JP6098121B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された複数の蓄電池を冷却する冷却装置に関する。

従来から、単電池をケースの内部に収容した蓄電池のケース内に、冷凍サイクルを循環する冷媒を流通させて、蓄電池を冷却する冷却装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。

特許３８５５３８２号公報

近年、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両においては、比較的大容量の蓄電池の搭載が必要とされるものの、乗員の搭乗スペースや荷物の搭載スペースを比較的大きく確保する等のために、蓄電池の搭載スペースへの制約が大きくなっている。この制約に対応するために、複数の比較的小容量の蓄電池を車両内に分散して搭載することが必要となる場合がある。

しかしながら、このような場合には、車両の使用時に、複数の蓄電池の搭載位置における雰囲気温度等の環境温度が異なるために、複数の蓄電池を良好に冷却し難いという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、複数の蓄電池の搭載位置における環境温度が異なる場合であっても、複数の蓄電池を良好に冷却することが可能な冷却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、本発明では、
車両の異なる位置に分散して搭載された複数の蓄電池（４）に対応して設けられた複数の蒸発器（１４）を備えており、
複数の蒸発器（１４）は、減圧手段（１３）で減圧した冷媒が順次流通するように直列に接続され、
冷凍サイクル装置（１０）は、減圧手段で減圧されて気液二相状態となった冷媒が、複数の蒸発器のうち冷媒流れにおいて圧縮機（１１）に最も近い最下流蒸発器（１４Ｃ）から流出するまで気液二相状態を維持するように冷媒を循環させるものであり、
冷媒配管（１９）を介して接続されて冷媒流れ方向において隣り合う蒸発器同士では、車両搭載位置の環境温度が高い蒸発器の方が、車両搭載位置の環境温度が低い蒸発器よりも、車両に搭載される高さが低くなっていることを特徴としている。

これによると、複数の蒸発器のいずれにおいても減圧手段で減圧された気液二相状態の冷媒が流通し、複数の蒸発器の全てで前記複数の蓄電池からの吸熱により液冷媒を蒸発させることができる。したがって、複数の蓄電池を同一温度の冷媒で冷却することが可能である。このようにして、複数の蓄電池の搭載場所における環境温度が異なる場合であっても、複数の蓄電池を良好に冷却することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明を適用した第１の実施形態における冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第１の実施形態の冷却装置の車両搭載位置を示す模式図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 第１の実施形態の変形例の冷却装置の概略構成を示す模式図である。 比較例の冷却装置の概略構成を示す模式図である。 他の比較例の冷却装置の概略構成を示す模式図である。 複数の蒸発器の冷却温度の一例を示すグラフである。 第２の実施形態における冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第２の実施形態の変形例の冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第３の実施形態における冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第４の実施形態における冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第４の実施形態の冷凍サイクルの冷媒の状態を示す圧力−エンタルピ線図である。 第５の実施形態における冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第５の実施形態の冷凍サイクルの冷媒の状態を示す圧力−エンタルピ線図である。 他の実施形態の冷却装置の車両搭載位置を示す模式図である。 図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。 図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図である。 図１７のＸＸ−ＸＸ線断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。

図１に示す冷却装置１は、例えば、内燃機関および電動モータを走行駆動力源（例えば図２に図示する駆動部３）として有するハイブリッド車両に搭載されるものであって、複数の蓄電池４を冷却するための冷凍サイクル装置１０（以下、冷凍サイクルという場合がある）を備えている。

冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、減圧器１３、複数の蒸発器１４を冷媒配管１９で環状に接続して構成されている。

圧縮機１１は、例えば電動式であって、冷媒を吸入し、圧縮、吐出するものであり、凝縮器１２はこの圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒を、例えば電動ファン１２ａにより送風される外気と熱交換して冷却し、凝縮させる冷媒放熱器である。冷媒放熱器は、例えば、冷媒に二酸化炭素を使用し、圧縮機１１において冷媒を臨界圧を超える圧力にまで昇圧させる場合には、冷媒を超臨界状態のまま冷却するガスクーラとすることができる。

本例の凝縮器１２は、一体的に設けられた受液器を有して液相冷媒を過冷却状態にまで冷却する所謂サブクールコンデンサである。凝縮器１２が過冷却部を有しない熱交換器である場合には、受液器は凝縮器１２と減圧器１３との間に設けるものであってもよい。

減圧器１３は、例えば膨張弁からなり、凝縮器１２で凝縮された高圧冷媒を減圧する。すなわち、減圧器１３は、冷媒放熱器から流出した高圧冷媒を減圧する減圧手段である。複数の蒸発器１４は、減圧器１３の下流側の低圧冷媒流路に設けられている。

本例では、車両に搭載された３つの蓄電池４に対応して、３つの蒸発器１４が設けられている。３つの蒸発器１４は、冷媒配管１９を介して直列に接続され、減圧器１４で減圧された低圧冷媒が順次流通するようになっている。

