JP2019207034A - 機器温調装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気泡による液状の作動流体の吹き上げおよび気泡の破裂によって生じる異音を低減できる機器温調装置を提供する。【解決手段】機器温調装置1は、組電池BPからの吸熱によって作動流体が蒸発する機器用熱交換器12と、蒸発した作動流体が冷却されて凝縮する凝縮器14とを有し、機器用熱交換器12と凝縮器14との間を作動流体が移動し、サーモサイフォン式のヒートパイプを構成する機器用流体回路10と、機器用流体回路10の内部に設けられ、液状の作動流体中の気泡を細分化する細分化構造体20とを備える。【選択図】図2
Description
本発明は、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。
機器温調装置として、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装置が開示されている。この温調装置は、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の回路を備えている。この回路は、電池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備える。さらに、この回路は、蒸発部から凝縮部へ向かってガス状の作動流体が流れるガス通路部と、凝縮部から蒸発部へ向かって液状の作動流体が流れる液通路部とを備える。
ところで、蒸発部の内部で液状の作動流体が蒸発すると、液状の作動流体の内部に気泡が生じる。この気泡が大きな場合、液状の作動流体を押し上げながら、ガス通路部または液通路部を気泡が上昇する。このため、液状の作動流体が吹き上げられながら、気泡が破裂する。このとき、大きな異音が発生するという課題がある。
本発明は上記点に鑑みて、気泡による液状の作動流体の吹き上げおよび気泡の破裂によって生じる異音を低減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、請求項1に記載の発明の機器温調装置は、
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(14)とを有し、蒸発部と凝縮部との間を作動流体が移動し、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、
作動流体回路の内部に設けられ、液状の作動流体中の気泡を細分化する細分化構造体(20)とを備える。
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(14)とを有し、蒸発部と凝縮部との間を作動流体が移動し、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、
作動流体回路の内部に設けられ、液状の作動流体中の気泡を細分化する細分化構造体(20)とを備える。
これによれば、細分化構造体によって液状の作動流体中の気泡を細分化することができる。このため、細分化構造体を備えていない場合と比較して、気泡による液状の作動流体の吹き上げおよび気泡の破裂によって生じる異音を低減することができる。
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。
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装置1の全体構成について説明する。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の全体構成について説明する。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、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、作動流体が循環する作動流体回路としての機器用流体回路10を備えている。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。
具体的には、機器用流体回路10は、機器用熱交換器12、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。なお、図1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、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。
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。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。なお、作動流体の冷却方式は、空冷式に限られない。他の冷却方式を採用してもよい。
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、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、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。
