特許 7375699 電気装置用冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-30

(45)【発行日】2023-11-08

(54)【発明の名称】電気装置用冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 5/02 20060101AFI20231031BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/6569 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/663 20140101ALI20231031BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20231031BHJP

   F25B 41/42 20210101ALI20231031BHJP

   F25B 43/00 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

F25B5/02 C

H01M10/613

H01M10/6569

H01M10/6556

H01M10/647

H01M10/625

H01M10/663

F25B1/00 321L

F25B41/42

F25B43/00 E

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020123697

(22)【出願日】2020-07-20

(65)【公開番号】P2022020292

(43)【公開日】2022-02-01

【審査請求日】2022-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】森 大騎

(72)【発明者】

【氏名】榎島 史修

(72)【発明者】

【氏名】深沼 哲彦

【審査官】西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２３７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０７０１１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－４９１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１７３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５０－３１５６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００７９６３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５１５０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ５／０２

Ｆ２５Ｂ ４１／４０ － ４１／４８

Ｆ２５Ｂ ４３／００

Ｈ０１Ｍ １０／６０ － １０／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を圧縮してガス冷媒を吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された液冷媒を減圧する膨張弁と、
減圧された前記液冷媒が流れるとともに、電気装置と熱交換する並列接続された複数の蒸発器と、を有する冷凍サイクルを備え、
前記複数の蒸発器の下流と前記圧縮機の上流とを接続する排出通路を有し、
前記排出通路は、前記複数の蒸発器から排出された冷媒を合流させる合流部を備え、
前記合流部は、前記冷媒の液相と気相とを有し、
前記複数の蒸発器は、前記合流部の前記液相に接続され、
前記圧縮機は、前記合流部の前記気相に接続され、
前記排出通路における前記複数の蒸発器と前記合流部との間に位置する通路は、重力方向にて前記合流部の前記液相の液面高さ以下に配置される電気装置用冷却装置。

【請求項2】

前記複数の蒸発器は、第１蒸発器と第２蒸発器とを有し、
前記合流部は、前記第１蒸発器に連通する第１連通口と、前記第２蒸発器に連通する第２連通口と、前記合流部から前記圧縮機に向けて冷媒を排出する排出口と、を備え、
前記排出口の位置が、前記第１連通口及び前記第２連通口の位置より重力方向の上方である請求項１に記載の電気装置用冷却装置。

【請求項3】

前記合流部は、前記第１蒸発器と前記第２蒸発器とを跨ぐように延びており、
前記排出口は、前記合流部の延在方向において、前記第１連通口と前記第２連通口との間に位置する請求項２に記載の電気装置用冷却装置。

【請求項4】

前記排出通路における前記合流部よりも下流側の通路は、前記合流部に対して重力方向の上方に向かって延在している請求項２又は請求項３に記載の電気装置用冷却装置。

【請求項5】

前記第１連通口及び前記第２連通口は、前記合流部における重力方向の最下部に位置している請求項２～請求項４のいずれか一項に記載の電気装置用冷却装置。

【請求項6】

前記凝縮器の下流と前記複数の蒸発器の上流とを接続する供給通路を有し、
前記供給通路は、前記複数の蒸発器毎に設けられた分流通路と、
前記分流通路に前記液冷媒を分配する分配通路と、を備え、
前記膨張弁は、前記分流通路毎に設けられる請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の電気装置用冷却装置。

【請求項7】

前記合流部は、前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容し、且つ前記圧縮機への液冷媒の流出を阻止するアキュムレータである請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の電気装置用冷却装置。

【請求項8】

前記電気装置は電池モジュールであり、前記複数の蒸発器には、前記電池モジュールがそれぞれ配設される請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の電気装置用冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を有する冷凍サイクルを備えた電気装置用冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を有する冷凍サイクルを用いて、電気装置としての電池モジュールを冷却する電気装置用冷却装置として、例えば特許文献１が知られている。圧縮機は、冷媒を圧縮してガス冷媒を吐出する。凝縮器は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮する。膨張弁は、凝縮器で凝縮された液冷媒を減圧する。蒸発器には、膨張弁で減圧された液冷媒が流れるとともに、電池モジュールと熱交換する。そして、液冷媒と電池モジュールとの蒸発器を介した熱交換が行われて、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要となる潜熱によって、電池モジュールが冷却される。このような構成によれば、電池モジュールを冷却するための冷却回路を別途設ける必要が無く、既存の冷凍サイクルを利用して電池モジュールを冷却することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１５－５１５０９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、複数の電池モジュールを複数の蒸発器を用いて各々冷却することが考えられる。この場合、例えば、複数の蒸発器は、並列接続されている。このとき、例えば、並列接続された二つの蒸発器の一方を流れる液冷媒の流量と、並列接続された二つの蒸発器の他方を流れる液冷媒の流量とにばらつきが生じる場合がある。例えば、並列接続された二つの蒸発器の一方を流れる液冷媒の流量が、並列接続された二つの蒸発器の他方を流れる液冷媒の流量よりも少ない場合、並列接続された二つの蒸発器の一方の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまう虞がある。また、例えば、並列接続された二つの蒸発器の一方と熱交換する電池モジュールの発熱量が、並列接続された二つの蒸発器の他方と熱交換する電池モジュールの発熱量よりも大きい場合、並列接続された二つの蒸発器の一方の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまう虞がある。このように、例えば、並列接続された二つの蒸発器の一方の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまうと、その蒸発器と熱交換する電池モジュールにおける蒸発器の下流に対応する部位が、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要となる潜熱によって冷却されなくなるため、冷却性能が悪化してしまう。

