JP6384132B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートパイプを用いて複数の発熱体を冷却する冷却装置に関するものである。

従来、この種の冷却装置として、例えば特許文献１に記載されたモータ冷却システムが知られている。この特許文献１に記載されたモータ冷却システムは、第１の発熱体としてのモータジェネレータを冷却油で冷却するための冷却油循環経路と、第２の発熱体としてのインバータユニットを冷却液で冷却するための冷却液循環回路とを備えている。その冷却油循環経路では油ポンプによって冷却油が循環し、冷却液循環回路では冷却液ポンプによって冷却液が循環する。

更に、特許文献１のモータ冷却システムは、Ｕ字状に屈曲したＵ字部を備え作動流体が封入されたヒートパイプを備えている。そのヒートパイプは冷却油の熱を輸送し、冷却液循環回路の一部を構成するオイルクーラはその冷却油の熱を冷却液へ放熱させる。また、ヒートパイプはＵ字部の向きが変化するように回動させられ、ヒートパイプによる冷却油の熱の輸送は、そのＵ字部の向きに応じて遮断される。

特開２０１１−１７９６９０号公報

冷却装置である特許文献１のモータ冷却システムでは、モータジェネレータとインバータユニットとである２つの発熱体を冷却するために、油ポンプおよび冷却液ポンプ、要するに２つの駆動源が必要とされる。従って、特許文献１のモータ冷却システムは、装置全体として複雑化するという課題があった。

本発明は上記点に鑑みて、第１の発熱体および第２の発熱体を相互に分離された流体でそれぞれ冷却できると共に、第１の発熱体および第２の発熱体の一方を冷却する流体を循環させる駆動源を不要にすることが可能な冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷却装置の発明では、作動流体（２２１）が封入されており、その作動流体を気化させる蒸発部（２２２）と気化したその作動流体を凝縮させる凝縮部（２２３）とを有するヒートパイプ（２２）と、
第１の発熱体（１８）を冷却する熱交換媒体（３０）を作動流体のうちの少なくとも液相部分（２２１ａ）と熱交換させる熱交換部（２６）と、
第１の発熱体と熱交換部との間で熱交換媒体を循環させる駆動部（２８）とを備え、
蒸発部は、第２の発熱体（２０）と作動流体の液相部分とを熱交換させ、
熱交換部は、熱交換媒体を作動流体のうちの液相部分と熱交換させる液相熱交換部（２６１）と、熱交換媒体を作動流体のうちの気相部分と熱交換させる気相熱交換部（２６２）とを有していることを特徴とする。

上述の発明によれば、ヒートパイプの蒸発部は第２の発熱体と作動流体の液相部分とを熱交換させ、熱交換部は、第１の発熱体を冷却する熱交換媒体をヒートパイプの作動流体のうちの少なくとも液相部分と熱交換させるので、第１の発熱体および第２の発熱体をそれぞれ冷却することができる。そして、第２の発熱体はヒートパイプの蒸発部で冷却されるので、その第２の発熱体を冷却する流体すなわちヒートパイプの作動流体を循環させるポンプ等の駆動源が不要である。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における冷却装置１０の全体構成を示す断面図である。 第１実施形態における冷却装置１０の熱抵抗モデルを示した図である。 第１実施形態において図２の熱抵抗モデルに熱の流れを追記した図である。 第２実施形態における冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。 第３実施形態における冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図４に相当する図である。 第３実施形態において、冷却ファン２４がオフであるときの熱の流れを図２の熱抵抗モデルに追記した図である。 第１実施形態の第１の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。 第１実施形態の第２の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。 第１実施形態の第３の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。 図９のX−X断面図である。 第３実施形態の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図５に相当する図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態における冷却装置１０の全体構成を示す断面図である。図１に示す冷却装置１０は、モータジェネレータ１２を走行用の駆動力源として有するハイブリッド車両または電気自動車に設けられる。なお、図１の矢印ＤＲ１は、冷却装置１０が車両に搭載された車両搭載状態での向きを示す。すなわち、図１の両端矢印ＤＲ１は車両上下方向ＤＲ１を示している。

図１に示すように、冷却装置１０を有する車両では、モータジェネレータ１２と、モータジェネレータ１２からの動力を変速して駆動輪へ伝達する変速機１４とがギヤケース１６内に収容されている。そして、モータジェネレータ１２および変速機１４は、電力供給を受けて駆動輪を駆動する電動駆動ユニット１８を構成している。この電動駆動ユニット１８は、機械的に作動する機械的構成部１８１を含んでおり、その機械的構成部１８１としては例えば、モータジェネレータ１２のロータを回転可能に支持するベアリング、および、変速機１４を構成する遊星歯車装置１４１などが該当する。また、モータジェネレータ１２を駆動するためのインバータを含むインバータユニット２０が、ギヤケース１６外に設けられている。

