(57)【要約】【課題】電気部品を構成する発熱体を効率よく冷却して電気部品の大型化を抑制する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、そのハウジング３内にスイッチング素子などの発熱体を収容している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１には、ハウジング３内に純水を循環させるための純水循環路５を接続する。純水循環路５には、純水循環用ポンプ７および純水用ラジエータ９を設け、純水をハウジング３内に循環させて、発熱体を直接冷却する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品を構成する発熱体をハウジング内に収容し、前記ハウジング内に対して純水を循環させる純水循環路を設けるとともに、この純水循環路に、純水循環用ポンプおよび純水放熱部をそれぞれ設け、前記ハウジング内に対して純水を循環させて、前記発熱体を純水により冷却することを特徴とする電気部品の冷却装置。
【請求項２】
前記電気部品は電源装置であり、この電源装置のハウジング内に前記発熱体を収容してあることを特徴とする請求項１記載の電気部品の冷却装置。
【請求項３】
前記ハウジング内部の純水温度と同外部の純水温度を検出する温度検出手段をそれぞれ設け、この各温度検出手段が検出した前記ハウジング内部の純水温度と同外部の純水温度との差に基づいて、前記純水循環用ポンプの回転数を制御し、前記ハウジング内に送り込む純水の量を調整する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の電気部品の冷却装置。
【請求項４】
前記ハウジングをバイパスするバイパス路を前記純水循環路に接続し、前記バイパス路に純水を流すよう切替可能な切替手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電気部品の冷却装置。
【請求項５】
前記ハウジング内部の純水温度と同外部の純水温度を検出する温度検出手段をそれぞれ設け、この各温度検出手段が検出した前記ハウジング内部の純水温度と同外部の純水温度との差に基づいて、前記切替手段を切替制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の電気部品の冷却装置。
【請求項６】
前記切替手段は、前記ハウジングへの純水供給量が調整可能な機能を備えていることを特徴とする請求項５記載の電気部品の冷却装置。
【請求項７】
燃料電池から排出される純水の排出路を、前記純水循環路に接続し、前記排出路に、前記純水循環路から前記燃料電池へ向かう純水の流れを阻止する逆流防止弁を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電気部品の冷却装置。
【請求項８】
前記純水循環路に、純水を貯留する純水貯留タンクを設けたことを特徴とする請求項７記載の電気部品の冷却装置。
【請求項９】
前記逆流防止弁は流量調整機能を備えるとともに、前記ハウジング内部の純水温度と同外部の純水温度を検出する温度検出手段をそれぞれ設け、この各温度検出手段が検出した前記ハウジング内部の純水温度と同外部の純水温度との差に基づいて、前記逆流防止弁の純水流量を調整する制御手段を設けたことを特徴とする請求項７または８記載の電気部品の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気部品の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１には、電気部品としてバッテリ，モータ，モータドライバなどの車載の発熱機器のうち少なくとも一つを、水タンク内に収容したものが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５５７４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電気部品として例えばＤＣ／ＤＣコンバータは、冷却プレート内部に冷却水を通し、その冷却プレートに、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子などの発熱体を取り付けている。このため、発熱体を直接冷却できず、冷却効果が不充分であることから、ＤＣ／ＤＣコンバータは、熱容量をもたせるために大型化する傾向にある。
【０００５】
そこで、この発明は、電気部品を構成する発熱体を効率よく冷却して電気部品の大型化を抑制することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、電気部品を構成する発熱体をハウジング内に収容し、前記ハウジング内に対して純水を循環させる純水循環路を設けるとともに、この純水循環路に、純水循環用ポンプおよび純水放熱部をそれぞれ設け、前記ハウジング内に対して純水を循環させて、前記発熱体を純水により冷却する構成としてある。
【０００７】
【発明の効果】
この発明によれば、発熱体を収容したハウジング内に対し純水を循環させることで、発熱体を直接冷却するようにしたので、発熱体に対する冷却効果が充分となり、電流リークも発生することなく、電気部品の大型化を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【０００９】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、電気部品としての電源装置であるＤＣ／ＤＣコンバータ１を冷却するもので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のハウジング３内に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の構成要素である発熱体としての図示しないＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのスイッチング素子，リアクトル，コンデンサなどを収納してある。
【００１０】
上記したＤＣ／ＤＣコンバータ１には、ハウジング３内に対して純水を循環させる純水循環路５を接続してある。純水循環路５には、純水循環用ポンプ７と、純水の熱を放熱する純水放熱部としての純水用ラジエータ９とを、それぞれ設けてある。
【００１１】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のハウジング３の外部には、周囲を冷却基盤１１で囲まれた、図１中で紙面に直交する方向に冷却水が流れる冷却水流路１３を併設してある。
【００１２】
上記した純水循環用ポンプ７の駆動により、純水が、矢印Ａで示すように、純水循環路５を、純水用ラジエータ９からＤＣ／ＤＣコンバータ１に向けて流れる。純水がＤＣ／ＤＣコンバータ１のハウジング３内を流れることで、ハウジング３内の発熱体を直接冷却する。そして、発熱体から熱を受けて高温化した純水は、純水用ラジエータ９を流れることで放熱して温度低下し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に再度供給されて循環する。
【００１３】
また、冷却水流路１３を流れる冷却水によっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を冷却基盤１１を介して冷却する。
