(57)【要約】【課題】簡素な構成で、かつ、冷却能力を向上する。【解決手段】筒状の配管部１５内に、対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面より上方に該配管部１５内を仕切る仕切部１７０と、凝縮部１６により凝縮した作動流体を流す第１開口部１７１を有し、蒸発部１４により蒸発した作動流体を流す第２開口部１７２と第２開口部１７２から上下方向上側に延びるとともに第２開口部１７２から導入された作動流体を液面よりも上下方向上側へと導く筒状の筒状流路形成部１７３を有する流路形成部材１７を備える。【選択図】図２
2020204429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の液相と気相の相変化に伴う熱移動により対象機器を冷却する冷却装置であって、
前記対象機器の冷却時に前記作動流体が蒸発するように前記対象機器と前記作動流体とが熱交換可能に構成された蒸発部（１４）と、
前記蒸発部より上下方向上側に配置され前記蒸発部により蒸発した前記作動流体を凝縮させる凝縮部（１６）と、
前記凝縮部により凝縮した前記作動流体を前記蒸発部側へ流すとともに前記蒸発部により蒸発した前記作動流体を前記凝縮部側へ流す筒状の配管部（１５）と、
前記配管部内に配置され前記配管部内を前記凝縮部側の空間と前記蒸発部側の空間に仕切る仕切部（１７０）と、前記仕切部に形成され前記凝縮部により凝縮した前記作動流体を上下方向下側に導入する第１開口部（１７１）と、前記仕切部に形成され前記蒸発部により蒸発した前記作動流体を前記上下方向上側に導入する第２開口部（１７２）と、前記第２開口部から前記対象機器の冷却停止時における前記液相の前記作動流体の液面よりも前記上下方向上側に延びるとともに前記第２開口部から導入された前記作動流体を前記液面よりも前記上下方向上側へと導く筒状の筒状流路形成部（１７３）と、を有する流路形成部材（１７）と、を備えた冷却装置。
【請求項２】
前記第１開口部に導入された前記作動流体を、前記第１開口部よりも上下方向下側へと導く筒状流路形成部（１７４）を備えた請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第１開口部に導入された前記作動流体を、前記液面より上下方向下側に導く液相流路形成部（１７４、１８）を備えた請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記仕切部は、該仕切部の外周面から径方向外側に突出する第１突出部（１７６）および第２突出部（１７５）を有し、
前記配管部の内周面には、該内周面から前記配管部の中心に向かって突出する凸部（１５０）が形成されており、
前記凸部の両側面が前記第１突出部および前記第２突出部に挟まれることによって前記仕切部が前記配管部の内部に固定されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記仕切部は、有底筒形状を成し、前記上下方向上側に開口しており、
前記第１開口部、前記第２開口部および前記筒状流路形成部は、前記仕切部の底面に形成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記仕切部は、中空の円錐台形状を成し、前記上下方向下側に進むにつれて縮径するよう配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第２開口部の開口面積は、前記第１開口部の開口面積よりも大きくなっている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象機器を冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車またはハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される蓄電装置などの電気機器の温度を調整するための機器温調装置としてサーモサイフォンを使用した技術が検討されている。
【０００３】
特許文献１に記載の温度調節装置は、電池の冷却時に、温度調節部の内側の作動流体が電池から吸熱して蒸発し、気相流路を通って熱媒体冷却部に流入する。熱媒体冷却部で凝縮した液相の作動流体は、液相流路を通り温度調節部に流入する。この温度調節装置は、蒸発器としての温度調節部、気相流路、凝縮器としての熱媒体冷却部、液相流路の順に作動流体が循環するループ型サーモサイフォンとして構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４１４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されたものは、気相流路と液相流路が別々に設けられているので、構成が複雑で各流路を構成する配管の体格も大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、図１７に示すように、冷却対象としての電池セル８１を冷却する蒸発器と凝縮器との間の冷媒の移動を１本の配管８０で行う単管型サーモサイフォンとして構成することが考えられる。しかしながら、この場合、以下のような問題が生じる。
【０００７】
電池セル８１との熱交換によって蒸発器から配管８０内に流入したガス冷媒は気泡となって配管８０内を上昇しようとする。一方、凝縮器から流出した液冷媒は配管８０内でガス冷媒の上側から下方に流れようとする。すなわち、熱交換部から流出した液冷媒と蒸発器から流出したガス冷媒は対向流となる。
【０００８】
