冷卻發(fā)熱體的冷卻裝置及冷卻方法
【專利摘要】本發(fā)明的冷卻裝置，在一個(gè)實(shí)施形態(tài)中，循環(huán)回路使介質(zhì)沿一個(gè)方向循環(huán)。熱交換器設(shè)置在上述循環(huán)回路的一部分中。冷卻部設(shè)置在上述循環(huán)回路的一部分中。蓄熱槽設(shè)置在上述循環(huán)回路的上述熱交換器與上述冷卻部之間，包含潛熱蓄熱材料。旁通回路繞過(guò)蓄熱槽。控制閥能夠?qū)⑸鲜鼋橘|(zhì)流切換到上述蓄熱槽或上述旁通回路中的任一個(gè)。測(cè)量部測(cè)量上述潛熱蓄熱材料的溫度。判斷部利用上述溫度判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于可蓄熱的狀態(tài)?？刂撇吭谏鲜鰸摕嵝顭岵牧咸幱诳尚顭岬臓顟B(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述旁通回路切換到上述蓄熱槽地控制上述控制閥。
【專利說(shuō)明】冷卻發(fā)熱體的冷卻裝置及冷卻方法
[0001]本申請(qǐng)基于2013年3月15日提出申請(qǐng)的先行日本專利申請(qǐng)第2013-053454號(hào)的優(yōu)先權(quán)利益，并且主張其利益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含在其中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]這里說(shuō)明的多個(gè)實(shí)施形態(tài)全部涉及冷卻發(fā)熱體的冷卻裝置及冷卻方法。

【背景技術(shù)】
[0003]使介質(zhì)循環(huán)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)或電池、逆變器等發(fā)熱體的冷卻裝置中，發(fā)熱體通過(guò)給介質(zhì)付與熱而被冷卻。介質(zhì)通過(guò)將從發(fā)熱體獲取的熱付與設(shè)置在介質(zhì)流路的一部分中的散熱器，熱從該散熱器的表面釋放到空氣中。為了促進(jìn)從散熱器的散熱，一般采用通過(guò)使電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)對(duì)散熱器產(chǎn)生空氣流，從而獲得必要的冷卻能力的方法。但是，這樣的冷卻裝置由于長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不斷地使電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，因此能量——例如電力的消耗量增大了。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)提供能夠降低能量消耗量的冷卻裝置及冷卻方法。
[0005]實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置具有閉合的循環(huán)回路、熱交換器、冷卻部、蓄熱槽、旁通回路、控制閥、測(cè)量部、判斷部和控制部。循環(huán)回路使介質(zhì)沿一個(gè)方向循環(huán)。熱交換器設(shè)置在上述循環(huán)回路的一部分中，將發(fā)熱體釋放的熱付與上述介質(zhì)。冷卻部設(shè)置在上述循環(huán)回路的一部分中，冷卻上述介質(zhì)。蓄熱槽設(shè)置在上述循環(huán)回路的上述熱交換器與上述冷卻部之間，包含從通過(guò)的上述介質(zhì)獲取熱的潛熱蓄熱材料即相變材料。旁通回路在上述熱交換器與上述蓄熱槽之間的第I分歧點(diǎn)以及上述蓄熱槽與上述冷卻部之間的第2分歧點(diǎn)處與上述循環(huán)回路連接?？刂崎y能夠?qū)⑸鲜鼋橘|(zhì)流切換到上述蓄熱槽或上述旁通回路中的任一個(gè)。測(cè)量部測(cè)量上述潛熱蓄熱材料的溫度。
[0006]判斷部利用上述溫度判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于可蓄熱的狀態(tài)?？刂撇吭谏鲜鰸摕嵝顭岵牧咸幱诳尚顭岬臓顟B(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述旁通回路切換到上述蓄熱槽地控制上述控制閥。
[0007]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠降低能量的消耗量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為表示第I實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的方框圖；
[0009]圖2A至圖2D為說(shuō)明上述冷卻裝置的潛熱蓄熱材料的蓄熱狀態(tài)的圖；
[0010]圖3為表示上述冷卻裝置的判斷部進(jìn)行的處理的流程圖；
[0011]圖4為表示上述冷卻裝置的控制部進(jìn)行的處理的流程圖；
[0012]圖5為表示上述冷卻裝置的控制部進(jìn)行的處理的流程圖；
[0013]圖6為表示第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的方框圖；
[0014]圖7為表示第2實(shí)施形態(tài)的上述冷卻裝置的判斷部進(jìn)行的處理的流程圖；
[0015]圖8為表示第2實(shí)施形態(tài)的上述冷卻裝置的控制部進(jìn)行的處理的流程圖；
[0016]圖9為表示第2實(shí)施形態(tài)的上述冷卻裝置的控制部進(jìn)行的處理的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面進(jìn)一步參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】多個(gè)實(shí)施形態(tài)。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或者類似的部分。
