(57)【要約】【課題】冷却効率のばらつきが抑制される電気機器の冷却装置、を提供する。【解決手段】電気機器の冷却装置は、平板形状を有し、ＥＶ機器に含まれるインバータ素子が接続される冷媒通路形成部材１２０を備える。冷媒通路形成部材１２０には、その平面方向に車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路３２が形成される。冷媒通路３２は、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有し、互いに間隔を設けて配置される複数の多孔菅部１５１と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１の間に設けられ、冷媒に含まれる気泡を排出するリセット空間部１５７と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１を互いに連通させ、その隣り合う多孔菅部１５１の間で冷媒の流れ方向を反転させる反転空間部１５６とを有する。【選択図】図７
2013105879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された電気機器の冷却装置であって、
平板形状を有し、電気機器に含まれる発熱源が接続される冷媒通路形成部材を備え、
前記冷媒通路形成部材には、その平面方向に車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路が形成され、
前記冷媒通路は、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有し、互いに間隔を設けて配置される複数の多孔菅部と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う前記多孔菅部の間に設けられ、冷媒に含まれる気泡を排出するリセット空間部と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う前記多孔菅部を互いに連通させ、その隣り合う前記多孔菅部の間で冷媒の流れ方向を反転させる反転空間部とを有する、電気機器の冷却装置。
【請求項２】
複数の前記多孔菅部は、第１の多孔菅部と、冷媒の流れ方向において前記第１の多孔菅部と隣り合って設けられ、前記第１の多孔菅部が有する多孔菅形状と異なる多孔菅形状を有する第２の多孔菅部とを含む、請求項１に記載の電気機器の冷却装置。
【請求項３】
前記リセット空間部と前記反転空間部とが、同一の空間として設けられる、請求項１または２に記載の電気機器の冷却装置。
【請求項４】
前記冷媒通路形成部材は、前記多孔菅部を形成するための押し出し成形材を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気機器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、車両に搭載された電気機器の冷却装置に関し、より特定的には、車室空調用の冷媒を利用する電気機器の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気機器の冷却装置に関して、たとえば、特開２００５−１９１５２７号公報には、優れた冷却能力を有することを目的とした積層型冷却器が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された積層型冷却器は、冷却媒体を流通させる冷媒流路が形成された複数の冷却菅と、複数の冷却菅の間を連通する連通部材とを有する。冷却管には、自動車用インバータの一部を構成する、ＩＧＢＴ等の半導体素子とダイオードとを内蔵した電子部品が接触して設けられている。冷却媒体としては、エチレングリコール系の不凍液が利用される。
【０００３】
また、特開２００１−１６８２５４号公報には、製造を容易として、製造単価を低減するとともに、熱交換効率を向上させることを目的とした熱交換器が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された熱交換器は、センタープレートと、発熱部材に接続されるベースプレースと、フィン部材とを有する。センタープレートは、内部に複数の流路が形成された押し出し多穴菅を主体として構成されている。
【０００４】
また、特開平１０−２０５３９９号公報には、燃料の冷却効率を大幅に向上させることを目的とした沸騰冷却式の自動車燃料冷却装置が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された自動車燃料冷却装置においては、自動車燃料が流通させる内筒が外筒に挿通されるとともに、内筒と外筒との間に冷媒空間が形成されている。外筒の上下には、気化冷媒タンクおよび液化冷媒タンクがそれぞれ配置されている。気化冷媒タンクおよび液化冷媒タンクの両端は、連通手段によって冷媒空間に連通されている。
【０００５】
また、特開２０１０−１４０９６４号公報には、圧力損失の増加を抑えつつ、放熱性能を向上させることを目的とした半導体素子用冷却器が開示されている（特許文献４）。特許文献４に開示された半導体素子用冷却器は、冷媒の入り口および出口が設けられるケーシングと、ケーシングの外面に設けられ、ＩＧＢＴが取り付けられる絶縁基板と、ケーシングの内面に接合され、冷媒通路を規定するコルゲートフィンとを有する。コルゲートフィンは、冷媒の流れ方向に複数のブロックに分割され、隣接するブロック間で冷媒の流れ方向と直角方向にピッチがずらして配置されている。
【０００６】
また、特開２０１０−２７９６３号公報には、流路が蛇行したり複数に分割されても、冷却液の流速の均一化を図り、冷却効率にばらつきが生じることを防止することを目的とした冷却器が開示されている（特許文献５）。特許文献５に開示された冷却器においては、冷却液が流入する流入管路と、放熱フィンが形成される熱交換管路との間に、流入管路から熱交換管路に入り込む冷却液の流れ方向を偏向させるように湾曲する屈曲管路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１９１５２７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６８２５４号公報
【特許文献３】特開平１０−２０５３９９号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４０９６４号公報
【特許文献５】特開２０１０−２７９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車両に搭載された電気機器を冷却するための装置として、車室内の空調のための蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する技術が提案されている。
【０００９】
このような冷却装置においては、気相および液相間の状態変化を伴う冷媒が利用されるため、冷媒がガス化し易い、冷媒の気相および液相間の比重差が大きい、冷媒サイクルの応答性が遅いといった特性がある。このような特性により、電気機器にヒートスポットや急激な熱負荷変動といった発熱状況が生じた場合には、冷媒が気泡化し、その気泡同士が干渉したり、局所的なドライアウトが生じたりする可能性がある。その結果、電気機器の冷却効率がばらつく懸念が生じる。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、冷却効率のばらつきが抑制される電気機器の冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に従った電気機器の冷却装置は、車両に搭載された電気機器の冷却装置である。電気機器の冷却装置は、平板形状を有し、電気機器に含まれる発熱源が接続される冷媒通路形成部材を備える。冷媒通路形成部材には、その平面方向に車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路が形成される。冷媒通路は、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有し、互いに間隔を設けて配置される複数の多孔菅部と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部の間に設けられ、冷媒に含まれる気泡を排出するリセット空間部と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部を互いに連通させ、その隣り合う多孔菅部の間で冷媒の流れ方向を反転させる反転空間部とを有する。
【００１２】
このように構成された電気機器の冷却装置によれば、リセット空間部を設けることによって、発熱源との熱交換に伴って生じた気泡を冷媒から分離したり、温度差のある冷媒を攪拌したりできる。また、反転空間部を設けることによって、冷媒の流れ方向を反転させながら、温度差のある冷媒を攪拌することができる。これにより、電気機器の冷却効率にばらつきが生じることを抑制できる。
【００１３】
また好ましくは、複数の多孔菅部は、第１の多孔菅部と、冷媒の流れ方向において第１の多孔菅部と隣り合って設けられ、第１の多孔菅部が有する多孔菅形状と異なる多孔菅形状を有する第２の多孔菅部とを含む。
