JP2005307941A - 発熱体冷却装置および冷却加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体の冷却を行う独立した複数の冷却回路を有する発熱体冷却装置のコストを低減し、さらに発熱体冷却装置の搭載性を向上させることを目的とする
【解決手段】 ポンプ１２のポンプハウジング内に電気により駆動する１つのモータ部と、このモータ部に従動して回転する翼１２ｉ、１２ｊを内部に有する第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄを配置する。そして、第１ポンプ室１２ｃを、走行用モータ１３、発電機１４、インバータ１７から吸熱し、電気機器放熱器１５で走行用モータ１３、発電機１４、インバータ１７の熱を放熱する冷却流体が流れる電気機器冷却回路１１に接続し、第２ポンプ室１２ｄをエンジン２４から吸熱し、エンジン放熱器２７でエンジン２４の熱を放熱する冷却流体が流れるエンジン冷却回路２１に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱体を冷却する発熱体冷却装置および冷却加熱装置に関し、車両に搭載される内燃機関（エンジン）、電動モータ等の発熱体の冷却に適用して好適である。

従来、いわゆるハイブリッド車両のように内燃機関であるエンジンと走行用モータの２つの動力源を有する車両が知られている。しかし、このエンジンおよび走行用モータは運転により発熱するため、継続的に高効率で運転性能を発揮させるためには、これらを適切な温度に冷却する冷却回路を配置する必要がある。

一般的に、走行用モータおよび走行用モータを動作させる電気機器の耐熱温度（誤作動なく作動可能な温度を指す）とエンジンの運転に適した温度には差がある。エンジンの運転に適した温度は約１００℃、電気機器の耐熱温度は約６５℃である。このため、図８に示すようにエンジン冷却回路２１と電気機器冷却回路１１を独立して配置したものが知られている（以下、従来例と称す）。

エンジン冷却回路２１には、エンジン２４から熱を奪って高温となった冷却水を放熱させるエンジン放熱器２７と、このエンジン放熱器２７とエンジン２４の間で冷却水を循環させるポンプ５２が備えられている。同様に、電気機器冷却回路１１には、走行用モータ１３およびインバータ１７から熱を奪って高温となった冷却水を放熱させる電気機器放熱器１５と、この電気機器放熱器１５と走行用モータ１３およびインバータ１７との間で冷却水を循環させるポンプ５１が備えられている。

これにより、エンジン２４の運転に適した温度と、走行用モータ１３、インバータ１７などの電気機器の耐熱温度に差があっても、走行用モータ１３、インバータ１７を耐熱温度以下に冷却でき、エンジン２４を運転に適した温度に維持して高効率で運転させることができる。

しかし、図８の従来例では、それぞれの冷却回路１１、２１にポンプ５１、５２を配置しているため、冷却装置全体としての構成部品が多くなり、コストが高くなるという問題がある。

また、複数のポンプ５１、５２を限られた搭載空間に配置できない場合もある。例えば、エンジン２４のみで走行する車両に走行モータ１３等を搭載して車両の動力源をハイブリッド化する場合には、走行モータ１３および走行モータ１３用の電気機器１７を限られた空間に追加配置しなければならない。

本発明は、上記点に鑑み、発熱体の冷却を行う独立した複数の冷却回路を有する発熱体冷却装置のコストを低減し、さらに発熱体冷却装置の搭載性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、発熱体冷却装置において、第１発熱体（１３、１４、１７）から吸熱し、第１放熱器（１５）で放熱する冷却流体が流れる第１冷却回路（１１）と、第１冷却回路（１１）に配置され、冷却流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、第２発熱体（２４）から吸熱し、第２放熱器（２７）で放熱する冷却流体が流れる第２冷却回路（２１）と、第２冷却回路（２１）に配置され、冷却流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、第１ポンプ手段（１２ｉ）および第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴としている。

これによると、駆動手段（１２ｂ）が第１、第２ポンプ手段（１２ｉ、１２ｊ）を駆動して第１冷却回路（１１）と第２冷却回路（２１）の冷却流体を循環させることができる。

このため、図８の従来例のように冷却回路（１１、２１）にそれぞれポンプを配置した場合に比べて発熱体冷却装置のポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置のコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したことに加えて、共通のポンプハウジング（１２ａ）内に第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）が一体に組付けられるため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発熱体冷却装置において、第１発熱体として少なくとも車両走行用のモータ（１３）を含む電気機器（１３、１７）を配置し、第２発熱体として車両に搭載される内燃機関（２４）を配置して、モータ（１３）を含む電気機器（１３、１７）の冷却と、内燃機関（２４）の冷却を行えば、請求項１で述べた効果を有する発熱体冷却装置を具体的に構成することができる。

また、請求項３に記載の発明では、発熱体冷却装置において、発熱体（１３、１４、１７）から吸熱し、放熱器（１５）で放熱する冷却流体が流れる冷却回路（１１）と、冷却回路（１１）に配置され、冷却流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、熱源（２４）から吸熱して高温状態となった流体が流れるとともに、流体により加熱対象を加熱するヒータ（２５）を有するヒータ回路（２２）と、ヒータ回路（２２）に配置され、流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、第１ポンプ手段（１２ｉ）および第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴としている。

これによると、駆動手段（１２ｂ）が第１、第２ポンプ手段（１２ｉ、１２ｊ）を駆動して冷却回路（１１）の冷却流体とヒータ回路（２１）の流体を循環させることができる。

このため、冷却回路（１１）とヒータ回路（２１）にそれぞれポンプを配置した場合に比べて発熱体冷却装置のポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置のコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したことに加えて、共通のポンプハウジング（１２ａ）内に第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）が一体に組付けられるため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、発熱体として少なくとも車両走行用のモータ（１３）を含む電気機器（１３、１４、１７）を配置し、熱源として、車両に搭載される内燃機関（２４）を配置して、モータ（１３）を含む電気機器（１３、１４、１７）の冷却と、ヒータ（２５）による車両の車室内へ流れる空調用空気の加熱を行えば、請求項３で述べた効果を有する発熱体冷却装置を具体的に構成することができる。

また、請求項５に記載の発明では、発熱体冷却装置において、発熱体（１３、１４、１７）から吸熱し、放熱器（１５）で放熱する冷却流体が流れる冷却回路（１１）と、冷却回路（１１）に配置され、冷却流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、冷却手段（４５）に吸熱されて低温状態となった流体が流れるとともに、流体により冷却対象を冷却するクーラ（４７）を有する低温流体回路（４６）と、低温流体回路（４６）に配置され、流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、第１ポンプ手段（１２ｉ）および第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴としている。

これによると、駆動手段（１２ｂ）が第１、第２ポンプ手段（１２ｉ、１２ｊ）を駆動して冷却回路（１１）の冷却流体と低温流体回路（４６）の流体を循環させることができる。

このため、冷却回路（１１）と低温流体回路（４６）にそれぞれポンプを配置した場合に比べて発熱体冷却装置のポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置のコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したことに加えて、共通のポンプハウジング（１２ａ）内に第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）が一体に組付けられるため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、請求項５に記載の発熱体冷却装置において、圧縮機（４２）により冷媒が閉回路内を循環する冷凍サイクル（４１）を備え、
発熱体として、少なくとも車両走行用のモータ（１３）を含む電気機器（１３、１４、１７）を配置し、冷却手段として冷凍サイクル（４６）に配置され、低温流体回路（４６）の前記流体から吸熱して低圧の冷媒を蒸発させる水冷媒熱交換器（４５）を配置して、クーラ（４７）による車両の車室内へ流れる空調用空気の冷却を行えば、請求項５で述べた効果を有する発熱体冷却装置を具体的に構成することができる。

また、請求項７に記載の発明では、冷却加熱装置において、冷却手段（４５）に吸熱されて低温状態となった流体が流れるとともに、流体により冷却対象を冷却するクーラ（４７）を有する低温流体回路（４６）と、低温流体回路（４６）に配置され、流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、熱源（２４）から吸熱して高温状態となった流体が流れるとともに、流体により加熱対象を加熱するヒータ（２５）を有するヒータ回路（２２）と、ヒータ回路（２２）に配置され、流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、第１ポンプ手段（１２ｉ）および第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴としている。

これによると、駆動手段（１２ｂ）が第１、第２ポンプ手段（１２ｉ、１２ｊ）を駆動してヒータ回路（２２）の流体と低温流体回路（４６）の流体を循環させることができる。

このため、ヒータ回路（２２）と低温流体回路（４６）にそれぞれポンプを配置した場合に比べて冷却加熱装置のポンプ数を半減することができる。これにより、冷却加熱装置のコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したことに加えて、共通のポンプハウジング（１２ａ）内に第１ポンプ手段（１２ｉ）、第２ポンプ手段（１２ｊ）、および駆動手段（１２ｂ）が一体に組付けられるため、冷却加熱装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に冷却加熱装置を配置することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載の冷却加熱装置を使用した車両用空調装置であって、圧縮機（４２）が冷媒を閉回路内で循環させる冷凍サイクル（４１）を備え、
冷却手段として、冷凍サイクル（４６）に配置されて低温流体回路（４６）の流体から吸熱して低圧の冷媒を蒸発させる水冷媒熱交換器（４５）を配置し、熱源として、車両に搭載される内燃機関（２４）を配置すれば、クーラ（４７）が車両の車室内へ流れる空調用空気を冷却し、さらにヒータ（２５）が車両の車室内へ流れる空調用空気を加熱して請求項７の効果を有する車両用空調装置を具体的に構成することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１は、本発明の発熱体冷却装置をエンジンと走行用モータの２つの走行駆動源を有するハイブリッド車両に適用した第１実施形態を示している。この発熱体冷却装置には、第１発熱体である走行用モータ１３、発電機１４、インバータ１７等の電気機器を冷却する第１冷却回路１１（以下電気機器冷却回路と称す）と、第２発熱体であるエンジン２４を冷却する第２冷却回路２１（以下エンジン冷却回路と称す）が備えられている。冷却回路１１、２１には、それぞれ熱を移動させる熱媒体である冷却水が流れている。

