JP2019196841A - 機器温調システム - Google Patents

Abstract

【課題】腐食の進行を抑制することができる機器温調システムを提供する。【解決手段】機器温調システム１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１０と、冷凍サイクルを構成する冷媒回路２２とを備える。作動流体回路１０は、機器からの吸熱によって作動流体が蒸発する熱交換器１２と、冷媒回路２２の冷媒との熱交換によって、作動流体が冷却されて凝縮する凝縮器１５とを有する。作動流体回路１０の作動流体は、冷媒回路２０の冷媒と同じ種類の熱媒体である。これにより、凝縮部で作動流体または冷媒の微少漏れが生じて、作動流体と冷媒とが混合したときの酸の発生を抑制できる。このため、腐食の進行を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、機器の温度を調節する機器温調システム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の温度を調節する温調システムが開示されている。この温調システムは、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と、冷凍サイクルを構成する冷媒回路とを備えている。作動流体回路の凝縮部は、作動流体回路の作動流体が流れる作動流体流路と、冷媒回路の冷媒が流れる冷媒流路とを有する。凝縮部は、作動流体流路を流れる作動流体と、冷媒流路を流れる冷媒とを熱交換させて、作動流体を冷却して凝縮させる。

特開２０１５−４１４１８号公報

上記の従来技術のように、凝縮部が、作動流体回路の作動流体と冷媒回路の冷媒とを熱交換させる構成である場合、腐食によって作動流体流れと冷媒流れとを隔てる部材に微***が発生することがある。このとき、作動流体流路から冷媒流路への作動流体の微少漏れが生じる。または、冷媒流路から作動流体流路への冷媒の微少漏れが生じる。この微少漏れによって作動流体と冷媒とが混合する。

微少漏れは、スローリークとも呼ばれる。微少漏れとは、作動流体または冷媒が漏れ始めてから、機器温調システムの機能停止に至るまでに、何日または何か月もかかったりする現象のことである。微少漏れの検知は困難である。微少漏れの初期では、作動流体や冷媒が不足せず、機器温調システムの異常を検知できない。

そして、作動流体と冷媒とが異種の熱媒体であるとき、異種の熱媒体の組合せによっては、酸の生成が起こることがある。酸が生成すると、腐食の進行が加速される。これにより、微***が大きな穴になる。また、凝縮部のうち微***とは別の部分が一気に腐食して大きな穴が形成される。このため、急激な漏れ状態に陥り、機器温調システムの機能が停止してしまう。このように、微少漏れ状態であれば、機器温調システムを使用し続けることができたものが、使用し続けることができなくなるという問題が本発明者によって見出された。

なお、この問題が発生するのは、作動流体回路の凝縮部が、作動流体と、冷媒回路の冷媒とを熱交換させる構成である場合に限られない。凝縮部が、作動流体と、冷却液回路の冷却液とを熱交換させる場合においても、同様の問題が発生する。この場合、冷却液回路は、冷媒回路の冷媒との熱交換によって冷却液を冷却する冷却器を有する。凝縮部で作動流体の微少漏れが発生し、冷却部で冷媒の微少漏れが発生した場合に、同様の問題が発生する。

また、この問題が発生するのは、作動流体回路がループ型である場合に限られない。作動流体回路がループ型でない場合においても、同様の問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、腐食の進行を抑制することができる機器温調システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の機器温調システムは、
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、
冷凍サイクルを構成し、冷媒が循環する冷媒回路（２２）とを備え、
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、
冷媒回路の冷媒との熱交換によって、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（１５）とを有し、
作動流体回路の作動流体は、冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体である。

これによれば、作動流体回路の作動流体として、冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体を用いている。これにより、凝縮部で作動流体または冷媒の微少漏れが生じて、作動流体と冷媒とが混合したときの酸の発生を抑制できる。このため、腐食の進行を抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明の機器温調システムは、
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、
冷却液が循環する冷却液回路（６２）と、
冷凍サイクルを構成し、冷媒が循環する冷媒回路（２２）とを備え、
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、
冷却液回路の冷却液との熱交換によって、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（６１）とを有し、
冷却液回路は、冷媒回路の冷媒との熱交換によって、冷却液が冷却される冷却部（７０）を有し、
作動流体回路の作動流体は、冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体である。

