JP6604442B2 - 機器温調装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年9月9日に出願された日本出願番号2016−176794号に基づくものであって、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、少なくとも1つの温調対象機器の温度を調整可能な機器温調装置に関する。
従来、ループ型のサーモサイフォン方式の温調装置によって、機器の温度調整するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の電池温度調節装置は、電池温度調整部である蒸発器にて電池から吸熱して、電池温度調整部の内部の冷媒を蒸発させると共に、蒸発した冷媒を熱媒体冷却部である凝縮器で凝縮させることで、電池を冷却する構成となっている。
また、特許文献1に記載の電池温度調節装置は、電池温度調整部の内部に配置された加熱部材によって、電池温度調整部の内部の液冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を電池温度調整部の内部で凝縮させることで電池を加熱する構成となっている。
具体的には、特許文献1に記載の電池温度調節装置では、電池の側方に電池温度調整部が対向配置される構成となっている。すなわち、特許文献1に記載の電池温度調節装置は、電池の上方側の部位が電池温度調整部におけるガス冷媒が存在する部位に対向し、下方側の部位が電池温度調整部における液冷媒が存在する部位に対向する構成となっている。
ところで、電池温度調整部のうち、液冷媒が存在する部位では、温調対象機器である電池の暖機時に冷媒の凝縮が生じない。すなわち、温調対象機器である電池は、電池温度調整部における液冷媒が存在する部位に近接する部位が充分に加熱されない。
このため、特許文献1の如く、電池の広範囲の部位が電池温度調整部における液冷媒が存在する部位に対向する構成となっていると、当該部位の加熱が不十分となり、電池の暖機時に電池の温度分布が拡大してしまう。特に、特許文献1では、電池を加熱する場合、電池温度調整部における液冷媒の量が、電池を冷却する場合に比べて多くなっており、電気の暖機時に電池の温度分布が拡大し易い構成となっている。電池における温度分布の拡大は、電池の入出力特性に大きく影響することから好ましくない。なお、上述した暖機時における温度分布の拡大は、電池に限らず、他の機器においても同様に生ずる。
本開示は、温調対象機器の暖機時における温調対象機器の温度分布の拡大を抑えることが可能な機器温調装置を提供することを目的とする。
本開示は、少なくとも1つの温調対象機器の温度を調整可能な機器温調装置を対象としている。
本開示の1つの観点によれば、機器温調装置は、
温調対象機器の冷却時に温調対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる蒸発器として機能すると共に、温調対象機器の暖機時にガス状の作動流体を凝縮させることで温調対象機器に放熱する放熱器として機能する機器用熱交換器と、
機器用熱交換器よりも上方に配置され、温調対象機器の冷却時に機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる凝縮器と、
機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮器に導くガス通路と、
凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を機器用熱交換器に導く液通路部と、
機器用熱交換器、凝縮器、ガス通路部、および液通路部を含んで構成される機器用流体回路に存する作動流体を加熱する少なくとも1つの加熱部と、
機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部と、を備える。
温調対象機器の冷却時に温調対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる蒸発器として機能すると共に、温調対象機器の暖機時にガス状の作動流体を凝縮させることで温調対象機器に放熱する放熱器として機能する機器用熱交換器と、
機器用熱交換器よりも上方に配置され、温調対象機器の冷却時に機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる凝縮器と、
機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮器に導くガス通路と、
凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を機器用熱交換器に導く液通路部と、
機器用熱交換器、凝縮器、ガス通路部、および液通路部を含んで構成される機器用流体回路に存する作動流体を加熱する少なくとも1つの加熱部と、
機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部と、を備える。
機器用熱交換器は、外側が温調対象機器と対向すると共に、温調対象機器と熱交換する熱交換部位を含んで構成されている。そして、液量調整部は、温調対象機器の暖機時に、温調対象機器の冷却時に比べて、熱交換部位の内側におけるガス状の作動流体の占有率が増大するように、機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
これによると、温調対象機器の暖機時に、例えば、機器用熱交換器における温調対象空間と熱交換する部位に液状の作動流体が存在しないように、液量調整部によって機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を調整することが可能となる。このため、本開示の機器温調装置では、温調対象機器の暖機時に機器用熱交換器における作動流体の液量を調整することで、温調対象機器の暖機時におけるの温度分布の拡大を抑えることが可能となる。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
(第1実施形態)
本実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。本実施形態では、本開示の機器温調装置1を車両に搭載された組電池BPの電池温度Tbを調節する装置に適用した例について説明する。図1に示す機器温調装置1を搭載する車両としては、組電池BPを電源とする図示しない走行用電動モータによって走行可能な電気自動車、ハイブリッド自動車等を想定している。
本実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。本実施形態では、本開示の機器温調装置1を車両に搭載された組電池BPの電池温度Tbを調節する装置に適用した例について説明する。図1に示す機器温調装置1を搭載する車両としては、組電池BPを電源とする図示しない走行用電動モータによって走行可能な電気自動車、ハイブリッド自動車等を想定している。
組電池BPは、直方体形状の複数の電池セルBCを積層配置した積層体で構成されている。組電池BPを構成する複数の電池セルBCは、電気的に直列に接続されている。組電池BPを構成する各電池セルBCは、充放電可能な二次電池(例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池)で構成されている。なお、電池セルBCは、直方体形状に限らず、円筒形状等の他の形状を有していてもよい。また、組電池BPは、電気的に並列に接続された電池セルBCを含んで構成されていてもよい。
組電池BPは、図示しない電力変換装置およびモータジェネレータに接続されている。電力変換装置は、例えば、組電池BPから供給された直流電流を交流電流に変換し、変換した交流電流を走行用電動モータ等の各種電気負荷に対して供給(すなわち、放電)する装置である。また、モータジェネレータは、車両の回生時に、車両の走行エネルギを電気エネルギに逆変換し、逆変換した電気エネルギを回生電力として電力変換装置等を介して組電池BPに対して供給する装置である。
組電池BPは、車両の走行中の電力供給等を行うと自己発熱することで、組電池BPが過度に高温になることがある。組電池BPが過度に高温になると、図2に示すように、電池セルBCの劣化が促進されることから、自己発熱が少なくなるように出力および入力を制限する必要がある。このため、電池セルBCの出力および入力を確保するためには、所定の温度以下に維持するための冷却手段が必要となる。
また、組電池BPは、夏季における駐車中等にも組電池BPの電池温度Tbが過度に高温となることがある。すなわち、組電池BPを含む蓄電装置は、車両の床下やトランクルームの下側に配置されることが多く、車両の走行中に限らず、夏季における駐車中等にも組電池BPの電池温度Tbが徐々に上昇して、組電池BPが過度に高温となることがある。組電池BPが高温環境下で放置されると、劣化が進行することで電池寿命が大幅に低下することから、車両の駐車中等にも組電池BPの電池温度Tbを所定の温度以下に維持することが望まれている。
さらに、組電池BPは、複数の電池セルBCで構成されているが、各電池セルBCの温度にバラツキがあると、各電池セルBCの劣化の進行度合いに偏りが生じて、組電池BP全体の入出力特性が低下してしまう。これは、組電池BPが電池セルBCの直列接続体を含んでいることで、各電池セルBCのうち、最も劣化が進行した電池セルBCの電池特性に応じて組電池BP全体の入出力特性が決まるからである。このため、組電池BPを長期間、所望の性能を発揮させるためには、各電池セルBCの温度バラツキを低減させる均温化が重要となる。
ここで、組電池BPを冷却する冷却手段としては、送風機による空冷式の冷却手段、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷熱を利用した冷却手段が一般的となっている。
ところが、送風機を用いた空冷式の冷却手段は、車室内の空気等を組電池BPに送風するだけなので、組電池BPを充分に冷却するだけの冷却能力が得られないことがある。
また、冷凍サイクルの冷熱を利用した冷却手段は、組電池BPの冷却能力が高いものの、車両の駐車中に、電力消費量の多い圧縮機等を駆動させることが必要となる。このことは、電力消費量の増大、騒音の増大等を招くことになるため好ましくない。
そこで、本実施形態の機器温調装置1では、圧縮機による冷媒の強制循環ではなく、作動流体の自然循環によって組電池BPの電池温度を調整するサーモサイフォン方式を採用している。
機器温調装置1は、車両に搭載された組電池BPを温調対象機器として、組電池BPの電池温度Tbを調整する装置である。図1に示すように、機器温調装置1は、作動流体が循環する機器用流体回路10および制御装置100を備えている。機器用流体回路10を循環する作動流体としては、蒸気圧縮式の冷凍サイクルで利用される冷媒等を採用することができる。
本実施形態では、作動流体として、飽和温度の低下に伴って、飽和ガス密度dgに対する飽和液密度dlの密度比drが大きくなる特性を有する冷媒(例えば、R134a、R1234yf)を採用している。飽和ガス密度dgに対する飽和液密度dlの密度比drは、以下の数式F1で定義される。なお、以下では、飽和ガス密度および飽和液密度を単にガス密度および液密度と呼ぶことがある。
dr=dl/dg…(F1)
機器用流体回路10は、作動流体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り、ガス状の作動流体が流れる流路と液状の作動流体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となるように構成されている。
機器用流体回路10は、作動流体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り、ガス状の作動流体が流れる流路と液状の作動流体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となるように構成されている。
図3に示すように、機器用流体回路10は、機器用熱交換器12、凝縮器14、ガス通路部16、および液通路部18を含んで構成されている。なお、図3に示す矢印DRgは、鉛直線の延びる方向、すなわち鉛直方向を示している。
本実施形態の機器用流体回路10は、機器用熱交換器12、凝縮器14、ガス通路部16、および液通路部18が互いに接続されることによって、閉じられた環状の流体回路として構成されている。機器用流体回路10は、その内部を真空排気した状態で、所定量の作動流体が封入されている。
機器用熱交換器12は、温調対象機器である組電池BPの冷却時に、組電池BPから吸熱して液状の作動流体を蒸発させる蒸発器として機能する。また、機器用熱交換器12は、組電池BPの暖機時に、ガス状の作動流体を凝縮させることで組電池BPに放熱する放熱として機能する。機器用熱交換器12は、組電池BPの底面部側に対向する位置に配置されている。機器用熱交換器12は、厚みの薄い扁平な直方体形状を有している。
機器用熱交換器12は、組電池BPの底面部に近接する機器近接部121が、組電池BPと機器用熱交換器12との間で熱を移動させる伝熱部を構成している。本実施形態では、機器近接部121が、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する熱交換部位を構成する。機器近接部121は、組電池BPを構成する各電池セルBCに温度分布が生じないように、組電池BPの底面部の全域を覆う大きさを有している。
機器用熱交換器12は、組電池BPとの間で熱移動可能なように、機器近接部121が組電池BPの底面部に接触している。なお、機器用熱交換器12は、組電池BPとの間で熱移動可能であれば、機器近接部121が組電池BPの底面部から離れた配置構成となっていてもよい。
ここで、機器用熱交換器12における作動流体の液面が機器用熱交換器12の機器近接部121から離れている場合、組電池BPの熱が、機器用熱交換器12の内部の液状の作動流体に伝わり難くなってしまう。すなわち、機器用熱交換器12における作動流体の液面が機器用熱交換器12の機器近接部121から離れている場合、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の蒸発が抑制されてしまう。
このため、本実施形態の機器用流体回路10は、組電池BPの熱が機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体に伝達されるように、作動流体の液面が機器用熱交換器12の機器近接部121に接する構成となっている。すなわち、本実施形態の機器用流体回路10は、組電池BPの冷却時において、機器用熱交換器12の内部空間が、気泡を含む液状の作動流体で満たされる構成となっている。
例えば、図4に示すように、機器用熱交換器12が中空状の容器で構成されている場合、組電池BPの冷却時において、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液面LSが、組電池BPに近接する機器近接部121に接する構成となっている。なお、機器用熱交換器12は、中空状の容器に限らず、熱交換チューブ等により複数の流路が形成される構成となっていてもよい。
図3に戻り、機器用熱交換器12は、ガス通路部16の下方側の端部が接続されるガス出口部122、および液通路部18の下方側の端部が接続される液入口部123を有している。本実施形態の機器用熱交換器12では、ガス出口部122および液入口部123が互いに対向する側面部に設けられている。また、本実施形態の機器用熱交換器12は、ガス出口部122および液入口部123が、鉛直方向DRgにおいて同様の高さとなる位置に設けられている。なお、本実施形態では、ガス出口部122が、機器用熱交換器12におけるガス通路部16が接続されるガス側接続部を構成し、液入口部123が、機器用熱交換器12における液通路部18が接続される液側接続部を構成している。
機器用熱交換器12は、アルミニウム、銅等の熱伝導性に優れた金属または合金によって構成されている。なお、機器用熱交換器12は、金属以外の材料によって構成することも可能であるが、少なくとも伝熱部を構成する機器近接部121を熱伝導性に優れた材料によって構成することが望ましい。
凝縮器14は、機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる熱交換器である。凝縮器14は、送風ファンBFから送風された送風空気とガス状の作動流体とを熱交換させて、ガス状の作動流体を凝縮させる空冷式の熱交換器で構成されている。
凝縮器14は、その内部で凝縮した液状の作動流体が自重によって機器用熱交換器12に移動するように、鉛直方向DRgにおいて機器用熱交換器12よりも上方側に配置されている。
凝縮器14は、ガス通路部16の上方側の端部が接続されるガス入口部141、および液通路部18の上方側の端部が接続される液出口部142を有している。本実施形態の凝縮器14では、ガス入口部141および液出口部142が鉛直方向DRgにおいて互いに対向する部位に設けられている。
また、本実施形態の凝縮器14は、鉛直方向DRgにおいてガス入口部141が液出口部142よりも上方側に位置するように設けられている。具体的には、本実施形態の凝縮器14は、ガス入口部141が凝縮器14における上端部に設けられ、液出口部142が凝縮器14における下端部に設けられている。
凝縮器14は、アルミニウム、銅等の熱伝導性に優れた金属または合金によって構成されている。なお、凝縮器14は、金属以外の材料を含んで構成されていてもよいが、少なくとも空気と熱交換する部位については、熱伝導性に優れた材料によって構成することが望ましい。
送風ファンBFは、車室内の空気または車室外の空気を機器用熱交換器12に向けて吹き出す装置である。送風ファンBFは、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部として機能する。送風ファンBFは、通電によって作動する電動ファンで構成されている。送風ファンBFは、制御装置100に接続され、制御装置100からの制御信号に基づいて送風能力が制御される。
ガス通路部16は、機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮器14に導くものである。ガス通路部16は、下方側の端部が機器用熱交換器12のガス出口部122に接続され、上方側の端部が凝縮器14のガス入口部141に接続されている。本実施形態のガス通路部16は、内部に作動流体が流通する流路が形成された配管で構成されている。なお、図面に示すガス通路部16は、あくまでも一例である。ガス通路部16は、車両への搭載性を考慮して適宜変更可能である。
