JP7399692B2 - Cooling device and cooling method - Google Patents
Cooling device and cooling method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7399692B2 JP7399692B2 JP2019215258A JP2019215258A JP7399692B2 JP 7399692 B2 JP7399692 B2 JP 7399692B2 JP 2019215258 A JP2019215258 A JP 2019215258A JP 2019215258 A JP2019215258 A JP 2019215258A JP 7399692 B2 JP7399692 B2 JP 7399692B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- outside air
- refrigerant
- plate
- cooling
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 89
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 115
- QXJQHYBHAIHNGG-UHFFFAOYSA-N trimethylolethane Chemical compound OCC(C)(CO)CO QXJQHYBHAIHNGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 28
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 24
- ZWUKCDSAMSAZGT-UHFFFAOYSA-N 2-(hydroxymethyl)-2-methylpropane-1,3-diol;hydrate Chemical compound O.OCC(C)(CO)CO ZWUKCDSAMSAZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 36
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 20
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N pentafluoropropane Chemical compound FC(F)CC(F)(F)F MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- -1 trimethylolethane hydride Chemical compound 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、バッテリ等の冷却対象を冷却する冷却装置、および、冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling device and a cooling method for cooling objects to be cooled such as batteries.
モーター駆動用のバッテリを搭載した電気自動車が普及し始めている。バッテリがリチウムイオン電池で構成される場合、充放電時にバッテリが発熱する場合がある。 Electric vehicles equipped with batteries for driving motors are becoming popular. If the battery is composed of a lithium ion battery, the battery may generate heat during charging and discharging.
そこで、ペルチェ素子および送風機を備え、バッテリを冷却する技術が開発されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, a technology has been developed that includes a Peltier element and a blower to cool the battery (for example, Patent Document 1).
しかし、上記特許文献1に記載されたようなペルチェ素子および送風機を備えた冷却装置は、装置自体のコストおよび消費電力に要するコストが高いという問題がある。 However, the cooling device including the Peltier element and the blower as described in Patent Document 1 has a problem in that the cost of the device itself and the cost of power consumption are high.
そこで、バッテリ等の発熱体、温室等の高温空間等の冷却対象を低コストで冷却する技術の開発が希求されている。 Therefore, there is a desire to develop a technology for cooling objects such as heating elements such as batteries and high-temperature spaces such as greenhouses at low cost.
本発明は、このような課題に鑑み、冷却対象を低コストで冷却することが可能な冷却装置、および、冷却方法を提供することを目的としている。 In view of such problems, an object of the present invention is to provide a cooling device and a cooling method that can cool an object to be cooled at low cost.
上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、トリメチロールエタンの水溶液およびトリメチロールエタンハイドレートのうちのいずれか一方または両方が収容される収容部と、収容部内に形成される外気流路と、外気流路に連通する蓋とを有し、外気流路を通過する外気と、収容部に収容されるトリメチロールエタンの水溶液とを熱交換させる外気熱交換部と、収容部内に形成される冷媒流路を有し、冷媒流路を通過する冷媒と、収容部に収容され、外気熱交換部によってトリメチロールエタンの水溶液が熱交換されることで生成されたトリメチロールエタンハイドレートとを熱交換させる冷媒熱交換部と、外気熱交換部の蓋内の外気と水とを接触させて外気を冷却する外気冷却部と、熱交換された冷媒を冷却対象に供給する冷媒供給部と、を備える。 In order to solve the above problems, the cooling device of the present invention includes a storage section in which either or both of an aqueous solution of trimethylolethane and trimethylolethane hydrate are accommodated, and an outside air flow formed inside the storage section. an outside air heat exchange section that has an outside air flow path and a lid that communicates with the outside air flow path and exchanges heat between the outside air passing through the outside air flow path and the aqueous solution of trimethylolethane that is accommodated in the storage section; The refrigerant passing through the refrigerant flow path and the trimethylolethane hydrate contained in the storage section and generated by heat exchange of an aqueous solution of trimethylolethane by the outside air heat exchange section. a refrigerant heat exchange unit that exchanges heat with the outside air, an outside air cooling unit that cools the outside air by bringing the outside air in the lid of the outside air heat exchange unit into contact with water, and a refrigerant supply unit that supplies the heat exchanged refrigerant to the object to be cooled. , is provided.
