(57)【要約】【課題】冷房能力を確保しつつ発熱源を確実に冷却でき、圧縮機の消費動力を低減できる冷却装置を提供する。【解決手段】ＨＶ機器３１を冷却する冷却装置１は、冷媒を循環させる圧縮機１２と、冷媒と外気との間で熱交換する熱交換器１４と、冷媒を減圧する膨張弁１６と、冷媒と空調用空気との間で熱交換する熱交換器１８と、熱交換器１４と膨張弁１６との間に設けられ、冷媒を用いてＨＶ機器３１を冷却する冷却部３０と、圧縮機１２と熱交換器１４との間の冷媒通路２１と冷却部３０と膨張弁１６との間の冷媒通路３６とを連通する連通路５１と、冷却装置１を制御する制御部８０とを備える。制御部８０は、外部からの操作を受け付ける操作入力部と、操作入力部からの指示に従って圧縮機１２の起動および停止を制御する圧縮機制御部と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を冷却する冷却装置であって、
冷媒を循環させるための圧縮機と、
前記冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、
前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器と前記減圧器との間を流通する前記冷媒の経路上に設けられ、前記冷媒を用いて前記発熱源を冷却する冷却部と、
前記圧縮機と前記第一熱交換器との間を前記冷媒が流通する第一通路と、
前記冷却部と前記減圧器との間を前記冷媒が流通する第二通路と、
前記第一通路と前記第二通路とを連通する連通路と、
前記冷却装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機の起動および停止を制御する圧縮機制御部と、
外部からの操作を受け付ける操作入力部と、を含み、
前記圧縮機制御部は、前記操作入力部からの指示に従って前記圧縮機を起動または停止させる、冷却装置。
【請求項２】
前記外気の温度を測定する外気温度測定部をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記外気温度測定部の測定値に基づいて前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記空調用空気の温度を測定する空調用空気温度測定部をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記空調用空気温度測定部の測定値に基づいて前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第一熱交換器と前記冷却部との間の前記冷媒の経路に設けられ、液状の前記冷媒を貯留する蓄液器と、
前記蓄液器の内部に貯留された前記冷媒の量を測定する冷媒量測定部と、をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記冷媒量測定部の測定値に基づいて前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却部に流入する前記冷媒の温度を測定する冷却部入口温度測定部と、
前記冷却部から流出する前記冷媒の温度を測定する冷却部出口温度測定部と、をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記冷却部入口温度測定部および前記冷却部出口温度測定部の測定値に基づいて前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、車両に搭載されており、
前記車両は、エンジンと、前記エンジンを制御するエンジン制御部と、を有し、
前記圧縮機制御部は、前記エンジン制御部からの指示に従って前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
開閉可能な切換弁をさらに備え、
前記切換弁は、前記連通路と、前記第一通路および前記第二通路と、の連通状態を切り換え、
前記制御部は、前記切換弁の開閉状態を制御する切換弁制御部をさらに含み、
前記切換弁制御部は、前記圧縮機制御部が前記圧縮機を起動または停止させる指示に従って、前記切換弁を閉状態または開状態にする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項８】
発熱源を冷却する冷却装置の制御方法であって、
前記冷却装置は、
冷媒を循環させるための圧縮機と、
前記冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、
前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器と前記減圧器との間を流通する前記冷媒の経路上に設けられ、前記冷媒を用いて前記発熱源を冷却する冷却部と、
前記圧縮機と前記第一熱交換器との間を前記冷媒が流通する第一通路と、
前記冷却部と前記減圧器との間を前記冷媒が流通する第二通路と、
前記第一通路と前記第二通路とを連通する連通路と、を含み、
前記圧縮機の運転が必要であるか否かを判断するステップと、
前記判断するステップで前記圧縮機の運転が必要と判断された場合に、前記圧縮機を運転するステップと、を備える、冷却装置の制御方法。
【請求項９】
前記圧縮機を運転させる外部からの操作を受け付けたか否かを判断するステップと、
前記操作を受け付けたと判断された場合に、前記圧縮機を運転するステップと、を備える、請求項８に記載の冷却装置の制御方法。
【請求項１０】
前記冷却装置は、前記第一熱交換器と前記冷却部との間の前記冷媒の経路に設けられ、液状の前記冷媒を貯留する蓄液器をさらに含み、
前記圧縮機の運転が必要であるか否かを判断するステップは、前記蓄液器の内部に貯留された前記冷媒の量を判定するステップを含む、請求項８または請求項９に記載の冷却装置の制御方法。
【請求項１１】
前記冷却装置は、前記冷却部に流入する前記冷媒の温度を測定する冷却部入口温度測定部と、前記冷却部から流出する前記冷媒の温度を測定する冷却部出口温度測定部と、をさらに含み、
前記圧縮機の運転が必要であるか否かを判断するステップは、前記冷却部に流入する前記冷媒の温度と、前記冷却部から流出する前記冷媒の温度と、の差を判定するステップを含む、請求項８から請求項１０のいずれかに記載の冷却装置の制御方法。
【請求項１２】
前記冷却装置は、車両に搭載されており、
前記車両は、エンジンと、前記エンジンを制御するエンジン制御部と、を有し、
前記エンジンの運転状況に関する信号を前記エンジン制御部から受け取り、前記圧縮機の運転が必要であるか否かを判断するステップを備える、請求項８から請求項１１のいずれかに記載の冷却装置の制御方法。
【請求項１３】
発熱源を冷却する冷却装置の制御装置であって、
前記冷却装置は、冷媒を循環させるための圧縮機と、前記冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、前記冷媒を減圧する減圧器と、前記冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、前記第一熱交換器と前記減圧器との間を流通する前記冷媒の経路上に設けられ、前記冷媒を用いて前記発熱源を冷却する冷却部と、前記圧縮機と前記第一熱交換器との間を前記冷媒が流通する第一通路と、前記冷却部と前記減圧器との間を前記冷媒が流通する第二通路と、前記第一通路と前記第二通路とを連通する連通路と、を含み、
前記制御装置は、
前記圧縮機の起動および停止を制御する圧縮機制御部と、
外部からの操作を受け付ける操作入力部と、を備え、
前記圧縮機制御部は、前記操作入力部からの指示に従って前記圧縮機を起動または停止させる、冷却装置の制御装置。
【請求項１４】
前記冷却装置は、前記外気の温度を測定する外気温度測定部を含み、
前記外気温度測定部で測定された前記外気の温度を判定する外気温度判定部をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記外気温度判定部の判定結果に従って前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１３に記載の冷却装置の制御装置。
【請求項１５】
前記冷却装置は、前記空調用空気の温度を測定する空調用空気温度測定部を含み、
前記空調用空気温度測定部で測定された前記空調用空気の温度を判定する空調用空気温度判定部をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記空調用空気温度判定部の判定結果に従って前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１３または請求項１４に記載の冷却装置の制御装置。
【請求項１６】
前記冷却装置は、前記第一熱交換器と前記冷却部との間の前記冷媒の経路に設けられ、液状の前記冷媒を貯留する蓄液器と、前記蓄液器の内部に貯留された前記冷媒の量を測定する冷媒量測定部と、を含み、
前記冷媒量測定部で測定された前記冷媒の量を判定する冷媒量判定部をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記冷媒量判定部の判定結果に従って前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の冷却装置の制御装置。
【請求項１７】
前記冷却装置は、前記冷却部に流入する前記冷媒の温度を測定する冷却部入口温度測定部と、前記冷却部から流出する前記冷媒の温度を測定する冷却部出口温度測定部と、を含み、
前記冷却部入口温度測定部で測定された前記冷媒の温度と、前記冷却部出口温度測定部で測定された前記冷媒の温度と、の差を判定する冷却部入口出口温度差判定部をさらに備え、
前記圧縮機制御部は、前記冷却部入口出口温度差判定部の判定結果に従って前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１３から請求項１６のいずれかに記載の冷却装置の制御装置。
【請求項１８】
前記冷却装置は、車両に搭載されており、
前記車両は、エンジンと、前記エンジンを制御するエンジン制御部と、を有し、
前記圧縮機制御部は、前記エンジン制御部からの指示に従って前記圧縮機を起動または停止させる、請求項１３から請求項１７のいずれかに記載の冷却装置の制御装置。
【請求項１９】
前記冷却装置は、開閉可能な切換弁をさらに含み、前記切換弁は、前記連通路と、前記第一通路および前記第二通路と、の連通状態を切り換え、
前記切換弁の開閉状態を制御する切換弁制御部をさらに備え、
前記切換弁制御部は、前記圧縮機制御部が前記圧縮機を起動または停止させる指示に従って、前記切換弁を閉状態または開状態にする、請求項１３から請求項１８のいずれかに記載の冷却装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、特に、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して発熱源を冷却する冷却装置に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の一つとして、モータの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両において、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータおよびバッテリなどの電気機器は、電力の授受によって発熱する。そのため、これらの電気機器を冷却する必要がある。そこで、車両用空調装置として使用される蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、発熱体を冷却する技術が提案されている。
