JP2019132456A - 車両用サーモサイフォン式冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】省冷媒化や作動時の低重心化を図ることを他の目的とする。【解決手段】車載機器11から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部131を有する蒸発器13と、蒸発部131で蒸発した冷媒が流れるガス配管15と、ガス配管15を流れた冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部140、240を有する凝縮器14、24と、凝縮部140、240で凝縮した冷媒を蒸発器13に導く液配管16とを備え、蒸発器13およびガス配管15のうち、蒸発部131の下端よりも上方かつ非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である蒸発器側容積V1が、液配管16および凝縮器14、24のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140、240の下端よりも下方の領域の容積である凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14、24が構成され且つ冷媒が封入されている。【選択図】図6

Description

本発明は、車両に搭載される機器を冷却するサーモサイフォン式冷却装置に関する。
電気自動車やハイブリッド車などの電動車両では、2次電池などの蓄電装置(電池パック)に蓄えた電気エネルギーを、インバータなどを介してモータに供給し走行する。電池は走行中など車両使用時に自己発熱し、高温になると十分な機能を得られないだけでなく劣化や破損を招くため、一定温度以下に維持するための冷却手段が必要となる。
また、走行中だけでなく夏季の駐車放置中などにも電池温度は上昇する。電池パックは床下やトランクルーム下などに配置されることが多く、電池に与えられる熱量は小さいものの、長時間放置することにより電池温度は徐々に上昇する。電池を高温状態で放置すると寿命が大幅に低下するため、放置中も冷却するなど電池温度を低温に維持することが望まれている。
さらに、蓄電装置は複数の電池セルで構成されているが、各電池セルの温度にばらつきがあるとセルの劣化に偏りが生じ、蓄電装置の性能が低下してしまう。これは、最も劣化した電池セルの特性に合わせて蓄電装置の入出力特性が決まることによる。そのため、蓄電装置を長期間、所望の性能を発揮させるためには、電池セル間の温度ばらつきを低減させる均温化が重要となる。
従来、電池を冷却する装置としては、ブロワによる送風や、冷凍サイクルを用いた空冷、水冷、あるいは冷媒直接冷却方式が一般的となっているが、ブロワは車室内の空気を送風するだけなので冷却性能は低い。また空気の顕熱で冷却するため、空気流れの上流と下流で温度差が大きくなり、セル間の温度分布が生じる。また冷凍サイクル方式では、冷却性能は高いが、電池セルとの熱交換部は空冷、水冷ともに顕熱冷却のため、同じくセル間の温度分布が課題となる。さらには、駐車放置中にコンプレッサや冷却ファンを駆動させることは、電力消費の増大や騒音などの問題が生じるため好ましくない。
一方、特許文献1には、自然循環式サーモサイフォン方式の冷却装置が記載されている。自然循環式サーモサイフォン方式の冷却装置は、コンプレッサを用いず冷媒の自然循環で冷却する。
特開2012−9646号公報
上記特許文献1に記載されたサーモサイフォン方式冷却装置においては、凝縮器の蒸発器からの高さ、すなわちヘッドによって最大冷却性能が決まる。
しかるに、サーモサイフォン式冷却装置を車載機器の冷却に適用した場合、凝縮器の高さが高いと以下のような問題が生じる。
(1)車両の高さが高くなってしまう。特にスポーツタイプの車両の場合、シルエットが悪くなってしまう。そのため、車両としての商品性が悪化してしまう。
(2)重心が高くなってしまう。そのため、ドライバビリティが悪化してしまう。
(3)ヘッドを形成するために必要な冷媒量が増加してしまう。冷媒充填量の増加により重量やコストが増加してしまう。
以上のような問題より、必要冷却性能を確保するためだけの必要最低限の凝縮器の高さにすることが望ましい。
しかしながら、そのような適切な凝縮器の高さを決定するための手法は見出されていない。
本発明は上記点に鑑みて、適切な凝縮器の高さを有する車両用サーモサイフォン式冷却装置を提供することを目的とする。
本発明は上記点に鑑みて、省冷媒化や作動時の低重心化を図ることを他の目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置では、
車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
蒸発部(131)で蒸発した冷媒が流れるガス配管(15)と、
ガス配管(15)を流れた冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
凝縮部(140、240)で凝縮した冷媒を蒸発器(13)に導く液配管(16)とを備え、
蒸発器(13)およびガス配管(15)のうち、蒸発部(131)の下端よりも上方かつ非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積を蒸発器側容積(V1)とし、
液配管(16)および凝縮器(14、24)のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部(140、240)の下端よりも下方の領域の容積を凝縮器側容積(V2)としたとき、
蒸発器側容積(V1)が凝縮器側容積(V2)よりも大きくなるように、蒸発器(13)、ガス配管(15)、液配管(16)および凝縮器(14、24)が構成され且つ冷媒が封入されている。
これによると、作動時に蒸発部(131)で液冷媒が蒸発することによって、凝縮部(140、240)の下端まで液冷媒を到達させることができる。そのため、凝縮器(14、24)の高さがヘッドに対して必要以上に高くならないようにすることができるので、必要能力を発揮するための必要最低限の凝縮器(14、24)の高さを確保することができる。すなわち、適切な凝縮器(14、24)の高さを有することができる。
上記目的を達成するため、請求項4に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置では、
車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
蒸発部(131)で蒸発した冷媒が流れるガス配管(15)と、
ガス配管(15)を流れた冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
凝縮部(140、240)で凝縮した冷媒を蒸発器(13)に導く液配管(16)とを備え、
蒸発器(13)およびガス配管(15)のうち、蒸発部(131)の下端よりも上方かつ非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積を蒸発器側容積(V1)とし、
液配管(16)および凝縮器(14、24)のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部(140、240)の上端よりも下方の領域の容積を凝縮器側容積(V2’)としたとき、
蒸発器側容積(V1)が凝縮器側容積(V2’)よりも大きくなるように、蒸発器(13)、ガス配管(15)、液配管(16)および凝縮器(14、24)が構成され且つ冷媒が封入されている。
これによると、作動時に蒸発部(131)で液冷媒が蒸発することによって、凝縮部(140、240)の上端まで液冷媒を到達させることができる。そのため、請求項1に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置と同様の作用効果を奏することができる。
上記他の目的を達成するため、請求項9に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置では、
車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
蒸発部(131)で蒸発した冷媒が流れるガス配管(15)と、
ガス配管(15)を流れた冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
凝縮部(140、240)で凝縮した冷媒を蒸発器(13)に導く液配管(16)とを備え、
蒸発部(131)の冷媒流路断面積は、液配管(16)の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。
これにより、少ない冷媒量で極力大きなヘッドを形成することができるので、省冷媒化や作動時の低重心化を図ることができる。
上記他の目的を達成するため、請求項10に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置では、
車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
蒸発部(131)で蒸発した冷媒が流れるガス配管(15)と、
ガス配管(15)を流れた冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
凝縮部(140、240)で凝縮した冷媒を蒸発器(13)に導く液配管(16)とを備え、
ガス配管(15)の冷媒流路断面積は、液配管(16)の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。
