JP7014045B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置を冷却する水冷式の冷却装置に関する。

従来、水冷式の冷却装置において、冷却水中の不純物を分離する技術が知られている。例えば特許文献１に開示された装置は、フィン領域流路に流入する冷却液から不純物を分離する不純物分離部を備える。不純物分離部は、冷却液が流入する流入流路と、流入流路に流入した冷却液を流入流路の中心軸に対して屈曲させてフィン領域流路側へ流す主流路と、流入流路の中心軸から弧を描くように曲げられている副流路とを有する。副流路は行き止まりとなっており、重力方向に窪んだ不純物捕集部が設けられている。

特開２０１７－１６２８５３号公報

特許文献１の装置で副流路に捕集される不純物は慣性力の大きな物に限られ、主流路のフィン領域に目詰まりする可能性のある有害な不純物を確実に捕集できるとは限らない。また、流路にフィルタを設ける構成では、捕集された不純物の蓄積によってフィルタが目詰まりすると、圧力損失が増加し冷却性能が低下するおそれがある。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、主流路に有害な不純物を確実に捕集し、且つ、フィルタの目詰まりによる圧力損失の増加を防止する冷却装置を提供することにある。

本発明は、通電による発熱が他の部分に比べ相対的に大きい主発熱部（６３）、及び、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ（６４）を含む電力変換装置（６０）を冷却する水冷式の冷却装置である。なお、「水冷式」の「冷却水」には冷却液（クーラント）を含むものと解釈する。この冷却装置は、流路（１０）と、複数のフィルタ（３１～３４）と、アクチュエータ（７６）と、を備える。

流路は、流入流路（１１）、流出流路（１２）、流入流路と流出流路とを接続し、主発熱部と冷却水との間で熱交換するフィン部（１５）を通過する主流路（１３）、及び、主流路と並列に設けられ平滑コンデンサの冷却路となる副流路（１４）を有する。流入流路から主流路及び副流路に分岐する分岐部（２０１～２０５）において、副流路は流入流路の延長方向に形成され、主流路は流入流路と交差する方向に形成されている。

分岐部に設けられた複数のフィルタは、少なくともフィン部の最小空隙以上のサイズの不純物を捕集可能である。複数のフィルタは、「流入流路から主流路に向かう流路において不純物を捕集可能な主流路流入ポジション」、及び、「流入流路から副流路への境界をなす副流路流入ポジション」を含む複数のポジションをローテーションするように移動可能に設置される。アクチュエータは、複数のフィルタが複数のポジションをローテーションするように移動させる。

そして、この冷却装置は、冷却水中の不純物が主流路流入ポジションのフィルタに捕集される「捕集モード」、及び、捕集された不純物が副流路へ洗い流される「洗浄モード」が繰り返される。

本発明の冷却装置は、フィン部の最小空隙以上のサイズの不純物を捕集可能なフィルタを主流路流入ポジションに設けることで、主流路に有害な不純物を確実に捕集することができる。また、複数のフィルタのポジションをローテーションさせ、捕集モードと洗浄モードとを繰り返すことで、フィルタに捕集された不純物を除去し、清浄な状態にリフレッシュさせることができる。よって、フィルタの目詰まりによる圧力損失の増加を抑制し、冷却性能を好適に維持することができる。

好ましくは、複数のフィルタは、共通の回転軸から径方向に延びるように放射状に配置され、アクチュエータは、複数のフィルタを、回転軸を中心として回転させる。これにより、複数のフィルタが複数のポジションをローテーションする構成を簡易に実現することができる。

各実施形態による冷却装置が適用されるシステムの全体構成図。 第１実施形態による冷却装置の全体模式図。 第１実施形態の分岐部における（ａ）捕集モード、（ｂ）フィルタ回転後の洗浄モードを示す模式図。 第２実施形態の分岐部における（ａ）捕集モード、（ｂ）圧力損失増加時の状態を示す模式図。 第３実施形態の分岐部における（ａ）捕集モード、（ｂ）圧力損失増加時の状態を示す模式図。 第４実施形態の分岐部における（ａ）捕集モード、（ｂ）圧力損失増加時の状態を示す模式図。 第５実施形態の分岐部における（ａ）捕集モード、（ｂ）圧力損失増加時の状態を示す模式図。 同（ｃ）フィルタ回転途中の洗浄モード、（ｄ）フィルタ回転後の洗浄モードを示す模式図。