【０００３】
たとえば特開２００６−２９０２５４号公報（特許文献１）には、ガス冷媒を吸入圧縮可能なコンプレッサと、高圧のガス冷媒を凝縮させるための周囲空気で冷却可能なるメインコンデンサと、低温の液冷媒を蒸発させて被冷媒物を冷却可能なるエバポレータと、減圧手段とを含み、モータから吸熱可能な熱交換器及び第２減圧手段を減圧手段とエバポレータとに並列に接続してなる、ハイブリッド車両の冷却システムが開示されている。特開２００７−６９７３３号公報（特許文献２）には、膨張弁から圧縮機へ至る冷媒通路に、空調用の空気と熱交換する熱交換器と、発熱体と熱交換する熱交換器と、を並列に配置し、空調装置用の冷媒を利用して発熱体を冷却するシステムが開示されている。
【０００４】
特開２００５−９０８６２号公報（特許文献３）には、空調用の冷凍サイクルの減圧器、蒸発器および圧縮機をバイパスするバイパス通路に、発熱体を冷却するための発熱体冷却手段を設けた、冷却システムが開示されている。特開２００１−３０９５０６号公報（特許文献４）には、車両走行モータを駆動制御するインバータ回路部の冷却部材に車両空調用冷凍サイクル装置の冷媒を還流させ、空調空気流の冷却が不要な場合に車両空調用冷凍サイクル装置のエバポレータによる空調空気流の冷却を抑止する、冷却システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９０２５４号公報
【特許文献２】特開２００７−６９７３３号公報
【特許文献３】特開２００５−９０８６２号公報
【特許文献４】特開２００１−３０９５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている冷却装置では、モータ、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびインバータに代表される電気機器などの発熱源を冷却するために、常時コンプレッサを運転する必要がある。そのため、コンプレッサの消費動力が増大し、車両の燃費が悪化する問題があった。また、発熱源と熱交換する熱交換器がエバポレータと並列に接続されるので、発熱源を冷却するための冷媒は冷房に使用されず、冷房能力が犠牲になる問題があった。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、冷房能力を確保しつつ発熱源を確実に冷却でき、圧縮機の消費動力の低減を可能とする、冷却装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、その冷却装置の制御方法および制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷却装置は、発熱源を冷却する冷却装置であって、冷媒を循環させるための圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、冷媒を減圧する減圧器と、冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、第一熱交換器と減圧器との間を流通する冷媒の経路上に設けられ、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却部と、圧縮機と第一熱交換器との間を冷媒が流通する第一通路と、冷却部と減圧器との間を冷媒が流通する第二通路と、第一通路と第二通路とを連通する連通路と、冷却装置を制御する制御部と、を備える。制御部は、圧縮機の起動および停止を制御する圧縮機制御部と、外部からの操作を受け付ける操作入力部と、を含む。圧縮機制御部は、操作入力部からの指示に従って圧縮機を起動または停止させる。
【０００９】
上記冷却装置において好ましくは、外気の温度を測定する外気温度測定部をさらに備え、圧縮機制御部は、外気温度測定部の測定値に基づいて圧縮機を起動または停止させる。
【００１０】
上記冷却装置において好ましくは、空調用空気の温度を測定する空調用空気温度測定部をさらに備え、圧縮機制御部は、空調用空気温度測定部の測定値に基づいて圧縮機を起動または停止させる。
【００１１】
上記冷却装置において好ましくは、第一熱交換器と冷却部との間の冷媒の経路に設けられ、液状の冷媒を貯留する蓄液器と、蓄液器の内部に貯留された冷媒の量を測定する冷媒量測定部と、をさらに備え、圧縮機制御部は、冷媒量測定部の測定値に基づいて圧縮機を起動または停止させる。
【００１２】
上記冷却装置において好ましくは、冷却部に流入する冷媒の温度を測定する冷却部入口温度測定部と、冷却部から流出する冷媒の温度を測定する冷却部出口温度測定部と、をさらに備え、圧縮機制御部は、冷却部入口温度測定部および冷却部出口温度測定部の測定値に基づいて圧縮機を起動または停止させる。
【００１３】
上記冷却装置において好ましくは、冷却装置は、車両に搭載されており、車両は、エンジンと、エンジンを制御するエンジン制御部と、を有し、圧縮機制御部は、エンジン制御部からの指示に従って圧縮機を起動または停止させる。
【００１４】
上記冷却装置において好ましくは、開閉可能な切換弁をさらに備え、切換弁は、連通路と、第一通路および第二通路と、の連通状態を切り換え、制御部は、切換弁の開閉状態を制御する切換弁制御部をさらに含み、切換弁制御部は、圧縮機制御部が圧縮機を起動または停止させる指示に従って、切換弁を閉状態または開状態にする。
【００１５】
本発明に係る冷却装置の制御方法は、発熱源を冷却する冷却装置の制御方法である。冷却装置は、冷媒を循環させるための圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、冷媒を減圧する減圧器と、冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、第一熱交換器と減圧器との間を流通する冷媒の経路上に設けられ、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却部と、圧縮機と第一熱交換器との間を冷媒が流通する第一通路と、冷却部と減圧器との間を冷媒が流通する第二通路と、第一通路と第二通路とを連通する連通路と、を含む。冷却装置の制御方法は、圧縮機の運転が必要であるか否かを判断するステップと、判断するステップで圧縮機の運転が必要と判断された場合に、圧縮機を運転するステップと、を備える。
【００１６】
本発明に係る冷却装置の制御装置は、発熱源を冷却する冷却装置の制御装置である。冷却装置は、冷媒を循環させるための圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換する第一熱交換器と、冷媒を減圧する減圧器と、冷媒と空調用空気との間で熱交換する第二熱交換器と、第一熱交換器と減圧器との間を流通する冷媒の経路上に設けられ、冷媒を用いて発熱源を冷却する冷却部と、圧縮機と第一熱交換器との間を冷媒が流通する第一通路と、冷却部と減圧器との間を冷媒が流通する第二通路と、第一通路と第二通路とを連通する連通路と、を含む。制御装置は、圧縮機の起動および停止を制御する圧縮機制御部と、外部からの操作を受け付ける操作入力部と、を備え、圧縮機制御部は、操作入力部からの指示に従って圧縮機を起動または停止させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の冷却装置によると、冷房能力を確保しながら発熱源を確実に冷却することができ、かつ、圧縮機の消費動力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】冷却装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図３】気液分離器の概略構成を示す模式図である。
【図４】実施の形態１の蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図５】蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転中の、ＨＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図６】蒸気圧縮式冷凍サイクルの停止中の、ＨＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図７】冷却装置の運転モード毎の流量調整弁および切換弁の開度を示す図である。
【図８】制御部の構成の詳細を示すブロック図である。
【図９】冷却装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態２の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態２の制御部の構成の詳細を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２の冷却装置の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の冷却装置１が適用されるハイブリッド車両１０００の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係るハイブリッド車両１０００は、エンジン１００と、駆動ユニット２００と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３００と、バッテリ４００とを含んで構成される。駆動ユニット２００は、ケーブル５００を介してＰＣＵ３００と電気的に接続される。また、ＰＣＵ３００は、ケーブル６００を介してバッテリ４００と電気的に接続される。
【００２１】
内燃機関であるエンジン１００は、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。駆動ユニット２００は、エンジン１００とともにハイブリッド車両１０００を駆動する駆動力を発生させる。エンジン１００および駆動ユニット２００は、ともにハイブリッド車両１０００のエンジンルーム内に設けられている。
【００２２】
図２は、実施の形態１の冷却装置１の構成を示す模式図である。図２に示すように、冷却装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を備える。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、たとえば、車両の車内の冷房を行なうために、車両に搭載される。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を用いた冷房は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合、または、自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されており、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に行なわれる。
