JP2014061787A - Cooling device of electric apparatus - Google Patents

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邦彦 新井
Yoshiaki Kawakami
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device of an electric apparatus which stably cools the electric apparatus.SOLUTION: A cooling device of an electric apparatus comprises a cooling part 30 for cooling an inverter element 110. The cooling part 30 comprises: a thermal mass 130 which transmits heat generated by the inverter element 110; an air cooling fin 140 which radiates the heat transmitted through the thermal mass 130; and an air conditioner refrigerant pipeline 120 which forms a refrigerant passage 32 in which a refrigerant for vehicle compartment air conditioner circulates. A thermal mass internal tank 150 in which a coolant is disposed is formed in the thermal mass 130. The cooling part 30 further includes: a tank 156 which is provided so as to connect with the thermal mass internal tank 150 and may store the coolant; and a piston pump 170 which utilizes a pressure of the refrigerant for the vehicle compartment air conditioner to discharge the coolant from the thermal mass internal tank 150 to the tank 156.

Description

この発明は、一般的には、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用いた冷却と、フィン構造を用いた冷却とを併用する電気機器の冷却装置である。   TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to a cooling device for an electrical device, and more specifically, to a cooling device for an electrical device that uses both cooling using a refrigerant for air conditioning in a passenger compartment and cooling using a fin structure. is there.

従来の電気機器の冷却装置に関して、たとえば、特開2007−69733号公報には、バッテリ等の発熱体を効率的に冷却するとともに、暖房性能の向上を図ることを目的とした、車両用空調装置を利用した発熱体冷却システムが開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された発熱体冷却システムにおいては、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が並列に配置され、空調装置用の冷媒を利用して発熱体を冷却する。   With respect to a conventional cooling device for electric equipment, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-69733 discloses a vehicle air conditioner for efficiently cooling a heating element such as a battery and improving heating performance. A heating element cooling system using the above has been disclosed (Patent Document 1). In the heating element cooling system disclosed in Patent Document 1, a heat exchanger that exchanges heat with air-conditioning air and a heat exchanger that exchanges heat with the heating element are arranged in parallel in a refrigerant passage from an expansion valve to a compressor. And the heating element is cooled using the refrigerant for the air conditioner.

このほか、特開2005−90862号公報(特許文献2)、特開2008−109131号公報(特許文献3)、特開2002−270748号公報(特許文献4)および特開昭60−204986号公報(特許文献5)にも、各種の電気機器の冷却装置が開示されている。   In addition, JP 2005-90862 A (Patent Document 2), JP 2008-109131 A (Patent Document 3), JP 2002-270748 A (Patent Document 4), and JP 60-204986 A. (Patent Document 5) also discloses a cooling device for various electric devices.

特開2007−69733号公報JP 2007-69733 A 特開2005−90862号公報JP-A-2005-90862 特開2008−109131号公報JP 2008-109131 A 特開2002−270748号公報JP 2002-270748 A 特開昭60−204986号公報JP-A-60-204986

上述の特許文献に開示されるように、車両に搭載された電気機器を冷却する冷却装置として、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。しかしながら、このような冷却装置においては、車両始動時などといった冷凍サイクルのシステムが安定していないタイミングで車室空調用の冷媒が十分に循環せず、電気機器の冷却効率が一時的に下がる可能性がある。   As disclosed in the above-mentioned patent document, a technique using a vapor compression refrigeration cycle for air conditioning in a passenger compartment has been proposed as a cooling device for cooling an electric device mounted on a vehicle. However, in such a cooling device, the refrigerant for the air conditioning of the passenger compartment does not circulate sufficiently when the refrigeration cycle system is not stable, such as when the vehicle is started, and the cooling efficiency of the electrical equipment can be temporarily reduced. There is sex.

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、電気機器を安定的に冷却する電気機器の冷却装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem and to provide a cooling device for an electric device that stably cools the electric device.

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、電気機器に含まれる発熱源を冷却するための冷却部を備える。冷却部は、発熱源が設けられる第1表面と、第1表面の裏側に配置される第2表面とを有し、発熱源で発生した熱を伝える伝熱部材と、第2表面に設けられ、伝熱部材を通じて伝えられた熱を放熱するフィン部と、第1表面に設けられ、車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路を形成する冷媒通路形成部材とを含む。伝熱部材には、第1表面と第2表面との間に設けられ、冷媒通路を流通する冷媒とは異なる熱伝達媒体が配置される熱伝達媒体空間が形成される。冷却部は、熱伝達媒体空間と接続して設けられ、熱伝達媒体を貯留可能なタンクと、車室空調用の冷媒の圧力を利用して、熱伝達媒体空間からタンクに熱伝達媒体を排出する排出機構部とをさらに含む。   The cooling device for electric equipment according to the present invention is a cooling device for electric equipment mounted on a vehicle. The cooling device for an electric device includes a cooling unit for cooling a heat source included in the electric device. The cooling unit has a first surface on which the heat generation source is provided and a second surface disposed on the back side of the first surface, and is provided on the second surface with a heat transfer member that transmits heat generated by the heat generation source. The fin part which radiates the heat transmitted through the heat transfer member, and the refrigerant passage forming member which is provided on the first surface and forms a refrigerant passage through which the refrigerant for air conditioning of the passenger compartment flows. The heat transfer member is provided with a heat transfer medium space provided between the first surface and the second surface and in which a heat transfer medium different from the refrigerant flowing through the refrigerant passage is disposed. The cooling unit is connected to the heat transfer medium space and discharges the heat transfer medium from the heat transfer medium space to the tank using the tank capable of storing the heat transfer medium and the pressure of the refrigerant for air conditioning in the passenger compartment. And a discharge mechanism section.

このように構成された電気機器の冷却装置によれば、冷却部に、車室空調用の冷媒の圧力を利用して熱伝達媒体空間からタンクに熱伝達媒体を排出する排出機構部を設けることによって、熱伝達媒体空間に熱伝達媒体を配置した状態で発熱源から放熱させる冷却モードと、熱伝達媒体空間から熱伝達媒体を排出した状態で発熱源から放熱させる冷却モードとを選択的に採ることができる。これにより、電気機器を安定的に冷却することができる。   According to the cooling device for an electrical device configured as described above, the cooling unit is provided with the discharge mechanism unit that discharges the heat transfer medium from the heat transfer medium space to the tank using the pressure of the refrigerant for the vehicle compartment air conditioning. Thus, a cooling mode in which heat is radiated from the heat source while the heat transfer medium is disposed in the heat transfer medium space and a cooling mode in which the heat is radiated from the heat source while the heat transfer medium is discharged from the heat transfer medium space are selectively adopted. be able to. Thereby, an electric equipment can be cooled stably.

また好ましくは、排出機構部は、熱伝達媒体空間と接続して設けられ、車両空気用の冷媒の圧力が作用されるピストンポンプを含む。ピストンポンプは、車室空調用の冷媒の圧力が所定値以上となった場合に、熱伝達媒体空間から熱伝達媒体を押し出すように作動する。   Preferably, the discharge mechanism section includes a piston pump that is provided in connection with the heat transfer medium space and on which the pressure of the refrigerant for vehicle air is applied. The piston pump operates so as to push out the heat transfer medium from the heat transfer medium space when the pressure of the refrigerant for air conditioning in the passenger compartment exceeds a predetermined value.

このように構成された電気機器の冷却装置によれば、車室空調用の冷媒圧力が低い場合、冷媒通路における車室空調用の冷媒の流通が十分でないため、熱伝達媒体空間に熱伝達媒体を配置した状態で発熱源から放熱させる冷却モードを採る。一方、車室空調用の冷媒圧力が高い場合、冷媒通路における車室空調用の冷媒の流通が十分であるため、熱伝達媒体空間から熱伝達媒体を排出した状態で発熱源から放熱させる冷却モードを採る。これにより、車室空調用の冷媒による冷却能力に応じた最適な冷却モードで、電気機器の冷却することができる。   According to the cooling device for an electrical device configured in this way, when the refrigerant pressure for the passenger compartment air conditioning is low, the circulation of the refrigerant for the passenger compartment air conditioning in the refrigerant passage is not sufficient. A cooling mode is adopted in which heat is dissipated from the heat source in a state where the is disposed. On the other hand, when the refrigerant pressure for vehicle compartment air conditioning is high, the refrigerant passage for vehicle compartment air conditioning in the refrigerant passage is sufficiently distributed, so that the heat transfer medium radiates heat from the heat generation medium while the heat transfer medium is discharged from the heat transfer medium space. Take. As a result, the electric device can be cooled in an optimum cooling mode corresponding to the cooling capacity of the refrigerant for air conditioning in the passenger compartment.

また好ましくは、冷却部は、排出機構部に伝達される車室空調用の冷媒の圧力を一時的に低減させるバルブ機構をさらに含む。   Preferably, the cooling unit further includes a valve mechanism that temporarily reduces the pressure of the refrigerant for air conditioning in the passenger compartment transmitted to the discharge mechanism unit.

このように構成された電気機器の冷却装置によれば、冷媒通路における車室空調用の冷媒の流通は十分ではあるが、電気機器の冷却能力を一時的に高めたい場合に、熱伝達媒体空間に熱伝達媒体を配置した状態で発熱源から放熱させる冷却モードを採ることができる。   According to the cooling device for electric equipment configured as described above, the flow of the refrigerant for vehicle compartment air conditioning in the refrigerant passage is sufficient, but when it is desired to temporarily increase the cooling capacity of the electric equipment, the heat transfer medium space It is possible to adopt a cooling mode in which heat is radiated from the heat source in a state where the heat transfer medium is disposed on the surface.

また好ましくは、電気機器の冷却装置は、伝熱部材の温度を測定するための温度測定部と、温度測定部で測定された温度T1に基づいて、バルブ機構の動作を制御する制御部とをさらに備える。制御部は、T1の値がθ1(θ1は、予め設定された閾値)以上である場合に、排出機構部に伝達される車室空調用の冷媒の圧力を低減させるように、バルブ機構を動作させる。   Preferably, the electrical device cooling apparatus includes a temperature measuring unit for measuring the temperature of the heat transfer member, and a control unit for controlling the operation of the valve mechanism based on the temperature T1 measured by the temperature measuring unit. Further prepare. When the value of T1 is equal to or greater than θ1 (θ1 is a preset threshold value), the control unit operates the valve mechanism so as to reduce the pressure of the refrigerant for vehicle compartment air conditioning transmitted to the discharge mechanism unit. Let

このように構成された電気機器の冷却装置によれば、温度測定部により測定された伝熱部材の温度に基づいて、電気機器の冷却能力の不足を検知することができる。   According to the cooling device for an electric device configured as described above, it is possible to detect a lack of cooling capacity of the electric device based on the temperature of the heat transfer member measured by the temperature measuring unit.

また好ましくは、タンクは、タンクに貯留された熱伝達媒体からタンクの周囲に放熱する放熱部を有する。   Preferably, the tank has a heat radiating section that radiates heat from the heat transfer medium stored in the tank to the periphery of the tank.

このように構成された電気機器の冷却装置によれば、熱伝達媒体空間において温度上昇した熱伝達媒体がタンクに移された場合に、放熱部を通じて熱伝達媒体からタンクの周囲に放熱させることができる。   According to the cooling device for an electrical device configured as described above, when the heat transfer medium whose temperature has increased in the heat transfer medium space is transferred to the tank, the heat transfer medium can dissipate heat from the heat transfer medium to the periphery of the tank. it can.

以上に説明したように、この発明に従えば、電気機器を安定的に冷却する電気機器の冷却装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cooling device for an electric device that stably cools the electric device.

