JP2005344602A - 流体循環装置および発熱体冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの回路の流体を循環させる発熱体冷却装置において、一方の回路に配置される他のポンプ手段の作動により増加する電動ポンプの消費電流を低減できる発熱体冷却装置を提供する。
【解決手段】 第１、第２ポンプ室の翼と、翼が配置される回転軸と、これらを電力で回転駆動する駆動部とを有する電動ポンプと、第１ポンプ室の翼が冷却水を循環させる電気機器冷却回路と、第２ポンプ室の翼が冷却水を循環させるヒータ回路とを有し、ヒータ回路にエンジンから動力を受けて駆動する機械式ポンプを配置し、翼の回転数が機械式ポンプに循環される冷却水により増加する場合には、ＥＣＵが標準回転数から増加する回転数を低減した省電力回転数の制御信号により翼を回転させる（Ｓ１６０）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、２つの流体回路を有する流体循環装置および発熱体冷却装置に関し、車両に搭載される内燃機関（エンジン）、電動モータ等の発熱体の冷却に適用して好適である。

従来、ポンプハウジング内に２つのポンプ室を有し、共通のモータ部により各ポンプ室内の翼を回転させる電動ポンプが特許文献１にて知られている（以下、従来例と称す）。

従来例のポンプでは、ポンプハウジングに第１、第２ポンプ室を仕切る仕切り部が形成されている。そして、仕切り部を貫通し、各ポンプ室内の翼が配置される回転軸と、貫通部に配置されて両ポンプ室間のシールを行う軸封部材とが備えられている。

従来例では、図８に示すようにエンジンから吸熱した冷却水流れが前席熱交換器５４に流れる前席側通路５２と、後席熱交換器５５に流れる後席側通路５３とに分岐しており、前席側通路５２には第１ポンプ室１２ｃが配置され、後席側通路５３には第２ポンプ室１２ｄが配置されている。したがって、第１ポンプ室１２ｃ内の翼３２と第２ポンプ室１２ｄ内の翼３３を回転させて、前席側通路５２および後席側通路５３で冷却水を循環させることができる。
特許第３０１４９９１号公報

従来例では、前席側通路５２のポンプ手段は第１ポンプ室１２ｃ（翼３２）のみであり、後席側通路５３のポンプ手段は第２ポンプ室１２ｄ（翼３３）のみであるため、当然に翼３２、３３および翼３２、３３が配置される回転軸はモータ部からの磁力に応じて回転する。

本発明者らは、後述の図１のようにハイブリッド車両に搭載されるエンジン２４から吸熱した冷却水が空調用空気を加熱するヒータ２５を有するヒータ回路２２と、電動モータ１６および電気機器１５の冷却回路１１にそれぞれポンプ室１２ｃ、１２ｄを配置して各回路１１、２２の冷却水を循環することを検討した。ここで、ヒータ回路２２内の冷却水は、第２ポンプ室１２ｄの翼３３に加え、エンジン２４からの動力で駆動する機械駆動式ポンプ２３によっても循環されるようになっている。

これによると、電動ポンプ１２と機械駆動式ポンプ２３が同時に作動する時には、ヒータ回路２２を第２ポンプ室１２ｃの翼３３が循環させる冷却水に加えて機械式ポンプ２３が流す冷却水が流れる。この時、機械式ポンプ２３が流す冷却水から力を受けて、翼３３の回転数はＥＣＵ３０が翼３３（駆動回路１２ｆ）へ出力している制御信号の回転数よりも増加してしまう。この回転数の増加により、モータ部（電動ポンプ１２）が消費する電流が増加することが本発明者らの評価により分かった。

図３（ｂ）は、電動ポンプ１２を一定電圧で作動させておき、ヒータ回路２２に機械式ポンプ２３による冷却水流量を付加した場合のモータ消費電流の変化を示したものである。この評価により、機械式ポンプ２３によるヒータ回路２２の流量（Ｘ軸の機械式ポンプの回転数で表される）が増加するに従い、モータ消費電流が増加することが確認されている。

本発明は、上記点に鑑み、第１、第２ポンプ室の翼と、翼が配置される回転軸と、これらを電力で回転駆動する駆動部とを有する電動ポンプにより２つの回路の流体を循環させる流体循環装置および発熱体冷却装置であって、一方の回路に配置される他のポンプ手段の作動による電動ポンプの消費電流の増加を軽減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流体循環装置において、ポンプハウジング（１２ａ）内に配置される第１ポンプ室（１２ｃ）および第２ポンプ室（１２ｄ）と、各ポンプ室（１２ｃ、１２ｄ）内に配置される翼（３２、３３）と、翼（３２、３３）が固定される回転軸（３１）と、翼（３２、３３）を回転駆動させる共通のモータ部（１２ｂ）とを有する電動ポンプ手段（１２）と、流体が流れる第１流体回路（１１、）および第２流体回路（２２）と、第２流体回路（２２）に配置され、第２流体回路（２２）の流体を循環させる第２ポンプ手段（２３）と、モータ部（１２ｂ）へ出力する制御信号により、モータ部（１２ｂ）が翼（３２、３３）に与える駆動力を制御する制御手段（３０）とを備え、
第１ポンプ室（１２ｃ）の翼（３２）が第１流体回路（１１）内の流体を循環し、第２ポンプ室（１２ｄ）の翼（３３）が第２流体回路（２２）内の流体を循環し、
電動ポンプ手段（１２）および第２ポンプ手段（２３）が同時に作動し、翼（３２、３３）が第２ポンプ手段（２３）に循環される流体から力を受ける場合には、制御手段（３０）は、モータ部（１２ｂ）が翼（３２、３３）に与える駆動力を低減した省電力制御を行うようになっていることを特徴としている。