【００２３】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２と、第一熱交換器としての熱交換器１４と、熱交換器１５と、減圧器の一例としての膨張弁１６と、第二熱交換器としての熱交換器１８と、を含む。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０はまた、熱交換器１４と熱交換器１５との間の冷媒の経路上に配置された気液分離器４０を含む。
【００２４】
圧縮機１２は、車両に搭載されたモータまたはエンジンを動力源として作動し、冷媒ガスを断熱的に圧縮して過熱状態冷媒ガスとする。圧縮機１２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の作動時に熱交換器１８から流通する冷媒を吸入圧縮して、冷媒通路２１に高温高圧の気相冷媒を吐出する。圧縮機１２は、冷媒通路２１に冷媒を吐出することで、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０に冷媒を循環させる。
【００２５】
熱交換器１４，１５は、圧縮機１２において圧縮された過熱状態冷媒ガスを、外部媒体へ等圧的に放熱させて冷媒液とする。圧縮機１２から吐出された高圧の気相冷媒は、熱交換器１４，１５において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１４，１５は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器１４，１５の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンと、を含む。熱交換器１４，１５は、車両の走行によって発生する自然の通風またはエンジン冷却用のラジエータファンなどの冷却ファンからの強制通風によって供給された冷却風と冷媒との間で、熱交換を行なう。熱交換器１４，１５における熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。
【００２６】
膨張弁１６は、冷媒通路２５を流通する高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させて、低温・低圧の霧状冷媒に変化させる。膨張弁１６は、熱交換器１４，１５によって凝縮された冷媒液を減圧して、気液混合状態の湿り蒸気とする。なお、冷媒液を減圧するための減圧器は、絞り膨張する膨張弁１６に限られず、毛細管であってもよい。
【００２７】
熱交換器１８は、その内部を流通する霧状冷媒が気化することによって、熱交換器１８に接触するように導入された周囲の空気の熱を吸収する。熱交換器１８は、膨張弁１６によって減圧された冷媒を用いて、冷媒の湿り蒸気が蒸発して冷媒ガスとなる際の気化熱を、車両の室内へ流通する空調用空気から吸収して、車両の室内の冷房を行なう。熱が熱交換器１８に吸収されることによって温度が低下した空調用空気が車両の室内に再び戻されることによって、車両の室内の冷房が行なわれる。冷媒は、熱交換器１８において周囲から吸熱し加熱される。
【００２８】
熱交換器１８は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器１８の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンと、を含む。チューブ内には、湿り蒸気状態の冷媒が流通する。冷媒は、チューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって蒸発し、さらに顕熱によって過熱蒸気になる。気化した冷媒は、冷媒通路２７を経由して圧縮機１２へ流通する。圧縮機１２は、熱交換器１８から流通する冷媒を圧縮する。
【００２９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０はまた、圧縮機１２と熱交換器１４とを連通する第一通路としての冷媒通路２１と、熱交換器１４と熱交換器１５とを連通する冷媒通路２２，２３，２４と、熱交換器１５と膨張弁１６とを連通する冷媒通路２５と、膨張弁１６と熱交換器１８とを連通する冷媒通路２６と、熱交換器１８と圧縮機１２とを連通する冷媒通路２７と、を含む。
【００３０】
冷媒通路２１は、冷媒を圧縮機１２から熱交換器１４に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２１を経由して、圧縮機１２と熱交換器１４との間を、圧縮機１２の出口から熱交換器１４の入口へ向かって流通する。冷媒通路２２〜２５は、冷媒を熱交換器１４から膨張弁１６に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２２〜２５を経由して、熱交換器１４と膨張弁１６との間を、熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かって流通する。
【００３１】
冷媒通路２６は、冷媒を膨張弁１６から熱交換器１８に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２６を経由して、膨張弁１６と熱交換器１８との間を、膨張弁１６の出口から熱交換器１８の入口へ向かって流通する。冷媒通路２７は、冷媒を熱交換器１８から圧縮機１２に流通させるための通路である。冷媒は、冷媒通路２７を経由して、熱交換器１８と圧縮機１２との間を、熱交換器１８の出口から圧縮機１２の入口へ向かって流通する。
【００３２】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２、熱交換器１４，１５、膨張弁１６および熱交換器１８が、冷媒通路２１〜２７によって連結されて構成される。なお、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒としては、たとえば二酸化炭素、プロパンやイソブタンなどの炭化水素、アンモニアまたは水などを用いることができる。
【００３３】
気液分離器４０は、熱交換器１４から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。図３は、気液分離器４０の概略構成を示す模式図である。図３に示すように、気液分離器４０は天井部４１と底部４２とを有する。気液分離器４０の内部には、液相冷媒である冷媒液４３と、気相冷媒である冷媒蒸気４４と、が蓄蔵されている。冷媒液４３は気液分離器４０の底部４２側に貯留されており、冷媒蒸気４４は気液分離器４０の天井部４１側に溜められている。
【００３４】
気液分離器４０には、冷媒通路２２，２３と、冷媒通路３４とが連結されている。冷媒通路２２，２３の端部は、気液分離器４０の天井部４１に連結されている。冷媒通路２２，２３は、気液分離器４０の天井部４１を経由して、気液分離器４０の内部と外部とを連通する。冷媒通路３４の端部は、気液分離器４０の底部４２に連結されている。冷媒通路３４は、気液分離器４０の底部４２を経由して、気液分離器４０の内部と外部とを連通する。
【００３５】
熱交換器１４の出口側において冷媒は、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気の状態にある。熱交換器１４から流出した冷媒は、冷媒通路２２を通って気液分離器４０へ供給される。冷媒通路２２から気液分離器４０へ流入する気液二相状態の冷媒は、気液分離器４０の内部において気相と液相とに分離される。気液分離器４０は、熱交換器１４によって凝縮された冷媒を液体状の冷媒液４３とガス状の冷媒蒸気４４とに分離して、一時的に蓄える。
【００３６】
分離された冷媒液４３は、冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。気液分離器４０内の液相中に配置された冷媒通路３４の端部は、液相冷媒の気液分離器４０からの流出口を形成する。分離された冷媒蒸気４４は、冷媒通路２３を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。気液分離器４０内の気相中に配置された冷媒通路２３の端部は、気相冷媒の気液分離器４０からの流出口を形成する。気液分離器４０から導出された気相の冷媒蒸気４４は、第三熱交換器としての熱交換器１５において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮する。
【００３７】
気液分離器４０の内部では、冷媒液４３が下側、冷媒蒸気４４が上側に溜まる。気液分離器４０から冷媒液４３を導出する冷媒通路３４の端部は、気液分離器４０の底部４２に連結されている。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０の底側から冷媒液４３のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。気液分離器４０から冷媒蒸気４４を導出する冷媒通路２３の端部は、気液分離器４０の天井部４１に連結されている。冷媒通路２３を経由して、気液分離器４０の天井側から冷媒蒸気４４のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。これにより、気液分離器４０は、気相冷媒と液相冷媒との分離を確実に行なうことができる。
【００３８】
冷媒通路２２，２３は、天井部４１に接続される構成に限られず、たとえば、気液分離器４０の天井部４１または側部を貫通して配置され、その端部が気液分離器４０内の天井部４１の近傍の冷媒蒸気４４中に配置されてもよい。冷媒通路３４は、底部４２に接続される構成に限られず、たとえば、気液分離器４０の底部４２、天井部４１または側部を貫通して配置され、その端部が気液分離器４０内の底部４２の近傍の冷媒液４３中に配置されてもよい。
【００３９】
気液分離器４０には、冷媒量測定部７０が取り付けられている。冷媒量測定部７０は、液相の冷媒液４３と気相の冷媒蒸気４４との界面を成す液面４５の高さ（すなわち、気液分離器４０の底部４２から液面４５までの鉛直方向の距離）を測定することにより、気液分離器４０の内部に貯留された冷媒の量を測定する。
【００４０】
図３に示すように、本実施の形態の冷媒量測定部７０は、気液分離器４０の内部に配置されたフロート式のレベルスイッチである。冷媒量測定部７０は、気液分離器４０の底部４２から天井部４１へ向けて鉛直方向に沿って延在するガイド軸７１と、ガイド軸７１の内部に埋設された磁気駆動型スイッチであるリードスイッチ７２と、を有する。冷媒量測定部７０はまた、ガイド軸７１の周囲に配置されガイド軸７１の延在方向に移動可能な環状のフロート７３と、フロート７３の内部に配置された環状マグネット７４と、フロート７３の移動を規制するストッパ７５と、を有する。
【００４１】
気液分離器４０内に貯留された冷媒液４３の浮力によって、フロート７３はガイド軸７１に沿って上下方向に移動する。フロート７３の内部の環状マグネット７４もまた、フロート７３と共に移動する。環状マグネット７４の磁力により、ガイド軸７１内に配置されたリードスイッチ７２が作動する。具体的には、気液分離器４０内の冷媒液４３が減少するとき、液面４５の低下に伴ってフロート７３および環状マグネット７４が下方へ移動する。環状マグネット７４がリードスイッチ７２の高さまで移動すると、リードスイッチ７２がＯＮ状態となり、液面４５が所定の高さ以下になったことが検知される。
【００４２】
冷媒量測定部７０は、液面４５の高さが所定値以下になり気液分離器４０内の冷媒量が所定量以下になったことを検知し、この検知した信号Ｌ１（図２参照）を出力する。信号Ｌ１は、冷却装置１を制御する制御部８０（図２参照）に入力される。なお、冷媒量測定部７０は、フロート式のレベルスイッチに限られず、任意の公知の液面計、または、たとえばロードセルなどの、他のパラメータにより冷媒液４３の量を測定可能な任意の計器であってもよい。