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1の矢印F11で示すように、ガス通路部16を介して凝縮器14へ移動する。
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、凝縮器14で凝縮した液状の作動流体WFは、凝縮器14から液通路部18に流出し、図1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と凝縮器14との間を循環し、機器用熱交換器12から凝縮器14に熱が輸送されることで組電池BPが冷却される。
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。このため、機器温調装置1は、冷凍サイクル等に比べて、電力消費量および騒音の双方を抑えた効率のよい組電池BPの温度調整を実現することができる。
次に、本実施形態の機器温調装置1の特徴部分について説明する。
図2に示すように、機器温調装置1は、液状の作動流体WF中の気泡B1を細分化する細分化構造体20を備えている。細分化構造体20は、ガス通路部16の内部に配置されている。なお、本実施形態では、組電池BPの発熱時に、液状の作動流体WFの表面LS、すなわち、液面LSがガス通路部16の内部に位置するように、所定量の作動流体が機器用流体回路10の内部に封入されている。
図3、4、5に示すように、細分化構造体20は、躯体部22と、浮揚構造部24とを有する。
躯体部22は、複数の線状部材26が格子状に配列された格子構造を持っている。躯体部22は、複数の線状部材26によって囲まれた隙間27を複数有している。
図5に示すように、躯体部22は、面状である。すなわち、躯体部22は、内部が空洞であり、躯体部22の表面側の部分が格子構造を持っている。
図6に示すように、具体的には、躯体部22は、複数の線状部材26として、一方向に延びる複数の第1線状部材261と、一方向に対して交差する方向に延びる複数の第2線状部材262とを有している。複数の第1線状部材261のそれぞれは互いに間を空けて平行に配置されている。複数の第2線状部材262のそれぞれは互いに間を空けて平行に配置されている。このため、1つの隙間27の形状は四角である。また、複数の第1線状部材261と複数の第2線状部材262とは、両者が交差している交差部263で結合して一体化している。
なお、図7に示すように、複数の第1線状部材261と複数の第2線状部材262とは、交差部263で一体化していなくてもよい。すなわち、複数の第1線状部材261と複数の第2線状部材262とが編まれていてもよい。
このように、躯体部22は、複数の線状部材26が格子状に配列することによって、複数の網目27を有する網目状の構造が形成されている。したがって、躯体部22は、網目状の構造をなす網目状構造部を構成している。
図3、4、5に示すように、浮揚構造部24は、躯体部22に対して設けられている。浮揚構造部24は、液状の作動流体に細分化構造体20を浮かばせる機能を有する。すなわち、浮揚構造部24は、細分化構造体20に対して所定の大きさの浮力を与える機能を有する。
浮揚構造部24は、底を持たない筒形状である。浮揚構造部24は、内部に液状およびガス状の作動流体の流路24aを有する。浮揚構造部24の形状は、ガス通路部16の内部形状に対応する形状である。本実施形態では、ガス通路部16を構成する配管が円筒形状である。このため、浮揚構造部24は円筒形状である。浮揚構造部24の外径は、ガス通路部16を構成する配管内径よりも小さい。このため、細分化構造体20は、液面変動に応じて変動可能となっている。
図5に示すように、躯体部22は、液状およびガス状の作動流体が通過する通過部22aと、浮揚構造部24に固定される固定部22bとを有する。通過部22aが浮揚構造部24よりも上側に位置するように、固定部22bが浮揚構造部24に固定されている。したがって、躯体部22は、細分化構造体20の天面20aを構成している。すなわち、躯体部22は、細分化構造体20のうち細分化構造体20の天面20aを構成する位置に配置されている。また、このように、躯体部22は、浮揚構造部24に対して、流路24aを通過する気泡が躯体部22を通過できる位置に設けられている。
図2に示すように、浮揚構造部24は、液面LSよりも下に躯体部22の全部が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定されている。換言すると、躯体部22と浮揚構造部24は、液面LSよりも下に躯体部22の全部が位置するように、それぞれの材質、形状、重量等が設定されている。躯体部22は、例えば、金属材料で構成される。浮揚構造部24は、躯体部22を構成する材料よりも密度が小さく、液状の作動流体よりも密度が小さな材料、例えば、樹脂材料で構成される。