ところで、「発明が解決しようとする課題」で述べたように第２ポンプ手段（２３）の作動により、第２流体回路（２２）内の流体流量が増加すると、電動ポンプ（１２）の消費電流も増加する。

しかし、請求項１によると、翼（３２、３３）が第２ポンプ手段（２３）に循環される流体から力を受ける場合には、制御手段（３０）はモータ部（１２ｂ）が翼（３２、３３）に与える駆動力を低減する。この駆動力の低減により、モータ部（１２ｂ）、つまり電動ポンプ（１２）が消費する電流を低減できる。したがって、第２流体回路（２２）内の流体流量が増加による電動ポンプ（１２）の消費電流の増加を軽減することができる。なお、第２流体経路（２２）に第２ポンプ室（１２ｄ）が配置されているのは、第２ポンプ手段（２３）停止時に第２流体経路（２２）中の流体を循環させるためである。

また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の流体循環装置を備えた発熱体冷却装置であって、第１流体回路を流体に吸熱される少なくとも車両走行用のモータ（１６）を含む電気機器（１５、１６）と、流体が吸熱した熱を放熱させる第１放熱器（１３）とを備える第１冷却回路（１１）とし、第２流体回路を車両に搭載されており、流体に吸熱されるエンジン（２４）と、流体が吸熱した熱により車両の車室内へ流れる空調用空気を加熱するヒータ（２５）とを備える第２冷却回路（２２）とすれば、請求項１で述べた効果を有する発熱体冷却装置を構成することができる。

また、第２ポンプ手段（２３）に循環される流体により増加する回転数を標準回転数から低減した省電力回転数の制御信号で翼（３２、３３）を回転させるため、第１冷却回路（１１）の流量、つまり電気機器（１５、１６）からの吸熱に必要な流量を減らすことなく、翼（３２、３３）の回転に消費する電力を低減することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の発熱体冷却装置において、
翼（３２、３３）が標準回転数で回転する時に第２ポンプ室（１２ｄ）の翼（３３）が循環させる流体の流量と、アイドル回転状態のエンジン（２４）により駆動される機械駆動式ポンプ（２３）が循環させる流体の流量と概略同一流量とすれば、エンジン（２４）がアイドル回転以上となる車両走行時に翼（３２、３３）は、機械式ポンプ手段（２３）が流す流体から力を受ける。つまり、エンジン（２４）による車両走行時に電動ポンプ（１２）を省電力回転数で駆動することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項２または３に記載の発熱体冷却装置において、翼（３２、３３）の回転数を検知し、制御手段（３０）へ出力する翼回転数検知手段を備え、
翼（３２、３３）が省電力回転数の制御信号を受けて回転している時に省電力回転数と、翼回転数検出手段が検知する回転数の差が所定範囲以外の場合には、回転数の差が小さくなるように省電力回転数の制御信号を補正して、より正確に翼３２、３３の回転数が省電力回転数となるようにしてもよい。

また、請求項５に記載の発明では、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の発熱体冷却装置において、第１冷却回路（１１）の水温を検出し、制御手段（３０）へ出力する水温検知手段（１４）を備え、
水温検知手段（１４）の検知水温が電気機器（１５、１６）の作動に適した温度に基づいて予め与えられるある一定温度（ＴＨ）以下の場合に、制御手段（３０）は、モータ部（１２ｂ）が翼（３２、３３）に与える駆動力を低減するようになっていることを特徴としている。

これにより、水温検知手段（１４）の検知水温が電気機器（１５、１６）の発熱量が少ない予め与えられるある一定温度（ＴＨ）以下の場合にのみ、省電力制御で電動ポンプ（１２）を作動させることができる。また、水温検知手段（１４）の検知水温が電気機器（１５、１６）の発熱量が多い予め与えられるある一定温度（ＴＨ）より高い場合には、翼（３２、３３）の回転数が機械駆動式ポンプ（２３）に循環される流体により標準回転数以上に増加する。したがって、第１冷却回路（１１）の流量が増加して、より流体に電気機器（１５、１６）から吸熱させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１は、本発明の発熱体冷却装置をエンジンと走行用モータの２つの走行駆動源を有するハイブリッド車両に適用した第１実施形態を示している。一般的に、走行用モータおよび走行用モータを動作させる電気機器の耐熱温度（誤作動なく作動可能な温度を指す）とエンジンの運転に適した温度には差がある。エンジンの運転に適した温度は約１００℃、電気機器の耐熱温度は約６５℃である。

したがって、第１実施形態の発熱体冷却装置には、走行用モータ１６、インバータ１５等の電気機器を冷却する第１冷却回路１１（以下電気機器冷却回路と称す）と、エンジン２４を冷却する第２冷却回路２１（図１中太線部分、以下エンジン冷却回路と称す）が備えられている。冷却回路１１、２１には、それぞれ熱を移動させる熱媒体である冷却水が流れている。

まず、冷却水の流れに沿って電気機器冷却回路１１を説明する。冷却水は電気機器冷却回路１１に配置された第１ポンプ手段である電動ポンプ１２により、電子機器冷却回路１１内を循環する。この電動ポンプ１２の構造については後述する。