このため、蒸発器から流出した気泡が上昇しにくくなり、凝縮器に到達すべき気相の冷媒の流量が減少する。そして、熱輸送能力が低下し冷却能力が低下するといった問題がある。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みたもので、簡素な構成で、かつ、冷却能力を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、作動流体の液相と気相の相変化に伴う熱移動により対象機器を冷却する冷却装置であって、対象機器の冷却時に作動流体が蒸発するように対象機器と作動流体とが熱交換可能に構成された蒸発部（１４）と、蒸発部より上下方向上側に配置され蒸発部により蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部（１６）と、凝縮部により凝縮した作動流体を蒸発部側へ流すとともに蒸発部により蒸発した作動流体を凝縮部側へ流す筒状の配管部（１５）と、配管部内に配置され配管部内を凝縮部側の空間と蒸発部側の空間に仕切る仕切部（１７０）と、仕切部に形成され凝縮部により凝縮した作動流体を上下方向下側に導入する第１開口部（１７１）と、仕切部に形成され蒸発部により蒸発した作動流体を上下方向上側に導入する第２開口部（１７２）と、第２開口部から対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面よりも上下方向上側に延びるとともに第２開口部から導入された作動流体を液面よりも上下方向上側へと導く筒状の筒状流路形成部（１７３）と、を有する流路形成部材（１７）と、を備えている。
【００１１】
このような構成によれば、仕切部に形成された第１開口部、第２開口部および筒状流路形成部によって蒸発部により蒸発して凝縮部側へ向かう作動流体の流れが凝縮部により凝縮して蒸発部側へ向かう作動流体の流れにより阻害されなくなる。したがって、簡素な構成で、かつ、冷却能力を向上することができる。
【００１２】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施
形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の冷却装置の全体構成を示した図である。
【図２】第１実施形態の冷却装置の流路形成部材の概略断面図である。
【図３】第１実施形態の冷却装置の流路形成部材の外観図である。
【図４】温度分布の発生について説明するための図である。
【図５】図６におけるＡ−Ｏ−Ｂ断面図である。
【図６】第２実施形態の冷却装置の概略断面図である。
【図７】第２実施形態の冷却装置の流路形成部材の外観図である。
【図８】第２実施形態の冷却装置の流路形成部材の作動流体の流れを示した図である。
【図９】図１０におけるＡ−Ｏ−Ｂ断面図である。
【図１０】第３実施形態の冷却装置の流路形成部材の概略断面図である。
【図１１】第３実施形態の冷却装置の流路形成部材の外観図である。
【図１２】第４実施形態の冷却装置の流路形成部材の概略断面図である。
【図１３】第４実施形態の冷却装置の流路形成部材の分解図である。
【図１４】第５実施形態の冷却装置の全体構成を示した図である。
【図１５】第６実施形態の冷却装置の全体構成を示した図である。
【図１６】図１５中のXVI−XVI断面図である。
【図１７】課題について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。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、その説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る冷却装置について図１〜図４を用いて説明する。図１に示すように、冷却装置１０は、車両に搭載された組電池ＢＰを対象機器として冷却する。組電池ＢＰは、直方体形状の複数の電池セルＢＣを有している。そして、組電池ＢＰは、その複数の電池セルＢＣを積層配置した積層体で構成されている。複数の電池セルＢＣは、概ね水平方向に積層配置されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。また、組電池ＢＰは高温環境下で放置されると、組電池ＢＰの劣化が進行する。そのため、冷却装置１０によって冷却する必要がある。
【００１８】
冷却装置１０は、気密に構成された密閉容器１０１と、蒸発熱拡散板１０２と、凝縮熱拡散板１０３とを備えている。冷却装置１０は、密閉容器１０１内に封入された作動流体の液相と気相との相変化に伴う熱移動を行うサーモサイフォンとして構成されている。そして、冷却装置１０は、そのサーモサイフォンでの熱移動により組電池ＢＰを冷却する。
【００１９】
ここで、サーモサイフォンとは、ヒートパイプの一種であり、密閉容器１０１の凝縮部１６で凝縮した液相の作動流体を重力を利用して密閉容器１０１の蒸発部１４へ還流させるものである。図１では、密閉容器１０１における気相の作動流体の流れは破線矢印ＡＧで示され、液相の作動流体の流れは実線矢印ＡＬで示されている。
【００２０】
密閉容器１０１の凝縮部１６と密閉容器１０１の蒸発部１４の間は配管部１５によって接続されている。また、密閉容器１０１と蒸発熱拡散板１０２と凝縮熱拡散板１０３は何れも、高い熱伝導性を有する材料（例えば、アルミニウム、銅、アルミニウム合金などの金属材料）で構成されている。
【００２１】
密閉容器１０１は管状部材で構成されている。本実施形態では、密閉容器１０１を構成する管状部材は１本である。管状部材の材料として、例えば継目無管が採用される。その管状部材は、材料である直管が複数箇所で曲げられることにより形成されている。
【００２２】
密閉容器１０１内には作動流体が充填されており、密閉容器１０１内は作動流体で満たされている。その作動流体としては、例えば、蒸気圧縮式の冷凍サイクルで利用されるＲ１３４ａ、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ３２などの冷媒や、水が採用される。
