WO2020217919A1 - 機器温調装置 - Google Patents

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WO2020217919A1
WO2020217919A1 PCT/JP2020/015201 JP2020015201W WO2020217919A1 WO 2020217919 A1 WO2020217919 A1 WO 2020217919A1 JP 2020015201 W JP2020015201 W JP 2020015201W WO 2020217919 A1 WO2020217919 A1 WO 2020217919A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
evaporation
working fluid
pipe portion
articulated pipe
temperature control
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/015201
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
義則 毅
康光 大見
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2020217919A1 publication Critical patent/WO2020217919A1/ja

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • This disclosure relates to an equipment temperature control device that adjusts the temperature of the target equipment.
  • Patent Document 1 there are known device temperature control devices that are configured as thermosiphons that transfer heat by the phase change between the gas phase and the liquid phase of the working fluid and adjust the temperature of the target device by the heat transfer (for example, Patent Documents). 1).
  • the device temperature control device described in Patent Document 1 is provided with a plurality of evaporation sections, and is configured to cool the target device by latent heat when the working fluid of the liquid phase evaporates in the plurality of evaporation sections.
  • the battery modules Ma and Mb are stacked in two upper and lower stages so as to overlap each other in the vertical direction DR2.
  • the one arranged in the upper stage is referred to as the upper battery module Ma
  • the one arranged in the lower stage is referred to as the lower battery module Mb.
  • the upper battery module Ma has a first upper side surface Ma1 extending along the stacking direction of the battery cells BC, a second upper side surface Ma2, an upper rear end surface Ma3 located at an end portion of the battery cell BC in the stacking direction, and the like. ..
  • the lower battery module Mb has a first lower side surface Mb1 extending along the stacking direction of the battery cells BC, a second lower side surface Mb2, a lower rear end surface Mb3 located at the end of the battery cell BC in the stacking direction, and the like. doing.
  • the temperature of the battery pack BP may become excessively high even during parking in the summer.
  • the battery pack BP is often placed under the floor of the vehicle or under the trunk room, and the temperature may gradually rise not only while the vehicle is running but also when parking in the summer. If the battery pack BP is left in a high temperature environment, the deterioration progresses and the battery life is significantly shortened.
  • the equipment temperature control device 1 includes a tubular airtight container 10, an upper heat diffusion plate 30, a lower heat diffusion plate 32, a condensed heat diffusion plate 40, and a heat radiation fin 50.
  • the equipment temperature control device 1 is configured as a thermosiphon that transfers heat by changing the phase between the liquid phase and the gas phase of the working fluid sealed inside the closed container 10. Then, the device temperature control device 1 adjusts the temperature of the battery pack BP by heat transfer with the thermosiphon.
  • the closed container 10, the upper heat diffusion plate 30, the lower heat diffusion plate 32, the condensed heat diffusion plate 40, and the heat radiating fin 50 are made of a material having excellent thermal conductivity (for example, a metal material such as an aluminum alloy). ..
  • the closed container 10, the upper heat diffusion plate 30, the lower heat diffusion plate 32, and the condensed heat diffusion plate 40 are arranged in the vehicle interior together with the battery pack BP.
  • the closed container 10, the upper heat diffusing plate 30, the lower heat diffusing plate 32, and the condensed heat diffusing plate 40 are placed inside interior parts (for example, instrument panel, center console) so as not to affect the design of the vehicle interior. Is located in.
  • the condensing unit 12 condenses the working fluid of the gas phase existing inside the closed container 10 by dissipating heat to the outside air.
  • the condensing portion 12 is detachably fixed to the body of the vehicle surrounding the vehicle interior space.
  • the condensing portion 12 is fixed to, for example, a partition member that separates the vehicle interior and the engine room from the body of the vehicle.
  • a flat plate-shaped condensed heat diffusion plate 40 is joined to the condensed portion 12 by brazing or the like.
  • the condensing unit 12 dissipates heat from the working fluid inside the condensing unit 12 to the outside air in the engine room via the condensing heat diffusion plate 40.
  • the condensing portion 12 and the condensed heat diffusing plate 40 may be joined by a method other than brazing.
  • the upper evaporation unit 14 is arranged adjacent to the upper battery module Ma located in the upper part of the battery pack BP.
  • a flat plate-shaped upper heat diffusion plate 30 is joined to the upper evaporation portion 14 by brazing or the like.
  • the upper evaporation unit 14 is in thermal contact with the upper battery module Ma via the upper heat diffusion plate 30.
  • the upper evaporation portion 14 and the upper heat diffusion plate 30 may be joined by a method other than brazing.
  • the working fluid of the gas phase evaporated in the lower evaporation section 16 flows from the lower side to the upper side. That is, the working fluid of the gas phase that has become bubbles in the lower evaporation section 16 flows toward the articulated tube section 20 as an ascending flow.
  • FIGS. 7 and 8 are schematic views showing an equipment temperature control device CE as a comparative example of the present embodiment.
  • the device temperature control device CE of the comparative example is different from the device temperature control device 1 of the present embodiment in that the articulated pipe portion TB extends along the vertical direction DR2.
  • the device temperature control device CE as a comparative example has the same configuration as the device temperature control device 1 of the present embodiment except for the articulated pipe portion TB.
  • the same reference numerals as those of the device temperature control device 1 of the present embodiment are attached to the configurations other than the articulated pipe portion TB in the device temperature control device CE.
  • the working fluid of the liquid phase smoothly flows from the upper evaporation section 14 to the lower evaporation section 16. Therefore, the upper battery module Ma and the lower battery module Mb can be sufficiently cooled by the latent heat of vaporization of the working fluid in the liquid phase.
  • the working fluid of the liquid phase since the working fluid of the liquid phase is not pushed up, the working fluid of the liquid phase does not spout up to the condensing portion 12. Therefore, the heat exchange performance does not deteriorate as the working fluid of the liquid phase reaches the condensing portion 12.
  • the articulated pipe portion 20 of the present embodiment is bent in a spiral shape about the vertical DR2 as an axis. According to this, the lower surface and the upper surface of the articulated pipe portion 20 are not interchanged. Therefore, according to this structure, the intersection of the flow of air bubbles and the flow of the working fluid in the liquid phase inside the articulated pipe portion 20 is suppressed, and the working fluid is smoothed between the upper evaporation section 14 and the lower evaporation section 16. Can be fluidized into.
  • the upper evaporation unit 14 is arranged adjacent to the second upper side surface Ma2 of the upper battery module Ma, and the lower evaporation unit 16 is the first lower side surface of the lower battery module Mb. It is arranged adjacent to Mb1.
  • the articulated pipe portion 20A is set on the rear side of each battery module Ma, Mb so as to face the rear end faces Ma3, Mb3 of each battery module Ma, Mb.
  • the width direction DR3 of the entire connecting pipe portion 20A is the same as the width direction DR3 of each battery module Ma and Mb so that the connecting pipe portion 20A does not protrude significantly from the battery modules Ma and Mb in the width direction DR3. It has become a degree. According to this, the articulated pipe portion 20A can be gently extended upward while suppressing the protrusion from the battery pack BP.
  • the working fluid of the gas phase that has reached the condensing section 12 dissipates heat to the outside air and condenses.
  • the working fluid of the liquid phase condensed in the condensing section 12 flows as a downward flow by the action of gravity along the lower surfaces of the upper and lower tube sections 18, the upper evaporating section 14, the articulated tube section 20A, and the lower evaporating section 16.
  • the articulated pipe portion 20B extends along the vertical direction DR2.
  • the articulated pipe portion 20B is connected to each of the upper evaporation portion 14 and the lower evaporation portion 16 in a posture extending along the vertical direction DR2.
  • a plurality of convex portions 22 protruding from the inner surface thereof so as to approach the central axis of the articulated pipe portion 20B are formed around the central axis of the articulated pipe portion 20B.
  • the plurality of convex portions 22 are composed of ribs protruding from the inner surface of the articulated pipe portion 20B toward the central axis.
  • the plurality of convex portions 22 may be formed by a wall of a groove portion recessed in a direction away from the central axis from the inner surface of the articulated pipe portion 20B.
  • the plurality of convex portions 22 are formed at equal intervals around the central axis of the articulated pipe portion 20B.
  • the plurality of convex portions 22 extend linearly along the vertical direction DR2.
  • the protrusion height of the plurality of convex portions 22 is about half the length from the inner surface of the articulated pipe portion 20B to the central axis.
  • the thickness of the plurality of convex portions 22 becomes thinner as they approach the central axis of the articulated pipe portion 20B. That is, the plurality of convex portions 22 have a tapered shape in which the thickness decreases toward the tip.
  • a plurality of convex portions 22 are formed inside the articulated pipe portion 20B. Therefore, the working fluid of the liquid phase is held in a narrow space formed between the adjacent convex portions 22 by surface tension. On the other hand, the air bubbles that have reached the articulated pipe portion 20B push out the working fluid of the liquid phase held by the adjacent convex portions 22 and try to flow into the adjacent convex portions 22.
  • the working fluid of the gas phase that has reached the condensing section 12 dissipates heat to the outside air and condenses.
  • the working fluid of the liquid phase condensed in the condensing section 12 flows as a downward flow due to the action of gravity along the lower surfaces of the upper and lower tube sections 18, the upper evaporating section 14, the articulated tube section 20B, and the lower evaporating section 16.
  • the working fluid of the liquid phase is not pushed up at the articulated pipe portion 20B, so that the rising speed of the bubbles does not slow down. That is, the working fluid of the gas phase smoothly flows from the lower evaporation section 16 to the upper evaporation section 14.
  • a plurality of convex portions 22 are formed inside the articulated pipe portion 20B, but the present invention is not limited to this.
  • the closed container 10 not only the articulated pipe portion 20B but also a plurality of convex portions 22 may be formed on the inside of the upper evaporation portion 14 and the lower evaporation portion 16, for example.
  • gas-liquid separation is smoothly performed inside the upper evaporation unit 14 and the lower evaporation unit 16 deterioration of cooling performance for cooling the battery pack BP can be suppressed.
  • the articulated pipe portion 20B extending along the vertical direction DR2 has been illustrated, but the present invention is not limited to this.
  • the articulated pipe portion 20B of the third embodiment may be arranged in an inclined posture with respect to the vertical DR2.
  • a plurality of convex portions 22 are unevenly formed in one region occupying approximately half of the inner surface in the circumferential direction of the central axis thereof.
  • the convex portion 22 is not formed in another region on the inner surface of the articulated pipe portion 20C.
  • a plurality of convex portions 22 formed inside thereof are twisted in a spiral shape. Specifically, as shown in FIGS. 20 and 21, the convex portion 22 is twisted so that the position on the inner surface of the articulated pipe portion 20C is reversed between the upper end portion 201 and the lower end portion 202 of the articulated pipe portion 20C. ..
  • the upper evaporation portion 14 and the lower evaporation portion are connected so that the plurality of convex portions 22 are connected to the lower surface of the upper evaporation portion 14 at the upper end portion 201 and to the lower surface of the lower evaporation portion 16 at the lower end portion 202. It is connected to each of the units 16.
  • the articulated pipe portion 20C is twisted so that the plurality of convex portions 22 are inverted at the upper end portion 201 and the lower end portion 202. Therefore, in the articulated pipe portion 20C, as shown in FIG. 23, the working fluid of the liquid phase and the air bubbles are swirled and flowed in a distinguished state.
  • the articulated pipe portion 20C is maintained in a state in which the air bubbles and the working fluid of the liquid phase are distinguished between the upper end portion 201 and the lower end portion 202. Then, the air bubbles flowing through the articulated pipe portion 20C flow into the upper evaporation portion 14 in a state of being distinguished from the working fluid of the liquid phase.
  • the bubbles that have flowed into the upper evaporation section 14 gather on the upper surface side of the upper evaporation section 14 together with the bubbles generated in the upper evaporation section 14.
  • the bubbles that collect on the upper surface side of the upper evaporation section 14 rise along the upper surface of the upper evaporation section 14 and reach the upper and lower pipe sections 18.
  • the air bubbles that have reached the upper and lower pipe portions 18 rise up the upper and lower pipe portions 18 along the vertical direction DR2 and reach the condensing portion 12.
  • the convex portion 22 formed inside the articulated pipe portion 20C is twisted in a spiral shape.
  • the flow path of the working fluid of the liquid phase formed between the adjacent convex portions 22 becomes a twisted flow path. That is, when the convex portion 22 is twisted in a spiral shape, the flow of the working fluid in the liquid phase can be changed between the upper side and the lower side of the vertical DR2.
  • the articulated pipe portion 20C extending along the vertical direction DR2 has been illustrated, but the present invention is not limited to this.
  • the articulated pipe portion 20C of the fourth embodiment may be arranged in an inclined posture with respect to the vertical DR2. According to this, the same effect as that of the modified example of the third embodiment can be obtained.
  • the portion located on the lower evaporation portion 16 side is connected from the tip of the convex portion 22 as compared with the portion located on the upper evaporation portion 14 side.
  • the distance to the central axis of the pipe portion 20D is large.
  • the protrusion height Hd of the portion located on the lower evaporation portion 16 side is higher than the protrusion height Hu of the portion located on the upper evaporation portion 14 side. Is also getting smaller.
