CN109690223A - 设备温度调节装置 - Google Patents
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Abstract
设备温度调节装置(1)具备:在温度调节对象设备(BP)的冷却时作为蒸发器发挥作用并且在温度调节对象设备的预热时作为散热器发挥作用的设备用热交换器(12);以及使气态的工作流体冷凝的冷凝器(14)。设备温度调节装置具备:将在设备用热交换器中蒸发形成的气态的工作流体向冷凝器引导的气体通路部(16);以及将在冷凝器中冷凝形成的液态的工作流体向设备用热交换器引导的液体通路部(18)。设备温度调节装置具备:对存在于设备用流体回路(10)的工作流体进行加热的加热部(20);以及对存在于设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部(30)。设备用热交换器包含与温度调节对象设备进行热交换的热交换部位(121)。液体量调节部对存在于设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在温度调节对象设备的预热时,与冷却时相比,热交换部位的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
Description
相关申请的相互参照
本申请基于2016年9月9日申请的日本申请编号2016-176794号,并在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种能够对至少一个温度调节对象设备的温度进行调节的设备温度调节装置。
背景技术
以往,已知一种通过环路型的热虹吸方式的温度调节装置来进行设备的温度调节的技术(例如,参照专利文献1)。该专利文献1所记载的电池温度调节装置成为如下结构:利用作为电池温度调节部的蒸发器从电池吸热而使电池温度调节部的内部的制冷剂蒸发,并且利用作为热介质冷却部的冷凝器使蒸发的制冷剂冷凝,从而对电池进行冷却。
另外,专利文献1所记载的电池温度调节装置成为如下的结构:通过配置于电池温度调节部的内部的加热部件使电池温度调节部的内部的液体制冷剂蒸发,在电池温度调节部的内部使蒸发的制冷剂冷凝,从而对电池进行加热。
具体而言,在专利文献1所记载的电池温度调节装置中,为电池温度调节部在电池的侧方相对配置的结构。即,专利文献1所记载的电池温度调节装置为如下结构:电池的上方侧的部位与电池温度调节部中的气体制冷剂存在的部位相对,电池的下方侧的部位与电池温度调节部中的液体制冷剂存在的部位相对。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-41418号公报
然而,在电池温度调节部中的液体制冷剂存在的部位中,在作为温度调节对象设备的电池的预热时不发生制冷剂的冷凝。即,作为温度调节对象设备的电池的接近电池温度调节部中的液体制冷剂存在的部位的部位未被充分加热。
因此,当如专利文献1那样成为电池的较大范围的部位与电池温度调节部中的液体制冷剂存在的部位相对的结构时,该部位的加热不充分,导致在电池的预热时电池的温度分布扩大。尤其是,在专利文献1中,在对电池进行加热的情况下,与对电池进行冷却的情况相比,电池温度调节部中的液体制冷剂的量增多,在电预热时电池的温度分布容易扩大。电池中的温度分布的扩大由于会对电池的输入输出特性产生较大影响而不优选。此外,不限于电池,上述的预热时的温度分布的扩大在其他设备中也同样产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制温度调节对象设备的预热时的温度调节对象设备的温度分布的扩大的设备温度调节装置。
本发明以能够对至少一个温度调节对象设备的温度进行调节的设备温度调节装置为对象。
根据本发明的一个观点,设备温度调节装置具备:
设备用热交换器,该设备用热交换器在温度调节对象设备的冷却时作为从温度调节对象设备吸热而使液态的工作流体蒸发的蒸发器发挥作用,并且在温度调节对象设备的预热时作为通过使气态的工作流体冷凝而向温度调节对象设备散热的散热器发挥作用;
冷凝器,该冷凝器配置于设备用热交换器的上方,使在温度调节对象设备的冷却时在设备用热交换器中蒸发形成的气态的工作流体冷凝;
气体通路,该气体通路将在设备用热交换器中蒸发形成的气态的工作流体向冷凝器引导;
液体通路部,该液体通路部将在冷凝器中冷凝形成的液态的工作流体向设备用热交换器引导;
至少一个加热部,该至少一个加热部对存在于包含设备用热交换器、冷凝器、气体通路部及液体通路部而构成的设备用流体回路的工作流体进行加热;以及
液体量调节部,该液体量调节部对存在于设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节。
设备用热交换器包含热交换部位而构成,该热交换部位的外侧与温度调节对象设备相对且与温度调节对象设备进行热交换。并且,液体量调节部成为如下结构:对存在于设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在温度调节对象设备的预热时,与温度调节对象设备的冷却时相比,热交换部位的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
由此,在温度调节对象设备的预热时,例如,能够通过液体量调节部对设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在设备用热交换器中的与温度调节对象空间进行热交换的部位不存在液态的工作流体。因此,在本发明的设备温度调节装置中,在温度调节对象设备的预热时对设备用热交换器中的工作流体的液体量进行调节,从而能够抑制温度调节对象设备的预热时的温度分布的扩大。
附图说明
图1是第一实施方式的设备温度调节装置的示意性的整体结构图。
图2是用于对电池组的输入输出特性进行说明的说明图。
图3是第一实施方式的设备温度调节装置的示意图。
图4是表示第一实施方式的设备温度调节装置的设备用热交换器的内部的示意图。
图5是表示第一实施方式的设备温度调节装置的控制装置所执行的控制处理的流程的流程图。
图6是用于对第一实施方式的设备温度调节装置的冷却模式时的工作进行说明的说明图。
图7是用于对第一实施方式的设备温度调节装置的预热模式时的工作进行说明的说明图。
图8是用于对第一实施方式的设备温度调节装置的预热模式时的详细工作进行说明的说明图。
图9是第一实施方式的第一变形例的设备温度调节装置的示意图。
图10是第一实施方式的第二变形例的设备温度调节装置的示意图。
图11是第一实施方式的第三变形例的设备温度调节装置的示意图。
图12是第一实施方式的第四变形例的设备温度调节装置的示意图。
图13是第一实施方式的第五变形例的设备温度调节装置的示意图。
图14是第一实施方式的第六变形例的设备温度调节装置的示意图。
图15是表示第一实施方式的第七变形例的设备温度调节装置的主要部分的示意图。
图16是表示第一实施方式的第八变形例的设备温度调节装置的主要部分的示意图。
图17是表示第一实施方式的第九变形例的设备温度调节装置的控制装置所执行的控制处理的流程的流程图。
图18是第二实施方式的设备温度调节装置的示意性的整体结构图。
图19是表示第二实施方式的设备温度调节装置的控制装置所执行的控制处理的流程的流程图。
图20是第三实施方式的设备温度调节装置的示意性的整体结构图。
图21是第三实施方式的设备温度调节装置的示意图。
图22是表示第三实施方式的设备温度调节装置的控制装置所执行的控制处理的流程的流程图。
图23是第三实施方式的变形例的设备温度调节装置的示意图。
图24是第四实施方式的设备温度调节装置的示意性的整体结构图。
图25是第四实施方式的设备温度调节装置的示意图。
图26是表示第四实施方式的设备温度调节装置的控制装置所执行的控制处理的流程的流程图。
图27是第五实施方式的设备温度调节装置的示意图。
图28是图27的XXVIII-XXVIII剖视图。
图29是用于对第五实施方式的设备温度调节装置的预热模式时的设备用热交换器的液面位置进行说明的说明图。
图30是用于对第五实施方式的设备温度调节装置的冷却模式时的工作进行说明的说明图。
图31是用于对第五实施方式的设备温度调节装置的预热模式时的工作进行说明的说明图。
图32是用于对第五实施方式的设备温度调节装置的各模式时的设备用热交换器的内部的液面变化进行说明的说明图。
图33是第六实施方式的设备温度调节装置的示意图。
图34是用于对第六实施方式的设备温度调节装置的预热模式时的设备用热交换器的液面位置进行说明的说明图。
图35是用于对第六实施方式的设备温度调节装置的冷却模式时的工作进行说明的说明图。
图36是用于对第六实施方式的设备温度调节装置的预热模式时的工作进行说明的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外,在以下的实施方式中,对于在先的实施方式中说明了的事项相同或等同的部分,附加相同的参照符号,且有时省略其说明。另外,在实施方式中,在仅对构成要素的一部分进行说明的情况下,关于构成要素的其他部分,能够应用与在先的实施方式中说明了的构成要素。在以下的实施方式中,只要在不特别对组合产生阻碍的范围内,即使是未特别明确表示的情况,也能够将各实施方式彼此局部组合。
(第一实施方式)
关于本实施方式,参照图1~图8进行说明。在本实施方式中,对将本发明的设备温度调节装置1应用于对搭载于车辆的电池组BP的电池温度Tb进行调节的装置的例子进行说明。作为搭载图1所示的设备温度调节装置1的车辆,假想能够通过以电池组BP为电源的未图示的行驶用电动机来行驶的电动汽车、混合动力汽车等。
电池组BP由将长方体形状的多个电池单元BC层叠配置而成的层叠体构成。构成电池组BP的多个电池单元BC串联地电连接。构成电池组BP的各电池单元BC由可充放电的二次电池(例如,锂离子电池铅蓄电池)构成。此外,电池单元BC不限于长方体形状,也可以具有圆筒形状等其他形状。另外,电池组BP也可以包含并联地电连接的电池单元BC而构成。
电池组BP连接于未图示的电力转换装置及电动发电机。电力转换装置是例如将从电池组BP供给的直流电流转换为交流电流并将转换后的交流电流向行驶用电动机等各种电气负载供给(即,放电)的装置。另外,电动发电机是在车辆的再生时将车辆的行驶能量反向转换为电气能量并将反向转换后的电气能量作为再生电力而经由电力转换装置等向电池组BP供给的装置。
对于电池组BP,在进行车辆的行驶中的电力供给等时由于自发热而电池组BP有时会变为过度高温。当电池组BP变为过度高温时,如图2所示,由于促进电池单元BC的劣化,因此需要限制输入及输出以减少自发热。因此,为了确保电池单元BC的输入及输出,需要用于维持在规定的温度以下的冷却手段。
另外,电池组BP在夏季的停车中等也会有电池组BP的电池温度Tb变为过度高温的情况。即,包含电池组BP的蓄電装置大多配置于车辆的底板下、行李室的下侧,不限于车辆的行驶中,在夏季的停车中等也会有电池组BP的电池温度Tb逐渐上升而使得电池组BP变为过度高温的情况。当电池组BP放置于高温环境下时,由于劣化加重而使得电池寿命大幅降低,因此,希望在车辆的停车中等也将电池组BP的电池温度Tb维持于规定的温度以下。
而且,电池组BP由多个电池单元BC构成,当各电池单元BC的温度存在偏差时,各电池单元BC的劣化的进展程度产生偏差而导致电池组BP整体的输入输出特性降低。这是由于:电池组BP包含电池单元BC的串联连接体,从而根据各电池单元BC中的劣化最严重的电池单元BC的电池特性而决定电池组BP整体的输入输出特性。因此,为了使电池组BP长时间发挥所期望的性能,使各电池单元BC的温度偏差减小的等温化变得重要。
在此,作为对电池组BP进行冷却的冷却手段,一般为基于送风机的空冷式的冷却手段、利用蒸汽压缩式的制冷循环的冷热的冷却手段。
然而,使用送风机的空冷式的冷却手段仅将车室内的空气等向电池组吹送,因此有时无法得到充分对电池组BP进行冷却的冷却能力。
另外,利用制冷循环的冷热的冷却手段虽然对电池组BP的冷却能力高,但在车辆的停车中需要使电力消耗量多的压缩机等进行驱动。这会导致电力消耗量的增大、噪音的增大等,因此不优选。
因此,在本实施方式的设备温度调节装置1中,并非是基于压缩机的制冷剂的强制循环,而是采用通过工作流体的自然循环来调节电池组BP的电池温度的热虹吸方式。
设备温度调节装置1是将搭载于车辆的电池组BP作为温度调节对象设备而对电池组BP的电池温度Tb进行调节的装置。如图1所示,设备温度调节装置1具备供工作流体进行循环的设备用流体回路10及控制装置100。作为在设备用流体回路10进行循环的工作流体,能够采用在蒸汽压缩式的制冷循环中利用的制冷剂等。
在本实施方式中,作为工作流体,采用具有伴随饱和温度的降低而饱和液体密度dl相对于饱和气体密度dg的密度比dr增大的特性的制冷剂(例如,R134a、R1234yf)。饱和液体密度dl相对于饱和气体密度dg的密度比dr由以下的数学式F1定义。此外,在以下,有时将饱和气体密度及饱和液体密度简称为气体密度及液体密度。
dr=dl/dg…(F1)
设备用流体回路10是通过工作流体的蒸发及冷凝来进行热移动的热管,构成为供气态的工作流体流动的流路与供液态的工作流体流动的流路分离的环路型的热虹吸。
如图3所示,设备用流体回路10包含设备用热交换器12、冷凝器14、气体通路部16及液体通路部18而构成。此外,图3所示的箭头DRg表示铅垂线的延伸方向,即铅垂方向。
本实施方式的设备用流体回路10通过将设备用热交换器12、冷凝器14、气体通路部16及液体通路部18相互连接而构成为闭合的环状的流体回路。设备用流体回路10在将其内部排真空后的状态下封入规定量的工作流体。
设备用热交换器12在温度调节对象设备即电池组BP的冷却时作为从电池组BP吸热而使液态的工作流体蒸发的蒸发器发挥作用。另外,设备用热交换器12在电池组BP的预热时作为通过使气态的工作流体冷凝而向电池组BP散热的散热发挥作用。设备用热交换器12配置于与电池组BP的底面部侧相对的位置。设备用热交换器12具有厚度薄的扁平的长方体形状。
设备用热交换器12的接近电池组BP的底面部的设备接近部121构成在电池组BP与设备用热交换器12之间使热移动的导热部。在本实施方式中,设备接近部121构成设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的热交换部位。设备接近部121具有覆盖电池组BP的底面部的全部区域的大小,以在构成电池组BP的各电池单元BC不产生温度分布。
设备用热交换器12的设备接近部121与电池组BP的底面部接触,以便在与电池组BP之间能够进行热移动。此外,若在与电池组BP之间能够进行热移动,则设备用热交换器12的设备接近部121也可以成为与电池组BP的底面部分离的配置结构。
在此,在设备用热交换器12中的工作流体的液面从设备用热交换器12的设备接近部121分离的情况下,电池组BP的热难以传递到设备用热交换器12的内部的液态的工作流体。即,在设备用热交换器12中的工作流体的液面从设备用热交换器12的设备接近部121分离的情况下,存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的蒸发被抑制。
因此,本实施方式的设备用流体回路10成为工作流体的液面与设备用热交换器12的设备接近部121接触的结构,以使电池组BP的热传递到存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体。即,本实施方式的设备用流体回路10成为在电池组BP的冷却时设备用热交换器12的内部空间由包含气泡的液态的工作流体充满的结构。
例如图4所示,在设备用热交换器12由中空状的容器构成的情况下,成为如下结构:在电池组BP的冷却时,存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液面LS与接近电池组BP的设备接近部121接触。此外,设备用热交换器12不限于中空状的容器,也可以成为由热交换管等形成多个流路的结构。