また、冷却装置は、外気が所定の閾温度以上である場合に外気冷却部によって冷却された外気を外気熱交換部に導き、外気が閾温度未満である場合に外気をそのまま外気熱交換部に導く制御部を備えてもよい。 In addition, the cooling device guides the outside air cooled by the outside air cooling section to the outside air heat exchange section when the outside air is at a predetermined threshold temperature or higher, and directs the outside air as it is to the outside air heat exchange section when the outside air is below the threshold temperature. A control unit may be provided to guide the user.
また、冷却対象は、リチウムイオン電池ユニットであってもよい。 Furthermore, the object to be cooled may be a lithium ion battery unit.
上記課題を解決するために、本発明の冷却方法は、トリメチロールエタンの水溶液およびトリメチロールエタンハイドレートのうちのいずれか一方または両方が収容される収容部内に形成される外気流路に連通する蓋内の外気と水とを接触させて外気を冷却し、外気流路を通過する、冷却された外気と、収容部に収容されるトリメチロールエタンの水溶液とを熱交換させてトリメチロールエタンハイドレートを生成し、収容部内に形成される冷媒流路を通過する冷媒と、収容部に収容されるトリメチロールエタンハイドレートとを熱交換させ、熱交換された冷媒を冷却対象に供給する。 In order to solve the above-mentioned problems, the cooling method of the present invention communicates with an outside air flow path formed in a storage section in which either or both of an aqueous solution of trimethylolethane and trimethylolethane hydrate are accommodated. The outside air in the lid is brought into contact with water to cool the outside air , and the cooled outside air that passes through the outside air flow path is exchanged with the aqueous solution of trimethylolethane stored in the storage section to form trimethylolethane hydride. The refrigerant passing through the refrigerant flow path formed in the storage part and the trimethylol ethane hydrate stored in the storage part are exchanged with each other, and the heat-exchanged refrigerant is supplied to the object to be cooled.
本発明によれば、冷却対象を低コストで冷却することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to cool an object to be cooled at low cost.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in these embodiments are merely illustrative to facilitate understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In this specification and the drawings, elements with substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to omit redundant explanation, and elements not directly related to the present invention are omitted from illustration. do.
[冷却装置100]
図1は、本実施形態にかかる冷却装置100の概略的な構成を説明する図である。冷却装置100は、例えば、電気自動車(EV、例えば、タクシー)に搭載される。冷却装置100は、冷却対象10を冷却する。本実施形態において、冷却対象10は、電気自動車に搭載されたリチウムイオン電池ユニットである。
[Cooling device 100]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
図1に示すように、冷却装置100は、蓄冷ユニット110と、第1冷媒循環管120と、冷媒切換弁122と、逆止弁124と、開閉弁126と、バイパス管130と、予備ユニット150と、制御部160とを含む。なお、図1中、実線の矢印は、第1冷媒の流れを示す。また、図1中、破線の矢印は、信号の流れを示す。