また、躯体部22および浮揚構造部24は、細分化構造体20が上下回転などをして、細分化構造体20が配管内壁と衝突して異音を出さないように、形状が選定されている。また、躯体部22および浮揚構造部24は、細分化構造体20が横転して躯体部22が配管内壁に対向することで、気泡が躯体部22を通過しないことがないように、形状が選定されている。具体的には、浮揚構造部24の外径は、配管径より1mmほど小さくされている。浮揚構造部24の高さ寸法は、配管径より大きくされている。これにより、細分化構造体20が配管内で上下回転および横転しないようにすることができる。
次に、本実施形態の機器温調装置1の特徴部分による効果を、比較例1と対比して説明する。
図8に示すように、比較例1の機器温調装置J1は、細分化構造体20を備えていない。なお、他の構成は、本実施形態と同じである。比較例1では、機器用熱交換器12の内部で生じた気泡が結合して、大きな気泡B1となる。この大きな気泡B1が、機器用熱交換器12からガス通路部16に流入すると、液状の作動流体WFを押し上げながら、ガス通路部16を気泡B1が上昇する。このため、液状の作動流体WFが吹き上げられる。さらに、液面LSで気泡B1が破裂する。このとき、大きな異音が発生する。
ここで、本実施形態および比較例1では、機器用熱交換器12が組電池BPの底面に接して配置されている。このため、組電池BPおよび機器用熱交換器12の搭載場所の大きさによって、機器用熱交換器12の高さが制約される。機器用熱交換器12が組電池BPの側面部に接して配置される場合と比較して、機器用熱交換器12の内部が狭くなる。機器用熱交換器12の内部が狭いと、気泡B1が液状の作動流体を押しやすくなる。よって、比較例1において、上記した課題が生じやすい。
これに対して、本実施形態によれば、図2に示すように、ガス通路部16に流れてきた気泡B1は、細分化構造体20により細分化され、小さな気泡B2になる。具体的には、気泡B1が躯体部22を通過する際に、気泡B1が複数の線状部材26に当たる。このため、躯体部22の1つの隙間27よりも大きな気泡B1が細分化されて、この隙間27よりも小さな気泡B2になる。
このように、本実施形態によれば、液状の作動流体中の大きな気泡B1を液面LSに達する前に、細かくして小さな気泡B2にすることができる。このため、比較例1と比較して、気泡による液状の作動流体の吹き上げを抑制することができる。比較例1と比較して、気泡が小さくなることから、液面LSでの気泡の破裂音を小さくすることができる。
また、本実施形態では、細分化構造体20は、浮揚構造部24を有している。ここで、細分化構造体20が浮揚構造部24を有しておらず、躯体部22のみで構成される場合を想定する。さらに、この躯体部22がガス通路部16の内部に固定される場合を想定する。この場合、躯体部22の全部が液面LSよりも上になると、躯体部22によって気泡B1を細分化することができない。このため、本実施形態の効果が得られない。
これに対して、本実施形態によれば、浮揚構造部24によって、液面LSの変動に応じて、細分化構造体20の位置を変動させることができる。すなわち、液面LSよりも下に躯体部22の全部が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定されている。このように、細分化構造体20が液面LSから所定の距離の位置にあるように、浮揚構造部24の浮力が設定されている。このため、常に、躯体部22の通過部22aを液面よりも下に位置させることができる。これにより、常に、躯体部22によって液面LSに到達する気泡を小さくすることができる。よって、液面LSが変動しても、常に、本実施形態の効果を得ることができる。
(第2実施形態)
本実施形態は、細分化構造体20の構造が第1実施形態と異なる。機器温調装置1の他の構成は第1実施形態と同じである。
本実施形態は、細分化構造体20の構造が第1実施形態と異なる。機器温調装置1の他の構成は第1実施形態と同じである。
図9、10に示すように、本実施形態では、躯体部22の通過部22aが浮揚構造部24よりも下側に位置するように、躯体部22の固定部22bが浮揚構造部24に固定されている。したがって、躯体部22は、細分化構造体20の底面20bを構成している。すなわち、躯体部22は、細分化構造体20のうち細分化構造体20の底面20bを構成する位置に配置されている。本実施形態においても、躯体部22は、浮揚構造部24に対して、流路24aを通過する気泡が躯体部22を通過できる位置に設けられている。
本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、ガス通路部16に流れてきた気泡B1は、躯体部22で細分化されて小さな気泡B2となる。浮揚構造部24の流路24aを抜けて、液面LSに到達する。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。
(第3実施形態)
本実施形態は、細分化構造体20の構造が第1実施形態と異なる。機器温調装置1の他の構成は第1実施形態と同じである。
本実施形態は、細分化構造体20の構造が第1実施形態と異なる。機器温調装置1の他の構成は第1実施形態と同じである。
図11、12に示すように、本実施形態では、細分化構造体20は、躯体部22として、第1躯体部221と、第1躯体部221よりも下方に配置された第2躯体部222とを有している。
