JP2019057429A - 機器温調装置 - Google Patents
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Abstract
Description
対象機器の冷却時に対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる機器用熱交換器(12)と、
対象機器の冷却時に機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる少なくとも1つの凝縮器(14)と、
機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮器に導くガス通路部(18)と、
凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を機器用熱交換器に導く液通路部(16)と、
機器用熱交換器、凝縮器、ガス通路部、および液通路部を含んで構成される流体循環回路(10)における所定箇所に設けられ、作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部(162、164、182、184)と、
状態量検出部にて検出された状態量と所定の目標状態量との差が小さくなるように凝縮器の放熱能力を調整する制御装置(100)と、を備える。
対象機器の暖機時に作動流体が凝縮するように、作動流体と対象機器とが熱交換可能に構成された機器用熱交換器(12)と、
機器用熱交換器のうち重力方向の上方側の部位に設けられた上方側接続部(125B)と、
機器用熱交換器のうち上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられた下方側接続部(126B)と、
上方側接続部と下方側接続部とを連通させる連通路部(22)と、
連通路部を流れる液状の作動流体を加熱する加熱機器(20)と、
連通路部を流れる作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部(222)と、
状態量検出部にて検出された状態量が、所定の目標状態量となるように加熱機器の能力を調整する制御装置(100)と、を備える。
本実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。本実施形態では、本開示の機器温調装置1を車両に搭載された組電池BPの電池温度TBを調節する装置に適用した例について説明する。図1に示す機器温調装置1を搭載する車両としては、組電池BPを電源とする図示しない走行用電動モータによって走行可能な電気自動車、ハイブリッド自動車等を想定している。
ここで、冷凍サイクル装置50は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機51、圧縮機51から吐出された冷媒を放熱させる放熱器52、空調側開閉弁53、空調側膨張弁54、空調側蒸発器55、電池側開閉弁56、電池側膨張弁57、電池側蒸発器58を備えている。
上述の第1実施形態では、冷媒温度センサ162を、液側配管16のうち凝縮器14よりも機器用熱交換器12に近い部位に設ける例について説明したが、これに限定されない。
機器用熱交換器12では、凝縮器14にて凝縮した液状の冷媒が下タンク122に流入するため、上タンク121側に比べて下タンク122側の方がガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置1は、例えば、図4に示すように、冷媒温度センサ162が機器用熱交換器12のうち、ガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い下タンク122に設けられる構成になっていてもよい。
凝縮器14では、その内部で凝縮した液状の冷媒が液出口部142から流出するため、ガス入口部141側に比べて液出口部142側の方がガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置1は、例えば、図5に示すように、冷媒温度センサ162が凝縮器14のうちガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い部位143に設けられる構成になっていてもよい。凝縮器14のうちガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い部位143は、例えば、凝縮器14のうちガス入口部141よりも液出口部142に近い部位である。
次に、第2実施形態について、図6、図7を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置1は、流体循環回路10を循環する冷媒の状態を外部に報知可能になっている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
次に、第3実施形態について、図8〜図10を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置1は、複数の凝縮器14A、14Bを備えている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
上述の第3実施形態では、目標冷媒温度TR0が外気温Tam以上となる場合に、冷凍サイクル装置50を停止させた状態で送風ファンBFの運転させる例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置1は、例えば、目標冷媒温度TR0が外気温Tam以上となる場合に、冷凍サイクル装置50および送風ファンBFの双方を運転させる構成になっていてもよい。このことは、以下の第4実施形態においても同様である。
次に、第4実施形態について、図11を参照して説明する。本実施形態では、機器制御装置100は、冷媒温度TRと目標冷媒温度TR0に基づいて第1凝縮器14Aおよび第2凝縮器14Bの放熱能力の調整順序を変更する構成になっている点が第3実施形態と相違している。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実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