これによれば、作動流体回路の作動流体として、冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体を用いている。これにより、凝縮部で作動流体の微少漏れが生じるとともに、冷却部で冷媒の微少漏れが生じて、作動流体と冷媒とが混合したときの酸の発生を抑制できる。このため、腐食の進行を抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における機器温調システム１の構成を示す模式図である。 図１中の第２凝縮器の模式的な斜視図である。 図１中の第２凝縮器の模式的な断面図である。 図１中の機器用流体回路の断面図である。 第２実施形態における機器温調システム１の構成を示す模式図である。 図５中の機器用流体回路の凝縮器の模式的な斜視図である。 図５中の機器用流体回路の凝縮器の模式的な断面図である。 図５中の冷却水回路の冷却器の模式的な斜視図である。 図５中の冷却水回路の冷却器の模式的な断面図である。 図５中の気液分離器の断面図である。

以下、本発明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システム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。機器温調システム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。

機器温調システム１は、作動流体が循環する機器用流体回路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。

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、組電池ＢＰの入出力特性が低下するだけでなく、電池セルＢＣの劣化が促進されることから、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システム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。

機器用流体回路１０は、機器用熱交換器１２、第１凝縮器１４、第２凝縮器１５、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。作動流体としては、後述する冷媒回路２２の冷媒と同じ種類の熱媒体が用いられる。例えば、冷媒回路２２の冷媒としてＲ１３４ａが用いられるとき、作動流体としてＲ１３４ａが用いられる。

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、第１凝縮器１４および第２凝縮器１５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。

第１凝縮器１４および第２凝縮器１５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熱交換器である。本実施形態では、第１凝縮器１４と第２凝縮器１５とが、作動流体を凝縮させる機器用凝縮部１３を構成している。第１凝縮器１４と第２凝縮器１５の一方が、作動流体を凝縮させる。第１凝縮器１４の下流側に、連通路部１７を介して、第２凝縮器１５が接続されている。連通路部１７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。

第１凝縮器１４は、空気と作動流体との熱交換によって作動流体を冷却する空冷式の凝縮器である。機器温調システム１は、第１凝縮器１４に空気を送る送風機２０を有している。

第２凝縮器１５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凝縮器である。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。換言すると、本実施形態の機器温調システム１は、車両用空調装置と共用の冷凍サイクル装置２１を備える。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。冷媒としては、一般的な冷凍サイクル装置で利用される冷媒が使用可能である。冷媒としては、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３４ｙｆなどが挙げられる。

第２凝縮器１５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１５ａと、冷媒回路２２の冷媒が流れる冷媒側熱交換部１５ｂ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１５ａと冷媒側熱交換部１５ｂとは熱的に接続されている。

図２に示すように、第２凝縮器１５は、機器用流体回路１０の作動流体が流入する第１入口部１５１ａと、機器用流体回路１０の作動流体が流出する第１出口部１５１ｂとを有する。第２凝縮器１５は、冷媒回路２２の冷媒が流入する第２入口部１５１ｃと、冷媒回路２２の冷媒が流出する第２出口部１５１ｄとを有する。第１入口部１５１ａおよび第２出口部１５１ｄは、第２凝縮器１５の上部に設けられている。第１出口部１５１ｂおよび第２入口部１５１ｃは、第２凝縮器１５の下部に設けられている。

図３に示すように、第２凝縮器１５は、熱交換コア部１５２を備える。第２凝縮器１５は、熱交換コア部１５２の上側に、作動流体分配部１５３ａおよび冷媒集合部１５３ｄを備える。第２凝縮器１５は、熱交換コア部１５２の下側に、作動流体集合部１５３ｂおよび冷媒分配部１５３ｃを備える。

熱交換コア部１５２は、複数の作動流体流路１５２ａと、複数の冷媒流路１５２ｂとが形成されている。作動流体流路１５２ａと冷媒流路１５２ｂとは、交互に配置されている。第２凝縮器１５は、積層型の熱交換器である。熱交換コア部１５２は、隣り合う作動流体流路１５２ａと冷媒流路１５２ｂとを隔てる部材としての金属板１５２ｃを有する。金属板１５２ｃは、熱を伝える部材である。このため、熱交換効率を高めるために、金属板１５２ｃは、熱伝導率が高い金属材料で構成される。さらに、熱交換効率を高めるために、金属板１５２ｃは、第２凝縮器１５に接続される図示しない配管の壁よりも薄くされる。複数の作動流体流路１５２ａが作動流体側熱交換部１５ａを構成している。複数の冷媒流路１５２ｂが冷媒側熱交換部１５ｂを構成している。なお、第２凝縮器１５は、積層型以外の熱交換器でもよい。

