WO2019087574A1 - サーモサイフォン式温調装置 - Google Patents

Abstract

サーモサイフォン式温調装置は、冷却対象物（１１）から作動流体に吸熱させて作動流体を蒸発させる蒸発器（１３）と、蒸発器から重力方向上方へ延びて、蒸発器で蒸発した気相の作動流体が流れる気相配管（１５）を備える。サーモサイフォン式温調装置は、気相配管を流れた作動流体を放熱させて作動流体を凝縮させる凝縮器（１４）と、凝縮器から重力方向下方へ延びて、凝縮器で凝縮した作動流体を蒸発器に導く液相配管（１６）を備える。サーモサイフォン式温調装置は、蒸発器の内部の作動流体に混入する気泡が気相配管に排出されるように液相配管内の液相の作動流体を吸入して吐出し、且つ液相の作動流体を凝縮器内に到達させない揚程を有するポンプ（１８）を備える。

Description

サーモサイフォン式温調装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１７年１１月２日に出願された日本特許出願２０１７－２１２４９７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、温度を調整するサーモサイフォン式温調装置に関する。

　特許文献１には、電池の温度を調節する電池温度調節装置が記載されている。電池温度調節装置は、サーモサイフォン方式の冷却装置である。

　電池温度調節装置は、凝縮器と電池冷却器とを備えている。凝縮器と電池冷却器が配管により環状に接続されており、凝縮器と電池冷却器との間で作動流体が循環するように構成されている。

　電池冷却器は、電池に接するように配置されている。電池冷却器では、電池からの吸熱によって作動流体が蒸発する。凝縮器では、電池冷却器で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する。作動流体の液相と気相との相変化により電池の温度を調節する。

　特許文献２には、凝縮器において放熱して凝縮した冷媒を冷媒ポンプで蒸発器に搬送し、蒸発器で蒸発した冷媒を凝縮器に戻す、というサイクルを構成する冷媒循環型空調システムが記載されている。

特開２０１５－４１４１８号公報 特開２００８－２８１２１８号公報

　特許文献１では、電池の発熱が大きくなると電池冷却器内の冷媒の沸騰が激しくなり、気泡が増加し、気泡同士が結合してしまう。そのため、電池冷却器内に気泡が集まって熱抵抗となってしまい、電池からの伝熱性能が低下する。その結果、電池を十分に冷却できなくなってしまうという、いわゆるドライアウトが生じる。

　また、電池冷却器から気相配管への気泡の流動性が悪くなるため、凝縮器側の液面ヘッドが高くなる。そのため、蒸発器の性能を維持するために凝縮器の位置を高くする必要が生じるので、電池温度調節装置の体格が大型化してしまう。

　特許文献２では、蒸発器内の気泡について一切言及されていない。

　本開示は、蒸発器内の気泡を減少させることができるサーモサイフォン式温調装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様において、サーモサイフォン式温調装置は、
　冷却対象物から作動流体に吸熱させて作動流体を蒸発させる蒸発器と、
　蒸発器から重力方向上方へ延びて、蒸発器で蒸発した気相の作動流体が流れる気相配管と、
　気相配管を流れた作動流体を放熱させて作動流体を凝縮させる凝縮器と、
　凝縮器から重力方向下方へ延びて、凝縮器で凝縮した作動流体を蒸発器に導く液相配管と、
　蒸発器の内部の作動流体に混入する気泡が気相配管に排出されるように液相配管内の液相の作動流体を吸入して吐出し、且つ液相の作動流体を凝縮器内に到達させない揚程を有するポンプとを備える。

　これによると、蒸発器内の気泡を気相配管に排出させるので、蒸発器内の気泡を減少させることができる。

第１実施形態における温調装置の全体構成図である。 図１の温調装置において車両が登坂している状態を示す図である。 図１の温調装置において車両が降坂している状態を示す図である。 第２実施形態における温調装置の全体構成図である。 第３実施形態における温調装置の全体構成図である。 第４実施形態における温調装置の全体構成図である。 第５実施形態における温調装置の全体構成図である。 第６実施形態における温調装置の全体構成図である。 第７実施形態における温調装置の全体構成図である。

　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に示すサーモサイフォン式温調装置１０は、電池パック１１（換言すれば冷却対象物）の温度を調整する温調装置である。電池パック１１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。