複数の蓄電池４は、例えば、いずれもリチウムイオン電池の単電池を１つもしくは複数有する蓄電池であり、充放電特性等により定まる所定温度帯で用いられることが好ましい蓄電池である。すなわち、複数の蓄電池４は、電池特性に基づく管理すべき管理温度範囲が同一の蓄電池である。

複数の蓄電池４は、車両のキャビンや貨物室のスペースを確保すること等を目的として、車両に分散して搭載されている。したがって、複数の蓄電池４を冷却するための複数の蒸発器１４も、複数の蓄電池４の搭載位置に分散して配置され、分散して配置された複数の蒸発器１４が冷媒配管１９で接続されている。

蓄電池４は、蒸発器１４を流通する冷媒と熱交換可能に配設されている。すなわち、蓄電池４は、蒸発器１４と熱的に接続するように配設されている。例えば、蒸発器１４が冷媒を流通する複数の扁平チューブを有する場合には、蓄電池４を偏平チューブで挟持するように配設することができる。また、例えば、蒸発器１４が断熱性を有する容器体であり、容器体の内部に冷媒を流通するものである場合には、容器体の内部に蓄電池４を配設するものであってもよい。

複数の蓄電池４および蒸発器１４は、例えば図２に示すように車両２の異なる位置に分散して搭載されている。図２に図示した冷凍サイクル１０では、複数の蒸発器１４のうち、冷媒流れにおいて減圧器１３に最も近い最上流蒸発器１４Ａは、車両後方の貨物室の最下部に配設されている。冷媒流れにおいて圧縮機１１に最も近い最下流蒸発器１４Ｃ、および、その上流側に配設される蒸発器１４Ｂは、車両２のキャビンの下方に配設されている。

図３および図４に示すように、蒸発器１４Ｂ、１４Ｃは、車両のボディ５の床板部５ａ下方の車室外に配設されている。図３に示すように、蒸発器１４Ｃは、床板部５ａの下方において車両の内燃機関から延びる排気管６に隣り合うように配設されている。

図３に示す排気管６は、内燃機関から排気され例えば触媒により浄化された直後の排ガスが流通する部位であるため、排気管６を取り囲むように配設されたヒートインシュレータ６ａを備えている。図３に示す排気管６には、車両使用時には例えば約４００℃の排ガスが流通するため、蒸発器１４Ｃおよびこれが冷却する蓄電池４の搭載位置の環境温度（雰囲気温度や床板部５ａを伝達する蓄電池搭載位置の温度）は、例えば約５０℃となる。

一方、図４に示す排気管６は、内燃機関から排気された後、外部へ放熱した排ガスが流通する部位である。図４に示す排気管６には例えば約１５０℃の排ガスが流通するため、蒸発器１４Ｂおよびこれが冷却する蓄電池４の搭載位置の環境温度は、例えば約４０℃となる。

また、図５に示すように、蒸発器１４Ａは、ボディ５の床板部５ａ上方の車室内に配設されている。具体的には、蒸発器１４Ａは、車両の貨物室の下部に形成された蓄電池収容凹部５ｂに配設され、カバープレート５ｃで上方を覆われている。蒸発器１４Ａは、蓄電池収容凹部５ｂ内において、床板部５ａを介して排気管６に隣り合うように配設されている。

しかしながら、図５に示す排気管６は、内燃機関から排気された後、外部へ大きく放熱した排ガスが流通する部位である。図５に示す排気管６には例えば約４０℃の排ガスが流通するため、排ガスの熱は殆ど蓄電池収容凹部５ｂ内へは影響しない。そのため、蒸発器１４Ａおよびこれが冷却する蓄電池４の搭載位置の環境温度は、例えば外気温やボディ５への日射の影響等により約２０〜４０℃となる。

上述したように、複数の蓄電池４および蒸発器１４は、それぞれの搭載位置の環境温度（雰囲気温度や接触する部材の温度）が互いに異なっている。また、複数の蓄電池４を冷却する蒸発器１４は、車両における搭載高さが異なっている。

例えば、車両が水平な地面上に停車されて車両が傾斜していない状態では、３つの蒸発器１４のうち、蒸発器１４Ａが最も高い位置に搭載され、蒸発器１４Ｃが最も低い位置に搭載されている。したがって、冷媒配管１９を介して接続されて隣り合う蒸発器１４同士では、搭載位置の環境温度が高い蒸発器１４の方が、搭載位置の環境温度が低い蒸発器１４よりも、搭載される高さが低くなっている。

図１および図２に示すように、減圧器１３は、最下流蒸発器１４Ｃから流出して圧縮機１１に吸入される冷媒の温度（具体的には、最下流蒸発器１４Ｃを流出した直後の冷媒温度）を感温する感温部１３１を有している。感温部１３１は、検出した冷媒温度に応じた圧力情報を減圧器１３本体に伝達するようになっている。