第１入口部１５１ａから流入した作動流体は、作動流体分配部１５３ａから熱交換コア部１５２の複数の作動流体流路１５２ａに分配される。分配された作動流体は、複数の作動流体流路１５２ａを上から下に向かって流れる。分配された作動流体は、作動流体集合部１５３ｂで集合して、第１出口部１５１ｂから流出する。

一方、第２入口部１５１ｃから流入した冷媒は、冷媒分配部１５３ｃから熱交換コア部１５２の複数の冷媒流路１５２ｂに分配される。分配された冷媒は、複数の冷媒流路１５２ｂを下から上に向かって流れる。分配された冷媒は、冷媒集合部１５３ｄで集合して、第２出口部１５１ｄから流出する。作動流体と冷媒とが熱交換コア部１５２を流れるときに、金属板１５２ｃを介して、作動流体と冷媒とが熱交換する。これにより、作動流体が冷却されて凝縮する。冷媒が加熱されて蒸発する。

冷媒回路２２は、図１に示すように、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１５ｂ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１５ｂは、作動流体側熱交換部１５ａ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１５ｂに向かって冷媒が流れる冷媒流路を開閉する開閉弁３４を有している。開閉弁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。開閉弁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１５ｂの順に冷媒が流れる第２冷媒回路が形成される。

外気温度が所定温度よりも低い、または、電池温度が所定温度よりも低い場合、送風機２０が作動する。冷凍サイクル装置２１は、停止した状態である。これにより、第１凝縮器１４で、送風された空気との熱交換によって、作動流体が冷却されて凝縮する。

外気温度が所定温度よりも高く、かつ、電池温度が所定温度よりも高い場合、開閉弁３４が開かれる。このとき、少なくとも圧縮機２４、送風機２７が作動する。これにより、第２凝縮器１５の作動流体側熱交換部１５ａで、冷媒側熱交換部１５ｂを流れる冷媒との熱交換によって、作動流体が冷却されて凝縮する。

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部１３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部１３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、上方側の端部が第１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、機器用凝縮部１３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部１３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、上方側の端部が第２凝縮器１５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４を用いて、本実施形態の機器温調システム１の基本作動について説明する。なお、図４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。

機器温調システム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部１３へ移動する。

機器用凝縮部１３では、第１凝縮器１４または第２凝縮器１５でガス状の作動流体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、機器用凝縮部１３で凝縮した液状の作動流体ＷＦは、機器用凝縮部１３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、機器温調システム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と機器用凝縮部１３との間を循環し、機器用熱交換器１２から機器用凝縮部１３に熱が輸送されることで組電池ＢＰが冷却される。また、機器温調システム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。

ところで、第２凝縮器１５では、図３に示すように、腐食によって熱交換コア部１５２の金属板１５２ｃに微***Ｈ１が発生することがある。このとき、機器用流体回路１０の内部圧力が冷媒回路２２の内部圧力よりも高いと、作動流体流路１５２ａから冷媒流路１５２ｂへの作動流体の微少漏れが生じる。反対に、機器用流体回路１０の内部圧力が冷媒回路２２の内部圧力よりも低いと、冷媒流路１５２ｂから作動流体流路１５２ａへの冷媒の微少漏れが生じる。この微少漏れによって、作動流体と冷媒とが混合する。

そして、本実施形態と異なり、機器用流体回路１０の作動流体と冷媒回路２２の冷媒とが、異種の熱媒体であるとき、異種の熱媒体の組合せによっては、酸の生成が起こることがある。酸が生成すると、腐食の進行が加速される。このため、微***Ｈ１が大きな穴になる。また、金属板１５２ｃのうち微***Ｈ１が形成された部分とは別の部分が一気に腐食して大きな穴が形成される。また、機器用流体回路１０の第２凝縮器１５以外の部分や、冷媒回路２２の冷媒側熱交換部１５ｂ以外の部分が、一気に腐食して大きな穴が形成される。これらによって、作動流体または冷媒の急激な漏れ状態に陥る。この結果、機器温調システム１の機能が停止してしまう。