電動駆動ユニット１８およびインバータユニット２０は何れも発熱する装置である。そのため、冷却装置１０は、第１の発熱体としての電動駆動ユニット１８、および、第２の発熱体としてのインバータユニット２０をそれぞれ冷却する。具体的に、冷却装置１０はギヤケース１６内の上部に設けられた冷却油出口１６１から冷却油３０を噴霧または滴下し、これにより電動駆動ユニット１８が冷却される。すなわち、冷却油３０は、電動駆動ユニット１８を冷却するための熱交換媒体すなわち第１の冷媒である。なお、この冷却油３０は冷却機能のほか、潤滑液としての機能も備えており、冷却油３０は電動駆動ユニット１８の機械的構成部１８１に付着し或いは流れることによって、その機械的構成部１８１を潤滑する。

図１に示すように、冷却装置１０は、ヒートパイプ２２、冷却ファン２４、熱交換部２６、およびオイルポンプ２８などを備えている。ヒートパイプ２２は、作動流体２２１が封入された密閉容器で構成されている。この作動流体２２１は、第２の発熱体としてのインバータユニット２０を冷却するための第２の冷媒である。ヒートパイプ２２の作動流体２２１としては、例えば、フッ素系流体、水、アルコール、アンモニア等を例示することができる。

ヒートパイプ２２は、車両上下方向ＤＲ１へ延びるように形成されており、作動流体２２１を気化させる蒸発部２２２と、気化した作動流体２２１を凝縮させる凝縮部２２３とを備えている。すなわち、ヒートパイプ２２を構成する密閉容器のうちの一部が蒸発部２２２に含まれ、他部が凝縮部２２３に含まれている。なお、ヒートパイプ２２の蒸発部２２２は、その内部で作動流体２２１が沸騰気化するので沸騰部と呼ばれてもよい。

ヒートパイプ２２は、周知のヒートパイプと同様に、作動流体２２１の蒸発および凝縮を利用して熱を伝える。すなわち、ヒートパイプ２２は、蒸発部２２２で熱を吸収し凝縮部２２３で熱を放散する。詳細には、ヒートパイプ２２の蒸発部２２２が、作動流体２２１へ吸熱させることによりその作動流体２２１を沸騰蒸発させる。それと共に、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３が、その凝縮部２２３の外部を流れる外部流体である冷却風へ作動流体２２１から放熱させることにより、その作動流体２２１を凝縮させる。

ヒートパイプ２２は、図１に示すように、凝縮部２２３が蒸発部２２２よりも上側に位置するように配設されている。また、ヒートパイプ２２内の圧力は作動流体２２１の飽和蒸気圧になっており、ヒートパイプ２２内の作動流体２２１は液相部分２２１ａと気相部分２２１ｂとに分かれている。そのため、作動流体２２１の液相部分２２１ａと気相部分２２１ｂとの境界を成す気液界面２２１ｃを境に、その上側が気相部分２２１ｂとなっており、下側が液相部分２２１ａとなっている。

すなわち、作動流体２２１の気液界面２２１ｃは、作動流体２２１の蒸発および凝縮により、ヒートパイプ２２の蒸発部２２２と凝縮部２２３との間で車両上下方向ＤＲ１に変動する。そして、その気液界面２２１ｃが作動流体２２１の蒸発および凝縮により変動しても、蒸発部２２２内は作動流体２２１の少なくとも液相部分２２１ａが入っている状態に保たれ、凝縮部２２３内は作動流体２２１の少なくとも気相部分２２１ｂが入っている状態に保たれる。

冷却ファン２４は電動の送風機である。冷却ファン２４は、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３へ冷却風としての空気を吹き付け、それによりその凝縮部２２３を冷却する。すなわち、冷却ファン２４は、凝縮部２２３の外部に外部流体である冷却風を流す外部流体流通装置であり、冷却風を流通させることによって凝縮部２２３の熱を冷却風へ放散させる。

熱交換部２６は例えばコイル管で構成され、熱交換部２６の内部には冷却油３０が流通する。熱交換部２６はヒートパイプ２２内に配置されており、冷却油３０を作動流体２２１と熱交換させる。詳細には、熱交換部２６は、作動流体２２１の気液界面２２１ｃが作動流体２２１の蒸発および凝縮により変動しても、作動流体２２１の液相部分２２１ａと気相部分２２１ｂとの両方にわたって設けられるように構成されている。

すなわち、熱交換部２６の上側部分は作動流体２２１の気相部分２２１ｂに覆われている一方で、熱交換部２６の下側部分は作動流体２２１の液相部分２２１ａに覆われている。要するに、熱交換部２６は、冷却油３０を作動流体２２１のうちの液相部分２２１ａと熱交換させる液相熱交換部２６１と、冷却油３０を作動流体２２１のうちの気相部分２２１ｂと熱交換させる気相熱交換部２６２とを有している。従って、液相熱交換部２６１はヒートパイプ２２の蒸発部２２２内に配置され、気相熱交換部２６２はヒートパイプ２２の凝縮部２２３内に配置されている。また、液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２は１つのコイル管から成り一体的に構成されている。

オイルポンプ２８は、電動駆動ユニット１８と熱交換部２６との間で冷却油３０を循環させる駆動部である。具体的にオイルポンプ２８は、電動機を備えた電動ポンプである。オイルポンプ２８は、ギヤケース１６の底部を構成し冷却油３０が溜まる油溜り１６２から冷却油３０を吸い込むと共に、その冷却油３０を熱交換部２６へ吐出する。