返回图3,设备用热交换器12具有与气体通路部16的下方侧的端部连接的气体出口部122及与液体通路部18的下方侧的端部连接的液体入口部123。在本实施方式的设备用热交换器12中,气体出口部122及液体入口部123设置于彼此相对的侧面部。另外,本实施方式的设备用热交换器12的气体出口部122及液体入口部123在铅垂方向DRg上设置于同样高度的位置。此外,在本实施方式中,气体出口部122构成设备用热交换器12中的与气体通路部16连接的气体侧连接部,液体入口部123构成设备用热交换器12中的与液体通路部18连接的液体侧连接部。
设备用热交换器12由铝、铜等导热性优秀的金属或合金构成。此外,设备用热交换器12也可以由金属以外的材料构成,但希望至少由导热性优秀的材料构成构成导热部的设备接近部121。
冷凝器14是使在设备用热交换器12中蒸发形成的气态的工作流体冷凝的热交换器。冷凝器14由使从送风风扇BF吹送出的送风空气与气态的工作流体进行热交换而使气态的工作流体冷凝的空冷式的热交换器构成。
冷凝器14在铅垂方向DRg上配置于设备用热交换器12的上方侧,以使在其内部冷凝形成的液态的工作流体通过自重向设备用热交换器12移动。
冷凝器14具有与气体通路部16的上方侧的端部连接的气体入口部141及与液体通路部18的上方侧的端部连接的液体出口部142。在本实施方式的冷凝器14中,气体入口部141及液体出口部142在铅垂方向DRg上设置于彼此相对的部位。
另外,本实施方式的冷凝器14在铅垂方向DRg上以气体入口部141位于液体出口部142的上方侧的方式设置。具体而言,本实施方式的冷凝器14的气体入口部141设置于冷凝器14中的上端部,液体出口部142设置于冷凝器14中的下端部。
冷凝器14由铝、铜等导热性优秀的金属或合金构成。此外,冷凝器14也可以包含金属以外的材料而构成,但至少对于与空气进行热交换的部位,希望由导热性优秀的材料构成。
送风风扇BF是将车室内的空气或车室外的空气朝向设备用热交换器12吹出的装置。送风风扇BF作为对存在于冷凝器14的内部的工作流体的散热量进行调节的散热量调节部发挥作用。送风风扇BF由通过通电而进行工作的电动风扇构成。送风风扇BF与控制装置100连接,基于来自控制装置100的控制信号而控制送风能力。
气体通路部16将在设备用热交换器12中蒸发形成的气态的工作流体向冷凝器14引导。气体通路部16的下方侧的端部与设备用热交换器12的气体出口部122连接,上方侧的端部与冷凝器14的气体入口部141连接。本实施方式的气体通路部16由在内部形成有工作流体流动的流路的配管构成。此外,附图所示的气体通路部16只不过是一例。气体通路部16考虑向车辆的搭载性而可以适当变更。
液体通路部18将在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体向设备用热交换器12引导。液体通路部18的下方侧的端部与设备用热交换器12的液体入口部123连接,上方侧的端部与冷凝器14的液体出口部142连接。本实施方式的液体通路部18由在内部形成有工作流体流通的流路的配管构成。
本实施方式的液体通路部18的冷凝器14侧的部位位于设备用热交换器12侧的部位的上方。另外,本实施方式的液体通路部18构成为设备用热交换器12侧的部位相比于设备用热交换器12的最下方侧的部位位于同等高度或上方侧的位置。此外,附图所示的液体通路部18只不过为一例。液体通路部18考虑向车辆搭载的搭载性而可以适当变更。
然而,在热虹吸方式的设备温度调节装置1中,当存在于冷凝器14侧的工作流体的温度高于电池组BP的电池温度Tb时,几乎不产生冷凝器14中的工作流体的冷凝及设备用热交换器12中的工作流体的蒸发。即,对于设备温度调节装置1,在设备用流体回路10中的冷凝器14侧工作流体的温度高于电池组BP的电池温度Tb的情况下,电池组BP的冷却实际上停止。
另一方面,在热虹吸方式的设备温度调节装置1中,当存在于冷凝器14侧的工作流体的温度低于电池组BP的电池温度Tb时,在设备用热交换器12工作流体蒸发并且在冷凝器14工作流体冷凝。即,在设备温度调节装置1中,当在设备用流体回路10中的冷凝器14侧工作流体的温度低于电池组BP的电池温度Tb时,即使电池组BP的电池温度Tb处于最适温度范围,电池组BP的冷却也持续。
因此,在热虹吸方式的设备温度调节装置1中,在冷凝器14中的工作流体的温度低于电池组BP的电池温度Tb的情况下,电池组BP的电池温度Tb有时会降低到最适温度范围以下。
如图2所示,当电池组BP的电池温度Tb过度降低时,电池组BP的内部电阻增加,从而导致电池组BP的输入输出特性降低。因此,需要采取对策以使电池组BP不被过度地冷却。
对此,在本实施方式的设备温度调节装置1中,构成为能够使电池组BP的电池温度Tb上升。即,如图1、图3所示,本实施方式的设备温度调节装置1具备对存在于设备用流体回路10的工作流体进行加热的加热部20。
加热部20通过对存在于设备用流体回路10的工作流体进行加热而使液态的工作流体蒸发。本实施方式的加热部20配置于设备用流体回路10中的位于设备用热交换器12中的接近电池组BP的设备接近部121d的下方侧的部位。
具体而言,加热部20配置于设备用热交换器12的气体出口部122及液体入口部123这两者的下方侧。此外,在设备用热交换器12的气体出口部122及液体入口部123在铅垂方向DRg上处于不同位置的情况下,加热部20配置于气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的下方侧。
本实施方式的加热部20在设备用流体回路10中配置于在气体通路部16设置的箱部161的下表面部。箱部161对存在于设备用流体回路10的内部的液态的工作流体的一部分进行积存。该箱部161设置于气体通路部16中的下方侧的部位。
在本实施方式中,加热部20中的与箱部161的下表面部相对的部位构成散热部位HA。加热部20被设定为,散热部位HA位于设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的热交换部位的上端的下方。具体而言,本实施方式的散热部位HA被设定为位于设备接近部121的下端的下方。
本实施方式的加热部20由通过通电而发热的电加热器构成。加热部20的工作由后述的控制装置100控制。此外,加热部20不限于电加热器,例如,也可以由电力转换装置、行驶用电动机等设备、使发动机的排热散热的散热器构成。
然而,在设备温度调节装置1中,在电池组BP的预热时,电池组BP的温度分布有时会扩大。本发明的发明者们对在电池组BP的预热时产生电池组BP的温度分布的主要原因进行了深入研究。结果发现原因在于,电池组BP的温度分布由于液态的工作流体与设备用热交换器12的设备接近部121中的较大范围的部位接触,从而工作流体的热未充分向电池组BP侧散热。
本发明的发明者们考虑在电池组BP的预热时通过调节设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量而能够抑制电池组BP的温度分布,提出能够对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节的结构。
在本实施方式的设备温度调节装置1中,为了对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,在液体通路部18设置有对液体通路部18进行开闭的液体通路开闭阀30。液体通路开闭阀30由通过控制装置100控制的电气式的阀机构构成。具体而言,本实施方式的液体通路开闭阀30由在通电状态下闭阀而在非通电状态下开阀的常开型的电磁阀构成。
当通过液体通路开闭阀30打开液体通路部18时,设备用热交换器12被供给在冷凝器14冷凝形成的液态的工作流体。另外,当通过液体通路开闭阀30关闭液体通路部18时,设备用热交换器12被停止供给在冷凝器14冷凝形成的液态的工作流体。因此,液体通路开闭阀30作为对存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部发挥作用。
在本实施方式的设备温度调节装置1中,在不需要预热电池组BP的条件成立时,关闭液体通路部18,以使设备用流体回路10中的位于液体通路开闭阀30的上方侧的部位的一部分作为储液部发挥作用。
在此,在本实施方式的冷凝器14中,气体入口部141配置于液体出口部142的上方侧,以在不需要电池组BP的温度调节的条件成立时能够积存液态的工作流体。即,本实施方式的冷凝器14配置于液体通路开闭阀30的上方侧并且气体入口部141配置于液体出口部142的上方侧。因此,,在不需要电池组BP的温度调节的条件成立且利用液体通路开闭阀30关闭液体通路部18时,冷凝器14作为积存液态的工作流体的储液部发挥作用。
本实施方式的设备温度调节装置1的积存液态的工作流体的储液部的内容积被设定如下:在利用液体通路开闭阀30关闭了液体通路部18时,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面处于规定的位置。
在此,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面根据储液部的内容积而发生变化。并且,储液部的内容积根据在液体通路部18中设置液体通路开闭阀30的位置而发生变化。
因此,液体通路开闭阀30以如下方式设置于液体通路部18:在储液部积存有液态的工作流体时的设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于铅垂方向DRg上的设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间。由此,设备温度调节装置1成为如下结构:以设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于铅垂方向DRg上的设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间的方式,对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节。
本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下结构:以在电池组BP的预热时,与电池组BP的冷却时相比设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大的方式对设备用热交换器12内部的工作流体的液体量进行调节。另外,本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下结构:以在电池组BP的预热时在从加热部20受热的受热部位200的至少一部分存在液态的工作流体的方式,对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节。
具体而言,液体通路开闭阀30成为如下结构:以在电池组BP的预热时设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的上方的方式,对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节。
接下来,参照图1对构成设备温度调节装置1的电子控制部的控制装置100进行说明。图1所示的控制装置100由包括处理器、存储部(例如,ROM、RAM)的微型计算机和其周边电路构成。此外,控制装置100的存储部由非易失性的实体存储介质构成。
控制装置100基于存储于存储部的控制程序来进行各种运算、处理。控制装置100对与输入侧连接的送风风扇BF、加热部20、液体通路开闭阀30等各种设备的工作进行控制。
控制装置100在其输出侧连接有包括电池温度检测部101及冷凝器温度检测部102的各种传感器组。
电池温度检测部101由对电池组BP的电池温度Tb进行检测的温度传感器构成。此外,电池温度检测部101可以由多个温度传感器构成。在该情况下,电池温度检测部101例如也可以成为将多个温度传感器的检测值的平均值向控制装置100输入的结构。
冷凝器温度检测部102由对存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度进行检测的温度传感器构成。冷凝器温度检测部102不限于直接对存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度进行检测的结构,例如,也可以构成为将冷凝器14的表面温度作为存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度来检测。
在此,本实施方式的控制装置100是将由对连接于其输入侧的各种控制设备进行控制的硬件及软件构成的多个控制部汇集而成的装置。在控制装置100中,汇集有对送风风扇BF的转速进行控制的风扇控制部100a、对加热部20进行控制的加热控制部100b、对液体通路开闭阀30的开闭状态进行控制的阀控制部100c等。
接着,参照图5的流程图对本实施方式的设备温度调节装置1的工作进行说明。图5所示的控制处理在车辆的行驶中由控制装置100以规定的周期执行。当然,设备温度调节装置1也可以成为使图5所示的控制处理在停车中由控制装置100执行的结构。此外,图5所示的各控制步骤构成实现控制装置100所执行的各种功能的功能实现部。
如图5所示,控制装置100首先在步骤S110中读入各种传感器信号。具体而言,在步骤S110的处理中,读入由电池温度检测部101检测出的电池组BP的电池温度Tb及由冷凝器温度检测部102检测出的存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度。
接下来,控制装置100判定需要预热电池组BP的条件是否成立。在本实施方式中,作为需要预热电池组BP的条件,采用在电池组BP的电池温度Tb低于预先设定的电池组BP的允许下限温度Tbmin时成立的条件。即,控制装置100在步骤S112中判定电池组BP的电池温度Tb是否低于预先设定的电池组BP的允许下限温度Tbmin。允许下限温度Tbmin例如设定为即使电池组BP的电池温度Tb降低电池组BP的输入输出特性也难以恶化的温度(例如,10℃)。
在步骤S112的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为允许下限温度Tbmin以上的情况下,控制装置100在步骤S114中判定电池组BP的电池温度Tb是否高于预先设定的冷却必要温度Tbth。冷却必要温度Tbth例如设定为即使电池组BP的电池温度Tb上升电池组BP的输入输出特性也难以恶化的温度(例如,40℃)。
在步骤S114的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb高于冷却必要温度Tbth的情况下,设备温度调节装置1转移到对电池组BP进行冷却的冷却模式。即,在步骤S114的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb高于冷却必要温度Tbth的情况下,控制装置100在步骤S116中将液体通路开闭阀30控制为打开状态并且停止停止基于加热部20的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S118中使送风风扇BF工作而开始进行存在于冷凝器14的工作流体的散热。
在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,当由于车辆的行驶时的自发热等而电池组BP的电池温度Tb上升时,电池组BP的热移动到设备用热交换器12。在设备用热交换器12中,液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。电池组BP通过存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的蒸发潜热而冷却,其温度降低。
