(57)【要約】【課題】  潜熱蓄熱材の溶融率に応じて冷媒の循環流量を精度良く制御することができる発熱部の冷却装置、発熱部の冷却方法およびハイブリッド車の冷却装置を提供する。【解決手段】  凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材１３を、樹脂カプセル内に封入した状態で冷却水１１中に混入し、冷却水１１を、エンジン５と冷却水１１を凝固させる第２ラジエータ２との間で循環させる一方、エンジン５における潜熱蓄熱材１３の溶融率の増加量に基づいて、冷却水１１の循環流量を制御する。【選択図】      図１
2007211657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置であって、
樹脂カプセル内に封入された状態で前記冷媒中に混入され、凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材と、
溶融した前記潜熱蓄熱材を凝固させる放熱部と、
前記発熱部と前記放熱部との間で前記冷媒が循環する循環通路と、
前記循環通路内において前記冷媒を循環させるポンプと、
前記発熱部における前記潜熱蓄熱材の溶融率を検出する溶融率検出手段と、
検出された溶融率に基づいて、前記ポンプを制御する冷却制御手段と、
を備えることを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発熱部の冷却装置において、
前記溶融率検出手段は、前記蓄熱材の体積変化による前記冷媒の電気伝導率の変化率から前記溶融率を算出することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発熱部の冷却装置において、
前記溶融率検出手段は、前記発熱部の冷媒入口における前記冷媒の電気伝導率に対する発熱部の冷媒出口における冷媒の電気伝導率の増加量に基づいて、前記発熱部における溶融増加率を算出することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発熱部の冷却装置において、
前記冷却制御手段は、前記溶融増加率に基づいて、前記冷媒の循環流量または循環速度を調節するように前記ポンプを制御することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の発熱部の冷却装置において、
前記冷却制御手段は、前記溶融増加率が第１設定値以上となるように、前記ポンプを制御することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５に記載の発熱部の冷却装置において、
前記冷却制御手段は、前記溶融増加率が前記第１設定値未満の場合、前記溶融率が第１設定値以上の場合よりも前記冷媒の循環流量または循環速度を低下させるように前記ポンプを制御することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発熱部の冷却装置において、
前記冷却制御手段は、前記発熱部の冷媒出口における前記冷媒の温度が前記潜熱蓄熱材の溶融温度以上の場合、前記冷媒の循環流量または循環速度を増加させるように前記ポンプを制御することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項８】
請求項３ないし請求項７のいずれか１項に記載の発熱部の冷却装置において、
前記循環通路上で前記放熱部を迂回するバイパス通路と、
前記冷媒の循環経路を前記放熱部側と前記バイパス通路側とで切り替える切替弁と、
を備え、
前記冷却制御手段は、前記溶融増加率が前記第１設定値以上の場合、前記切替弁を前記放熱部側へ切り替え、前記溶融増加率が前記第１設定値未満の場合、前記切替弁を前記バイパス通路側へ切り替えることを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の発熱部の冷却装置において、
前記発熱部は、第１発熱部とこの第１発熱部よりも冷却目標温度の低い第２発熱部と、からなり、
前記潜熱蓄熱材は、前記第１発熱部の冷却目標温度付近の温度で溶融する第１潜熱蓄熱材と、前記第２発熱部の冷却目標温度付近の温度で溶融する第２潜熱蓄熱材と、からなることを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の発熱部の冷却装置において、
前記第１発熱部の冷媒出口と冷媒入口とを連通する冷媒戻し通路と、
この冷媒戻し通路を開閉すると共に、開状態で前記冷媒出口側から前記冷媒入口側への冷媒の移動を許可し、冷媒入口側から冷媒出口側への冷媒の移動を阻止する冷媒戻し弁と、
を設けたことを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の発熱部の冷却装置において、
前記溶融率検出手段は、エンジンスタート時であって、前記循環通路内の冷媒温度が前記第２潜熱蓄熱材の完全凝固温度未満の場合の前記冷媒の電気伝導率を、前記冷媒の初期の電気伝導率として保持することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の発熱部の冷却装置において、