第1躯体部221は、細分化構造体20のうち細分化構造体20の天面20aを構成する位置に配置されている。第1躯体部221は、第1実施形態の躯体部22と同じである。第2躯体部222は、細分化構造体20のうち細分化構造体20の底面20bを構成する位置に配置されている。第2躯体部222は、第2実施形態の躯体部22と同じである。
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。さらに、本実施形態では、第1躯体部221は、第2躯体部222よりも網目27が細かい。第2躯体部222は、第1躯体部221よりも網目27が粗い。これにより、第2躯体部222で細分化した気泡を、第1躯体部221でさらに細分化することができる。よって、網目27の大きさが第2躯体部222と同じ1つの躯体部22を細分化構造体20が有している場合と比較して、液面LSに到達する気泡の大きさをより小さくすることができる。
なお、本実施形態では、第1躯体部221と第2躯体部222のそれぞれの網目27の粗さを異ならせていたが、これに限られない。第1躯体部221と第2躯体部222のそれぞれの網目27の粗さが同じであっても、第1躯体部221と第2躯体部222のそれぞれの線状部材26の位置を左右方向で異ならせてもよい。これによっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
(第4実施形態)
図13に示すように、本実施形態は、細分化構造体20の構造および配置場所が第1実施形態と異なる。機器温調装置1の他の構成は第1実施形態と同じである。
図13に示すように、本実施形態は、細分化構造体20の構造および配置場所が第1実施形態と異なる。機器温調装置1の他の構成は第1実施形態と同じである。
細分化構造体20は、第3実施形態と同様に、躯体部22として、第1躯体部221と第2躯体部222とを有している。本実施形態では、第1躯体部221と第2躯体部222のそれぞれの網目27の粗さは、異なっていても、同じであってもよい。
細分化構造体20は、液通路部18の内部に配置されている。浮揚構造部24は、細分化構造体20の一部が液面LSよりも上に位置するように、浮力が設定されている。具体的には、浮揚構造部24は、液面LSよりも上に第1躯体部221が位置するとともに、液面LSよりも下に第2躯体部222が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定されている。本実施形態では、第1躯体部221が、網目状構造部の一部を構成している。第2躯体部222が、網目状構造部の他の一部を構成している。
ここで、機器用熱交換器12の内部で発生した気泡B1は、液通路部18を上昇することもある。本実施形態によれば、液通路部18を上昇する気泡B1を、第2躯体部222によって細分化して、小さな気泡にすることができる。これにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態によれば、次の効果が得られる。
本実施形態と異なり、液通路部18に細分化構造体20が配置されていない場合では、次の課題が生じる。すなわち、液通路部18の内部において、凝縮器14で凝縮した作動流体の液滴が落下して液面LSに衝突すると、衝突音が発生する。
これに対して、本実施形態では、第1躯体部221が液面LSよりも上に位置している。このため、落下してきた液滴D1は、第1躯体部221に衝突する。このとき、第1躯体部221の網目状構造によって、液滴D1が細分化される。これにより、液通路部18に細分化構造体20が配置されていない場合と比較して、液滴D1の衝突音を低減することができる。
(他の実施形態)
(1)上記各実施形態では、躯体部22の一部が浮揚構造部24の外部に位置していた。しかし、図14、15、16に示すように、躯体部22の全部が浮揚構造部24の内部に位置していてもよい。
(1)上記各実施形態では、躯体部22の一部が浮揚構造部24の外部に位置していた。しかし、図14、15、16に示すように、躯体部22の全部が浮揚構造部24の内部に位置していてもよい。
図14に示す細分化構造体20は、躯体部22として、1つの躯体部223が浮揚構造部24の内部に位置している。この躯体部223は、表面側の部分だけでなく、内部も格子構造となっている。このように、躯体部223は、全体が格子構造を持つ立体形状であってもよい。この細分化構造体20では、躯体部223の上面が細分化構造体20の天面20aを構成している。躯体部223の下面が細分化構造体20の底面20bを構成している。
図14に示す細分化構造体20では、液面LSよりも下に躯体部223の全部が位置する場合に限られず、液面LSよりも下に躯体部223の少なくとも一部が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定されればよい。これにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。
また、図14に示す細分化構造体20では、躯体部223のうち液面LSよりも下に位置する範囲における上部と、その上部よりも下方の下部で、網目27の粗さを異ならせても良い。これにより、第3実施形態と同様の効果が得られる。