電動ポンプ１２から吐出された冷却水は、第１放熱器である電気機器放熱器１３へ流入する。電気機器放熱器１３では、冷却水が送風機１３ａから送風される空気へ放熱、言い換えると冷却水が送風空気により冷却される。

電気機器放熱器１３で放熱した冷却水はインバータ１５へ流れ、インバータ１５の熱を吸熱する。インバータ１５は周知のように車両電源の直流電圧を交流電圧に変換して、例えば走行用モータ１６等に給電するとともに、交流電圧の周波数を変化させることによりモータ１６等の回転数を制御するものである。なお、インバータ１５は他の電子機器１６よりも耐熱温度が低いため、電気機器放熱器１３のすぐ下流に配置されており、放熱直後の低温状態の冷却水がインバータ１５を冷却するようになっている。

インバータ１５から吸熱した冷却水は走行用モータ１６へ流れ、走行用モータ１６から吸熱する。ここで、走行用モータ１６は電力による駆動で車両を移動させるものである。この走行用モータ１６から吸熱した冷却水は、再び電動ポンプ１２へ吸引、吐出されて電気機器冷却回路１１を循環する。

次に、エンジン冷却回路２１について説明すると、エンジン冷却回路２１は周知のエンジン冷却回路と同様の構成であり、このエンジン冷却回路２１にはエンジン２４から動力を得て駆動する機械式ポンプ２３が配置されている。

機械式ポンプ２３から吐出された冷却水は、エンジン２４へ流れてエンジン２４の熱を吸熱する。エンジン２４から吸熱した冷却水の流れは、ヒータ２５へ向かうヒータ通路２２と、エンジン放熱器２７へ向かうエンジン冷却回路２１とに分岐する。ヒータ通路２２へ流れた冷却水は、ヒータ２５にてブロワ２６により車室内へ流れる空気を加熱、つまり車室内空気へ放熱した後に、エンジン冷却回路２１におけるエンジン放熱器２７と機械式ポンプ２３との間の部位でエンジン冷却回路２１に合流して、再び機械式ポンプ２３へ吸引、吐出される。なお、本実施形態ではヒータ通路２２において、ヒータ２５の冷媒流れ下流側部位に電動ポンプ１２が配置されている。

一方、エンジン冷却回路２１を流れた冷却水は、エンジン放熱器２７にて送風機２７ａから送風される空気へ放熱する。なお、エンジン冷却回路２１には冷却水が一定温度以上の場合には冷却水をエンジン放熱器２７（エンジン冷却回路２１）へ流し、冷却水が一定温度より低い場合には冷却水をエンジン放熱器２７（エンジン冷却回路２１）へは流さずにヒータ通路２２のみを流すサーモスタット２８が備えられている。

周知のように長時間駐車後のエンジン始動時などエンジン２４、つまり冷却水の温度が低い場合にはエンジン２４の運転効率（例えば、燃費）が低い。しかし、サーモスタット２８により冷却水が一定温度より低い時は、冷却水がエンジン放熱器２７で放熱しないため、エンジン２４が速やかに運転効率の高い温度（以下暖機温度と称す）にまで温まる、つまりエンジン２４の暖機時間を短くすることができる。一方、冷却水温度が所定温度よりも高い時は、エンジン２４から吸熱した冷却水の熱をエンジン放熱器２７で放熱させることができる。

次に、図２を使用して電動ポンプ１２の構造を説明すると、電動ポンプ１２のケースであるホンプハウジング１２ａ内には、駆動手段であるモータ部１２ｂと第１、第２の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄが配置されている。本実施形態では、第１ポンプ室１２ｃは電気機器冷却回路１１に配置され、第２ポンプ室１２ｄはヒータ通路２２に配置されている（図１参照）。

本実施形態のポンプ構造について、図２を使用してより詳細に説明すると、ポンプハウジング１２ａ内の空間は、隔壁１２ｈにより図２中の左右に分割されている。隔壁１２ｈは、例えば、樹脂などの非磁性体を材料として成形されており、ポンプハウジング１２ａに固定されている。

図２中の左側の空間には、モータ部１２ｂが配置されている。本実施形態のモータ部１２ｂには、磁界発生手段であるコイル１２ｅが配置されている。なお、１２ｆはモータ部１２ｂの駆動回路である。

図２中の右側の空間には、第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄが配置されている。第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄの間にはポンプ室仕切板１２ｉが配置されている。このポンプ室仕切板１２ｉには、回転軸３１が回転可能に嵌合する孔が形成されている。さらに、第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄには、それぞれ冷却水が流入する流入口１２ｊ、１２ｍ、冷却水が流出する流出口１２ｋ、１２ｎ、および回転軸３１と一体の翼３２、３３が配置されている。第１ポンプ室１２ｃ内には翼３２が配置されており、第２ポンプ室１２ｄ内には翼３３が配置されている。

この翼３２、３３は、回転軸方向Ｒから流入する冷却水（矢印Ａ、Ｂ）を回転軸３１の回転方向（遠心方向）から流出させる（矢印Ｃ、Ｄ）、いわゆる遠心式ポンプと同様の翼形状をしている。なお、モータ部１２ｂ側に近い第２ポンプ室１２ｄの翼３３には、モータ部１２ｂの周囲を囲む形状のマグネット部３３ａが形成されている。マグネット部３３ａには磁気を帯びた部材、例えば磁石が配置されている。