この発明の実施の形態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。1 is a schematic diagram showing a vehicle to which a cooling device for an electrical device in an embodiment of the present invention is applied. この発明の実施の形態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。It is a figure which shows typically the structure of the cooling device of the electric equipment in embodiment of this invention. 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。It is a Mollier diagram which shows the state of the refrigerant | coolant in the vapor compression refrigeration cycle in FIG. 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。It is a schematic diagram which shows the flow of the refrigerant | coolant which cools EV apparatus during the driving | operation of a vapor compression refrigeration cycle. 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。It is a schematic diagram which shows the flow of the refrigerant | coolant which cools EV apparatus during the stop of a vapor compression refrigeration cycle. この発明の実施の形態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。It is a figure which shows the opening-and-closing state of a flow regulating valve and a switching valve in the cooling device of the electric equipment in embodiment of this invention. 図2中の冷却部の構造であって、ヒートマス冷却モードを示す断面図である。It is a structure of the cooling unit in FIG. 2, Comprising: It is sectional drawing which shows heat mass cooling mode. 図2中の冷却部の構造であって、エアコン冷媒冷却モードを示す断面図である。It is a structure of the cooling part in FIG. 2, Comprising: It is sectional drawing which shows an air-conditioner refrigerant | coolant cooling mode. この発明の実施の形態における電気機器の冷却装置の第1変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st modification of the cooling device of the electric equipment in embodiment of this invention. この発明の実施の形態における電気機器の冷却装置の第2変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd modification of the cooling device of the electric equipment in embodiment of this invention. この発明の実施の形態における電気機器の冷却装置の第2変形例を示す別の断面図である。It is another sectional view showing the 2nd modification of the cooling device of the electric equipment in an embodiment of this invention. 図10および図11中の変形例における制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system in the modification in FIG. 10 and FIG. 比較のための冷却部の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the cooling part for a comparison.

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。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.

図1は、この発明の実施の形態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。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle to which a cooling device for electrical equipment according to an embodiment of the present invention is applied.

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。   A vehicle 1000 includes an engine 100 that is an internal combustion engine, a drive unit 200 that is an electric motor, a PCU (Power Control Unit) 700, and a traveling battery 400. The hybrid uses the engine 100 and the drive unit 200 as power sources. It is a car.

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。   Engine 100 may be a gasoline engine or a diesel engine. Drive unit 200 generates a driving force for driving vehicle 1000 together with engine 100. Engine 100 and drive unit 200 are both provided in the engine room of vehicle 1000. The drive unit 200 is electrically connected to the PCU 700 by a cable 500. PCU 700 is electrically connected to traveling battery 400 by cable 600.

図2は、この発明の実施の形態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。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a cooling device for an electric device in the embodiment of the present invention.

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。   Referring to FIG. 2, the cooling device for electric equipment in the present embodiment includes a vapor compression refrigeration cycle 10. The vapor compression refrigeration cycle 10 is mounted on the vehicle 1000, for example, for cooling the passenger compartment. For cooling using the vapor compression refrigeration cycle 10, for example, when a switch for performing cooling is turned on, or an automatic control mode for automatically adjusting the temperature in the passenger compartment to a set temperature is selected. And when the temperature in the passenger compartment is higher than the set temperature.

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。   The vapor compression refrigeration cycle 10 includes a compressor 12, a heat exchanger 14 as a first heat exchanger, a heat exchanger 15, an expansion valve 16 as an example of a decompressor, and a second heat exchanger. And a heat exchanger 18. The vapor compression refrigeration cycle 10 includes a gas-liquid separator 40 disposed on a refrigerant path between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15.

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。   The compressor 12 operates using a motor or engine mounted on the vehicle as a power source, and compresses the refrigerant gas in an adiabatic manner to form an overheated refrigerant gas. The compressor 12 sucks and compresses the refrigerant flowing from the heat exchanger 18 when the vapor compression refrigeration cycle 10 is operated, and discharges a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant into the refrigerant passage 21. The compressor 12 circulates the refrigerant in the vapor compression refrigeration cycle 10 by discharging the refrigerant into the refrigerant passage 21.

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。   The heat exchangers 14 and 15 dissipate the superheated refrigerant gas compressed in the compressor 12 isothermally to an external medium to obtain a refrigerant liquid. The high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 12 is condensed (liquefied) by releasing heat to the surroundings in the heat exchangers 14 and 15 and being cooled. The heat exchangers 14 and 15 have tubes that circulate the refrigerant, and fins for exchanging heat between the refrigerant that circulates in the tubes and the air around the heat exchangers 14 and 15.

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。   The heat exchangers 14 and 15 exchange heat between the cooling air and the refrigerant. The cooling air may be supplied to the heat exchangers 14 and 15 by natural ventilation generated by traveling of the vehicle. The cooling air may be supplied to the heat exchangers 14 and 15 by forced ventilation from a cooling fan such as the condenser fan 42 or a radiator fan for cooling the engine. By the heat exchange in the heat exchangers 14 and 15, the temperature of the refrigerant is lowered and the refrigerant is liquefied.

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。   The expansion valve 16 expands by injecting a high-pressure liquid-phase refrigerant flowing through the refrigerant passage 25 from a small hole, and changes it into a low-temperature / low-pressure mist refrigerant. The expansion valve 16 depressurizes the refrigerant liquid condensed by the heat exchangers 14 and 15 to obtain wet steam in a gas-liquid mixed state. Note that the decompressor for decompressing the refrigerant liquid is not limited to the expansion valve 16 that is squeezed and expanded, and may be a capillary tube.

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。   The heat exchanger 18 absorbs heat of ambient air introduced so as to come into contact with the heat exchanger 18 by vaporizing the mist refrigerant flowing through the heat exchanger 18. The heat exchanger 18 uses the refrigerant decompressed by the expansion valve 16 to absorb the heat of vaporization when the refrigerant's wet vapor evaporates into the refrigerant gas from the air-conditioning air flowing into the vehicle interior. Cool the room. The air-conditioning air whose temperature has been lowered by the heat being absorbed by the heat exchanger 18 is returned to the passenger compartment, thereby cooling the passenger compartment. The refrigerant absorbs heat from the surroundings in the heat exchanger 18 and is heated.

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。   The heat exchanger 18 has a tube that circulates the refrigerant, and fins that exchange heat between the refrigerant that circulates in the tube and the air around the heat exchanger 18. A wet steam refrigerant circulates in the tube. When the refrigerant circulates in the tube, the refrigerant evaporates by absorbing the heat of the air in the vehicle interior as latent heat of evaporation via the fins, and further becomes superheated steam by sensible heat. The vaporized refrigerant flows to the compressor 12 via the refrigerant passage 27. The compressor 12 compresses the refrigerant flowing from the heat exchanger 18.

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。   The vapor compression refrigeration cycle 10 includes a refrigerant passage 21 that communicates the compressor 12 and the heat exchanger 14, refrigerant passages 22, 23, and 24 that communicate the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15, and a heat exchanger. 15 and a refrigerant passage 25 that communicates the expansion valve 16, a refrigerant passage 26 that communicates the expansion valve 16 and the heat exchanger 18, and a refrigerant passage 27 that communicates the heat exchanger 18 and the compressor 12.

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。   The refrigerant passage 21 is a passage for circulating the refrigerant from the compressor 12 to the heat exchanger 14. The refrigerant flows between the compressor 12 and the heat exchanger 14 from the outlet of the compressor 12 toward the inlet of the heat exchanger 14 via the refrigerant passage 21. The refrigerant passages 22 to 25 are passages for circulating the refrigerant from the heat exchanger 14 to the expansion valve 16. The refrigerant flows between the heat exchanger 14 and the expansion valve 16 from the outlet of the heat exchanger 14 toward the inlet of the expansion valve 16 via the refrigerant passages 22 to 25.

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。   The refrigerant passage 26 is a passage for circulating the refrigerant from the expansion valve 16 to the heat exchanger 18. The refrigerant flows between the expansion valve 16 and the heat exchanger 18 from the outlet of the expansion valve 16 toward the inlet of the heat exchanger 18 via the refrigerant passage 26. The refrigerant passage 27 is a passage for circulating the refrigerant from the heat exchanger 18 to the compressor 12. The refrigerant flows between the heat exchanger 18 and the compressor 12 from the outlet of the heat exchanger 18 toward the inlet of the compressor 12 via the refrigerant passage 27.

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。   The vapor compression refrigeration cycle 10 is configured by connecting a compressor 12, heat exchangers 14 and 15, an expansion valve 16, and a heat exchanger 18 through refrigerant passages 21 to 27. As the refrigerant of the vapor compression refrigeration cycle 10, for example, carbon dioxide, hydrocarbons such as propane and isobutane, ammonia, chlorofluorocarbons or water can be used.

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。   The gas-liquid separator 40 is provided on the refrigerant path between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15. The gas-liquid separator 40 separates the refrigerant flowing out from the heat exchanger 14 into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant. Inside the gas-liquid separator 40, a refrigerant liquid that is a liquid phase refrigerant and a refrigerant vapor that is a gas phase refrigerant are stored. Refrigerant passages 22 and 23 and a refrigerant passage 34 are connected to the gas-liquid separator 40.

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。   On the outlet side of the heat exchanger 14, the refrigerant is in a gas-liquid two-phase wet steam state in which a saturated liquid and a saturated steam are mixed. The refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 14 is supplied to the gas-liquid separator 40 through the refrigerant passage 22. The gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the gas-liquid separator 40 from the refrigerant passage 22 is separated into a gas phase and a liquid phase inside the gas-liquid separator 40. The gas-liquid separator 40 separates the refrigerant condensed by the heat exchanger 14 into a liquid refrigerant liquid and a gaseous refrigerant vapor and temporarily stores them.

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。   The separated refrigerant liquid flows out of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 34. The end of the refrigerant passage 34 disposed in the liquid phase in the gas-liquid separator 40 forms an outlet for the liquid-phase refrigerant from the gas-liquid separator 40. The separated refrigerant vapor flows out of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 23. An end portion of the refrigerant passage 23 arranged in the gas phase in the gas-liquid separator 40 forms an outlet from the gas-liquid separator 40 for the gas-phase refrigerant. The vapor-phase refrigerant vapor derived from the gas-liquid separator 40 is condensed by releasing heat to the surroundings and cooling in the heat exchanger 15 as the third heat exchanger.

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。   Inside the gas-liquid separator 40, the refrigerant liquid accumulates on the lower side and the refrigerant vapor accumulates on the upper side. The end portion of the refrigerant passage 34 for leading the refrigerant liquid from the gas-liquid separator 40 is connected to the bottom of the gas-liquid separator 40. Only the refrigerant liquid is sent out of the gas-liquid separator 40 from the bottom side of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 34. The end portion of the refrigerant passage 23 for leading the refrigerant vapor from the gas-liquid separator 40 is connected to the ceiling portion of the gas-liquid separator 40. Only the refrigerant vapor is sent out of the gas-liquid separator 40 from the ceiling side of the gas-liquid separator 40 via the refrigerant passage 23. As a result, the gas-liquid separator 40 can reliably separate the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant.

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。   The path through which the refrigerant flowing from the outlet of the heat exchanger 14 toward the inlet of the expansion valve 16 flows is the refrigerant passage 22 extending from the outlet side of the heat exchanger 14 to the gas-liquid separator 40 and from the gas-liquid separator 40 to the refrigerant. The refrigerant flows into the expansion valve 16 from the outlet side of the heat exchanger 15, the refrigerant passage 23 connected to the inlet side of the heat exchanger 15, and the refrigerant passage 23 through which the steam flows out and flows through the flow rate adjusting valve 28 described later. And a refrigerant passage 25 to be made. The refrigerant passage 23 is a passage through which the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 40 flows.

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。   The refrigerant path that flows between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15 includes a refrigerant passage 34 that communicates the gas-liquid separator 40 and the cooling unit 30, and a refrigerant that communicates the cooling unit 30 and the refrigerant passage 24. And a passage 36. The refrigerant liquid flows from the gas-liquid separator 40 to the cooling unit 30 via the refrigerant passage 34. The refrigerant that has passed through the cooling unit 30 returns to the refrigerant passage 24 via the refrigerant passage 36. The cooling unit 30 is provided on a refrigerant path that flows from the heat exchanger 14 toward the heat exchanger 15.