オイルポンプ２８および熱交換部２６は、冷却油３０が循環する冷却油循環回路３２の一部を構成している。その冷却油循環回路３２では、オイルポンプ２８はギヤケース１６の油溜り１６２に溜まった冷却油３０を吸い込むと共に吐出し、そのオイルポンプ２８から吐出された冷却油３０は液相熱交換部２６１へ流入する。液相熱交換部２６１へ流入した冷却油３０は液相熱交換部２６１から気相熱交換部２６２へと流れ、次に気相熱交換部２６２からギヤケース１６内へ流れ、ギヤケース１６内の冷却油出口１６１から噴霧または滴下される。そして、ギヤケース１６内に設けられた電動駆動ユニット１８を冷却しつつギヤケース１６の油溜り１６２に戻る。

インバータユニット２０は通電により発熱するので、冷却装置１０によって冷却されるように、ヒートパイプ２２の蒸発部２２２において作動流体２２１の液相部分２２１ａに浸漬されている。このような配置により、蒸発部２２２は、インバータユニット２０と作動流体２２１の液相部分２２１ａとを熱交換させ、それにより作動流体２２１を沸騰蒸発させると共にインバータユニット２０を冷却する。なお、ヒートパイプ２２内への作動流体２２１の封入量は、作動流体２２１の気液界面２２１ｃが作動流体２２１の蒸発により低下してもインバータユニット２０の全体が作動流体２２１の液相部分２２１ａに浸漬されるように定められている。

次に、電動駆動ユニット１８およびインバータユニット２０から発せられた熱の流れを図２および図３を用いて説明する。図２は、冷却装置１０の熱抵抗モデルを示した図である。

図２のＴｍｇはモータジェネレータ１２の表面温度を示し、Ｔｊは、インバータユニット２０の筐体内に設けられた電気部品（例えばインバータ）の温度を示し、Ｔｗ＿ｐｃはインバータユニット２０の筐体の表面温度を示し、Ｔｏｉｌ＿ａｖは、ギヤケース１６内の冷却油３０の平均温度を示し、Ｔａｉｒは、冷却ファン２４によりヒートパイプ２２の凝縮部２２３へ吹き付けられる冷却風の温度を示し、Ｔｗ＿ｃｏｎは、冷却風が吹き付けられる凝縮部２２３の壁の温度を示している。また、Ｔｒｅｆはヒートパイプ２２の作動流体２２１の温度を示し、この作動流体２２１は飽和状態になっているので、液相部分２２１ａの温度ＴＬは気相部分２２１ｂの温度Ｔｖと同じである。すなわち、「Ｔｒｅｆ＝Ｔｖ＝ＴＬ」となっている。なお、図２に示す各温度の測定箇所が図１に例示されている。また、冷却油３０の平均温度Ｔｏｉｌ＿ａｖは、例えば冷却油出口１６１での冷却油３０の温度Ｔｏｉｌと油溜り１６２での冷却油３０の温度Ｔｏｉｌとの平均値として算出される。

また、図２のＲｏｉｌはモータジェネレータ１２の表面と冷却油３０との間の熱抵抗（単位は例えばＫ／Ｗ）を示し、Ｒｐｃはインバータユニット２０内の電気部品とインバータユニット２０の筐体表面との間の熱抵抗を示し、Ｒｂｏはインバータユニット２０の筐体表面と作動流体２２１の液相部分２２１ａとの間の熱抵抗を示し、Ｒｏｉｌｃは液相熱交換部２６１における冷却油３０と作動流体２２１の液相部分２２１ａとの間の熱抵抗を示し、Ｒｏｉｌｈは気相熱交換部２６２における冷却油３０と作動流体２２１の気相部分２２１ｂとの間の熱抵抗を示し、Ｒａｉｒは冷却風と凝縮部２２３の壁との間の熱抵抗を示し、Ｒｃｏｎは凝縮部２２３の壁と作動流体２２１の気相部分２２１ｂとの間の熱抵抗を示している。

冷却装置１０の熱抵抗モデルは、上述したような各部の配置により図２に示したようになる。また、冷却油３０と作動流体２２１との間において、熱が冷却油３０から作動流体２２１へ伝わるときには、その冷却油３０の熱の殆どが作動流体２２１の沸騰蒸発によって作動流体２２１へ伝わるので、図２では熱抵抗Ｒｏｉｌｃ、Ｒｏｉｌｈのうち専ら熱抵抗Ｒｏｉｌｃを介して熱が伝わる。逆に、熱が作動流体２２１から冷却油３０へ伝わるときには、その作動流体２２１の熱の殆どが作動流体２２１の凝縮によって冷却油３０へ伝わるので、図２では熱抵抗Ｒｏｉｌｃ、Ｒｏｉｌｈのうち専ら熱抵抗Ｒｏｉｌｈを介して熱が伝わる。