  • the equipment temperature control device 1 described above has the same configuration as that of the third embodiment. Therefore, the effect obtained from the configuration common to that of the third embodiment can be obtained as in the third embodiment.
  • the number of convex portions 22 provided on the portion located on the lower evaporation portion 16 side is larger than the number of convex portions 22 on the portion located on the upper evaporation portion 14 side.
  • the articulated pipe portion 20E has a portion in which the number of convex portions 22 provided in the portion located on the lower evaporation portion 16 side is located on the upper evaporation portion 14 side. It is twice the number of convex portions 22 of. As a result, in the portion located on the lower evaporation portion 16 side, the distance between the adjacent convex portions 22 is smaller than that in the portion located on the upper evaporation portion 14 side.
  • the number of convex portions 22 is larger in the portion located on the lower evaporation portion 16 side than in the portion located on the upper evaporation portion 14 side. According to this, it becomes difficult for the bubbles generated in the lower evaporation portion 16 to flow between the adjacent convex portions 22. As a result, the bubbles generated in the lower evaporation section 16 are less likely to collide with the working fluid of the liquid phase descending between the adjacent convex portions 22, so that the bubbles generated in the lower evaporation section 16 flow into the articulated pipe section 20E. It will be easier.
  • the enlarged portion 23 is set at a position closer to the lower end portion 202 than the upper end portion 201 in the intermediate portion 203. Specifically, in the enlarged portion 23, a portion of the intermediate portion 203 close to the upper end portion 201 is connected to the portion located on the uppermost side of the enlarged portion 23, and the lower end portion 202 is connected to the portion located on the lowermost side. It is connected.
  • the enlarged portion 23 may be set at a position closer to the upper end portion 201 than the lower end portion 202 in the intermediate portion 203, or may be set in the entire intermediate portion 203.
  • the working fluid of the gas phase that has reached the condensing section 12 dissipates heat to the outside air and condenses.
  • the working fluid of the liquid phase condensed in the condensing section 12 flows as a downward flow due to the action of gravity along the lower surfaces of the upper and lower tube sections 18, the upper evaporating section 14, the articulated tube section 20F, and the lower evaporating section 16.
  • the articulated pipe portion 20F bubbles flow along the upper surface as shown by the broken line arrow in FIG. 31, and the working fluid of the liquid phase flows along the lower surface as shown by the solid line arrow in FIG. It's easier. That is, the articulated pipe portion 20F is formed so that the flow path through which the bubbles flow and the flow path through which the working fluid of the liquid phase flows are separated.
  • the device temperature control device 1 of the present embodiment described above has the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, the effect obtained from the configuration common to that of the first embodiment can be obtained in the same manner as that of the first embodiment.
  • the device temperature control device 1 of the present embodiment is provided with an expansion unit 23 on the articulated pipe unit 20F.
  • the liquid phase remains inside the connecting tube section 20F. It becomes easy to secure an area for lowering the working fluid. That is, in this structure, the air bubbles and the working fluid of the liquid phase can be separated and flowed in the articulated pipe portion 20F.
  • the articulated pipe portion 20 described in the first embodiment is provided with the enlarged portion 23, but the present invention is not limited to this.
  • the enlarged portion 23 is also applicable to, for example, the articulated pipe portion 20A described in the second embodiment.
  • the working fluid of the liquid phase smoothly flows from the upper evaporation section 14 to the lower evaporation section 16. Therefore, the upper battery module Ma and the lower battery module Mb can be sufficiently cooled by the latent heat of vaporization of the working fluid in the liquid phase.
  • the working fluid of the liquid phase since the working fluid of the liquid phase is not pushed up, the working fluid of the liquid phase does not spout up to the condensing portion 12. Therefore, the heat exchange performance does not deteriorate as the working fluid of the liquid phase reaches the condensing portion 12.
  • the device temperature control device 1 of the present embodiment is provided with a heating device 60 that heats and vaporizes the working fluid.
  • the heating device 60 is configured to heat the working fluid in the closed container 10 at a lower portion located below the upper evaporation section 14 and the lower evaporation section 16. Specifically, as shown in FIGS. 35 and 36, the heating device 60 is connected to the lower end portion 102 of the pipe below the lower stage evaporation portion 16 in the closed container 10.
  • the heating device 60 is composed of an electric heater that generates heat when energized.
  • the heating device 60 may be composed of devices using, for example, a combustor, a heat storage device, and a heat exchanger.
  • the lower evaporation portion 16 of the present embodiment is inclined with respect to the vertical DR2. Therefore, the bubbles gathering on the upper surface side of the lower evaporation section 16 rise along the upper surface of the lower evaporation section 16 and reach the articulated pipe section 20 as shown by the broken line arrow in FIG.
  • the articulated pipe portion 20 does not have a separation promoting structure, the rising speed of the bubbles is suppressed by the working fluid of the liquid phase, and the heat transfer of the surrounding liquid phase to the working fluid increases, so that the bubbles are generated. It disappears. Therefore, the high-temperature bubbles cannot reach the upper evaporation section 14, and it becomes difficult to raise the temperature of the upper battery module Ma appropriately.
  • the articulated pipe portion 20 of the present embodiment has a separation promoting structure. That is, the connecting pipe portion 20 is in a posture in which the central axis of the connecting pipe portion 20 is inclined with respect to the vertical direction DR2, and is spirally bent around the vertical direction DR2.
  • the disappearance of high-temperature air bubbles in the articulated pipe portion 20 can be suppressed by increasing the heating capacity of the heating device 60.
  • the amount of heat generated by the heating device 60 is increased, and the power consumption during the warm-up operation of the device temperature control device 1 is excessively increased.
  • the articulated pipe portion 20 is provided with a separation promoting structure
  • the upper battery module Ma and the lower battery module Mb are appropriately warmed up with a simple structure while suppressing power consumption during warm-up operation. be able to.
  • the heating device 60 is connected to a portion of the closed container 10 located below the upper evaporation section 14 and the lower evaporation section 16. According to this, when the lower portion of the closed container 10 is heated by the heating device 60, the working fluid of the liquid phase is vaporized at the lower portion of the closed container 10 to generate high-temperature bubbles. The high-temperature bubbles dissipate heat to the battery pack BP when the upper evaporation section 14 and the lower evaporation section 16 are sequentially raised. As a result, the battery pack BP can be heated and kept warm.
  • the device in which the heating device 60 is added to the device temperature control device 1 described in the first embodiment is illustrated, but the device temperature control device 1 is not limited to this.
  • the heating device 60 can also be applied to the device temperature control device 1 described in the embodiments other than the first embodiment.
  • the articulated pipe portion 20 and the like have a flat cross-sectional shape extending in the vertical direction DR2, but the present invention is not limited to this.
  • the articulated pipe portion 20 and the like may have, for example, an overall rounded cross-sectional shape.
  • the device temperature control device 1 is exemplified by cooling the upper evaporation section 14 and the lower evaporation section 16 by a single closed container 10, but the device temperature control device 1 is not limited to this.
  • the equipment temperature control device 1 may have a structure in which the upper evaporation section 14 and the lower evaporation section 16 are cooled by a plurality of closed containers 10.
  • the battery pack BP is exemplified by the battery modules Ma and Mb stacked in two upper and lower stages, but the battery pack BP is not limited to this.
  • the battery pack BP may be configured by stacking battery modules in three or more stages.
  • the battery pack BP does not have to be stacked vertically as long as the positions of the plurality of battery modules are different from each other in the vertical direction.
  • the plurality of battery modules constituting the battery pack BP may be arranged offset in the horizontal direction so as not to overlap each other in the vertical DR2.
  • at least a part of the upper evaporation unit 14 may be positioned above the lower evaporation unit 16.
  • the device temperature control device 1 As the device temperature control device 1, two evaporative sections are connected in series by a connecting pipe section 20, but the device temperature control device 1 is not limited to this. As the equipment temperature control device 1, three or more evaporation portions may be connected in series by the articulated pipe portion 20.
  • the device temperature control device 1 of the present disclosure is applied to a device for adjusting the temperature of the battery pack BP mounted on the vehicle, but the present invention is not limited to this.
  • the device temperature control device 1 can be applied not only to a device for adjusting the temperature of a battery pack BP mounted on a vehicle, but also to a device for adjusting the temperature of a battery pack BP used in, for example, a data center or a base station. is there.
  • the equipment temperature control device 1 can also be applied to a cooling device for heat generating equipment such as electric parts, electronic parts, and mechanical parts.
  • the articulated pipe portion 20A having a curved turn portion 21 is illustrated, but the articulated pipe portion 20A is not limited to this.
  • the articulated pipe portion 20A described in the second embodiment may be composed of a turn portion 21 extending linearly in an inclined posture with respect to the vertical DR2.
  • the device temperature controller heat transfers due to a phase change between the liquid phase and the gas phase of the working fluid enclosed in a tubular closed container. It is configured as a thermosiphon to perform.
  • the equipment temperature control device includes a plurality of evaporating parts that evaporate the working fluid by absorbing heat from the target equipment, and a condensing part that condenses the working fluid by dissipating the working fluid evaporated in the plurality of evaporating parts to the outside. It is provided with at least one connecting pipe portion for connecting the evaporation portions of the above in series. At least a part of one of the adjacent evaporation parts is positioned above the other evaporation part.
  • the articulated pipe portion has a separation promoting structure that promotes gas-liquid separation of the working fluid flowing through the articulated pipe portion.
  • the first evaporation part and the second evaporation part are arranged so as to be arranged in the vertical direction. According to this, the working fluid of the liquid phase condensed in the condensing portion easily flows from the first evaporating portion to the second evaporating portion due to its own weight.
  • the articulated pipe portion is connected to each of the first evaporative portion and the second evaporative portion in a posture in which the central axis of the articulated pipe portion is inclined with respect to the vertical direction.
  • a structure in which the central axis of the articulated pipe portion is inclined with respect to the vertical direction air bubbles that become an upward flow inside the articulated pipe portion tend to flow unevenly, and become a downward flow inside the articulated pipe portion.
  • the working fluid of the liquid phase tends to flow unevenly. Therefore, according to this structure, gas-liquid separation of the working fluid flowing through the articulated pipe portion can be promoted.
  • this structure has an advantage that the connecting pipe portion is inclined with respect to the vertical direction, and a separation promoting structure can be easily realized.
  • the articulated pipe portion is bent spirally with the vertical direction as the axis.
  • the articulated pipe part is bent from the vertical direction to the horizontal direction, the lower surface and the upper surface of the articulated pipe part are exchanged before and after the bent part.
  • the flow of bubbles and the flow of the working fluid of the liquid phase intersect inside the articulated pipe portion, and collision between the bubbles that become the ascending flow and the working fluid of the liquid phase that becomes the falling flow can be avoided. Absent.
  • the articulated pipe portion has one or more turn portions (21) curved about the vertical direction.
  • the turn portion of the articulated pipe portion is bent about the vertical direction, the lower surface and the upper surface of the articulated pipe portion are not interchanged. Therefore, according to this structure, the intersection of the flow of air bubbles and the flow of the working fluid in the liquid phase inside the articulated pipe portion is suppressed, and the working fluid can smoothly flow between the plurality of evaporation portions. ..
  • a plurality of convex portions protruding from the inner surface of the articulated pipe portion so as to approach the central axis of the articulated pipe portion are formed around the central axis of the articulated pipe portion.
  • the working fluid of the liquid phase which is a downward flow
  • the bubbles that become the ascending flow gather on the tip side of the convex portion due to the presence of the working fluid of the liquid phase between the adjacent convex portions, and easily flow. Therefore, this structure also can promote gas-liquid separation of the working fluid flowing through the articulated pipe portion.
  • this structure forms a plurality of convex portions inside the articulated pipe portion, there is an advantage that a separation promoting structure can be realized without increasing the physique.
  • the convex portion is twisted in a spiral shape.
  • the flow path of the working fluid of the liquid phase formed between the adjacent convex portions becomes a twisted flow path. That is, when the convex portion is twisted in a spiral shape, the flow of the working fluid in the liquid phase can be changed between the upper side and the lower side in the vertical direction.
  • the flow of the working fluid of the liquid phase can be exchanged between the lower surface and the upper surface by the convex portion before and after the bent portion. ..
  • the intersection of the flow of air bubbles and the flow of the working fluid in the liquid phase inside the articulated pipe portion is suppressed, and the working fluid can be smoothly flowed between the plurality of evaporation portions.
  • the portion located on the second evaporation portion side is from the tip of the convex portion to the central axis of the articulated pipe portion as compared with the portion located on the first evaporation portion side.
  • the distance is increasing. According to this, a region where air bubbles flow is sufficiently secured at a portion of the articulated pipe portion located on the side of the second evaporation portion. Therefore, the air bubbles generated in the second evaporation portion are likely to flow into the articulated pipe portion and are likely to smoothly rise inside the articulated pipe portion.
  • the number of convex portions provided on the portion located on the second evaporation portion side is the number of the convex portions provided on the portion located on the first evaporation portion side. There are more than numbers. In this way, if the number of convex portions in the portion of the articulated pipe portion located on the side of the second evaporation portion is increased, it becomes difficult for bubbles generated in the second evaporation portion to flow between the adjacent convex portions. ..