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。   A point D shown in FIG. 2 indicates a connection point of the refrigerant passage 23, the refrigerant passage 24, and the refrigerant passage 36. That is, point D is an end on the downstream side (side close to the heat exchanger 15) of the refrigerant passage 23, an end on the upstream side (side close to the heat exchanger 14) of the refrigerant passage 24, and the refrigerant passage. The downstream end of 36 is shown. The refrigerant passage 23 forms a part of the path through which the refrigerant from the gas-liquid separator 40 to the expansion valve 16 flows, from the gas-liquid separator 40 to the point D.

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。   The electric device cooling apparatus according to the present embodiment includes a refrigerant path arranged in parallel with the refrigerant path 23, and the cooling unit 30 is provided on the refrigerant path. The cooling unit 30 is provided in one of a plurality of passages connected in parallel in the path of the refrigerant flowing between the heat exchanger 14 and the expansion valve 16 from the gas-liquid separator 40 toward the heat exchanger 15. It has been. The cooling unit 30 includes an EV (Electric Vehicle) device 31 that is an electric device mounted on the vehicle, and a refrigerant passage 32 through which a refrigerant for air conditioning of the passenger compartment flows. The EV device 31 includes a heat source that generates heat during the exercise. One end of the refrigerant passage 32 is connected to the refrigerant passage 34. The other end of the refrigerant passage 32 is connected to the refrigerant passage 36.

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。   The refrigerant path connected in parallel to the refrigerant passage 23 between the gas-liquid separator 40 and the point D shown in FIG. 2 is the refrigerant on the upstream side (the side close to the gas-liquid separator 40) from the cooling unit 30. The passage 34, the refrigerant passage 32 included in the cooling unit 30, and the refrigerant passage 36 on the downstream side (side closer to the heat exchanger 15) than the cooling unit 30. The refrigerant passage 34 is a passage through which a liquid-phase refrigerant flows from the gas-liquid separator 40 to the cooling unit 30. The refrigerant passage 36 is a passage for circulating the refrigerant from the cooling unit 30 to the point D. Point D is a branch point between the refrigerant passages 23 and 24 and the refrigerant passage 36.

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。   The refrigerant liquid that has flowed out of the gas-liquid separator 40 flows through the refrigerant passage 34 toward the cooling unit 30. The refrigerant flowing to the cooling unit 30 and flowing via the refrigerant passage 32 takes heat from the heat source included in the EV device 31 as an electric device, and cools the EV device 31. The cooling unit 30 cools the EV device 31 using a liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separator 40 and flowing to the refrigerant passage 32 via the refrigerant passage 34. In the cooling unit 30, the refrigerant flowing through the refrigerant passage 32 and the heat source included in the EV device 31 exchange heat, whereby the EV device 31 is cooled and the refrigerant is heated. The refrigerant further flows from the cooling unit 30 toward the point D via the refrigerant passage 36 and reaches the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 24.

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。   The cooling unit 30 is provided so as to have a structure capable of exchanging heat between the EV device 31 and the refrigerant in the refrigerant passage 32. The structure of the cooling unit 30 will be described later in detail.

EV機器31は、冷却通路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。   The EV device 31 is disposed outside the cooling passage 32. In this case, the EV device 31 does not interfere with the flow of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 32. For this reason, since the pressure loss of the vapor compression refrigeration cycle 10 does not increase, the EV device 31 can be cooled without increasing the power of the compressor 12.

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。   The EV device 31 is an electrical device that generates heat when power is transferred. The electrical equipment includes, for example, an inverter for converting DC power to AC power, a motor generator that is a rotating electrical machine, a battery that is a power storage device, a boost converter that boosts the voltage of the battery, and a voltage that lowers the voltage of the battery. It includes at least one of a DC / DC converter and the like. The battery is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. A capacitor may be used instead of the battery.

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。   The heat exchanger 18 is disposed inside a duct 90 through which air flows. The heat exchanger 18 exchanges heat between the refrigerant and the air-conditioning air flowing through the duct 90 to adjust the temperature of the air-conditioning air. The duct 90 has a duct inlet 91 that is an inlet through which air-conditioning air flows into the duct 90 and a duct outlet 92 that is an outlet through which air-conditioning air flows out from the duct 90. A fan 93 is disposed in the vicinity of the duct inlet 91 inside the duct 90.

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。   When the fan 93 is driven, air flows in the duct 90. When the fan 93 is in operation, air for air conditioning flows into the duct 90 via the duct inlet 91. The air flowing into the duct 90 may be outside air or air in the vehicle interior. An arrow 95 in FIG. 2 indicates the flow of air-conditioning air that circulates through the heat exchanger 18 and exchanges heat with the refrigerant of the vapor compression refrigeration cycle 10. During the cooling operation, the air-conditioning air is cooled in the heat exchanger 18, and the refrigerant is heated by receiving heat transfer from the air-conditioning air. An arrow 96 indicates the flow of air-conditioning air that is temperature-adjusted by the heat exchanger 18 and flows out of the duct 90 via the duct outlet 92.

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。   The refrigerant passes through the refrigerant circulation passage in which the compressor 12, the heat exchangers 14 and 15, the expansion valve 16, and the heat exchanger 18 are sequentially connected by the refrigerant passages 21 to 27, and passes through the vapor compression refrigeration cycle 10. Circulate. The refrigerant flows through the vapor compression refrigeration cycle 10 through the points A, B, C, D, E, and F shown in FIG. 2 in order, and the compressor 12 and the heat exchangers 14 and 15 The refrigerant circulates through the expansion valve 16 and the heat exchanger 18.

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。   FIG. 3 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant in the vapor compression refrigeration cycle in FIG. 2. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the specific enthalpy of the refrigerant, and the vertical axis indicates the absolute pressure of the refrigerant. The unit of specific enthalpy is kJ / kg, and the unit of absolute pressure is MPa. The curves in the figure are the saturated vapor line and saturated liquid line of the refrigerant.

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。   In FIG. 3, the refrigerant flows from the refrigerant passage 22 at the outlet of the heat exchanger 14 into the refrigerant passage 34 via the gas-liquid separator 40, cools the EV device 31, and passes through the point D from the refrigerant passage 36. The thermodynamic state of the refrigerant at each point in the vapor compression refrigeration cycle 10 (ie, points A, B, C, D, E, and F) returning to the refrigerant passage 24 at the inlet of the heat exchanger 15 is shown. The path through which the refrigerant flows, that is, the refrigerant path 21, the refrigerant path 22, the refrigerant path 34, the refrigerant path 36, and the refrigerant paths 24 to 27 form a first path.

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)。   Referring to FIG. 3, the superheated vapor refrigerant (point A) sucked into compressor 12 is adiabatically compressed along isoentropic lines in compressor 12. As the compressor is compressed, the pressure and temperature of the refrigerant rise and become high-temperature and high-pressure superheated steam with a high degree of superheat (point B), and the refrigerant flows to the heat exchanger 14. The gas-phase refrigerant discharged from the compressor 12 is condensed (liquefied) by releasing heat to the surroundings in the heat exchanger 14 and being cooled. By the heat exchange with the outside air in the heat exchanger 14, the temperature of the refrigerant is lowered and the refrigerant is liquefied. The high-pressure refrigerant vapor that has entered the heat exchanger 14 changes from superheated steam to dry saturated vapor while maintaining the same pressure in the heat exchanger 14, releases latent heat of condensation, gradually liquefies, and becomes wet vapor in a gas-liquid mixed state. . Of the refrigerant in the gas-liquid two-phase state, the condensed refrigerant is in a saturated liquid state (point C).

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)。   The refrigerant is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant in the gas-liquid separator 40. Among the gas-liquid separated refrigerant, the liquid-phase refrigerant liquid flows from the gas-liquid separator 40 through the refrigerant passage 34 to the refrigerant passage 32 of the cooling unit 30 to cool the EV device 31. In the cooling unit 30, the EV device 31 is cooled by releasing heat to the liquid refrigerant in the saturated liquid state that is condensed after passing through the heat exchanger 14. By the heat exchange with the EV device 31, the refrigerant is heated and the dryness of the refrigerant increases. The refrigerant receives the latent heat from the EV device 31 and partially evaporates to become wet steam in which the saturated liquid and saturated steam are mixed (point D).

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)。   Thereafter, the refrigerant flows into the heat exchanger 15. The wet steam of the refrigerant is condensed again by exchanging heat with the outside air in the heat exchanger 15 and is condensed again. When all of the refrigerant is condensed, it becomes a saturated liquid and further subcooled by releasing sensible heat. Become liquid (point E). Thereafter, the refrigerant flows into the expansion valve 16 via the refrigerant passage 25. In the expansion valve 16, the refrigerant in the supercooled liquid state is squeezed and expanded, the specific enthalpy does not change, the temperature and pressure are reduced, and the low temperature and low pressure gas-liquid mixed vapor is obtained (point F).

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。   The wet steam refrigerant that has flowed out of the expansion valve 16 flows into the heat exchanger 18 via the refrigerant passage 26. A wet steam refrigerant flows into the tube of the heat exchanger 18. When the refrigerant circulates in the tube of the heat exchanger 18, it absorbs the heat of the air in the vehicle interior via the fins as latent heat of vaporization, and evaporates at a constant pressure. When all the refrigerants are dry and become saturated vapor, the temperature of the refrigerant vapor further rises due to sensible heat and becomes superheated vapor (point A). Thereafter, the refrigerant is sucked into the compressor 12 via the refrigerant passage 27. The compressor 12 compresses the refrigerant flowing from the heat exchanger 18.

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。   In accordance with such a cycle, the refrigerant continuously repeats the compression, condensation, throttle expansion, and evaporation state changes. In the above description of the vapor compression refrigeration cycle, the theoretical refrigeration cycle is described. However, in the actual vapor compression refrigeration cycle 10, it is necessary to consider the loss in the compressor 12, the pressure loss of the refrigerant, and the heat loss. Of course there is.

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。   During the operation of the vapor compression refrigeration cycle 10, the refrigerant absorbs heat of vaporization from the air in the vehicle interior when evaporating in the heat exchanger 18 acting as an evaporator, thereby cooling the vehicle interior. In addition, the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 14 and separated into gas and liquid by the gas-liquid separator 40 flows to the cooling unit 30, and heat-exchanges with the EV device 31 to cool the EV device 31. The electric device cooling apparatus according to the present embodiment cools an EV device 31 that is a heat source mounted on a vehicle by using a vapor compression refrigeration cycle 10 for air conditioning in a passenger compartment. The temperature required for cooling the EV device 31 is desirably a temperature lower than the upper limit value of the target temperature range as the temperature range of the EV device 31.

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。   Since the EV equipment 31 is cooled using the vapor compression refrigeration cycle 10 provided to cool the part to be cooled in the heat exchanger 18, a dedicated water circulation pump is used to cool the EV equipment 31. Or it is not necessary to provide equipment, such as a cooling fan. For this reason, since a structure required for the cooling device of the EV equipment 31 can be reduced and the device structure can be simplified, the manufacturing cost of the cooling device can be reduced. In addition, it is not necessary to operate a power source such as a pump or a cooling fan for cooling the EV device 31, and power consumption for operating the power source is not required. Therefore, power consumption for cooling the EV device 31 can be reduced.

