JP2005082066A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】 蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムにおいて寝込み現象を解消する。
【解決手段】 ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、蒸発器に冷媒が残っているか否かを判定する冷媒寝込み判定センサからの信号に基づいて蒸発器における冷媒の寝込みを判定するステップ（Ｓ１０００）と、冷媒が寝込んでいると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、圧縮機を作動させるステップ（Ｓ１０１０）と、圧縮機が一定時間作動した後に圧縮機を停止させるステップ（Ｓ１０３０）と、圧縮機の作動により蒸発器に寝込んでいた冷媒を回収した後に車両のＨＶ機器を始動させてポンプの運転を開始するステップ（Ｓ１０４０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動モータ（以下、モータと略す。）やインバータ等の発熱体を冷却する発熱体の冷却システムに関し、特に、モータにより走行する電気自動車、ならびに走行用のモータおよびエンジン（内燃機関）を有するハイブリッド自動車等（以下、これらを総称して単に電気自動車と記載）に適用して有効である、冷却システムに関する。

電気自動車では、モータ、インバータ、ジェネレータおよびバッテリ等の発熱体を冷却する必要がある。このため、エンジンのみを使用する通常の車両のごとく、冷却水を発熱体とラジエータとの間を循環させるといったシステムが考えられるが、このようなシステムでは、発熱体を冷却するためのラジエータを新たに設ける必要があるので、車両搭載性が低いという問題を有している。

そこで、たとえば、このような発熱体を空調装置（蒸気圧縮式冷凍サイクル）にて冷却することにより、新たにラジエータを設けることを防止している。蒸気圧縮式冷凍サイクルの蒸発器、すなわち減圧器で減圧した後の冷媒により発熱体を冷却するため、圧縮機において減圧器での減圧分に対応する圧縮仕事（機械仕事）が増大する。このため、圧縮機を駆動するための消費電力が増大し、電気自動車の走行可能距離が短くなってしまうという問題が新たに発生する。

このような問題点に鑑み、特開平１１−３３７１９３号公報（特許文献１）は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して発熱体の冷却を図るとともに、発熱体を冷却するに必要な機械仕事の増大を抑制する熱体冷却装置を開示する。この熱体冷却装置は、ジュール熱を発する発熱体と、圧縮機、放熱器（凝縮器）、減圧器および蒸発器を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルと、放熱器から流出した冷媒を、減圧器、蒸発器および圧縮機を迂回させて放熱器の冷媒流入側に導くバイパス通路と、バイパス通路に冷媒を流通させるポンプと、バイパス通路に設けられ、バイパス通路を流通する冷媒と発熱体との間で熱交換させ、発熱体を冷却する発熱体冷却部とを備える。

この熱体冷却装置によると、発熱体を冷却するために必要な機械仕事量は、冷媒が発熱体冷却部を流通する際の圧力損失分に対応する仕事量であるので、発熱体を冷却するために増加する機械仕事量の増大を抑制することができる。すなわち、ポンプがするポンプ仕事量（機械仕事量）は、冷媒が発熱体冷却部を流通する際の圧力損失分に対応する仕事量であるので、発熱体を冷却するために増加する機械仕事量が増大することを抑制できることになる。
特開平１１−３３７１９３号公報

特許文献１に開示された熱体冷却装置は、空調用の冷凍サイクルの高圧側にバイパス通路を設け、ポンプにより冷媒が発熱体冷却部に送り込まれ、発熱体冷却部の内部で発熱体のジュール熱を吸熱し、放熱器（凝縮器）で放熱する。この熱体冷却装置においては、発熱体冷却部の内部で冷媒が沸騰して、冷媒の潜熱により熱を奪うため（強制対流沸騰冷却）、熱伝達率が高く、冷却性能が高いこと、発熱体冷却部の放熱器が空調用の凝縮器を兼ねているので、放熱器の数を減らすことができること、発熱体冷却部に送り込まれる冷媒は圧縮機を経由しないので圧縮機の動力増加を招かないこと、ポンプは、液体を１気圧程度昇圧するだけであるので動力が小さくてすむこと等の長所を有する。

しかしながら、使用条件によっては、以下のような問題点を生じる場合がある。

このような熱体冷却装置が車両に搭載されて、その車両が長時間運転されないと、この熱体冷却装置も稼働しない。このときに、冷媒は強制的に循環されないので、温度のより低い部材である、たとえば、空調用の蒸発器や発熱体冷却部などの部材に滞留する、いわゆる寝込み現象が発生する場合がある。このような寝込み現象が発生すると、車両の始動時に空調用の蒸発器に冷媒が寝込んでいると、発熱体冷却部における冷媒量が不足して、モータ、インバータ、ジェネレータおよびバッテリ等の発熱体を十分に冷却できないことになる。

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、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムであって、寝込み現象を解決して発熱体を効率的に冷却することができる、冷却システムを提供することである。

