JP2023017373A - 電池冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】全ての電池を予め定められた設定温度に調節し易くすること。【解決手段】バイパス通路３０の入口３０ａが主流配管２２に対して鉛直方向の上方に接続されている。主流配管２２内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路３０に向けて引き込まれることに追従して、主流配管２２内を冷媒の流れ方向の下流側に向けて流れ易くなる。よって、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管２３に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことが抑制される。バイパス通路３０には、バイパス用絞りが設けられているため、主流配管２２内を流れる液冷媒がバイパス通路３０へ優先的に流れ込んでしまうことが抑制されている。さらに、バイパス通路３０の全体が主流配管２２よりも鉛直方向の上方に位置しているため、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管へ排出されることが抑制されている。【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍サイクルを備えた電池冷却システムに関する。

冷凍サイクルを用いて電池を冷却し、電池の温度を予め定められた設定温度に調節する電池冷却システムとして、例えば特許文献１が知られている。冷凍サイクルは、圧縮機と、凝縮器と、絞りと、熱交換器と、を有している。圧縮機は、冷媒を圧縮して冷媒を吐出する。凝縮器は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する。絞りは、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する。熱交換器には、絞りによって減圧された冷媒が内部を流れる。そして、熱交換器は、内部を流れる冷媒と電池との熱交換を行う。

また、冷凍サイクルにおいて、複数の電池の温度を調節する場合には、例えば、複数の電池それぞれに対応して熱交換器が複数配置される。この場合、冷凍サイクルは、複数の熱交換器それぞれに凝縮器により凝縮された冷媒を供給する供給配管を有している。供給配管は、凝縮器に接続される主流配管と、複数の分岐配管と、を有している。主流配管には、凝縮器により凝縮された冷媒が流れる。複数の分岐配管は、主流配管と各熱交換器とを接続し、主流配管からの冷媒を分配して各熱交換器に供給する。複数の分岐配管は、主流配管に対して冷媒の流れ方向に並列接続されている場合がある。各分岐配管には、絞りがそれぞれ設けられている。

特開２０１３－６１０９９号公報

ところで、例えば、凝縮器により凝縮された冷媒が全て液冷媒である場合を考える。この場合、主流配管内が液冷媒で満たされる。すると、複数の分岐配管が、主流配管に対して冷媒の流れ方向に並列接続されていても、各分岐配管へ液冷媒が均等に分配され易くなる。したがって、複数の熱交換器において、各分岐配管から各熱交換器にそれぞれ供給される液冷媒の流量にばらつきが生じ難くなり、結果として、全ての電池が予め定められた設定温度に調節され易くなる。

一方で、例えば、凝縮器により凝縮された冷媒が全て液冷媒にならずに、凝縮器により凝縮された冷媒が、液冷媒とガス冷媒とが混合した気液二相状態である場合も考えられる。このとき、各分岐配管の入口が主流配管に対して水平面を含んだ鉛直方向の下方に接続されていると、主流配管を流れる液冷媒は、液冷媒の自重により、主流配管に対して冷媒の流れ方向の上流側に接続されている分岐配管に流れ込み易くなる。これにより、主流配管に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管に分配される液冷媒の流量が少なくなる。したがって、複数の熱交換器において、各分岐配管から各熱交換器にそれぞれ供給される液冷媒の流量にばらつきが生じ、結果として、全ての電池を予め定められた設定温度に調節することが困難となってしまう虞がある。

上記課題を解決する電池冷却システムは、冷媒を圧縮して冷媒を吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する絞りと、複数の電池それぞれに対応して配置されるとともに前記絞りによって減圧された冷媒が内部を流れ、前記冷媒と前記各電池との熱交換を行う複数の熱交換器と、を有する冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルは、前記複数の熱交換器それぞれに前記凝縮器により凝縮された冷媒を供給する供給配管を有し、前記供給配管は、前記凝縮器に接続される主流配管と、前記主流配管と前記各熱交換器とを接続し、前記主流配管からの冷媒を分配して前記各熱交換器に供給する複数の分岐配管と、を有し、前記各分岐配管に前記絞りがそれぞれ設けられており、前記各分岐配管の入口が前記主流配管に対して水平面を含んだ鉛直方向の下方に接続されている電池冷却システムであって、前記主流配管から分岐するとともに前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路に接続されるバイパス通路を備え、前記バイパス通路には、バイパス用絞りが設けられ、前記バイパス通路の入口が前記主流配管に対して前記水平面を含んだ鉛直方向の上方に接続されるとともに、前記バイパス通路の少なくとも一部分が前記主流配管よりも鉛直方向の上方に位置しており、前記バイパス通路は、前記主流配管内のガス冷媒を前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路へ排出する。