【００２３】
具体的に、その作動流体は、所定の充填量で密閉容器１０１に充填される。その所定の充填量は、冷却装置１０の車両搭載状態でサーモサイフォンの非作動時における液相の作動流体の液面ＳＦが蒸発部１４よりも上方であり且つ凝縮部１６よりも下方に位置する充填量とされている。なお、そのサーモサイフォンの非作動時とは、密閉容器１０１内で作動流体の蒸発および凝縮が行われていない状態をいう。これに対し、サーモサイフォンの作動時とは、密閉容器１０１内で作動流体の蒸発および凝縮が行われている状態をいう。
【００２４】
密閉容器１０１は、その密閉容器１０１の機能面に着目すると、蒸発部１４と凝縮部１６と配管部１５とを備えている。その蒸発部１４と凝縮部１６と配管部１５は管状部材の一部として構成されている。蒸発部１４は、サーモサイフォンの非作動時における液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向下側に配置され、凝縮部１６は、サーモサイフォンの非作動時における液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向上側に配置されている。
【００２５】
蒸発部１４は、組電池ＢＰの冷却時に作動流体が蒸発するように組電池ＢＰと作動流体とが熱交換可能に構成されている。蒸発部１４は、組電池ＢＰから蒸発部１４内の作動流体に吸熱させることにより、その作動流体を蒸発させる。そのために、蒸発部１４は、平板形状の蒸発熱拡散板１０２に例えばロウ付け等によって接合されている。その蒸発部１４と蒸発熱拡散板１０２との連結には、両者間の熱伝導性を良好に得られれば、ロウ付け以外の方法が採用されてもよい。
【００２６】
そして、蒸発熱拡散板１０２は、蒸発部１４が接合された一面とは反対側の他面にて、組電池ＢＰに対し熱伝導可能に連結されている。これにより、蒸発部１４は、蒸発熱拡散板１０２を介して、組電池ＢＰに対し熱伝導可能な状態で組電池ＢＰに固定されている。蒸発熱拡散板１０２と組電池ＢＰとの間の熱伝導性が良好に維持されるように、蒸発熱拡散板１０２は、組電池ＢＰに対し押し付けられた状態で保持されている。また、蒸発熱拡散板１０２と組電池ＢＰは直接接触してもよいが、例えば、蒸発熱拡散板１０２と組電池ＢＰとの間には熱伝導シート材またはグリスが挟まれることにより、両者間の熱伝導性が高められている。
【００２７】
蒸発部１４は、車両の水平方向に対し傾斜して延びるように配置されている。具体的には、蒸発部１４の下端１４ｂよりも蒸発部１４の上端１４ａが上方に位置するように、蒸発部１４は、車両の水平方向に対し僅かに傾斜して延びている。
【００２８】
これにより、蒸発部１４内で蒸発した気相の作動流体は、下端１４ｂ側ではなく蒸発部１４の上端１４ａ側へ流れ、その上端１４ａから配管部１５を通って凝縮部１６へ流れる。すなわち、蒸発部１４内で気泡となった気相の作動流体は蒸発部１４から凝縮部１６へ流出しやすく、且つ、液相の作動流体は凝縮部１６から蒸発部１４へ戻りやすくなっている。
【００２９】
凝縮部１６は、蒸発部１４より上下方向上側に配置され蒸発部１４により蒸発した作動流体を凝縮させる。凝縮部１６は、蒸発部１４で気化した作動流体から空気へ放熱させることにより、その作動流体を凝縮させる。そのために、凝縮部１６は、平板形状の凝縮熱拡散板１０３に例えばロウ付け等によって接合されている。その凝縮部１６と凝縮熱拡散板１０３との連結には、両者間の熱伝導性を良好に得られれば、ロウ付け以外の方法が採用されてもよい。なお、凝縮部１６の放熱先は、空気だけでなく、水などの低温物としてもよい。
【００３０】
凝縮部１６は、上述した蒸発部１４と同様の姿勢で配置されている。すなわち、凝縮部１６は、車両の水平方向に対し傾斜して延びるように配置されている。具体的には、凝縮部１６の上端１６ａよりも凝縮部１６の下端１６ｂが下方に位置するように、凝縮部１６は、車両９０の水平方向に対し僅かに傾斜して延びている。
【００３１】
これにより、凝縮部１６内で凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により、上端１６ａ側ではなく凝縮部１６の下端１６ｂ側へ流れ、その下端１６ｂから配管部１５を通って蒸発部１４へ流れる。すなわち、凝縮部１６内の気泡など気相の作動流体は上昇し上端１６ａ側へ移動しやすく、且つ、凝縮部１６内の液相の作動流体は凝縮部１６の下端１６ｂから蒸発部１４へ流出しやすくなっている。
【００３２】
なお、凝縮部１６と蒸発部１４との間に高低差が設けられていれば、凝縮部１６および蒸発部１４は水平方向に対して傾斜して配置されていなくても冷却装置は冷却作動することができる。
【００３３】
配管部１５は、凝縮部１６と蒸発部１４の間に配置されている。配管部１５は、上下方向に延びる直線状の直線部１５ａと、屈曲して凝縮部１６の下端１６ｂと接続される屈曲部１５ｂを有している。配管部１５は、凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体を蒸発部１４側へ流すとともに蒸発部１４により蒸発した気相の作動流体を凝縮部１６側へ流す単管として構成されている。
【００３４】
図１〜図２に示すように、配管部１５の内部には、流路形成部材１７が配置されている。流路形成部材１７は、対象機器の冷却停止時、すなわち、サーモサイフォンの非作動時における液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向上側の配管部１５内に配置されている。
【００３５】
図２〜図３に示すように、流路形成部材１７は、配管部１５内を凝縮部１６側の空間と蒸発部１４側の空間に仕切る仕切部１７０を有している。仕切部１７０は、有底円筒形状を成している。仕切部１７０は、上下方向上側に開口するよう配置されている。