まず、冷却水の流れに沿って電気機器冷却回路１１を説明する。冷却水は電気機器冷却回路１１に配置されたポンプ１２により、電子機器冷却回路１１内を循環する。このポンプ１２の構造については後述する。

ポンプ１２から吐出された冷却水は、走行用モータ１３および発電機１４へ流れ、走行用モータ１３および発電機１４から吸熱する。ここで、走行用モータ１３は電力による駆動で車両を移動させるものであり、発電機１４は主として走行用モータ１３に給電する電気を発電するものである。

この走行用モータ１３および発電機１４から吸熱した冷却水（実際は後述するインバータ１７からも吸熱している）は、第１放熱器である電気機器放熱器１５へ流入する。電気機器放熱器１５では、冷却水が送風機１５ａから送風される空気へ放熱、言い換えると冷却水が送風空気により冷却される。

電気機器放熱器１５で放熱した冷却水はインバータ１７へ流れ、インバータ１７の熱を吸熱する。インバータ１７は周知のように車両電源の直流電圧を交流電圧に変換して、例えば走行用モータ１３等に給電するとともに、交流電圧の周波数を変化させることによりモータ１３等の回転数を制御するものである。なお、インバータ１７は他の電子機器１３、１４よりも耐熱温度が低いため、電気機器放熱器１５のすぐ下流に配置されており、放熱直後の低温状態の冷却水がインバータ１７を冷却するようになっている。

インバータ１７から吸熱した冷却水は、リザーバタンク１８に流入する、リザーバタンク１８は電気機器冷却回路１１の余剰冷却水を溜めるものである。このリザーバタンク１８から流出した冷却水は再びポンプ１２へ吸引、吐出されて電気機器冷却回路１１を循環する。

次に、エンジン冷却回路２１について説明すると、エンジン冷却回路２１は周知のエンジン冷却回路と同様の構成であり、エンジン冷却回路２１には冷却水を循環させるポンプ１２が配置されている。

ポンプ１２から吐出された冷却水は、エンジン２４へ流れてエンジン２４の熱を吸熱する。エンジン２４から吸熱した冷却水の流れは、ヒータ２５へ向かうヒータ通路２２と、エンジン放熱器２７へ向かうエンジン冷却回路２１とに分岐する。ヒータ通路２２に流れた冷却水は、ヒータ２５にてブロワ２６により車室内へ流れる空気を加熱、つまり車室内空気へ放熱した後にエンジン冷却回路２１に合流して、再びポンプ１２へ吸引、吐出される。

一方、エンジン冷却回路２１を流れた冷却水は、エンジン放熱器２７にて送風機２７ａから送風される空気へ放熱する。なお、エンジン冷却回路２１には冷却水が一定温度以上の場合には冷却水をエンジン放熱器２７（エンジン冷却回路２１）へ流し、冷却水が一定温度より低い場合には冷却水をエンジン放熱器２７（エンジン冷却回路２１）へは流さずにヒータ通路２２のみを流すサーモスタット２８が備えられている。

ところで、周知のように長時間駐車後のエンジン始動時などエンジン２４、つまり冷却水の温度が低い場合にはエンジン２４の運転効率（例えば、燃費）が低い。しかし、サーモスタット２８により冷却水が一定温度より低い時は、冷却水がエンジン放熱器２７で放熱しないため、エンジン２４が速やかに運転効率の高い温度（以下暖機温度と称す）にまで温まる、つまりエンジン２４の暖機時間を短くすることができる。一方、冷却水温度が所定温度よりも高い時は、エンジン２４から吸熱した冷却水の熱をエンジン放熱器２７で放熱させることができる。

次に、図２を使用してポンプ１２の構造を説明すると、ポンプ１２のケースであるホンプハウジング１２ａ内には、運転手段であるモータ部１２ｂと第１、第２の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄが配置されている。本実施形態では、第１ポンプ室１２ｃは電気機器冷却回路１１に配置され、第２ポンプ室１２ｄはエンジン冷却回路２１に配置されている（図１参照）。

モータハウジング１２ａの図２中左右方向のほぼ中央に配置されるモータ部１２ｂには、コネクタ１２ｅを介して給電される電気により回転する回転軸１２ｆが備えられている。なお、回転軸１２ｆは当然にリレー回路等により駆動、停止が可能である。

この回転軸１２ｆの軸方向Ｒの両端には円板形状のマグネットカップリング１２ｇ（駆動マグネット）が配置されており、円板の中心でマグネットカップリング１２ｇと回転軸１２ｆが一体に固定されている。

また、左右（図２中における左右）両方のマグネットカップリング１２ｇの円板平面にそれぞれ対向するように仕切り板１２ｈ（シーリングプレート）が配置されている。この仕切板１２ｈは、例えば、樹脂などの非磁性体を材料として成形されており、ポンプハウジング１２ａに固定されている。この２枚の仕切り板１２ｈにより、ポンプハウジング１２ａ内空間は、第１ポンプ室１２ｃ、モータ空間、第２ポンプ室１２ｄの３つに区切られる。