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。   In the heat exchanger 14, it is only necessary to cool the refrigerant to a wet steam state, the refrigerant in the gas-liquid mixed state is separated by the gas-liquid separator 40, and only the refrigerant liquid in the saturated liquid state is supplied to the cooling unit 30. . The refrigerant in the state of wet steam that has received the latent heat of vaporization from the EV device 31 and is partially vaporized is cooled again by the heat exchanger 15. The refrigerant changes its state at a constant temperature until the wet vapor state refrigerant is condensed and completely saturated. The heat exchanger 15 further subcools the liquid refrigerant to a degree of supercooling necessary for cooling the vehicle interior. Since it is not necessary to excessively increase the degree of supercooling of the refrigerant, the capacity of the heat exchangers 14 and 15 can be reduced. Therefore, the cooling capacity for the passenger compartment can be ensured, and the size of the heat exchangers 14 and 15 can be reduced, so that a cooling device for electric equipment that is downsized and advantageous for in-vehicle use can be obtained.

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。   A refrigerant passage 23 that forms a part of the refrigerant path from the outlet of the heat exchanger 14 to the inlet of the expansion valve 16 is provided between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15. The refrigerant flow from the gas-liquid separator 40 to the expansion valve 16 is a refrigerant path 23 that is a path that does not pass through the cooling unit 30 and a refrigerant path that cools the EV device 31 via the cooling unit 30. The refrigerant passages 34 and 36 and the refrigerant passage 32 are provided in parallel. The cooling system of the EV device 31 including the refrigerant passages 34 and 36 is connected in parallel with the refrigerant passage 23. For this reason, only a part of the refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 14 flows to the cooling unit 30. An amount of refrigerant necessary for cooling the EV device 31 is circulated to the cooling unit 30, and the EV device 31 is appropriately cooled. Therefore, it is possible to prevent the EV device 31 from being overcooled.

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。   A refrigerant path flowing directly from the heat exchanger 14 to the heat exchanger 15 and a refrigerant path flowing from the heat exchanger 14 to the heat exchanger 15 via the cooling unit 30 are provided in parallel, and only a part of the refrigerant is provided. Is allowed to flow through the refrigerant passages 34 and 36, so that pressure loss when the refrigerant flows into the cooling system of the EV device 31 can be reduced. Since all the refrigerant does not flow to the cooling unit 30, it is possible to reduce pressure loss related to the circulation of the refrigerant passing through the cooling unit 30, and accordingly, consumption necessary for the operation of the compressor 12 for circulating the refrigerant. Electric power can be reduced.

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。   When the low-temperature and low-pressure refrigerant that has passed through the expansion valve 16 is used for cooling the EV device 31, the cooling capacity of the air in the passenger compartment in the heat exchanger 18 decreases, and the cooling capacity for the passenger compartment decreases. In contrast, in the electrical apparatus cooling apparatus according to the present embodiment, in the vapor compression refrigeration cycle 10, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 12 is converted into a heat exchanger 14 as a first condenser, It is condensed by both the heat exchanger 15 as a second condenser. The two-stage heat exchangers 14 and 15 are disposed between the compressor 12 and the expansion valve 16, and the cooling unit 30 that cools the EV device 31 is provided between the heat exchanger 14 and the heat exchanger 15. ing. The heat exchanger 15 is provided on the path of the refrigerant that flows from the cooling unit 30 toward the expansion valve 16.

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。   The refrigerant heated by receiving the latent heat of vaporization from the EV device 31 is sufficiently cooled in the heat exchanger 15, so that the refrigerant at the outlet of the expansion valve 16 has a temperature originally required for cooling the vehicle interior. And having pressure. For this reason, the amount of heat received from the outside when the refrigerant evaporates in the heat exchanger 18 can be sufficiently increased. Thus, by defining the heat dissipation capability of the heat exchanger 15 that can sufficiently cool the refrigerant, the EV device 31 can be cooled without affecting the cooling capability of cooling the air in the passenger compartment. Therefore, both the cooling capacity of the EV device 31 and the cooling capacity for the passenger compartment can be reliably ensured.

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。   The refrigerant flowing from the heat exchanger 14 to the cooling unit 30 receives heat from the EV device 31 and is heated when the EV device 31 is cooled. When the refrigerant is heated to the saturated vapor temperature or higher in the cooling unit 30 and the entire amount of the refrigerant is vaporized, the amount of heat exchange between the refrigerant and the EV device 31 is reduced, and the EV device 31 cannot be efficiently cooled. Pressure loss during flow increases. For this reason, it is desirable to cool the refrigerant sufficiently in the heat exchanger 14 so that the entire amount of the refrigerant is not vaporized after the EV device 31 is cooled.

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。   Specifically, the state of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger 14 is brought close to the saturated liquid, and typically, the refrigerant is on the saturated liquid line at the outlet of the heat exchanger 14. As a result of the heat exchanger 14 having the ability to sufficiently cool the refrigerant in this way, the heat dissipating ability for releasing heat from the refrigerant of the heat exchanger 14 is higher than the heat dissipating ability of the heat exchanger 15. By sufficiently cooling the refrigerant in the heat exchanger 14 having a relatively large heat dissipation capability, the refrigerant that has received heat from the EV device 31 can be kept in a wet steam state, and heat exchange between the refrigerant and the EV device 31 can be achieved. Since the decrease in the amount can be avoided, the EV device 31 can be cooled sufficiently efficiently. The refrigerant in the state of wet steam after cooling the EV device 31 is efficiently cooled again in the heat exchanger 15 and cooled to the state of the supercooled liquid below the saturation temperature. Therefore, it is possible to provide a cooling device for an electric device that secures both the cooling capability for the passenger compartment and the cooling capability of the EV device 31.

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。   The refrigerant in a gas-liquid two-phase state at the outlet of the heat exchanger 14 is separated into a gas phase and a liquid phase in the gas-liquid separator 40. The gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 40 flows through the refrigerant passages 23 and 24 and is directly supplied to the heat exchanger 15. The liquid phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 40 flows through the refrigerant passage 34 and is supplied to the cooling unit 30 to cool the EV device 31. This liquid-phase refrigerant is a truly saturated liquid refrigerant with no excess or deficiency. By extracting only the liquid-phase refrigerant from the gas-liquid separator 40 and flowing it to the cooling unit 30, the EV device 31 can be cooled by utilizing the capacity of the heat exchanger 14 to the maximum, so that the EV device 31 is cooled. It is possible to provide a cooling device for electric equipment with improved performance.

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。   By introducing the refrigerant in a saturated liquid state at the outlet of the gas-liquid separator 40 into the refrigerant passage 32 that cools the EV device 31, the refrigerant flows through the cooling system of the EV device 31 including the refrigerant passages 34 and 36 and the refrigerant passage 32. Among the refrigerants, the gas-phase refrigerant can be minimized. For this reason, since the flow velocity of the refrigerant vapor flowing through the cooling system of the EV device 31 can be prevented from increasing and the pressure loss can be suppressed, and the power consumption of the compressor 12 for circulating the refrigerant can be reduced. 10 performance degradation can be avoided.

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。   A refrigerant liquid in a saturated liquid state is stored inside the gas-liquid separator 40. The gas-liquid separator 40 functions as a liquid accumulator that temporarily stores a liquid refrigerant that is a liquid refrigerant. By storing a predetermined amount of the refrigerant liquid in the gas-liquid separator 40, the flow rate of the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 40 to the cooling unit 30 can be maintained even when the load changes. Since the gas-liquid separator 40 has a liquid reservoir function and becomes a buffer against load fluctuations and can absorb the load fluctuations, the cooling performance of the EV device 31 can be stabilized.

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。   Referring to FIG. 2, the cooling device for electrical equipment in the present embodiment includes a flow rate adjustment valve 28. The flow regulating valve 28 is disposed in the refrigerant passage 23 that forms one of the paths connected in parallel in the refrigerant path from the heat exchanger 14 to the expansion valve 16. The flow rate adjusting valve 28 varies the valve opening degree and increases or decreases the pressure loss of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 23, whereby the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 23 and the cooling system of the EV device 31 including the refrigerant passage 32. The flow rate of the refrigerant flowing through is arbitrarily adjusted.

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。   For example, when the flow rate adjustment valve 28 is fully closed and the valve opening degree is 0%, the entire amount of the refrigerant that has exited the heat exchanger 14 flows from the gas-liquid separator 40 into the refrigerant passage 34. If the valve opening degree of the flow rate adjustment valve 28 is increased, the flow rate of the refrigerant flowing from the heat exchanger 14 to the refrigerant passage 22 directly flowing to the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 23 increases, and the refrigerant passage 34 is The flow rate of the refrigerant that flows to the refrigerant passage 32 via the cooling line and cools the EV device 31 is reduced. If the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 28 is reduced, the flow rate of the refrigerant flowing from the heat exchanger 14 to the refrigerant passage 22 directly flowing to the heat exchanger 15 via the refrigerant passage 23 is reduced, and the refrigerant passage 32 is The flow rate of the refrigerant that cools the EV device 31 through the flow increases.

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。   When the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 28 is increased, the flow rate of the refrigerant that cools the EV device 31 is decreased, and the cooling capacity of the EV device 31 is decreased. When the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 28 is reduced, the flow rate of the refrigerant that cools the EV device 31 is increased, and the cooling capacity of the EV device 31 is improved. Since the amount of the refrigerant flowing to the EV device 31 can be optimally adjusted using the flow rate adjusting valve 28, the overcooling of the EV device 31 can be reliably prevented, and in addition, the refrigerant of the cooling system of the EV device 31 It is possible to reliably reduce the pressure loss and the power consumption of the compressor 12 for circulating the refrigerant.

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。   The electric device cooling apparatus according to the present embodiment further includes a refrigerant passage 51. The refrigerant passage 51 is a refrigerant downstream of the cooling unit 30 among the refrigerant passage 21 through which the refrigerant flows between the compressor 12 and the heat exchanger 14 and the refrigerant passages 34 and 36 through which the refrigerant flows through the cooling unit 30. The passage 36 communicates. The refrigerant passage 36 is divided into a refrigerant passage 36 a upstream from the branch with the refrigerant passage 51 and a refrigerant passage 36 b downstream from the branch with the refrigerant passage 51.

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。   The refrigerant passage 36 and the refrigerant passage 51 are provided with a switching valve 52 that switches the communication state between the refrigerant passage 51 and the refrigerant passages 21 and 36. The switching valve 52 enables or disables the circulation of the refrigerant through the refrigerant passage 51 by switching its opening and closing. By switching the refrigerant path using the switching valve 52, the refrigerant after cooling the EV device 31 passes through the refrigerant passages 36 b and 24 to the heat exchanger 15, or the refrigerant passage 51 and the refrigerant passage 21. Any route to the heat exchanger 14 via can be arbitrarily selected and distributed.

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。   More specifically, two valves 57 and 58 are provided as the switching valve 52. During the cooling operation of the vapor compression refrigeration cycle 10, the valve 57 is fully opened (valve opening degree 100%), the valve 58 is fully closed (valve opening degree 0%), and the valve opening degree of the flow control valve 28 is set to the cooling unit. 30 is adjusted so that sufficient refrigerant flows. Thereby, the refrigerant | coolant which distribute | circulates the refrigerant path 36a after cooling the EV apparatus 31 can be reliably distribute | circulated to the heat exchanger 15 via the refrigerant path 36b.

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。   On the other hand, while the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, the valve 58 is fully opened, the valve 57 is fully closed, and the flow rate adjustment valve 28 is fully closed. As a result, the refrigerant flowing through the refrigerant passage 36 a after cooling the EV device 31 is circulated to the heat exchanger 14 via the refrigerant passage 51, and the cooling unit 30 and the heat exchanger without passing through the compressor 12. 14 can form an annular path for circulating the refrigerant.

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。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a flow of a refrigerant for cooling the EV equipment during operation of the vapor compression refrigeration cycle. FIG. 5 is a schematic diagram showing a flow of a refrigerant that cools the EV equipment while the vapor compression refrigeration cycle is stopped. FIG. 6 is a diagram showing an open / close state of the flow rate adjustment valve and the switching valve in the cooling apparatus for electric equipment according to the embodiment of the present invention.