【００１４】
上記した第１の実施形態によれば、発熱体を収容したハウジング３内に対し純水を循環させることで、発熱体を直接冷却するようにしたので、発熱体に対する冷却効果が充分となる。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、熱容量を持たせるために大型化する必要なく、また、純水を利用していることから、電流リークも発生することがない。
【００１５】
図２は、この発明の第２の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態に対し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１をバイパスするバイパス路１５と、このバイパス路１５のＤＣ／ＤＣコンバータ１と純水用ラジエータ９との間の純水循環路５ａへの接続部に設けた切替手段としての切替弁１７とを、追加している。
【００１６】
その他の構成は、図１のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１７】
上記した切替弁１７は、純水用ラジエータ９から流出する純水を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１とバイパス路１５とのいずれかに切り替える機能を備えている。
【００１８】
上記した第２の実施形態によれば、切替弁１７を、純水がＤＣ／ＤＣコンバータ１に流れるよう切り替えることで、ハウジング３内の発熱体を純水により冷却する。逆に切替弁１７を、純水がバイパス路１５に流れるよう切り替えることで、純水による発熱体の冷却を行わない。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を必要に応じて効率よく冷却することができる。
【００１９】
図３は、この発明の第３の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態に対し、燃料電池１９から排出される純水の排出路２１を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１と純水循環用ポンプ７との間の純水循環路５ｂに接続するとともに、排出路２１に、純水循環路５ｂから燃料電池１９へ向かう純水の流れを阻止する逆流防止弁２３を設けている。
【００２０】
その他の構成は、図１のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２１】
上記した第３の実施形態によれば、燃料電池１９から排出される純水が、排出路２１および逆流防止弁２３を通して純水循環路５ｂに流れ、燃料電池１からの純水をＤＣ／ＤＣコンバータ１の冷却に使用することができる。このため、純水循環路５に対して外部から純水の補給が不要となり、高効率な冷却を行うことができる。
【００２２】
また、排出路２１に逆流防止弁２３を設けることで、純水循環路５から燃料電池１９への純水の逆流を防止することができ、燃料電池１９の発電動作は通常通りなされる。
【００２３】
図４は、この発明の第４の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図３に示した第３の実施形態に対し、純水循環用ポンプ７と純水用ラジエータ９との間の純水循環路５ｃに、純水貯留タンクとしてのキャッチアップタンク２５を設けている。
【００２４】
キャッチアップタンク２５は、燃料電池１９から排水された純水を含む純水循環路５を流れる純水の入水と出水の管理を行う。
【００２５】
その他の構成は、図３のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２６】
上記した第４の実施形態によれば、キャッチアップタンク２５が、燃料電池１９から排水された純水を含む純水循環路５を流れる純水の入水と出水の管理を行うので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に対する冷却をより効率的に行うことができる。
【００２７】
図５は、この発明の第５の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態に対し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１と純水用ラジエータ９との間の純水循環路５ａに設けた開閉弁２７と、開閉弁２７と純水用ラジエータ９との間に設けた外部温度センサ２９と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のハウジング３内に設けた内部温度センサ３１と、コントローラ３３とを、追加している。
【００２８】
その他の構成は、図１のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２９】
上記した外部温度センサ２９はハウジング３の外部の純水温度を検出する温度検出手段を構成し、内部温度センサ３１はハウジング３の内部の純水温度を検出する温度検出手段を構成している。
【００３０】
これら各温度センサ２９，３１の検出信号は、制御手段としてのコントローラ３３が取り込み、開閉弁２７を開閉制御するとともに、純水循環用ポンプ７の回転数を制御する。
【００３１】
ここで、外部温度センサ２９が検出する純水循環路５ａ内の純水の温度をＴ１，内部温度センサ３１が検出するＤＣ／ＤＣコンバータ１内の純水の温度をＴ２とし、Ｔ１≦Ｔ２であれば、コントローラ３３は、開閉弁２７を全開とし、純水循環用ポンプ７の回転数を上限値に設定して運転する。
【００３２】
一方、Ｔ１＞Ｔ２であれば、コントローラ３３は、開閉弁２７を適宜の開度に設定した状態で、純水循環用ポンプ７の回転数を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１に送り込む純水の量を調整する。
【００３３】
上記した第５の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に送り込む純水量を調整できるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を効率よく冷却することができる。
【００３４】
図６は、この発明の第６の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図５に示した第５の実施形態に対し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１をバイパスするバイパス路１５を設けている。このバイパス路１５は、開閉弁２７とＤＣ／ＤＣコンバータ１の下流の純水循環路５ｂとを接続している。
【００３５】
なお、上記した開閉弁２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１への純水供給量が調整可能な機能を備えている。
【００３６】
その他の構成は、図５のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００３７】
