特許 7376415 冷却器

(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】冷却器

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6569 20140101AFI20231031BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 10/652 20140101ALI20231031BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20231031BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20231031BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6569

H01M10/613

H01M10/6556

H01M10/625

H01M10/647

H01M10/652

H01M50/204 401H

H01M50/209

H01M50/249

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020070622

(22)【出願日】2020-04-09

(65)【公開番号】P2021168245

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雄介

(72)【発明者】

【氏名】東福寺 智子

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝佳

(72)【発明者】

【氏名】清水 肇

(72)【発明者】

【氏名】刑部 友敬

(72)【発明者】

【氏名】江川 太一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 史哉

【審査官】宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０７０１１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２８２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１９７７５９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ１０／５２－１０／６６７

Ｈ０１Ｍ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルを配列させて構成した組電池と作動流体との熱交換により前記作動流体を蒸発させることによって、前記組電池を冷却する冷却器であって、
前記作動流体の流れ方向にて上流端と下流端とを有し、互いに並列に延びる複数の蒸発流路と、
前記複数の蒸発流路の前記上流端が連通され、電池セル配列方向の一方側に設けられた流入口から流入した液相の前記作動流体を、前記複数の蒸発流路へ供給する供給流路と、
前記複数の蒸発流路の前記下流端が連通され、前記複数の蒸発流路から流入した前記作動流体を、前記電池セル配列方向の他方側に設けられた流出口から流出させる流出流路と、
が形成されており、
前記電池セル配列方向に沿って前記蒸発流路に設けられ、各々が前記蒸発流路を仕切る複数の仕切り壁部を備え、
前記流出流路は、前記供給流路よりも上方に配置されており、
前記仕切り壁部の少なくとも一部分は、前記流出流路側が前記供給流路側よりも前記電池セル配列方向の一方側に位置するように、前記電池セル配列方向に対して傾斜した向きに延在していることを特徴とする冷却器。

【請求項2】

前記冷却器は、互いの対向する面に前記複数の仕切り壁部がそれぞれ設けられ、複数箇所にて接合された一対の金属板を有しており、
前記複数箇所には、前記一対の金属板の互いの前記仕切り壁部を接合した接合部が含まれることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。

【請求項3】

前記接合部の長手方向の端部は中央部よりも太く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、作動流体の沸騰及び凝縮作用によって、複数の電池セルが配列されて構成された組電池を冷却する冷却装置としての機器温調装置が開示されている。この機器温調装置は、凝縮器と蒸発器とを備えている。凝縮器は、蒸発器よりも高い位置に配置されており、蒸発器の下部に液相の作動流体が滞留される。そして、凝縮器と蒸発器とが配管部材からなる液相通路部である液通路部と気相通路部であるガス通路部とによって環状に接続されており、機器温調装置は、凝縮器と蒸発器との間で作動流体が循環するように構成されている。また、蒸発器は、複数の電池セルを配列して構成された組電池の側面に接するように配置されており、作動流体の蒸発によって組電池を冷却する。また、蒸発器は、複数の電池セルの配列方向に延びるように形成されている。凝縮器からの液相の作動流体は、液通路部を通って蒸発器のうち電池セル配列方向の一端に設けられた流入口から蒸発器内へ流入する。そして、蒸発器内の液相の作動流体は、電池セル配列方向の一端から他端へ流れる間に蒸発し、その他端に設けられた流出口から気相の作動流体がガス通路部に流出し、ガス通路部を通って凝縮器へと移動する。

【0003】

また、特許文献１に開示された機器温調装置では、蒸発器内に電池セル配列方向にて流入口側よりも流出口側のほうが高くなるように傾斜した複数のリブを設けて、流入口側から流出口側に向かって流れる作動流体の流路を区切っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１８／０７０１１５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された機器温調装置では、蒸発器内において、蒸発した気相の作動流体が複数のリブに沿って流出口側に向かって流れる際に、気相の作動流体の流れによって液相の作動流体から液滴が飛び出し、気相の作動流体とともに液滴が蒸発器の流出口から流出するおそれがある。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、気相の作動流体とともに、液相の作動流体が流出口から流出することを抑制できる冷却器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る冷却器は、複数の電池セルを配列させて構成した組電池と作動流体との熱交換により前記作動流体を蒸発させることによって、前記組電池を冷却する冷却器であって、前記作動流体の流れ方向にて上流端と下流端とを有し、互いに並列に延びる複数の蒸発流路と、前記複数の蒸発流路の前記上流端が連通され、電池セル配列方向の一方側に設けられた流入口から流入した液相の前記作動流体を、前記複数の蒸発流路へ供給する供給流路と、記複数の蒸発流路の前記下流端が連通され、前記複数の蒸発流路から流入した前記作動流体を、前記電池セル配列方向の他方側に設けられた流出口から流出させる流出流路と、が形成されており、前記電池セル配列方向に沿って前記蒸発流路に設けられ、各々が前記蒸発流路を仕切る複数の仕切り壁部を備え、前記流出流路は、前記供給流路よりも上方に配置されており、前記仕切り壁部の少なくとも一部分は、前記流出流路側が前記供給流路側よりも前記電池セル配列方向の一方側に位置するように、前記電池セル配列方向に対して傾斜した向きに延在していることを特徴とするものである。