　電池パック１１は、車両に搭載されて発熱する機器である。図１中、前後上下の矢印は、車両の前後上下の各方向を示している。図１は、車両の上下方向が重力方向と平行になっている状態を示している。

　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。

　電池パック１１は、複数の電池セルを有する組電池である。図１の例では、複数の電池セルは、車両の前後方向に配列されている。図１では、複数の電池セルのうち両端に位置する電池セル１１ａ、１１ｂ以外の電池セルの符号の図示を省略している。

　電池パック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。電池パック１１は、回生電力を蓄える蓄電池である。電池パック１１の電池セルは、走行中など充放電使用時に自己発熱する。電池パック１１が高温になると十分な機能を得られないだけでなく電池パック１１の劣化や破損を招く。そのため、電池パック１１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）には電池パック１１の放電量が多くなって発熱量が増加するので、電池パック１１を高い冷却能力で冷却する必要がある。

　電池パック１１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。電池パック１１の電池セル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。

　各電池セルの温度にバラツキがあると各電池セルの劣化に偏りが生じ、電池パック１１全体としての性能が低下してしまう。電池パック１１の各電池セルのうち最も劣化した電池セルの特性に合わせて電池パック１１の入出力特性が決まるからである。そのため、長期間にわたって電池パック１１に所望の性能を発揮させるためには、複数の電池セルを均温化して、電池セル相互間の温度バラツキを低減させる必要がある。

　サーモサイフォン式温調装置１０によって温度調整される車載機器は、電池パック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。

　サーモサイフォン式温調装置１０は　冷媒回路１２、室外送風機１７およびポンプ１８を備える。冷媒回路１２は、蒸発器１３、凝縮器１４、ガス冷媒配管１５および液冷媒配管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、電池パック１１を冷媒の蒸発により冷却する機器用熱交換器である。蒸発器１３は、電池パック１１と熱伝導可能になっており、電池パック１１の熱を冷媒に吸熱させることによって電池パック１１を冷却するとともに冷媒を蒸発させる。

　電池パック１１は、直方体状の外形を有している。電池パック１１は、蒸発器１３の上に載っており、電池パック１１の下面が蒸発器１３の上面に熱伝導可能に当接している。例えば、電池パック１１および蒸発器１３は、車両の床下に配置されている。

　蒸発器１３の上面は平面状になっている。蒸発器１３は、車両が水平状態にある場合に蒸発器１３の上面が水平方向と略平行となるように車両に搭載されている。電池パック１１は、車両前後方向において、蒸発器１３の前端部と後端部との間に位置している。蒸発器１３と電池パック１１との間に、板状の熱伝導部材が介在していてもよい。

　凝縮器１４は、蒸発器１３で蒸発した冷媒を、外気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、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。

　室外送風機１７は、凝縮器１４に外気を送風する送風部である。室外送風機１７は、車両のエンジンルームに配置されている。

　ガス冷媒配管１５および液冷媒配管１６は、蒸発器１３と凝縮器１４とを接続する冷媒配管である。

　ガス冷媒配管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。ガス冷媒配管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。

　液冷媒配管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。液冷媒配管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。

　液冷媒配管１６は、蒸発器１３の入口側接続部１３ａに車両の後方側から水平方向に接続されている。ガス冷媒配管１５は、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂに車両の前方側から水平方向に接続されている。

　入口側接続部１３ａは、蒸発器１３のうち液冷媒配管１６が接続される部位である。出口側接続部１３ｂは、蒸発器１３のうちガス冷媒配管１５が接続される部位である。蒸発器１３の入口側接続部１３ａは、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂよりも車両の後方側に位置している。

　入口側接続部１３ａは、複数の電池セルのうち最も車両後方に位置している電池セル１１ａよりも車両後方側に位置している。出口側接続部１３ｂは、複数の電池セルのうち最も車両前方に位置している電池セル１１ｂよりも車両前方側に位置している。

　本実施形態では、入口側接続部１３ａおよび出口側接続部１３ｂは、車両の上下方向において、互いに同じ高さに配置されている。

　ポンプ１８は、液冷媒配管１６に配置されている。ポンプ１８は、液冷媒を吸入して吐出する電動ポンプである。ポンプ１８は、液冷媒配管１６のうち蒸発器１３の近傍部位に配置されている。換言すれば、ポンプ１８は、液冷媒配管１６のうち凝縮器１４よりも蒸発器１３に近い部位に配置されている。