第１の発明に係る冷却システムは、第１の蒸発器および第２の蒸発器と、第１の蒸発器および第２の蒸発器に接続された凝縮器と、第１の蒸発器に接続され、第１の蒸発器と凝縮器との間で冷媒を循環させるための第１の冷媒循環手段と、第２の蒸発器に接続され、第２の蒸発器と凝縮器との間で冷媒を循環させるための第２の冷媒循環手段と、第１の蒸発器および第２の蒸発器の少なくともいずれか一方の蒸発器において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、第１の蒸発器および第２の蒸発器のいずれか一方の蒸発器の冷却条件が成立した場合に、他方の蒸発器において冷媒の滞留が検知されると、冷媒の滞留状態に対応させて他方の蒸発器に接続された冷媒循環手段を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、第１の蒸発器および第２の蒸発器に共通に接続された凝縮器を有する冷凍サイクルにおいて、いずれか一方の蒸発器の冷却条件が成立した場合に、他方の蒸発器において冷媒の滞留が検知されると、他方の蒸発器に接続された冷媒循環手段を作動させる。このような冷媒が滞留する現象は、寝込み現象と言われる。このような冷凍サイクルを車両に搭載した場合において、長時間に亘って冷凍サイクルを停止していると、第１の蒸発器や第２の蒸発器のいずれかに冷媒が滞留する寝込み現象が発生することがある。このような場合、まず、冷媒が寝込んでいる方の蒸発器に接続された冷媒循環手段（圧縮機やポンプ）を作動させて、冷媒が寝込んでいない方の蒸発器に、寝込んでいた冷媒を送り込む。このようにすると、冷却条件が成立した方の蒸発器にも冷媒がない状態からある状態にされるので、寝込みがあっても良好に冷凍システムを始動させることができる。その結果、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムであって、寝込み現象を解決して発熱体を効率的に冷却することができる。

第２の発明に係る冷却システムは、第１の蒸発器および第２の蒸発器と、第１の蒸発器および第２の蒸発器に接続された凝縮器と、第１の蒸発器に接続され、第１の蒸発器と凝縮器との間で冷媒を循環させるための第１の冷媒循環手段と、第２の蒸発器に接続され、第２の蒸発器と凝縮器との間で冷媒を循環させるための第２の冷媒循環手段と、第１の蒸発器および第２の蒸発器の少なくともいずれか一方の蒸発器を加熱するための加熱手段と、第１の蒸発器および第２の蒸発器の少なくともいずれか一方の蒸発器において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、第１の蒸発器および第２の蒸発器のいずれか一方の蒸発器の冷却条件が成立した場合に、他方の蒸発器において冷媒の滞留が検知されると、他方の蒸発器に接続された冷媒循環手段の作動を停止させて、冷媒の滞留状態に対応させて他方の蒸発器を加熱するように、加熱手段を制御するための制御手段とを含む。

第２の発明によると、第１の蒸発器および第２の蒸発器に共通に接続された凝縮器を有する冷凍サイクルにおいて、いずれか一方の蒸発器の冷却条件が成立した場合に、他方の蒸発器において冷媒の滞留が検知されると、他方の蒸発器を加熱するように加熱手段を作動させる。このような冷媒が滞留する現象は、より温度の低い方に冷媒が移動する寝込み現象と言われる。このような冷凍サイクルを車両に搭載した場合において、長時間に亘って冷凍サイクルを停止していると、第１の蒸発器や第２の蒸発器のいずれかに冷媒が滞留する寝込み現象が発生することがある。このような場合、まず、寝込んでいる方の蒸発器を加熱して温度を上昇せしめて、この温度上昇により、寝込んでいない方の蒸発器に、寝込んでいた冷媒を送り込む。このとき、寝込んでいた方の蒸発器に接続された冷媒循環手段は作動させない。このようにすると、冷却条件が成立した方の蒸発器にも冷媒がない状態からある状態にされるので、寝込みがあっても良好に冷凍システムを始動させることができる。その結果、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムであって、寝込み現象を解決して発熱体を効率的に冷却することができる。

第３の発明に係る冷却システムにおいては、第２の発明の構成に加えて、加熱手段は、蒸発器の被冷却体を発熱させることにより、蒸発器を加熱するための手段を含む。

第３の発明によると、たとえば、このような冷却システムが電気自動車に搭載された場合には、空調用の蒸発器と電気機器の冷却用の熱交換器（蒸発器）とが１つの凝縮器（放熱器）で兼用されることがある。このような場合において、たとえば、電気機器の冷却用の熱交換器（蒸発器）側に冷媒が寝込むと、この電気機器を発熱させて、この温度上昇により、寝込んでいない方の蒸発器に、寝込んでいた冷媒を送り込むことができる。

第４の発明に係る冷却システムは、車両に搭載され、熱を発生する発熱体と、圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器を有して構成された蒸気圧縮式冷凍サイクルと、凝縮器から流出した冷媒を、減圧器、蒸発器および圧縮機を迂回させて凝縮器の冷媒流入側に導くバイパス通路と、バイパス通路に冷媒を流通させるための冷媒流通手段と、バイパス通路に設けられ、バイパス通路を流通する冷媒と発熱体との間で熱交換させ、発熱体を冷却するための発熱体冷却手段と、蒸発器および発熱体冷却手段の少なくともいずれか一方において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、蒸発器および発熱体冷却手段のいずれか一方の冷却条件が成立した場合に、他方において冷媒の滞留が検知されると、冷媒の滞留状態に対応させて、圧縮機および冷媒流通手段の少なくともいずれか一方を作動させるように制御するための制御手段とを含む。

第４の発明によると、発熱体であるモータ、インバータ、ジェネレータおよびバッテリ等により発熱した熱量を、発熱体冷却手段（熱交換器）において冷媒に回収させて凝縮器で冷媒から熱量をシステム外部に放熱する。一方、同じ凝縮器を用いて、空調用の蒸発器で室内から回収された熱量もシステム外部に放熱される。このような冷凍サイクルにおいては、冷媒が圧縮機やポンプで循環していない場合、発熱体冷却手段と蒸発器とで、より温度の低い方に冷媒が移動して、そこで滞留する現象が発生する場合がある。この現象を寝込み現象という。このような場合、たとえば、冷媒が蒸発器に寝込んでいる場合には、蒸発器に接続された圧縮機を作動させて、冷媒が寝込んでいない方の発熱体冷却手段に、寝込んでいた冷媒を送り込む。このようにすると、冷却条件が成立した方の発熱体冷却手段にも冷媒がない状態からある状態にされるので、蒸発器に寝込みがあっても良好に冷凍システムを始動させることができる。その結果、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムであって、寝込み現象を解決して発熱体を効率的に冷却することができる。