これに対して、本実施形態では、機器用流体回路１０の作動流体として、冷媒回路２２の冷媒と同じ種類の熱媒体を用いている。これにより、作動流体と冷媒との混合による酸の生成を抑制できる。このため、腐食の進行を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、腐食による作動流体または冷媒の微少漏れが生じてから機器温調システム１の機能停止に至るまでの期間を長くできる。

（第２実施形態）
図５に示すように、本実施形態は、機器用凝縮部１３が第１実施形態と異なる。機器温調システム１のその他の構成は、第１実施形態と同じである。

機器温調システム１は、機器用凝縮部１３としての水冷式の凝縮器６１と、冷却水が循環する冷却水回路６２とを備える。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。凝縮器６１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の作動流体を凝縮させる熱交換器である。凝縮器６１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６１ａと、冷却水回路６２の冷却水が流れる冷却水側熱交換部６１ｂ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６１ａと冷却水側熱交換部６１ｂとは熱的に接続されている。

図６に示すように、凝縮器６１は、機器用流体回路１０の作動流体が流入する第１入口部６１１ａと、機器用流体回路１０の作動流体が流出する第１出口部６１１ｂとを有する。凝縮器６１は、冷却水回路６２の冷却水が流入する第２入口部６１１ｃと、冷却水回路６２の冷却水が流出する第２出口部６１１ｄとを有する。第１入口部６１１ａおよび第２出口部６１１ｄは、凝縮器６１の上部に設けられている。第１出口部６１１ｂおよび第２入口部６１１ｃは、凝縮器６１の下部に設けられている。

図７に示すように、凝縮器６１は、熱交換コア部６１２を備える。凝縮器６１は、熱交換コア部６１２の上側に、作動流体分配部６１３ａおよび冷却水集合部６１３ｄを備える。凝縮器６１は、熱交換コア部６１２の下側に、作動流体集合部６１３ｂおよび冷却水分配部６１３ｃを備える。

熱交換コア部６１２は、複数の作動流体流路６１２ａと、複数の冷却水流路６１２ｂとが形成されている。作動流体流路６１２ａと冷却水流路６１２ｂとは、交互に配置されている。凝縮器６１は、積層型の熱交換器である。熱交換コア部６１２は、隣り合う作動流体流路６１２ａと冷却水流路６１２ｂとを隔てる部材としての金属板６１２ｃを有する。金属板６１２ｃは、第１実施形態の金属板１５２ｃに対応する。複数の作動流体流路６１２ａが作動流体側熱交換部６１ａを構成している。複数の冷却水流路６１２ｂが冷却水側熱交換部６１ｂを構成している。なお、凝縮器６１は、積層型以外の熱交換器でもよい。

第１入口部６１１ａから流入した作動流体は、作動流体分配部６１３ａから熱交換コア部６１２の複数の作動流体流路６１２ａに分配される。分配された作動流体は、複数の作動流体流路６１２ａを上から下に向かって流れる。分配された作動流体は、作動流体集合部６１３ｂで集合して、第１出口部６１１ｂから流出する。

一方、第２入口部６１１ｃから流入した冷却水は、冷却水分配部６１３ｃから熱交換コア部６１２の複数の冷却水流路６１２ｂに分配される。分配された冷却水は、複数の冷却水流路６１２ｂを下から上に向かって流れる。分配された冷却水は、冷却水集合部６１３ｄで集合して、第２出口部６１１ｄから流出する。作動流体と冷却水とが熱交換コア部６１２を流れるときに、金属板６１２ｃを介して、作動流体と冷却水とが熱交換する。これにより、作動流体が冷却されて凝縮する。冷却水が受熱する。

図５に示すように、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６１ｂとが接続されることによって形成されている。機器温調システム１は、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６１ｂは、作動流体側熱交換部６１ａ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。

冷却水回路６２は、さらに、バイパス流路６６と、切替弁６７とを有する。バイパス流路６６は、冷却水がラジエータ６４を迂回して流れる流路である。切替弁６７は、ラジエータ６４を流れる冷却水流れとバイパス流路６６を流れる冷却水流れとを切り替える。バイパス流路６６の一端側は、水ポンプ６３の下流側かつラジエータ６４の上流側に位置する分岐部６８に接続されている。分岐部６８には、切替弁６７が設置されている。バイパス流路６６の他端側は、ラジエータ６４の下流側に位置する合流部６９に接続されている。

冷却水回路６２は、冷却器７０を有する。冷却器７０は、合流部６９と冷却水側熱交換部６１ｂとの間に接続されている。冷却器７０は、冷凍サイクル装置２１の冷媒との熱交換によって、冷却水を冷却する熱交換器である。