【0008】

本発明に係る冷却器においては、蒸発流路内にて蒸発した気相の作動流体が、蒸発流路内を仕切り壁部の少なくとも一部分に沿って、一旦、電池セル配列方向にて流出口が設けられた他方側とは反対側の一方側に向けて流れる。その後、前記仕切り壁部の少なくとも一部分を抜けた気相の作動流体は、流出流路の流出口に向かって電池セル配列方向の他方側に流れる。この際、気相の作動流体の流れに乗って運ばれている液相の作動流体は、慣性を有しているため、気相の作動流体の流れの急な向きの変化に追従できず、仕切り壁部に慣性衝突する。これにより、気相の作動流体から液相の作動流体が分離される。よって、本発明に係る冷却器は、気相の作動流体とともに、液相の作動流体が流出口から流出することを抑制できる。

【0009】

また、上記において、前記冷却器は、互いの対向する面に前記複数の仕切り壁部がそれぞれ設けられ、複数箇所にて接合された一対の金属板を有しており、前記複数箇所には、前記一対の金属板の互いの前記仕切り壁部を接合した接合部が含まれてもよい。

【0010】

これにより、冷却器の強度を高めることができる。

【0011】

また、上記において、前記接合部の長手方向の端部は中央部よりも太く形成されていてもよい。

【0012】

これにより、応力が集中する接合部の長手方向の端部の接合強度を高めることができる。また、接合部の長手方向の中央部が端部よりも細いため、接合部の長手方向の中央部と端部とが同じ太さの場合よりも、冷却器内の容積を確保することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る冷却器においては、蒸発流路内にて蒸発した気相の作動流体が、蒸発流路内を仕切り壁部の少なくとも一部分に沿って、一旦、電池セル配列方向にて流出口が設けられた他方側とは反対側の一方側に向けて流れる。その後、前記仕切り壁部の少なくとも一部分を抜けた気相の作動流体は、流出流路の流出口に向かって電池セル配列方向の他方側に流れる。この際、気相の作動流体の流れに乗って運ばれている液相の作動流体は、慣性を有しているため、気相の作動流体の流れの急な向きの変化に追従できず、仕切り壁部に慣性衝突する。これにより、気相の作動流体から液相の作動流体が分離される。よって、本発明に係る冷却器は、気相の作動流体とともに、液相の作動流体が流出口から流出することを抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態１に係る冷却装置の概略構成を示した模式図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る蒸発器の断面図である。

【図3】図３は、一対の金属板にプレス加工を施し、接合して一体に構成した蒸発器の斜視図である。

【図4】図４は、気相の作動流体の流れによって、液面から液滴が飛び出る際に、液滴に作用する力についての説明図である。

【図5】図５は、液面から飛び出た液滴に作用する重力と浮力とを示した図である。

【図6】図６は、液面から飛び出た液滴を、気相の作動流体から分離する手法の一例を示した図である。

【図7】図７は、仕切り壁部としてリブを設けて、液面から飛び出た液滴を、気相の作動流体から分離する手法の一例を示した図である。

【図8】図８は、実施形態２に係る蒸発器の断面図である。

【図9】図９は、実施形態３に係る蒸発器の断面図である。

【図10】図１０は、実施形態３に蒸発器の他例の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（実施形態１）
以下に、本発明に係る冷却器の実施形態１について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0016】

図１は、実施形態１に係る冷却装置１の概略構成を示した模式図である。図１に示した実施形態１に係る冷却装置１は、車両に搭載された組電池５を冷却対象物として冷却することによって、組電池５の電池温度を調節する。冷却装置１を搭載する車両としては、組電池５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、または、ハイブリッド自動車などが想定される。

【0017】

組電池５は、直方体形状の複数の電池セル５１を有している。複数の電池セル５１は、所定の配列方向である電池セル配列方向Ａ１に配列されている。したがって、組電池５全体もほぼ直方体形状を成している。なお、本実施形態において、電池セル配列方向Ａ１は、車両上下方向Ａ２に交差する方向、厳密に言えば、車両上下方向Ａ２に直交する方向になっている。

【0018】

冷却装置１は、作動流体が循環する作動流体回路１０を備えている。作動流体回路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。図１に示すように、作動流体回路１０は、蒸発器１２と凝縮器１４と第１ガス通路部１６と第２ガス通路部１７と液通路部１８とを含んで構成されている。すなわち、作動流体回路１０は、閉じられた環状の流体回路である。作動流体回路１０の内部には、所定量の作動流体が封入され、その作動流体回路１０の内部は、その作動流体で満たされている。

【0019】

蒸発器１２は、蒸発器１２内を流通する作動流体と組電池５とを熱交換させて組電池５を冷却する冷却器である。すなわち、蒸発器１２は、作動流体回路１０での作動流体の循環に伴い、組電池５から液相の作動流体へ吸熱させ、それによって液相の作動流体を蒸発させる（沸騰させ気化させる）。本実施形態の蒸発器１２は、組電池５の側方に熱伝導可能に連通されている。また、蒸発器１２は、凝縮器１４よりも下方に配置されている。これにより、液相の作動流体が、重力によって、蒸発器１２を含む作動流体回路１０の下部に溜まるようになっている。