第５の発明に係る冷却システムは、車両に搭載され、熱を発生する発熱体と、圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器を有して構成された蒸気圧縮式冷凍サイクルと、凝縮器から流出した冷媒を、減圧器、蒸発器および圧縮機を迂回させて凝縮器の冷媒流入側に導くバイパス通路と、バイパス通路に冷媒を流通させるための冷媒流通手段と、バイパス通路に設けられ、バイパス通路を流通する冷媒と発熱体との間で熱交換させ、発熱体を冷却するための発熱体冷却手段と、蒸発器および発熱体冷却手段の少なくともいずれか一方において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、蒸発器および発熱体冷却手段のいずれか一方の冷却条件が成立した場合に、発熱体冷却手段において冷媒の滞留が検知されると、冷媒流通手段の作動を停止させて、冷媒滞留の状態に対応させて、発熱体を発熱させるように制御するための制御手段とを含む。

第５の発明によると、発熱体であるモータ、インバータ、ジェネレータおよびバッテリ等により発熱した熱量を、発熱体冷却手段（熱交換器）において冷媒に回収させて凝縮器で冷媒から熱量をシステム外部に放熱する。一方、同じ凝縮器を用いて、空調用の蒸発器で室内から回収された熱量もシステム外部に放熱される。このような冷凍サイクルにおいては、冷媒が圧縮機やポンプで循環していない場合、発熱体冷却手段と蒸発器とで、より温度の低い方に冷媒が移動して、そこで滞留する現象が発生する場合がある。この現象を寝込み現象という。このような場合、たとえば、冷媒が寝込んでいる方の発熱体冷却手段における被冷却体である発熱体を発熱させて、温度を上昇せしめて、この温度上昇により、寝込んでいない方の蒸発器に、寝込んでいた冷媒を送り込む。このとき、寝込んでいた方の発熱体冷却手段に接続された冷媒流通手段である液冷媒ポンプは作動させない。このようにすると、冷却条件が成立した方の蒸発器にも冷媒がない状態からある状態にされるので、寝込みがあっても良好に冷凍システムを始動させることができる。その結果、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムであって、寝込み現象を解決して発熱体を効率的に冷却することができる。

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。

＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に係る冷却システムについて説明する。以下においては、この冷却システムをハイブリット自動車に適用したものとして説明する。

図１は、本実施の形態に係る冷却システム１００の模式図である。なお、本実施の形態でいうハイブリット自動車は、モータ２１０を駆動源として走行する場合と、エンジン（図示せず）を駆動源として走行する場合とを切替えて走行するタイプである。

冷却システム１００は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１０と、圧縮機１１０から吐出する冷媒を凝縮させる凝縮器（放熱器）１２０と、凝縮器１２０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、液相冷媒を流出させるレシーバ１３０とを含む。圧縮機１１０は、駆動源の状態に応じてモータ２１０またはエンジンにより駆動される。

さらに、冷却システム１００は、レシーバ１３０から流出した液相冷媒を減圧する膨張弁（減圧器）１４０と、膨張弁１４０にて減圧された液相冷媒を蒸発させて車室内の冷房を図る蒸発器１５０とを含む。膨張弁１４０は、圧縮機１１０に吸入される冷媒の加熱度が所定値となるように、その弁開度が制御される温度式膨張弁である。本実施の形態に係る冷却システムにおいては、圧縮機１１０、凝縮器１２０、レシーバ１３０、膨張弁１４０および蒸発器１５０により、蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、冷凍サイクルと略す。）ＲＣによる空調装置が構成されている。

さらに、冷却システム１００は、凝縮器１２０から流出した冷媒を、膨張弁１４０、蒸発器１５０および圧縮機１１０を迂回させて凝縮器１２０の冷媒流入側に導くバイパス通路１６０をさらに含む。このバイパス通路１６０には、モータ２１０およびインバータ２２０（図示せず）のパワートランジスタ（以下、これらを総称して発熱体２３０と記載する。）とバイパス通路１６０を流通する冷媒とを熱交換させて、発熱体２３０から発生するジュール熱（ジュール損）を吸熱して発熱体２３０を冷却する、モータ冷却器１７０Ａおよびインバータ冷却器１７０Ｂ（モータ冷却器１７０Ａとインバータ冷却器１７０Ｂとを合わせて冷却器１７０と記載することがある。）が配設されている。

さらに、冷却システム１００は、バイパス通路１６０に冷媒を流通させる電動ポンプ（以下、ポンプと略す。）１８０と、レシーバ１３０と膨張弁１４０との間に配設されて冷媒通路を開閉する電磁弁１９０と、圧縮機１１０から吐出した冷媒がバイパス通路１６０に流入することを防止する逆止弁２００とを含む。

さらに、冷却システム１００は、レシーバ１３０とポンプ１８０との間に設置された過冷却器１０００を有する。この過冷却器１０００は、この過冷却器１０００がない場合に比較して、冷媒温度を約５℃以上低下させる熱交換器である。この過冷却器１０００により、ポンプ１８０に導入される液冷媒は過冷却の状態となる。

