JP4737002B2 - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子素子を冷媒の気化熱により冷却する沸騰冷却装置に関し、特に、内燃機関を備える車両に搭載される電子素子を冷却する沸騰冷却装置に関する。

近年、サイリスタやパワートランジスタ等の電子素子の性能の向上は著しく、それに対応して電子素子からの発熱量が大きくなっている。一方、たとえば電動機と直流バッテリとを搭載する電気自動車（この電気自動車には、ハイブリッド自動車、燃料電池車を含む。）ではインバータにより電力変換を行なって、直流バッテリから電動機に電力を供給している。電動機の定格出力の上昇に伴い、このようなインバータ等の電子素子の発熱量も上昇し、十分な冷却対策が必要になっている。

車両においては、搭載スペースに制約があるので、インバータ等の電子素子、電子素子を収納するケースおよび電子素子の冷却装置の小型化が要求されている。この小型化によって、電子素子の発熱密度は一層上昇する傾向にある。そのため、車両に搭載される電子素子の冷却装置においては、冷却効率と小型化との両立が必要になる。このような冷却装置に関して、以下の公報に開示された技術がある。

特開２００２−４８６０号公報（特許文献１）は、ハイブリッド電気自動車用冷却装置において、冷却系のコンパクト化と冷却性能とを両立する技術を開示する。この公報に開示されたハイブリッド電気自動車用冷却装置は、内燃機関などのエンジンにより駆動される発電機と、これにより得られた電力によってインバータを介して駆動される電動機とを備えるハイブリッド電気自動車において、発電機、電動機およびインバータにそれぞれ設けられる冷却ジャケットであって、インバータの冷却ジャケットと発電機および電動機の冷却ジャケットとを冷却ファンを備えたラジエータ（放熱器）に対して並列に配管して、電動ポンプなどの圧送手段により冷媒を環流させるよう構成される冷却ジャケットと、インバータに設けられた冷却ジャケットの入口側に設けられる可変の絞り手段と、インバータモジュール出口の冷却温度をモニタし、インバータの熱負荷が大きいときは、冷媒の飽和温度近辺となるように可変の絞り手段を制御する一方、インバータの熱負荷が小さいときは、飽和温度よりも低い値である規定値以下となるように冷却ファンの作動を制御する制御装置とを含む。

この公報に開示されたハイブリッド電気自動車用冷却装置によると、構造が複雑で比較的発熱密度が小さい発電機および電動機は、液相の対流熱伝達で冷却される。発熱密度が大きいインバータは、液相の対流熱伝達より冷却効率がよい沸騰熱伝達で冷却される。液相の対流熱伝達および沸騰熱伝達には共通の冷媒が用いられる。これにより、放熱器、電動ポンプ、リザーブタンクなどの部品を共通化できる。そのため、冷却系のコンパクト化と冷却性能とを両立することができる。
特開２００２−４８６０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド電気自動車用冷却装置においては、発電機、電動機およびインバータを冷却する冷媒が、エンジン冷却系の放熱器とは別の専用の空冷の放熱器で冷却される。空冷の放熱器は、水冷の放熱器に比べて伝熱面積を大きくする必要があり大型化してしまう。そのため、冷却装置をさらに小型化する必要があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却性能を向上させつつ小型化が可能な沸騰冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る沸騰冷却装置は、内燃機関を備える車両に搭載される電子素子を沸騰熱伝達により冷却する。この沸騰冷却装置は、電子素子に近接した位置に設けられ、第１の冷媒が沸騰するときの気化熱により電子素子を冷却するための第１の冷却手段と、第１の冷却手段に接続され、第１の冷媒が循環する第１の循環路と、内燃機関を冷却する、熱伝達率が空気よりも大きい第２の冷媒が循環する第２の循環路と、第１の循環路の一部と第２の循環路の一部とが近接した位置に設けられ、第２の冷媒を用いて第１の冷媒を冷却するための第２の冷却手段とを含む。

