WO2018047537A1 - 機器温調装置 - Google Patents
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Definitions
- the control device 40 reduces the rotation speed of the water pump 63. For example, when the rotation speed of the water pump 63 is set to a second rotation speed larger than the first rotation speed, the control device 40 changes the rotation speed of the water pump 63 from the second rotation speed to the first rotation speed. To do. Thereby, the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water circuit 62 is reduced. Furthermore, the control device 40 reduces the rotational speed of the blower 65. For example, when the rotation speed of the blower 65 is set to a second rotation speed larger than the first rotation speed, the control device 40 changes the rotation speed of the blower 65 from the second rotation speed to the first rotation speed. Thereby, the heat dissipation amount of the cooling water in the radiator 64 is reduced.
- control device 40 controls at least one of the water pump 63 and the blower 65 to reduce the cooling capacity of the cooling device 66 under conditions where intense boiling occurs.
- the cooling condition of the working fluid in the apparatus condenser 50 can be suppressed. That is, the temperature of the working fluid cooled by the cooling device 66 can be increased. Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
- the cooling water that is, the cooling liquid containing water is used, but a cooling liquid not containing water may be used.
- the temperature of the cooling surface 72a of the Peltier element 72 becomes lower than the temperature of the heat dissipation surface 72b.
- the cooling surface 72a absorbs heat from the working fluid, and the heat radiation surface 72b radiates heat to the blown air.
- the working fluid is cooled and condensed in the apparatus condenser 70.
- the equipment heat exchanger 12 the working fluid absorbs heat from the assembled battery BP and evaporates. As a result, the assembled battery BP is cooled.
- step S13 if the cooling device 75 is in an operating state, the control device 40 continues to operate the cooling device 75.
- control device 40 reduces the amount of power supplied to the Peltier element 72. Thereby, the temperature of the cooling surface 72a rises. Furthermore, the control device 40 reduces the rotational speed of the blower 74. Thereby, the amount of heat radiation from the heat radiation surface 72b is reduced. This also increases the temperature of the cooling surface 72a.
- variable thermal resistor 80 a contact type thermal resistor using an electric motor may be adopted. This includes, for example, two members and a connecting portion that connects the two members. The connecting portion can be moved by an electric motor.
- the control device 40 outputs a control signal to operate the electric motor. That is, electric power is supplied to the electric motor. Thereby, a connection part leaves
- control device 40 controls according to the flowchart of FIG. 17, but controls the operation of the blower 51 and the thermal resistance of the variable thermal resistor 80 according to the flowchart of FIG. 18 described in the seventh embodiment. May be.
- the present embodiment is different from the fourth embodiment in that the device temperature adjustment device 1 includes a variable thermal resistor 80.
- step S14 if the determination is NO, the process proceeds to step S31. If the determination is YES, the process proceeds to step S32.
- control device 40 controls the operation of the blower 51 and the heating element 90 according to the flowchart of FIG. 25, but may be controlled according to the flowchart of FIG. 26 described in the eleventh embodiment.
- control device 40 controls the operation of the water pump 63, the blower 65, and the heating element 90 according to the flowchart of FIG. 25.
- control device 40 controls according to the flowchart of FIG. 26 described in the eleventh embodiment. Also good.
- the temperature adjusting unit is a heating element that is provided in the working fluid circuit separately from the device and can be switched between operation and stop.
- the control device operates the heating element when the temperature difference is larger than the predetermined temperature difference.
- the configuration of the fourth aspect can be adopted.
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Abstract
機器温調装置は、サーモサイフォン式のヒートパイプを構成し、作動流体が循環する作動流体回路(10)と、作動流体回路の作動流体の温度を調整する温度調整部(21)と、温度調整部の作動を制御する制御装置とを備える。作動流体回路は、機器(BP)からの吸熱によって、作動流体が蒸発する蒸発部(12)と、蒸発部で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮部(14a)とを有する。制御装置は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、温度調整部を制御して、作動流体回路の作動流体の温度低下を抑制する。
Description
本出願は、2016年9月9日に出願された日本特許出願番号2016-176792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、機器の温度を調節する機器温調装置に関するものである。
特許文献1に、車両に搭載された電池を対象機器とし、この電池の温度を調節する機器温調装置が開示されている。この機器温調装置は、ループ型のサーモサイフォン式ヒートパイプを構成する作動流体回路を備えている。
上記の機器温調装置では、作動流体回路の蒸発部の内部において、機器からの吸熱によって液状の作動流体が蒸発する。このとき、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きいと、蒸発部の内部で液状の作動流体が激しい沸騰を起こすことが、本発明者らによって見出された。激しい沸騰が生じると、作動流体の液面が激しく上下するとともに、気泡破裂音や流動音といった異音が発生する。
機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きい場合としては、作動流体回路の凝縮部において、作動流体が冷却装置によって冷却される場合の冷却装置の作動開始直後が挙げられる。また、その他にも、作動流体回路の凝縮部において、作動流体が作動流体回路の外部空気、すなわち、外気によって冷却される場合、冬期のように外気の温度が低い場合が挙げられる。このように、凝縮部で冷却された作動流体の温度が低すぎる場合に、蒸発部で激しい沸騰が生じる。
