体である請求項１に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却液供給手段は、ベンチュリ効果により冷却液をエア流に混入させる構成である請求項１に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【請求項６】
前記温度感応手段は、電気機器の温度に応じて移動手段の移動量を調節し、前記混入手段は、移動手段の移動量に応じて冷却液の混入量を調節する請求項１に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【請求項７】
前記混入手段は、前記移動手段の移動によって多孔質体の露出面積を調節する構成である請求項４または６に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【請求項８】
前記混入手段は、前記移動手段の移動によって冷却液が吸い上げられる開口の開放量を調節する構成である請求項５または６に記載の車両用電気機器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等に搭載された電気機器を冷却するための車両用電気機器の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却装置としては、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特許文献１に開示された冷却装置はインバータに対してポンプによって冷却液が噴射されるようにしたものである。この特許文献１においては、制御器によってインバータの温度情報が得られ、その情報に基づいて制御器は冷却に要する冷却液の噴射量を演算し、その演算結果に従ってポンプ等が作動されて冷却液がインバータに対して噴射される。
【０００３】
特許文献２に開示された冷却装置は、ファンによって気体がバッテリに送られ、その気体に冷媒が霧状にして混合されるようになっている。そして、バッテリの温度が直接または間接に計測されて、ファンの風量が調整されるということが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２１２３７号公報（発明の詳細な説明の段落００２９，００３５，００３９等）
【特許文献２】特開２０１１−１７５８７５号公報（発明の詳細な説明の段落００２５等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置は、制御器の演算によって冷却液の量が決定されるようになっているため、制御器に演算動作を行なわせるためのプログラムやハード構成が必要となり、装置の構成が複雑になる。仮に、このような制御を行なわれないようにすると、冷却液が不必要時にも噴射されることになり、その冷却液が浪費される。
【０００６】
特許文献２の装置は、バッテリの温度を計測して、ファンの風量が調整されるものであるため、特許文献１と同様にファンの動作を制御するプログラムやハード構成が必要になって、装置の構成が複雑になる。
【０００７】
この発明の目的は、構成が簡単な車両用電気機器の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するために、本発明においては、車両の電気機器を冷却するための車両用電気機器の冷却装置において、エアを導入して前記電気機器に向かって流すためのエア導入手段と、前記電気機器の温度変化によって変位される温度感応手段と、その温度感応手段の変位によって移動される移動手段と、前記エア導入手段内に冷却液を供給する冷却液供給手段と、前記移動手段の移動に基づいて前記エアに対して冷却液を混入させる混入手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
従って、前記構成によれば、インバータの冷却は、車両の走行によって得られるエア流と、温度感応手段の変位にともなう移動手段の移動とによって実行されるため、制御器や、その制御器を動作させるためのプログラム等は不要であって構成が簡単である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両用電気機器の冷却装置の構成を簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】車両の全体を示す斜視図。
【図２】第１実施形態における車両用電気機器の冷却装置を示す説明図。
【図３】図２の装置の動作状態を示す説明図。
【図４】インバータの低温時における冷却液の供給部を示す断面図。
【図５】インバータの高温時における冷却液の供給部を示す断面図。
【図６】第２実施形態における車両用電気機器の冷却装置を示す説明図。
【図７】図６の装置の動作状態を示す説明図。
【図８】変更例を示す断面図。
【図９】別の変更例を示す断面図。
【図１０】さらに別の変更例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、車体１１の後部側面における外板パネルの下部にはエア導入手段を構成する空気取入れ口２１が配置されている。車体１１の後部には電気機器としてのインバータ１２が内装されている。空気取入れ口２１から車体１１の内部に向けてエア導入手段を構成する導入ダクト１３が延長されており、その下流側の開口がインバータ１２の側面に面している。