液通路部18は、凝縮器14にて凝縮した液状の作動流体を機器用熱交換器12に導くものである。液通路部18は、下方側の端部が機器用熱交換器12の液入口部123に接続され、上方側の端部が凝縮器14の液出口部142に接続されている。本実施形態の液通路部18は、内部に作動流体が流通する流路が形成された配管で構成されている。
本実施形態の液通路部18は、凝縮器14側の部位が機器用熱交換器12側の部位の上方に位置している。また、本実施形態の液通路部18は、機器用熱交換器12側の部位が機器用熱交換器12の最も下方側の部位と同程度または上方側に位置するように構成されている。なお、図面に示す液通路部18は、あくまでも一例である。液通路部18は、車両への搭載性を考慮して適宜変更可能である。
ところで、サーモサイフォン方式の機器温調装置1では、凝縮器14側に存する作動流体の温度が組電池BPの電池温度Tbよりも高いと、凝縮器14における作動流体の凝縮、および機器用熱交換器12における作動流体の蒸発が殆ど生じない。すなわち、機器温調装置1は、機器用流体回路10における凝縮器14側に作動流体の温度が組電池BPの電池温度Tbよりも高い場合、組電池BPの冷却が実質的に停止される。
一方、サーモサイフォン方式の機器温調装置1では、凝縮器14側に存する作動流体の温度が組電池BPの電池温度Tbよりも低くなると、機器用熱交換器12にて作動流体が蒸発すると共に、凝縮器14にて作動流体が凝縮する。すなわち、機器温調装置1では、機器用流体回路10における凝縮器14側に作動流体の温度が組電池BPの電池温度Tbよりも低いと、組電池BPの電池温度Tbが最適温度範囲にあっても、組電池BPの冷却が継続される。
このため、サーモサイフォン方式の機器温調装置1では、凝縮器14における作動流体の温度が組電池BPの電池温度Tbよりも低い場合に、組電池BPの電池温度Tbが最適温度範囲以下まで低下することがある。
図2に示すように、組電池BPの電池温度Tbが過度に低下すると、組電池BPの内部抵抗が増加することで、組電池BPの入出力特性が低下してしまう。このため、組電池BPの電池温度Tbが過度に低下しないように対策を講じる必要がある。
これに対して、本実施形態の機器温調装置1には、組電池BPの電池温度Tbを上昇させることが可能に構成されている。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、図1、図3に示すように、機器用流体回路10に存する作動流体を加熱する加熱部20を備えている。
加熱部20は、機器用流体回路10に存する作動流体を加熱することで、液状の作動流体を蒸発させるものである。本実施形態の加熱部20は、機器用流体回路10のうち、機器用熱交換器12における組電池BPに近接する機器近接部121よりも下方側に位置する部位に配置されている。
具体的には、加熱部20は、機器用熱交換器12のガス出口部122および液入口部123の双方よりも下方側に配置されている。なお、機器用熱交換器12のガス出口部122および液入口部123が鉛直方向DRgにおいて異なる位置となる場合、加熱部20は、ガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方よりも下方側に配置される。
本実施形態の加熱部20は、機器用流体回路10のうち、ガス通路部16に設けられたタンク部161の下面部に配置されている。タンク部161は、機器用流体回路10の内部に存する液状の作動流体の一部を貯留するものである。このタンク部161は、ガス通路部16における下方側の部位に設けられている。
本実施形態では、加熱部20におけるタンク部161の下面部に対向する部位が放熱部位HAを構成している。加熱部20は、放熱部位HAが機器用熱交換器12のうち組電池BPと熱交換する熱交換部位の上端よりも下方に位置するように設定されている。具体的には、本実施形態の放熱部位HAは、機器近接部121の下端よりも下方に位置するように設定されている。
本実施形態の加熱部20は、通電により発熱する電気ヒータで構成されている。加熱部20は、後述する制御装置100によって、その作動が制御される。なお、加熱部20は、電気ヒータに限らず、例えば、電力変換装置、走行用モータ等の機器、エンジンの排熱を放熱させる放熱器で構成されていてもよい。
ところで、機器温調装置1では、組電池BPの暖機時に、組電池BPの温度分布が拡大してしまうことがある。本発明者らは、組電池BPの暖機時に組電池BPの温度分布が生ずる要因について鋭意検討した。この結果、組電池BPの温度分布は、機器用熱交換器12の機器近接部121における広範囲の部位に液状の作動流体が接することで、作動流体の熱が組電池BP側に充分に放熱されないことに起因することが判った。
本発明者らは、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量を調整することで組電池BPの温度分布を抑制可能であると考え、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整可能な構成を案出した。
本実施形態の機器温調装置1には、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整するために、液通路部18に液通路部18を開閉する液通路開閉弁30が設けられている。液通路開閉弁30は、制御装置100によって制御される電気式の弁機構で構成されている。具体的には、本実施形態の液通路開閉弁30は、通電状態で閉弁し、非通電状態で開弁するノーマルオープン型の電磁弁で構成されている。
機器用熱交換器12は、液通路開閉弁30にて液通路部18が開放されると、凝縮器14にて凝縮した液状の作動流体が供給される。また、機器用熱交換器12は、液通路開閉弁30にて液通路部18が閉鎖されると、凝縮器14にて凝縮した液状の作動流体の供給が停止される。このため、液通路開閉弁30は、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の液量を調整する液量調整部として機能する。
本実施形態の機器温調装置1では、組電池BPの暖機が不要となる条件が成立した際に、機器用流体回路10における液通路開閉弁30よりも上方側に位置する部位の一部が貯液部として機能するように、液通路部18を閉鎖する。
ここで、本実施形態の凝縮器14は、組電池BPの温度調整が不要となる条件が成立した際に、液状の作動流体を貯留可能なように、ガス入口部141が液出口部142よりも上方側に配置されている。すなわち、本実施形態の凝縮器14は、液通路開閉弁30よりも上方側に配置されると共に、ガス入口部141が液出口部142よりも上方側に配置されている。このため、凝縮器14は、組電池BPの温度調整が不要となる条件が成立し、液通路開閉弁30にて液通路部18が閉鎖された際に、液状の作動流体を貯留する貯液部として機能する。
本実施形態の機器温調装置1は、液通路開閉弁30にて液通路部18を閉鎖した際に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が所定の位置となるように、液状の作動流体を貯留する貯液部の内容積が設定されている。
ここで、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面は、貯液部の内容積によって変化する。そして、貯液部の内容積は、液通路部18において液通路開閉弁30を設ける位置によって変化する。
このため、液通路開閉弁30は、貯液部に液状の作動流体を貯留した際の機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、鉛直方向DRgにおける機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、液通路部18に設けられている。これにより、機器温調装置1は、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、鉛直方向DRgにおける機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整する構成となっている。
本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、組電池BPの冷却時に比べて、機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、機器用熱交換器12内部の作動流体の液量を調整する構成となっている。また、本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、加熱部20から受熱する受熱部位200の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
具体的には、液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、ガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方より上方に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整する構成となっている。
続いて、機器温調装置1の電子制御部を構成する制御装置100について図1を参照して説明する。図1に示す制御装置100は、プロセッサ、記憶部(例えば、ROM、RAM)を含むマイクロコンピュータと、その周辺回路から構成されている。なお、制御装置100の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。
制御装置100は、記憶部に記憶された制御プログラムに基づいて、各種演算、処理を行う。制御装置100は、出力側に接続された送風ファンBF、加熱部20、液通路開閉弁30等の各種機器の作動を制御する。
制御装置100は、その入力側に電池温度検出部101および凝縮器温度検出部102を含む各種センサ群が接続されている。
電池温度検出部101は、組電池BPの電池温度Tbを検出する温度センサで構成されている。なお、電池温度検出部101は、複数の温度センサで構成されていてもよい。この場合、電池温度検出部101は、例えば、複数の温度センサの検出値の平均値を制御装置100に出力する構成となっていてもよい。
凝縮器温度検出部102は、凝縮器14の内部に存する作動流体の温度を検出する温度センサで構成されている。凝縮器温度検出部102は、凝縮器14の内部に存する作動流体の温度を直接的に検出する構成に限らず、例えば、凝縮器14の表面温度を凝縮器14の内部に存する作動流体の温度として検出するように構成されていてもよい。
ここで、本実施形態の制御装置100は、その出力側に接続された各種制御機器を制御するハードウェアおよびソフトウェアで構成される複数の制御部を集約した装置である。制御装置100には、送風ファンBFの回転数を制御するファン制御部100a、加熱部20を制御する加熱制御部100b、液通路開閉弁30の開閉状態を制御する弁制御部100c等が集約されている。
次に、本実施形態の機器温調装置1の作動について、図5のフローチャートを参照して説明する。図5に示す制御処理は、車両の走行中に制御装置100によって所定の周期で実行される。勿論、機器温調装置1は、図5に示す制御処理が、駐車中に制御装置100に実行される構成となっていてもよい。なお、図5に示す各制御ステップは、制御装置100が実行する各種機能を実現する機能実現部を構成している。
図5に示すように、制御装置100は、まず、ステップS110にて、各種センサ信号を読み込む。具体的には、ステップS110の処理では、電池温度検出部101で検出された組電池BPの電池温度Tb、および凝縮器温度検出部102で検出された凝縮器14の内部に存する作動流体の温度を読み込む。
続いて、制御装置100は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立したか否かを判定する。本実施形態では、組電池BPの暖機が必要となる条件として、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された組電池BPの許容下限温度Tbminよりも低い際に成立する条件を採用している。すなわち、制御装置100は、ステップS112にて、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された組電池BPの許容下限温度Tbminよりも低いか否かを判定する。許容下限温度Tbminは、例えば、組電池BPの電池温度Tbが低下しても組電池BPの入出力特性が悪化し難い温度(例えば、10℃)に設定される。
ステップS112の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbmin以上と判定された場合、制御装置100は、ステップS114にて、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された冷却必要温度Tbthよりも高いか否かを判定する。冷却必要温度Tbthは、例えば、組電池BPの電池温度Tbが上昇しても組電池BPの入出力特性が悪化し難い温度(例えば、40℃)に設定される。
ステップS114の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbthよりも高いと判定された場合、機器温調装置1は、組電池BPを冷却する冷却モードに移行する。すなわち、ステップS114の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbthよりも高いと判定された場合、制御装置100は、ステップS116にて液通路開閉弁30を開放状態にすると共に、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS118にて、送風ファンBFを作動させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を開始する。
機器温調装置1では、冷却モード時に、車両の走行時の自己発熱等によって組電池BPの電池温度Tbが上昇すると、組電池BPの熱が機器用熱交換器12に移動する。機器用熱交換器12では、組電池BPから吸熱することで液状の作動流体の一部が蒸発する。組電池BPは、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の蒸発潜熱によって冷却され、その温度が低下する。
機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体は、機器用熱交換器12のガス出口部122からガス通路部16に流出し、図6の矢印Fcgで示すように、ガス通路部16を介して凝縮器14へ移動する。
凝縮器14では、送風ファンBFからの送風空気に放熱することで、ガス状の作動流体が凝縮する。凝縮器14の内部では、ガス状の作動流体が液化して作動流体の比重が増大する。これにより、凝縮器14の内部で液化した作動流体は、その自重によって凝縮器14の液出口部142に向かって下降する。
凝縮器14で凝縮した液状の作動流体は、凝縮器14の液出口部142から液通路部18に流出し、図6の矢印Fclで示すように、液通路部18を介して機器用熱交換器12へ移動する。そして、機器用熱交換器12では、液通路部18を介して液入口部123から流入した液状の作動流体の一部が組電池BPから吸熱することで蒸発する。
このように、機器温調装置1は、冷却モード時に、作動流体がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器12と凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
ここで、冷却モード時には、液通路開閉弁30が開放されている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部空間が、気泡を含む液状の作動流体で満たされる。すなわち、冷却モード時には、機器用熱交換器12のうち組電池BPと熱交換する部位の内側に液状の作動流体が接する状態になっている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
機器温調装置1は、圧縮機等による作動流体の循環に要する駆動力がなくても、機器用流体回路10の内部を作動流体が自然循環する構成となっている。このため、機器温調装置1は、冷凍サイクル等に比べて、電力消費量および騒音の双方を抑えた効率のよい組電池BPの温度調整を実現することができる。
図5に戻り、ステップS114の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbth以下と判定された場合、機器温調装置1は、凝縮器14における作動流体の放熱を停止する。
具体的には、ステップS114の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbth以下と判定された場合、制御装置100は、ステップS120にて液通路開閉弁30を開放状態にすると共に、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS122にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。
機器温調装置1は、送風ファンBFの作動が停止されても、凝縮器14の内部に存する作動流体の温度が、組電池BPの電池温度Tbよりも高い場合、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。すなわち、機器温調装置1では、凝縮器14の内部に存する作動流体の温度が、組電池BPの電池温度Tbよりも高いと、冷却モード時と同様に、組電池BPの冷却が維持される。
このため、冬期等に凝縮器14の周囲が低温となり、凝縮器14の温度が低くなる場合、機器温調装置1による組電池BPの冷却が継続されることで、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminを下回ってしまう可能性がある。
これに対して、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPが過度に低くならないように、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminよりも低下すると、暖機モードに移行する。すなわち、ステップS112の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminより低いと判定された場合、制御装置100は、ステップS124にて、液通路開閉弁30を閉鎖状態にすると共に、加熱部20による作動流体の加熱を開始する。また、制御装置100は、ステップS126にて、送風ファンBFを作動させて、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱を開始する。