【0020】

凝縮器１４は、蒸発器１２にて蒸発した気相の作動流体を凝縮させる熱交換器である。凝縮器１４は、車両に搭載された空調用の冷凍サイクル装置２１の外部流体である冷媒との熱交換によって気相の作動流体から放熱させることにより、作動流体を凝縮させる。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。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。

【0021】

凝縮器１４は、冷媒回路２２の冷媒が流れる冷媒側熱交換器３６と、凝縮器１４を流れる作動流体との熱交換が可能なように、冷媒側熱交換器３６と熱的に接続されている。

【0022】

冷媒回路２２は、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、及び、空調用蒸発器３０などが、配管によって接続されることにより形成されている。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。例えば、空調用凝縮器２６及び送風機２７は、車室外に設けられており、送風機２７は空調用凝縮器２６へ車室外の空気である外気を送る。

【0023】

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。

【0024】

さらに、冷媒回路２２は、第１膨張弁２８及び空調用蒸発器３０に対して、冷媒流れで並列に接続された第２膨張弁３２及び冷媒側熱交換器３６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。冷媒側熱交換器３６は、凝縮器１４を流れる作動流体との熱交換によって、冷媒を蒸発させる冷媒蒸発部である。

【0025】

また、冷媒回路２２は、冷媒側熱交換器３６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が閉じられることによって、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を開くことによって、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、冷媒側熱交換器３６の順に冷媒が流れる第２冷媒回路が形成される。

【0026】

開閉弁３４は、例えば、組電池５を冷却する必要性に応じて予め定められた条件にしたがって適宜開閉される。開閉弁３４が開かれた場合には、少なくとも圧縮機２４と送風機２７とが作動する。これにより、凝縮器１４で、冷媒側熱交換器３６を流れる冷媒との熱交換によって、気相の作動流体が冷却されて凝縮する。

【0027】

続いて、図１を用いて、実施形態１に係る冷却装置１の基本作動について説明する。

【0028】

冷却装置１では、車両の走行時の自己発熱などによって組電池５の電池温度が上昇すると、組電池５の熱が蒸発器１２に移動する。蒸発器１２では、組電池５から吸熱することによって液相の作動流体の一部が蒸発する。組電池５は、蒸発器１２の内部に存在する作動流体の蒸発潜熱によって冷却され、組電池５の温度が低下する。

【0029】

蒸発器１２にて蒸発した作動流体は、蒸発器１２から第１ガス通路部１６へ流出し、図１の矢印ＦＬ１で示すように、第１ガス通路部１６を介して凝縮器１４へ移動する。

【0030】

凝縮器１４では、気相の作動流体が放熱することによって凝縮した液相の作動流体は、重力によって下降する。これにより、凝縮器１４で凝縮した液相の作動流体は、凝縮器１４から液通路部１８へ流出し、図１の矢印ＦＬ２で示すように、液通路部１８を介して蒸発器１２へ移動する。そして、蒸発器１２では、流入した液相の作動流体の一部が、組電池５から吸熱することによって蒸発する。

【0031】

このように、冷却装置１では、作動流体がガス状態と液状態とに相変化しながら蒸発器１２と凝縮器１４との間を循環し、蒸発器１２から凝縮器１４へ熱が輸送される。これにより、冷却対象である組電池５は冷却される。冷却装置１は、圧縮機などによる作動流体の循環に要する駆動力が無くても、作動流体回路１０の内部を作動流体が自然循環する構成となっている。このため、冷却装置１は、電力消費量及び騒音の双方を抑えた効率の良い組電池５の冷却を実現することができる。

【0032】

次に、蒸発器１２の構造について説明する。図１に示すように、蒸発器１２は、流体蒸発部４０と、流体蒸発部４０の下端に連通された液供給部４２と、流体蒸発部４０の上端に連通された流体流出部４４とを備えている。流体流出部４４は、液供給部４２及び流体蒸発部４０よりも上方に配置され、液供給部４２は流体流出部４４及び流体蒸発部４０よりも下方に配置されている。

【0033】

流体蒸発部４０は、流体蒸発部４０と組電池５との間に介在する不図示の熱伝導材に接触することにより、組電池５に対し、熱伝導可能に連結されている。例えば、流体蒸発部４０と組電池５との間の熱伝導性を高めるために、流体蒸発部４０は、組電池５へ押し付けられた状態で保持されている。

【0034】

熱伝導材は、電気絶縁性と高い熱伝導性とを備えており、流体蒸発部４０と組電池５との間の熱伝導性を高めるために、流体蒸発部４０と組電池５とに挟まれている。熱伝導材としては、例えば、半固形のシート状物が採用される。なお、流体蒸発部４０と組電池５との間の電気絶縁性と熱伝導性とが十分に確保されるのであれば、熱伝導材が設けられずに、流体蒸発部４０は組電池５に直接接触していても差し支えない。

