JP2019216023A - 電池冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の冷却を十分に行い得る構成としながらも、冷媒の出口部分における過熱度を確保することのできる電池冷却器を提供する。【解決手段】電池冷却器１０は、電池ＢＴに当接した状態で配置され、その内部を冷媒が通るチューブ３１０、３２０と、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を外部に排出する冷媒排出部ＯＬと、を備える。チューブ３１０、３２０と冷媒排出部ＯＬとの間には、冷媒排出部ＯＬにおける冷媒の過熱度が確保されるよう、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を加熱する加熱部ＨＴが設けられている。【選択図】図４

Description

本開示は、相変化する冷媒との熱交換により電池を冷却する電池冷却器に関する。

例えば電気自動車等に搭載される蓄電装置は、複数の電池（セルユニット）を積層してなる電池スタックとして構成されることが多い。このような構成の蓄電装置では、電池の温度が上昇し過ぎると当該電池の劣化が進行し、蓄電装置の性能が低下してしまうことが知られている。

そこで、蓄電装置には、電池を冷却して適温に保つための電池冷却器が設けられる。下記特許文献１に記載されている電池冷却器は、冷媒の通る流路が内部に形成されたチューブを備えている。当該チューブは、電池に対して下方側から当接している。

チューブの内側の流路では冷媒が流れている。当該冷媒は、気相冷媒と液相冷媒とが混合された状態となっている。このうち液相冷媒は、電池からの熱によって相変化（蒸発）し気相冷媒となる。電池は、上記のように相変化する冷媒によって冷却され、その温度が適温に保たれる。

独国特許出願公開第１０２０１００３２９００号明細書

チューブ（つまり、電池に当接して冷却する機能を有する部分）の内側を流れる液相冷媒は、上記のように電池からの熱によって相変化して気相冷媒となる。このため、チューブの内側では、冷媒の流れに沿って下流側に行くほど気相冷媒の占める割合が高くなり、最も下流側の部分では気相冷媒のみが流れているような場合も生じ得る。このような状態になると、チューブのうち下流側部分では、当該部分に当接している電池の冷却を十分に行うことができなくなってしまう。このため、チューブ全体で電池の冷却を十分に行うためには、チューブの上流側端部から下流側端部に至るまでの概ね全範囲において、気相冷媒と共に液相冷媒が流れていることが好ましい。

ところで、以上のような構成の電池冷却器は、冷凍サイクルの一部に配置された蒸発器として構成されることが多い。蒸発器である電池冷却器から排出された冷媒は、冷凍サイクルのうち電池冷却器よりも下流側となる位置に設けられたコンプレッサへと供給される。冷凍サイクルのうち電池冷却器とコンプレッサとの間となる位置では、センサによって冷媒の温度や圧力が測定される。冷凍サイクルの制御（例えば膨張弁の開度調整）は、上記センサによって測定された冷媒の温度及び圧力に基づいて行われる。また、当該制御は、温度や圧力が測定された冷媒の全てが気相冷媒であるという前提の下で行われる。

しかしながら、上記のようにチューブの略全体を気相冷媒と共に液相冷媒が流れる構成とした場合には、チューブから排出された液相冷媒が、液相のままで電池冷却器から排出され、上記のセンサ近傍を通過してしまう可能性がある。この場合、冷媒の状態確認が正確には行われないこととなるので、冷凍サイクルを適切に制御することができなくなってしまう。冷凍サイクルの制御を適切に行うためには、電池冷却器のうち冷媒の出口部分における過熱度（所謂スーパーヒート）を確保し、電池冷却器から排出される冷媒の全てを気相冷媒とする必要がある。

このように、電池に当接して冷却する部分（例えばチューブ）の全体で電池の冷却を十分に行うことと、冷媒の出口部分の過熱度を確保して冷凍サイクルの制御を適切に行うことと、を両立させるための構成については、従来は具体的な検討がなされていなかった。

本開示は、電池の冷却を十分に行い得る構成としながらも、冷媒の出口部分における過熱度を確保することのできる電池冷却器を提供することを目的とする。

本開示に係る電池冷却器は、相変化する冷媒との熱交換により電池（ＢＴ）を冷却する電池冷却器（１０）であって、電池に当接した状態で配置され、その内部を冷媒が通る冷却部（３１０，３２０）と、冷却部を通過した後の冷媒を外部に排出する冷媒排出部（ＯＬ）と、を備える。冷却部と冷媒排出部との間には、冷媒排出部における冷媒の過熱度が確保されるよう、冷却部を通過した後の冷媒を加熱する加熱部（ＨＴ）が設けられている。

このような構成の電池冷却器では、冷却部と冷媒排出部との間において、加熱部による冷媒の加熱が行われる。このため、冷却部から排出された液相冷媒は、加熱部によって加熱されて蒸発し、冷媒排出部に至るまでの間に気相冷媒となる。このため、電池冷却器から排出される冷媒の全てを気相冷媒とすること、すなわち、冷媒排出部における過熱度を十分に確保することができる。

このように、上記構成の電池冷却器によれば、電池全体を液相冷媒との熱交換によって十分に冷却しながらも、冷媒排出部における過熱度を確保して、冷凍サイクルの制御を適切に行うことが可能となる。