本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に、液通路開閉弁30によって液通路部18が閉鎖される。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に、機器用熱交換器12への液状の作動流体の供給が停止される。そして、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱が開始されると、凝縮器14の内部に液状の作動流体が貯留される。
機器温調装置1では、凝縮器14に貯留される液状の作動流体が増加するに伴って、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体が減少する。これにより、本実施形態の機器温調装置1では、図7に示すように、機器用熱交換器12の機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面LSが機器近接部121の下方側まで低下する。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に液通路開閉弁30が閉鎖されることで、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなる。
加えて、本実施形態の機器温調装置1は、液通路開閉弁30を閉鎖したとしても、加熱部20から受熱する受熱部位200に液状の作動流体が存する。このため、機器温調装置1では、加熱部20によって加熱されることで蒸発した作動流体が、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で凝縮する。つまり、機器温調装置1では、暖機モード時に、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で作動流体が凝縮し、その際の作動流体の熱が組電池BPに放熱されることで、組電池BPが加熱される。
以下、本実施形態の機器温調装置1の詳細な作動について、図8を参照して説明する。図8では、紙面左上に組電池BPの暖機の初期段階ES、紙面右上に第1中間段階MS1、紙面左下に第2中間段階MS2、紙面右下に安定段階SSにおける機器温調装置1の作動状態を図示している。機器温調装置1は、暖機モード時に、初期段階ES、第1中間段階MS1、第2中間段階MS2、安定段階SSの順に作動状態が移行する。
図8に示すように、初期段階ESでは、加熱部20による作動流体の加熱によって、タンク部161に貯留された液状の作動流体が蒸発する。この際、機器用熱交換器12の機器近接部121付近に液状の作動流体が存在するので、作動流体の熱は、組電池BP側に充分に放熱されない。
次の第1中間段階MS1では、液通路開閉弁30によって液通路部18が閉鎖された状態で、凝縮器14が冷却されることで、凝縮器14に液状の作動流体が徐々に貯留される。これにより、機器用熱交換器12に存する作動流体の液量が減少する。また、第1中間段階MS1では、機器用熱交換器12に存する液状の作動流体がタンク部161に流れ込むことで、タンク部161に貯留された液状の作動流体の蒸発が継続される。
次の第2中間段階MS2では、凝縮器14に液状の作動流体が増加することで、機器用熱交換器12に存する作動流体の液面LSが、機器近接部121よりも下方に低下する。これにより、加熱部20によって加熱されることで蒸発した作動流体が、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で凝縮することで、組電池BPの加熱が開始される。
次の安定段階SSでは、凝縮器14の全体に液状の作動流体が貯留されることで、凝縮器14における作動流体の凝縮が停止される。すなわち、安定段階SSでは、機器用熱交換器12の内部だけで作動流体の凝縮が発生する。
これにより、安定段階SSでは、加熱部20からの熱量の殆ど全てが、組電池BPの暖機に使用されることになり、初期段階等に比べて組電池BPの暖機モード時におけるエネルギ効率が向上する。
以上説明した本実施形態の機器温調装置1は、機器用流体回路10に存する作動流体を加熱する加熱部20と、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部として機能する液通路開閉弁30と、を備える。そして、液通路開閉弁30は、暖機モード時に、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12のうち組電池BPと熱交換する部位の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する。
これによると、機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における組電池BPに近接する部位に液状の作動流体が存在しないように、液通路開閉弁30によって機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を調整可能となる。
このように、本実施形態の機器温調装置1では、組電池BPの暖機時において、機器用熱交換器12における作動流体の液量を調整することで、組電池BPの暖機時における組電池BPの温度分布の拡大を抑えることができる。
特に、本実施形態の機器温調装置1は、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する部位の内側のガス状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側における作動流体が凝縮する範囲を拡大させることができる。
したがって、本実施形態の機器温調装置1によれば、組電池BPの暖機時において、組電池BPを広範囲で加熱することができるので、組電池BPの暖機時における組電池BPの温度分布の拡大を抑えることができる。
また、組電池BPの冷却時には、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する部位の内側の液状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側で冷媒を蒸発させることができる。これによると、液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
また、機器温調装置1は、加熱部20の放熱部位HAが、機器用熱交換器12の機器近接部121の上端よりも下方に位置している。そして、液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、加熱部20から受熱する受熱部位200の少なくとも一部に作動流体が存するように、機器用熱交換器121の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、加熱部20が機器用熱交換器12の機器近接部121よりも下方に位置する部位に配置されており、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に加熱部20によって液状の作動流体を加熱する構成となっている。
これによると、組電池BPの暖機時には、受熱部位200に存する液状の作動流体を加熱部20によって蒸発させると共に、蒸発したガス状の作動流体を機器用熱交換器12の機器近接部121で凝縮させることができる。このため、組電池BPの暖機を効率よく行うことが可能となる。
具体的には、本実施形態では、加熱部20の放熱部位HAが鉛直方向DRgにおいて機器用熱交換器12におけるガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方よりも下方側に配置されている。
これによると、機器用流体回路10に存する液状の作動流体が加熱部20側に流れ易くなると共に、加熱部20にて加熱された蒸発したガス状の作動流体が機器用熱交換器12側に流れ易くなる。このため、本実施形態の機器温調装置1では、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12を介して作動流体の熱を組電池BPに放熱させることが可能となる。
さらに、機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が加熱部20の放熱部位HAと機器近接部121との間に位置するように、液通路開閉弁30によって機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する。
これによると、組電池BPの暖機時には、加熱部20によって蒸発したガス状の作動流体を組電池BPに近接する機器近接部121で凝縮させることができるので、機器用熱交換器12を介して作動流体の熱を組電池BPに放熱させることが可能となる。この際、組電池BPの暖機時には、組電池BPが機器用熱交換器12におけるガス状の作動流体が存在する部位に近接することになるので、組電池BPの温度分布を充分に抑制することができる。
具体的には、機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の液面がガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方よりも上方に位置するように、液通路開閉弁30によって機器用熱交換器12の内部の液量を調整する構成となっている。
これによれば、組電池BPの暖機時には、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体が、ガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方を介して加熱部20側に流れ易くなる。このため、機器温調装置1では、加熱部20の加熱によって適切に液状の作動流体を蒸発させることができる。
また、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、機器用熱交換器12への液状の作動流体の供給が停止されるように、液通路開閉弁30によって液通路部18を閉鎖する構成となっている。
このような構成では、機器用熱交換器12への液状の作動流体の供給が停止されると共に、液状の作動流体が液通路開閉弁30の上方側に貯留されることで、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を減少させることができる。これにより、組電池BPの暖機時には、加熱部20によって蒸発したガス状の作動流体を組電池BPに近接する機器近接部121で凝縮させることができるので、機器用熱交換器12を介して作動流体の熱を組電池BPに放熱させることが可能となる。
ここで、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、凝縮器14における作動流体の放熱量が増加するように、送風ファンBFを作動させる構成となっている。これによると、組電池BPの暖機時に、凝縮器14における液状の作動流体の貯液量が増加するので、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を早期に減少させることができる。
また、本実施形態では、作動流体として、飽和温度が低下すると、ガス密度に対する液密度の密度比が大きくなる特性を有する冷媒(例えば、R134a、R1234yf)を採用している。このような特性を有する作動流体を用いる場合、組電池BPの電池温度Tbが低下するような環境条件下において、機器用流体回路10内の液量が少なくなる。このため、組電池BPの暖機時において、機器用流体回路10内における液状の作動流体を貯留するのに必要な体積を小さくすることができる。すなわち、作動流体として、飽和温度の低下に伴って液密度に対するガス密度の密度比が大きくなる特性を有するものを用いる場合、機器温調装置10の体格を抑えることが可能となる。
(第1実施形態の変形例)
以下、第1実施形態の機器温調装置1の第1〜第9変形例について、図9〜図17を参照して説明する。なお、本変形例で説明する内容は、特に支障が生じない範囲であれば、後述する第2〜第4実施形態の機器温調装置1に適用可能である。
以下、第1実施形態の機器温調装置1の第1〜第9変形例について、図9〜図17を参照して説明する。なお、本変形例で説明する内容は、特に支障が生じない範囲であれば、後述する第2〜第4実施形態の機器温調装置1に適用可能である。
(第1変形例)
上述の第1実施形態では、機器用流体回路10のガス通路部16にタンク部161を設け、当該タンク部161の下面部に加熱部20を配置する構成を例示したが、これに限定されない。
上述の第1実施形態では、機器用流体回路10のガス通路部16にタンク部161を設け、当該タンク部161の下面部に加熱部20を配置する構成を例示したが、これに限定されない。
機器温調装置1は、例えば、図9に示すように、ガス通路部16にタンク部161が設けられていない構成となっていてもよい。この場合、加熱部20は、単にガス通路部16の下方側の部位に配置すればよい。これによると、ガス通路部16にタンク部161を設ける必要がないので、機器温調装置1の簡素化を図ることができる。
(第2変形例)
また、機器温調装置1は、例えば、図10に示すように、ガス通路部16における下方側の部位に、U字状に曲折した部位を設け、当該部位に加熱部20を配置する構成となっていてもよい。このように、ガス通路部16における液状の作動流体が流入し易いU字状に曲折した部位を加熱部20によって加熱する構成とすれば、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12に対してガス状の作動流体を充分に供給することができる。
また、機器温調装置1は、例えば、図10に示すように、ガス通路部16における下方側の部位に、U字状に曲折した部位を設け、当該部位に加熱部20を配置する構成となっていてもよい。このように、ガス通路部16における液状の作動流体が流入し易いU字状に曲折した部位を加熱部20によって加熱する構成とすれば、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12に対してガス状の作動流体を充分に供給することができる。
(第3変形例)
上述の第1実施形態では、加熱部20によって機器用流体回路10におけるガス通路部16に存する液状の作動流体を加熱する構成を例示したが、これに限定されない。
上述の第1実施形態では、加熱部20によって機器用流体回路10におけるガス通路部16に存する液状の作動流体を加熱する構成を例示したが、これに限定されない。
機器温調装置1は、例えば、図11に示すように、加熱部20を機器用熱交換器12の下面部に配置し、加熱部20によって機器用流体回路10における機器用熱交換器12の下面部側に存する液状の作動流体を加熱する構成となっていてもよい。
(第4変形例)
また、機器温調装置1は、例えば、図12に示すように、液通路部18にタンク部181を設け、当該タンク部181の下面部に加熱部20を配置することで、加熱部20によって液通路部18に存する液状の作動流体を加熱する構成となっていてもよい。なお、機器温調装置1は、液通路部18にタンク部181が設けられていない構成となっていてもよい。この場合、加熱部20は、単に液通路部18の下方側の部位に配置すればよい。
また、機器温調装置1は、例えば、図12に示すように、液通路部18にタンク部181を設け、当該タンク部181の下面部に加熱部20を配置することで、加熱部20によって液通路部18に存する液状の作動流体を加熱する構成となっていてもよい。なお、機器温調装置1は、液通路部18にタンク部181が設けられていない構成となっていてもよい。この場合、加熱部20は、単に液通路部18の下方側の部位に配置すればよい。
(第5変形例)
上述の第1実施形態では、機器用流体回路10に存する作動流体を単一の加熱部20で加熱する構成を例示したが、これに限定されない。
上述の第1実施形態では、機器用流体回路10に存する作動流体を単一の加熱部20で加熱する構成を例示したが、これに限定されない。
機器温調装置1は、機器用流体回路10に存する作動流体を複数の加熱部20で加熱する構成となっていてもよい。例えば、機器温調装置1は、図13に示すように、ガス通路部16および液通路部18の双方にタンク部161、181を設け、当該タンク部161、181それぞれの下面部に加熱部20A、20Bが配置された構成となっていてもよい。なお、本変形例における受熱部位200A、200Bは、各タンク部161、181の下面部となる。
(第6変形例)
また、機器温調装置1は、図14に示すように、ガス通路部16および液通路部18の双方にタンク部161、181が設けられていない構成となっていてもよい。この場合、加熱部20A、20Bは、単にガス通路部16および液通路部18それぞれの下方側の部位に配置すればよい。なお、本変形例における受熱部位200A、200Bは、各通路部16、18における加熱部20A、20Bに対向する部位となる。
また、機器温調装置1は、図14に示すように、ガス通路部16および液通路部18の双方にタンク部161、181が設けられていない構成となっていてもよい。この場合、加熱部20A、20Bは、単にガス通路部16および液通路部18それぞれの下方側の部位に配置すればよい。なお、本変形例における受熱部位200A、200Bは、各通路部16、18における加熱部20A、20Bに対向する部位となる。
(第7変形例)
上述の第1実施形態では、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部として送風ファンBFを例示したが、放熱量調整部は、送風ファンBFに限定されない。
上述の第1実施形態では、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部として送風ファンBFを例示したが、放熱量調整部は、送風ファンBFに限定されない。
放熱量調整部は、図15に示すように、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの低温の冷媒が流通する冷媒側熱交換器HECで構成されていてもよい。この場合、冷凍サイクルにおける圧縮機の回転数を増減することで、凝縮器14における放熱量が変化する。このため、図15に示す冷媒側熱交換器HECを放熱量調整部とする場合、圧縮機の回転数を制御する構成が放熱量調整部を制御する制御部を構成することになる。
(第8変形例)
また、放熱量調整部は、図16に示すように、冷却水回路を流れる低温の不凍液が流通する水側熱交換器HELで構成されていてもよい。この場合、冷却水回路における水ポンプの回転数を増減することで、凝縮器14における放熱量が変化する。このため、図16に示す水側熱交換器HELを放熱量調整部とする場合、水ポンプの回転数を制御する構成が放熱量調整部を制御する制御部を構成することになる。