在设备用热交换器12蒸发形成的气态的工作流体从设备用热交换器12的气体出口部122流出到气体通路部16,并如图6的箭头Fcg所示那样,经由气体通路部16而向冷凝器14移动。
在冷凝器14中,通过向来自送风风扇BF的送风空气散热,气态的工作流体冷凝。在冷凝器14的内部,气态的工作流体液化而使得工作流体的比重增大。由此,在冷凝器14的内部液化后的工作流体由于其自重而朝向冷凝器14的液体出口部142下降。
在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体从冷凝器14的液体出口部142流出到液体通路部18,并如图6的箭头Fcl所示那样,经由液体通路部18向设备用热交换器12移动。并且,在设备用热交换器12中,经由液体通路部18而从液体入口部123流入的液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。
如此,在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,工作流体在气体状态与液体状态间发生相变并且在设备用热交换器12与冷凝器14之间进行循环,通过将热从设备用热交换器12向冷凝器14输送而将电池组BP冷却。
在此,在冷却模式时,液体通路开闭阀30打开。因此,在冷却模式时,设备用热交换器12的内部空间由包含气泡的液态的工作流体充满。即,在冷却模式时,成为液态的工作流体与设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧接触的状态。因此,在冷却模式时,通过由存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的蒸发产生的吸热效果而能够将电池组BP充分冷却。
设备温度调节装置1成为如下的结构:即使不存在基于压缩机等的工作流体的循环所需要的驱动力,工作流体也在设备用流体回路10的内部进行自然循环。因此,与制冷循环等相比,设备温度调节装置1能够实现抑制电力消耗量及噪音这两方的高效率的电池组BP的温度调节。
返回图5,在步骤S114的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为冷却必要温度Tbth以下的情况下,设备温度调节装置1停止冷凝器14中的工作流体的散热。
具体而言,在步骤S114的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为冷却必要温度Tbth以下的情况下,控制装置100在步骤S120中将液体通路开闭阀30控制为打开状态并且停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S122中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。
即使送风风扇BF的工作停止,在存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度高于电池组BP的电池温度Tb的情况下,设备温度调节装置1也通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。即,在设备温度调节装置1中,当存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度高于电池组BP的电池温度Tb时,与冷却模式时同样,维持电池组BP的冷却。
因此,在冬季等冷凝器14的周围变为低温而冷凝器14的温度降低的情况下,由于继续进行基于设备温度调节装置1的电池组BP的冷却,因此有电池组BP的电池温度Tb低于允许下限温度Tbmin的可能性。
对此,当电池组BP的电池温度Tb与允许下限温度Tbmin相比进一步降低时,本实施方式的设备温度调节装置1转移到过冷却防止模式,以使电池组BP不过度地冷却。即,在步骤S112的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb低于允许下限温度Tbmin的情况下,控制装置100在步骤S124中将液体通路开闭阀30控制为关闭状态并且开始由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S126中使送风风扇BF工作而开始存在于冷凝器14的内部的工作流体的散热。
本实施方式的设备温度调节装置1在预热模式时通过液体通路开闭阀30而将液体通路部18关闭。即,本实施方式的设备温度调节装置1在预热模式时停止向设备用热交换器12供给液态的工作流体。并且,当开始存在于冷凝器14的内部的工作流体的散热时,在冷凝器14的内部液态的工作流体积存。
在设备温度调节装置1中,伴随着积存于冷凝器14的液态的工作流体增加而存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体减少。由此,在本实施方式的设备温度调节装置1中,如图7所示,设备用热交换器12的设备用热交换器12的内部的工作流体的液面LS降低到设备接近部121的下方侧。即,本实施方式的设备温度调节装置1在预热模式时关闭液体通路开闭阀30,从而与冷却模式时相比,使得设备用热交换器12的设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
而且,在本实施方式的设备温度调节装置1中,即使关闭液体通路开闭阀30,也在从加热部20受热的受热部位200存在液态的工作流体。因此,在设备温度调节装置1中,由加热部20加热而蒸发的工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝。即,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝,此时的工作流体的热向电池组BP散热,从而电池组BP被加热。
以下,参照图8对本实施方式的设备温度调节装置1的详细工作进行说明。在图8中,在纸张左上图示出电池组BP的预热的初始阶段ES、在纸张右上图示出第一中间阶段MS1、在纸张左下图示出第二中间阶段MS2、在纸张右下图示出稳定阶段SS中的设备温度调节装置1的工作状态。设备温度调节装置1在预热模式时按照初始阶段ES、第一中间阶段MS1、第二中间阶段MS2、稳定阶段SS的顺序转移工作状态。
如图8所示,在初始阶段ES中,通过由加热部20进行的工作流体的加热,积存于箱部161的液态的工作流体蒸发。此时,在设备用热交换器12的设备接近部121附近存在液态的工作流体,因此工作流体的热未充分向电池组BP侧散热。
在接下来的第一中间阶段MS1中,在由液体通路开闭阀30将液体通路部18关闭了的状态下将冷凝器14冷却,从而在冷凝器14逐渐积存液态的工作流体。由此,存在于设备用热交换器12的工作流体的液体量减少。另外,在第一中间阶段MS1中,存在于设备用热交换器12的液态的工作流体流入箱部161,从而积存于箱部161的液态的工作流体的继续蒸发。
在接下来的第二中间阶段MS2中,在冷凝器14液态的工作流体增加,从而存在于设备用热交换器12的工作流体的液面LS向设备接近部121的下方降低。由此,由加热部20加热而蒸发的工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝,从而开始电池组BP的加热。
在接下来的稳定阶段SS中,在冷凝器14的整体积存液态的工作流体,从而冷凝器14中的工作流体的冷凝停止。即,在稳定阶段SS中,仅在设备用热交换器12的内部发生工作流体的冷凝。
由此,在稳定阶段SS中,来自加热部20的热量几乎全部被使用于电池组BP的预热,与初始阶段等相比,电池组BP的预热模式时的能量效率提高。
以上说明的本实施方式的设备温度调节装置1具备:对存在于设备用流体回路10的工作流体进行加热的加热部20、以及作为对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部发挥作用的液体通路开闭阀30。并且,液体通路开闭阀30对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在预热模式时,与冷却模式时相比,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
由此,设备温度调节装置1能够通过液体通路开闭阀30对设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,在设备用热交换器12中的接近电池组BP的部位不存在液态的工作流体。
这样,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在电池组BP的预热时,通过对设备用热交换器12中的工作流体的液体量进行调节,从而能够抑制电池组BP的预热时的电池组BP的温度分布的扩大。
尤其是,在本实施方式的设备温度调节装置1中,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与气态的工作流体接触的面积增大,因此能够使设备接近部121的内侧的工作流体进行冷凝的范围扩大。
因此,根据本实施方式的设备温度调节装置1,在电池组BP的预热时,由于能够较大范围地加热电池组BP,因此能够抑制电池组BP的预热时的电池组BP的温度分布的扩大。
另外,在电池组BP的冷却时,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与液态的工作流体接触的面积增大,因此能够在设备接近部121的内侧使制冷剂蒸发。由此,通过由液态的工作流体的蒸发所产生的吸热效果而能够充分冷却电池组BP。
另外,在设备温度调节装置1中,加热部20的散热部位HA与设备用热交换器12的设备接近部121的上端相比位于下方。并且,液体通路开闭阀30对存在于设备用热交换器121的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,在从加热部20受热的受热部位200的至少一部分存在工作流体的方式。即,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下的结构:加热部20配置在与设备用热交换器12的设备接近部121相比位于下方的部位,在需要预热电池组BP的条件成立时通过加热部20对液态的工作流体进行加热。
由此,在电池组BP的预热时,能够通过加热部20使存在于受热部位200的液态的工作流体蒸发,并且使蒸发形成的气态的工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121冷凝。因此,能够高效地进行电池组BP的预热。
具体而言,在本实施方式中,加热部20的散热部位HA在铅垂方向DRg上配置于设备用热交换器12的气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的下方侧。
由此,存在于设备用流体回路10的液态的工作流体容易向加热部20侧流动,并且在加热部20被加热后的蒸发形成的气态的工作流体容易向设备用热交换器12侧流动。因此,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在电池组BP的预热时,能够经由设备用热交换器12使工作流体的热向电池组BP散热。
而且,设备温度调节装置1通过液体通路开闭阀30对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于加热部20的散热部位HA与设备接近部121之间。
由此,在电池组BP的预热时,由于能够使通过加热部20而蒸发形成的气态的工作流体在接近电池组BP的设备接近部121冷凝,因此能够经由设备用热交换器12使工作流体的热向电池组BP散热。此时,在电池组BP的预热时,电池组BP接近设备用热交换器12中的存在气态的工作流体的部位,因此能够充分抑制电池组BP的温度分布。
具体而言,设备温度调节装置1成为如下的结构:在电池组BP的预热时,通过液体通路开闭阀30对设备用热交换器12的内部的液体量进行调节,使得设备用热交换器12的液面位于气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的上方。
由此,在电池组BP的预热时,存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体经由气体出口部122及液体入口部123中的至少一方而容易向加热部20侧流动。因此,在设备温度调节装置1中,能够通过加热部20的加热而适当地使液态的工作流体蒸发。
另外,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下的结构:在需要预热电池组BP的条件成立时,通过液体通路开闭阀30将液体通路部18关闭,以停止向设备用热交换器12供给液态的工作流体。
在这样的结构中,通过停止向设备用热交换器12供给液态的工作流体并且将液态的工作流体积存于液体通路开闭阀30的上方侧,从而能够使设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量减少。由此,在电池组BP的预热时,由于能够使通过加热部20而蒸发形成的气态的工作流体在接近电池组BP的设备接近部121冷凝,因此能够经由设备用热交换器12使工作流体的热向电池组BP散热。
在此,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下的结构:在需要预热电池组BP的条件成立时使送风风扇BF工作,以增加冷凝器14中的工作流体的散热量。由此,在电池组BP的预热时,由于冷凝器14中的液态的工作流体的储液量增加,因此能够快速地减少设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量。
另外,在本实施方式中,作为工作流体,采用具有当饱和温度降低时液体密度相对于气体密度的密度比增大的特性的制冷剂(例如,R134a、R1234yf)。在使用具有这样的特性的工作流体的情况下,在如电池组BP的电池温度Tb降低这样的环境条件下,设备用流体回路10内的液体量减少。因此,在电池组BP的预热时,能够减小设备用流体回路10内的积存液态的工作流体所需要的体积。即,在使用具有伴随饱和温度的降低而气体密度相对于液体密度的密度比增大的特性的流体作为工作流体的情况下,能够抑制设备温度调节装置10的规格。
(第一实施方式的变形例)
以下,参照图9~图17对第一实施方式的设备温度调节装置1的第一~第九变形例进行说明。此外,在不特别产生障碍的范围内,在本变形例中进行说明内容能够应用于后述的第二~第四实施方式的设备温度调节装置1。
(第一变形例)
在上述的第一实施方式中,例示了在设备用流体回路10的气体通路部16设置箱部161,在该箱部161的下表面部配置加热部20的结构,但不限定于此。
例如图9所示,设备温度调节装置1也可以成为在气体通路部16未设置箱部161的结构。在该情况下,加热部20简单地配置于气体通路部16的下方侧的部位即可。由此,由于不需要在气体通路部16设置箱部161,因此能够实现设备温度调节装置1的简单化。
(第二变形例)
另外,例如图10所示,设备温度调节装置1也可以成为在气体通路部16中的下方侧的部位设置弯折为U字形的部位并在该部位配置加热部20的结构。这样,若设为通过加热部20对气体通路部16中的液态的工作流体容易流入的弯折为U字形的部位进行加热的结构,则在电池组BP的预热时,能够充分地对设备用热交换器12供给气态的工作流体。