尚、加熱部のための熱源としては、電気ヒーター等を用いることもできるのであるが、冷凍サイクルを流れる高温の冷媒を用いることが好ましい。これにより、冷凍サイクルのエネルギー効率を低下させることなく、加熱部による冷媒の加熱を行うことが可能となる。

本開示によれば、電池の冷却を十分に行い得る構成としながらも、冷媒の出口部分における過熱度を確保することのできる電池冷却器、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る電池冷却器の全体構成を示す図である。 図２は、電池冷却器のうちタンクの近傍部分の構成を示す斜視図である。 図３は、電池冷却器が備えるチューブの構成を示す断面図である。 図４は、電池冷却器のうちタンクの内部構成を示す図である。 図５は、電池冷却器が配置された冷凍サイクルの各部の状態を示すｐｈ線図である。 図６は、第２実施形態に係る電池冷却器のうちタンクの内部構成を示す図である。 図７は、第３実施形態に係る電池冷却器のうちタンクの内部構成を示す図である。 図８は、第４実施形態に係る電池冷却器のうちタンク及びその近傍部分の構成を示す斜視図である。 図９は、第５実施形態に係る電池冷却器のうちタンク及びその近傍部分の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。図１に示されるように、本実施形態に係る電池冷却器１０は、蓄電装置ＢＵが有する複数の電池ＢＴのそれぞれを冷却するための装置として構成されている。

先ず、冷却対象である蓄電装置ＢＵについて説明する。蓄電装置ＢＵは、電池冷却器１０と共に不図示の電動車両に搭載されるものであり、電動車両の回転電機に電力を供給するための電力源である。蓄電装置ＢＵは、リチウムイオンバッテリーである電池ＢＴを複数備えている。それぞれの電池ＢＴは、一列に並ぶように積層された状態で、互いに直列接続されている。このため、蓄電装置ＢＵの全体からは高電圧の駆動用電力を出力することが可能となっている。

それぞれの電池ＢＴは、その下端を、後述のチューブ３１０及びチューブ３２０の上面に当接させた状態となっている。蓄電装置ＢＵの充放電が行われているときには、それぞれの電池ＢＴが発熱する。しかしながら、それぞれの電池ＢＴは、チューブ３１０等によってその下端部が冷却されるので、その温度は適温に保たれる。

図１乃至３を参照しながら、電池冷却器１０の構成について説明する。電池冷却器１０は、チューブ３１０、３２０と、タンク１００と、タンク１９０と、を備えている。

チューブ３１０、３２０は、上記のように電池ＢＴに下方側から当接した状態で配置されるものである。チューブ３１０、３２０は、内部を流れる低温の冷媒によって電池ＢＴを冷却する。このような機能を有するチューブ３１０、３２０は、いずれも本実施形態における「冷却部」に該当する。図３に示されるのは、チューブ３１０をその長手方向に対して垂直な面で切断した場合における断面である。尚、チューブ３２０の形状は、図３に示されるチューブ３１０の形状と同一である。従って、以下ではチューブ３１０の形状について説明し、チューブ３２０については説明を省略する。

図３に示されるように、チューブ３１０の断面は扁平形状となっており、その上面及び下面が平坦な面となっている。チューブ３１０の上面は、各電池ＢＴの下端が当接する面となっている。尚、各電池ＢＴのうち下端以外の部分に、冷却部であるチューブ３１０等の一部を当接させる構成であってもよい。

チューブ３１０の内側には、冷媒の流れる流路ＦＰが複数形成されている。すなわち、チューブ３１０は所謂「多孔チューブ」として形成されている。このようなチューブ３１０は、例えばアルミニウムの押し出し成形によって形成することができる。それぞれの流路ＦＰを流れる冷媒は、電池ＢＴからの熱で加熱されることにより、液相から気相へと変化する。尚、電池ＢＴを冷却するための部分である冷却部は、上記のように押し出し成形によって形成された管状のチューブであってもよいが、「チューブ」とは異なる形状のものであってもよい。例えば、チューブ３１０、３２０に換えて、複数のプレートを互いに貼り合わせることによって形成された板状部材が「冷却部」として用いられてもよい。この場合、複数のプレートの間に、冷媒を往復して流すための流路が形成されることとなる。

後に説明するように、以上のような構成のチューブ３１０、３２０を有する電池冷却器１０は、冷凍サイクルの一部に配置された蒸発器として機能するものである。電池冷却器１０では、流路ＦＰを通りながら蒸発する冷媒との熱交換によって電池ＢＴの冷却が行われる。

図１に示されるように、チューブ３１０の一端はタンク１００に接続されており、他端はタンク１９０に接続されている。同様に、チューブ３２０の一端はタンク１００に接続されており、他端はタンク１９０に接続されている。図２に示されるように、チューブ３１０及びチューブ３２０は、いずれも水平面に沿って伸びるように配置されており、それぞれの長手方向が互いに平行となるように配置されている。

タンク１００は、その全体が略円筒形状に形成された容器である。タンク１００の長手方向は、チューブ３１０等の長手方向に対し垂直であり、チューブ３１０とチューブ３２０とが並ぶ方向に沿った方向となっている。