このような図２の熱抵抗モデルにおける熱の流れが図３に矢印ＡＲ１ｍｇ、ＡＲ１ｉｎｖとして示されている。図３は、図２の熱抵抗モデルに熱の流れを追記した図である。図３のＱｍｇはモータジェネレータ１２の発する熱を示し、矢印ＡＲ１ｍｇはそのモータジェネレータ１２からの熱Ｑｍｇの流れを示している。また、Ｑｉｎｖはインバータユニット２０内の電気部品の発する熱を示し、矢印ＡＲ１ｉｎｖはそのインバータユニット２０からの熱Ｑｉｎｖの流れを示している。なお、図３は、例えば車両の暖機が完了して車両が定常走行中であり、冷却ファン２４が作動中であるファンＯＮ状態での熱の流れを示すものである。すなわち、図３の状態では、冷却ファン２４がファンＯＮ状態であるので、図３の熱抵抗Ｒａｉｒは、凝縮部２２３の壁と冷却風とを熱交換させる上で十分に小さい値となっている。そして、熱交換部２６（図１参照）へ流入する冷却油３０の温度Ｔｏｉｌは作動流体２２１の温度Ｔｒｅｆよりも高くなっている（Ｔｏｉｌ＞Ｔｒｅｆ）。

図３の矢印ＡＲ１ｍｇに示すように、モータジェネレータ１２からの熱Ｑｍｇは、先ず、モータジェネレータ１２の表面から熱抵抗Ｒｏｉｌを介してギヤケース１６内の冷却油３０へと伝わる。その冷却油３０はオイルポンプ２８によって熱交換部２６へ送られ、その熱交換部２６の中の液相熱交換部２６１にて冷却油３０の熱は冷却油３０から熱抵抗Ｒｏｉｌｃを介して作動流体２２１へと伝わる。すなわち、液相熱交換部２６１は、冷却油３０を冷却するオイルクーラとして機能する。このとき作動流体２２１は沸騰蒸発し、気化した作動流体２２１は凝縮部２２３へ流れる。

次に、気化した作動流体２２１の熱すなわち作動流体２２１の気相部分２２１ｂの熱は、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３にて熱抵抗Ｒｃｏｎを介して凝縮部２２３の壁へと伝わる。このとき作動流体２２１は凝縮し、凝縮した作動流体２２１はヒートパイプ２２の内壁面を伝わって蒸発部２２２へと流れる。そして、その凝縮部２２３の壁の熱は、熱抵抗Ｒａｉｒを介して冷却ファン２４が流す冷却風へと伝わる。すなわち冷却風へ放散される。

その一方で、インバータユニット２０内の電気部品からの熱Ｑｉｎｖは、図３の矢印ＡＲ１ｉｎｖに示すように、先ず、その電気部品から熱抵抗Ｒｐｃを介してインバータユニット２０の筐体表面へと伝わる。次に、そのインバータユニット２０の筐体表面の熱は熱抵抗Ｒｂｏを介して作動流体２２１へと伝わる。このとき作動流体２２１は沸騰蒸発し、気化した作動流体２２１は凝縮部２２３へ流れる。そして、気化した作動流体２２１の熱は、上記の矢印ＡＲ１ｍｇと同様に冷却風へ放散される。

上述したように、本実施形態によれば、ヒートパイプ２２の蒸発部２２２はインバータユニット２０と作動流体２２１の液相部分２２１ａとを熱交換させ、熱交換部２６は、電動駆動ユニット１８を冷却する冷却油３０をヒートパイプ２２の作動流体２２１のうちの少なくとも液相部分２２１ａと熱交換させる。従って、電動駆動ユニット１８およびインバータユニット２０の両方を冷却装置１０で冷却することができる。

そして、インバータユニット２０はヒートパイプ２２の蒸発部２２２で作動流体２２１の液相部分２２１ａと熱交換されて冷却されるので、そのインバータユニット２０を冷却するヒートパイプ２２の作動流体２２１をポンプ等の駆動源で強制的に循環させる必要がない。すなわち、その作動流体２２１を循環させる駆動源が不要である。

例えば、特許文献１のモータ冷却システムではヒートパイプの姿勢を変化させる機械的機構が必要であるが、本実施形態の冷却装置１０ではそのような機械的機構は必要ない。要するに、冷却装置１０に含まれる機械的な駆動部分はオイルポンプ２８および冷却ファン２４のみであるので、冷却装置１０に含まれる部品の点数を削減し装置全体の簡素化を図ることが容易である。

また、本実施形態によれば、冷却油３０とヒートパイプ２２の作動流体２２１との熱交換は、コイル管で構成された熱交換部２６で行われる。従って、冷却油循環経路と冷却液循環回路とがヒートパイプで熱接続された特許文献１のモータ冷却システムと比較して、電動駆動ユニット１８を冷却する流体（冷却油３０）とインバータユニット２０を冷却する流体（作動流体２２１）との間の熱の伝わりを良好にすることが可能である。

また、本実施形態によれば、熱交換部２６は、冷却油３０をヒートパイプ２２の作動流体２２１のうちの液相部分２２１ａと熱交換させる液相熱交換部２６１と、冷却油３０をヒートパイプ２２の作動流体２２１のうちの気相部分２２１ｂと熱交換させる気相熱交換部２６２とを有している。そして、その液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２は一体的に構成されている。従って、液相熱交換部２６１と気相熱交換部２６２とを別個に構成する場合と比較して、熱交換部２６を簡素に構成することが可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。また、前述の実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。後述の第３実施形態でも同様である。