ここで、例えば、凝縮器により凝縮された冷媒が全て液冷媒にならずに、凝縮器により凝縮された冷媒が、液冷媒とガス冷媒とが混合した気液二相状態である場合を考える。このような場合、液冷媒は、自重により、主流配管内において水平面よりも鉛直方向の下方を流れ易く、ガス冷媒は、主流配管内において水平面よりも鉛直方向の上方を流れ易い。このとき、バイパス通路の入口が主流配管に対して水平面を含んだ鉛直方向の上方に接続されている。これによれば、主流配管内において水平面よりも鉛直方向の上方を流れ易いガス冷媒が、バイパス通路に向けて引き込まれ易くなる。そして、バイパス通路は、主流配管内のガス冷媒を熱交換器から圧縮機に至る通路へ排出する。主流配管内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路に向けて引き込まれることに追従して、主流配管内を冷媒の流れ方向の下流側に向けて流れ易くなる。その結果、主流配管に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことが抑制される。

また、バイパス通路には、バイパス用絞りが設けられているため、主流配管内を流れる液冷媒がバイパス通路へ優先的に流れ込んでしまうことが抑制されている。したがって、主流配管内を流れる液冷媒が各分岐配管へ均等に分配され易くなっている。さらに、バイパス通路の少なくとも一部分が主流配管よりも鉛直方向の上方に位置しているため、液冷媒がバイパス通路へ流れ込んだとしても、バイパス通路へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路を介して熱交換器から圧縮機に至る通路へ排出されることが抑制されている。したがって、主流配管内を流れる液冷媒が各分岐配管へ均等に分配され易くなっている。

以上により、各分岐配管へ液冷媒が均等に分配され易くなるため、複数の熱交換器において、各分岐配管から各熱交換器にそれぞれ供給される液冷媒の流量にばらつきが生じ難くなる。その結果、全ての電池を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記バイパス通路の入口が、前記主流配管における前記冷媒の流れ方向の中央部よりも下流側に位置する部位に接続されているとよい。
これによれば、主流配管内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路に向けて引き込まれることに追従して、主流配管内を冷媒の流れ方向の下流側に向けてさらに流れ易くなる。その結果、主流配管に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記バイパス通路の入口が、前記主流配管において、前記複数の分岐配管のうち、前記主流配管に対して前記冷媒の流れ方向で最も下流に位置する分岐配管と、当該分岐配管と隣り合う分岐配管との間の位置に対応する部位に接続されているとよい。このような構成は、主流配管から分岐するとともに熱交換器から圧縮機に至る通路に接続されるバイパス通路を構成する上で好適な構成である。

上記電池冷却システムにおいて、前記バイパス通路の入口が、前記主流配管における前記冷媒の流れ方向の最下流に位置する部位に接続されているとよい。
これによれば、主流配管内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路に向けて引き込まれることに追従して、主流配管内を冷媒の流れ方向の下流側に向けてさらに流れ易くなる。その結果、主流配管に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記バイパス通路に設けられる開閉弁と、前記開閉弁の駆動を制御する開閉弁制御部と、を備え、前記開閉弁制御部は、前記主流配管を流れる冷媒の温度が、前記主流配管内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度よりも低い場合に、前記開閉弁が閉弁するように前記開閉弁の駆動を制御するとよい。

主流配管を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合、主流配管を流れる冷媒は、全て液冷媒である。そこで、開閉弁制御部は、主流配管を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、開閉弁が閉弁するように開閉弁の駆動を制御する。これによれば、液冷媒がバイパス通路へ流れ込んだとしても、バイパス通路へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路を介して熱交換器から圧縮機に至る通路へ排出されることが無い。したがって、主流配管内を流れる液冷媒が各分岐配管へ効率良く分配されるため、全ての電池を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記バイパス用絞りは、可変絞りであり、前記バイパス用絞りの開度を制御するために前記バイパス用絞りの駆動を制御する可変絞り制御部を備え、前記可変絞り制御部は、前記主流配管を流れる冷媒の温度が、前記主流配管内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度よりも低い場合に、前記バイパス用絞りの開度が小さくなるように前記バイパス用絞りの駆動を制御するとよい。

