(57)【要約】【課題】  発熱を伴う動作を行う動作装置を含む動力システムを適切に冷却する。【解決手段】  冷却装置は、内燃機関及び該内燃機関に取り付けられており且つ発熱を伴う動作を行う動作装置のうち少なくとも一方の装置及び被熱交換対象物間における熱交換を行うことが可能な熱交換手段と、熱交換に係る熱を伝える方向及び量のうち少なくとも一方を可変とするように熱交換手段を制御する制御手段とを備える。【選択図】      図１
2007051623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び該内燃機関に取り付けられており且つ発熱を伴う動作を行う動作装置を含む動力システムにおいて、前記内燃機関及び前記動作装置のうち少なくとも一方の装置を冷却する冷却装置であって、
前記少なくとも一方の装置及び被熱交換対象物間における熱交換を行うことが可能な熱交換手段と、
前記熱交換に係る熱を伝える方向及び量のうち少なくとも一方を可変とするように前記熱交換手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記動力システムは、前記内燃機関における燃焼に供される流体燃料を貯蔵する燃料タンクを更に含み、
前記被熱交換対象物は、前記流体燃料の供給路の一部と該供給路の一部を通る前記流体燃料のうち少なくとも一部の燃料とを含んでなる
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記流体燃料は、液化ガス燃料であり、
前記燃料タンクは、低温にて前記液化ガス燃料を貯蔵し、
前記制御手段は、前記液化ガス燃料が、前記供給路の一部において、前記熱交換手段を介して伝えられる熱で、少なくとも部分的に気化されるように、前記熱交換手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記動作装置は、前記少なくとも一方の装置として、前記内燃機関をターボアシストするモータ装置を有し、
前記内燃機関が所定負荷を超える高負荷で運転される際、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ伝える熱を相対的に増大させるように前記熱交換手段を制御し、前記内燃機関が前記所定負荷に達しない低負荷で運転される際に、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ伝える熱を相対的に減少させるように前記熱交換手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記熱交換手段は、前記少なくとも一方の装置側から伝える熱を、前記被熱交換対象物とは別に用意された放熱用媒体側へ伝えることが可能に構成されており、
前記制御手段は、前記内燃機関が前記高負荷で運転される際、前記放熱用媒体側へ伝える熱を相対的に減少させると共に前記被熱交換対象物側へ伝える熱を増大させるように前記熱交換手段を制御し、前記内燃機関が前記低負荷で運転される際に、前記放熱用媒体側へ伝える熱を相対的に増大させると共に前記被熱交換対象物側へ伝える熱を減少させるように前記熱交換手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記動作装置は、前記少なくとも一方の装置として、前記内燃機関をターボアシストするモータ装置を有し、
前記モータ装置を冷却すべき旨の冷却要求が発せられると、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ伝える熱を、相対的に増大させるように前記熱交換手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記制御手段は、（ｉ）前記冷却要求が発せられると、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ熱を伝えるように前記熱交換手段を制御し、（ｉｉ）前記冷却要求が発せられないか又は前記モータ装置を冷却する必要がない旨の非冷却要求が発せられると、前記モータ装置の温度が前記被熱交換対象物の温度より低い場合に、前記被熱交換対象物側から前記モータ装置側へ熱を伝えるように前記熱交換手段を制御することを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記動力システムは、前記モータ装置を駆動するための電流を供給するインバータ装置を更に含み、
前記熱交換手段は、前記モータ装置及びインバータ装置を、前記少なくとも一方の装置として、前記熱交換を行うことが可能であり、
前記制御手段は、前記モータ装置及びインバータ装置のいずれか一方の側から前記被熱交換対象物側へ熱を伝えるように前記熱交換手段を制御することを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項９】
内燃機関、該内燃機関に取り付けられており且つ発熱を伴う動作を行う動作装置、及び前記内燃機関における燃焼に供される液化ガス燃料を低温にて貯蔵する燃料タンクを含む動力システムにおいて、前記内燃機関及び前記動作装置のうち少なくとも一方の装置を冷却する冷却装置であって、
前記少なくとも一方の装置及び前記被熱交換対象物間における熱交換を行うことが可能な熱交換手段を備え、
前記被熱交換対象物は、前記流体燃料の供給路の一部と該供給路の一部を通る前記流体燃料のうち少なくとも一部の燃料とを含んでなる