【００３６】
仕切部１７０の底部には、凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体を上下方向下側に導く第１開口部１７１が形成されている。また、仕切部１７０の底部には、蒸発部１４により蒸発した気相の作動流体を上下方向上側に導く第２開口部１７２が形成されている。また、仕切部１７０の底部には、第２開口部１７２から対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面よりも上下方向上側に延びる筒状の筒状流路形成部１７３が形成されている。また、配管部１５の内周面と筒状流路形成部１７３との間には隙間が形成されている。
【００３７】
凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体の多くは、配管部１５の内周面に沿って流下する。本実施形態の冷却装置は、配管部１５の内周面と筒状流路形成部１７３との間には隙間が形成されているので、凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体の筒状流路形成部１７３への侵入が抑制される。また、上昇しようとする気相の作動流体と流下しようとする液相の作動流体がぶつかりにくくすることもできる。
【００３８】
ところで、液相の作動流体が気化すると、その体積は２０倍以上になる。このため、気相の作動流体が通る第２開口部１７２の開口面積は、液相の作動流体が通る第１開口部１７１の開口面積よりも十分大きくなっている。
【００３９】
また、仕切部１７０は、凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体を集めて第１開口部１７１から蒸発部１４側へ流すとともに蒸発部１４により蒸発した気相の作動流体を第２開口部１７２および筒状流路形成部１７３を介して凝縮部１６側へ流す。
【００４０】
仕切部１７０の外周面には、複数の係止爪１７５およびフランジ部１７６が形成されている。フランジ部１７６は第１突出部に相当し、係止爪１７５は第２突出部に相当する。複数の係止爪１７５およびフランジ部１７６は、仕切部１７０の外周面から径方向外側に突出している。一方、配管部１５の内周面には、該内周面から配管部の中心に向かって突出する凸部１５０が形成されている。
【００４１】
配管部１５の内径よりもフランジ部１７６の外形が小さくなっている。このため、配管部１５の内周面とフランジ部１７６との間に隙間ｔが形成されるようになっている。
【００４２】
配管部１５の内部に流路形成部材１７が挿入されると、複数の係止爪１７５が弾性変形して、フランジ部１７６と複数の係止爪１７５が凸部１５０を挟み込む。このようにして、仕切部１７０が配管部１５の内部に固定されている。
【００４３】
また、配管部１５の内周面とフランジ部１７６との間に隙間ｔが形成されるようになっているので、配管部１５の内部に流路形成部材１７をスムーズに挿入することができる。
【００４４】
また、配管部１５の内部には、第１開口部１７１に接続された筒状の筒状流路形成部１７４が配置されている。筒状流路形成部１７４は、仕切部１７０から上下方向下側に向かって延びている。筒状流路形成部１７４は、第１開口部１７１に導入された作動流体を、第１開口部１７１よりも上下方向下側へと導く。
【００４５】
筒状流路形成部１７４には、管状を成す液相流路部１８が接続されている。液相流路部１８は、凝縮部１６により凝縮し、第１開口部１７１に導入された作動流体を、液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向下側に導く。なお、筒状流路形成部１７４および液相流路部１８は、液相流路形成部に相当する。
【００４６】
液相流路部１８は、蛇腹状に形成された樹脂や伸縮性のあるエラストマー等により構成することができる。液相流路部１８を配管部１５の内部に挿入する際に、配管部１５の形状に合わせて液相流路部１８が変形するようになっている。なお、配管部１５へ挿入後に配管部１５を曲げ加工することも可能である。また、液相流路部１８を備えることなく、筒状流路形成部１７４を液相の作動流体の液面ＳＦより上下方向下側に向けて伸びるようにしてもよい。なお、アルミニウム、銅等の金属により筒状流路形成部１７４を構成して、挿入後に曲げ加工することもできる。
【００４７】
ただし、液相流路部１８は、沸騰する液相の作動流体からの受熱を低減するため、断熱部材により構成するのが好ましい。なお、金属筒状流路の場合は、表面あるいは内面に断熱層を有するのが好ましい。
【００４８】
次に、冷却装置１０が組電池ＢＰを冷却する場合の作動について説明する。図１に示すように、冷却装置１０において蒸発部１４が組電池ＢＰから受熱すると、蒸発部１４内の液相の作動流体は、その組電池ＢＰの熱により蒸発する。これにより、組電池ＢＰは熱を奪われ冷却される。蒸発部１４で蒸発した気相の作動流体は密閉容器１０１内で上昇する。そして、気相の作動流体は液相の作動流体の液面より上下方向上側に達すると、流路形成部材１７の筒状流路形成部１７３を通って凝縮部１６へと導入される。
【００４９】
また、凝縮部１６に到達した気相の作動流体は空気へ放熱して凝縮し、その凝縮した液相の作動流体は、重力の作用により流下して流路形成部材１７の仕切部１７０に集められた後、第１開口部１７１を通って蒸発部１４へ到達する。
【００５０】
本実施形態の流路形成部材１７には仕切部１７０に形成された第２開口部１７２から凝縮部１６側、すなわち上下方向上側に延びる筒状の筒状流路形成部１７３が形成されている。このため、蒸発部１４で蒸発した気相の作動流体は、凝縮部１６から流下する液相の作動流体の流れの影響を受けることなく筒状流路形成部１７３を通って凝縮部１６にスムーズに到達する。したがって、凝縮部１６に到達すべき冷媒の流量を減少させることがなく、冷却能力を向上することができる。