【００４３】
図２に戻って、熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かって流れる冷媒が流通する経路は、熱交換器１４の出口側から気液分離器４０へ至る冷媒通路２２と、気液分離器４０から冷媒蒸気４４を流出させ後述する流量調整弁２８を経由する冷媒通路２３と、熱交換器１５の入口側へ連結される冷媒通路２４と、熱交換器１５の出口側から冷媒を膨張弁１６へ流通させる冷媒通路２５と、を含む。
【００４４】
熱交換器１４と熱交換器１５との間を流通する冷媒の経路はまた、気液分離器４０と冷却部３０とを連通する冷媒通路３４と、冷却部３０と冷媒通路２４とを連通する第二通路としての冷媒通路３６と、を含む。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０から冷却部３０へ冷媒液４３が流通する。冷却部３０を通過した冷媒は、冷媒通路３６を経由して、冷媒通路２４へ戻る。冷却部３０は、熱交換器１４から熱交換器１５へ向けて流通する冷媒の経路上に設けられている。
【００４５】
図２に示すＤ点は、冷媒通路２３と冷媒通路２４と冷媒通路３６との連結点を示す。つまりＤ点は、冷媒通路２３の下流側（熱交換器１５に近接する側）の端部、冷媒通路２４の上流側（熱交換器１４に近接する側）の端部、および、冷媒通路３６の下流側の端部を示す。冷媒通路２３は、気液分離器４０から膨張弁１６へ向かう冷媒が流通する経路の、気液分離器４０からＤ点へ至る一部を形成する。
【００４６】
冷却装置１は、冷媒通路２３と並列に配置された冷媒の経路を備え、冷却部３０は、当該冷媒の経路上に設けられている。冷却部３０は、車両に搭載される電気機器であるＨＶ（Hybrid Vehicle）機器３１と、冷媒が流通する配管である冷却通路３２とを含む。ＨＶ機器３１は、発熱源の一例である。冷却通路３２の一方の端部は、冷媒通路３４に接続される。冷却通路３２の他方の端部は、冷媒通路３６に接続される。
【００４７】
気液分離器４０と図２に示すＤ点との間の冷媒通路２３に並列に接続された冷媒の経路は、冷却部３０よりも上流側（気液分離器４０に近接する側）の冷媒通路３４と、冷却部３０に含まれる冷却通路３２と、冷却部３０よりも下流側（熱交換器１５に近接する側）の冷媒通路３６と、を含む。冷媒通路３４は、気液分離器４０から冷却部３０に、液相の冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路３６は、冷却部３０からＤ点に冷媒を流通させるための通路である。Ｄ点は、冷媒通路２３，２４と、冷媒通路３６と、の分岐点である。
【００４８】
気液分離器４０から流出した冷媒液４３は、冷媒通路３４を経由して、冷却部３０へ向かって流通する。冷却部３０へ流通し、冷却通路３２を経由して流れる冷媒は、発熱源としてのＨＶ機器３１から熱を奪って、ＨＶ機器３１を冷却させる。冷却部３０は、気液分離器４０において分離された液相の冷媒を用いて、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、冷却通路３２内を流通する冷媒と、ＨＶ機器３１と、が熱交換することにより、ＨＶ機器３１は冷却され、冷媒は加熱される。冷媒はさらに冷媒通路３６を経由して冷却部３０からＤ点へ向かって流通し、冷媒通路２４を経由して熱交換器１５へ至る。
【００４９】
冷却部３０は、冷却通路３２においてＨＶ機器３１と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するように設けられる。本実施の形態においては、冷却部３０は、たとえば、ＨＶ機器３１の筐体に冷却通路３２の外周面が直接接触するように形成された冷却通路３２を有する。冷却通路３２は、ＨＶ機器３１の筐体と隣接する部分を有する。当該部分において、冷却通路３２を流通する冷媒と、ＨＶ機器３１との間で、熱交換が可能となる。
【００５０】
ＨＶ機器３１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の熱交換器１４から熱交換器１５に至る冷媒の経路の一部を形成する冷却通路３２の外周面に直接接続されて、冷却される。冷却通路３２の外部にＨＶ機器３１が配置されるので、冷却通路３２の内部を流通する冷媒の流れにＨＶ機器３１が干渉することはない。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の圧力損失は増大しないので、圧縮機１２の動力を増大させることなく、ＨＶ機器３１を冷却することができる。
【００５１】
代替的には、冷却部３０は、ＨＶ機器３１と冷却通路３２との間に介在して配置された任意の公知のヒートパイプを備えてもよい。この場合ＨＶ機器３１は、冷却通路３２の外周面にヒートパイプを介して接続され、ＨＶ機器３１から冷却通路３２へヒートパイプを経由して熱伝達することにより、冷却される。ＨＶ機器３１をヒートパイプの加熱部とし冷却通路３２をヒートパイプの冷却部とすることで、冷却通路３２とＨＶ機器３１との間の熱伝達効率が高められるので、ＨＶ機器３１の冷却効率を向上できる。たとえばウィック式のヒートパイプを使用することができる。
【００５２】
ヒートパイプによってＨＶ機器３１から冷却通路３２へ確実に熱伝達することができるので、ＨＶ機器３１と冷却通路３２との間に距離があってもよく、ＨＶ機器３１に冷却通路３２を接触させるために冷却通路３２を複雑に配置する必要がない。その結果、ＨＶ機器３１の配置の自由度を向上することができる。
【００５３】
ＨＶ機器３１は、電力の授受によって発熱する電気機器を含む。電気機器は、たとえば、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ、回転電機であるモータジェネレータ、蓄電装置であるバッテリ、バッテリの電圧を昇圧させるためのコンバータ、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータなどの、少なくともいずれか一つを含む。バッテリは、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池等の二次電池である。バッテリに代えてキャパシタが用いられてもよい。
【００５４】
熱交換器１８は、空気が流通するダクト９０の内部に配置されている。熱交換器１８は、冷媒とダクト９０内を流通する空調用空気との間で熱交換して、空調用空気の温度を調節する。ダクト９０は、ダクト９０に空調用空気が流入する入口であるダクト入口９１と、ダクト９０から空調用空気が流出する出口であるダクト出口９２と、を有する。ダクト９０の内部の、ダクト入口９１の近傍には、ファン９３が配置されている。
【００５５】
ファン９３が駆動することにより、ダクト９０内に空気が流通する。ファン９３が稼働すると、ダクト入口９１を経由してダクト９０の内部へ空調用空気が流入する。ダクト９０へ流入する空気は、外気であってもよく、車両の室内の空気であってもよい。図２中の矢印９５は、熱交換器１８を経由して流通し、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒と熱交換する空調用空気の流れを示す。冷房運転時には、熱交換器１８において空調用空気が冷却され、冷媒は空調用空気からの熱伝達を受けて加熱される。矢印９６は、熱交換器１８で温度調節され、ダクト出口９２を経由してダクト９０から流出する、空調用空気の流れを示す。
【００５６】
冷媒は、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とが冷媒通路２１〜２７によって順次接続された冷媒循環流路を通って、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を循環する。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を、図２に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点およびＦ点を順に通過するように冷媒が流れ、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とに冷媒が循環する。
【００５７】
図４は、実施の形態１の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図である。図４中の横軸は、冷媒の比エンタルピー（単位：ｋＪ／ｋｇ）を示し、縦軸は、冷媒の絶対圧力（単位：ＭＰａ）を示す。図中の曲線は、冷媒の飽和蒸気線および飽和液線である。図４中には、熱交換器１４の出口の冷媒通路２２から気液分離器４０を経由して冷媒通路３４へ流入し、ＨＶ機器３１を冷却し、冷媒通路３６からＤ点を経由して熱交換器１５の入口の冷媒通路２４へ戻る、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０中の各点（すなわちＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦ点）における冷媒の熱力学状態が示される。
【００５８】
図４に示すように、圧縮機１２に吸入された過熱蒸気状態の冷媒（Ａ点）は、圧縮機１２において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になって（Ｂ点）、冷媒は熱交換器１４へと流れる。圧縮機１２から吐出された気相冷媒は、熱交換器１４において周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１４における熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。熱交換器１４へ入った高圧の冷媒蒸気は、熱交換器１４において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して気液混合状態の湿り蒸気になる。気液二相状態である冷媒のうち、凝縮した冷媒は飽和液の状態である（Ｃ点）。
【００５９】
冷媒は気液分離器４０において気相冷媒と液相冷媒とに分離される。気液分離された冷媒のうち、液相の冷媒液４３が、気液分離器４０から冷媒通路３４を経由して冷却部３０の冷却通路３２へ流れ、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、熱交換器１４を通過して凝縮された飽和液状態の液冷媒に熱を放出することで、ＨＶ機器３１が冷却される。ＨＶ機器３１との熱交換により、冷媒が加熱され、冷媒の乾き度が増大する。冷媒は、ＨＶ機器３１から潜熱を受け取って一部気化することにより、飽和液と飽和蒸気とが混合した湿り蒸気となる（Ｄ点）。
【００６０】
その後冷媒は、熱交換器１５に流入する。冷媒の湿り蒸気は、熱交換器１５において外気と熱交換して冷却されることにより再度凝縮され、冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して過冷却された過冷却液になる（Ｅ点）。その後冷媒は、冷媒通路２５を経由して膨張弁１６に流入する。膨張弁１６において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる（Ｆ点）。
【００６１】