　ポンプ１８の作動は、制御装置３０によって制御される。制御装置３０はポンプ１８の回転数を制御する。換言すれば、制御装置３０はポンプ１８の冷媒吐出能力を制御する。

　制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知の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。制御装置３０は、ＲＯＭ内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３０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置３０は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

　制御装置３０によって制御される制御対象機器は、室外送風機１７およびポンプ１８等である。

　制御装置３０のうち室外送風機１７を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、外気送風能力制御部である。制御装置３０のうちポンプ１８を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、作動流体流量制御部である。

　制御装置３０の入力側には、電流センサ３１、傾斜センサ３２等の種々の制御用センサ群が接続されている。電流センサ３１は、電池パック１１の電流値を検出する電流値検出部である。電流センサ３１は、発熱量センサであってもよい。傾斜センサ３２は、車両の前後の傾斜を検出する傾斜検出部である。

　次に、上記構成における作動を説明する。電池パック１１の温度が外気温度よりも高い場合、サーモサイフォン式温調装置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内において、液冷媒は電池パック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内で蒸発したガス冷媒は、出口側接続部１３ｂを介してガス冷媒配管１５に流入し、ガス冷媒配管１５を上昇して凝縮器１４に流入する。

　凝縮器１４では、ガス冷媒配管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、重力により液冷媒配管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で電池パック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、駐車放置時にも電池パック１１を冷却できる。

　電池パック１１が発熱すると、蒸発器１３のうち電池パック１１に接触している側の内壁面（すなわち、図１では上壁面）にて液冷媒が気化して気泡が発生する。

　このとき、本実施形態ではポンプ１８が作動して蒸発器１３内の冷媒流路に液冷媒を送り込むことによって、蒸発器１３内の冷媒流路からガス冷媒配管１５に液冷媒が押し流されることになり、それとともに蒸発器１３内の冷媒流路の気泡もガス冷媒配管１５に押し出される。

　これにより、蒸発器１３内の冷媒流路に気泡が滞留することはなく、蒸発器１３の上壁面が液冷媒で濡れている状態になる。蒸発器１３の上壁面では液冷媒の蒸発が続けて行われるので、上壁面は冷却され、それにより電池パック１１が冷却され、冷却性能の低下が抑制される。

　電池パック１１の発熱量が増大すると、蒸発器１３の上壁面に生じる単位時間当たりの気泡の量は増加する。

　そこで、制御装置３０は、電池パック１１の発熱量が増大すると、ポンプ１８の回転数を増加させる。例えば、制御装置３０は、電池パック１１の発熱量を、電流センサ３１が検出した電池パック１１の電流値に基づいて推定する。

　これにより、液冷媒の単位時間当たりの流量が増加するので、蒸発器１３の上壁面の気泡を押し出すことができる。そのため、気泡による冷却性能の低下を抑制できる。しかも、蒸発器１３の上壁面全体を液冷媒で濡れている状態にできるので、蒸発器１３の冷媒流れ方向における温度分布を抑制できる。

　また、ポンプ１８により強制的に液冷媒が流されるので、蒸発器１３の上壁面に生じる気泡は、途中で集合・結合することなく小さいままで蒸発器１３から押し出されてガス冷媒配管１５へ流れていく。このため、蒸発器１３およびガス冷媒配管１５にて気泡は小さいまま移動するので、気泡による流路抵抗の増大を抑制することができる。したがって、ガス冷媒配管１５の内径を拡大することなく、気泡による流路抵抗の増大を抑制することができる。

　逆に、制御装置３０は、電池パック１１の発熱量が減少すると、ポンプ１８の回転数を低下させる。これにより、蒸発器１３から気泡を排出するためにポンプ１８の回転数が必要以上に高くなることを回避できるので、ポンプ１８の消費動力が必要以上に多くなることを回避できる。

　車両が登坂している場合、車両の前部が後部よりも重力方向上方に位置するように傾斜した状態になるので、図２に示すように蒸発器１３は、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａよりも重力方向上方に位置するように傾斜した状態になる。

　この状態では、蒸発器１３内の気泡は自然移動でガス冷媒配管１５側へ流出していく。換言すれば、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａと同じ高さになっているときに比べてポンプ１８の吐出流量が少なくても蒸発器１３内の気泡を良好に排出できる。