また、図14に示す細分化構造体20では、液面LSよりも上に躯体部223のうちの上部が位置するとともに、液面LSよりも下に躯体部223のうちの下部が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定されていてもよい。これにより、第4実施形態と同様の効果が得られる。この場合、躯体部223の上部が網状構造部の一部を構成する。躯体部223の下部が網状構造部の他の一部を構成する。
図15に示す細分化構造体20は、躯体部22として、第1躯体部224と第2躯体部225が浮揚構造部24の内部に位置している。第1躯体部224と第2躯体部225は、どちらも、全体が格子構造を持つ立体形状である。第1躯体部224と第2躯体部225は、連結されていない。第1躯体部224と第2躯体部225は、それぞれ、浮揚構造部24に対して固定されている。この細分化構造体20では、第1躯体部224の上面が細分化構造体20の天面20aを構成している。第2躯体部225の下面が細分化構造体20の底面20bを構成している。
図16に示す細分化構造体20は、図15に示す細分化構造体20と同様に、第1躯体部224と第2躯体部225が浮揚構造部24の内部に位置している。さらに、浮揚構造部24の内部において、第1躯体部224と第2躯体部225が、円筒状の連結部226によって連結されている。このように、第1躯体部224と第2躯体部225は、格子構造でない筒状の連結部226によって、連結されていてもよい。
図15、図16のそれぞれに示す細分化構造体20では、液面LSよりも下に第1躯体部224と第2躯体部225の両方が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定される。この場合、第1躯体部224と第2躯体部225で、第3実施形態のように網目27の粗さを異ならせる。これにより、第3実施形態と同様の効果が得られる。
また、図15、図16のそれぞれに示す細分化構造体20では、液面LSよりも上に第1躯体部224が位置するとともに、液面LSよりも下に第2躯体部225が位置するように、浮揚構造部24の浮力が設定されていてもよい。これにより、第4実施形態と同様の効果が得られる。この場合、第1躯体部224が網状構造部の一部を構成する。第2躯体部225が網状構造部の他の一部を構成する。
(2)上記各実施形態では、細分化構造体20が有する浮揚構造部24が1つであったが、浮揚構造部24が複数であってもよい。具体的には、図17、18に示すように、細分化構造体20は、浮揚構造部24として第1浮揚構造部241と第2浮揚構造部242とを有していてもよい。第1浮揚構造部241と第2浮揚構造部242は、どちらも、円筒形状である。1つの躯体部227は、第1浮揚構造部241の流路241aと第2浮揚構造部242の流路242aの両方にわたって配置されている。躯体部227の一部は、第1浮揚構造部241よりも上側に位置している。躯体部227の上面が細分化構造体20の天面20aを構成している。躯体部227の他の一部は、第2浮揚構造部242よりも下側に位置している。躯体部227の下面が細分化構造体20の底面20bを構成している。躯体部227は、全体が格子構造を持つ立体形状である。
また、図17、18に示す細分化構造体20では、第1浮揚構造部241と第2浮揚構造部242の間の部位において、躯体部227が露出している。このため、細分化構造体20の側面20cの一部を、躯体部227が構成している。これによれば、配管内部において、細分化構造体20が横転して細分化構造体20の側面20cが上下方向を向いても、配管内部を上昇する気泡を細分化することができる。このように、細分化構造体20の側面20cを構成するように、格子構造を持つ躯体部を配置しても良い。
(3)上記各実施形態では、躯体部22は、複数の線状部材26が格子状に配列された構造によって、複数の網目27を有する網目状の構造が構成されていたが、これに限定されない。図19に示すように、板状部材28に複数の丸い穴29が形成された構造によって、複数の網目29を有する網目状の構造が構成されてもよい。複数の丸い穴29は、板状部材28にパンチ加工することによって形成される。
(4)第1−第3実施形態では、細分化構造体20はガス通路部16に配置されていた。第4実施形態では、細分化構造体20は液通路部18に配置されていた。細分化構造体20の配置場所は、これらに限定されない。細分化構造体20の配置場所は、機器用熱交換器12の内部でもよい。細分化構造体20の配置場所は、機器用流体回路10のうち液状の作動流体が存在する場所であればよい。
(5)上記各実施形態では、細分化構造体20は浮揚構造部24を有していた。しかし、細分化構造体20は浮揚構造部24を有していなくてもよい。この場合、常に、躯体部22が液面LSよりも下に位置するように、躯体部22を機器用流体回路10の内部に固定することが好ましい。
(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。作動流体が同一の流路を流れることで、機器用熱交換器12と凝縮器14との間を作動流体が移動してもよい。
(7)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、機器温調装置は、作動流体回路と、細分化構造体とを備える。