以下、冷却装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。また、第１～第５実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の冷却装置は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータ（以下「ＭＧ」）を駆動するシステムにおいて、電力変換装置を冷却水により冷却する装置である。

図１に、本実施形態の冷却装置が適用されるシステムの全体構成を示す。このシステムでは、バッテリ６１の直流電力が電力変換装置６０で三相交流電力に変換され、ＭＧ８０に供給される。電力変換装置６０は、上下アームの６個のパワースイッチング素子がブリッジ接続された三相交流インバータとして構成される。パワースイッチング素子は、例えばＩＧＢＴで構成され、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが並列に接続されている。また電力変換装置６０の入力側には、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ６４が設けられている。

駆動制御部６５は、ＭＧ８０の出力トルクをトルク指令に追従させるように電圧指令を演算してパワースイッチング素子に駆動信号を出力する。パワースイッチング素子が駆動信号に従ってスイッチング動作することで、所望の三相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗがＭＧ８０の各相巻線に印可される。この動作において、基板に実装されたパワースイッチング素子は通電により発熱する。また、平滑コンデンサ６４も充放電によって発熱する。

パワースイッチング素子の発熱は基板の他の部分に比べ相対的に大きいため、６個のパワースイッチング素子が実装された部分を「主発熱部６３」という。なお、主発熱部６３となるパワースイッチング素子は、いわゆるパワーカードやパワーモジュールの形態で構成されてもよい。例えばパワーモジュールには、ＩＧＢＴ及び還流ダイオードの他、ゲート信号をオンオフするドライバ回路のＦＥＴ等が組み込まれてもよい。

冷却装置１００は、電力変換装置６０の主発熱部６３及び平滑コンデンサ６４の周囲に冷却水を循環させて冷却することで、素子の過熱による破損や性能低下を防止する。冷却水の流路は、流入流路１１と流出流路１２との間で、主発熱部６３の冷却路となる主流路１３、及び、平滑コンデンサ６４の冷却路となる副流路１４に分岐する。なお、本明細書における「冷却水」には冷却液（クーラント）を含むものとする。

（第１実施形態）
次に図２を参照し、第１実施形態の冷却装置１００の全体構成を模式的に示す。冷却装置１００は、冷却水流路が形成された流路１０、流路１０の分岐部２０１に設けられ複数のフィルタ３１～３４を含むフィルタアセンブリ３０１、及び、フィルタアセンブリ３０１を回転させるアクチュエータ７６を備える。

流路１０は、流入流路１１、流出流路１２、主流路１３及び副流路１４を有する。主流路１３及び副流路１４は並列に設けられ、流入流路１１と流出流路１２とを接続する。ブロック矢印及び実線矢印で示すように、冷却水は流入流路１１から主流路１３へ、また、流入流路１１から副流路１４へ流れる。主流路１３は、主発熱部６３と冷却水との間で熱交換するフィン部１５を通過する。言い換えれば主発熱部６３の熱は、主流路１３に設けられたフィン部１５を流れる冷却水に放熱される。平滑コンデンサ６４の熱は、副流路１４を流れる冷却水に放熱される。

以下の第１～第５実施形態において、流入流路１１から主流路１３及び副流路１４に分岐する「分岐部」の符号として、「２０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。また、第１～第４実施形態において分岐部に設けられる「フィルタアセンブリ」の符号として、「３０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。

分岐部２０１において、副流路１４は流入流路１１の延長方向に形成され、主流路１３は流入流路１１と交差する方向に形成されている。より具体的には、副流路１４は流入流路１１と同一直線上に形成され、主流路１３は流入流路１１と直交する方向に形成されている。この点は、第２～第５実施形態にも共通である。