これにより、請求項9の発明と同様の作用効果を奏することができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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実施形態における車両用サーモサイフォン式冷却装置の全体構成図である。 第1実施形態における蒸発器および電池パックの斜視図である。 電池パックの温度と入出力との相関関係を示すグラフである。 図2のIV矢視図である。 第1実施形態における凝縮器の正面図である。 第1実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第1実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第2実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第2実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第3実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第3実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第4実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第4実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第4実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第5実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第5実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第6実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第6実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第7実施形態における車両用サーモサイフォン式冷却装置の全体構成図である。 第7実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第7実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第7実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第8実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第8実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第9実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第9実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第10実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第11実施形態における車両用サーモサイフォン式冷却装置の全体構成図である。 第11実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第11実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第12実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第12実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第13実施形態における車両用サーモサイフォン式冷却装置の全体構成図である。 第13実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第13実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第14実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第14実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第14実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第15実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第15実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第16実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第16実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第17実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第18実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第18実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第19実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第19実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第20実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第20実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第21実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第21実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第21実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第22実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第22実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第22実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第23実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第23実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第24実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第24実施形態における液面低下容積および液面低下量を説明する説明図である。 第25実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第26実施形態における蒸発器および電池パックの斜視図である。 図61のLXII矢視図である。 第27実施形態における蒸発器および電池パックの斜視図である。 図63のLXIV矢視図である。 第28実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第28実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第29実施形態における必要冷媒容積を説明する説明図である。 第29実施形態における蒸発器側容積および凝縮器側容積を説明する説明図である。 第30実施形態における凝縮器の正面図である。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。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に示す車両用サーモサイフォン式冷却装置10は、図2に示す複数の電池セル111を冷却する電池冷却装置である。図1、図2中、上下の矢印は、車両の上下の各方向を示している。
電池セル111は、電気エネルギーを蓄える二次電池などの蓄電装置である。電池セル111は、車両に搭載されて発熱する機器である。電池セル111は、車両用サーモサイフォン式冷却装置10の冷却対象物である。
車両は、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両である。電気自動車やハイブリッド車などの電動車両は、二次電池などの蓄電装置に蓄えた電気エネルギーをインバータなどを介して走行用モータに供給し走行する。
組電池11は、複数の電池セル111および蒸発器13を有している。組電池11は、インバータなどを介して走行用モータに電気を供給する。組電池11は、回生電力を蓄える蓄電池である。組電池11の電池セル111は、走行中など充放電使用時に自己発熱する。
図3に示すように、電池セル111が高温になると十分な出力を得られないだけでなく電池セル111の劣化や破損を招く。そのため、電池セル111を冷却して一定温度以下に維持する必要がある。
特に加速時や登坂時(換言すれば走行負荷が高い時)には組電池11の放電量が多くなって発熱量が増加するので、電池セル111を高い冷却能力で冷却する必要がある。
電池セル111の温度は、走行中だけでなく夏期の駐車放置中などにも上昇する。電池セル111を高温状態で放置すると寿命が大幅に低下するため、駐車放置中も冷却するなど電池温度を低温に維持する必要がある。
車両用サーモサイフォン式冷却装置10によって温度調整される車載機器は、組電池11の他、走行用インバータ、走行用モータおよびインタークーラ等であってもよい。走行用インバータ、走行用モータおよびインタークーラは、加速時や登坂時(換言すれば走行負荷が高い時)に放熱量が多くなる車載機器である。