　そこで、制御装置３０は、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａよりも重力方向上方に位置するように蒸発器１３が傾斜しているとき、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａと同じ高さになっているときに比べてポンプ１８の回転数を低下させる。例えば、制御装置３０は、傾斜センサ３２の検出値に基づいて車両の傾斜状態を推定する。これにより、ポンプ１８の消費動力を低減できる。

　逆に、車両が降坂している場合、車両の前部が後部よりも重力方向下方に位置するように傾斜した状態になるので、図３に示すように蒸発器１３は、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａよりも重力方向下方に位置するように傾斜した状態になる。

　この状態では、蒸発器１３内の気泡は自然移動でガス冷媒配管１５側へ流出していくことが困難になる。換言すれば、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａと同じ高さになっているときに比べてポンプ１８の吐出流量が多くないと蒸発器１３内の気泡を良好に排出できない。

　したがって、制御装置３０は、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａよりも重力方向下方に位置するように蒸発器１３が傾斜しているとき、出口側接続部１３ｂが入口側接続部１３ａと同じ高さになっているときよりもポンプ１８の回転数を増加させる。これにより、蒸発器１３内の冷媒流路に気泡が滞留することを抑制でき、電池パック１１の冷却性能の低下を抑制できる。

　本実施形態では、ポンプ１８は、蒸発器１３の内部の冷媒に混入する気泡がガス冷媒配管１５に排出されるように液冷媒配管１６内の液冷媒を吸入して吐出する。ポンプ１８は、液冷媒を凝縮器１４内に到達させない揚程を有している。

　これによると、蒸発器１３内の気泡をガス冷媒配管１５に排出させるので、蒸発器１３内の気泡を減少させることができる。

　本実施形態では、ポンプ１８は、液冷媒配管１６のうち凝縮器１４よりも蒸発器１３に近い部位に配置されている。これにより、ポンプ１８に液冷媒を確実に吸入させることができる。

　本実施形態では、制御装置３０は、電池パック１１の発熱量が多いほどポンプ１８が吐出する冷媒の流量を多くする。これにより、蒸発器１３内において気泡の発生量が多くなっても、気泡をガス冷媒配管１５に良好に排出させることができる。

　本実施形態では、制御装置３０は、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂが蒸発器１３の入口側接続部１３ａよりも重力方向上方に位置するように車両が傾斜している場合、ポンプ１８が吐出する冷媒の流量を少なくし、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂが蒸発器１３の入口側接続部１３ａよりも重力方向下方に位置するように車両が傾斜している場合、ポンプ１８が吐出する冷媒の流量を多くする。

　これにより、蒸発器１３内の気泡が自然移動でガス冷媒配管１５側へ流出していくことが困難になっても、気泡をガス冷媒配管１５に強制的に排出させることができる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、図４に示すように、液冷媒配管１６にバイパス配管２０が接続されている。バイパス配管２０は、液冷媒がポンプ１８をバイパスして流れる冷媒流路を形成している。

　図４では、図示の都合上、バイパス配管２０は車両上下方向においてポンプ１８よりも低い位置に図示されているが、図４中、バイパス配管２０の高さ（換言すれば車両上下方向の位置）は実際の高さを示すものではない。バイパス配管２０は、液冷媒のヘッド高さに応じて、ポンプ１８と同じ高さや、ポンプ１８よりも高い位置に設けられていてもよい。

　バイパス配管２０には開閉弁２１が配置されている。開閉弁２１は、バイパス配管２０の冷媒流路を開閉するバイパス開閉部である。開閉弁２１は、制御装置３０によって制御される電磁弁である。

　制御装置３０のうち開閉弁２１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、作動流体流れ制御部である。

　制御装置３０は、車両が水平のときや車両の降坂時には、開閉弁２１を閉じポンプ１８を作動させる。これにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　図４は車両の登坂時におけるサーモサイフォン式温調装置１０の姿勢を示している。制御装置３０は、車両の登坂時には開閉弁２１を開くとともにポンプ１８を停止させる。これにより、蒸発器１３内の気泡を自然循環でガス冷媒配管１５側に排出させることができる。

　このとき、ポンプ１８が停止しているが、凝縮器１４で凝縮された液冷媒はバイパス配管２０を経由して蒸発器１３へと流れる。ポンプ１８が停止しているのでポンプ１８は電力を消費しない。したがって、ポンプ１８の消費エネルギーを低減しつつ、凝縮器１４で凝縮された液冷媒を蒸発器１３へと良好に流すことができる。