冷却器７０は、冷却水が流れる冷却水側熱交換部７０ａと、冷媒回路２２の冷媒が流れる冷媒側熱交換部７０ｂとを有する。冷却水と冷媒との熱交換が可能なように、冷却水側熱交換部７０ａと冷媒側熱交換部７０ｂとは熱的に接続されている。

図８に示すように、冷却器７０は、冷却水回路６２の冷却水が流入する第１入口部７０１ａと冷却水回路６２の冷却水が流出する第１出口部７０１ｂとを有する。冷却器７０は、冷媒回路２２の冷媒が流入する第２入口部７０１ｃと、冷媒回路２２の冷媒が流出する第２出口部７０１ｄとを有する。第１入口部７０１ａおよび第２出口部７０１ｄは、冷却器７０の上部に設けられている。第１出口部７０１ｂおよび第２入口部７０１ｃは、冷却器７０の下部に設けられている。

図９に示すように、冷却器７０は、熱交換コア部７０２を備える。冷却器７０は、熱交換コア部７０２の上側に、冷却水分配部７０３ａおよび冷媒集合部７０３ｄを備える。冷却器７０は、熱交換コア部７０２の下側に、冷却水集合部７０３ｂおよび冷媒分配部７０３ｃを備える。

熱交換コア部７０２は、複数の冷却水流路７０２ａと、複数の冷媒流路７０２ｂとが形成されている。冷却水流路７０２ａと冷媒流路７０２ｂとは、交互に配置されている。冷却器７０は、積層型の熱交換器である。熱交換コア部７０２は、隣り合う冷却水流路７０２ａと冷媒流路７０２ｂとを隔てる部材としての金属板７０２ｃを有する。金属板７０２ｃは、第１実施形態の金属板１５２ｃに対応する。複数の冷却水流路７０２ａが冷却水側熱交換部７０ａを構成している。複数の冷媒流路７０２ｂが冷媒側熱交換部７０ｂを構成している。なお、冷却器７０は、積層型以外の熱交換器でもよい。

第１入口部７０１ａから流入した冷却水は、冷却水分配部７０３ａから熱交換コア部７０２の複数の冷却水流路７０２ａに分配される。分配された冷却水は、複数の冷却水流路７０２ａを上から下に向かって流れる。分配された冷却水は、冷却水集合部７０３ｂで集合して、第１出口部７０１ｂから流出する。

一方、第２入口部７０１ｃから流入した冷媒は、冷媒分配部７０３ｃから熱交換コア部７０２の複数の冷媒流路７０２ｂに分配される。分配された冷媒は、複数の冷媒流路７０２ｂを下から上に向かって流れる。分配された冷媒は、冷媒集合部７０３ｄで集合して、第２出口部７０１ｄから流出する。冷却水と冷媒とが熱交換コア部７０２を流れるときに、金属板７０２ｃを介して、冷却水と冷媒とが熱交換する。これにより、冷却水が放熱する。冷媒が加熱されて蒸発する。

図５に示すように、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７０ｂを有している。冷媒側熱交換部７０ｂは、第１実施形態の冷媒側熱交換部１５ｂに対応する。冷媒側熱交換部７０ｂは、冷却水との熱交換によって、冷媒を蒸発させる蒸発部である。冷凍サイクル装置２１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態においても、冷媒回路２２の開閉弁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７０ｂの順に冷媒が流れる第２冷媒回路が形成される。

外気温度が所定温度よりも低い、または、電池温度が所定温度よりも低い場合、冷却水の放熱モードが、冷却水から外気へ放熱する外気放熱モードとされる。すなわち、切替弁６７は、冷却水がラジエータ６４を流れる状態とする。水ポンプ６３および送風機６５が作動する。冷凍サイクル装置２１は、停止した状態である。または、冷凍サイクル装置２１は、冷媒が第２冷媒回路を流れず、冷媒が第１冷媒回路を流れる状態である。これにより、冷却水回路６２において、図５中の矢印Ｆ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに示すように、冷却水が凝縮器６１とラジエータ６４との間を循環する。そして、凝縮器６１で、冷却水との熱交換によって、作動流体が冷却されて凝縮する。ラジエータ６４で、外気との熱交換によって、冷却水が放熱する。