車両用サーモサイフォン式冷却装置10は、冷媒回路12を備える。冷媒回路12は、蒸発器13、凝縮器14、ガス配管15および液配管16を有している。
冷媒回路12内には、冷媒が封入充填されている。冷媒回路12は、作動流体としての冷媒が循環する熱媒体回路である。本実施形態では、冷媒としてHFO−1234yfやHFC−134aなどのフロン系冷媒が用いられている。
冷媒回路12は、冷媒の蒸発および凝縮により熱移動を行うヒートパイプである。冷媒回路12は、ガス状の冷媒が流れる流路と、液状の冷媒が流れる流路とが分離されたループ型のサーモサイフォンである。
蒸発器13は、複数の電池セル111を、冷媒の蒸発により冷却する。蒸発器13は、電池セル111と熱伝導可能になっており、電池セル111の熱を冷媒に吸熱させることによって電池セル111を冷却するとともに冷媒を蒸発させる。
電池セル111は、直方体状の外形を有している。電池セル111は、蒸発器13の側面に配置されており、電池セル111の側面が蒸発器13の側面に熱伝導可能に当接している。例えば、組電池11は、車両の床下に配置されている。
凝縮器14は、蒸発器13で蒸発した冷媒を冷却水と熱交換させて冷却凝縮させる熱交換器である。凝縮器14は、蒸発器13で蒸発した冷媒を他の冷媒と熱交換させて冷却凝縮させる熱交換器であってもよい。
凝縮器14は、車両のエンジンルームに配置されている。凝縮器14は、蒸発器13よりも車両の上方側に配置されている。
ガス配管15および液配管16は、蒸発器13と凝縮器14とを接続する冷媒配管である。
ガス配管15は、蒸発器13で蒸発した気相の冷媒(以下、ガス冷媒と言う。)が流れる気相配管である。ガス配管15は、ガス冷媒を凝縮器14に導くガス冷媒流路を形成している。
液配管16は、凝縮器14で凝縮した液相の冷媒(以下、液冷媒と言う。)が流れる液相配管である。液配管16は、液冷媒を蒸発器13に導く液冷媒流路を形成している。
ガス配管15の冷媒流路断面積は、ガス配管15の全長に亘って、ほぼ一定になっている。具体的には、ガス配管15のうち、端部や繋ぎ部や屈曲部等の特殊な部分を除いた一般部では、冷媒流路断面積が一定になっている。
流路断面積とは、流路を、その延びる方向に対して直角に切断した時の断面積のことである。
液配管16の冷媒流路断面積も、ガス配管15の冷媒流路断面積と同様に、液配管16の全長に亘って、ほぼ一定になっている。具体的には、液配管16のうち、端部や繋ぎ部や屈曲部等の特殊な部分を除いた一般部では、冷媒流路断面積が一定になっている。
ガス配管15の一般部の冷媒流路断面積は、液配管16の一般部の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。
図2および図4に示すように、蒸発器13は、蒸発部131、液通路部132およびガス通路部133を有している。蒸発部131、液通路部132およびガス通路部133は、下方から上方に向かってこの順番で配置されている。
蒸発部131の側面は平面状になっている。蒸発部131の側面には、電池11が配置されている。電池11の各電池セル111の端子112は、電池セル111のうち蒸発部131とは反対側の側面に配置されている。
蒸発部131と組電池11との間に、電気絶縁熱伝導シート17が介在している。電気絶縁熱伝導シート17は、電気絶縁性と熱伝導性とを有する薄膜状の部材である。蒸発部131と組電池11との間に、板状の熱伝導部材が介在していてもよい。
蒸発部131は、内部の冷媒流路を流れる液冷媒に電池セル111の熱を吸熱させて液冷媒を沸騰蒸発させる。
蒸発部131の内部には、図示しない多数の冷媒流路が形成されている。蒸発部131の多数の冷媒流路は、互いに並列に上下方向に延びている。
蒸発部131の冷媒流路断面積は、冷媒流路の全長に亘って、ほぼ一定になっている。蒸発部131の冷媒流路断面積は、多数の冷媒流路の断面積の合計である。具体的には、蒸発部131のうち、冷媒流路の端部等の特殊な部分を除いた一般部では、冷媒流路断面積が一定になっている。
蒸発部131の一般部の冷媒流路断面積は、液配管16の一般部の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。
液通路部132には、液配管16が接続されている。液通路部132は、液配管16を流れた液冷媒を蒸発部131の多数の冷媒流路に分配する。
ガス通路部133には、ガス配管15が接続されている。ガス通路部133は、蒸発部131の多数の冷媒流路にて沸騰蒸発したガス冷媒を集合させてガス配管15に流出させる。
図5に示すように、凝縮器14は、多数の板状部材14aが積層されて接合されることによって一体的に形成されている。以下では、板状部材14aの積層方向(図5の左右方向)を板積層方向と言う。
多数の板状部材14aは、複数の冷媒流路141、複数の冷却水流路142、冷媒用第1タンク空間143、冷媒用第2タンク空間144、冷却水用第1タンク空間145および冷却水用第2タンク空間146を形成している。凝縮器14のうち複数の冷媒流路141および複数の冷却水流路142を形成する部位は、冷媒を冷却水と熱交換させて冷却凝縮させる凝縮部140を構成している。
複数の冷媒流路141および複数の冷却水流路142は、多数枚の板状部材14a同士の間に形成されている。冷媒流路141および冷却水流路142の長手方向は、板状部材14aの長手方向と一致している。
冷媒流路141および冷却水流路142は板積層方向に1本ずつ交互に積層配置(並列配置)されている。板状部材14aは、冷媒流路141と冷却水流路142とを仕切る隔壁の役割を果たしている。冷媒流路141を流れる冷媒と、冷却水流路142を流れる冷却水との熱交換は、板状部材14aを介して行われる。
冷媒用第1タンク空間143および冷却水用第1タンク空間145は、熱交換部12に対して、冷媒流路141および冷却水流路142の一方側(図5の例では下方側)に配置されている。冷媒用第2タンク空間144および冷却水用第2タンク空間146は、熱交換部12に対して、冷媒流路141および冷却水流路142の他方側(図5の例では上方側)に配置されている。
冷媒用第1タンク空間143および冷媒用第2タンク空間144は、複数の冷媒流路141に対して冷媒の分配および集合を行う。冷却水用第1タンク空間145および冷却水用第2タンク空間146は、複数の冷却水流路142に対して冷却水の分配および集合を行う。
多数枚の板状部材14aのうち板積層方向の一端側(図5の左端側)に位置する板状部材には、第1ジョイント14bおよび第1冷却水パイプ14cが取り付けられている。第1ジョイント14bは、冷媒配管を接合するための部材であり、凝縮器14の冷媒入口を形成している。第1冷却水パイプ14cは、凝縮器14の冷却水出口を形成している。
多数枚の板状部材14aのうち板積層方向の他端側(図5の右端側)に位置する板状部材には、第2ジョイント14dおよび第2冷却水パイプ14eが取り付けられている。第2ジョイント14dは、冷媒配管を接合するための部材であり、凝縮器14の冷媒出口を形成している。第2冷却水パイプ14eは、凝縮器14の冷却水入口を形成している。
冷媒回路12には冷媒が封入されている。冷媒は、常温時には冷媒回路12内において液状態になっている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図1に示す必要冷媒容積V0以上である。必要冷媒容積V0は、図1中、ハッチングを付した領域の容積である。必要冷媒容積V0は、蒸発器13の液通路部132と液配管16との合計容積である。
図6中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にある。
図6中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図6中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図7中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
次に、上記構成における作動を説明する。組電池11の温度が冷媒の沸点よりも高い場合、車両用サーモサイフォン式冷却装置10の冷媒回路12では、サーモサイフォン現象(換言すれば相変化)によって冷媒が循環する。
具体的には、蒸発器13の蒸発部131内において、液冷媒は組電池11からの熱を吸熱して蒸発してガス冷媒となる。蒸発器13の蒸発部131内で蒸発したガス冷媒は、出口側接続部13bを介してガス配管15に流入し、ガス配管15を上昇して凝縮器14に流入する。
凝縮器14では、ガス配管15から流入したガス冷媒が外気に放熱して凝縮し、液冷媒となる。凝縮器14で凝縮した液冷媒は、重力により液配管16を流下して入口側接続部13aを介して蒸発器13に流入する。
このように冷媒回路12を冷媒が循環することによって、蒸発器13で組電池11を冷却できる。動力を利用することなく冷媒回路12に冷媒を循環させることができるので、省動力化を図ることができるとともに、駐車放置時にも組電池11を冷却できる。
蒸発器13の蒸発部131内で蒸発したガス冷媒がガス配管15を上昇し、凝縮器14で凝縮した液冷媒が液配管16を流下することにより、蒸発部131内の液面が低下し、液配管16内の液面が上昇する。
上述のように、蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなっている。そのため、液配管16の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端に到達するまで、蒸発器13の蒸発部131内から液冷媒がなくならない。
換言すれば、蒸発器13の蒸発部131における冷媒の沸騰と凝縮器14における冷媒の凝縮とが最大限になっている場合、凝縮器14の凝縮部140の下端まで液冷媒が満たされると同時に、蒸発部131内に液冷媒が存在するので冷却することが可能である。そのため、必要能力を確保するために高いところへ設置した凝縮器14を有効利用できる。