タンク１００は、電池冷却器１０の外部から供給された冷媒を受け入れて、これをチューブ３１０の流路ＦＰへと供給する機能を有している。また、タンク１００は、チューブ３２０の流路ＦＰを通り戻ってきた冷媒を受け入れて、これを電池冷却器１０の外部へと排出する機能をも有している。このような機能を実現するためのタンク１００の内部構成については後述する。

タンク１９０は、タンク１００と同様に、その全体が略円筒形状に形成された容器である。タンク１９０の長手方向は、タンク１００の長手方向に対して平行である。既に述べたように、タンク１９０には、チューブ３１０及びチューブ３２０のそれぞれの端部が接続されている。タンク１９０の内部には単一の空間が形成されている。チューブ３１０の流路ＦＰ、及びチューブ３２０の流路ＦＰは、いずれもこの空間と連通されている。

このため、チューブ３１０の流路ＦＰを通る冷媒は、タンク１９０の内部空間に一旦供給される。その後、当該冷媒は、タンク１９０の内部空間からチューブ３２０の流路ＦＰへと流入し、当該流路ＦＰをタンク１００に向かって流れる。つまり、タンク１９０は、チューブ３１０及びチューブ３２０を冷媒が流れる経路における折り返し部分となっている。タンク１９０は、チューブ３１０とチューブ３２０との間を接続するものであればよく、チューブ３１０と略同一形状の管状部材であってもよい。

タンク１００の具体的な構成について、図４を参照しながら説明する。同図に示されるように、タンク１００は、円筒形状の部材である第１筒状部材１１０と、同じく円筒形状の部材であって、第１筒状部材１１０の内側に配置された第２筒状部材１２０と、を有する二重管構造となっている。第１筒状部材１１０の中心軸と、第２筒状部材１２０の中心軸とは互いに一致している。

第１筒状部材１１０の内側のうちチューブ３１０寄りとなる位置には、隔壁１３０が設けられている。隔壁１３０は平板状の部材であって、その法線方向は第１筒状部材１１０の長手方向に沿っている。第１筒状部材１１０の内部空間のうち、隔壁１３０よりもチューブ３１０寄りの空間のことを、以下では「空間１５０」と表記する。空間１５０にはチューブ３１０の端面３１１が配置されている。

第２筒状部材１２０は、その一端が隔壁１３０に当接しており、隔壁１３０に対して水密な状態でろう接されている。第２筒状部材１２０の他端は、第１筒状部材１１０のうち、チューブ３２０側の端部から更に外側に向けて突出している。第２筒状部材１２０の外周面のうち、第１筒状部材１１０の端部を貫いている部分は、当該端部に対して水密な状態でろう接されている。

第２筒状部材１２０のうち、第１筒状部材１１０の端部から外側に突出している方の端部には開口１２１が形成されている。当該開口１２１は、電池冷却器１０に外部から供給される冷媒を受け入れる部分であって、本実施形態における「冷媒受入部ＩＬ」に該当する。

第２筒状部材１２０の内側に形成された空間は、冷媒受入部ＩＬから流入した冷媒が流れる流路となっている。以下では、当該流路のことを「内側流路ＩＦＰ」と表記する。

隔壁１３０の中心には、貫通穴である開口１３１が形成されている。内側流路ＩＦＰと空間１５０との間は、この開口１３１によって連通されている。冷媒受入部ＩＬから流入した冷媒は、内側流路ＩＦＰ、開口１３１、空間１５０を順に通った後、チューブ３１０の各流路ＦＰへと流入する。

図４に示されるように、チューブ３２０は、第１筒状部材１１０のうち空間１５０とは反対側の端部近傍となる位置に接続されている。チューブ３２０の端面３２１は、第１筒状部材１１０の内側において突出しているのであるが、端面３２１と第２筒状部材１２０との間には隙間が形成されている。第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０との間に形成された空間は、チューブ３２０から排出された冷媒が流れる流路となっている。以下では、当該流路のことを「外側流路ＯＦＰ」と表記する。外側流路ＯＦＰは、第２筒状部材１２０を挟んで内側流路ＩＦＰと隣り合っている。

第１筒状部材１１０の側面のうち、隔壁１３０よりも僅かにチューブ３２０側となる位置には、突出部１４０が形成されている。突出部１４０は円筒状の部分であって、その内部空間は外側流路ＯＦＰと連通されている。また、突出部１４０の先端には開口１４１が形成されている。外側流路ＯＦＰを流れる冷媒は、突出部１４０の内部に流入した後、開口１４１から外部へと排出される。開口１４１は、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を電池冷却器１０の外部に排出する部分であって、本実施形態における「冷媒排出部ＯＬ」に該当する。

図５を参照しながら、電池冷却器１０を蒸発器として用いる冷凍サイクル２０の構成について説明する。図５は、冷凍サイクル２０を構成する凝縮器２２等の各要素を、ｐｈ線図上の対応する位置に描いたものである。図５の点線Ｌ１は飽和液線を示しており、点線Ｌ２は飽和蒸気線を示しており、点ＣＰは臨界点を示している。