外気温度が所定温度よりも高く、かつ、電池温度が所定温度よりも高い場合、冷却水の放熱モードが、冷却水から冷凍サイクル装置２１の冷媒へ放熱する冷媒放熱モードとされる。すなわち、切替弁６７は、冷却水がバイパス流路６６を流れる状態とする。水ポンプ６３が作動する。これにより、冷却水回路６２において、図５中の矢印Ｆ２２ａ、２２ｂ、２２ｃに示すように、冷却水が凝縮器６１と冷却器７０との間を循環する。さらに、冷凍サイクル装置２１の開閉弁３４が開かれる。冷凍サイクル装置２１の圧縮機２４、送風機２７が作動する。これにより、冷媒が第２冷媒回路を流れる。この結果、冷却器７０で、冷媒との熱交換によって、冷却水が放熱する。すなわち、冷却水が冷却される。凝縮器６１で、冷却器７０で冷却された冷却水との熱交換によって、作動流体が冷却されて凝縮する。

このように、本実施形態では、機器用流体回路１０の凝縮部と、冷媒回路２２の蒸発部とが、冷却水回路６２を介して熱的に接続されている。

図５に示すように、冷却水回路６２は、冷却水と気体とを分離する気液分離器６０を備えている。気液分離器６０は、水ポンプ６３の上流側に配置されている。

図１０に示すように、気液分離器６０は、内部に気液分離室６０１を形成する本体部６０２と、リリーフ弁６０３とを有している。

本体部６０２の下部には、冷却水が流入する入口部６０４と、冷却水が流出する出口部６０５とが設けられている。気液分離室６０１の下部には、入口部６０４と出口部６０５との間に邪魔板６０６が配置されている。このため、気液分離室６０１では、入口部６０４から流入した冷却水が、邪魔板６０６を迂回して、出口部６０５に向かって流れる。このとき、冷却水に含まれる気体が冷却水から分離する。分離した気体は、気液分離室６０１の上部に溜まる。

リリーフ弁６０３は、本体部６０２の上部に設けられている。リリーフ弁６０３は、気液分離室６０１の圧力が所定の圧力を超えると、気液分離室６０１から気液分離室６０１の外部へ気体を放出する。リリーフ弁６０３は、気液分離室６０１の圧力が所定の圧力よりも低くなると、気液分離室６０１の外部から気液分離室６０１へ空気を吸入する。これにより、冷却水回路６２の内部が一定の圧力に保たれる。

機器温調システム１の基本作動は、第１実施形態と同じである。

ところで、凝縮器６１では、図７に示すように、腐食によって熱交換コア部６１２の金属板６１２ｃに微***Ｈ２が発生することがある。このとき、機器用流体回路１０の通常使用温度域においては、機器用流体回路１０の内部に封入された作動流体の圧力は、冷却水回路６２の冷却水の圧力よりも高い。このため、作動流体流路６１２ａから冷却水流路６１２ｂへの作動流体の微少漏れが生じる。なお、機器用流体回路１０の作動流体の圧力は冷却水回路６２の冷却水の圧力よりも高いため、機器用流体回路１０に冷却水が侵入することは無い。

また、冷却器７０においても、図９に示すように、腐食によって熱交換コア部７０２の金属板７０２ｃに微***Ｈ３が発生することがある。このとき、冷媒回路２２の内部に封入された冷媒の圧力は、冷却水回路６２の冷却水の圧力よりも高い。このため、冷媒流路７０２ｂから冷却水流路７０２ａへの冷媒の微少漏れが生じる。なお、冷媒回路２２の冷媒の圧力は、冷却水回路６２の冷却水の圧力よりも高いため、冷媒回路２２に冷却水が侵入することは無い。

このように、凝縮器６１と冷却器７０の両方で微少漏れが発生した場合、冷却水回路６２の内部で、作動流体と冷媒とが混合する。このため、本実施形態と異なり、機器用流体回路１０の作動流体と冷媒回路２２の冷媒とが、異種の熱媒体であるとき、異種の熱媒体の組合せによっては、酸の生成が起こることがある。酸が生成すると、腐食の進行が加速される。このため、凝縮器６１の微***Ｈ２が大きくなることで、凝縮器６１が急激な漏れ状態に陥る。また、冷却器７０の微少穴Ｈ３が大きくなることで、冷却器７０が急激な漏れ状態に陥る。また、凝縮器６１および冷却器７０において、金属板６１２ｃ、７０２ｃのうち微***Ｈ２、Ｈ３が形成された部分とは別の部分が一気に腐食して大きな穴が形成されることで、急激な漏れ状態に陥る。これらの結果、機器温調システム１の機能が停止してしまう。