ところで、冷却水に混入した不純物Ｐが副流路１４に流れるのは問題がない。しかし、フィン部１５の空隙以上のサイズの不純物Ｐが主流路１３に流れると、フィン部１５に目詰まりし、主発熱部６３の冷却性能が低下するおそれがある。そこで分岐部２０１には、フィン部１５の最小空隙以上のサイズの有害な不純物Ｐを捕集可能な複数のフィルタ３１～３４が設けられる。ここで、フィルタ３１～３４の通孔サイズは、フィン部１５の最小空隙未満に設定される。通孔の形はメッシュでもよく、櫛歯のようなスリットでもよい。

本実施形態のフィルタ３１～３４は、共通の回転軸Ｏから径方向に延びるように放射状に配置される。より具体的には、フィルタ３１～３４は、回転軸Ｏの周囲に９０度毎に４枚設置されている。さらに、フィルタ３１～３４に不純物Ｐが蓄積して圧力損失が増加することを抑制するため、フィルタアセンブリ３０１は、アクチュエータ７６により回転軸Ｏを中心として回転し、フィルタ３１～３４が複数のポジションをローテーションするように設けられている。例えば図示の視方向において、フィルタアセンブリ３０１は反時計回り方向に回転する。以下の明細書中、「反時計回り方向」とは、「図示の視方向で反時計回り方向」であることを意味する。

第１実施形態では、システムがＭＧ８０の駆動及び冷却水の循環を停止したときの平滑コンデンサ６４の残電荷を用いて、制御回路７５によりアクチュエータ７６が反時計回り方向に９０度回転するように制御される。これにより、平滑コンデンサ６４の残電荷の一部がディスチャージされるとともに、フィルタ３１～３４が９０度ローテーションする。

続いて図３を参照し、第１実施形態の分岐部２０１の構成及び作用について詳しく説明する。第１実施形態の分岐部２０１は、副流路１４と主流路１３とのコーナーに、フィルタ３１～３４の回転領域を確保するコーナー部２２が設けられている。フィルタ３１～３４は、流入流路１１、主流路１３及びコーナー部２２によって形成される回転領域の中心に位置する回転軸Ｏの周囲に９０度毎に４枚設置されている。以下、回転軸Ｏを基準としたときのフィルタ３１～３４の径方向の外縁、すなわち図３における回転軸Ｏとは反対側のフィルタ３１～３４の端点を「フィルタの外縁」という。

図３の例では、コーナー部２２の内壁は、フィルタ３１～３４の外縁の回転軌跡に沿った円弧状に形成されており、フィルタ３１～３４の回転軸Ｏは、コーナー部２２の内壁の円弧中心に設けられる。ただし、コーナー部２２の内壁は、フィルタ３１～３４の外縁の回転軌跡に沿った円弧よりも外側に形成されてもよい。つまり、コーナー部２２の通過中に、フィルタ３１～３４の外縁とコーナー部２２の内壁との間に隙間が生じてもよい。

この構成では、フィルタ３１～３４がローテーションする９０度毎の４つのポジションの記号を反時計回り方向の順にａ、ｂ、ｃ、ｄと記す。主流路流入ポジションｄは、流入流路１１から主流路１３に向かう流路において不純物Ｐを捕集可能なポジションである。副流路流入ポジションａは、流入流路１１から副流路１４への境界をなす。副流路側コーナー端のポジションｂは、副流路１４からコーナー部２２への境界をなし、主流路側コーナー端のポジションｃは、コーナー部２２から主流路１３への境界をなす。ポジションｂ、ｃでは、副流路１４の入口部から主流路１３への不純物Ｐの流入が防止される。

図示では説明の便宜上、４枚のフィルタに「３１～３４」の番号を付す。図３（ａ）の状態で主流路流入ポジションｄに位置するフィルタの符号を「３１」とする。また、主流路側コーナー端のポジションｃ、副流路側コーナー端のポジションｂ、副流路流入ポジションｄに位置するフィルタの符号を、それぞれ「３２」、「３３」、「３４」とする。フィルタアセンブリ３０１が反時計回り方向に回転すると、主流路流入ポジションｄのフィルタは、「３１」から「３２」、「３３」、「３４」の順に入れ替わり、再び「３１」に戻る。