図４は、本実施形態における冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。図４に示すように、本実施形態の冷却装置１０では、前述の第１実施形態とは異なり、液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２が互いに分離されて設けられている。

具体的には、液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２は各々別個のコイル管で構成されている。そして、液相熱交換部２６１の冷却油入口はオイルポンプ２８の吐出口に接続され、液相熱交換部２６１の冷却油出口は接続配管２６３を介して気相熱交換部２６２の冷却油入口に接続されている。そして、気相熱交換部２６２の冷却油出口はギヤケース１６内の冷却油出口１６１に接続されている。

また、液相熱交換部２６１は、ヒートパイプ２２内において出来るだけ下方に配置されている。すなわち、液相熱交換部２６１は、車両上下方向ＤＲ１において凝縮部２２３から出来るだけ離れるように配置されている。その一方で、気相熱交換部２６２は、ヒートパイプ２２内において出来るだけ上方に配置されている。すなわち、気相熱交換部２６２は、車両上下方向ＤＲ１において蒸発部２２２から出来るだけ離れるように配置されている。

本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

また、本実施形態によれば、液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２が互いに分離されて設けられているので、液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２の各々を作動流体２２１の気液界面２２１ｃから車両上下方向ＤＲ１に離して配置することが容易である。すなわち、作動流体２２１の気液界面２２１ｃは作動流体２２１の蒸発および凝縮により変動するが、液相熱交換部２６１が作動流体２２１の液相部分２２１ａに確実に覆われるように液相熱交換部２６１を配置し、且つ気相熱交換部２６２が作動流体２２１の気相部分２２１ｂに確実に覆われるように気相熱交換部２６２を配置することが容易である。

また、作動流体２２１の気液界面２２１ｃはヒートパイプ２２内への作動流体２２１の封入量に応じて定まるが、液相熱交換部２６１と気相熱交換部２６２とを車両上下方向ＤＲ１に離して配置することで、その封入量の誤差を許容しやすくなる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第２実施形態と異なる点を主として説明する。

図５は、本実施形態における冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図４に相当する図である。図５に示すように、本実施形態の冷却装置１０は、前述の第２実施形態とは異なり、油温センサ４０と、その油温センサ４０の検出温度に基づいて冷却ファン２４およびオイルポンプ２８を制御する制御部４２とを備えている。

油温センサ４０は、ギヤケース１６の油溜り１６２に設けられている。油温センサ４０は、冷却油３０の温度Ｔｏｉｌすなわち冷却油温度Ｔｏｉｌを検出する温度検出部である。

制御部４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路とから構成されており、ＲＯＭ等に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って種々の制御処理を実行する。

図５に示すように、制御部４２には、例えば、油温センサ４０が検出した冷却油温度Ｔｏｉｌを示す検出信号が逐次入力される。また、制御部４２からは、例えば、冷却ファン２４のオンオフまたは回転速度を指示する信号が冷却ファン２４へ逐次出力され、オイルポンプ２８のオンオフまたは回転速度を指示する信号がオイルポンプ２８へ逐次出力される。

制御部４２は放熱制御手段４２１と駆動部制御手段４２２とを機能的に備えている。放熱制御手段４２１は、油温センサ４０によって検出された冷却油温度Ｔｏｉｌに基づいて冷却ファン２４のオンオフおよび冷却ファン２４の回転速度を制御し、それによりヒートパイプ２２の凝縮部２２３からの放熱を制御する。すなわち、放熱制御手段４２１は、冷却ファン２４を制御することにより、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３での作動流体２２１の冷却を制御する。

具体的には、冷却ファン２４のオンオフを制御するための冷却油温度Ｔｏｉｌの閾値としてファン動作閾値が予め設定されており、放熱制御手段４２１は、油温センサ４０によって検出された冷却油温度Ｔｏｉｌがファン動作閾値以上である場合に、冷却ファン２４をオン（ＯＮ）にする。すなわち、冷却ファン２４を回転させ冷却ファン２４に送風させる。その一方で、放熱制御手段４２１は、冷却油温度Ｔｏｉｌがファン動作閾値未満である場合には、冷却ファン２４をオフ（ＯＦＦ）にする。すなわち、冷却ファン２４を停止させる。

要するに、冷却ファン２４の送風量が大きいほど凝縮部２２３内の作動流体２２１から冷却風への放熱が促進されるので、放熱制御手段４２１は、冷却ファン２４を制御することにより、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほど、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３において作動流体２２１から冷却風へ放熱され易くする。ファン動作閾値は、冷却油３０が高粘度とならないように冷却油３０を昇温する必要がある場合には冷却ファン２４がオフになるように予め実験的に定められている。例えば、このファン動作閾値の設定により、冷却ファン２４は低温起動時の暖機運転の際にはオフになり、車両の定常走行中や夏季の高負荷時にはオンになる。

但し、放熱制御手段４２１は、インバータユニット２０内の温度Ｔｊ（図１、２参照）を逐次取得しており、インバータユニット２０内の温度Ｔｊが所定のインバータ温度上限値を超えている場合には、冷却油温度Ｔｏｉｌに関わらず冷却ファン２４をオンにする。インバータユニット２０の動作を保障する為である。そのインバータ温度上限値は、インバータユニット２０内の温度Ｔｊがインバータユニット２０の動作可能な許容範囲の上限値を超えないように予め実験的に定められている。このインバータ温度上限値は上記のファン動作閾値よりも高い温度に設定されている。