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
前記液化ガス燃料は、前記供給路の一部において、前記熱交換手段を介して伝えられる熱で、少なくとも部分的に気化されることを特徴とする請求項９に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のエンジンなどの、内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば自動車のエンジンなどの内燃機関の燃料として、二酸化炭素排出量及び輸送コストの観点から液化天然ガス（Liquefied  Natural  Gas：ＬＮＧ）が注目されている。一般に、液化天然ガスを燃料とする液化天然ガス燃料エンジンにおいて、液化天然ガス燃料は極低温の液体状態（例えば−162℃）で貯留されているため、ベーパライザが着霜状態となることが問題となる。このような不具合に対処するために例えば、ペーパライザへの着霜防止のため、エンジン冷却水により燃料液化天然ガスを加熱する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、液化天然ガス燃料は燃焼時にベーパライザにより蒸発され、気化潜熱を生じることが知られている。このような特性を利用するために例えば、この気化潜熱を用いてエンジンの駆動・停止に関わらず冷凍室を冷却する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
また更に、モータアシストターボ過給機に備えられているモータ及びモータステータは、モータアシスト時に発熱してしまうため、アシストの使用頻度に制限があることが知られている。そのため、このような不具合に対処するために例えば、冷却装置を備えたモータアシストターボ過給機が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許２５８０５４６号公報
【特許文献２】特許２６６３２６８号公報
【特許文献３】特願２００４−１５００６４号の明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の特許文献１から特許文献３に開示されている技術には、以下のような問題が生じ得る。
【０００７】
即ち、特許文献１に開示された技術によれば、モータアシストターボ過給機を備えた液化天然ガス燃料エンジンの高回転領域では、ただでさえモータ及びインバータを冷却する必要がある。それにもかかわらず、ペーパライザへの着霜防止のために燃料液化天然ガスを加熱することは、冷却効率の悪化につながる可能性が往々にしてある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された技術によれば、気化潜熱による冷却効果が冷凍室を冷却することにのみに用いられており、車両全体からみて有効に活用されているとは言い難い。
【０００９】
更に、特許文献３に開示された技術によれば、モータアシストターボ過給機は冷却装置、及びモータの通電制御により加熱状態を回避することが可能な構成となっているものの、冷却装置が明示されていない。
【００１０】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、例えば液化天然ガス燃料の冷熱を利用して冷却するなど、内燃機関を含む動力システムにおいて、効率的な冷却を可能とする冷却装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の冷却装置は上記課題を解決するために、内燃機関及び該内燃機関に取り付けられており且つ発熱を伴う動作を行う動作装置を含む動力システムにおいて、前記内燃機関及び前記動作装置のうち少なくとも一方の装置を冷却する冷却装置であって、前記少なくとも一方の装置及び被熱交換対象物間における熱交換を行うことが可能な熱交換手段と、前記熱交換に係る熱を伝える方向及び量のうち少なくとも一方を可変とするように前記熱交換手段を制御する制御手段とを備える。
【００１２】
本発明の冷却装置によれば、例えばＬＮＧエンジンを搭載した自動車の運転中など、動力システムの動作時には、内燃機関と、例えばターボアシスト用のモータ装置やこれを駆動するためのインバータ装置等の動作装置とのうち、少なくとも一方の装置が発熱する。すると、熱交換手段によって、このような内燃機関や動作装置と、例えば液化天然ガスの供給路の一部である被熱交換対象物との間における熱交換が行われる。係る熱交換は、例えば水、空気等の冷媒を用いて行われる。すると、被熱交換対象物が、例えば液化天然ガスの供給路の一部のように低温であれば、その冷熱を有効に利用することで、内燃機関や動作装置を冷却できる。
【００１３】
本発明では特に、例えばコントローラ等から構成される制御手段による制御下で、このような熱交換手段による熱交換に係る熱を伝える方向及び量のうち少なくとも一方が可変とされる。例えば、内燃機関や動作装置を、被熱交換対象物によって冷却したいのであれば、内燃機関や動作装置側から被熱交換対象物側へと熱を伝える。この際、被熱交換対象物の冷熱を利用することも可能である。逆に、被熱交換対象物を内燃機関や動作装置によって冷却したいのであれば、内燃機関や動作装置側から被熱交換対象物側へと熱を伝える。このように当該動力システムの状況に応じて熱交換を適宜に行うことによって、冷却効率を高めることが可能となる。
【００１４】