なお、激しい沸騰による異音の発生を防止する方法としては、作動流体回路に気液分離部を設置したり、作動流体回路の配管径を大型化したりして、気液分離しやすく、流れをおだやかにする方法が考えられる。しかし、機器温調装置を車両に搭載する場合のように、機器温調装置の搭載スペースが限られている場合、気液分離部の設置や配管径の大型化は採用できない。
また、このような問題は、ループ型ではないサーモサイフォン式ヒートパイプを構成する作動流体回路を備えた機器温調装置においても生じる。
本開示は上記点に鑑みて、蒸発部で生じる激しい沸騰を抑制できる機器温調装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の1つの観点によれば、
機器温調装置は、
サーモサイフォン式のヒートパイプを構成し、作動流体が循環する作動流体回路と、
作動流体回路の作動流体の温度を調整する温度調整部と、
温度調整部の作動を制御する制御装置とを備え、
作動流体回路は、
機器からの吸熱によって、作動流体が蒸発する蒸発部と、
蒸発部で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮部とを有し、
制御装置は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、温度調整部を制御して、作動流体回路の作動流体の温度を上昇させる。
機器温調装置は、
サーモサイフォン式のヒートパイプを構成し、作動流体が循環する作動流体回路と、
作動流体回路の作動流体の温度を調整する温度調整部と、
温度調整部の作動を制御する制御装置とを備え、
作動流体回路は、
機器からの吸熱によって、作動流体が蒸発する蒸発部と、
蒸発部で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮部とを有し、
制御装置は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、温度調整部を制御して、作動流体回路の作動流体の温度を上昇させる。
これによれば、激しい沸騰が生じる条件である機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、作動流体の温度低下が抑制されない場合と比較して、機器と液状の作動流体との温度差の拡大を抑制することができる。このため、蒸発部で生じる激しい沸騰を抑制することができる。
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、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、同一符号を付して説明を行う。
(第1実施形態)
図1に示す本実施形態の機器温調装置1は、車両に搭載された組電池BPを冷却することによって、温調対象機器としての組電池BPの電池温度を調節する。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を想定している。
図1に示す本実施形態の機器温調装置1は、車両に搭載された組電池BPを冷却することによって、温調対象機器としての組電池BPの電池温度を調節する。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インバータ等を介して組電池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、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、および入力に制限を設ける必要がある。そのため、電池セルBCの出力、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の電池温度が徐々に上昇して、電池温度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、各電池セルの劣化の進行度合いに偏りが生じて、組電池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。
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、送風機による空冷式の冷却手段は、車室内の空気等を組電池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、機器用流体回路10を備えている。機器用流体回路10は、作動流体が循環する作動流体回路である。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(例えば、R134a、R1234yf)が採用される。
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、重力によって作動流体が自然循環するサーモサイフォン式となるように構成されている。さらに、機器用流体回路10は、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となるように構成されている。すなわち、機器用流体回路10は、ループ型のサーモサイフォン式ヒートパイプを構成している。
図1に示すように、機器用流体回路10は、機器用熱交換器12、機器用凝縮器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形成されている。機器用流体回路10は、閉じられた環状の流体回路である。機器用流体回路10の内部には、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、組電池BPの冷却時に、組電池BPから吸熱させて液状の作動流体を蒸発させる蒸発部として機能する熱交換器である。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の底面部側に対向する位置に配置されている。すなわち、組電池BPは、機器用熱交換器12の上面に配置されている。
機器用熱交換器12は、機器用凝縮器14よりも下方に配置されている。これにより、液状の作動流体が、重力によって、機器用熱交換器12を含む機器用流体回路10の下部に溜まるようになっている。
機器用凝縮器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凝縮部として機能する熱交換器である。機器用凝縮器14は、車両に搭載された空調用の冷凍サイクル装置21の冷媒との熱交換によって作動流体を冷却する。したがって、本実施形態では、冷凍サイクル装置21が作動流体を冷却する冷却装置を構成している。また、冷凍サイクル装置21は、車両用空調装置の一部を構成している。冷凍サイクル装置21は、冷媒が循環して流れる冷媒回路22を備えている。
機器用凝縮器14は、機器用流体回路10の作動流体が流れる作動流体側熱交換部14aと、冷媒回路22の冷媒が流れる冷媒側熱交換部14bとを有する。作動流体と冷媒との熱交換が可能なように、作動流体側熱交換部14aと冷媒側熱交換部14bとは熱的に接続されている。作動流体側熱交換部14aの内部の作動流体が冷却されて凝縮する。したがって、作動流体側熱交換部14aは、作動流体が凝縮する凝縮部を構成している。
冷媒回路22は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成している。具体的には、冷媒回路22は、圧縮機24、空調用凝縮器26、第1膨張弁28および空調用蒸発器30等が、配管によって接続されることで形成されている。冷凍サイクル装置21は、空調用凝縮器26に空気を送る送風機27と、車室内空間に向かう空気流れを形成する送風機31とを備えている。
圧縮機24は、冷媒を圧縮して吐出する。空調用凝縮器26は、空気との熱交換によって圧縮機24から流出の冷媒を放熱させて凝縮させる放熱器である。第1膨張弁28は、空調用凝縮器26から流出の冷媒を減圧させる。空調用蒸発器30は、車室内空間に向かう空気との熱交換によって、第1膨張弁28から流出の冷媒を蒸発させるとともに、車室内空間に向かう空気を冷却する。
さらに、冷媒回路22は、第1膨張弁28および空調用蒸発器30に対して、冷媒流れで並列に接続された第2膨張弁32および冷媒側熱交換部14bを有している。第2膨張弁32は、空調用凝縮器26から流出の冷媒を減圧させる。冷媒側熱交換部14bは、作動流体側熱交換部14aを流れる作動流体との熱交換によって、冷媒を蒸発させる蒸発部である。
さらに、冷媒回路22は、冷媒側熱交換部14bに向かって冷媒が流れる冷媒流路の冷媒流量を調整する調整弁34を有している。調整弁34は閉弁機能を有している。調整弁34が閉じられることで、圧縮機24、空調用凝縮器26、第1膨張弁28、空調用蒸発器30の順に冷媒が流れる第1冷媒回路が形成される。調整弁34が開くことで、第1冷媒回路に加えて、圧縮機24、空調用凝縮器26、第2膨張弁32、冷媒側熱交換部14bの順に冷媒が流れる第2冷媒回路が形成される。
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機器用凝縮器14に導くものである。すなわち、ガス通路部16は、蒸発部としての機器用熱交換器12から凝縮部としての機器用凝縮器14へ向かって作動流体が流れる第1流路である。ガス通路部16は、下方側の端部が機器用熱交換器12に接続され、上方側の端部が機器用凝縮器14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。
液通路部18は、機器用凝縮器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。すなわち、液通路部18は、凝縮部としての機器用凝縮器14から、蒸発部としての機器用熱交換器12へ向かって作動流体が流れる第2流路である。液通路部18は、下方側の端部が機器用熱交換器12に接続され、上方側の端部が機器用凝縮器14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。
続いて、図2を用いて、本実施形態の機器温調装置1の基本作動について説明する。なお、図2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。
機器温調装置1では、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WFの一部が蒸発する。組電池BPは、機器用熱交換器BPの内部に存する作動流体WF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WFは、機器用熱交換器12からガス通路部16に流出し、図中の矢印F11で示すように、ガス通路部16を介して機器用凝縮器14へ移動する。
機器用凝縮器14では、ガス状の作動流体WFが放熱することで、ガス状の作動流体WFが凝縮する。凝縮した液状の作動流体WFは、重力によって下降する。これにより、機器用凝縮器14で凝縮した液状の作動流体WFは、機器用凝縮器14から液通路部18に流出し、図中の矢印F12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、流入した液状の作動流体WF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、作動流体WF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と機器用凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から機器用凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。また、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WFが自然循環する構成となっている。