減圧器１３は、感温部１３１からの情報に基づいて、最下流蒸発器１４Ｃから流出する冷媒が気液二相状態となるように（具体的には、乾き度が極めて大きい二相状態となるように）、膨張弁の開度を調節する。

次に、上記構成に基づき冷却装置１の作動を説明する。圧縮機１１が駆動すると、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１２で凝縮、液化する。凝縮器１２から流出した高圧の液冷媒は、減圧器１３で低圧圧力まで減圧されて、気液二相状態となる。減圧器１３で減圧された低圧冷媒は、複数の蒸発器１４を蒸発器１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの順に流通して、それぞれの蒸発器１４において蓄電池４を冷却する。

このように、冷凍サイクル１に冷媒が循環するときに、減圧器１３は、最下流蒸発器１４Ｃから流出する冷媒が気液二相状態となるように、減圧量を調節する。したがって、３つの蒸発器１４内においては、相互に乾き度は異なるものの、いずれも液相冷媒が存在する状態で冷媒が流通する。そのため、全ての蒸発器１４において、液相冷媒を蒸発させて蓄電池４を冷却することができ、ドライアウト現象による冷却不足を生じることを抑止する。

上述の構成および作動によれば、車両の異なる位置に分散して搭載された複数の蓄電池４に対応して設けられた複数の蒸発器１４は、減圧器１３で減圧した冷媒が順次流通するように直列に接続され、減圧器１３で減圧された冷媒が最下流蒸発器１４Ｃから流出するまで気液二相状態を維持するように冷媒が循環される。

これによると、複数の蒸発器１４のいずれにおいても減圧器１３で減圧された気液二相状態の冷媒が流通し、複数の蒸発器１４の全てで複数の蓄電池４からの吸熱により液冷媒を蒸発させることができる。したがって、複数の蓄電池４を同一温度の冷媒で冷却することができる。このようにして、複数の蓄電池４の搭載場所における環境温度が異なる場合であっても、複数の蓄電池４を良好に冷却することができる。

複数の蓄電池４は、電池特性に基づく管理すべき管理温度範囲が同一の蓄電池である。そして、複数の蓄電池４が、車両において車両使用時の環境温度が異なる位置に分散して搭載されている。このような複数の蓄電池４に対応して設けられた複数の蒸発器１４を有する冷凍サイクル１０は、減圧器１３で減圧され複数の蒸発器１４のうち冷媒流れにおいて圧縮機１１に最も近い最下流蒸発器１４Ｃから流出するまで、蓄電池４の管理温度範囲内で気液二相状態を維持するように冷媒を循環させる。

したがって、複数の蒸発器１４の全てで複数の蓄電池４からの吸熱により液冷媒を蒸発させて蓄電池４を冷却し、複数の蓄電池４の全てを管理温度範囲内の略同一温度に維持することができる。

比較例として、図７に冷却装置９０１を例示する。この冷却装置９０１は、冷凍サイクル９１０を循環する冷媒と水循環ポンプ９１２によって水循環回路９１１を循環する冷却水とを冷凍サイクル９０１の蒸発器で熱交換して、冷却水を冷却するようになっている。水循環回路９１１には複数の蓄電池４が並列に設けられており、水循環回路９１１を循環する冷却水により冷却される。

このような冷却装置９０１では、複数の蓄電池４が車両の異なる位置に分散して搭載されていると、水循環回路９１１の回路構成が複雑になるとともに、蓄電池４の環境温度や水循環回路９１１の取り回し形態によっては複数の蓄電池４の冷却温度が異なる場合があるという問題がある。これに対して、本実施形態の冷却装置１によれば、回路構成を比較的簡素化することが可能であるとともに、複数の蓄電池４の冷却温度をほぼ同一温度とすることができる。

また、別の比較例として、図８に冷却装置９０２を例示する。この冷却装置９０２は、冷凍サイクル９１０を循環する冷媒と水循環ポンプ９１２によって水循環回路９１１Ａを循環する冷却水とを冷凍サイクル９０１の蒸発器で熱交換して、冷却水を冷却するようになっている。水循環回路９１１Ａには複数の蓄電池４が直列に設けられており、水循環回路９１１を循環する冷却水により冷却される。

このような冷却装置９０２では、複数の蓄電池４が車両の異なる位置に分散して搭載されていると、水循環回路９１１Ａの回路構成を前述の水循環回路９１１の回路構成よりも簡素化することができるものの、複数の蓄電池４の冷却温度が大きく異なるという問題がある。例えば、図９に破線で示すように、蒸発器を流出した冷却水は水循環回路９１１Ａに直列に設けられた蓄電池４を通過する度に温度上昇し、最上流に設けられた蓄電池４と最下流に設けられた蓄電池４とでは冷却温度が大きく乖離してしまう。