第１の発明によると、第１の冷却手段は、電子素子に近接した位置に設けられ、第１の冷媒が沸騰するときの気化熱により発熱する電子素子を冷却する。そのため、空冷や水冷に比べて、電子素子をより効率的に冷却することができるとともに、伝熱面積を小さくして第１の冷却手段を小型化することができる。第２の冷却手段は、第１の冷媒が循環する第１の循環路の一部と、第２の冷媒が循環する第２の循環路の一部とが近接した位置に設けられ、第２の冷媒を用いて第１の冷媒を冷却する。この第２の冷媒は、熱伝達率が空気よりも大きい。そのため、空冷に比べて、伝熱面積を小さくして第２の冷却手段を小型化することができる。さらに、第２の冷媒は、内燃機関を冷却する冷媒である。すなわち、内燃機関および第１の冷媒が共通の第２の冷媒で冷却される。そのため、第１の冷媒を専用冷媒で冷却する場合と比べて、たとえば、その専用冷媒を貯留するリザーブタンク、専用冷媒を循環させる電動ポンプ、専用冷媒の熱を放出する放熱器などを新たに設ける必要がない。さらに、たとえば、第１の循環路内で第１の冷媒を自然対流させる場合は、第１の冷媒専用の電動ポンプ、第１の冷媒専用のリザーブタンクを新たに設ける必要がない。その結果、冷却性能を向上させつつ小型化が可能な沸騰冷却装置を提供することができる。

第２の発明に係る沸騰冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、第２の冷却手段は、気化した第１の冷媒が循環する第１の循環路の一部と第２の循環路の一部とが近接した位置に設けられる。

第２の発明によると、気化した第１の冷媒が循環する第１の循環路の一部と第２の循環路の一部とが近接する。これにより、気化した第１の冷媒の熱が第２の冷媒に伝達される。そのため、気化した第１の冷媒を第２の冷媒を用いて凝縮することができる。

第３の発明に係る沸騰冷却装置においては、第１または第２の発明の構成に加えて、第１の循環路は、第２の循環路に対して独立して設けられる。第１の循環路は、第２の冷媒の温度より高い飽和温度である第１の冷媒が循環する。

第３の発明によると、第１の循環路を第２の循環路に対して独立して設けられる。そのため、第１の冷媒の温度と第２の冷媒の温度とを異なる値にすることができる。さらに、第１の冷媒の成分を第２の冷媒の成分と異なるように選定することができるとともに、第１の循環路を小型化して第１の循環路の内圧を容易に調整することができる。このような成分の選定や内圧の調整により、第１の循環路には、第２の冷媒の温度より高い飽和温度である第１の冷媒が循環する。これにより、気化した第１の冷媒の温度を第２の冷媒を用いて飽和温度に低下させて、第１の冷媒を凝縮することができる。

第４の発明に係る沸騰冷却装置においては、第１または第２の発明の構成に加えて、第１の循環路は、第２の循環路に対して独立して設けられる。第１の循環路は、第２の冷媒の温度より高く、かつ電子素子が正常に作動する最高温度より低い飽和温度である第１の冷媒が循環する。

第４の発明によると、第１の循環路は、第２の循環路に対して独立して設けて、第１の冷媒の温度と第２の冷媒の温度とを異なる値にする。さらに、第１の冷媒の成分を選定したり第１の循環路の内圧を調整したりすることを可能にする。このような成分の選定や内圧の調整により、第１の循環路には、第２の冷媒の温度より高い飽和温度である第１の冷媒が循環する。そのため、気化した第１の冷媒の温度を第２の冷媒を用いて飽和温度に低下させて、第１の冷媒を凝縮することができる。さらに、第１の冷媒の飽和温度は、電子素子が正常に作動する最高温度より低い。これにより、電子素子を沸騰冷媒の気化熱により冷却して、電子素子の温度を正常に作動する温度に維持することができる。

第５の発明に係る沸騰冷却装置においては、第１〜第４のいずれかの発明の構成に加えて、第１の冷却手段は、第１の冷媒の蒸発器である。第２の冷却手段は、第１の冷媒の凝縮器である。