【0005】

なお、このような課題は、電気装置用冷却装置の冷却対象が電池モジュールに限った課題ではなく、発熱をする電気装置が冷却対象であれば、電気装置用冷却装置として、同様な課題が生じる。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却性能を向上させることができる電気装置用冷却装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する電気装置用冷却装置は、冷媒を圧縮してガス冷媒を吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された液冷媒を減圧する膨張弁と、減圧された前記液冷媒が流れるとともに、電気装置と熱交換する並列接続された複数の蒸発器と、を有する冷凍サイクルを備え、前記複数の蒸発器の下流と前記圧縮機の上流とを接続する排出通路を有し、前記排出通路は、前記複数の蒸発器から排出された冷媒を合流させる合流部を備え、前記合流部は、前記冷媒の液相と気相とを有し、前記複数の蒸発器は、前記合流部の前記液相に接続され、前記圧縮機は、前記合流部の前記気相に接続され、前記排出通路における前記複数の蒸発器と前記合流部との間に位置する通路は、重力方向にて前記合流部の前記液相の液面高さ以下に配置される。

【0008】

例えば、並列接続された二つの蒸発器の一方を流れる液冷媒の流量が、並列接続された二つの蒸発器の他方を流れる液冷媒の流量よりも少ない場合を考える。また、例えば、並列接続された二つの蒸発器の一方と熱交換する電気装置の発熱量が、並列接続された二つの蒸発器の他方と熱交換する電気装置の発熱量よりも大きい場合を考える。このような場合、並列接続された二つの蒸発器の一方の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまう場合が考えられる。このとき、電気装置用冷却装置において、複数の蒸発器の下流と圧縮機の上流とを接続する排出通路は、複数の蒸発器から排出された冷媒を合流させる合流部を備え、複数の蒸発器は、合流部の液相に接続され、圧縮機は、合流部の気相に接続されている。そして、排出通路における複数の蒸発器と合流部との間に位置する通路は、重力方向で合流部の液相の液面高さ以下に配置されている。これによれば、例えば、並列接続された二つの蒸発器の他方から合流部へ流出した液冷媒が、並列接続された二つの蒸発器の一方に流入することで、並列接続された二つの蒸発器の一方と熱交換する電気装置における蒸発器の下流に対応する部位を、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要な潜熱によって冷却することができる。その結果として、冷却性能を向上させることができる。

【0009】

上記電気装置用冷却装置において、前記複数の蒸発器は、第１蒸発器と第２蒸発器とを有し、前記合流部は、前記第１蒸発器に連通する第１連通口と、前記第２蒸発器に連通する第２連通口と、前記合流部から前記圧縮機に向けて冷媒を排出する排出口と、を備え、前記排出口の位置が、前記第１連通口及び前記第２連通口の位置より重力方向の上方であるとよい。

【0010】

例えば、第１蒸発器の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまったとする。このとき、排出口の位置が、第１連通口及び第２連通口の位置より重力方向の上方である。したがって、例えば、第２蒸発器から第２連通口へ流出した液冷媒が、排出口よりも第１連通口に向けて流れ易くなるため、合流部の液冷媒が第１連通口を介して第１蒸発器に流入し易くなる。よって、合流部の液冷媒が、第１連通口を介して第１蒸発器に流入することで、第１蒸発器と熱交換する電気装置における第１蒸発器の下流に対応する部位を、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要な潜熱によって冷却することができ、冷却性能をさらに向上させることができる。

【0011】

上記電気装置用冷却装置において、前記合流部は、前記第１蒸発器と前記第２蒸発器とを跨ぐように延びており、前記排出口は、前記合流部の延在方向において、前記第１連通口と前記第２連通口との間に位置するとよい。

【0012】

これによれば、例えば、排出口が、合流部の延在方向において、第１連通口及び第２連通口の一方寄りに位置している場合に比べると、第１連通口及び第２連通口それぞれからの冷媒が、排出口に効率良く流入する。したがって、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

【0013】

上記電気装置用冷却装置において、前記排出通路における前記合流部よりも下流側の通路は、前記合流部に対して重力方向の上方に向かって延在しているとよい。
これによれば、例えば、排出通路における合流部よりも下流側の通路が、合流部に対して水平方向に向かって延在している場合に比べると、電気装置用冷却装置における水平方向への体格を小さくすることができる。

【0014】

上記電気装置用冷却装置において、前記第１連通口及び前記第２連通口は、前記合流部における重力方向の最下部に位置しているとよい。
これによれば、例えば、第１蒸発器の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまったとしても、第２蒸発器から第２連通口へ流出した液冷媒が、第１連通口を介して第１蒸発器に流入し易くなるため、冷却性能をさらに向上させることができる。

【0015】

上記電気装置用冷却装置において、前記凝縮器の下流と前記複数の蒸発器の上流とを接続する供給通路を有し、前記供給通路は、前記複数の蒸発器毎に設けられた分流通路と、前記分流通路に前記液冷媒を分配する分配通路と、を備え、前記膨張弁は、前記分流通路毎に設けられるとよい。