これに対して、本実施形態の冷却装置１によれば、図９に実線で示すように、各蒸発器１４や蒸発器１４同士を接続する冷媒配管１９の圧力損失により若干の温度低下はあるものの、複数の蒸発器１４を通過する冷媒温度を略同一とすることができる。

また、複数の蒸発器１４のうち、蒸発器１４Ａが最も高い位置に搭載され、蒸発器１４Ｃが最も低い位置に搭載されている。したがって、冷媒配管１９を介して接続されて隣り合う蒸発器１４同士では、搭載位置の環境温度が高い蒸発器１４の方が、搭載位置の環境温度が低い蒸発器１４よりも、搭載される高さが低くなっている。

これによると、例えば圧縮機１１が駆動を停止して冷凍サイクル１０の冷媒循環が停止した際には、冷媒配管１９を介して隣り合う蒸発器１４の高さ関係を利用して蓄電池４を冷却することが可能である。

ここで、蒸発器１４Ｂおよび蒸発器１４Ｃの場合を例として説明する。蒸発器１４Ｂは蒸発器１４Ｃよりも高い位置に車両搭載されている。また、蒸発器１４Ｂの環境温度は蒸発器１４Ｃの環境温度よりも低くなっている。

このような構成により、冷凍サイクル１０の冷媒循環が停止した状態では、蒸発器１４Ｃ内において液相冷媒が蒸発し易い。蒸発器１４Ｃ内で蒸発して生成された気相冷媒は、蒸発器１４Ｂと蒸発器１４Ｃとを繋ぐ冷媒配管１９を介して、蒸発器１４Ｃよりも上方に搭載された蒸発器１４Ｂへ向かって上昇する。その際に、冷媒配管１９内や蒸発器１４Ｂ内において気相冷媒が冷却され、液相冷媒となって下方に搭載された蒸発器１４Ｃ内へ戻る。

すなわち、冷媒配管１９で接続された蒸発器１４Ｂ、１４Ｃからなる構成をヒートパイプとして機能させることにより、環境温度が高い方の蒸発器１４Ｃで優先的に蓄電池４を冷却することができる。

次に、本実施形態の変形例を図６に示す。図６に示す冷却装置では、冷凍サイクル１０は、複数の蒸発器１４に対して並列に設けられ、例えば図示を省略した空調ダクト内に配設されて車室内へ吹き出す空気を冷却する空調用蒸発器２４を備えている。

冷凍サイクル１０の各構成要素を環状に接続する冷媒配管１９には、並列冷媒配管１９ａが接続している。並列冷媒配管１９ａの上流端は、凝縮器１２から流出して減圧器１３へ流入する冷媒が流通する冷媒配管１９に接続している。並列冷媒配管１９ａの下流端は、最下流蒸発器１４Ｃから流出して圧縮機１１に吸入される冷媒が流通する冷媒配管１９に接続している。

空調用蒸発器２４は、並列冷媒配管１９ａに設けられている。並列冷媒配管１９ａには、上流端と空調用蒸発器２４配設部位との間に、空調用蒸発器２４を流通する冷媒の流通経路を開閉する開閉弁２５、および、減圧器２３が配設されている。減圧器２３は、減圧器１３と同様に感温部２３１を有する減圧手段であり、空調用蒸発器２４から流出する冷媒が所定状態となるように膨張弁の開度を調節する。

また、冷媒配管１９の並列冷媒配管１９ａ上流端接続部位と減圧器１３との間には、複数の蒸発器１４を流通する冷媒の流通経路を開閉する開閉弁１５が設けられている。

図６に示す冷却装置は、蒸発器１４の冷媒蒸発温度を検出する蒸発温度センサ１６、空調用蒸発器２４の温度を検出する蒸発器温度センサ２６、および、制御手段である制御装置３０を備えている。制御装置３０は、空調用の各種センサや空調条件設定手段からの情報に加えて、蒸発温度センサ１６および蒸発器温度センサ２６からの温度情報に基づいて、圧縮機１１の駆動制御や開閉弁１５、２５の開閉動作制御を行う。

本例では、蒸発器温度センサ２６を、空調用蒸発器２４から流出した直後の空調風の温度を検出する空気温度センサ（所謂エバ後温度センサ）としているが、これに限定されるものではない。蒸発器温度センサ２６は、例えば空調用蒸発器２４のアウタフィンに取り付けられたフィン温度センサであってもよい。

制御装置３０は、空調用の各種センサや空調条件設定手段からの情報に基づいて、車室内への空調風の目標吹出温度ＴＡＯを算出し、この目標吹出温度ＴＡＯに基づいて空調用蒸発器２４による空調風の冷却目標である目標空気温度ＴＥＯを算出する。そして、蒸発器温度センサ２６が検出する空気温度ＴＥが目標空気温度ＴＥＯに一致するように（目標空気温度ＴＥＯに対して空気温度ＴＥをフィードバック制御するように）、圧縮機１１の回転数ＮｃＡを決定する。

