(57)【要約】【課題】冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制する。【解決手段】ラジエータ３を吸熱器１の上方側に設置する。そして、水温センサ７の検出温度が第１所定温度を超えたときに送風機４を稼動させ、さらに、検出温度が第２所定温度（＞第１所定温度）を超えたときにはポンプ５を稼動させる。これにより、ポンプ５を稼動させることなく、ヒートサイフォンの原理で冷却水を循環させることができるので、ポンプ５の消費動力を低減することができ、冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された発熱体（２）を冷却する車両用冷却システムであって、
前記発熱体（２）から熱を回収する吸熱器（１）と、
前記発熱体（２）から熱を回収した冷却液と外気とを熱交換するラジエータ（３）とを有し、
前記ラジエータ（３）は前記吸熱器（１）より上方側に配置されていることを特徴とする車両用冷却システム。
【請求項２】
前記ラジエータ（３）に冷却風を送風する送風機（４）を有し、
前記発熱体（２）の発熱量が所定値以下のときには、前記送風機（４）を停止させ、前記発熱体（２）の発熱量が前記所定値より大きいときには、前記送風機（４）を稼動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却システム。
【請求項３】
前記ラジエータ（３）と前記吸熱器（１）との間で冷却水を循環させるポンプ（５ａ）を有し、
前記発熱体（２）の発熱量が所定値以下のときには、前記ポンプ（５ａ）を停止させ、前記発熱体（２）の発熱量が前記所定値より大きいときには、前記ポンプ（５ａ）を稼動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用冷却システム。
【請求項４】
前記ラジエータ（３）に冷却風を送風する送風機（４）と、
前記ラジエータ（３）と前記発熱体（２）との間で冷却水を循環させるポンプ（５ａ）とを有し、
前記発熱体（２）の発熱量が第１所定値以下のときには、前記送風機（４）を停止させ、前記発熱体（２）の発熱量が前記第１所定値より大きいときには、前記送風機（４）を稼動させ、
さらに、前記発熱体（２）の発熱量が前記第１所定値より大きい第２所定値以下のときには、前記ポンプ（５ａ）を停止させ、前記発熱体（２）の発熱量が前記第２所定値より大きいときには、前記ポンプ（５ａ）を稼動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却システム。
【請求項５】
前記ラジエータ（３）に冷却風を送風する送風機（４）と、
前記ラジエータ（３）と前記発熱体（２）との間で冷却水を循環させるポンプ（５ａ）と、
前記発熱体（２）の発熱量に基づいて前記送風機（４）の送風量を制御する送風量制御手段（Ｓ１〜Ｓ３）と、
前記発熱体（２）の発熱量に基づいて前記ポンプ（５ａ）による冷却水循環量を制御する循環量制御手段（Ｓ７）と備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却システム。
【請求項６】
前記循環量制御手段（Ｓ７）は、前記送風機（４）の送風量が最大風量未満のときには、前記ポンプ（５ａ）を停止させることを特徴とする請求項５に記載の車両用冷却システム。
【請求項７】
前記循環量制御手段（Ｓ７）は、前記送風機（４）の送風量が最大風量になったときに、前記発熱体（２）の発熱量の増大に応じて前記ポンプ（５ａ）による冷却水循環量を増大させることを特徴とする請求項６に記載の車両用冷却システム。
【請求項８】
前記発熱体（２）は電気機器であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷却システム。
【請求項９】
前記発熱体（２）は、少なくとも走行用電動モータを駆動する駆動電気回路を含むものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷却システム。
【請求項１０】
電動モータと内燃機関とを組み合わせて走行するハイブリッド自動車に、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷却システムを適用したことを特徴する車両用冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用冷却システムに関するもので、電動モータと内燃機関とを組み合わせて走行するハイブリッド自動車に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来のハイブリッド自動車は、走行用電動モータでの消費動力が内燃機関に比べて小さいため、走行用電動モータやインバータ回路等の走行用電動モータを駆動する駆動電気回路で発生する熱量も小さく、冷却システムにおいて大きな放熱能力を必要としなかった。