(第三变形例)
在上述的第一实施方式中,例示了通过加热部20对存在于设备用流体回路10中的气体通路部16的液态的工作流体进行加热的结构,但不限定于此。
例如图11所示,设备温度调节装置1也可以成为将加热部20配置于设备用热交换器12的下表面部而通过加热部20对存在于设备用流体回路10中的设备用热交换器12的下表面部侧的液态的工作流体进行加热的结构。
(第四变形例)
另外,例如图12所示,设备温度调节装置1也可以成为如下结构:在液体通路部18设置箱部181并在该箱部181的下表面部配置加热部20,从而通过加热部20对存在于液体通路部18的液态的工作流体进行加热。此外,设备温度调节装置1也可以成为在液体通路部18未设置箱部181的结构。在该情况下,加热部20简单地配置于液体通路部18的下方侧的部位即可。
(第五变形例)
在上述的第一实施方式中,例示了以单一的加热部20对存在于设备用流体回路10的工作流体进行加热的结构,但不限定于此。
设备温度调节装置1也可以成为以多个加热部20对存在于设备用流体回路10的工作流体进行加热的结构。例如,如图13所示,设备温度调节装置1也可以成为在气体通路部16及液体通路部18这两方设置箱部161、181并在该箱部161、181各自的下表面部配置加热部20A、20B的结构。此外,本变形例中的受热部位200A、200B为各箱部161、181的下表面部。
(第六变形例)
另外,如图14所示,设备温度调节装置1也可以成为在气体通路部16及液体通路部18这两者未设置箱部161、181的结构。在该情况下,加热部20A、20B简单地配置于气体通路部16及液体通路部18各自的下方侧的部位即可。此外,本变形例中的受热部位200A、200B为各通路部16、18中的与加热部20A、20B相对的部位。
(第七变形例)
在上述的第一实施方式中,作为对存在于冷凝器14的内部的工作流体的散热量进行调节的散热量调节部而例示了送风风扇BF,但散热量调节部不限定于送风风扇BF。
如图15所示,散热量调节部也可以由蒸汽压缩式的制冷循环的低温的制冷剂流通的制冷剂侧热交换器HEC构成。在该情况下,通过使制冷循环中的压缩机的转速增减而使冷凝器14中的散热量变化。因此,在将图15所示的制冷剂侧热交换器HEC设为散热量调节部的情况下,对压缩机的转速进行控制的结构构成对散热量调节部进行控制的控制部。
(第八变形例)
另外,如图16所示,散热量调节部也可以由在冷却水回路中流动的低温的防冻液流通的水侧热交换器HEL构成。在该情况下,通过使冷却水回路中的水泵的转速增减而使冷凝器14中的散热量变化。因此,在将图16所示的水侧热交换器HEL设为散热量调节部的情况下,对水泵的转速进行控制的结构构成对散热量调节部进行控制的控制部。
(第九变形例)
在上述的第一实施方式中,例示了在需要预热电池组BP的条件成立时,在停止了向设备用热交换器12供给液态的工作流体的状态下使冷凝器14中的散热量增加的结构,但不限定于此。
本变形例的设备温度调节装置1也可以成为如下的结构:在需要预热电池组BP的条件成立且设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,使冷凝器14中的工作流体的散热量减少。
以下,参照图17的流程图对本变形例的设备温度调节装置1的工作进行说明。图17所示的控制处理由控制装置100执行。图17所示的控制处理中的步骤S110~S126的处理与在第一实施方式中说明的图5的步骤S110~步骤S126的处理相同。因此,在本实施方式中,对于步骤S110~S126的处理,省略其说明或简单地进行说明。
如图17所示,控制装置100在步骤S126中使送风风扇BF工作而开始存在于冷凝器14的工作流体的散热之后,在步骤S128中判定存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节是否完成。即,控制装置100在步骤S128中判定设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件是否成立。
具体而言,在从使送风风扇BF工作起经过规定的基准时间时,本变形例的控制装置100在步骤S128中判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成。
在此,步骤S128的处理也可以是以无关于从在步骤S126中使送风风扇BF工作起的经过时间的方式判定存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节是否完成的处理。
例如,控制装置100也可以成为如下的结构:在步骤S126中使送风风扇BF工作之后,在电池组BP的电池温度Tb上升到规定的温度时判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成。
另外,控制装置100也可以成为如下的结构:对实际的设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行监视,在该液体量超过规定的基准量时,判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成。
在步骤S128中判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成的情况下,控制装置100在步骤S130中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。
本实施方式的其他结构与第一实施方式相同。在本变形例的设备温度调节装置1中,成为如下结构:在需要预热电池组BP的条件成立且设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,使冷凝器14中的工作流体的散热量减少。即,在本变形例的设备温度调节装置1中,在停止向设备用热交换器12供给液态的工作流体之后,当设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量时,冷凝器14中的散热量减少。
在这样的结构中,抑制由加热部20加热而蒸发形成的气态的工作流体流入冷凝器14侧,从而能够适量地维持设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量。
(第二实施方式)
接着,参照图18、图19对第二实施方式进行说明。本实施方式与第一实施方式的不同点在于,在设备温度调节装置1设置有对气体通路部16进行开闭的气体通路开闭阀32。
如图18所示,本实施方式的设备温度调节装置1在气体通路部16设置有对气体通路部16进行开闭的气体通路开闭阀32。气体通路开闭阀32由被控制装置100控制的电气式的阀机构构成。具体而言,本实施方式的气体通路开闭阀32由在通电状态下闭阀而在非通电状态下开阀的常开型的电磁阀构成。
本实施方式的气体通路开闭阀32设置在气体通路部16中的比箱部161靠冷凝器14侧的部位,以使由加热部20加热而蒸发形成的气态的工作流体不经由气体通路部16流入冷凝器14。
本实施方式的设备用热交换器12在利用气体通路开闭阀32将气体通路部16打开时向冷凝器14供给气态的工作流体,在利用气体通路开闭阀32将气体通路部16关闭时停止向冷凝器14供给气态的工作流体。
以下,参照图19的流程图对本实施方式的设备温度调节装置1的工作进行说明。图19所示的控制处理由控制装置100执行。图19所示的控制处理中的步骤S110~S114的处理与在第一实施方式中说明的图5的步骤S110~步骤S114的处理相同。因此,在本实施方式中,对于步骤S110~S114的处理,省略其说明或简单化地进行说明。
如图19所示,在步骤S114的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb高于冷却必要温度Tbth的情况下,本实施方式的设备温度调节装置1转移到对电池组BP进行冷却的冷却模式。即,在步骤S114中判定为电池组BP的电池温度Tb高于冷却必要温度Tbth的情况下,控制装置100在步骤S116A中将各通路开闭阀30、32设为打开状态并且停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S118中使送风风扇BF工作而开始存在于冷凝器14的工作流体的散热。
另一方面,在步骤S114的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为冷却必要温度Tbth以下的情况下,控制装置100在步骤S120A中将各通路开闭阀30、32设为打开状态并且停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S122中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。
另外,在步骤S112的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb低于允许下限温度Tbmin时,本实施方式的设备温度调节装置1转移到预热模式。即,控制装置100在步骤S124A中将液体通路开闭阀30设为关闭状态并将气体通路开闭阀32设为打开状态之后,开始由加热部20进行的工作流体的加热。并且,控制装置100在步骤S126中使送风风扇BF工作而开始存在于冷凝器14的工作流体的散热。
在步骤S126中使送风风扇BF工作之后,控制装置100在步骤S128中判定存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节是否完成。即,控制装置100在步骤S128中判定设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件是否成立。
在步骤S128中判定为工作流体的液体量的调节完成的情况下,控制装置100在步骤S130A中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热,并且将气体通路开闭阀32控制为关闭状态。
本实施方式的其他结构与第一实施方式相同。在本实施方式的设备温度调节装置1中,成为如下结构:在需要预热电池组BP的条件成立且设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,通过气体通路开闭阀32将气体通路部16关闭。
由此,当设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量时,抑制由加热部20加热而蒸发形成的气态的工作流体流入冷凝器14侧。由此,能够适量地维持电池组BP的预热时的设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量。
另外,在通过气体通路开闭阀32将气体通路部16关闭之后,来自加热部20的热量的几乎全部被使用于电池组BP的预热,因此电池组BP的预热模式时的能量效率提高。
(第三实施方式)
接着,参照图20~图22对第三实施方式进行说明。在本实施方式中,与第一实施方式的不同点在于,对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部由对设备用流体回路10的内容积进行调节的容积调节部40构成,而非液体通路开闭阀30。
如图20、图21所示,在本实施方式的设备温度调节装置1中设置有容积调节部40,以对设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节。此外,在本实施方式的设备温度调节装置1中未设置液体通路开闭阀30。
本实施方式的容积调节部40具有积存液态的工作流体的储液部41、通过在储液部41的内部滑动而使储液部41的内容积可变的容量可变部42及驱动容量可变部42的致动器43。
本实施方式的储液部41设置于设备用热交换器12的下方部。具体而言,本实施方式的储液部41由使设备用热交换器12的一部分向下方侧***而形成的部位构成。
本实施方式的储液部41设置于设备用热交换器12中的设备接近部121的下方侧。具体而言,本实施方式的储液部41在铅垂方向DRg上设置于设备用热交换器12中的设备接近部121的下方侧且气体出口部122及液体入口部123这两者的下方侧。
本实施方式的容量可变部42由以能够在储液部41的内部滑动的方式配置于储液部41的下方侧的块状部件构成。致动器43通过变更储液部41的内部的容量可变部42的位置而使储液部41的内容积增减。
具体而言,容积调节部40构成为在通过致动器43使容量可变部42移动到最上部的位置时储液部41的内容积实际为0。另外,容积调节部40构成为在通过致动器43使容量可变部42移动到最下部的位置时储液部41的内容积为最大容积。本实施方式的容积调节部40的工作由控制装置100控制。
本实施方式的设备温度调节装置1通过容量可变部42的位置变更而使储液部41中的工作流体的储液量增减,从而增减存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量。
具体而言,在本实施方式的设备温度调节装置1中,当使储液部41的内容积减少时,存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量增加。另外,在本实施方式的设备温度调节装置1中,当使储液部41的内容积增加时,存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量减少。
这样,在本实施方式的设备温度调节装置1中,容积调节部40作为对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部发挥作用。此外,在本实施方式中进行说明的容积调节部40为一例,也可以由其他结构实现。
本实施方式的容积调节部40的最大容积被设定如下:在储液部41积存有液态的工作流体时的设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于铅垂方向DRg上的设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间。
由此,容积调节部40在电池组BP的预热时能够对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于铅垂方向DRg上的设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间。
本实施方式的容积调节部40成为如下结构:对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,与电池组BP的冷却时相比,设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
另外,本实施方式的容积调节部40成为如下结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,在从加热部20受热的受热部位200的至少一部分存在液态的工作流体。
具体而言,容积调节部40成为如下结构:对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的上方。
在此,本实施方式的加热部20配置于接近储液部41的位置,以加热存在于容积调节部40的储液部41的内部的工作流体。具体而言,本实施方式的加热部20配置于容积调节部40的储液部41的下表面部。本实施方式的受热部位200为储液部41的下表面部。
接下来,参照图20对本实施方式的设备温度调节装置1的控制装置100进行说明。控制装置100对连接于输入侧的送风风扇BF、容积调节部40等各种设备的工作进行控制。在本实施方式的控制装置100中,除了对送风风扇BF的转速进行控制的风扇控制部100a等之外,还汇集有对容积调节部40的工作进行控制的容量控制部100d。