駆動部制御手段４２２は、油温センサ４０によって検出された冷却油温度Ｔｏｉｌに基づいてオイルポンプ２８の回転速度を制御する。具体的には、駆動部制御手段４２２は、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほどオイルポンプ２８の回転速度を大きくする。これにより、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほど、冷却油循環回路３２を循環する冷却油３０の流量をオイルポンプ２８に増大させる。このようにオイルポンプ２８が制御される結果、冷却油３０が高温であればオイルポンプ２８の回転速度上昇により、熱交換部２６における冷却油３０と作動流体２２１との熱交換量が増加する。逆に、冷却油３０が低温であればオイルポンプ２８の回転速度低下により、冷却油出口１６１の温度が高くなる。

次に、電動駆動ユニット１８およびインバータユニット２０から発せられた熱の流れを説明する。図６は、冷却ファン２４がオフであるときの熱の流れを図２の熱抵抗モデルに追記した図である。なお、冷却ファン２４がオンであるときの熱の流れは前述の図３の矢印ＡＲ１ｍｇ、ＡＲ１ｉｎｖの通りであるので、その説明は省略する。

冷却装置１０の熱抵抗モデルにおいて、冷却ファン２４がオフであるときの熱の流れは図６の矢印ＡＲ２ｍｇ、ＡＲ２ｉｎｖ、ＡＲ３ｉｎｖのようになる。具体的に、冷却ファン２４がオフである場合においてモータジェネレータ１２からの熱Ｑｍｇは、図６の矢印ＡＲ２ｍｇに示すように、モータジェネレータ１２の表面から熱抵抗Ｒｏｉｌを介してギヤケース１６内の冷却油３０へと伝わる。

その一方で、インバータユニット２０内の電気部品からの熱Ｑｉｎｖは、図６の矢印ＡＲ２ｉｎｖに示すように、先ず、その電気部品から熱抵抗Ｒｐｃを介してインバータユニット２０の筐体表面へと伝わる。次に、そのインバータユニット２０の筐体表面の熱は熱抵抗Ｒｂｏを介して作動流体２２１へと伝わる。このとき作動流体２２１は沸騰蒸発し、気化した作動流体２２１は凝縮部２２３へ流れる。

ここで、冷却ファン２４がオフであるので図６の熱抵抗Ｒａｉｒは、冷却ファン２４のオン時と比較して非常に大きくなっている。そのため、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３から外部へは殆ど放熱されず、インバータユニット２０への通電後直ちに、ヒートパイプ２２の作動流体２２１の温度Ｔｒｅｆは冷却油３０の平均温度Ｔｏｉｌ＿ａｖを上回る。詳細には、作動流体２２１の温度Ｔｒｅｆは、熱交換部２６（図１参照）へ流入する冷却油３０の温度Ｔｏｉｌを上回る。

その結果、気化した作動流体２２１の熱のうちの大部分は、凝縮部２２３内の気相熱交換部２６２にて熱抵抗Ｒｏｉｌｈを介して冷却油３０へと伝わる。すなわち、気相熱交換部２６２は、冷却油３０を加熱するオイルヒータとして機能する。このとき作動流体２２１は気相熱交換部２６２表面で凝縮し、凝縮した作動流体２２１は蒸発部２２２へと流れる。気相熱交換部２６２にて加熱された冷却油３０はギヤケース１６内へと流れる。

その一方で、気化した作動流体２２１の熱のうちの僅かな残部は、矢印ＡＲ３ｉｎｖのように、前述の矢印ＡＲ１ｍｇ（図３参照）と同様の経路を経て凝縮部２２３からヒートパイプ２２の外部へと放散される。

このように、冷却ファン２４がオフである場合には、作動流体２２１が、モータジェネレータ１２の発熱に加えてインバータユニット２０の発熱によっても加熱されるので、早期に電動駆動ユニット１８の暖機を完了することができる。そして、低温起動時に冷却油３０の粘度を早期に低下させることにより、電動駆動ユニット１８における機械的なエネルギ損失を抑えることが可能である。

そして、モータジェネレータ１２およびインバータユニット２０の発熱が継続し、油温センサ４０によって検出される冷却油温度Ｔｏｉｌがファン動作閾値以上になると、冷却ファン２４がオンに切り替えられる。冷却ファン２４がオンになると、図６の熱抵抗Ｒａｉｒが冷却ファン２４のオフ時と比較して格段に小さくなることにより、作動流体２２１の温度Ｔｒｅｆは、熱交換部２６（図１参照）へ流入する冷却油３０の温度Ｔｏｉｌを下回るようになる。その結果、前述の図３に示すような熱の流れになる。

本実施形態では、前述の第２実施形態と共通の構成から奏される効果を第２実施形態と同様に得ることができる。

また、本実施形態によれば、放熱制御手段４２１は、冷却ファン２４を制御することにより、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほど、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３において作動流体２２１から冷却風へ放熱され易くする。従って、インバータユニット２０の発熱を利用して電動駆動ユニット１８の暖機を促進することができると共に、適宜、電動駆動ユニット１８およびインバータユニット２０の冷却を行うことが可能である。