次に、第5実施形態について、図12を参照して説明する。本実施形態では、液状の冷媒の温度ではなく、ガス状の冷媒の温度を冷媒の状態量として検出する構成になっている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
上述の第5実施形態では、冷媒温度センサ182を、ガス側配管18のうち凝縮器14よりも機器用熱交換器12に近い部位に設ける例について説明したが、これに限定されない。
機器用熱交換器12では、熱交換部123で蒸発したガス状の冷媒が上タンク121に流入するため、下タンク122側に比べて上タンク121側の方が液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置1は、例えば、図13に示すように、冷媒温度センサ182が機器用熱交換器12のうち、液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い上タンク121に設けられる構成になっていてもよい。
凝縮器14では、ガス入口部141からガス状の冷媒が流入するため、液出口部142側に比べてガス入口部141側の方が液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置1は、例えば、図14に示すように、冷媒温度センサ182が凝縮器14のうち液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い部位144に設けられる構成になっていてもよい。凝縮器14のうち液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い部位144は、例えば、凝縮器14のうち液出口部142よりもガス入口部141に近い部位である。
次に、第6実施形態について、図15、図16を参照して説明する。本実施形態では、液状の冷媒の温度ではなく、液状の冷媒の圧力を冷媒の状態量として検出する構成になっている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
上述の第6実施形態では、液側配管16を流れる冷媒の圧力を検出する例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置1は、例えば、図17に示すように、ガス側配管18に対して冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ184を設け、ガス側配管18を流れる冷媒の圧力を検出する構成になっていてもよい。また、冷媒圧力センサ164、184は、第1実施形態の各変形例や第5実施形態の各変形例のように、機器用熱交換器12内部や凝縮器14内部に設けられていてもよい。
次に、第7実施形態について、図18を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置1は、複数の組電池BPを冷却するために、複数の機器用熱交換器12を備えている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
上述の第7実施形態では、冷媒温度センサ162が液側配管16における上流側液通路165に設けられる例について説明したが、これに限定されない。
冷媒温度センサ162は、例えば、図19に示すように、4つの下流側液通路166a〜166dそれぞれに設けられていてもよい。この場合、4つの下流側液通路166a〜166dのうち分岐部167よりも機器用熱交換器12の下方側接続部126に近い部位に冷媒温度センサ162を設けることが望ましい。
機器温調装置1は、図20に示すように、下流側ガス通路186のうち凝縮器14のガス入口部141よりも合流部187に近い部位に冷媒温度センサ182を設け、ガス側配管18を流れる冷媒の温度を検出する構成になっていてもよい。
また、機器温調装置1は、図21に示すように、4つの上流側ガス通路185a〜185dそれぞれに冷媒温度センサ182を設け、ガス側配管18を流れる冷媒の温度を検出する構成になっていてもよい。この場合、4つの上流側ガス通路185a〜185dのうち合流部187よりも機器用熱交換器12の上方側接続部125に近い部位に冷媒温度センサ182を設けることが望ましい。
次に、第8実施形態について、図22、図23を参照して説明する。本実施形態では、接触面温度TSと目標接触面温度TS0との関係を考慮して、目標冷媒温度TR0を補正している点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
次に、第9実施形態について、図24〜図26を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置1は、組電池BPの冷却に加えて組電池BPの暖機が可能になっている点が第8実施形態と相違している。本実施形態では、第8実施形態と異なる部分について主に説明し、第8実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
上述の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、制御装置によって、作動流体の状態量と目標状態量との差が小さくなるように凝縮器の放熱能力が調整される構成になっている。
10 流体循環回路
12 機器用熱交換器
14 凝縮器
16 液側配管(液通路部)
18 ガス側配管(ガス通路部)
162 冷媒温度センサ(状態量検出部)
100 機器制御装置(制御装置)
BP 組電池(対象機器)
Claims (16)
- 少なくとも1つの対象機器(BP)の温度を調整する機器温調装置であって、
前記対象機器の冷却時に前記対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる機器用熱交換器(12)と、
前記対象機器の冷却時に前記機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる少なくとも1つの凝縮器(14)と、
前記機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を前記凝縮器に導くガス通路部(18)と、