本实施方式的其他结构与第一实施方式相同。以下,参照图22的流程图对本实施方式的设备温度调节装置1的工作进行说明。图22所示的控制处理通过控制装置100按照规定的周期执行。图22所示的控制处理中的步骤S210~S214的处理与在第一实施方式中说明的图5的步骤S110~步骤S114的处理相同。因此,在本实施方式中,对于步骤S210~S214的处理,简化其说明。
如图22所示,控制装置100首先在步骤S210中读入各种传感器信号。接下来,控制装置100在步骤S212中判定电池组BP的电池温度Tb是否低于预先设定的电池组BP的允许下限温度Tbmin。
在步骤S212的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为允许下限温度Tbmin以上的情况下,控制装置100在步骤S214中判定电池组BP的电池温度Tb是否高于预先设定的冷却必要温度Tbth。
在步骤S214的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb高于冷却必要温度Tbth的情况下,设备温度调节装置1转移到对电池组BP进行冷却的冷却模式。即,控制装置100在步骤S216中使容积调节部40的储液部41的内容积最小化并且停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S218中使送风风扇BF工作而开始存在于冷凝器14的工作流体的散热。具体而言,在步骤S216的处理中,控制装置100以储液部41的内容积变为最小容积的方式控制容量可变部42的位置。
在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,当由于车辆的行驶时的自发热等而电池组BP的电池温度Tb上升时,电池组BP的热移动到设备用热交换器12。在设备用热交换器12中,液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。电池组BP通过存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的蒸发潜热而冷却,其温度降低。此时,由于储液部41的内容积最小化,因此在设备用热交换器12的内部,液态的工作流体在设备接近部121附近蒸发。
在设备用热交换器12中蒸发形成的气态的工作流体从设备用热交换器12的气体出口部122流出到气体通路部16,并如图21的箭头Fcg所示那样,经由气体通路部16向冷凝器14移动。
在冷凝器14中,通过向来自送风风扇BF的送风空气散热,从而气态的工作流体冷凝。在冷凝器14的内部,气态的工作流体液化而使得工作流体的比重增大。由此,在冷凝器14的内部液化后的工作流体由于其自重而朝向冷凝器14的液体出口部142下降。
在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体从冷凝器14的液体出口部142流出到液体通路部18,并如图21的箭头Fcl所示那样,经由液体通路部18向设备用热交换器12移动。
这样,在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,工作流体在气体状态与液体状态间发生相变并且在设备用热交换器12与冷凝器14之间进行循环,通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。
在此,在冷却模式时,由于容积调节部40的储液部41的内容积最小化,因此设备用热交换器12的内部空间由包含气泡的液态的工作流体充满。即,在冷却模式时,成为液态的工作流体与设备用热交换器12的设备接近部121的内侧接触的状态。因此,在冷却模式时,通过由存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的蒸发产生的吸热效果而能够充分冷却电池组BP。
返回图22,在控制装置100中,在步骤S214的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为冷却必要温度Tbth以下的情况下,设备温度调节装置1停止冷凝器14中的工作流体的散热。
具体而言,控制装置100在步骤S220中使储液部41的内容积最小化并且停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S222中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。
在设备温度调节装置1中,即使停止送风风扇BF的工作,在存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度高于电池组BP的电池温度Tb的情况下,也通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。
在此,为了不使电池组BP过度降低,当电池组BP的电池温度Tb低于允许下限温度Tbmin时,本实施方式的设备温度调节装置1转移到预热模式。即,在步骤S212的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb低于允许下限温度Tbmin的情况下,控制装置100在步骤S224中使储液部41的内容积最大化并且开始由加热部20进行的工作流体的加热。并且,控制装置100在步骤S226中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。具体而言,在步骤S224的处理中,控制装置100以储液部41的内容积变为最大容积的方式对容量可变部42进行控制。
在设备温度调节装置1中,在预热模式时,储液部41的内容积变为最大容积。因此,在设备温度调节装置1中,如图20所示,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面降低到设备接近部121的下方侧。即,本实施方式的设备温度调节装置1在预热模式时将储液部41的内容积最大化,从而与冷却模式时相比,使设备用热交换器12的设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
而且,在本实施方式的设备温度调节装置1中,即使将储液部41的内容积最大化,在从加热部20受热的受热部位200也存在液态的工作流体。因此,在设备温度调节装置1中,通过加热部20加热而蒸发的工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝。即,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝,此时的工作流体的热向电池组BP散热而将电池组BP加热。
以上说明的本实施方式的设备温度调节装置1能够与第一实施方式同样地得到与第一实施方式的设备温度调节装置1共通的结构所起的作用效果。尤其是,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下结构:在需要预热电池组BP的条件成立时,通过容积调节部40使设备用流体回路10的内容积增加。
这样,若设为在电池组BP的预热时使设备用流体回路10的内容积增加的结构,则液态的工作流体积存于通过容积调节部40而增加的空间,从而能够使设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量减少。即,本实施方式的设备温度调节装置1能够通过容积调节部40,在预热模式时,与冷却模式时相比,增大设备用热交换器12的设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率。
由此,在电池组BP的预热时,能够使通过加热部20而蒸发形成的气态的工作流体在接近电池组BP的设备接近部121冷凝,因此能够经由设备用热交换器12而使工作流体的热向电池组BP散热。此时,在电池组BP的预热时,电池组BP接近设备用热交换器12中的气态的工作流体存在的部位,因此能够充分抑制电池组BP的温度分布。
尤其是,在电池组BP的预热时,通过加热部20而蒸发形成的气态的工作流体与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与气态的工作流体接触的面积增大,因此能够使设备接近部121的内侧的制冷剂冷凝的范围扩大。
因此,根据本实施方式的设备温度调节装置1,在电池组BP的预热时,能够以较大范围对电池组BP进行加热,因此能够充分抑制电池组BP的温度分布。
另外,在电池组BP的冷却时,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与液态的工作流体接触的面积增大,因此能够在设备接近部121的内侧使制冷剂蒸发。由此,通过由液态的工作流体的蒸发产生的吸热效果,能够充分冷却电池组BP。
另外,在本实施方式的设备温度调节装置1中,内容积可变更的可变容量型的储液部41在铅垂方向DRg上设置于设备用热交换器12的设备接近部121的下方侧。由此,存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体通过其自重而容易流到储液部41,因此在电池组BP的预热时,能够适当减少设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量。
具体而言,在本实施方式的设备温度调节装置1中,储液部41在铅垂方向DRg上设置于设备用热交换器12的气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的下方侧。由此,存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体容易流入储液部41,因此在电池组BP的预热时能够使液态的工作流体从设备用热交换器12移动到储液部41。
另外,在本实施方式的设备温度调节装置1中,加热部20在铅垂方向DRg上配置于储液部41的下方侧。由此,由加热部20加热而蒸发形成的气态的工作流体容易从储液部41流到设备用热交换器12侧,因此能够经由设备用热交换器12而使工作流体的热移动到电池组BP。
(第三实施方式的变形例)
在上述的第三实施方式中,例示了将容积调节部40的储液部41设置于设备用热交换器12的下方侧的结构,但不限定于此。
例如图23所示,设备温度调节装置1也可以成为在气体通路部16的下方侧的部位设置有储液部41A的结构。在该情况下,储液部41A优选设置于设备用热交换器12中的设备接近部121的下方侧。
此外,虽然未图示,但设备温度调节装置1也可以成为在液体通路部18的下方侧的部位设置有储液部41的结构。在该情况下,储液部41优选设置于设备用热交换器12中的设备接近部121的下方侧。
(第四实施方式)
接着,参照图24~图26对第四实施方式进行说明。在本实施方式中,与第一实施方式的不同点在于,将对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部设为包含储液部51、冷却设备54的结构,而非液体通路开闭阀30。
如图24、图25所示,在本实施方式的设备温度调节装置1中,为了对设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,设置有储液部51、分支通路部52、分支连接部53、冷却设备54、分支通路开闭阀55。
储液部51积存存在于设备用流体回路10的内部的液态的工作流体。储液部51包括内容积固定的固定容量型的容器。储液部51经由分支通路部52及分支连接部53而与设备用流体回路10连接。具体而言,储液部51经由分支通路部52及分支连接部53而与设备用流体回路10的气体通路部16连接。
分支连接部53由设置于设备用流体回路10的三通接头构成。本实施方式的分支连接部53设置于设备用流体回路10中的与设备用热交换器12的铅垂方向DRg上的最上方侧的部位Hu相比位于上方侧的部位。另外,分支通路部52的一端侧与储液部51的上表面部连接,另一端侧与分支连接部53连接。
冷却设备54是对储液部51进行冷却而使存在于储液部51的内部的气态的工作流体冷凝的设备。冷却设备54相邻地设置于储液部51的下表面部。
本实施方式的冷却设备54由通过通电而产生冷热的珀尔帖元件构成。冷却设备54的工作由控制装置100控制。此外,冷却设备54不限于珀尔帖元件,例如也可以由蒸汽压缩式的制冷循环的低温的制冷剂流通的热交换器构成。
在此,存在于设备用流体回路10的气态的工作流体在设备用流体回路10中的低温的部位冷凝。因此,当通过冷却设备54冷却储液部51时,存在于设备用流体回路10的气态的工作流体在储液部51冷凝而积存。
因此,在设备温度调节装置1中,当通过冷却设备54将储液部51冷却时,存在于设备用流体回路10的工作流体的液体量减少。并且,在设备用热交换器12中,伴随存在于设备用流体回路10的工作流体的液体量的减少,设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量也减少。
另一方面,当由冷却设备54进行的储液部51的冷却停止时,伴随温度上升,积存于储液部51的液态的工作流体移动到设备用流体回路10,从而存在于设备用流体回路10的工作流体的液体量增加。在设备用热交换器12中,伴随存在于设备用流体回路10的工作流体的液体量的增加,设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量也增加。
本实施方式的冷却设备54成为如下结构:以在需要预热电池组BP的条件成立时,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于设备接近部121的下方侧的方式,使储液部41中的液态的工作流体的储液量增加。
本实施方式的设备温度调节装置1的最大容积被设定如下:在储液部51积存有液态的工作流体时的设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于铅垂方向DRg上的设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间。
即,设备温度调节装置1在电池组BP的预热时能够对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于铅垂方向DRg上的设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间。
本实施方式的设备温度调节装置1对设备用热交换器12内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,与电池组BP的冷却时相比,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
另外,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时在从加热部20受热的受热部位200的至少一部分存在液态的工作流体。
具体而言,设备温度调节装置1在电池组BP的预热时能够对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于气体出口部122及液体入口部123中的至少一方的上方。
接着,分支通路开闭阀55是将储液部51与设备用流体回路10之间的工作流体的移动切断的流体切断部。本实施方式的分支通路开闭阀55设置于分支通路部52。本实施方式的分支通路开闭阀55由被控制装置100控制的电气式的阀机构构成。具体而言,本实施方式的分支通路开闭阀55由在通电状态下闭阀而在非通电状态下开阀的常开型的电磁阀构成。