主流配管を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合、主流配管を流れる冷媒は、全て液冷媒である。そこで、可変絞り制御部は、主流配管を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、バイパス用絞りの開度が小さくなるようにバイパス用絞りの駆動を制御する。これによれば、液冷媒がバイパス通路へ流れ込んだとしても、バイパス通路へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路を介して熱交換器から圧縮機に至る通路へ排出され難くなる。したがって、主流配管内を流れる液冷媒が各分岐配管へ効率良く分配されるため、全ての電池を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記バイパス通路の入口には、フロート弁が設けられているとよい。
例えば、凝縮器により凝縮された冷媒が全て液冷媒である場合、主流配管内が液冷媒で満たされており、主流配管内の液冷媒の一部がバイパス通路へ流入することがある。このとき、バイパス通路へ流入する液冷媒がフロート弁を浮動させることにより、フロート弁がバイパス通路を閉塞する。これによれば、液冷媒がバイパス通路へ流れ込んだとしても、バイパス通路へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路を介して熱交換器から圧縮機に至る通路へ排出され難くなる。したがって、主流配管内を流れる液冷媒が各分岐配管へ効率良く分配されるため、全ての電池を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記冷凍サイクルは、前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路の途中に配置されるとともに、前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容するアキュムレータを有し、前記バイパス通路は、前記熱交換器から前記アキュムレータに至る通路に接続されているとよい。

冷凍サイクルにおいては、アキュムレータ内のガス冷媒が飽和蒸気となる。ここで、主流配管内のガス冷媒を、バイパス通路を介して熱交換器からアキュムレータに至る通路へ排出することにより、各熱交換器の出口での冷媒状態を湿り蒸気にし易くすることができる。したがって、各熱交換器それぞれを通過する冷媒の状態を、各熱交換器の出口まで湿り蒸気に維持することができるため、電池全体の温度を予め定められた設定温度に均一に調節し易くすることができる。

上記電池冷却システムにおいて、前記冷凍サイクルは、前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路の途中に配置されるとともに、前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容するアキュムレータを有し、前記バイパス通路は、前記アキュムレータから前記圧縮機に至る通路に接続されているとよい。

冷凍サイクルにおいては、アキュムレータ内のガス冷媒が飽和蒸気となる。ここで、主流配管内のガス冷媒を、バイパス通路を介してアキュムレータから圧縮機に至る通路へ排出することにより、圧縮機の入口での冷媒の状態を乾き蒸気にし易くすることができる。その結果、圧縮機での冷媒の圧縮効率を向上させることができる。

この発明によれば、全ての電池を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

実施形態における電池冷却システムを示す概略構成図。 電池冷却システムを示す模式図。 供給配管及びバイパス通路の一部分を示す断面図。 別の実施形態における供給配管及びバイパス通路の一部分を示す断面図。 別の実施形態におけるフロート弁を説明するための断面図。 フロート弁を説明するための断面図。 フロート弁を説明するための断面図。 別の実施形態における電池冷却システムを示す概略構成図。 別の実施形態における電池冷却システムを示す概略構成図。

以下、電池冷却システムを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。本実施形態の電池冷却システムは、例えば、車両に搭載されている。
（電池冷却システム１０の全体構成）
図１及び図２に示すように、電池冷却システム１０は、冷凍サイクル１１を備えている。電池冷却システム１０は、冷凍サイクル１１を用いて複数の電池１２を冷却し、複数の電池１２の温度を予め定められた設定温度に調節する。なお、図２では、各電池１２をそれぞれ二点鎖線で示している。電池１２は、矩形ブロック状である。電池１２は、図示しない電池セルが複数並設されることにより構成されている。電池セルの並設方向は、電池１２の長辺方向である。電池セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。複数の電池１２は、電池セルの並設方向に対して直交する方向に並んで配置されている。したがって、複数の電池１２は、各電池１２の短辺方向がそれぞれ一致した状態で並んで配置されている。そして、複数の電池１２は、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。

（冷凍サイクル１１の構成）
冷凍サイクル１１は、圧縮機１３と、凝縮器１４と、絞り１５と、複数の熱交換器１６と、アキュムレータ１７と、を有している。圧縮機１３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１４は、圧縮機１３から吐出されたガス冷媒を凝縮する。絞り１５は、凝縮器１４により凝縮された高温高圧の冷媒を減圧する。冷媒は、絞り１５によって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となる。各熱交換器１６には、絞り１５によって減圧された気液二相冷媒が内部を流れる。アキュムレータ１７は、圧縮機１３へのガス冷媒の流出を許容し、且つ圧縮機１３への液冷媒の流出を阻止する。アキュムレータ１７と圧縮機１３とは配管１８によって接続されている。配管１８は、アキュムレータ１７から圧縮機１３に至る通路を構成している。圧縮機１３と凝縮器１４とは配管１９によって接続されている。

図２に示すように、複数の熱交換器１６は、複数の電池１２それぞれに対応して配置されている。各熱交換器１６は、各電池１２と熱的に結合されている。そして、複数の熱交換器１６は、内部を流れる冷媒と各電池１２との熱交換を行う。複数の熱交換器１６は、複数の電池１２の並設方向に並んで配置されている。各熱交換器１６は、例えば、扁平長四角筒状である。各熱交換器１６は全て同一形状である。したがって、各熱交換器１６の流路断面積はそれぞれ同じである。