図1に示すように、機器温調装置1は、電池温度センサ41と、作動流体温度センサ42と、冷媒温度センサ43と、作動流体圧力センサ44と、冷媒圧力センサ45とを備えている。
電池温度センサ41は、電池パックBPの電池温度Tbを検出する。本実施形態では、電池温度センサ41は、電池パックBPの上部に設置される。電池温度Tbを検出できれば、電池温度センサ41は他の場所に設置されてもよい。
作動流体温度センサ42は、作動流体温度Twfを検出する。本実施形態では、作動流体温度センサ42は、液通路部18を構成する配管の外面に設置される。作動流体温度センサ42は、配管の温度を液状の作動流体の温度として検出する。液状の作動流体の温度を検出できれば、作動流体温度センサ42は他の場所に設置されてもよい。また、作動流体温度センサ42は、ガス状の作動流体の温度を検出してもよい。
冷媒温度センサ43は、冷媒回路22の冷媒温度Trを検出する。冷媒温度Trは、冷媒回路22のうち冷媒側熱交換部14bを流れる冷媒の温度である。本実施形態では、冷媒温度センサ43は、冷媒側熱交換部14bの表面に設置される。冷媒温度センサ43は、冷媒側熱交換部14bの表面の温度を冷媒温度Trとして検出する。冷媒温度Trを検出できれば、冷媒温度センサ43は他の場所に設置されてもよい。
作動流体圧力センサ44は、作動流体圧力Pwを検出する。本実施形態では、作動流体圧力センサ44は、ガス通路部16に設置される。作動流体温度センサ42は、ガス状の作動流体の圧力を検出する。ガス状の作動流体の圧力を検出できれば、作動流体圧力センサ44は他の場所に設置されてもよい。また、作動流体圧力センサ44は、液状の作動流体の圧力を検出してもよい。ただし、液状の作動流体は、液面の変動によって圧力が変動する。このため、作動流体圧力センサ44は、ガス状の作動流体の圧力を検出することが好ましい。
冷媒圧力センサ45は、冷媒回路22の冷媒圧力Prを検出する。冷媒圧力Prは、冷媒側熱交換部14bを流れる冷媒の圧力である。すなわち、冷媒圧力Prは、冷媒回路22のうち第2膨張弁32で減圧された冷媒の圧力である。
また、図3に示すように、機器温調装置1は、制御装置40を備えている。制御装置40の入力側には、電池温度センサ41、作動流体温度センサ42、冷媒温度センサ43、作動流体圧力センサ44、冷媒圧力センサ45などの各種センサが接続されている。制御装置40の出力側に、圧縮機24、送風機27、調整弁34等の冷凍サイクル装置21の構成機器が接続されている。
制御装置40は、図4に示すように、各種センサからの入力信号に基づいて、冷凍サイクル装置21の構成機器24、27、34の作動を制御する。なお、図4に示す各ステップは、制御装置40の機能を実現する機能実現部を構成している。また、図4に示す制御フローは、制御装置40へ給電されている間、繰り返し実行される。
ステップS11において、制御装置40は、電池温度Tbが所定温度Tth1よりも高いか否かを判定する。所定温度は、例えば35℃である。電池温度Tbが所定温度Tth1よりも低ければ、NO判定して、ステップS12に進む。電池温度Tbが所定温度Tth1よりも高ければ、YES判定して、ステップS13に進む。
ステップS12では、制御装置40は、冷却装置である冷凍サイクル装置21を停止状態とする。すなわち、制御装置40は、圧縮機24および送風機27を停止状態とする。なお、空調の目的で圧縮機24および送風機27を作動させている場合、制御装置40は、冷凍サイクル装置21を停止させる替わりに、調整弁34を閉弁状態とする。その後、制御装置40は、図4に示す一連のフローを終了し、再び、図4に示す一連のフローを開始する。
ステップS13では、制御装置40は、冷却装置である冷凍サイクル装置21を作動状態とする。冷凍サイクル装置21が停止状態であれば、制御装置40は、冷凍サイクル装置21の作動を開始させる。すなわち、制御装置40は、調整弁34を開弁状態とする。制御装置40は、圧縮機24および送風機27を作動させる。また、空調の目的で圧縮機24および送風機27が既に作動しているが、調整弁34が閉弁状態であって、冷凍サイクル装置21による作動流体の冷却が停止された状態の場合、制御装置40は、調整弁34を開弁状態とする。冷凍サイクル装置21による作動流体の冷却開始時では、制御装置40は、冷凍サイクル装置21の運転状態を、第1運転状態よりも冷凍サイクル装置21の冷却能力が大きな第2運転状態とする。冷凍サイクル装置21の運転状態とは、調整弁34の開弁状態、圧縮機24および送風機27の作動状態である。冷却能力とは、作動流体を第1温度から第1温度よりも低い第2温度まで冷却することができる能力のことである。
これにより、第2冷媒回路を冷媒が流れる。機器用凝縮器14で、作動流体が冷媒によって冷却されて凝縮する。機器用熱交換器12で、作動流体が組電池BPから吸熱して蒸発する。この結果、組電池BPが冷却される。なお、ステップS13において、冷凍サイクル装置21が既に運転状態であれば、制御装置40は、冷凍サイクル装置21の運転を継続する。ステップS13の後、ステップS14に進む。
ステップS14では、制御装置40は、温度差Dtが所定温度差Tth2よりも小さいか否かを判定する。温度差Dtは、電池温度Tbと作動流体温度Twfの差(すなわち、Tb-Twf)である。制御装置40は、電池温度センサ41と作動流体温度センサ42とを用いて、電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtを検出する。所定温度差Tth2は、例えば10℃である。温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きければ、制御装置40は、NO判定してステップS15に進む。温度差Dtが所定温度差Tth2よりも小さければ、制御装置40は、YES判定してステップS16に進む。
ステップS15では、制御装置40は、冷却装置の運転状態を第1運転状態とする。冷凍サイクル装置21が第1運転状態で運転されていれば、制御装置40は、その運転状態を継続させる。
また、冷凍サイクル装置21が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態よりも冷却能力が小さな第1運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷凍サイクル装置21の冷却能力を低減させる。具体的には、制御装置40は、圧縮機24の回転数を低減させる。例えば、圧縮機24の回転数が第1回転数よりも大きな第2回転数に設定されている場合、制御装置40は、圧縮機24の回転数を第2回転数から第1回転数に変更する。これにより、圧縮機24の冷媒吐出能力が低減する。さらに、制御装置40は、送風機27の回転数を低減させる。例えば、送風機27の回転数が第1回転数よりも大きな第2回転数に設定されている場合、制御装置40は、送風機27の回転数を第2回転数から第1回転数に変更する。これにより、冷媒の放熱量が低減する。さらに、制御装置40は、調整弁34の弁開度を小さくする。例えば、調整弁34の弁開度が第1開度よりも大きな第2開度に設定されている場合、制御装置40は、調整弁34の弁開度を第2開度から第1開度に変更する。これにより、冷媒側熱交換部14bの冷媒流量が低減する。
なお、制御装置40は、圧縮機24の回転数低減と、送風機27の回転数低減と、調整弁34による流量低減とのいずれか1つ以上を行えばよい。例えば、制御装置40は、圧縮機24および送風機27の回転数を変更せず、調整弁34の弁開度を小さくしてもよい。このように、空調能力を低減せずに、作動流体の冷却能力のみを低減してもよい。
また、このとき、制御装置40は、圧縮機24および送風機27の回転数を0まで低減させてもよい。すなわち、制御装置40は、圧縮機24および送風機27を停止させて、冷凍サイクル装置21を停止させてもよい。これにより、冷凍サイクル装置21による作動流体の冷却が停止される。また、制御装置40は、調整弁34を閉弁状態まで弁開度を小さくして、冷媒側熱交換部14bへの冷媒流れを停止させてもよい。これにより、冷凍サイクル装置21による作動流体の冷却が停止される。このように、冷凍サイクル装置21の冷却能力を低減させることには、冷凍サイクル装置21による作動流体の冷却を停止させることが含まれる。
その後、制御装置40は、図4に示す一連のフローを終了し、再び、図4に示す一連のフローを開始する。
ステップS16では、制御装置40は、冷凍サイクル装置21の運転状態を第2運転状態とする。冷凍サイクル装置21が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、その運転状態を継続する。
また、冷凍サイクル装置21が第1運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷凍サイクル装置21の冷却能力を増大させる。具体的には、制御装置40は、圧縮機24の回転数を増大させる。これにより、圧縮機24の冷媒吐出能力が増大する。さらに、制御装置40は、送風機27の回転数を増大させる。これにより、冷媒の放熱量が増大する。さらに、制御装置40は、調整弁34の弁開度を大きくする。これにより、冷媒側熱交換部14bの冷媒流量が増大する。なお、制御装置40は、圧縮機24の回転数増大と、送風機27の回転数増大と、調整弁34による流量増大とのいずれか1つ以上を行えばよい。
その後、制御装置40は、図4に示す一連のフローを終了し、再び、図4に示す一連のフローを開始する。
ここで、本実施形態と異なり、制御装置40が、上記のステップS15を行わない場合について説明する。
冷凍サイクル装置21による作動流体の冷却開始直後では、作動流体の冷却開始前と比較して、機器用凝縮器14で作動流体が冷却されて、機器用流体回路10の内部全体の圧力が低下する。このとき、図5に示すように、電池温度Tbが同じ条件では、冷凍サイクル装置21の冷却能力が高いほど、電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtが大きくなる。そして、温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きい場合、図6に示すように、機器用熱交換器12の内部で、液状の作動流体が激しい沸騰を起こす。
そこで、本実施形態では、上記ステップS14、S15の説明の通り、制御装置40は、電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtを検出する。そして、制御装置40は、検出した温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きいと判定した場合に、圧縮機24、送風機27、調整弁34の少なくとも1つを制御して、冷凍サイクル装置21の冷却能力を低減させる。
これによれば、激しい沸騰が生じる条件のときに、機器用凝縮器14での作動流体の冷却具合を抑制できる。すなわち、冷凍サイクル装置21によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。このため、組電池BPと作動流体の温度差Dtを所定温度差Tth2よりも小さくすることができる。これにより、機器用熱交換器12の内部での激しい沸騰を抑制することができる。この結果、異音の発生を抑制したり、発生した異音の大きさを低減したりすることができる。
このように、本実施形態では、冷凍サイクル装置21の冷却能力を低減することによって作動流体の温度を上昇させている。したがって、本実施形態では、冷凍サイクル装置21が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
また、本実施形態によれば、異音発生防止のための気液分離部の設置や配管径の大型化を回避することができる。このため、車両搭載性が向上する。