以上の結果、例えば、モータアシストターボ過給機を備えた液化天然ガス燃料エンジン等の熱変換器を備えた内燃機関において、着霜防止のためにペーパライザを加熱することなく冷熱を奪い、冷凍室以外の部分、例えばモータアシストターボ過給機のモータ等を冷却することも可能となる。
【００１５】
本発明の冷却装置の一態様では、前記動力システムは、前記内燃機関における燃焼に供される流体燃料を貯蔵する燃料タンクを更に含み、前記被熱交換対象物は、前記流体燃料の供給路の一部と該供給路の一部を通る前記流体燃料のうち少なくとも一部の燃料とを含んでなる。
【００１６】
この態様によれば、被熱交換対象物として、例えば液化天然ガスである、流体燃料の供給路の一部と該供給路の一部を通る燃料部分とを含んでなる。従って、例えば液化天然ガスの冷熱などを利用して、熱交換機手段を介して、内燃機関や動作装置を効率良く冷却することも可能となる。
【００１７】
この態様では、前記流体燃料は、液化ガス燃料であり、前記燃料タンクは、低温にて前記液化ガス燃料を貯蔵し、前記制御手段は、前記液化ガス燃料が、前記供給路の一部において、前記熱交換手段を介して伝えられる熱で、少なくとも部分的に気化されるように、前記熱交換手段を制御するように構成してもよい。
【００１８】
このように構成すれば、例えば液化天然ガスなど、低温である液化ガス燃料の冷熱を利用して、熱交換手段を介して、内燃機関や動作装置を効率良く冷却することも可能となる。しかも、液化ガス燃料については、燃料タンクからの供給途中で、熱交換手段を介して伝えられる熱によって気化される。即ち、液化ガス燃料について、燃料タンクから内燃機関へ至る供給途中でボイルオフガスを発生させることができ、内燃機関では効率的にガス化した燃料ガスをその燃焼に供することが可能となる。
【００１９】
本発明の冷却装置の他の態様では、前記動作装置は、前記少なくとも一方の装置として、前記内燃機関をターボアシストするモータ装置を有し、前記内燃機関が所定負荷を超える高負荷で運転される際、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ伝える熱を相対的に増大させるように前記熱交換手段を制御し、前記内燃機関が前記所定負荷に達しない低負荷で運転される際に、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ伝える熱を相対的に減少させるように前記熱交換手段を制御する制御手段を更に備える。
【００２０】
この態様によれば、内燃機関をターボアシストするモータ装置側から、被熱交換対象物側へと適宜に熱を伝えることで、モータ装置における冷却効率を高めることが可能となる。
【００２１】
特に、一方で、制御手段による制御下で、内燃機関が所定負荷を超える高負荷で運転される際には、熱交換手段によって、モータ装置側から被熱交換対象物側へ伝える熱を相対的に増大させる。従って、モータ装置によるターボアシストの能力が、その高温により低下してしまうことを未然防止できる。言い換えれば、モータ装置によりターボアシストする機会を増加させることも可能となる。
【００２２】
他方で、制御手段による制御下で、内燃機関が所定負荷に達しない低負荷で運転される際には、熱交換手段によって、モータ装置側から被熱交換対象物側へ伝える熱を相対的に減少させる（極端な場合には、モータ装置側から被熱交換対象物側へ伝える熱を無くす）。従って、モータ装置によるターボアシストが不要な場合など、モータ装置によるターボアシストする機会を減らすと共に、モータ装置の冷却についても不必要に行う事態を防ぐことができる。これにより、内燃機関、モータ装置及び熱交換手段等を含めたシステム全体で、省エネを図る動作が可能となる。
【００２３】
このように、当該動力システムにおける高負荷及び低負荷の別に応じて、適宜に熱交換を行うことによって、いずれの場合にも、モータ装置における冷却効率を高めると共に全体のエネルギ効率を高めることが可能となる。
【００２４】
尚、本態様における「所定負荷」とは、内燃機関やモータ装置等に対して通常動作を行わせるために必要となる冷却能力が、「高負荷」の際にも得られるように、個別具体的な熱交換手段により得られる冷却能力に応じて、予め実験的、経験的、シミュレーション等により定められる、高負荷を識別する閾値を意味する。
【００２５】
この態様では、前記熱交換手段は、前記少なくとも一方の装置側から伝える熱を、前記被熱交換対象物とは別に用意された放熱用媒体側へ伝えることが可能に構成されており、前記制御手段は、前記内燃機関が前記高負荷で運転される際、前記放熱用媒体側へ伝える熱を相対的に減少させると共に前記被熱交換対象物側へ伝える熱を増大させるように前記熱交換手段を制御し、前記内燃機関が前記低負荷で運転される際に、前記放熱用媒体側へ伝える熱を相対的に増大させると共に前記被熱交換対象物側へ伝える熱を減少させるように前記熱交換手段を制御するように構成してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、熱交換手段は、モータ装置や内燃機関側からの熱を、例えば流体燃料の供給路などの被熱交換対象物とは別に用意された、例えばラジエータ等の一部として構築される水や空気などの放熱用媒体の側へと伝える。従って、伝統的なラジエータ等を利用して水冷や空冷を、被熱交換対象物を利用しての冷却と並行して行うことが可能となる。ここで特に、制御手段による制御下で、熱交換手段によって、内燃機関が高負荷で運転される際には、放熱用媒体側へ伝える熱を相対的に減少させると共に被熱交換対象物側へ伝える熱を増大させる。このため、高負荷であるが故に、モータ装置や内燃機関などでの発熱が多い場合には、被熱交換対象物側における冷却能力を高めることが可能となる。逆に、内燃機関が低負荷で運転される際には、熱交換手段によって、放熱用媒体側へ伝える熱を相対的に増大させると共に被熱交換対象物側へ伝える熱を減少させる。このため、低負荷である場合には、不必要な冷却を行うことを避け、これにより当該動力システム全体における省エネを図ることが可能となる。