　本実施形態では、液冷媒配管１６の冷媒がポンプ１８をバイパスしてバイパス配管２０を流れる。開閉弁２１は、バイパス配管２０内の流路を開閉する。

　これにより、ポンプ１８が停止していても、開閉弁２１がバイパス配管２０内の流路を開けることによって、液冷媒が蒸発器１３に容易に流入することができる。

　本実施形態では、制御装置３０は、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂが蒸発器１３の入口側接続部１３ａよりも重力方向上方に位置するように車両が傾斜している場合、開閉弁２１を開くとともにポンプ１８を停止させる。

　これにより、蒸発器１３内の気泡を自然循環でガス冷媒配管１５側に排出させることができるとともに、ポンプ１８の消費エネルギーを低減できる。

　本実施形態では、制御装置３０は、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂが蒸発器１３の入口側接続部１３ａよりも重力方向下方に位置するように車両が傾斜している場合、開閉弁２１を閉じるとともにポンプ１８を作動させる。

　これにより、蒸発器１３内の気泡が自然移動でガス冷媒配管１５側へ流出していくことが困難になっても、ポンプ１８によって気泡をガス冷媒配管１５に強制的に排出させることができる。

　（第３実施形態）
　本実施形態では、図５に示すように、気液分離器２２と還流配管２３とを備えている。気液分離器２２は、ガス冷媒配管１５に配置されている。気液分離器２２は、蒸発器１３から流出した冷媒の気液を分離し、分離したガス冷媒を凝縮器１４側へ流出させる気液分離部である。

　還流配管２３は、気液分離器２２で分離された液冷媒を液冷媒配管１６に還流させる冷媒流路を形成している。還流配管２３は、気液分離器２２の液冷媒出口と、液冷媒配管１６のうちポンプ１８の吸入側部位とに接続されている。

　なお、図５中、還流配管２３の位置は実際の上下高さを示すものではなく、実際の還流配管２３の位置は、液冷媒のヘッド高さに応じて設定される。

　ポンプ１８が液冷媒を吐出することによって、蒸発器１３内から多くの気泡が液冷媒とともにガス冷媒に排出される。

　蒸発器１３内からガス冷媒配管１５に排出された気泡混じりの液冷媒は、気液分離器２２に流入して気液分離される。気液分離されたガス冷媒はガス冷媒配管１５を通じて凝縮器１４に移動する。一方、気液分離された液冷媒は還流配管２３を通じて液冷媒配管１６に還流する。

　本実施形態によると、上記実施形態と同様に、蒸発器１３内の冷媒流路に気泡が滞留することを抑制できるので、電池パック１１の冷却性能の低下を抑制できる。

　ガス冷媒配管１５の液冷媒を液冷媒配管１６に還流するので、液冷媒のヘッド高さを低減できる。そのため、凝縮器１４の重力方向における位置を低くできるので、サーモサイフォン式温調装置１０の車両への搭載が容易となる。

　上記第２実施形態のバイパス配管２０および開閉弁２１が本実施形態に組み合わされていてもよい。

　本実施形態では、気液分離器２２は、ガス冷媒配管１５を流れる冷媒の気液を分離する。還流配管２３は、気液分離器２２で分離された液冷媒を、凝縮器１４の冷媒入口から蒸発器１３の冷媒入口までの間に還流させる。具体的には、還流配管２３は、気液分離器２２で分離された液冷媒を液冷媒配管１６に還流させる。

　これによると、ポンプ１８によってガス冷媒配管１５に排出された液冷媒を液冷媒配管１６側に還流させるので、ガス冷媒配管１５内の液冷媒の液面を低くできる。そのため、サーモサイフォン式温調装置１０の重力方向の体格を小型化できる。

　（第４実施形態）
　上記実施形態では、気液分離器２２で気液分離された液冷媒は還流配管２３を通じて液冷媒配管１６に還流するが、本実施形態では、図６に示すように、気液分離器２２で気液分離された液冷媒は還流配管２３を通じて凝縮器１４に還流する。

　すなわち、還流配管２３は、気液分離器２２の液冷媒出口と凝縮器１４とに接続されている。

　本実施形態によると、上記第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　さらに、本実施形態によると、電池パック１１の発熱量が多くなって還流配管２３を流れる液冷媒の温度が上昇しても、その液冷媒を凝縮器１４で冷却することができるので、蒸発器１３に流入する液冷媒の温度の上昇を抑制することができ、ひいては電池パック１１を適切に冷却できる。