本実施の形態に係る冷却システム１００の動作を説明する。

（１）車室内の空調（冷房または除湿）のみ
ポンプ１８０を停止させるとともに、電磁弁１９０を開いて圧縮機１１０を稼動させる。これにより、バイパス通路１６０には冷媒が流通せず、冷凍サイクルＲＣのみに冷媒が流通するので、冷凍サイクルＲＣのみ稼動して車室内に吹き出す空気が蒸発器１５０により冷却され、車室内の空調が行なわれる。

（２）発熱体２３０の冷却のみ
ポンプ１８０を稼動させるとともに、電磁弁１９０を閉じて圧縮機１１０を停止させる。これにより、冷凍サイクルＲＣは停止した状態で、冷媒は凝縮器１２０と冷却器１７０との間を循環するので、発熱体２３０が冷却される。なお、このとき、凝縮器１２０は、冷却器１７０にて発熱体２３０から奪ったジュール熱により加熱又は沸騰（蒸発）した冷媒を冷却又は凝縮させている。つまり、本実施の形態では、発熱体２３０の冷却は、凝縮器１２０および冷却器１７０からなる沸騰冷却サイクルにて行なっている。

（３）車室内の空調および発熱体２３０の冷却
ポンプ１８０を稼動させるとともに、電磁弁１９０を開いて圧縮機１１０を稼動させる。これにより、冷媒は冷凍サイクルＲＣおよびバイパス通路１６０を循環するので、車室内の空調および発熱体２３０の冷却が行なわれる。

（４）過冷却器
上記した（２）または（３）の場合（すなわち発熱体２３０の冷却が行なわれる場合）には、過冷却器１０００により過冷却された液冷媒がポンプ１８０に導入される。レシーバ１３０から過冷却器１０００を経由しないでポンプ１８０に導入された冷媒は、飽和状態（飽和液線上にあり、冷媒の圧力が少しでも低下すると沸騰を開始する状態）である。このため、レシーバ１３０からポンプ１８０までの管路抵抗により圧損が生じて圧力が低下すると沸騰が生じて気泡が発生して、この気泡がポンプ１８０内に入ると流量が低下する。また、ポンプ１８０の翼車近傍おいては局所的に負圧を生じやすいため圧力が低下しやすく、圧力が低下すると沸騰が生じて気泡が発生して、これによりポンプ１８０の流量が低下する。過冷却器１０００は、このポンプ１８０に液冷媒が導入される前に、液冷媒を過冷却の状態にする。このため、たとえ圧損が生じて冷媒の圧力が低下しても、冷媒が過冷却状態で温度が低いので沸騰しないので気泡の発生がない。ポンプ１８０に気泡が入って来ないし、ポンプ１８０内において気泡が発生しないので所定のポンプ能力を発生させることができる。

本実施の形態に係る冷却システム１００によれば、冷凍サイクルＲＣ内を循環する冷媒のうち、凝縮器１２０から流出して膨張弁１４０に流入する前の冷媒により発熱体２３０を冷却しているので、バイパス通路１６０（沸騰冷却サイクル）を流通する冷媒の圧力は、冷媒が流通する際の圧力損失分を除き、ほぼ同圧の状態（吐出圧）で流通（循環）する。

したがって、ポンプ１８０は、バイパス通路１６０、凝縮器１２０およびレシーバ１３０での圧力損失分に対応するポンプ仕事のみ行なえばよいので、従来に比較して、発熱体２３０を冷却するために増加する機械仕事が小さくなる。延いては、圧縮機１１０を駆動するための消費電力を小さくすることができるので、モータ２１０による走行距離を延ばすことができる。

なお、発熱体２３０を冷却するときと、発熱体２３０を冷却しないときとでは、冷却システム１００内を循環する冷媒量が変化するが、この変化量は、通常の冷凍サイクルと同様に、レシーバ１３０に蓄えられた冷媒により調節される。

ところで、車室内の空調を行なわないとき（冷凍サイクルＲＣを稼動させないとき）に、冷媒が蒸発器１５０内に流入すると、冷媒が蒸発器１５０内で凝縮してしまい、液冷媒が蒸発器１５０内に滞留してしまうおそれがある。そして、この液相の冷媒の滞留は、冷媒不足による冷却器１７０の冷却能力低下、および圧縮機１１０の稼動直後における液圧縮（液バック）による圧縮機１１０の損傷を誘発する。

これに対して、本実施の形態に係る冷却システムにおいては、冷凍サイクルＲＣを稼動させないときには、電磁弁１９０が閉じられるので、蒸発器１５０に液冷媒が滞留することを防止できる。したがって、冷却器１７０の冷却能力低下および圧縮機１１０の損傷を未然に防止できる。

ところで、仮に、圧縮機１１０で圧縮されて高温となった冷媒がバイパス通路１６０に流入してしまうと、発熱体２３０は冷却器１７０にて加熱されてしまうので、発熱体２３０が損傷してしまう可能性がある。

これに対して、本実施の形態に係る冷却システム１００では、逆止弁２００が設けられているので、圧縮機１１０から吐出した冷媒が、冷却器１７０に流入することを確実に防止できる。したがって、発熱体２３０が損傷することを防止できる。また、圧縮機１１０から吐出した冷媒が冷却器１７０に流入しないので、圧縮機１１０から吐出した冷媒を確実に凝縮器１２０に流入させることができる。したがって、冷凍サイクルＲＣを循環する冷媒量が減少することを防止できるので、冷凍サイクルＲＣの冷凍能力が低下することを防止できる。