【0016】

例えば、分配配管に膨張弁を設けて、分配配管に流れる液冷媒を膨張弁によって減圧して、分配配管によって減圧した液冷媒を分流通路毎に分配する場合を考える。この場合、分配配管から分流通路毎に減圧した液冷媒が分配される際に、減圧した液冷媒中に含まれるガス冷媒の流れの影響を受けて、液冷媒が分配配管から分流通路毎に均等に分配され難くなってしまう虞がある。すると、各蒸発器に流れる液冷媒の流量にばらつきが生じてしまう。

【0017】

そこで、凝縮器で凝縮されて液化した液冷媒を分配配管から分流通路毎に分配した後、分流通路毎に設けられる膨張弁によって液冷媒を減圧するようにした。これによれば、各蒸発器に流れる液冷媒の流量のばらつきを抑えることができる。

【0018】

上記電気装置用温調装置において、前記合流部は、前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容し、且つ前記圧縮機への液冷媒の流出を阻止するアキュムレータであるとよい。
これによれば、冷凍サイクルにおいて、合流部とは別にアキュムレータを設ける必要が無いため、構成を簡素化することができる。

【0019】

上記電気装置用冷却装置において、前記電気装置は電池モジュールであり、前記複数の蒸発器には、前記電池モジュールがそれぞれ配設されるとよい。
電池モジュールは、電気装置用冷却装置の冷却対象である電気装置として好適である。

【発明の効果】

【0020】

この発明によれば、冷却性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態における電池用冷却装置を模式的に示す平面図。

【図2】第１蒸発器、第２蒸発器及び接続配管の周辺を示す模式図。

【図3】電池用冷却装置の一部分を破断して示す断面図。

【図4】別の実施形態における電池用冷却装置の一部分を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、電気装置用冷却装置を電気装置としての電池モジュールを冷却する電池用冷却装置に具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。本実施形態の電池用冷却装置は、例えば、車両に搭載されている。

【0023】

図１に示すように、電池用冷却装置１０は、冷凍サイクル１１を備えている。電池用冷却装置１０は、冷凍サイクル１１を用いて、複数の電池モジュール２０を冷却する。電池モジュール２０は、電池セルである角型電池２０ａを複数有している。電池モジュール２０は、各角型電池２０ａの厚み方向がそれぞれ一致した状態で各角型電池２０ａが互いに並設されることにより構成されている。各角型電池２０ａは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。

【0024】

複数の電池モジュール２０は、複数の第１電池モジュール２１、及び複数の第２電池モジュール２２を含む。各第１電池モジュール２１及び各第２電池モジュール２２は、各電池モジュール２０の角型電池２０ａの並設方向に対して直交する方向に交互に並んで配置されている。そして、各第１電池モジュール２１及び各第２電池モジュール２２が、例えば、図示しないハウジング内に収容されることにより、１つの電池パックとしてパッケージ化されている。

【0025】

冷凍サイクル１１は、圧縮機１２、凝縮器１３、膨張弁１４、複数の蒸発器１５、及びアキュムレータ１６を有している。圧縮機１２は、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。凝縮器１３は、圧縮機１２から吐出されたガス冷媒を凝縮する。膨張弁１４は、凝縮器１３で凝縮されて液化した高温高圧の液冷媒を減圧して低温低圧の気液二相冷媒にする。蒸発器１５には、気液二相冷媒が流れる。したがって、蒸発器１５には、減圧された液冷媒が流れる。アキュムレータ１６は、圧縮機１２へのガス冷媒の流出を許容し、且つ圧縮機１２への液冷媒の流出を阻止する。

【0026】

圧縮機１２と凝縮器１３とは第１配管１７によって接続されている。第１配管１７の一端は、圧縮機１２の吐出口１２ａに接続されている。圧縮機１２の吐出口１２ａは、圧縮機１２の下流側の端部である。第１配管１７の他端は、凝縮器１３の入口１３ａに接続されている。凝縮器１３の入口１３ａは、凝縮器１３の上流側の端部である。

【0027】

複数の蒸発器１５は、第１電池モジュール２１と熱的に結合される第１蒸発器３１と、第２電池モジュール２２と熱的に結合される第２蒸発器３２と、を有している。したがって、複数の蒸発器１５は、電池モジュール２０と熱交換する。電池用冷却装置１０は、各第１電池モジュール２１に対応して第１蒸発器３１を１つずつ有するとともに、各第２電池モジュール２２に対応して第２蒸発器３２を１つずつ有している。したがって、複数の蒸発器１５には、電池モジュール２０がそれぞれ配設されている。各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２は、各第１電池モジュール２１及び各第２電池モジュール２２の並設方向に交互に並んで配置されている。したがって、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２の並設方向は、各第１電池モジュール２１及び各第２電池モジュール２２の並設方向に一致している。

【0028】

各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２は、扁平長四角筒状である。各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２は全て同一形状である。したがって、各第１蒸発器３１の流路断面積と各第２蒸発器３２の流路断面積とは同じである。各第１蒸発器３１の長手方向の両端部は、開口している。各第１蒸発器３１の長手方向の一方の開口は、各第１蒸発器３１の入口３１ａである。各第１蒸発器３１の入口３１ａは、各第１蒸発器３１の上流側の端部である。各第１蒸発器３１の長手方向の他方の開口は、各第１蒸発器３１の出口３１ｂである。各第１蒸発器３１の出口３１ｂは、各第１蒸発器３１の下流側の端部である。各第２蒸発器３２の長手方向の両端部は、開口している。各第２蒸発器３２の長手方向の一方の開口は、各第２蒸発器３２の入口３２ａである。各第２蒸発器３２の入口３２ａは、各第２蒸発器３２の上流側の端部である。各第２蒸発器３２の長手方向の他方の開口は、各第２蒸発器３２の出口３２ｂである。各第２蒸発器３２の出口３２ｂは、各第２蒸発器３２の下流側の端部である。