また、本実施形態では、空調装置と共用の冷凍サイクル装置21を用いている。このため、空調装置の作動時に、冷媒側熱交換部14bで組電池BP側に冷熱を多く取られると、空調用蒸発器30で必要な冷熱が減ってしまい、乗員が不快に感じるレベルまで、空調性能が低下してしまう。これに対して、本実施形態によれば、組電池BP側に冷熱を取られすぎないようにすることができる。したがって、不快なレベルにまで空調性能が低下するのを防止できる。このように、作動流体を冷却する冷却装置が、作動流体の冷却以外の他の目的と共用される場合、能力差、バランスを取りやすくできる。
また、本実施形態では、図4のステップS14での判定において、電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtを用いたが、これに限定されない。激しい沸騰が生じるときでは、作動流体温度Twfと冷媒温度Trの温度差も大きく、電池温度Tbと冷媒温度Trの温度差も大きい。したがって、図4のステップS14での判定においては、電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtに替えて、作動流体温度Twfと冷媒温度Trの温度差Dtや、電池温度Tbと冷媒温度Trの温度差Dtを用いてもよい。作動流体温度Twfと冷媒温度Trの温度差Dtは、作動流体温度センサ42と冷媒温度センサ43とによって検出される。電池温度Tbと冷媒温度Trの温度差Dtは、電池温度センサ41と冷媒温度センサ43とによって検出される。
このように、制御装置40は、作動流体と凝縮部で作動流体を冷却する冷却源との温度差が所定温度差よりも大きいと判定した場合に、冷却装置の冷却能力を低減させてもよい。また、制御装置40は、機器と凝縮部で作動流体を冷却する冷却源との温度差が所定温度差よりも大きいと判定した場合に、冷却装置の冷却能力を低減させてもよい。
(第2実施形態)
図7に示すように、本実施形態は制御装置40の制御が第1実施形態と異なる。図7のフローチャートは、図4のステップS11、S14が、それぞれ、ステップS11a、ステップS14aに変更されている。機器温調装置1の構成は、第1実施形態と同じである。
図7に示すように、本実施形態は制御装置40の制御が第1実施形態と異なる。図7のフローチャートは、図4のステップS11、S14が、それぞれ、ステップS11a、ステップS14aに変更されている。機器温調装置1の構成は、第1実施形態と同じである。
組電池BPの電池温度Tbが上昇すると、機器用熱交換器12で作動流体が組電池BPから吸熱することで、作動流体の温度も上昇する。図8に示すように、作動流体の温度が上昇すると、作動流体の飽和圧力も上昇する。このため、組電池BPの電池温度Tbが上昇すると、作動流体の圧力が上昇する。
そこで、本実施形態では、図7に示すように、ステップS11aにおいて、制御装置40は、作動流体圧力Pwが所定圧力Pth1よりも高いか否かを判定する。所定圧力は、例えば0.8MPaである。これにより、制御装置40は、冷却装置である冷凍サイクル装置21の作動の要否を判定する。作動流体圧力Pwが所定圧力Pth1よりも低ければ、NO判定して、ステップS12に進む。作動流体圧力Pwが所定圧力Pth1よりも高ければ、YES判定して、ステップS13に進む。
ステップS13の次のステップS14aにおいて、制御装置40は、圧力差Dpが所定圧力差Pth2よりも小さいか否かを判定する。圧力差Dpは、作動流体の温度が電池温度Tbのときの作動流体の飽和圧力Pbと、作動流体圧力センサ44によって検出された作動流体圧力Pwの差(すなわち、Pb-Pw)である。飽和圧力Pbは、電池温度センサ41によって検出された温度と、図8に示す作動流体の飽和圧力と温度との関係とを用いて算出される。
電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きい場合に、液状の作動流体に激しい沸騰が生じる。このため、第1実施形態では、電池温度Tbと作動流体温度Twfの温度差Dtを、激しい沸騰が生じる条件の指標として用いた。これに対して、本実施形態では、電池温度Tbを作動流体の圧力に換算した換算値Pbと、作動流体圧力Pwとの圧力差Dpを、激しい沸騰が生じる条件の指標として用いている。
所定圧力差Pth2は、圧力差Dpが増大するときに、激しい沸騰が生じ始めるときの圧力差Dpの大きさに設定される。換言すると、所定圧力差Pth2は、機器用流体回路10から発生する異音の大きさが許容される大きさになるように、設定される。所定圧力差Pth2は、例えば0.4MPaである。圧力差Dpが所定圧力差Pth2よりも大きければ、制御装置40は、NO判定してステップS15に進む。圧力差Dpが所定圧力差Pth2よりも小さければ、制御装置40は、YES判定してステップS16に進む。
このように、制御装置40は、作動流体回路内の作動流体の飽和圧力と、作動流体回路内の作動流体の温度が機器の温度と同じであるときの作動流体回路内の作動流体の飽和圧力との差である圧力差を算出する。制御装置40は、算出した圧力差が所定圧力差よりも大きいと判定した場合に、冷却装置の冷却能力を低減させる。
本実施形態においても、激しい沸騰が生じる条件のときに、機器用凝縮器14での作動流体の冷却具合を抑制できる。したがって、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、図7のステップS14aでの判定において、電池温度Tbを用いて算出された作動流体の飽和圧力Pbと、作動流体圧力センサ44によって検出された作動流体圧力Pwの圧力差Dpを用いたが、これに限定されない。激しい沸騰が生じるときでは、作動流体温度Twfと冷媒温度Trの温度差も大きく、電池温度Tbと冷媒温度Trの温度差も大きい。
したがって、図7のステップS14aでの判定において、作動流体圧力Pwと、冷媒温度Trを用いて算出した作動流体の飽和圧力Prとの圧力差Dpを用いてもよい。飽和圧力Prは、冷媒温度センサ43によって検出された温度と、図8に示す作動流体の飽和圧力と温度との関係とを用いて算出される。また、飽和圧力Prに替えて、冷媒圧力センサ45で検出した冷媒圧力を用いてもよい。このように、制御装置40は、作動流体回路内の作動流体の飽和圧力と、作動流体回路内の作動流体の温度が冷却源の温度と同じであるときの作動流体回路内の作動流体の飽和圧力との差である圧力差を算出してもよい。
また、図7のステップS14aでの判定において、電池温度Tbを用いて算出された作動流体の飽和圧力Pbと、冷媒温度Trを用いて算出した作動流体の飽和圧力Prとの圧力差Dpを用いてもよい。この場合も、飽和圧力Prに替えて、冷媒圧力センサ45で検出した冷媒圧力を用いてもよい。このように、制御装置40は、作動流体回路内の作動流体の温度が機器の温度と同じであるであるときの作動流体回路内の作動流体の飽和圧力と、作動流体回路内の作動流体の温度が冷却源の温度と同じであるときの作動流体回路内の作動流体の飽和圧力との差である圧力差を算出してもよい。
(第3実施形態)
図9に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が、機器用凝縮器14に替えて、空冷式の機器用凝縮器50を備える点が、第1実施形態と異なる。
図9に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が、機器用凝縮器14に替えて、空冷式の機器用凝縮器50を備える点が、第1実施形態と異なる。
機器用凝縮器50は、送風機51の送風空気との熱交換によって、機器用流体回路10の作動流体を冷却して凝縮させる。したがって、本実施形態では、送風機51およびその周辺機器が、作動流体を冷却する冷却装置54を構成している。機器用凝縮器50が、作動流体が凝縮する凝縮部を構成している。
具体的には、機器温調装置1は、送風機51と、ケース52と、ドア53とを備える。送風機51は、機器用凝縮器50へ送風する。ケース52は、送風機51と、機器用凝縮器50を収容する。ケース52は、機器用凝縮器50に向かう送風空気が流れる通風路を内部に形成する。ドア53は、通風路の開口率を変更する。本実施形態では、ケース52およびドア53が送風機51の周辺機器である。
機器温調装置1は、第1実施形態の冷媒温度センサ43に替えて、空気温度センサ46を備えている。空気温度センサ46は、空気温度Taを検出する。空気温度Taは、機器用凝縮器50に送風される空気の温度である。本実施形態では、空気温度センサ46は、機器用凝縮器50の表面に設置される。空気温度センサ46は、機器用凝縮器50の表面の温度を空気温度Taとして検出する。空気温度Taを検出できれば、空気温度センサ46は他の場所に設置されてもよい。
図10に示すように、制御装置40の入力側には、電池温度センサ41、作動流体温度センサ42、空気温度センサ46、作動流体圧力センサ44などの各種センサが接続されている。制御装置40の出力側に、送風機51、ドア53が接続されている。
制御装置40は、第1実施形態で説明した図4のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、送風機51、ドア53の作動を制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置54を構成する送風機51を停止状態とする。このとき、制御装置40は、ドア53を閉じた状態としたり、ドア53を開いた状態としたりしてもよい。
ステップS13では、制御装置40は、冷却装置54を作動状態とする。すなわち、制御装置40は、送風機51が停止状態であれば、送風機51の作動を開始させる。このとき、制御装置40は、ドア53が閉じられた状態であれば、ドア53を完全に開いた状態とする。なお、送風機51による作動流体の冷却開始時では、制御装置40は、冷却装置54の運転状態を、第1運転状態よりも冷却能力が大きな第2運転状態とする。冷却装置54の運転状態とは、送風機51の作動状態、ドア53の位置状態である。
これにより、図9中の矢印F51のように、機器用凝縮器50に空気が送風される。機器用凝縮器50で、作動流体が送風空気によって冷却されて凝縮する。機器用熱交換器12で、作動流体が組電池BPから吸熱して蒸発する。この結果、組電池BPが冷却される。なお、ステップS13において、冷却装置54が運転状態であれば、制御装置40は、冷却装置54の運転を継続する。
ステップS15では、制御装置40は、冷却装置54の運転状態を第1運転状態とする。冷却装置54が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態よりも冷却能力が小さな第1運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷却装置54の冷却能力を低減させる。
具体的には、制御装置40は、送風機51の回転数を低減させる。例えば、送風機51の回転数が第1回転数よりも大きな第2回転数に設定されている場合、制御装置40は、送風機51の回転数を第2回転数から第1回転数に変更する。さらに、制御装置40は、ドア53による通風路の開口率を低減させる。例えば、通風路の開口率が第1開口率よりも大きな第2開口率に設定されている場合、制御装置40は、通風路の開口率が第2開口率から第1開口率となるように、ドア53の位置を変更する。これらにより、機器用凝縮器50への送風量が低減する。なお、制御装置40は、送風機51の回転数低減と、通風路の開口率の低減の一方のみを行ってもよい。
また、このとき、制御装置40は、送風機51の回転数を0まで低減させてもよい。すなわち、制御装置40は、送風機51を停止させてもよい。また、制御装置40は、ドア53の開口率を0まで小さくして、機器用凝縮器50への送風が停止された状態としてもよい。これらにより、冷却装置54による作動流体の冷却が停止される。このように、冷却装置54の冷却能力を低減させることには、冷却装置54による作動流体の冷却を停止させることが含まれる。