[0018]參照?qǐng)D1說(shuō)明第I實(shí)施形態(tài)。圖1為表示第I實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的方框圖。冷卻裝置1000設(shè)置在車輛一例如具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電池、變換從該電池來(lái)的電力提供給上述發(fā)動(dòng)機(jī)的逆變器、控制它們的電子控制單元(Electronic Control Unit, E⑶)等的電動(dòng)汽車中。上述發(fā)動(dòng)機(jī)或電池、逆變器等之類的發(fā)熱體10伴隨上述車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)熱。冷卻裝置1000具有熱交換器I，該熱交換器15設(shè)置在發(fā)熱體10附近。
[0019]利用熱交換器15對(duì)在構(gòu)成冷卻裝置1000的循環(huán)回路101中循環(huán)的介質(zhì)付與發(fā)熱體10的熱。介質(zhì)獲得的熱從設(shè)置在循環(huán)回路101 —部分中的冷卻部即散熱器31釋放到外部。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的熱釋放，能夠冷卻發(fā)熱體10。這種情況下，為了提高散熱器31中的熱的釋放效果，多數(shù)情況下并用對(duì)散熱器31產(chǎn)生空氣流的空氣流產(chǎn)生部即電風(fēng)扇32。
[0020]本實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置1000中，還在循環(huán)回路101的一部分中設(shè)置潛熱蓄熱材料25——即具有相變材料的蓄熱槽20。能夠?qū)⒃谘h(huán)回路101中循環(huán)的介質(zhì)的熱積蓄在潛熱蓄熱材料25中，能夠?qū)摕嵝顭岵牧?5作為奪取介質(zhì)的熱的冷卻源使用。在潛熱蓄熱材料25處于沒(méi)有蓄熱到容量上限的狀態(tài)、能夠進(jìn)一步蓄熱的情況下，潛熱蓄熱材料25奪取介質(zhì)的熱，積蓄該熱。
[0021]因此，在潛熱蓄熱材料25積蓄介質(zhì)的熱的期間，沒(méi)有使冷卻散熱器31的電風(fēng)扇32旋轉(zhuǎn)的必要，或者只要使電風(fēng)扇32低速旋轉(zhuǎn)就足夠。結(jié)果，能夠抑制能量的消耗量并且冷卻發(fā)熱體10。本實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置1000中，與沒(méi)有將潛熱蓄熱材料作為冷卻源使用——例如僅將散熱器作為冷卻源使用、長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不斷使電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的情況相比，能夠降低能量——例如電力的消耗量。
[0022]潛熱蓄熱材料25如果通過(guò)加熱超過(guò)熔點(diǎn)，則產(chǎn)生相變，變成液體。在潛熱蓄熱材料25的溫度進(jìn)一步上升、超過(guò)容量的上限的情況下，向潛熱蓄熱材料25的蓄熱停止，使電風(fēng)扇32旋轉(zhuǎn),通過(guò)從散熱器31釋放介質(zhì)的熱進(jìn)行冷卻。
[0023]在向潛熱蓄熱材料25蓄熱后，切斷了作為發(fā)熱體10的例如發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，來(lái)自發(fā)熱體10的熱減少或者消失，潛熱蓄熱材料25的溫度逐漸下降下去。然后，變成即使?jié)摕嵝顭岵牧?5的溫度變成凝固點(diǎn)以下也不產(chǎn)生相變的狀態(tài)即過(guò)冷卻狀態(tài)。在例如使上述發(fā)動(dòng)機(jī)停止片刻后再次啟動(dòng)這樣的潛熱蓄熱材料25變成過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，如果利用成核裝置(nucleating device) 150刺激潛熱蓄熱材料25,則能夠一口氣釋放出凝固熱(潛熱)。通過(guò)凝固熱的釋放，潛熱蓄熱材料25的溫度下降，能夠蓄熱。
[0024]圖1的循環(huán)回路101為為了進(jìn)行熱交換而供介質(zhì)循環(huán)的流路。介質(zhì)為能夠輸送通過(guò)熱交換獲得的熱的液體或氣體，本實(shí)施形態(tài)中使用例如水。
[0025]而且，冷卻裝置1000具備第I測(cè)量部130、第2測(cè)量部140、旁通回路102及控制閥 103。
[0026]第I測(cè)量部130測(cè)量潛熱蓄熱材料25的溫度(第I溫度)。第2測(cè)量部140測(cè)量在循環(huán)回路101中循環(huán)的介質(zhì)的溫度(第2溫度)。旁通回路102連接在循環(huán)回路101的一部分上，旁通蓄熱槽20?？刂崎y103能夠切換在循環(huán)回路101中流動(dòng)的介質(zhì)的流路。具體為，控制閥103使介質(zhì)成為通過(guò)蓄熱槽20的流或者成為通過(guò)旁通回路102的流地將循環(huán)回路101切換到某個(gè)流路。
[0027]圖1的冷卻裝置1000還具備控制裝置200和存儲(chǔ)裝置300。作為控制裝置200使用CPU或MPU等運(yùn)算處理裝置。作為存儲(chǔ)裝置300使用存儲(chǔ)器或HDD之類的記錄介質(zhì)。
[0028]控制裝置200如后面將要敘述那樣，周期性地從第I測(cè)定部130、第2測(cè)定部140、成核裝置150獲取必要的數(shù)據(jù)一例如后述的第I溫度、第2溫度、過(guò)冷卻狀態(tài)等，儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中?？刂蒲b置200具有判斷部41和控制部42，使用存儲(chǔ)裝置300內(nèi)的數(shù)據(jù)等控制控制閥103和電風(fēng)扇32等。
[0029]下面更詳細(xì)地說(shuō)明冷卻裝置1000。