【0029】

各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２は、各々の長手方向が各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２の並設方向に対して直交する方向となるようにそれぞれ配置されている。各第１蒸発器３１の入口３１ａ及び各第２蒸発器３２の入口３２ａは、各々の長手方向の一方に位置している。各第１蒸発器３１の出口３１ｂ及び各第２蒸発器３２の出口３２ｂは、各々の長手方向の他方に位置している。

【0030】

電池用冷却装置１０は、凝縮器１３の出口１３ｂと各第１蒸発器３１の入口３１ａ及び各第２蒸発器３２の入口３２ａとを接続する供給通路４０を有している。凝縮器１３の出口１３ｂは、凝縮器１３の下流側の端部である。したがって、供給通路４０は、凝縮器１３の下流と複数の蒸発器１５の上流とを接続する。よって、複数の蒸発器１５は、並列接続されている。第１蒸発器３１は、並列接続された二つの蒸発器１５の一方であり、第２蒸発器３２は、並列接続された二つの蒸発器１５の他方である。

【0031】

供給通路４０は、複数の第１蒸発器３１毎に設けられた第１供給配管４１と、複数の第２蒸発器３２毎に設けられた第２供給配管４２と、を備えている。したがって、各第１供給配管４１及び各第２供給配管４２は、複数の蒸発器１５毎に設けられた分流通路４０Ａである。各第１供給配管４１は、各第１蒸発器３１の入口３１ａに接続されている。各第２供給配管４２は、各第２蒸発器３２の入口３２ａに接続されている。

【0032】

また、供給通路４０は、分流通路４０Ａに液冷媒を分配する分配通路としての分配配管４３を備えている。分配配管４３は、各第１供給配管４１及び各第２供給配管４２に接続されている。分配配管４３の一端は、凝縮器１３の出口１３ｂに接続されている。分配配管４３の他端は閉塞している。分配配管４３は、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２に対して、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２の並設方向に延びている。

【0033】

各第１供給配管４１の一端は、分配配管４３の途中にそれぞれ接続されている。各第２供給配管４２の一端は、分配配管４３の途中にそれぞれ接続されている。各第１供給配管４１の一端における分配配管４３に対する接続箇所、及び各第２供給配管４２の一端における分配配管４３に対する接続箇所は、分配配管４３の一端から他端にかけて交互に並んだ状態で一定の間隔をあけて配置されている。各第１供給配管４１の他端は、各第１蒸発器３１の入口３１ａに接続されている。各第２供給配管４２の他端は、各第２蒸発器３２の入口３２ａに接続されている。

【0034】

膨張弁１４は、各第１供給配管４１に設けられる第１膨張弁５１と、各第２供給配管４２に設けられる第２膨張弁５２と、を含む。したがって、膨張弁１４は、分流通路４０Ａ毎に設けられている。各第１膨張弁５１は、各第１供給配管４１の一部の流路断面積を小さくしたオリフィスである。したがって、各第１膨張弁５１は、固定絞りである。各第１膨張弁５１の流路断面積はそれぞれ同じである。各第２膨張弁５２は、各第２供給配管４２の一部の流路断面積を小さくしたオリフィスである。したがって、各第２膨張弁５２は、固定絞りである。各第２膨張弁５２の流路断面積はそれぞれ同じである。各第１膨張弁５１の流路断面積と各第２膨張弁５２の流路断面積とは同じである。

【0035】

各第１蒸発器３１の入口３１ａは、各第１供給配管４１及び分配配管４３を介して凝縮器１３に接続されている。したがって、各第１蒸発器３１の入口３１ａは、各第１膨張弁５１を介して凝縮器１３にそれぞれ接続されている。各第２蒸発器３２の入口３２ａは、各第２供給配管４２及び分配配管４３を介して凝縮器１３に接続されている。したがって、各第２蒸発器３２の入口３２ａは、各第２膨張弁５２を介して凝縮器１３にそれぞれ接続されている。

【0036】

図２に示すように、複数の第１蒸発器３１及び複数の第２蒸発器３２のうち、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２の並設方向で隣り合う第１蒸発器３１の出口３１ｂと第２蒸発器３２の出口３２ｂとは、接続配管３３によって接続されている。したがって、電池用冷却装置１０は、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２の並設方向で隣り合う第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とに対応して接続配管３３を１つずつ備えている。各接続配管３３の内部は、第１蒸発器３１及び第２蒸発器３２から排出された冷媒を合流させる合流部６０である。したがって、合流部６０は、複数の蒸発器１５から排出された冷媒を合流させる。

【0037】

各接続配管３３は、円筒状である。接続配管３３の両端はそれぞれ閉塞している。各接続配管３３の合流部６０は、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２に対して、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２の並設方向に延びている。各第１蒸発器３１の出口３１ｂは、各接続配管３３における一端寄りの部位に接続されている。各第２蒸発器３２の出口３２ｂは、各接続配管３３における他端寄りの部位に接続されている。したがって、合流部６０は、第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とを跨ぐように延びている。合流部６０の延在方向は、接続配管３３の軸方向である。