  • the articulated pipe portion includes a first connecting portion connected to the first evaporation portion, a second connecting portion connected to the second evaporation portion, and a first connecting portion and a second connecting portion. It contains an intermediate part that connects with.
  • the articulated pipe portion is connected to each of the first evaporation portion and the second evaporation portion in an inclined posture with respect to the vertical direction.
  • the intermediate portion is provided with an enlarged portion in which the flow path area of the cross section orthogonal to the central axis of the articulated pipe portion is enlarged as compared with the first connecting portion and the second connecting portion.
  • the equipment temperature control device includes a heating device that heats and vaporizes the working fluid.
  • the heating device is configured to heat the working fluid at a portion located below the first evaporation section and the second evaporation section in the closed container.
  • the working fluid of the liquid phase is vaporized at the lower part of the closed container to generate high-temperature bubbles.
  • the high-temperature bubbles dissipate heat to the target device when the second evaporation section and the first evaporation section are sequentially raised. As a result, the target device can be heated and kept warm.
  • the articulated pipe portion has a separation promoting structure that promotes gas-liquid separation of the working fluid, it is possible to prevent high-temperature air bubbles from shrinking or disappearing inside the articulated pipe portion. That is, according to this structure, high-temperature bubbles can be appropriately raised from the second evaporation section to the first evaporation section to efficiently heat and keep the target device warm.
  • the equipment temperature control device has one or more turn portions in which the articulated pipe portion extends linearly in an inclined posture with respect to the vertical direction. This also makes it possible to promote gas-liquid separation of the working fluid flowing through the articulated pipe portion.
  • the articulated pipe portion is linear in an inclined posture with respect to the vertical DR2 so that the end portion on the first evaporation portion side and the end portion on the second evaporation portion side are connected at the shortest distance. It is desirable to extend to. According to this, since the separation promoting structure can be realized in a small space, it is possible to suppress the increase in size of the equipment temperature control device due to the addition of the separation promoting structure.

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Abstract

機器温調装置(1)は、管状の密閉容器(10)に封入された作動流体の液相と気相との相変化により熱移動を行うサーモサイフォンとして構成され、熱移動によって対象機器(BP)の温度を調整する。機器温調装置は、対象機器から作動流体に吸熱させることで作動流体を蒸発させる複数の蒸発部(14、16)と、複数の蒸発部で蒸発した作動流体を外部に放熱させることで作動流体を凝縮させる少なくとも1つの凝縮部(12)と、を備える。機器温調装置は、複数の蒸発部同士を直列に接続する少なくとも1つの連接管部(20)を備える。隣り合う蒸発部の一方を第1の蒸発部(14)とし、他方を第2の蒸発部(16)としたとき、第1の蒸発部は、少なくとも一部が第2の蒸発部よりも上方に位置付けられている。連接管部は、連接管部を流れる作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている。

Description

機器温調装置 関連出願への相互参照
 本出願は、2019年4月24日に出願された日本特許出願番号2019-083148号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
 本開示は、対象機器の温度を調整する機器温調装置に関する。
 従来、作動流体の気相と液相との相変化により熱移動を行うサーモサイフォンとして構成され、当該熱移動によって対象機器の温度を調整する機器温調装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の機器温調装置は、複数の蒸発部を備え、当該複数の蒸発部で液相の作動流体が蒸発する際の潜熱によって対象機器を冷却する構成になっている。
特開2017-11229号公報
 ところで、本発明者らは、作動流体が密封された管状の密閉容器の一部に複数の蒸発部を設定し、当該複数の蒸発部によって対象機器の温度を調整する機器温調装置について検討した。以下、この機器温調装置を検討例の機器温調装置と呼ぶ。
 検討例の機器温調装置では、鉛直方向に延びる連接管部によって複数の蒸発部が上下に直列に接続される。なお、複数の蒸発部は、凝縮部で凝縮した液相の作動流体が、上方側の蒸発部から下方側の蒸発部に向けて流れるとともに、蒸発部で生じた気泡が下方側の蒸発部から上方側の蒸発部に向けて流れるように配置される。
 検討例の機器温調装置では、対象機器の温度が上昇すると、下方側の蒸発部で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずる。この気泡は、密閉容器の内側を上昇する際に集合して拡大する。そして、連接管部を通過する際に気泡が連接管部の径方向に拡がる。連接管部において径方向に拡大した気泡は、連接管部に存在する液相の作動流体を押し上げるため、気泡の上昇速度が遅くなる。
 また、対象機器の発熱量が増大すると、下方側の蒸発部での気泡の発生量が増加し、連接管部での液相の作動流体の押し上げが激しくなる。この場合、液相の作動流体が凝縮部付近まで押し上げられ、凝縮性能の低下や凝縮部で凝縮した液相の作動流体が蒸発部に流れ難くなってしまう。
 このように、複数の蒸発部を連接管部によって直列に接続する場合、蒸発部で生ずる気泡によって、凝縮部と複数の蒸発部との間における作動流体の円滑な流動が阻害されてしまう。このことは、対象機器の温調性能の低下を招く要因となることから好ましくない。なお、これら知見は、本発明者らの鋭意検討の末に見出されたものである。
 本開示は、複数の蒸発部が直列に接続される機器温調装置において、複数の蒸発部の間における作動流体の流動性を向上させることを目的とする。
 本開示の1つの観点によれば、
 機器温調装置は、
 管状の密閉容器に封入された作動流体の液相と気相との相変化により熱移動を行うサーモサイフォンとして構成され、熱移動によって対象機器の温度を調整するものであって、
 密閉容器の一部を構成し、対象機器から作動流体に吸熱させることで作動流体を蒸発させる複数の蒸発部と、
 密閉容器の一部を構成し、複数の蒸発部よりも上方に配置され、複数の蒸発部で蒸発した作動流体を外部に放熱させることで作動流体を凝縮させる少なくとも1つの凝縮部と、
 密閉容器の一部を構成し、複数の蒸発部同士を直列に接続する少なくとも1つの連接管部と、を備え、
 隣り合う蒸発部の一方を第1の蒸発部とし、他方を第2の蒸発部としたとき、
 第1の蒸発部は、凝縮部で凝縮した液相の作動流体が第1の蒸発部から第2の蒸発部に向かって流れるように、少なくとも一部が第2の蒸発部よりも上方に位置付けられており、
 連接管部は、連接管部を流れる作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている。
 連接管部が作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっていると、連接管部において気泡と液相の作動流体とが分離した状態で流れ易くなる。そして、連接管部では、上昇流となる気泡と下降流となる液相の作動流体との衝突が抑制される。
 これによれば、連接管部における液相の作動流体の押し上げが生じ難くなるので、連接管部における気泡の上昇速度の低下が抑制される。このため、第2の蒸発部から第1の蒸発部へと気泡が流れ易くなるとともに、第1の蒸発部から第2の蒸発部へと液相の作動流体が流れ易くなる。すなわち、複数の蒸発部の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 また、液相の作動流体が凝縮部付近まで押し上げられ難くなることで、凝縮部における凝縮性能の低下や凝縮部で凝縮した液相の作動流体が蒸発部に流れ難くなってしまうことも抑制される。この結果、対象機器の温調性能の向上を図ることができる。
 なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態の機器温調装置を示す模式的な斜視図である。 電池パックの入出力特性を説明するための説明図である。 第1実施形態の機器温調装置の一部を示す模式的な斜視図である。 第1実施形態の機器温調装置の連接管部を示す模式的な上面図である。 第1実施形態の機器温調装置の連接管部を示す模式的な側面図である。 第1実施形態の機器温調装置の連接管部の模式的な径方向断面図である。 検討例の機器温調装置を示す模式的な斜視図である。 検討例の機器温調装置の連接管部における作動流体の流れを説明するための説明図である。 第1実施形態の機器温調装置の連接管部における作動流体の流れを説明するための説明図である。 第2実施形態の機器温調装置の一部を示す模式的な斜視図である。 第2実施形態の機器温調装置の連接管部を示す模式的な上面図である。 第2実施形態の機器温調装置の連接管部を示す模式的な側面図である。 第2実施形態の機器温調装置の連接管部における作動流体の流れを説明するための説明図である。 第3実施形態の機器温調装置を示す模式的な斜視図である。 第3実施形態の機器温調装置の連接管部の模式的な斜視図である。 第3実施形態の機器温調装置の連接管部の模式的な径方向断面図である。 第3実施形態の機器温調装置の連接管部を流れる作動流体を説明するための説明図である。 第3実施形態の変形例となる機器温調装置の連接管部の模式的な斜視図である。 第4実施形態の機器温調装置の連接管部の模式的な斜視図である。 図19に示す連接管部の上方側の部位の模式的な径方向断面図である。 図19に示す連接管部の下方側の部位の模式的な径方向断面図である。 第4実施形態の機器温調装置の連接管部を流れる作動流体を説明するための説明図である。 第4実施形態の機器温調装置の連接管部における作動流体の流れ方を説明するための説明図である。 第4実施形態の変形例となる機器温調装置の連接管部の模式的な斜視図である。 第5実施形態の機器温調装置の連接管部の模式的な軸方向断面図である。 図25のXXVI-XXVI断面図である。 図25のXXVII-XXVII断面図である。 第6実施形態の機器温調装置の連接管部の模式的な側面図である。 図28に示す連接管部の上方側の部位の模式的な径方向断面図である。 図28に示す連接管部の下方側の部位の模式的な径方向断面図である。 第7実施形態の機器温調装置の一部を示す模式的な斜視図である。 第8実施形態の機器温調装置を示す模式的な斜視図である。 第8実施形態の機器温調装置の一部を示す模式的な斜視図である。 第8実施形態の機器温調装置の連接管部における作動流体の流れ方を説明するための説明図である。 第9実施形態の機器温調装置を示す模式的な斜視図である。 第9実施形態の機器温調装置の一部を示す模式的な斜視図である。 他の実施形態の機器温調装置の一部を示す模式的な斜視図である。
 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9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電池パックBPの温度を調節する装置に適用した例について説明する。機器温調装置1を適用する車両としては、電池パック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する電動車両(例えば、ハイブリッド自動車)が想定される。
 ここで、図1等に示す各矢印は、機器温調装置1を適用する車両の向きを示している。具体的には、前後を示す矢印が車両の前後方向DR1を示し、上下を示す矢印が車両の上下方向を示し、左右を示す矢印が車両の幅方向DR3を示している。なお、車両の上下方向は、重力が作用する鉛直方向DR2である。
 電池パックBPは、複数の電池モジュールMa、Mbを有している。電池モジュールMa、Mb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。電池モジュールMa、Mbは、電気的に直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。