【0035】

図２は、実施形態１に係る蒸発器１２の断面図である。図２に示すように、流体蒸発部４０の内部には、車両上下方向Ａ２に延びる複数の蒸発流路４０１が、電池セル配列方向Ａ１に並列で形成されている。そして、流体蒸発部４０は、複数の蒸発流路４０１内を流れる作動流体を組電池５の熱で蒸発させる。すなわち、各蒸発流路４０１内へ流入する液相の作動流体は、各蒸発流路４０１内を流れつつ、各蒸発流路４０１内で沸騰気化する。

【0036】

図３は、一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂにプレス加工を施し、接合して一体に構成した蒸発器１２の斜視図である。蒸発器１２は、一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂにプレス加工を施して、複数の蒸発流路４０１などの作動流体が流れる流路を形成し、接合して一体に構成したものである。すなわち、蒸発器１２は、プレス加工が施された一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂにおいて、それぞれの、周縁部分、及び、電池セル配列方向Ａ１に沿って蒸発流路４０１に設けられ、各々が蒸発流路４０１を仕切る仕切り部材である複数の隔壁４６の接合部４６ａ（図２参照）が、互いに接合されることによって一体に構成されている。一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂは、熱伝導性が高いアルミニウム合金などの金属製である。また、一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂの接合は、例えば、ロウ付けなどによって実施される。なお、一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂの接合方法としては、レーザー溶接などであってもよい。

【0037】

なお、蒸発器１２の隔壁４６は、一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂのそれぞれにおいて、蒸発器１２として構成した際に外側となる面から内側に向かって凸となるようにプレス加工を施して形成されている。金属板１２１Ａに形成された隔壁４６と、金属板１２１Ｂに形成された隔壁４６とは、互いに対向しており、それぞれの頂部を接合部４６ａとして互いに接触または近接させた状態にて、互いの接合部４６ａが溶接などによって接合される。

【0038】

また、複数の蒸発流路４０１を電池セル配列方向Ａ１にて仕切る仕切り壁部としては、プレス加工によって隔壁４６を形成するものに限定されるものではない。例えば、一対の金属板１２１Ａ，１２１Ｂの少なくとも一方において、蒸発器１２として構成した際に内側となる面にて、電池セル配列方向Ａ１に沿って蒸発流路４０１に設けられ、各々が蒸発流路４０１を仕切る複数のリブを前記仕切り壁部として備えてもよい。

【0039】

供給流路４２１には、複数の蒸発流路４０１の上流端がそれぞれ連通されている。したがって、液供給部４２は、供給流路４２１内へ流入した液相の作動流体を複数の蒸発流路４０１の各々へ分配供給する。一方、流出流路４４１には、複数の蒸発流路４０１の下流端がそれぞれ連通されている。したがって、流出流路４４１には、複数の蒸発流路４０１の各々から作動流体が流入する。そして、流体流出口４４２は、流出流路４４１に流入した作動流体を第１ガス通路部１６及び第２ガス通路部１７へ流出させる。

【0040】

また、図１に示すように、液供給部４２は電池セル配列方向Ａ１に延びるように形成されているため、電池セル配列方向Ａ１で一方側に一端部４２ａを有し、電池セル配列方向Ａ１で他方側に他端部４２ｂを有している。液供給部４２の一端部４２ａには、液通路部１８が連通された流体流入口４２２が設けられている。流体流入口４２２は、供給流路４２１と連通している。その一方で、液供給部４２の他端部４２ｂは、供給流路４２１のうち電池セル配列方向Ａ１で他方側の端を形成し、その他方側の端を塞いでいる。

【0041】

流体流出部４４は、電池セル配列方向Ａ１に延びるように形成されているため、電池セル配列方向Ａ１で一方側に一端部４４ａを有し、電池セル配列方向Ａ１で他方側に他端部４４ｂを有している。流体流出部４４の他端部４４ｂには、第１ガス通路部１６及び第２ガス通路部１７が連通された流体流出口４４２が設けられている。流体流出口４４２は、流出流路４４１と連通している。その一方で、流体流出部４４の一端部４４ａは、流出流路４４１のうち電池セル配列方向Ａ１で一方側の端を形成し、その一方側の端を塞いでいる。流体流出部４４は、蒸発した気相の作動流体が液相の作動流体とともに吹き上げる気泡流の気液分離を行い、流出流路４４１は、分離された液相の作動流体を排出するための流路となっている。

【0042】

なお、流体蒸発部４０は熱伝導材に接触しているが、液供給部４２は、組電池５と熱伝導材とのいずれからも離れて配置されている。すなわち、液供給部４２と、組電池５及び熱伝導材との間に介在する空気は、それらの間の伝熱を妨げる断熱部として機能する。そして、液供給部４２は、液供給部４２と組電池５及び熱伝導材との間に断熱部を介在させて配置されているため、組電池５に対し、熱的に接続していない。また、流体流出部４４も組電池５と熱伝導材との両方から離れて配置されているため、組電池５に対し、熱的に接続していない。