　また、ポンプ１８に流入する液冷媒の温度の上昇を抑制することができるので、ポンプ１８にキャビテーションが発生することを抑制できる。

　（第５実施形態）
　本実施形態では、図７に示すように、ガス冷媒配管１５は、蒸発器１３の上部に接続されている。換言すれば、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂは、蒸発器１３の上部に設けられている。

　これによると、蒸発器１３の上壁面に発生する気泡を、ポンプ１８が吐出した冷媒の流れにより、上壁面に沿ってガス冷媒配管１５へ円滑に排出できる。したがって、蒸発器１３内の冷媒流路に気泡が滞留することを一層抑制できるので、電池パック１１の冷却性能の低下をさらに抑制できる。

　（第６実施形態）
　本実施形態では、図８に示すように、ガス冷媒配管１５は、蒸発器１３に車両の上方側から接続されている。換言すれば、蒸発器１３の出口側接続部１３ｂは、蒸発器１３の上面部に形成されている。

　これによると、ポンプ１８が吐出した冷媒の流れにより、蒸発器１３の上壁面に発生する気泡を、上壁面に沿ってガス冷媒配管１５へ円滑に排出できる。したがって、蒸発器１３内の冷媒流路に気泡が滞留することを一層抑制できるので、電池パック１１の冷却性能の低下をさらに抑制できる。

　（第７実施形態）
　本実施形態では、図９に示すように、蒸発器１３は絞り部１３ｃを有している。絞り部１３ｃは、蒸発器１３のうち出口側接続部１３ｂの近傍部位に形成されており、出口側接続部１３ｂに向かうにつれて冷媒流路面積を小さく絞る。換言すれば、絞り部１３ｃは、出口側接続部１３ｂに向かうにつれて冷媒の流れを絞る。

　これによると、蒸発器１３の上壁面に発生する気泡を、ポンプ１８が吐出した冷媒の流れにより、冷媒流路の絞られた形状に沿ってガス冷媒配管１５へ円滑に排出できる。

　（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）ガス冷媒配管１５および液冷媒配管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、電池パック１１および蒸発器１３は、車両の床下に配置されているが、電池パック１１および蒸発器１３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もよい。

　電池パック１１および蒸発器１３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もよい。

　（３）上記実施形態では、電池パック１１および蒸発器１３が１組備えられているが、電池パック１１および蒸発器１３が複数組備えられていてもよい。

　（４）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。

　（５）上記実施形態では、蒸発器１３は、その冷媒流路が水平方向に延びるように車両に搭載され、蒸発器１３の上面が電池パック１１の下面に熱伝導可能に当接している。あるいは、蒸発器１３は、その冷媒流路が鉛直方向に延びるように車両に搭載され、蒸発器１３の側面が電池パック１１の側面に熱伝導可能に当接してもよい。

　（６）上記実施形態では、蒸発器１３の上面が電池パック１１の下面に熱伝導可能に当接しているが、蒸発器１３の下面が電池パック１１の上面に熱伝導可能に当接していてもよい。

　（７）上記実施形態では、サーモサイフォン式温調装置１０によって冷却される機器（換言すれば冷却対象物）が電池パック１１である例を示したが、サーモサイフォン式温調装置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。

　（８）上記実施形態では、凝縮器１４は、蒸発器１３で蒸発した冷媒を外気と熱交換させる熱交換器であるが、凝縮器１４は、蒸発器１３で蒸発した冷媒を、別の冷媒回路の冷媒と熱交換させる熱交換器であってもよい。

　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る熱交換器であってもよい。

　凝縮器１４は、蒸発器１３で蒸発した冷媒を、ペルチェなどの電子冷却装置と熱交換させる熱交換器であってもよい。

　（９）上記実施形態では、電池パック１１の発熱量を電池パック１１の電流値に基づいて推定するが、電池パック１１の温度、電池パック１１の温度分布、走行用モータの負荷、蒸発器１３の温度分布等に基づいて電池パック１１の発熱量を推定してもよい。

 

Claims (12)