【0038】

図３に示すように、各第１蒸発器３１の厚み方向の一方に位置する第１外面３１１、及び各第２蒸発器３２の厚み方向の一方に位置する第１外面３２１は、各接続配管３３の外周面３３ａに対して接線方向にそれぞれ延びている。そして、電池用冷却装置１０は、各第１蒸発器３１の第１外面３１１、及び各第２蒸発器３２の第１外面３２１が、各第１蒸発器３１の厚み方向の他方に位置する第２外面３１２、及び各第２蒸発器３２の厚み方向の他方に位置する第２外面３２２よりも重力方向の下側に位置するように車両に搭載されている。

【0039】

各第１供給配管４１は、各第１蒸発器３１の入口３１ａから各第１蒸発器３１の入口３１ａの配置面に対して重力方向の上方に延びている。各第２供給配管４２は、各第２蒸発器３２の入口３２ａから各第２蒸発器３２の入口３２ａの配置面に対して重力方向の上方に延びている。分配配管４３は、各第１供給配管４１及び各第２供給配管４２に対して重力方向の上方に設けられている。

【0040】

各接続配管３３の合流部６０は、各第１蒸発器３１の出口３１ｂに連通する第１連通口６１と、各第２蒸発器３２の出口３２ｂに連通する第２連通口６２と、をそれぞれ備えている。各第１連通口６１及び各第２連通口６２は、各接続配管３３の合流部６０における重力方向の最下部に位置している。また、各接続配管３３には、各第１連通口６１と各第１蒸発器３１の出口３１ｂとを接続する第１接続通路３３１と、各第２連通口６２と各第２蒸発器３２の出口３２ｂとを接続する第２接続通路３３２と、が形成されている。したがって、各第１蒸発器３１の出口３１ｂは、第１接続通路３３１を介して合流部６０に連通している。また、各第２蒸発器３２の出口３２ｂは、第２接続通路３３２を介して合流部６０に連通している。

【0041】

各第１蒸発器３１の第２外面３１２、及び各第２蒸発器３２の第２外面３２２は、同一平面上に位置している。したがって、各第１蒸発器３１の第２外面３１２、及び各第２蒸発器３２の第２外面３２２は、重力方向でそれぞれ同じ高さに位置している。各第１蒸発器３１の第２外面３１２には、各第１電池モジュール２１が載置されている。これにより、各第１蒸発器３１の第２外面３１２と各第１電池モジュール２１とは熱的に結合されている。各第２蒸発器３２の第２外面３２２には、各第２電池モジュール２２が載置されている。これにより、各第２蒸発器３２の第２外面３２２と各第２電池モジュール２２とは熱的に結合されている。

【0042】

各接続配管３３の合流部６０は、排出口６３を備えている。排出口６３は、合流部６０から圧縮機１２に向けて冷媒を排出する。排出口６３は、合流部６０の延在方向において、第１連通口６１と第２連通口６２との間に位置している。排出口６３は、各接続配管３３を軸方向から見たときに、各第１蒸発器３１の第１外面３１１、及び各第２蒸発器３２の第１外面３２１における各接続配管３３の外周面３３ａとの接続位置に対して、接続配管３３の軸線を挟んで反対側に配置されている。よって、排出口６３は、合流部６０における重力方向の最上部に位置している。したがって、排出口６３の位置は、第１連通口６１及び第２連通口６２の位置よりも重力方向の上方である。

【0043】

電池用冷却装置１０は、複数の排出配管３４、及び集合配管３５を有している。集合配管３５は、例えば、円筒状である。集合配管３５は、各接続配管３３と平行に延びている。また、各接続配管３３には、排出口６３に連通する連通通路３３ｈが形成されている。各排出配管３４の一端は、各接続配管３３の連通通路３３ｈにそれぞれ接続されている。各排出配管３４は、各接続配管３３の連通通路３３ｈから真っ直ぐに延びている。各排出配管３４は、各接続配管３３の連通通路３３ｈから重力方向の上方に延びている。各排出配管３４の他端は、集合配管３５に接続されている。

【0044】

図１に示すように、集合配管３５の一端は、アキュムレータ１６の入口１６ａに接続されている。集合配管３５の他端は閉塞している。また、アキュムレータ１６と圧縮機１２とは第２配管１８によって接続されている。第２配管１８の一端は、アキュムレータ１６の出口１６ｂに接続されている。第２配管１８の他端は、圧縮機１２の吸入口１２ｂに接続されている。圧縮機１２の吸入口１２ｂは、圧縮機１２の上流側の端部である。

【0045】

第１接続通路３３１、第２接続通路３３２、合流部６０、連通通路３３ｈ、排出配管３４、集合配管３５、アキュムレータ１６の内部、及び第２配管１８は、複数の蒸発器１５の下流と圧縮機１２の上流とを接続する排出通路６４を構成している。したがって、電池用冷却装置１０は、排出通路６４を有し、排出通路６４は、合流部６０を備えている。