上述のように、液面低下量h1は凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなっている。そのため、極力少ない冷媒で所望のヘッドを形成することができる。すなわち、省冷媒化を図ったり、作動時の重心が高くなることを防ぐことができる。
上述のように、蒸発器13の蒸発部131の冷媒流路断面積は、液配管16の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。そのため、極力少ない冷媒で所望のヘッドを形成することができる。すなわち、省冷媒化を図ったり、作動時の重心が高くなることを防ぐことができる。
非作動時の液面が蒸発部131にあるので、非作動時には蒸発器13のガス通路部133やガス配管15は液冷媒で満たされていない。そのため、起動直後において、蒸発したガス冷媒が蒸発器13のガス通路部133やガス配管15の中を速やかに上昇するので、速やかに冷媒回路12に冷媒を循環させることができる。換言すれば、起動時のタイムラグを小さく抑えることができる。
本実施形態では、蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
これによると、作動時に蒸発部131で液冷媒が蒸発することによって、凝縮部140の下端まで液冷媒を到達させることができる。そのため、凝縮器14の高さがヘッドに対して必要以上に高くならないようにすることができるので、必要能力を発揮するための必要最低限の凝縮器高さを確保することができる。
本実施形態では、非作動時における液状態の冷媒の体積は必要冷媒容積V0以上である。これにより、蒸発器側容積V1を凝縮器側容積V2よりも確実に大きくできる。
本実施形態では、液面低下領域の高さh1は凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなっている。これにより、少ない冷媒量で極力大きなヘッドを形成することができるので、省冷媒化や作動時の低重心化を図ることができる。
本実施形態では、蒸発部131の冷媒流路断面積は、液配管16の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。これにより、少ない冷媒量で極力大きなヘッドを形成することができるので、省冷媒化や作動時の低重心化を図ることができる。
本実施形態では、非作動時における冷媒の液面は、蒸発部131内にある。これにより、起動時に蒸発部131で蒸発した冷媒を速やかに凝縮部140に到達させることができるので、速やかに冷却能力を発揮することができる。
本実施形態では、蒸発部131は、組電池11から冷媒に吸熱させる。これにより、車両に搭載された組電池11を良好に冷却できる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図8の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図8中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図8中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図8中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図9中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15および液配管16が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図10の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図10中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、ガス配管15および液配管16にある。
図10中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図10中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図11中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態では、ガス配管15の冷媒流路断面積は、液配管16の冷媒流路断面積よりも大きくなっているので、少ない冷媒量で極力大きなヘッドを形成することができる。そのため、省冷媒化や作動時の低重心化を図ることができる。
(第4実施形態)
上記実施形態では、冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は必要冷媒容積V0以上であるが、本実施形態では、冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図12に示す必要冷媒容積V0’以上である。必要冷媒容積V0’は、図12中、ハッチングを付した領域の容積である。必要冷媒容積V0’は、蒸発器13の液通路部132と液配管16と凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140との合計容積である。
図13中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にある。
図13中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図13中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図14中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、ヘッド高さを最大で凝縮器14の凝縮部140の上端まで高くすることができるので、最大能力をさらに高めることができる。
本実施形態では、蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14、24が構成され且つ冷媒が封入されている。
これによると、作動時に蒸発部131で液冷媒が蒸発することによって、凝縮部140の下端まで液冷媒を到達させることができる。そのため、凝縮器14の高さがヘッドに対して必要以上に高くならないようにすることができるので、必要能力を発揮するための必要最低限の凝縮器高さを確保することができる。
最大性能の時には凝縮部140の上端まで液冷媒で満たされることとなるので、凝縮器14を有効利用できる。
本実施形態では、非作動時における液状態の冷媒の体積は、蒸発器13および液配管16のうち蒸発部131の下端から凝縮部140の上端に至る領域の容積V0’以上である。これにより、蒸発器側容積V1を凝縮器側容積V2’よりも確実に大きくできる。
本実施形態では、液面低下領域の高さh1は凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなっている。これにより、少ない冷媒量で極力大きなヘッドを形成することができるので、省冷媒化や作動時の低重心化を図ることができる。
(第5実施形態)
上記第4実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図15の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図15中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図15中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図15中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図16中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第4実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第6実施形態)
上記第4実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図17の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図17中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、ガス配管15および液配管16にある。
図17中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図17中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図18中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第4実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第7実施形態)
上記第1実施形態では冷媒回路12に蒸発器13が1つ設けられているが、本実施形態では、図19に示すように、冷媒回路12に蒸発器13が複数個設けられている。複数個の蒸発器13は、冷媒の流れにおいて互いに並列に配置されている。複数個の蒸発器13は、車両上下方向において同じ高さに配置されている。
ガス配管15は、複数個の蒸発器13のガス通路部133からそれぞれ水平に延びて1本に合流して凝縮器14に接続されている。
液配管16は、凝縮器14に接続される部位は1本であり、途中で複数個の蒸発器13の液通路部132へ向かって複数本に分岐し、分岐してから複数個の蒸発器13の液通路部132まではそれぞれ水平に延びている。
2つの蒸発部131の冷媒流路断面積の合計は、液配管16の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図20に示す必要冷媒容積V0以上である。必要冷媒容積V0は、図20中、ハッチングを付した領域の容積の合計である。必要冷媒容積V0は、複数個の蒸発器13の液通路部132と液配管16と凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143との合計容積である。