膨張弁１６から出た湿り蒸気状態の冷媒は、冷媒通路２６を経由して熱交換器１８へ流入する。熱交換器１８のチューブ内には、湿り蒸気状態の冷媒が流入する。冷媒は、熱交換器１８のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって、等圧のまま蒸発する。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱によって冷媒蒸気は温度上昇して、過熱蒸気となる（Ａ点）。その後冷媒は、冷媒通路２７を経由して圧縮機１２に吸入される。圧縮機１２は、熱交換器１８から流通する冷媒を圧縮する。
【００６２】
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。なお、上述した蒸気圧縮式冷凍サイクルの説明では、理論冷凍サイクルについて説明しているが、実際の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０では、圧縮機１２における損失、冷媒の圧力損失および熱損失を考慮する必要があるのは勿論である。
【００６３】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中に、冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器１８において蒸発する際に気化熱を車両の室内の空気から吸収して、車室内の冷房を行なう。加えて、熱交換器１４から流出し気液分離器４０で気液分離された高圧の液冷媒が冷却部３０へ流通し、ＨＶ機器３１と熱交換することでＨＶ機器３１を冷却する。冷却装置１は、車両に搭載された発熱源であるＨＶ機器３１を、車両の室内の空調用の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、冷却する。なお、ＨＶ機器３１を冷却するために必要とされる温度は、少なくともＨＶ機器３１の温度範囲として目標となる温度範囲の上限値よりも低い温度であることが望ましい。
【００６４】
熱交換器１８において被冷却部を冷却するために設けられた蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、ＨＶ機器３１の冷却が行なわれるので、ＨＶ機器３１の冷却のために、専用の水循環ポンプまたは冷却ファンなどの機器を設ける必要はない。そのため、ＨＶ機器３１の冷却装置１のために必要な構成を低減でき、装置構成を単純にできるので、冷却装置１の製造コストを低減することができる。加えて、ＨＶ機器３１の冷却のためにポンプや冷却ファンなどの動力源を運転する必要がなく、動力源を運転するための消費動力を必要としない。したがって、ＨＶ機器３１の冷却のための消費動力を低減することができる。
【００６５】
熱交換器１４では、冷媒を湿り蒸気の状態にまで冷却すればよく、気液混合状態の冷媒は気液分離器４０により分離され、飽和液状態の冷媒液４３のみが冷却部３０へ供給される。ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受け取り一部気化した湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器１５で再度冷却される。湿り蒸気状態の冷媒を凝縮させ完全に飽和液にするまで、冷媒は一定の温度で状態変化する。熱交換器１５はさらに、車両の室内の冷房のために必要な程度の過冷却度にまで、液相冷媒を過冷却する。冷媒の過冷却度を過度に大きくする必要がないので、熱交換器１４，１５の容量を低減することができる。したがって、車室用の冷房能力を確保でき、かつ、熱交換器１４，１５のサイズを低減することができるので小型化され車載用に有利な、冷却装置１を得ることができる。
【００６６】
熱交換器１４の出口から膨張弁１６の入口へ向かう冷媒の経路の一部を形成する冷媒通路２３は、熱交換器１４と熱交換器１５との間に設けられている。気液分離器４０から膨張弁１６へ向かう冷媒が流通する経路として、冷却部３０を通過しない経路である冷媒通路２３と、冷却部３０を経由してＨＶ機器３１を冷却する冷媒の経路である冷媒通路３４，３６および冷却通路３２と、が並列に設けられる。冷媒通路３４，３６を含むＨＶ機器３１の冷却系は、冷媒通路２３と並列に接続されている。そのため、熱交換器１４から流出した冷媒の一部のみが、冷却部３０へ流れる。ＨＶ機器３１の冷却のために必要な量の冷媒を冷却部３０へ流通させ、ＨＶ機器３１は適切に冷却される。したがって、ＨＶ機器３１が過冷却されることを防止できる。
【００６７】
熱交換器１４から直接熱交換器１５へ流れる冷媒の経路と、熱交換器１４から冷却部３０を経由して熱交換器１５へ流れる冷媒の経路と、を並列に設け、一部の冷媒のみを冷媒通路３４，３６へ流通させることで、ＨＶ機器３１の冷却系に冷媒が流れる際の圧力損失を低減することができる。全ての冷媒が冷却部３０に流れないので、冷却部３０を経由する冷媒の流通に係る圧力損失を低減することができ、それに伴い、冷媒を循環させるための圧縮機１２の運転に必要な消費電力を低減することができる。
【００６８】
膨張弁１６を通過した後の低温低圧の冷媒をＨＶ機器３１の冷却に使用すると、熱交換器１８における車室内の空気の冷却能力が減少して、車室用の冷房能力が低下する。これに対し、本実施の形態の冷却装置１では、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０において、圧縮機１２から吐出された高圧の冷媒は、第一の凝縮器としての熱交換器１４と、第二の凝縮器としての熱交換器１５と、の両方によって凝縮される。圧縮機１２と膨張弁１６との間に二段の熱交換器１４，１５を配置し、ＨＶ機器３１を冷却する冷却部３０は、熱交換器１４と熱交換器１５との間に設けられている。熱交換器１５は、冷却部３０から膨張弁１６に向けて流通する冷媒の経路上に設けられている。
【００６９】
ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて加熱された冷媒を熱交換器１５において十分に冷却することにより、膨張弁１６の出口において、冷媒は、車両の室内の冷房のために本来必要とされる温度および圧力を有する。そのため、熱交換器１８において冷媒が蒸発するときに外部から受け取る熱量を十分に大きくすることができる。このように、冷媒を十分に冷却できる熱交換器１５の放熱能力を定めることにより、車室内の空気を冷却する冷房の能力に影響を与えることなく、ＨＶ機器３１を冷却することができる。したがって、ＨＶ機器３１の冷却能力と、車室用の冷房能力との両方を、確実に確保することができる。
【００７０】
熱交換器１４から冷却部３０へ流れる冷媒は、ＨＶ機器３１を冷却するときに、ＨＶ機器３１から熱を受け取り加熱される。冷却部３０において冷媒が飽和蒸気温度以上に加熱され冷媒の全量が気化すると、冷媒とＨＶ機器３１との熱交換量が減少してＨＶ機器３１を効率よく冷却できなくなり、また冷媒が配管内を流れる際の圧力損失が増大する。そのため、ＨＶ機器３１を冷却した後に冷媒の全量が気化しない程度に、熱交換器１４において十分に冷媒を冷却するのが望ましい。
【００７１】
具体的には、熱交換器１４の出口における冷媒の状態を飽和液に近づけ、典型的には熱交換器１４の出口において冷媒が飽和液線上にある状態にする。このように冷媒を十分に冷却できる能力を熱交換器１４が有する結果、熱交換器１４の冷媒から熱を放出させる放熱能力は、熱交換器１５の放熱能力よりも高くなる。放熱能力が相対的に大きい熱交換器１４において冷媒を十分に冷却することにより、ＨＶ機器３１から熱を受け取った冷媒を湿り蒸気の状態に留めることができ、冷媒とＨＶ機器３１との熱交換量の減少を回避できるので、ＨＶ機器３１を十分に効率よく冷却することができる。ＨＶ機器３１を冷却した後の湿り蒸気の状態の冷媒は、熱交換器１５において効率よく再度冷却され、飽和温度を下回る過冷却液の状態にまで冷却される。したがって、車室用の冷房能力とＨＶ機器３１の冷却能力との両方を確保した、冷却装置１を提供することができる。
【００７２】
熱交換器１４の出口において気液二相状態にある冷媒は、気液分離器４０内において、気相と液相とに分離される。気液分離器４０で分離された気相冷媒は、冷媒通路２３，２４を経由して流通し直接熱交換器１５に供給される。気液分離器４０で分離された液相冷媒は、冷媒通路３４を経由して流通し、冷却部３０に供給されてＨＶ機器３１を冷却する。この液相冷媒は、過不足の全くない真に飽和液状態の冷媒である。気液分離器４０から液相の冷媒のみを取り出し冷却部３０へ流すことにより、熱交換器１４の能力を最大限に活用してＨＶ機器３１を冷却することができるので、ＨＶ機器３１の冷却能力を向上させた冷却装置１を提供することができる。
【００７３】
気液分離器４０の出口で飽和液の状態にある冷媒をＨＶ機器３１を冷却する冷却通路３２に導入することにより、冷媒通路３４，３６および冷却通路３２を含むＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒のうち、気相状態の冷媒を最小限に抑えることができる。そのため、ＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒蒸気の流速が早くなり圧力損失が増大することを抑制でき、冷媒を流通させるための圧縮機１２の消費電力を低減できるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の性能の悪化を回避することができる。
【００７４】
気液分離器４０の内部には、図３に示すように、飽和液状態の冷媒液４３が貯留されている。気液分離器４０は、その内部に液状の冷媒である冷媒液４３を一時的に貯留する蓄液器として機能する。気液分離器４０内に所定量の冷媒液４３が溜められることにより、負荷変動時にも気液分離器４０から冷却部３０へ流れる冷媒の流量を維持できる。気液分離器４０が液だめ機能を有し、負荷変動に対するバッファとなり負荷変動を吸収できるので、ＨＶ機器３１の冷却性能を安定させることができる。
【００７５】
図２に戻って、冷却装置１は、流量調整弁２８を備える。流量調整弁２８は、熱交換器１４から膨張弁１６へ向かう冷媒の経路において、並列に接続された経路のうちの一方を形成する、冷媒通路２３に配置されている。流量調整弁２８は、その弁開度を変動させ、冷媒通路２３を流れる冷媒の圧力損失を増減させることにより、冷媒通路２３を流れる冷媒の流量と、冷却通路３２を含むＨＶ機器３１の冷却系を流れる冷媒の流量と、を任意に調節する。
【００７６】
たとえば、流量調整弁２８を全閉にして弁開度を０％にすると、熱交換器１４を出た冷媒の全量が気液分離器４０から冷媒通路３４へ流入する。流量調整弁２８の弁開度を大きくすれば、熱交換器１４から冷媒通路２２へ流れる冷媒のうち、冷媒通路２３を経由して熱交換器１５へ直接流れる流量が大きくなり、冷媒通路３４を経由して冷却通路３２へ流れＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が小さくなる。流量調整弁２８の弁開度を小さくすれば、熱交換器１４から冷媒通路２２へ流れる冷媒のうち、冷媒通路２３を経由して熱交換器１５へ直接流れる流量が小さくなり、冷却通路３２を経由して流れＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が大きくなる。
【００７７】