また、第１ポンプ室１２ｃと第２ポンプ室１２ｄとの間には、両ポンプ室１２ｃ、１２ｄ間のシールを行う軸封部材３４が備えられている。この軸封部材としては、Ｏリング、特許文献１に記載のようなポンプ室の圧力差によりシール材を回転軸に圧接させるもの、特開２００１−１３２６３４号公報、または特開２００３−３０７２２４号公報に記載のようなリップ型シールなど、第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄ間のシールができるものであって、回転軸３１が回転可能なものであればよい。

また、本実施形態では電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、電動ポンプ１２と電気的に接続されており、駆動回路１２ｆを介して電動ポンプ１２の翼３２、３３の回転数を制御している。なお、温度センサ１４、エンジン回転数センサ２４ａなどのセンサ信号もＥＣＵ３０に入力される。

なお、本実施形態では、他の電子制御装置（図示せず）が温度センサ１４、２９の信号等に基づいて送風機１３ａ、２７ａおよびブロワ２６の送風量などを制御している。

次に、上記構成において本実施形態の電動ポンプ１２の作動を説明すると、ＥＣＵ３０からの信号がコネクタ１２ｇを介して駆動回路１２ｆに入力されると、コイル１２ｅに電流が流れ磁界（磁力）が発生する。この磁力を翼３３のマグネット部３３ａが受けると、回転軸３１を軸として翼３３が回転する。さらに、回転軸３１と一体の翼３２も回転する。

この翼３２、３３の回転により、冷却水が流入口１２ｊ、１２ｍからポンプ室１２ｃ、１２ｄ内に吸引され（矢印Ａ、Ｂ）、回転軸３１の回転方向（遠心方向）に位置する流出口１２ｋ、１２ｎから吐出する（矢印Ｃ、Ｄ）。このような電動ポンプ１２の作動により、電気機器冷却回路１１の冷却水とヒータ通路２２の冷却水を循環させている。

電気機器冷却回路１１の冷却水は、走行用モータ１６、インバータ１５から吸熱して、この熱を電子機器放熱器１３で放熱する。これにより走行用モータ１６、インバータ１５が作動による発熱で耐熱温度を超えてしまうことを防止している。なお、他の電子制御装置（図示せず）は、インバータ１５の冷却水流れ上流の水温センサ１４の検出温度がインバータ１５の耐熱温度以上とならないように送風機１３ａの送風量（放熱器１３への熱負荷）を制御している。

また、エンジン冷却回路２１では、冷却水の温度が低くサーモスタット２８が通路を閉じている場合には、冷却水がヒータ通路２２のみを流れる。一方、冷却水の温度が高くサーモスタット２８が通路を開いている場合には、冷却水がヒータ通路２２とエンジン冷却回路２１を流れる。これによりエンジン２４が効率の悪い低温や、運転に最適な温度以上となることを防止している。なお、他の電子制御装置（図示せず）は、エンジン２４の冷却水流れ上流の水温センサ２９の検出温度がエンジン２４の運転に最適な温度以上とならないように送風機２７ａの送風量（放熱器２７への熱負荷）を制御している。

ところで、本実施形態のＥＣＵ３０は、ユーザーが車両の運転スイッチをＯＮにすると車両の運転に必要な電気機器に通電する。この時、ＥＣＵ３０は電動ポンプ１２を一定回転の標準回転数の制御信号で作動させる（図４中のＳ１１０）。本実施形態では、この電動ポンプ１２の標準回転数の制御信号による流量をエンジンアイドル回転時に機械式ポンプ２３がヒータ通路２２に流す流量以下に設定している。なお、標準回転数の制御信号により翼３２が流す流量は、冷却水が電気機器１５、１６から吸熱するのに必要な流量である。

次に、ＥＣＵ３０はエンジンセンサ２４ａからエンジン回転数、例えば温度センサ１４などから電気機器冷却回路水温を読み込む（Ｓ１２０）。次に、ＥＣＵ３０は電気機器冷却回路水温が基準水温ＴＨ−α以下かどうかを判断する。ここで基準水温ＴＨとは、水温測定地点において電気機器１５、１６が熱による異常動作を起こさない上限温度以下の任意の温度である。一例として、インバータ１５上流の温度センサ１４の場合を述べると、インバータ１５の耐熱温度（約６５℃）である。なお、αは例えば温度検知の誤差などを考慮した公差値である。

電気機器冷却回路水温が基準水温ＴＨ−αより高い場合には、処理がＳ１２０へ戻り、電気機器冷却回路水温が基準水温ＴＨ−α以下の場合には処理がＳ１４０へと進む。Ｓ１４０では、ＥＣＵ３０が電動ポンプ１２の低減回転数を算出する。

本実施形態では、ある時間でのエンジン回転数平均値（つまり、ベルト等の動力伝達手段を介して駆動する機械式ポンプ２３の作動回転数）と、このエンジン回転数平均値における電動ポンプ１２の増加回転数（エンジン２４の駆動により増加するヒータ通路２２の冷却水の力を受けて翼３３がする過回転数）との関係が予めＥＣＵ３０に与えられている。したがって、Ｓ１２０で読み込んだエンジン回転数（つまり）の時に対応する電動ポンプの増加回転数が求まる。そして、この増加回転数を低減回転数としている。その後、処理はＳ１５０へと進む。

Ｓ１５０では、ＥＣＵ３０が標準作動時の標準回転数から低減回転数を減らしたものを省電力回転数として電動ポンプ１２への作動信号に変換後、駆動回路１２ｆへ出力する。そして、Ｓ１６０では駆動回路１２ｆが省電力回転数の制御信号を受けて電動ポンプ１２を作動し処理はＳ１２０へと戻る。