前記溶融率検出手段は、前記冷媒の初期の電気伝導率に対する前記第１発熱部の冷媒入口における冷媒の電気伝導率の増加量に基づいて、前記第２発熱部における冷媒の溶融増加率を算出することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発熱部の冷却装置において、
前記冷却制御手段は、前記第２発熱部の溶融増加率が第２設定値を超える場合、前記冷媒戻し弁を開状態とすることを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の発熱部の冷却装置において、
前記冷却制御手段は、前記第１発熱部の溶融増加率が第１設定値以下であって、前記第２発熱部の溶融増加率が第２設定値を超える場合、前記冷媒戻し弁を開状態とすることを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１５】
内燃機関およびモータを駆動源とするハイブリッド車において、
前記内燃機関およびモータの冷却装置として、請求項９ないし請求項１４のいずれか１項に記載の発熱部の冷却装置を用い、
前記第１潜熱蓄熱材の溶融温度は、前記内燃機関の目標冷却温度付近の温度とし、
前記第２潜熱蓄熱材の溶融温度は、前記モータの目標冷却温度付近の温度としたことを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。
【請求項１６】
発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置であって、
凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材を、樹脂カプセル内に封入した状態で前記冷媒中に混入し、
前記冷媒を、前記発熱部と前記潜熱蓄熱材を凝固させる放熱部との間に設けた循環通路内を循環させ、
前記発熱部における前記潜熱蓄熱材の溶融率を検出し、
検出された溶融率に基づいて、前記冷媒の循環流量を制御することを特徴とする発熱部の冷却装置。
【請求項１７】
凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材を、樹脂カプセル内に封入した状態で冷媒中に混入し、前記冷媒を、発熱部と冷媒を凝固させる放熱部との間で循環させる一方、
前記発熱部における前記潜熱蓄熱材の溶融率に基づいて、前記冷媒の循環流量を制御することを特徴とする発熱部の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱蓄熱材を混入した冷媒によって発熱部を冷却する発熱部の冷却装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷却装置では、発熱部を冷却する冷媒として潜熱蓄熱材を混合した流体を用い、この流体を循環させるポンプをエンジン回転数に応じて駆動すると共に、流体を冷却するラジエータの流体温度に応じてラジエータへの送風を行う冷却ファンの送風量を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５０３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、潜熱蓄熱材の溶融率にかかわらず、エンジン回転数に応じて駆動するポンプにより冷媒の循環流量を設定しているため、潜熱蓄熱材の正確な溶融率に応じて精度良く冷媒の循環流量を制御することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、潜熱蓄熱材の溶融率に応じて冷媒の循環流量を精度良く制御することができる発熱部の冷却装置、発熱部の冷却方法およびハイブリッド車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】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置であって、
樹脂カプセル内に封入された状態で前記冷媒中に混入され、凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材と、
溶融した前記潜熱蓄熱材を凝固させる放熱部と、
前記発熱部と前記放熱部との間で前記冷媒が循環する循環通路と、
前記循環通路内において前記冷媒を循環させるポンプと、
前記発熱部における前記潜熱蓄熱材の溶融率を検出する溶融率検出手段と、
検出された溶融率に基づいて、前記ポンプを制御する冷却制御手段と、
を備えることを特徴とする。
ここで、「溶融率」とは、冷媒中の全潜熱蓄熱材に対し、溶融した潜熱蓄熱材の存在する割合をいう。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、発熱部における潜熱蓄熱材の溶融率に基づいて、冷媒の循環流量が制御されるため、冷媒の循環流量を潜熱蓄熱材の溶融率に応じて精度良く制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の発熱部の冷却装置の構成図である。