流量調整弁２８の弁開度を大きくするとＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が小さくなり、ＨＶ機器３１の冷却能力が低下する。流量調整弁２８の弁開度を小さくするとＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が大きくなり、ＨＶ機器３１の冷却能力が向上する。流量調整弁２８を使用して、ＨＶ機器３１に流れる冷媒の量を最適に調節できるので、ＨＶ機器３１の過冷却を確実に防止することができ、加えて、ＨＶ機器３１の冷却系の冷媒の流通に係る圧力損失および冷媒を循環させるための圧縮機１２の消費電力を、確実に低減することができる。
【００７８】
冷却装置１はさらに、連通路５１を備える。連通路５１は、圧縮機１２と熱交換器１４との間を冷媒が流通する冷媒通路２１と、冷却部３０に冷媒を流通させる冷媒通路３４，３６のうち冷却部３０に対し下流側の冷媒通路３６と、を連通する。冷媒通路３６および連通路５１には、連通路５１と冷媒通路２１，３６との連通状態を切り換える切換弁５２が設けられている。切換弁５２は、その開閉を切り換えることにより、連通路５１を経由する冷媒の流通を可能または不可能にする。冷媒通路３６は、連通路５１との分岐よりも上流側の冷媒通路３６ａと、連通路５１との分岐よりも下流側の冷媒通路３６ｂと、に二分割される。
【００７９】
切換弁５２を使用して冷媒の経路を切り換えることにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒を、冷媒通路３６ｂ，２４を経由させて熱交換器１５へ、または、連通路５１および冷媒通路２１を経由して熱交換器１４へ、のいずれかの経路を任意に選択して、流通させることができる。
【００８０】
より具体的には、切換弁５２として二つの弁５７，５８が設けられている。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷房運転中には、弁５７を全開（弁開度１００％）とし弁５８を全閉（弁開度０％）とし、流量調整弁２８の弁開度を冷却部３０に十分な冷媒が流れるように調整する。これにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒通路３６ａを流通する冷媒を、冷媒通路３６ｂを経由させて、確実に熱交換器１５へ流通させることができる。一方、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中には、弁５８を全開とし弁５７を全閉とし、さらに流量調整弁２８を全閉とする。これにより、ＨＶ機器３１を冷却した後の冷媒通路３６ａを流通する冷媒を、連通路５１を経由させて熱交換器１４へ流通させ、冷却部３０と熱交換器１４との間に冷媒を循環させる環状の経路を形成することができる。
【００８１】
図５は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中の、ＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図６は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中の、ＨＶ機器３１を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図７は、冷却装置１の運転モード毎の流量調整弁２８および切換弁５２（弁５７，５８）の開度を示す図である。図７中に示す運転モードのうち「エアコン運転モード」とは、図５に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を運転させる場合、すなわち圧縮機１２を運転させて蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の全体に冷媒を流通させる場合を示す。一方「ヒートパイプ運転モード」とは、図６に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を停止させる場合、すなわち、圧縮機１２を停止させ、冷却部３０と熱交換器１４とを結ぶ環状の経路を経由させて冷媒を循環させる場合を示す。
【００８２】
図５および図７に示すように、圧縮機１２を駆動させ蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が運転している「エアコン運転モード」のときには、流量調整弁２８は、冷却部３０に十分な冷媒が流れるように、弁開度を調整される。切換弁５２は、冷媒を冷却部３０から熱交換器１５を経由して膨張弁１６へ流通させるように操作される。すなわち、弁５７を全開にし弁５８を全閉にすることで、冷媒が冷却装置１の全体を流れるように冷媒の経路が選択される。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷却能力を確保できるとともに、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【００８３】
図６および図７に示すように、圧縮機１２を停止させ蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止している「ヒートパイプ運転モード」のときには、冷媒を冷却部３０から熱交換器１４へ循環させるように切換弁５２を操作する。すなわち、弁５７を全閉にし弁５８を全開にし、さらに流量調整弁２８を全閉にすることで、冷媒は冷媒通路３６ｂへは流れず連通路５１を経由して流通する。これにより、熱交換器１４から、冷媒通路２２と冷媒通路３４とを順に経由して冷却部３０へ至り、さらに冷媒通路３６ａ、連通路５１、冷媒通路２１を順に経由して熱交換器１４へ戻る、閉じられた環状の経路が形成される。
【００８４】
この環状の経路を経由して、圧縮機１２を動作することなく、熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させることができる。冷媒は、ＨＶ機器３１を冷却するとき、ＨＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて蒸発する。ＨＶ機器３１との熱交換により気化された冷媒蒸気は、冷媒通路３６ａ、連通路５１および冷媒通路２１を順に経由して、熱交換器１４へ流れる。熱交換器１４において、車両の走行風またはエンジン冷却用のラジエータファンからの通風により、冷媒蒸気は冷却されて凝縮する。熱交換器１４で液化した冷媒液は、冷媒通路２２，３４を経由して、冷却部３０へ戻る。
【００８５】
このように、冷却部３０と熱交換器１４とを経由する環状の経路によって、ＨＶ機器３１を加熱部とし熱交換器１４を冷却部とする、ヒートパイプが形成される。したがって、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止しているとき、すなわち車両用の冷房が停止しているときにも、圧縮機１２を起動する必要なく、ＨＶ機器３１を確実に冷却することができる。ＨＶ機器３１の冷却のために圧縮機１２を常時運転する必要がないことにより、圧縮機１２の消費動力を低減して車両の燃費を向上することができ、加えて、圧縮機１２を長寿命化できるので圧縮機１２の信頼性を向上することができる。
【００８６】
図５および図６には、地面６０が図示されている。地面６０に対して垂直な鉛直方向において、冷却部３０は、熱交換器１４よりも下方に配置されている。熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させる環状の経路において、冷却部３０が下方に配置され、熱交換器１４が上方に配置される。熱交換器１４は、冷却部３０よりも高い位置に配置される。
【００８７】
この場合、冷却部３０で加熱され気化した冷媒蒸気は、環状の経路内を上昇して熱交換器１４へ到達し、熱交換器１４において冷却され、凝縮されて液冷媒となり、重力の作用により環状の経路内を下降して冷却部３０へ戻る。つまり、冷却部３０と、熱交換器１４と、これらを連結する冷媒の経路とによって、サーモサイフォン式のヒートパイプが形成される。ヒートパイプを形成することでＨＶ機器３１から熱交換器１４への熱伝達効率を向上することができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０が停止しているときにも、動力を加えることなく、ＨＶ機器３１をより効率よく冷却することができる。
【００８８】
連通路５１と冷媒通路２１，３６との連通状態を切り換える切換弁５２としては、上述した一対の弁５７，５８を使用してもよく、または、冷媒通路３６と連通路５１との分岐に配置された三方弁を使用してもよい。いずれの場合でも、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転時および停止時の両方において、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。弁５７，５８は、冷媒通路の開閉ができる単純な構造であればよいので安価であり、二つの弁５７，５８を使用することにより、より低コストな冷却装置１を提供することができる。一方、二つの弁５７，５８を配置するよりも三方弁の配置に要する空間はより小さくてよいと考えられ、三方弁を使用することにより、より小型化され車両搭載性に優れた冷却装置１を提供することができる。
【００８９】
冷却装置１はさらに、逆止弁５４を備える。逆止弁５４は、圧縮機１２と熱交換器１４との間の冷媒通路２１の、冷媒通路２１と連通路５１との接続箇所よりも圧縮機１２に近接する側に、配置されている。逆止弁５４は、圧縮機１２から熱交換器１４へ向かう冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの冷媒の流れを禁止する。このようにすれば、図６に示すヒートパイプ運転モードのとき、熱交換器１４と冷却部３０との間に冷媒を循環させる閉ループ状の冷媒の経路を、確実に形成することができる。
【００９０】
逆止弁５４がない場合、冷媒が連通路５１から圧縮機１２側の冷媒通路２１へ流れる虞がある。逆止弁５４を備えることによって、連通路５１から圧縮機１２側へ向かう冷媒の流れを確実に禁止できるので、環状の冷媒経路で形成するヒートパイプを使用した、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止時のＨＶ機器３１の冷却能力の低下を防止できる。したがって、車両の車室用の冷房が停止しているときにも、ＨＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【００９１】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の停止中に、閉ループ状の冷媒の経路内の冷媒の量が不足する場合には、圧縮機１２を短時間のみ運転することで、逆止弁５４を経由して閉ループ経路に冷媒を供給できる。これにより、閉ループ内の冷媒量を増加させ、ヒートパイプの熱交換処理量を増大させることができる。したがって、ヒートパイプの冷媒量を確保することができるので、冷媒量の不足のためにＨＶ機器３１の冷却が不十分となることを回避することができる。
【００９２】
以下、本実施の形態の冷却装置１の制御について説明する。図２に示す、冷却装置１を制御する制御装置としての制御部８０は、前述したように、気液分離器４０内の冷媒液４３の量を測定する冷媒量測定部７０から、冷媒量の測定値を示す信号Ｌ１を受ける。制御部８０はまた、冷却装置１の近傍の外気の温度を測定する外気温度測定部６１から、外気温度の測定値を示す信号Ｔ１を受ける。制御部８０はまた、熱交換器１８における熱交換によって温度が調節された、ダクト９０内を流通する空調用空気の温度を測定する空調用空気温度測定部６２から、空調用空気温度の測定値を示す信号Ｔ２を受ける。