冷凍サイクル２０は、蒸発器である電池冷却器１０の他に、コンプレッサ２１と、凝縮器２２と、膨張弁ＥＶと、を備えている。

コンプレッサ２１は、電池冷却器１０から排出された冷媒を受け入れて、これを圧縮して送り出すものである。凝縮器２２は、コンプレッサ２１から供給される高温高圧の冷媒を、空気との熱交換によって冷却し凝縮させるための熱交換器である。膨張弁ＥＶは、流路を絞ることによって通過する冷媒の圧力を低下させるものである。膨張弁ＥＶは、その開度を変化させることができる。膨張弁ＥＶの開度は、不図示の制御装置によって調整される。凝縮器２２と膨張弁ＥＶとの間を繋ぐ配管（不図示）の途中には、レシーバタンクと称される気液分離器が設けられていてもよい。

尚、以上のようなコンプレッサ２１、凝縮器２２、及び膨張弁ＥＶとしては、従来知られている構成のものを採用することができる。このため、それぞれの具体的な構成については図示及び説明を省略する。

図４及び図５を参照しながら、冷凍サイクル２０の動作中における冷媒の流れについて説明する。

図４に示される配管ＰＰは、電池冷却器１０に冷媒を供給するための配管である。配管ＰＰは冷媒受入部ＩＬに接続されており、その途中には上記の膨張弁ＥＶが設けられている。配管ＰＰを通る冷媒、すなわち凝縮器２２における熱交換に供された後の冷媒は、膨張弁ＥＶを通りその圧力を低下させた後、冷媒受入部ＩＬから内側流路ＩＦＰに流入する。当該冷媒は、第２筒状部材１２０の長手方向に沿って内側流路ＩＦＰを流れた後、開口１３１を通って空間１５０に流入する。開口１３１を通る際には、冷媒はその圧力を更に低下させる。

このように、本実施形態では、凝縮器２２の下流側となる位置において、冷媒流路の絞られた部分が２箇所（膨張弁ＥＶ、開口１３１）設けられている。冷媒は、膨張弁ＥＶ及び開口１３１を順に通ることにより、その圧力を段階的に低下させる。このため、内側流路ＩＦＰを通る冷媒の圧力は、凝縮器２２から排出された直後の冷媒の圧力よりも低く、空間１５０の冷媒の圧力よりも高い「中間圧」となっている。

開口１３１は、冷媒の流れに沿ってチューブ３１０、３２０よりも上流側となる位置に配置されており、本実施形態における「絞り部ＴＰ」に該当する。また、膨張弁ＥＶは、冷媒の流れに沿って開口１３１（絞り部ＴＰ）よりも更に上流側となる位置に配置されており、本実施形態における「上流側絞り部ＵＴＰ」に該当する。

膨張弁ＥＶ及び開口１３１を通過して低圧且つ低温となった冷媒は、空間１５０からチューブ３１０の流路ＦＰへと流入する。このときの冷媒は、その殆どが液相冷媒となっている。図５に示される状態点Ｓ１は、チューブ３１０の入口部分における冷媒の状態を示す点となっている。また、同図に示される状態点Ｓ２は、チューブ３２０の出口部分における冷媒の状態を示す点となっている。更に、同図に示される状態点Ｓ３は、冷媒排出部ＯＬにおける冷媒の状態を示す点となっている。

冷媒は、チューブ３１０及びチューブ３２０を通りながら、電池ＢＴの冷却に供される。その際、電池ＢＴからの熱を受けることにより、液相冷媒は蒸発して気相冷媒となって行く。流路ＦＰにおいては、チューブ３１０の上流側端部からチューブ３２０の下流側端部に近づくほど、気相冷媒の占める割合が高くなって行く。

チューブ３２０を通過した冷媒は、チューブ３２０の端面３２１から外側流路ＯＦＰに流入する。当該冷媒は、第２筒状部材１２０の長手方向に沿って外側流路ＯＦＰを流れた後、冷媒排出部ＯＬから外部へと排出される。

冷媒排出部ＯＬとコンプレッサ２１との間は、不図示の配管で接続されている。冷媒排出部ＯＬから排出された冷媒は、当該配管を通ってコンプレッサ２１に到達し、コンプレッサ２１によって圧縮される。

冷媒排出部ＯＬとコンプレッサ２１との間を繋ぐ配管の途中には、冷媒の温度及び圧力を測定するための不図示のセンサが設けられている。冷凍サイクル２０の制御装置は、測定された冷媒の圧力及び温度に基づいて、膨張弁ＥＶが適切な開度となるように制御を行う。当該制御は、温度や圧力が測定された冷媒の全てが気相冷媒であるという前提の下で行われる。

このため、冷媒排出部ＯＬから排出された冷媒に液相冷媒が含まれていると、上記の前提が崩れることとなり、制御装置が冷媒の状態を正確に把握することができなくなってしまう。その結果、膨張弁ＥＶの開度が適切なものではなくなり、制御装置が冷凍サイクル２０を適切に制御することができなくなってしまう可能性がある。

そこで、本実施形態に係る電池冷却器１０では、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒、すなわち外側流路ＯＦＰを通る冷媒が、内側流路ＩＦＰを通る冷媒によって加熱されるように構成されている。内側流路ＩＦＰを通る冷媒は、絞り部ＴＰを通る前の中間圧の冷媒であるから、その温度は外側流路ＯＦＰを通る冷媒よりも高くなっている。図５では、内側流路ＩＦＰを通る中間圧の冷媒から、外側流路ＯＦＰを通る冷媒への熱の流れが、矢印ＡＲで示されている。