 電池モジュールMa、Mbは、鉛直方向DR2に互いに重なり合うように、上下二段に段積みされている。本実施形態では、電池モジュールMa、Mbのうち、上段に配置されるものを上段電池モジュールMaと呼び、下段に配置されるものを下段電池モジュールMbと呼ぶ。
 上段電池モジュールMaは、電池セルBCの積層方向に沿って延びる第1上段側面Ma1、第2上段側面Ma2、電池セルBCの積層方向の端部に位置する上段後方端面Ma3等を有している。
 同様に、下段電池モジュールMbは、電池セルBCの積層方向に沿って延びる第1下段側面Mb1、第2下段側面Mb2、電池セルBCの積層方向の端部に位置する下段後方端面Mb3等を有している。
 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、例えば、円筒形状等の他の形状を有していてもよい。また、電池モジュールMa、Mb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。
 電動車両では、車両走行中の電力供給等によって電池パックBPが自己発熱する。そして、電池パック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。このため、電池パックBPを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、電動車両は、夏季における駐車中等にも電池パックBPの温度が過度に高温となることがある。例えば、電池パックBP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温度が徐々に上昇することがある。電池パック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。
 さらに、電池パックBPは、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、電池パックBP全体の入出力特性が低下してしまう。これは、電池パック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電池パックBP全体の入出力特性が決まるからである。このため、電池パック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、電池パックBPの冷却手段としては、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、車室内の空気等を電池パックBPに送風するだけなので、電池パック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、電池パック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電池パックBPの温度を調整するように構成されている。
 図1に示すように、機器温調装置1は、管状の密閉容器10、上段熱拡散板30、下段熱拡散板32、凝縮熱拡散板40、放熱フィン50を含んで構成されている。機器温調装置1は、密閉容器10の内側に封入された作動流体の液相と気相との相変化により熱移動を行うサーモサイフォンとして構成されている。そして、機器温調装置1は、サーモサイフォンでの熱移動により電池パックBPの温度を調整する。
 具体的には、機器温調装置1は、液相の作動流体と気相の作動流体とが管状の密閉容器10の内側を流れる単管型のサーモサイフォンとして構成されている。単管型のサーモサイフォンは、液相の作動流体を流す配管と気相の作動流体を流す配管とが別個に設けられたループ型のサーモサイフォンに比べて、部品点数が少なく、体格も小型にできる。このため、単管型のサーモサイフォンは、車両等の如く、搭載スペースが大きく制限される移動体に好適である。
 ここで、サーモサイフォンは、ヒートパイプの一種であり、密閉容器10の上方側に設定される凝縮部12で凝縮した作動流体を重力によって密閉容器10の下方側に設定される各蒸発部14、16に還流させるものである。
 密閉容器10、上段熱拡散板30、下段熱拡散板32、凝縮熱拡散板40、および放熱フィン50は、熱伝導性に優れた材料(例えば、アルミニウム合金等の金属材料)で構成されている。密閉容器10、上段熱拡散板30、下段熱拡散板32、および凝縮熱拡散板40は、電池パックBPとともに車室内に配置されている。密閉容器10、上段熱拡散板30、下段熱拡散板32、および凝縮熱拡散板40は、車室内の意匠性に影響しないように、内装品(例えば、インストルメントパネル、センタコンソール)の内側等に配置されている。
 密閉容器10は、細長い単一の配管が複数箇所で曲げられることにより形成されている。密閉容器10は、その中心軸に沿う方向の一端および他端それぞれに管上端部101および管下端部102を有している。管上端部101および管下端部102は、ロウ付けまたは封止栓により気密に閉鎖されている。これにより、密閉容器10は、密閉状態になっている。
 密閉容器10の内側には、作動流体が充填されている。密閉容器10の内側は、作動流体で満たされている。作動流体としては、機器温調装置1の冷却動作時の圧力が超臨界圧力を超えない冷媒(例えば、R134a、R1234yf)が採用されている。
 具体的には、作動流体は、所定の充填量で密閉容器10に充填されている。所定の充填量は、機器温調装置1の非冷却動作時における液相の作動流体の液面SFが、上段蒸発部14よりも上方側であり、且つ、凝縮部12よりも下方に位置する充填量とされている。なお、機器温調装置1の非冷却動作時とは、密閉容器10の内側で作動流体の蒸発および凝縮が行われていない状態を意味する。また、機器温調装置1の冷却動作時とは、密閉容器10の内側で作動流体の蒸発および凝縮が行われている状態を意味する。
 密閉容器10は、機能別に分けると、凝縮部12、上段蒸発部14、下段蒸発部16、上下管部18、連接管部20を備えている。凝縮部12、上段蒸発部14、下段蒸発部16、上下管部18、連接管部20は、それぞれ密閉容器10の一部を構成している。
 密閉容器10は、管上端部101に近い位置に凝縮部12が設定されるとともに、管下端部102に近い位置に下段蒸発部16が設定され、さらに、凝縮部12と下段蒸発部16との間に上段蒸発部14が設定されている。
 また、凝縮部12、上段蒸発部14、および下段蒸発部16が上下管部18および連接管部20によって直列に連結されている。具体的には、凝縮部12および上段蒸発部14が上下管部18によって連結されている。また、上段蒸発部14および下段蒸発部16が連接管部20によって連結されている。
 凝縮部12は、密閉容器10の内側に存在する気相の作動流体を外気に放熱させることで凝縮させる。図示しないが、凝縮部12は、車室内空間を囲む車両のボデーに対して着脱可能に固定されている。凝縮部12は、車両のボデーのうち、例えば、車室内とエンジンルームとを隔てる隔壁部材に固定されている。
 凝縮部12には、平板状の凝縮熱拡散板40がロウ付け等によって接合されている。凝縮部12は、凝縮熱拡散板40を介して凝縮部12の内側の作動流体をエンジンルームの外気へ放熱させる。なお、凝縮部12および凝縮熱拡散板40は、ロウ付け以外の方法によって接合されていてもよい。
 凝縮熱拡散板40は、一面が車両のボデーに対して熱伝導可能に連結されるとともに、一面の反対となる他面に凝縮部12が接合されている。凝縮熱拡散板40は、ナット止め等によって、車両のボデーに押し付けられた状態で固定されている。
 車両のボデーのうち、凝縮熱拡散板40が固定される箇所には、放熱フィン50が設定されている。放熱フィン50は、エンジンルームにおいて、走行風または図示しない室外ファンから送風される外気が流通する場所に配置されている。このようにして、凝縮部12は、凝縮熱拡散板40を介して、車両のボデーおよび外気に放熱可能になっている。
 ここで、凝縮部12は、鉛直方向DR2に延びる扁平な断面形状を有し、扁平面に対して凝縮熱拡散板40が接合されている。凝縮部12は、その中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で配置されている。具体的には、凝縮部12は、鉛直方向DR2よりも水平方向に近い姿勢で鉛直方向DR2に対して傾斜して延びている。凝縮部12は、管上端部101から遠ざかるにつれて下方に位置するように傾斜している。
 これにより、凝縮部12で凝縮した作動流体は、重力の作用により、下方に向けて流れる。すなわち、凝縮部12で生じた液相の作動流体は、下降流として凝縮部12から上下管部18に向けて流れる。
 上下管部18は、密閉容器10において鉛直方向DR2に沿って延びる部位である。上下管部18は、上端部が凝縮部12の下端に接続され、下端部が上段蒸発部14の上端に接続されている。
 上段蒸発部14および下段蒸発部16は、密閉容器10の内側に存在する液相の作動流体を温調対象である電池パックBPと熱交換させることで蒸発させる。上段蒸発部14および下段蒸発部16は、凝縮部12よりも下方に位置付けられている。上段蒸発部14および下段蒸発部16は、連接管部20を介して互いに直列に接続されている。具体的には、上段蒸発部14および下段蒸発部16は、上下に段をなすように、鉛直方向DR2に並んで配置されている。すなわち、上段蒸発部14および下段蒸発部16は、鉛直方向DR2において互いに重なり合うように配置されている。
 図3に示すように、上段蒸発部14は、凝縮部12で凝縮した液相の作動流体が上段蒸発部14から下段蒸発部16に向かって流れるように、上段蒸発部14の全体が下段蒸発部16よりも上方側に位置付けられている。具体的には、上段蒸発部14は、鉛直方向DR2において下段蒸発部16と重なり合うように、下段蒸発部16の上方に設定されている。
 上段蒸発部14は、下段蒸発部16よりも凝縮部12の近くに位置付けられている。なお、本実施形態では、上段蒸発部14が下段蒸発部16よりも凝縮部12からの距離が近い第1の蒸発部を構成し、下段蒸発部16が上段蒸発部14よりも凝縮部12からの距離が遠い第2の蒸発部を構成する。
 上段蒸発部14は、電池パックBPのうち上段に位置付けられる上段電池モジュールMaに隣接して配置されている。上段蒸発部14には、平板状の上段熱拡散板30がロウ付け等によって接合されている。上段蒸発部14は、上段熱拡散板30を介して上段電池モジュールMaに対して熱的に接触している。なお、上段蒸発部14および上段熱拡散板30は、ロウ付け以外の方法によって接合されていてもよい。
 上段熱拡散板30は、一面が上段蒸発部14に対して熱伝導可能に連結されるとともに、一面の反対となる他面に上段電池モジュールMaの第1上段側面Ma1が連結されている。このようにして、上段蒸発部14は、上段熱拡散板30を介して、上段電池モジュールMaと熱交換可能になっている。なお、上段熱拡散板30と上段電池モジュールMaとの間には熱伝導シート材またはグリスが挟まれることにより、両者間の熱伝導性が高められている。
 ここで、上段蒸発部14は、鉛直方向DR2に延びる扁平な断面形状を有し、扁平面に対して上段熱拡散板30が接合されている。上段蒸発部14は、その中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で配置されている。具体的には、上段蒸発部14は、鉛直方向DR2よりも水平方向に近い姿勢で鉛直方向DR2に対して傾斜して延びている。上段蒸発部14は、上下管部18との接続部から遠ざかるにつれて下方に位置するように傾斜している。
 これにより、上段蒸発部14で蒸発した気相の作動流体は、下方から上方に向けて流れる。すなわち、上段蒸発部14で気泡となった気相の作動流体は、上昇流として上段蒸発部14から上下管部18を介して凝縮部12に流れる。また、上段蒸発部14には、重力によって凝縮部12で生じた液相の作動流体が上段蒸発部14に流れる。
 また、下段蒸発部16は、電池パックBPのうち下段に位置付けられる下段電池モジュールMbに隣接して配置されている。下段蒸発部16には、平板状の下段熱拡散板32がロウ付け等によって接合されている。下段蒸発部16は、下段熱拡散板32を介して下段電池モジュールMbに対して熱的に接触している。なお、下段蒸発部16および下段熱拡散板32は、ロウ付け以外の方法によって接合されていてもよい。
 下段熱拡散板32は、一面が下段蒸発部16に対して熱伝導可能に連結されるとともに、一面の反対となる他面に下段電池モジュールMbの第1下段側面Mb1が連結されている。このようにして、下段蒸発部16は、下段熱拡散板32を介して、下段電池モジュールMbと熱交換可能になっている。なお、下段熱拡散板32と下段電池モジュールMbとの間には熱伝導シート材またはグリスが挟まれることにより、両者間の熱伝導性が高められている。
 ここで、下段蒸発部16は、上段蒸発部14と同様に、鉛直方向DR2に延びる扁平な断面形状を有し、扁平面に対して下段熱拡散板32が接合されている。下段蒸発部16は、その中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で配置されている。具体的には、下段蒸発部16は、鉛直方向DR2よりも水平方向に近い姿勢で鉛直方向DR2に対して傾斜して延びている。下段蒸発部16は、車両の前側の管下端部102に近づくにつれて下方に位置するように傾斜している。
 これにより、下段蒸発部16で蒸発した気相の作動流体は、下方から上方に向けて流れる。すなわち、下段蒸発部16で気泡となった気相の作動流体は、上昇流として連接管部20に向けて流れる。
 連接管部20は、密閉容器10において上段蒸発部14と下段蒸発部16との間に位置する部位である。連接管部20は、上段蒸発部14に連なる上端部位201、下段蒸発部16に連なる下端部位202、上端部位201と下端部位202とを接続する中間部位203を含んで構成されている。連接管部20は、上端部位201が上段蒸発部14の下端に接続され、下端部位202が下段蒸発部16の上端に接続されている。なお、本実施形態では、上端部位201が第1の接続部位を構成し、下端部位202が第2の接続部位を構成する。
 連接管部20は、連接管部20を流れる作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている。具体的には、連接管部20は、連接管部20を流れる作動流体が気液分離され易くなるように、連接管部20の中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で上段蒸発部14および下段蒸発部16それぞれに接続されている。
 図4に示すように、連接管部20は、鉛直方向DR2よりも水平方向に近い姿勢で鉛直方向DR2に対して傾斜して延びている。なお、連接管部20は、鉛直方向DR2に沿って延びる垂直部分を有していない。
 ここで、連接管部20が鉛直方向DR2から水平方向に折れ曲がるような形状になっていると、曲折部分の前後で連接管部20の下面と上面とが入れ替わる。このような構造では、連接管部20の内側において、気泡の流れと液相の作動流体の流れとが交錯し、上昇流となる気泡と下降流となる液相の作動流体との衝突が避けられない。
 このような事態を避けるべく、本実施形態の連接管部20は、鉛直方向DR2を軸に螺旋状に曲がっている。連接管部20は、一巻きの螺旋を描くように延びている。これによると、連接管部20の下面と上面とが入れ替わることがない。このため、本構造によれば、連接管部20の内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制される。このため、上段蒸発部14および下段蒸発部16の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 図5に示すように、連接管部20は、各電池モジュールMa、Mbの後方端面Ma3、Mb3に対向するように、各電池モジュールMa、Mbの後方側に設定されている。連接管部20は、幅方向DR3において各電池モジュールMa、Mbから突き出ないように、連接管部20全体の幅方向DR3の寸法が、各電池モジュールMa、Mbの幅方向DR3の寸法以下になっている。