[0030]在圖1中，循環(huán)回路101為將熱交換器15、蓄熱槽20、散熱器31連接成環(huán)形的管，介質(zhì)在該管中循環(huán)。具體為，循環(huán)回路101連接在熱交換器15與蓄熱槽20之間、蓄熱槽20與散熱器31之間、以及散熱器31與熱交換器15之間。為了能夠進(jìn)行介質(zhì)與發(fā)熱體10之間以及介質(zhì)與潛熱蓄熱材料25之間的熱交換，循環(huán)回路101希望在進(jìn)行熱交換的部分使用熱傳導(dǎo)性好的金屬材料——例如銅。介質(zhì)通過(guò)依次通過(guò)熱交換器15、蓄熱槽20、以及散熱器31，邊反復(fù)進(jìn)行與發(fā)熱體10及潛熱蓄熱材料25之間的熱交換邊在循環(huán)回路101中循環(huán)。介質(zhì)在循環(huán)回路101內(nèi)由未圖示的例如泵驅(qū)動(dòng)。
[0031]潛熱蓄熱材料25為通過(guò)熱交換能夠在固相和液相之間相變，在液相中獲得過(guò)冷卻狀態(tài)的材料。而且，通過(guò)在過(guò)冷卻狀態(tài)時(shí)付與沖擊或施加電壓等輸入，進(jìn)行成核、相變成固相的材料。潛熱蓄熱材料25伴隨著該向固相的相變釋放出潛熱。本實(shí)施形態(tài)中使用例如醋酸鈉水合物作為潛熱蓄熱材料25。
[0032]發(fā)熱體10在上述電動(dòng)汽車運(yùn)轉(zhuǎn)之際通過(guò)熱交換器15將電動(dòng)汽車運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱付與在循環(huán)回路101中循環(huán)的介質(zhì)。
[0033]在發(fā)熱體10為發(fā)動(dòng)機(jī)，具有例如貫穿該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的水冷套的情況下，能夠?qū)⒃撍涮走B接到循環(huán)回路101上。通過(guò)該連接，來(lái)自發(fā)熱體10的熱在介質(zhì)通過(guò)水冷套內(nèi)之際，通過(guò)熱交換付與介質(zhì)。
[0034]蓄熱槽20為設(shè)置在循環(huán)回路101的熱交換器15的下游、收容潛熱蓄熱材料25的容器?！跋掠巍?或“上游”)以循環(huán)回路101內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)定義。蓄熱槽20將貫穿上述容器內(nèi)部的管(未圖示)連接到循環(huán)回路101。在控制閥103為“打開(kāi)”的情況下，與發(fā)熱體10進(jìn)行了熱交換后的介質(zhì)通過(guò)蓄熱槽20的上述管內(nèi)。此時(shí)，潛熱蓄熱材料25通過(guò)熱交換獲取介質(zhì)的熱。
[0035]如上所述，蓄熱槽20還收容用來(lái)使處于過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25成核的成核裝置150。成核裝置150受后述的控制部42控制，通過(guò)對(duì)處于過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25施加沖擊或電壓施加等的觸發(fā)而變成打開(kāi)，消除潛熱蓄熱材料25的過(guò)冷卻狀態(tài)，向固相變相。此時(shí)，潛熱蓄熱材料15釋放出潛熱。
[0036]第I測(cè)量部130為設(shè)置在蓄熱槽20內(nèi)部的溫度傳感器。第I測(cè)量部130測(cè)量蓄熱槽20內(nèi)潛熱蓄熱材料25的第I溫度。第2測(cè)量部140為設(shè)置在熱交換器15與蓄熱槽20之間的溫度傳感器。第2測(cè)量部140測(cè)量通過(guò)熱交換器15與蓄熱槽20之間的介質(zhì)的第2溫度。本實(shí)施形態(tài)中將通過(guò)與發(fā)熱體10進(jìn)行熱交換獲取了熱后的高溫介質(zhì)的溫度作為第2溫度。第I測(cè)量部130周期性地測(cè)定的第I溫度和第2測(cè)量部140周期性地測(cè)定的第2溫度能夠作為溫度的時(shí)間履歷而儲(chǔ)存在存儲(chǔ)裝置300中。第2測(cè)量部140也可以設(shè)置在散熱器31與熱交換器15之間。
[0037]旁通回路102在控制閥103 “關(guān)閉”的情況下，將介質(zhì)的流路從蓄熱槽20上游的第I分歧點(diǎn)A旁通到下游的第2分歧點(diǎn)B。
[0038]散熱器31從通過(guò)內(nèi)部的介質(zhì)獲取熱，通過(guò)熱傳遞將熱從表面釋放到散熱器31的外部，通過(guò)這樣冷卻介質(zhì)。為了促進(jìn)熱的釋放，散熱器31希望設(shè)置在伴隨上述電動(dòng)汽車行駛的空氣流、即行駛風(fēng)到達(dá)的地方——例如電動(dòng)汽車的前方，即設(shè)置在駕駛員坐到電動(dòng)汽車的駕駛席之際面朝的方向上。而且，為了增加表面積，希望在散熱器31的表面設(shè)置多個(gè)未圖示的散熱片。
[0039]電風(fēng)扇32通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生朝向散熱器31的空氣流，冷卻散熱器31。后述的控制部42通過(guò)控制電風(fēng)扇32，切換電風(fēng)扇32的“打開(kāi)(旋轉(zhuǎn))”/ “關(guān)閉(停止)”，再通過(guò)使旋轉(zhuǎn)速度變化，調(diào)整到達(dá)散熱器31的空氣流的風(fēng)量。因此，通過(guò)調(diào)整到達(dá)散熱器31的空氣流的風(fēng)量，冷卻散熱器31表面的溫度，冷卻通過(guò)散熱器31內(nèi)部的介質(zhì)的溫度。
[0040]圖1的控制裝置200具有判斷部41和控制部42作為運(yùn)算處理裝置的邏輯模塊。判斷部41判斷潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)?？刂撇?2判斷用來(lái)冷卻發(fā)熱體10的控制模式，根據(jù)該控制模式控制電風(fēng)扇32、控制閥103、成核裝置150等。