このように、各ポジションのフィルタ３１～３４は順次ローテーションし、固定されない。ただし以下では、便宜上、現に図示された符号を用いて説明する。例えば図３（ａ）の説明では、「主流路流入ポジションｄのフィルタ３１」、「副流路流入ポジションａのフィルタ３４」というように記す。

図３（ａ）において、主流路流入ポジションｄのフィルタ３１の外縁は、流入流路１１と主流路１３との境界部の内壁に隙間無く接している。また、副流路流入ポジションａのフィルタ３４の外縁は、流入流路１１と副流路１４との境界部の内壁に隙間無く接している。流路上の実線矢印は、流入流路１１から主流路流入ポジションｄのフィルタ３１を通過して主流路１３に流入する水流、及び、流入流路１１から副流路流入ポジションａのフィルタ３４を通過して副流路１４に流入する水流を示す。

このとき、流入流路１１から主流路１３に向かう水流に含まれる不純物Ｐは、主流路流入ポジションｄのフィルタ３１に捕集される。また、流入流路１１から副流路１４に向かう水流に含まれる不純物Ｐは、副流路流入ポジションａのフィルタ３４に捕集される。この状態を「捕集モード」という。

捕集モードの後、冷却水の循環が停止したとき、アクチュエータ７６によりフィルタアセンブリ３０１が反時計回り方向に９０度回転する。この回転中、フィルタ３１、３４の外縁は、それぞれ流路内壁から離れて隙間が生じる。しかし、水流が停止しているため、流路中の不純物Ｐは停滞し、主流路１３に流れ込むことはない。

フィルタアセンブリ３０１が９０度回転完了した図３（ｂ）の状態で、フィルタ３４は副流路側コーナー端のポジションｂに移動し、フィルタ３１は副流路流入ポジションａに移動する。また、主流路側コーナー端のポジションｃにあったフィルタ３２が主流路流入ポジションｄに移動する。図３（ａ）の捕集モードで捕集された不純物Ｐは、このとき、副流路１４のエリアに存在する。

この状態で冷却水の循環が再開すると、捕集された不純物Ｐは、流入流路１１から副流路１４に向かう水流によってフィルタ３１、３４から除去され、蛇行矢印で示すように副流路１４へ洗い流される。この状態を「洗浄モード」という。洗浄モードによりフィルタ３１、３４は、不純物Ｐが付着していない清浄な状態にリフレッシュされる。図３（ｂ）の洗浄モードの後、流入流路１１から新しい不純物Ｐが流入すると、再び図３（ａ）の捕集モードとなる。こうして捕集モード及び洗浄モードが繰り返される。

以上のように第１実施形態の冷却装置１００は、フィン部１５の最小空隙以上のサイズの不純物Ｐを捕集可能なフィルタ３１を主流路流入ポジションｄに設けることで、主流路１３に有害な不純物Ｐを確実に捕集することができる。また、複数のフィルタ３１～３４のポジションをローテーションさせ、捕集モードと洗浄モードとを繰り返すことで、フィルタ３１～３４に捕集された不純物Ｐを除去し、清浄な状態にリフレッシュさせることができる。よって、フィルタ３１～３４の目詰まりによる圧力損失の増加を抑制し、冷却性能を好適に維持することができる。

ところで、図３（ａ）の捕集モードが長時間継続し、フィルタ３１、３４に捕集された不純物Ｐの量が増加すると、圧力損失が増加することとなる。そこで、以下の第２～第４実施形態は、第１実施形態を基礎とし、さらに捕集モード継続中の圧力損失の増加を抑制する構成を付加したものである。続いて、第２～第４実施形態の分岐部２０２～２０４の構成について順に説明する。

（第２実施形態）
第２実施形態の分岐部２０２について、図４を参照して説明する。第２実施形態のフィルタアセンブリ３０２は、各フィルタ３１～３４の回転軸Ｏ側の根元に「弾性部材」としてのバネ３６が設けられている。図示のバネ３６はコイルバネであるが、その他に板バネやゴム等の弾性物質が用いられてもよい。また、主流路流入ポジションｄのフィルタ３１が主流路１３側へ倒れるのを防ぐため、フィルタ３１の外縁を支持するツメ４６が設けられている。