実施例１の発熱部の冷却装置は、冷却水（冷媒）１１を吐出するポンプ４、冷却水１１を貯蔵する蓄熱タンク（以下、タンク）８、冷却水１１を冷却する第１ラジエータ（第１放熱部）１および第２ラジエータ２（第２放熱部）、内燃機関系であるエンジン（第１発熱部）５、電動機系であるモータ６およびインバータ７（第２発熱部）が、配管やチューブ等で相互に接続され、冷却水循環通路１４〜１８，２６が形成されている。これら冷却水循環通路１４〜１８，２６では、１つのポンプ４によって１種類の冷却水（例えば、不凍液）１１が循環しているが、例えば１５と１６、１７と１８等、適宜並列に構成し、熱交換が効率的に行われるように設定している。
【０００９】
冷却水１１には、作動温度の異なる２種類の潜熱蓄熱材１２，１３が混入されている。これら潜熱蓄熱材１２，１３は、スラリー状の潜熱蓄熱材を樹脂のマイクロスケールのカプセルに注入して成形されている。潜熱蓄熱材は、融点近傍温度で比熱のピークをもち、溶融する際に吸熱して、凝固する際に放熱する。ここで、実施例１では、電動機系（モータ６、インバータ７）の冷却目標温度をT1、内燃機関（エンジン５）の冷却目標温度をT2とし、潜熱蓄熱材（第２潜熱蓄熱材）１２の作動温度をT1、潜熱蓄熱材（第１潜熱蓄熱材）１３の作動温度をT2(>T1)に設定している。潜熱蓄熱材が凝固終了する温度は、各作動点よりやや低く、潜熱蓄熱材１２が完全に凝固する温度をT1-α、潜熱蓄熱材１３が完全に凝固する温度をT2-βとする。また、潜熱蓄熱材が溶融終了する温度は作動点よりやや高く、潜熱蓄熱材１３が完全に溶融する温度をT2+βとする。
【００１０】
ポンプ４の出口は、タンク入口冷却水循環通路１４を介してタンク８の入口に接続されている。そして、タンク８の出口からポンプ４の入口にかけて、相互に並列な２つのタンク出口冷却水循環通路１５，１６が形成されている。
【００１１】
タンク出口冷却水循環通路１５は、第２ラジエータ２を通過してポンプ４へ至る冷却水循環通路と、第２ラジエータ２を通過せずにポンプ４へ至る冷却水循環通路（バイパス通路）２６とが並列に設けられ、これら２つの通路の分岐点には、冷却水の通路を経路１（冷却水循環通路２６側）と経路２（第２ラジエータ２側）とで切り替える切替弁２５が配置されている。この切替弁２５による経路１，２の切り替えは、制御ユニット１９により制御される。
【００１２】
タンク出口冷却水循環通路１６には、第１ラジエータ１が接続されている。一方、タンク８と並列に、モータ冷却水循環通路１７、インバータ冷却水循環通路１８が形成され、モータ冷却水循環通路１７にはモータ６が、インバータ冷却水循環通路１８にはインバータ７がそれぞれ接続されている。
【００１３】
図２は、実施例１の発熱部の冷却装置を適用したハイブリッド車を示す側面図であり、タンク８は、車両床下に設置され、タンク８表面の放熱フィン９を介して、車両の走行風によって冷却される。図２の車載レイアウトでは、エンジン５は車両前部のエンジンルーム内に配置され、モータ６およびインバータ７は、車両後部のトランクの下に配置されている。また、タンク８は、エンジン５とモータ６との車両前後方向中央位置（この例では前側座席付近の下部）で、車体の床下に配置されている。そして、このタンク８よりも車両前方に向けてタンク出口冷却水循環通路１５，１６が配策され、車両後方に向けてモータ冷却水循環通路１７およびインバータ冷却水循環通路１８が配索されている。なお、これら冷却水循環通路１５〜１８は、車体の床下に凹状に形成されたセンタトンネル部に配索するのが好適である。
【００１４】
第１，第２ラジエータ１，２は、車両前後方向に間隔を開けて配置され、複列式ラジエータを構成し、車両前方から後方へ向かう冷却空気流により冷却されるよう設定されている。実施例１では、第２ラジエータ２よりも車両後方側の位置に冷却ファン３が設けられている。冷却ファン３の回転数は、制御ユニット１９により制御される。
【００１５】
ポンプ４は、例えば電動モータを一体化させた流量可変ポンプであり、ポンプ４の吐出流量は、制御ユニット１９により制御される。
【００１６】
タンク出口冷却水循環通路１６には、第１ラジエータ１の出口における冷却水１１の温度を計測する温度センサ２０と、エンジン５の入口における冷却水１１の温度および電気伝導率を計測する温度・電気伝導率センサ２２と、エンジン５の出口における冷却水１１の温度および電気伝導率を計測する温度・電気伝導率センサ２３と、が設けられている。温度・電気伝導率センサ２２，２３は、例えば、タンク出口冷却水循環通路１５の径方向に電圧を掛けた際の抵抗値を測定することで、冷却水１１の電気伝導率を計測する。
【００１７】
タンク出口冷却水循環通路１５には、第２ラジエータ２の出口における冷却水１１の温度を計測する温度センサ２１が設けられている。タンク８には、タンク８内の冷却水１１の温度を計測する温度センサ２４が設けられている。