第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄ内には、それぞれ冷却水が流入する流入口１２ｍ、１２ｐ、冷却水が流出する流出口１２ｎ、１２ｑ、および翼１２ｉ、１２ｊが配置されている。この翼１２ｉ、１２ｊは、回転軸方向Ｒから流入する冷却水（矢印Ａ、Ｂ）を回転軸１２ｆの回転方向（遠心方向）から流出させる（矢印Ｃ、Ｄ）、いわゆる遠心式ポンプと同様の翼形状をしている。なお、翼１２ｉ、１２ｊの仕切り板１２ｈ（マグネットカップリング１２ｇ）側の底部１２ｋには磁石が一体成形されている。

なお、本実施形態では、電子制御装置（ＥＣＵ、図示せず）により、ポンプ１２の回転数、送風機１５ａ、２７ａおよびブロワ２６の送風量などを制御している。また、温度センサ１６、２９などのセンサ信号もＥＣＵに入力される。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。まず、ＥＣＵからの信号に基づきポンプ１２の回転軸１２ｆが回転すると、回転軸１２ｆと一体のマグネットカップリング１２ｇも回転する（図２参照）。このモータ部１２ｂ側のマグネットカップリング１２ｇと、ポンプ室１２ｃ、１２ｄ側の翼１２ｉ、１２ｊ（より正確には、翼底部１２ｋの磁石）とは、仕切り板１２ｈを介して非接触で一体に磁気結合されている。したがって、モータ部１２ｂの回転が翼１２ｉ、１２ｊに伝達され、翼１２ｉ、１２ｊがモータ部１２ｂと一体に回転する。

この翼１２ｉ、１２ｊの回転により、冷却水が回転軸方向Ｒに位置する流入口１２ｍ、１２ｐからポンプ室１２ｃ、１２ｄ内に吸引され（矢印Ａ、Ｂ）、回転軸１２ｆの回転方向（遠心方向）に位置する流出口１２ｎ、１２ｑから吐出させる（矢印Ｃ、Ｄ）。このようなポンプ１２の作動により、電気機器冷却回路１１の冷却水とエンジン冷却水回路２１の冷却水を循環させている。

電気機器冷却回路１１の冷却水は、走行用モータ１３、発電機１４、インバータ１７から吸熱して、この熱を電子機器放熱器１５で放熱する。これにより走行用モータ１３、発電機１４、インバータ１７が作動による発熱で耐熱温度を超えてしまうことを防止している。なお、ＥＣＵはインバータ１７の冷却水流れ上流の水温センサ１６の検出温度がインバータ１７の耐熱温度以上とならないように送風機１５ａの送風量（放熱器１５への熱負荷）を制御している。

また、エンジン冷却回路２１では、冷却水の温度が低くサーモスタット２８が通路を閉じている場合には、冷却水がヒータ通路２２のみを流れる。一方、冷却水の温度が高くサーモスタット２８が通路を開いている場合には、冷却水がヒータ通路２２とエンジン冷却回路２１を流れる。これによりエンジン２４が効率の悪い低温や、運転に最適な温度以上となることを防止している。なお、ＥＣＵはエンジン２４の冷却水流れ上流の水温センサ２９の検出温度がエンジン２４の運転に最適な温度以上とならないように送風機２７ａの送風量（放熱器２７への熱負荷）を制御している。

次に、第１実施形態による作用効果を列挙すると、（１）２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄを有するポンプ１２を使用して冷却回路１１、２１の冷却水を循環させたため、発熱体冷却装置のコストを低減し、発熱体冷却装置の搭載性を向上させることができる。

より詳細に述べると、ポンプ１２はホンプハウジング１２ａ内の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄにそれぞれ配置される翼１２ｉ、１２ｊを１つのモータ部１２ｂで回転させて独立した電子機器冷却回路１１とエンジン冷却回路２１の冷却水を循環させている。したがって、従来例のように冷却回路１１、２１にそれぞれポンプ５１、５２を配置した場合に比べてポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置全体としてのコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

（２）電気により駆動するポンプ１２をエンジン冷却回路２１に配置したため、エンジン２４の駆動状態によらずヒータ２５に加熱性能を発揮させることができる。

ところで、図８の従来例において、エンジン冷却回路２１側のポンプ５２がエンジン２４から動力を受けて駆動する機械式ポンプの場合もありうる。この場合、エンジン２４が停止すると機械式ポンプ５２も停止するため、エンジン停止時にはヒータ２５が空気の加熱性能を発揮できない。このような問題に対しては、エンジン冷却回路２１のヒータ回路２２に電動式のポンプ５３を追加するのが一般的である（以下、本発明者らが検討した検討例と称す）。この時、当然にポンプ数が増加してしまう。

しかし、本実施形態では上述のようにポンプ室１２ｃ、１２ｄ内の翼１２ｉ、１２ｊを１つのモータ部１２ｂで回転させて電子機器冷却回路１１とエンジン冷却回路２１の冷却水を循環させている。さらに、モータ部１２ｂは電気により回転駆動するため、エンジン２４の運転状態によらずヒータ通路２２の冷却水を循環させることができる。

これによると、３つのポンプ５１、５２、５３が必要であった検討例と同様の作動を１つのポンプ１２で行うことができ、発熱体冷却装置の低コスト化と省スペース化を図ることができる。