As shown in FIG. 1, the
蓄冷ユニット110は、第1冷媒(冷媒)を冷却する。第1冷媒循環管120は、蓄冷ユニット110によって冷却された第1冷媒を冷却対象10に導くとともに、冷却対象10において加熱された第1冷媒を蓄冷ユニット110に戻す。つまり、第1冷媒循環管120は、蓄冷ユニット110と、冷却対象10とに第1冷媒を循環させる。
The
冷媒切換弁122は、第1冷媒循環管120における蓄冷ユニット110の下流側と冷却対象10の上流側との間に設けられる。冷媒切換弁122は、蓄冷ユニット110と冷却対象10とを接続したり、蓄冷ユニット110とバイパス管130とを接続したりする。
The
逆止弁124は、第1冷媒循環管120における冷媒切換弁122と開閉弁126との間に設けられる。逆止弁124は、冷却対象10から第1冷媒循環管120への第1冷媒の逆流を防止する。開閉弁126は、第1冷媒循環管120における逆止弁124と冷却対象10との間に設けられる。
The
バイパス管130は、冷媒切換弁122と、第1冷媒循環管120における逆止弁124と開閉弁126との間とを接続する。予備ユニット150は、バイパス管130に設けられる。
Bypass
制御部160は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。制御部160は、ROM(Read Only Memory:読み出し専用メモリ)からCPU自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。制御部160は、ワークエリアとしてのRAM(Random Access Memory:読み書き可能なメモリ)や他の電子回路と協働して冷却装置100全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部160は、蓄冷ユニット110、冷媒切換弁122、および、予備ユニット150を制御する。制御部160による具体的な制御処理については、後に詳述する。
The
冷却装置100において、蓄冷ユニット110および予備ユニット150は、第1冷媒を冷却する。そして、蓄冷ユニット110または予備ユニット150によって冷却された第1冷媒は、第1冷媒循環管120を通じて、冷却対象10に供給される。したがって、冷却対象10は、蓄冷ユニット110または予備ユニット150によって冷却された第1冷媒によって冷却される。そして、冷却対象10によって温度が上昇した第1冷媒は、蓄冷ユニット110または予備ユニット150に返送され、蓄冷ユニット110または予備ユニット150において再度冷却される。なお、本実施形態では、第1冷媒として水を例に挙げて説明する。以下、蓄冷ユニット110および予備ユニット150について詳述する。
In the
[蓄冷ユニット110]
図2は、蓄冷ユニット110の概略的な構成を説明する図である。図2中、実線の矢印は、第1冷媒、水、および、空気の流れを示す。
[Cold storage unit 110]
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
図2に示すように、蓄冷ユニット110は、第1冷媒ドラム210と、循環水ポンプ220と、熱交換部230と、外気冷却部260とを含む。
As shown in FIG. 2, the
第1冷媒ドラム210は、第1冷媒循環管120に設けられ、第1冷媒を一時的に貯留する。循環水ポンプ220は、第1冷媒循環管120における第1冷媒ドラム210と熱交換部230との間に設けられる。循環水ポンプ220は、吸入側が第1冷媒ドラム210に接続され、吐出側が熱交換部230(冷媒通過部250)に接続される。
The
熱交換部230は、トリメチロールエタンハイドレート(以下「TMEハイドレート」と称する。)と第1冷媒とを熱交換させる。つまり、熱交換部230は、冷媒熱交換部として機能する。TMEハイドレートは、ゲスト分子としてトリメチロールエタン(CH3C(CH2OH)3)が包接されたハイドレートである。また、熱交換部230は、トリメチロールエタンの水溶液(以下、「TME水溶液」と称する。)と、外気とを熱交換させる。つまり、熱交換部230は、外気熱交換部としても機能する。熱交換部230は、収容部232と、外気通過部240と、冷媒通過部250とを含む。
The
図3は、熱交換部230を説明する図である。図3(a)は、熱交換部230の鉛直断面の概略図である。図3(b)は、収容部232、管体242、252、および、フィン244、254のXY断面図である。また、本実施形態の図3(a)、図3(b)をはじめとする以下の図では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。なお、図3(a)、図3(b)中、TME水溶液、および、TMEハイドレートを灰色で示す。また、理解を容易にするために、図3(a)、図3(b)中、管体242と管体252とを実質的に等しい大きさで示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
図3(a)に示すように、収容部232は、筒形状の断熱容器である。収容部232は、軸方向が図3(a)、図3(b)中、Z軸方向となるように配される。収容部232の内径は、例えば、340mmであり、収容部232の高さ(Z軸方向の長さ)は、例えば、293mmである。
As shown in FIG. 3(a), the