チューブ３１０、３２０を通過した直後の冷媒には、液相冷媒が含まれている。しかしながら、当該冷媒は外側流路ＯＦＰを通る際において上記のように加熱され、その全てが気相冷媒となる。このため、冷媒排出部ＯＬにおいては全ての冷媒が気相冷媒となるので、当該位置における冷媒の過熱度（所謂スーパーヒート）が確保される。つまり、図５に示されるように、冷媒排出部ＯＬにおける冷媒の状態を示す状態点Ｓ３が、飽和蒸気線（Ｌ２）よりも右側の点となる。

このように、電池冷却器１０とコンプレッサ２１との間を流れる冷媒は全て気相冷媒となる。冷凍サイクル２０の制御装置は、上記のセンサによって冷媒の状態を正確に把握することができ、これに基づいて冷凍サイクル２０を適切に制御することができる。

内側流路ＩＦＰと外側流路ＯＦＰとが互いに隣り合うように配置されている部分は、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を加熱して全て蒸発させるための部分であって、本実施形態における「加熱部ＨＴ」に該当する。このような加熱部ＨＴが、チューブ３１０、３２０と冷媒排出部ＯＬとの間に設けられていることにより、冷媒排出部ＯＬにおける冷媒の過熱度を確実に確保することができる。

本実施形態では、チューブ３１０に流入する前の冷媒が、加熱部ＨＴでの熱交換に供されることにより、予め冷却される。その結果として、チューブ３１０の上流側端部から、チューブ３２０の下流側端部に至るまでの範囲（つまり、電池ＢＴの冷却に供される範囲）の全体において、液相冷媒が存在している。一部の電池ＢＴの下方側において、流路ＦＰを気相冷媒のみが流れているような状態が発生しないので、液相冷媒の蒸発によって全ての電池ＢＴを十分に冷却することができる。

このように、本実施形態に係る電池冷却器１０によれば、電池ＢＴの冷却を十分に行い得る構成としながらも、冷媒の出口部分（冷媒排出部ＯＬ）における過熱度を確保することが可能となっている。

加熱部ＨＴのための熱源としては、電気ヒーター等を用いることもできるのであるが、本実施形態のように、冷凍サイクル２０を流れる高温の冷媒を用いることが好ましい。すなわち、絞り部である開口１３１を通過する前の高温冷媒との熱交換により、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を加熱するように、加熱部ＨＴが構成されていることが好ましい。これにより、冷凍サイクル２０のエネルギー効率を低下させることなく、加熱部ＨＴによる冷媒の加熱を行うことができる。

本実施形態における加熱部ＨＴは、膨張弁ＥＶ（上流側絞り部ＵＴＰ）を通過した後であり且つ開口１３１（絞り部ＴＰ）を通過する前の中間圧冷媒との熱交換により、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を加熱するように構成されている。このような態様に替えて、本実施形態における開口１３１の位置に、膨張弁ＥＶを配置することとしてもよい。

つまり、冷媒の圧力を２段階で低下させるのではなく、膨張弁ＥＶのみの１段階で低下させることとしてもよい。この場合、加熱部ＨＴでは、膨張弁ＥＶを通過する前の（中間圧ではなく）高圧の冷媒により、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒が加熱されることとなる。このような態様でも上記と同様の効果を奏することができる。

本実施形態では、加熱部ＨＴがタンク１００の一部として構成されている。具体的には、開口１３１（絞り部ＴＰ）を通過する前の冷媒が、タンク１００内に形成された内側流路ＩＦＰを通り、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒が、タンク１００内に形成された外側流路ＯＦＰを通るように、加熱部ＨＴが構成されている。これにより、電池冷却器１０の構成を複雑化させることなく、加熱部ＨＴにおける冷媒の加熱を容易に実現することが可能となっている。

本実施形態では、チューブ３１０、３２０が多孔チューブとして形成されている。このため、チューブ３２０が有する複数の流路ＦＰのうち一部からは液相冷媒が多く排出され、他の流路ＦＰからは液相冷媒が少なく排出されるような場合も生じ得る。しかしながら、チューブ３２０のそれぞれの流路ＦＰから排出された冷媒は、外側流路ＯＦＰに流入した際において合流し撹拌された後、加熱部ＨＴにおいて加熱されることとなる。このため、冷媒排出部ＯＬに液相冷媒が到達してしまうことは無く、冷媒排出部ＯＬにおける過熱度は確実に確保される。

本実施形態では、開口１３１を通過した２相冷媒が、空間１５０に一旦流入した後、チューブ３１０の各流路ＦＰに流入する。空間１５０では、流入した気相冷媒と液相冷媒との撹拌が行われるので、チューブ３１０の各流路ＦＰに液相冷媒が均等に流入するという効果も得られる。

第２実施形態について、図６を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、第２筒状部材１２０が、第１筒状部材１１０の両端からそれぞれ外側に突出するように設けられている。第２筒状部材１２０の一方側端部は閉塞されており、他方側端部には開口１２２が形成されている。本実施形態では、この開口１２２が冷媒排出部ＯＬとなっている。

第２筒状部材１２０のうち閉塞されている方の端部近傍であって、第１筒状部材１１０から外部に突出している部分の側面には、チューブ３２０が接続されている。チューブ３２０の各流路ＦＰは、第２筒状部材１２０の内部に形成された内側流路ＩＦＰに連通されている。