また、制御装置３０は、蒸発温度センサ１６が検出する蒸発温度Ｔｂが蒸発器１４における目標蒸発温度Ｔｂｏ（蒸発器１４における蓄電池４の目標冷却温度）に一致するように（電池冷却用の目標蒸発温度Ｔｂｏに対して蒸発温度Ｔｂをフィードバック制御するように）、圧縮機１１の回転数ＮｃＢを決定する。

そして、制御装置３０は、圧縮機１１が回転数ＮｃＡと回転数ＮｃＢとの和である回転数Ｎｃで駆動するように、圧縮機１１を駆動制御する。また、制御装置３０は、蒸発器１４、空調用蒸発器２４における冷却の要否に応じて、開閉弁１５、２５を開閉制御する。制御装置３０は、圧縮機１１の駆動制御についても、蒸発器１４、空調用蒸発器２４における冷却の要否に応じて、回転数Ｎｃを決定する。

例えば、空調用蒸発器２４により空調風を冷却する必要がなく（例えば、空調操作パネルにおいてエアコンスイッチがオフ状態である場合に）、蓄電池４のみ冷却する場合には、開閉弁１５を開き、開閉弁２５を閉じて、回転数ＮｃＢで（回転数Ｎｃ＝ＮｃＢとして）駆動するように圧縮機１１を駆動制御する。

本例によれば、圧縮機１１や凝縮器１２を、電池冷却用と空調用とで共用することが可能である。また、空調用蒸発器２４と蓄電池４冷却用の複数の蒸発器１４とを直列に接続していないので、空調用蒸発器２４を備えていても、最下流蒸発器１４Ｃから流出する冷媒を気液二相冷媒とすることが容易である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図１０および図１１に基づいて説明する。

第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、冷凍サイクル装置をレシーバサイクルからアキュムレータサイクルとした点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

図１０に示すように、本実施形態の冷却装置に用いる冷凍サイクル装置は、最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１が吸入する冷媒が流通する冷媒配管１９に、アキュムレータ１７を備えている。アキュムレータ１７は、最下流蒸発器１４Ｃから流出した冷媒の気液分離を行うとともに余剰の液相冷媒を溜める機能を有している。アキュムレータ１７によって液相冷媒から分離された気相冷媒が、圧縮機１１に吸入される。

本実施形態では、凝縮器１２は受液器を有しておらず、減圧手段である減圧器１３Ａは、例えば凝縮器１２から流出する冷媒が所定の過冷却状態となるように膨張弁の開度を調節する。凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却状態を制御する必要がない場合には、減圧器１３Ａを、例えば固定絞りとしてもかまわない。

本実施形態の冷却装置によれば、最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１が吸入する冷媒が流通する経路に設けられ、冷媒を気液分離して液相冷媒を蓄えるアキュムレータ１７を備えている。

これによると、最下流蒸発器１４Ｃから流出する冷媒を容易に気液二相冷媒とすることができる。したがって、複数の蓄電池４の搭載場所における環境温度が異なる場合であっても、容易に複数の蓄電池４を良好に冷却することができる。

次に、本実施形態の変形例を図１１に示す。図１１に示す冷却装置では、冷凍サイクル１０は、複数の蒸発器１４に対して並列に設けられた空調用蒸発器２４を備えている。空調用蒸発器２４が設けられた並列冷媒配管１９ａには、上流端と空調用蒸発器２４配設部位との間に、流量調整弁２７が設けられている。流量調整弁２７は、例えば全閉機能を有する膨張弁からなる減圧手段である。

凝縮器１２から流出し並列冷媒配管１９ａの上流端接続点へ流れる冷媒が流通する冷媒配管１９には（具体的には、凝縮器１２の冷媒出口には）、冷媒の圧力および温度を検出する圧力温度センサ２８が設けられている。

図１１に示す冷却装置は、制御装置３０を備えている。制御装置３０は、各種センサや空調条件設定手段からの情報に加えて、圧力温度センサ２８からの圧力情報および温度情報に基づいて、圧縮機１１の駆動制御、開閉弁１５の開閉動作制御および流量調整弁２７の開度制御を行う。

制御装置３０は、図６を用いて説明した第１の実施形態の変形例と同様に、圧縮機１１の回転数Ｎｃを算出して、圧縮機１１を駆動制御する。

また、空調用蒸発器２４で必要とされる冷却能力の方が蓄電池４を冷却する複数の蒸発器１４で必要とされる冷却能力よりも極めて大きい。そのため、制御装置３０は、圧力温度センサ２８からの圧力情報および温度情報に基づいて、流量調整弁２７の開度を調節して、凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度を制御する。

また、制御装置３０は、蒸発器１４、空調用蒸発器２４における冷却の要否に応じて、開閉弁１５および流量調整弁２７を開閉制御する。制御装置３０は、圧縮機１１の駆動制御についても、蒸発器１４、空調用蒸発器２４における冷却の要否に応じて、回転数Ｎｃを決定する。