なお、本実施形態では機械式ポンプ２３停止時（エンジン回転数ゼロ）、またはエンジン回転数がアイドリング回数以下であって、電気機器冷却回路水温が基準水温ＴＨ−α以下の場合はＳ１４０で電動ポンプ１２の回転を低減しないため、電動ポンプ１２への制御信号が実質的に標準回転数の制御信号と同じになる。

次に、第１実施形態による作用効果を列挙すると、（１）ヒータ通路２２において、機械式ポンプ２３に循環される冷却水により増加する回転数を標準回転数から低減した省電力回転数の制御信号で翼３２、３３を回転させるため、電気機器冷却回路１１の流量、つまり電気機器発熱体１５、１６からの吸熱に必要な流量を減らすことなく、翼３２、３３の回転に消費する電力を低減することができる。

ところで、図３に示すようにエンジン回転数に応じて変化する機械式ポンプ２３の回転数が増加すると当然に、機械式ポンプ２３によりヒータ通路２２を流れる冷却水流量は増加する。また、機械式ポンプ２３と電動ポンプの合計流量も増加する（図３（ａ）参照）。この時、ヒータ通路２２の翼３３は、機械式ポンプ２３の作動により増加する冷却水から力を受けて回転が増加する。この回転の増加により電動ポンプ１２の消費電流が増加することが本発明者らの評価で分かった。

しかし、本実施形態では、翼３３が機械式ポンプ２３に循環される冷却水から力を受けて回転が増加する場合には、ＥＣＵ３０は機械式ポンプ２３が流す冷却水により増加する回転数を標準回転数から低減した省電力回転数の制御信号で翼３２、３３を回転させる。したがって、電気機器冷却回路１１の流量、つまり電気機器発熱体１５、１６からの吸熱に必要な流量を減らすことなく、翼３２、３３の回転に消費する電力を低減することができる。

なお、本実施形態では全ての回路１１、２１、２２の冷却水を循環する場合には、機械式ポンプ２３および電動ポンプ１２を同時に作動させる。この時、電動ポンプ１２は電気機器冷却回路１１とヒータ通路２２の冷却水を循環し、機械式ポンプ２３はエンジン冷却回路２１とヒータ通路２２の冷却水を循環する。したがって、上述のように、ヒータ通路２２に両ポンプ手段１２、２３が冷却水を流す場面が発生する。

（２）車両がエンジン２４により走行する時に翼３２、３３を省電力回転数の制御信号で回転させることができる。

本実施形態では翼３３が標準回転数で回転する時に第２ポンプ室１２ｄの翼３３が循環させる冷却水の流量と、アイドル回転状態のエンジン２４により駆動される機械式ポンプ２３が循環させる冷却水の流量とを同一流量としている。車両走行時などには、アイドル回転以上にエンジン２４が回転するため、機械式ポンプ２３はアイドル回転時以上の流量の冷却水を送水する。電動ポンプ１２の翼３３は、この時の流量とアイドル回転時に機械式ポンプ２３が流す流量との差に相当する冷却水から力を受けて回転することになる。

したがって、翼３２、３３は、エンジン２４がアイドル回転以上となる車両走行時に機械式ポンプ２３が流す冷却水（図３（ａ）中のΔＭ、簡単のためにエンジンアイドル回転時の機械ポンプ回転数は０と仮定している）から力を受ける。この時、流量ΔＭを流す場合の翼３３の回転数が増加回転数となり、ＥＣＵ３０が標準回転数から増加回転数を引いた省電力回転数の制御信号で翼３３を回転させる。したがって、エンジン２４による車両走行時に電動ポンプ１２を省電力回転数で駆動することができる。なお、省電力回転数による消費電流は図３（ｂ）のΔＡに当たる。

（３）水温センサ１４の検知水温が電気機器１５、１６の発熱量が少ない予め与えられるある一定温度ＴＨ以下の場合にのみ、省電力制御で電動ポンプ１２を作動させることができる。また、水温センサ１４の検知水温が電気機器１５、１６の発熱量が多い予め与えられるある一定温度ＴＨより高い場合には、省電力制御をしないため翼３３の回転数が機械式ポンプ２３に循環される流体により標準回転数以上に増加する。したがって、第１冷却回路１１の流量が増加して、より冷却水に電気機器１５、１６から吸熱させることができる。

（４）電気で駆動するポンプ１２をヒータ通路２２に配置したため、エンジン２４の動力により駆動する機械式ポンプ２３が停止していても、ヒータ通路２２の冷却水を循環して冷却水およびエンジン２４の余熱により、ヒータ２５に加熱性能を発揮させることができる。

（５）ポンプ１２はホンプハウジング１２ａ内の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄにそれぞれ配置される翼３２、３３を１つのモータ部１２ｂで回転させて独立した電子機器冷却回路１１とヒータ通路２２の冷却水を循環させている。したがって、冷却回路１１およびヒータ通路２２にそれぞれポンプを配置した場合に比べてポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置全体としてのコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

（６）電気機器冷却回路１１の配管とヒータ回路２２の配管がポンプ１２に集約されるため、各回路１１、２２にポンプが配置されており、ポンプの位置が離れている場合に比べて配管を容易に組み付けることができる。