【0043】

上述したように、蒸発器１２の蒸発流路４０１と供給流路４２１と流出流路４４１とは相互に連通しているため、図２に示す一点鎖線矢印のように蒸発器１２内を作動流体が流通する。

【0044】

具体的には、液通路部１８からの液相の作動流体は、図２の矢印Ｆ１のように、液通路部１８から流体流入口４２２を介して供給流路４２１へ流入する。その流入した液相の作動流体は、図２の矢印Ｆ２のように、供給流路４２１内では電池セル配列方向Ａ１の一方側から他方側へ流れる。そして、液相の作動流体は、供給流路４２１から複数の蒸発流路４０１のそれぞれへ分配される。このとき、液供給部４２は、組電池５の熱を受けにくいため、作動流体は液相のまま各蒸発流路４０１へ流入する。すなわち、凝縮器１４から供給された液相の作動流体は、供給流路４２１を経由して、各電池セル５１の下側近傍まで、沸騰せずに、且つ、気泡流になることなく、液相のまま供給される。

【0045】

図２に示すように、蒸発器１２内にて流体蒸発部４０に対応する領域には、電池セル配列方向Ａ１に所定間隔をあけて複数の隔壁４６が設けられている。複数の隔壁４６は、それぞれ楕円形状を有しており、電池セル配列方向Ａ１に対して傾斜した向きに延在している。具体的には、車両上下方向Ａ２にて隔壁４６の上側が下側よりも電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置するように、電池セル配列方向Ａ１に対して隔壁４６が傾斜している。すなわち、隔壁４６は、流出流路４４１側が前記供給流路４２１側よりも電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置するように、電池セル配列方向Ａ１に対して傾斜した向きに延在している。言い換えれば、車両上下方向Ａ２の上から下に向かって、電池セル配列方向Ａ１の一方側から他方側に延びるように、隔壁４６が延在して設けられている。これにより、電池セル配列方向Ａ１にて隣り合った隔壁４６間に形成された蒸発流路４０１は、蒸発流路４０１の作動流体流れ方向の下流側ほど電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置するように、電池セル配列方向Ａ１に対して傾斜している。

【0046】

なお、隔壁４６は、電池セル配列方向Ａ１に対して斜め方向に連続して延在しているが、途中に間隙が存在して断続的に延在していてもよい。また、隔壁４６は、隣り合った蒸発流路４０１を隔てるだけではなく、蒸発流路４０１を流れる液相の作動流体の熱交換にも寄与している。

【0047】

蒸発流路４０１内では、図２の矢印Ｆ３のように、液相の作動流体が下方から上方へ、電池セル配列方向Ａ１の他方側から一方側に向かって流れつつ、組電池５の熱によって気化させられる。すなわち、液相の作動流体は、蒸発流路４０１内を流れつつ、各電池セル５１から熱を奪い蒸発して気相の作動流体になって、流出流路４４１へ流入する。

【0048】

流出流路４４１へ流入した気相の作動流体は、図２の矢印Ｆ４のように、流出流路４４１内にて電池セル配列方向Ａ１の一方側から他方側へ流れる。流出流路４４１内で電池セル配列方向Ａ１の他方側の端まで流れた気相の作動流体は、図２の矢印Ｆ５のように、流体流出口４４２から蒸発器１２外に流出し、第１ガス通路部１６や第２ガス通路部１７に流入する。

【0049】

図４は、気相の作動流体の流れによって、液面１００ａから液滴Ｄｒが飛び出る際に、液滴Ｄｒに作用する力についての説明図である。蒸発器１２の蒸発流路４０１内にて蒸発した気相の作動流体は、図４の矢印Ｆ３のように、隔壁４６の壁面４６ｂに沿って斜め上方、すなわち、電池セル配列方向Ａ１の他方側から一方側であって、車両上下方向Ａ２の下方から上方に向かって、蒸発流路４０１内を流れる。そして、蒸発流路４０１を抜けた液相の作動流体は、図４の矢印Ｆ４のように、流出路４１１を電池セル配列方向Ａ１の他方側に向かって流れる。

【0050】

ここで、蒸発した気相の作動流体が、図４の矢印Ｆ３のように、隔壁４６の壁面４６ｂに沿って斜め上方に向かって蒸発流路４０１内を流れると、その気相の作動流体の流れによって、蒸発流路４０１内の液相の作動流体１００の一部が液面１００ａから液滴Ｄｒとして飛び出ることがある。この際、液滴Ｄｒには、気相の作動流体の流れに伴って、隔壁４６の壁面４６ｂに沿った斜め上方の力Ｆが作用する。この力Ｆは、電池セル配列方向Ａ１の成分と車両上下方向Ａ２の成分、すなわち、水平方向成分Ｆｈと鉛直成分Ｆｖに分けることができる。また、液滴Ｄｒには、表面張力（液体間の分子間力）Ｆｓと重力Ｇとが、車両上下方向Ａ２の下方、すなわち、鉛直方向の下方に向かって作用する。そのため、気相の作動流体の流れによって、液面１００ａから液滴Ｄｒが飛び出すかどうかは、液滴Ｄｒに作用する表面張力Ｆｓ及び重力Ｇに対する、液滴Ｄｒに作用する力Ｆの鉛直成分Ｆｖの大きさに依存すると考えられる。