【０００３】
しかし、近年、内燃機関のみで走行する通常車両と同等の走行能力（加速能力）がハイブリッド自動車にも求められており、これに呼応して、走行用電動モータでの消費電力（消費動力）が増大して走行用電動モータ及び駆動電気回路での発熱量が増大しつつある。
【０００４】
これに対しては、走行用電動モータや駆動電気回路等の発熱体から廃熱を回収した冷却水を循環させるポンプを大型化する等して、冷却水の循環流量を増大させればよいが、この手段では、ポンプの消費動力（消費電力）が増大していしまう。
【０００５】
さらに、大型化したポンプを搭載するためのスペースをエンジンルーム内に確保することが難しいという問題も有している。
【０００６】
なお、ラジエータ自体の放熱能力を増大させるといった手段も考えられるが、この手段ではラジエータの大型化を招くので、大型化したラジエータを搭載するためのスペースをエンジンルーム内に確保することが難しいという問題が新たに発生する。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な車両用冷却システムを提供し、第２には冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両に搭載された発熱体（２）を冷却する車両用冷却システムであって、発熱体（２）から熱を回収する吸熱器（１）と、発熱体（２）から熱を回収した冷却液と外気とを熱交換するラジエータ（３）とを有し、ラジエータ（３）は吸熱器（１）より上方側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、冷却水をポンプを用いることなく循環させることができ得るので、ポンプの消費動力（消費電力）を低減することができ、冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。
【００１０】
また、仮にポンプを設けたとしても、ポンプによる冷却水循環量を低減することができるので、ポンプを大型化する必要がないので、ポンプを搭載するためのスペースを容易に確保することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、ラジエータ（３）に冷却風を送風する送風機（４）を有し、発熱体（２）の発熱量が所定値以下のときには、送風機（４）を停止させ、発熱体（２）の発熱量が所定値より大きいときには、送風機（４）を稼動させることを特徴とする。
【００１２】
これにより、送風機（４）の消費動力を低減することができるので、更に冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、ラジエータ（３）と吸熱器（１）との間で冷却水を循環させるポンプ（５ａ）を有し、発熱体（２）の発熱量が所定値以下のときには、ポンプ（５ａ）を停止させ、発熱体（２）の発熱量が所定値より大きいときには、ポンプ（５ａ）を稼動させることを特徴とする。
【００１４】
これにより、ポンプ（５）の消費動力を低減することができるので、冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、ラジエータ（３）に冷却風を送風する送風機（４）と、ラジエータ（３）と発熱体（２）との間で冷却水を循環させるポンプ（５ａ）とを有し、発熱体（２）の発熱量が第１所定値以下のときには、送風機（４）を停止させ、発熱体（２）の発熱量が第１所定値より大きいときには、送風機（４）を稼動させ、さらに、発熱体（２）の発熱量が第１所定値より大きい第２所定値以下のときには、ポンプ（５ａ）を停止させ、発熱体（２）の発熱量が第２所定値より大きいときには、ポンプ（５ａ）を稼動させることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、ラジエータ（３）に冷却風を送風する送風機（４）と、ラジエータ（３）と発熱体（２）との間で冷却水を循環させるポンプ（５ａ）と、発熱体（２）の発熱量に基づいて送風機（４）の送風量を制御する送風量制御手段（Ｓ１〜Ｓ３）と、発熱体（２）の発熱量に基づいてポンプ（５ａ）による冷却水循環量を制御する循環量制御手段（Ｓ７）と備えることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、循環量制御手段（Ｓ７）は、送風機（４）の送風量が最大風量未満のときには、ポンプ（５ａ）を停止させることを特徴とする。
【００１８】
これにより、ポンプ（５）の消費動力を効果的に低減することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、循環量制御手段（Ｓ７）は、送風機（４）の送風量が最大風量になったときに、発熱体（２）の発熱量の増大に応じてポンプ（５ａ）による冷却水循環量を増大させることを特徴とする。