各熱交換器１６は、集合配管２０を介してアキュムレータ１７に接続されている。そして、各熱交換器１６から排出された冷媒は、集合配管２０を介してアキュムレータ１７に流入する。集合配管２０は、各熱交換器１６からアキュムレータ１７に至る通路を構成している。集合配管２０、アキュムレータ１７、及び配管１８は、熱交換器１６から圧縮機１３に至る通路を構成している。したがって、アキュムレータ１７は、熱交換器１６から圧縮機１３に至る通路の途中に配置されている。

（供給配管２１の構成）
冷凍サイクル１１は、供給配管２１を有している。供給配管２１は、複数の熱交換器１６それぞれに凝縮器１４により凝縮された冷媒を供給する。供給配管２１は、主流配管２２と、複数の分岐配管２３と、を有している。主流配管２２は、円管状である。主流配管２２は、凝縮器１４に接続されている。そして、主流配管２２には、凝縮器１４により凝縮された冷媒が流れる。各分岐配管２３は、円管状である。複数の分岐配管２３は、主流配管２２と各熱交換器１６とを接続し、主流配管２２からの冷媒を分配して各熱交換器１６に供給する。

絞り１５は、各分岐配管２３にそれぞれ設けられている。各絞り１５は、各分岐配管２３の一部の通路断面積を小さくしたオリフィスである。各絞り１５は、固定絞りである。各絞り１５の通路断面積はそれぞれ同じである。

図３に示すように、主流配管２２は、凝縮器１４から水平方向に延びている。凝縮器１４から主流配管２２の内部を流れる冷媒の流れ方向は、水平方向である。図３では、冷媒の流れ方向を矢印Ｘ１で示している。主流配管２２における凝縮器１４とは反対側の端部は、閉塞している。したがって、主流配管２２における冷媒の流れ方向の最下流に位置する部位は閉塞している。

複数の分岐配管２３は、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向に並列接続されている。各分岐配管２３は、主流配管２２の最下部から鉛直方向の下方に延びている。したがって、複数の分岐配管２３は、各分岐配管２３の入口２３ａが主流配管２２に対して鉛直方向の下方に接続された状態で、主流配管２２に接続されている。図３では、鉛直方向を矢印Ｚ１で示している。

（バイパス通路３０の構成）
図１及び図２に示すように、電池冷却システム１０は、バイパス通路３０を備えている。バイパス通路３０は、主流配管２２から分岐している。バイパス通路３０は、集合配管２０に接続されている。したがって、バイパス通路３０は、主流配管２２から分岐するとともに熱交換器１６からアキュムレータ１７に至る通路に接続されている。よって、バイパス通路３０は、主流配管２２から分岐するとともに熱交換器１６から圧縮機１３に至る通路に接続されている。バイパス通路３０は、主流配管２２内のガス冷媒を集合配管２０へ排出する。したがって、バイパス通路３０は、主流配管２２内のガス冷媒を熱交換器１６から圧縮機１３に至る通路へ排出する。

バイパス通路３０には、バイパス用絞り３１が設けられている。バイパス用絞り３１は、バイパス通路３０の一部の通路断面積を小さくしたオリフィスである。バイパス用絞り３１は、可変絞りである。したがって、バイパス用絞り３１は、自身の通路断面積を調整することにより、バイパス通路３０の通路断面積を調整可能である。バイパス用絞り３１は、開度が電気的に制御される流量制御弁である。バイパス通路３０を流れるガス冷媒は、バイパス用絞り３１によって減圧される。したがって、バイパス通路３０は、減圧されたガス冷媒を集合配管２０へ排出する。

図３に示すように、バイパス通路３０は、例えば、配管である。バイパス通路３０は、円管状である。バイパス通路３０は、主流配管２２の最上部から鉛直方向の上方に延び、その後、集合配管２０に向かって延びている。したがって、バイパス通路３０の入口３０ａが主流配管２２に対して鉛直方向の上方に接続されるとともに、バイパス通路３０の全体が主流配管２２よりも鉛直方向の上方に位置している。

バイパス通路３０の入口３０ａは、主流配管２２において、複数の分岐配管２３のうち、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向で最も下流に位置する分岐配管２３と、当該分岐配管２３と隣り合う分岐配管２３との間の位置に対応する部位に接続されている。したがって、バイパス通路３０の入口３０ａは、主流配管２２における冷媒の流れ方向の中央部よりも下流側に位置する部位に接続されている。