これに対して、本実施形態では、機器用流体回路１０の作動流体として、冷媒回路２２の冷媒と同じ種類の熱媒体を用いている。これにより、第１実施形態と同様の効果を奏する。

また、本実施形態では、冷却水回路６２は、気液分離器６０を備えている。このため、凝縮器６１と冷却器７０の少なくとも一方で微少漏れが生じた場合に、気液分離器６０によって、冷却水回路６２に侵入したガス状の作動流体、すなわち、冷媒ガスを捕獲することができる。このため、冷媒ガスが冷却水回路６２を積極的に循環することを防ぐことができる。このため、冷媒ガスが冷却水回路６２を積極的に循環することで、冷媒が冷却水添加物や冷却水回路内の材料との反応で酸が生成して、冷却水回路６２に腐食が発生することを抑制できる。

また、本実施形態では、気液分離器６０の内部に、冷媒ガスがたくさん溜まった場合、冷媒ガスの圧力で、リリーフ弁６０３から、気液分離器６０の外部へ冷媒ガスを放出させることができる。これにより、冷却水回路６２の破裂や冷却水漏れを防止できる。このように、冷却水回路６２に進入した冷媒ガスは、気液分離器６０で冷却水と分離されて外部へ放出される。このため、冷媒ガスが冷却水と積極的に混じり合うことはない。

なお、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。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、冷凍サイクル装置２１において、第２凝縮器１５の冷媒側熱交換部１５ｂ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。第２凝縮器１５の冷媒側熱交換部１５ｂ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。

同様に、第２実施形態では、冷凍サイクル装置２１において、冷却器７０の冷媒側熱交換部７０ｂ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。冷却器７０の冷媒側熱交換部７０ｂ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。

（２）第１、第２実施形態では、冷凍サイクル装置２１は、機器温調システム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、機器温調システム１の専用のものであってもよい。

（３）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、機器温調システム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。

（４）上記各実施形態では、機器温調システム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。

（５）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。

（６）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許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、機器温調システムは、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、冷凍サイクルを構成する冷媒回路とを備える。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、冷媒回路の冷媒との熱交換によって、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。作動流体回路の作動流体は、冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体である。

また、第２の観点によれば、機器温調システムは、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、冷却液が循環する冷却液回路と、冷凍サイクルを構成する冷媒回路とを備える。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、冷却液回路の冷却液との熱交換によって、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。冷却液回路は、冷媒回路の冷媒との熱交換によって、冷却液が冷却される冷却部を有する。作動流体回路の作動流体は、冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体である。

また、第３の観点によれば、第２の観点において、冷却液回路は、気液分離器を備える。これによれば、気液分離器によって、作動流体回路または冷媒回路から冷却液回路に侵入したガス状の熱媒体を捕獲することができる。このため、作動流体回路または冷媒回路のガス状の熱媒体が冷却液回路を循環することを抑制することができる。ガス状の熱媒体が冷却液回路を循環することによる腐食の発生を抑制することができる。

１ 機器温調システム
１０ 機器用流体回路
１２ 機器用熱交換器
１５ 第２凝縮器
２２ 冷媒回路
６１ 水冷式の凝縮器
６２ 冷却水回路
７０ 冷却器

Claims (3)

1. 機器の温度を調整する機器温調システムであって、
   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、
   冷凍サイクルを構成し、冷媒が循環する冷媒回路（２２）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、
   前記冷媒回路の冷媒との熱交換によって、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（１５）とを有し、
   前記作動流体回路の作動流体は、前記冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体である機器温調システム。
2. 機器の温度を調整する機器温調システムであって、
   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、
   冷却液が循環する冷却液回路（６２）と、
   冷凍サイクルを構成し、冷媒が循環する冷媒回路（２２）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、
   前記冷却液回路の冷却液との熱交換によって、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（６１）とを有し、
   前記冷却液回路は、前記冷媒回路の冷媒との熱交換によって、冷却液が冷却される冷却部（７０）を有し、
   前記作動流体回路の作動流体は、前記冷媒回路の冷媒と同じ種類の熱媒体である機器温調システム。
3. 前記冷却液回路は、気液分離器（６０）を備える請求項２に記載の機器温調システム。

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