【００９３】
制御部８０はまた、圧縮機１２に対し起動または停止を指令する信号Ｃ１と、流量調整弁２８の開度を指令する信号Ｍ１と、切換弁５２（弁５７，５８）の開閉を指令する信号Ｓ１，Ｓ２と、を出力する。制御部８０はさらに、ケーブル１１１を介して、エンジン１００（図１参照）の制御を行なうエンジン制御部１１０に接続されている。エンジン制御部１１０は、エンジン１００に対し、エンジン１００の運転状態を指令する信号Ｅ１を出力する。
【００９４】
図８は、制御部８０の構成の詳細を示すブロック図である。実施の形態１の制御部８０は、圧縮機１２の起動および停止を制御する圧縮機制御部８１と、外部からの操作を受け付ける操作入力部８２と、を備える。制御部８０はまた、外気温度測定部６１で測定された外気の温度が所定の温度に対して高いか低いかを判定する外気温度判定部８３と、空調用空気温度測定部６２で測定された空調用空気の温度が所定の温度に対して高いか低いかを判定する空調用空気温度判定部８４と、冷媒量測定部７０で測定された気液分離器４０内の冷媒の量が所定量に対して多いか少ないかを判定する冷媒量判定部８５と、を備える。制御部８０はまた、切換弁５２の開閉状態を制御する切換弁制御部８６と、流量調整弁２８の開度を制御する流量調整弁制御部８７と、を備える。
【００９５】
操作入力部８２は、空調用のコントロールパネルに設けられている。冷却装置１を使用するユーザは、操作入力部８２を操作して、圧縮機１２を起動させて発熱源の冷却を行なうエアコン運転モードと、圧縮機１２を停止させた状態で発熱源の冷却を行なうヒートパイプ運転モードと、のいずれかの運転モードを選択する。ユーザは、いずれの運転モードで冷却装置１を運転するのかを、操作入力部８２によって制御部８０へ入力する。エアコン運転モードが選択されたとき、操作入力部８２は、圧縮機１２を起動するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。ヒートパイプ運転モードが選択されたとき、操作入力部８２は、圧縮機１２を停止するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。
【００９６】
外気温度判定部８３は、外気の温度を測定する外気温度測定部６１から外気温度の測定値を示す信号Ｔ１を受け取り、外気温度が所定の温度よりも高いか低いかを判定する。外気温度が所定の温度（たとえば２５℃）よりも高いとき、外気温度判定部８３は、圧縮機１２を起動するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。外気温度が所定の温度（たとえば２５℃）以下であるとき、外気温度判定部８３は、圧縮機１２を停止するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。
【００９７】
空調用空気温度判定部８４は、空調用空気の温度を測定する空調用空気温度測定部６２から空調用空気の測定値を示す信号Ｔ２を受け取り、空調用空気の温度が所定の温度よりも高いか低いかを判定する。空調用空気が所定の温度（たとえば２０℃）よりも高いとき、空調用空気温度判定部８４は、圧縮機１２を起動するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。空調用空気が所定の温度（たとえば２０℃）以下であるとき、空調用空気温度判定部８４は、圧縮機１２を停止するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。
【００９８】
冷媒量判定部８５は、気液分離器４０の内部に貯留された冷媒液４３の量を測定する冷媒量測定部７０から冷媒の量を示す信号Ｌ１を受け取り、気液分離器４０内の冷媒液４３の量が所定の量よりも多いか少ないかを判定する。冷媒液４３の量が所定の量よりも少ないとき、冷媒量判定部８５は、圧縮機１２を起動するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。冷媒液４３の量が所定の量以上であるとき、冷媒量判定部８５は、圧縮機１２を停止するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。
【００９９】
圧縮機制御部８１は、操作入力部８２、外気温度判定部８３、空調用空気温度判定部８４または冷媒量判定部８５から伝送された制御命令を受け取り、圧縮機１２の起動または停止を指令する信号Ｃ１を圧縮機１２へ伝送する。
【０１００】
圧縮機制御部８１はまた、エンジン１００の制御を行なうエンジン制御部１１０から、エンジン１００の運転状態を示す信号を受け取り、エンジン制御部１１０からの指示に従って、圧縮機１２の起動または停止を指令する信号Ｃ１を圧縮機１２へ伝送する。たとえば登坂走行時など、ハイブリッド車両１０００（図１参照）の走行状況によっては、ＨＶ機器３１の発熱量が大きくなる場合がある。冷却装置１がＨＶ機器３１を冷却する冷却能力は、圧縮機１２を運転させるエアコン運転モードの方が、ヒートパイプ運転モードに比較して相対的に大きい。そのため、ＨＶ機器３１の発熱量が大きい場合には、エアコン運転モードで冷却装置１を運転してＨＶ機器３１を冷却することにより、ＨＶ機器３１の過熱を確実に防止することができる。
【０１０１】
エンジン制御部１１０は、ＰＣＵ３００に含まれる素子の温度、ＰＣＵ３００の基板の温度、ＰＣＵ３００に供給される電流値、駆動ユニット２００に含まれるモータジェネレータのトルク値などを監視している。これらの値を使用することで、冷却装置１の運転モードの予測制度を向上できる。エンジン制御部１１０から圧縮機１２を起動または停止するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送することにより、より省動力で冷却装置１を運転させることができる。
【０１０２】
圧縮機１２の起動または停止に対応して、圧縮機制御部８１から、切換弁５２の開閉を切り換えるよう指示する制御命令が切換弁制御部８６へ伝送され、流量調整弁２８の開度を変更するよう指示する制御命令が流量調整弁制御部８７へ伝送される。具体的には、図７を参照して説明したように、エアコン運転モードでの発熱源の冷却のために圧縮機１２を起動させる場合、流量調整弁２８は冷却部３０に十分な冷媒が流れるように弁開度を調整され、弁５７は全開にされ弁５８は全閉にされる。一方、圧縮機１２を停止させる場合、弁５７を全閉にし弁５８を全開にし、さらに流量調整弁２８を全閉にする。
【０１０３】
切換弁制御部８６は、切換弁５２の開閉を指令する信号Ｓ１，Ｓ２を切換弁５２（弁５７，５８）へ伝送する。流量調整弁制御部８７は、流量調整弁２８の開度を指令する信号Ｍ１を流量調整弁２８へ伝送する。
【０１０４】
図９は、冷却装置１の制御方法の一例を示すフローチャートである。図９に示すように、冷却装置１を使用して発熱源であるＨＶ機器３１の冷却が開始されると、まずステップ（Ｓ１０）において、発熱源の冷却を終了するかどうか判断される。冷却を終了しないと判断されれば、次にステップ（Ｓ２０）において、空調用のコントロールパネルの操作によってエアコンがＯＮにされているかどうかが判断される。
【０１０５】
ステップ（Ｓ２０）でエアコンがＯＦＦであると判断された場合、次にステップ（Ｓ３０）において、エアコン運転モードでの発熱源の冷却が必要であるかが判断される。エンジン制御部１１０、外気温度判定部８３、または空調用空気温度判定部８４から、圧縮機１２を起動するよう指示する制御命令が圧縮機制御部８１に伝送されると、エアコン運転モードでの発熱源の冷却が必要であると判断され、圧縮機制御部８１は、圧縮機１２の起動を指令する信号Ｃ１を圧縮機１２へ伝送する。
【０１０６】
ステップ（Ｓ２０）でエアコンがＯＮであると判断された場合、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の全体に冷媒を循環させるために圧縮機１２が起動している状態であるので、次にステップ（Ｓ４０）において、冷却装置１はエアコン運転モードにて発熱源を冷却する。すなわち、弁５７を全開、弁５８を全閉にし、流量調整弁２８の開度を調整することにより、ＨＶ機器３１の冷却のために十分な量の冷媒を冷却部３０へ流通させる。これにより、熱交換器１４で外気と熱交換し冷却された後の冷媒を冷却部３０に流通させ、冷却通路３２を流れる冷媒とＨＶ機器３１との間で熱交換することにより、ＨＶ機器３１を冷却する。
【０１０７】
ステップ（Ｓ３０）でエアコン運転モードでの発熱源の冷却が必要であると判断された場合もまた、ステップ（Ｓ４０）に進み、圧縮機１２が起動されてエアコン運転モードでの発熱源の冷却が開始される。
【０１０８】
ステップ（Ｓ４０）の後ステップ（Ｓ１０）に戻り、ステップ（Ｓ１０）で冷却終了と判断されない場合において、ステップ（Ｓ２０）でエアコンがＯＮであると判断されれば、または、ステップ（Ｓ３０）でエアコン運転モードが必要であると判断されれば、エアコン運転モードでの発熱源の冷却が続けられる。
【０１０９】
ステップ（Ｓ３０）でエアコン運転モードでの発熱源の冷却が必要でないと判断された場合、次にステップ（Ｓ５０）において、冷却装置１はヒートパイプ運転モードにて発熱源を冷却する。すなわち、弁５７を全閉、弁５８を全開にし、さらに流量調整弁２８を全閉にすることにより、冷却部３０と熱交換器１４との間に冷媒を循環させる環状の経路を形成する。これにより、サーモサイフォン式のヒートパイプを形成して、熱交換器１４において冷却された液相の冷媒を重力の作用により冷却部３０へ流通させ、冷却通路３２を流れる冷媒とＨＶ機器３１との間で熱交換することにより、ＨＶ機器３１を冷却する。冷却部３０で加熱され気化した冷媒蒸気は、環状の経路内を上昇して再度熱交換器１４へ到達する。
【０１１０】
その後、ステップ（Ｓ６０）に進み、圧縮機１２の運転が必要であるか否かの判断が行なわれる。本実施の形態では、ステップ（Ｓ６０）において、蓄液器として機能する気液分離器４０内に貯留されている冷媒液４３の量が所定値以上であるか否かが、冷媒量判定部８５によって判断される（ステップ（Ｓ６１））。
【０１１１】
ステップ（Ｓ６１）で気液分離器４０内の冷媒液４３の量が所定値以上であると判断された場合、ステップ（Ｓ１０）に戻る。ステップ（Ｓ１０）で冷却終了と判断されず、ステップ（Ｓ２０）でエアコンがＯＦＦであると判断され、かつ、ステップ（Ｓ３０）でエアコン運転モードが必要でないと判断される場合、ヒートパイプ運転モードでの発熱源の冷却が続けられる。
【０１１２】
ステップ（Ｓ６１）で気液分離器４０内の冷媒液４３の量が所定値を下回ると判断された場合、次にステップ（Ｓ７０）において、圧縮機１２が起動される。気液分離器４０内の冷媒液４３の量が減少し所定値を下回った状態は、サーモサイフォン式のヒートパイプを形成する閉ループ状の冷媒の経路内を流通する冷媒の量が不足している状態であると判断される。そこで、このような場合には圧縮機１２を起動させ、図６に示す逆止弁５４を経由して閉ループ経路に冷媒を追加供給することにより、閉ループ内の冷媒量を増加させる、これにより、ヒートパイプを流通する冷媒量が確保され、冷媒量の不足のためにＨＶ機器３１の冷却能力が低下して冷却が不十分となる不具合を回避できる。