（電池冷却システム１０の電気的構成について）
図１及び図２に示すように、電池冷却システム１０は、主流配管２２内の圧力を検出する圧力センサ４１を備えている。また、電池冷却システム１０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度を検出する温度センサ４２を備えている。

電池冷却システム１０は、制御部４０を備えている。制御部４０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えている。また、制御部４０は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等により構成されるメモリを備えている。さらに、制御部４０は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。

制御部４０は、圧力センサ４１に電気的に接続されている。制御部４０は、圧力センサ４１により検出された主流配管２２内の圧力に関する情報を圧力センサ４１から受信する。また、制御部４０は、温度センサ４２に電気的に接続されている。制御部４０は、温度センサ４２により検出された冷媒の温度に関する情報を温度センサ４２から受信する。

制御部４０は、バイパス用絞り３１に電気的に接続されている。制御部４０には、バイパス用絞り３１の開度を制御するためにバイパス用絞り３１の駆動を制御するプログラムが予め記憶されている。したがって、制御部４０は、バイパス用絞り３１の開度を制御するためにバイパス用絞り３１の駆動を制御する可変絞り制御部として機能する。

制御部４０には、主流配管２２内の圧力と冷媒の飽和温度とが関係付けられたマップが予め記憶されている。そして、制御部４０では、マップを用いて、圧力センサ４１により検出される主流配管２２内の圧力に基づいた冷媒の飽和温度が予め求められている。

制御部４０には、主流配管２２を流れる冷媒の温度が、主流配管２２内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度と同じ場合に、バイパス用絞り３１の開度が所定の開度となるようにバイパス用絞り３１の駆動を制御するプログラムが予め記憶されている。一方で、制御部４０には、主流配管２２を流れる冷媒の温度が、主流配管２２内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度よりも低い場合に、バイパス用絞り３１の開度が小さくなるようにバイパス用絞り３１の駆動を制御するプログラムが予め記憶されている。したがって、制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が、主流配管２２内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度よりも低い場合に、バイパス用絞り３１の開度が小さくなるようにバイパス用絞り３１の駆動を制御する。具体的には、制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、バイパス用絞り３１の開度を所定の開度よりも小さくする。なお、バイパス用絞り３１の所定の開度とは、バイパス用絞り３１の通路断面積が、各絞り１５の通路断面積の合計よりも小さくなる開度である。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
ところで、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合、凝縮器１４により凝縮された冷媒が全て液冷媒となった状態で主流配管２２内を流れていると推定される。この場合、主流配管２２内が液冷媒で満たされている。そこで、制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、バイパス用絞り３１の開度が所定の開度よりも小さくなるようにバイパス用絞り３１の駆動を制御する。よって、液冷媒がバイパス通路３０へ流れ込んだとしても、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管２０へ排出され難くなっている。その結果、複数の分岐配管２３が、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向に並列接続されていても、各分岐配管２３へ液冷媒が均等に分配され易くなっている。したがって、複数の熱交換器１６において、各分岐配管２３から各熱交換器１６にそれぞれ供給される液冷媒の流量にばらつきが生じ難くなる。そして、各熱交換器１６を介した液冷媒と各電池１２との熱交換が行われて、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、各電池１２が冷却され、全ての電池１２が予め定められた設定温度に調節される。

一方で、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度と同じ場合、凝縮器１４により凝縮された冷媒が全て液冷媒にならずに、凝縮器１４により凝縮された冷媒が、液冷媒とガス冷媒とが混合した気液二相状態であると推定される。このような場合、液冷媒は、自重により、主流配管２２内において水平面よりも鉛直方向の下方を流れ易く、ガス冷媒は、主流配管２２内において水平面よりも鉛直方向の上方を流れ易い。

そこで、制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度と同じ場合に、バイパス用絞り３１の開度が所定の開度となるようにバイパス用絞り３１の駆動を制御する。ここで、バイパス通路３０の入口３０ａが主流配管２２に対して鉛直方向の上方に接続されている。このため、主流配管２２内において水平面よりも鉛直方向の上方を流れ易いガス冷媒が、図３において矢印Ｒ１で示すように、バイパス通路３０に向けて引き込まれ易くなる。そして、バイパス通路３０は、主流配管２２内のガス冷媒を集合配管２０へ排出する。主流配管２２内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路３０に向けて引き込まれることに追従して、主流配管２２内を冷媒の流れ方向の下流側に向けて流れ易くなる。その結果、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管２３に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことが抑制されている。