【００１４】
このように構成された電気機器の冷却装置によれば、第１の多孔菅部と第２の多孔菅部との間で冷媒流れの形態に変化が生じるため、リセット空間部における気泡の分離や冷媒の攪拌を促進させることができる。
【００１５】
また好ましくは、リセット空間部と反転空間部とが、同一の空間として設けられる。このように構成された電気機器の冷却装置によれば、同一の空間として設けられたリセット空間部および反転空間部において、気泡が分離され、冷媒が攪拌される。
【００１６】
また好ましくは、冷媒通路形成部材は、多孔菅部を形成するための押し出し成形材を有する。このように構成された電気機器の冷却装置によれば、低コストで、多孔菅部の耐圧性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上に説明したように、この発明に従えば、冷却効率のばらつきが抑制される電気機器の冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置が適用される車両を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】図２中の蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図４】蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転中の、ＥＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図５】蒸気圧縮式冷凍サイクルの停止中の、ＥＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置において、流量調整弁および切り換え弁の開閉状態を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置において、図２中の冷却部の構造を示す正面図である。
【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【図９】図８中の多孔菅部が有する多孔菅形状の第１変形例を示す断面図である。
【図１０】図８中の多孔菅部が有する多孔菅形状の第２変形例を示す断面図である。
【図１１】図７中の冷却部の変形例を示す正面図である。
【図１２】図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における電気機器の冷却装置において、図２中の冷却部の構造を示す正面図である。
【図１４】図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【図１５】図１３中の冷却部の変形例を示す正面図である。
【図１６】図１５中の冷却部を示す背面図である。
【図１７】図１５中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【図１８】車両に搭載されるバッテリの冷却装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置が適用される車両を示す概略図である。
【００２１】
車両１０００は、内燃機関であるエンジン１００と、電動機である駆動ユニット２００と、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００と、走行用バッテリ４００とを有し、エンジン１００および駆動ユニット２００を動力源とするハイブリッド自動車である。
【００２２】
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、ともに車両１０００のエンジンルーム内に設けられている。駆動ユニット２００は、ケーブル５００によりＰＣＵ７００と電気的に接続されている。ＰＣＵ７００は、ケーブル６００により走行用バッテリ４００と電気的に接続されている。
【００２３】
図２は、この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置の構成を模式的に示す図である。
【００２４】
図２を参照して、本実施の形態における電気機器の冷却装置は、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、車室内の冷房を行なうために、車両１０００に搭載されている。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。
【００２５】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２と、第１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２熱交換器としての熱交換器１８とを有する。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、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を有する。
【００２６】
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。
【００２７】
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および熱交換器１４，１５の周囲の空気の間で熱交換するためのフィンとを有する。
【００２８】
熱交換器１４，１５は、冷却風と冷媒との間で、熱交換を行なう。冷却風は、車両の走行によって発生する自然の通風によって熱交換器１４，１５に供給されてもよい。冷却風は、コンデンサファン４２もしく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熱交換器１４，１５に供給されてもよい。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、車室内へ流通する空調用空気から吸収して、車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り温度が低下した空調用空気が車室内に再び戻されることによって、車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。
【００３１】
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および熱交換器１８の周囲の空気の間で熱交換するためのフィンとを有する。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。
【００３２】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２と熱交換器１４とを連通する冷媒通路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とを有する。
【００３３】
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れる。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れる。
【００３４】
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れる。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れる。
【００３５】
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、フロン類または水などを用いることができる。
【００３６】
気液分離器４０は、熱交換器１４と熱交換器１５との間の冷媒の経路上に設けられている。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。気液分離器４０の内部には、液相冷媒である冷媒液と、気相冷媒である冷媒蒸気とが蓄蔵されている。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。
【００３７】
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とガス状の冷媒蒸気とに分離して、一時的に蓄える。
【００３８】
分離された冷媒液は、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は、第３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。
【００３９】
気液分離器４０の内部では、冷媒液が下側、冷媒蒸気が上側に溜まる。気液分離器４０から冷媒液を導出する冷媒通路３４の端部は、気液分離器４０の底部に連結されている。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から冷媒蒸気を導出する冷媒通路２３の端部は、気液分離器４０の天井部に連結されている。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。
【００４０】