 加えて、連接管部20は、図6に示すように、鉛直方向DR2に延びる扁平な断面形状を有している。具体的には、連接管部20は、鉛直方向DR2の寸法が水平方向の寸法よりも大きくなっている。これにより、連接管部20では、上下に気液が分離され易くなる。すなわち、連接管部20では、上面に沿って気相の作動流体が流れ易くなるととともに、下面に沿って液相の作動流体が流れ易くなっている。
 次に、機器温調装置1の冷却動作について説明する。機器温調装置1は、上段蒸発部14および下段蒸発部16が電池パックBPから受熱すると、上段蒸発部14および下段蒸発部16の内側の液相の作動流体が電池パックBPの熱によって蒸発する。この際、液相の作動流体の蒸発潜熱によって、電池パックBPが冷却される。上段蒸発部14および下段蒸発部16で蒸発した気相の作動流体は、図3の破線矢印で示すように、上昇流として下方から上方に向かって上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として上段蒸発部14、下段蒸発部16の順に流下する。上段蒸発部14および下段蒸発部16に流れ落ちる液相の作動流体は、電池パックBPの熱によって再び蒸発する。このような作動流体の液相と気相との相変化が密閉容器10の内側で繰り返されることで、電池パックBPが冷却される。
 ここで、図7および図8は、本実施形態の比較例となる機器温調装置CEを示す模式図である。比較例の機器温調装置CEは、連接管部TBが鉛直方向DR2に沿って延びている点が本実施形態の機器温調装置1と異なっている。比較例となる機器温調装置CEは、連接管部TB以外の構成が本実施形態の機器温調装置1と同様に構成されている。なお、図7および図8では、機器温調装置CEにおける連接管部TB以外の構成に対して、本実施形態の機器温調装置1の構成と同じ符号を付している。
 比較例の機器温調装置CEは、対象機器である電池パックBPの温度が上昇すると、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずる。この気泡は、密閉容器10の内側を上昇する際に集合して拡大する。そして、連接管部TBを通過する際に気泡が連接管部TBの径方向に拡がる。連接管部TBにおいて径方向に拡大した気泡は、連接管部TBに存在する液相の作動流体を押し上げるため、気泡の上昇速度が遅くなる。
 また、電池パックBPの発熱量が増大すると、下段蒸発部16の内側での気泡の発生量が増加し、連接管部TBでの液相の作動流体の押し上げが激しくなる。この場合、液相の作動流体が凝縮部12付近まで押し上げられ、凝縮性能の低下や凝縮部12で凝縮した液相の作動流体が上段蒸発部14および下段蒸発部16に流れ難くなってしまう。
 このように、連接管部TBが鉛直方向DR2に沿って延びていると、上段蒸発部14および下段蒸発部16で生ずる気泡によって、凝縮部12と各蒸発部14、16との間における作動流体の円滑な流動が阻害されてしまう。このことは、電池パックBPの冷却性能の低下を招く要因となることから好ましくない。
 これに対して、本実施形態の機器温調装置1は、連接管部20が作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている。具体的には、機器温調装置1は、連接管部20を流れる作動流体が気液分離され易くなるように、連接管部20の中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜している。加えて、連接管部20は、鉛直方向DR2を軸に螺旋状に曲がっている。
 このような連接管部20を備える機器温調装置1では、電池パックBPの温度が上昇して、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずると、当該気泡が下段蒸発部16の上面側に集まる。下段蒸発部16は、鉛直方向DR2に対して傾斜している。このため、下段蒸発部16の上面側に集まる気泡は、図3の破線矢印で示すように、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20に達する。
 連接管部20は、比較例と異なり、連接管部20の中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で、鉛直方向DR2を軸に螺旋状に曲がっている。このため、気泡は、連接管部20の上面側に沿って螺旋状に流れ、上段蒸発部14に流れ込む。
 上段蒸発部14に流れ込んだ気泡は、上段蒸発部14で生ずる気泡とともに、上段蒸発部14の上面側に集まる。上段蒸発部14は、鉛直方向DR2に対して傾斜している。このため、上段蒸発部14の上面側に集まる気泡は、図3の破線矢印で示すように、上段蒸発部14の上面に沿って上昇し、上下管部18に達する。上下管部18に達した気泡は、上下管部18を鉛直方向DR2に沿って上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として、上下管部18、上段蒸発部14、連接管部20、下段蒸発部16の下面に沿って流れる。
 具体的には、連接管部20では、図9の破線矢印に示すように、上面に沿って気泡が流れ、図9の実線矢印に示すように、下面に沿って液相の作動流体が流れ易くなっている。すなわち、連接管部20には、気泡が流れる流路と液相の作動流体が流れる流路とが分かれるように形成される。
 このため、連接管部20での液相の作動流体の押し上げが生じないので、気泡の上昇速度は遅くならない。すなわち、気相の作動流体は、下段蒸発部16から上段蒸発部14へ円滑に流れる。
 また、液相の作動流体は、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと円滑に流れる。このため、上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbを液相の作動流体の蒸発潜熱により充分に冷却することができる。加えて、液相の作動流体の押し上げが生じないので、液相の作動流体が凝縮部12まで噴き上がることはない。このため、液相の作動流体が凝縮部12に到達することで生じる熱交換性能の低下は生じない。
 以上説明した機器温調装置1は、上段蒸発部14および下段蒸発部16を接続する連接管部20が作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている。これによると、連接管部20において気泡と液相の作動流体とが分離した状態で流れ易くなる。そして、連接管部20では、上昇流となる気泡と下降流となる液相の作動流体との衝突が抑制される。
 これによれば、連接管部20における液相の作動流体の押し上げが生じ難くなるので、連接管部20における気泡の上昇速度の低下が抑制される。このため、下段蒸発部16から上段蒸発部14へと気泡が流れ易くなるとともに、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと液相の作動流体が流れ易くなる。具体的には、上段蒸発部14および下段蒸発部16は鉛直方向DR2に並ぶように配置されている。このため、凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は自重によって上段蒸発部14から下段蒸発部16に向かって流れ易くなる。
 また、液相の作動流体が凝縮部12付近まで押し上げられ難くなることで、凝縮部12における凝縮性能の低下や凝縮部12で凝縮した液相の作動流体が各蒸発部14、16に流れ難くなってしまうことも抑制される。この結果、対象機器である電池パックBPの冷却性能の向上を図ることができる。
 ここで、連接管部20は、連接管部20の中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で上段蒸発部14および下段蒸発部16それぞれに接続されている。
 このように、連接管部20の中心軸が鉛直方向に対して傾斜している構造では、連接管部20の内側における上方に上昇流となる気泡が偏って流れ易く、連接管部20の内側における下方に下降流となる液相の作動流体が偏って流れ易くなる。このため、本構造によれば、連接管部20を流れる作動流体の気液分離を促進させることができる。特に、本構造は、連接管部20を鉛直方向DR2に対して傾斜させるものであり、分離促進構造を簡易に実現できるといった利点がある。
 さらに、本実施形態の連接管部20は、鉛直方向DR2を軸として螺旋状に曲がっている。これによると、連接管部20の下面と上面とが入れ替わることがない。このため、本構造によれば、連接管部20の内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制され、上段蒸発部14および下段蒸発部16の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 (第1実施形態の変形例)
 上述の第1実施形態では、連接管部20として、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で鉛直方向DR2を軸に螺旋状に曲がっているものを例示したが、これに限定されない。連接管部20は、例えば、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で直線状に延びていてもよい。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態について、図10~図13を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図10に示すように、機器温調装置1は、上段蒸発部14が上段電池モジュールMaの第2上段側面Ma2に隣接して配置され、下段蒸発部16が下段電池モジュールMbの第1下段側面Mb1に隣接して配置されている。
 具体的には、機器温調装置1は、上段熱拡散板30の一面が上段蒸発部14に対して熱伝導可能に連結されるとともに、一面の反対となる他面に上段電池モジュールMaの第2上段側面Ma2が連結されている。
 また、機器温調装置1は、下段熱拡散板32の一面が下段蒸発部16に対して熱伝導可能に連結されるとともに、一面の反対となる他面に下段電池モジュールMbの第1下段側面Mb1が連結されている。
 連接管部20Aは、連接管部20Aを流れる作動流体が気液分離され易くなるように、連接管部20Aの中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で上段蒸発部14および下段蒸発部16それぞれに接続されている。
 また、図11に示すように、連接管部20Aは、鉛直方向DR2よりも水平方向に近い姿勢で鉛直方向DR2に対して傾斜して延びている。なお、連接管部20Aは、鉛直方向DR2に沿って延びる垂直部分を有していない。
 さらに、図12に示すように、連接管部20Aは、鉛直方向DR2を軸として湾曲した1つのターン部21を有している。連接管部20Aは、中間部位203の全体がターン部21になっている。連接管部20Aがターン部21を有することで、密閉容器10の下方側の部位が、つづらおり状の構造になっている。すなわち、密閉容器10の下方側の部位は、鉛直方向DR2に対して傾斜する部位同士がターン部21によってジグザグとなるように接続されている。
 このように構成される連接管部20Aによれば、連接管部20Aの下面と上面とが入れ替わることがない。このため、本構造によれば、連接管部20Aの内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制される。このため、上段蒸発部14および下段蒸発部16の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 ここで、連接管部20Aは、各電池モジュールMa、Mbの後方端面Ma3、Mb3に対向するように、各電池モジュールMa、Mbの後方側に設定されている。連接管部20Aは、幅方向DR3において各電池モジュールMa、Mbから大きく突き出ないように、連接管部20A全体の幅方向DR3の寸法が、各電池モジュールMa、Mbの幅方向DR3の寸法と同程度になっている。これによると、電池パックBPからのはみ出しを抑えながら、緩やかに上方へと連接管部20Aを延ばすことができる。
 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、電池パックBPの温度が上昇して、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずると、当該気泡が下段蒸発部16の上面側に集まる。そして、下段蒸発部16の上面側に集まる気泡は、図10の破線矢印で示すように、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20Aに達する。
 連接管部20Aは、連接管部20Aの中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で、鉛直方向DR2を軸として湾曲している。このため、気泡は、連接管部20Aの上面側に沿ってジグザグ状に流れ、上段蒸発部14に流れ込む。
 上段蒸発部14に流れ込んだ気泡は、上段蒸発部14で生ずる気泡とともに、上段蒸発部14の上面側に集まる。そして、上段蒸発部14の上面側に集まる気泡は、図10の破線矢印で示すように、上段蒸発部14の上面に沿って上昇し、上下管部18に達する。上下管部18に達した気泡は、上下管部18を鉛直方向DR2に沿って上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として、上下管部18、上段蒸発部14、連接管部20A、下段蒸発部16の下面に沿って流れる。
 具体的には、連接管部20Aは、図13の破線矢印に示すように、上面に沿って気泡が流れ、図13の実線矢印に示すように、下面に沿って液相の作動流体が流れ易くなっている。すなわち、連接管部20Aには、気泡が流れる流路と液相の作動流体が流れる流路とが分かれるように形成される。
 このため、連接管部20Aでの液相の作動流体の押し上げが生じないので、気泡の上昇速度は遅くならない。すなわち、気相の作動流体は、下段蒸発部16から上段蒸発部14へ円滑に流れる。
 また、液相の作動流体は、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと円滑に流れる。このため、上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbを液相の作動流体の蒸発潜熱により充分に冷却することができる。加えて、液相の作動流体の押し上げが生じないので、液相の作動流体が凝縮部12まで噴き上がることはない。このため、液相の作動流体が凝縮部12に到達することで生じる熱交換性能の低下は生じない。
 以上説明した機器温調装置1は、連接管部20Aのターン部21が鉛直方向DR2を軸として曲がっている。これによると、連接管部20Aが鉛直方向DR2から水平方向に折れ曲がらないので、連接管部20Aの下面と上面とが入れ替わることがない。このため、本構造によれば、連接管部20Aの内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制され、上段蒸発部14および下段蒸発部16の間において作動流体を円滑に流動させることができる。なお、連接管部20Aには、2つ以上のターン部21が設けられていてもよい。
 (第3実施形態)
 次に、第3実施形態について、図14~図17を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図14に示すように、本実施形態の機器温調装置1は、連接管部20Bが鉛直方向DR2に沿って延びている。なお、連接管部20Bは、鉛直方向DR2に沿って延びる姿勢で上段蒸発部14および下段蒸発部16それぞれに接続されている。
 図15に示すように、連接管部20Bは、その内面から連接管部20Bの中心軸に近づくように突き出る凸部22が連接管部20Bの中心軸の周りに複数形成されている。複数の凸部22は、連接管部20Bの内面から中心軸に向かって突き出るリブで構成されている。なお、複数の凸部22は、連接管部20Bの内面から中心軸から離れる方向に窪んだ溝部の壁により構成されていてもよい。