[0041]在本實(shí)施形態(tài)中，判斷部41判斷的潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)有“可蓄熱狀態(tài)”和“滿蓄熱狀態(tài)”?！翱尚顭釥顟B(tài)”為潛熱蓄熱材料25的蓄熱量沒(méi)有達(dá)到容量的上限的狀態(tài)——即作為潛熱可蓄熱的狀態(tài)?！皾M蓄熱狀態(tài)”為蓄熱到達(dá)容量的上限的狀態(tài)。而且，潛熱蓄熱材料25的狀態(tài)還有“過(guò)冷卻狀態(tài)”和“非過(guò)冷卻狀態(tài)”?！斑^(guò)冷卻狀態(tài)”中即使?jié)摕嵝顭岵牧?5為比熔點(diǎn)的溫度低的溫度也保持液相的狀態(tài)?！胺沁^(guò)冷卻狀態(tài)”中在潛熱蓄熱材料25為比熔點(diǎn)的溫度低的溫度的情況下，變成固相狀態(tài)。
[0042]冷卻裝置1000在例如發(fā)熱體10發(fā)熱，潛熱蓄熱材料25的第I溫度上升的情況下，使控制部42采取“第I控制模式”。該“第I控制模式”在潛熱蓄熱材料25能夠蓄熱的情況下，將介質(zhì)的熱蓄熱到潛熱蓄熱材料25中。而且，在蓄熱到潛熱蓄熱材料25的蓄熱量的上限的情況下，使電風(fēng)扇32旋轉(zhuǎn),從散熱器31釋放介質(zhì)的熱。
[0043]冷卻裝置1000在例如發(fā)熱體10開(kāi)始了發(fā)熱的時(shí)刻潛熱蓄熱材料25的第I溫度一定或者減少的情況下，使控制部42采取“第2控制模式”。該“第2控制模式”在潛熱蓄熱材料25為過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，用成核裝置150使?jié)摕嵝顭岵牧?5成核，凝固熱(潛熱)被釋放到外部。
[0044]圖2A至圖2D為說(shuō)明潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)的圖。圖2A至圖2D中，在時(shí)刻T0，開(kāi)始發(fā)熱體10的運(yùn)轉(zhuǎn)，在時(shí)刻T3，停止發(fā)熱體10的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0045]圖2A表示發(fā)熱體10發(fā)熱、潛熱蓄熱材料25被加熱時(shí)潛熱蓄熱材料25的絕對(duì)溫度(° K)的變化的一例。在圖2A中，從時(shí)刻TO到Tl，潛熱蓄熱材料25為固相狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移，溫度増加。從時(shí)刻Tl到T2，潛熱蓄熱材料25處于從固相向液相變化的狀態(tài)，這期間溫度為一定。時(shí)刻T2以后，潛熱蓄熱材料25為液相狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移，溫度再次增加。圖2B表示與圖2A所示的潛熱蓄熱材料25的狀態(tài)変化相對(duì)應(yīng)的潛熱蓄熱材料25的蓄熱能力(W)的變化的一例。潛熱蓄熱材料25從開(kāi)始相變的時(shí)刻Tl到相變結(jié)束的時(shí)刻T2，積蓄通過(guò)成核能夠釋放的潛熱。時(shí)刻Tl以前及時(shí)刻T2以后，積蓄于潛熱蓄熱材料25溫度上升貢獻(xiàn)的顯熱。在本實(shí)施形態(tài)中，以從固相向液相變化結(jié)束的時(shí)刻為基準(zhǔn)，將比該時(shí)刻靠前的狀態(tài)稱為“可蓄熱狀態(tài)”。
[0046]圖2C表示潛熱蓄熱材料25處于不能過(guò)冷卻的狀態(tài)下發(fā)熱體10不發(fā)熱時(shí)——即潛熱蓄熱材料25非加熱時(shí)潛熱蓄熱材料25溫度変化的一例。在圖2C中，從時(shí)刻T3到T4，潛熱蓄熱材料25處于液相狀態(tài)，隨著時(shí)間推移，溫度下降。從T4到T5，潛熱蓄熱材料25處于從液相向固相變化的狀態(tài)，該期間溫度一定。時(shí)刻T5以后，潛熱蓄熱材料25處于固相狀態(tài)，隨著時(shí)間推移，溫度再次下降。圖2D表示潛熱蓄熱材料25處于能夠過(guò)冷卻的狀態(tài)下發(fā)熱體10非發(fā)熱時(shí)——即潛熱蓄熱材料25非加熱時(shí)潛熱蓄熱材料25溫度変化的一例。在圖2D中，從時(shí)刻T3到T4，潛熱蓄熱材料25處于液相狀態(tài)，隨著時(shí)間推移，溫度下降。而且即使在時(shí)刻T4以后，潛熱蓄熱材料25也不相變，保持液相狀態(tài)不變，隨著時(shí)間推移，溫度下降。在時(shí)刻T4以后，潛熱蓄熱材料25處于過(guò)冷卻狀態(tài)。
[0047]圖3為表示判斷部41進(jìn)行的處理的流程圖。判斷部41例如在與電動(dòng)汽車開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)開(kāi)始處理，在運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行以下的流程處理。
[0048]在步驟S1001，將介質(zhì)的第2溫度與允許溫度一即設(shè)置溫度進(jìn)行比較。允許溫度為介質(zhì)及發(fā)熱體10能夠允許的溫度的上限值。該允許溫度為介質(zhì)的沸點(diǎn)溫度(IO(TC)以下的值，并且為接近發(fā)熱體10的耐熱溫度且比耐熱溫度低的值，能夠預(yù)先確定。
[0049]在步驟S1001中，在第2溫度為允許溫度以下的情況下，前進(jìn)到步驟S1002。第2溫度超過(guò)允許溫度的情況下，前進(jìn)到后面說(shuō)明的步驟S1103。通過(guò)步驟S1103，控制部42將控制閥103切換成“關(guān)閉”，使介質(zhì)旁通，強(qiáng)制地使電風(fēng)扇32 “打開(kāi)”。此時(shí)，控制閥103也可以為“打開(kāi)”。
[0050]在步驟S1002中，參照儲(chǔ)存在存儲(chǔ)裝置300中的潛熱蓄熱材料25的第I溫度的時(shí)間履歷，算出第I溫度的變化量d。作為第I溫度的變化量d，既能夠例如通過(guò)計(jì)算第I溫度的時(shí)間履歷的微分值求出，也能夠通過(guò)計(jì)算不同時(shí)間的第I溫度的差分求出。而且，還可以通過(guò)計(jì)算一定時(shí)間間隔內(nèi)第I溫度的時(shí)間履歷的微分值或差分的平均值求出。