また、本実施形態によれば、駆動部制御手段４２２は、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほど、冷却油循環回路３２を循環する冷却油３０の流量をオイルポンプ２８に増大させる。従って、冷却油３０を冷却する必要性に応じて、冷却油３０とヒートパイプ２２の作動流体２２１との間の熱交換量を調節することができる。

なお、本実施形態は前述の第２実施形態を基にした実施形態であるが、本実施形態を前述の第１実施形態と組み合わせることも可能である。

（他の実施形態）
（１）上述の第１および第２実施形態において、熱交換部２６は液相熱交換部２６１と気相熱交換部２６２とを備えているが、気相熱交換部２６２を備えていなくても差し支えない。言い換えれば、熱交換部２６は、冷却油３０を作動流体２２１のうちの少なくとも液相部分２２１ａと熱交換させる熱交換器であればよい。

（２）上述の各実施形態において、電動駆動ユニット１８は冷却油３０によって冷却されるが、その電動駆動ユニット１８を冷却する熱交換媒体は油でなくても差し支えない。

（３）上述の各実施形態において、冷却装置１０が冷却する第１の発熱体は電動駆動ユニット１８であり、第２の発熱体はインバータユニット２０であるが、冷却装置１０が冷却する対象は電動駆動ユニット１８およびインバータユニット２０以外の発熱体であっても差し支えない。また、第１の発熱体は機械的構成部１８１を備える必要もない。

（４）上述の各実施形態において、ヒートパイプ２２の作動流体２２１は混合物ではないが、混合物であっても差し支えない。

（５）上述の第３実施形態において、放熱制御手段４２１は、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほどファン動作閾値を境に段階的に、冷却ファン２４の送風量を増大するが、冷却油温度Ｔｏｉｌが高いほど連続的に冷却ファン２４の送風量を増大しても差し支えない。

（６）上述の第１実施形態において、インバータユニット２０は、ヒートパイプ２２の蒸発部２２２内に設けられているが、図７に示すように、ヒートパイプ２２外に設けられていても差し支えない。この図７は、第１実施形態の第１の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。図７の冷却装置１０では、インバータユニット２０は、蒸発部２２２を構成する壁の外側に密着するように固定されており、その壁を介して作動流体２２１の液相部分２２１ａと熱交換させられる。

（７）上述の第１実施形態において、熱交換部２６はヒートパイプ２２内に配置されているが、図８に示すように、ヒートパイプ２２外に配置されていても差し支えない。この図８は、第１実施形態の第２の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。

図８の冷却装置１０では、熱交換部２６はヒートパイプ２２の壁の外側に密着するように固定されており、作動流体２２１の気液界面２２１ｃが作動流体２２１の蒸発および凝縮により変動しても、蒸発部２２２と凝縮部２２３との両方にわたって設けられるように構成されている。そして、熱交換部２６のうち蒸発部２２２の壁に固定されている部分が液相熱交換部２６１に該当し、凝縮部２２３の壁に固定されている部分が気相熱交換部２６２に該当する。

（８）上述の第１実施形態において、熱交換部２６は例えばコイル管で構成されているが、図９および図１０に示すように、コイル管以外のもので構成されていても差し支えない。この図９は、第１実施形態の第３の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図１に相当する図である。また、図１０は、図９のX−X断面図である。

図９および図１０に示す冷却装置１０では、熱交換部２６は周知の車両用ラジエータと同様の構造を備えている。すなわち、熱交換部２６は、積層配置された複数本の熱交換チューブ２６ａと、複数本の熱交換チューブ２６ａの一端が接続されオイルポンプ２８から冷却油３０が流入する第１ヘッダタンク２６ｂと、複数本の熱交換チューブ２６ａの他端が接続され冷却油出口１６１へと冷却油３０を流出させる第２ヘッダタンク２６ｃとから構成されている。

また、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３には、冷却ファン２４からの冷却風が通り抜けるように貫通したスリット形状の通風路２２３ａが複数形成されている。そして、複数の通風路２２３ａ内にはそれぞれ、熱交換を促進するために波状に成形されたコルゲートフィン２２３ｂが設けられている。

（９）上述の第３実施形態において、冷却油循環回路３２では、液相熱交換部２６１と気相熱交換部２６２とが直列的に接続され、冷却油３０が液相熱交換部２６１と気相熱交換部２６２との両方に流れるようになっているが、図１１に示すように、液相熱交換部２６１と気相熱交換部２６２との一方に択一的に流れるようになっていても差し支えない。この図１１は、第３実施形態の変形例において冷却装置１０の全体構成を示す断面図であって、図５に相当する図である。図１１では、簡潔な図示とするために、油温センサ４０および制御部４２（図５参照）の図示が省略されている。

図１１に示す変形例では、冷却装置１０は、冷却油３０の流通経路を切り替える切替弁４４を備えている。液相熱交換部２６１および気相熱交換部２６２は冷却油循環回路３２において互いに並列に設けられている。そして、切替弁４４は、オイルポンプ２８の吐出口と液相熱交換部２６１の冷却油入口および気相熱交換部２６２の冷却油入口との間に接続されている。