例えば、空調用蒸発器２４により空調風を冷却する必要がなく、蓄電池４のみ冷却する場合には、開閉弁１５を開き、流量調整弁２７を全閉として、回転数ＮｃＢで駆動するように圧縮機１１を駆動制御する。

本例によれば、圧縮機１１や凝縮器１２を、電池冷却用と空調用とで共用することが可能である。また、空調用蒸発器２４と蓄電池４冷却用の複数の蒸発器１４とを直列に接続していないので、空調用蒸発器２４を備えていても、最下流蒸発器１４Ｃから流出する冷媒を気液二相冷媒とすることが容易である。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図１２に基づいて説明する。

第３の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、圧縮機１１駆動停止時にも蓄電池４の昇温を抑制可能な構成を備えている点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第３の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

図１２に示すように、本実施形態の冷却装置に用いる冷凍サイクル装置は、冷媒循環路４０、冷媒タンク４１、冷媒ポンプ４２、および、逆止弁１８、４３を備えている。

冷媒タンク４１は、最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１が吸入する冷媒が流通する冷媒配管１９に設けられている。冷媒タンク４１は、内部に液相冷媒を貯留するためのタンクである。第２の実施形態で説明したアキュムレータ１７を冷媒タンクとすることもできる。

冷媒循環路４０は、図示下方の上流端が冷媒タンク４１（具体的には、冷媒タンク４１の液相冷媒を導入可能な部位）に接続しており、図示上方の下流端が減圧器１３で減圧されて蒸発器１４Ａへ流入する冷媒が流通する冷媒配管１９に接続している。冷媒循環路４０には、冷媒ポンプ４２および逆止弁４３が設けられている。逆止弁４３は、冷媒循環路４０の上流端から下流端へ向かう冷媒流れを許容し、下流端から上流端へ向かう冷媒流れを禁止する。

また、減圧器１３で減圧され冷媒循環路４０下流端接続部位へ至る冷媒が流れる冷媒配管１９には、逆止弁１８が設けられている。逆止弁１８は、減圧器１３から冷媒循環路４０下流端接続部位へ向かう冷媒流れを許容し、冷媒循環路４０下流端接続部位から減圧器１３へ向かう冷媒流れを禁止する。

本実施形態の冷却装置では、図示を省略した制御装置は、圧縮機１１の駆動を停止した際には、冷媒ポンプ４２を駆動して、図１２に矢印で示すように、冷媒タンク４１内に貯留していた液相冷媒を冷媒循環路４０および複数の蒸発器１４に循環する。複数の蒸発器１４では、蓄電池４から吸熱した液相冷媒が蒸発する。液相冷媒が蒸発して気相冷媒となることで複数の蒸発器１４内の圧力が徐々に上昇し、冷媒温度も徐々に上昇していくが、複数の蒸発器１４内を同一の温度とすることができる。

本実施形態の冷却装置によれば、複数の蒸発器１４を含み、圧縮機１１、凝縮器１２および減圧器１３を含まない経路に冷媒を循環可能な冷媒循環路４０と、冷媒循環路４０に設けられ、液相冷媒を貯留可能な冷媒タンク４１と、冷媒循環路４０に冷媒を循環するポンプ手段である冷媒ポンプ４２と、を備えている。

これによると、圧縮機１１が停止しているときに、冷媒ポンプ４２を駆動することによって冷媒循環路４０に冷媒を循環することができる。したがって、圧縮機１１が停止しているときであっても、冷媒タンク４１に貯留した液冷媒を冷媒循環路４０に循環して、複数の蒸発器１４で冷媒を蒸発させることができる。このようにして、圧縮機１１が停止しているときであっても、複数の蓄電池４を均一温度で緩やかに温度上昇させることができる。

換言すれば、圧縮機１１が停止しているときであっても、貯留しておいた液相冷媒を複数の蒸発器１４に循環させて、複数の蓄電池４の冷却温度を複数の蓄電池４に亘って均一としたまま、冷却温度を漸次上昇させることができる。

また、圧縮機１１を断続的に運転し、圧縮機１１停止時には冷媒ポンプ４２を駆動させることで、比較的消費エネルギー量が大きい圧縮機１１の稼働時間を短縮することが可能である。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図１３および図１４に基づいて説明する。

第４の実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、内部熱交換器を設けて冷却能力を向上している点が異なる。なお、第１、第２の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１、第２の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第４の実施形態において説明しない他の構成は、第１、第２の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

図１３に示すように、本実施形態の冷却装置に用いる冷凍サイクル装置は、内部熱交換器５０および絞り５１を備えている。絞り５１は、減圧器１３Ａで減圧され複数の蒸発器１４へ流入する前の冷媒を更に減圧する減圧手段である。減圧器１３Ａは、本実施形態における第１減圧手段に相当し、絞り５１は、本実施形態における第２減圧手段に相当する。