【００２７】
尚、このような熱交換手段は、少なくとも一方の装置としての、例えば内燃機関、モータ装置、インタークーラ等において発生する熱を、ラジエータ等の放熱用媒体の側や被熱交換対象物の側へと、当該動力システムにおける動作状態に応じて適宜に伝えることで、いずれの装置についても、高温により動作不良を起こす事態を効率的に回避できる。
【００２８】
本発明の冷却装置の他の態様では、前記動作装置は、前記少なくとも一方の装置として、前記内燃機関をターボアシストするモータ装置を有し、前記モータ装置を冷却すべき旨の冷却要求が発せられると、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ伝える熱を、相対的に増大させるように前記熱交換手段を制御する制御手段を更に備える。
【００２９】
この態様によれば、内燃機関をターボアシストするモータ装置側から、被熱交換対象物側へと適宜に熱を伝えることで、モータ装置における冷却効率を高めることが可能となる。
【００３０】
特に、一方で、制御手段による制御下で、例えば高負荷におけるモータ装置によるアシストターボを実行する際など、モータ装置を冷却すべき旨の冷却要求が発せられると、熱交換手段によって、モータ装置側から被熱交換対象物側へ伝える熱を、相対的に増大させる。従って、モータ装置によるターボアシストの能力が、その高温により低下してしまうことを未然防止できる。言い換えれば、モータ装置によりターボアシストする機会を増加させることも可能となる。
【００３１】
尚、制御手段による制御下で、例えば低負荷であるためにモータ装置によるアシストターボを実行しない際など、モータ装置を冷却すべき旨の冷却要求が発せられないと、熱交換手段によって、モータ装置側から被熱交換対象物側へ伝える熱を、相対的に増大させることはない。従って、内燃機関、モータ装置及び熱交換手段等を含めたシステム全体で、省エネを図る動作が可能となる。
【００３２】
このように、当該動力システムにおけるモータ装置を冷却すべき旨の冷却要求の有無に応じて適宜に熱交換を行うことによって、モータ装置における冷却効率を高めることが可能となる。
【００３３】
この態様では、前記制御手段は、（ｉ）前記冷却要求が発せられると、前記モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ熱を伝えるように前記熱交換手段を制御し、（ｉｉ）前記冷却要求が発せられないか又は前記モータ装置を冷却する必要がない旨の非冷却要求が発せられると、前記モータ装置の温度が前記被熱交換対象物の温度より低い場合に、前記被熱交換対象物側から前記モータ装置側へ熱を伝えるように前記熱交換手段を制御するように構成してもよい。
【００３４】
このように構成すれば、一方で、冷却要求が発せられると、制御手段による制御下で、熱交換手段によって、モータ装置側から前記被熱交換対象物側へ熱を伝える。即ち、モータ装置側を積極的に冷却する。他方で、冷却要求が発せられないか又は前記モータ装置を冷却する必要がない旨の非冷却要求が発せられると、制御手段による制御下で、熱交換手段によって、モータ装置の温度が被熱交換対象物の温度より低い場合に、被熱交換対象物側からモータ装置側へ熱を伝える。即ち、仮に被熱交換対象物の方がモータ装置よりも高温であると、例えば動作していないが故に冷えているモータ装置の冷熱を利用して、被熱交換対象物側を冷却することも可能となる。
【００３５】
尚、冷却要求が発せられないか又はモータ装置側を冷却する必要がない旨の非冷却要求が発せられる際であっても、仮に、モータ装置の温度が被熱交換対象物の温度より高い場合であれば、即ち、被熱交換対象物の温度が相当に低い場合であれば、被熱交換対象物の冷熱を利用して、モータ装置側を冷却してもよい。
【００３６】
上述した動力システムがモータ装置を含む態様では、前記動力システムは、前記モータ装置を駆動するための電流を供給するインバータ装置を更に含み、前記熱交換手段は、前記モータ装置及びインバータ装置を、前記少なくとも一方の装置として、前記熱交換を行うことが可能であり、前記制御手段は、前記前記モータ装置及びインバータ装置のいずれか一方の側から前記被熱交換対象物側へ熱を伝えるように前記熱交換手段を制御するように構成してもよい。
【００３７】
このように構成すれば、モータ装置によるアシストターボに係る動作を、インバータ装置によって好適に行うことが可能となる。特にモータ装置等を冷却する際には、制御手段による制御下で、熱交換手段によって、モータ装置及びインバータ装置のいずれか一方の側から被熱交換対象物側へ熱を伝える。従って、インバータ装置も含めた当該動力システム全体として、効率的な冷却動作が可能となる。
【００３８】