【００５１】
また、仕切部１７０に集められた液相の作動流体は、筒状流路形成部１７３を通る気相の作動流体の流れの影響を受けることなく仕切部１７０に形成された第１開口部１７１を通って蒸発部１４へ到達することができる。
【００５２】
ところで、電池セルＢＣの下方の部位の温度が電池セルＢＣの上方の部位の温度よりも低く、かつ、凝縮部１６によって凝縮された作動流体の温度が電池セルＢＣの上方の部位の温度よりも高い場合、図４に示すように、電池セルＢＣの上方の部位で沸騰が生じる。
【００５３】
この場合、液相の作動流体の液面近くの液相の作動流体が蒸発して上昇し、凝縮部１６によって凝縮された液相の作動流体は液相の作動流体の液面近くまでしか流下しない。したがって、電池セルＢＣの下方の部位の温度は低いままとなる。すなわち、電池セルＢＣの下方の部位の温度と電池セルＢＣの上方の部位の温度差が大きくなる。特に、配管部１５の配管長が長いほど温度分布は不均一となる。
【００５４】
しかしながら、本実施形態の冷却装置は、流路形成部材１７の第１開口部１７１から液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向下側に凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体を導く液相流路部１８を備えている。
【００５５】
したがって、凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体が液相流路部１８を通って液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向下側に導かれるので、対象機器の温度分布の均一化が可能である。なお、液相流路部１８は、気泡の少ない蒸発部１４の下端１４ｂの近くまで伸びるように配置するのが好ましい。このように、液相流路部１８を、気泡の少ない蒸発部１４の下端１４ｂの近くまで伸びるように配置することにより、電池セルＢＣの下方の部位の温度と電池セルＢＣの上方の部位の温度差を小さくすることができる。
【００５６】
以上、説明したように、本実施形態の冷却装置は、作動流体の液相と気相の相変化に伴う熱移動により対象機器を冷却する。本実施形態の冷却装置は、対象機器の冷却時に作動流体が蒸発するように対象機器と作動流体とが熱交換可能に構成された蒸発部１４を備えている。また、蒸発部１４より上下方向上側に配置され蒸発部１４により蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部１６を備えている。また、凝縮部１６により凝縮した作動流体を蒸発部１４側へ流すとともに蒸発部１４により蒸発した作動流体を凝縮部１６側へ流す筒状の配管部１５を備えている。また、流路形成部材１７を備えている。そして、流路形成部材１７は、配管部１５内に配置され配管部１５内を凝縮部１６側の空間と蒸発部１４側の空間に仕切る仕切部１７０を有している。また、仕切部１７０に形成され凝縮部１６により凝縮した作動流体を上下方向下側に導入する第１開口部１７１を有している。また、仕切部１７０に形成され蒸発部１４により蒸発した作動流体を上下方向上側に導入する第２開口部１７２を有している。また、第２開口部１７２から対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面よりも上下方向上側に延びるとともに第２開口部から導入された作動流体を液面よりも上下方向上側へと導く筒状の筒状流路形成部１７３を有している。
【００５７】
このような構成によれば、仕切部１７０に形成された第１開口部１７１、第２開口部１７２および筒状流路形成部１７３により蒸発部１４から凝縮部１６側へ向かう作動流体の流れが、凝縮部１６から蒸発部１４側へ向かう作動流体の流れにより阻害されなくなる。したがって、簡素な構成で、かつ、冷却能力を向上することができる。
【００５８】
本実施形態の冷却装置１０のような単管型のサーモサイフォンであっても、ループ型サーモサイフォンのようなスムーズな作動流体の循環が可能である。
【００５９】
また、ループ管に対して多少管径を大きくしても、単管の方が構成が簡易であるため、搭載性も良好であり、コストを低減することも可能である。
【００６０】
また、本実施形態の冷却装置は、第１開口部１７１に導入された作動流体を、第１開口部１７１よりも上下方向下側へと導く筒状流路形成部１７４を備えている。
【００６１】
これによれば、蒸発部１４により蒸発した作動流体の影響を受けることなく、第１開口部１７１に導入された作動流体を、第１開口部１７１よりも上下方向下側へと導くことが可能である。
【００６２】
また、本実施形態の冷却装置は、第１開口部に導入された作動流体を、液面より上下方向下側に導く液相流路部１８を備えている。
【００６３】
したがって、液相流路部１８により、第１開口部に導入された作動流体は、液面より上下方向下側に導かれるので、蒸発部１４の温度分布を均一化することが可能である。
【００６４】
液相流路部１８が作動流体を蒸発部１４の下方から供給することができるので、単管でありながら、ループ管のように液冷媒が蒸発部１４内をよどみなく流れる。したがって、蒸発部１４の下方に蒸発部１４上方より低温、かつ、凝縮部１６より低温な部位があるような条件になっても、液冷媒が流れることで均温化される。したがって、対象機器の下方の部位の温度と対象機器の上方の部位の温度差を小さくすることができる。すなわち、対象機器の温度分布を均一化することができる。
【００６５】