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。   Among the operation modes shown in FIG. 6, the “air conditioner operation mode” refers to a case where the vapor compression refrigeration cycle 10 shown in FIG. 4 is operated, that is, the compressor 12 is operated and Is shown. On the other hand, the “heat pipe operation mode” refers to a case where the vapor compression refrigeration cycle 10 shown in FIG. 5 is stopped, that is, the compressor 12 is stopped and an annular path connecting the cooling unit 30 and the heat exchanger 14 is passed. In this case, the refrigerant is circulated.

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。   Referring to FIGS. 4 and 6, when in the “air conditioner operation mode” in which the compressor 12 is driven and the vapor compression refrigeration cycle 10 is operating, the flow rate adjusting valve 28 allows sufficient refrigerant to flow through the cooling unit 30. Thus, the valve opening is adjusted. The switching valve 52 is operated so that the refrigerant flows from the cooling unit 30 to the expansion valve 16 via the heat exchanger 15. That is, when the valve 57 is fully opened and the valve 58 is fully closed, the refrigerant path is selected so that the refrigerant flows through the entire cooling device. For this reason, while being able to ensure the cooling capacity of the vapor compression refrigeration cycle 10, the EV equipment 31 can be efficiently cooled.

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。   With reference to FIGS. 5 and 6, when in the “heat pipe operation mode” in which the compressor 12 is stopped and the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, the refrigerant is circulated from the cooling unit 30 to the heat exchanger 14. The switching valve 52 is operated. That is, the valve 57 is fully closed, the valve 58 is fully opened, and the flow rate adjustment valve 28 is fully closed, whereby the refrigerant flows through the refrigerant passage 51 without flowing from the refrigerant passage 36a to the refrigerant passage 36b. Accordingly, the heat exchanger 14 reaches the cooling unit 30 through the refrigerant passage 22 and the refrigerant passage 34 in order, and further passes through the refrigerant passage 36a, the refrigerant passage 51, and the refrigerant passage 21 in order to the heat exchanger 14. A closed, closed circular path is formed. The path through which the refrigerant flows, that is, the refrigerant path 21, the refrigerant path 22, the refrigerant path 34, the refrigerant path 36a, and the refrigerant path 51 form a second path.

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。   Via this annular path, the refrigerant can be circulated between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30 without operating the compressor 12. When the EV device 31 is cooled, the refrigerant receives evaporation latent heat from the EV device 31 and evaporates. The refrigerant vapor evaporated by heat exchange with the EV device 31 flows to the heat exchanger 14 through the refrigerant passage 36a, the refrigerant passage 51, and the refrigerant passage 21 in order. In the heat exchanger 14, the refrigerant vapor is cooled and condensed by the running air of the vehicle or the ventilation from the condenser fan 42 or the radiator fan for cooling the engine. The refrigerant liquid liquefied by the heat exchanger 14 returns to the cooling unit 30 via the refrigerant passages 22 and 34.

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。   In this way, a heat pipe is formed by the annular path passing through the cooling unit 30 and the heat exchanger 14, with the EV device 31 as a heating unit and the heat exchanger 14 as a cooling unit. Therefore, even when the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, that is, when cooling for the vehicle is stopped, the EV device 31 can be reliably cooled without having to start the compressor 12. Since it is not necessary to always operate the compressor 12 for cooling the EV equipment 31, the power consumption of the compressor 12 can be reduced and the fuel consumption of the vehicle can be improved. In addition, the compressor 12 has a long service life. Therefore, the reliability of the compressor 12 can be improved.

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。   4 and 5 show the ground surface 60. The cooling unit 30 is disposed below the heat exchanger 14 in the vertical direction perpendicular to the ground 60. In an annular path for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30, the cooling unit 30 is disposed below and the heat exchanger 14 is disposed above. The heat exchanger 14 is disposed at a position higher than the cooling unit 30.

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。   In this case, the refrigerant vapor heated and vaporized in the cooling unit 30 rises in the annular path and reaches the heat exchanger 14, is cooled in the heat exchanger 14, is condensed and becomes a liquid refrigerant, and acts by gravity. It descends in the annular path and returns to the cooling unit 30. That is, the thermosiphon heat pipe is formed by the cooling unit 30, the heat exchanger 14, and the refrigerant path (that is, the second passage) connecting them. Since the heat transfer efficiency from the EV device 31 to the heat exchanger 14 can be improved by forming the heat pipe, the EV can be applied without applying power even when the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped. The device 31 can be cooled more efficiently.

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。   As the switching valve 52 for switching the communication state between the refrigerant passage 51 and the refrigerant passages 21, 36, the above-described pair of valves 57, 58 may be used, or arranged at a branch between the refrigerant passage 36 and the refrigerant passage 51. It is also possible to use a three-way valve. In any case, the EV apparatus 31 can be efficiently cooled both when the vapor compression refrigeration cycle 10 is operated and when it is stopped. The valves 57 and 58 are inexpensive because they only need to have a simple structure capable of opening and closing the refrigerant passage. By using the two valves 57 and 58, it is possible to provide a cooling structure for electric equipment at a lower cost. it can. On the other hand, it is considered that the space required for the arrangement of the three-way valve may be smaller than the arrangement of the two valves 57 and 58. By using the three-way valve, the electric device having a smaller size and excellent vehicle mountability can be obtained. A cooling structure can be provided.

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。   The cooling structure for electrical equipment in the present embodiment further includes a check valve 54. The check valve 54 is disposed on the refrigerant passage 21 between the compressor 12 and the heat exchanger 14 on the side closer to the compressor 12 than the connection point between the refrigerant passage 21 and the refrigerant passage 51. The check valve 54 allows the refrigerant flow from the compressor 12 to the heat exchanger 14 and prohibits the reverse refrigerant flow. In this way, in the heat pipe operation mode shown in FIG. 5, a closed loop refrigerant path for circulating the refrigerant between the heat exchanger 14 and the cooling unit 30 can be reliably formed.

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。   If the check valve 54 is not provided, the refrigerant may flow from the refrigerant passage 51 to the refrigerant passage 21 on the compressor 12 side. Since the check valve 54 is provided, the flow of the refrigerant from the refrigerant passage 51 toward the compressor 12 can be surely prohibited. Therefore, the stop of the vapor compression refrigeration cycle 10 using the heat pipe formed by the annular refrigerant path is used. It is possible to prevent a decrease in the cooling capacity of the EV device 31 at the time. Therefore, the EV device 31 can be efficiently cooled even when the cooling for the passenger compartment of the vehicle is stopped.

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。   In addition, when the amount of refrigerant in the closed loop refrigerant path is insufficient while the vapor compression refrigeration cycle 10 is stopped, the compressor 12 is operated only for a short time, thereby passing through the check valve 54. Thus, the refrigerant can be supplied to the closed loop path. Thereby, the refrigerant | coolant amount in a closed loop can be increased and the heat exchange processing amount of a heat pipe can be increased. Therefore, since the amount of refrigerant in the heat pipe can be secured, it is possible to avoid insufficient cooling of the EV device 31 due to an insufficient amount of refrigerant.

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、車室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。   That is, the cooling device for electric equipment in the present embodiment constitutes a vapor compression refrigeration cycle, and includes refrigerant passages 21 to 27 as circulation passages through which refrigerant for air conditioning in the passenger compartment circulates, and refrigerant passages 21 to 27. Refrigerant passages 34, 36, 51 serving as communication passages communicating with the refrigerant passage 32, and refrigerant between the refrigerant passages 21 to 27 and the refrigerant passage 32, provided on the passages of the refrigerant passages 34, 36, 51. And a switching valve 52 (valve 57 and valve 58) for allowing or blocking the flow.

図7は、図2中の冷却部の構造であって、ヒートマス冷却モードを示す断面図である。図8は、図2中の冷却部の構造であって、エアコン冷媒冷却モードを示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the cooling unit in FIG. 2 and showing the heat mass cooling mode. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the air-conditioner refrigerant cooling mode, which is the structure of the cooling unit in FIG.

図7を参照して、冷却部30は、ヒートマス130と、空冷フィン140と、A/C(Air Conditioner)冷媒配管120とを有する。   Referring to FIG. 7, the cooling unit 30 includes a heat mass 130, air cooling fins 140, and an A / C (Air Conditioner) refrigerant pipe 120.

ヒートマス130は、熱伝導性に優れた材料により形成されている。ヒートマス130は、アルミニウムや銅などの金属から形成されている。ヒートマス130は、略直方体形状に形成されている。ヒートマス130は、表面131と、その裏側に配置された裏面136とを有する。表面131と裏面136とは、互いに平行に延在している。これに限られず、表面131と裏面136とは、これら表面が延在する延長上において互いに交わるように形成されてもよい。   The heat mass 130 is formed of a material having excellent thermal conductivity. The heat mass 130 is made of a metal such as aluminum or copper. The heat mass 130 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The heat mass 130 has a front surface 131 and a back surface 136 disposed on the back side thereof. The front surface 131 and the back surface 136 extend in parallel to each other. However, the present invention is not limited to this, and the front surface 131 and the back surface 136 may be formed so as to cross each other on an extension in which the front surfaces extend.

表面131には、複数のインバータ素子110が設けられている。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。複数のインバータ素子110は、互いに間隔を隔てて表面131上に配置されている。複数のインバータ素子110は、等間隔に配置されている。複数のインバータ素子110は、インバータ素子110の発熱量の条件によっては、ランダムな間隔で配置されてもよい。複数のインバータ素子110は、ヒートマス130を挟んで空冷フィン140とは反対側に設けられている。   A plurality of inverter elements 110 are provided on the surface 131. When the EV device 31 in FIG. 2 is an inverter, the inverter element 110 is provided as a heat source included in the inverter. The plurality of inverter elements 110 are arranged on the surface 131 at intervals from each other. The plurality of inverter elements 110 are arranged at equal intervals. The plurality of inverter elements 110 may be arranged at random intervals depending on the heat generation condition of the inverter elements 110. The plurality of inverter elements 110 are provided on the side opposite to the air cooling fins 140 with the heat mass 130 interposed therebetween.

表面131には、複数のエアコン冷媒配管120がさらに設けられている。エアコン冷媒配管120は、車室空調用の冷媒(以下、エアコン冷媒ともいう)が流通する図2中の冷媒通路32を形成している。エアコン冷媒配管120は、互いに隣り合うインバータ素子110間に配置されている。エアコン冷媒配管120は、その両側に設けられる2つのインバータ素子110から等距離となる位置に配置されている。   A plurality of air conditioner refrigerant pipes 120 are further provided on the surface 131. The air conditioner refrigerant pipe 120 forms a refrigerant passage 32 in FIG. 2 through which a refrigerant for air conditioning in the passenger compartment (hereinafter also referred to as an air conditioner refrigerant) flows. The air conditioner refrigerant pipe 120 is disposed between the inverter elements 110 adjacent to each other. The air conditioner refrigerant pipe 120 is disposed at a position equidistant from the two inverter elements 110 provided on both sides thereof.

裏面136には、空冷フィン140が設けられている。空冷フィン140は、熱伝導性に優れた材料により形成されている。空冷フィン140は、アルミニウムや銅などの金属から形成されている。空冷フィン140は、裏面136から突出し、ヒートマス130から遠ざかる方向に延びている。裏面136を正面から見た場合に、空冷フィン140は、複数のインバータ素子110が設けられた領域に重なる領域に設けられている。空冷フィン140には、車両の走行風、もしくは図示しないファンからの送風が冷却風として供給される。   Air cooling fins 140 are provided on the back surface 136. The air cooling fin 140 is made of a material having excellent heat conductivity. The air-cooling fin 140 is made of a metal such as aluminum or copper. The air cooling fin 140 protrudes from the back surface 136 and extends in a direction away from the heat mass 130. When the back surface 136 is viewed from the front, the air cooling fins 140 are provided in a region overlapping the region where the plurality of inverter elements 110 are provided. The air cooling fins 140 are supplied with driving air from the vehicle or air from a fan (not shown) as cooling air.