本発明の他の冷却装置は上記課題を解決するために、内燃機関、該内燃機関に取り付けられており且つ発熱を伴う動作を行う動作装置、及び前記内燃機関における燃焼に供される液化ガス燃料を低温にて貯蔵する燃料タンクを含む動力システムにおいて、前記内燃機関及び前記動作装置のうち少なくとも一方の装置を冷却する冷却装置であって、前記少なくとも一方の装置及び前記被熱交換対象物間における熱交換を行うことが可能な熱交換手段を備え、前記被熱交換対象物は、前記流体燃料の供給路の一部と該供給路の一部を通る前記流体燃料のうち少なくとも一部の燃料とを含んでなる。
【００３９】
本発明の他の冷却装置によれば、内燃機関の動作時には、内燃機関と、例えばターボアシスト用のモータ装置やこれを駆動するためのインバータ装置等の動作装置とのうち、少なくとも一方の装置が発熱する。すると、熱交換手段によって、このような内燃機関や動作装置と、例えば液化天然ガスの供給路の一部である被熱交換対象物との間における熱交換が行われる。係る熱交換は、例えば水、空気等の冷媒を用いて行われる。
【００４０】
本発明では特に、例えば液化天然ガスなど、低温である液化ガス燃料の冷熱を利用して、熱交換手段を介して、内燃機関や動作装置を効率良く冷却することも可能となる。しかも、液化ガス燃料については、燃料タンクからの供給途中で、熱交換手段を介して伝えられる熱によって気化される。即ち、液化ガス燃料について、燃料タンクから内燃機関へ至る供給途中でボイルオフガスを発生させることができ、内燃機関では効率的にガス化した燃料ガスをその燃焼に供することが可能となる。
【００４１】
本発明の他の冷却装置の一態様では、前記液化ガス燃料は、前記供給路の一部において、前記熱交換手段を介して伝えられる熱で、少なくとも部分的に気化される。
【００４２】
この態様によれば、液化ガス燃料については、燃料タンクからの供給途中で、熱交換手段を介して伝えられる熱によって気化される。即ち、液化ガス燃料について、燃料タンクから内燃機関へ至る供給途中でボイルオフガスを発生させることができ、内燃機関では効率的にガス化した燃料ガスをその燃焼に供することが可能となる。
【００４３】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、この発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
（冷却装置を備えたエンジンの構成）
先ず本実施形態に係る冷却装置が設けられた動力システムの構成を、図１を参照して、その基本動作とともに説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る冷却装置を備えた動力システムの図式的なブロック図である。
【００４６】
図１において、本実施形態に係る冷却装置を備えた動力システムは、制御装置１００、エンジン２００、燃料タンク３００、吸気管７０１、排気管７０２、コンプレッサ６０１、タービン６０２、モータ６０３、液体燃料供給路３０１、冷却水流路４００、熱交換機５００及びラジエータ４０１を備える。
【００４７】
このような動力システムは例えば、タクシー等の自動車或いは乗用車の動力システムとして車体に搭載される。
【００４８】
ここで、本発明に係る「制御手段」の一例としての制御装置１００は、例えば電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ECU）を備え、周知の中央処理装置（Central Processing Unit：CPU）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ROM）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：RAM）等を中心とした論理演算回路として構成されている。更に、温度センサ１０００等の各種センサからの入力信号を受ける入力ポート及び、熱交換機５００等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して接続されている。
【００４９】
ここで、本発明に係る「内燃機関」の一例としてのエンジン２００は、その内部のシリンダで混合気を燃焼させると共に、爆発力に応じて生じる内部のピストン運動を回転運動に変換することで車両を駆動可能に構成されており、燃料タンク３００、吸気管７０１、及び排気管７０２がその周辺に設けられている。
【００５０】
燃料タンク３００は、エンジン２００の燃焼に供される流体燃料を貯蔵し、液体燃料供給路３０１及びガス供給路３０２を備える。流体燃料は、好適には本発明に係る「液化ガス燃料」の一例たる液化天然ガス（ＬＮＧ）であり、燃料タンク３００内に低温にて貯蔵される。液体燃料供給部３０１は、その両端が燃料タンク３００に連通されており、燃料タンク３００に貯蔵された液化天然ガスを循環可能に構成されている。ガス供給路３０２は、液体燃料供給路３０１に連通されており、熱交換機５００を通過する際に液化天然ガスが気化されて発生するボイルオフガスを吸気管７０１へ供給する。
【００５１】
吸気管７０１は、外部から空気を吸入し、図示しない吸気バルブを介してエンジン２００との連通状態を制御することが可能に構成され、吸入した空気の冷却用にインタークーラ４０３を備えている。そして吸気管７０１の周辺には、適切に吸気が行われるように、図示しないエアフローメータ、吸気温センサ、スロットルポジションセンサ等が備えられている。吸入された空気、即ち吸気と、供給されたボイルオフガスとは混合気を形成し、エンジン２００へと送り込まれることとなる。
【００５２】