【００１８】
制御ユニット１９は、各センサの検出信号に基づいて、冷却ファン３の回転数、ポンプ４の吐出流量および切替弁２５の接続経路を制御する。
【００１９】
タンク８の内部には、その上端高さが冷却水循環通路１４のタンク接続部の中央の高さとする仕切り板１０が設けられている。この仕切り板１０は、ポンプ４の出力が大きくなると、それに伴い図１の下方側へ可動し、タンク８内部の通水抵抗が低減するよう構成されている。これにより、エンジン５の冷却がより重視される冷却水高温時において、電動機系の冷却水流量をそれほど増大せずに、エンジン５の冷却水流量を増大することができる。
【００２０】
タンク８の側面に設けられたモータ冷却水循環通路１７およびインバータ冷却水循環通路１８内の冷却水は、タンク内部の仕切り板１０により発生する圧力差により流動し、モータ６とインバータ７の熱を受熱後、再びタンク８に流入し、タンク８の冷却水と混ざり、かつ車両走行風で冷却されつつ流動し、タンク８の出口側に設けられた２つのタンク出口冷却水循環通路１５，１６を通過して、第１ラジエータ１と第２ラジエータ２で冷却される。
第１ラジエータ１と第２ラジエータ２から流出する冷却水は、タンク入口冷却水循環通路１４で統合され、ポンプ４により流動し、再びタンク８に流入する。
【００２１】
［冷却制御処理］
図３は、実施例１の制御ユニット１９で実行される冷却制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、イグニッションキースイッチのONをトリガーとし、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００２２】
ステップS1では、温度・電気伝導率センサ２３の検出信号から、エンジン出口水温がT2+β未満であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。
【００２３】
ステップS2（溶融率検出手段）では、温度・電気伝導率センサ２２，２３により計測されたエンジン入口の電気伝導率x1iとエンジン出口の電気伝導率x2iとに基づいて、エンジン５における溶融増加率を算出し、ステップS3へ移行する。
【００２４】
ステップS3では、ステップS2で算出された溶融増加率が第１設定値以上であるか否かを、ステップS2で算出したエンジン入口の電気伝導率x1iとエンジン出口の電気伝導率x2iが下記の式(1)を満足するか否かにより判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。
x2i≦C2×x1i  …(1)
ここで、C2は、冷却水中の潜熱蓄熱材のカプセルの物性値、濃度および冷媒温度補償を加味した値とする。
【００２５】
ステップS4では、切替弁２５の経路を経路２へ切り替え、ステップS7へ移行する。
【００２６】
ステップS5では、切替弁２５の経路を経路１へ切り替えると共に、ポンプ４の出力をダウンさせ、ステップS7へ移行する。
【００２７】
ステップS6では、切替弁２５の経路を経路２へ切り替えると共に、ポンプ４の出力をアップさせ、ステップS7へ移行する。ステップS4〜ステップS6により、溶融増加率が第１設定値以上となるように、冷却水１１の循環流量を制御する冷却制御手段が構成される。
【００２８】
ステップS7では、温度センサ２０および温度センサ２１の検出信号から、第１ラジエータ１の出口水温がT1-α以下、かつ第２ラジエータ２の出口水温がT2-β以下であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。
【００２９】
ステップS8では、冷却ファン３の出力をダウンさせ、ステップS10へ移行する。
【００３０】
ステップS9では、冷却ファン３の出力をアップさせ、ステップS10へ移行する。
【００３１】
ステップS10では、イグニッションキースイッチがOFFされたか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS1へ移行する。
【００３２】
［冷却制御動作］
エンジン出口水温がT2+β未満である場合（x2i>C2×x1i）には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3へと進み、ステップS2で算出された溶融増加率が第１設定値以上（x2i≦C2×x1i）であるか否かが判定される。
【００３３】
ステップS3において、溶融増加率が第１設定値以上である場合（x2i≦C2×x1i）には、ステップS4へと進み、ステップS4では、切替弁２５が経路２側へ切り替えられる。溶融増加率が第１設定値未満である場合には、ステップS5へと進み、ステップS5では、切替弁２５が経路１側へ切り替えられ、ポンプ４の出力がダウンするため、冷却水１１の循環流量が低下する。
【００３４】
エンジン出口水温がT2+β以上である場合には、ステップS1→ステップS6→ステップS7へと進み、ステップS6では、切替弁２５が経路２側へ切り替えられ、ポンプ４の出力がアップするため、冷却水１１の循環流量が増加する。