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とを有する。冷媒通路２３は、気液分離器４０で分離された気相冷媒が流れるための通路である。
【００４１】
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、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とを連通する冷媒通路３６とを有する。冷媒通路３４を経由して、気液分離器４０から冷却部３０へ冷媒液が流れる。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へ向けて流れる冷媒の経路上に設けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
本実施の形態における電気機器の冷却装置は、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、熱交換器１４と膨張弁１６との間を気液分離器４０から熱交換器１５へ向けて流れる冷媒の経路において並列に接続された複数の通路のうちの、一方に設けられている。冷却部３０は、車両に搭載される電気機器であるＥＶ（Electric Vehicle）機器３１と、車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路３２とを有する。ＥＶ機器３１は、その運動時に発熱する発熱源を含む。冷媒通路３２の一方の端部は、冷媒通路３４に接続される。冷媒通路３２の他方の端部は、冷媒通路３６に接続される。
【００４４】
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に含まれる冷媒通路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とを有する。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。
【００４５】
気液分離器４０から流出した冷媒液は、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、冷媒通路３２を経由して流れる冷媒は、電気機器としてのＥＶ機器３１に含まれる発熱源から熱を奪って、ＥＶ機器３１を冷却させる。冷却部３０は、気液分離器４０において分離され冷媒通路３４を経由して冷媒通路３２へ流れる液相の冷媒を用いて、ＥＶ機器３１を冷却する。冷却部３０において、冷媒通路３２内を流通する冷媒と、ＥＶ機器３１に含まれる発熱源とが熱交換することにより、ＥＶ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。
【００４６】
冷却部３０は、冷媒通路３２においてＥＶ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。冷却部３０の構造については後で詳細に説明する。
【００４７】
ＥＶ機器３１は、冷媒通路３２の外部に配置される。この場合、冷媒通路３２の内部を流通する冷媒の流れにＥＶ機器３１が干渉することはない。このため、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、ＥＶ機器３１を冷却することができる。
【００４８】
ＥＶ機器３１は、電力の授受によって発熱を伴う電気機器である。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昇圧コンバータ、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
図３は、図２中の蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。図３中の横軸は、冷媒の比エンタルピーを示し、縦軸は、冷媒の絶対圧力を示す。比エンタルピーの単位はｋＪ／ｋｇであり、絶対圧力の単位はＭＰａである。図中の曲線は、冷媒の飽和蒸気線および飽和液線である。
【００５３】
図３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、ＥＶ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。このときの冷媒が流れる経路、すなわち冷媒通路２１、冷媒通路２２、冷媒通路３４、冷媒通路３６および冷媒通路２４〜２７は、第１通路を形成する。
【００５４】
図３を参照して、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における外気との熱交換によって、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）。
【００５５】
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の冷媒通路３２へ流れ、ＥＶ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、ＥＶ機器３１が冷却される。ＥＶ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、ＥＶ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）。
【００５６】
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）。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、ＥＶ機器３１と熱交換することでＥＶ機器３１を冷却する。本実施の形態における電気機器の冷却装置は、車両に搭載された発熱源であるＥＶ機器３１を、車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、ＥＶ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ＥＶ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。
【００６０】
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、ＥＶ機器３１の冷却が行なわれるので、ＥＶ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。このため、ＥＶ機器３１の冷却装置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、冷却装置の製造コストを低減することができる。加えて、ＥＶ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、ＥＶ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。
【００６１】
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のみが冷却部３０へ供給される。ＥＶ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、電気機器の冷却装置を得ることができる。
【００６２】
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ＥＶ機器３１を冷却する冷媒の経路である冷媒通路３４，３６および冷媒通路３２とが並列に設けられる。冷媒通路３４，３６を含むＥＶ機器３１の冷却系は、冷媒通路２３と並列に接続されている。このため、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。ＥＶ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、ＥＶ機器３１は適切に冷却される。したがって、ＥＶ機器３１が過冷却されることを防止できる。
【００６３】
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、ＥＶ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に流れないため、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。
【００６４】
膨張弁１６を通過した後の低温低圧の冷媒をＥＶ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、本実施の形態における電気機器の冷却装置では、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１の凝縮器としての熱交換器１４と、第２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、ＥＶ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に向けて流れる冷媒の経路上に設けられている。
【００６５】
ＥＶ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。このため、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、ＥＶ機器３１を冷却することができる。したがって、ＥＶ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。