また、バイパス通路３０には、バイパス用絞り３１が設けられているため、主流配管２２内を流れる液冷媒がバイパス通路３０へ優先的に流れ込んでしまうことが抑制されている。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ均等に分配され易くなっている。さらに、バイパス通路３０の全体が主流配管２２よりも鉛直方向の上方に位置しているため、液冷媒がバイパス通路３０へ流れ込んだとしても、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管２０へ排出されることが抑制されている。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ均等に分配され易くなっている。よって、複数の熱交換器１６において、各分岐配管２３から各熱交換器１６にそれぞれ供給される液冷媒の流量にばらつきが生じ難くなり、結果として、全ての電池１２が予め定められた設定温度に調節され易くなっている。

冷凍サイクル１１においては、アキュムレータ１７内のガス冷媒が飽和蒸気となる。ここで、主流配管２２内のガス冷媒を、バイパス通路３０を介して各熱交換器１６からアキュムレータ１７に至る通路である集合配管２０へ排出することにより、各熱交換器１６の出口での冷媒状態が湿り蒸気になり易くなる。したがって、各熱交換器１６それぞれを通過する冷媒の状態が、各熱交換器１６の出口まで湿り蒸気に維持され易くなるため、電池１２全体の温度が予め定められた設定温度に均一に調節され易くなる。

（効果）
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）バイパス通路３０の入口３０ａが主流配管２２に対して鉛直方向の上方に接続されている。これによれば、主流配管２２内において水平面よりも鉛直方向の上方を流れ易いガス冷媒が、バイパス通路３０に向けて引き込まれ易くなる。そして、バイパス通路３０は、主流配管２２内のガス冷媒を集合配管２０へ排出する。主流配管２２内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路３０に向けて引き込まれることに追従して、主流配管２２内を冷媒の流れ方向の下流側に向けて流れ易くなる。その結果、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管２３に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことが抑制される。

また、バイパス通路３０には、バイパス用絞り３１が設けられているため、主流配管２２内を流れる液冷媒がバイパス通路３０へ優先的に流れ込んでしまうことが抑制されている。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ均等に分配され易くなっている。さらに、バイパス通路３０の全体が主流配管２２よりも鉛直方向の上方に位置している。このため、液冷媒がバイパス通路３０へ流れ込んだとしても、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管２０へ排出されることが抑制されている。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ均等に分配され易くなっている。

以上により、各分岐配管２３へ液冷媒が均等に分配され易くなるため、複数の熱交換器１６において、各分岐配管２３から各熱交換器１６にそれぞれ供給される液冷媒の流量にばらつきが生じ難くなる。その結果、全ての電池１２を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

（２）バイパス通路３０の入口３０ａが、主流配管２２における冷媒の流れ方向の中央部よりも下流側に位置する部位に接続されている。これによれば、主流配管２２内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路３０に向けて引き込まれることに追従して、主流配管２２内を冷媒の流れ方向の下流側に向けてさらに流れ易くなる。その結果、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管２３に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

（３）バイパス通路３０の入口３０ａが、主流配管２２において、複数の分岐配管２３のうち、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向で最も下流に位置する分岐配管２３と、当該分岐配管２３と隣り合う分岐配管２３との間の位置に対応する部位に接続されている。このような構成は、主流配管２２から分岐するとともに集合配管２０に接続されるバイパス通路３０を構成する上で好適な構成である。

（４）制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、バイパス用絞り３１の開度が小さくなるようにバイパス用絞り３１の駆動を制御する。これによれば、液冷媒がバイパス通路３０へ流れ込んだとしても、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管２０へ排出され難くなる。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ効率良く分配されるため、全ての電池１２を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

（５）バイパス通路３０は、各熱交換器１６からアキュムレータ１７に至る通路である集合配管２０に接続されている。冷凍サイクル１１においては、アキュムレータ１７内のガス冷媒が飽和蒸気となる。ここで、主流配管２２内のガス冷媒を、バイパス通路３０を介して各熱交換器１６からアキュムレータ１７に至る通路である集合配管２０へ排出することにより、各熱交換器１６の出口での冷媒状態を湿り蒸気にし易くすることができる。したがって、各熱交換器１６それぞれを通過する冷媒の状態を、各熱交換器１６の出口まで湿り蒸気に維持することができるため、電池１２全体の温度を予め定められた設定温度に均一に調節し易くすることができる。

（変更例）
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。

○ 図４に示すように、バイパス通路３０の入口３０ａが、主流配管２２における冷媒の流れ方向の最下流に位置する部位に接続されていてもよい。これによれば、主流配管２２内を流れる液冷媒は、ガス冷媒がバイパス通路３０に向けて引き込まれることに追従して、主流配管２２内を冷媒の流れ方向の下流側に向けてさらに流れ易くなる。その結果、主流配管２２に対して冷媒の流れ方向の下流側に接続されている分岐配管２３に分配される液冷媒の流量が少なくなってしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