【0051】

そこで、実施形態１に係る蒸発器１２では、隔壁４６の上側が電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置し、隔壁４６の下側が電池セル配列方向Ａ１の他方側に位置するように、隔壁４６を車両上下方向Ａ２（鉛直方向）に対して傾けて設けている。これにより、隔壁４６が車両上下方向Ａ２（鉛直方向）に対して平行に延在して設けられている場合よりも、液滴Ｄｒに作用する力Ｆの鉛直成分Ｆｖの大きさを小さくすることができる。よって、液相の作動流体が、液滴Ｄｒとして液面１００ａから飛び出し難くすることができる。よって、気相の作動流体とともに液滴Ｄｒが、蒸発器１２の流体流出口４４２から第１ガス通路部１６に運ばれてしまうことを抑制することができる。

【0052】

図５は、液面１００ａから飛び出た液滴に作用する重力Ｇと浮力Ｂｕとを示した図である。液相の作動流体１００の液面１００ａから飛び出た液滴Ｄｒは、液滴Ｄｒに作用する重力Ｇに対して、気相の作動流体から受ける浮力Ｂｕのほうが大きいと、気相の作動流体の流れに乗って持ち去られてしまう。そのため、液面１００ａから飛び出た複数の液滴Ｄｒを集めて大きくすることにより、重力Ｇによって液相の作動流体１００への液滴Ｄｒの落下を促進させることが好ましい。

【0053】

なお、液滴Ｄｒを大きくすることによって、液滴Ｄｒを持ち去る側の力である浮力Ｂｕは、液滴Ｄｒの下方向からの成分のみの増加に対して、液滴Ｄｒを自重で落下させる側の力である重量は、液滴Ｄｒの全体積分に対して作用するため、液滴Ｄｒの体積が大きくなるほど、液滴Ｄｒが重力によって、落下し易くなる。

【0054】

図６は、液面１００ａから飛び出た液滴Ｄｒを、気相の作動流体から分離する手法の一例を示した図である。図６に破線で示した、液相の作動流体１００の液面１００ａから飛び出た液滴Ｄｒは、図６の矢印Ｆ３のように、隔壁４６に沿って斜め上方に向かう気相の作動流体の流れに乗って運ばれる。この際、蒸発流路４０１内では、気相の作動流体が、電池セル配列方向Ａ１の一方側に向かって斜め上方に流れる。そして、蒸発流路４０１を抜けた気相の作動流体は、流れの向きを、図６の矢印Ｆ４のように、電池セル配列方向Ａ１の他方側に切り替えて流出流路４４１を流れる。この際、気相の作動流体に流れに乗って運ばれている液滴Ｄｒは、慣性を有しているため、気相の作動流体の流れの急な向きの変更に追従できず、図６に実線で示した液滴Ｄｒのように、隔壁４６の壁面４６ｂに慣性衝突する。これにより、気相の作動流体から液滴Ｄｒが分離される。よって、気相の作動流体とともに液滴Ｄｒが、蒸発器１２の流体流出口４４２から流出することを抑制し、第１ガス通路部１６や第２ガス通路部１７に運ばれてしまうことを抑制することができる。

【0055】

また、隔壁４６の壁面４６ｂにて慣性衝突した複数の液滴Ｄｒが集まり大きくなることによって、その大きくなった液滴Ｄｒの自重により、隔壁４６の壁面４６ｂから落下して、蒸発流路４０１内における液相の作動流体に液滴Ｄｒが回収される。

【0056】

なお、実施形態１に係る蒸発器１２においては、複数の隔壁４６の傾きがそれぞれ同じであるものに限らず、複数の隔壁４６の傾きを異ならせても良い。例えば、電池セル配列方向Ａ１の一方側（流体流入口４２２側）から電池セル配列方向Ａ１の他方側（流体流出口４４２側）に向かうに連れて、電池セル配列方向Ａ１に対して隔壁４６が段々と起き上がるようにしてもよい。

【0057】

また、１つの隔壁４６が電池セル配列方向Ａ１にて占める範囲が、複数の電池セル５１のうち、少なくとも１つの電池セル５１の電池セル配列方向Ａ１の幅以上となるように、電池セル配列方向Ａ１に対して隔壁４６を傾けるのが好ましい。

【0058】

また、実施形態１に係る蒸発器１２では、図７に示すように、蒸発流路４０１を仕切る仕切り壁部として板状のリブ４６Ａを、上側が電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置し、下側が電池セル配列方向Ａ１の他方側に位置するように、車両上下方向Ａ２（鉛直方向）に対して傾けて設けてもよい。これにより、前記仕切り壁部が隔壁４６である場合と同様に、気相の作動流体の流れによって、液相の作動流体１００の液面１００ａから液滴Ｄｒを飛び出し難くすることができる。また、図７に破線で示すように、液相の作動流体１００から液滴Ｄｒが飛び出したとしても、図７に実線で示すように、リブ４６Ａの車両上下方向Ａ２の下側に面した壁面４６Ａｂに、気相の作動流体に流れに乗って運ばれている液滴Ｄｒを慣性衝突させて、気相の作動流体から液滴Ｄｒが分離させることができる。これにより、気相の作動流体とともに液滴Ｄｒが、蒸発器１２の流体流出口４４２から流出することを抑制し、第１ガス通路部１６や第２ガス通路部１７に運ばれてしまうことを抑制することができる。