第１筒状部材１１０の内側では、第２筒状部材１２０が隔壁１３０を貫いている。本実施形態では、隔壁１３０のうち第２筒状部材１２０により貫かれている部分の周囲に、貫通穴である開口１３１が複数形成されている。

空間１５０では、これを貫く第２筒状部材１２０の表面と、チューブ３１０の端面３１１との間に隙間が形成されている。このため、開口１３１を通って空間１５０に流入した冷媒は、本実施形態でもチューブ３１０の流路ＦＰに流入する。

本実施形態における突出部１４０は、第１筒状部材１１０の側面のうち、チューブ３２０側の端部近傍となる位置に形成されている。本実施形態では、突出部１４０の先端に形成された開口１４１に、凝縮器２２から伸びる配管ＰＰの先端が接続されている。つまり、本実施形態では、開口１４１が冷媒受入部ＩＬとなっている。

配管ＰＰを通る冷媒、すなわち凝縮器２２における熱交換に供された後の冷媒は、膨張弁ＥＶを通りその圧力を低下させた後、本実施形態では外側流路ＯＦＰに流入する。当該冷媒は、第２筒状部材１２０の長手方向に沿って外側流路ＯＦＰを流れた後、開口１３１を通って空間１５０に流入する。開口１３１を通る際には、冷媒はその圧力を更に低下させる。冷媒は、空間１５０からチューブ３１０の流路ＦＰに流入し、電池ＢＴの冷却に供される。

電池ＢＴの冷却に供された後、チューブ３２０の端面３２１から排出された冷媒は、第２筒状部材１２０の内側流路ＩＦＰに流入する。当該冷媒は、第２筒状部材１２０の長手方向に沿って内側流路ＩＦＰを流れた後、冷媒排出部ＯＬから外部へと排出される。

本実施形態に係る電池冷却器１０でも、内側流路ＩＦＰと外側流路ＯＦＰとが互いに隣り合うように配置されている部分が「加熱部ＨＴ」として機能する。ただし、第１実施形態とは逆に、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒が内側流路ＩＦＰを通り、絞り部ＴＰを通る前の中間圧の冷媒が外側流路ＯＦＰを通るように、加熱部ＨＴが構成されている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第３実施形態について、図７を参照しながら説明する。以下では、上記の第２実施形態と異なる点について主に説明し、第２実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図６と図７とを対比すると明らかなように、本実施形態では、第２筒状部材１２０のうち閉塞されている方の端部（チューブ３２０側の端部）が、第１筒状部材１１０の内側に収容されている。チューブ３２０は、第１筒状部材１１０及び第２筒状部材１２０の両方の側面を貫いており、その端面３２１が第２筒状部材１２０の内側（つまり内側流路ＩＦＰ）に突出している。

本実施形態における突出部１４０は、第１筒状部材１１０のうち、チューブ３２０側の端面に形成されている。本実施形態では、突出部１４０の中心軸、第１筒状部材１１０の中心軸、及び第２筒状部材１２０の中心軸が、全て一致している。

このような構成においては、配管ＰＰから内側流路ＩＦＰに流入する冷媒が、その流れ方向を概ね維持したまま内側流路ＩＦＰを流れることとなる。これにより、第１実施形態について説明した効果に加えて、冷媒の流れにおける圧力損失を抑制するという効果も得られる。

第４実施形態について、図８を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態に係るタンク１００は、上部タンク１００Ａと下部タンク１００Ｂとによって構成されている。上部タンク１００Ａ及び下部タンク１００Ｂは、チューブ３１０等よりも僅かに大きい程度の厚さを有する板状の容器として形成されている。上部タンク１００Ａにはチューブ３１０の一端が接続されており、下部タンク１００Ｂにはチューブ３２０の一端が接続されている。

チューブ３２０は、下部タンク１００Ｂの側面のうち、その長手方向に沿った一方側寄りとなる位置に接続されている。また、下部タンク１００Ｂの上面のうち、上記一方側とは反対側の端部近傍においては、突出部１４０Ｂが形成されている。突出部１４０Ｂの先端に形成された開口１４１Ｂは、本実施形態における冷媒排出部ＯＬに該当する。

上部タンク１００Ａの長手方向に沿った寸法は、下部タンク１００Ｂの同方向に沿った寸法よりも短くなっている。上部タンク１００Ａは、下部タンク１００Ｂの上面（突出部１４０Ｂが形成されている面）のうち、チューブ３２０と突出部１４０Ｂとの間となる部分に当接するように配置されている。このように積層配置された上部タンク１００Ａと下部タンク１００Ｂとは、互いにろう接されている。

チューブ３１０は、上部タンク１００Ａの側面のうち、突出部１４０Ｂ寄りとなる位置に接続されている。また、上部タンク１００Ａの上面のうち、チューブ３２０寄りとなる位置には、突出部１４０Ａが形成されている。突出部１４０Ａの先端に形成された開口１４１Ａは、本実施形態における冷媒受入部ＩＬに該当する。

上部タンク１００Ａの上面のうち、チューブ３１０と突出部１４０Ａとの間となる位置には、下部タンク１００Ｂ側に向かって後退するように括れ部１０１が形成されている。チューブ３１０の内部空間では、括れ部１０１においてその流路が絞られている。括れ部１０１は、本実施形態における「絞り部ＴＰ」に該当する。