【００６６】
熱交換器１４から冷却部３０へ流れる冷媒は、ＥＶ機器３１を冷却するときに、ＥＶ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ＥＶ機器３１との熱交換量が減少してＥＶ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。このため、ＥＶ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。
【００６７】
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、ＥＶ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ＥＶ機器３１との熱交換量の減少を回避できるので、ＥＶ機器３１を十分に効率よく冷却することができる。ＥＶ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ＥＶ機器３１の冷却能力との両方を確保した、電気機器の冷却装置を提供することができる。
【００６８】
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を経由して流れ直接熱交換器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を経由して流れ、冷却部３０に供給されてＥＶ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ＥＶ機器３１を冷却することができるので、ＥＶ機器３１の冷却能力を向上させた電気機器の冷却装置を提供することができる。
【００６９】
気液分離器４０の出口で飽和液の状態にある冷媒をＥＶ機器３１を冷却する冷媒通路３２に導入することにより、冷媒通路３４，３６および冷媒通路３２を含むＥＶ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。このため、ＥＶ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。
【００７０】
気液分離器４０の内部には、飽和液状態の冷媒液が貯留されている。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、ＥＶ機器３１の冷却性能を安定させることができる。
【００７１】
図２を参照して、本実施の形態における電気機器の冷却装置は、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、冷媒通路３２を含むＥＶ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。
【００７２】
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を経由して冷媒通路３２へ流れＥＶ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、冷媒通路３２を経由して流れＥＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が大きくなる。
【００７３】
流量調整弁２８の弁開度を大きくするとＥＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が小さくなり、ＥＶ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ＥＶ機器３１を冷却する冷媒の流量が大きくなり、ＥＶ機器３１の冷却能力が向上する。流量調整弁２８を使用して、ＥＶ機器３１に流れる冷媒の量を最適に調節できるので、ＥＶ機器３１の過冷却を確実に防止することができ、加えて、ＥＶ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。
【００７４】
本実施の形態における電気機器の冷却装置はさらに、冷媒通路５１を備える。冷媒通路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は、冷媒通路５１との分岐よりも上流側の冷媒通路３６ａと、冷媒通路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。
【００７５】
冷媒通路３６および冷媒通路５１には、冷媒通路５１と冷媒通路２１，３６との連通状態を切り換える切り換え弁５２が設けられている。切り換え弁５２は、その開閉を切り換えることにより、冷媒通路５１を経由する冷媒の流通を可能または不可能にする。切り換え弁５２を使用して冷媒の経路を切り換えることにより、ＥＶ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、冷媒通路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。
【００７６】
より具体的には、切り換え弁５２として２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、ＥＶ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。
【００７７】
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、ＥＶ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５１を経由させて熱交換器１４へ流通させ、圧縮機１２を経由せずに冷却部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。
【００７８】
図４は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転中の、ＥＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図５は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの停止中の、ＥＶ機器を冷却する冷媒の流れを示す模式図である。図６は、この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置において、流量調整弁および切り換え弁の開閉状態を示す図である。
【００７９】
図６中に示す運転モードのうち「エアコン運転モード」とは、図４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５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。
【００８０】
図４および図６を参照して、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。切り換え弁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、冷媒が冷却装置の全体を流れるように冷媒の経路が選択される。このため、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、ＥＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【００８１】
図５および図６を参照して、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り換え弁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３６ａから冷媒通路３６ｂへは流れず冷媒通路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、冷媒通路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。このときの冷媒が流れる経路、すなわち冷媒通路２１、冷媒通路２２、冷媒通路３４、冷媒通路３６ａおよび冷媒通路５１は、第２通路を形成する。
【００８２】
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、ＥＶ機器３１を冷却するとき、ＥＶ機器３１から蒸発潜熱を受けて蒸発する。ＥＶ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、冷媒通路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、コンデンサファン４２もしく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。
【００８３】
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、ＥＶ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、ＥＶ機器３１を確実に冷却することができる。ＥＶ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。