図４（ａ）に示す捕集モードでは、主流路流入ポジションｄのフィルタ３１、及び、副流路流入ポジションａのフィルタ３４に不純物Ｐが捕集される。捕集された不純物Ｐが増えると、次第に圧力損失が増加する。流入流路１１から副流路１４に向かう破線矢印は、圧力損失増加時の水流を示す。

圧力損失が限界値を超えると、図４（ｂ）に示すように、バネ３６が径内方向に向かって変形し、副流路流入ポジションａのフィルタ３４が副流路１４側へ可逆的に曲がり、或いは撓む。その結果、フィルタ３４の外縁が副流路１４の内壁から離れ、副流路１４への流路が開放される。すると、捕集された不純物Ｐが副流路１４へ洗い流され、一時的な洗浄モードとなる。このとき、フィルタ３４に捕集された不純物Ｐがある程度洗い流され、圧力損失が低下すると、バネ３６の弾性により図４（ａ）の状態に戻る。

さらに、冷却水の停止時にフィルタアセンブリ３０２を反時計回り方向に９０度回転させると、冷却水循環が再開した時の洗浄モードで、フィルタ３１、３４に捕集された残りの不純物Ｐが洗い流される。このように第２実施形態では、バネ３６の弾性変形作用により、副流路流入ポジションａのフィルタ３４の不純物Ｐの捕集による目詰まりで冷却流路の圧力損失が増加することを抑制することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の分岐部２０３について、図５を参照して説明する。第３実施形態のフィルタアセンブリ３０３は、各フィルタ３１～３４の回転軸Ｏ側の根元に、フィルタ３１～３４を副流路１４側へ折れ曲がらせるヒンジ部３７が設けられている。また、流入流路１１と副流路１４との境界部の内壁に、副流路流入ポジションａのフィルタ３４を保持するストッパ４７が設けられている。ストッパ４７は、流入流路１１からの水流の圧力損失が限界値以下のとき、バネの付勢力によって副流路流入ポジションａのフィルタ３４を保持可能である。

図５（ａ）に示す捕集モードでは、水流の圧力損失が限界値以下の状態で、主流路流入ポジションｄのフィルタ３１、及び、副流路流入ポジションａのフィルタ３４に不純物Ｐが捕集される。捕集された不純物Ｐが増え、圧力損失が大きくなって限界値を超えると、図５（ｂ）に示すように、ストッパ４７が外れ、ヒンジ部３７が折れ曲がって、副流路流入ポジションａのフィルタ３４が副流路１４側へ倒れる。その結果、フィルタ３４の外縁が副流路１４の内壁から離れ、副流路１４への流路が開放される。すると、捕集された不純物Ｐが副流路１４へ洗い流され、洗浄モードとなる。

さらに、冷却水の停止時にフィルタアセンブリ３０３を反時計回り方向に９０度回転させると、冷却水循環が再開した時の洗浄モードで、フィルタ３１、３４に捕集された残りの不純物Ｐが洗い流される。このように第３実施形態では、ストッパ４７及びヒンジ部３７の作用により、副流路流入ポジションａのフィルタ３４の不純物Ｐの捕集による目詰まりで冷却流路の圧力損失が増加することを抑制することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態の分岐部２０４について、図６を参照して説明する。第４実施形態のフィルタアセンブリ３０４は、各フィルタ３１～３４に、流入流路１１側から副流路１４側に向かって開く弁５１～５４が設けられている。弁５１～５４は、流入流路１１からの水流の圧力損失が限界値以下のとき、閉じている。

図６（ａ）に示す捕集モードでは、主流路流入ポジションｄのフィルタ３１、及び、副流路流入ポジションａのフィルタ３４に不純物Ｐが捕集される。捕集された不純物Ｐが増え、圧力損失が大きくなって限界値を超えると、図６（ｂ）に示すように、副流路流入ポジションａのフィルタ３４の弁５４が流入流路１１側から副流路１４側に向かって開き、副流路１４への流路が開放される。すると、捕集された不純物Ｐが副流路１４へ洗い流され、洗浄モードとなる。