（７）仕切り板１２ｈにより、モータ部１２ｂを密封空間内に配置し、モータ部１２ｂのコイル部ｅが発生する磁力により、仕切り板１２ｈを介して翼３３（マグネット部３３ａ）を回転させている。このため、モータ部１２ｂをより確実にシールされた密封空間内で駆動させることができる。これにより、水分に弱い電気部品を有するモータ部１２ｂに冷却水が流入してモータ部１２ｂが破損することを防止できる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態とほぼ同構成であるが本実施形態では、翼３３の回転数を検知しＥＣＵ３０へ出力する翼回転数センサが配置されている。また、ＥＣＵ３０における制御処理が異なる。図４の第１実施形態とは処理が異なるＳ１６０以降について、図５を使用して説明すると、ＥＣＵ３０はＳ１６０で省電力回転数の制御信号で電動ポンプ１２（翼３２、３３）を回転させた後、翼回転数センサから翼３３の実回転数を読み込む（Ｓ１７０）。この翼回転数の検出方法としては、図示しないホールＩＣで翼３２、３３に配置した、例えば磁石の磁気を検知する方法などがある。

Ｓ１８０では、電動ポンプ回転数、つまり翼３３の実回転数が省電力回転数±βか否かを判断する。これは、省電力回転数の制御信号により回転する翼３３が実際にその回転数で回転しているかどうかを判断している。実回転数が省電力回転数±β以内の場合には処理がＳ１２０へ戻る。実回転数が省電力回転数±βから外れる場合には処理がＳ１９０へと進む。Ｓ１９０では、ＥＣＵ３０は実回転数が省電力回転数に近づくように省電力回転数の制御信号を補正する。実回転数が省電力回転数より大きい場合には省電力回転数から回転数を減らした制御信号とし、実回転数が省電力回転数より小さい場合には省電力回転数から回転数を増やした制御信号とする。

Ｓ２００では、補正後の制御信号で電動ポンプ１２（翼３３）を回転させる。その後、処理はＳ１７０へと戻る。なお、低減回転数の算出機能、フィードバック制御機能などは、制御装置ＥＣＵ３０、または電動ポンプ駆動回路１２ｆ内のどちらに設定してもよく、また別制御回路に設定してもよい。

このよると、翼３３が省電力回転数の制御信号で回転している時に省電力回転数と、翼回転数センサが検知する回転数の差が所定範囲（±β）以外の場合には、回転数の差が小さくなるように省電力回転数の制御信号を補正するため、より正確に翼３３の回転数を省電力回転数とすることができる。

なお、本実施形態においても当然に第１実施形態で述べた作用効果（１）〜（７）を発揮することができる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と同構成であるが、ＥＣＵ３０における制御処理が異なる。図６の本実施形態のＥＣＵ３０処理では、Ｓ１１０で電動ポンプ１２を一定回転の標準回転数の制御信号で作動させた後、Ｓ１１５で電気機器１５、１６からの吸熱に必要な電動ポンプ１２（翼３２、３３）の回転数（以下、必要回転数と称す）を算出する。

電気機器１５、１６の発熱量が多い時には、翼３２、３３の回転数、つまり循環する冷却水の流量を増やせばより吸熱量を多くすることができる。逆に電気機器１５、１６の発熱量が少ない時には、翼３２、３３の回転数、つまり循環する冷却水の流量を減らせばより吸熱量を少なくすることができる。本実施形態では、例えば水温センサ１４の検知温度などから電気機器１５、１６の発熱量を推定し、これに基づいて必要回転数を決定している。

その後のＳ１２０〜Ｓ１４０は第１実施形態と同様の処理である。そして、Ｓ１５０では、必要回転数から低減回転数を引いたものを省電力回転数として電動ポンプ１２への作動信号に変換後、駆動回路１２ｆへ出力する。以後の処理も第１実施形態と同様である。

このように、電気機器１５、１６の発熱量に基づいて必要回転数を決定し、必要回転数から低減回転数を引いた省電力回転数で省電力制御を行ってもよい。

なお、本実施形態においても当然に第１実施形態で述べた作用効果（１）〜（７）を発揮することができる。

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態とほぼ同構成であるが、本実施形態では、翼３３の回転数を検知しＥＣＵ３０へ出力する翼回転数センサが配置されている。また、ＥＣＵ３０における制御処理が異なる。図７の本実施形態のＥＣＵ３０処理では、第１実施形態のＳ１２０ではエンジン回転数および電気機器冷却回路水温を読み込んでいたが、このＳ１２０に相当する本実施形態のＳ１２５ではエンジン回転数および電気機器冷却回路水温に加えて、電動ポンプ１２（翼３３）の回転数も読み込んでいる。

翼回転数は、第２実施形態と同様に翼回転数センサから翼３３の実回転数を読み込んでいる。そして、Ｓ１４０における低減回転数算出時に機械式ポンプ２３の作動により増加するヒータ回路２２の冷却水から力を受けて増加する翼３３の回転数を翼回転数センサが実測し、標準回転数との差を増加回転数としている。

これによると、より正確に機械式ポンプ２３の作動による翼３３の増加回転数を求めることができ、より正確な省電力回転数の制御信号で翼３３を回転させることができる。

なお、本実施形態においても当然に第１実施形態で述べた作用効果（１）〜（７）を発揮することができる。

（第５実施形態）
上述の実施形態では、第１ポンプ室１２ｃの翼３２が電気機器１５、１６を冷却する電気機器冷却回路１１の冷媒を循環させる例を示した。本実施形態では、翼３２は図８に示すように冷却水が冷却器４７にて車室内へ流れる空気から吸熱し、水冷媒熱交換器４５で冷凍サイクル回路４１の冷媒へ放熱する冷房冷水回路４６の冷却水を循環させている。