図21中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、複数個の蒸発器13の蒸発部131および液配管16にある。
図21中、複数個の蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図21中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図22中、複数個の蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第8実施形態)
上記第7実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図23の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面は、複数個の蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図23中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図23中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図24中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第7実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第9実施形態)
上記第7実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図25の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図25中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図25中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、2つのガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図26中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第7実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第10実施形態)
上記第7〜第9実施形態では、複数個の蒸発器13は、車両上下方向において同じ高さに配置されているが、本実施形態では、図27に示すように、複数個の蒸発器13は、車両上下方向において互いに異なる高さに配置されている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図27中、ハッチングを付した領域の容積の合計V0以上である。すなわち、ハッチングを付した領域は、複数個の蒸発器13の蒸発部131のうち最も上方に位置する蒸発部131の下端よりも下方の領域、複数個の蒸発器13の液通路部132、液配管16および凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143である。
本実施形態においても、上記第7〜第9実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第11実施形態)
上記第8実施形態では、ガス配管15は、複数個の蒸発器13のガス通路部133と同じ高さで1本に合流して凝縮器14に接続されているが、本実施形態では、図28に示すように、ガス配管15は、複数個の蒸発器13のガス通路部133よりも上方で1本に合流して凝縮器14に接続されている。
2つの蒸発部131の冷媒流路断面積の合計は、液配管16の冷媒流路断面積よりも大きくなっている。
図29中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、複数個の蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図29中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図29中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図30中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第8実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第12実施形態)
上記第11実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、複数個の蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にあるが、本実施形態では、図31の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図31中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図31中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、2つのガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図32中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第11実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第13実施形態)
上記第7〜第12実施形態では、ガス配管15は、複数個の蒸発器13のガス通路部133から延びる2本のガス配管15は、途中で1本に合流して凝縮器14に接続されているが、本実施形態では、図33に示すように、複数個の蒸発器13のガス通路部133から延びる2本のガス配管15は、途中で合流することなく別々に凝縮器14に接続されている。
本実施形態では、図34の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図34中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図34中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、2つのガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図35中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の下端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第11実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第14実施形態)
上記第7実施形態では、冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、複数個の蒸発器13の液通路部132と液配管16との合計容積V0以上であるが、本実施形態では、図36に示すように、冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、複数個の蒸発器13の液通路部132と液配管16と凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140との合計容積V0’以上である。
図37中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、複数個の蒸発器13の蒸発部131および液配管16にある。
図37中、複数個の蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図37中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図38中、複数個の蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第7実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第15実施形態)
上記第14実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図39の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面は、複数個の蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図39中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図39中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図40中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第14実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第16実施形態)