接下来,参照图24对本实施方式的设备温度调节装置1的控制装置100进行说明。控制装置100对连接于输入侧的送风风扇BF、冷却设备54、分支通路开闭阀55等各种设备的工作进行控制。在本实施方式的控制装置100中,除了对送风风扇BF的转速进行控制的风扇控制部100a等之外,还汇集有对冷却设备54的工作进行控制的冷却控制部100e、对分支通路开闭阀55进行控制的阀控制部100f等。
本实施方式的其他结构与第一实施方式相同。以下,参照图26的流程图对本实施方式的设备温度调节装置1的工作进行说明。图26所示的控制处理由控制装置100以规定的周期执行。图26所示的控制处理中的步骤S310~S314的处理与第一实施方式所说明的图5的步骤S110~步骤S114的处理相同。因此,在本实施方式中,对于步骤S310~S314的处理,简化其说明。
如图26所示,控制装置100首先在步骤S310中读入各种传感器信号。接下来,控制装置100在步骤S312中判定电池组BP的电池温度Tb是否低于预先设定的电池组BP的允许下限温度Tbmin。
在步骤S312的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为允许下限温度Tbmin以上的情况下,控制装置100在步骤S314中判定电池组BP的电池温度Tb是否高于预先设定的冷却必要温度Tbth。
在步骤S314的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb高于冷却必要温度Tbth的情况下,设备温度调节装置1转移到对电池组BP进行冷却的冷却模式。即,控制装置100在步骤S316中停止由冷却设备54进行的储液部51的冷却并且将分支通路开闭阀55控制为打开状态,而且,停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S318中使送风风扇BF工作而开始存在于冷凝器14的工作流体的散热。
在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,当由于车辆的行驶时的自发热等而电池组BP的电池温度Tb上升时,电池组BP的热移动到设备用热交换器12。在设备用热交换器12中,液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。电池组BP通过存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的蒸发潜热而冷却,其温度降低。
在设备用热交换器12中蒸发形成的气态的工作流体从设备用热交换器12的气体出口部122流出到气体通路部16,并如图25的箭头Fcg所示那样,经由气体通路部16向冷凝器14移动。
在冷凝器14中,通过向来自送风风扇BF的送风空气散热,气态的工作流体冷凝。在冷凝器14的内部,气态的工作流体液化而工作流体的比重增大。由此,在冷凝器14的内部液化后的工作流体由于其自重而朝向冷凝器14的液体出口部142下降。
在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体从冷凝器14的液体出口部142流出到液体通路部18,并如图25的箭头Fcl所示那样,经由液体通路部18向设备用热交换器12移动。此外,在冷却模式时,由冷却设备54进行的储液部51的冷却停止,因此在储液部51中工作流体几乎不冷凝。
这样,在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,工作流体在气体状态与液体状态间发生相变并且在设备用热交换器12与冷凝器14之间进行循环,通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。
在此,在冷却模式时,在储液部51几乎未积存液态的工作流体,因此设备用热交换器12的内部空间由包含气泡的液态的工作流体充满。即,在冷却模式时,成为液态的工作流体与设备用热交换器12的设备接近部121的内侧接触的状态。因此,在冷却模式时,通过由存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的蒸发产生的吸热效果,能够充分冷却电池组BP。
返回图26,在控制装置100中,在步骤S314的判定处理的结果是判定为电池组BP的电池温度Tb为冷却必要温度Tbth以下的情况下,设备温度调节装置1停止冷凝器14中的工作流体的散热。
具体而言,控制装置100在步骤S320中停止由冷却设备54进行的储液部51的冷却并且将分支通路开闭阀55控制为打开状态,而且,停止由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S322中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。
即使送风风扇BF的工作停止,在存在于冷凝器14的内部的工作流体的温度高于电池组BP的电池温度Tb的情况下,设备温度调节装置1也通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。
在此,为了不使电池组BP过度降低,本实施方式的设备温度调节装置1在电池组BP的电池温度Tb低于允许下限温度Tbmin时转移到预热模式。即,控制装置100在步骤S324中开始由冷却设备54进行的储液部51的冷却并且将分支通路开闭阀55控制为打开状态,而且,开始由加热部20进行的工作流体的加热。另外,控制装置100在步骤S326中使送风风扇BF的工作停止而停止存在于冷凝器14的工作流体的散热。
在本实施方式的设备温度调节装置1中,在预热模式时,在通过分支通路开闭阀55将分支通路部52打开并且开始由加热部20进行的工作流体的加热的状态下,开始由冷却设备54进行的储液部51的冷却。此时,控制装置100以储液部51的温度低于冷凝器14的温度的方式1控制冷却设备54。
在设备温度调节装置1中,当通过冷却设备54冷却储液部51时,存在于设备用流体回路10的气态的工作流体在储液部51中冷凝。由此,在设备温度调节装置1中,如图24所示,在储液部51中冷凝的液态的工作流体积存于储液部51。
在设备温度调节装置1中,伴随积存于储液部51的液态的工作流体增加,存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体减少。由此,在设备温度调节装置1中,设备用热交换器12的内部的工作流体的液面降低到设备接近部121的下方侧。即,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在预热模式时将液态的工作流体积存于储液部51,从而与冷却模式时相比,设备用热交换器12的设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
而且,在本实施方式的设备温度调节装置1中,即使液态的工作流体积存于储液部51,在从加热部20受热的受热部位200也存在液态的工作流体。因此,在设备温度调节装置1中,通过加热部20加热而蒸发的工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝。即,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,在设备用热交换器12的设备接近部121附近工作流体冷凝,此时的工作流体的热向电池组BP散热,从而电池组BP被加热。
返回图26,控制装置100在步骤S326的处理后,在步骤S328中判定存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节是否完成。即,控制装置100在步骤S328中判定设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件是否成立。
在步骤S324中开始由冷却设备54进行的储液部51的冷却之后经过规定的基准时间时,本实施方式的控制装置100在步骤S328中判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成。
在此,步骤S328的处理也可以以无关于从在步骤S324中开始由冷却设备54进行的储液部51的冷却起的经过时间的方式判定存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节是否完成。
例如,控制装置100也可以成为如下的结构:在步骤S324中开始由冷却设备54进行的冷却之后,在电池组BP的电池温度Tb上升到规定的温度时判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成。
另外,控制装置100也可以成为如下的结构:对实际的设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行监视,在该液体量超过规定的基准量时,判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成。
在步骤S328中判定为存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量的调节完成的情况下,控制装置100在步骤S330中停止由冷却设备54进行的储液部51的冷却,并且将分支通路开闭阀55控制为关闭状态。
以上说明的本实施方式的设备温度调节装置1能够与第一实施方式同样地得到与第一实施方式的设备温度调节装置1共通的结构所起的作用效果。尤其是,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下的结构:在需要预热电池组BP的条件成立时,通过冷却设备54来冷却储液部51而使储液部51中的液态的工作流体的储液量增加。
这样,若设为在电池组BP的预热时使积存于储液部51的液态的工作流体的积存量增加的结构,则能够使设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量减少。即,本实施方式的设备温度调节装置1对储液部51中的工作流体的储液量进行调节,从而在预热模式时,与冷却模式时相比,能够使设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
由此,在电池组BP的预热时,由于能够使通过加热部20而蒸发形成的气态的工作流体在接近电池组BP的设备接近部121冷凝,因此能够经由设备用热交换器12而使工作流体的热向电池组BP散热。此时,在电池组BP的预热时,电池组BP接近设备用热交换器12中的气态的工作流体存在的部位,因此能够充分抑制电池组BP的温度分布。
尤其是,在电池组BP的预热时,将通过加热部20而蒸发形成的气态的工作流体与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与气态的工作流体接触的面积增大,因此能够使设备接近部121的内侧的制冷剂冷凝的范围扩大。
因此,根据本实施方式的设备温度调节装置1,在电池组BP的预热时,由于能够较大范围地加热电池组BP,因此能够充分抑制电池组BP的温度分布。
另外,本实施方式的设备温度调节装置1成为如下的结构:在预热模式时,当储液部51中的液态的工作流体的储液量达到规定的基准量时,通过分支通路开闭阀55将分支通路部52关闭。
由此,在储液部51积存液态的工作流体之后,储液部51与设备用流体回路10之间的工作流体的移动被切断,因此能够防止储液部51的内部的工作流体无意地移动到设备用流体回路10。
在此,设备温度调节装置1优选成为能够通过分支通路开闭阀55将分支通路部52开闭的结构,但不限定于此。设备温度调节装置1也可以成为不具备分支通路开闭阀55。
另外,如上所述,冷却设备54优选相邻地设置于储液部51的下表面部,但不限定于此。冷却设备54例如也可以设置于储液部51的侧面或分支通路部52中的至少一个位置。
(第五实施方式)
接着,参照图27~图32对第五实施方式进行说明。在本实施方式中,与第一实施方式的不同点在于,设备用热交换器12配置于与电池组BP的侧面部相对的位置。在本实施方式中,主要对与第一实施方式不同的部分进行说明。
如图27、图28所示,本实施方式的设备用热交换器12包含筒状的上箱124、筒状的下箱125、将上箱124与下箱125连通的多个管126而构成。此外,设备用热交换器12也可以成为如下的结构:取代多个管126,上箱124与下箱125通过在中空状的部件的内侧形成多个流路的部件连通。
构成设备用热交换器12的各部件例如由铝、铜等导热性的高的金属构成。此外,构成设备用热交换器12的各部件也可以由金属以外的导热性高的材料构成。
上箱124设置于设备用热交换器12中的铅垂方向DRg上的上侧的部位。在上箱124中,在长度方向上的一方侧设置有与气体通路部16的下方侧的端部连接的气体出口部122。气体出口部122构成设备用热交换器12中的与气体通路部16连接的气体侧连接部。
下箱125设置于设备用热交换器12中的铅垂方向DRg上的下侧的部位。在下箱125中,在长度方向上的一方侧设置有与液体通路部18的下方侧的端部连接的液体入口部123。液体入口部123构成设备用热交换器12中的与液体通路部18连接的液体侧连接部。
在设备用热交换器12的外侧,经由具有电绝缘性的导热片13而设置有电池组BP。设备用热交换器12通过导热片13而确保与电池组BP的绝缘性,并且与电池组BP之间的热电阻变小。
设备用热交换器12在与铅垂方向DRg正交的方向上以与电池组BP相对的方式配置。在与铅垂方向DRg正交的方向上,本实施方式的设备用热交换器12的与电池组BP相对的部位构成与电池组BP进行热交换的设备接近部121。该设备接近部121是使热在电池组BP与设备用热交换器12之间移动的导热部。在本实施方式中,设备接近部121构成设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的热交换部位。设备接近部121具有覆盖电池组BP的侧面部的整体的大小,以在构成电池组BP的各电池单元BC不产生温度分布。此外,本实施方式的设备接近部121沿着铅垂方向DRg延伸。
本实施方式的电池组BP以设置有端子TE的面的相反侧的面隔着导热片13而与设备用热交换器12的设备接近部121相对的方式设置。构成电池组BP的各电池单元BC沿与铅垂方向DRg交差的方向排列。
在本实施方式的设备温度调节装置1中,在液体通路部18设置有液体通路开闭阀30。液体通路开闭阀30与第一实施方式同样地,作为对存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部发挥作用。
本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下的结构:对设备用热交换器12内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,与电池组BP的冷却时相比,设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
另外,本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,在从加热部20受热的受热部位200的至少一部分存在液态的工作流体。
如图29所示,液体通路开闭阀30成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的液面位于热交换部位122的上端位置Pe1的下方。
在此,液体通路开闭阀30优选成为如下的结构:在电池组BP的预热时,对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得设备用热交换器12中的液面位于热交换部位122的下端位置Pe2的下方。由此,能够将设备接近部121的内侧的工作流体冷凝的范围扩大到最大。