【００８４】
図４および図５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。
【００８５】
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（すなわち第２通路）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ＥＶ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、ＥＶ機器３１をより効率よく冷却することができる。
【００８６】
冷媒通路５１と冷媒通路２１，３６との連通状態を切り換える切り換え弁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と冷媒通路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、ＥＶ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、２つの弁５７，５８を使用することにより、より低コストな電気機器の冷却構造を提供することができる。一方、２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電気機器の冷却構造を提供することができる。
【００８７】
本実施の形態における電気機器の冷却構造はさらに、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と冷媒通路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５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。
【００８８】
逆止弁５４がない場合、冷媒が冷媒通路５１から圧縮機１２側の冷媒通路２１へ流れるおそれがある。逆止弁５４を備えることによって、冷媒通路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ため、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ＥＶ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、ＥＶ機器３１を効率よく冷却することができる。
【００８９】
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ＥＶ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。
【００９０】
すなわち、本実施の形態における電気機器の冷却装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成し、車両空調用の冷媒が循環する循環通路としての冷媒通路２１〜２７と、冷媒通路２１〜２７と冷媒通路３２との間を連絡する連絡通路としての冷媒通路３４，３６，５１と、冷媒通路３４，３６，５１の経路上に設けられ、冷媒通路２１〜２７と冷媒通路３２との間の冷媒流れを許容もしくは遮断する切り換え弁５２（弁５７および弁５８）とを備える。
【００９１】
続いて、本実施の形態における電気機器の冷却装置を構成する図２中の冷却部３０の構造について詳細に説明する。図７は、この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置において、図２中の冷却部の構造を示す正面図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【００９２】
図７および図８を参照して、冷却部３０は、冷媒通路形成部材１２０、冷媒供給用配管１４１および冷媒排出用配管１４２を有する。
【００９３】
冷媒通路形成部材１２０は、平板形状を有する。本実施の形態では、冷媒通路形成部材１２０が、ａ（縦）×ｂ（横）×ｔ（厚み）の大きさを有する直方体形状を有する（ａ，ｂ＞ｔ）。冷媒通路形成部材１２０は、熱伝導性に優れた材料により形成されている。冷媒通路形成部材１２０は、アルミニウムや銅などの金属から形成されている。
【００９４】
冷媒通路形成部材１２０は、素子搭載面１２２を有する。素子搭載面１２２は、ａ（縦）×ｂ（横）の大きさを有しており、冷媒通路形成部材１２０が有する複数の側面のうち最も大きい面積を有する側面である。本明細書において、素子搭載面１２２が延在する方向を、冷媒通路形成部材１２０の平面方向という。素子搭載面１２２に直交する方向、すなわち、冷媒通路形成部材１２０の、厚みｔを有する端辺が延びる方向を、冷媒通路形成部材１２０の厚み方向という。
【００９５】
冷媒通路形成部材１２０には、複数のインバータ素子１１０が接続されている。複数のインバータ素子１１０は、素子搭載面１２２に接合されている。複数のインバータ素子１１０は、素子搭載面１２２上において、互いに間隔を設けてマトリクス状に配置されている。インバータ素子１１０は、図２中のＥＶ機器３１がインバータである場合に、そのインバータに含まれる発熱源として設けられている。
【００９６】
冷媒通路形成部材１２０には、図２中の冷媒通路３２が形成されている。冷媒通路３２には、車両空調用の冷媒（Ａ／Ｃ（Air Conditioner）冷媒）が流通される。冷媒通路３２は、Ａ／Ｃ冷媒が冷媒通路形成部材１２０の平面方向に流通するように形成されている。冷媒通路３２は、素子搭載面１２２に平行な平面内で延びるように形成されている。インバータ素子１１０で発生した熱は、冷媒通路形成部材１２０を伝わって、冷媒通路３２を流通するＡ／Ｃ冷媒に放熱される。
【００９７】
冷媒供給用配管１４１は、冷媒通路３２にＡ／Ｃ冷媒を供給するための冷媒供給部として、冷媒通路形成部材１２０に接続されている。冷媒排出用配管１４２は、冷媒通路３２からＡ／Ｃ冷媒を排出するための冷媒排出部として、冷媒通路形成部材１２０に接続されている。
【００９８】
冷媒通路３２は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有する複数の多孔菅部１５１と、Ａ／Ｃ冷媒に含まれる気泡を排出するための複数のリセット空間部１５７と、冷媒の流れを反転させるための反転空間部１５６とを含む複数の区間から構成されている。
【００９９】
複数の多孔菅部１５１は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに間隔を設けて並んでいる。リセット空間部１５７は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１間に配置されている。反転空間部１５６は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１間に配置されている。反転空間部１５６は、その両側に配置された多孔菅部１５１間で冷媒の流れ方向を反転させるように設けられている。
【０１００】
より具体的に説明すると、複数の多孔菅部１５１は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において２列に渡って設けられている。複数の多孔菅部１５１のうち１列目に設けられたものを複数の多孔菅部１５１Ｙといい、２列目に設けられたものを複数の多孔菅部１５１Ｘという。複数の多孔菅部１５１Ｘは、複数の多孔菅部１５１Ｘ間で冷媒の流れ方向が同一となるように設けられている。複数の多孔菅部１５１Ｙは、複数の多孔菅部１５１Ｙ間で冷媒の流れ方向が同一となるように設けられている。
【０１０１】
複数の多孔菅部１５１Ｘのうち一方の端に配置されたものを特に多孔菅部１５１Ａといい、複数の多孔菅部１５１Ｘのうち他方の端に配置されたものを特に多孔菅部１５１Ｂという。複数の多孔菅部１５１Ｙのうち一方の端に配置されたものを特に多孔菅部１５１Ｃといい、複数の多孔菅部１５１Ｙのうち他方の端に配置されたものを特に多孔菅部１５１Ｄという。
【０１０２】
互いに隣り合う多孔菅部１５１Ｘの間には、リセット空間部１５７が設けられている。互いに隣り合う多孔菅部１５１Ｙの間には、リセット空間部１５７が設けられている。多孔菅部１５１Ａおよび多孔菅部１５１Ｃに隣り合う位置には、反転空間部１５６が設けられている。反転空間部１５６は、多孔菅部１５１Ａおよび多孔菅部１５１Ｃに対してリセット空間部１５７の反対側に配置されている。多孔菅部１５１Ｂには、冷媒排出用配管１４２が接続されている。多孔菅部１５１Ｄには、冷媒供給用配管１４１が接続されている。
【０１０３】
冷媒通路形成部材１２０は、ケース体１２６と、蓋体１２１と、仕切り壁１２７と、複数の押し出し成形材１３１とを有する。ケース体１２６は、一方向に開口する筐体形状を有する。蓋体１２１は、ケース体１２６の開口部を閉塞するように設けられている。蓋体１２１は、ロウ付けによりケース体１２６に接合されている。仕切り壁１２７は、ケース体１２６内に収容されている。仕切り壁１２７は、複数の多孔菅部１５１Ｘと複数の多孔菅部１５１Ｙとを隔てるように設けられている。
【０１０４】