インバータ素子110と空冷フィン140とは、ヒートマス130を挟んで互いに反対側に設けられ、エアコン冷媒配管120と空冷フィン140とは、ヒートマス130を挟んで互いに反対側に設けられている。ヒートマス130を挟んでエアコン冷媒配管120と空冷フィン140とが反対側に設けられ、エアコン冷媒配管120とインバータ素子110とが同じ側に設けられている。インバータ素子110とエアコン冷媒配管120との間の距離は、空冷フィン140とエアコン冷媒配管120との間の距離よりも小さいことが望ましい。   The inverter element 110 and the air cooling fin 140 are provided on opposite sides of the heat mass 130, and the air conditioner refrigerant pipe 120 and the air cooling fin 140 are provided on the opposite sides of the heat mass 130. The air conditioner refrigerant pipe 120 and the air cooling fin 140 are provided on the opposite side with the heat mass 130 interposed therebetween, and the air conditioner refrigerant pipe 120 and the inverter element 110 are provided on the same side. It is desirable that the distance between the inverter element 110 and the air conditioner refrigerant pipe 120 is smaller than the distance between the air cooling fin 140 and the air conditioner refrigerant pipe 120.

ヒートマス130には、ヒートマス内タンク150が形成されている。ヒートマス内タンク150は、表面131と裏面136との間の中空部により形成されている。裏面136を正面から見た場合に、ヒートマス内タンク150は、複数のインバータ素子110が設けられた領域に重なる領域に設けられている。ヒートマス内タンク150には、熱伝達媒体が配置される。ヒートマス内タンク150には、冷媒通路32に流通されるエアコン冷媒とは異なる熱伝達媒体が配置される。ヒートマス内タンク150には、冷媒通路32に流通されるエアコン冷媒よりも大きい比熱を有する熱伝達媒体が配置される。本実施の形態では、ヒートマス内タンク150に、冷却水(LLC:ロングライフクーラント)が配置される。   A heat mass tank 150 is formed in the heat mass 130. The heat mass inner tank 150 is formed by a hollow portion between the front surface 131 and the rear surface 136. When the back surface 136 is viewed from the front, the heat-mass internal tank 150 is provided in a region overlapping the region in which the plurality of inverter elements 110 are provided. A heat transfer medium is disposed in the heat mass tank 150. A heat transfer medium different from the air-conditioner refrigerant flowing in the refrigerant passage 32 is disposed in the heat mass inner tank 150. A heat transfer medium having a specific heat larger than that of the air conditioner refrigerant flowing in the refrigerant passage 32 is disposed in the heat mass inner tank 150. In the present embodiment, cooling water (LLC: long life coolant) is disposed in the heat mass inner tank 150.

冷却部30は、ピストンポンプ170およびタンク156をさらに有する。ピストンポンプ170は、図2中の冷媒通路32を流通する車室空調用の冷媒の圧力を利用して、ヒートマス内タンク150からタンク156に冷却水を排出する。タンク156は、ヒートマス内タンク150と接続して設けられ、冷却水を貯留する。   The cooling unit 30 further includes a piston pump 170 and a tank 156. The piston pump 170 discharges the cooling water from the heat mass inner tank 150 to the tank 156 using the pressure of the refrigerant for passenger compartment air conditioning that flows through the refrigerant passage 32 in FIG. The tank 156 is provided in connection with the heat mass tank 150 and stores cooling water.

ピストンポンプ170は、ヒートマス内タンク150および冷媒通路32と接続されている。ピストンポンプ170は、シリンダ内で往復運動可能なピストン170pを有する。冷媒通路32からピストンポンプ170に導かれたエアコン冷媒は、ピストン170pに圧力を作用させ、その圧力が一定値以上となった場合に、ピストン170pは、ヒートマス内タンク150内のエアコン冷媒をタンク156に押し出すように作動する。すなわち、ピストンポンプ170は、エアコン冷媒が循環する系統内圧を検知して作動するように設けられている。   The piston pump 170 is connected to the heat mass inner tank 150 and the refrigerant passage 32. The piston pump 170 has a piston 170p that can reciprocate within the cylinder. The air-conditioner refrigerant guided from the refrigerant passage 32 to the piston pump 170 applies pressure to the piston 170p, and when the pressure exceeds a certain value, the piston 170p causes the air-conditioner refrigerant in the heat mass inner tank 150 to be transferred to the tank 156. Operates to extrude. That is, the piston pump 170 is provided so as to operate by detecting the system internal pressure through which the air-conditioning refrigerant circulates.

タンク156は、冷却水を貯留可能な形状を有する。本実施の形態では、タンク156が、有底の円筒形状を有する。タンク156は、温度調整された空調用空気が流入可能な車室内に設けられてもよいし、空調用空気が流入可能な車室内とは区画された車室外に設けられてもよい。前者の一例として、タンク156は、車両の乗員スペースであるキャビンに設けられる。後者の一例として、タンク156は、図1中のエンジン100が収容されるエンジンコンパートメントに設けられる。この場合、タンク156は、エンジンコンパートメント内に流入する走行風の経路上に配置されることが好ましい。   The tank 156 has a shape capable of storing cooling water. In the present embodiment, the tank 156 has a bottomed cylindrical shape. The tank 156 may be provided in a vehicle interior in which air-conditioning air whose temperature is adjusted can flow, or may be provided outside the vehicle compartment partitioned from the vehicle interior in which air-conditioning air can flow. As an example of the former, the tank 156 is provided in a cabin that is a passenger space of the vehicle. As an example of the latter, the tank 156 is provided in an engine compartment in which the engine 100 in FIG. 1 is accommodated. In this case, it is preferable that the tank 156 is disposed on the path of the traveling wind flowing into the engine compartment.

タンク156は、空冷フィン157を有する。空冷フィン157は、タンク156と、その周囲空間との接触面積を増やすようにひだ状に形成されている。空冷フィン157は、タンク156に貯留された冷却水からタンク156の周囲空間に放熱するための放熱部として設けられている。   The tank 156 has air cooling fins 157. The air cooling fins 157 are formed in a pleat shape so as to increase the contact area between the tank 156 and the surrounding space. The air cooling fin 157 is provided as a heat radiating part for radiating heat from the cooling water stored in the tank 156 to the space around the tank 156.

冷却部30は、弾性体であるバネ176と、ピストン177とをさらに有する。バネ176およびピストン177は、タンク156に貯留された冷却水をヒートマス内タンク150に供給する供給機構部として設けられている。   The cooling unit 30 further includes a spring 176 that is an elastic body and a piston 177. The spring 176 and the piston 177 are provided as a supply mechanism that supplies the cooling water stored in the tank 156 to the heat mass tank 150.

ピストン177は、タンク156内で往復運動可能なように設けられている。ピストン177は、タンク156に貯留された冷却水と接触している。ピストン177の往復運動に伴って、タンク156における冷却水の容量が増減する。バネ176は、ピストン177に対して、ピストン177がタンク156から冷却水を押し出す方向の弾性力を作用させている。   The piston 177 is provided so as to reciprocate within the tank 156. The piston 177 is in contact with the cooling water stored in the tank 156. As the piston 177 reciprocates, the capacity of the cooling water in the tank 156 increases or decreases. The spring 176 applies an elastic force to the piston 177 in a direction in which the piston 177 pushes cooling water from the tank 156.

EV機器31が高温になることを回避してハイブリッドシステムを安定的に動作させるには、車両始動時から、EV機器31(本実施の形態では、インバータ)の冷却能力を全うさせる必要がある。しかしながら、インバータの冷却にエアコン冷媒を利用する冷却部30においては、圧縮機(コンプレッサ)12が十分に冷媒を圧縮して蒸気圧縮式冷凍サイクル10のシステムが安定するまでの間、十分な冷媒能力が確保されない可能性がある。特に、ヒートパイプ運転モードでは、インバータの搭載位置がエンジンコンパートメント内の上部であるため、長期間放置された場合に冷却部30内の冷媒が自然枯渇状態となり、冷却開始(冷媒循環)までに長時間を要することが考えられる。   In order to avoid the EV device 31 from becoming high temperature and to operate the hybrid system stably, it is necessary to satisfy the cooling capacity of the EV device 31 (inverter in the present embodiment) from the start of the vehicle. However, in the cooling unit 30 that uses air-conditioner refrigerant for cooling the inverter, sufficient refrigerant capacity is obtained until the compressor (compressor) 12 sufficiently compresses the refrigerant and the system of the vapor compression refrigeration cycle 10 is stabilized. May not be secured. In particular, in the heat pipe operation mode, since the inverter is mounted in the upper part of the engine compartment, the refrigerant in the cooling unit 30 is naturally depleted when left for a long period of time, and is long before the start of cooling (refrigerant circulation). It may take time.

これに対して、本実施の形態における電気機器の冷却装置においては、上記のとおり、エアコン冷媒の圧力を利用してヒートマス内タンク150からタンク156に冷却水を排出するピストンポンプ170が設けられている。このような構成により、冷媒通路32におけるエアコン冷媒の流通状態に応じて、インバータ素子110からの放熱をヒートマス内タンク150に冷却水を充満させた状態で行なうヒートマス冷却モードと、インバータ素子110からの放熱をヒートマス内タンク150を空にした状態で行なうエアコン冷媒冷却モードとを選択的に利用し、インバータを効率的に冷却することができる。   On the other hand, in the cooling apparatus for electrical equipment in the present embodiment, as described above, the piston pump 170 that discharges the cooling water from the heat mass inner tank 150 to the tank 156 using the pressure of the air conditioner refrigerant is provided. Yes. With such a configuration, the heat mass cooling mode in which heat is dissipated from the inverter element 110 in a state in which the heat mass inner tank 150 is filled with cooling water according to the flow state of the air conditioner refrigerant in the refrigerant passage 32, and the inverter element 110 The inverter can be efficiently cooled by selectively using the air-conditioner refrigerant cooling mode in which heat dissipation is performed in a state where the heat mass tank 150 is emptied.

より具体的に説明すると、図7中に示すように、車両始動時から蒸気圧縮式冷凍サイクル10のシステムが安定するまでの間、冷媒通路32に流通するエアコン冷媒の圧力は低い。このため、ピストンポンプ170が作動することはなく、ヒートマス内タンク150に冷却水が充満される。このとき、インバータ素子110で発生した熱は、主に、ヒートマス130を伝わってヒートマス内タンク150に配置された冷却水に吸熱され、さらに、ヒートマス内タンク150に配置された冷却水を媒体として空冷フィン140と伝わって、空冷フィン140に供給された冷却風に放熱される(ヒートマス冷却モード)。   More specifically, as shown in FIG. 7, the pressure of the air-conditioner refrigerant flowing through the refrigerant passage 32 is low from when the vehicle is started until the system of the vapor compression refrigeration cycle 10 is stabilized. For this reason, the piston pump 170 does not operate and the heat mass inner tank 150 is filled with cooling water. At this time, the heat generated in the inverter element 110 is mainly transmitted through the heat mass 130 and absorbed by the cooling water disposed in the heat mass inner tank 150, and further air-cooled using the cooling water disposed in the heat mass inner tank 150 as a medium. The heat is transmitted to the fin 140 and is radiated to the cooling air supplied to the air cooling fin 140 (heat mass cooling mode).

次に、図8中に示すように、冷媒通路32におけるエアコン冷媒の圧力が上昇していき、一定値以上となると、ピストンポンプ170が作動する。これにより、タンク156に設置されたバネ176の弾性力に抗しながら、ヒートマス内タンク150からタンク156に冷却水が押し出され、ヒートマス内タンク150が空となる。このとき、インバータ素子110で発生した熱は、主に、ヒートマス130およびエアコン冷媒配管120を伝わって、冷媒通路32を流通する冷媒に放熱される(エアコン冷媒冷却モード)。   Next, as shown in FIG. 8, when the pressure of the air-conditioner refrigerant in the refrigerant passage 32 rises and becomes equal to or higher than a certain value, the piston pump 170 is activated. Thus, while resisting the elastic force of the spring 176 installed in the tank 156, the cooling water is pushed out from the heat mass inner tank 150 to the tank 156, and the heat mass inner tank 150 becomes empty. At this time, the heat generated in the inverter element 110 is mainly transmitted through the heat mass 130 and the air conditioner refrigerant pipe 120 to be radiated to the refrigerant flowing through the refrigerant passage 32 (air conditioner refrigerant cooling mode).