排気管７０２は、エンジン２００に送り込まれた混合気の燃焼時に発生する排気ガスを、吸気バルブの開閉に連動して開閉する図示しない排気バルブを介して排出することが可能に構成されている。排気官２１０の周辺には、適切に排気が行われるように、エンジン２００の空燃比を検出することが可能な図示しない空燃比センサ、エンジン２００から排出される排気ガスを夫々浄化することが可能な図示しない三元触媒装置等が設けられている。
【００５３】
また、本発明に係る「動作装置」の一例としてのモータアシストターボ過給機は、コンプレッサ６０１、タービン６０２、本発明に係る「モータ装置」の一例としてのモータ６０３等を備えて構成される。
【００５４】
コンプレッサ６０１及びタービン６０２は同軸上に存在する。タービン６０２が、エンジン２００の燃焼に伴い排気管７０２を介して排出される排気ガスの排気圧力で高速回転すると、その回転力で同軸上にあるコンプレッサ６０１が駆動される。そのため、吸気管７０１内を貫流する空気を圧縮してエンジン２００内に送り込むことが可能に構成されている。即ちターボ過給機として機能する。
【００５５】
モータ６０３は、バッテリ８００から本発明に係る「インバータ装置」の一例としてのインバータ８０１を介して生成された交流電力により駆動され、コンプレッサ６０１及びタービン６０２からなるターボ過給機を補助駆動すること、即ちアシストターボ或いはターボアシストすることが可能に構成されている。ここで例えば加速状態の場合には排気量が増え、タービン６０２は、例えば1分間に数十万回転という高速回転状態となる。そのため、同軸上に備わるコンプレッサ６０１も高速回転して発熱し、吸気温が相対的に上昇してしまう。仮にこの吸気温の上昇を放置しておくと、吸気が膨張するため、吸気効率の向上は見込めない。そのため吸気冷却用にインタークーラ４０３が設けられている。また、温度監視用に温度センサ１０００が設けられており、その出力値は電気的に接続された制御装置１００のメモリに格納される。
【００５６】
以上のように本実施形態では、本発明に係る「動力システム」の一例が構成されている。
【００５７】
また、本発明に係る「被熱交換対象物」の一例は、例えば燃料タンク３００に貯蔵された流体燃料のうち少なくとも一部の燃料と、燃料タンク３００に連通された液体燃料供給路３０１とを含む。
【００５８】
液化天然ガスの主成分は例えばメタンである。メタンのような気体を液体にすると体積が６００分の１にすることが可能であるので、液化天然ガスは例えばマイナス１６２℃まで冷やされて液化した状態で貯蔵されている。
【００５９】
液体燃料供給路３０１は、液化天然ガスを通すことが可能であり、例えば液化天然ガスの冷熱或いは気化時の潜熱などを利用して、熱交換機手段を介して、エンジン２００等の発熱部分を効率良く冷却することも可能となる。また、液体燃料供給路３０１には温度センサ１０００が設けられており、その出力値は電気的に接続された制御装置１００のメモリに格納される。
【００６０】
本発明に係る「熱交換手段」の一例としての冷却水流路４００及び熱交換機５００は、例えば発熱するエンジン２００、インタークーラ４０３、モータ６０３及びインバータ８０１の少なくとも一つと、ラジエータ４０１或は液体燃料供給路３０１との間における熱交換を行うことが可能に構成されている。各発熱部分を冷却する冷却水流路４００中の冷却水は、各発熱部分を冷却する際に加熱されるが、通常はラジエータ４０１において放熱し、或いは熱交換機５００において冷却されて再び冷却水流路４００を流れることとなる。また、冷却水流路４００には温度センサ１０００が設けられており、その出力値は電気的に接続された制御装置１００のメモリに格納される。
【００６１】
本実施形態では、本発明に係る「放熱用媒体」の一例は、冷却水流路４００に設けられたラジエータ４０１の一部として構築される水や空気などである。これにより、伝統的なラジエータ４０１を利用して水冷や空冷を、本発明に係る「被熱交換対象物」を利用しての冷却と並行して行うことが可能となる。
【００６２】
以上、図１に示すように本実施形態ではエンジン２００やモータ６０３等を効率良く冷却することが可能に構成されている。具体的に例えば、制御装置１００の制御下で、冷却水流路４００は、熱交換を行うことでエンジン２００やモータ６０３等を冷却し、この熱交換に係る熱をラジエータ４０１で放熱し、或いは液体燃料供給路３０１の側へと伝えることで、いずれの装置についても、高温により動作不良を起こす事態を効率的に回避できる。
【００６３】
（冷却装置の動作処理）
次に、以上のように構成された冷却装置の一実施形態に係る動作処理について、図１に加えて、図２を参照して説明する。ここに図２は、本実施形態に係る冷却装置によって実行される処理を示すフローチャートである。
【００６４】
本実施形態に係る冷却装置は、自動車に備えられ、走行用のエンジン２００等を冷却するために用いられる。そして、制御装置１００は、走行時に省エネモード及び通常モードの選択が可能である電子制御ユニット（ECU）の一部からなるものとする。次に説明する動作は、自動車走行中に、電子制御ユニットによって、サブルーチンとして定期的に又は不定期に繰り返し実行されるものである。
【００６５】
図２において先ず、制御装置１００によってエンジン２００が省エネモードであるか否かが判断される（ステップＳ１）。ここに「省エネモード」とは、燃料の消費を極力抑えようとするモードであり、当該モードへの切り替えは、エンジン２００が所定負荷に達しない低負荷で運転される場合の他、運転者が、切替操作スイッチ等を介して、積極的に行う場合も含まれてよい。
【００６６】