【0046】

図３に示すように、連通通路３３ｈ及び排出配管３４は、排出通路６４における合流部６０よりも下流側の通路であり、合流部６０に対して重力方向の上方に向かって延在している。第１接続通路３３１及び第２接続通路３３２は、排出通路６４における複数の蒸発器１５と合流部６０との間に位置する通路である。合流部６０は、冷媒の液相６５と気相６６とを有している。第１接続通路３３１及び第２接続通路３３２は、合流部６０の液相６５に接続されている。したがって、第１蒸発器３１は、第１接続通路３３１を介して合流部６０の液相６５に接続されるとともに、第２蒸発器３２は、第２接続通路３３２を介して合流部６０の液相６５に接続されている。よって、複数の蒸発器１５は、合流部６０の液相６５に接続されている。第１接続通路３３１及び第２接続通路３３２は、重力方向にて合流部６０の液相６５の液面高さＨ１以下に配置されている。また、連通通路３３ｈは、合流部６０の気相６６に接続されている。したがって、圧縮機１２は、合流部６０の気相６６に接続されている。

【0047】

次に、本実施形態の作用について説明する。
圧縮機１２の吐出口１２ａから第１配管１７へ吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１配管１７及び凝縮器１３の入口１３ａを介して凝縮器１３に供給される。凝縮器１３に供給されたガス冷媒は、外気との凝縮器１３を介した熱交換が行われることにより凝縮されて液化する。凝縮器１３で凝縮されて液化した高温高圧の液冷媒は、凝縮器１３の出口１３ｂから分配配管４３に排出され、分配配管４３内を流れる。そして、分配配管４３内を流れる液冷媒は、各第１供給配管４１と各第２供給配管４２とに分配される。したがって、分配配管４３は、凝縮器１３で凝縮されて液化した液冷媒が流れるとともに各第１供給配管４１と各第２供給配管４２とに液冷媒を分配する。

【0048】

各第１供給配管４１を流れる高温高圧の液冷媒は、各第１膨張弁５１を通過する際にそれぞれ減圧される。減圧された液冷媒にはガス冷媒が含まれ、低温低圧の気液二相冷媒になっている。各第１供給配管４１を流れる気液二相冷媒は、各第１蒸発器３１の入口３１ａを介して各第１蒸発器３１の内部を流れる。また、各第２供給配管４２を流れる高温高圧の液冷媒は、各第２膨張弁５２を通過する際にそれぞれ減圧され、低温低圧の気液二相冷媒になる。各第２供給配管４２を流れる気液二相冷媒は、各第２蒸発器３２の入口３２ａを介して各第２蒸発器３２の内部を流れる。

【0049】

そして、各第１蒸発器３１の内部を流れる気液二相冷媒と各第１電池モジュール２１との各第１蒸発器３１を介した熱交換が行われて、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要となる潜熱によって、各第１電池モジュール２１が冷却される。また、各第２蒸発器３２の内部を流れる気液二相冷媒と各第２電池モジュール２２との各第２蒸発器３２を介した熱交換が行われて、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要となる潜熱によって、各第２電池モジュール２２が冷却される。

【0050】

各第１蒸発器３１の内部を通過した気液二相冷媒は、各第１蒸発器３１の出口３１ｂを介して各接続配管３３の合流部６０に流出する。また、各第２蒸発器３２の内部を通過した気液二相冷媒は、各第２蒸発器３２の出口３２ｂを介して各接続配管３３の合流部６０に流出する。したがって、合流部６０は、冷媒の液相６５と気相６６とを有している。なお、各第１膨張弁５１及び各第２膨張弁５２は、各接続配管３３に気液二相冷媒が少なくとも流れる状態となるように、流路断面積がそれぞれ予め調整されている。

【0051】

そして、各接続配管３３の合流部６０に流出した気液二相冷媒は、各排出配管３４、集合配管３５、及びアキュムレータ１６の入口１６ａを介してアキュムレータ１６の内部に供給され、アキュムレータ１６内において液冷媒とガス冷媒とに分離される。アキュムレータ１６内の液冷媒は、アキュムレータ１６内に貯留される。一方で、アキュムレータ１６内のガス冷媒は、アキュムレータ１６の出口１６ｂを介して第２配管１８に排出されるとともに第２配管１８及び圧縮機１２の吸入口１２ｂを介して圧縮機１２に吸入される。したがって、各排出配管３４は、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２それぞれを通過した冷媒を圧縮機１２に向けて排出する。

【0052】

ところで、第１蒸発器３１の内部を流れる気液二相冷媒中に含まれる液冷媒の流量と、第２蒸発器３２の内部を流れる気液二相冷媒中に含まれる液冷媒の流量とにばらつきが生じる場合がある。ここで、例えば、第１蒸発器３１の内部を流れる気液二相冷媒中に含まれる液冷媒の流量が、第２蒸発器３２の内部を流れる気液二相冷媒中に含まれる液冷媒の流量よりも少ない場合を考える。この場合、気液二相冷媒と第１電池モジュール２１との第１蒸発器３１を介した熱交換が行われることにより、図２において破線の矢印で示すように、第１蒸発器３１の下流である第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近で液冷媒が蒸発し切ってしまう虞がある。また、例えば、第１電池モジュール２１の発熱量が第２電池モジュール２２の発熱量よりも大きい場合、気液二相冷媒と第１電池モジュール２１との第１蒸発器３１を介した熱交換が行われることにより、第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近で液冷媒が蒸発し切ってしまう虞がある。