1. 　冷却対象物（１１）から作動流体に吸熱させて前記作動流体を蒸発させる蒸発器（１３）と、
   　前記蒸発器から重力方向上方へ延びて、前記蒸発器で蒸発した気相の前記作動流体が流れる気相配管（１５）と、
   　前記気相配管を流れた前記作動流体を放熱させて前記作動流体を凝縮させる凝縮器（１４）と、
   　前記凝縮器から重力方向下方へ延びて、前記凝縮器で凝縮した作動流体を前記蒸発器に導く液相配管（１６）と、
   　前記蒸発器の内部の作動流体に混入する気泡が前記気相配管に排出されるように前記液相配管内の液相の前記作動流体を吸入して吐出し、且つ液相の前記作動流体を前記凝縮器内に到達させない揚程を有するポンプ（１８）とを備えるサーモサイフォン式温調装置。
2. 　前記気相配管を流れる前記作動流体の気液を分離する気液分離器（２２）と、
   　前記気液分離器で分離された液相の前記作動流体を、前記凝縮器の冷媒入口から前記蒸発器の冷媒入口までの間に還流させる還流配管（２３）とを備える請求項１に記載のサーモサイフォン式温調装置。
3. 　前記還流配管は、前記気液分離器で分離された液相の前記作動流体を前記液相配管に還流させる請求項２に記載のサーモサイフォン式温調装置。
4. 　前記還流配管は、前記気液分離器で分離された液相の前記作動流体を前記凝縮器に還流させる請求項２に記載のサーモサイフォン式温調装置。
5. 　前記蒸発器のうち前記気相配管が接続される接続部（１３ｂ）は、前記蒸発器の上部に設けられている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のサーモサイフォン式温調装置。
6. 　前記蒸発器は、前記気相配管が接続される部位（１３ｂ）に向かうにつれて前記作動流体の流れを絞る絞り部（１３ｃ）を有している請求項１ないし４のいずれか１つに記載のサーモサイフォン式温調装置。
7. 　前記ポンプは、前記液相配管のうち前記凝縮器よりも前記蒸発器に近い部位に配置されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載のサーモサイフォン式温調装置。
8. 　前記冷却対象物の発熱量が多いほど前記ポンプが吐出する前記作動流体の流量を多くする制御部（３０）を備える請求項１ないし６のいずれか１つに記載のサーモサイフォン式温調装置。
9. 　車両に搭載されるサーモサイフォン式温調装置であって、
   　前記蒸発器のうち前記気相配管が接続される出口側接続部（１３ｂ）が前記蒸発器のうち前記液相配管が接続される入口側接続部（１３ａ）よりも重力方向上方に位置するように前記車両が傾斜している場合、前記ポンプが吐出する前記作動流体の流量を少なくし、
   　前記蒸発器のうち前記気相配管が接続される部位（１３ｂ）が前記蒸発器のうち前記液相配管が接続される部位（１３ａ）よりも重力方向下方に位置するように前記車両が傾斜している場合、前記ポンプが吐出する前記作動流体の流量を多くする制御部（３０）を備える請求項１ないし７のいずれか１つに記載のサーモサイフォン式温調装置。
10. 　前記液相配管の前記作動流体が前記ポンプをバイパスして流れるバイパス配管（２０）と、
    　前記バイパス配管内の流路を開閉する開閉弁（２１）とを備える請求項１ないし７のいずれか１つに記載のサーモサイフォン式温調装置。
11. 　車両に搭載されるサーモサイフォン式温調装置であって、
    　前記蒸発器は、前記気相配管が接続される出口側接続部（１３ｂ）と、前記液相配管が接続される入口側接続部（１３ａ）を有し、
    　前記出口側接続部（１３ｂ）が前記入口側接続部（１３ａ）よりも重力方向上方に位置するように前記車両が傾斜している場合、前記開閉弁を開くとともに前記ポンプを停止させる制御部（３０）を備える請求項１０に記載のサーモサイフォン式温調装置。
12. 　車両に搭載されるサーモサイフォン式温調装置であって、
    　前記蒸発器は、前記気相配管が接続される出口側接続部（１３ｂ）と、前記液相配管が接続される入口側接続部（１３ａ）を有し、
    　前記出口側接続部（１３ｂ）が前記入口側接続部（１３ａ）よりも重力方向下方に位置するように前記車両が傾斜している場合、前記開閉弁を閉じるとともに前記ポンプを作動させる制御部（３０）を備える請求項１０に記載のサーモサイフォン式温調装置。
    
     

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