また、放熱量調整部は、図16に示すように、冷却水回路を流れる低温の不凍液が流通する水側熱交換器HELで構成されていてもよい。この場合、冷却水回路における水ポンプの回転数を増減することで、凝縮器14における放熱量が変化する。このため、図16に示す水側熱交換器HELを放熱量調整部とする場合、水ポンプの回転数を制御する構成が放熱量調整部を制御する制御部を構成することになる。
(第9変形例)
上述の第1実施形態では、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、機器用熱交換器12への液状の作動流体の供給を停止した状態で、凝縮器14における放熱量を増加させる構成を例示したが、これに限定されない。
上述の第1実施形態では、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、機器用熱交換器12への液状の作動流体の供給を停止した状態で、凝縮器14における放熱量を増加させる構成を例示したが、これに限定されない。
本変形例の機器温調装置1は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立し、且つ、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、凝縮器14における作動流体の放熱量を減少させる構成となっている。
以下、本変形例の機器温調装置1の作動について、図17のフローチャートを参照して説明する。図17に示す制御処理は、制御装置100によって実行される。図17に示す制御処理のうち、ステップS110〜S126の処理は、第1実施形態で説明した図5のステップS110〜ステップS126の処理と同様である。このため、本実施形態では、ステップS110〜S126の処理について、その説明を省略、または簡略化して説明する。
図17に示すように、制御装置100は、ステップS126にて送風ファンBFを作動させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を開始した後、ステップS128にて機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したか否かを判定する。すなわち、制御装置100は、ステップS128にて、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立したか否かを判定する。
具体的には、本変形例の制御装置100は、送風ファンBFを作動させてから所定の基準時間が経過した際に、ステップS128にて、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定する。
ここで、ステップS128の処理は、ステップS126にて送風ファンBFを作動させてからの経過時間によらず、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したか否かを判定する処理となっていてもよい。
例えば、制御装置100は、ステップS126で送風ファンBFを作動させた後、組電池BPの電池温度Tbが所定の温度まで上昇した際に、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定する構成となっていてもよい。
また、制御装置100は、実際の機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量を監視し、当該液量が所定の基準量を上回った際に、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定する構成となっていてもよい。
ステップS128にて機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定された場合、制御装置100は、ステップS130にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本変形例の機器温調装置1では、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立し、且つ、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、凝縮器14における作動流体の放熱量を減少させる構成となっている。すなわち、本変形例の機器温調装置1では、機器用熱交換器12への液状の作動流体の供給が停止した後、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回ると、凝縮器14における放熱量が減少する。
このような構成では、加熱部20にて加熱されて蒸発したガス状の作動流体が凝縮器14側に流れ込むことが抑制されることで、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を適量に維持することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図18、図19を参照して説明する。本実施形態は、機器温調装置1にガス通路部16を開閉するガス通路開閉弁32が設けられている点が第1実施形態と相違している。
次に、第2実施形態について、図18、図19を参照して説明する。本実施形態は、機器温調装置1にガス通路部16を開閉するガス通路開閉弁32が設けられている点が第1実施形態と相違している。
図18に示すように、本実施形態の機器温調装置1は、ガス通路部16にガス通路部16を開閉するガス通路開閉弁32が設けられている。ガス通路開閉弁32は、制御装置100によって制御される電気式の弁機構で構成されている。具体的には、本実施形態のガス通路開閉弁32は、通電状態で閉弁し、非通電状態で開弁するノーマルオープン型の電磁弁で構成されている。
本実施形態のガス通路開閉弁32は、加熱部20によって加熱されることで蒸発したガス状の作動流体が、ガス通路部16を介して凝縮器14に流入しないように、ガス通路部16におけるタンク部161よりも凝縮器14側の部位に設けられている。
本実施形態の機器用熱交換器12は、ガス通路開閉弁32にてガス通路部16が開放されると凝縮器14にガス状の作動流体が供給され、ガス通路開閉弁32にてガス通路部16が閉鎖されると凝縮器14へのガス状の作動流体の供給が停止される。
以下、本実施形態の機器温調装置1の作動について、図19のフローチャートを参照して説明する。図19に示す制御処理は、制御装置100によって実行される。図19に示す制御処理のうち、ステップS110〜S114の処理は、第1実施形態で説明した図5のステップS110〜ステップS114の処理と同様である。このため、本実施形態では、ステップS110〜S114の処理について、その説明を省略、または簡略化して説明する。
図19に示すように、本実施形態の機器温調装置1は、ステップS114の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbthよりも高いと判定された場合、組電池BPを冷却する冷却モードに移行する。すなわち、ステップS114にて組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbthよりも高いと判定された場合、制御装置100は、ステップS116Aにて各通路開閉弁30、32を開放状態にすると共に、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS118にて、送風ファンBFを作動させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を開始する。
一方、ステップS114の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbth以下と判定された場合、制御装置100は、ステップS120Aにて各通路開閉弁30、32を開放状態にすると共に、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS122にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。
また、本実施形態の機器温調装置1は、ステップS112の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminよりも低下すると、暖機モードに移行する。すなわち、制御装置100は、ステップS124Aにて、液通路開閉弁30を閉鎖状態とし、ガス通路開閉弁32を開放状態とした上で、加熱部20による作動流体の加熱を開始する。そして、制御装置100は、ステップS126にて、送風ファンBFを作動させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を開始する。
ステップS126にて送風ファンBFを作動させた後、制御装置100は、ステップS128にて機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したか否かを判定する。すなわち、制御装置100は、ステップS128にて、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立したか否かを判定する。
ステップS128で作動流体の液量の調整が完了したと判定された場合、制御装置100は、ステップS130Aにて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止すると共に、ガス通路開閉弁32を閉鎖状態に制御する。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置1では、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立し、且つ、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、ガス通路開閉弁32によってガス通路部16を閉鎖する構成となっている。
これによると、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回ると、加熱部20にて加熱されて蒸発したガス状の作動流体が凝縮器14側に流れ込むことが抑制される。これにより、組電池BPの暖機時における機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を適量に維持することができる。
また、ガス通路開閉弁32によってガス通路部16を閉鎖した後は、加熱部20からの熱量の殆ど全てが、組電池BPの暖機に使用されることになるので、組電池BPの暖機モード時におけるエネルギ効率が向上する。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について、図20〜図22を参照して説明する。本実施形態では、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部を、液通路開閉弁30ではなく、機器用流体回路10の内容積を調整する容積調整部40で構成している点が第1実施形態と相違している。
次に、第3実施形態について、図20〜図22を参照して説明する。本実施形態では、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部を、液通路開閉弁30ではなく、機器用流体回路10の内容積を調整する容積調整部40で構成している点が第1実施形態と相違している。
図20、図21に示すように、本実施形態の機器温調装置1には、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を調整するために、容積調整部40が設けられている。なお、本実施形態の機器温調装置1には、液通路開閉弁30が設けられていない。
本実施形態の容積調整部40は、液状の作動流体を貯留する貯液部41、貯液部41の内部を摺動することで貯液部41の内容積を可変させる容量可変部42、および容量可変部42を駆動するアクチュエータ43を有している。
本実施形態の貯液部41は、機器用熱交換器12の下方部に設けられている。具体的には、本実施形態の貯液部41は、機器用熱交換器12の一部を下方側に膨出させた部位で構成されている。
本実施形態の貯液部41は、機器用熱交換器12における機器近接部121よりも下方側に設けられている。具体的には、本実施形態の貯液部41は、鉛直方向DRgにおいて機器用熱交換器12における機器近接部121よりも下方側であって、ガス出口部122および液入口部123の双方よりも下方側に設けられている。
本実施形態の容量可変部42は、貯液部41の内部を摺動可能なように、貯液部41の下方側に配置されたブロック状の部材で構成されている。アクチュエータ43は、貯液部41の内部における容量可変部42の位置を変更することで、貯液部41の内容積を増減させる。
具体的には、容積調整部40は、アクチュエータ43によって容量可変部42を最上部となる位置に移動させた際に貯液部41の内容積が実質的にゼロとなるように構成されている。また、容積調整部40は、アクチュエータ43によって容量可変部42を最下部となる位置に移動させた際に貯液部41の内容積が最大容積となるように構成されている。本実施形態の容積調整部40は、制御装置100によって、その作動が制御される。
本実施形態の機器温調装置1は、容量可変部42の位置変更によって、貯液部41における作動流体の貯液量を増減させることで、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量が増減する。
具体的には、本実施形態の機器温調装置1では、貯液部41の内容積を減少させると、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量が増加する。また、本実施形態の機器温調装置1では、貯液部41の内容積を増加させると、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量が減少する。
このように、本実施形態の機器温調装置1では、容積調整部40が、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部として機能する。なお、本実施形態で説明する容積調整部40は、一例であって、他の構成によって実現されていてもよい。
本実施形態の容積調整部40は、貯液部41に液状の作動流体を貯留した際の機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、鉛直方向DRgにおける機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、その最大容積が設定されている。
これにより、容積調整部40は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が鉛直方向DRgにおける機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整可能となっている。
本実施形態の容積調整部40は、組電池BPの暖機時に、組電池BPの冷却時に比べて、機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整する構成となっている。
また、本実施形態の容積調整部40は、組電池BPの暖機時に、加熱部20から受熱する受熱部位200の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
具体的には、容積調整部40は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、ガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方より上方に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整する構成となっている。
ここで、本実施形態の加熱部20は、容積調整部40の貯液部41の内部に存する作動流体が加熱されるように、貯液部41に近接する位置に配置されている。具体的には、本実施形態の加熱部20は、容積調整部40の貯液部41の下面部に配置されている。本実施形態の受熱部位200は、貯液部41の下面部となる。
続いて、本実施形態の機器温調装置1の制御装置100について、図20を参照して説明する。制御装置100は、出力側に接続された送風ファンBF、容積調整部40等の各種機器の作動を制御する。本実施形態の制御装置100には、送風ファンBFの回転数を制御するファン制御部100a等に加えて、容積調整部40の作動を制御する容量制御部100dが集約されている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。以下、本実施形態の機器温調装置1の作動について、図22のフローチャートを参照して説明する。図22に示す制御処理は、制御装置100によって所定の周期で実行される。図22に示す制御処理のうち、ステップS210〜S214の処理は、第1実施形態で説明した図5のステップS110〜ステップS114の処理と同様である。このため、本実施形態では、ステップS210〜S214の処理について、その説明を簡略化する。
図22に示すように、制御装置100は、まず、ステップS210にて、各種センサ信号を読み込む。続いて、制御装置100は、ステップS212にて、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された組電池BPの許容下限温度Tbminよりも低いか否かを判定する。
ステップS212の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbmin以上と判定された場合、制御装置100は、ステップS214にて、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された冷却必要温度Tbthよりも高いか否かを判定する。
ステップS214の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbthよりも高いと判定された場合、機器温調装置1は、組電池BPを冷却する冷却モードに移行する。すなわち、制御装置100は、ステップS216にて容積調整部40の貯液部41の内容積を最小化すると共に、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS218にて、送風ファンBFを作動させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を開始する。具体的には、ステップS216の処理では、制御装置100が、貯液部41の内容積が最小容積となるように容量可変部42の位置を制御する。