【００３５】
次に、ステップS7において、第１ラジエータ１の出口水温がT1-α以下、かつ第２ラジエータ２の出口水温がT2-β以下である場合には、ステップS7→ステップS8へと進み、ステップS8では、冷却ファン３の出力（回転数）がダウンするため、第１ラジエータ１および第２ラジエータ２に対する冷却風量が低下する。
【００３６】
一方、ステップS7において、第１ラジエータ１の出口水温がT1-αよりも大きい、または第２ラジエータ２の出口水温がT2-βよりも大きい場合には、ステップS7→ステップS9へと進み、ステップS9では、冷却ファン３の出力がアップするため、ラジエータ１，２に対する冷却風量が増加する。
【００３７】
次に、本発明の主要構成要素である冷却制御手段の作用について説明する。
［冷却水循環作用］
潜熱蓄熱材１２は、電動機系（モータ６、インバータ７）の冷却水循環通路１７，１８内で溶融し、タンク８の内部と第１ラジエータ１とで熱交換して凝固する。ここで、第１ラジエータ１の出口水温は、冷却ファン３によりT1-α以下となるよう制御される。
【００３８】
一方、潜熱蓄熱材１３は、内燃機関系（エンジン５）内部のタンク出口冷却水循環通路１５内で溶融し、第２ラジエータ２で熱交換して凝固する。ここで、T2>T1であるため、第１ラジエータ１の通過風によっても潜熱蓄熱材１３は凝固可能であり、第２ラジエータ２の出口温度は冷却ファン３によりT2-β以下となるよう制御される。
【００３９】
第１，第２ラジエータ１，２を通過した冷却水１１は、タンク入口冷却水循環通路１４に統合される。このとき、潜熱蓄熱材１２は第２ラジエータ２の冷却水との熱交換により、一部溶融するが、潜熱蓄熱材１３は凝固終了しており、この潜熱は生じないため、統合後の冷却水温は、潜熱蓄熱材１２の作動温度に近い温度となる。すなわち、潜熱蓄熱材１２が全て溶融することはない。さらに、潜熱蓄熱材１２はタンク８内を流動しながら車両床下の走行風で冷却されるため、タンク８内の潜熱蓄熱材１２の凝固が促進され、冷却風循環通路１７，１８の冷却水１１によって、電動機系の冷却目標T1で冷却可能となる。
【００４０】
上記作動を成立させるために、実施例１では、温度センサ２０により第１ラジエータ１の出口水温をモニタリングすると共に、温度センサ２１により第２ラジエータ２の出口水温をモニタリングして制御ユニット１９に取り込み、冷却ファン３の回転数を制御する。
【００４１】
すなわち、第１ラジエータ１の出口水温がT1-αよりも大きい、または第２ラジエータ２の出口水温がT2-βよりも大きい場合には、冷却ファン３の出力をアップさせて冷却風量を増加させることで、第１ラジエータ１の出口水温をT1-α以下、かつ第２ラジエータ２の出口水温をT2-β以下にそれぞれ保持することができる。
【００４２】
一方、第１ラジエータ１の出口水温がT1-α以下、かつ第２ラジエータ２の出口水温がT2-β以下である場合には、冷却ファン３の出力をダウンさせて冷却風量を低下させることで、バッテリ消費量の低減を図ることができる。
【００４３】
同時に、実施例１では、ポンプ４の出力を、エンジン５における潜熱蓄熱材１３の溶融増加率が第１設定値以上となるよう制御される。
【００４４】
すなわち、エンジン出口水温がT2+β未満で潜熱蓄熱材１３が完全に溶融していない場合、エンジン５における溶融増加率が第１設定値未満であるときには、ポンプ４の出力をダウンさせて冷却水１１の循環流量を低下させる。これにより、潜熱蓄熱材１３の受熱時間を長くすることができるため、冷却水の温度のみでポンプの吐出流量を制御する従来技術と比較して、潜熱蓄熱材１３の潜熱による吸熱作用をより有効利用でき、エンジン５の冷却効率が高められると共に、ポンプ動力の抑制によるバッテリ消費量の低減を図ることができる。
【００４５】
実施例１では、エンジン入口および出口に温度・電気伝導率センサ２２，２３を設け、エンジン５における潜熱蓄熱材１３の溶融増加率を、エンジン入口における冷却水１１の電気伝導率x1iに対するエンジン出口における冷却水１１の電気伝導率x2iの増加量から算出する。潜熱蓄熱材は、凝固、融解する過程で冷却水中のマイクロカプセルの体積が変化し、電気伝導率が変化する。よって、エンジン入口に対するエンジン出口の電気伝導率の増加量を計測することで、エンジン５における溶融増加率を正確に算出することができる。
【００４６】
また、実施例１では、溶融増加率が第１設定値未満の場合は、切替弁２５を経路１（冷却水循環通路２６側）側へ切り替える。これにより、第２ラジエータ２の温度上昇が停止するため、冷却ファン３の出力を抑制することができ、バッテリ消費量の低減を図ることができる。
【００４７】
次に、効果を説明する。
実施例１の発熱部の冷却装置は、以下に列挙する効果が得られる。
【００４８】