上記第14実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にあるが、本実施形態では、図41の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図41中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図41中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、2つのガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図42中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、ガス配管15および液配管16が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第14実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第17実施形態)
上記第14〜第16実施形態では、複数個の蒸発器13は、車両上下方向において同じ高さに配置されているが、本実施形態では、図43に示すように、複数個の蒸発器13は、車両上下方向において互いに異なる高さに配置されている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図43に示す必要冷媒容積V0’以上である。必要冷媒容積V0’は、図43中、ハッチングを付した領域の容積である。すなわち、必要冷媒容積V0’は、複数個の蒸発器13の蒸発部131のうち最も上方に位置する蒸発部131の下端よりも下方の領域、蒸発器13の液通路部132、液配管16、凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140の容積の合計である。
本実施形態においても、上記第14〜第16実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第18実施形態)
上記第15実施形態では、ガス配管15は、複数個の蒸発器13のガス通路部133と同じ高さで1本に合流して凝縮器14に接続されているが、本実施形態では、図44に示すように、ガス配管15は、複数個の蒸発器13のガス通路部133よりも上方で1本に合流して凝縮器14に接続されている。
図44中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、複数個の蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にある。
図44中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図44中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図45中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第15実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第19実施形態)
上記第18実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、複数個の蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および液配管16にあるが、本実施形態では、図46の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図46中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図46中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、2つのガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図47中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、ガス配管15および液配管16が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第18実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第20実施形態)
上記第14〜第19実施形態では、複数個の蒸発器13のガス通路部133から延びる2本のガス配管15は、途中で1本に合流して凝縮器14に接続されているが、本実施形態では、図48に示すように、複数個の蒸発器13のガス通路部133から延びる2本のガス配管15は、途中で合流することなく別々に凝縮器14に接続されている。
本実施形態では、図48の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および液配管16にある。
図48中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、2つの蒸発部131、2つのガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図48中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、2つのガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図49中、複数個の蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、複数個の蒸発器13、ガス配管15、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、液配管16側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
本実施形態においても、上記第19実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第21実施形態)
上記第4実施形態では、凝縮器14が蒸発器13の蒸発部131よりも上方に配置されているが、本実施形態では、図50に示すように、凝縮器14の凝縮部140の全体が蒸発器13の蒸発部131と同じ高さに配置されている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、蒸発器13の液通路部132と液配管16と凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140との合計容積V0’以上である。合計容積V0’は、図50中、ハッチングを付した領域の容積である。
図51中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および凝縮器14の凝縮部140にある。
図51中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図51中、凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図52中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、液配管16および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、凝縮器14側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
蒸発器13の蒸発部131の冷媒流路断面積は、凝縮器14の冷媒流路断面積よりも大きくなっているのが望ましい。極力少ない冷媒で所望のヘッドを形成することができる。すなわち、省冷媒化を図ったり、作動時の重心が高くなることを防ぐことができるからである。
本実施形態においても、上記第4実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第22実施形態)
上記第21実施形態では、凝縮器14の凝縮部140の全体が蒸発器13の蒸発部131と同じ高さに配置されているが、本実施形態では、図53に示すように、凝縮器14の凝縮部140の一部が蒸発器13の蒸発部131よりも上方に配置されている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、蒸発器13の液通路部132と液配管16と凝縮器14との合計容積V0’以上である。合計容積V0’は、図53中、ハッチングを付した領域の容積である。
図54中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および凝縮器14の凝縮部140にある。
図54中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図54中、凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図55中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、凝縮器14側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
蒸発器13の蒸発部131の冷媒流路断面積は、凝縮器14の冷媒流路断面積よりも大きくなっているのが望ましい。極力少ない冷媒で所望のヘッドを形成することができる。すなわち、省冷媒化を図ったり、作動時の重心が高くなることを防ぐことができるからである。
本実施形態においても、上記第21実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第23実施形態)
上記第22実施形態では、非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および凝縮器14にあるが、本実施形態では、図56に示すように、非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および凝縮器14の凝縮部140にある。