切替弁４４は、オイルポンプ２８の吐出口を液相熱交換部２６１の冷却油入口へ接続する一方で気相熱交換部２６２の冷却油入口を閉塞する第１位置と、オイルポンプ２８の吐出口を気相熱交換部２６２の冷却油入口へ接続する一方で液相熱交換部２６１の冷却油入口を閉塞する第２位置とに択一的に切り替えられる。この切替弁４４は電動式であり、放熱制御手段４２１（図５参照）によって切り替えられる。具体的には、切替弁４４は、冷却ファン２４がオンにされている場合には上記第１位置へ切り替えられ、冷却ファン２４がオフにされている場合には上記第２位置へ切り替えられる。

（１０）上述の各実施形態において、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３は冷却ファン２４によって送風される冷却風によって冷却されるが、凝縮部２２３はそのように空冷である必要はない。例えば、冷却液が循環する冷却液配管が凝縮部２２３の外側に設けられ、凝縮部２２３はその冷却液によって冷却されても差し支えない。

（１１）上述の各実施形態において、ヒートパイプ２２の凝縮部２２３へ吹き付けられる冷却風は、冷却ファン２４によって送風されるが、冷却ファン２４による冷却風に加えて又はそれに替えて、車両の前進走行によって生じる走行風がその冷却風として凝縮部２２３へ吹き付けられても差し支えない。但し、第３実施形態では、冷却ファン２４が冷却油温度Ｔｏｉｌに基づいてオンオフされるので、第３実施形態の冷却装置１０にて走行風が上記冷却風として用いられるのであれば、走行風の流通と遮断とを切り替える送風切替装置が設けられる。そして、その送風切替装置は、冷却ファン２４のオフ時には走行風を遮断し、冷却ファン２４のオン時には走行風をヒートパイプ２２の凝縮部２２３へと流す。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０ 冷却装置
１８ 電動駆動ユニット（第１の発熱体）
２０ インバータユニット（第２の発熱体）
２２ ヒートパイプ
２６ 熱交換部
２８ オイルポンプ（駆動部）
３０ 冷却油（熱交換媒体）
２２１ 作動流体
２２２ 蒸発部
２２３ 凝縮部

Claims (7)

1. 作動流体（２２１）が封入されており、該作動流体を気化させる蒸発部（２２２）と気化した該作動流体を凝縮させる凝縮部（２２３）とを有するヒートパイプ（２２）と、
   第１の発熱体（１８）を冷却する熱交換媒体（３０）を前記作動流体のうちの少なくとも液相部分（２２１ａ）と熱交換させる熱交換部（２６）と、
   前記第１の発熱体と前記熱交換部との間で前記熱交換媒体を循環させる駆動部（２８）とを備え、
   前記蒸発部は、第２の発熱体（２０）と前記作動流体の液相部分とを熱交換させ、
   前記熱交換部は、前記熱交換媒体を前記作動流体のうちの液相部分と熱交換させる液相熱交換部（２６１）と、前記熱交換媒体を前記作動流体のうちの気相部分と熱交換させる気相熱交換部（２６２）とを有していることを特徴とする冷却装置。
2. 前記液相熱交換部および前記気相熱交換部は互いに分離されて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記液相熱交換部および前記気相熱交換部は一体的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
4. 前記熱交換媒体の温度を検出する温度検出部（４０）を備え、
   前記熱交換媒体は潤滑液としての機能を有し、
   前記第１の発熱体は、前記熱交換媒体によって潤滑され機械的に作動する機械的構成部（１８１）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却装置。
5. 作動流体（２２１）が封入されており、該作動流体を気化させる蒸発部（２２２）と気化した該作動流体を凝縮させる凝縮部（２２３）とを有するヒートパイプ（２２）と、
   第１の発熱体（１８）を冷却する熱交換媒体（３０）を前記作動流体のうちの少なくとも液相部分（２２１ａ）と熱交換させる熱交換部（２６）と、
   前記第１の発熱体と前記熱交換部との間で前記熱交換媒体を循環させる駆動部（２８）と、
   前記熱交換媒体の温度を検出する温度検出部（４０）とを備え、
   前記蒸発部は、第２の発熱体（２０）と前記作動流体の液相部分とを熱交換させ、
   前記熱交換媒体は潤滑液としての機能を有し、
   前記第１の発熱体は、前記熱交換媒体によって潤滑され機械的に作動する機械的構成部（１８１）を含んでいることを特徴とする冷却装置。
6. 前記凝縮部の外部に外部流体を流す外部流体流通装置（２４）を制御する放熱制御手段（４２１）を備え、
   前記凝縮部は、前記作動流体から前記外部流体へ放熱させることにより該作動流体を凝縮させ、
   前記放熱制御手段は、前記外部流体流通装置を制御することにより、前記温度検出部によって検出された前記熱交換媒体の温度が高いほど、前記凝縮部において前記作動流体から前記外部流体へ放熱され易くすることを特徴とする請求項４または５に記載の冷却装置。
7. 前記温度検出部によって検出された前記熱交換媒体の温度が高いほど、前記熱交換媒体の流量を前記駆動部に増大させる駆動部制御手段（４２２）を備えていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の冷却装置。

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