また、エンジン停止時（例えば、ハイブリッド車両では走行モータ１３による走行時）にエンジン２４の余熱を使用してヒータ２５に空気の加熱性能を発揮させることができる。これは、いいかえるとエンジン停止中（走行モータ１３による走行中）にヒータ２５においてエンジン２４の熱を放熱し、エンジン２４の冷却を行うことができるということである。エンジン２４は再運転すれば当然に発熱するため、再起動時に効率よく運転できる最低温度、つまり暖機温度となっていることが理想である。

さらにヒータ通路２２の冷却水を循環する時には、ポンプ室１２ｃが電気機器冷却回路２１側の冷却水を循環させるため、当然に走行により発熱する電気機器１３、１４、１７の冷却を行うことができる。

（３）電気機器冷却回路１１の配管とエンジン冷却回路２１の配管がポンプ１２に集約されるため、従来例のようにポンプ５１、５２の位置が離れている場合に比べて配管を容易に組み付けることができる。

（４）仕切り板１２ｈにより、モータ部１２ｂを密封空間内に配置し、モータ部１２ｂと一体に回転するマグネットカップリング１２ｇと翼１２ｉ、１２ｊを、仕切り板１２ｈを介して非接触で一体に磁気結合したため、モータ部１２ｂがより確実にシールされた密封空間内で駆動させることができる。これにより、水分に弱い電気部品を有するモータ部１２ｂに冷却水が流入してモータ部１２ｂが破損することを防止できる。

（第２実施形態）
本実施形態は第１実施形態とほぼ同構成であるが、図３に示すようにエンジン冷却回路２１のエンジン２４の冷媒流れ上流側（第１実施形態におけるポンプ１２の配置位置）にエンジン２４から動力を得て駆動する機械式ポンプ３０が配置されている。さらに、ポンプ１２が熱源であるエンジン２４の熱で空気を加熱するヒータ２５を有するヒータ通路２２に配置されている。

これによると、２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄを有するポンプ１２を使用して電気機器冷却回路１１とヒータ通路２２の冷却水を循環させたため、図８の検討例のように２つのポンプ５１、５３が必要であった上述の検討例に比べてポンプ数を減らすことができ、発熱体冷却装置の低コスト化と省スペース化を図ることができる。

ところで、図８の検討例のように機械式ポンプ５２と電動ポンプ５３を配置したエンジン冷却水回路２１のみを有する車両（エンジン車両）に電気機器冷却回路１１を追加する場合（エンジンと走行用モータのハイブリッド車両とする場合）がある。本実施形態の構成では、従来例の電動ポンプ５３に換えてポンプ１２の第２ポンプ室１２ｄを配置できるため、エンジン冷却回路２１の配管構成を変更することなく容易にポンプ１２の組み付けと電気機器冷却回路１１の追加をすることができる。

なお、本実施形態においても第１実施形態で述べた効果（２）〜（４）を発揮することができる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態とほぼ同構成であるが、図４に示すようにエンジン２４の排気を排気管３３から排出する排気通路３１が配置されている。この排気通路３１にはエンジン２４から排出される高温の排気ガスとヒータ通路２２の冷却水とを熱交換させる排気熱交換器３２が配置されている。この排気熱交換器３２は、ヒータ通路２２におけるヒータ２５の冷却水流れ下流側部位（エンジン２４の冷却水流れ上流側部位）に配置される。

これによると、長時間エンジン２４が停止（走行用モータ１３のみでの走行）した場合であっても、排気熱交換器３２においてヒータ通路２２の冷却水が排気通路の排気余熱を吸熱するため、ヒータ２５の加熱性能を維持することができる。

また、当然にエンジン２４は停止すれば温度が低下していくが、再運転時に暖機温度を下回ると運転効率が悪くなってしまう。本実施形態ではヒータ通路２２の冷却水が排気余熱を吸熱してエンジン２４を暖めるため、排気熱交換器３２が無い場合に比べてエンジン２４が暖機温度以下となるまでの時間を長くすることができる。したがって、エンジン２４を効率よく再運転させることができる。

なお、本実施形態においても第２実施形態と同様の効果を発揮できる。

（第４実施形態）
本実施形態では図５に示すようにポンプ１２の第１ポンプ室１２ｃが第１冷却回路である電気機器冷却回路１１に配置され、第２ポンプ室１２ｄが低温流体回路である冷房冷水回路４６に配置されている。電気機器冷却回路１１の構成および電気機器冷却回路１１における第１ポンプ室１２ｃの配置位置は第１実施形態と同様である。

次に、冷凍サイクル回路４１について説明する。この冷凍サイクル回路４１は、周知の冷凍サイクルを形成するものであって、圧縮機４２はエンジン２４等から動力を受けて回路４１内の冷媒を吸引圧縮する。圧縮された冷媒は、放熱器４３で送風機４３ａからの空気へ放熱する。放熱後の冷媒は、減圧器４４で減圧され液相状態となって冷却手段である水冷媒熱交換器４５に流入する。水冷媒熱交換器４５では、冷房冷水回路４６を流れる水の熱を冷凍サイクル回路４１の冷媒が吸熱する。この吸熱により冷媒は蒸発して気相状態となる。蒸発後の冷媒は、再び圧縮機４２で吸引圧縮される。