○ 図５、図６及び図７に示すように、バイパス通路３０の入口３０ａに、フロート弁５０が設けられていてもよい。この場合、バイパス通路３０には、フロート弁５０が着座する弁座５１が形成されている。フロート弁５０は、弁座５１に対して接離可能になっている。図５及び図６に示すように、フロート弁５０は、弁座５１に対して離間することで、バイパス通路３０を開放する。また、図７に示すように、フロート弁５０は、弁座５１に着座することで、バイパス通路３０を閉塞する。

例えば、凝縮器１４により凝縮された冷媒が全て液冷媒である場合、主流配管２２内が液冷媒で満たされており、主流配管２２内の液冷媒の一部がバイパス通路３０へ流入することがある。このとき、バイパス通路３０へ流入する液冷媒がフロート弁５０を浮動させることにより、フロート弁５０がバイパス通路３０を閉塞する。これによれば、液冷媒がバイパス通路３０へ流れ込んだとしても、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管２０へ排出され難くなる。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ効率良く分配されるため、全ての電池１２を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

なお、図５、図６及び図７に示す実施形態の場合、バイパス用絞り３１は、固定絞りであってもよい。この場合、バイパス用絞り３１の通路断面積は、各絞り１５の通路断面積の合計よりも小さいほうが好ましい。

○ 図８に示すように、電池冷却システム１０は、バイパス通路３０に設けられる開閉弁６０を備えていてもよい。開閉弁６０は、バイパス通路３０におけるバイパス用絞り３１よりも主流配管２２寄りの部位に配置されている。開閉弁６０は、開弁状態と閉弁状態とが電気的に制御される電磁弁である。制御部４０は、開閉弁６０に電気的に接続されている。制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度と同じ場合に、開閉弁６０が開弁するように開閉弁６０の駆動を制御する。また、制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、開閉弁６０が閉弁するように開閉弁６０の駆動を制御する。したがって、制御部４０は、開閉弁６０の駆動を制御する開閉弁制御部として機能している。

主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合、主流配管２２を流れる冷媒は、全て液冷媒である。そこで、制御部４０は、主流配管２２を流れる冷媒の温度が飽和温度よりも低い場合に、開閉弁６０が閉弁するように開閉弁６０の駆動を制御する。これによれば、液冷媒がバイパス通路３０へ流れ込んだとしても、バイパス通路３０へ流れ込んだ液冷媒が、バイパス通路３０を介して集合配管２０へ排出されることが無い。したがって、主流配管２２内を流れる液冷媒が各分岐配管２３へ効率良く分配されるため、全ての電池１２を予め定められた設定温度に調節し易くすることができる。

なお、図８に示す実施形態の場合、バイパス用絞り３１は、固定絞りであってもよい。この場合、バイパス用絞り３１の通路断面積は、各絞り１５の通路断面積の合計よりも小さいほうが好ましい。

○ 図９に示すように、バイパス通路３０は、アキュムレータ１７から圧縮機１３に至る通路である配管１８に接続されていてもよい。冷凍サイクル１１においては、アキュムレータ１７内のガス冷媒が飽和蒸気となる。ここで、主流配管２２内のガス冷媒を、バイパス通路３０を介してアキュムレータ１７から圧縮機１３に至る通路である配管１８へ排出することにより、圧縮機１３の入口での冷媒の状態を乾き蒸気にし易くすることができる。その結果、圧縮機１３での冷媒の圧縮効率を向上させることができる。

○ 実施形態において、各分岐配管２３が、主流配管２２の最下部から鉛直方向の下方に延びていなくてもよい。例えば、各分岐配管２３の入口２３ａが主流配管２２における水平方向に位置する部位に接続されていてもよい。要は、各分岐配管２３の入口２３ａが主流配管２２に対して水平面を含んだ鉛直方向の下方に接続されていればよい。

○ 実施形態において、バイパス通路３０が、主流配管２２の最上部から鉛直方向の上方に延びていなくてもよい。例えば、バイパス通路３０の入口３０ａが主流配管２２における水平方向に位置する部位に接続されていてもよい。そして、バイパス通路３０が、主流配管２２から水平方向に延びた後、バイパス通路３０が主流配管２２よりも鉛直方向の上方へ延び、その後、集合配管２０に向かって延びていてもよい。要は、バイパス通路３０の入口３０ａが主流配管２２に対して水平面を含んだ鉛直方向の上方に接続されるとともに、バイパス通路３０の少なくとも一部分が主流配管２２よりも鉛直方向の上方に位置していればよい。

○ 実施形態において、バイパス通路３０の入口３０ａが、主流配管２２における冷媒の流れ方向の中央部よりも上流側に位置する部位に接続されていてもよい。
○ 実施形態において、バイパス用絞り３１の所定の開度は、バイパス用絞り３１の通路断面積が、各絞り１５の通路断面積の合計と同じとなる開度であってもよい。