【0059】

（実施形態２）
以下に、本発明に係る冷却装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と共通する部分の説明は適宜省略する。

【0060】

図８は、実施形態２に係る蒸発器１２の断面図である。実施形態２に係る蒸発器１２では、実施形態１に係る蒸発器１２内に設けられた楕円形状の隔壁４６に対して、隔壁４６の接合部４６ａの長手方向の端部４６１ａ，４６２ａが中央部４６３ａよりも太く形成されている。

【0061】

実施形態２に係る蒸発器１２は、実施形態１に係る蒸発器１２と同様に、車両上下方向Ａ２にて隔壁４６の上側が下側よりも電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置するように、電池セル配列方向Ａ１に対して隔壁４６が傾斜している。これにより、実施形態２に係る蒸発器１２においても実施形態１に係る蒸発器１２と同様に、気相の作動流体とともに液相の作動流体が液滴Ｄｒとして流体流出口４４２から蒸発器１２外に流出し、第１ガス通路部１６や第２ガス通路部１７に運ばれてしまうことを抑制することができる。

【0062】

ここで、隔壁４６の接合部４６ａには、内圧などによって応力が生じるが、その応力が集中するのは接合部４６ａの端部４６１ａ，４６２ａのＲ部分であり、接合部４６ａの端部４６１ａ，４６２ａにかかる応力が中央部４６３ａにかかる応力よりも高い。そのため、実施形態２に係る蒸発器１２では、接合部４６ａの端部４６１ａ，４６２ａを中央部４６３ａよりも太く形成することによって、接合部４６ａの端部４６１ａ，４６２ａの接合強度を高めている。

【0063】

一方、接合部４６ａの中央部４６３ａが端部４６１ａ，４６２ａよりも細いため、接合部４６ａの中央部４６３ａと端部４６１ａ，４６２ａとが同じ太さの場合よりも、隣り合う隔壁４６の間に形成された蒸発流路４０１の容積、ひいては、蒸発器１２内の容積を大きくすることができ、より多くの作動流体を蒸発器１２内に受け入れることが可能となる。さらには、接合部４６ａの中央部４６３ａが端部４６１ａ，４６２ａよりも細いことによって、蒸発流路４０１内における冷却面積を広げることが可能となる。よって、実施形態２に係る蒸発器１２は、冷却性能を高めることが可能となる。

【0064】

（実施形態３）
以下に、本発明に係る冷却装置の実施形態３について説明する。なお、実施形態１と共通する部分の説明は適宜省略する。

【0065】

図９は、実施形態３に係る蒸発器１２の断面図である。実施形態３に係る冷却装置１では、蒸発器１２内に設けた隔壁４６の形状が、上下の端部４６１，４６２よりも中央部４６３が電池セル配列方向Ａ１にて一方側に位置するように屈曲している。すなわち、隔壁４６の下側の端部４６１から中央部４６３は、電池セル配列方向Ａ１の一方側に向かって斜め上方に延在している。そして、隔壁４６の中央部４６３から上側の端部４６２は、電池セル配列方向Ａ１の他方側に向かって斜め上方に延在している。このように、実施形態３に係る蒸発器１２では、隔壁４６の少なくとも一部分である下半分（中央部４６３よりも車両上下方向Ａ２にて下側の部分）が、流出流路４４１側が供給流路４２１側よりも電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置するように、電池セル配列方向Ａ１に対して傾斜した向きに延在している。

【0066】

実施形態３に係る蒸発器１２内では、図９の一点鎖線矢印及び破線矢印で示すように、電池セル配列方向Ａ１の一方側であって車両上下方向Ａ２の下方に位置する流体流入口４２２から、電池セル配列方向Ａ１の他方側であって車両上下方向Ａ２の上方に位置する流体流出口４４２に向かう、作動流体の大まかな流れが生じる。

【0067】

ここで、図９中の破線の位置に液相の作動流体の液面１００ａが位置する場合、蒸発器１２の蒸発流路４０１内にて蒸発した気相の作動流体は、まず、図９の矢印Ｆ３１のように、隔壁４６の下半分の壁面に沿って斜め上方、すなわち、電池セル配列方向Ａ１の一方側、且つ、車両上下方向Ａ２の上方に向かって、蒸発流路４０１内を流れる。そして、気相の作動流体は、図９の矢印Ｆ３２のように、隔壁４６の上半分（中央部４６３よりも車両上下方向Ａ２にて上側の部分）の壁面に沿って斜め上方、すなわち、電池セル配列方向Ａ１の他方側、且つ、車両上下方向Ａ２の上方に向かって、蒸発流路４０１内を流れる。このように、蒸発流路４０１内では、作動流体流れ方向の上流側から下流側へ、一旦、電池セル配列方向Ａ１の他方側から一方側に向かって気相の作動流体が流れた後、その流れの向きを、電池セル配列方向Ａ１の一方側から他方側に替えて気相の作動流体が流れる。