電池冷却器１０に外部から供給された冷媒（不図示の膨張弁ＥＶを通過した後の冷媒）は、冷媒受入部ＩＬから上部タンク１００Ａの内部に流入する。当該冷媒は、括れ部１０１を通過する際においてその圧力を低下させた後、チューブ３１０の各流路ＦＰに流入し、電池ＢＴの冷却に供される。

電池ＢＴの冷却に供された後、チューブ３２０から排出された冷媒は、下部タンク１００Ｂの内部に流入する。当該冷媒は、下部タンク１００Ｂの内部をその長手方向に沿って流れた後、冷媒排出部ＯＬから外部に排出される。

冷媒受入部ＩＬから上部タンク１００Ａの内部に流入した冷媒は、括れ部１０１に到達するまでの間に、下部タンク１００Ｂを通る冷媒によって冷却される。換言すれば、下部タンク１００Ｂを通る冷媒、すなわちチューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒は、冷媒排出部ＯＬから外部に排出される前において、上部タンク１００Ａを通る冷媒によって加熱される。これにより、冷媒排出部ＯＬにおける過熱度が確保される。

上部タンク１００Ａのうち、括れ部１０１（絞り部ＴＰ）を通過する前の冷媒が通る部分は、本実施形態における「第１タンク」に該当する。また、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒が通る下部タンク１００Ｂは、本実施形態における「第２タンク」に該当する。本実施形態におけるタンク１００は、上記のような第１タンクと第２タンクとが互いに積層されており、それぞれを流れる冷媒の間で熱交換が行われるように構成されている。第１タンクと第２タンクとが積層されている部分が、本実施形態における「加熱部ＨＴ」に該当する。このような態様であっても、第１実施形態において説明したものと同様の効果を奏する。

第５実施形態について、図９を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、チューブ３１０、３２０が接続されたタンク１００の内部空間が、隔壁１３０によって２つに分けられている。隔壁１３０は、タンク１００の長手方向に沿った中央となる位置に設けられている。隔壁１３０には開口１３１が形成されていない。このため、タンク１００の内部空間は隔壁１３０によって完全に分離されており、チューブ３１０の流路ＦＰに連通されている部分と、チューブ３２０の流路ＦＰに連通されている部分と、に分かれている。

タンク１００の外側面のうち隔壁１３０の近傍となる位置には、外側に向けて突出する突出部１６０が形成されている。突出部１６０には、貫通穴１６１、１６２が形成されている。貫通穴１６１は、タンク１００の内部空間のうち隔壁１３０よりもチューブ３１０側の部分と、突出部１６０の先端面１６３との間を貫くように形成されている。貫通穴１６２は、タンク１００の内部空間のうち隔壁１３０よりもチューブ３２０側の部分と、先端面１６３との間を貫くように形成されている。

突出部１６０の先端面１６３には、これを覆うように熱交換ユニット２００が接続されている。熱交換ユニット２００は、フランジ２３０と、外側筒状部２１０と、内側筒状部２２０と、を有している。

フランジ２３０は、先端面１６３に接続される部分である。先端面１６３に対し垂直な方向から見た場合におけるフランジ２３０の外形は、先端面１６３の外形と同じである。フランジ２３０には、これを貫くように貫通穴２３１、２３２が形成されている。貫通穴２３１は、突出部１６０の貫通穴１６１に繋がる穴である。貫通穴２３２は、突出部１６０の貫通穴１６２に繋がる穴である。貫通穴２３１の内側には板状部材２３３が配置されている。板状部材２３３の中央には、これを貫通するように開口２３４が形成されている。つまり、開口２３４を有する板状部材２３３によって、貫通穴２３１の流路断面積が絞られている。

外側筒状部２１０は、フランジ２３０から外方に向けて伸びるように設けられた略円筒状の部材である。外側筒状部２１０の内部空間は、貫通穴２３１及び貫通穴１６１を介して、タンク１００の内部空間（隔壁１３０よりもチューブ３１０側の部分）と連通されている。

内側筒状部２２０は、フランジ２３０から外方に向けて伸びるように設けられた円筒状の部材である。内側筒状部２２０は外側筒状部２１０の内側に配置されている。内側筒状部２２０の内部空間は、貫通穴２３２及び貫通穴１６２を介して、タンク１００の内部空間（隔壁１３０よりもチューブ３２０側の部分）と連通されている。

図９に示されるように、フランジ２３０の近傍部分を除いては、外側筒状部２１０の中心軸と内側筒状部２２０の中心軸とが互いに一致している。フランジ２３０の近傍部分においては、外側筒状部２１０のみが拡径されており、貫通穴２３１及び貫通穴２３２の両方が外側筒状部２１０によって覆われている。

内側筒状部２２０の内側の空間は、冷媒の通る内側流路２０１となっている。外側筒状部２１０と内側筒状部２２０との間の空間は、冷媒の通る外側流路２０２となっている。

外側筒状部２１０の外側面うち、フランジ２３０とは反対側の端部近傍となる位置には、突出部２１１が形成されている。突出部２１１は円筒状の部分であって、その内部空間は外側流路２０２と連通されている。また、突出部２１１の先端には開口２１２が形成されている。本実施形態では、突出部２１１の先端に形成された開口２１２に、凝縮器２２から伸びる配管ＰＰの先端が接続されている。つまり、本実施形態では、開口２１２が冷媒受入部ＩＬとなっている。