機器温調装置1では、冷却モード時に、車両の走行時の自己発熱等によって組電池BPの電池温度Tbが上昇すると、組電池BPの熱が機器用熱交換器12に移動する。機器用熱交換器12では、組電池BPから吸熱することで液状の作動流体の一部が蒸発する。組電池BPは、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の蒸発潜熱によって冷却され、その温度が低下する。この際、貯液部41の内容積が最小化されているので、機器用熱交換器12の内部では、液状の作動流体が機器近接部121付近で蒸発する。
機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体は、機器用熱交換器12のガス出口部122からガス通路部16に流出し、図21の矢印Fcgで示すように、ガス通路部16を介して凝縮器14へ移動する。
凝縮器14では、送風ファンBFからの送風空気に放熱することで、ガス状の作動流体が凝縮する。凝縮器14の内部では、ガス状の作動流体が液化して作動流体の比重が増大する。これにより、凝縮器14の内部で液化した作動流体は、その自重によって凝縮器14の液出口部142に向かって下降する。
凝縮器14で凝縮した液状の作動流体は、凝縮器14の液出口部142から液通路部18に流出し、図21の矢印Fclで示すように、液通路部18を介して機器用熱交換器12へ移動する。
このように、機器温調装置1は、冷却モード時に、作動流体がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器12と凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
ここで、冷却モード時には、容積調整部40の貯液部41の内容積が最小化されているため、機器用熱交換器12の内部空間が、気泡を含む液状の作動流体で満たされる。すなわち、冷却モード時には、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側に液状の作動流体が接する状態になっている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
図22に戻り、制御装置100は、ステップS214の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbth以下と判定された場合、機器温調装置1は、凝縮器14における作動流体の放熱を停止する。
具体的には、制御装置100は、ステップS220にて、貯液部41の内容積を最小化すると共に、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS222にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。
機器温調装置1は、送風ファンBFの作動が停止されても、凝縮器14の内部に存する作動流体の温度が、組電池BPの電池温度Tbよりも高い場合、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
ここで、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPが過度に低下しないように、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminよりも低下すると、暖機モードに移行する。すなわち、ステップS212の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminより低いと判定された場合、制御装置100は、ステップS224にて、貯液部41の内容積を最大化すると共に、加熱部20による作動流体の加熱を開始する。そして、制御装置100は、ステップS226にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。具体的には、ステップS224の処理では、制御装置100が、貯液部41の内容積が最大容積となるように容量可変部42を制御する。
機器温調装置1では、暖機モード時に、貯液部41の内容積が最大容積となる。このため、機器温調装置1では、図20に示すように、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、機器近接部121の下方側まで低下する。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に貯液部41の内容積が最大化されることで、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなる。
加えて、本実施形態の機器温調装置1は、貯液部41の内容積が最大化されたとしても、加熱部20から受熱する受熱部位200に液状の作動流体が存する。このため、機器温調装置1では、加熱部20によって加熱されることで蒸発した作動流体が、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で凝縮する。つまり、機器温調装置1では、暖機モード時に、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で作動流体が凝縮し、その際の作動流体の熱が組電池BPに放熱されることで、組電池BPが加熱される。
以上説明した本実施形態の機器温調装置1は、第1実施形態と共通の構成から奏される作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。特に、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、容積調整部40によって機器用流体回路10の内容積を増加させる構成となっている。
このように、組電池BPの暖機時に機器用流体回路10の内容積を増加させる構成とすれば、液状の作動流体が容積調整部40によって増加された空間に貯留されることで、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を減少させることができる。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、容積調整部40によって、暖機モード時に、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率を大きくすることができる。
これによると、組電池BPの暖機時には、加熱部20によって蒸発したガス状の作動流体を組電池BPに近接する機器近接部121で凝縮させることができるので、機器用熱交換器12を介して作動流体の熱を組電池BPに放熱させることが可能となる。この際、組電池BPの暖機時には、組電池BPが機器用熱交換器12におけるガス状の作動流体が存在する部位に近接することになるので、組電池BPの温度分布を充分に抑制することができる。
特に、組電池BPの暖機時には、加熱部20によって蒸発したガス状の作動流体を組電池BPと熱交換する部位の内側のガス状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側における冷媒が凝縮する範囲を拡大させることができる。
したがって、本実施形態の機器温調装置1によれば、組電池BPの暖機時において、組電池BPを広範囲で加熱することができるので、組電池BPの温度分布を充分に抑制することができる。
また、組電池BPの冷却時には、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する部位の内側の液状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側で冷媒を蒸発させることができる。これによると、液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
また、本実施形態の機器温調装置1では、内容積が変更可能な可変容量型の貯液部41が、鉛直方向DRgにおいて機器用熱交換器12の機器近接部121よりも下方側に設けられている。これによれば、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体がその自重によって貯液部41に流れ易くなるので、組電池BPの暖機時に機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を適切に減少させることが可能となる。
具体的には、本実施形態の機器温調装置1では、貯液部41が鉛直方向DRgにおいて機器用熱交換器12におけるガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方よりも下方側に設けられている。これによれば、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体が貯液部41に流れ込み易くなるので、組電池BPの暖機時に機器用熱交換器12から液状の作動流体を貯液部41に移動させることが可能となる。
また、本実施形態の機器温調装置1では、加熱部20が鉛直方向DRgにおいて貯液部41の下方側に配置されている。これによれば、加熱部20にて加熱されることで蒸発したガス状の作動流体が、貯液部41から機器用熱交換器12側に流れ易くなるので、機器用熱交換器12を介して作動流体の熱を組電池BPに移動させることが可能となる。
(第3実施形態の変形例)
上述の第3実施形態では、容積調整部40の貯液部41を機器用熱交換器12の下方側に設ける構成について例示したが、これに限定されない。
上述の第3実施形態では、容積調整部40の貯液部41を機器用熱交換器12の下方側に設ける構成について例示したが、これに限定されない。
機器温調装置1は、例えば、図23に示すように、ガス通路部16の下方側の部位に貯液部41Aが設けられた構成となっていてもよい。この場合、貯液部41Aは、機器用熱交換器12における機器近接部121よりも下方側に設けることが望ましい。
なお、機器温調装置1は、図示しないが、液通路部18の下方側の部位に貯液部41が設けられた構成となっていてもよい。この場合、貯液部41は、機器用熱交換器12における機器近接部121よりも下方側に設けることが望ましい。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について、図24〜図26を参照して説明する。本実施形態では、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部を、液通路開閉弁30ではなく、貯液部51、冷却機器54を含んだ構成としている点が第1実施形態と相違している。
次に、第4実施形態について、図24〜図26を参照して説明する。本実施形態では、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部を、液通路開閉弁30ではなく、貯液部51、冷却機器54を含んだ構成としている点が第1実施形態と相違している。
図24、図25に示すように、本実施形態の機器温調装置1には、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を調整するために、貯液部51、分岐通路部52、分岐接続部53、冷却機器54、分岐通路開閉弁55が設けられている。
貯液部51は、機器用流体回路10の内部に存する液状の作動流体を貯留するものである。貯液部51は、その内容積が一定となる固定容量型の容器で構成されている。貯液部51は、分岐通路部52および分岐接続部53を介して機器用流体回路10に接続されている。具体的には、貯液部51は、分岐通路部52および分岐接続部53を介して機器用流体回路10のガス通路部16に接続されている。
分岐接続部53は、機器用流体回路10に設けられた三方継手で構成されている。本実施形態の分岐接続部53は、機器用流体回路10のうち、機器用熱交換器12の鉛直方向DRgの最も上方側に位置する部位Huよりも上方側に位置する部位に設けられている。また、分岐通路部52は、一端側が貯液部51の上面部に接続され、他端側が分岐接続部53に接続されている。
冷却機器54は、貯液部51を冷却して、貯液部51の内部に存するガス状の作動流体を凝縮させる機器である。冷却機器54は、貯液部51の下面部に隣接して設けられている。
本実施形態の冷却機器54は、通電により冷熱を生じさせるペルチェ素子で構成されている。冷却機器54は、制御装置100によって、その作動が制御される。なお、冷却機器54は、ペルチェ素子に限らず、例えば、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの低温の冷媒が流通する熱交換器で構成されていてもよい。
ここで、機器用流体回路10に存するガス状の作動流体は、機器用流体回路10における低温となる部位にて凝縮する。このため、冷却機器54によって貯液部51が冷却されると、機器用流体回路10に存するガス状の作動流体が貯液部51で凝縮して貯留される。
このため、機器温調装置1では、冷却機器54によって貯液部51を冷却すると、機器用流体回路10に存する作動流体の液量が減少する。そして、機器用熱交換器12では、機器用流体回路10に存する作動流体の液量の減少に伴って、その内部の作動流体の液量も減少する。
一方、冷却機器54による貯液部51の冷却が停止されると、温度上昇に伴って貯液部51に貯留された液状の作動流体が機器用流体回路10に移動することで、機器用流体回路10に存する作動流体の液量が増加する。機器用熱交換器12では、機器用流体回路10に存する作動流体の液量の増加に伴って、その内部の作動流体の液量も増加する。
本実施形態の冷却機器54は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が機器近接部121の下方側に位置するように、貯液部41における液状の作動流体の貯液量を増加させる構成となっている。
本実施形態の機器温調装置1は、貯液部51に液状の作動流体を貯留した際の機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、鉛直方向DRgにおける機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、その最大容積が設定されている。
すなわち、機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、鉛直方向DRgにおける機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整可能となっている。
本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、組電池BPの冷却時に比べて、機器用熱交換器12のうち組電池BPと熱交換する部位の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、機器用熱交換器12内部の作動流体の液量を調整する。
また、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、加熱部20から受熱する受熱部位200の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
具体的には、機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、ガス出口部122および液入口部123の少なくとも一方より上方に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整可能となっている。
続いて、分岐通路開閉弁55は、貯液部51と機器用流体回路10との間における作動流体の移動を遮断する流体遮断部である。本実施形態の分岐通路開閉弁55は、分岐通路部52に設けられている。本実施形態の分岐通路開閉弁55は、制御装置100によって制御される電気式の弁機構で構成されている。具体的には、本実施形態の分岐通路開閉弁55は、通電状態で閉弁し、非通電状態で開弁するノーマルオープン型の電磁弁で構成されている。
続いて、本実施形態の機器温調装置1の制御装置100について、図24を参照して説明する。制御装置100は、出力側に接続された送風ファンBF、冷却機器54、分岐通路開閉弁55等の各種機器の作動を制御する。本実施形態の制御装置100には、送風ファンBFの回転数を制御するファン制御部100a等に加えて、冷却機器54の作動を制御する冷却制御部100e、分岐通路開閉弁55を制御する弁制御部100f等が集約されている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。以下、本実施形態の機器温調装置1の作動について、図26のフローチャートを参照して説明する。図26に示す制御処理は、制御装置100によって所定の周期で実行される。図26に示す制御処理のうち、ステップS310〜S314の処理は、第1実施形態で説明した図5のステップS110〜ステップS114の処理と同様である。このため、本実施形態では、ステップS310〜S314の処理について、その説明を簡略化する。
図26に示すように、制御装置100は、まず、ステップS310にて、各種センサ信号を読み込む。続いて、制御装置100は、ステップS312にて、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された組電池BPの許容下限温度Tbminよりも低いか否かを判定する。
ステップS312の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbmin以上と判定された場合、制御装置100は、ステップS314にて、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された冷却必要温度Tbthよりも高いか否かを判定する。
ステップS314の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbthよりも高いと判定された場合、機器温調装置1は、組電池BPを冷却する冷却モードに移行する。すなわち、制御装置100は、ステップS316にて、冷却機器54による貯液部51の冷却を停止すると共に、分岐通路開閉弁55を開放状態に制御し、さらに、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS318にて、送風ファンBFを作動させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を開始する。
機器温調装置1では、冷却モード時に、車両の走行時の自己発熱等によって組電池BPの電池温度Tbが上昇すると、組電池BPの熱が機器用熱交換器12に移動する。機器用熱交換器12では、組電池BPから吸熱することで液状の作動流体の一部が蒸発する。組電池BPは、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の蒸発潜熱によって冷却され、その温度が低下する。