図56中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図56中、凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図57中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133、ガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15および凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、凝縮器14側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合の蒸発部131側の液面の高さとの差である。
蒸発器13の蒸発部131の冷媒流路断面積は、凝縮器14の冷媒流路断面積よりも大きくなっているのが望ましい。極力少ない冷媒で所望のヘッドを形成することができる。すなわち、省冷媒化を図ったり、作動時の重心が高くなることを防ぐことができるからである。
本実施形態においても、上記第22実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第24実施形態)
上記第23実施形態では、非作動時の冷媒の液面は、蒸発器13のガス通路部133、ガス配管15および凝縮器14にあるが、本実施形態では、図58の一点鎖線に示すように、非作動時の冷媒の液面はガス配管15および凝縮器14の凝縮部140にある。
図58中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積の合計を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図58中、凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2)は、凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ凝縮部140の上端よりも下方の領域の容積である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、蒸発器13、ガス配管15および凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
図59中、蒸発器13の蒸発部131、ガス通路部133およびガス配管15において、ハッチング領域を液面低下領域とする。液面低下領域の容積の合計を液面低下容積V3とする。液面低下容積V3は、凝縮器側容積V2’と等しい。液面低下領域の上端は、非作動時の冷媒の液面位置と同じである。
液面低下領域の高さh1が凝縮器側領域の高さh2’よりも小さくなるように、蒸発器13、ガス配管15およ凝縮器14が構成されている。
液面低下領域の高さh1は、非作動時における冷媒の液面の高さと、凝縮器14側の冷媒の液面が凝縮器14の凝縮部140の上端まで上昇した場合のガス配管15側の液面の高さとの差である。
蒸発器13の蒸発部131の冷媒流路断面積は、凝縮器14の冷媒流路断面積よりも大きくなっているのが望ましい。極力少ない冷媒で所望のヘッドを形成することができる。すなわち、省冷媒化を図ったり、作動時の重心が高くなることを防ぐことができるからである。
本実施形態においても、上記第23実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第25実施形態)
上記第22実施形態では、凝縮器14の凝縮部140の一部が蒸発器13の蒸発部131よりも上方に配置されているが、本実施形態では、図60に示すように、凝縮器14の凝縮部140の一部が蒸発器13の蒸発部131よりも下方に配置されている。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図60に示す必要冷媒容積V0’以上である。必要冷媒容積V0’は、図60中、ハッチングを付した領域の容積である。必要冷媒容積V0’は、蒸発器13の液通路部132と液配管16と凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140との合計容積である。
本実施形態においても、上記第20実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第26実施形態)
上記実施形態では、電池11の各電池セル111の端子112は、電池セル111のうち蒸発部131とは反対側の側面に配置されているが、本実施形態では、図61および図62に示すように、電池11の各電池セル111の端子112は、電池セル111の上面に配置されている。
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第27実施形態)
上記実施形態では、電池11が蒸発部131の側面に配置されているが、本実施形態では、図63および図64に示すように、電池11が蒸発部131の上面に配置されている。
蒸発器13の蒸発部131の上面は平面状になっている。蒸発器13の液通路部132およびガス通路部133は、蒸発部131の側部に配置されている。
蒸発部131の上面には、電池11が配置されている。電池11の各電池セル111の端子112は、電池セル111の上面に配置されている。
蒸発部131と組電池11との間に、電気絶縁熱伝導シート17が介在している。電気絶縁熱伝導シート17は、電気絶縁性と熱伝導性とを有する薄膜状の部材である。蒸発部131と組電池11との間に、板状の熱伝導部材が介在していてもよい。
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第28実施形態)
上記第1実施形態では冷媒回路12に凝縮器14が1つ設けられているが、本実施形態では、図65に示すように、冷媒回路12に凝縮器14が複数個設けられている。複数個の凝縮器14は、冷媒の流れにおいて互いに並列に配置されている。複数個の凝縮器14は、車両上下方向において互いに異なる高さに配置されている。
液配管16は、複数個の凝縮器14からそれぞれ延びて1本に合流して蒸発器13に接続されている。
ガス配管15は、蒸発器13に接続される部位は1本であり、途中で複数個の凝縮器14へ向かって複数本に分岐している。
冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、蒸発器13の液通路部132と液配管16と複数個の凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143との合計容積V0以上である。合計容積V0は、図65中、ハッチングを付した領域の容積である。
図66中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にある。
図66中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積である。
図66中、液配管16および凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2とする。凝縮器側容積V2は、液配管16および凝縮器14のうち、非作動時における冷媒の液面よりも上方かつ最も高い位置にある凝縮器14の凝縮部140の下端よりも下方の領域の容積の合計である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2よりも大きくなるように、蒸発器13、液配管16および複数個の凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第29実施形態)
上記第28実施形態では、冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は必要冷媒容積V0以上であるが、本実施形態では、冷媒回路12に封入されている冷媒の体積は、図67に示す必要冷媒容積V0’以上である。
必要冷媒容積V0’は、複数個の蒸発器13の液通路部132と液配管16と複数個の凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140との合計容積である。
図68中の一点鎖線は、非作動時の冷媒の液面位置を示している。非作動時の冷媒の液面位置は、蒸発器13の蒸発部131および液配管16にある。
図68中、蒸発器13の蒸発部131において、ハッチング領域を蒸発器側領域とする。蒸発器側領域の容積を蒸発器側容積V1とする。蒸発器側容積V1は、蒸発部131のうち、非作動時における冷媒の液面よりも下方の領域の容積の合計である。
図68中、液配管16および複数個の凝縮器14において、ハッチング領域を凝縮器側領域とする。凝縮器側領域の容積を凝縮器側容積V2’とする。凝縮器側容積V2’は、液配管16のうち非作動時における冷媒の液面よりも上方の領域の容積と、複数個の凝縮器14の冷媒用第1タンク空間143および凝縮部140の容積との合計である。
蒸発器側容積V1が凝縮器側容積V2’よりも大きくなるように、複数個の蒸発器13、液配管16および複数個の凝縮器14が構成され且つ冷媒が封入されている。
本実施形態においても、上記第28実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第30実施形態)
上記実施形態では、冷媒回路12は凝縮器14を有しているが、本実施形態では、冷媒回路12は凝縮器14の代わりに空冷凝縮器24を有している。空冷凝縮器24は、蒸発器13で蒸発した冷媒を空気と熱交換させて冷却凝縮させる熱交換器である。
図69に示すように、空冷凝縮器24は、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器で構成されている。空冷凝縮器24は、複数本のチューブ241、フィン242、上部タンク243、下部タンク244およびサイドプレート245を有している。
チューブ241は、冷媒が流れる流路を形成する管状部材である。チューブ241は、内部を流れる冷媒と、外部を流れる空気とを熱交換させて冷媒を冷却凝縮させる。
チューブ241は、伝熱性に優れる金属(例えばアルミニウム合金)で形成されている。チューブ241は、その長手方向に垂直な断面形状が扁平形状に形成された扁平チューブで構成されている。