ここで、省エネモードである場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、具体的に例えばエンジン２００が所定負荷に達しない低負荷で運転されると推定される場合、その分発熱も抑えられている筈なので、制御装置１００は熱交換機５００を特に作動させることなく、ラジエータ４０１を作動する（ステップＳ２）。仮に、熱交換機５００を作動させるとすると、被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１を流れる液化天然ガスは熱交換により気化してしまい、不必要な燃料の消費につながるからである。その代わりとして、ラジエータ４０１による空気との熱交換を積極的に利用して冷却水流路４００中の冷却水の温度を低下させる。尚、本態様における「所定負荷」とは、エンジン２００やモータ６０３等に対して通常動作を行わせるために必要となる冷却能力が、「高負荷」の際にも得られるように、個別具体的な熱交換手段たる冷却水流路４００等の冷却能力に応じて、予め実験的、経験的、シミュレーション等により定められる、高負荷を識別する閾値を意味する。更に、この「所定負荷」の値は、固定値でもよいし、例えば、外気温、外圧力、エンジン２００の温度等をパラメータとして変化する可変値であってもよい。
【００６７】
このように、熱交換機５００が作動されず、ラジエータ４０１が作動された後、続いて冷却水流路４００を流れる冷却水がラジエータ４０１のみの冷却で充足しているか否かが判断される（ステップＳ３）。具体的に例えば制御装置１００は、熱交換機５００を作動させなくても冷却水流路４００を流れる冷却水が十分に冷却されているか否かを、冷却水流路４００に設けられた温度センサ１０００の出力値に基づいて判断する。
【００６８】
ここで、ラジエータ４０１のみの冷却で充足すると判断される場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、これ以上の冷却は不要として処理を終了することとなる。即ち、この場合、上述したステップＳ１以降の処理が適当なタイミングで繰り返して実行される。
【００６９】
他方、省エネモードでない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、或いはラジエータ４０１のみの冷却で充足しないと判断される場合（ステップＳ３：Ｎｏ）には、制御装置１００はラジエータ４０１のみならず、熱交換機５００も作動させる（ステップＳ４）。即ち、制御装置１００は、エンジン２００が所定負荷を超える高負荷で運転されると推測される場合や、ラジエータ４０１が十分に冷却機能を果たさないと推測される場合には、熱交換機５００も作動させる。例えば冷却水流路４００側から液体燃料供給路３０１側へ熱が伝わるように、制御装置１００は熱交換機５００に備えられた冷却水流路４００の流路変更用の三方弁を切り替える。また、この時伝えられる熱で、液体燃料供給路３０１を通る液化天然ガスは気化され、ボイルオフガスが発生する。発生したボイルオフガスはガス供給路３０２を介して吸気管７０１へ供給され、吸気と共に混合気を形成し、エンジン２００の燃焼に供されることとなる。この動作は、エンジン２００に高負荷がかかっており、より多くの燃料が要求されることを勘案しても利に適う。そして、次に詳述する熱交換機５００の作動処理が終わると、一連の処理を終了し、上述したステップＳ１以降の処理が適当なタイミングで繰り返して実行される。  次に、図２におけるステップＳ４の熱交換機作動後の制御装置１００の動作処理の各種具体例について、図１及び図２に加えて、図３及び図４のフローチャートに基づいて詳しく説明する。ここに図３は、本実施形態に係るエンジンの負荷判定に基づく動作処理を示すフローチャートであり、図４は、本実施形態に係るモータの冷却要求及び温度に基づく動作処理を示すフローチャートである。
【００７０】
次に図３を参照して説明する動作の具体例は、自動車走行中に、制御装置１００によって熱交換器５００を作動する際に、サブルーチンとして適宜に実行されるものである。図３に示す動作は、図２のステップＳ４の処理の一環として又は呼出処理として行われる。但し、図３に示す動作は、図２に示した動作とは別個或いは独立に行われてもよい。
【００７１】
図３において、先ず制御装置１００による制御下で、エンジン２００が所定負荷を超える高負荷で運転されているか否かが判定される（ステップＳ４０１０）。
【００７２】
ここで、エンジン２００が所定負荷を超える高負荷で運転されている場合（ステップＳ４０１０：Ｙｅｓ）、ラジエータ４０１側へ伝える熱を相対的に減少させる（ステップＳ４０２０）。これと同時に又は相前後してモータ６０３側から被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等側へ伝える熱を相対的に増大させる（ステップＳ４０３０）。ここに、「被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等」は、液体燃料供給路３０１の一部と該供給路３０１を通る液化天然ガスを含む趣旨である。従って、モータ６０３によるターボアシストの能力が、その高温により低下してしまうことを未然防止できる。言い換えれば、モータ６０３によりターボアシストする機会を増加させることも可能となる。
【００７３】