機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体は、機器用熱交換器12のガス出口部122からガス通路部16に流出し、図25の矢印Fcgで示すように、ガス通路部16を介して凝縮器14へ移動する。
凝縮器14では、送風ファンBFからの送風空気に放熱することで、ガス状の作動流体が凝縮する。凝縮器14の内部では、ガス状の作動流体が液化して作動流体の比重が増大する。これにより、凝縮器14の内部で液化した作動流体は、その自重によって凝縮器14の液出口部142に向かって下降する。
凝縮器14で凝縮した液状の作動流体は、凝縮器14の液出口部142から液通路部18に流出し、図25の矢印Fclで示すように、液通路部18を介して機器用熱交換器12へ移動する。なお、冷却モード時には、冷却機器54による貯液部51の冷却が停止されているので、貯液部51では殆ど作動流体が凝縮しない。
このように、機器温調装置1は、冷却モード時に、作動流体がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器12と凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
ここで、冷却モード時には、貯液部51に対して殆ど液状の作動流体が貯留されないので、機器用熱交換器12の内部空間が、気泡を含む液状の作動流体で満たされる。すなわち、冷却モード時には、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側に液状の作動流体が接する状態になっている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
図26に戻り、制御装置100は、ステップS314の判定処理の結果、組電池BPの電池温度Tbが冷却必要温度Tbth以下と判定された場合、機器温調装置1は、凝縮器14における作動流体の放熱を停止する。
具体的には、制御装置100は、ステップS320にて、冷却機器54による貯液部51の冷却を停止すると共に、分岐通路開閉弁55を開放状態に制御し、さらに、加熱部20による作動流体の加熱を停止する。また、制御装置100は、ステップS322にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。
機器温調装置1は、送風ファンBFの作動が停止されても、凝縮器14の内部に存する作動流体の温度が、組電池BPの電池温度Tbよりも高い場合、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
ここで、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPが過度に低下しないように、組電池BPの電池温度Tbが許容下限温度Tbminよりも低下すると、暖機モードに移行する。すなわち、制御装置100は、ステップS324にて、冷却機器54による貯液部51の冷却を開始すると共に、分岐通路開閉弁55を開放状態に制御し、さらに、加熱部20による作動流体の加熱を開始する。また、制御装置100は、ステップS326にて、送風ファンBFの作動を停止させて、凝縮器14に存する作動流体の放熱を停止する。
本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に、分岐通路開閉弁55によって分岐通路部52が開放されると共に、加熱部20による作動流体の加熱が開始された状態で、冷却機器54による貯液部51の冷却が開始される。この際、制御装置100は、貯液部51の温度が凝縮器14の温度よりも低下するように冷却機器54を制御する。
機器温調装置1では、冷却機器54によって貯液部51が冷却されると、機器用流体回路10に存するガス状の作動流体が貯液部51で凝縮する。これにより、機器温調装置1では、図24に示すように、貯液部51にて凝縮された液状の作動流体が、貯液部51に貯留される。
機器温調装置1では、貯液部51に貯留される液状の作動流体が増加するに伴って、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体が減少する。これにより、機器温調装置1では、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が、機器近接部121の下方側まで低下する。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に貯液部51に液状の作動流体が貯留されることで、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなる。
加えて、本実施形態の機器温調装置1は、貯液部51に液状の作動流体が貯留されたとしても、加熱部20から受熱する受熱部位200に液状の作動流体が存する。このため、機器温調装置1では、加熱部20によって加熱されることで蒸発した作動流体が、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で凝縮する。つまり、機器温調装置1では、暖機モード時に、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で作動流体が凝縮し、その際の作動流体の熱が組電池BPに放熱されることで、組電池BPが加熱される。
図26に戻り、制御装置100は、ステップS326の処理後、ステップS328にて機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したか否かを判定する。すなわち、制御装置100は、ステップS328にて、機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立したか否かを判定する。
本実施形態の制御装置100は、ステップS324にて冷却機器54による貯液部51の冷却を開始した後、所定の基準時間が経過した際に、ステップS328にて機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定する。
ここで、ステップS328の処理は、ステップS324にて冷却機器54による貯液部51の冷却を開始してからの経過時間によらず、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したか否かを判定する処理となっていてもよい。
例えば、制御装置100は、ステップS324にて冷却機器54による冷却を開始した後、組電池BPの電池温度Tbが所定の温度まで上昇した際に機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定する構成となっていてもよい。
また、制御装置100は、実際の機器用熱交換器12の内部における作動流体の液量を監視し、当該液量が所定の基準量を上回った際に、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定する構成となっていてもよい。
ステップS328にて機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量の調整が完了したと判定された場合、制御装置100は、ステップS330にて、冷却機器54による貯液部51の冷却を停止すると共に、分岐通路開閉弁55を閉鎖状態に制御する。
以上説明した本実施形態の機器温調装置1は、第1実施形態と共通の構成から奏される作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。特に、本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機が必要となる条件が成立した際に、冷却機器54によって貯液部51を冷却して貯液部51における液状の作動流体の貯液量を増加させる構成となっている。
このように、組電池BPの暖機時に、貯液部51に貯留される液状の作動流体の貯留量を増加させる構成とすれば、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液量を減少させることができる。すなわち、本実施形態の機器温調装置1は、貯液部51における作動流体の貯液量を調整することで、暖機モード時に、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12のうち組電池BPと熱交換する部位の内側におけるガス状の作動流体の占有率を大きくすることができる。
これによると、組電池BPの暖機時には、加熱部20によって蒸発したガス状の作動流体を組電池BPに近接する機器近接部121で凝縮させることができるので、機器用熱交換器12を介して作動流体の熱を組電池BPに放熱させることが可能となる。この際、組電池BPの暖機時には、組電池BPが機器用熱交換器12におけるガス状の作動流体が存在する部位に近接することになるので、組電池BPの温度分布を充分に抑制することができる。
特に、組電池BPの暖機時には、加熱部20によって蒸発したガス状の作動流体を組電池BPと熱交換する部位の内側のガス状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側における冷媒が凝縮する範囲を拡大させることができる。
したがって、本実施形態の機器温調装置1によれば、組電池BPの暖機時において、組電池BPを広範囲で加熱することができるので、組電池BPの温度分布を充分に抑制することができる。
また、本実施形態の機器温調装置1は、暖機モード時に、貯液部51における液状の作動流体の貯液量が所定の基準量に達すると、分岐通路開閉弁55によって分岐通路部52を閉鎖する構成となっている。
これによれば、貯液部51に液状の作動流体を貯留した後に貯液部51と機器用流体回路10との間における作動流体の移動が遮断されるので、意図せずに貯液部51の内部の作動流体が機器用流体回路10に移動してしまうことを防止可能となる。
ここで、機器温調装置1は、分岐通路開閉弁55によって分岐通路部52を開閉可能な構成となっていることが望ましいが、これに限定されない。機器温調装置1は、分岐通路開閉弁55を備えない構成となっていてもよい。
また、上述の如く、冷却機器54は、貯液部51の下面部に隣接して設けることが望ましいが、これに限定されない。冷却機器54は、例えば、貯液部51の側面、または分岐通路部52の少なくとも一箇所に設けられていてもよい。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について、図27〜図32を参照して説明する。本実施形態では、機器用熱交換器12が組電池BPの側面部に対向する位置に配置される構成となっている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と相違する部分について主に説明する。
次に、第5実施形態について、図27〜図32を参照して説明する。本実施形態では、機器用熱交換器12が組電池BPの側面部に対向する位置に配置される構成となっている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と相違する部分について主に説明する。
図27、図28に示すように、本実施形態の機器用熱交換器12は、筒状の上タンク124、筒状の下タンク125、上タンク124と下タンク125とを連通する複数のチューブ126を含んで構成されている。なお、機器用熱交換器12は、複数のチューブ126に代えて、中空状の部材の内側に複数の流路を形成した部材により、上タンク124と下タンク125とが連通する構成となっていてもよい。
機器用熱交換器12を構成する各部材は、例えば、アルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属で構成されている。なお、機器用熱交換器12を構成する各部材は、金属以外の熱伝導性の高い材料で構成されていてもよい。
上タンク124は、機器用熱交換器12のうち、鉛直方向DRgの上側の部位に設けられている。上タンク124には、長手方向の一方側に、ガス通路部16の下方側の端部が接続されるガス出口部122が設けられている。ガス出口部122は、機器用熱交換器12におけるガス通路部16が接続されるガス側接続部を構成している。
下タンク125は、機器用熱交換器12のうち、鉛直方向DRgの下側の部位に設けられている。下タンク125には、長手方向の一方側に、液通路部18の下方側の端部が接続される液入口部123が設けられている。液入口部123は、機器用熱交換器12における液通路部18が接続される液側接続部を構成している。
機器用熱交換器12の外側には、電気絶縁性を有する熱伝導シート13を介して、組電池BPが設置されている。機器用熱交換器12は、熱伝導シート13によって、組電池BPとの絶縁性が確保されると共に、組電池BPとの間の熱抵抗が小さくなっている。
機器用熱交換器12は、鉛直方向DRgに直交する方向において、組電池BPと対向するように配置されている。本実施形態の機器用熱交換器12は、鉛直方向DRgに直交する方向において、組電池BPに対向する部位が、組電池BPと熱交換する機器近接部121を構成する。この機器近接部121は、組電池BPと機器用熱交換器12との間で熱を移動させる伝熱部である。本実施形態では、機器近接部121が、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する熱交換部位を構成する。機器近接部121は、組電池BPを構成する各電池セルBCに温度分布が生じないように、組電池BPの側面部の全体を覆う大きさを有している。なお、本実施形態の機器近接部121は、鉛直方向DRgに沿って延びている。
本実施形態の組電池BPは、端子TEが設けられた面の反対側の面が、熱伝導シート13を介して、機器用熱交換器12の機器近接部121に対向するように設置されている。組電池BPを構成する各電池セルBCは、鉛直方向DRgに交差する方向に並べられている。
本実施形態の機器温調装置1には、液通路部18に液通路開閉弁30が設けられている。液通路開閉弁30は、第1実施形態と同様に、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の液量を調整する液量調整部として機能する。
本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、組電池BPの冷却時に比べて、機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、機器用熱交換器12内部の作動流体の液量を調整する構成となっている。
また、本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、加熱部20から受熱する受熱部位200の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
図29に示すように、液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における液面が、熱交換部位122の上端位置Pe1よりも下方に位置するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
ここで、液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における液面が、熱交換部位122の下端位置Pe2よりも下方に位置するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっていることが望ましい。これによれば、機器近接部121の内側における作動流体が凝縮する範囲を最も拡大できる。
また、本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における液面が、加熱部20の放熱部位HAの下端位置Ph1よりも上方に位置するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
ここで、液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における液面が、加熱部20の放熱部位HAの下端位置Ph2よりも上方に位置するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっていることが望ましい。これによれば、加熱部20から液状の作動流体に熱を伝える面積を充分に確保することができる。
次に、本実施形態の機器温調装置1の作動について、図30〜図32を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置1は、図30に示すように、冷却モード時に、液通路開閉弁30が開放状態になると共に、加熱部20による作動流体の加熱が停止された状態で、送風ファンBFが作動する。
これにより、機器用熱交換器12では、組電池BPから吸熱することで液状の作動流体の一部が蒸発する。組電池BPは、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の蒸発潜熱によって冷却され、その温度が低下する。
機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体は、機器用熱交換器12のガス出口部122からガス通路部16に流出し、図30の矢印Fcgで示すように、ガス通路部16を介して凝縮器14へ移動する。
凝縮器14では、送風ファンBFからの送風空気に放熱することで、ガス状の作動流体が凝縮する。凝縮器14の内部では、ガス状の作動流体が液化して作動流体の比重が増大する。これにより、凝縮器14の内部で液化した作動流体は、その自重によって凝縮器14の液出口部142に向かって下降する。
凝縮器14で凝縮した液状の作動流体は、凝縮器14の液出口部142から液通路部18に流出し、図30の矢印Fclで示すように、液通路部18を介して機器用熱交換器12へ移動する。そして、機器用熱交換器12では、液通路部18を介して液入口部123から流入した液状の作動流体の一部が組電池BPから吸熱することで蒸発する。
このように、機器温調装置1は、冷却モード時に、作動流体がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器12と凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
ここで、冷却モード時には、液通路開閉弁30が開放されている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部空間が、気泡を含む液状の作動流体で満たされる。すなわち、冷却モード時には、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側に液状の作動流体が接する状態になっている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