さらには、本実施の形態に係る冷却システム１００では、過冷却器１０００でポンプ１８０に導入される液冷媒を凝縮器１２０で冷却されるよりも５℃程度さらに冷却し、管路における圧損により圧力の低下が発生しても、沸騰して気泡が発生しないようにして、気泡の発生によるポンプ１８０における流量低下を防止している。

このような冷却システム１００を搭載した車両が長時間に亘って、イグニッションスイッチがオンされないで、屋外等において停止された状態であると、いわゆる「寝込み」といわれる冷媒の滞留現象が発生する。この寝込み現象とは、圧縮機１２０もポンプ１８０も運転されないので、冷媒が強制的にサイクル内を循環されず、温度のより低い部材である、たとえば、これは空調用の蒸発器１５０、モータ冷却器１７０Ａおよびインバータ冷却器１７０Ｂなどの部材に冷媒が滞留する現象である。このような寝込み現象が発生すると、車両の始動時に空調用の蒸発器１５０に冷媒が寝込んでいると、冷却部１７０における冷媒量が不足して、モータ２１０、インバータ２２０や、ジェネレータ、バッテリ等の発熱体を十分に冷却できないことになる。

本実施の形態に係る冷却システムは、この寝込み現象を解消して、効率的にＨＶ機器（モータ２１０、インバータ２２０等）を冷却することができる。そのために、本実施の形態に係る冷却システムは、上述した構成に加えて、さらに、モータ２１０やインバータ２２０などの電気機器に接続されたＨＶ（Hybrid Vehicle）機器ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０００と、圧縮機１１０に接続されたエアコンＥＣＵ４０００と、ポンプ１８０に接続され、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００からの制御信号に基づいてポンプ１８０の回転数を制御するポンプ回転制御回路２４００と、空調側の蒸発器１５０に接続され、この蒸発器１５０内に冷媒が寝込んでいるか否かを判定する寝込み判定センサ（蒸発器側）５０００（以下、単に寝込み判定センサ５０００と記載する。）とを有する。

ＨＶ機器ＥＣＵ２０００とエアコンＥＣＵ４０００とは接続され、互いに信号の送受信が可能である。冷媒寝込み判定センサ５０００は、たとえば超音波式のセンサであって、蒸発器１５０の内部に液相の冷媒が存在するか否かに基づいて、寝込みの発生を判定する。液相の冷媒が蒸発器１５０の内に存在すると、冷媒の寝込みが発生していると判定される。

図２を参照して、本実施の形態に係る冷却システム１００のＨＶ機器ＥＣＵ２０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０００にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、蒸発器１５０において冷媒の寝込みがあるか否かを判定する。この判定は、蒸発器１５０に設けられた冷媒寝込み判定センサ５０００から、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００に入力された信号に基づいて行なわれる。蒸発器１５０に冷媒の寝込みがあると判定されると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理はＳ１０４０へ移される。

Ｓ１０１０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、エアコンＥＣＵ４０００を介して圧縮機１１０をオンするように制御信号をエアコンＥＣＵ４０００に送信する。エアコンＥＣＵ４０００は、受信した制御信号に基づいて、圧縮機１１０の運転を開始させる。

Ｓ１０２０にて、圧縮機１１０が一定時間作動したことを確認する。この一定時間とは、たとえば１分程度である。Ｓ１０３０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、エアコンＥＣＵ４０００を介して圧縮機１１０をオフにする。このときＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、エアコンＥＣＵ４０００に対して圧縮機１１０の停止制御信号を送信する。

Ｓ１０４０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、車両（ＨＶ機器）を始動する。すなわち、ポンプ１８０の運転を開始するように、ポンプ回転制御回路２４００に制御信号を送信する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る冷却システムの動作について説明する。

図１に示す冷却システム１００が搭載された車両が長時間停止した状態にされて、蒸発器１５０側に冷媒が滞留している寝込み現象が発生していると想定する。

蒸発器１５０の内部に滞留している冷媒があるので、冷媒寝込み判定センサ５０００により蒸発器１５０に冷媒が寝込んでいると判定される（Ｓ１０００にてＹＥＳ）。圧縮機１１０の運転が開始され（Ｓ１０１０）、圧縮機１１０が一定時間（１分程度）作動される（Ｓ１０２０）。このコンプレッサ１１０の作動により、蒸発器１５０に滞留していた液冷媒は、凝縮器１２０側に送られる。その後圧縮機１１０の運転が停止され（Ｓ１０３０）、車両（ＨＶ機器）が始動される（Ｓ１０４０）。このＨＶ機器の始動が行なわれると、ポンプ１８０の運転が開始される。

以上のようにして、本実施の形態に係る冷却システムによると、空調用の蒸発器の内部に液冷媒が寝込んでいる場合は、ポンプを動作させる前に圧縮機を一定時間（１分程度）起動して、その後にＨＶ側のポンプを始動する。このようにすると、空調用の蒸発器に寝込んでいる冷媒をＨＶ機器側に回収することができ、ＨＶ機器冷凍サイクル（凝縮器〜過冷却器〜ポンプ〜モータ冷却器〜インバータ冷却器〜逆止弁）での冷媒量を確保することができる。その結果、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷却システムであって、寝込み現象を解消して発熱体であるＨＶ機器を効率的に冷却することができる。

＜第１の実施の形態 変形例＞
以下、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る冷却システムについて説明する。本変形例に係る冷却システムは、車両の始動時からＨＶ機器の運転を開始し、レシーバ１３０内に所定量の冷媒量が溜まらない場合には、空調側の蒸発器１５０に冷媒が寝込んでいると判定して圧縮機１１０を起動し冷媒をＨＶ機器側に回収する点が特徴である。