・発熱部（エンジン５）を冷却水１１によって冷却する冷却装置であって、樹脂カプセル内に封入された状態で冷却水１１中に混入され、凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材１３と、溶融した潜熱蓄熱材１３を凝固させる第２ラジエータ２と、発熱部と第２ラジエータ２との間で冷却水１１を循環させる循環通路（冷却水循環通路１４，１５）と、発熱部における潜熱蓄熱材１３の溶融率を検出する溶融率検出手段（ステップS3）と、検出された溶融率に基づいて、冷却水１１の循環流量を制御する冷却制御手段（ステップS4〜ステップS6）と、を備えるため、冷却水１１の循環流量を潜熱蓄熱材１３の溶融率に応じて精度良く制御することができる。
【００４９】
・溶融率検出手段（ステップS3）は、潜熱蓄熱材１３の体積変化による冷却水１１の電気伝導率の変化率から溶融率を算出する。すなわち、溶融率を電気伝導率で算出するので数値的に溶融率をモニターできる。
【００５０】
・溶融率検出手段は、エンジン入口における冷却水１１の電気伝導率x1iに対するエンジン出口における冷却水１１の電気伝導率x2iの増加量に基づいて、溶融増加率を算出するため、潜熱蓄熱材１３の体積濃度の変化に応じて電気伝導率が変化することを利用し、流動中の潜熱蓄熱材１３の溶融増加率を車両搭載状態でリアルタイムにモニタリングすることができる。
【００５１】
・冷却制御手段（ステップS4〜ステップS6）は、溶融増加率に基づいて、冷却水１１の循環流量または循環速度を調節するようにポンプ４を制御するため、温度のみで制御している場合と比べて、潜熱蓄熱材１３を有効利用でき、ポンプ動力を抑えることができる。
【００５２】
・冷却制御手段（ステップS4〜ステップS6）は、検出された溶融増加率が第１設定値以上（x2i≦C2×x1i）となるように、冷却水１１の循環流量を制御する冷却制御手段（ステップS4〜ステップS6）と、を備えるため、発熱部における潜熱蓄熱材１３の溶融効率を高めることができる。
【００５３】
・冷却制御手段（ステップS5）は、溶融増加率が第１設定値未満の場合、溶融増加率が第１設定値以上の場合よりも冷却水１１の循環流量を低下させるため、溶融増加率が小さい場合には、潜熱蓄熱材１３の循環速度を遅くし、受熱時間を長くすることで、潜熱蓄熱材１３の溶融効率を高いレベルに維持することができると同時に、ポンプ４の動力を抑えることで、バッテリ消費量を抑制することができる。
【００５４】
・冷却制御手段（ステップS6）は、エンジン出口における冷却水１１の温度が潜熱蓄熱材１２の完全溶融温度T2+β以上の場合、冷却水１１の循環流量を増加させるため、潜熱蓄熱材１３の溶融効率を高めつつ、冷却水１１の過度な温度上昇を抑制することができる。
【００５５】
・タンク出口冷却水循環通路１５上で第２ラジエータ２を迂回する冷却水循環通路２６と、冷却水１１の循環経路を第２ラジエータ２側と冷却水循環通路２６側とで切り替える切替弁２５と、を備え、冷却制御手段は、溶融増加率が第１設定値以上の場合、切替弁２５を第２ラジエータ２側へ切り替え（ステップS4）、溶融増加率が第１設定値未満の場合、切替弁２５を冷却水循環通路２６側へ切り替える（ステップS5）ため、溶融増加率が低い場合には、エンジン５から排出された冷却水１１を第２ラジエータ２側に循環させないことで、冷却ファン３の出力を低減させ、バッテリ消費量の低減を図ることができる。
【００５６】
・発熱部は、エンジン５とこのエンジン５よりも冷却目標温度の低い（T1<T2）電動機系（モータ６およびインバータ７）と、からなり、潜熱蓄熱材は、エンジン５の冷却目標温度T2付近の温度T2+βで溶融する潜熱蓄熱材１３と、電動機系の冷却目標温度T1付近の温度で溶融する潜熱蓄熱材１２と、からなるため、１つのポンプ４で、冷却目標温度の異なる２つの発熱部をそれぞれ冷却する冷却装置を実現でき、それぞれの冷却装置を別々に設けた場合と比較して、部品の共有による装置の小型化を図ることができる。
【００５７】
・エンジン５（内燃機関）およびモータ６を駆動源とするハイブリッド車において、エンジン５およびモータ６の冷却装置として、実施例１の発熱部の冷却装置を用い、潜熱蓄熱材１３の溶融温度は、エンジン５の目標冷却温度T2付近の温度とし、潜熱蓄熱材１２の溶融温度は、モータ６の目標冷却温度T1付近の温度としたため、目標冷却温度の異なる２つの駆動源を、潜熱蓄熱材１２，１３の潜熱を利用して効果的に冷却することができる。
【００５８】
・エンジン５を冷却水１１によって冷却する冷却装置であって、凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材１３を、樹脂カプセル内に封入した状態で冷却水１１中に混入し、冷却水１１を、エンジン５と潜熱蓄熱材１３を凝固させる第２ラジエータ２との間に設けた循環通路１４，１５内を循環させ、エンジン５における潜熱蓄熱材１３の溶融率を検出し、検出された溶融率に基づいて、冷却水１１の循環流量を制御するため、冷却水１１の循環流量を潜熱蓄熱材１３の溶融率に応じて精度良く制御することができる。
【００５９】