また、本実施形態の機器温調装置1は、図31に示すように、暖機モード時に、液通路開閉弁30が閉鎖状態になると共に、加熱部20による作動流体の加熱が開始された状態で、送風ファンBFが作動する。
送風ファンBFの作動によって、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱が開始されると、凝縮器14の内部に液状の作動流体が貯留されることで、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が機器近接部121の上端よりも下方となる位置にまで低下する。
これにより、図32に示すように、機器温調装置1では、暖機モード時に、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなる。
加えて、本実施形態の機器温調装置1は、液通路開閉弁30を閉鎖したとしても、加熱部20から受熱する受熱部位200に液状の作動流体が存する。このため、機器温調装置1では、加熱部20によって加熱されることで蒸発した作動流体が、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で凝縮する。つまり、機器温調装置1では、暖機モード時に、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で作動流体が凝縮し、その際の作動流体の熱が組電池BPに放熱されることで、組電池BPが加熱される。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する部位の内側のガス状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側における作動流体が凝縮する範囲を拡大させることができる。このため、本実施形態の機器温調装置1によっても、組電池BPの暖機時において、組電池BPを広範囲で加熱することができるので、組電池BPの暖機時における組電池BPの温度分布の拡大を抑えることができる。
ここで、本実施形態では、液量調整部が液通路開閉弁30で構成される例について説明したが、これに限定されない。液量調整部は、第2〜第4実施形態で示したもので構成されていてもよい。
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について、図33〜図36を参照して説明する。本実施形態では、機器用流体回路10に対して、バイパス通路部19が追加されている点等が、第5実施形態と相違している。本実施形態では、第5実施形態と相違する部分について主に説明する。
次に、第6実施形態について、図33〜図36を参照して説明する。本実施形態では、機器用流体回路10に対して、バイパス通路部19が追加されている点等が、第5実施形態と相違している。本実施形態では、第5実施形態と相違する部分について主に説明する。
図33に示すように、本実施形態の機器用流体回路10は、凝縮器14を介することなく、機器用熱交換器12の上タンク124と下タンク125とを連通させるバイパス通路部19を含んで構成されている。
バイパス通路部19は、一端側が上タンク124に設けられた上接続部127に接続され、他端側が下タンク125に設けられた下接続部128に接続されている。なお、バイパス通路部19は、ガス通路部16の途中と液通路部18の途中とを接続する構成となっていてもよい。
バイパス通路部19は、バイパス通路部19に存する作動流体を加熱する加熱部20が設けられている。加熱部20は、放熱部位HAが、機器用熱交換器12における機器近接部121の上端よりも下方に位置するように設置されている。
本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、組電池BPの冷却時に比べて、機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、機器用熱交換器12内部の作動流体の液量を調整する構成となっている。
また、本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、加熱部20から受熱する受熱部位200の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
図34に示すように、液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における液面が、熱交換部位122の上端位置Pe1よりも下方に位置するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
また、本実施形態の液通路開閉弁30は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における液面が、加熱部20の放熱部位HAの下端位置Ph1よりも上方に位置するように、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている。
次に、本実施形態の機器温調装置1の作動について、図35、図36を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置1は、図35に示すように、冷却モード時に、液通路開閉弁30が開放状態になると共に、加熱部20による作動流体の加熱が停止された状態で、送風ファンBFが作動する。
これにより、機器用熱交換器12では、組電池BPから吸熱することで液状の作動流体の一部が蒸発する。組電池BPは、機器用熱交換器12の内部に存する作動流体の蒸発潜熱によって冷却され、その温度が低下する。
機器用熱交換器12にて蒸発したガス状の作動流体は、機器用熱交換器12のガス出口部122からガス通路部16に流出し、図35の矢印Fcgで示すように、ガス通路部16を介して凝縮器14へ移動する。
凝縮器14では、送風ファンBFからの送風空気に放熱することで、ガス状の作動流体が凝縮する。凝縮器14の内部では、ガス状の作動流体が液化して作動流体の比重が増大する。これにより、凝縮器14の内部で液化した作動流体は、その自重によって凝縮器14の液出口部142に向かって下降する。
凝縮器14で凝縮した液状の作動流体は、凝縮器14の液出口部142から液通路部18に流出し、図35の矢印Fclで示すように、液通路部18を介して機器用熱交換器12へ移動する。そして、機器用熱交換器12では、液通路部18を介して液入口部123から流入した液状の作動流体の一部が組電池BPから吸熱することで蒸発する。
ここで、凝縮器14で凝縮した液状の作動流体は、その一部がバイパス通路部19に流れるが、加熱部20が停止されているので、バイパス通路部19にて作動流体が気化しない。このため、冷却モード時に、バイパス通路部19に作動流体の流れは殆ど生じない。
このように、機器温調装置1は、冷却モード時に、作動流体がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器12と凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
冷却モード時には、液通路開閉弁30が開放されている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部空間が、気泡を含む液状の作動流体で満たされる。すなわち、冷却モード時には、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側に液状の作動流体が接する状態になっている。このため、冷却モード時には、機器用熱交換器12の内部に存する液状の作動流体の蒸発による吸熱効果によって、組電池BPを充分に冷却することができる。
また、本実施形態の機器温調装置1は、図36に示すように、暖機モード時に、液通路開閉弁30が閉鎖状態になると共に、加熱部20による作動流体の加熱が開始された状態で、送風ファンBFが作動する。
送風ファンBFの作動によって、凝縮器14の内部に存する作動流体の放熱が開始されると、凝縮器14の内部に液状の作動流体が貯留されることで、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が機器近接部121の上端よりも下方に低下する。これにより、機器温調装置1では、暖機モード時に、冷却モード時に比べて、機器用熱交換器12の機器近接部121の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなる。
この状態で、加熱部20によって、バイパス通路部19に存する作動流体が加熱される。そして、加熱部20で加熱されることで蒸発した作動流体は、上接続部127から機器用熱交換器12の内部に流入する。機器用熱交換器12の内部に流入したガス状の作動流体は、凝縮器14側に流れるものを除き、その殆どが機器用熱交換器12の機器近接部121付近で凝縮する。つまり、機器温調装置1では、暖機モード時に、機器用熱交換器12の機器近接部121付近で作動流体が凝縮し、その際の作動流体の熱が組電池BPに放熱されることで、組電池BPが加熱される。そして、機器用熱交換器121の機器近接部121付近で凝縮した作動流体は、下接続部128を介してバイパス通路部19に流出して、再び加熱部20で加熱される。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12における組電池BPと熱交換する部位の内側のガス状の作動流体と接する面積が増大するため、機器近接部121の内側における作動流体が凝縮する範囲を拡大させることができる。このため、本実施形態の機器温調装置1によっても、組電池BPの暖機時において、組電池BPを広範囲で加熱することができるので、組電池BPの暖機時における組電池BPの温度分布の拡大を抑えることができる。
ここで、本実施形態では、液量調整部が液通路開閉弁30で構成される例について説明したが、これに限定されない。液量調整部は、第2〜第4実施形態で示したもので構成されていてもよい。
また、本実施形態では、組電池BPの暖機時に、送風ファンBFが作動することで、凝縮器14における放熱量を増加させる例について説明したが、これに限定されない。凝縮器14周囲の温度が低い場合、送風ファンBFが作動していなくても、凝縮器14にて作動流体が凝縮することがある。このため、機器温調装置1は、組電池BPの暖機時に、凝縮器14における放熱量を増加させない構成となっていてもよい。このことは、第1実施形態等においても同様である。
(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
上述の第1実施形態では、液通路開閉弁30が電磁弁で構成される例について説明したが、液通路開閉弁30は、例えば、通電によらず作動する弁機構を有する機械式のバルブで構成されていてもよい。このことは、第2実施形態のガス通路開閉弁32および第4実施形態の分岐通路開閉弁55においても同様である。
上述の各実施形態では、機器用熱交換器12のガス出口部122および液入口部123を互いに対向する側面部に設ける例について説明したが、これに限定されない。ガス出口部122および液入口部123は、例えば、機器用熱交換器12の上面部に設けられていてもよい。
また、機器用熱交換器12のガス出口部122および液入口部123は、互いに鉛直方向DRgにおける高さが異なっていてもよい。この場合、ガス出口部122が液入口部123よりも高い位置となる構成とすることが望ましい。
上述の各実施形態の如く、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が機器近接部121と加熱部20の放熱部位HAとの間に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を液量調整部にて調整することが望ましいが、これに限定されない。液量調整部は、組電池BPの暖機時に、機器用熱交換器12の内部の作動流体の液面が少なくとも機器近接部121よりも下方側に位置するように、機器用熱交換器12の作動流体の液量を調整可能な構成となっていればよい。
上述の各実施形態では、機器温調装置1によって単一の組電池BPの温度を調整する例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置1は、複数の機器の温度を調整することが可能である。
上述の各実施形態では、組電池BPの暖機が必要となる条件として、組電池BPの電池温度Tbが予め設定された組電池BPの許容下限温度Tbminよりも低い際に成立する条件を採用しているが、これに限定されない。組電池BPの暖機が必要となる条件は、例えば、組電池BPの周囲の雰囲気温度が所定の温度以下となる際に成立する条件となっていてもよい。
上述の各実施形態では、本開示の機器温調装置1を車両に搭載された組電池BPの電池温度Tbを調整する装置に適用する例について説明したが、これに限定されない。すなわち、本開示の機器温調装置1の適用対象は、組電池BPに限らず、他の機器の温度を調整する装置に広く適用可能である。
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
(まとめ)
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、機器温調装置は、機器用流体回路10に存する作動流体を加熱する少なくとも1つの加熱部と、機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部と、を備える。
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、機器温調装置は、機器用流体回路10に存する作動流体を加熱する少なくとも1つの加熱部と、機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部と、を備える。
第2の観点によれば、機器温調装置は、機器用流体回路における加熱部から受熱する受熱部の少なくとも一部が、熱交換部位の上端よりも下方に位置している。そして、液量調整部は、温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、受熱部位の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、機器用熱交換器の内部に存する液量を調整する構成となっている。
これによると、温調対象機器の暖機時には、受熱部に存する液状の作動流体を加熱部によって蒸発させると共に、蒸発したガス状の作動流体を機器用熱交換器の熱交換部位で凝縮させることが可能となる。すなわち、本構成によれば、機器用熱交換器を介して作動流体の熱を温調対象機器に放熱させ易くなる。このため、温調対象機器の暖機を効率よく行うことが可能となる。
第3の観点によれば、機器温調装置の加熱部は、作動流体に放熱する放熱部位が、鉛直方向において機器用熱交換器におけるガス通路部が接続されるガス側接続部および液通路部が接続される液側接続部の少なくとも一方よりも下方側に配置されている。
これによれば、機器用熱交換器の内部に存する液状の作動流体が加熱部側に流れ易くなると共に、加熱部にて加熱されることで蒸発したガス状の作動流体が、機器用熱交換器側に流れ易くなる。このため、本開示の機器温調装置では、機器用熱交換器を介して作動流体の熱を温調対象機器に放熱させることが可能となる。
第4の観点によれば、機器温調装置の液量調整部は、温調対象機器の暖機時に、機器用熱交換器における作動流体の液面が各接続部の少なくとも一方よりも上方に位置するように、機器用熱交換器における作動流体の液量を調整可能となっている。
これによれば、温調対象機器の暖機時には、機器用熱交換器の内部に存する液状の作動流体が、ガス側接続部および液側接続部の少なくとも一方を介して加熱部側に流れ易くなるので、加熱部の加熱によって適切に液状の作動流体を蒸発させることができる。
第5の観点によれば、機器温調装置は、液通路部を開閉することで、機器用熱交換器への液状の作動流体の供給量を調整する液通路開閉弁を備える。そして、液通路開閉弁は、温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、機器用熱交換器への液状の作動流体の供給が停止されるように、液通路部を閉鎖する構成となっている。
このような構成では、機器用熱交換器への液状の作動流体の供給が停止されると共に、液状の作動流体が液通路開閉弁の上方側に貯留されることで、機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を減少させることができる。これにより、温調対象機器の暖機時には、加熱部によって蒸発したガス状の作動流体を温調対象機器と熱交換する熱交換部位で凝縮させることができるので、機器用熱交換器を介して作動流体の熱を温調対象機器に放熱させることが可能となる。
第6の観点によれば、機器温調装置の液量調整部は、凝縮器における作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部を含んで構成されている。そして、放熱量調整部は、温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、凝縮器における作動流体の放熱量を増加させるように構成されている。これによると、温調対象機器の暖機時に、凝縮器における液状の作動流体の貯液量が増加するので、機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を早期に減少させることができる。
第7の観点によれば、機器温調装置の放熱量調整部は、温調対象機器の暖機時に、機器用熱交換器における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、凝縮器における作動流体の放熱量を減少させるように構成されている。
これによると、機器用熱交換器への液状の作動流体の供給が停止した後、機器用熱交換器の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回ると、凝縮器における放熱量が減少する。これにより、加熱部にて加熱されて蒸発したガス状の作動流体が凝縮器側に流れ込むことが抑制されることで、機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を適量に維持することができる。
第8の観点によれば、機器温調装置は、液量調整部は、ガス通路部を開閉するガス通路開閉弁を含んで構成されている。そして、ガス通路開閉弁は、温調対象機器の暖機時に、機器用熱交換器の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、凝縮器へのガス状の作動流体の供給が停止されるように、ガス通路部を閉鎖する構成となっている。