図３を参照して、本変形例に係る冷却システムの模式図について説明する。なお、図３における模式図において、前述の図１に示した模式図と同じ構成については同じ参照符号を付してある。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。

図３に示すように、本変形例に係る冷却システムにおいては、図１に示す冷却システムにおける冷媒寝込み判定センサ５０００を有さないで、レシーバ１３０の冷媒容量を検出する冷媒容量センサ６０００を有する。冷媒容量センサ６０００は、レシーバ１３０内の液冷媒の容量を検出し、その信号をＨＶ機器ＥＣＵ２０００に送信する。

図４を参照して、本変形例に係るＨＶ機器ＥＣＵ２０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ１１００にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、車両（ＨＶ機器）を始動させる。このとき、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、ポンプ回転制御回路２４００に対してポンプ１８０の運転を開始するような制御信号を送信する。Ｓ１１１０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０の中の液冷媒の容量を検知する。このとき、冷媒容量センサ６０００からＨＶ機器ＥＣＵ２０００に入力された信号に基づいてレシーバ１３０内の冷媒容量が検知される。

Ｓ１１２０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０内の冷媒容量が予め定められた所定容量以下であるか否かを判断する。レシーバ１３０内の冷媒容量が予め定められた所定容量以下であると（Ｓ１１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１２０にてＮＯ）、処理はＳ１１１０へ移される。

Ｓ１１３０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、圧縮機１１０の運転を開始するようにエアコンＥＣＵ４０００に制御信号を送信する。これにより、エアコンＥＣＵ４０００が圧縮機１１０に対して運転を開始する制御信号を送信し、圧縮機１１０が運転を開始する。

Ｓ１１４０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０の冷媒容量を検知する。このＳ１１４０における処理は、前述のＳ１１１０における処理と同じである。Ｓ１１５０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以上であるか否かを判断する。レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以上であると（Ｓ１１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１５０にてＮＯ）、処理はＳ１１４０へ移される。

Ｓ１１６０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、エアコンＥＣＵ４０００に対して、圧縮機１１０の運転を停止するような制御信号を送信する。これにより、エアコンＥＣＵ４０００は、圧縮機１１０を停止させる停止信号を送信し、圧縮機１１０の運転が停止される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本変形例に係る冷却システムの動作について説明する。なお、以下の説明においては、前述の第１の実施の形態に係る冷却システムの動作の説明と同様、蒸発器１５０に冷媒が滞留している寝込み現象が発生していると想定する。

車両（ＨＶ機器）が始動されポンプ１８０が運転を開始する（Ｓ１１００）。このポンプ１８０の運転が開始されることにより蒸発器１５０側に冷媒が滞留していない場合には、凝縮器１２０およびレシーバ１３０を介して冷却器１７０に冷媒が送り込まれる。一方、蒸発器１５０に冷媒が滞留し寝込み現象が発生しているとポンプ１８０の運転を開始してもレシーバ１３０から液冷媒を冷却器１７０に送り込むことができない。

レシーバ１３０内の冷媒容量が検知され（Ｓ１１１０）、この検知されたレシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以下である場合には（Ｓ１１２０にてＹＥＳ）、圧縮機１１０の運転が開始される（Ｓ１１３０）。すなわち、ポンプ１８０の運転を開始しても蒸発器１５０に冷媒が寝込んでいるためレシーバ１３０の冷媒容量が所定値以下の状態であるため、圧縮機１１０を運転して蒸発器１５０から冷媒を回収することになる。

圧縮機１１０の運転が開始された後、レシーバ１３０内の冷媒容量が再度検知され（Ｓ１１４０）、レシーバ１３０内の冷媒が所定容量以上になると（Ｓ１１５０にてＹＥＳ）、圧縮機１１０の運転が停止される（Ｓ１１６０）。

以上のようにして、本変形例に係る冷却システムによると、第１の実施の形態のように、蒸発器に冷媒寝込み判定センサを設けることなく、レシーバにおける冷媒容量を検知する冷媒容量センサを設けた。車両が始動されると寝込み現象の有無を判定することなくポンプが運転を開始されレシーバ内の冷媒容量が検知される。そのレシーバ内の容量が所定容量以下であると蒸発器側に冷媒が寝込んでいると判定されて圧縮機が運転を開始され蒸発器から冷媒が回収される。このようにすると、前述の第１の実施の形態に係る冷却システムの効果である蒸発器で冷媒が寝込んでいる場合においてもその寝込み現象を解消してＨＶ機器を冷却することができるとともに、常時レシーバ内の冷媒容量を検知しているので、車両の始動時だけでなく、車両始動後の定常状態においても有効に寝込み現象を解消することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る冷却システムについて説明する。

図５に本実施の形態に係る冷却システムの模式図を示す。図５に示す模式図の中で、前述の図１に示した模式図と同じ構成については同じ参照符号を付している。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。

図５に示すように、本実施の形態に係る冷却システムは、ＨＶ機器側の冷却器であるモータ冷却器１７０Ａおよびインバータ冷却器１７０Ｂの冷媒の寝込みを判定する冷媒寝込みセンサ（ＨＶ機器側）７０００を設けた。この冷媒寝込みセンサ７０００は、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００に接続され、モータ冷却器１７０Ａやインバータ冷却器１７０Ｂに液冷媒が滞留しているか否かを判定して、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００にその寝込み判定結果を入力する。