【００１４】
インバータ１２の外側上面には温度感応手段としてのバイメタル１４がその一端部において固定されている。図３に示すように、このバイメタル１４は、インバータ１２の温度が上昇したときに、固定されていない他端部が温度上昇量に対応した分だけ上方へ湾曲される。
【００１５】
車体１１の案内部１５には移動手段としての作動ロッド１６が昇降可能に支持されている。作動ロッド１６はスプリング３８によって下方へ付勢されている。作動ロッド１６の一端が前記バイメタル１４の上方へ湾曲される側の端部の上面に当接されている。作動ロッド１６の他端部には冷却液供給手段及び混入手段としてのパイプ部１６１が形成され、そのパイプ部１６１は前記導入ダクト１３内に進入されている。
【００１６】
車体１１の内部には冷却液供給手段としての冷却液タンク１７が設置され、その内部に水や水・エタノール混合液等の冷却液１８が貯留されている。この冷却液タンク１７の蓋１７１には冷却液供給手段としての供給パイプ１９が貫通されており、この供給パイプ１９の内部には冷却液供給手段及び混入手段としてのフェルト，織布，連泡性スポンジ等の多孔質体２０が挿入されている。多孔質体２０の先端部が供給パイプ１９から導入ダクト１３内に突出するとともに、その突出部が前記作動ロッド１６のパイプ部１６１内に挿入されている。そして、この多孔質体２０における毛細管現象によって冷却液タンク１７内の冷却液１８が吸い上げられ、その冷却液１８が導入ダクト１３内を通るエア内に混入される。
【００１７】
なお、前記バイメタル１４はインバータ１２の幅方向（図２の紙面と直交する方向）に延びる広幅に形成され、前記作動ロッド１６及び供給パイプ１９はバイメタル１４の幅方向に沿って複数本が並設されている。
【００１８】
次に、以上のように構成された冷却装置の作用を説明する。
車両の走行時には、外気が取入れ口２１から導入ダクト１３内に導入されて、その下流側開口からインバータ１２に向けて吹き付けられる。このため、インバータ１２を導入されたエア流によって冷却することができる。
【００１９】
ところで、車両の停止時や走行初期，あるいは低負荷走行等においては、インバータ１２は低温状態であったり、昇温してもその温度が低かったりする。このため、バイメタル１４はほとんど湾曲されない。従って、図２及び図４に示すように、作動ロッド１６は下方位置を維持し、多孔質体２０は作動ロッド１６のパイプ部１６１内に挿入されてほとんど露出されない。よって、多孔質体２０からの冷却液１８のエア流への混入量はごく僅かである。
【００２０】
これに対し、車両の高負荷運転時には、インバータ１２が高温になる。図３及び図５に示すように、この高温によりバイメタル１４が上方へ温度上昇量に応じた分だけ湾曲されて変位され、作動ロッド１６がバイメタル１４の変位量に応じた部だけ上昇移動される。この上昇により、作動ロッド１６のパイプ部１６１も上方へ移動されて、多孔質体２０が露出される。この場合、多孔質体２０の露出面積は作動ロッド１６の上昇量に対応する。このため、導入ダクト１３内を通るエア中に多孔質体２０の露出面積に対応した量の冷却液１８が混入される。言い換えれば、インバータ１２の温度上昇量に対応して作動ロッド１６の移動量が調節され、その調節量に対応した量の冷却液１８がエア流に混入される。そして、混入された冷却液１８は蒸発されて、そのダクト１３内を通るエアが気化熱を奪われて温度低下され、この温度低下されたエアによってインバータ１２が冷却される。
【００２１】
また、導入ダクト１３内のエア流によって多孔質体２０の冷却液１８が水滴またはミストとなってエア流により搬送され、この水滴またはミストは高温のインバータ１２の外表面に付着して蒸発する。従って、インバータ１２が気化熱によって直接的に冷却される。
【００２２】
従って、本実施形態は以下の効果を奏する。
（１）車両の外部のエアを導入して、インバータ１２をそのエアによって冷却させることができる。
【００２３】
（２）導入ダクト１３内を通るエアが気化熱によって冷却されるために、温度上昇したインバータ１２を有効に冷却できる。
（３）さらに、インバータ１２を水滴やミストの気化によって直接的に冷却できるため、その冷却をさらに有効に行なうことができる。
【００２４】
（４）エア流に混入される冷却液１８の量は、インバータ１２の温度に応じて調節されるため、つまりインバータ１２の温度の高低に応じて冷却液１８の量が調節されるため、インバータ１２を適切に冷却できるとともに、冷却液１８の無駄な消費を抑えることができる。
【００２５】
（５）インバータ１２が低温状態のときには、作動ロッド１６のパイプ部１６１が多孔質体２０のほとんどを覆ってほとんど露出させないため、前記と同様に冷却液１８の無駄な消費を抑えることができる。
【００２６】
（６）インバータ１２を冷却させたり、冷却液１８をエアに混入させたりする構成は、車両の走行によって得られるエア流と、バイメタル１４の変位にともなう作動ロッド１６の移動とによって実行されるため、制御器や、その制御器を動作させるためのプログラム等は不要であって構成が簡単である。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図６に示すように、第２実施形態においては、導入ダクト３１の下流側を延長してその延長部３１１によってインバータ１２の周囲を包囲するとともに、導入ダクト３１の下流の開口部にはモータ３３によって回転されるファン３４が配置されている。