【００２０】
これにより、ポンプ（５）の消費動力を効果的に低減することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、発熱体（２）は電気機器であることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、発熱体（２）は、少なくとも走行用電動モータを駆動する駆動電気回路を含むものであることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、電動モータと内燃機関とを組み合わせて走行するハイブリッド自動車に、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷却システムを適用したことを特徴する車両用冷却システムものである。
【００２４】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、内燃機関（エンジン）と電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車のうち、エンジンのみで走行する場合、電動モータのみで走行する場合及びエンジンと電動モータとで走行する場合とを走行状態に応じて自動的に選択して走行するハイブリッド自動車に本発明に係る車両用冷却システムを適用したものである。
【００２６】
因みに、図１は本実施形態に係る冷却システムの模式図であり、図２、３は、本実施形態に係る冷却システムの車両搭載状態を示す模式図である。
【００２７】
図１中、吸熱器１は、走行用電動モータに駆動電流を供給する駆動電気回路２で発生する廃熱を吸熱する熱交換器である。なお、駆動電気回路２は、駆動電流を供給するインバータ回路等からなる発熱体で、駆動電流の増大に応じて駆動電気回路２で発生する廃熱は増大する。
【００２８】
ラジエータ３は、吸熱器１にて廃熱を回収した冷却水と空気とを熱交換して吸熱器１にて回収した廃熱を大気中に放熱する放熱器であり、ラジエータ３と吸熱器１とは、図３に示すように、ラジエータ３が吸熱器１より上方側に位置するように配管で接続されている。
【００２９】
また、送風機４はラジエータ３に冷却風を送風する送風手段であり、ポンプ５はラジエータ３と吸熱器１との間で冷却水を循環させるもので、本実施形態に係るポンプ５は、ポンプ部５ａ、このポンプ部５ａを迂回させて冷却水を流すバイパス回路５ｂ、及びポンプ部５ａの吐出側から吸入側に向けて冷却水がバイパス回路５ｂを流れることを防止する逆止弁５ｃが一体化されている。
【００３０】
そして、送風機４及びポンプ５（ポンプ部５ａ）の作動は電子制御装置（ＥＣＵ）６に制御されており、ＥＣＵ６は、駆動電気回路２の発熱量、つまり吸熱器１から流出する冷却水の温度（本実施形態では、水温センサ７の検出温度）に基づいて予め記憶されたプログラムに従って送風機４及びポンプ５を制御する。
【００３１】
次に、本実施形態に係る冷却システムの特徴的作動を述べる。
【００３２】
ラジエータ３は吸熱器１より上方側に配置されているので、本実施形態では、ヒートサイフォンの原理で冷却水が循環する。つまり、吸熱器１にて駆動電気回路２から吸熱した冷却水は、温度が上昇して沸騰して内圧が上昇し、その上昇した内圧によりラジエータ３側に冷却水が押し出されるが、逆止弁５ｃにより冷却水流れが一方向に規制されるため、冷却水は図１において、右周りに循環する。
【００３３】
このとき、冷却水は、ポンプ５（ポンプ部５ａ）が停止しているときには、バイパス回路５ｂを流通してラジエータ３に流れ込み、一方、ポンプ５が稼動しているときには、主にポンプ５にて吸引されてラジエータ３に流れ込む。
【００３４】
そして、ラジエータ３に流入した冷却水は、外気にて冷却され再び吸熱器１に戻って駆動電気回路２から吸熱する。
【００３５】
また、図４は送風機４及びポンプ５の概略作動を示すフローチャートであり、駆動電気回路２の発熱量、つまり水温センサ７の検出温度が第１所定値Ｔ１以下か否かを判定し（Ｓ１）、水温センサ７の検出温度が第１所定値Ｔ１以下のときには送風機４を停止させ（Ｓ２）、一方、検出温度が第１所定値Ｔ１を超えたときには送風機４を稼動させる（Ｓ３）。
【００３６】
そして、検出温度が第１所定値Ｔ１より大きい第２所定値Ｔ２以下か否かを判定し（Ｓ４）、検出温度が第１所定値Ｔ１より大きい第２所定値Ｔ２以下のときにはポンプ５ａを停止させ（Ｓ５）、一方、検出温度が第２所定値Ｔ２より大きいときにはポンプ５ａを稼動させる（Ｓ６）。
【００３７】
このポンプ５の回転数、つまり冷却水循環量は、検出温度の上昇に応じて段階的又は無断階的（連続的）に最小循環量から最大循環量まで上昇させていく（Ｓ７）。
【００３８】