複数本のチューブ241は、外表面の平坦面(換言すれば扁平面)同士が互いに平行となるように、一定の間隔を開けて積層配置されている。これにより、隣り合うチューブ241同士の間に、空気が流通する空気通路が形成される。
チューブ241は、その長手方向が車両上下方向と略平行になるように配置されている。
隣り合うチューブ241同士の間に形成される空気通路には、フィン242が配置されている。フィン242は、冷媒と空気との熱交換を促進する熱交換促進部材である。
フィン242は、チューブ241と同じ材質の薄板材を波状に曲げ成形することによって形成されたコルゲートフィンであり、その頂部がチューブ241の平坦面にろう付け接合されている。
図69では、図示の都合上、フィン242は、隣り合うチューブ241間の一部のみに図示されているが、フィン242は、隣り合うチューブ241間の略全域にわたって配置されている。
チューブ241およびフィン242は、冷媒を空気と熱交換させて冷却凝縮させる凝縮部240を構成している。
上部タンク243は、複数本のチューブ241の上端部に接続されている。下部タンク244は、複数本のチューブ241の下端部に接続されている。
上部タンク243には冷媒の入口243aが形成されている。下部タンク244には冷媒の出口244aが形成されている。
上部タンク243は、複数本のチューブ241に冷媒を分配するタンクである。上部タンク243から複数本のチューブ241に分配された冷媒は、複数本のチューブ241で冷却凝縮されて下部タンク244へと流下する。下部タンク244は、複数本のチューブ241を流れた冷媒が集合するタンクである。
上部タンク243および下部タンク244は、チューブ241と同じ材質にて、有底筒状に形成されている。上部タンク243および下部タンク244は、チューブ241の積層方向に延びる形状に形成されている。上部タンク243および下部タンク244は、その両端が閉塞されている。
サイドプレート245は、凝縮部240を補強する補強部材である。サイドプレート245は、チューブ241およびフィン242と同じ材質で形成されている。
サイドプレート245は、上部タンク243、風下側上部タンク135、下部タンク244および風下側下部タンク137にろう付け接合されている。
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)ガス配管15および液配管16は、車両搭載の都合上、車両の他の部品や部材を迂回するように配置されていてもよい。
(2)上記実施形態では、組電池11は、車両の床下に配置されているが、組電池11は、車両の後方の、例えばトランクルームやリアシート下などに配置されていていてもよい。
組電池11は、車両の前方の、例えばエンジンルームなどに配置されていていてもよい。
(3)上記実施形態では、冷媒回路12の冷媒としてフロン系冷媒が用いられているが、プロパンや二酸化炭素などの他の冷媒や、相変化する他の媒体を用いてもよい。
(4)上記実施形態では、車両用サーモサイフォン式冷却装置10によって冷却される機器(換言すれば冷却対象物)が組電池11である例を示したが、車両用サーモサイフォン式冷却装置10によって冷却される機器は、モータ、インバータ、充電器等の他の機器であってもよい。
(5)上記実施形態では、蒸発部131の冷媒流路断面積は、冷媒流路の全長に亘ってほぼ一定であるが、蒸発部131の冷媒流路断面積が必要に応じて変化していてもよい。その場合であっても、蒸発部131の冷媒流路断面積が上記実施形態の関係を満足していれば上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
11 電池パック(車載機器)
13 蒸発器
131 蒸発部
14 凝縮器
140 凝縮部
15 ガス配管
16 液配管
V1 蒸発器側容積
V2 凝縮器側容積

Claims (12)

  1. 車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
    前記蒸発部で蒸発した前記冷媒が流れるガス配管(15)と、
    前記ガス配管を流れた前記冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
    前記凝縮部で凝縮した前記冷媒を前記蒸発器に導く液配管(16)とを備え、
    前記蒸発器および前記ガス配管のうち、前記蒸発部の下端よりも上方かつ非作動時における前記冷媒の液面よりも下方の領域の容積を蒸発器側容積(V1)とし、
    前記液配管および前記凝縮器のうち、前記非作動時における前記冷媒の液面よりも上方かつ前記凝縮部の下端よりも下方の領域の容積を凝縮器側容積(V2)としたとき、
    前記蒸発器側容積が前記凝縮器側容積よりも大きくなるように、前記蒸発器、前記ガス配管、前記液配管および前記凝縮器が構成され且つ前記冷媒が封入されている車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  2. 前記非作動時における液状態の前記冷媒の体積は、前記蒸発器および前記液配管のうち前記蒸発部の下端から前記凝縮部の下端に至る領域の容積(V0)以上である請求項1に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  3. 前記非作動時における前記冷媒の液面の高さと、前記液配管側の前記冷媒の液面が前記凝縮部の下端まで上昇した場合の前記蒸発部側の前記冷媒の液面の高さとの差(h1)は、前記凝縮器の下端と前記非作動時における前記冷媒の液面の高さとの差(h2)よりも小さくなっている請求項1または2に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  4. 車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
    前記蒸発部で蒸発した前記冷媒が流れるガス配管(15)と、
    前記ガス配管を流れた前記冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
    前記凝縮部で凝縮した前記冷媒を前記蒸発器に導く液配管(16)とを備え、
    前記蒸発器および前記ガス配管のうち、前記蒸発部の下端よりも上方かつ非作動時における前記冷媒の液面よりも下方の領域の容積を蒸発器側容積(V1)とし、
    前記液配管および前記凝縮器のうち、前記非作動時における前記冷媒の液面よりも上方かつ前記凝縮部の上端よりも下方の領域の容積を凝縮器側容積(V2’)としたとき、
    前記蒸発器側容積が前記凝縮器側容積よりも大きくなるように、前記蒸発器、前記ガス配管、前記液配管および前記凝縮器が構成され且つ前記冷媒が封入されている車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  5. 前記非作動時における液状態の前記冷媒の体積は、前記蒸発器および前記液配管のうち前記蒸発部の下端から前記凝縮部の上端に至る領域の容積(V0’)以上である請求項4に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  6. 前記非作動時における前記冷媒の液面の高さと、前記液配管側の前記冷媒の液面が前記凝縮部の上端まで上昇した場合の前記蒸発部側の前記冷媒の液面の高さとの差(h1)は、前記凝縮器の下端と前記非作動時における前記冷媒の液面の高さとの差(h2’)よりも小さくなっている請求項4または5に記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  7. 前記蒸発部の冷媒流路断面積は、前記液配管の冷媒流路断面積よりも大きくなっている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  8. 前記ガス配管の冷媒流路断面積は、前記液配管の冷媒流路断面積よりも大きくなっている請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  9. 車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
    前記蒸発部で蒸発した前記冷媒が流れるガス配管(15)と、
    前記ガス配管を流れた前記冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
    前記凝縮部で凝縮した前記冷媒を前記蒸発器に導く液配管(16)とを備え、
    前記蒸発部の冷媒流路断面積は、前記液配管の冷媒流路断面積よりも大きくなっている車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  10. 車載機器(11)から冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発部(131)を有する蒸発器(13)と、
    前記蒸発部で蒸発した前記冷媒が流れるガス配管(15)と、
    前記ガス配管を流れた前記冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部(140、240)を有する凝縮器(14、24)と、
    前記凝縮部で凝縮した前記冷媒を前記蒸発器に導く液配管(16)とを備え、
    前記ガス配管の冷媒流路断面積は、前記液配管の冷媒流路断面積よりも大きくなっている車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  11. 非作動時における前記冷媒の液面は、前記蒸発部内にある請求項1ないし10のいずれか1つに記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
  12. 前記車載機器は電池である請求項1ないし11のいずれか1つに記載の車両用サーモサイフォン式冷却装置。
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