さらに、冷却水の停止時にフィルタアセンブリ３０４を反時計回り方向に９０度回転させると、冷却水循環が再開した時の洗浄モードで、フィルタ３１、３４に捕集された残りの不純物Ｐが洗い流される。このように第４実施形態では、弁５４の作用により、副流路流入ポジションａのフィルタ３４の不純物Ｐの捕集による目詰まりで冷却流路の圧力損失が増加することを抑制することができる。

（第５実施形態）
次に第５実施形態の分岐部２０５について、図７、図８を参照して説明する。第５実施形態の分岐部２０５は、第１～第４実施形態の分岐部２０１～２０４とは異なり、フィルタ３１～３４の回転領域を確保するコーナー部２１が、流入流路１１と主流路１３とのコーナーに設けられている。コーナー部２１の内壁は、フィルタ３１～３４の外縁の回転軌跡に沿った円弧状に形成されており、フィルタ３１～３４の回転軸Ｏは、コーナー部２１の内壁の円弧中心に設けられる。

この構成では、フィルタ３１～３４がローテーションする９０度毎の４つのポジションの記号を図示の視方向で反時計回り順にａ、ｅ、ｆ、ｇと記す。副流路流入ポジションａは、第１～第４実施形態の分岐部２０１～２０４と同様に、流入流路１１から副流路１４への境界をなす。回転軸Ｏから副流路１４と主流路１３との境界部に沿って延びる「副主連通ポジションｅ」は、副流路１４の入口部から主流路１３に連通する流路において不純物Ｐを捕集可能なポジションである。

流入流路側コーナー端のポジションｇは、流入流路１１からコーナー部２１への境界をなし、「流入流路１１から主流路１３に向かう流路において不純物Ｐを捕集可能な主流路流入ポジション」に該当する。主流路側コーナー端のポジションｆは、コーナー部２１から副流路１４への境界をなし、二次的な主流路流入ポジションとみなすこともできる。

また、コーナー部２１を通過中、フィルタ３１～３４の外縁は、常にコーナー部２１の内壁との間に隙間無く接している。したがって、コーナー部２１を通過中のフィルタ３１～３４は、常に「流入流路１１から主流路１３に向かう流路において不純物Ｐを捕集する主流路流入ポジション」に位置することとなる。

副流路１４と主流路１３との境界部の内壁には、副主連通ポジションｅに常にフィルタを保持するストッパ４８が設けられている。ストッパ４８は、アクチュエータ７６が作動するまで、回転方向前方にある先行のフィルタをバネの付勢力によって保持している。アクチュエータ７６が作動し、先行のフィルタがストッパ４８から外れると、すぐ次の瞬間に、回転方向後方にある後続のフィルタがストッパ４８に保持される。

また、図７、図８に示すフィルタアセンブリ３０３は、第３実施形態と同様に、各フィルタ３１～３４の回転軸Ｏ側の根元にヒンジ部３７が設けられており、流入流路１１と副流路１４との境界部の内壁にストッパ４７が設けられている。この構成では二種類のストッパを含むため、副流路流入ポジションａのストッパ４７を「第１ストッパ４７」、副主連通ポジションｅのストッパ４８を「第２ストッパ４８」というように区別する。

図７（ａ）に示す捕集モードでは、水流の圧力損失が限界値以下の状態で、第１ストッパ４７がバネの付勢力によって副流路流入ポジションａのフィルタ３４を保持しており、流入流路側コーナー端の主流路流入ポジションｇのフィルタ３１、及び、副流路流入ポジションａのフィルタ３４に不純物Ｐが捕集される。このとき、副主連通ポジションｅのフィルタ３３は、第２ストッパ４８により保持され、副流路１４の入口部から主流路１３に不純物Ｐが流入することを防止している。

捕集された不純物Ｐが増え、圧力損失が大きくなって限界値を超えると、図７（ｂ）に示すように、第１ストッパ４７が外れ、ヒンジ部３７が折れ曲がって、副流路流入ポジションａのフィルタ３４が副流路１４側へ倒れる。その結果、フィルタ３４の外縁が副流路１４の内壁から離れ、副流路１４への流路が開放される。すると、捕集された不純物Ｐが副流路１４へ洗い流され、洗浄モードとなる。また、副流路１４側へ倒れたフィルタ３４は、副主連通ポジションｅのフィルタ３３のすぐ後方に並ぶように配置される。