他方、エンジン２００が所定負荷に達しない低負荷で運転される場合（ステップＳ４０１０：Ｎｏ）、熱交換手段たる冷却水流路４００等によって、ラジエータ４０１側へ伝える熱を相対的に増大させる（ステップＳ４０２１）。ここに、「熱交換手段たる冷却水流路４００等」とは、例えば冷却水流路４００及び熱交換機５００であるが、これに限られない。これと同時に又は相前後して、モータ６０３側から被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等側へ伝える熱を相対的に減少させる、若しくは断熱する（ステップＳ４０３１）。従って、モータ６０３によるターボアシストが不要な場合など、モータ６０３によるターボアシストする機会を減らすと共に、モータ６０３の冷却についても不必要に行う事態を防ぐことができる。これにより、エンジン２００、モータ６０３及び熱交換手段たる冷却水流路４００等を含めたシステム全体で、省エネを図る動作が可能となる。
【００７４】
次に図４を参照して説明する動作の具体例は、自動車走行中に、制御装置１００によって熱交換器５００を作動する際に、サブルーチンとして適宜に実行されるものである。図４に示す動作は、図２のステップＳ４の処理の一環として又は呼出処理として行われる。但し、図３に示す動作は、図２に示した動作とは別個或いは独立に行われてもよい。また、図４に示す動作は、図３に示した動作に代えて行われるものであるが、図３に示した動作と適宜に組み合わせて実行することも可能である。
【００７５】
図４において、先ず制御装置１００による制御下で、例えば高負荷におけるモータ６０３によるアシストターボを実行する際など、モータ６０３を冷却すべき旨の冷却要求が発せられるか否かが判定される（ステップＳ４１１０）。
【００７６】
ここで、制御装置１００による制御下で、モータ６０３を冷却すべき旨の冷却要求が発せられないか又は前記モータ６０３を冷却する必要がない旨の非冷却要求が発せられる場合（ステップＳ４１１０：Ｎｏ）、熱交換手段たる冷却水流路４００等によって、モータ６０３側から被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等側へ伝える熱を、相対的に増大させる必要はない。そこで、モータ６０３及び液体燃料供給路３０１に備えられた温度センサ１０００の出力値に基づき、モータ６０３の温度が被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等の温度より高いか否かが判定される（ステップＳ４１２０）。
【００７７】
ここで、モータ６０３の温度が被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等の温度より低いと判定される場合（ステップＳ４１２０：Ｎｏ）、被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等側からモータ６０３側へ熱を伝える（ステップＳ４１３１）。例えば、動作していないが故に冷えているモータ６０３の冷熱を利用して、被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等側を冷却することも可能となる。
【００７８】
他方、冷却要求が発せられる場合（ステップＳ４１１０：Ｙｅｓ）、或いはモータ６０３の温度が被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等の温度より高い場合（ステップＳ４１２０：Ｙｅｓ）、モータ６０３及びインバータ８０１のいずれか一方の側から被熱交換対象物たる液体燃料供給路３０１等側へ伝える熱を、相対的に増大させてモータ６０３或はインバータ８０１側を冷却してもよい（ステップＳ４１３０）。これにより、モータ６０３によるアシストターボに係る動作を、インバータ８０１によって好適に行うことが可能となる。
【００７９】
以上説明した実施形態によれば、内燃機関を含む動力システムにおいて、効率的に冷却することが可能となるのである。
【００８０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う冷却装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施形態に係る冷却装置を備えたエンジンの図式的なブロック図である。
【図２】本実施形態に係る冷却装置によって実行される処理を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る熱交換器作動時における、エンジンの負荷判定に基づく動作処理を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る熱交換器作動時における、モータの冷却要求及び温度に基づく動作処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１００…制御装置、２００…エンジン、３００…燃料タンク、３０１…液体燃料供給路、３０２…ガス供給路、４００…冷却水流路、４０１…ラジエータ、４０２…エンジン冷却装置、４０３…インタークーラ、４０４…モータ冷却装置、４０５…インバータ冷却装置、５００…熱交換機、６０１…コンプレッサ、６０２…タービン、６０３…モータ、７０１…吸気管、７０２…排気管、８００…バッテリ、８０１…インバータ、１０００…温度センサ
【図１】
2007051623.tif 000003
【図２】
2007051623.tif 000004
【図３】
2007051623.tif 000005
【図４】
2007051623.tif 000006