ここで、外部温度センサ２９が検出する純水循環路５ａ内の純水の温度をＴ１，内部温度センサ３１が検出するＤＣ／ＤＣコンバータ１内の純水の温度をＴ２とし、Ｔ１≦Ｔ２であれば、コントローラ３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が所定温度となるように、開閉弁２７の開度を調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に流す純水量を調整する。このとき、バイパス路１５へは純水は流れない。
【００３８】
一方、Ｔ１＞Ｔ２であれば、コントローラ３３は、開閉弁２７を閉じることで、純水を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１へ供給せずにバイパス路１５に流す。
【００３９】
上記した第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に送り込む純水量を調整できるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を効率よく冷却することができる。
【００４０】
図７は、この発明の第７の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図６に示した第６の実施形態に対し、前記図３に示した第３の実施形態における燃料電池１９，排出路２１，逆流防止弁２３を追加している。
【００４１】
その他の構成は、図６のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００４２】
すなわち、コントローラ３３は、Ｔ１≦Ｔ２であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が所定温度となるように、開閉弁２７の開度を調整してＤＣ／ＤＣコンバータ１に流す純水量を調整し、Ｔ１＞Ｔ２であれば、開閉弁２７を閉じ、純水を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に流さずにバイパス路１５に流す。
【００４３】
また、燃料電池１９から排出される純水が、排出路２１および逆流防止弁２３を通して純水循環路５ｂに流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の冷却に使用できるので、純水循環路５に対して外部から純水の補給が不要となり、高効率な冷却を行うことができる。
【００４４】
さらに、排出路２１に逆流防止弁２３を設けることで、純水循環路５から燃料電池１９への純水の逆流を防止することができ、燃料電池１９の発電動作は通常通りなされる。
【００４５】
図８は、この発明の第８の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、図７に示した第７の実施形態に対し、純水循環用ポンプ７と、純水用ラジエータ９との間の純水循環路５ｃに、前記図４に示した第４の実施形態と同様な純水貯留タンクとしてのキャッチアップタンク２５を設けている。
【００４６】
その他の構成は、図７のものと同様であり、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００４７】
上記した第８の実施形態によれば、第７の実施形態の効果に加え、キャッチアップタンク２５が、燃料電池１９から排水された純水を含む純水循環路５を流れる純水の入水と出水の管理を行うので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に対する冷却をより効率的に行うことができる。
【００４８】
図９は、この発明の第９の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。この実施形態は、前記図７に示した第７の実施形態における逆流防止弁２３を、燃料電池１９から純水循環路５ｂに向けて流れる純水の流量を調整可能な機能を備えた逆流防止弁３５としてある。
【００４９】
ここで、外部温度センサ２９が検出する純水循環路５ａ内の純水の温度をＴ１，内部温度センサ３１が検出するＤＣ／ＤＣコンバータ１内の純水の温度をＴ２とし、Ｔ１≦Ｔ２であれば、コントローラ３３は、逆流防止弁３５の開度を制御し、燃料電池１から純水循環路５へ流れる純水の量を調整する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を所定の温度に保つようにする。
【００５０】
一方、Ｔ１＞Ｔ２であれば、コントローラ３３は、逆流防止弁３５を閉じ、燃料電池１９から排出される純水を純水循環路５に供給せず、純水循環路５内を循環する純水のみで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を冷却する。
【００５１】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を効率よく冷却することができる。
【００５２】
なお、上記した各実施形態では、電気部品としてＤＣ／ＤＣコンバータ１を例に取って説明したが、他の強電部品である、例えばインバータなどの他のパワデバイスに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図２】この発明の第２の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図３】この発明の第３の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図４】この発明の第４の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図５】この発明の第５の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図６】この発明の第６の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図７】この発明の第７の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図８】この発明の第８の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【図９】この発明の第９の実施形態に係わる電気部品の冷却装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
３  ハウジング
５  純水循環路
７  純水循環用ポンプ
９  純水用ラジエータ（純水放熱部）
１５  バイパス路
１７  切替弁（切替手段）
２１  排出路
２３，３５  逆流防止弁
２５  キャッチアップタンク（純水貯留タンク）
２７  開閉弁
２９  外部温度センサ（温度検出手段）
３１  内部温度センサ（温度検出手段）
３３  コントローラ（制御手段）
【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】
2004164952.tif 000009
【図８】
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【図９】
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