仕切部１７０は、該仕切部１７０の外周面から径方向外側に突出する第１突出部としてのフランジ部１７６および第２突出部としての係止爪１７５を有している。また、配管部１５の内周面には、該内周面から配管部１５の中心に向かって突出する凸部１５０が形成されている。そして、凸部１５０の両側面がフランジ部１７６および係止爪１７５に挟まれることによって仕切部１７０が配管部１５の内部に固定されている。このように、配管部１５の内部に流路形成部材１７を容易に固定することができる。
【００６６】
また、仕切部１７０は、有底筒形状を成し、上下方向上側に開口しており、第１開口部１７１、第２開口部１７２および筒状流路形成部１７３は、仕切部１７０の底面に形成されている。このように、有底筒形状を成す仕切部１７０の底面に第１開口部１７１、第２開口部１７２および筒状流路形成部１７３を形成することができる。
【００６７】
また、第２開口部の開口面積は、第１開口部の開口面積よりも大きくなっている。したがって、液相の作動流体が気化しても十分な通路面積を確保することが可能である。
【００６８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る冷却装置について図５〜図８を用いて説明する。上記第１実施形態の冷却装置は、流路形成部材１７の仕切部１７０の底面が平坦となっているが、本実施形態の冷却装置は、図５、図７に示すように、流路形成部材１７の仕切部１７０が漏斗形状を成している。また、上記第１実施形態の冷却装置は、１つの筒状流路形成部１７３を有しているが、本実施形態の冷却装置は、図６に示すように、４つの筒状流路形成部１７３を有している。
【００６９】
図５、図７に示すように、流路形成部材１７の仕切部１７０は、上下方向下側に進むにつれて縮径する中空の円錐台形状を成している。このため、凝縮部１６で凝縮された液相の作動流体が仕切部１７０に溜まりにくく、液相の作動流体を速やかに蒸発部１４側に流下させることができる。
【００７０】
また、本実施形態の冷却装置は、４つの筒状流路形成部１７３を有している。また、４つの第２開口部１７２の開口面積の合計は、第１開口部１７１の開口面積よりも大きくなっている。したがって、大量の気相の作動流体を凝縮部１６側にスムーズに導くことができる。
【００７１】
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
【００７２】
また、仕切部１７０は、中空の円錐台形状を成し、上下方向下側に進むにつれて縮径するよう配置されている。したがって、凝縮部１６で凝縮された液相の作動流体を蒸発部１４側に速やかに流下させることができる。
【００７３】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る冷却装置について図９〜図１１を用いて説明する。上記第２実施形態の冷却装置は、流路形成部材１７が４つの筒状流路形成部１７３を有しているのに対し、本実施形態の冷却装置は、流路形成部材１７が２つの筒状流路形成部１７３を有している。また、上記第２実施形態の冷却装置は、流路形成部材１７の筒状流路形成部１７３により形成される流路の断面形状が円形を成している。これに対し、本実施形態の冷却装置は、流路形成部材１７の筒状流路形成部１７３により形成される流路の断面形状が略三日月状を成している。
【００７４】
また、２つの第２開口部１７２の開口面積の合計は、第１開口部１７１の開口面積よりも大きくなっている。したがって、気相の作動流体を効率的に凝縮部１６側に導くことができる。
【００７５】
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
【００７６】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る冷却装置について図１２〜図１３を用いて説明する。本実施形態の流路形成部材１７は、筒状流路形成部１７３と仕切部１７０とが別体で構成されている。筒状流路形成部１７３は、３つの開口部１７３１を有している。また、仕切部１７０は、漏斗形状を成している。仕切部１７０には、１つの第１開口部１７１と、３つの第２開口部１７２が形成されている。
【００７７】
そして、仕切部１７０に形成された３つの開口部１７３１が、それぞれ仕切部１７０に３つの第２開口部１７２と連結して、筒状流路形成部１７３が仕切部１７０に組み付けられている。
【００７８】
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
【００７９】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る冷却装置について図１４を用いて説明する。なお、図１４中では、流路形成部材１７を模式的に示してあるが、図１３に示したものと同様の構成をしている。
【００８０】
本実施形態の冷却装置は、２つの配管部１５を有している。２つの配管部１５の一方には、凝縮器１９と流路形成部材１７と液相流路部１８が配置されている。凝縮器１９および流路形成部材１７は、液相の作動流体の液面ＳＦより上下方向上側に配置されている。また、液相流路部１８は、流路形成部材１７に接続されている。液相流路部１８は、凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体を、液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向下側に導く。液相流路部１８は、流路形成部材１７から、蒸発部１４の下端１４ｂの近くまで伸びるように配置されている。
【００８１】
２つの配管部１５の一方の上側の端部と２つの配管部１５の他方の上側の端部は接続されている。また、２つの配管部１５の一方の下側の端部と２つの配管部１５の他方の下側の端部は接続されている。
【００８２】
２つの配管部１５は、いずれも凝縮部１６により凝縮した液相の作動流体を蒸発部１４側へ流すとともに蒸発部１４により蒸発した気相の作動流体を凝縮部１６側へ流す単管として機能する。このように、単管として機能する配管部１５を複数備えるようにすることもできる。