前記凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を前記機器用熱交換器に導く液通路部(16)と、
前記機器用熱交換器、前記凝縮器、前記ガス通路部、および前記液通路部を含んで構成される流体循環回路(10)における所定箇所に設けられ、作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部(162、164、182、184)と、
前記状態量検出部にて検出された状態量と所定の目標状態量との差が小さくなるように前記凝縮器の放熱能力を調整する制御装置(100)と、
を備える機器温調装置。 - 前記対象機器の発熱量に相関性を有する物理量を検出する発熱量検出部(100b)を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記対象機器の発熱量の増加にともなって前記凝縮器の放熱能力が増加するように前記目標状態量を決定する請求項1に記載の機器温調装置。 - 前記機器用熱交換器には、重力方向の上方側の部位に設けられて作動流体が流入または流出する上方側接続部(125)、前記上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられて作動流体が流入または流出する下方側接続部(126)が含まれており、
前記上方側接続部には、前記ガス通路部が接続され、
前記下方側接続部には、前記液通路部が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。 - 前記流体循環回路には、前記凝縮器が複数設けられており、
前記制御装置は、複数の前記凝縮器のうち一部の凝縮器の放熱能力を他の凝縮器の放熱能力とは別個に調整可能に構成されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の機器温調装置。 - 前記制御装置は、少なくとも前記目標状態量に基づいて、複数の前記凝縮器から少なくとも1つを選択し、選択した前記凝縮器の放熱能力を調整する請求項4に記載の機器温調装置。
- 前記制御装置は、少なくとも前記状態量検出部にて検出された状態量および前記目標状態量との関係に基づいて、複数の前記凝縮器それぞれの放熱能力の調整順序を変更する請求項4または5に記載の機器温調装置。
- 前記状態量検出部は、少なくとも作動流体の温度または圧力を検出する請求項1ないし6のいずれか1つに記載の機器温調装置。
- 前記状態量検出部は、前記液通路部、前記凝縮器のうちガス状の作動流体よりも液状の作動流体が存在し易い部位(143)、前記機器用熱交換器のうちガス状の作動流体よりも液状の作動流体が存在し易い部位(122)の少なくとも一箇所に設けられている請求項1ないし7のいずれか1つに記載の機器温調装置。
- 前記状態量検出部は、前記液通路部のうち、前記凝縮器よりも前記機器用熱交換器に近い部位に設けられている請求項8に記載の機器温調装置。
- 前記流体循環回路には、前記機器用熱交換器が複数設けられており、
前記液通路部は、前記凝縮器に接続される上流側液通路(165)、複数の前記機器用熱交換器に接続される複数の下流側液通路(166a〜166d)、前記上流側液通路を前記複数の下流側液通路に分岐させる分岐部(167)を含んで構成されており、
前記状態量検出部は、前記上流側液通路のうち前記凝縮器よりも前記分岐部に近い部位、および前記複数の下流側液通路のうち前記分岐部よりも前記機器用熱交換器に近い部位の少なくとも一箇所に設けられている請求項8または9に記載の機器温調装置。 - 前記状態量検出部は、前記ガス通路部、前記凝縮器のうち液状の作動流体よりもガスの作動流体が存在し易い部位(144)、前記機器用熱交換器のうち液状の作動流体よりもガスの作動流体が存在し易い部位(121)の少なくとも一箇所に設けられている請求項1ないし7のいずれか1つに記載の機器温調装置。
- 前記状態量検出部は、前記ガス通路部のうち、前記凝縮器よりも前記機器用熱交換器に近い部位に設けられている請求項11に記載の機器温調装置。
- 前記流体循環回路には、前記機器用熱交換器が複数設けられており、
前記ガス通路部は、前記凝縮器に接続される下流側ガス通路(186)、複数の前記機器用熱交換器に接続される複数の上流側ガス通路(185a〜185d)、前記複数の上流側ガス通路を前記下流側ガス通路に合流させる合流部(187)を含んで構成されており、
前記状態量検出部は、前記下流側ガス通路のうち前記凝縮器よりも前記合流部に近い部位、および前記複数の上流側ガス通路のうち前記合流部よりも前記機器用熱交換器に近い部位の少なくとも一箇所に設けられている請求項11または12に記載の機器温調装置。 - 前記制御装置は、前記対象機器の冷却開始から所定の基準時間経過しても前記状態量検出部にて検出された状態量が前記目標状態量に近づかない場合、外部に情報を報知するための報知装置(130)に対して少なくとも作動不良状態を示す作動不良信号を出力する請求項1ないし13のいずれか1つに記載の機器温調装置。
- 前記制御装置は、外部に情報を報知するための報知装置(130)に対して少なくとも前記状態量検出部にて検出された状態量を示す作動状態信号を出力する請求項1ないし14のいずれか1つに記載の機器温調装置。
- 少なくとも1つの対象機器(BP)の温度を調整する機器温調装置であって、
前記対象機器の暖機時に作動流体が凝縮するように、作動流体と前記対象機器とが熱交換可能に構成された機器用熱交換器(12)と、
前記機器用熱交換器のうち重力方向の上方側の部位に設けられた上方側接続部(125B)と、
前記機器用熱交換器のうち前記上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられた下方側接続部(126B)と、
前記上方側接続部と前記下方側接続部とを連通させる連通路部(22)と、
前記連通路部を流れる液状の作動流体を加熱する加熱機器(20)と、
前記連通路部を流れる作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部(222)と、
前記状態量検出部にて検出された状態量が、所定の目標状態量となるように前記加熱機器の能力を調整する制御装置(100)と、
を備える機器温調装置。
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