ステップS16では、制御装置40は、冷却装置54の運転状態を第2運転状態とする。冷却装置54が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、その運転状態を継続する。冷却装置54が第1運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷却装置54の冷却能力を増大させる。例えば、送風機51の回転数を増大させる。これにより、機器用凝縮器50への送風量を増大させる。
本実施形態では、制御装置40は、激しい沸騰が生じる条件のときに、送風機51、ドア53の少なくとも一方を制御して、冷却装置54の冷却能力を低減させる。これにより、機器用凝縮器50での作動流体の冷却具合を抑制できる。すなわち、冷却装置54によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
このように、本実施形態では、冷却装置54の冷却能力を低減することによって作動流体の温度を上昇させている。したがって、本実施形態では、冷却装置54が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
また、本実施形態では、制御装置40が、第1実施形態で説明した図4のフローチャートに従って、送風機51、ドア53の作動を制御したが、第2実施形態で説明した図7のフローチャートに従って、送風機51、ドア53の作動を制御してもよい。
(第4実施形態)
図11に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が、機器用凝縮器14に替えて、水冷式の機器用凝縮器60を備える点が、第1実施形態と異なる。
図11に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が、機器用凝縮器14に替えて、水冷式の機器用凝縮器60を備える点が、第1実施形態と異なる。
機器温調装置1は、冷却水が循環する冷却水回路62を備える。冷却水は、水を含む冷却液である。冷却液は、熱を輸送させるための液状の熱媒体である。冷却水としては、例えば、不凍液や水等が用いられる。
機器用凝縮器60は、冷却水回路62の冷却水との熱交換によって、機器用流体回路10の作動媒体を冷却する。したがって、本実施形態では、冷却水回路62およびその周辺機器が作動流体を冷却する冷却装置66を構成している。
機器用凝縮器60は、機器用流体回路10の作動流体が流れる作動流体側熱交換部60aと、冷却水回路62の冷却水が流れる冷却水側熱交換部60bとを有している。作動流体と冷却水との熱交換が可能なように、作動流体側熱交換部60aと冷却水側熱交換部60bとは熱的に接続されている。作動流体側熱交換部60aの内部の作動流体が冷却されて凝縮する。したがって、作動流体側熱交換部60aは、作動流体が凝縮する凝縮部を構成している。
冷却水回路62は、基本的には、水ポンプ63と、ラジエータ64と、冷却水側熱交換部60bとが接続されることによって形成されている。機器温調装置1は、周辺機器としての送風機65を有している。
水ポンプ63は、吸入した冷却水を吐出することで、冷却水流れを形成する。ラジエータ64は、送風機65によって送風された空気、すなわち、外気との熱交換によって、冷却水を放熱させる熱交換器である。冷却水側熱交換部60bは、作動流体側熱交換部60aを流れる作動流体との熱交換によって、作動流体から冷却水へ受熱させる。
機器温調装置1は、第1実施形態の冷媒温度センサ43に替えて、冷却水温度センサ47を備えている。冷却水温度センサ47は、冷却水温度Twaを検出する。冷却水温度Twaは、機器用凝縮器60を流れる冷却水の温度である。本実施形態では、冷却水温度センサ47は、冷却水側熱交換部60bの表面に設置される。冷却水温度センサ47は、冷却水側熱交換部60bの表面の温度を冷却水温度Twaとして検出する。冷却水温度Twaを検出できれば、冷却水温度センサ47は他の場所に設置されてもよい。
図12に示すように、制御装置40の入力側には、電池温度センサ41、作動流体温度センサ42、冷却水温度センサ47、作動流体圧力センサ44などの各種センサが接続されている。制御装置40の出力側に、水ポンプ63、送風機65が接続されている。
制御装置40は、第1実施形態で説明した図4のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、水ポンプ63、送風機65の作動を制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置66を停止状態とする。具体的には、水ポンプ63および送風機65を停止状態とする。
ステップS13では、制御装置40は、冷却装置66を作動状態とする。すなわち、水ポンプ63および送風機65が停止状態であれば、水ポンプ63および送風機65の作動を開始させる。このとき、制御装置40は、冷却装置66の運転状態を、第1運転状態よりも冷却能力が大きな第2運転状態とする。冷却装置66の運転状態とは、水ポンプ63および送風機65の作動状態である。
これにより、図11中の矢印F61、62のように、機器用凝縮器60を冷却水が流れる。機器用凝縮器60で、作動流体が冷却水によって冷却されて凝縮する。機器用熱交換器12で、作動流体が組電池BPから吸熱して蒸発する。この結果、組電池BPが冷却される。なお、ステップS13において、冷却装置66が既に運転状態であれば、制御装置40は、冷却装置66の運転を継続する。
ステップS15では、制御装置40は、冷却装置66の運転状態を第1運転状態とする。冷却装置66が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態よりも冷却能力が小さな第1運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷却装置66の冷却能力を低減させる。
具体的には、制御装置40は、水ポンプ63の回転数を低減させる。例えば、水ポンプ63の回転数が第1回転数よりも大きな第2回転数に設定されている場合、制御装置40は、水ポンプ63の回転数を第2回転数から第1回転数に変更する。これにより、冷却水回路62を流れる冷却水の流量が低減する。さらに、制御装置40は、送風機65の回転数を低減させる。例えば、送風機65の回転数が第1回転数よりも大きな第2回転数に設定されている場合、制御装置40は、送風機65の回転数を第2回転数から第1回転数に変更する。これにより、ラジエータ64での冷却水の放熱量が低減する。
なお、制御装置40は、水ポンプ63の回転数低減と、送風機65の回転数低減の一方のみを行ってもよい。また、制御装置40は、水ポンプ63の回転数を0まで低減させて、水ポンプ63を停止させてもよい。また、制御装置40は、送風機65の回転数を0まで低減させて、送風機65を停止させてもよい。これらにより、冷却装置66による作動流体の冷却が停止される。このように、冷却装置66の冷却能力を低減させることには、冷却装置66による作動流体の冷却を停止させることが含まれる。
ステップS16では、制御装置40は、冷却装置66の運転状態を第2運転状態とする。冷却装置66が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、その運転状態を継続する。冷却装置66が第1運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷却装置66の冷却能力を増大させる。例えば、水ポンプ63の回転数を増大させる。これにより、冷却水回路62を流れる冷却水の流量を増大させる。
本実施形態では、制御装置40は、激しい沸騰が生じる条件のときに、水ポンプ63、送風機65の少なくとも一方を制御して、冷却装置66の冷却能力を低減させる。これにより、機器用凝縮器50での作動流体の冷却具合を抑制できる。すなわち、冷却装置66によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
このように、本実施形態では、冷却装置66の冷却能力を低減することによって作動流体の温度を上昇させている。したがって、本実施形態では、冷却装置66が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
また、本実施形態では、制御装置40が、第1実施形態で説明した図4のフローチャートに従って、水ポンプ63、送風機65の作動を制御したが、第2実施形態で説明した図7のフローチャートに従って、水ポンプ63、送風機65の作動を制御してもよい。
また、本実施形態では、冷却水、すなわち、水を含む冷却液を用いたが、水を含まない冷却液を用いてもよい。
(第5実施形態)
図13に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が、機器用凝縮器14に替えて、ペルチェ素子72で作動流体を冷却する機器用凝縮器70を備える点が、第1実施形態と異なる。本実施形態では、ペルチェ素子72およびその周辺機器が作動流体を冷却する冷却装置75を構成している。
図13に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が、機器用凝縮器14に替えて、ペルチェ素子72で作動流体を冷却する機器用凝縮器70を備える点が、第1実施形態と異なる。本実施形態では、ペルチェ素子72およびその周辺機器が作動流体を冷却する冷却装置75を構成している。
機器用凝縮器70は、作動流体が流れる作動流体側熱交換部70aと、作動流体を冷却するペルチェ素子72とを有する。機器用凝縮器70は、作動流体側熱交換部70aを流れる作動流体を、ペルチェ素子72によって冷却して凝縮させる。したがって、作動流体側熱交換部70aは、作動流体が凝縮する凝縮部を構成している。
ペルチェ素子72は、電気エネルギを熱エネルギに変換する熱電素子である。ペルチェ素子72は、冷却面72aと放熱面72bとを有する。冷却面72aが、作動流体側熱交換部70aと熱的に接続されている。放熱面72bには、放熱を促進する放熱フィン73が設けられている。機器温調装置1は、放熱フィン73を通過する風流れを形成する送風機74を有する。送風機74による送風によって放熱フィン73から空気へ放熱される。本実施形態は、放熱フィン73および送風機74がペルチェ素子72の周辺機器である。
機器温調装置1は、第1実施形態の冷媒温度センサ43に替えて、冷却面温度センサ48を備えている。冷却面温度センサ48は、ペルチェ素子72の冷却面温度Tpを検出する。本実施形態では、冷却面温度センサ48は、ペルチェ素子72の冷却面72aに設置される。
図14に示すように、制御装置40の入力側には、電池温度センサ41、作動流体温度センサ42、冷却面温度センサ48、作動流体圧力センサ44などの各種センサが接続されている。制御装置40の出力側に、ペルチェ素子72、送風機74が接続されている。
制御装置40は、第1実施形態で説明した図4のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、ペルチェ素子72、送風機74の作動を制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置75を構成するペルチェ素子72および送風機74を停止状態とする。
ステップS13では、制御装置40は、冷却装置75を作動状態とする。すなわち、制御装置40は、ペルチェ素子72および送風機74が停止状態であれば、ペルチェ素子72および送風機74の作動を開始させる。このとき、制御装置40は、冷却装置75の運転状態を、第1運転状態よりも冷却能力が大きな第2運転状態とする。冷却装置75の運転状態とは、ペルチェ素子72および送風機74の作動状態である。
これにより、ペルチェ素子72の冷却面72aの温度が放熱面72bの温度よりも低くなる。機器用凝縮器70では、冷却面72aが作動流体から吸熱し、放熱面72bが送風空気へ放熱する。これにより、機器用凝縮器70で、作動流体が冷却されて凝縮する。機器用熱交換器12で、作動流体が組電池BPから吸熱して蒸発する。この結果、組電池BPが冷却される。なお、ステップS13において、冷却装置75が運転状態であれば、制御装置40は、冷却装置75の運転を継続する。