図７（ｂ）の状態からアクチュエータ７６が作動してフィルタアセンブリ３０３が回転し始めると、図８（ｃ）に示すように、副主連通ポジションｅのフィルタ３３が第２ストッパ４８から外れ、すぐ入れ替わりにフィルタ３４が第２ストッパ４８に保持される。コーナー部２１では、それまで流入流路側コーナー端の主流路流入ポジションｇにあったフィルタ３１が流入流路１１内に移動し、それまで主流路側コーナー端ポジションｆにあったフィルタ３２がコーナー部２１の途中に移動する。

このとき、フィルタ３１に捕集された残りの不純物Ｐが洗い流される。また、フィルタ３２は、外縁がコーナー部２１の内壁に接しながらコーナー部２１を進むため、流入流路１１から主流路１３に不純物Ｐが流入することが防止される。こうしてコーナー部２１を通過中のフィルタ３２は、新たに「主流路流入ポジション」のフィルタとして機能する。

フィルタアセンブリ３０３が９０度回転完了した図８（ｄ）の状態で、フィルタ３２は流入流路側コーナー端のポジションｇに移動し、フィルタ３１は副流路流入ポジションａに移動する。そして、図７（ａ）、図７（ｂ）でフィルタ３１に捕集された不純物Ｐは、継続して流れる水流によって、副流路１４に洗い流される。

このように第５実施形態では、第２～第４実施形態と同様に、副流路流入ポジションａのフィルタ３４の不純物Ｐの捕集による目詰まりで冷却流路の圧力損失が増加することを抑制することができる。また、フィルタ３１～３４の回転途中に、流入流路１１及び副流路１４の入口部から主流路１３への不純物Ｐの流入を防止することができるため、冷却水を循環させながらフィルタ３１～３４を回転させることができる。

すなわち第５実施形態では、インバータ６０の連続動作中にもフィルタ３１～３４をローテーションさせて捕集モードと洗浄モードとを繰り返すことが可能となる。したがって、長時間連続して高負荷でＭＧ８０を駆動する耐久レース用の車両等に適用される場合に特に有効である。なお、このような場合、アクチュエータ７６の電力は、平滑コンデンサ６４の残電荷だけでなく別電源からも入力されることを要する。

なお、図７、図８の構成例は、第３実施形態と同様にヒンジ部３７を有するフィルタアセンブリ３０３を用いるものである。この他、第５実施形態の分岐部２０５の構成と、第２実施形態のバネ３６を有するフィルタアセンブリ３０２、又は、第４実施形態の弁５１～５４を有するフィルタアセンブリ３０４とを組み合わせた構成としてもよい。

（その他の実施形態）
（１）上記実施形態の分岐部２０１～２０５は、いずれも、副流路１４は流入流路１１と同一直線上に形成され、主流路１３は流入流路１１と直交する方向に形成されている。その他の実施形態では、例えば副流路１４は流入流路１１と同一曲率の曲線の延長方向に形成されてもよい。また、主流路１３は流入流路１１と９０度以外の角度で交差する方向に形成されてもよい。例えば、主流路１３が流入流路１１に対し６０度方向に形成され、それに対応して、フィルタアセンブリは６０度間隔の６枚のフィルタが放射状に設けられてもよい。

（２）上記実施形態では、複数のフィルタ３１～３４は共通の回転軸に対して放射状に配置され、回転軸を中心として外縁が円形の軌跡を描くように回転することによりローテーションする。その他の実施形態では、例えば複数のフィルタの外縁が回転と平行移動とを組み合わせた長円形の軌跡を描くようにローテーションしてもよい。