・凝固および溶融により体積変化し、凝固または溶融時の潜熱により放熱または吸熱を行う潜熱蓄熱材１３を、樹脂カプセル内に封入した状態で冷却水１１中に混入し、冷却水１１を、エンジン５と冷却水１１を凝固させる第２ラジエータ２との間で循環させる一方、エンジン５における潜熱蓄熱材１３の溶融率に基づいて、冷却水１１の循環流量を制御するため、冷却水１１の循環流量を潜熱蓄熱材１３の溶融率に応じて精度良く制御することができる。
【実施例２】
【００６０】
図４は、実施例２の発熱部の冷却装置の構成図であり、実施例２の発熱部の冷却装置は、図１に示した実施例１に対し、タンク出口冷却水循環通路１５のエンジン５よりも上流側の位置と冷却水循環通路２６とを連通する冷媒戻し通路２８を追加し、この冷媒戻し通路２８に冷媒戻し弁２７を設けた点で構成が異なる。
【００６１】
冷媒戻し弁２７は、冷却水循環通路２６から冷媒戻し通路２８への冷却水１１の流れを許可し、冷媒戻し通路２８から冷却水循環通路２６への冷却水１１の流れを阻止する逆止弁機能を有する開閉弁である。冷媒戻し弁２７の開閉の切り替えは、制御ユニット１９により制御される。
【００６２】
制御ユニット１９は、各センサの検出信号に基づいて、冷却ファン３の回転数、ポンプ４の吐出流量、切替弁２５の接続経路および冷媒戻し弁２７の開閉の切り替えを制御する。
【００６３】
［冷却制御処理］
図５は、実施例２の制御ユニット１９で実行される冷却制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図３に示した実施例１と同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付し、異なるステップのみ説明する。
【００６４】
ステップS21では、温度センサ２４の検出信号から、タンク８の水温がT1-α未満であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS22へ移行し、NOの場合にはステップS1へ移行する。
【００６５】
ステップS22（溶融率検出手段）では、温度・電気伝導率センサ２２により計測されたエンジン入口の電気伝導率X0を、溶融率初期値（初期の電気伝導率）として記録し、ステップS1へ移行する。
【００６６】
ステップS23では、記録された電気伝導率X0と、温度・電気伝導率センサ２２により計測されたエンジン入口の電気伝導率x1iとに基づいて、電動機系（モータ６、インバータ７）における溶融増加率を算出する（溶融率検出手段）と共に、溶融増加率が第２設定値以上であるか否かを、ステップS22で記録した電気伝導率X0と、ステップS2で算出したエンジン入口の電気伝導率x1iが下記の式(2)を満足するか否かにより判定する。YESの場合にはステップS24へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。
x1i≦C1×X0  …(2)
ここで、C1は、冷却水中の潜熱蓄熱材のカプセルの物性値、濃度および冷媒温度補償を加味した値とする。
【００６７】
ステップS24では、切替弁２５の経路を経路１へ切り替えると共に、開放弁２７を開とし、ステップS7へ移行する。
【００６８】
［冷却制御動作］
タンク８の水温がT1-α未満である場合には、図５のフローチャートにおいて、ステップS21→ステップS22→ステップS1へと進み、ステップS22では、エンジン入口の電気伝導率X0が溶融率初期値として記録される。一方、タンク８の水温がT1-α以上である場合には、溶融率初期値を更新せず、ステップS1へと進む。
【００６９】
次に、エンジン５における溶融増加率が第１設定値未満である場合（x2i>C2×x1i）、電動機系における溶融増加率が第２設定値以上である場合（x1i≦C1×X0）には、ステップS3→ステップS23→ステップS24へと進み、ステップS24では、切替弁２５の経路が経路１へ切り替えられると共に、冷媒戻し弁２７が開となる。これにより、冷却水循環通路２６を通過する冷却水１１の一部が、冷媒戻し通路２８を介してエンジン５の入口側へと戻される。
【００７０】
電動機系における溶融増加率が第２設定値未満である場合には、ステップS3→ステップS23→ステップS5へと進み、ステップS5では、切替弁２５が経路１側へ切り替えられ、ポンプ４の出力がダウンするため、冷却水１１の循環流量が低下する。
【００７１】
次に、本発明の主要構成要素である冷却制御手段の作用について説明する。
［冷却水循環作用］
実施例２では、エンジン出口での溶融増加率が第１設定値未満（x2i>C2×x1i）で、エンジン入口の溶融増加率が第２設定値以上の場合（x1i≦C1×X0）には、切替弁２５を経路１側へ切り替えると同時に、冷媒戻し弁２７を開く。このとき、冷却水循環通路２６と冷媒戻し通路２８とが連通されるため、冷却水循環通路２６を流れる冷却水１１の一部が、冷媒戻し通路２８を介してタンク出口冷却水循環通路１５のエンジン５よりも上流側に戻される。
【００７２】
これにより、実施例１の場合と比較して、エンジン５を通過した高温の冷却水１１のタンク入口冷却水循環通路１４への流入量が減少するため、タンク８へ戻る冷却水１１の温度上昇を抑制することができる。この結果、電動機系の高負荷時に電動機系側の冷却性能を向上させることができる。