ステップS15では、制御装置40は、冷却装置75の運転状態を第1運転状態とする。冷却装置75が第2運転状態で運転されていれば、制御装置40は、第2運転状態よりも冷却能力が小さな第1運転状態に変更する。すなわち、制御装置40は、冷却装置75の冷却能力を低減させる。
具体的には、制御装置40は、ペルチェ素子72への給電電力量を低減させる。これにより、冷却面72aの温度が上昇する。さらに、制御装置40は、送風機74の回転数を低減させる。これにより、放熱面72bからの放熱量が低減する。これによっても、冷却面72aの温度が上昇する。
なお、制御装置40は、ペルチェ素子72への給電電力量の低減と、送風機74の回転数低減の一方のみを行ってもよい。また、制御装置40は、給電電力量を0まで低減させて、ペルチェ素子72を停止させてもよい。また、制御装置40は、送風機74の回転数を0まで低減させて、送風機74を停止させてもよい。これらにより、冷却装置75による作動流体の冷却が停止される。このように、冷却装置75の冷却能力を低減させることには、冷却装置75による作動流体の冷却を停止させることが含まれる。
本実施形態では、制御装置40は、激しい沸騰が生じる条件のときに、ペルチェ素子72、送風機74の少なくとも一方を制御して、冷却装置75の冷却能力を低減させる。これにより、機器用凝縮器50での作動流体の冷却具合を抑制できる。すなわち、冷却装置75によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
このように、本実施形態では、冷却装置75の冷却能力を低減することによって作動流体の温度を上昇させている。したがって、本実施形態では、冷却装置75が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
また、本実施形態では、制御装置40が、第1実施形態で説明した図4のフローチャートに従って、ペルチェ素子72、送風機74の作動を制御したが、第2実施形態で説明した図7のフローチャートに従って、ペルチェ素子72、送風機74の作動を制御してもよい。
(第6実施形態)
図15に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が可変熱抵抗体80を備える点が、第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
図15に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が可変熱抵抗体80を備える点が、第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
可変熱抵抗体80は、機器用凝縮器14に設けられている。可変熱抵抗体80は、作動流体の凝縮部としての作動流体側熱交換部14aと、冷媒の蒸発部としての冷媒側熱交換部14bとの間に挟まれている。可変熱抵抗体80は、作動流体側熱交換部14aと冷媒側熱交換部14bとの間の全域または一部に配置される。これにより、可変熱抵抗体80は、作動流体側熱交換部14aと冷媒側熱交換部14bとの間に熱的に接続されている。
可変熱抵抗体80は、電気、動き、熱などの外部刺激が与えられることで、熱抵抗を変化させることが可能なものである。本実施形態では、可変熱抵抗体80として、熱スイッチ素子81を用いている。熱スイッチ素子81は、WO2004/068604に記載のように、電気エネルギが与えられることで、熱伝導度が変化する材料を備えるものである。
図16に示すように、制御装置40の入力側には、各種センサ41-45が接続されている。制御装置40の出力側には、冷凍サイクル装置21の構成機器24、27、34が接続されている。さらに、制御装置40の出力側には、可変熱抵抗体80が接続されている。制御装置40は、可変熱抵抗体80に向けて制御信号を出力することで、可変熱抵抗体80の熱抵抗を変更させる。すなわち、制御装置40は、可変熱抵抗体80を制御して、作動流体側熱交換部14aと冷媒側熱交換部14bとの間の熱抵抗を変化させる。
図17に示すように、制御装置40は、各種センサからの入力信号に基づいて、冷凍サイクル装置21の構成機器24、27、34の作動と、可変熱抵抗体80の熱抵抗とを制御する。なお、図17に示す各ステップは、制御装置40の機能を実現する機能実現部を構成している。図17のフローチャートは、図4のステップS15、S16が、それぞれ、ステップS21、S22に変更されている。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷凍サイクル装置21を停止状態にする。
ステップS13では、制御装置40は、冷凍サイクル装置21を作動状態にする。冷凍サイクル装置21の作動開始のときでは、冷凍サイクル装置21の運転状態は、所定の冷却能力となるように設定される。これにより、機器用凝縮器14を冷凍サイクル装置21の冷媒が流れる。機器用凝縮器14で、作動流体が冷媒によって冷却されて凝縮する。また、冷凍サイクル装置21の作動開始のときでは、制御装置40は、可変熱抵抗体80の状態を、第1状態よりも熱抵抗が小さな第2状態とする。
ステップS14において、NO判定の場合、ステップS21に進み、YES判定の場合、ステップS22に進む。
ステップS21では、制御装置40は、可変熱抵抗体80の熱抵抗を大きくする。可変熱抵抗体80が第2状態であれば、制御装置40は、第2状態よりも熱抵抗が大きな第1状態に変更する。可変熱抵抗体80が第1状態であれば、可変熱抵抗体80の熱抵抗を変更しない。その後、制御装置40は、図17に示す一連のフローを終了し、再び、図17に示す一連のフローを開始する。
ステップS22では、制御装置40は、可変熱抵抗体80の熱抵抗を小さくする。可変熱抵抗体80が、第1状態よりも熱抵抗が小さな第2状態であれば、可変熱抵抗体80の熱抵抗を変更しない。可変熱抵抗体80が第1状態であれば、制御装置40は、第2状態に変更する。その後、制御装置40は、図17に示す一連のフローを終了し、再び、図17に示す一連のフローを開始する。
本実施形態では、上記ステップS14、S21において、制御装置40は、検出した温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きいと判定した場合に、可変熱抵抗体80の熱抵抗を大きくする。
これによれば、激しい沸騰が生じる条件のときに、作動流体側熱交換部14aと冷媒側熱交換部14bとの間の熱移動を抑制することができる。このため、機器用凝縮器14での作動流体の冷却具合を抑制することができる。すなわち、冷凍サイクル装置21によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
このように、本実施形態では、可変熱抵抗体80によって作動流体の温度を上昇させている。したがって、本実施形態では、可変熱抵抗体80が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
なお、本実施形態では、可変熱抵抗体80として、熱スイッチ素子81を採用したが、これに限定されない。可変熱抵抗体80として、バイメタルを用いた接触式の熱抵抗体を採用してもよい。これは、例えば、2つの部材と、2つの部材とを接続する接続部とを備える。接続部がバイメタルで構成される。制御装置40がヒータを作動させることで、バイメタルに熱が与えられる。熱が与えられることによってバイメタルが変形する。これにより、接続部が2つの部材の少なくとも一方から離れる。このため、2つの部材の熱的な接続が接続状態から非接続状態に切り替えられる。この結果、熱抵抗が増大する。
また、可変熱抵抗体80として、電動モータを用いた接触式の熱抵抗体を採用してもよい。これは、例えば、2つの部材と、2つの部材とを接続する接続部とを備える。接続部が電動モータによって移動可能となっている。制御装置40が制御信号を出力して、電動モータを作動させる。すなわち、電動モータに電力を与える。これにより、接続部が2つの部材の少なくとも一方から離れる。このため、2つの部材の熱的な接続が接続状態から非接続状態に切り替えられる。この結果、熱抵抗が増大する。
(第7実施形態)
図18に示すように、本実施形態は制御装置40の制御が第6実施形態と異なる。図18のフローチャートは、第2実施形態と同様に、図17のステップS11、S14が、それぞれ、ステップS11a、ステップS14aに変更されている。機器温調装置1の構成は、第6実施形態と同じである。
図18に示すように、本実施形態は制御装置40の制御が第6実施形態と異なる。図18のフローチャートは、第2実施形態と同様に、図17のステップS11、S14が、それぞれ、ステップS11a、ステップS14aに変更されている。機器温調装置1の構成は、第6実施形態と同じである。
このように、ステップS11aにおいて、作動流体圧力Pwを用いて判定してもよい。ステップS14aにおいて、圧力差Dpを用いて判定してもよい。
(第8実施形態)
図19に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が可変熱抵抗体80を備える点が、第3実施形態と異なる。
図19に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が可変熱抵抗体80を備える点が、第3実施形態と異なる。
可変熱抵抗体80は、空冷式の機器用凝縮器50に設けられている。機器用凝縮器50は、作動流体側熱交換部50aと、放熱フィン55とを備える。作動流体側熱交換部50aは、作動流体の凝縮部である。放熱フィン55は、送風機51からの送風空気へ放熱する放熱部である。本実施形態では、送風機51等に加えて放熱フィン55が、冷却装置54を構成している。
可変熱抵抗体80は、作動流体側熱交換部50aと放熱フィン55との間に挟まれている。これにより、可変熱抵抗体80は、作動流体側熱交換部50aと放熱フィン55との間に熱的に接続されている。すなわち、作動流体側熱交換部50aは、可変熱抵抗体80を介して、冷却装置54と熱的に接続される。
また、放熱フィン55の表面に空気温度センサ46が設置されている。空気温度Taを検出できれば、空気温度センサ46は他の場所に設置されてもよい。
図20に示すように、制御装置40の入力側には、第3実施形態と同様に、各種センサ41、42、44、46が接続されている。制御装置40の出力側には、送風機51と、可変熱抵抗体80とが接続されている。
制御装置40は、第6実施形態で説明した図17のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、送風機51の作動と、可変熱抵抗体80の熱抵抗とを制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置54を停止状態にする。ステップS13では、制御装置40は、冷却装置54を作動状態にする。冷却装置54の作動開始のときでは、冷却装置54の作動状態は、所定の冷却能力となるように設定される。これにより、機器用凝縮器50に空気が送風される。機器用凝縮器50で、作動流体が送風空気によって冷却されて凝縮する。また、冷却装置54の作動開始のときでは、可変熱抵抗体80の状態は、第1状態よりも熱抵抗が小さな第2状態とされる。
本実施形態においても、制御装置40は、ステップS14、S21において、激しい沸騰が生じる条件のときに、可変熱抵抗体80の熱抵抗を大きくする。これにより、機器用凝縮器50での作動流体の冷却具合を抑制できる。すなわち、冷却装置54によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
このように、本実施形態においても、可変熱抵抗体80によって作動流体の温度を上昇させている。したがって、可変熱抵抗体80が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
また、本実施形態では、制御装置40が、図17のフローチャートに従って制御したが、第7実施形態で説明した図18のフローチャートに従って、送風機51の作動および可変熱抵抗体80の熱抵抗を制御してもよい。
(第9実施形態)