内部熱交換器５０は、減圧器１３Ａで減圧され絞り５１で減圧される前の冷媒と、最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１に吸入される前の冷媒とを熱交換する熱交換器である。

本実施形態の冷凍サイクル装置の圧縮機１１が駆動して冷凍サイクル装置に冷媒が循環する際には、サイクル内の冷媒状態は、図１４に示すような状態となる。内部熱交換器５０における熱交換によって、最上流蒸発器１４Ａへ流入する冷媒の乾き度を低減させ、液相冷媒の割合が極めて高い冷媒状態とすることができる。図１４に示す破線は、内部熱交換器５０および絞り５１を設けない場合を示している。

本実施形態の冷却装置によれば、冷凍サイクル装置は、減圧手段として、減圧器１３Ａと、減圧器１３Ａで減圧され複数の蒸発器１４へ流入する前の冷媒を更に減圧する絞り５１とを有しており、減圧器１３Ａで減圧され絞り５１で減圧される前の冷媒と、最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１に吸入される前の冷媒と、を熱交換する内部熱交換器５０を備えている。

これによると、減圧器１３Ａで減圧されて乾き度が上昇した冷媒を、内部熱交換器５０の熱交換で冷却して、乾き度を低下させることができる。したがって、複数の蒸発器１４に流入する冷媒を液相冷媒が豊富な冷媒とすることができる。

また、複数の蒸発器１４に流入する冷媒を液相冷媒の割合が大きい冷媒とすることで、複数の蒸発器１４内および複数の蒸発器１４同士を接続する冷媒配管１９内の圧力損失を減少させることができ、各蒸発器１４内の冷媒蒸発温度を互いに近似させ均一化することができる（図９で例示したグラフの傾きを０に近づけることができる）。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について図１５および図１６に基づいて説明する。

第５の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、内部熱交換器を設けて冷却能力を向上している点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第５の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

図１５に示すように、本実施形態の冷却装置に用いる冷凍サイクル装置は、内部熱交換器６０を備えている。内部熱交換器６０は、凝縮器１２から流出し減圧器１３で減圧される前の冷媒と、最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１に吸入される前の冷媒と、を熱交換する熱交換器である。

本実施形態の冷凍サイクル装置の圧縮機１１が駆動して冷凍サイクル装置に冷媒が循環する際には、サイクル内の冷媒状態は、図１６に示すような状態となる。内部熱交換器６０における熱交換によって、最上流蒸発器１４Ａへ流入する冷媒の乾き度を低減させ、液相冷媒の割合が高い冷媒状態とすることができる。図１６に示す破線は、内部熱交換器６０を設けない場合を示している。

本実施形態の冷却装置によれば、冷凍サイクル装置は、凝縮器１２から流出し減圧器１３で減圧される前の冷媒と最下流蒸発器１４Ｃから流出し圧縮機１１に吸入される前の冷媒とを熱交換する内部熱交換器６０を備えている。

これによると、減圧器１３で減圧する前の冷媒を、内部熱交換器６０の熱交換で冷却することができる。これにより、減圧器１３で減圧された後の冷媒の乾き度を上昇させることができる。したがって、複数の蒸発器１４に流入する冷媒を液相冷媒が豊富な冷媒とすることができる。

また、複数の蒸発器１４に流入する冷媒を液相冷媒の割合が大きい冷媒とすることで、複数の蒸発器１４内および複数の蒸発器１４同士を接続する冷媒配管１９内の圧力損失を減少させることができ、各蒸発器１４内の冷媒蒸発温度を互いに近似させ均一化することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記各実施形態では、蓄電池４を冷却するための蒸発器１４を３つ備える例について説明したが、蒸発器１４の数はこれに限定されるものではない。蒸発器１４は、車両に分散して搭載される蓄電池４の数に対応して、２つもしくは４つ以上であってもかまわない。

また、上記各実施形態では、蓄電池４および蒸発器１４を、車両キャビン下の車室外や貨物室の蓄電池収容凹部内に搭載する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１７に例示するように、複数の蓄電池４およびこれに対応する蒸発器１４Ａ〜１４Ｆを分散して搭載するものであってもよい。

例えば、図１８に示すように、蒸発器１４Ｄを、ボディ５の床板部５ａ上方の車室内（本例ではキャビン内）に配設するものであってもよい。蒸発器１４Ｄは、排気管６を配設する床板部５ａのトンネル天井部上面に配設されており、内燃機関から排気された直後の排ガスの影響により、床板部５ａのトンネル天井部上面は、例えば約１００℃となる。すなわち、蒸発器１４Ｄおよびこれが冷却する蓄電池４の搭載位置の環境温度は、例えば約１００℃となる。