○ 実施形態において、バイパス用絞り３１の所定の開度は、バイパス用絞り３１の通路断面積が、各絞り１５の通路断面積の合計よりも大きくなる開度であってもよい。
○ 実施形態において、バイパス用絞り３１が、固定絞りであってもよい。この場合、バイパス用絞り３１の通路断面積は、各絞り１５の通路断面積の合計よりも小さいほうが好ましい。

○ 実施形態において、熱交換器１６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、熱交換器１６の数は特に限定されるものではない。熱交換器１６の数は、電池１２の数に応じて適宜変更される。そして、分岐配管２３の数は、熱交換器１６の数に応じて適宜変更される。

１０…電池冷却システム、１１…冷凍サイクル、１２…電池、１３…圧縮機、１４…凝縮器、１５…絞り、１６…熱交換器、１７…アキュムレータ、２１…供給配管、２２…主流配管、２３…分岐配管、２３ａ…入口、３０…バイパス通路、３０ａ…入口、３１…バイパス用絞り、４０…可変絞り制御部及び開閉弁制御部として機能する制御部、５０…フロート弁、６０…開閉弁。

Claims (9)

1. 冷媒を圧縮して冷媒を吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
   前記凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する絞りと、
   複数の電池それぞれに対応して配置されるとともに前記絞りによって減圧された冷媒が内部を流れ、前記冷媒と前記各電池との熱交換を行う複数の熱交換器と、を有する冷凍サイクルを備え、
   前記冷凍サイクルは、前記複数の熱交換器それぞれに前記凝縮器により凝縮された冷媒を供給する供給配管を有し、
   前記供給配管は、
   前記凝縮器に接続される主流配管と、
   前記主流配管と前記各熱交換器とを接続し、前記主流配管からの冷媒を分配して前記各熱交換器に供給する複数の分岐配管と、を有し、
   前記各分岐配管に前記絞りがそれぞれ設けられており、
   前記各分岐配管の入口が前記主流配管に対して水平面を含んだ鉛直方向の下方に接続されている電池冷却システムであって、
   前記主流配管から分岐するとともに前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路に接続されるバイパス通路を備え、
   前記バイパス通路には、バイパス用絞りが設けられ、
   前記バイパス通路の入口が前記主流配管に対して前記水平面を含んだ鉛直方向の上方に接続されるとともに、前記バイパス通路の少なくとも一部分が前記主流配管よりも鉛直方向の上方に位置しており、
   前記バイパス通路は、前記主流配管内のガス冷媒を前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路へ排出することを特徴とする電池冷却システム。
2. 前記バイパス通路の入口が、前記主流配管における前記冷媒の流れ方向の中央部よりも下流側に位置する部位に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電池冷却システム。
3. 前記バイパス通路の入口が、前記主流配管において、前記複数の分岐配管のうち、前記主流配管に対して前記冷媒の流れ方向で最も下流に位置する分岐配管と、当該分岐配管と隣り合う分岐配管との間の位置に対応する部位に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電池冷却システム。
4. 前記バイパス通路の入口が、前記主流配管における前記冷媒の流れ方向の最下流に位置する部位に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電池冷却システム。
5. 前記バイパス通路に設けられる開閉弁と、
   前記開閉弁の駆動を制御する開閉弁制御部と、を備え、
   前記開閉弁制御部は、前記主流配管を流れる冷媒の温度が、前記主流配管内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度よりも低い場合に、前記開閉弁が閉弁するように前記開閉弁の駆動を制御することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電池冷却システム。
6. 前記バイパス用絞りは、可変絞りであり、
   前記バイパス用絞りの開度を制御するために前記バイパス用絞りの駆動を制御する可変絞り制御部を備え、
   前記可変絞り制御部は、前記主流配管を流れる冷媒の温度が、前記主流配管内の圧力に基づいて決定される冷媒の飽和温度よりも低い場合に、前記バイパス用絞りの開度が小さくなるように前記バイパス用絞りの駆動を制御することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の電池冷却システム。
7. 前記バイパス通路の入口には、フロート弁が設けられていることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の電池冷却システム。
8. 前記冷凍サイクルは、前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路の途中に配置されるとともに、前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容するアキュムレータを有し、
   前記バイパス通路は、前記熱交換器から前記アキュムレータに至る通路に接続されていることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の電池冷却システム。
9. 前記冷凍サイクルは、前記熱交換器から前記圧縮機に至る通路の途中に配置されるとともに、前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容するアキュムレータを有し、
   前記バイパス通路は、前記アキュムレータから前記圧縮機に至る通路に接続されていることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の電池冷却システム。

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