（３）第３、第５実施形態のストッパがフィルタの外縁を保持する構成は、バネの付勢力を利用するものに限らず、例えばマグネットの磁力等を利用してもよい。

（４）第１～第４実施形態では、アクチュエータ７６の駆動電力として平滑コンデンサ６４の残電荷を利用しているが、これに限らず、専用電源から電力を供給してもよい。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１００・・・冷却装置、
１０・・・流路、 １１・・・流入流路、 １２・・・流出流路、
１３・・・主流路、 １４・・・副流路、 １５・・・フィン部、
２０１～２０５・・・分岐部、
３１～３４・・・フィルタ、
６０・・・電力変換装置、
６３・・・主発熱部、 ６４・・・平滑コンデンサ、
７６・・・アクチュエータ。

Claims (8)

1. 通電による発熱が他の部分に比べ相対的に大きい主発熱部（６３）、及び、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ（６４）を含む電力変換装置（６０）を冷却する水冷式の冷却装置であって、
   流入流路（１１）、流出流路（１２）、前記流入流路と前記流出流路とを接続し、前記主発熱部と冷却水との間で熱交換するフィン部（１５）を通過する主流路（１３）、及び、前記主流路と並列に設けられ前記平滑コンデンサの冷却路となる副流路（１４）を有し、前記流入流路から前記主流路及び前記副流路に分岐する分岐部（２０１～２０５）において、前記副流路は前記流入流路の延長方向に形成され、前記主流路は前記流入流路と交差する方向に形成されている流路（１０）と、
   前記分岐部に設けられ、少なくとも前記フィン部の最小空隙以上のサイズの不純物を捕集可能な複数のフィルタであって、前記流入流路から前記主流路に向かう流路において不純物を捕集可能な主流路流入ポジション、及び、前記流入流路から前記副流路への境界をなす副流路流入ポジションを含む複数のポジションをローテーションするように移動可能に設置される複数のフィルタ（３１～３４）と、
   前記複数のフィルタが前記複数のポジションをローテンションするように移動させるアクチュエータ（７６）と、
   を備え、
   冷却水中の不純物が前記主流路流入ポジションのフィルタに捕集される捕集モード、及び、捕集された不純物が前記副流路へ洗い流される洗浄モードが繰り返される冷却装置。
2. 前記複数のフィルタは、共通の回転軸から径方向に延びるように放射状に配置され、
   前記アクチュエータは、前記複数のフィルタを、前記回転軸を中心として回転させる請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記分岐部において、前記副流路は前記流入流路と同一直線上に形成され、前記主流路は前記流入流路と直交する方向に形成されており、
   前記副流路と前記主流路とのコーナー又は前記流入流路と前記主流路とのコーナーに、前記複数のフィルタの回転領域を確保するコーナー部（２１、２２）が設けられており、
   前記複数のフィルタは、前記流入流路、前記主流路及び前記コーナー部によって形成される回転領域の中心に位置する前記回転軸の周囲に９０度毎に４枚設置される請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記複数のフィルタは、前記副流路流入ポジションのフィルタが前記副流路側へ可逆的に曲がり、或いは撓むように変形する弾性部材（３６）が前記回転軸側の根元に設けられている請求項３に記載の冷却装置。
5. 前記複数のフィルタは、前記副流路流入ポジションのフィルタが前記副流路側へ倒れるように折れ曲がるヒンジ部（３７）が前記回転軸側の根元に設けられている請求項３に記載の冷却装置。
6. 前記複数のフィルタは、前記流入流路側から前記副流路側に向かって開く弁（５１～５４）が設けられている請求項３または４に記載の冷却装置。
7. 前記コーナー部（２２）は前記副流路と前記主流路とのコーナーに設けられており、
   前記アクチュエータは、冷却水の循環が停止したとき、前記複数のフィルタを回転させる請求項４～６のいずれか一項に記載の冷却装置。
8. 前記コーナー部（２１）は、前記流入流路と前記主流路とのコーナーに設けられ、内壁が前記フィルタの径方向外縁の回転軌跡に沿った円弧状に形成されており、前記コーナー部を通過中の前記フィルタは、常に前記主流路流入ポジションに位置し、
   前記副流路の入口部から前記主流路に連通する流路において不純物を捕集可能な副主連通ポジションに、常にフィルタを保持するストッパ（４８）が設けられている請求項４～６のいずれか一項に記載の冷却装置。

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