これによると、温調対象機器の暖機時に、機器用熱交換器の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回ると、加熱部にて加熱されて蒸発したガス状の作動流体が凝縮器側に流れ込むことが抑制される。これにより、温調対象機器の暖機時における機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を適量に維持することができる。
また、ガス通路開閉弁32によってガス通路部16を閉鎖した後は、加熱部20からの熱量の殆ど全てが、温調対象機器の暖機に使用されることになるので、温調対象機器の暖機時におけるエネルギ効率が向上する。
第9の観点によれば、機器温調装置の液量調整部は、機器用流体回路の内容積を調整する容積調整部を含んで構成されている。そして、容積調整部は、温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、機器用流体回路の内容積を増加させるように構成されている。
このように、温調対象機器の暖機時に機器用流体回路の内容積を増加させる構成とすれば、液状の作動流体が容積調整部によって増加された空間に貯留されることで、機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を減少させることができる。
これによると、温調対象機器の暖機時には、加熱部によって蒸発したガス状の作動流体を温調対象機器と熱交換する熱交換部位で凝縮させることができるので、機器用熱交換器を介して作動流体の熱を温調対象機器に放熱させることが可能となる。
第10の観点によれば、機器温調装置の容積調整部は、内容積が変更可能な可変容量型の貯液部を含んで構成されている。そして、貯液部は、鉛直方向において機器用熱交換器における温調対象機器と熱交換する熱交換部位よりも下方側に設けられている。
これによれば、機器用熱交換器の内部に存する液状の作動流体がその自重によって貯液部に流れ易くなるので、温調対象機器の暖機時に機器用熱交換器の内部の作動流体の液量を適切に減少させることが可能となる。
第11の観点によれば、機器温調装置の貯液部は、鉛直方向において機器用熱交換器におけるガス通路部が接続されるガス側接続部および液通路部が接続される液側接続部の少なくとも一方よりも下方側に設けられている。
これによれば、機器用熱交換器の内部に存する液状の作動流体が貯液部に流れ込み易くなるので、温調対象機器の暖機時に機器用熱交換器から液状の作動流体をタンク部に移動させることが可能となる。
第12の観点によれば、機器温調装置の加熱部は、作動流体に放熱する放熱部位が、鉛直方向において貯液部の下方側に配置されている。これによれば、加熱部にて加熱されることで蒸発したガス状の作動流体が、貯液部から機器用熱交換器側に流れ易くなるので、機器用熱交換器を介して作動流体の熱を温調対象機器に移動させることが可能となる。
第13の観点によれば、機器温調装置の液量調整部は、機器用流体回路に分岐して設けられ、機器用流体回路に存する作動流体を貯留する貯液部と、貯液部を冷却する冷却機器と、を含んで構成されている。そして、液量調整部は、温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、冷却機器によって貯液部の内部に存する作動流体を冷却することで、貯液部における液状の作動流体の貯液量を増加させる構成となっている。
このように、温調対象機器の暖機時に、冷却機器によって貯液部を冷却して貯液部における液状の作動流体の貯液量を増加させる構成とすれば、機器用流体回路の内部に存する液状の作動流体を減少させることができる。
これによると、温調対象機器の暖機時には、加熱部によって蒸発したガス状の作動流体を温調対象機器と熱交換する熱交換部位で凝縮させることができるので、機器用熱交換器を介して作動流体の熱を温調対象機器に放熱させることが可能となる。
第14の観点によれば、機器温調装置の液量調整部は、貯液部と機器用流体回路との間における作動流体の移動を遮断する流体遮断部を含んで構成されている。そして、流体遮断部は、温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した後、貯液部と機器用流体回路との間における作動流体の移動を遮断するように構成されている。
これによれば、貯液部に液状の作動流体を貯留した後に貯液部と機器用流体回路との間における作動流体の移動が遮断されるので、貯液部に液状の作動流体を貯留した後に、貯液部の内部の作動流体が機器用流体回路に流入することを防止することができる。
第15の観点によれば、機器温調装置は、温調対象機器が、車両に搭載される組電池で構成されている。これによれば、組電池の温度が過度に低下してしまうことを抑えることができるので、組電池における化学変化の抑制がもたらす内部抵抗の増加により、入力特性が悪化することを回避可能となる。
第16の観点によれば、機器温調装置は、作動流体が、飽和温度の低下に伴って飽和ガス密度に対する飽和液密度の密度比が大きくなる特性を有している。このような特性を有する作動流体を用いる場合、温調対象機器の温度が低下するような環境条件下において、機器用流体回路内の液量が少なくなる。このため、温調対象機器の暖機時において、機器用流体回路内における液状の作動流体を貯留するのに必要な体積を小さくすることができる。すなわち、作動流体として、飽和温度の低下に伴って飽和ガス密度に対する飽和液密度の密度比が大きくなる特性を有するものを用いる場合、機器温調装置の体格を抑えることが可能となる。
Claims (16)
- 少なくとも1つの温調対象機器(BP)の温度を調整可能な機器温調装置であって、
前記温調対象機器の冷却時に前記温調対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる蒸発器として機能すると共に、前記温調対象機器の暖機時にガス状の作動流体を凝縮させることで前記温調対象機器に放熱する放熱器として機能する機器用熱交換器(12)と、
前記機器用熱交換器よりも上方に配置され、前記温調対象機器の冷却時に前記機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる凝縮器(14)と、
前記機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を前記凝縮器に導くガス通路部(16)と、
前記凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を前記機器用熱交換器に導く液通路部(18)と、
前記機器用熱交換器、前記凝縮器、前記ガス通路部、および前記液通路部を含んで構成される機器用流体回路(10)に存する作動流体を加熱する少なくとも1つの加熱部(20、20A、20B)と、
前記機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する液量調整部(30、40、51、54、55、BF)と、を備え、
前記機器用熱交換器は、外側が前記温調対象機器と対向すると共に、前記温調対象機器と熱交換する熱交換部位(121)を含んで構成されており、
前記液量調整部は、前記温調対象機器の暖機時に、前記温調対象機器の冷却時に比べて、前記熱交換部位の内側におけるガス状の作動流体の占有率が大きくなるように、前記機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている機器温調装置。 - 前記機器用流体回路における前記加熱部から受熱する受熱部位(200)の少なくとも一部は、前記熱交換部位の上端よりも下方に位置しており、
前記液量調整部は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、前記受熱部の少なくとも一部に液状の作動流体が存するように、前記機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている請求項1に記載の機器温調装置。 - 前記加熱部は、作動流体に放熱する放熱部位が、鉛直方向において前記機器用熱交換器における前記ガス通路部が接続されるガス側接続部(122)および前記液通路部が接続される液側接続部(123)の少なくとも一方よりも下方側に配置されている請求項1または2に記載の機器温調装置。
- 前記液量調整部は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、前記機器用熱交換器の内部における作動流体の液面が、鉛直方向において、前記ガス側接続部および前記液側接続部の少なくとも一方よりも上方に位置するように、前記機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量を調整する構成となっている請求項3に記載の機器温調装置。
- 前記液量調整部は、前記液通路部を開閉することで、前記機器用熱交換器への液状の作動流体の供給量を調整する液通路開閉弁(30)を含んで構成されており、
前記液通路開閉弁は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、前記機器用熱交換器への液状の作動流体の供給が停止されるように、前記液通路部を閉鎖する構成となっている請求項1ないし4のいずれか1つに記載の機器温調装置。 - 前記液量調整部は、前記凝縮器における作動流体の放熱量を調整する放熱量調整部(BF)を含んで構成されており、
前記放熱量調整部は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、前記凝縮器における作動流体の放熱量を増加させるように構成されている請求項5に記載の機器温調装置。 - 前記放熱量調整部は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立し、且つ、前記機器用熱交換器の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、前記凝縮器における作動流体の放熱量を減少させるように構成されている請求項6に記載の機器温調装置。
- 前記液量調整部は、前記ガス通路部を開閉するガス通路開閉弁(32)を含んで構成されており、
前記ガス通路開閉弁は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立し、且つ、前記機器用熱交換器の内部における作動流体の液量が所定の基準液量を下回る条件が成立した際に、前記凝縮器へのガス状の作動流体の供給が停止されるように、前記ガス通路部を閉鎖する構成となっている請求項5ないし7のいずれか1つに記載の機器温調装置。 - 前記液量調整部は、前記機器用流体回路の内容積を調整する容積調整部(40)を含んで構成されており、
前記容積調整部は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、前記機器用熱交換器の内部に存する作動流体の液量が減少するように、前記機器用流体回路の内容積を増加させる構成となっている請求項1ないし4のいずれか1つに記載の機器温調装置。 - 前記容積調整部は、内容積が変更可能な可変容量型の貯液部(41、41A)を含んで構成されており、
前記貯液部は、鉛直方向において前記機器用熱交換器における前記熱交換部位よりも下方側に設けられている請求項9に記載の機器温調装置。 - 前記貯液部は、鉛直方向において前記機器用熱交換器における前記ガス通路部が接続されるガス側接続部(122)および前記液通路部が接続される液側接続部(123)の少なくとも一方よりも下方側に設けられている請求項10に記載の機器温調装置。
- 前記加熱部は、作動流体に放熱する放熱部位が、鉛直方向において前記貯液部の下方側に配置されている請求項10または11に記載の機器温調装置。
- 前記液量調整部は、
前記機器用流体回路に分岐して設けられ、前記機器用流体回路に存する作動流体を貯留する貯液部(51)と、
前記貯液部を冷却する冷却機器(54)と、を含んで構成され、
前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した際に、前記冷却機器によって前記貯液部の内部に存する作動流体を冷却することで、前記貯液部における液状の作動流体の貯液量を増加させる構成となっている請求項1ないし4のいずれか1つに記載の機器温調装置。 - 前記液量調整部は、前記貯液部と前記機器用流体回路との間における作動流体の移動を遮断する流体遮断部(55)を含んで構成されており、
前記流体遮断部は、前記温調対象機器の暖機が必要となる条件が成立した後、前記貯液部と前記機器用流体回路との間における作動流体の移動を遮断するように構成されている請求項13に記載の機器温調装置。 - 前記温調対象機器は、車両に搭載される組電池(BP)で構成されている請求項1ないし14のいずれか1つに記載の機器温調装置。
- 前記作動流体は、飽和温度が低下すると、飽和ガス密度に対する飽和液密度の密度比が大きくなる特性を有している請求項1ないし15のいずれか1つに記載の機器温調装置。
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---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (13)
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SG11202101691QA (en) * | 2018-08-23 | 2021-03-30 | Thomas Abell | System and method of controlling temperature of a medium by refrigerant vaporization |
JP7159828B2 (ja) * | 2018-12-05 | 2022-10-25 | トヨタ自動車株式会社 | 車載バッテリの冷却システム |
CN109870056A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-11 | 四川长虹空调有限公司 | 冷暖型环路热管 |
JP7207350B2 (ja) * | 2020-02-28 | 2023-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | 沸騰冷却装置および温度制御方法 |
WO2021229952A1 (ja) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 株式会社デンソー | 熱交換器 |
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Family Cites Families (15)
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---|---|---|---|---|
JPS62182593A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-10 | Babcock Hitachi Kk | 分離型ヒ−トパイプ熱交換器 |
JP2866714B2 (ja) * | 1990-06-27 | 1999-03-08 | 株式会社フジクラ | 蓄熱式給湯器の制御方法およびその方法を実施するための蓄熱式給湯器 |
JPH09326263A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電力貯蔵用電池の放熱装置 |
US6005772A (en) * | 1997-05-20 | 1999-12-21 | Denso Corporation | Cooling apparatus for high-temperature medium by boiling and condensing refrigerant |
JP4682859B2 (ja) * | 2006-02-06 | 2011-05-11 | 株式会社日立製作所 | 電子機器用の冷却システム |
CN101608788A (zh) * | 2009-07-21 | 2009-12-23 | 史杰 | Led灯采用增强型蒸发段的回路热管散热装置 |
JP2011220596A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Hitachi Ltd | 冷却システム |
US8574734B2 (en) * | 2010-06-30 | 2013-11-05 | Nissan North America, Inc. | Vehicle battery temperature control system containing heating device and method |
US8415041B2 (en) * | 2010-06-30 | 2013-04-09 | Nissan North America, Inc. | Vehicle battery temperature control system fluidly coupled to an air-conditioning refrigeration system |
JP2013019549A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Panasonic Corp | 冷却装置およびこれを搭載した電子機器および電気自動車 |
JP2013061099A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Toyota Motor Corp | 熱交換装置および熱交換装置の制御方法 |
JPWO2015004920A1 (ja) * | 2013-07-12 | 2017-03-02 | 日本電気株式会社 | 冷却システム、及び冷却システムにおける冷媒供給量の制御方法 |
JP5942943B2 (ja) * | 2013-08-20 | 2016-06-29 | トヨタ自動車株式会社 | 電池温度調節装置 |
JP6174555B2 (ja) * | 2014-12-19 | 2017-08-02 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | 車両用溶融塩電池の暖機装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022124731A1 (ko) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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