 図16に示すように、複数の凸部22は、連接管部20Bの中心軸の周りに等間隔をあけて形成されている。複数の凸部22は、鉛直方向DR2に沿って直線状に延びている。複数の凸部22は、突出高さが連接管部20Bの内面から中心軸まで長さの略半分程度となっている。また、複数の凸部22は、連接管部20Bの中心軸に近づくに伴って厚みが薄くなっている。すなわち、複数の凸部22は、先端に向かって厚みが薄くなる先細り形状になっている。
 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、電池パックBPの温度が上昇して、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずると、当該気泡が下段蒸発部16の上面側に集まる。下段蒸発部16の上面側に集まる気泡は、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20Bに達する。
 連接管部20Bは、その内側に複数の凸部22が形成されている。このため、液相の作動流体が表面張力によって隣り合う凸部22の間に形成される狭い空間に保持される。一方、連接管部20Bに達した気泡は、隣り合う凸部22に保持される液相の作動流体を押し出して隣り合う凸部22の間に流入しようとする。
 しかし、気泡の表面張力や液相の作動流体と気泡の圧力差は殆どないことから、気泡は、隣り合う凸部22の間に入り難い。これにより、上昇流となる気泡は、隣り合う凸部22の間に液相の作動流体が存在することで凸部22の先端側に集まって流れ易くなる。この結果、連接管部20Bの内側では、液相の作動流体と気泡とが区別された状態で流れる。
 連接管部20Bを流れる気泡は、液相の作動流体と区別された状態で、上段蒸発部14に流れ込む。上段蒸発部14に流れ込んだ気泡は、上段蒸発部14で生ずる気泡とともに、上段蒸発部14の上面側に集まる。上段蒸発部14の上面側に集まる気泡は、上段蒸発部14の上面に沿って上昇し、上下管部18に達する。上下管部18に達した気泡は、上下管部18を鉛直方向DR2に沿って上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として、上下管部18、上段蒸発部14、連接管部20B、下段蒸発部16の下面に沿って流れる。
 具体的には、連接管部20Bでは、凸部22の先端側に気泡が流れ、隣り合う凸部22の間に液相の作動流体が流れ易くなっている。すなわち、連接管部20Bには、図17に示すように、気泡が流れる流路と液相の作動流体が流れる流路とが分かれるように形成される。
 このため、連接管部20Bでの液相の作動流体の押し上げが生じないので、気泡の上昇速度は遅くならない。すなわち、気相の作動流体は、下段蒸発部16から上段蒸発部14へ円滑に流れる。
 また、液相の作動流体は、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと円滑に流れる。このため、上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbを液相の作動流体の蒸発潜熱により充分に冷却することができる。加えて、液相の作動流体の押し上げが生じないので、液相の作動流体が凝縮部12まで噴き上がることはない。このため、液相の作動流体が凝縮部12に到達することで生じる熱交換性能の低下は生じない。
 以上説明した機器温調装置1は、連接管部20Bの内側に複数の凸部22が形成されている。このため、下降流となる液相の作動流体が表面張力によって隣り合う凸部22の間に形成される狭い空間に保持されて流れる。一方、上昇流となる気泡は、隣り合う凸部22の間に液相の作動流体が存在することで凸部22の先端側に集まって流れ易くなる。このため、本構造によっても、連接管部20Bを流れる作動流体の気液分離を促進させることができる。
 特に、本構造は、連接管部20Bの内側に複数の凸部22を形成するものであるため、体格を大型にすることなく、分離促進構造を実現できるといった利点がある。また、連接管部20Bが鉛直方向DR2に延びているので、水平方向に機器温調装置1の体格が大きくなってしまうことが抑制される。
 なお、本例では、連接管部20Bの内側に複数の凸部22が形成されたものを例示したが、これに限定されない。密閉容器10は、連接管部20Bだけでなく、例えば、上段蒸発部14および下段蒸発部16の内側に対して複数の凸部22が形成されていてもよい。この場合、上段蒸発部14および下段蒸発部16の内側で気液分離が円滑に行われるため、電池パックBPを冷却するための冷却性能低下を抑制することができる。
 (第3実施形態の変形例)
 上述の第3実施形態では、連接管部20Bが鉛直方向DR2に沿って延びているものを例示したが、これに限定されない。第3実施形態の連接管部20Bは、例えば、図18に示すように、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で配置されていてもよい。
 これによると、連接管部20Bの中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜しているので、連接管部20Bの内側における上方に上昇流となる気泡が偏って流れ易く、連接管部20Bの内側における下方に下降流となる液相の作動流体が偏って流れ易くなる。加えて、連接管部20Bの内側における下方では、隣り合う凸部22の間に液相の作動流体が保持されて流れるので、連接管部20Bにおいて作動流体の気液分離が充分に促進される。
 特に、機器温調装置1は、連接管部20Bが鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で配置されているだけでなく、連接管部20Bの内側に複数の凸部22が設けられている構成とすれば、車両の状態変化によらず作動流体の気液分離が維持され易くなる。例えば、車両走行時の加減速等による慣性力が連接管部20Bの内側の作動流体に作用したとしても、液相の作動流体が隣り合う凸部22の間に保持され易いので、作動流体の気液分離が維持され易い。
 (第4実施形態)
 次に、第4実施形態について、図19~図23を参照して説明する。本実施形態では、第3実施形態と異なる部分について主に説明し、第3実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図19に示すように、本実施形態の連接管部20Cは、その中心軸の周方向において内面の略半分を占める一領域に複数の凸部22が偏って形成されている。なお、連接管部20Cの内面の他領域には、凸部22が形成されていない。
 また、連接管部20Cは、その内側に形成された複数の凸部22が螺旋状に捩じれている。具体的には、凸部22は、図20および図21に示すように、連接管部20Cの内面における位置が連接管部20Cの上端部位201と下端部位202とで反転するように捩じれている。
 連接管部20Cは、複数の凸部22が上端部位201にて上段蒸発部14の下面に連なるとともに、下端部位202にて下段蒸発部16の下面に連なるように、上段蒸発部14および下段蒸発部16それぞれに接続されている。
 その他の構成は、第3実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置1は、電池パックBPの温度が上昇して、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずると、当該気泡が下段蒸発部16の上面側に集まる。この気泡は、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20Cに達する。
 連接管部20Cに達した気泡は、隣り合う凸部22の間に液相の作動流体が存在することで凸部22の先端側(すなわち、前方側)に集まって流れる。また、液相の作動流体が表面張力によって隣り合う凸部22の間に形成される狭い空間に保持される。これにより、連接管部20Cの内側では、図22に示すように、液相の作動流体と気泡とが区別された状態で流れる。
 ここで、連接管部20Cは、複数の凸部22が上端部位201および下端部位202で反転するように捩じれている。このため、連接管部20Cでは、図23に示すように、液相の作動流体と気泡とが区別された状態で旋回して流れる。
 具体的には、連接管部20Cは、複数の凸部22が上端部位201にて上段蒸発部14の下面に連なるように捩じれている。つまり、連接管部20Cは、上段蒸発部14との接続部分で複数の凸部22が上段蒸発部14の下面側に位置する形状になる。このため、連接管部20Cと上段蒸発部14との接続部分では、上面側に気泡が流れ易く、下面側に液相の作動流体が流れ易くなる。
 これにより、連接管部20Cは、上端部位201と下端部位202との間において気泡と液相の作動流体とが区別された状態に維持される。そして、連接管部20Cを流れる気泡は、液相の作動流体と区別された状態で、上段蒸発部14に流れ込む。上段蒸発部14に流れ込んだ気泡は、上段蒸発部14で生ずる気泡とともに、上段蒸発部14の上面側に集まる。上段蒸発部14の上面側に集まる気泡は、上段蒸発部14の上面に沿って上昇し、上下管部18に達する。上下管部18に達した気泡は、上下管部18を鉛直方向DR2に沿って上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として、上下管部18、上段蒸発部14、連接管部20C、下段蒸発部16の下面に沿って流れる。
 具体的には、連接管部20Cでは、凸部22の先端側に気泡が流れ、隣り合う凸部22の間に液相の作動流体が流れ易くなっている。このため、連接管部20Cでの液相の作動流体の押し上げが生じないので、気泡の上昇速度は遅くならない。すなわち、気相の作動流体は、下段蒸発部16から上段蒸発部14へ円滑に流れる。
 また、液相の作動流体は、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと円滑に流れる。このため、上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbを液相の作動流体の蒸発潜熱により充分に冷却することができる。加えて、液相の作動流体の押し上げが生じないので、液相の作動流体が凝縮部12まで噴き上がることはない。このため、液相の作動流体が凝縮部12に到達することで生じる熱交換性能の低下は生じない。
 以上説明した機器温調装置1は、第3実施形態と共通の構成を備えている。このため、第3実施形態と共通の構成から奏される効果を第3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、連接管部20Cの内側に形成された凸部22が螺旋状に捩じれている。このように、凸部22が螺旋状に捩じられている場合、隣り合う凸部22の間に形成される液相の作動流体の流路が捩じれた流路になる。すなわち、凸部22が螺旋状に捩じられている場合、鉛直方向DR2の上方側と下方側とで液相の作動流体の流れを変化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の如く、連接管部20Cが上端部位201および下端部位202で上下に折れ曲がる形状になっていても、曲折部分の前後で液相の作動流体の流れを凸部22によって下面と上面とで入れ替えることが可能となる。これによれば、連接管部20Cの内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制され、上段蒸発部14および下段蒸発部16の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 (第4実施形態の変形例)
 上述の第4実施形態では、連接管部20Cが鉛直方向DR2に沿って延びているものを例示したが、これに限定されない。第4実施形態の連接管部20Cは、例えば、図24に示すように、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で配置されていてもよい。これによると、第3実施形態の変形例と同様の効果を得ることができる。
 (第5実施形態)
 次に、第5実施形態について、図25~図27を参照して説明する。本実施形態では、第3実施形態と異なる部分について主に説明し、第3実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図25に示すように、連接管部20Dの内側の凸部22は、下段蒸発部16側に位置する部位が、上段蒸発部14側に位置する部位に比べて、凸部22の先端から連接管部20Dの中心軸までの距離が大きくなっている。換言すれば、図26および図27に示すように、凸部22は、下段蒸発部16側に位置する部位の突出高さHdが、上段蒸発部14側に位置する部位の突出高さHuよりも小さくなっている。
 具体的には、凸部22における下段蒸発部16側に位置する部位は、凸部22の先端から連接管部20Dの中心軸までの距離が下端部位202に向かって連続的に大きくなっている。換言すれば、凸部22における下段蒸発部16側に位置する部位の突出高さが下端部位202に向かって連続的に小さくなっている
 その他の構成は、第3実施形態と同様である。本実施形態の連接管部20Dは、凸部22の突出高さが、上段蒸発部14側に位置する部位に比べて下段蒸発部16側に位置する部位が小さくなっている。これによると、下段蒸発部16からの気泡が連接管部20Dに流入し易くなる。これにより、連接管部20Dの内側での気泡の移動が円滑になるので、連接管部20Dでの作動流体の気液が分離し易くなる。
 以上説明した機器温調装置1は、第3実施形態と共通の構成を備えている。このため、第3実施形態と共通の構成から奏される効果を第3実施形態と同様に得ることができる。
 特に、本実施形態の連接管部20Dは、凸部22の突出高さが、上段蒸発部14側に位置する部位に比べて下段蒸発部16側に位置する部位が小さくなっている。これによると、連接管部20Dにおける下段蒸発部16側に位置する部位では、気泡の流れる領域が充分に確保される。このため、下段蒸発部16で生じた気泡は、連接管部20Dに流入し易くなるとともに、連接管部20Dの内側を円滑に上昇し易くなる。
 (第5実施形態の変形例)
 上述の第5実施形態では、凸部22における下段蒸発部16側に位置する部位の突出高さが下端部位202に向かって連続的に小さくなっているものを例示したが、これに限定されない。凸部22は、下段蒸発部16側に位置する部位の突出高さが下端部位202に向かって階段状に小さくなっていてもよい。
 (第6実施形態)
 次に、第6実施形態について、図28~図30を参照して説明する。本実施形態では、第5実施形態と異なる部分について主に説明し、第5実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図28に示すように、連接管部20Eは、下段蒸発部16側に位置する部位に設けられた凸部22の数が、上段蒸発部14側に位置する部位の凸部22の数よりも多くなっている。具体的には、図29および図30に示すように、連接管部20Eは、下段蒸発部16側に位置する部位に設けられた凸部22の数が、上段蒸発部14側に位置する部位の凸部22の数の二倍になっている。この結果、下段蒸発部16側に位置する部位では、隣り合う凸部22の間隔が、上段蒸発部14側に位置する部位に比べて小さくなっている。
 本実施形態の連接管部20Eでは、連接管部20Eの下段蒸発部16側の凸部22の数が多くなっている。これにより、隣り合う凸部22の間への気泡の浸入が抑制され、連接管部20Eの内側での気泡の移動が円滑になるので、連接管部20Eでの作動流体の気液が分離し易くなる。
 以上説明した機器温調装置1は、第5実施形態と共通の構成を備えている。このため、第5実施形態と共通の構成から奏される効果を第5実施形態と同様に得ることができる。