第５の発明によると、蒸発器で蒸発した第１の冷媒を、凝縮器で凝縮することができる。

第６の発明に係る沸騰冷却装置は、第１〜第５のいずれかの発明の構成に加えて、第２の冷媒の放熱器をさらに含む。

第６の発明によると、内燃機関の熱と第１の冷媒の熱とを吸収した第２の冷媒は、１つの放熱器で冷却される。これにより、第１の冷媒を専用冷媒で冷却する場合と比べて、専用冷媒の熱を放出する放熱器を新たに設ける必要がなく、沸騰冷却装置を小型化することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下においては、本実施の形態に係る冷却装置を、ハイブリッド自動車に適用した形態を説明するが、本発明に係る冷却装置はハイブリッド自動車に適用されることに限定されない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る沸騰冷却装置について説明する。沸騰冷却装置を搭載するハイブリッド自動車は、エンジン１０と、インバータ２０と、蒸発器３０と、凝縮器４０と、循環路５０と、電動ポンプ６０と、ラジエータ７０と、リザーブタンク８０と、ＬＬＣ（Long Life Coolant）循環路１００とを含む。なお、以下の説明においては、図１の紙面の上方を現実の上方として、図１の紙面の下方を現実の下方として説明する。なお、方向はこれに限定されない。

エンジン１０は、ハイブリッド自動車の駆動源の１つであり、駆動することにより熱を発生する。

インバータ２０は、駆動用バッテリ（図示せず）からの直流電流を交流電流に変換して、駆動源の１つであるモータに供給する。インバータ２０は、直流電流を交流電流に変換する際に発熱する。インバータ２０を構成する素子には、後述する沸騰冷媒の飽和温度より高い温度であっても正常に作動するような材料が用いられる。

蒸発器３０は、インバータ２０に接触して設けられ、内部に沸騰冷媒が循環する循環路５０の一部を構成する循環路５０Ａを含む。蒸発器３０は、インバータ２０の熱を循環路５０Ａに伝達して、沸騰冷媒を沸騰させて気化させる。

凝縮器４０は、蒸発器３０の上方に設けられ、循環路５０の一部を構成する循環路５０ＣとＬＬＣ循環路１００の一部を構成するＬＬＣ循環路１００Ａとが近接した位置に設けられる。凝縮器４０は、循環路５０Ｃを循環する沸騰冷媒の熱をＬＬＣ循環路１００Ａを循環するＬＬＣに伝達させることで、気化した沸騰冷媒を凝縮する。

循環路５０は、沸騰冷媒を自然対流させる通路であり、ＬＬＣ循環路１００とは独立して構成される。循環路５０は、循環路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄから構成される。インバータ２０が作動していない状態では、沸騰冷媒は液体として循環路５０Ａに滞留している。インバータ２０の熱により、沸騰冷媒は循環路５０Ａで沸騰する。沸騰して気化した冷媒蒸気は循環路５０Ｂを上昇して循環路５０Ｃに達する。循環路５０Ｃに達した冷媒蒸気は、ＬＬＣ循環路１００Ａを循環するＬＬＣで冷却され凝縮する。凝縮して液化した冷媒は循環路５０Ｄを下降し、再び循環路５０Ａに戻る。なお、循環路５０の構造は、これに限定されない。また、循環路５０は、沸騰冷媒を自然対流ではなく強制対流させる構造であってもよい。

循環路５０を循環する沸騰冷媒の飽和温度は、冷媒成分の選定や循環路５０の内圧の調整により、ＬＬＣの温度に比べて高く、かつインバータ２０が正常に作動する最高温度より低く設定されている。

電動ポンプ６０は、エンジン１０およびモータにより作動され、ＬＬＣをＬＬＣ循環路１００に循環させる。

ラジエータ７０は、ＬＬＣが流れるチューブ（図示せず）と、チューブに接触するフィン（図示せず）とを含み、チューブを流れるＬＬＣの熱をフィンを介して外部の空気に放出する。