図21に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が可変熱抵抗体80を備える点が、第4実施形態と異なる。
図21に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が可変熱抵抗体80を備える点が、第4実施形態と異なる。
可変熱抵抗体80は、水冷式の機器用凝縮器60に設けられている。可変熱抵抗体80は、作動流体側熱交換部60aと放熱フィン55との間に挟まれている。これにより、可変熱抵抗体80は、作動流体側熱交換部60aと冷却水側熱交換部60bとの間に熱的に接続されている。すなわち、作動流体側熱交換部60aは、可変熱抵抗体80を介して、冷却装置66と熱的に接続されている。
図22に示すように、制御装置40の入力側には、第4実施形態と同様に、各種センサ41、42、44、47が接続されている。制御装置40の出力側には、水ポンプ63と、送風機65と、可変熱抵抗体80とが接続されている。
制御装置40は、第6実施形態で説明した図17のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、水ポンプ63、送風機65の作動と、可変熱抵抗体80の熱抵抗とを制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置66を停止状態にする。ステップS13では、制御装置40は、冷却装置66を作動状態にする。冷却装置66の作動開始のときでは、冷却装置66の作動状態は、所定の冷却能力となるように設定される。これにより、機器用凝縮器60を冷却水が流れる。機器用凝縮器60で、作動流体が冷却水によって冷却されて凝縮する。また、冷却装置66の作動開始のときでは、可変熱抵抗体80の状態は、第1状態よりも熱抵抗が小さな第2状態とされる。
本実施形態においても、制御装置40は、ステップS14、S21において、激しい沸騰が生じる条件のときに、可変熱抵抗体80の熱抵抗を大きくする。これにより、機器用凝縮器50での作動流体の冷却具合を抑制できる。すなわち、冷却装置66によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
このように、本実施形態においても、可変熱抵抗体80によって作動流体の温度を上昇させている。したがって、可変熱抵抗体80が、作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
また、本実施形態では、制御装置40が、図17のフローチャートに従って制御したが、第7実施形態で説明した図18のフローチャートに従って、水ポンプ63、送風機65の作動および可変熱抵抗体80の熱抵抗を制御してもよい。
(第10実施形態)
図23に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が発熱体90を備える点が、第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
図23に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が発熱体90を備える点が、第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
発熱体90は、液通路部18を構成する配管の外面に取り付けられている。発熱体90は、発熱することによって、液通路部18の内部の作動流体を加熱する。より詳細には、発熱体90は、機器用凝縮器14から落下する液状の作動流体を加熱する。すなわち、発熱体90は、機器用凝縮器14で冷却された作動流体を加熱する。発熱体90としては、抵抗発熱体、ペルチェ素子などが用いられる。
発熱体90は、作動と停止の切り替えが可能である。発熱体90が作動すると、作動流体が加熱される。これにより、発熱体90の作動開始前と比較して、作動流体の温度が上昇する。作動していたが発熱体90が停止すると、作動流体の加熱が停止される。これにより、発熱体90の作動中と比較して、作動流体の温度が低下する。したがって、本実施形態では、発熱体90が作動流体の温度を調整する温度調整部を構成している。
図24に示すように、制御装置40の入力側には、各種センサ41-45が接続されている。制御装置40の出力側には、冷凍サイクル装置21の構成機器24、27、34が接続されている。さらに、制御装置40の出力側には、発熱体90が接続されている。制御装置40は、発熱体90に向けて制御信号を出力することで、発熱体90の作動と停止を制御する。
図25に示すように、制御装置40は、各種センサからの入力信号に基づいて、冷凍サイクル装置21の構成機器24、27、34の作動と、発熱体90の作動とを制御する。なお、図25に示す各ステップは、制御装置40の機能を実現する機能実現部を構成している。図25のフローチャートは、図4のステップS15、S16が、それぞれ、ステップS31、S32に変更されている。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷凍サイクル装置21を停止状態にする。
ステップS13では、制御装置40は、冷凍サイクル装置21を作動状態にする。冷凍サイクル装置21の作動開始のときでは、冷凍サイクル装置21の運転状態は、所定の冷却能力となるように設定される。これにより、機器用凝縮器14を冷凍サイクル装置21の冷媒が流れる。機器用凝縮器14で、作動流体が冷媒によって冷却されて凝縮する。また、冷凍サイクル装置21の作動開始のときでは、制御装置40は、発熱体90を停止状態とする。
ステップS14において、NO判定の場合、ステップS31に進み、YES判定の場合、ステップS32に進む。
ステップS31では、制御装置40は、発熱体90を作動状態にする。その後、制御装置40は、図25に示す一連のフローを終了し、再び、図25に示す一連のフローを開始する。
ステップS32では、制御装置40は、発熱体90を停止状態にする。その後、制御装置40は、図25に示す一連のフローを終了し、再び、図25に示す一連のフローを開始する。
本実施形態では、上記ステップS14、31において、制御装置40は、検出した温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きいと判定した場合に、発熱体90を作動させる。
これによれば、激しい沸騰が生じる条件のときに、冷凍サイクル装置21によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、発熱体90が作動することで、機器用凝縮器14で凝縮された作動流体が再沸騰する。これにより、機器用熱交換器12に戻る液状の作動流体が減少する。
また、本実施形態では、発熱体90が、液通路部18を構成する配管の外面に取り付けられていたが、これに限定されない。発熱体90は、液通路部18を構成する配管の内部に配置されていてもよい。また、発熱体90は、機器用熱交換器12の内部または外面に配置されていてもよい。これにより、機器用熱交換器12の内部の液状の作動流体を加熱してもよい。このように、発熱体90は、機器用流体回路10内の液状の作動流体を加熱できる部位に設置されていればよい。
(第11実施形態)
図26に示すように、本実施形態は制御装置40の制御が第10実施形態と異なる。図26のフローチャートは、第2実施形態と同様に、図25のステップS11、S14が、それぞれ、ステップS11a、ステップS14aに変更されている。機器温調装置1の構成は、第10実施形態と同じである。
図26に示すように、本実施形態は制御装置40の制御が第10実施形態と異なる。図26のフローチャートは、第2実施形態と同様に、図25のステップS11、S14が、それぞれ、ステップS11a、ステップS14aに変更されている。機器温調装置1の構成は、第10実施形態と同じである。
このように、ステップS11aにおいて、作動流体圧力Pwを用いて判定してもよい。ステップS14aにおいて、圧力差Dpを用いて判定してもよい。
(第12実施形態)
図27に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が発熱体90を備える点が、第3実施形態と異なる。
図27に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が発熱体90を備える点が、第3実施形態と異なる。
発熱体90は、第10実施形態と同じものである。本実施形態では、第3実施形態と同様に、機器用凝縮器50において、作動流体が送風機51を備える冷却装置54に冷却される。
図28に示すように、制御装置40の入力側には、第3実施形態と同様に、各種センサ41、42、44、46が接続されている。制御装置40の出力側には、送風機51と、発熱体90とが接続されている。
制御装置40は、第10実施形態で説明した図25のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、送風機51の作動と、発熱体90の作動とを制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置54を停止状態にする。ステップS13では、制御装置40は、冷却装置54を作動状態にする。冷却装置54の作動開始のときでは、冷却装置54の作動状態は、所定の冷却能力となるように設定される。これにより、機器用凝縮器50に空気が送風される。機器用凝縮器50で、作動流体が送風空気によって冷却されて凝縮する。
本実施形態においても、第10実施形態と同様に、制御装置40は、ステップS14、S31において、激しい沸騰が生じる条件のときに、発熱体90を作動させる。これにより、冷却装置54によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、制御装置40が、送風機51、発熱体90の作動を、図25のフローチャートに従って制御したが、第11実施形態で説明した図26のフローチャートに従って制御してもよい。
(第13実施形態)
図29に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が発熱体90を備える点が、第4実施形態と異なる。
図29に示すように、本実施形態は、機器温調装置1が発熱体90を備える点が、第4実施形態と異なる。
発熱体90は、第10実施形態と同じものである。本実施形態では、第4実施形態と同様に、機器用凝縮器60において、作動流体が冷却水回路62を備える冷却装置66に冷却される。
図30に示すように、制御装置40の入力側には、第4実施形態と同様に、各種センサ41、42、44、47が接続されている。制御装置40の出力側には、水ポンプ63と、送風機65と、発熱体90とが接続されている。
制御装置40は、第10実施形態で説明した図25のフローチャートに従って、各種センサからの入力信号に基づいて、水ポンプ63、送風機65の作動と、発熱体90の作動とを制御する。
本実施形態では、ステップS12において、制御装置40は、冷却装置66を停止状態にする。ステップS13では、制御装置40は、冷却装置66を作動状態にする。冷却装置66の作動開始のときでは、冷却装置66の運転状態は、所定の冷却能力となるように設定される。これにより、機器用凝縮器60を冷却水が流れる。機器用凝縮器60で、作動流体が冷却水によって冷却されて凝縮する。また、冷却装置66の作動開始のときでは、発熱体90は停止状態とされる。
本実施形態においても、第10実施形態と同様に、制御装置40は、ステップS14、S31において、激しい沸騰が生じる条件のときに、発熱体90を作動させる。これにより、冷却装置66によって冷却された作動流体の温度を上昇させることができる。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、制御装置40が、水ポンプ63、送風機65、発熱体90の作動を、図25のフローチャートに従って制御したが、第11実施形態で説明した図26のフローチャートに従って制御してもよい。
(他の実施形態)