【0068】

実施形態３に係る蒸発器１２では、蒸発した気相の作動流体が、蒸発流路４０１内において、図９の矢印Ｆ３１のように、隔壁４６の下半分に沿って斜め上方に流れることによって、液面１００ａから液滴Ｄｒを飛び出し難くすることができる。また、実施形態３に係る蒸発器１２では、液面１００ａから液滴Ｄｒが飛び出したとしても、蒸発流路４０１内にて、図９の矢印Ｆ３１から矢印Ｆ３２のように、気相の作動流体の流れる向きが、電池セル配列方向Ａ１にて一方側から他方側に変わることに伴って、隔壁４６の下半分に液滴Ｄｒを慣性衝突させることができる。これにより、気相の作動流体から液滴Ｄｒを分離させることができる。よって、実施形態３に係る蒸発器１２では、気相の作動流体とともに液滴Ｄｒが、蒸発器１２の流体流出口４４２から流出することを抑制し、第１ガス通路部１６や第２ガス通路部１７に運ばれてしまうことを抑制することができる。

【0069】

図１０は、実施形態３に係る蒸発器１２の他例の断面図である。実施形態３に係る蒸発器１２では、図１０に示すように、隔壁４６の上下の端部４６１，４６２よりも中央部４６３が電池セル配列方向Ａ１にて他方側に位置するように、隔壁４６を屈曲させて設けてもよい。すなわち、隔壁４６の下側の端部４６１から中央部４６３は、電池セル配列方向Ａ１の他方側に向かって斜め上方に延在させ、隔壁４６の中央部４６３から上側の端部４６２は、電池セル配列方向Ａ１の一方側に向かって斜め上方に延在させる。このように、図１０に示した蒸発器１２では、隔壁４６の少なくとも一部分である上半分（中央部４６３よりも車両上下方向Ａ２にて上側の部分）が、流出流路４４１側が供給流路４２１側よりも電池セル配列方向Ａ１の一方側に位置するように、電池セル配列方向Ａ１に対して傾斜した向きに延在している。

【0070】

ここで、図１０中の破線の位置に液相の作動流体の液面１００ａが位置する場合、図１０に示した蒸発器１２の蒸発流路４０１内にて蒸発した気相の作動流体は、まず、図１０の矢印Ｆ３３のように、隔壁４６の下半分（中央部４６３よりも車両上下方向Ａ２にて下側の部分）に沿って斜め上方、すなわち、電池セル配列方向Ａ１の他方側、且つ、車両上下方向Ａ２の上方に向かって、蒸発流路４０１内を流れる。そして、気相の作動流体は、図１０の矢印Ｆ３４のように、隔壁４６の上半分に沿って斜め上方、すなわち、電池セル配列方向Ａ１の一方側、且つ、車両上下方向Ａ２の上方に向かって、蒸発流路４０１内を流れる。

【0071】

図１０に示した蒸発器１２では、蒸発した気相の作動流体が、蒸発流路４０１内において、図１０の矢印Ｆ３４のように、隔壁４６の上半分に沿って斜め上方に流れることにより、気相の作動流体の流れに乗って液滴Ｄｒを液面１００ａから飛び出し難くすることができる。また、実施形態３に係る蒸発器１２では、液面１００ａから液滴Ｄｒが飛び出したとしても、図１０の矢印Ｆ３２から矢印Ｆ４のような、蒸発流路４０１から流出流路４４１に気相の作動流体が流入する際の流れの向きの電池セル配列方向Ａ１にて一方側から他方側への変更に伴って、隔壁４６の上半分に液滴Ｄｒを慣性衝突させることができる。これにより、気相の作動流体から液滴Ｄｒを分離させることができる。よって、図１０に示した蒸発器１２では、気相の作動流体とともに液滴Ｄｒが、蒸発器１２の流体流出口４４２から流出することを抑制し、第１ガス通路部１６や第２ガス通路部１７に運ばれてしまうことを抑制することができる。

【符号の説明】

【0072】

１ 冷却装置
５ 組電池
１０ 作動流体回路
１２ 蒸発器
１４ 凝縮器
１６ 第１ガス通路部
１７ 第２ガス通路部
１８ 液通路部
２２ 冷媒回路
２４ 圧縮機
２６ 空調用凝縮器
２８ 第１膨張弁
３０ 空調用蒸発器
３２ 第２膨張弁
３４ 開閉弁
３６ 冷媒側熱交換器
４０ 流体蒸発部
４２ 液供給部
４２ａ 一端部
４２ｂ 他端部
４４ 流体流出部
４４ａ 一端部
４６ 隔壁
４６ａ 接合部
５１ 電池セル
１００ 液相の作動流体
１００ａ 液面
１２１Ａ，１２１Ｂ 金属板
４０１ 蒸発流路
４２１ 供給流路
４２２ 流体流入口
４４１ 流出流路
４４２ 流体流出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】