本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態のように、冷媒の寝込みがあると判定された場合に、圧縮機１１０やポンプ１８０を動作させるのではなく、発熱体であるモータ２１０やインバータ２２０の運転を開始することによりモータ２１０やインバータ２２０の温度を上昇させることにより、液冷媒をＨＶ機器側から回収する。

図６を参照して、本実施の形態に係る冷却システムのＨＶ機器ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２０００にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００はＨＶ機器側の冷却器１７０の冷媒の寝込みがあるか否かを判定する。この判定は、モータ冷却器１７０Ａやインバータ冷却器１７０Ｂに接続された冷媒寝込み判定センサ７０００からＨＶ機器ＥＣＵ２０００に入力された信号に基づいて行なわれる。ＨＶ機器側の冷却器１７０に冷媒が寝込んでいると判定されると（Ｓ２０００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０００にてＮＯ）、処理はＳ２０４０へ移される。

Ｓ２０１０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、ＨＶ機器（モータ２１０、インバータ２２０等）の発熱を開始させる。このとき、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、モータ２１０やインバータ２２０のそれぞれの制御回路に制御信号を送信してＨＶ機器の運転を開始するように制御したり、モータ冷却器１７０Ａやインバータ冷却器１７０Ｂに加熱器を設け、その加熱器を作動させるようにしてもよい。

ＨＶ機器が一定時間発熱し（Ｓ２０２０）、その後ＨＶ機器の発熱を終了させる（Ｓ２０３０）。（なお、このＨＶ機器を一定時間発熱させている間は、ポンプ１８０を作動させない）。このようにすると、ＨＶ機器側の冷却器１７０において液冷媒が蒸発されて、凝縮器１２０に冷媒を回収することができる。その後、圧縮機１１０が運転を開始する（Ｓ２０４０）。

すなわち、ＨＶ機器側の冷却器１７０において被冷却体であるモータやインバータが発熱したり冷却器１７０が加熱されたりして寝込んでいた冷媒が蒸発して凝縮器１２０に回収される。その後、圧縮機１１０の運転を開始するため、ＨＶ機器側の冷却器１７０に寝込んでいる冷媒を回収した後、圧縮機１１０の運転を開始することになる。

以上のようにして、本実施の形態に係る冷却システムによると、ＨＶ機器側の冷却器に冷媒が寝込んでいると判定された場合には、ポンプを停止させた状態で、被冷却体である発熱体（モータ、インバータ等）を発熱させる。これにより、モータ冷却器およびインバータ冷却器に寝込んでいた液冷媒を蒸発させて凝縮器側に回収することができる。その結果、寝込んでいる方の冷却器を加熱して温度を上昇せしめて、この温度上昇により冷媒を回収することができる。

＜第２の実施の形態 変形例＞
以下、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る冷却システムについて説明する。なお、本変形例に係る冷却システムの模式図は、前述の第１の実施の形態の変形例の模式図（図３）と同じである。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。

図７を参照して、本変形例に係る冷却システムのＨＶ機器ＥＣＵ２０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２１００にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、圧縮機１１０の運転を開始するようにエアコンＥＣＵ４０００に制御信号を送信する。これにより、圧縮機１１０の運転が開始される。Ｓ２１１０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０内の冷媒容量を検知する。このとき、レシーバ１３０に設けられた冷媒容量センサ６０００からＨＶ機器ＥＣＵ２０００に入力された信号に基づいて、レシーバ１３０内の冷媒容量が検知される。

Ｓ２１２０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以下であるか否かを判断する。レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以下であると（Ｓ２１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１２０にてＮＯ）、処理はＳ２１１０へ戻される。

Ｓ２１３０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、ＨＶ機器（モータ２１０、インバータ２２０等）を発熱させる。このとき、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００からモータ２１０およびインバータ２２０に運転の開始制御信号が送信され、モータ２１０やインバータ２２０が運転を開始し、ＨＶ機器が発熱する。

Ｓ２１４０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０内の冷媒容量を再度検知する。Ｓ２１５０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以上であるか否かを判断する。レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以上であると（Ｓ２１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１５０にてＮＯ）、処理はＳ２１４０へ戻される。

Ｓ２１６０にて、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、ＨＶ機器（モータ２１０、インバータ２２０等）の発熱を停止させる。このとき、ＨＶ機器ＥＣＵ２０００は、モータ２１０およびインバータ２２０に運転停止信号を送信する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本変形例に係る冷却システムの動作について説明する。なお、以下の説明においては、前述の第２の実施の形態の動作の説明と同様、ＨＶ機器側の冷却器１７０に冷媒が寝込んでいると想定する。

車両の運転が開始されて、この冷却システムが稼動されると圧縮機１１０の運転が開始される（Ｓ２１００）。レシーバ１３０内の冷媒容量が検知され（Ｓ２１１０）、レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以下であると（Ｓ２１２０）、ＨＶ機器が発熱させるために、モータ２１０やインバータ２２０が運転を開始する（Ｓ２１３０）。

レシーバ１３０内の冷媒容量が再度検知され（Ｓ２１４０）、レシーバ１３０内の冷媒容量が所定容量以上になると（Ｓ２１５０にてＹＥＳ）、ＨＶ機器（モータ２１０、インバータ２２０）の発熱が停止される（Ｓ２１６０）。