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、作動流体回路と、細分化構造体とを備える。
また、第2の観点によれば、第1の観点において、細分化構造体は、網目状の構造をなす網目状構造部を有する。具体的には、このような構成を採用することができる。液状の作動流体中の気泡が網目状構造部を通過する。これにより、網目状構造部が液状の作動流体中の気泡を細分化する。
また、第3の観点によれば、第2の観点において、網目状構造部は、線状部材が格子状に配列された構造によって構成されている。具体的には、このような構成を採用することができる。
また、第4の観点によれば、第2、第3の観点において、細分化構造体は、網目状構造部に対して設けられた浮揚構造部を有する。浮揚構造部は、液状の作動流体の表面よりも下に網目状構造部の少なくとも一部が位置するように、液状の作動流体に細分化構造体を浮かばせる。
これによれば、液面が変動しても、網目状構造部の少なくとも一部を液面よりも下に位置させることができる。これにより、網目状構造部の全部が液面LSよりも上になることで、網目状構造部によって気泡を細分化できないという事態を回避できる。すなわち、液面が変動しても、網目状構造部によって気泡を細分化することができる。
また、第5の観点によれば、第2、第3の観点において、細分化構造体は、網目状構造部に対して設けられた浮揚構造部を有する。浮揚構造部は、液状の作動流体の表面よりも下に網目状構造部の全部が位置するように、液状の作動流体に細分化構造体を浮かばせる。
これによれば、液面が変動しても、網目状構造部の全部を液面よりも下に位置させることができる。これにより、第4の観点と同じ効果が得られる。
また、第6の観点によれば、第2、第3の観点において、細分化構造体は、網目状構造部に対して設けられた浮揚構造部を有する。浮揚構造部は、液状の作動流体の表面よりも上に網目状構造部の一部が位置するとともに、液状の作動流体の表面よりも下に網目状構造部の他の一部が位置するように、液状の作動流体に細分化構造体を浮かばせる。
これによれば、網目状構造部の液面よりも下の部分によって、気泡を細分化することができる。さらに、網目状構造部の液面よりも上の部分によって、液面よりも上から落下してきた液滴を細分化することができる。これにより、細分化構造体が配置されていない場合に液滴が液面に衝突する場合と比較して、液滴の衝突音を低減することができる。
また、第7の観点によれば、第4−第6の観点において、浮揚構造部は、気泡が通過する流路を有する。網目状構造部は、浮揚構造部に対して、流路を通過する気泡が網目状構造部を通過できる位置に設けられている。具体的には、このような構成を採用することができる。
1 機器温調装置
10 機器用流体回路
12 機器用熱交換器
14 凝縮器
20 細分化構造体
22 躯体部
24 浮揚構造部
10 機器用流体回路
12 機器用熱交換器
14 凝縮器
20 細分化構造体
22 躯体部
24 浮揚構造部
Claims (7)
- 機器の温度を調整する機器温調装置であって、
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(14)とを有し、前記蒸発部と前記凝縮部との間を作動流体が移動し、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、
前記作動流体回路の内部に設けられ、液状の作動流体中の気泡を細分化する細分化構造体(20)とを備える機器温調装置。 - 前記細分化構造体は、網目状の構造をなす網目状構造部(22)を有する請求項1に記載の機器温調装置。
- 前記網目状構造部は、線状部材(26)が格子状に配列された構造によって構成されている請求項2に記載の機器温調装置。
- 前記細分化構造体は、前記網目状構造部に対して設けられた浮揚構造部(24)を有し、
前記浮揚構造部は、液状の作動流体の表面(LS)よりも下に前記網目状構造部の少なくとも一部が位置するように、液状の作動流体に前記細分化構造体を浮かばせる請求項2または3に記載の機器温調装置。 - 前記細分化構造体は、前記網目状構造部に対して設けられた浮揚構造部(24)を有し、
前記浮揚構造部は、液状の作動流体の表面(LS)よりも下に前記網目状構造部の全部が位置するように、液状の作動流体に前記細分化構造体を浮かばせる請求項2または3に記載の機器温調装置。 - 前記細分化構造体は、前記網目状構造部に対して設けられた浮揚構造部(24)を有し、
前記浮揚構造部は、液状の作動流体の表面(LS)よりも上に前記網目状構造部の一部(221)が位置するとともに、液状の作動流体の表面よりも下に前記網目状構造部の他の一部(222)が位置するように、液状の作動流体に前記細分化構造体を浮かばせる請求項2または3に記載の機器温調装置。 - 前記浮揚構造部は、気泡が通過する流路(24a)を有し、
前記網目状構造部は、前記浮揚構造部に対して、前記流路を通過する気泡が前記網目状構造部を通過できる位置に設けられている請求項4ないし6のいずれか1つに記載の機器温調装置。
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