リザーブタンク８０は、ＬＬＣを貯留するタンクで、ラジエータキャップ７２と供給路８２で接続される。温度上昇により膨張したＬＬＣにより、ＬＬＣ循環路１００の内圧が一定の値より大きくなると、ラジエータキャップ７２の加圧弁（図示せず）が開かれ、ＬＬＣの膨張分がリザーブランク８０に送られる。温度低下により収縮したＬＬＣにより、ＬＬＣ循環路１００の内圧が一定の値より小さくなると、ラジエータキャップ７２の負圧弁（図示せず）が開かれ、ＬＬＣの収縮分がリザーブランク８０から補充される。

ＬＬＣ循環路１００は、電動ポンプ６０の作動によりＬＬＣが循環する通路である。ＬＬＣ循環路１００は、ＬＬＣ循環路１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ、合流部１０２、分岐部１０４から構成される。凝縮器４０内部に設けられるＬＬＣ循環路１００Ａで沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣは、ＬＬＣ循環路１００Ｂを流れ、エンジン１０の熱を吸収したＬＬＣ循環路１００Ｃを流れるＬＬＣと合流部１０２で合流し、ラジエータ７０に入る。ラジエータ７０で冷却されたＬＬＣが、ＬＬＣ循環路１００Ｄを流れ、凝縮器４０に接続されるＬＬＣ循環路１００Ｅとエンジン１０に接続されるＬＬＣ循環路１００Ｆとに、分岐部１０４で分岐される。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る沸騰冷却装置の動作について説明する。

運転者によりハイブリッド自動車の運転操作が開始されると、エンジン１０やモータが駆動され始め、エンジン１０およびインバータ２０が発熱する。インバータ２０で発生した熱は、蒸発器３０内部の循環路５０Ａに滞留する液体の沸騰冷媒に伝達される。液体の沸騰冷媒の温度が飽和温度に達すると、沸騰冷媒が沸騰して気化し始める。

ここで、沸騰冷媒の循環路５０とＬＬＣ循環路１００とは独立しているため、沸騰冷媒の成分をＬＬＣと異なるように選定することができるとともに、循環路５０の内圧を容易に調整することができる。沸騰冷媒の成分の選定、循環路５０の内圧の調整、インバータ２０を構成する素子の材料の選定などにより、沸騰冷媒の飽和温度は、インバータ２０が正常に作動する最高温度より低く設定されている。これにより、インバータ２０を沸騰冷媒の気化熱により冷却して、インバータ２０の温度を正常に作動する温度に維持することができる。そのため、空冷や水冷と比べて、インバータ２０をより効率的に冷却することができるとともに、蒸発器３０の伝熱面積を小さくして蒸発器３０を小型化することができる。

さらに、沸騰冷媒の循環路５０とＬＬＣ循環路１００とは独立しているため、ＬＬＣを交換する際に沸騰冷媒を交換する必要がなく、沸騰冷媒の交換回数や、交換による循環路５０の内圧の再調整回数を低減することができる。さらに、循環路５０を小型化して沸騰冷媒の交換量を低減することもできる。そのため、沸騰冷媒の交換時などにおけるメンテナンス性を向上させることができる。

循環路５０Ａで気化した沸騰冷媒は、循環路５０Ｂを上昇して凝縮器４０内部の循環路５０Ｃに達する。循環路５０Ｃは、ＬＬＣが流れるＬＬＣ循環路１００Ａと近接する。ここで、循環路５０とＬＬＣ循環路１００とは独立して設けられるため、沸騰冷媒の温度とＬＬＣの温度とは異なる値となる。また、沸騰冷媒の成分の選定や循環路５０の内圧の調整などにより、沸騰冷媒の飽和温度は、ＬＬＣの温度より高く設定されている。そのため、熱伝達率が空気よりも大きいＬＬＣを用いて気化した沸騰冷媒を凝縮することができる。これにより、沸騰冷媒を空冷で凝縮する場合に比べて、凝縮器４０の伝熱面積を小さくして凝縮器４０を小型化することができる。さらに、エンジン１０および沸騰冷媒を共通のＬＬＣで冷却することができる。沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣは、電動ポンプ６０によりＬＬＣ循環路１００を循環し、エンジン１０の熱とともに、ラジエータ７０で放熱する。これにより、沸騰冷媒を専用の冷媒で冷却する場合と比べて、専用のリザーブタンク、電動ポンプ、ラジエータなどを新たに設けることを抑制し、沸騰冷却装置を小型化することができる。