なお、第１所定値Ｔ１及び第２所定値Ｔ２は駆動電気回路２の適正温度（例えば、６０℃）を基準として吸熱器１及びラジエータ３の熱交換能力を基に決定されるものである。
【００３９】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４０】
本実施形態では、廃熱による蒸気圧等を利用して冷却水を循環させているので、ポンプ５の消費動力（消費電力）を低減することができ、冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。
【００４１】
また、ポンプ５による冷却水循環量を低減することができるので、ポンプ５を大型化する必要がないので、ポンプ５を搭載するためのスペースを容易に確保することができる。
【００４２】
また、発熱量、つまり検出温度が所定値以下のときには送風機４を停止させ、検出温度が所定値より大きいときには送風機４を稼動させるので、送風機４の消費動力（消費電力）を低減することができ、更に冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。
【００４３】
また、発熱量、つまり検出温度が所定値以下のときにはポンプ５を停止させ、検出温度が所定値より大きいときにはポンプ５を稼動させるので、ポンプ５の消費動力（消費電力）を更に低減することができ、冷却システムの消費動力を低減又は増大を抑制することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、送風機４は第１所定値Ｔ１をしきい値として、単純にＯＮ−ＯＦＦしていたが、本実施形態は、図５に示すように、検出温度の上昇に応じて段階的に最小風量から最大風量まで上昇させていくとともに、送風機４の送風量が最大風量未満のときにはポンプ５を停止させ、送風機４の送風量が最大風量としても、検出温度が所定温度より高いときには、検出温度の上昇に応じてポンプ５による冷却水循環量を段階的に増大させるものである。
【００４５】
これにより、送風機４及びポンプ５の衝動力をより効果的に削減することができ得る。
【００４６】
なお、本実施形態では、検出温度の上昇に応じて冷却水循環量を段階的に増大させたが、検出温度の上昇に応じて冷却水循環量を無段階（連続）的に増大させてもよいことは言うまでもない。
【００４７】
（その他の実施形態）
上述の本実施形態に係るポンプ５では、ポンプ部５ａ、バイパス回路５ｂ及び逆止弁５ｃが一体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
また、上述の本実施形態では、ヒートサイフォンの原理で冷却水が循環すると説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば沸騰冷却型熱交換器の原理にて冷却水が循環するものであってもよい。
【００４９】
ここで、沸騰冷却型熱交換器とは、冷媒（冷却水）の自然循環により外気と駆動電気回路２とを熱交換するものであり、温度差により吸熱器１で冷媒が沸騰し、ラジエータ３にて冷媒が凝縮する。
【００５０】
そして、これらの冷媒は重力の影響で気体は上方へ、液体は下方へと移動するため、冷媒が自然と循環する。このとき、吸熱器１では冷媒の沸騰により気化熱を奪われるため吸熱され、ラジエータ３では冷媒の凝縮により放熱される。
【００５１】
また、上述の実施形態では、駆動電気回路２の冷却に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００５２】
また、上述の実施形態では、水温センサ７の検出温度により発熱体なす駆動電気回路２の発熱量を検出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば駆動電気回路２への入力電力に基づいて発熱量を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却システムの車両搭載状態を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷却システムの車両搭載状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る冷却システムの制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る冷却システムの制御を示す線図である。
【符号の説明】
１…吸熱器、２…駆動電気回路（発熱体）、３…ラジエータ、
４…送風機、５…ポンプ、５ａ…ポンプ部、５ｂ…バイパス回路、
５ｃ…逆止弁。
【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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