押し出し成形材１３１は、多孔菅部１５１を形成している。押し出し成形材１３１は、アルミニウムなどの金属を押し出し成形することによって形成されている。押し出し成形材１３１は、平板形状の外観を有する。押し出し成形時、押し出し成形材１３１には、多孔菅部１５１におけるＡ／Ｃ冷媒の流路をなす複数の孔１５２が形成される。押し出し成形材１３１は、ケース体１２６内に収容されるとともに、複数の多孔菅部１５１の各々に対応する位置に配置されている。多孔菅部１５１Ｘを形成する押し出し成形材１３１と、多孔菅部１５１Ｙを形成する押し出し成形材１３１とが、仕切り壁１２７を隔てた両側に配置されている。
【０１０５】
互いに隣り合う押し出し成形材１３１間の空間には、リセット空間部１５７が形成されている。リセット空間部１５７には、その両側に配置される押し出し成形材１３１の複数の孔１５２が開放されている。押し出し成形材１３１の複数の孔１５２は、リセット空間部１５７において１つの空間に開放されている。リセット空間部１５７におけるＡ／Ｃ冷媒の流路断面は、多孔菅部１５１におけるＡ／Ｃ冷媒の流路断面よりも大きい。リセット空間部１５７は、その両側に配置される２つの押し出し成形材１３１と、ケース体１２６と、蓋体１２１と、仕切り壁１２７とに囲まれた空間に形成されている。
【０１０６】
多孔菅部１５１Ａを形成する押し出し成形材１３１と、多孔菅部１５１Ｃを形成する押し出し成形材１３１とに隣り合う空間には、反転空間部１５６が形成されている。反転空間部１５６には、多孔菅部１５１Ａを形成する押し出し成形材１３１の複数の孔１５２と、多孔菅部１５１Ｃを形成する押し出し成形材１３１の複数の孔１５２とが開放されている。反転空間部１５６は、多孔菅部１５１Ａを形成する押し出し成形材１３１と、多孔菅部１５１Ｃを形成する押し出し成形材１３１と、ケース体１２６と、蓋体１２１と、仕切り壁１２７とに囲まれた空間に形成されている。
【０１０７】
冷媒通路形成部材１２０には、リセット空間部１５７および反転空間部１５６において排出された気泡を回収するための図示しないガス回収機構が設けられている。ガス回収機構は、たとえば、一定の圧力以上となると開放し、リセット空間部１５７および反転空間部１５６の上面に設けられるバルブにより構成される。そのガス回収機構により回収された気泡は、気相冷媒として、図２中に示す冷却部３０と気液分離器４０とを繋ぐ冷媒通路３５を通じて気液分離器４０に戻される。
【０１０８】
冷媒供給用配管１４１を通じて冷媒通路３２に供給されたＡ／Ｃ冷媒は、多孔菅部１５１とリセット空間部１５７とを交互に流れた後、多孔菅部１５１Ｃから反転空間部１５６に流入する。Ａ／Ｃ冷媒は、反転空間部１５６においてその流れ方向を反転させ、多孔菅部１５１Ａに流入する。さらに、Ａ／Ｃ冷媒は、多孔菅部１５１とリセット空間部１５７とを交互に流れた後、冷媒排出用配管１４２を通じて冷媒通路３２から排出される。Ａ／Ｃ冷媒は、冷媒通路３２を流通する間、インバータ素子１１０から伝熱された冷媒通路形成部材１２０と熱交換することによって、ＥＶ機器３１を冷却する。冷媒通路形成部材１２０は、ＥＶ機器３１とＡ／Ｃ冷媒との間の熱交換を行なう熱交換器として機能する。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、複数の多孔菅部１５１を２列に渡って設けたが、これに限られず、複数の多孔菅部１５１を３列以上の複数列に渡って設けてもよい。この場合、反転空間部１５６が、各列に並ぶ複数の多孔菅部１５１の一方の端と他方の端とに交互に設けられ、Ａ／Ｃ冷媒は蛇行しながら冷媒通路３２を流れる。
【０１１０】
本実施の形態における電気機器の冷却装置では、ＥＶ機器３１の冷却に車室空調用の冷媒（Ａ／Ｃ冷媒）を利用する。Ａ／Ｃ冷媒は、ガス化（蒸発）し易く、また、ガス状態と液体状態との間の比重差が大きいなどの特徴を有する。このようなＡ／Ｃ冷媒を用いた場合、ＥＶ機器３１の発熱源であるインバータ素子１１０において、ヒートスポット的な発熱が生じたり、発熱負荷が短時間に変動したりすると、蒸発潜熱として熱を吸収したＡ／Ｃ冷媒が気泡化し、その気泡同士の干渉が生じたりする。これにより、ＥＶ機器３１の冷却効率にばらつきが生じる懸念が発生する。
【０１１１】
これに対して、本実施の形態では、互いに隣り合う多孔菅部１５１間に、多孔菅部１５１に形成された流路が開放されるリセット空間部１５７が設けられる。このような構成により、リセット空間部１５７において、多孔菅部１５１で生じたＡ／Ｃ冷媒の気泡を排出したり、Ａ／Ｃ冷媒を攪拌することによってＡ／Ｃ冷媒の温度差を抑えたりできる。また、本実施の形態では、多孔菅部１５１Ａと多孔菅部１５１Ｃとの間に反転空間部１５６を形成することによって、Ａ／Ｃ冷媒の流れを往復（Ｕターン）流れとする。これにより、反転空間部１５６において、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向を反転させつつ温度差のあるＡ／Ｃ冷媒を攪拌させたり、Ａ／Ｃ冷媒中の気泡を排出したりできる。これにより、より均等な温度を有するＡ／Ｃ冷媒が気泡を含まない状態で多孔菅部１５１に供給されるため、ＥＶ機器３１の冷却効率にばらつきが生じることを抑制できる。
【０１１２】
また、ＥＶ機器３１をＡ／Ｃ冷媒を用いた冷却する場合、その熱交換器は、熱を奪い易いように平面形状であり、かつ、高耐圧性（たとえば、３ＭＰａ以上）を有することが要望される。本実施の形態では、多孔菅部１５１に押し出し成形材１３１を用いることにより、このような要望を低コストで実現することができる。
【０１１３】
なお、Ａ／Ｃ冷媒は、熱交換器内で気液２相流体であるため、熱の吸収に伴って気相割合が増加する（乾き度が増加）。つまり、Ａ／Ｃ冷媒は、乾き度を変化させながら熱交換器内を流通する。このため、Ａ／Ｃ冷媒を用いる場合、熱交換器の下側からＡ／Ｃ冷媒を供給し、熱交換器の上側からＡ／Ｃ冷媒を排出する構造とする方が、気体が上側に逃げ易いため有利である。冷媒排出部が上側となるように熱交換器を傾けてもよい。
【０１１４】
複数の多孔菅部１５１は、第１の多孔菅部としての多孔菅部１５１ｐと、第２の多孔菅部としての多孔菅部１５１ｑとの２種類から構成されている。多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとは、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合って配置されている。多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとは、冷媒の流れ方向において交互に配置されている。反転空間部１５６を挟んで互いに隣り合う多孔菅部１５１Ａおよび多孔菅部１５１Ｃの種類は、それぞれ、多孔菅部１５１ｐおよび多孔菅部１５１ｑである。
【０１１５】
多孔菅部１５１ｐが有する多孔菅形状と、多孔菅部１５１ｑが有する多孔菅形状とは、互いに異なる。多孔菅部１５１ｐが有する多孔菅形状と、多孔菅部１５１ｑが有する多孔菅形状とでは、Ａ／Ｃ冷媒の流路を形成する孔１５２の形状や数、位置が異なる。図８に示されるように、本実施の形態では、多孔菅部１５１ｑが、矩形断面の４つの孔と、その両側に配置された円形断面の２つの孔とからなる多孔菅形状を有するのに対して、多孔菅部１５１ｐは、円形断面の９つの孔からなる多孔菅形状を有する。
【０１１６】
このような構成によれば、多孔菅形状が異なる多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとの間でＡ／Ｃ冷媒の流れの形態に変化が生じる。このため、リセット空間部１５７や反転空間部１５６において、気泡の排出やＡ／Ｃ冷媒の攪拌を促進させることができる。
【０１１７】
図９は、図８中の多孔菅部が有する多孔菅形状の第１変形例を示す断面図である。図１０は、図８中の多孔菅部が有する多孔菅形状の第２変形例を示す断面図である。
【０１１８】
図９を参照して、本変形例では、多孔菅部１５１ｑが、円形断面の５つの孔からなる多孔菅形状を有するのに対して、多孔菅部１５１ｐは、円形断面の７つの孔からなる多孔菅形状を有する。図１０を参照して、本変形例では、多孔菅部１５１ｑが、両端と中心とに配置された三角断面の３つの孔と、その三角断面の孔の間に配置された矩形断面の２つの孔とからなる多孔菅形状を有するのに対して、多孔菅部１５１ｐは、両端と中心とに配置された矩形断面の３つの孔と、その矩形断面の孔の間に配置された三角断面の２つの孔とからなる多孔菅形状を有する。
【０１１９】
これらの変形例においても、リセット空間部１５７や反転空間部１５６において気泡の排出やＡ／Ｃ冷媒の攪拌を促進させる効果を得ることができる。
【０１２０】
図１１は、図７中の冷却部の変形例を示す正面図である。図１２は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【０１２１】
図１１および図１２を参照して、本変形例では、複数の多孔菅部１５１が、各多孔菅部１５１を流れる冷媒の流れ方向に直交する方向に並んで設けられている。反転空間部１５６は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１間に配置されている。反転空間部１５６は、その両側に配置された多孔菅部１５１間でＡ／Ｃ冷媒の流れを反転させるように設けられている。複数の多孔菅部１５１は、多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとの２種類から構成されている。多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとは、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合って配置されている。多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとは、冷媒の流れ方向において交互に配置されている。