以上のように、本実施の形態に係る沸騰冷却装置によれば、蒸発器に滞留する沸騰冷媒の気化熱によりインバータが冷却される。そのため、空冷や水冷と比べて冷却性能を向上させつつ伝熱面積を小さくして蒸発器を小型化することができる。気化した沸騰冷媒は凝縮器でＬＬＣにより凝縮される。液体であるＬＬＣは熱伝達率が空気よりも大きいため、沸騰冷媒を空冷のラジエータで冷却する場合に比べて、伝熱面積を小さくして凝縮器を小型化することができる。さらに、沸騰冷媒を凝縮するＬＬＣは、エンジン冷却用に用いられるＬＬＣである。そのため、沸騰冷媒を専用の冷媒で冷却する場合と比べて、専用のリザーブタンク、電動ポンプ、ラジエータなどを設けることが抑制される。その結果、冷却性能を向上させつつ小型化が可能な沸騰冷却装置を提供することができる。

なお、本実施の形態に係る沸騰冷却装置において、沸騰冷媒を循環路５０内で自然対流ではなく強制対流させる場合、沸騰冷媒専用の電動ポンプおよび沸騰冷媒専用のリザーブタンクを設ける必要がある。このような場合であっても、循環路５０とＬＬＣ循環路１００とは独立しているため、循環路５０を小型化することにより、沸騰冷媒専用の電動ポンプおよび沸騰冷媒専用のリザーブタンクを小型化することができる。

また、本実施の形態に係る沸騰冷却装置においては、ＬＬＣ循環路１００内に設けられる切替弁と、切替弁を制御する制御部とを設けて、エンジン１０およびインバータ２０の温度や負荷状態に応じてＬＬＣの流れを制御するようにしてもよい。たとえば、合流部１０２および分岐部１０４に切替弁を設け、エンジン１０の温度が低く暖機が必要な場合は、ＬＬＣをラジエータ７０に循環させずにエンジン１０と凝縮器４０との間を循環させるように制御部が切替弁の開閉を制御する。これにより、エンジン１０を速やかに暖機することができる。また、エンジン１０が停止しており暖機も完了している場合は、ＬＬＣ循環路１００Ｄに電動ポンプをさらに設け、ＬＬＣをエンジン１０に循環させずに凝縮器４０とラジエータ７０との間を循環させるように制御部が切替弁の開閉を制御する。これにより、ＬＬＣを速やかに冷却することができる。

＜第１の実施の形態の変形例＞
図２を参照して、第１の実施の形態の変形例に係る沸騰冷却装置について説明する。第１の実施の形態の変形例に係る沸騰冷却装置は、上述の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置の構成と比較して、エンジン１０と凝縮器４０とを並列に接続するＬＬＣ循環路１００に代えて、エンジン１０と凝縮器４０とを直列に接続するＬＬＣ循環路２００を含む点が異なる。これら以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置の構成と同じ構成である。同じ構成については同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

ＬＬＣ循環路２００は、ＬＬＣ循環路１００Ａ，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃから構成される。ＬＬＣ循環路１００Ａで沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣが、ＬＬＣ循環路２００Ａを流れてエンジン１０に入り込み、エンジン１０の熱を吸収する。沸騰冷媒の熱とエンジン１０の熱を吸収したＬＬＣは、循環路２００Ｂを流れ、ラジエータ７０で放熱する。ラジエータ７０で放熱したＬＬＣが、ＬＬＣ循環路２００Ｃを流れ、再びＬＬＣ循環路１００Ａに戻る。

本変形例に係る沸騰冷却装置によれば、凝縮器４０内部のＬＬＣ循環路１００Ａで沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣが、さらにエンジン１０の熱を吸収する。沸騰冷媒の熱とエンジン１０の熱とを吸収したＬＬＣは、ラジエータ７０で放熱する。そのため、上述の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置と同様に、気化した沸騰冷媒をエンジン冷却用に用いられるＬＬＣで凝縮することができる。これにより、凝縮器を小型化しつつ、沸騰冷媒を専用の冷媒で冷却する場合と比べて、専用のリザーブタンク、電動ポンプ、ラジエータなどを新たに設けることを抑制し、沸騰冷却装置を小型化することができる。