【0053】

このとき、第１接続通路３３１及び第２接続通路３３２は、重力方向にて合流部６０の液相６５の液面高さＨ１以下に配置されている。よって、図２において実線の矢印で示すように、第２蒸発器３２の出口３２ｂから合流部６０へ流出した液冷媒が、第１蒸発器３１の出口３１ｂに流入可能になっている。したがって、各接続配管３３の合流部６０は、第１蒸発器３１及び第２蒸発器３２の一方の出口３１ｂ，３２ｂから流出した液冷媒を、第１蒸発器３１及び第２蒸発器３２の他方の出口３１ｂ，３２ｂに流入可能とする。そして、第２蒸発器３２の出口３２ｂから合流部６０へ流出した液冷媒が、第１蒸発器３１の出口３１ｂに流入することで、第１電池モジュール２１における第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近に対応する部位が、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要な潜熱によって冷却される。よって、第１電池モジュール２１における第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近に対応する部位での温度上昇が抑制され、第１電池モジュール２１全体での温度分布のばらつきが抑制される。その結果として、第１電池モジュール２１の性能の低下が抑制される。

【0054】

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）電池用冷却装置１０において、複数の蒸発器１５の下流と圧縮機１２の上流とを接続する排出通路６４は、複数の蒸発器１５から排出された冷媒を合流させる合流部６０を備え、複数の蒸発器１５は、合流部６０の液相６５に接続され、圧縮機１２は、合流部６０の気相に接続されている。そして、排出通路６４における複数の蒸発器１５と合流部６０との間に位置する通路は、重力方向で合流部６０の液相６５の液面高さＨ１以下に配置されている。例えば、第１蒸発器３１を流れる気液二相冷媒中に含まれる液冷媒の流量が、第２蒸発器３２を流れる気液二相冷媒中に含まれる液冷媒の流量よりも少なかったり、第１電池モジュール２１の発熱量が第２電池モジュール２２の発熱量よりも大きかったりする場合を考える。この場合、気液二相冷媒と第１電池モジュール２１との第１蒸発器３１を介した熱交換が行われることにより、第１蒸発器３１の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまう場合が考えられる。この場合であっても、例えば、第２蒸発器３２の出口３２ｂから合流部６０へ流出した液冷媒が、第１蒸発器３１の出口３１ｂに流入することで、第１電池モジュール２１における第１蒸発器３１の下流に対応する部位を、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要な潜熱によって冷却することができ、冷却性能を向上させることができる。

【0055】

（２）例えば、気液二相冷媒と第１電池モジュール２１との第１蒸発器３１を介した熱交換が行われることにより、第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近で液冷媒が蒸発し切ってしまったとする。このとき、排出口６３の位置が、第１連通口６１及び第２連通口６２の位置より重力方向の上方である。したがって、例えば、第２蒸発器３２の出口３２ｂから第２連通口６２へ流出した液冷媒が、排出口６３よりも第１連通口６１に向けて流れ易くなるため、合流部６０の液冷媒が第１連通口６１を介して第１蒸発器３１の出口３１ｂに流入し易くなる。よって、合流部６０の液冷媒が、第１連通口６１を介して第１蒸発器３１の出口３１ｂに流入することで、第１電池モジュール２１における第１蒸発器３１の下流に対応する部位を、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要な潜熱によって冷却することができ、冷却性能をさらに向上させることができる。

【0056】

（３）排出口６３は、合流部６０の延在方向において、第１連通口６１と第２連通口６２との間に位置している。これによれば、例えば、排出口６３が、合流部６０の延在方向において、第１連通口６１及び第２連通口６２の一方寄りに位置している場合に比べると、第１連通口６１及び第２連通口６２それぞれからの気液二相冷媒が、排出口６３に効率良く流入する。したがって、冷凍サイクル１１の効率を向上させることができる。

【0057】

（４）排出通路６４における合流部６０よりも下流側の通路は、合流部６０に対して重力方向の上方に向かって延在している。これによれば、例えば、排出通路６４における合流部６０よりも下流側の通路が、合流部６０に対して水平方向に向かって延在している場合に比べると、電池用冷却装置１０における水平方向への体格を小さくすることができる。

【0058】

（５）第１連通口６１及び第２連通口６２は、合流部６０における重力方向の最下部に位置している。これによれば、例えば、第１蒸発器３１の下流で液冷媒が蒸発し切ってしまったとしても、第２蒸発器３２から第２連通口６２へ流出した液冷媒が、第１連通口６１を介して第１蒸発器３１に流入し易くなるため、冷却性能をさらに向上させることができる。

【0059】

（６）例えば、分配配管４３に膨張弁を設けて、分配配管４３に流れる液冷媒を膨張弁によって減圧して、分配配管４３によって減圧した液冷媒を分流通路４０Ａ毎に分配する場合を考える。この場合、分配配管４３から分流通路４０Ａ毎に液冷媒が分配される際に、減圧した液冷媒中に含まれるガス冷媒の流れの影響を受けて、液冷媒が分配配管４３から分流通路４０Ａ毎に均等に分配され難くなってしまう虞がある。すると、各蒸発器１５に流れる液冷媒の流量にばらつきが生じてしまう。

【0060】

そこで、凝縮器１３で凝縮されて液化した液冷媒を分配配管４３から分流通路４０Ａ毎に分配した後、分流通路４０Ａ毎に設けられる膨張弁１４によって液冷媒を減圧するようにした。これによれば、各蒸発器１５に流れる液冷媒の流量のばらつきを抑えることができる。