エンジン冷却回路２１、ヒータ通路２２、ポンプ１２の構成は第１実施形態と同様であるがヒータ通路２２において、ポンプ１２がヒータ２５の冷却水流れ下流側部位に配置されている。

次に、冷凍サイクル回路４１について説明する。この冷凍サイクル回路４１は、周知の冷凍サイクルを形成するものであって、圧縮機４２はエンジン２４等から動力を受けて回路４１内の冷媒を吸引圧縮する。圧縮された冷媒は、放熱器４３で送風機４３ａからの空気へ放熱する。放熱後の冷媒は、減圧器４４で減圧され液相状態となって水冷媒熱交換器４５に流入する。水冷媒熱交換器４５では、冷房冷水回路４６を流れる水の熱を冷凍サイクル回路４１の冷媒が吸熱する。この吸熱により冷媒は蒸発して気相状態となる。蒸発後の冷媒は、再び圧縮機４２で吸引圧縮される。

水冷媒熱交換器４５で冷媒から吸熱（冷却）される、つまり冷媒へ放熱した水は、冷房冷水回路４６に配置される第２ポンプ室１２ｄにより、冷房冷水回路４６内を循環している。冷媒への放熱により低温状態となった冷却水は冷却器４７へ流入する。この冷却器４７では、冷却水がブロワ２６により車室内空間へ流れる空気から吸熱する。いいかえると、車室内空間へ流れる空気が水により冷却される。

冷却器４７およびヒータ２５は、車室内へ流れる空気通路を形成する空調ケース４９内に配置されている。そして、冷却器４７で冷却された後にヒータ２５を通過して加熱される空気と、ヒータ２５をバイパスする空気の割合をエアミックスドア４８により変化させて車室内へ吹出す空気の温度を変化させている。

このように、電動ポンプ１２に冷房冷水回路４６とヒータ通路２２の冷却水を循環させても、ＥＣＵ３０が電動ポンプ１２を第１実施形態と同様に省電力制御すれば第１実施形態で述べた作用効果（１）〜（３）を発揮させることができる。

また、ポンプ１２はホンプハウジング１２ａ内の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄにそれぞれ配置される翼３２、３３を１つのモータ部１２ｂで回転させて独立したヒータ通路２２と冷房冷水回路４６の冷却水を循環させている。したがって、ヒータ通路２２および冷房冷水回路４６にそれぞれポンプを配置した場合に比べてポンプ数を半減することができる。これにより、装置全体としてのコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したため、装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に装置を配置することができる。

ヒータ回路２２の配管と冷房冷水回路４６の配管がポンプ１２に集約されるため、各回路２２、４６にポンプが配置されており、ポンプの位置が離れている場合に比べて配管を容易に組み付けることができる。

なお、本実施形態においても第１実施形態で述べた作用効果（４）、（７）を発揮させることができる。さらに、第２〜４実施形態で述べた制御は、当然に本実施形態のＥＣＵ３０にも適用することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、電気機器がインバータ１５の例を示したが、電気機器は電圧を変換する変圧器であるＤＣ−ＤＣコンバータ、主として走行用モータ１６に給電する発電機など作動により発熱する機器であればよい。また、モータの回転数を切り換える変速ギヤなど電気機器による駆動で発熱する発熱体から吸熱してもよい。

また、上述の実施形態では、車両の発熱源を冷却する例を示したが、本発明は車両などの移動体に搭載される発熱源に限らず、定置固定された発熱源を冷却流体で冷却するものであってもよい。なお、冷却流体で冷却される発熱源としては、冷凍サイクル放熱器、乾燥剤吸着発熱など物理変化による発熱や、燃焼器や燃料電池（ＦＣ）などの化学反応による発熱や、二次電池や電気部品の各種変換ロス等の発熱など様々である。

また、上述の実施形態では、電子機器が冷却回路１１において直列的に配置されていたが、耐熱温度が近い機器を並列的に配置してもよい。

また、上述の実施形態では、ポンプ１２の翼３２、３３が軸方向Ｒからの流体を遠心方向へ流す遠心式の形状であったが、遠心方向からの流体を遠心方向へながす貫流式の形状であってもよい。

また、上述の実施形態では、モータ部１２ｂが隔壁１２ｈにより密封された空間に配置され、隔壁１２ｈを介して翼３３を回転させた例を示した。しかし、隔壁１２ｈを貫通する回転軸に翼３２、３３を一体結合し、回転軸にポンプ室とモータ空間との間をシールする軸封手段（シール部材）を配置してモータ部１２ｂ（モータ空間）への冷却水の進入を防ぐものであってもよい。

また、上述の実施形態では、他の制御装置が温度センサ１４、２９からの入力信号に基づいて、送風機１３ａ、２７ａを制御していたが、ＥＣＵ３０がこれらの制御を行ってもよいのは当然である。

本発明の第１実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 第１実施形態のポンプの構造を示す模式図である。 第１実施形態における（ａ）機械式ポンプの回転数とヒータ通路における流量の関係、（ｂ）機械式ポンプの回転数と電動ポンプの消費電流の関係を示す図である。 第１実施形態の電動ポンプ回転数制御を示す流れ図である。 第２実施形態に係る発熱体冷却装置の電動ポンプ回転数制御を示す流れ図である。 第３実施形態に係る発熱体冷却装置の電動ポンプ回転数制御を示す流れ図である。 第４実施形態に係る発熱体冷却装置の電動ポンプ回転数制御を示す流れ図である。 第５実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 特許文献１に係るポンプを熱交換器へ流れる冷却水の循環に使用した従来例を示す回路図である。