＜第２の実施の形態＞
図３を参照して、第２の実施の形態に係る沸騰冷却装置について説明する。第２の実施の形態に係る沸騰冷却装置は、上述の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置の構成と比較して、ＬＬＣ循環路１００に代えて、ＬＬＣ循環路３００、切替弁３１０，３２０、電動ポンプ３６０、およびサブラジエータ３７０を含む点が異なる。これら以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置の構成と同じ構成である。同じ構成については同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

ＬＬＣ循環路３００は、沸騰冷媒およびエンジン１０を冷却するためのＬＬＣを循環させる循環路である。ＬＬＣ循環路３００は、ＬＬＣ循環路１００Ａ，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ，３００Ｅ，３００Ｆ，３００Ｇ，３００Ｈ，３００Ｊ、合流部３０２、分岐部３０４から構成される。

切替弁３１０は、切替弁３１０を流れるＬＬＣの温度が予め定められた温度より低い場合、ＬＬＣ循環路３００ＡとＬＬＣ循環路３００Ｂとを連通し、ＬＬＣ循環路３００Ｈを遮断するように制御部（図示せず）により制御される。切替弁３１０は、切替弁３１０を流れるＬＬＣの温度が予め定められた温度より高くなると、ＬＬＣ循環路３００ＡとＬＬＣ循環路３００Ｈとを連通し、ＬＬＣ循環路３００Ｂを遮断するように制御部により制御される。

切替弁３２０は、切替弁３１０と連動して作動する。切替弁３２０は、切替弁３１０を流れるＬＬＣの温度が予め定められた温度より低い場合、ＬＬＣ循環路３００ＥとＬＬＣ循環路３００Ｇとを連通し、ＬＬＣ循環路３００Ｊを遮断するように制御部により制御される。切替弁３２０は、切替弁３１０を流れるＬＬＣの温度が予め定められた温度より高くなると、ＬＬＣ循環路３００ＧとＬＬＣ循環路３００Ｊとを連通し、ＬＬＣ循環路３００Ｅを遮断するように制御部により制御される。

サブラジエータ３７０は、メインラジエータ７０と同構造の空冷のラジエータである。電動ポンプ３６０は、切替弁３１０を流れるＬＬＣの温度が予め定められた温度より高くなると、エンジン１０およびモータにより作動され、凝縮器４０とサブラジエータ３７０との間でＬＬＣを循環させる。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る沸騰冷却装置の動作について説明する。

切替弁３１０を流れるＬＬＣが予め定められた温度より低い場合は、切替弁３１０により、ＬＬＣ循環路３００ＥとＬＬＣ循環路３００Ｇとが連通され、ＬＬＣ循環路３００Ｊが遮断される。また、切替弁３２０により、ＬＬＣ循環路３００ＥとＬＬＣ循環路３００Ｇとが連通され、ＬＬＣ循環路３００Ｊが遮断される。そのため、上述の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置と同様の動作が行なわれる。すなわち、図３（Ａ）の矢印に示すように、ＬＬＣ循環路１００Ａで沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣが、電動ポンプ６０の作動によりＬＬＣ循環路３００Ａ，３００Ｂを流れ、エンジン１０の熱を吸収したＬＬＣと合流部３０２で合流し、ラジエータ７０で放熱する。このとき、電動ポンプ３６０を作動させる必要はなく、電動ポンプ３６０の消費電力を抑制することができる。

一方、エンジン１０やインバータ２０の発熱量が多くなり、切替弁３１０を流れるＬＬＣが予め定められた温度より高くなると、切替弁３１０により、ＬＬＣ循環路３００ＡとＬＬＣ循環路３００Ｈとが連通され、ＬＬＣ循環路３００Ｂが遮断される。また、切替弁３２０により、ＬＬＣ循環路３００ＧとＬＬＣ循環路３００Ｊとが連通され、ＬＬＣ循環路３００Ｅが遮断される。さらに、電動ポンプ３６０が作動し始める。これにより、図３（Ｂ）の矢印に示すように、エンジンを冷却するＬＬＣと沸騰冷媒を冷却するＬＬＣとが独立して循環し、エンジン１０の熱を吸収したＬＬＣは、ラジエータ７０で冷却され、沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣは、サブラジエータ３７０で冷却される。