ヒートマス内タンク150からタンク156に移された冷却水は、空冷フィン157を通じてタンク156の周囲空間に放熱する。冷媒通路32におけるエアコン冷媒の圧力が低下すると、タンク156に設置されたバネ176の弾性力によって、低温となったタンク156内の冷却水がヒートマス内タンク150に押し出される。これにより、再びヒートマス冷却モードが得られる。   The cooling water transferred from the heat mass inner tank 150 to the tank 156 radiates heat to the surrounding space of the tank 156 through the air cooling fins 157. When the pressure of the air-conditioner refrigerant in the refrigerant passage 32 decreases, the cooling water in the tank 156 that has become low temperature is pushed out to the heat mass tank 150 by the elastic force of the spring 176 installed in the tank 156. Thereby, the heat mass cooling mode is obtained again.

このように本実施の形態では、車両始動時から蒸気圧縮式冷凍サイクル10のシステムが安定するまでの間、エアコン冷媒による冷却性能が十分でないため、インバータ素子110からヒートマス内タンク150内の冷却水への放熱によって時間稼ぎをすることができる。一方、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の系統圧が上昇すると、エアコン冷媒による冷却が可能となるため、冷却水は不要となる。このため、エアコン冷媒の圧力を利用してヒートマス内タンク150内の冷却水をタンク156に戻す。   As described above, in the present embodiment, since the cooling performance by the air conditioner refrigerant is not sufficient from the time of starting the vehicle until the system of the vapor compression refrigeration cycle 10 is stabilized, the cooling water in the heat mass inner tank 150 is supplied from the inverter element 110. You can earn time by heat dissipation. On the other hand, when the system pressure of the vapor compression refrigeration cycle 10 is increased, cooling with an air-conditioning refrigerant is possible, and thus cooling water is not necessary. For this reason, the cooling water in the heat mass tank 150 is returned to the tank 156 using the pressure of the air conditioner refrigerant.

図9は、この発明の実施の形態における電気機器の冷却装置の第1変形例を示す断面図である。図9を参照して、本変形例では、図7および図8中の冷却部30と比較して、タンク156の替わりに、複数のタンクとしてのタンク156Aおよびタンク156Bが設けられ、バネ176に替わりに、複数の弾性体としてのバネ176Aおよびバネ176Bが設けられている。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first modification of the cooling apparatus for electric equipment in the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, in the present modification, a tank 156 </ b> A and a tank 156 </ b> B as a plurality of tanks are provided instead of the tank 156 as compared with the cooling unit 30 in FIGS. 7 and 8. Instead, a plurality of springs 176A and springs 176B as elastic bodies are provided.

タンク156Bは、ヒートマス内タンク150と接続して設けられ、タンク156Aは、タンク156Bと接続して設けられている。タンク156Aおよびタンク156Bには、各タンク内で往復運動可能なピストン177が設けられている。バネ176Aは、タンク156A内のピストン177に対して、ピストン177がタンク156Aから冷却水を押し出す方向の弾性力を作用させている。バネ176Bは、タンク156B内のピストン177に対して、ピストン177がタンク156Bから冷却水を押し出す方向の弾性力を作用させている。   The tank 156B is provided in connection with the tank 150 in the heat mass, and the tank 156A is provided in connection with the tank 156B. The tanks 156A and 156B are provided with pistons 177 that can reciprocate within the tanks. The spring 176A applies an elastic force in a direction in which the piston 177 pushes out the cooling water from the tank 156A to the piston 177 in the tank 156A. The spring 176B applies an elastic force in a direction in which the piston 177 pushes out the cooling water from the tank 156B to the piston 177 in the tank 156B.

バネ176Aおよびバネ176Bは、互いに異なるバネ定数を有する。バネ176Bのバネ定数は、バネ176Aのバネ定数よりも高い。   The spring 176A and the spring 176B have different spring constants. The spring constant of the spring 176B is higher than the spring constant of the spring 176A.

このように構成によれば、タンク156Bに貯留された冷却水に相対的に大きい弾性力が作用され、タンク156Aに貯留された冷却水に相対的に小さい弾性力が付与されるため、まず、タンク156Bに貯留された冷却水がヒートマス内タンク150に送られ、次に、タンク156Aに貯留された冷却水がヒートマス内タンク150に送られる。このため、雰囲気温度に置かれた複数のタンク内の冷却水を段階的にヒートマス内タンク150に供給することができる。   According to this configuration, a relatively large elastic force is applied to the cooling water stored in the tank 156B, and a relatively small elastic force is applied to the cooling water stored in the tank 156A. The cooling water stored in the tank 156B is sent to the heat mass inner tank 150, and then the cooling water stored in the tank 156A is sent to the heat mass inner tank 150. Therefore, the cooling water in the plurality of tanks placed at the ambient temperature can be supplied to the heat mass tank 150 step by step.

図10および図11は、この発明の実施の形態における電気機器の冷却装置の第2変形例を示す断面図である。図12は、図10および図11中の変形例における制御系を示すブロック図である。   10 and 11 are cross-sectional views showing a second modification of the cooling device for electric equipment in the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a block diagram showing a control system in the modification in FIGS. 10 and 11.

図10から図12を参照して、本変形例における電気機器の冷却装置は、A/C_ECU(Electronic Control Unit)190と、ヒートマス用温度センサ160とを有する。   Referring to FIGS. 10 to 12, the cooling device for an electric device according to this modification includes an A / C_ECU (Electronic Control Unit) 190 and a heat mass temperature sensor 160.

A/C_ECU190は、車両に搭載されたエアコン(A/C、Air Conditioner)を制御するとともに、EV機器31を冷却するためのエアコン冷媒冷却を制御する。ヒートマス用温度センサ160は、ヒートマス130の温度を測定するための温度測定部として設けられている。   The A / C_ECU 190 controls an air conditioner (A / C, Air Conditioner) mounted on the vehicle, and controls air conditioner refrigerant cooling for cooling the EV device 31. The heat mass temperature sensor 160 is provided as a temperature measurement unit for measuring the temperature of the heat mass 130.

本変形例では、ヒートマス用温度センサ160は、ヒートマス130に設けられ、ヒートマス130の温度を測定する。ヒートマス用温度センサ160は、表面131の近傍に設けられている。ヒートマス用温度センサ160と表面131との間の距離は、ヒートマス用温度センサ160と裏面136との間の距離よりも小さい。   In the present modification, the heat mass temperature sensor 160 is provided in the heat mass 130 and measures the temperature of the heat mass 130. The heat mass temperature sensor 160 is provided in the vicinity of the surface 131. The distance between the heat mass temperature sensor 160 and the front surface 131 is smaller than the distance between the heat mass temperature sensor 160 and the back surface 136.

冷却部30は、バルブ機構としての高圧カットバルブ181をさらに有する。高圧カットバルブ181は、ピストンポンプ170に設けられている。高圧カットバルブ181は、A/C_ECU190からの指令を受けて、ピストンポンプ170に伝達されるエアコン冷媒の圧力を一時的に低減させるように作動する。   The cooling unit 30 further includes a high-pressure cut valve 181 as a valve mechanism. The high pressure cut valve 181 is provided in the piston pump 170. The high-pressure cut valve 181 operates in response to a command from the A / C_ECU 190 to temporarily reduce the pressure of the air-conditioner refrigerant transmitted to the piston pump 170.

高圧カットバルブ181の制御についてより具体的に説明すると、まず、図10中に示すヒートマス内タンク150が空とされているエアコン冷媒冷却モード時に、ヒートマス用温度センサ160により、ヒートマス130の温度T1を測定する。A/C_ECU190は、ヒートマス130の温度T1が、予め定められたθ1以上であるか否かを判断する。θ1は、ヒートマス130の温度上昇率から、現状のエアコン冷媒冷却では間に合っていないと判断する時の温度である。   More specifically, the control of the high-pressure cut valve 181 will be described. First, in the air-conditioner refrigerant cooling mode in which the heat mass tank 150 shown in FIG. taking measurement. A / C_ECU 190 determines whether or not temperature T1 of heat mass 130 is equal to or higher than a predetermined θ1. θ1 is a temperature at which it is determined from the temperature increase rate of the heat mass 130 that the current air-conditioner refrigerant cooling is not in time.

T1<θ1である場合、一定時間後に再びヒートマス用温度センサ160によるヒートマス130の温度測定を実施する。一方、T1≧θ1である場合、A/C_ECU190は、高圧カットバルブ181に対して作動の指令を出す。高圧カットバルブ181の作動により、ピストンポンプ170に伝達されるエアコン冷媒の圧力を一時的に低減され、その結果、ピストン170pが押し戻されて、ヒートマス内タンク150に冷却水が流入する。これにより、インバータ素子110からエアコン冷媒への放熱に、ヒートマス内タンク150に配置された冷却水および空冷フィン140に供給される冷却風への放熱が加わって、インバータ素子110を効率的に冷却することができる。   When T1 <θ1, the temperature of the heat mass 130 is measured again by the heat mass temperature sensor 160 after a predetermined time. On the other hand, when T1 ≧ θ1, the A / C_ECU 190 issues an operation command to the high-pressure cut valve 181. By the operation of the high-pressure cut valve 181, the pressure of the air-conditioner refrigerant transmitted to the piston pump 170 is temporarily reduced. As a result, the piston 170 p is pushed back, and the cooling water flows into the heat mass inner tank 150. As a result, the heat dissipation from the inverter element 110 to the air conditioner refrigerant is added to the cooling water disposed in the heat mass tank 150 and the cooling air supplied to the air cooling fins 140, thereby efficiently cooling the inverter element 110. be able to.

図13は、比較のための冷却部の構造を示す断面図である。図13を参照して、本比較例では、エアコン冷媒配管120がヒートマス130に内蔵されている。表面131には、複数のインバータ素子110が設けられ、裏面136には、空冷フィン140が設けられている。インバータ素子110と空冷フィン140との間にエアコン冷媒配管120が配置されている。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a cooling unit for comparison. Referring to FIG. 13, in this comparative example, air conditioner refrigerant pipe 120 is built in heat mass 130. A plurality of inverter elements 110 are provided on the front surface 131, and air cooling fins 140 are provided on the back surface 136. An air conditioner refrigerant pipe 120 is disposed between the inverter element 110 and the air cooling fin 140.

このような構成を備える比較例においては、インバータ素子110から見て、エアコン冷媒配管120と空冷フィン140とが同じ側に配置されている。エアコン冷媒配管120を流通する冷媒の温度は、空冷フィン140に供給される冷却風の温度よりも低いため、この場合、エアコン冷媒配管120を流通する冷媒が、インバータ素子110で発生した熱を吸熱するだけでなく、空冷フィン140に供給された冷却風(空気)からも大量に吸熱してしまう。結果、エアコン冷媒によるインバータ素子110で発生した熱の放熱効果が損なわれる懸念がある。   In the comparative example having such a configuration, the air conditioner refrigerant pipe 120 and the air cooling fin 140 are arranged on the same side as viewed from the inverter element 110. Since the temperature of the refrigerant flowing through the air-conditioner refrigerant pipe 120 is lower than the temperature of the cooling air supplied to the air-cooling fins 140, in this case, the refrigerant flowing through the air-conditioner refrigerant pipe 120 absorbs heat generated by the inverter element 110. In addition to this, a large amount of heat is also absorbed from the cooling air (air) supplied to the air-cooling fins 140. As a result, there is a concern that the heat radiation effect of the heat generated in the inverter element 110 by the air conditioner refrigerant is impaired.