另外,本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的液面位于加热部20的散热部位HA的下端位置Ph1的上方。
在此,液体通路开闭阀30优选成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的液面位于加热部20的散热部位HA的下端位置Ph2的上方。由此,能够充分确保热从加热部20向液态的工作流体传递的面积。
接着,参照图30~图32对本实施方式的设备温度调节装置1的工作进行说明。如图30所示,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在冷却模式时,在液体通路开闭阀30变为打开状态并且停止了由加热部20进行的工作流体的加热的状态下,送风风扇BF进行工作。
由此,在设备用热交换器12中,液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。电池组BP通过存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的蒸发潜热而冷却,其温度降低。
在设备用热交换器12中蒸发形成的气态的工作流体从设备用热交换器12的气体出口部122流出到气体通路部16,并如图30的箭头Fcg所示那样,经由气体通路部16向冷凝器14移动。
在冷凝器14中,通过向来自送风风扇BF的送风空气散热,气态的工作流体冷凝。在冷凝器14的内部,气态的工作流体液化而使得工作流体的比重增大。由此,在冷凝器14的内部液化后的工作流体由于其自重而朝向冷凝器14的液体出口部142下降。
在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体从冷凝器14的液体出口部142流出到液体通路部18,并如图30的箭头Fcl所示那样,经由液体通路部18向设备用热交换器12移动。并且,在设备用热交换器12中,经由液体通路部18而从液体入口部123流入的液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。
这样,在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,工作流体在气体状态与液体状态间发生相变并且在设备用热交换器12与冷凝器14之间进行循环,通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。
在此,在冷却模式时,液体通路开闭阀30打开。因此,在冷却模式时,设备用热交换器12的内部空间由包含气泡的液态的工作流体充满。即,在冷却模式时,成为液态的工作流体与设备用热交换器12的设备接近部121的内侧接触的状态。因此,在冷却模式时,通过由存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的蒸发产生的吸热效果,能够充分冷却电池组BP。
另外,如图31所示,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在预热模式时,在液体通路开闭阀30变为关闭状态并且开始了由加热部20进行的工作流体的加热的状态下,送风风扇BF进行工作。
当通过送风风扇BF的工作而开始存在于冷凝器14的内部的工作流体的散热时,在冷凝器14的内部积存液态的工作流体,从而设备用热交换器12的内部的工作流体的液面降低到设备接近部121的上端的下方的位置。
由此,如图32所示,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,与冷却模式时相比,设备用热交换器12的设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
而且,在本实施方式的设备温度调节装置1中,即使关闭液体通路开闭阀30,在从加热部20受热的受热部位200也存在液态的工作流体。因此,在设备温度调节装置1中,由加热部20加热而蒸发的工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝。即,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝,此时的工作流体的热向电池组BP散热,从而电池组BP被加热。
本实施方式的其他结构与第一实施方式相同。在本实施方式的设备温度调节装置1中,在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与气态的工作流体接触的面积增大,因此能够使设备接近部121的内侧的工作流体冷凝的范围扩大。因此,通过本实施方式的设备温度调节装置1,在电池组BP的预热时,也能够较大范围地加热电池组BP,因此能够抑制电池组BP的预热时的电池组BP的温度分布的扩大。
在此,在本实施方式中,对液体量调节部包括液体通路开闭阀30的例子进行了说明,但不限定于此。液体量调节部也可以包括第二~第四实施方式所示的结构。
(第六实施方式)
接着,参照图33~图36对第六实施方式进行说明。在本实施方式中,与第五实施方式的不同点在于,相对于设备用流体回路10追加有旁通通路部19等。在本实施方式中,主要对与第五实施方式不同的部分进行说明。
如图33所示,本实施方式的设备用流体回路10包含不经由冷凝器14而使设备用热交换器12的上箱124与下箱125连通的旁通通路部19而构成。
旁通通路部19的一端侧与设置于上箱124的上连接部127连接,另一端侧与设置于下箱125的下连接部128连接。此外,旁通通路部19也可以成为将气体通路部16的中途与液体通路部18的中途连接的结构。
旁通通路部19设置有对存在于旁通通路部19的工作流体进行加热的加热部20。加热部20以散热部位HA与设备用热交换器12中的设备接近部121的上端相比位于下方的方式设置。
本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下的结构:对设备用热交换器12内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,与电池组BP的冷却时相比,设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
另外,本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,在从加热部20受热的受热部位200的至少一部分存在液态的工作流体。
如图34所示,液体通路开闭阀30成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的液面位于热交换部位122的上端位置Pe1的下方。
另外,本实施方式的液体通路开闭阀30成为如下的结构:对存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的液面位于加热部20的散热部位HA的下端位置Ph1的上方。
接着,参照图35、图36对本实施方式的设备温度调节装置1的工作进行说明。如图35所示,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在冷却模式时,在液体通路开闭阀30变为打开状态并且停止了由加热部20进行的工作流体的加热的状态下,送风风扇BF进行工作。
由此,在设备用热交换器12中,液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。电池组BP通过存在于设备用热交换器12的内部的工作流体的蒸发潜热而冷却,其温度降低。
在设备用热交换器12中蒸发形成的气态的工作流体从设备用热交换器12的气体出口部122流出到气体通路部16,并如图35的箭头Fcg所示那样,经由气体通路部16向冷凝器14移动。
在冷凝器14中,通过向来自送风风扇BF的送风空气散热,气态的工作流体冷凝。在冷凝器14的内部,气态的工作流体液化而使得工作流体的比重增大。由此,在冷凝器14的内部液化后的工作流体由于其自重而朝向冷凝器14的液体出口部142下降。
在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体从冷凝器14的液体出口部142流出到液体通路部18,并如图35的箭头Fcl所示那样,经由液体通路部18向设备用热交换器12移动。并且,在设备用热交换器12中,经由液体通路部18而从液体入口部123流入的液态的工作流体的一部分通过从电池组BP吸热而蒸发。
在此,在冷凝器14中冷凝形成的液态的工作流体的一部分流动到旁通通路部19,但由于加热部20停止,因此在旁通通路部19中工作流体不气化。因此,在冷却模式时,在旁通通路部19几乎不产生工作流体的流动。
这样,在设备温度调节装置1中,在冷却模式时,工作流体在气体状态与液体状态间发生相变并且在设备用热交换器12与冷凝器14之间进行循环,通过将热从设备用热交换器12输送到冷凝器14而将电池组BP冷却。
在冷却模式时,液体通路开闭阀30打开。因此,在冷却模式时,设备用热交换器12的内部空间由包含气泡的液态的工作流体充满。即,在冷却模式时,成为液态的工作流体与设备用热交换器12的设备接近部121的内侧接触的状态。因此,在冷却模式时,通过由存在于设备用热交换器12的内部的液态的工作流体的蒸发产生的吸热效果,能够充分冷却电池组BP。
另外,如图36所示,在本实施方式的设备温度调节装置1中,在预热模式时,在液体通路开闭阀30变为关闭状态并且开始由加热部20进行的工作流体的加热的状态下,送风风扇BF进行工作。
当通过送风风扇BF的工作而开始存在于冷凝器14的内部的工作流体的散热时,在冷凝器14的内部积存液态的工作流体,从而设备用热交换器12的内部的工作流体的液面降低到设备接近部121的上端的下方。由此,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,与冷却模式时相比,设备用热交换器12的设备接近部121的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
在该状态下,存在于旁通通路部19的工作流体通过加热部20而被加热。并且,由加热部20加热而蒸发的工作流体从上连接部127向设备用热交换器12的内部流入。流入到设备用热交换器12的内部的气态的工作流体除了向冷凝器14侧流动的部分之外,绝大部分在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝。即,在设备温度调节装置1中,在预热模式时,工作流体在设备用热交换器12的设备接近部121附近冷凝,此时的工作流体的热向电池组BP散热,从而将电池组BP加热。并且,在设备用热交换器121的设备接近部121附近冷凝的工作流体经由下连接部128而向旁通通路部19流出并再次由加热部20加热。
本实施方式的其他结构与第一实施方式相同。在本实施方式的设备温度调节装置1中,在电池组BP的预热时,设备用热交换器12中的与电池组BP进行热交换的部位的内侧的与气态的工作流体接触的面积增大,因此能够使设备接近部121的内侧的工作流体冷凝的范围扩大。因此,通过本实施方式的设备温度调节装置1,在电池组BP的预热时,也能够较大范围地加热电池组BP,因此能够抑制电池组BP的预热时的电池组BP的温度分布的扩大。
在此,在本实施方式中,对液体量调节部包括液体通路开闭阀30的例子进行了说明,但不限定于此。液体量调节部也可以包括第二~第四实施方式所示的结构。
另外,在本实施方式中,对在电池组BP的预热时通过送风风扇BF工作来使冷凝器14中的散热量增加的例子进行了说明,但不限定于此。在冷凝器14周围的温度低的情况下,即使送风风扇BF未工作,工作流体也会在冷凝器14冷凝。因此,设备温度调节装置1也可以成为在电池组BP的预热时不使冷凝器14中的散热量增加的结构。这在第一实施方式等中也同样。
(其他实施方式)
以上,对本发明的代表性的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述的实施方式,例如,可以进行如下的各种变形。
在上述的第一实施方式中,对液体通路开闭阀30由电磁阀构成的例子进行了说明,但液体通路开闭阀30例如也可以由具有以与通电无关的方式进行工作的阀机构的机械式的阀构成。这在第二实施方式的气体通路开闭阀32及第四实施方式的分支通路开闭阀55中也同样。
在上述的各实施方式中,对将设备用热交换器12的气体出口部122及液体入口部123设置于彼此相对的侧面部的例子进行了说明,但不限定于此。气体出口部122及液体入口部123例如也可以设置于设备用热交换器12的上表面部。
另外,设备用热交换器12的气体出口部122与液体入口部123在铅垂方向DRg上的高度也可以彼此不同。在该情况下,优选设为气体出口部122处于比液体入口部123高的位置的结构。
如上述的各实施方式那样,优选在电池组BP的预热时,利用液体量调节部对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得设备用热交换器12的内部的工作流体的液面位于设备接近部121与加热部20的散热部位HA之间,但不限定于此。液体量调节部是如下结构即可:在电池组BP的预热时,能够对设备用热交换器12的工作流体的液体量进行调节,使得设备用热交换器12的内部的工作流体的液面至少位于设备接近部121的下方侧。
在上述的各实施方式中,对通过设备温度调节装置1对单一的电池组BP的温度进行调节的例子进行了说明,但不限定于此。设备温度调节装置1可以对多个设备的温度进行调节。
在上述的各实施方式中,作为需要预热电池组BP的条件,采用在电池组BP的电池温度Tb低于预先设定的电池组BP的允许下限温度Tbmin时成立的条件,但不限定于此。需要预热电池组BP的条件例如也可以成为在电池组BP的周围的大气温度为规定的温度以下时成立的条件。
在上述的各实施方式中,对将本发明的设备温度调节装置1应用到对搭载于车辆的电池组BP的电池温度Tb进行调节的装置的例子进行了说明,但不限定于此。即,本发明的设备温度调节装置1的应用对象不限于电池组BP,能够广泛地应用于对其他设备的温度进行调节的装置。
在上述的实施方式中,无需多言,除了特别明确表示是必须的情况及原理上被认为明显是必须的情况等,构成实施方式的要素并不是必须的。
在上述的实施方式中,在提及实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等的数值的情况下,除了特别明确表示是必须的情况及原理上明显被限定为特定的数的情况等,并不限定于该特定的数。
在上述的实施方式中,在提及构成要素等的形状、位置关系等时,除了特别明确表示的情况及原理上被限定为特定的形状、位置关系等的情况等,并不限定于该形状、位置关系等。
(总结)
根据上述的实施方式的一部分或全部所示的第一观点,设备温度调节装置具备对存在于设备用流体回路10的工作流体进行加热的至少一个加热部和对存在于设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节的液体量调节部。
根据第二观点,设备温度调节装置的设备用流体回路中的从加热部受热的受热部的至少一部分与热交换部位的上端相比位于下方。并且,液体量调节部成为如下结构:对存在于设备用热交换器的内部的液体量进行调节,使得在需要预热温度调节对象设备的条件成立时,在受热部位的至少一部分存在液态的工作流体。
由此,在温度调节对象设备的预热时,能够通过加热部使存在于受热部的液态的工作流体蒸发并且在设备用热交换器的热交换部位使蒸发形成的气态的工作流体冷凝。即,根据本结构,经由设备用热交换器而容易使工作流体的热向温度调节对象设备散热。因此,能够效率良好地进行温度调节对象设备的预热。