【０１１３】
圧縮機１２が起動された後、ステップ（Ｓ８０）において、所定時間（たとえば１０秒間）が経過したかが判断される。つまり、所定時間圧縮機１２の運転が続けられることになる。所定時間経過したと判断されると、次にステップ（Ｓ９０）において、圧縮機１２の運転が必要であるか否かの判断が、再度行なわれる。本実施の形態では、ステップ（Ｓ９０）において、気液分離器４０内に貯留されている冷媒液４３の量が所定値以上であるか否かが、冷媒量判定部８５によって再度判断される（ステップ（Ｓ９１））。
【０１１４】
ステップ（Ｓ９１）で気液分離器４０内の冷媒液４３の量が所定値を下回ると判断された場合、ステップ（Ｓ８０）に戻り、圧縮機１２の運転が所定時間継続される。ステップ（Ｓ９１）で気液分離器４０内の冷媒液４３の量が所定値以上であると判断された場合、次にステップ（Ｓ１００）において圧縮機１２が停止され、ステップ（Ｓ１０）に戻る。
【０１１５】
ステップ（Ｓ１０）で発熱源の冷却を終了すると判断されれば、冷却部３０への冷媒の供給が停止され、ＨＶ機器３１の冷却が停止される。
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態の冷却装置１は、圧縮機１２を駆動させる「エアコン運転モード」と圧縮機１２を停止させる「ヒートパイプ運転モード」との両方の運転モードで、発熱源であるＨＶ機器３１を冷却できる。ヒートパイプ運転モードでは、圧縮機１２を起動する必要なくＨＶ機器３１を確実に冷却できるので、ＨＶ機器３１の冷却のために圧縮機１２を常時運転する必要はない。そのため、圧縮機１２の消費動力を低減して車両の燃費を向上することができ、加えて、圧縮機１２を長寿命化できるので圧縮機１２の信頼性を向上することができる。
【０１１７】
冷却装置１の運転モードの切り換えは、操作入力部８２を介してユーザが手動で入力することにより行なうことができる。空調が必要ない場合に、ユーザが操作入力部８２を操作してヒートパイプ運転モードで発熱源を冷却するように選択すれば、不要な圧縮機１２の運転を確実に抑制することができる。
【０１１８】
冷却装置１の運転モードは、外気の温度または空調用空気の温度を測定した測定値に基づいて必要な場合に自動的に切り換えられる。冷却装置１の運転モードはまた、エンジン１００の運転状態を制御するための車両制御パラメータを既存の車載センサが測定した測定値に基づくエンジン制御部１１０からの指示に従って、自動的に切り換えられる。発熱源を適切に冷却された状態に保つために冷却装置１の運転モードが切り換えられ、必要な場合にのみエアコン運転モードで発熱源が冷却されるので、圧縮機１２の起動を確実に抑制することができる。
【０１１９】
ヒートパイプ運転モードで発熱源が冷却されているときに、ヒートパイプを循環する冷媒の量が適切であることを、気液分離器４０内の冷媒液４３の量を測定することにより検知できる。ヒートパイプを循環する冷媒の量が不足していると判断された場合には、圧縮機を起動して冷媒の量を増加させることができる。したがって、発熱源を一層確実に冷却できる。加えて、気液分離器４０内の冷媒量に基づいて圧縮機１２の起動停止が制御されるので、必要な場合に限ってのみ圧縮機１２の運転を行なうように、より確実に冷却装置１を制御することができる。
【０１２０】
冷却装置１の運転モードの切り換えのための圧縮機１２の起動または停止に合わせて切換弁５２の開閉状態を制御することにより、エアコン運転モードとヒートパイプ運転モードとの切り換えをさらに確実に行なうことができ、各運転モード毎の適切な経路に冷媒を流通させることができる。
【０１２１】
（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２の冷却装置１の構成を示す模式図である。図２と図１０とを比較して、実施の形態２の冷却装置１は、気液分離器４０内の冷媒量を測定する冷媒量測定部７０に替えて、冷却部３０に流入する冷媒の温度を測定する冷却部入口温度測定部６３と、冷却部３０から流出する冷媒の温度を測定する冷却部出口温度測定部６４と、を備える点で、実施の形態１と異なっている。制御部８０は、冷却部入口温度測定部６３から、冷却部３０に流入する冷媒の温度の測定値を示す信号Ｔ３を受け、また冷却部出口温度測定部６４から、冷却部３０から流出する冷媒の温度の測定値を示す信号Ｔ４を受ける。
【０１２２】
図１１は、実施の形態２の制御部８０の構成の詳細を示すブロック図である。実子の形態２の制御部８０は、実施の形態１の冷媒量判定部８５に替えて、冷却部３０に流入する冷媒の温度と冷却部３０から流出する冷媒の温度との温度差が所定の値に対して高いか低いかを判定する、冷却部入口出口温度差判定部８８を備える。
【０１２３】
冷却部入口出口温度差判定部８８は、冷却部入口温度測定部６３から信号Ｔ３を受け取り、冷却部出口温度測定部６４から信号Ｔ４を受け取り、これらに基づいて冷却部３０の出口における冷媒の温度と冷却部３０の入口における冷媒の温度と、の温度差を算出する。冷却部入口出口温度差判定部８８はさらに、当該温度差が所定の温度よりも高いか低いかを判定する。温度差が所定の温度を越えたとき、冷却部入口出口温度差判定部８８は、圧縮機１２を起動するよう指示する制御命令を圧縮機制御部８１へ伝送する。
【０１２４】
図１２は、実施の形態２の冷却装置１の制御方法を示すフローチャートである。図１２に示すように、実施の形態２では、圧縮機１２の運転が必要であるか否かを判断するステップ（Ｓ６０）において、冷却部３０に流入する冷媒の温度と冷却部３０から流出する冷媒の温度との温度差が所定の値よりも大きいか否か、典型的には冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度を上回るか否かが、冷却部入口出口温度差判定部８８によって判断される（ステップ（Ｓ６２））。
【０１２５】
ステップ（Ｓ６２）で冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度以下であると判断された場合、ステップ（Ｓ１０）に戻る。ステップ（Ｓ６２）で冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度を上回ると判断された場合、次にステップ（Ｓ７０）において、圧縮機１２が起動される。
【０１２６】
冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度を上回る状態は、サーモサイフォン式のヒートパイプを形成する閉ループ内の冷媒量が減少し、その結果、発熱源の冷却能力が低下している状態であると判断される。そこで、このような場合には圧縮機１２を起動させ、閉ループ内の冷媒量を増加させる。これにより、ヒートパイプを流通する冷媒量が確保され、冷媒量の不足のためにＨＶ機器３１の冷却能力が低下して冷却が不十分となる不具合を回避できる。
【０１２７】
圧縮機１２が起動された後、ステップ（Ｓ８０）において、所定時間（たとえば１０秒間）が経過したかが判断される。つまり、所定時間圧縮機１２の運転が続けられることになる。所定時間経過したと判断されると、次にステップ（Ｓ９０）において、圧縮機１２の運転が必要であるか否かの判断が、再度行なわれる。本実施の形態では、ステップ（Ｓ９０）において、冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度を上回るか否かが、冷却部入口出口温度差判定部８８によって再度判断される（ステップ（Ｓ９２））。
【０１２８】
ステップ（Ｓ９２）で冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度を上回ると判断された場合、ステップ（Ｓ８０）に戻り、圧縮機１２の運転が所定時間継続される。ステップ（Ｓ９２）で冷却部出口の冷媒の温度が冷却部入口の冷媒の温度以下であると判断された場合、次にステップ（Ｓ１００）において圧縮機１２が停止され、ステップ（Ｓ１０）に戻る。
【０１２９】
以上のように、実施の形態２の冷却装置１では、ヒートパイプ運転モードで発熱源が冷却されているときに、ヒートパイプを循環する冷媒の量が適切であることを、冷却部３０に流入する冷媒の温度と冷却部３０から流出する冷媒の温度とを測定してこれらの温度の差を求めることにより検知できる。ヒートパイプを循環する冷媒の量が不足していると判断された場合には、圧縮機を起動して冷媒の量を増加させることができる。したがって、発熱源を一層確実に冷却できる。加えて、冷却部３０の入口および出口の冷媒の温度差に基づいて圧縮機１２の起動停止が制御されるので、必要な場合に限ってのみ圧縮機１２の運転を行なうように、より確実に冷却装置１を制御することができる。
【０１３０】
なお、これまでの実施の形態においては、ＨＶ機器３１を例として車両に搭載された電気機器を冷却する冷却装置１について説明した。電気機器としては、少なくとも作動によって熱を発生させる電気機器であれば、インバータ、モータジェネレータなどの例示された電気機器に限定されるものではなく、任意の電気機器であってもよい。冷却の対象となる電気機器が複数個ある場合においては、複数の電気機器は、冷却の目標となる温度範囲が共通していることが望ましい。冷却の目標となる温度範囲は、電気機器を作動させる温度環境として適切な温度範囲である。
【０１３１】
さらに、本発明の冷却装置１により冷却される発熱源は、車両に搭載された電気機器に限られず、熱を発生する任意の機器、または任意の機器の発熱する一部分であってもよい。
【０１３２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明の冷却装置は、モータジェネレータおよびインバータなどの電気機器を搭載するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などの車両における、車内の冷房を行なうための蒸気圧縮式冷凍サイクルを使用した電気機器の冷却に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１３４】
１  冷却装置、１０  蒸気圧縮式冷凍サイクル、１２  圧縮機、１４，１５，１８  熱交換器、１６  膨張弁、２１〜２７，３４，３６，３６ａ，３６ｂ  冷媒通路、２８  流量調整弁、３０  冷却部、３１  ＨＶ機器、３２  冷却通路、４０  気液分離器、４３  冷媒液、４４  冷媒蒸気、４５  液面、５１  連通路、５２  切換弁、５７，５８  弁、６１  外気温度測定部、６２  空調用空気温度測定部、６３  冷却部入口温度測定部、６４  冷却部出口温度測定部、７０  冷媒量測定部、８０  制御部、８１  圧縮機制御部、８２  操作入力部、８３  外気温度判定部、８４  空調用空気温度判定部、８５  冷媒量判定部、８６  切換弁制御部、８７  流量調整弁制御部、８８  冷却部入口出口温度差判定部、１００  エンジン、１１０  エンジン制御部、１０００  ハイブリッド車両、Ｃ１，Ｅ１，Ｌ１，Ｍ１，Ｓ１〜Ｓ２，Ｔ１〜Ｔ４  信号。
【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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【図１１】
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【図１２】
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