水冷媒熱交換器４５で冷媒に吸熱（冷却）された水は、冷房冷水回路４６に配置される第２ポンプ室１２ｄにより、回路４６内を循環している。冷却された水は、第２ポンプ室１２ｄを通ってクーラである冷却器４７へ流入する。この冷却器４７では水が、ブロワ２６により車室内空間へ流れる空気から吸熱する。いいかえると、車室内空間へ流れる空気は水により冷却される。

これにより、２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄを有するポンプ１２を使用して冷却回路１１と冷房冷水回路４６の冷却水を循環させたため、発熱体冷却装置のコストを低減し、発熱体冷却装置の搭載性を向上させることができる。

より詳細に述べると、ポンプ１２はホンプハウジング１２ａ内の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄにそれぞれ配置される翼１２ｉ、１２ｊを１つのモータ部１２ｂで回転させて独立した電子機器冷却回路１１と冷房冷水回路４６の冷却水を循環させている。したがって、例えば冷却回路１１、４６にそれぞれポンプを配置した場合に比べてポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置全体としてのコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

また、ポンプ１２は電気により駆動するため、エンジン停止時に圧縮機４２が停止しても冷房冷水回路４６内の水を循環させて、水が持つ熱容量により冷却器４７において車室内へ流れる空気からの吸熱能力を発揮することができる。

また、電気機器冷却回路１１の配管と冷房冷水回路４６の配管がポンプ１２に集約されるため、各回路１１、４６にポンプが配置されており、ポンプの位置が離れている場合に比べて配管を容易に組み付けることができる。

なお、本実施形態においても第１実施形態で述べた作用効果（４）を発揮することができる。

（第５実施形態）
本実施形態は、図６に示すようにポンプ１２の第１ポンプ室１２ｃが低温流体回路である冷房冷水回路４６に配置されており、第２ポンプ室１２ｄがヒータ通路２２に配置されている。

本実施形態の冷凍サイクル回路４１および冷房冷水回路４６は、ポンプ１２の第１ポンプ室１２ｃが冷却器４７の水流れ下流側部位に配置されている以外は、第４実施形態と同構成である。また、エンジン冷却回路２１、ヒータ回路２２は第２実施形態と同構成である。

本実施形態では、冷却器４７は請求項で言うクーラに相当し、水冷媒熱交換器４５は冷却手段に相当する。また、エンジン２４は熱源に相当する。

冷却器４７およびヒータ２５は、車室内へ流れる空気通路を形成する空調ケース４９内に配置されている。そして、冷却器４７で冷却された後にヒータ２５を通過して加熱される空気と、ヒータ２５をバイパスする空気の割合をエアミックスドア４８により変化させて車室内へ吹出す空気の温度を変化させている。

これにより、２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄを有するポンプ１２を使用してヒータ通路２２と冷媒冷水回路４６の冷却水を循環させたため、発熱体冷却装置のコストを低減し、発熱体冷却装置の搭載性を向上させることができる。

より詳細に述べると、ポンプ１２はホンプハウジング１２ａ内の２つのポンプ室１２ｃ、１２ｄにそれぞれ配置される翼１２ｉ、１２ｊを１つのモータ部１２ｂで回転させて独立したヒータ通路２２と冷房冷水回路４６の冷却水を循環させている。したがって、例えばヒータ通路２２、冷媒冷水回路４６にそれぞれポンプを配置した場合に比べてポンプ数を半減することができる。これにより、発熱体冷却装置全体としてのコストを低減することができる。

また、ポンプ数が半減したため、発熱体冷却装置としての搭載空間が減少、つまり搭載性を向上することができる。これにより、より狭い空間に発熱体冷却装置を配置することができる。

また、ポンプ１２は電気により駆動するため、エンジン停止時に圧縮機４２が停止しても冷房冷水回路４６内の水を循環させて、水が持つ熱容量により冷却器４７において車室内へ流れる空気からの吸熱能力を発揮することができる。また、電気で駆動するポンプ１２をヒータ通路２２に配置したため、エンジン２４の動力により駆動する機械式ポンプ３０が停止していても、ヒータ通路２２の冷却水を循環して冷却水およびエンジン２４の余熱により、ヒータ２５に加熱性能を発揮させることができる。

また、冷房冷水回路４６の配管とヒータ回路２２の配管がポンプ１２に集約されるため、各回路２２、４６にポンプが配置されており、ポンプの位置が離れている場合に比べて配管を容易に組み付けることができる。

なお、本実施形態においても第１実施形態で述べた効果（４）を発揮することができる。

（第６実施形態）
上述の実施形態では、図２のようにポンプハウジング１２ａの中央（図２中の左右方向中央）にモータ部１２ｂが配置されており、モータ部１２ｂの両側にポンプ室１２ｃ、１２ｄが配置されていた。しかし、本実施形態のポンプ１２はポンプハウジング１２ａの片側（図７中の右側）にポンプ室１２ｃ、１２ｄが配置されている。