これに対して、本実施の形態における電気機器の冷却装置においては、ヒートマス130を挟んでエアコン冷媒配管120と空冷フィン140とが反対側に設けられ、エアコン冷媒配管120とインバータ素子110とが同じ側に設けられている。このような構成により、空冷フィン140からエアコン冷媒配管120を流通するエアコン冷媒への放熱を抑制しつつ、インバータ素子110からエアコン冷媒配管120を流通するエアコン冷媒への放熱を促進させることができる。これにより、エアコン冷媒によるEV機器31の冷却効率を向上させることができる。   On the other hand, in the cooling apparatus for electric equipment according to the present embodiment, air conditioner refrigerant pipe 120 and air cooling fin 140 are provided on opposite sides with heat mass 130 interposed therebetween, and air conditioner refrigerant pipe 120 and inverter element 110 are the same. On the side. With such a configuration, it is possible to promote heat dissipation from the inverter element 110 to the air conditioner refrigerant flowing through the air conditioner refrigerant pipe 120 while suppressing heat dissipation from the air cooling fin 140 to the air conditioner refrigerant flowing through the air conditioner refrigerant pipe 120. Thereby, the cooling efficiency of the EV equipment 31 by the air conditioner refrigerant can be improved.

以上に説明した、この発明の実施の形態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、EV機器31に含まれる発熱源としてのインバータ素子110を冷却するための冷却部30を備える。冷却部30は、インバータ素子110が設けられる第1表面としての表面131と、表面131の裏側に配置される第2表面としての裏面136とを有し、インバータ素子110で発生した熱を伝える伝熱部材としてのヒートマス130と、裏面136に設けられ、ヒートマス130を通じて伝えられた熱を放熱するフィン部としての空冷フィン140と、表面131に設けられ、車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路32を形成する冷媒通路形成部材としてのエアコン冷媒配管120とを含む。ヒートマス130には、表面131と裏面136との間に設けられ、冷媒通路32を流通する冷媒とは異なる熱伝達媒体としての冷却水が配置される熱伝達媒体空間としてのヒートマス内タンク150が形成される。冷却部30は、ヒートマス内タンク150と接続して設けられ、冷却水を貯留可能なタンク156と、車室空調用の冷媒の圧力を利用して、ヒートマス内タンク150からタンク156に冷却水を排出する排出機構部としてのピストンポンプ170とをさらに含む。   The structure of the electric device cooling apparatus according to the embodiment of the present invention described above will be described together. The electric device cooling apparatus according to the present embodiment is an EV apparatus 31 as an electric apparatus mounted on a vehicle. It is a cooling device. The electric device cooling apparatus includes a cooling unit 30 for cooling the inverter element 110 as a heat source included in the EV device 31. The cooling unit 30 has a surface 131 as a first surface on which the inverter element 110 is provided and a back surface 136 as a second surface disposed on the back side of the surface 131, and transfers heat generated in the inverter element 110. A heat mass 130 as a heat member, an air cooling fin 140 as a fin portion that is provided on the back surface 136 and dissipates heat transmitted through the heat mass 130, and a refrigerant passage that is provided on the surface 131 and through which a refrigerant for air conditioning of the vehicle compartment flows. And an air conditioner refrigerant pipe 120 as a refrigerant passage forming member for forming the refrigerant. In the heat mass 130, a tank 150 in the heat mass is formed as a heat transfer medium space provided between the front surface 131 and the back surface 136 and in which cooling water as a heat transfer medium different from the refrigerant flowing through the refrigerant passage 32 is arranged. Is done. The cooling unit 30 is provided in connection with the heat mass tank 150 and uses the tank 156 capable of storing the cooling water and the pressure of the refrigerant for the passenger compartment air conditioning to supply the cooling water from the heat mass tank 150 to the tank 156. It further includes a piston pump 170 as a discharge mechanism for discharging.

このように構成された、この発明の実施の形態における電気機器の冷却装置によれば、冷媒通路32をエアコン冷媒が循環するまでの間、ヒートマス冷却モードを利用し、その後、エアコン冷媒冷却モードを利用することによって、インバータ素子110を安定して冷却することができる。さらに本実施の形態では、ヒートマス内タンク150からの冷却水の排出にエアコン冷媒の圧力を利用するため、ウォータポンプを使用することなく、ヒートマス冷却モードからエアコン冷媒冷却モードへの切り替えを行なうことができる。   According to the electrical apparatus cooling device in the embodiment of the present invention configured as described above, the heat mass cooling mode is used until the air conditioner refrigerant circulates through the refrigerant passage 32, and then the air conditioner refrigerant cooling mode is set. By utilizing, the inverter element 110 can be cooled stably. Further, in the present embodiment, since the pressure of the air conditioner refrigerant is used to discharge the cooling water from the heat mass tank 150, it is possible to switch from the heat mass cooling mode to the air conditioner refrigerant cooling mode without using a water pump. it can.

なお、本発明が適用される、エアコン冷媒を用いた電気機器の冷却装置は、図2中に示す冷却システムに限られない。たとえば、熱交換器14に冷媒を過冷却する冷却性能を待たせることによって、熱交換器15を省略した冷却システムとしてもよいし、熱交換器18とは別の目的で周囲の空気の熱を吸熱する熱交換器を、熱交換器18と並列に設けた冷却システムとしてもよい。   In addition, the cooling device of the electric equipment using the air-conditioner refrigerant to which the present invention is applied is not limited to the cooling system shown in FIG. For example, a cooling system in which the heat exchanger 15 is omitted by allowing the heat exchanger 14 to wait for a cooling performance for supercooling the refrigerant may be used, or the heat of the surrounding air may be used for a purpose other than the heat exchanger 18. The heat exchanger that absorbs heat may be a cooling system provided in parallel with the heat exchanger 18.

また、本発明における電気機器の冷却装置は、エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド自動車のみならず、電動機のみを動力源とする電気自動車にも適用可能である。   Moreover, the cooling device for electric equipment according to the present invention is applicable not only to a hybrid vehicle using an engine and an electric motor as power sources, but also to an electric vehicle using only an electric motor as a power source.

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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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。   The present invention is applied to a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle on which electric devices such as a motor generator and an inverter are mounted.

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、21,22,23,24,25,26,27,32,34,36,36a,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 エアコン冷媒配管、130 ヒートマス、131 表面、136 裏面、140,157 空冷フィン、150 ヒートマス内タンク、156,156A,156B タンク、160 ヒートマス用温度センサ、170 ピストンポンプ、170p,177 ピストン、176,176A,176B バネ、181 高圧カットバルブ、200 駆動ユニット、400 走行用バッテリ、500,600 ケーブル、1000 車両。   10 Vapor compression refrigeration cycle, 12 compressor, 14, 15, 18 heat exchanger, 16 expansion valve, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 32, 34, 36, 36a, 36b, 51 refrigerant Passage, 28 Flow control valve, 30 Cooling unit, 31 EV equipment, 40 Gas-liquid separator, 42 Condenser fan, 52 Switching valve, 54 Check valve, 57, 58 Valve, 60 Ground, 90 Duct, 91 Duct inlet, 92 Duct outlet, 93 fan, 100 engine, 110 inverter element, 120 air conditioner refrigerant piping, 130 heat mass, 131 front surface, 136 back surface, 140,157 air cooling fin, 150 heat mass tank, 156, 156A, 156B tank, 160 heat mass temperature sensor , 170 piston pump, 170p, 177 piston, 1 6,176A, 176B spring, 181 a high-pressure cut valve 200 drive unit, 400 running battery, 500, 600 cable, 1000 vehicles.

Claims (5)

車両に搭載された電気機器の冷却装置であって、
電気機器に含まれる発熱源を冷却するための冷却部を備え、
前記冷却部は、
前記発熱源が設けられる第1表面と、前記第1表面の裏側に配置される第2表面とを有し、前記発熱源で発生した熱を伝える伝熱部材と、
前記第2表面に設けられ、前記伝熱部材を通じて伝えられた熱を放熱するフィン部と、
前記第1表面に設けられ、車室空調用の冷媒が流通する冷媒通路を形成する冷媒通路形成部材とを含み、
前記伝熱部材には、前記第1表面と前記第2表面との間に設けられ、前記冷媒通路を流通する冷媒とは異なる熱伝達媒体が配置される熱伝達媒体空間が形成され、
前記冷却部は、
前記熱伝達媒体空間と接続して設けられ、熱伝達媒体を貯留可能なタンクと、
車室空調用の冷媒の圧力を利用して、前記熱伝達媒体空間から前記タンクに熱伝達媒体を排出する排出機構部とをさらに含む、電気機器の冷却装置。
A cooling device for electric equipment mounted on a vehicle,
It has a cooling part for cooling the heat source included in the electrical equipment,
The cooling part is
A heat transfer member having a first surface on which the heat generation source is provided and a second surface disposed on the back side of the first surface, and transferring heat generated by the heat generation source;
A fin portion provided on the second surface for radiating heat transferred through the heat transfer member;
A refrigerant passage forming member that is provided on the first surface and forms a refrigerant passage through which a refrigerant for vehicle compartment air conditioning flows.
The heat transfer member is provided with a heat transfer medium space provided between the first surface and the second surface and in which a heat transfer medium different from the refrigerant flowing through the refrigerant passage is disposed,
The cooling part is
A tank provided in connection with the heat transfer medium space and capable of storing the heat transfer medium;
A cooling device for an electrical device, further comprising: a discharge mechanism that discharges the heat transfer medium from the heat transfer medium space to the tank using a pressure of a refrigerant for air conditioning in the passenger compartment.
前記排出機構部は、前記熱伝達媒体空間と接続して設けられ、車室空調用の冷媒の圧力が作用されるピストンポンプを含み、
前記ピストンポンプは、車室空調用の冷媒の圧力が所定値以上となった場合に、前記熱伝達媒体空間から熱伝達媒体を押し出すように作動する、請求項1に記載の電気機器の冷却装置。
The discharge mechanism includes a piston pump that is connected to the heat transfer medium space and is acted on by a refrigerant pressure for vehicle compartment air conditioning.
2. The cooling device for an electric device according to claim 1, wherein the piston pump operates to push out a heat transfer medium from the heat transfer medium space when a pressure of a refrigerant for air conditioning in the passenger compartment reaches a predetermined value or more. .
前記冷却部は、前記排出機構部に伝達される車室空調用の冷媒の圧力を一時的に低減させるバルブ機構をさらに含む、請求項1または2に記載の電気機器の冷却装置。   The cooling device for an electric device according to claim 1, wherein the cooling unit further includes a valve mechanism that temporarily reduces a pressure of a refrigerant for passenger compartment air conditioning transmitted to the discharge mechanism unit. 前記伝熱部材の温度を測定するための温度測定部と、
前記温度測定部で測定された温度T1に基づいて、前記バルブ機構の動作を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、T1の値がθ1(θ1は、予め設定された閾値)以上である場合に、前記排出機構部に伝達される車室空調用の冷媒の圧力を低減させるように、前記バルブ機構を動作させる、請求項3に記載の電気機器の冷却装置。
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the heat transfer member;
A control unit for controlling the operation of the valve mechanism based on the temperature T1 measured by the temperature measurement unit;
When the value of T1 is equal to or greater than θ1 (θ1 is a preset threshold value), the control unit reduces the pressure of the refrigerant for vehicle compartment air conditioning transmitted to the discharge mechanism unit. The apparatus for cooling an electric device according to claim 3, wherein the mechanism is operated.
前記タンクは、前記タンクに貯留された熱伝達媒体から前記タンクの周囲に放熱する放熱部を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の電気機器の冷却装置。   5. The cooling device for an electric device according to claim 1, wherein the tank includes a heat radiating portion that radiates heat from a heat transfer medium stored in the tank to the periphery of the tank. 6.
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