以上のように、本実施の形態に係る沸騰冷却装置によれば、エンジンやインバータの発熱量が多くなり、ＬＬＣの温度が予め定められた温度より高くなると、エンジンを冷却するＬＬＣと沸騰冷媒を冷却するＬＬＣとが一時的に独立して循環する。沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣは、沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣ専用のラジエータで冷却される。そのため、沸騰冷媒を冷却するＬＬＣを速やかに冷却することができ、インバータをより効率よく冷却することができる。さらに、ＬＬＣの温度が予め定められた温度より低い通常時には、沸騰冷媒は、エンジン冷却用に用いられるＬＬＣで冷却される。これにより、沸騰冷媒の熱を吸収したＬＬＣ専用の電動ポンプの消費電力を抑制することができる。

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。

本発明の第１の実施の形態に係る沸騰冷却装置の模式図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る沸騰冷却装置の模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る沸騰冷却装置の模式図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インバータ、３０ 蒸発器、４０ 凝縮器、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 循環路、６０，３６０ 電動ポンプ、７０ ラジエータ、７２ ラジエータキャップ、８０ リザーブタンク、８２ 供給路、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ，３００Ｅ，３００Ｆ，３００Ｇ，３００Ｈ，３００Ｊ ＬＬＣ循環路、１０２，３０２ 合流部、１０４，３０４ 分岐部、３１０，３２０ 切替弁、３７０ サブラジエータ。

Claims (5)

1. 内燃機関を備える車両に搭載される電子素子を沸騰熱伝達により冷却する沸騰冷却装置であって、前記電子素子はその作動により発熱し、
   前記電子素子に近接した位置に設けられ、第１の冷媒が沸騰するときの気化熱により前記電子素子を冷却するための第１の冷却手段と、
   前記第１の冷却手段に接続され、前記第１の冷媒が循環する第１の循環路と、
   前記内燃機関を冷却する、熱伝達率が空気よりも大きい第２の冷媒が循環する第２の循環路と、
   前記第２の循環路に接続され、前記第２の冷媒の熱を外気に放出する放熱器と、
   前記第１の循環路の一部と前記第２の循環路の一部とが近接した位置に設けられ、前記第２の冷媒を用いて前記第１の冷媒を冷却するための第２の冷却手段と、
   前記第２の循環路上に設けられ、前記第２の冷媒の流れる経路を、前記放熱器に循環させずに前記内燃機関と前記第２の冷却手段との間を循環させる第１経路と、前記内燃機関に循環させずに前記第２の冷却手段と前記放熱器との間を循環させる第２経路とのいずれかに切替可能な切替弁と、
   前記切替弁を制御する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、前記内燃機関の暖機が必要な場合は前記第２の冷媒の流れる経路を第１経路とし、前記内燃機関の暖機が不要な場合は前記第２の冷媒の流れる経路を前記第２経路とするように、前記切替弁を制御する、沸騰冷却装置。
2. 前記第２の冷却手段は、気化した第１の冷媒が循環する前記第１の循環路の一部と前記第２の循環路の一部とが近接した位置に設けられる、請求項１に記載の沸騰冷却装置。
3. 前記第１の循環路は、前記第２の循環路に対して独立して設けられ、前記第２の冷媒の温度より高い飽和温度である第１の冷媒が循環する、請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
4. 前記第１の循環路は、前記第２の循環路に対して独立して設けられ、前記第２の冷媒の温度より高く、かつ前記電子素子が正常に作動する最高温度より低い飽和温度である第１の冷媒が循環する、請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
5. 前記第１の冷却手段は、前記第１の冷媒の蒸発器であり、
   前記第２の冷却手段は、前記第１の冷媒の凝縮器である、請求項１〜４のいずれかに記載の沸騰冷却装置。

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