以上のようにして、本変形例に係る冷却システムによると、車両の始動後に寝込み現象の発生の有無を判定することなく始動当初から圧縮機を起動して、レシーバ内の冷媒が所定容量以下であるとＨＶ機器側の冷却器に冷媒が寝込んでいると考えられるので、ＨＶ機器を発熱させてＨＶ側の冷却器内の冷媒を蒸発させて冷媒を回収する。このとき、ポンプは運転をさせない。このようにすると、前述の第２の実施の形態に係る冷却システムの効果に加えて、常時レシーバ内の冷媒容量を検知しているので、車両の始動時だけでなく、車両の定常運転状態においても冷却システムにおける寝込み現象を解消することができる。

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冷却システムの模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る冷却システムのＨＶ機器ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る冷却システムの模式図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る冷却システムのＨＶ機器ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を表わすフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る冷却システムの模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る冷却システムのＨＶ機器ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を表わすフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係る冷却システムのＨＶ機器ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を表わすフローチャートである。

符号の説明

１１０ 圧縮機、１２０ 凝縮器（放熱器）、１３０ レシーバ、１４０ 膨張弁、１５０ 蒸発器、１６０ バイパス通路、１７０Ａ モータ冷却器、１７０Ｂ インバータ冷却器、１８０ ポンプ、１９０ 電磁弁、２００ 逆止弁、２１０ モータ、２２０ インバータ、２３０ 発熱体、１０００ 過冷却器、２０００ ＨＶ機器ＥＣＵ、２１００ インバータ電流センサ、２２００ モータ電流センサ、２３００ モータ回転センサ、２４００ ポンプ回転制御回路、３０００ 気液分離器、３１００ 液リターンライン、３２００ 冷媒量センサ、４０００ エアコンＥＣＵ、５０００ 冷媒寝込み判定センサ（蒸発器側）、６０００ 冷媒容量センサ、７０００ 冷媒寝込み判定センサ（ＨＶ機器側）。

Claims (5)

1. 第１の蒸発器および第２の蒸発器と、
   前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器に接続された凝縮器と、
   前記第１の蒸発器に接続され、前記第１の蒸発器と前記凝縮器との間で冷媒を循環させるための第１の冷媒循環手段と、
   前記第２の蒸発器に接続され、前記第２の蒸発器と前記凝縮器との間で冷媒を循環させるための第２の冷媒循環手段と、
   前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器の少なくともいずれか一方の蒸発器において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、
   前記第１の蒸発器および第２の蒸発器のいずれか一方の蒸発器の冷却条件が成立した場合に、他方の蒸発器において冷媒の滞留が検知されると、前記冷媒の滞留状態に対応させて前記他方の蒸発器に接続された冷媒循環手段を制御するための制御手段とを含む、冷却システム。
2. 第１の蒸発器および第２の蒸発器と、
   前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器に接続された凝縮器と、
   前記第１の蒸発器に接続され、前記第１の蒸発器と前記凝縮器との間で冷媒を循環させるための第１の冷媒循環手段と、
   前記第２の蒸発器に接続され、前記第２の蒸発器と前記凝縮器との間で冷媒を循環させるための第２の冷媒循環手段と、
   前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器の少なくともいずれか一方の蒸発器を加熱するための加熱手段と、
   前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器の少なくともいずれか一方の蒸発器において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、
   前記第１の蒸発器および第２の蒸発器のいずれか一方の蒸発器の冷却条件が成立した場合に、他方の蒸発器において冷媒の滞留が検知されると、前記他方の蒸発器に接続された冷媒循環手段の作動を停止させて、前記冷媒の滞留状態に対応させて前記他方の蒸発器を加熱するように、前記加熱手段を制御するための制御手段とを含む、冷却システム。
3. 前記加熱手段は、前記蒸発器の被冷却体を発熱させることにより、前記蒸発器を加熱するための手段を含む、請求項２に記載の冷却システム。
4. 車両に搭載され、熱を発生する発熱体と、
   圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器を有して構成された蒸気圧縮式冷凍サイクルと、
   前記凝縮器から流出した冷媒を、前記減圧器、前記蒸発器および前記圧縮機を迂回させて前記凝縮器の冷媒流入側に導くパイパス通路と、
   前記パイパス通路に冷媒を流通させるための冷媒流通手段と、
   前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を流通する冷媒と前記発熱体との間で熱交換させ、前記発熱体を冷却するための発熱体冷却手段と、
   前記蒸発器および前記発熱体冷却手段の少なくともいずれか一方において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、
   前記蒸発器および前記発熱体冷却手段のいずれか一方の冷却条件が成立した場合に、他方において冷媒の滞留が検知されると、前記冷媒の滞留状態に対応させて、前記圧縮機および前記冷媒流通手段の少なくともいずれか一方を作動させるように制御するための制御手段とを含む、冷却システム。
5. 車両に搭載され、熱を発生する発熱体と、
   圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器を有して構成された蒸気圧縮式冷凍サイクルと、
   前記凝縮器から流出した冷媒を、前記減圧器、前記蒸発器および前記圧縮機を迂回させて前記凝縮器の冷媒流入側に導くパイパス通路と、
   前記パイパス通路に冷媒を流通させるための冷媒流通手段と、
   前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を流通する冷媒と前記発熱体との間で熱交換させ、前記発熱体を冷却するための発熱体冷却手段と、
   前記蒸発器および前記発熱体冷却手段の少なくともいずれか一方において冷媒が滞留していることを検知するための検知手段と、
   前記蒸発器および前記発熱体冷却手段のいずれか一方の冷却条件が成立した場合に、前記発熱体冷却手段において冷媒の滞留が検知されると、前記冷媒流通手段の作動を停止させて、前記冷媒滞留の状態に対応させて、前記発熱体を発熱させるように制御するための制御手段とを含む、冷却システム。

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