【００７３】
同時に、エンジン５で溶融しなかった潜熱蓄熱材１３の一部をタンク８に戻さず、再びエンジン５の戻すことで、エンジン５側では潜熱蓄熱材１３の有効利用（溶融増加率アップ）を図ることができ、かつ第２ラジエータ２の温度上昇を抑制（T2-β以下を維持）できるため、第１ラジエータ１の温度がT1-α以下である場合は、冷却ファン３の出力をダウンさせてバッテリ消費量を抑えることができる。
【００７４】
また、実施例２では、電動機系（モータ６、インバータ７）における潜熱蓄熱材１２の溶融増加率を、タンク水温がT1-α未満のとき、すなわち、潜熱蓄熱材１２が完全に凝固している状態で記録されたエンジン入口の電気伝導率初期値X0に対するエンジン入口の電気伝導率x1iの変化量から算出する。すなわち、潜熱蓄熱材１２が完全に凝固している状態でエンジン入口の電気伝導率を計測することにより、冷却水循環通路１７，１８のモータ６およびインバータ７上流に電気伝導率センサを設けることなく、電動機系における潜熱蓄熱材１２の溶融増加率を正確に算出することができる。
【００７５】
さらに、実施例２では、タンク水温が潜熱蓄熱材１２の完全凝固温度であるT1-α未満の場合にのみ、電気伝導率初期値X0を更新するため、エンジン再スタート等により全ての潜熱蓄熱材１２のうちの一部が既に溶融している場合であっても、潜熱蓄熱材１２の溶融増加率を算出することができる。
【００７６】
次に、効果を説明する。
実施例２の発熱部の冷却装置は、実施例１の効果に加え、以下に列挙する効果が得られる。
【００７７】
・エンジン出口とエンジン入口とを連通する冷媒戻し通路２８と、この冷媒戻し通路２８を開閉すると共に、開状態でエンジン出口側からエンジン入口側への冷却水１１の移動を許可し、エンジン入口側からエンジン出口側への冷却水１１の移動を阻止する冷媒戻し弁２７と、を設けたため、溶融率に応じて循環経路を選択でき、潜熱蓄熱材１３を有効利用できる。
【００７８】
・溶融率検出手段（ステップS22）は、エンジンスタート時であって、循環通路（蓄熱タンク８）内の冷却水１１の温度が潜熱蓄熱材１２の完全凝固温度T1-α未満の場合の冷却水１１の電気伝導率を、冷却水１１の初期の電気伝導率情報（伝導率初期値X0）として保持するため、エンジン再スタート時などで潜熱蓄熱材１２の一部がすでに溶融している場合においても潜熱蓄熱材１２の溶融率を算出できる。
【００７９】
・溶融率検出手段（ステップS23）は、記憶された伝導率初期値X0に対するエンジン入口における冷却水１１の電気伝導率x1iの増加量に基づいて、潜熱蓄熱材１２の溶融増加率を検出する。すなわち、エンジン上流側の電動機系における潜熱蓄熱材１２の溶融率を下流のセンサーを使って予測するため、部品点数を削減できる。
【００８０】
・冷却制御手段（ステップS24）は、算出された電動機系における潜熱蓄熱材１２の溶融増加率が第２設定値を超える場合、冷媒戻し弁２７を開状態とするため、実施例１の構成に比べて、タンク８へ戻る冷却水１１の温度上昇を抑制することができ、電動機系の冷却性能の向上を図ることができる。
【００８１】
・冷却制御手段（ステップS24）は、エンジン５の溶融増加率が第１設定値以下であって、電動機系の溶融増加率が第２設定値を超える場合、冷媒戻し弁２７を開状態とするため、実施例１の構成に比べて、タンク８へ戻る冷却水１１の温度上昇を抑制することができ、電動機系の冷却性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例１の発熱部の冷却装置の構成図である。
【図２】実施例１の発熱部の冷却装置を適用したハイブリッド車を示す側面図である。
【図３】実施例１の制御ユニット１９で実行される冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例２の発熱部の冷却装置の構成図である。
【図５】実施例２の制御ユニット１９で実行される冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１  第１ラジエータ
２  第２ラジエータ
３  冷却ファン
４  ポンプ
５  エンジン
６  モータ
７  インバータ
８  タンク
９  放熱フィン
１０  仕切り板
１１  冷却水
１２  潜熱蓄熱材
１３  潜熱蓄熱材
１４  タンク入口冷却水循環通路
１５  タンク出口冷却水循環通路
１６  タンク出口冷却水循環通路
１７  モータ冷却水循環通路
１８  インバータ冷却水循環通路
１９  制御ユニット
２０  温度センサ
２１  温度センサ
２２  温度・電気伝導率センサ
２３  温度・電気伝導率センサ
２４  温度センサ
２５  切替弁
２６  冷却水循環通路
２７  冷媒戻し弁
２８  冷媒戻し通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007211657.tif 000006
【図５】
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