外側筒状部２１０のうち、フランジ２３０とは反対側の端部は閉塞されている。また、内側筒状部２２０のうち、フランジ２３０とは反対側の端部は、外側筒状部２１０の端部から更に外側に向けて突出している。内側筒状部２２０の当該端部には開口２２１が形成されている。内側流路２０１を流れる冷媒は、開口２２１から外部へと排出される。開口２２１は、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒を電池冷却器１０の外部に排出する部分であって、本実施形態における「冷媒排出部ＯＬ」に該当する。

本実施形態における冷媒は、冷媒受入部ＩＬから外側流路２０２に流入した後、内側筒状部２２０の長手方向に沿って外側流路２０２を流れる。当該冷媒は、開口２３４を通過する際においてその圧力を低下させる。開口２３４は、本実施形態における「絞り部ＴＰ」に該当する。開口２３４を通過した冷媒は、貫通穴１６１を通ってタンク１００の内部空間に流入した後、チューブ３１０の端面３１１から流路ＦＰに流入し、電池ＢＴの冷却に供される。

電池ＢＴの冷却に供された後、チューブ３２０の端面３２１から排出された冷媒は、タンク１００の内部空間に流入した後、貫通穴１６２及び貫通穴２３２を通り、内側流路２０１に流入する。その後、内側筒状部２２０の長手方向に沿って内側流路２０１を流れた後、冷媒排出部ＯＬから外部へと排出される。

内側流路２０１を流れる冷媒、すなわち、チューブ３１０、３２０を通過した後の冷媒は、外側流路２０２を流れる冷媒、すなわち、開口１３１（絞り部ＴＰ）を通過する前の冷媒との熱交換によって加熱される。つまり、本実施形態に係る電池冷却器１０では、内側流路２０１と外側流路２０２とが互いに隣り合うように配置されている部分が「加熱部ＨＴ」として機能する。本実施形態では、加熱部ＨＴを有する熱交換ユニット２００が、タンク１００に対して外側から接続されている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：電池冷却器
３１０，３２０：チューブ
ＢＴ：電池
ＨＴ：加熱部
ＯＬ：冷媒排出部

Claims (8)

1. 相変化する冷媒との熱交換により電池（ＢＴ）を冷却する電池冷却器（１０）であって、
   前記電池に当接した状態で配置され、その内部を冷媒が通る冷却部（３１０，３２０）と、
   前記冷却部を通過した後の冷媒を外部に排出する冷媒排出部（ＯＬ）と、を備え、
   前記冷却部と前記冷媒排出部との間には、
   前記冷媒排出部における冷媒の過熱度が確保されるよう、前記冷却部を通過した後の冷媒を加熱する加熱部（ＨＴ）が設けられている電池冷却器。
2. 冷媒の流れに沿って前記冷却部よりも上流側となる位置には、流路を絞ることによって通過する冷媒の圧力を低下させる絞り部（ＴＰ）が設けられており、
   前記加熱部は、
   前記絞り部を通過する前の冷媒との熱交換により、前記冷却部を通過した後の冷媒を加熱するように構成されている、請求項１に記載の電池冷却器。
3. 冷媒の流れに沿って前記絞り部よりも更に上流側となる位置には、流路を絞ることによって通過する冷媒の圧力を低下させる上流側絞り部（ＵＴＰ）が設けられており、
   前記加熱部は、
   前記上流側絞り部を通過した後であり且つ前記絞り部を通過する前の冷媒との熱交換により、前記冷却部を通過した後の冷媒を加熱するように構成されている、請求項２に記載の電池冷却器。
4. 前記冷却部は、その一端がタンク（１００）に接続されており、
   前記加熱部は前記タンクの一部として構成されている、請求項２又は３に記載の電池冷却器。
5. 前記タンクは、第１筒状部材（１１０）と、前記第１筒状部材の内側に配置された第２筒状部材（１２０）と、を有するものであって、
   前記第１筒状部材と前記第２筒状部材との間には外側流路（ＯＦＰ）が形成されており、
   前記第２筒状部材の内側には内側流路（ＩＦＰ）が形成されており、
   前記絞り部を通過する前の冷媒が、前記外側流路又は前記内側流路のうち一方を通り、
   前記冷却部を通過した後の冷媒が、前記外側流路又は前記内側流路のうち他方を通るように構成されている、請求項４に記載の電池冷却器。
6. 前記タンクは、前記絞り部を通過する前の冷媒が通る第１タンク（１００Ａ）と、前記冷却部を通過した後の冷媒が通る第２タンク（１００Ｂ）と、を有するものであって、
   前記第１タンクと前記第２タンクとが互いに積層されている、請求項４に記載の電池冷却器。
7. 前記冷却部は、その一端がタンクに接続されており、
   前記加熱部は、前記タンクに対して外側から接続されている、請求項２又は３に記載の電池冷却器。
8. 前記冷却部は、冷媒の流れる流路（ＦＰ）が複数形成された多孔チューブとして形成されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電池冷却器。

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