[0051]在步驟S1003中，在潛熱蓄熱材料25的第I溫度的變化量d比O大(d > O)的情況下，潛熱蓄熱材料25處于“加熱狀態(tài)”，判定為第I控制模式，前進(jìn)到步驟S1004。在第I溫度的變化量d為O以下(d = O)的情況下，潛熱蓄熱材料25處于“非加熱狀態(tài)”，判定為第2控制模式，前進(jìn)到步驟S1007。
[0052]在步驟S1004，將潛熱蓄熱材料25的第I溫度和閾值A(chǔ)進(jìn)行比較。閾值A(chǔ)為表示潛熱蓄熱材料25的熔點(diǎn)溫度的值。作為該閾值A(chǔ)，能夠?qū)㈩A(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等獲得的熔點(diǎn)的值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置300中。
[0053]在步驟S1004中，在第I溫度為閾值A(chǔ)以下的情況下，在步驟S1005中判定潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)為“可蓄熱狀態(tài)”，將該判斷結(jié)果(蓄熱標(biāo)志=I)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中。在第I溫度比閾值A(chǔ)大的情況下，在步驟S1006中判定為“滿蓄熱狀態(tài)”，將該判斷結(jié)果(蓄熱標(biāo)志=O)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中。
[0054]上述步驟S1007中，判斷潛熱蓄熱材料25是否處于過(guò)冷卻狀態(tài)。在潛熱蓄熱材料25為過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，在步驟S1008中將“過(guò)冷卻狀態(tài)”的判斷結(jié)果(過(guò)冷卻標(biāo)志=I)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中。在潛熱蓄熱材料25不是過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，在步驟S1009中將“非過(guò)冷卻狀態(tài)”的判斷結(jié)果(過(guò)冷卻標(biāo)志=O)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中。
[0055]在步驟S1007中，例如參照潛熱蓄熱材料25的第I溫度的時(shí)間履歷算出蓄熱的估計(jì)值。將預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等獲得的變成過(guò)冷卻狀態(tài)時(shí)的蓄熱量的實(shí)驗(yàn)值與蓄熱量的估計(jì)值進(jìn)行比較，在估計(jì)值為實(shí)驗(yàn)值以上的情況下能夠判定為過(guò)冷卻狀態(tài)。
[0056]圖4及圖5為表示控制部42進(jìn)行的處理的流程圖。圖4為在圖3中前進(jìn)到第I控制模式時(shí)的流程圖。
[0057]控制部42例如在與電動(dòng)汽車開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)開(kāi)始處理，在運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行以下的流程處理。
[0058]在步驟SI 101中，確認(rèn)潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)，在可蓄熱狀態(tài)(蓄熱標(biāo)志=I)的情況下前進(jìn)到步驟S1102，在滿蓄熱狀態(tài)(蓄熱標(biāo)志=O)的情況下前進(jìn)到步驟S1103。
[0059]在步驟S1102中，控制部42將控制閥103切換為“打開(kāi)”，使介質(zhì)的熱蓄熱到潛熱蓄熱材料25中。電風(fēng)扇被變成“關(guān)閉”。
[0060]在步驟S1103中，控制部42將控制閥103切換成“關(guān)閉”，使介質(zhì)旁通。而且，使電風(fēng)扇32變成打開(kāi)，將介質(zhì)的第2溫度與目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，使第2溫度接近目標(biāo)溫度地控制電風(fēng)扇32的轉(zhuǎn)速。電風(fēng)扇32轉(zhuǎn)速的控制能夠使用P控制、PI控制、PID控制等算法。通過(guò)將第2溫度與目標(biāo)值之差和電風(fēng)扇32的轉(zhuǎn)速建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系的表預(yù)先儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中，控制部42能夠參照該表控制電風(fēng)扇32的轉(zhuǎn)速。
[0061]根據(jù)該第I控制模式，在潛熱蓄熱材料25為可蓄熱狀態(tài)的情況下，通過(guò)潛熱蓄熱材料25積蓄介質(zhì)的熱，能夠冷卻發(fā)熱體10。此時(shí)，由于電風(fēng)扇32為關(guān)閉，因此能夠減少用來(lái)使電風(fēng)扇32動(dòng)作(旋轉(zhuǎn))的能量——即電力的消耗量。通過(guò)潛熱蓄熱材料25積蓄介質(zhì)的熱，能夠減少伴隨發(fā)熱體10的冷卻的總能量的消耗量。
[0062]在潛熱蓄熱材料25為滿蓄熱狀態(tài)的情況下，利用一直并用了電風(fēng)扇32的比較高的冷卻能力，即使在介質(zhì)的第2溫度為高溫的情況下，通過(guò)從散熱器31的散熱，能夠冷卻發(fā)熱體10。在介質(zhì)的第2溫度為比較低的溫度的情況下，由于電風(fēng)扇32被控制在低轉(zhuǎn)速，因此能夠?qū)⒂脕?lái)使電風(fēng)扇32動(dòng)作(旋轉(zhuǎn))的能量的消耗量抑制到比較低。