また、例えば、図１９に示すように、蒸発器１４Ｅを、ボディ５の床板部５ａ上方の車室内（本例ではキャビン内）に配設するものであってもよい。蒸発器１４Ｅも、排気管６を配設する床板部５ａのトンネル天井部上面に配設されており、排気管６を流通する排ガスの影響により、床板部５ａのトンネル天井部上面は、例えば約６０℃となる。すなわち、蒸発器１４Ｅおよびこれが冷却する蓄電池４の搭載位置の環境温度は、例えば約６０℃となる。

また、例えば、図２０に示すように、蒸発器１４Ｆを、貨物室内に配設するものであってもよい。蒸発器１４Ｆおよびこれが冷却する蓄電池４の搭載位置の環境温度は、例えば外気温や日射の影響等により約２０〜６０℃となる。

このように、環境温度が異なる位置に分散して搭載された蓄電池４およびこれらを冷却する蒸発器１４Ａ〜１４Ｆを備える冷却装置であっても、複数の蓄電池４を良好に冷却することができる。

また、上記各実施形態では、全ての蓄電池４の環境温度が相互に異なる場合について説明したが、これに限定されるものではない。複数の蓄電池４のうち、少なくとも１つの蓄電池４が他の蓄電池４に対し車両使用時の環境温度が異なる位置に搭載されていれば、本発明を適用して有効である。

また、上記各実施形態では、蒸発器１４Ａ〜１４Ｃの全てを、環境温度が高い蒸発器１４ほど搭載位置が低くなるように配設していたが、これに限定されるものではない。冷媒流れにおいて隣り合う少なくとも一対の蒸発器１４において、環境温度が高い蒸発器１４ほど搭載位置が低くなるように配設するものであればよい。

また、上記各実施形態では、ハイブリッド車両に搭載された複数の蓄電池４を冷却する冷却装置について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車両は、電気自動車であってもかまわない。

１ 冷却装置
４ 蓄電池
１０ 冷凍サイクル装置
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器（冷媒放熱器）
１３ 減圧器（減圧手段）
１３Ａ 減圧器（減圧手段、第１減圧手段）
１４ 蒸発器
１４Ｃ 最下流蒸発器
５１ （減圧手段、第２減圧手段）

Claims (6)

1. 複数の蓄電池（４）と、
   圧縮機（１１）、冷媒放熱器（１２）、減圧手段（１３）、および、前記複数の蓄電池に対応して設けられた複数の蒸発器（１４）が環状に接続された冷凍サイクル装置（１０）と、を備え、
   前記複数の蒸発器を流通する冷媒が前記複数の蓄電池から吸熱して前記複数の蓄電池を冷却する冷却装置であって、
   前記複数の蓄電池は、車両（２）の異なる位置に分散して搭載されるとともに、
   前記複数の蓄電池のうち、少なくとも１つの前記蓄電池は他の前記蓄電池に対し車両使用時の環境温度が異なる位置に搭載されており、
   前記複数の蒸発器は、前記減圧手段で減圧した冷媒が順次流通するように直列に接続され、
   前記冷凍サイクル装置は、前記減圧手段で減圧されて気液二相状態となった冷媒が、前記複数の蒸発器のうち冷媒流れにおいて前記圧縮機に最も近い最下流蒸発器（１４Ｃ）から流出するまで気液二相状態を維持するように冷媒を循環させるものであり、
   冷媒配管（１９）を介して接続されて冷媒流れ方向において隣り合う前記蒸発器同士では、車両搭載位置の前記環境温度が高い前記蒸発器の方が、車両搭載位置の前記環境温度が低い前記蒸発器よりも、前記車両に搭載される高さが低くなっていることを特徴とする冷却装置。
2. 前記最下流蒸発器から流出し前記圧縮機が吸入する冷媒が流通する経路に設けられ、冷媒を気液分離して液相冷媒を蓄えるアキュムレータ（１７）を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記複数の蒸発器を含み、前記圧縮機、前記冷媒放熱器および前記減圧手段を含まない経路に冷媒を循環可能な冷媒循環路（４０）と、
   前記冷媒循環路に設けられ、液相冷媒を貯留可能な冷媒タンク（４１）と、
   前記冷媒循環路に冷媒を循環するポンプ手段（４２）と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記減圧手段は、第１減圧手段（１３Ａ）と、前記第１減圧手段で減圧され前記複数の蒸発器へ流入する前の冷媒を更に減圧する第２減圧手段（５１）と、を有し、
   前記第１減圧手段で減圧され前記第２減圧手段で減圧される前の冷媒と、前記最下流蒸発器から流出し前記圧縮機に吸入される前の冷媒と、を熱交換する内部熱交換器（５０）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の冷却装置。
5. 前記冷媒放熱器から流出し前記減圧手段で減圧される前の冷媒と、前記最下流蒸発器から流出し前記圧縮機に吸入される前の冷媒と、を熱交換する内部熱交換器（６０）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の冷却装置。
6. 前記複数の蒸発器に対して並列に設けられ、車室内へ吹き出す空気を冷却する空調用蒸発器（２４）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の冷却装置。

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