根据第三观点,在设备温度调节装置的加热部中,向工作流体散热的散热部位在铅垂方向上配置于设备用热交换器中的供气体通路部连接的气体侧连接部及供液体通路部连接的液体侧连接部中的至少一方的下方侧。
由此,存在于设备用热交换器的内部的液态的工作流体容易向加热部侧流动,并且由加热部加热而蒸发形成的气态的工作流体容易向设备用热交换器侧流动。因此,在本发明的设备温度调节装置中,能够经由设备用热交换器使工作流体的热向温度调节对象设备散热。
根据第四观点,设备温度调节装置的液体量调节部能够对设备用热交换器中的工作流体的液体量进行调节,使得在温度调节对象设备的预热时,设备用热交换器的工作流体的液面位于各连接部中的至少一方的上方。
由此,在温度调节对象设备的预热时,存在于设备用热交换器的内部的液态的工作流体容易经由气体侧连接部及液体侧连接部中的至少一方而向加热部侧流动,因此能够通过加热部的加热使液态的工作流体适当地蒸发。
根据第五观点,设备温度调节装置具备液体通路开闭阀,该液体通路开闭阀通过对液体通路部进行开闭,从而对向设备用热交换器供给的液态的工作流体的供给量进行调节。并且,液体通路开闭阀成为如下结构:在需要预热温度调节对象设备的条件成立时,将液体通路部关闭,以停止向设备用热交换器供给液态的工作流体。
在这样的结构中,通过停止向设备用热交换器供给液态的工作流体并且将液态的工作流体积存于液体通路开闭阀的上方侧,从而能够使设备用热交换器的内部的工作流体的液体量减少。由此,在温度调节对象设备的预热时,能够使通过加热部而蒸发形成的气态的工作流体在与温度调节对象设备进行热交换的热交换部位冷凝,因此能够经由设备用热交换器使工作流体的热向温度调节对象设备散热。
根据第六观点,设备温度调节装置的液体量调节部包含散热量调节部而构成,该散热量调节部对冷凝器中的工作流体的散热量进行调节。并且,散热量调节部构成为,在需要预热温度调节对象设备的条件成立时,使冷凝器中的工作流体的散热量增加。由此,在温度调节对象设备的预热时,由于冷凝器中的液态的工作流体的储液量增加,因此能够尽快地使设备用热交换器的内部的工作流体的液体量减少。
根据第七观点,设备温度调节装置的散热量调节部构成为,在温度调节对象设备的预热时且设备用热交换器的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,使冷凝器中的工作流体的散热量减少。
由此,在停止向设备用热交换器供给液态的工作流体之后,当设备用热交换器的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量时,冷凝器中的散热量减少。由此,通过抑制由加热部加热而蒸发形成的气态的工作流体流入冷凝器侧,从而能够适量地维持设备用热交换器的内部的工作流体的液体量。
根据第八观点,在设备温度调节装置中,液体量调节部包含气体通路开闭阀而构成,该气体通路开闭阀对气体通路部进行开闭。并且,气体通路开闭阀成为如下结构:在温度调节对象设备的预热时且设备用热交换器的内部中的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,关闭气体通路部,以停止向冷凝器供给气态的工作流体。
由此,在温度调节对象设备的预热时,当设备用热交换器的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量时,能够抑制由加热部加热而蒸发形成的气态的工作流体流入冷凝器侧。由此,能够适量地维持温度调节对象设备的预热时的设备用热交换器的内部的工作流体的液体量。
另外,在通过气体通路开闭阀32将气体通路部16关闭之后,来自加热部20的热量几乎全部被使用于温度调节对象设备的预热,因此温度调节对象设备的预热时的能量效率提高。
根据第九观点,设备温度调节装置的液体量调节部包含容积调节部而构成,该容积调节部对设备用流体回路的内容积进行调节。并且,容积调节部构成为,在需要预热温度调节对象设备的条件成立时,使设备用流体回路的内容积增加。
这样,若设为在温度调节对象设备的预热时使设备用流体回路的内容积增加的结构,则液态的工作流体积存于通过容积调节部而增加的空间,从而能够使设备用热交换器的内部的工作流体的液体量减少。
由此,在温度调节对象设备的预热时,由于能够使通过加热部而蒸发形成的气态的工作流体在与温度调节对象设备进行热交换的热交换部位冷凝,因此能够经由设备用热交换器而使工作流体的热向温度调节对象设备散热。
根据第十观点,设备温度调节装置的容积调节部包含内容积可变更的可变容量型的储液部而构成。并且,储液部在铅垂方向上设置于设备用热交换器中的与温度调节对象设备进行热交换的热交换部位的下方侧。
由此,存在于设备用热交换器的内部的液态的工作流体容易通过其自重而向储液部流动,因此能够在温度调节对象设备的预热时适当地使设备用热交换器的内部的工作流体的液体量减少。
根据第十一观点,设备温度调节装置的储液部在铅垂方向上设置于设备用热交换器中的与气体通路部连接的气体侧连接部及与液体通路部连接的液体侧连接部中的至少一方的下方侧。
由此,存在于设备用热交换器的内部的液态的工作流体容易流入储液部,因此能够在温度调节对象设备的预热时使液态的工作流体从设备用热交换器向箱部移动。
根据第十二观点,设备温度调节装置的加热部的向工作流体散热的散热部位在铅垂方向上配置于储液部的下方侧。由此,由加热部加热而蒸发形成的气态的工作流体容易从储液部向设备用热交换器侧流动,因此能够经由设备用热交换器而使工作流体的热向温度调节对象设备移动。
根据第十三观点,设备温度调节装置的液体量调节部包含储液部和冷却设备而构成,该储液部分支设置于设备用流体回路,且对存在于设备用流体回路的工作流体进行积存,该冷却设备对储液部进行冷却。并且,液体量调节部成为如下结构:在需要预热温度调节对象设备的条件成立时,利用冷却设备对存在于储液部的内部的工作流体进行冷却,从而使储液部中的液态的工作流体的储液量增加。
这样,若设为在温度调节对象设备的预热时通过冷却设备对储液部进行冷却而使储液部中的液态的工作流体的储液量增加的结构,则能够使存在于设备用流体回路的内部的液态的工作流体减少。
由此,在温度调节对象设备的预热时,由于能够使通过加热部而蒸发形成的气态的工作流体在与温度调节对象设备进行热交换的热交换部位冷凝,因此能够经由设备用热交换器而使工作流体的热向温度调节对象设备散热。
根据第十四观点,设备温度调节装置的液体量调节部包含流体切断部而构成,该流体切断部将储液部与设备用流体回路之间的工作流体的移动切断。并且,流体切断部构成为,在需要预热温度调节对象设备的条件成立之后,将储液部与设备用流体回路之间的工作流体的移动切断。
由此,在储液部积存了液态的工作流体之后,将储液部与设备用流体回路之间的工作流体的移动切断,因此能够防止在储液部积存了液态的工作流体之后储液部的内部的工作流体流入设备用流体回路。
根据第十五观点,在设备温度调节装置中,温度调节对象设备由搭载于车辆的电池组构成。由此,能够抑制电池组的温度过度降低,因此通过电池组的内部的化学变化的抑制所带来的电池组的内部电阻的增加而能够避免输出特性恶化。
根据第十六观点,在设备温度调节装置中,工作流体具有如下特性:伴随饱和温度的降低,而饱和液体密度相对于饱和气体密度的密度比增大。在使用具有该特性的工作流体的情况下,在如温度调节对象设备的温度降低那样的环境条件下,设备用流体回路内的液体量减少。因此,在温度调节对象设备的预热时,能够减小设备用流体回路内的积存液态的工作流体所需要的体积。即,在使用具有伴随饱和温度的降低而饱和液体密度相对于饱和气体密度的密度比增大的特性的流体作为工作流体的情况下,能够抑制设备温度调节装置的规格。
Claims (16)
1.一种设备温度调节装置,能够对至少一个温度调节对象设备(BP)的温度进行调节,该设备温度调节装置的特征在于,具备:
设备用热交换器(12),该设备用热交换器在所述温度调节对象设备的冷却时作为从所述温度调节对象设备吸热而使液态的工作流体蒸发的蒸发器发挥作用,并且在所述温度调节对象设备的预热时作为通过使气态的工作流体冷凝而向所述温度调节对象设备散热的散热器发挥作用;
冷凝器(14),该冷凝器配置于所述设备用热交换器的上方,在所述温度调节对象设备的冷却时,使在所述设备用热交换器中蒸发形成的气态的工作流体冷凝;
气体通路部(16),该气体通路部将在所述设备用热交换器中蒸发形成的气态的工作流体向所述冷凝器引导;
液体通路部(18),该液体通路部将在所述冷凝器中冷凝形成的液态的工作流体向所述设备用热交换器引导;
至少一个加热部(20、20A、20B),该至少一个加热部对存在于设备用流体回路(10)的工作流体进行加热,该设备用流体回路包含所述设备用热交换器、所述冷凝器、所述气体通路部及所述液体通路部而构成;以及
液体量调节部(30、40、51、54、55、BF),该液体量调节部对存在于所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,
所述设备用热交换器包含热交换部位(121)而构成,该热交换部位的外侧与所述温度调节对象设备相对,且与所述温度调节对象设备进行热交换,
所述液体量调节部成为如下结构:对存在于所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在所述温度调节对象设备的预热时,与所述温度调节对象设备的冷却时相比,所述热交换部位的内侧的气态的工作流体的占有率增大。
2.根据权利要求1所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述设备用流体回路中的从所述加热部受热的受热部位(200)的至少一部分与所述热交换部位的上端相比位于下方,
所述液体量调节部成为如下结构:对存在于所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立时,在所述受热部的至少一部分存在液态的工作流体。
3.根据权利要求1或2所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述加热部的向工作流体散热的散热部位在铅垂方向上配置于所述设备用热交换器中的与所述气体通路部连接的气体侧连接部(122)及与所述液体通路部连接的液体侧连接部(123)中的至少一方的下方侧。
4.根据权利要求3所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部成为如下结构:对存在于所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量进行调节,使得在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立时,所述设备用热交换器的内部的工作流体的液面在铅垂方向上位于所述气体侧连接部及所述液体侧连接部中的至少一方的上方。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部包含液体通路开闭阀(30)而构成,该液体通路开闭阀通过对所述液体通路部进行开闭,从而对向所述设备用热交换器供给的液态的工作流体的供给量进行调节,
所述液体通路开闭阀成为如下结构:在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立时,将所述液体通路部关闭,以停止向所述设备用热交换器供给液态的工作流体。
6.根据权利要求5所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部包含散热量调节部(BF)而构成,该散热量调节部对所述冷凝器中的工作流体的散热量进行调节,
所述散热量调节部构成为,在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立时,使所述冷凝器中的工作流体的散热量增加。
7.根据权利要求6所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述散热量调节部构成为,在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立且所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,使所述冷凝器中的工作流体的散热量减少。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部包含气体通路开闭阀(32)而构成,该气体通路开闭阀对所述气体通路部进行开闭,
所述气体通路开闭阀成为如下结构:在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立且所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量低于规定的基准液体量的条件成立时,关闭所述气体通路部,以停止向所述冷凝器供给气态的工作流体。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部包含容积调节部(40)而构成,该容积调节部对所述设备用流体回路的内容积进行调节,
所述容积调节部成为如下结构:在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立时,使所述设备用流体回路的内容积增加,以减少存在于所述设备用热交换器的内部的工作流体的液体量。
10.根据权利要求9所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述容积调节部包含内容积可以变更的可变容量型的储液部(41、41A)而构成,
所述储液部在铅垂方向上设置于所述设备用热交换器中的所述热交换部位的下方侧。
11.根据权利要求10所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述储液部在铅垂方向上设置于所述设备用热交换器中的与所述气体通路部连接的气体侧连接部(122)及与所述液体通路部连接的液体侧连接部(123)中的至少一方的下方侧。
12.根据权利要求10或11所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述加热部的向工作流体散热的散热部位在铅垂方向上配置于所述储液部的下方侧。
13.根据权利要求1~4中任一项所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部包含储液部(51)和冷却设备(54)而构成,
所述储液部分支设置于所述设备用流体回路,且对存在于所述设备用流体回路的工作流体进行积存,
所述冷却设备对所述储液部进行冷却,
所述液体量调节部成为如下结构:在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立时,利用所述冷却设备对存在于所述储液部的内部的工作流体进行冷却,从而使所述储液部中的液态的工作流体的储液量增加。
14.根据权利要求13所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述液体量调节部包含流体切断部(55)而构成,该流体切断部将所述储液部与所述设备用流体回路之间的工作流体的移动切断,
所述流体切断部构成为,在需要预热所述温度调节对象设备的条件成立之后,将所述储液部与所述设备用流体回路之间的工作流体的移动切断。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述温度调节对象设备由搭载于车辆的电池组(BP)构成。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的设备温度调节装置,其特征在于,
所述工作流体具有如下特性:当饱和温度降低时,饱和液体密度相对于饱和气体密度的密度比增大。
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