【００８３】
また、２つの配管部１５の一方には、流路形成部材１７が配置されている。この流路形成部材１７には、液相流路部１８が接続されている。そして、液相流路部１８は、気泡の少ない蒸発部１４の下端の近くまで伸びるように配置されている。
【００８４】
したがって、液相流路部１８により、凝縮部１６によって凝縮した液相の作動流体を蒸発部１４の下端の近くまで導くことができる。
【００８５】
また、２つの配管部１５の一方の下側の端部と２つの配管部１５の他方の下側の端部は接続されているので、液相流路部１８により蒸発部１４の下端の近くまで導かれた液相の作動流体を２つの配管部１５の他方の下側の端部に導くこともできる。したがって、２つの配管部１５の一方の温度分布だけでなく、２つの配管部１５の他方の温度分布を均一化することができる。
【００８６】
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
【００８７】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る冷却装置について図１５〜図１６を用いて説明する。本実施形態では蒸発部１４の構成が第１実施形態と異なっている。また、本実施形態では、図１６に示すように組電池ＢＰが配置されている。なお、図１５では、組電池ＢＰを省略してある。
【００８８】
また、本実施形態の冷却装置１０は蒸発熱拡散板１０２を備えていない。その一方で、本実施形態の密閉容器１０１は、凝縮部１６と配管部１５と蒸発部１４とを有している。
【００８９】
また、蒸発部１４は、下方流路部１４４と、上方流路部１４５と、複数の蒸発管１４３とを有している。
【００９０】
複数の蒸発管１４３は車両上下方向に延びている。複数の蒸発管１４３はそれぞれ、扁平断面形状を成している。そして、蒸発管１４３の両側の扁平面１４３ａ、１４３ｂにそれぞれ、電池側面ＢＰｂが熱伝導シート材３５を介して押し付けられた状態で組電池ＢＰが連結されている。これにより、組電池ＢＰは、蒸発部１４のうち複数の蒸発管１４３に対して熱伝導可能に固定されている。
【００９１】
また、複数の蒸発管１４３の下端１４３ｃは下方流路部１４４へそれぞれ連結し、その下端１４３ｃにて蒸発管１４３は下方流路部１４４へ連通している。また、複数の蒸発管１４３の上端１４３ｄは上方流路部１４５へそれぞれ連結し、その上端１４３ｄにて蒸発管１４３は上方流路部１４５へ連通している。
【００９２】
下方流路部１４４は複数の電池セルＢＣの積層方向へ延びるように形成され、その複数の積層方向の一方にて配管部１５の下端へつながっている。下方流路部１４４は組電池ＢＰおよび複数の蒸発管１４３よりも下方に位置し、組電池ＢＰおよび熱伝導シート材３５に対して間隔を空けて配置されている。
【００９３】
上方流路部１４５は複数の電池セルＢＣの積層方向へ延びるように形成され、下方流路部１４４、組電池ＢＰ、および複数の蒸発管１４３よりも上方に位置している。また、上方流路部１４５は電池セルＢＣの積層方向の一方にて、配管部１５のうちの流路形成部材１７に対する下方の部位に接続されている。
【００９４】
このように構成された本実施形態の冷却装置１０では、図１５に示すように、蒸発管１４３が組電池ＢＰから受熱すると、その蒸発管１４３内の液相の作動流体は、その組電池ＢＰの熱により蒸発する。これにより、組電池ＢＰは熱を奪われ冷却される。蒸発管１４３で蒸発した気相の作動流体は上昇して上方流路部１４５へ流入し、上方流路部１４５から配管部１５へと流れる。そして、配管部１５内に配置された流路形成部材１７を通って凝縮部１６へと導かれる。
【００９５】
また、凝縮部１６から流下する液相の作動流体は、流路形成部材１７および液相流路部１８を通って蒸発部１４の下方流路部１４４へ流下する。ここで、その流下する液相の作動流体は、流路形成部材１７および液相流路部１８を通るので、上方流路部１４５から配管部１５内を上下方向上側に向かって上昇する気相の作動流体の流れの影響を受けることなく蒸発部１４に到達する。
【００９６】
そして、下方流路部１４４へ流入した液相の作動流体は、下方流路部１４４から複数の蒸発管１４３のそれぞれへ分配される。このように作動流体の液相と気相との相変化が密閉容器１０１内で繰り返されることにより、組電池ＢＰは冷却される。
【００９７】
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
【００９８】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、流路断面が円形となった配管部１５を備えたが、配管部１５の流路断面は円形に限られるものではなく、例えば、多角形や楕円形状とすることもできる。
【００９９】
（２）上記各実施形態では、配管部１５の内周面に仕切部１７０を固定したが、配管部１５の内周面と仕切部１７０の間にシール部材を配置するようにしてもよい。
【０１００】
（３）上記各実施形態では、管状を成す液相流路部１８を配置したが、この液相流路部１８の途中に貫通孔を形成し、この貫通孔から蒸発部１４に作動流体の一部を戻すようにしてもよい。
【０１０１】
（４）上記各実施形態では、対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向上側の配管部１５内に流路形成部材１７を配置した。これに対し、対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面ＳＦよりも上下方向上側の配管部１５内に筒状流路形成部１７３の上下方向上側の開口部が位置するように流路形成部材１７を配置してもよい。
【０１０２】
（５）上記各実施形態では、流路形成部材１７と液相流路部１８を別体で構成したが、流路形成部材１７と液相流路部１８を一体で構成してもよい。