【０１２２】
冷媒供給用配管１４１を通じて冷媒通路３２に供給されたＡ／Ｃ冷媒は、蛇行しながら多孔菅部１５１と反転空間部１５６とを交互に流れ、図示しない冷媒排出用配管を通じて冷媒通路３２から排出される。
【０１２３】
本変形例では、図７中のリセット空間部１５７が反転空間部１５６と同一の空間として設けられている。
【０１２４】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における電気機器の冷却装置は、車両に搭載された電気機器としてのＥＶ機器３１の冷却装置である。電気機器の冷却装置は、平板形状を有し、ＥＶ機器３１に含まれる発熱源としてのインバータ素子１１０が接続される冷媒通路形成部材１２０を備える。冷媒通路形成部材１２０には、その平面方向に車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路３２が形成される。冷媒通路３２は、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有し、互いに間隔を設けて配置される複数の多孔菅部１５１と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１の間に設けられ、冷媒に含まれる気泡を排出するリセット空間部１５７と、冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１を互いに連通させ、その隣り合う多孔菅部１５１の間で冷媒の流れ方向を反転させる反転空間部１５６とを有する。
【０１２５】
このように構成された、この発明の実施の形態１における電気機器の冷却装置によれば、互いに隣り合う多孔菅部１５１の間にリセット空間部１５７もしくは反転空間部１５６を設けることによって、Ａ／Ｃ冷媒の気泡を排出したり、温度差のあるＡ／Ｃ冷媒を攪拌したりできる。これにより、ガス化し易い、ガス状態と液体状態との間の比重差が大きいといった特徴を有するＡ／Ｃ冷媒を利用した冷却構造にもかかわらず、ＥＶ機器３１の冷却効率にばらつきが生じることを抑制できる。
【０１２６】
（実施の形態２）
図１３は、この発明の実施の形態２における電気機器の冷却装置において、図２中の冷却部の構造を示す正面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った冷却部を示す断面図である。以下、本実施の形態における電気機器の冷却装置の構造を説明するに当たって、実施の形態１における電気機器の冷却装置と重複する構造については、その説明を繰り返さない。
【０１２７】
図１３および図１４を参照して、冷却部３０は、冷媒通路形成部材１２０、図示しない冷媒供給用配管および冷媒排出用配管１４２を有する。冷媒通路形成部材１２０には、図２中の冷媒通路３２に加えて、冷媒配置空間１８１が形成されている。
【０１２８】
冷媒通路３２は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有する複数の多孔菅部１５１と、冷媒の流れを反転させるための反転空間部１５６とを含む複数の区間から構成されている。複数の多孔菅部１５１は、各多孔菅部１５１を流れる冷媒の流れ方向に直交する方向に並んで設けられている。
【０１２９】
図１３中に示された範囲の中で、冷媒流れの上流側に設けられた多孔菅部１５１を多孔菅部１５１Ａといい、冷媒の流れ方向において多孔菅部１５１Ａと隣り合い、冷媒流れの下流側に設けられた多孔菅部１５１を多孔菅部１５１Ｂという。反転空間部１５６は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１間に配置されている。反転空間部１５６は、多孔菅部１５１Ａと多孔菅部１５１Ｂとを互いに連通させるように設けられている。反転空間部１５６は、その両側に配置された多孔菅部１５１Ａと多孔菅部１５１Ｂとの間でＡ／Ｃ冷媒の流れを反転させるように設けられている。
【０１３０】
複数の多孔菅部１５１は、多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとの２種類から構成されている。多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとは、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合って配置されている。多孔菅部１５１ｐと多孔菅部１５１ｑとは、冷媒の流れ方向において交互に配置されている。多孔菅部１５１ｐおよび多孔菅部１５１ｑは、ともに矩形断面の４つの孔からなる多孔菅形状を有するが、孔の断面の大きさが互いに異なる。
【０１３１】
図示しない冷媒供給用配管を通じて冷媒通路３２に供給されたＡ／Ｃ冷媒は、蛇行しながら、多孔菅部１５１と反転空間部１５６とを交互に流れ、冷媒排出用配管１４２を通じて冷媒通路３２から排出される。
【０１３２】
冷媒配置空間１８１は、冷媒通路３２とは独立した経路で形成されている。冷媒配置空間１８１は、冷媒通路形成部材１２０の厚み方向において冷媒通路３２と積み重なって設けられている。素子搭載面１２２を正面から見た場合に、冷媒配置空間１８１と冷媒通路３２とは、互いに重なって設けられている。冷媒配置空間１８１は、冷媒通路３２と、素子搭載面１２２に搭載されたインバータ素子１１０との間に設けられている。
【０１３３】
冷媒配置空間１８１には、冷媒が配置されている。本実施の形態では、冷媒配置空間１８１に冷媒が貯留されている。冷媒は、冷媒配置空間１８１に密封配置されている。
【０１３４】
冷媒配置空間１８１に貯留される冷媒は、冷媒通路３２に流通されるＡ／Ｃ冷媒とは異なる冷媒である。冷媒配置空間１８１に貯留される冷媒は、冷媒通路３２に流通されるＡ／Ｃ冷媒の比熱よりも大きい比熱を有する。すなわち、冷媒配置空間１８１に貯留される冷媒は、冷媒通路３２に流通されるＡ／Ｃ冷媒よりも温まり難く、冷め難い特性を有する。冷媒配置空間１８１に貯留される冷媒としては、たとえば、熱伝導性の良いゲル媒体が用いられる。
【０１３５】
冷媒通路形成部材１２０は、押し出し成形材１６１と、仕切り壁１２７と、蓋体１６２および蓋体１６３とを有する。
【０１３６】
押し出し成形材１６１は、多孔菅部１５１と、反転空間部１５６と、冷媒配置空間１８１とを形成している。押し出し成形材１６１は、アルミニウムなどの金属を押し出し成形することによって形成されている。押し出し成形材１６１は、平板形状の外観を有する。押し出し成形時、押し出し成形材１６１には、多孔菅部１５１におけるＡ／Ｃ冷媒の流路をなす複数の孔１５２と、冷媒配置空間１８１を規定する孔１８６とが形成される。押し出し成形後に実施される押し出し成形材１６１の開口端面の加工によって、反転空間部１５６におけるＡ／Ｃ冷媒の流路をなす空間が形成される。
【０１３７】
仕切り壁１２７は、押し出し成形材１６１に一体に成形されている。仕切り壁１２７は、互いに隣り合う２つの多孔菅部１５１を隔てるように設けられている。蓋体１６２および蓋体１６３は、押し出し成形材１６１の両側の開口端をそれぞれ塞ぐように設けられている。蓋体１６２および蓋体１６３は、ロウ付けにより押し出し成形材１６１に接合されている。反転空間部１５６は、押し出し成形材１６１と蓋体１６２および蓋体１６３とに囲まれた空間に形成されている。
【０１３８】
本実施の形態では、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合う多孔菅部１５１（１５１Ａ）と多孔菅部１５１（１５１Ｂ）との間に反転空間部１５６を形成することによって、Ａ／Ｃ冷媒の流れを往復（Ｕターン）流れとする。これにより、反転空間部１５６において、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向を反転させつつ温度差のあるＡ／Ｃ冷媒を攪拌させたり、Ａ／Ｃ冷媒中の気泡を排出したりできる。これにより、より均等な温度を有するＡ／Ｃ冷媒が気泡を含まない状態で多孔菅部１５１に供給されるため、ＥＶ機器３１の冷却効率にばらつきが生じることを抑制できる。
【０１３９】
また、本実施の形態では、発熱源であるインバータ素子１１０とＡ／Ｃ冷媒が流通する冷媒通路３２との間に、Ａ／Ｃ冷媒よりも大きい比熱を有する冷媒が貯留される冷媒配置空間１８１が設けられている。このような構成により、冷媒配置空間１８１に貯留された冷媒を、インバータ素子１１０から伝達された熱を蓄える蓄熱媒体として機能させる。これにより、インバータ素子１１０における発熱が短時間で大きく変動することがあっても、ヒートスポット的なＡ／Ｃ冷媒の沸騰（ガス化）を抑制することができる。また、冷凍サイクルは、Ａ／Ｃ冷媒が気体、液体の状態変化を伴うため、システム応答性が遅くなる特徴があるが、そのようなシステム応答性の遅れの影響を低減することができる。