(1)第10-第13実施形態では、機器温調装置1は、凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置を備えていたが、冷却装置を備えていなくてもよい。
(1)第10-第13実施形態では、機器温調装置1は、凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置を備えていたが、冷却装置を備えていなくてもよい。
(2)第1、第6、第10実施形態では、冷凍サイクル装置21において、機器用凝縮器14の冷媒側熱交換部14bが、空調用蒸発器30に対して並列に接続されていたが、これに限定されない。冷媒側熱交換部14bは、空調用蒸発器30の冷媒流れ下流側に直列に接続されていてもよい。
(3)第1、第6、第10実施形態では、冷凍サイクル装置21は、機器温調装置1と車両用空調装置の供用のものであったが、これに限定されない。冷凍サイクル装置21は、機器温調装置1の専用のものであってもよい。
(4)上記各実施形態では、機器用熱交換器12が組電池BPを冷却する冷却機能のみを有していたが、機器用熱交換器12が冷却機能に加えて、電池を加熱する加熱機能を有していてもよい。すなわち、機器温調装置1は、組電池BPを冷却または加熱することによって、組電池BPの電池温度を調整してもよい。
(5)上記各実施形態では、機器温調装置1の冷却対象物は電池であったが、これに限定されない。冷却対象物は、電池以外の車両に搭載される電子機器であってもよい。また、冷却対象物は、車両に設置される電子機器に限定されない。冷却対象物は、車両以外の場所に設置される電子機器であってもよい。
(6)上記各実施形態では、機器用流体回路10は、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となるように構成されていたが、ループ型でなくてもよい。
(7)上記各実施形態では、制御装置40は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、機器用流体回路10の作動流体の温度が上昇するように、温度調整部を制御したが、これに限定されない。制御装置40は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、機器用流体回路10の作動流体の温度低下を抑制するように、温度調整部を制御すればよい。これによれば、作動流体の温度低下が抑制されない場合と比較して、機器と液状の作動流体との温度差の拡大を抑制することができる。このため、機器用熱交換器12で生じる激しい沸騰を抑制することができる。
作動流体の温度低下を抑制することには、時間経過に伴って作動流体の温度が低下する側に作動流体の温度が変化するときにおいて、温度調整部の制御後の作動流体の温度を、温度調整部の制御前のある時点での作動流体の温度と同じとすることが含まれる。例えば、第1実施形態において、ステップS14の所定温度差を図5中の所定温度差Tth2よりも小さい値に変更する。これにより、制御装置40は、温度差Dtが所定温度差Tth2になる前に、ステップS14、S15を行う。ステップS15で、制御装置40は、作動流体の温度を維持するように、冷凍サイクル装置21の運転を制御する。これによれば、温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きくなることを回避することができる。
なお、ステップS14の所定温度差を図5中の所定温度差Tth2としてもよい。この場合、制御装置40が、ステップS15を行うことで、温度差Dtがそれ以上大きくならない。このため、温度差Dtがそれ以上大きくなる場合と比較して、沸騰の激しさを低減することができる。
また、作動流体の温度低下を抑制することには、時間経過に伴って作動流体の温度が低下する側に作動流体の温度が変化するときにおいて、機器用流体回路10の作動流体の温度低下が抑制されない場合と比較して、温度変化の傾きを小さくすることが含まれる。例えば、第1実施形態において、ステップS14の所定温度差を図5中の所定温度差Tth2よりも小さい値に変更する。これにより、制御装置40は、温度差Dtが所定温度差Tth2になる前に、ステップS14、S15を行う。ステップS15で、作動流体の温度が低下する側に変化するときの作動流体の温度変化の傾きが小さくなるように、冷凍サイクル装置21の運転を制御する。これによれば、温度差Dtの拡大を抑制することができる。すなわち、温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きくなることを回避することができる。または、温度差Dtが所定温度差Tth2よりも大きくなった場合でも、温度差Dtが所定温度差Tth2より大きく上回ることを抑制できる。このため、沸騰の激しさを低減することができる。
(8)本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、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。また、上記各実施形態において、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るものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、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材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
(まとめ)
上記各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、サーモサイフォン式のヒートパイプを構成する作動流体回路と、作動流体の温度を調整する温度調整部と、温度調整部の作動を制御する制御装置とを備える。作動流体回路は、機器からの吸熱によって、作動流体が蒸発する蒸発部と、蒸発部で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮部とを有する。制御装置は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、温度調整部を制御して、作動流体回路の作動流体の温度低下を抑制する。
上記各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、サーモサイフォン式のヒートパイプを構成する作動流体回路と、作動流体の温度を調整する温度調整部と、温度調整部の作動を制御する制御装置とを備える。作動流体回路は、機器からの吸熱によって、作動流体が蒸発する蒸発部と、蒸発部で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮部とを有する。制御装置は、機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、温度調整部を制御して、作動流体回路の作動流体の温度低下を抑制する。
また、第2の観点によれば、温度調整部は、凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置である。制御装置は、冷却装置の作動時であって、温度差が所定温度差よりも大きな場合に、冷却装置の冷却能力を低減させる。第1の観点においては、具体的には、第2の観点の構成を採用できる。
また、第3の観点によれば、機器温調装置は、凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置を備える。温度調整部は、凝縮部と冷却装置の間に設けられ、凝縮部と冷却装置との間の熱抵抗を変化させることが可能な可変熱抵抗体である。制御装置は、冷却装置の作動時であって、温度差が所定温度差よりも大きな場合に、可変熱抵抗体の熱抵抗を増大させる。第1の観点においては、具体的には、第3の観点の構成を採用できる。
また、第4の観点によれば、温度調整部は、機器とは別に作動流体回路に設けられ、作動と停止の切り替えが可能な発熱体である。制御装置は、温度差が所定温度差よりも大きな場合に、発熱体を作動させる。第1の観点においては、具体的には、第4の観点の構成を採用できる。
また、第5の観点によれば、機器温調装置は、凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置を備える。制御装置は、冷却装置の作動時であって、温度差が所定温度差よりも大きな場合に、発熱体を作動させる。第4の観点においては、第5の観点の構成を採用できる。
また、第6の観点によれば、冷却装置は、冷凍サイクル装置である。第2、3または5の観点において、第6の観点の構成を採用できる。
また、第7の観点によれば、冷却装置は、凝縮部へ送風する送風機を有する。第2、3または5の観点において、第7の観点の構成を採用できる。
また、第8の観点によれば、冷却装置は、作動流体を冷却する冷却液が循環する冷却液回路を有する。第2、3または5の観点において、第8の観点の構成を採用できる。
また、第9の観点によれば、冷却装置は、ペルチェ素子を有する。第2の観点において、第9の観点の構成を採用できる。
Claims (9)
- 機器の温度を調整する機器温調装置であって、
サーモサイフォン式のヒートパイプを構成し、作動流体が循環する作動流体回路(10)と、
前記作動流体回路の作動流体の温度を調整する温度調整部(21、54、66、75、80、90)と、
前記温度調整部の作動を制御する制御装置(40)とを備え、
前記作動流体回路は、
機器(BP)からの吸熱によって、作動流体が蒸発する蒸発部(12)と、
前記蒸発部で蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮部(14a、50、60a、70a)とを有し、
前記制御装置は、前記機器と液状の作動流体との温度差が所定温度差よりも大きな場合に、前記温度調整部を制御して、前記作動流体回路の作動流体の温度低下を抑制する機器温調装置。 - 前記温度調整部は、前記凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置(21、54、66、75)であり、
前記制御装置は、前記冷却装置の作動時であって、前記温度差が所定温度差よりも大きな場合に、前記冷却装置の冷却能力を低減させる請求項1に記載の機器温調装置。 - 前記機器温調装置は、前記凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置(21、54、66、75)を備え、
前記温度調整部は、前記凝縮部と前記冷却装置の間に設けられ、前記凝縮部と前記冷却装置との間の熱抵抗を変化させることが可能な可変熱抵抗体(80)であり、
前記制御装置は、前記冷却装置の作動時であって、前記温度差が所定温度差よりも大きな場合に、前記可変熱抵抗体の熱抵抗を増大させる請求項1に記載の機器温調装置。 - 前記温度調整部は、前記機器とは別に前記作動流体回路に設けられ、作動と停止の切り替えが可能な発熱体(90)であり、
前記制御装置は、前記温度差が所定温度差よりも大きな場合に、前記発熱体を作動させる請求項1に記載の機器温調装置。 - 前記機器温調装置は、前記凝縮部において作動流体を冷却する冷却装置(21、54、66、75)を備え、
前記制御装置は、前記冷却装置の作動時であって、前記温度差が所定温度差よりも大きな場合に、前記発熱体を作動させる請求項4に記載の機器温調装置。 - 前記冷却装置は、冷凍サイクル装置(21)である請求項2、3または5に記載の機器温調装置。
- 前記冷却装置(54)は、前記凝縮部へ送風する送風機(51)を有する請求項2、3または5に記載の機器温調装置。
- 前記冷却装置(66)は、作動流体を冷却する冷却液が循環する冷却液回路(62)を有する請求項2、3または5に記載の機器温調装置。
- 前記冷却装置(74)は、ペルチェ素子(72)を有する請求項2に記載の機器温調装置。
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