[0063]圖5為圖3中前進(jìn)到第2控制模式時(shí)的流程圖。
[0064]在步驟S1201中，確認(rèn)潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)，在過(guò)冷卻狀態(tài)(過(guò)冷卻標(biāo)志=O的情況下，前進(jìn)到步驟S1202，在非過(guò)冷卻狀態(tài)(過(guò)冷卻標(biāo)志=O)的情況下，前進(jìn)到步驟S1203。
[0065]在步驟S1202中，控制部42將控制閥103切換成“打開(kāi)”，使介質(zhì)旁通，使電風(fēng)扇32變成“打開(kāi)”。在此期間，通過(guò)使成核裝置150變成“打開(kāi)”，能夠使過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25成核，將潛熱蓄熱材料25的熱付與介質(zhì)，通過(guò)散熱器31釋放到冷卻裝置1000的外部。
[0066]在步驟S1203中，將潛熱蓄熱材料25的第I溫度與閾值B進(jìn)行比較。閾值B為作為比潛熱蓄熱材料25的熔點(diǎn)溫度低的溫度而預(yù)先設(shè)置的值。該閾值B為用來(lái)在潛熱蓄熱材料25通過(guò)成核釋放熱后，判斷溫度是否足夠低的閾值。
[0067]在步驟S1203中，在潛熱蓄熱材料25的第I溫度超過(guò)閾值B的情況下，將控制模式維持在第2控制模式，在潛熱蓄熱材料25的第I溫度為閾值B以下的情況下，將控制模式切換成第I控制模式。
[0068]根據(jù)第2控制模式，在例如開(kāi)始了發(fā)熱體10的運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻使過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25成核,釋放潛熱。由于通過(guò)釋放潛熱能夠使?jié)摕嵝顭岵牧?5變成可蓄熱的狀態(tài)，因此能夠?qū)⒖刂颇Ｊ角袚Q成第I控制模式。
[0069]在例如發(fā)熱體10為電池的情況下，判斷部41及控制部42進(jìn)行的上述處理也可以在發(fā)熱體10連接到充電支架等外部電源上、開(kāi)始了充電的時(shí)刻開(kāi)始，在充電期間依次進(jìn)行。而且，能夠在例如結(jié)束電動(dòng)汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻結(jié)束上述處理。
[0070]在步驟S1102中，希望控制部42使電風(fēng)扇32變成“關(guān)閉”，但也可以用與步驟S1103相同的方法控制電風(fēng)扇32的轉(zhuǎn)速。即使在這種情況下，由于并用了蓄熱槽20作為其他的冷卻源，因此電風(fēng)扇32低轉(zhuǎn)速就可以了，能夠降低能量的消耗量。
[0071]根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置1000，由于具有將潛熱蓄熱材料25作為冷卻源的第I控制模式，因此與僅用電風(fēng)扇32冷卻的情況相比，能夠降低伴隨發(fā)熱體10的冷卻的總的能量消耗量。而且，通過(guò)使用能夠取得過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25作為冷卻源，能夠任意地調(diào)整潛熱蓄熱材料25的蓄熱.散熱時(shí)刻。
[0072]圖6為表示第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置2000的方框圖。
[0073]冷卻裝置2000具備多個(gè)蓄熱槽20。在各蓄熱槽20的上游分別設(shè)置有控制閥104。這些控制閥104通過(guò)受控制部42控制，能夠?qū)⑼ㄍ顭岵?0的介質(zhì)的流路切換成“打開(kāi)(通過(guò))”/ “關(guān)閉(阻斷)”。判斷部41判斷各蓄熱槽20的每個(gè)潛熱蓄熱材料25是否能夠蓄熱。此時(shí)，將判定的各潛熱蓄熱材料25的蓄熱狀態(tài)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置300中。有關(guān)判斷部41進(jìn)行的處理與第I實(shí)施形態(tài)是同樣的。
[0074]圖7為表示圖6的判斷部41進(jìn)行的處理的流程圖，圖8及9為表示控制部42進(jìn)行的處理的流程圖。
[0075]在圖7的步驟S2001中，判斷部41確認(rèn)是否對(duì)所有的潛熱蓄熱材料25都設(shè)置了蓄熱標(biāo)志。在不是對(duì)所有的潛熱蓄熱材料25都設(shè)置了蓄熱標(biāo)志的情況下，返回步驟S1004，將沒(méi)有設(shè)置蓄熱標(biāo)志的潛熱蓄熱材料25的溫度與閾值A(chǔ)進(jìn)行比較。
[0076]在步驟S2002中，判斷部41確認(rèn)是否對(duì)所有的潛熱蓄熱材料25都設(shè)置了過(guò)冷卻標(biāo)志。在不是對(duì)所有的潛熱蓄熱材料25都設(shè)置了過(guò)冷卻標(biāo)志的情況下，返回步驟S1007，判斷沒(méi)有設(shè)置過(guò)冷卻標(biāo)志的潛熱蓄熱材料25是否為過(guò)冷卻狀態(tài)。
[0077]在圖8的步驟S2101中，確認(rèn)各蓄熱槽20的潛熱蓄熱材料25中任意的潛熱蓄熱材料25是否處于可蓄熱狀態(tài)。在至少一個(gè)潛熱蓄熱材料25的蓄熱標(biāo)志被設(shè)置為“I”的情況下，前進(jìn)到步驟S1102，在所有的潛熱蓄熱材料25的蓄熱標(biāo)志設(shè)置為“O”的情況下，前進(jìn)到步驟SI 103。
[0078]在步驟S1102中，控制部42通過(guò)將控制閥103切換成“打開(kāi)”，并且參照存儲(chǔ)裝置300，控制包含被判定為可蓄熱狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25的蓄熱槽20上游的控制閥104，將其切換成“打開(kāi)”。而且，控制部42控制其他的控制閥104將其切換成“關(guān)閉”。此時(shí)，在多個(gè)潛熱蓄熱材料25處于可蓄熱狀態(tài)的情況下，將其中的任一個(gè)控制閥104切換成“打開(kāi)”。這種情況下，可以預(yù)先給各蓄熱槽20分配優(yōu)先順序，按該優(yōu)先順序進(jìn)行切換。