本実施形態のポンプ構造について、図７を使用してより詳細に説明すると、ポンプハウジング１２ａ内の空間は、仕切り板１２ｈにより図７中の左右に分割されている。仕切板１７は、例えば、樹脂などの非磁性体を材料として成形されており、ポンプハウジング１２ａに固定されている。

図７中の右側の空間には、モータ部１２ｂが配置されている。本実施形態のモータ部１２ｂには、磁界発生手段であるコイル１２ｒが配置されている。なお、１２ｔはモータ部１２ｂの駆動回路である。

図７中の左側の空間には、第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄが配置されている。第１、第２ポンプ室１２ｃ、１２ｄの間にはポンプ室隔壁１２ｕが配置されている。このポンプ室隔壁１２ｕには、後述の回転軸１２ｆが回転可能に嵌合する孔が配置されている。また、第１ポンプ室１２ｃ内には翼１２ｉが配置されており、第２ポンプ室１２ｄ内には翼１２ｊが配置されている。

翼１２ｉ、１２ｊは図２と同様に遠心式ポンプと同様の翼形状をしている。そして、これらの翼１２ｉ、１２ｊは回転軸１２ｆに圧入されて一体となっている。モータ部１２ｂ側に近い第２ポンプ室１２ｄの翼１２ｊには、モータ部１２ｂの周囲を囲む形状のマグネット部１２ｓが形成されている。マグネット部１２ｓには磁気を帯びた部材、例えば磁石が配置されている。

次に、上記構成において本実施形態のモータ１２の作動を説明すると、ＥＣＵからの信号がコネクタ１２ｅを介して駆動回路１２ｔに入力されると、コイル１２ｒに電流が流れ磁界（磁力）が発生する。この磁力を翼１２ｊのマグネット部１２ｓが受けると、回転軸１２ｆを軸として翼１２ｊが回転する。さらに、回転軸１２ｆと一体の翼１２ｉも回転する。

この翼１２ｊの回転により、第２ポンプ室１２ｄでは流入口１２ｐから流体を吸引し、流出口１２ｑから吐出できる。また、第１ポンプ室１２ｃでは翼１２ｉの回転により、流体を流入口１２ｍから吸引し、流出口１２ｎから吐出できる。

このようなポンプ１２を上述した第１〜第５実施形態に適用しても上述した各実施形態で述べた効果を発揮させることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、電気機器が発電機１４とインバータ１７の例を示したが、電気機器は電圧を変換する変圧器であるＤＣ−ＤＣコンバータなど作動により発熱する機器であればよい。また、モータの回転数を切り換える変速ギヤなど電気機器による駆動で発熱する発熱体から吸熱してもよい。

また、上述の実施形態では、車両の発熱源を冷却する例を示したが、本発明は車両などの移動体に搭載される発熱源に限らず、定置固定された発熱源を冷却流体で冷却する２つの冷却回路の冷却水をポンプ１２で循環しても効果を発揮することができる。なお、冷却流体で冷却される発熱源としては、冷凍サイクル放熱器、乾燥剤吸着発熱など物理変化による発熱や、燃焼器や燃料電池などの化学反応による発熱や、二次電池や電気部品の各種変換ロス等の発熱など様々である。

また、上述の第１実施形態では第２発熱体がエンジン２４の例を示したが、第２発熱体として酸素と水素の反応により発電するとともに発熱する燃料電池（ＦＣ）を配置してもよい。

また、上述の第５実施形態では、熱源がエンジン２４の例を示したが熱源は給湯用のボイラなどヒータ回路２２の流体を加熱するものであればよい。

また、上述の実施形態では、電子機器が冷却回路１１において直列的に配置されていたが、耐熱温度が近い機器を並列的に配置してもよい。

また、上述の実施形態では、ポンプ１２の翼１２ｉ、１２ｊが軸方向Ｒからの流体を遠心方向へ流す遠心式の形状であったが、遠心方向からの流体を遠心方向へながす貫流式の形状であってもよい。

また、上述の実施形態では、モータ部１２ｂが仕切り板１２ｈにより密封された空間に配置され、仕切り板１２ｈを介して軸１２ｆ、または翼１２ｉ、１２ｊを回転させた例を示した。しかし、仕切り板１２ｈを貫通する回転軸に翼１２ｉ、１２ｊを一体結合し、回転軸に軸封手段（シール部材）を配置してモータ部１２ｂ（モータ空間）への冷却水の進入を防ぐものであってもよい。

本発明の第１実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 第１実施形態のポンプの構造を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 本発明の第５実施形態に係る発熱体冷却装置を示す模式図である。 第６実施形態のポンプの構造を示す模式図である。 従来例に係る発熱体冷却装置を示しており、検討例の説明にも使用した模式図である。