【０１０３】
（６）図１４に示した第２凝縮器１９には外周面にフィンが設けられていないが、第２凝縮器１９の外周面にフィンを備えるようにしてもよい。
【０１０４】
（７）上記各実施形態では、車両に搭載された組電池ＢＰを対象機器として冷却する例を示したが、組電池ＢＰだけでなく、例えば、電子機器、発熱機器を冷却する冷却装置として使用することもできる。
【０１０５】
（８）上記各実施形態では、車両に搭載された組電池ＢＰを対象機器として冷却する例を示したが、車載用の部品だけでなく、例えば、家庭用、設備用の部材を冷却する冷却装置として使用することもできる。
【０１０６】
（９）上記各実施形態では、配管部１５の内部に流路形成部材１７を固定した例を示したが、例えば、作動流体の液面変動により変動する構成としてもよい。具体的には、流路形成部材１７が液相の作動流体に対し浮力を有し、液面近傍に流路形成部材１７が浮遊するよう構成することもできる。
【０１０７】
（１０）上記各実施形態では、蛇腹状に形成された液相流路部１８を備えた例を示したが、例えば、ホースによって液相流路部１８を構成することもできる。
【０１０８】
（１１）上記各実施形態では、気相の作動流体が通る第２開口部１７２の開口面積が、液相の作動流体が通る第１開口部１７１の開口面積よりも十分大きくなるようにした。気体は液体よりも密度が小さいため、気相の作動流体が通る第２開口部１７２の開口面積は、少なくとも液相の作動流体が通る第１開口部１７１の開口面積の２倍以上とする必要がある。
【０１０９】
（１２）上記各実施形態では、上下方向に延びる直線状の直線部１５ａと屈曲して凝縮部１６の下端１６ｂと接続される屈曲部１５ｂを有する配管部１５を備えた。これに対し、直線状の直線部１５ａを斜めに傾斜して配置することもできる。
【０１１０】
なお、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。
【０１１１】
（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、冷却装置は、対象機器の冷却時に作動流体が蒸発するように対象機器と作動流体とが熱交換可能に構成された蒸発部を備えている。また、蒸発部より上下方向上側に配置され蒸発部により蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部を備えている。また、凝縮部により凝縮した作動流体を蒸発部側へ流すとともに蒸発部により蒸発した作動流体を凝縮部側へ流す筒状の配管部を備えている。また、流路形成部材を備えている。そして、流路形成部材は、配管部内に配置され配管部内を凝縮部側の空間と蒸発部側の空間に仕切る仕切部を有している。また、仕切部に形成され凝縮部により凝縮した作動流体を上下方向下側に導入する第１開口部を有している。また、仕切部に形成され蒸発部により蒸発した作動流体を上下方向上側に導入する第２開口部を有している。また、第２開口部から対象機器の冷却停止時における液相の作動流体の液面よりも上下方向上側に延びる筒状の筒状流路形成部を有している。
【０１１２】
また、第２の観点によれば、冷却装置は、第１開口部に導入された作動流体を、第１開口部よりも上下方向下側へと導く筒状流路形成部を備えている。
【０１１３】
これによれば、蒸発部により蒸発した作動流体の影響を受けることなく、第１開口部に導入された作動流体を、第１開口部よりも上下方向下側へと導くことが可能である。
【０１１４】
また、第３の観点によれば、冷却装置は、第１開口部に導入された作動流体を、液面より上下方向下側に導く液相流路形成部を備えている。
【０１１５】
したがって、液相流路形成部により、第１開口部に導入された作動流体は、液面より上下方向下側に導かれるので、蒸発部の温度分布を均一化することが可能である。
【０１１６】
また、第４の観点によれば、仕切部は、該仕切部の外周面から径方向外側に突出する第１突出部および第２突出部を有している。また、配管部の内周面には、該内周面から配管部の中心に向かって突出する凸部が形成されている。そして、凸部の両側面が第１突出部および第２突出部に挟まれることによって仕切部が配管部の内部に固定されている。このように、配管部の内部に流路形成部材を容易に固定することができる。
【０１１７】
また、第５の観点によれば、仕切部は、有底筒形状を成し、上下方向上側に開口している。また、第１開口部、第２開口部および筒状流路形成部は、仕切部の底面に形成されている。このように、有底筒形状を成す仕切部の底面に第１開口部、第２開口部および筒状流路形成部を形成することができる。
【０１１８】
また、第６の観点によれば、仕切部は、中空の円錐台形状を成し、上下方向下側に進むにつれて縮径するよう配置されている。したがって、凝縮部で凝縮された液相の作動流体を蒸発部側に速やかに流下させることができる。
【０１１９】
また、第７の観点によれば、第２開口部の開口面積は、第１開口部の開口面積よりも大きくなっている。したがって、液相の作動流体が気化しても十分な通路面積を確保することが可能である。
【０１２０】
なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、フランジ部１７６が第１突出部に相当し、係止爪１７５が第２突出部に相当し、筒状流路形成部１７４および液相流路部１８が液相流路形成部に相当する。
【符号の説明】
【０１２１】
１０    冷却装置
１４    蒸発部
１５    配管部
１６    凝縮部
１７    流路形成部材
１８    流路部材
１０２  蒸発熱拡散板
１０３  凝縮熱拡散板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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