[0079]在圖9的步驟S2201中，判斷部41確認(rèn)各蓄熱槽20的潛熱蓄熱材料25中任意的潛熱蓄熱材料25是否處于過(guò)冷卻狀態(tài)。在至少一個(gè)潛熱蓄熱材料25的過(guò)冷卻標(biāo)志被設(shè)置為“I”的情況下，前進(jìn)到步驟S1202，在所有的潛熱蓄熱材料25的過(guò)冷卻標(biāo)志都被設(shè)置為“O”的情況下，前進(jìn)到步驟S2203。
[0080]在步驟S1202中，控制部42通過(guò)將控制閥103切換成“打開(kāi)”，同時(shí)參照存儲(chǔ)裝置300，控制包含被判定為過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25的蓄熱槽20上游的控制閥104，將其切換成“打開(kāi)”?？刂撇?2再控制其他的控制閥104將其切換成“關(guān)閉”。通過(guò)將包含該被判定為過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25的蓄熱槽20所具備的成核裝置150變成“打開(kāi)”，使過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25成核，釋放潛熱蓄熱材料25的熱。此時(shí)，在多個(gè)潛熱蓄熱材料25處于過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，將其中的任一個(gè)控制閥104切換成“打開(kāi)”。這種情況下，可以預(yù)先給各蓄熱槽20分配優(yōu)先順序，按該優(yōu)先順序進(jìn)行切換。
[0081]在步驟S1202中，在過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25為多個(gè)的情況下，也可以依次使所有過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25成核。并且，也可以在介質(zhì)的第2溫度在允許溫度以下的情況下依次成核，在第2溫度超過(guò)了允許溫度的情況下，即使殘留有過(guò)冷卻狀態(tài)的潛熱蓄熱材料25也切換成第I控制模式。
[0082]在步驟S2203中，判斷部41在所有的潛熱蓄熱材料25的第I溫度都在閾值B以下的情況下，將控制模式切換成第I控制模式，在任一個(gè)潛熱蓄熱材料25的第I溫度超過(guò)閾值B的情況下，將控制模式維持在第2控制模式。
[0083]根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置2000，通過(guò)具備多個(gè)潛熱蓄熱材料25，能夠提高潛熱蓄熱材料25的冷卻能力。如果多個(gè)潛熱蓄熱材料25中的任一個(gè)處于可蓄熱的狀態(tài),能夠使控制模式采用能量消耗量比較低的第I控制模式。通過(guò)這樣設(shè)置，由于能夠增加變成第I控制模式的時(shí)間，因此結(jié)果能夠進(jìn)一步降低作為冷卻裝置2000的能量消耗量。
[0084]根據(jù)以上說(shuō)明過(guò)的多個(gè)實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置或冷卻方法，能夠降低伴隨發(fā)熱體的冷卻的能量的消耗量。
[0085]這些實(shí)施形態(tài)是作為例子提出的，并不企圖限定發(fā)明的范圍。這些實(shí)施形態(tài)能夠以其他種種形態(tài)實(shí)施，在不超出發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行種種省略、替換和變更。這些實(shí)施形態(tài)及其變形包含在發(fā)明的范圍和宗旨內(nèi)，同時(shí)包含在權(quán)利要求范圍記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻裝置，具備: 用來(lái)使介質(zhì)沿一個(gè)方向循環(huán)的閉合的循環(huán)回路； 設(shè)置于上述循環(huán)回路的一部分，將發(fā)熱體釋放的熱付與上述介質(zhì)的熱交換器； 設(shè)置于上述循環(huán)回路的一部分，冷卻上述介質(zhì)的冷卻部； 設(shè)置在上述循環(huán)回路的上述熱交換器與上述冷卻部之間，包含從通過(guò)的上述介質(zhì)獲取熱的潛熱蓄熱材料的蓄熱槽； 在上述熱交換器與上述蓄熱槽之間的第I分歧點(diǎn)、以及上述蓄熱槽與上述冷卻部之間的第2分歧點(diǎn)處，與上述循環(huán)回路連接的旁通回路； 能夠?qū)⑸鲜鼋橘|(zhì)流切換到上述蓄熱槽或上述旁通回路中的任一個(gè)的控制閥； 測(cè)量上述潛熱蓄熱材料的溫度的測(cè)量部； 利用上述溫度判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于可蓄熱的狀態(tài)的判斷部；以及， 在上述潛熱蓄 熱材料處于可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述旁通回路切換到上述蓄熱槽地控制上述控制閥的控制部。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，上述控制部在上述潛熱蓄熱材料處于不可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述蓄熱槽切換到上述旁通回路地控制控制閥。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，還具備使過(guò)冷卻狀態(tài)的上述潛熱蓄熱材料成核的成核裝置； 上述判斷部還判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于過(guò)冷卻狀態(tài)； 上述控制部在判定為上述潛熱蓄熱材料處于過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述旁通回路切換到上述蓄熱槽，并且使上述成核裝置動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，還具備對(duì)上述冷卻部產(chǎn)生空氣流的空氣流產(chǎn)生部； 上述控制部在將上述介質(zhì)流切換到上述旁通回路的情況下，驅(qū)動(dòng)上述空氣流產(chǎn)生部。