【0061】

（７）本実施形態の電池用冷却装置１０によれば、第１電池モジュール２１及び第２電池モジュール２２を好適に冷却することができる。したがって、電池モジュール２０は、電気装置用冷却装置の冷却対象である電気装置として好適である。

【0062】

（８）例えば、第２蒸発器３２の出口３２ｂから合流部６０へ流出した液冷媒が、第１蒸発器３１の出口３１ｂに流入することで、第１電池モジュール２１における第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近に対応する部位を、液冷媒がガス冷媒に変化するときに必要な潜熱によって冷却することができる。したがって、第１電池モジュール２１における第１蒸発器３１の出口３１ｂ付近に対応する部位での温度上昇を抑制することができるため、第１電池モジュール２１全体での温度分布のばらつきが抑制される。その結果として、第１電池モジュール２１の性能の低下を抑制することができる。

【0063】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0064】

○ 図４に示すように、合流部６０が、圧縮機１２へのガス冷媒の流出を許容し、且つ圧縮機１２への液冷媒の流出を阻止するアキュムレータであってもよい。この場合、合流部６０には、合流部６０に流入する気液二相冷媒に含まれる液冷媒及びガス冷媒のうち、液冷媒が圧縮機１２に向けて流出しないように液冷媒を合流部６０に貯留可能な容積が予め確保されている。合流部６０は、例えば、図４に示すような四角箱状である。このような構成であれば、アキュムレータ１６を削除してもよい。これによれば、冷凍サイクル１１において、合流部６０とは別にアキュムレータを設ける必要が無いため、構成を簡素化することができる。

【0065】

○ 実施形態において、電池用冷却装置１０は、例えば、分配配管４３に膨張弁を設けて、分配配管４３に流れる液冷媒を膨張弁によって減圧して、分配配管４３によって減圧した液冷媒を第１供給配管４１と第２供給配管４２とに分配する構成であってもよい。要は、電池用冷却装置１０は、第１蒸発器３１の入口３１ａ、及び第２蒸発器３２の入口３２ａが、膨張弁を介して凝縮器１３にそれぞれ接続されている構成であればよい。

【0066】

○ 実施形態において、各第１膨張弁５１及び各第２膨張弁５２が、例えば、流路断面積を調整可能な可変絞りであってもよい。この場合、接続配管３３に気液二相冷媒が少なくとも流れる状態となるように、各第１膨張弁５１及び各第２膨張弁５２の流路断面積を調整する必要がある。

【0067】

○ 実施形態において、第１連通口６１及び第２連通口６２は、合流部６０における重力方向の最下部に位置していなくてもよい。要は、排出通路６４における複数の蒸発器１５と合流部６０との間に位置する通路が、重力方向で合流部６０の液相６５の液面高さＨ１以下に配置されていればよい。

【0068】

○ 実施形態において、合流部６０に、例えば、第１蒸発器３１がさらに１つ接続されていてもよい。要は、合流部６０は、複数の蒸発器１５から排出された冷媒を合流させるものであればよく、合流部６０には、第１蒸発器３１が２つ以上接続されていてもよいし、第２蒸発器３２が２つ以上接続されていてもよい。

【0069】

○ 実施形態において、排出口６３の位置が、第１連通口６１及び第２連通口６２の位置より重力方向の上方でなくてもよく、例えば、排出口６３の位置と第１連通口６１及び第２連通口６２の位置とが同じ高さであってもよいし、排出口６３の位置が、第１連通口６１及び第２連通口６２の位置よりも低くてもよい。

【0070】

○ 実施形態において、例えば、排出口６３が、合流部６０の延在方向において、第１連通口６１及び第２連通口６２の一方寄りに位置していてもよい。
○ 実施形態において、排出通路６４における合流部６０よりも下流側の通路が、合流部６０に対して、例えば、水平方向に向かって延在していてもよい。

【0071】

○ 実施形態において、各第１供給配管４１が、各第１蒸発器３１の入口３１ａから各第１蒸発器３１の長手方向に延びており、各第２供給配管４２が、各第２蒸発器３２の入口３２ａから各第２蒸発器３２の長手方向に延びていてもよい。この場合、分配配管４３は、各第１供給配管４１及び各第２供給配管４２の延在方向において、各第１供給配管４１及び各第２供給配管４２に対して、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２とは反対側に設けられている。

【0072】

○ 実施形態において、各第１蒸発器３１及び各第２蒸発器３２それぞれの形状は、特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、電気装置は、電池モジュール２０に限定されるものではない。例えば、電気装置として、車載用の電力変換装置やモータ等を対象としてもよい。要は、電気装置用冷却装置としては、発熱をする電気装置が冷却対象であればよく、電池用冷却装置１０に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0073】

１０…電気装置用冷却装置である電池用冷却装置、１１…冷凍サイクル、１２…圧縮機、１３…凝縮器、１４…膨張弁、１５…蒸発器、２０…電気装置である電池モジュール、３１…第１蒸発器、３２…第２蒸発器、４０…供給通路、４０Ａ…分流通路、４３…分配通路としての分配配管、６０…合流部、６１…第１連通口、６２…第２連通口、６３…排出口、６４…排出通路、６５…液相、６６…気相。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】