符号の説明

１１…電子機器冷却回路（第１冷却回路、冷却回路）、１２ａ…ポンプハウジング、
１２ｂ…モータ部（駆動手段）、１２ｉ…翼（第１ポンプ手段）、
１２ｊ…翼（第２ポンプ手段）、１３…走行用モータ（第１発熱体、発熱体）、
１４…発電機（第１発熱体、発熱体）、１５…電気機器放熱器（第１放熱器、放熱器）、
１７…インバータ（第１発熱体、発熱体）、２１…エンジン冷却回路（第２冷却回路）、
２２…ヒータ回路、２４…エンジン（第２発熱体、内燃機関、熱源）、２５…ヒータ、
２７…エンジン放熱器（第２放熱器）、４１…冷凍サイクル回路、４２…圧縮機、
４５…水冷媒熱交換器（冷却手段）、４６…冷房冷水回路（低温流体回路）、
４７…冷却器（クーラ）。

Claims (8)

1. 第１発熱体（１３、１４、１７）から吸熱し、第１放熱器（１５）で放熱する冷却流体が流れる第１冷却回路（１１）と、
   前記第１冷却回路（１１）に配置され、前記冷却流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、
   第２発熱体（２４）から吸熱し、第２放熱器（２７）で放熱する冷却流体が流れる第２冷却回路（２１）と、
   前記第２冷却回路（２１）に配置され、前記冷却流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）および前記第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）、前記第２ポンプ手段（１２ｊ）、および前記駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴とする発熱体冷却装置。
2. 前記第１発熱体は、少なくとも車両走行用のモータ（１３）を含む電気機器（１３、１４、１７）であり、
   前記第２発熱体は、車両に搭載される内燃機関（２４）であることを特徴とする請求項１に記載の発熱体冷却装置。
3. 発熱体（１３、１４、１７）から吸熱し、放熱器（１５）で放熱する冷却流体が流れる冷却回路（１１）と、
   前記冷却回路（１１）に配置され、前記冷却流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、
   熱源（２４）から吸熱して高温状態となった流体が流れるとともに、前記流体により加熱対象を加熱するヒータ（２５）を有するヒータ回路（２２）と、
   前記ヒータ回路（２２）に配置され、前記流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）および前記第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）、前記第２ポンプ手段（１２ｊ）、および前記駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴とする発熱体冷却装置。
4. 前記発熱体は、少なくとも車両走行用のモータ（１３）を含む電気機器（１３、１４、１７）であり、
   前記熱源は、車両に搭載される内燃機関（２４）であり、
   前記ヒータ（２５）が前記車両の車室内へ流れる空調用空気を加熱することを特徴とする請求項３に記載の発熱体冷却装置。
5. 発熱体（１３、１４、１７）から吸熱し、放熱器（１５）で放熱する冷却流体が流れる冷却回路（１１）と、
   前記冷却回路（１１）に配置され、前記冷却流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、
   冷却手段（４５）に吸熱されて低温状態となった流体が流れるとともに、前記流体により冷却対象を冷却するクーラ（４７）を有する低温流体回路（４６）と、
   前記低温流体回路（４６）に配置され、前記流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）および前記第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）、前記第２ポンプ手段（１２ｊ）、および前記駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴とする発熱体冷却装置。
6. 圧縮機（４２）により冷媒が閉回路内で循環する冷凍サイクル（４１）を備え、
   前記発熱体は、少なくとも車両走行用のモータ（１３）を含む電気機器（１３、１４、１７）であり、
   前記冷却手段は、前記冷凍サイクル（４１）に配置され、前記低温流体回路（４６）の前記流体から吸熱して低圧の冷媒を蒸発させる水冷媒熱交換器（４５）であり、
   前記クーラ（４７）が前記車両の車室内へ流れる空調用空気を冷却することを特徴とする請求項５に記載の発熱体冷却装置。
7. 冷却手段（４５）に吸熱されて低温状態となった流体が流れるとともに、前記流体により冷却対象を冷却するクーラ（４７）を有する低温流体回路（４６）と、
   前記低温流体回路（４６）に配置され、前記流体を循環させる第１ポンプ手段（１２ｉ）と、
   熱源（２４）から吸熱して高温状態となった流体が流れるとともに、前記流体により加熱対象を加熱するヒータ（２５）を有するヒータ回路（２２）と、
   前記ヒータ回路（２２）に配置され、前記流体を循環させる第２ポンプ手段（１２ｊ）と、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）および前記第２ポンプ手段（１２ｊ）を駆動する共通の駆動手段（１２ｂ）とを備え、
   前記第１ポンプ手段（１２ｉ）、前記第２ポンプ手段（１２ｊ）、および前記駆動手段（１２ｂ）を共通のポンプハウジング（１２ａ）内に一体に組付けたことを特徴とする冷却加熱装置。
8. 請求項７に記載の冷却加熱装置を備えた車両用空調装置であって、
   圧縮機（４２）により冷媒が閉回路内で循環する冷凍サイクル（４１）を備え、
   前記冷却手段は、前記冷凍サイクル（４６）に配置され、前記低温流体回路（４６）の前記流体から吸熱して低圧の冷媒を蒸発させる水冷媒熱交換器（４５）であり、
   前記熱源は、車両に搭載される内燃機関（２４）であり、
   前記クーラ（４７）が前記車両の車室内へ流れる空調用空気を冷却し、
   さらに、前記ヒータ（２５）が前記車両の車室内へ流れる空調用空気を加熱することを特徴とする車両用空調装置。
   
   

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