 特に、本実施形態の連接管部20Eは、凸部22の数が、上段蒸発部14側に位置する部位に比べて下段蒸発部16側に位置する部位で多くなっている。これによれば、下段蒸発部16で生じた気泡が隣り合う凸部22の間に流入し難くなる。これにより、下段蒸発部16で生じた気泡が隣り合う凸部22の間を下降する液相の作動流体と衝突し難くなるので、下段蒸発部16で生じた気泡が連接管部20Eに流入し易くなる。
 (第6実施形態の変形例)
 上述の第6実施形態では、凸部22の突出高さが、上段蒸発部14側に位置する部位に比べて下段蒸発部16側に位置する部位が小さくなっているものを例示したが、これに限定されない。連接管部20Eは、例えば、凸部22の突出高さが、上段蒸発部14側に位置する部位と下段蒸発部16側に位置する部位とで同等になっていてもよい。
 (第7実施形態)
 次に、第7実施形態について、図31を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図31に示すように、連接管部20Fは、中間部位203に対して連接管部20Fの流路面積が拡大された拡大部23が設けられている。この拡大部23の流路面積Sbは、上端部位201の流路面積Suおよび下端部位202の流路面積Sdよりも大きくなっている。なお、連接管部20Fの流路面積は、連接管部20Fの中心軸に直交する断面において作動流体が流れる領域の面積である。
 拡大部23は、中間部位203における上端部位201よりも下端部位202に近い位置に設定されている。具体的には、拡大部23には、拡大部23の最も上方側に位置する部位に、中間部位203における上端部位201に近い部位が接続され、最も下方側に位置する部位に下端部位202が接続されている。なお、拡大部23は、中間部位203における下端部位202よりも上端部位201に近い位置に設定されていたり、中間部位203の全体に設定されていたりしてもよい。
 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、電池パックBPの温度が上昇して、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずると、当該気泡が下段蒸発部16の上面側に集まる。下段蒸発部16の上面側に集まる気泡は、図31の破線矢印で示すように、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20Fに達する。
 連接管部20Fは、連接管部20Fの中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で、鉛直方向DR2を軸に螺旋状に曲がっている。このため、気泡は、連接管部20Fの上面側に沿って螺旋状に流れ、上段蒸発部14に流れ込む。
 加えて、連接管部20Fには、拡大部23が設けられている。この拡大部23では、鉛直方向DR2の流路長さが大きくなるので、作動流体の気液が上下に分離し易くなる。すなわち、拡大部23では、作動流体の気液分離が促進される。
 上段蒸発部14に流れ込んだ気泡は、上段蒸発部14で生ずる気泡とともに、上段蒸発部14の上面側に集まる。上段蒸発部14の上面側に集まる気泡は、図31の破線矢印で示すように、上段蒸発部14の上面に沿って上昇し、上下管部18に達する。上下管部18に達した気泡は、上下管部18を鉛直方向DR2に沿って上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として、上下管部18、上段蒸発部14、連接管部20F、下段蒸発部16の下面に沿って流れる。
 具体的には、連接管部20Fは、図31の破線矢印に示すように、上面に沿って気泡が流れ、図31の実線矢印に示すように、下面に沿って液相の作動流体が流れ易くなっている。すなわち、連接管部20Fには、気泡が流れる流路と液相の作動流体が流れる流路とが分かれるように形成される。
 このため、連接管部20Fでの液相の作動流体の押し上げが生じないので、気泡の上昇速度は遅くならない。すなわち、気相の作動流体は、下段蒸発部16から上段蒸発部14へ円滑に流れる。
 また、液相の作動流体は、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと円滑に流れる。このため、上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbを液相の作動流体の蒸発潜熱により充分に冷却することができる。加えて、液相の作動流体の押し上げが生じないので、液相の作動流体が凝縮部12まで噴き上がることはない。このため、液相の作動流体が凝縮部12に到達することで生じる熱交換性能の低下は生じない。
 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を備えている。このため、第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第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、連接管部20Fに拡大部23が設けられている。このような構造によれば、下段蒸発部16で生じた気泡が、連接管部20Fを通過する際に連接管部20Fの径方向に拡がったとしても、連接管部20Fの内側に液相の作動流体を下降させるための領域を確保し易くなる。すなわち、本構造では、連接管部20Fにおいて気泡と液相の作動流体とを分けて流すことが可能になる。
 (第7実施形態の変形例)
 上述の第7実施形態では、第1実施形態で説明した連接管部20に拡大部23を設けたものを例示したが、これに限定されない。拡大部23は、例えば、第2実施形態で説明した連接管部20Aに対しても適用可能である。
 (第8実施形態)
 次に、第8実施形態について、図32~図34を参照して説明する。本実施形態では、第7実施形態と異なる部分について主に説明し、第7実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図32に示すように、本実施形態の機器温調装置1は、連接管部20Gが鉛直方向DR2に沿って延びている。なお、連接管部20Gは、鉛直方向DR2に沿って延びる姿勢で上段蒸発部14および下段蒸発部16それぞれに接続されている。
 図33に示すように、連接管部20Gは、中間部位203に対して連接管部20Gの流路面積が拡大された拡大部23が設けられている。この拡大部23の流路面積Sbは、上端部位201の流路面積Suおよび下端部位202の流路面積Sdよりも大きくなっている。
 拡大部23は、連接管部20Gにおける中間部位203の全体に設定されている。具体的には、なお、拡大部23は、中間部位203における下端部位202よりも上端部位201に近い位置に設定されていたり、中間部位203における上端部位201よりも下端部位202に近い位置に設定されていたりしてもよい。
 その他の構成は、第7実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置1は、電池パックBPの温度が上昇して、下段蒸発部16で液相の作動流体が蒸発して気泡が生ずると、当該気泡が下段蒸発部16の上面側に集まる。下段蒸発部16の上面側に集まる気泡は、図34の破線矢印で示すように、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20Gに達する。
 連接管部20Gは、拡大部23によって、鉛直方向DR2の流路長さが大きくなっている。このため、連接管部20Gに流れ込んだ気泡は、連接管部20Gの中心軸付近を上昇し、上端部位201付近で上面側に当たる。連接管部20Gの上面に当たった気泡は、上面に沿って扁平するとともに、上面に沿って流れ、上段蒸発部14に流れ込む。
 上段蒸発部14に流れ込んだ気泡は、上段蒸発部14で生ずる気泡とともに、上段蒸発部14の上面側に集まる。上段蒸発部14の上面側に集まる気泡は、上段蒸発部14の上面に沿って上昇し、上下管部18に達する。上下管部18に達した気泡は、上下管部18を鉛直方向DR2に沿って上昇し、凝縮部12に到達する。
 凝縮部12に到達した気相の作動流体は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部12で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により下降流として、上下管部18、上段蒸発部14、連接管部20G、下段蒸発部16に流れる。具体的には、連接管部20Gでは、図34の破線矢印に示すように、連接管部20Gの中心軸付近を気泡が上昇し、図34の実線矢印に示すように、連接管部20Gの内面に反って液相の作動流体が下降する。すなわち、連接管部20Gには、気泡が流れる流路と液相の作動流体が流れる流路とが分かれるように形成される。
 このため、連接管部20Gでの液相の作動流体の押し上げが生じないので、気泡の上昇速度は遅くならない。すなわち、気相の作動流体は、下段蒸発部16から上段蒸発部14へ円滑に流れる。
 また、液相の作動流体は、上段蒸発部14から下段蒸発部16へと円滑に流れる。このため、上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbを液相の作動流体の蒸発潜熱により充分に冷却することができる。加えて、液相の作動流体の押し上げが生じないので、液相の作動流体が凝縮部12まで噴き上がることはない。このため、液相の作動流体が凝縮部12に到達することで生じる熱交換性能の低下は生じない。
 以上説明した本実施形態の機器温調装置1は、連接管部20Gに拡大部23が設けられている。このため、第8実施形態と同様に、連接管部20Gにおいて気泡と液相の作動流体とを分けて流すことが可能になる。
 (第9実施形態)
 次に、第9実施形態について、図35、図36を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図2に示すように、電池パックBPは、所定温度よりも低くなると内部抵抗が増加することで出力性能が低下してしまう。このため、電池パックBPが低温にならないように、適宜暖機することが望ましい。
 これに対して、本実施形態の機器温調装置1には、作動流体を加熱して気化させる加熱機器60が設けられている。加熱機器60は、密閉容器10において上段蒸発部14および下段蒸発部16よりも下方に位置する下方部位で作動流体を加熱するように構成されている。具体的には、加熱機器60は、図35および図36に示すように、密閉容器10における下段蒸発部16よりも下方の管下端部102に接続されている。
 加熱機器60は、通電により発熱する電気ヒータで構成されている。なお、加熱機器60は、電気ヒータ以外にも、例えば、燃焼器、蓄熱器、熱交換器を用いた機器で構成されていてもよい。
 その他の構成は、第1実施形態と同様である。以下、機器温調装置1の暖機動作について説明する。電池パックBPの温度が所定温度以下になると、図示しない制御装置が、通電によって加熱機器60を昇温させる。加熱機器60の温度が高くなると、密閉容器10の管下端部102付近で液相の作動流体が気化して高温の気泡が生ずる。この気泡は、下段蒸発部16の上面側に集まり、下段電池モジュールMb側に放熱しながら上昇する。これにより、下段電池モジュールMbが昇温する。
 本実施形態の下段蒸発部16は、鉛直方向DR2に対して傾斜している。このため、下段蒸発部16の上面側に集まる気泡は、図36の破線矢印で示すように、下段蒸発部16の上面に沿って上昇し、連接管部20に達する。
 ここで、連接管部20が分離促進構造になっていない場合、液相の作動流体によって気泡の上昇速度が抑えられ、周りの液相の作動流体への熱移動が増加することで、気泡が消失してしまう。このため、高温の気泡が、上段蒸発部14まで到達できず、上段電池モジュールMaを適切に昇温させることが困難となる。
 これに対して、本実施形態の連接管部20は、分離促進構造を有している。すなわち、連接管部20は、連接管部20の中心軸が鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で、鉛直方向DR2を軸に螺旋状に曲がっている。
 連接管部20に分離促進構造が設けられている場合、気泡が連接管部20の上面側に沿って螺旋状に流れ、液相の作動流体が連接管部20の上面側に沿って流れ易くなる。これにより、連接管部20での気泡の上昇速度の低下が抑制され、周りの液相の作動流体への熱移動が少なくて済むので、気泡は消滅せずに上段蒸発部14に到達し易くなる。上段蒸発部14に到達した気泡は、上段蒸発部14の上面側に集まり、上段電池モジュールMa側に放熱しながら上昇する。これにより、上段電池モジュールMaが昇温する。
 ここで、連接管部20に分離促進構造が設けられていない場合でも、加熱機器60の加熱能力を増加させることで、連接管部20での高温の気泡の消失を抑えることができる。ところが、この場合、加熱機器60の発熱量を増加させることになり、機器温調装置1における暖機動作時の消費電力が過度に増えてしまう。
 また、連接管部20に分離促進構造が設けられていない場合でも、上段蒸発部14に加熱機器60を併設することで、上段電池モジュールMaを適切に暖機させることも可能である。ところが、この場合、機器温調装置1における暖暖機動作時の消費電力が増えると共に、機器温調装置1の構造が複雑になってしまう。
 これらに対し、連接管部20に分離促進構造が設けられている場合、暖機動作時の消費電力を抑えつつ、簡素な構造で上段電池モジュールMaおよび下段電池モジュールMbそれぞれを適切に暖機させることができる。
 以上説明した本実施形態の機器温調装置1は、密閉容器10における上段蒸発部14および下段蒸発部16よりも下方に位置する部位に加熱機器60が接続されている。これによると、加熱機器60によって密閉容器10の下方部位を加熱すると、密閉容器10の下方部位で液相の作動流体が気化して高温の気泡が生ずる。この高温の気泡は、上段蒸発部14および下段蒸発部16を順に上昇する際に電池パックBPに放熱する。これにより、電池パックBPの加温や保温を行うことができる。
 特に、連接管部20は、作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっているので、連接管部20の内側で高温の気泡が縮小したり消失したりすることを抑えられる。つまり、本構造によれば、高温の気泡を下段蒸発部16から上段蒸発部14へと適切に上昇させて、効率よく電池パックBPの加温や保温を行うことができる。
 (第9実施形態の変形例)
 上述の第9実施形態では、第1実施形態で説明した機器温調装置1に加熱機器60を追加したものを例示したが、機器温調装置1は、これに限定されない。加熱機器60は、第1実施形態以外の実施形態で説明した機器温調装置1に対しても適用可能である。
 (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。
 上述の実施形態では、連接管部20等が、鉛直方向DR2に延びる扁平な断面形状を有しているものを例示したが、これに限定されない。連接管部20等は、例えば、全体的に丸みのある断面形状になっていてもよい。
 上述の実施形態では、機器温調装置1として、単一の密閉容器10によって上段蒸発部14および下段蒸発部16を冷却するものを例示したが、機器温調装置1は、これに限定されない。機器温調装置1は、複数の密閉容器10によって上段蒸発部14および下段蒸発部16を冷却する構造になっていてもよい。
 上述の実施形態では、電池パックBPとして、上下二段に段積みされた電池モジュールMa、Mbで構成されるものを例示したが、電池パックBPは、これに限定されない。電池パックBPは、電池モジュールが三段以上に段積みされたもので構成されていてもよい。また、電池パックBPは、複数の電池モジュールの位置が上下に異なる位置になっていれば、上下に段積みされていなくてもよい。例えば、電池パックBPを構成する複数の電池モジュールは、鉛直方向DR2において互いに重なり合わないように水平方向にオフセットして配置されていてもよい。また、機器温調装置1は、上段蒸発部14の少なくとも一部が下段蒸発部16よりも上方側に位置付けられていてもよい。
 上述の実施形態では、機器温調装置1として、2つの蒸発部が連接管部20によって直列に連結されたものを例示したが、機器温調装置1は、これに限定されない。機器温調装置1として、3つ以上の蒸発部が連接管部20によって直列に連結されていてもよい。