符号の説明

１１…電気機器冷却回路（第１冷却回路）、１２…電動ポンプ、
１２ａ…ポンプハウジング、１２ｂ…モータ部、１２ｃ…第１ポンプ室、
１２ｄ…第２ポンプ室、１３…電気機器放熱器（第１放熱器）、
１４…水温センサ（水温検知手段）、１５…インバータ（電気機器）、
１６…走行用モータ（電気機器）、２２…ヒータ通路（第２冷却回路）、
２３…機械駆動式ポンプ（第２ポンプ手段）、２４…エンジン、
２５…ヒータ（第２放熱器）、３０…ＥＣＵ（制御手段）、３１…回転軸、
３２、３３…翼。

Claims (5)

1. ポンプハウジング（１２ａ）内に配置される第１ポンプ室（１２ｃ）および第２ポンプ室（１２ｄ）と、各ポンプ室（１２ｃ、１２ｄ）内に配置される翼（３２、３３）と、前記翼（３２、３３）が固定される回転軸（３１）と、前記翼（３２、３３）を回転駆動させる共通のモータ部（１２ｂ）とを有する電動ポンプ手段（１２）と、
   流体が流れる第１流体回路（１１）および第２流体回路（２２）と、
   前記第２流体回路（２２）に配置され、前記第２流体回路（２２）の流体を循環させる第２ポンプ手段（２３）と、
   前記モータ部（１２ｂ）へ出力する制御信号により、前記モータ部（１２ｂ）が前記翼（３２、３３）に与える駆動力を制御する制御手段（３０）とを備え、
   前記第１ポンプ室（１２ｃ）の前記翼（３２）が前記第１流体回路（１１）内の前記流体を循環し、
   前記第２ポンプ室（１２ｄ）の前記翼（３３）が前記第２流体回路（２２）内の前記流体を循環し、
   前記電動ポンプ手段（１２）および前記第２ポンプ手段（２３）が同時に作動し、前記翼（３２、３３）が前記第２ポンプ手段（２３）に循環される流体から力を受ける場合には、前記制御手段（３０）は、前記モータ部（１２ｂ）が前記翼（３２、３３）に与える駆動力を低減した省電力制御を行うようになっていることを特徴とする流体循環装置。
2. 請求項１に記載の流体循環装置を備えた発熱体冷却装置であって、
   前記第１流体回路は、流体に吸熱される少なくとも車両走行用のモータ（１６）を含む電気機器（１５、１６）と、前記流体が吸熱した熱を放熱させる第１放熱器（１３）とを備える第１冷却回路（１１）であり、
   前記第２流体回路は、車両に搭載されており、流体に吸熱されるエンジン（２４）と、前記流体が吸熱した熱により前記車両の車室内へ流れる空調用空気を加熱するヒータ（２５）とを備える第２冷却回路（２２）であり、
   前記第２ポンプ手段は、前記エンジン（２４）からの動力を受けて駆動する機械駆動式ポンプ（２３）であり、
   前記制御手段（３０）は制御信号により、前記モータ部（１２ｂ）が前記翼（３２、３３）に与える駆動力を増減させて前記翼（３２、３３）の回転数を制御しており、
   前記電動ポンプ（１２）の起動時に前記制御手段（３０）は、前記第１冷却回路（１１）の流体流量が前記電気機器（１５、１６）からの吸熱に必要な流量となるように前記翼（３２、３３）を一定の標準回転数で回転させており、
   前記電動ポンプ手段（１２）および前記第２ポンプ手段（２３）が同時に作動し、前記翼（３２、３３）の前記標準回転数が前記第２ポンプ手段（２３）に循環される流体により増加する場合には、前記制御手段（３０）は前記標準回転数から前記増加する回転数を低減した省電力回転数の制御信号により前記翼（３２、３３）を回転させるようになっていることを特徴とする発熱体冷却装置。
3. 前記翼（３２、３３）が前記標準回転数で回転する時に前記第２ポンプ室（１２ｄ）の前記翼（３３）が循環させる前記流体の流量は、アイドル回転状態の前記エンジン（２４）により駆動される前記機械駆動式ポンプ（２３）が循環させる流体の流量と概略同一であることを特徴とする請求項２に記載の発熱体冷却装置。
4. 前記翼（３２、３３）の回転数を検知し、前記制御手段（３０）へ出力する翼回転数検知手段を備え、
   前記翼（３２、３３）が省電力回転数の制御信号を受けて回転している時に前記省電力回転数と、前記翼回転数検出手段が検知する回転数の差が所定範囲以外の場合には、前記回転数の差が小さくなるように省電力回転数の制御信号を補正することを特徴とする請求項２または３に記載の発熱体冷却装置。
5. 前記第１冷却回路（１１）の水温を検出し、前記制御手段（３０）へ出力する水温検知手段（１４）を備え、
   前記水温検知手段（１４）の検知水温が前記電気機器（１５、１６）の作動に適した温度に基づいて予め与えられるある一定温度以下の場合に、前記制御手段（３０）は、前記モータ部（１２ｂ）が前記翼（３２、３３）に与える駆動力を低減するようになっていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の発熱体冷却装置。

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