【０１４０】
特にＥＶ機器３１を構成する部品は、発熱密度が高く、上記のように発熱量が短時間で大きく変動する場面が想定されるため、本実施の形態における２階建て構造を有する熱交換器がより有効に適用される。
【０１４１】
さらに本実施の形態では、２階建て構造を有する熱交換器が押し出し成形材１６１によって一体に形成されている。このような構成により、高耐圧性を発揮する平板形状の熱交換器を低コストで実現することができる。
【０１４２】
図１５は、図１３中の冷却部の変形例を示す正面図である。図１６は、図１５中の冷却部を示す背面図である。図１６中では、素子搭載面１２２に搭載されたインバータ素子１１０が省略して描かれている。図１７は、図１５中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線上に沿った冷却部を示す断面図である。
【０１４３】
図１５から図１７を参照して、本変形例では、冷媒が冷媒配置空間１８１で流通される。
【０１４４】
より具体的には、冷却部３０が、冷媒配置空間１８１のために設けられた冷媒供給用配管１４３と、図示しない冷媒排出用配管とをさらに有する。冷媒供給用配管１４３は、冷媒配置空間１８１に冷媒を供給するための冷媒供給部として、冷媒通路形成部材１２０に接続されている。図示しない冷媒排出用配管は、冷媒配置空間１８１から冷媒を排出するための冷媒排出部として、冷媒通路形成部材１２０に接続されている。
【０１４５】
本実施の形態では、冷媒配置空間１８１のために設けられた冷媒供給用配管および冷媒排出用配管の位置が、冷媒通路３２のために設けられた冷媒供給用配管および冷媒排出配管の位置から上下反転している。
【０１４６】
冷媒配置空間１８１は、複数の直線部１８２と、反転空間部１８３とを含む複数の区間から構成されている。直線部１８２は、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有する。複数の直線部１８２は、各直線部１８２を流れる冷媒の流れ方向に直交する方向に並んで設けられている。複数の直線部１８２は、それぞれ、複数の多孔菅部１５１と重なる位置に設けられている。反転空間部１８３は、Ａ／Ｃ冷媒の流れ方向において互いに隣り合う直線部１８２間に配置されている。反転空間部１８３は、その両側に配置された直線部１８２間でＡ／Ｃ冷媒の流れを反転させるように設けられている。
【０１４７】
なお、冷媒配置空間１８１に形成する冷媒流路の経路は、上記構成に限られないが、押し出し成形材１６１の押し出し成形時に冷媒通路３２の多孔菅部１５１と同時に成形される形状が好ましい。
【０１４８】
冷媒配置空間１８１に流通される冷媒は、冷媒通路３２に流通されるＡ／Ｃ冷媒とは異なる冷媒である。冷媒配置空間１８１に流通される冷媒は、冷媒通路３２に流通されるＡ／Ｃ冷媒の比熱よりも大きい比熱を有する。媒配置空間１８１に流通される冷媒としては、たとえば、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）が用いられる。
【０１４９】
このような構成によれば、冷媒配置空間１８１を流通する冷媒と、冷媒通路３２を流通するＡ／Ｃ冷媒との間の熱交換性能を向上させるとともに、冷却部３０における冷却性能の応答性を高めることができる。
【０１５０】
以上に説明した、この発明の実施の形態２における電気機器の冷却装置の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における電気機器の冷却装置は、車両に搭載された電気機器としてのＥＶ機器３１の冷却装置である。電気機器の冷却装置は、平板形状を有し、ＥＶ機器３１に含まれる発熱源としてのインバータ素子１１０が接続される冷媒通路形成部材１２０を備える。冷媒通路形成部材１２０には、その平面方向に車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路３２と、その厚み方向に冷媒通路３２と積み重なって設けられ、冷媒が配置される冷媒配置空間１８１とが形成される。冷媒通路３２は、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有する第１の多孔菅部としての多孔菅部１５１Ａと、冷媒の流れ方向に対して並列に並ぶ多孔菅形状を有し、冷媒の流れ方向に対して平行に延びる仕切り壁１２７によって多孔菅部１５１Ａと隔てられた第２の多孔菅部としての多孔菅部１５１Ｂと、多孔菅部１５１Ａおよび多孔菅部１５１Ｂを互いに連通させ、多孔菅部１５１Ａと多孔菅部１５１Ｂとの間で冷媒の流れ方向を反転させる反転空間部１５６とを有する。
【０１５１】
このように構成された、この発明の実施の形態２における電気機器の冷却装置によれば、冷媒通路３２において互いに隣り合う多孔菅部１５１の間に反転空間部１５６を設けることによって、Ａ／Ｃ冷媒の気泡を排出したり、温度差のあるＡ／Ｃ冷媒を攪拌したりできる。また、冷媒通路３２と冷媒配置空間１８１との２階建て構造により、冷媒通路３２内でＡ／Ｃ冷媒による冷却効率が局所的に低下する場合であっても、その影響を冷媒配置空間１８１に配置された冷媒によって緩和することができる。これにより、ガス化し易い、ガス状態と液体状態との間の比重差が大きいといった特徴を有するＡ／Ｃ冷媒を利用した冷却構造にもかかわらず、ＥＶ機器３１の冷却効率にばらつきが生じることを抑制できる。
【０１５２】
なお、実施の形態１および実施の形態２で説明した電気機器の冷却装置の構造を適宜組み合わせて、新たな冷却装置を構成してもよい。たとえば、図１１および図１３中に示す冷却部３０において、図７中に示すように、リセット空間部１５７を間に挟みながら冷媒の流れ方向に沿って複数の多孔菅部１５１を設けてもよい。
【０１５３】
また、実施の形態１および実施の形態２では、本発明をハイブリッド自動車に搭載されるＥＶ機器３１の冷却に適用した場合について説明したが、冷却対象となる電気機器は、以下に一例を挙げるように、これに限られるものではない。
【０１５４】
図１８は、車両に搭載されるバッテリの冷却装置を示す斜視図である。図１８を参照して、複数のバッテリセル１９１が一方向に積層されてバッテリ１９０が構成されている。バッテリ１９０の両側には、実施の形態１および実施の形態２において説明した冷媒通路形成部材１２０が設けられている。
【０１５５】
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。本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】
【０１５６】
この発明は、たとえば、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自動車や電気自動車などの車両に適用される。
【符号の説明】
【０１５７】
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、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，３２，３４，３５，３６，３６ａ，３６ｂ，５１  冷媒通路、２８  流量調整弁、３０  冷却部、３１  ＥＶ機器、４０  気液分離器、４２  コンデンサファン、５２  切り換え弁、５４  逆止弁、５７，５８  弁、６０  地面、９０  ダクト、９１  ダクト入口、９２  ダクト出口、９３  ファン、１００  エンジン、１１０  インバータ素子、１２０  冷媒通路形成部材、１２１，１６２，１６３  蓋体、１２２  素子搭載面、１２６  ケース体、１２７  仕切り壁、１３１，１６１  押し出し成形材、１４１，１４３  冷媒供給用配管、１４２  冷媒排出用配管、１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ，１５１Ｃ，１５１Ｄ，１５１Ｘ，１５１Ｙ，１５１ｐ，１５１ｑ  多孔菅部、１５２  孔、１５６，１８３  反転空間部、１５７  リセット空間部、１８１  冷媒配置空間、１８２  直線部、１９０  バッテリ、１９１  バッテリセル、２００  駆動ユニット、４００  走行用バッテリ、５００，６００  ケーブル、１０００  車両。
【図１】
2013105879.tif 000003
【図２】
2013105879.tif 000004
【図３】
2013105879.tif 000005
【図４】
2013105879.tif 000006
【図５】
2013105879.tif 000007
【図６】
2013105879.tif 000008
【図７】
2013105879.tif 000009
【図８】
2013105879.tif 000010
【図９】
2013105879.tif 000011
【図１０】
2013105879.tif 000012
【図１１】
2013105879.tif 000013
【図１２】
2013105879.tif 000014
【図１３】
2013105879.tif 000015
【図１４】
2013105879.tif 000016
【図１５】
2013105879.tif 000017
【図１６】
2013105879.tif 000018
【図１７】
2013105879.tif 000019
【図１８】
2013105879.tif 000020