 上述の実施形態では、機器温調装置1として、単一の凝縮部12が設けられているものを例示したが、これに限定されず、機器温調装置1は、複数の凝縮部12が設けられていてもよい。
 上述の実施形態では、本開示の機器温調装置1を車両に搭載される電池パックBPの温度を調節する装置に適用した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、車両に搭載される電池パックBPの温度を調節する装置以外にも、例えば、データセンタや基地局等で使用される電池パックBPの温度を調整する装置に適用可能である。また、機器温調装置1は、例えば、電気部品・電子部品・機械部品等の発熱機器の冷却装置にも適用可能である。
 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。
 上述の第2実施形態では、連接管部20Aとして湾曲したターン部21を有するものを例示したが、連接管部20Aは、これに限定されない。第2実施形態で説明した連接管部20Aは、図37に示すように、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で直線状に延びるターン部21で構成されていてもよい。
 図37に示す連接管部20Aは、省スペース化の観点で、各電池モジュールMa、Mbの上段後方端面Ma3および下段後方端面Mb3に沿って直線状に延びるように配置されていることが望ましい。同様の観点で、連接管部20Aは、上段蒸発部14側の端部と下段蒸発部16側の端部とが最短距離で接続されるように、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で直線状に延びていることが望ましい。なお、連接管部20Aは、直線状に延びるターン部を1つ有するものに限らず、直線状に延びるターン部を複数有するものであってもよい。
 (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、管状の密閉容器に封入された作動流体の液相と気相との相変化により熱移動を行うサーモサイフォンとして構成される。機器温調装置は、対象機器から吸熱することで作動流体を蒸発させる複数の蒸発部と、複数の蒸発部で蒸発した作動流体を外部に放熱させることで作動流体を凝縮させる凝縮部と、複数の蒸発部同士を直列に接続する少なくとも1つの連接管部と、を備える。隣り合う蒸発部のうち一方の蒸発部は、他方の蒸発部よりも少なくとも一部が上方に位置付けられている。連接管部は、連接管部を流れる作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている。
 第2の観点によれば、機器温調装置は、第1の蒸発部および第2の蒸発部が、鉛直方向に並ぶように配置されている。これによると、凝縮部で凝縮した液相の作動流体は自重によって第1の蒸発部から第2の蒸発部に向かって流れ易くなる。
 第3の観点によれば、連接管部は、連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜した姿勢で第1の蒸発部および第2の蒸発部それぞれに接続されている。連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜している構造では、連接管部の内側における上方に上昇流となる気泡が偏って流れ易く、連接管部の内側における下方に下降流となる液相の作動流体が偏って流れ易くなる。このため、本構造によれば、連接管部を流れる作動流体の気液分離を促進させることができる。特に、本構造は、連接管部を鉛直方向に対して傾斜させるものであり、分離促進構造を簡易に実現できるといった利点がある。
 第4の観点によれば、連接管部は、鉛直方向を軸として螺旋状に曲がっている。
 連接管部が鉛直方向から水平方向に折れ曲がる形状になっていると、曲折部分の前後で連接管部の下面と上面とが入れ替わる。このような構造では、連接管部の内側において、気泡の流れと液相の作動流体の流れとが交錯し、上昇流となる気泡と下降流となる液相の作動流体との衝突が避けられない。
 これに対して、連接管部が鉛直方向を軸として螺旋状に曲がっている場合、連接管部の下面と上面とが入れ替わることがない。このため、本構造によれば、連接管部の内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制され、複数の蒸発部の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 第5の観点によれば、連接管部は、鉛直方向を軸として湾曲した1つ以上のターン部(21)を有している。連接管部のターン部が鉛直方向を軸として曲がっている場合、連接管部の下面と上面とが入れ替わることがない。このため、本構造によれば、連接管部の内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制され、複数の蒸発部の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 第6の観点によれば、連接管部は、連接管部の内面から連接管部の中心軸に近づくように突き出る凸部が連接管部の中心軸の周りに複数形成されている。これによると、下降流となる液相の作動流体が表面張力によって隣り合う凸部の間に形成される狭い空間に保持されて流れる。一方、上昇流となる気泡は、隣り合う凸部の間に液相の作動流体が存在することで凸部の先端側に集まって流れ易くなる。このため、本構造によっても、連接管部を流れる作動流体の気液分離を促進させることができる。特に、本構造は、連接管部の内側に複数の凸部を形成するものであるため、体格を大型にすることなく、分離促進構造を実現できるといった利点がある。
 第7の観点によれば、連接管部は、連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜した姿勢で第1の蒸発部および第2の蒸発部それぞれに接続されている。また、連接管部は、連接管部の内面から連接管部の中心軸に近づくように突き出る凸部が連接管部の中心軸の周りに複数形成されている。これによると、連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜しているので、連接管部の内側における上方に上昇流となる気泡が偏って流れ易く、連接管部の内側における下方に下降流となる液相の作動流体が偏って流れ易くなる。加えて、連接管部の内側における下方では、隣り合う凸部の間に液相の作動流体が保持されて流れるので、連接管部での作動流体の気液分離が充分に促進される。
 第8の観点によれば、凸部は、螺旋状に捩じれている。このように、凸部が螺旋状に捩じられている場合、隣り合う凸部の間に形成される液相の作動流体の流路が捩じれた流路になる。すなわち、凸部が螺旋状に捩じられている場合、鉛直方向の上方側と下方側とで液相の作動流体の流れを変化させることができる。
 このため、例えば、連接管部が鉛直方向から水平方向に折れ曲がる形状になっていても、曲折部分の前後で液相の作動流体の流れを凸部によって下面と上面とで入れ替えることが可能となる。この場合、連接管部の内側における気泡の流れと液相の作動流体の流れとの交錯が抑制され、複数の蒸発部の間において作動流体を円滑に流動させることができる。
 第9の観点によれば、凸部は、第2の蒸発部側に位置する部位が、第1の蒸発部側に位置する部位に比べて凸部の先端から連接管部の中心軸までの距離が大きくなっている。これによると、連接管部における第2の蒸発部側に位置する部位では、気泡の流れる領域が充分に確保される。このため、第2の蒸発部で生じた気泡は、連接管部に流入し易くなるとともに、連接管部の内側を円滑に上昇し易くなる。
 第10の観点によれば、連接管部は、第2の蒸発部側に位置する部位に設けられた凸部の数が、第1の蒸発部側に位置する部位に設けられた凸部の数よりも多くなっている。このように、連接管部における第2の蒸発部側に位置する部位での凸部の数を多くすれば、第2の蒸発部で生じた気泡が隣り合う凸部の間に流入し難くなる。これにより、第2の蒸発部で生じた気泡が隣り合う凸部の間を下降する液相の作動流体と衝突し難くなるので、第2の蒸発部で生じた気泡が連接管部に流入し易くなる。
 第11の観点によれば、連接管部は、第1の蒸発部に連なる第1の接続部位、第2の蒸発部に連なる第2の接続部位、第1の接続部位と第2の接続部位とを結ぶ中間部位を含んでいる。中間部位には、第1の接続部位および第2の接続部位に比べて、連接管部の中心軸に直交する断面の流路面積が拡大された拡大部が設けられている。このように、連接管部に拡大部が設けられた構造によれば、第2の蒸発部で生じた気泡が、連接管部を通過する際に連接管部の径方向に拡がったとしても、連接管部の内側に液相の作動流体を下降させるための領域を確保し易くなる。すなわち、本構造では、連接管部において気泡と液相の作動流体とを分けて流すことが可能になる。
 第12の観点によれば、連接管部は、第1の蒸発部に連なる第1の接続部位、第2の蒸発部に連なる第2の接続部位、第1の接続部位と第2の接続部位とを結ぶ中間部位を含んでいる。連接管部は、鉛直方向に対して傾斜した姿勢で第1の蒸発部および第2の蒸発部それぞれに接続されている。中間部位には、第1の接続部位および第2の接続部位に比べて、連接管部の中心軸に直交する断面の流路面積が拡大された拡大部が設けられている。これによると、連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜しているので、連接管部の内側における上方に上昇流となる気泡が偏って流れ易く、連接管部の内側における下方に下降流となる液相の作動流体が偏って流れ易くなる。加えて、連接管部に拡大部が設けられているので、連接管部を流れる作動流体の気液分離が充分に促進される。
 第13の観点によれば、機器温調装置は、作動流体を加熱して気化させる加熱機器を備える。加熱機器は、密閉容器において第1の蒸発部および第2の蒸発部よりも下方に位置する部位で作動流体を加熱するように構成されている。これによると、加熱機器によって密閉容器の下方部位を加熱すると、密閉容器の下方部位で液相の作動流体が気化して高温の気泡が生ずる。この高温の気泡は、第2の蒸発部および第1の蒸発部を順に上昇する際に対象機器に放熱する。これにより、対象機器の加温や保温を行うことができる。
 特に、連接管部は作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっているので、連接管部の内側で高温の気泡が縮小したり消失したりすることを抑えられる。つまり、本構造によれば、高温の気泡を第2の蒸発部から第1の蒸発部へと適切に上昇させて、効率よく対象機器の加温や保温を行うことができる。
 第14の観点によれば、機器温調装置は、連接管部が、鉛直方向に対して傾斜した姿勢で直線状に延びる1つ以上のターン部を有している。これによっても、連接管部を流れる作動流体の気液分離を促進させることができる。
 ここで、連接管部は、第1の蒸発部側の端部と第2の蒸発部側の端部とが最短距離で接続されるように、鉛直方向DR2に対して傾斜した姿勢で直線状に延びていることが望ましい。これによると、分離促進構造を省スペースで実現することができるので、分離促進構造の追加に伴う機器温調装置の大型化を抑制することができる。

Claims (14)

  1.  管状の密閉容器(10)に封入された作動流体の液相と気相との相変化により熱移動を行うサーモサイフォンとして構成され、前記熱移動によって対象機器(BP)の温度を調整する機器温調装置であって、
     前記密閉容器の一部を構成し、前記対象機器から作動流体に吸熱させることで作動流体を蒸発させる複数の蒸発部(14、16)と、
     前記密閉容器の一部を構成し、複数の前記蒸発部よりも上方に配置され、複数の前記蒸発部で蒸発した作動流体を外部に放熱させることで作動流体を凝縮させる少なくとも1つの凝縮部(12)と、
     前記密閉容器の一部を構成し、複数の前記蒸発部同士を直列に接続する少なくとも1つの連接管部(20)と、を備え、
     隣り合う前記蒸発部の一方を第1の蒸発部(14)とし、他方を第2の蒸発部(16)としたとき、
     前記第1の蒸発部は、前記凝縮部で凝縮した液相の作動流体が前記第1の蒸発部から前記第2の蒸発部に向かって流れるように、少なくとも一部が前記第2の蒸発部よりも上方に位置付けられており、
     前記連接管部は、前記連接管部を流れる作動流体の気液分離が促進される分離促進構造になっている、機器温調装置。
  2.  前記第1の蒸発部および前記第2の蒸発部は、鉛直方向に並ぶように配置されている、請求項1に記載の機器温調装置。
  3.  前記連接管部は、前記連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜した姿勢で前記第1の蒸発部および前記第2の蒸発部それぞれに接続されている、請求項1または2に記載の機器温調装置。
  4.  前記連接管部は、鉛直方向を軸として螺旋状に曲がっている、請求項3に記載の機器温調装置。
  5.  前記連接管部は、鉛直方向を軸として湾曲した1つ以上のターン部(21)を有している、請求項3に記載の機器温調装置。
  6.  前記連接管部は、前記連接管部の内面から前記連接管部の中心軸に近づくように突き出る凸部(22)が前記連接管部の中心軸の周りに複数形成されている、請求項1または2に記載の機器温調装置。
  7.  前記連接管部は、前記連接管部の中心軸が鉛直方向に対して傾斜した姿勢で前記第1の蒸発部および前記第2の蒸発部それぞれに接続されるとともに、前記連接管部の内面から前記連接管部の中心軸に近づくように突き出る凸部(22)が前記連接管部の中心軸の周りに複数形成されている、請求項1または2に記載の機器温調装置。
  8.  前記凸部は、螺旋状に捩じれている、請求項6または7に記載の機器温調装置。
  9.  前記凸部は、前記第2の蒸発部側に位置する部位が、前記第1の蒸発部側に位置する部位に比べて前記凸部の先端から前記連接管部の中心軸までの距離が大きくなっている、請求項6ないし8のいずれか1つに記載の機器温調装置。
  10.  前記連接管部は、前記第2の蒸発部側に位置する部位に設けられた前記凸部の数が、前記第1の蒸発部側に位置する部位に設けられた前記凸部の数よりも多くなっている、請求項6ないし9のいずれか1つに記載の機器温調装置。
  11.  前記連接管部は、前記第1の蒸発部に連なる第1の接続部位(201)、前記第2の蒸発部に連なる第2の接続部位(202)、前記第1の接続部位と前記第2の接続部位とを結ぶ中間部位(203)を含み、
     前記中間部位には、前記第1の接続部位および前記第2の接続部位に比べて、前記連接管部の中心軸に直交する断面の流路面積が拡大された拡大部(23)が設けられている、請求項1ないし10のいずれか1つに記載の機器温調装置。
  12.  前記連接管部は、前記第1の蒸発部に連なる第1の接続部位(201)、前記第2の蒸発部に連なる第2の接続部位(202)、前記第1の接続部位と前記第2の接続部位とを結ぶ中間部位(203)を含み、鉛直方向に対して傾斜した姿勢で前記第1の蒸発部および前記第2の蒸発部それぞれに接続されており、
     前記中間部位には、前記第1の接続部位および前記第2の接続部位に比べて、前記連接管部の中心軸に直交する断面の流路面積が拡大された拡大部(23)が設けられている、請求項1または2に記載の機器温調装置。
  13.  作動流体を加熱して気化させる加熱機器(60)を備え、
     前記加熱機器は、前記密閉容器において前記第1の蒸発部および前記第2の蒸発部よりも下方に位置する部位で作動流体を加熱するように構成されている、請求項1ないし12のいずれか1つに記載の機器温調装置。
  14.  前記連接管部は、鉛直方向に対して傾斜した姿勢で直線状に延びる1つ以上のターン部(21)を有している、請求項3に記載の機器温調装置。
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