【００２８】
作動ロッドの先端には先端側ほど細くなるテーパ状のニードル部１６２が形成されている。本実施形態においては、多孔質体２０は設けられておらず、前記ニードル部１６２が供給パイプ１９の先端側に挿入されている。そして、インバータ１２の低温時であって、作動ロッド１６が下降位置に配置されているときには、ニードル部１６２により供給パイプ１９の先端開口が閉じられる。また、インバータ１２の温度上昇にともなうバイメタル１４の変位により、作動ロッド１６が上昇されて、ニードル部１６２が上昇されると、供給パイプ１９の先端開口が開放される。この開放量は、作動ロッド１６の上昇量、すなわちインバータ１２の昇温量に対応する。本実施形態では、ニードル部１６２及び供給パイプ１９の先端開口部によって冷却液供給手段及び混入手段が構成されている。
【００２９】
前記ニードル部１６２と供給パイプとの対接部と対応する位置において、導入ダクト３１には狭隘部３２が形成されている。
本実施形態においては、前記のように、インバータ１２の温度が低い場合は、作動ロッド１６が下降位置にあって、先端のニードル部１６２により供給パイプ１９の先端開口が閉じられている。また、インバータ１２の温度が高くなると、作動ロッド１６が上昇されて、供給パイプ１９の上端が開放される。
【００３０】
このとき、モータ３３によってファン３４が回転されると、導入ダクト３１内において空気取入れ口２１からの吸引流が生じ、その吸引流は狭隘部３２において増速される。このため、ベンチュリ効果により、供給パイプ１９の先端開口から冷却液１８が吸い上げられて、水滴やミストとなってエア流に混入されるとともに、冷却液１８による気化熱によりエア流の温度が低下される。従って、インバータ１２はエア流や、そのエア流によって搬送された水滴やミストによって冷却される。
【００３１】
この場合において、供給パイプ１９の先端開口の開放量はインバータ１２の温度上昇量に対応する量となる。従って、インバータ１２の温度上昇量に対応した量の冷却液１８がエア流に混入されるため、適切な冷却が実行されるとともに、冷却液１８の浪費が抑えられる。
【００３２】
本実施形態においては、前記第１実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（７）モータ３３によって導入ダクト３１内にエア流が形成されるため、車体１１の移動速度が低速であっても、十分なエア流を確保して、インバータ１２を適切に冷却することができる。
【００３３】
（変更例）
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化できる。
【００３４】
・図７に示すように、前記第２実施形態の導入ダクト３１の延長部３１１を設けることなく、導入ダクト３１の下流側開口をインバータ１２の側面に対面させるとともに、モータ３３及びファン３４を省略すること。従って、この構成においては、車体１１の走行によって導入ダクト３１内のエア流を得ることができる。
【００３５】
・図８〜図１０に示すように、インバータ１２のケーシング１２３を気密構造にするとともに、そのケーシング１２３の一部に作動ロッド１６を移動させるための構成を設けること。すなわち、図８においては、ケーシング１２３にシリンダ状の筒部１２１が形成され、その筒部１２１内に作動ロッド１６の先端のヘッド１６３が筒部１２１の軸方向に移動可能に、かつ気密状に収容されている。この構成においては、インバータ１２の温度上昇によるケーシング１２３内の気圧上昇により、ヘッド１６３が上方へ変位されて、作動ロッド１６が上昇されて、エア流に冷却液１８が混入される。この図８の例においては、ヘッド１６３により温度感応手段が構成される。図９においては、ケーシング１２３に透孔１２２が形成され、その透孔１２２を外側から気密状に覆う温度感応手段としての弾性体３７がケーシング１２３に取付けられている。そして、インバータ１２の温度上昇によるケーシング１２３内の気圧上昇により、弾性体３７が膨出変位されて、作動ロッド１６が上昇移動される。図１０においては、ケーシング１２３の筒部１２１の内部に２位置間を変位可能な温度感応手段としてのダイヤフラム３５が設けられ、インバータ１２の温度上昇によるケーシング内の圧力上昇により、ダイヤフラム３５が実線位置から２点鎖線位置に変位されて、作動ロッド１６が上昇される。
【００３６】
・前記第１実施形態において、多孔質体２０を板状に形成すること。従って、供給パイプ１９や作動ロッド１６のパイプ部１６１も角筒状に形成される。
・供給パイプ１９から供給され、インバータ１２の冷却に供された冷却液１８を回収して冷却液タンク１７に戻す装置を設けること。
【００３７】
・温度感応手段として、バイメタル１４以外のもの、例えば形状記憶合金やワックスサーモを用いること。
・インバータ１２以外の電気機器，例えばモータ，回路基板等を冷却する冷却装置において本発明を具体化すること。
【符号の説明】
【００３８】
１１…車体、１２…インバータ、１３…導入ダクト、１４…バイメタル、１６…作動ロッド、１７…冷却液タンク、１８…冷却液、１９…供給パイプ、２０…多孔質体。
【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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