5.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，在利用上述判斷部判定為上述潛熱蓄熱材料處于可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將熱蓄熱到上述潛熱蓄熱材料中。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，在上述介質(zhì)的溫度為設(shè)定溫度以下的情況下，使上述控制閥關(guān)閉從而旁通上述介質(zhì)，并且利用上述冷卻部冷卻上述介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求3所述的冷卻裝置，在上述潛熱蓄熱材料的溫度在閾值以下的情況下，通過(guò)上述控制閥將上述介質(zhì)的熱蓄熱到上述潛熱蓄熱材料中。
8.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，還具備第I及第2控制閥，上述蓄熱槽具有第I及第2蓄熱槽，上述第I及第2控制閥通過(guò)上述控制部分別控制向第I及第2蓄熱槽的上述介質(zhì)的供給。
9.一種冷卻裝置中的冷卻方法，所述冷卻裝置具備: 用來(lái)使介質(zhì)沿一個(gè)方向循環(huán)的閉合的循環(huán)回路， 設(shè)置于上述循環(huán)回路的一部分、將發(fā)熱體釋放的熱付與上述介質(zhì)的熱交換器， 設(shè)置于上述循環(huán)回路的一部分、冷卻上述介質(zhì)的冷卻部， 設(shè)置在上述循環(huán)回路的上述熱交換器與上述冷卻部之間、包含從通過(guò)的上述介質(zhì)獲取熱的潛熱蓄熱材料的蓄熱槽，以及， 判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于可蓄熱的狀態(tài)的判斷部； 在通過(guò)上述判斷部判定為上述潛熱蓄熱材料處于可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將熱蓄熱到上述潛熱蓄熱材料中。
10.一種冷卻裝置，被搭載于具備發(fā)動(dòng)機(jī)、電池、以及變換來(lái)自該電池的電力而提供給上述發(fā)動(dòng)機(jī)的逆變器的車輛，具備: 用來(lái)使介質(zhì)沿一個(gè)方向循環(huán)的閉合的循環(huán)回路； 設(shè)置于上述循環(huán)回路的一部分，將上述發(fā)動(dòng)機(jī)、上述電池、上述逆變器中的任一個(gè)釋放的熱付與上述介質(zhì)的熱交換器； 設(shè)置于上述車輛的前方并且上述循環(huán)回路的一部分中，冷卻上述介質(zhì)的散熱器； 設(shè)置在上述循環(huán)回路的上述熱交換器與上述散熱器之間，包含從通過(guò)的上述介質(zhì)獲取熱的潛熱蓄熱材料的蓄熱槽； 在上述熱交換器與上述蓄熱槽之間的第I分歧點(diǎn)、以及上述蓄熱槽與上述散熱器之間的第2分歧點(diǎn)處，與上述循環(huán)回路連接的旁通回路； 能夠?qū)⑸鲜鼋橘|(zhì)流切換到上述蓄熱槽或上述旁通回路中的任一個(gè)的控制閥； 測(cè)量上述潛熱蓄熱材料的溫度的測(cè)量部； 利用上述溫度判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于可蓄熱的狀態(tài)的判斷部；以及， 在上述潛熱蓄熱材 料處于可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述旁通回路切換到上述蓄熱槽地控制上述控制閥的控制部。
11.如權(quán)利要求10所述的冷卻裝置，上述控制部在上述潛熱蓄熱材料處于不可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述蓄熱槽切換到上述旁通回路地控制控制閥。
12.如權(quán)利要求10所述的冷卻裝置，還具備使過(guò)冷卻狀態(tài)的上述潛熱蓄熱材料成核的成核裝置； 上述判斷部還判斷上述潛熱蓄熱材料是否處于過(guò)冷卻狀態(tài)； 上述控制部在判定為上述潛熱蓄熱材料處于過(guò)冷卻狀態(tài)的情況下，將上述介質(zhì)流從上述旁通回路切換到上述蓄熱槽，并且使上述成核裝置動(dòng)作。
13.如權(quán)利要求10所述的冷卻裝置，還具備對(duì)上述冷卻部產(chǎn)生空氣流的空氣流產(chǎn)生部; 上述控制部在將上述介質(zhì)流切換到上述旁通回路的情況下，驅(qū)動(dòng)上述空氣流產(chǎn)生部。
14.如權(quán)利要求10所述的冷卻裝置，在通過(guò)上述判斷部判定為上述潛熱蓄熱材料處于可蓄熱的狀態(tài)的情況下，將熱蓄熱到上述潛熱蓄熱材料中。
15.如權(quán)利要求10所述的冷卻裝置，在上述介質(zhì)的溫度為設(shè)定溫度以下的情況下，使上述控制閥關(guān)閉、旁通上述介質(zhì)，并且利用上述冷卻部冷卻上述介質(zhì)。
16.如權(quán)利要求12所述的冷卻裝置，在上述潛熱蓄熱材料的溫度在閾值以下的情況下，通過(guò)上述控制閥將上述介質(zhì)的熱蓄熱到上述潛熱蓄熱材料中。
17.如權(quán)利要求10所述的冷卻裝置，還具備第I及第2控制閥，上述蓄熱槽具有第I及第2蓄熱槽，上述第I及第2控制閥通過(guò)上述控制部分別控制向第I及第2蓄熱槽的上述介質(zhì)的供給。
【文檔編號(hào)】F01P7/16GK104047699SQ201410068960
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】石井惠奈, 吉田充伸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