収容部232内には、TME水溶液、および、TMEハイドレートが収容される。本実施形態において、収容部232は、0.600質量分率のTMEハイドレートを収容する。つまり、収容部232は、TMEが0.600質量分率の、TME水溶液を収容する。0.600質量分率のTMEハイドレートの生成温度(大気圧)、および、分解温度(大気圧)は、30℃である。また、0.600質量分率のTMEハイドレートの生成熱は、190kJ/kgである。
A TME aqueous solution and TME hydrate are accommodated in the
外気通過部240は、1または複数の管体242と、複数のフィン244と、上蓋246と、下筒248とを含む。
The outside
管体242は、収容部232内に配される。管体242は、図3(a)、図3(b)中、Z軸方向に延在する。管体242の上部開口242aは、上蓋246の内部空間に臨む。管体242の下部開口242bは、下筒248の内部空間に臨む。
The tube body 242 is disposed within the
フィン244は、図3(a)、図3(b)に示すように、管体242の外周面に設けられる。フィン244は、管体242の外周から立設する。フィン244は、図3(a)、図3(b)中、Z軸方向に延在する。本実施形態において、1の管体242に6つのフィン244が設けられる。 The fins 244 are provided on the outer peripheral surface of the tube body 242, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b). The fins 244 are erected from the outer periphery of the tube body 242 . The fins 244 extend in the Z-axis direction in FIGS. 3(a) and 3(b). In this embodiment, six fins 244 are provided in one tube body 242.
上蓋246は、筒形状であり、収容部232の上部に接続される。上蓋246は、上部に開口246a(空気入ダクト)が形成される。開口246aには、防塵網246bが設けられる。上蓋246の内部空間には、後述する冷媒通過部250の出口マニホールド258と、後述する外気冷却部260の噴霧ノズル264aとが配される。
The
下筒248は、筒形状であり、収容部232の下部に接続される。下筒248は、下部に開口248aが形成される。下筒248の内部空間には、ドレンパン248bと、冷媒通過部250の入口マニホールド256と、外気冷却部260の空気ファン270とが配される。ドレンパン248bは、パーフォレートドレンパンである。空気ファン270は、ドレンパン248bの下方に設けられる。
The
冷媒通過部250は、1または複数の管体252と、複数のフィン254と、入口マニホールド256と、出口マニホールド258とを含む。
管体252は、収容部232内に配される。管体252は、図3(a)、図3(b)中、Z軸方向に延在する。管体252は、管体242より小径である。
The tube body 252 is disposed within the
フィン254は、図3(a)、図3(b)に示すように、管体252の外周面に設けられる。フィン254は、管体252の外周から立設する。フィン254は、図3(a)、図3(b)中、Z軸方向に延在する。本実施形態において、1の管体252に6つのフィン254が設けられる。 The fins 254 are provided on the outer peripheral surface of the tube body 252, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b). The fins 254 are erected from the outer periphery of the tube body 252 . The fins 254 extend in the Z-axis direction in FIGS. 3(a) and 3(b). In this embodiment, one tube body 252 is provided with six fins 254.
入口マニホールド256は、管体252の下部開口252bと第1冷媒循環管120(循環水ポンプ220側)とを接続する。出口マニホールド258は、管体252の上部開口252aと第1冷媒循環管120(冷媒切換弁122側)とを接続する。
The inlet manifold 256 connects the lower opening 252b of the pipe body 252 and the first refrigerant circulation pipe 120 (circulating
また、図3(b)に示すように、管体242と管体252とは、千鳥格子状に収容部232内に配される。具体的に説明すると、複数の管体242は、Y軸方向に並んだグループA~Cに分類できる。各グループは、1または複数の管体242を含む。また、複数の管体252は、Y軸方向に並んだグループD~Eに分類できる。各グループは、1または複数の管体252を含む。そして、1のグループを構成する管体242と、当該1のグループに隣接するグループを構成する管体252とは、X軸方向の位置が異なる。例えば、グループAを構成する管体242とグループDを構成する管体252とは、X軸方向の位置が異なる。
Further, as shown in FIG. 3(b), the tubular body 242 and the tubular body 252 are arranged in the
図2に戻って説明すると、外気冷却部260は、外気と水とを接触させて、外気を冷却する。外気冷却部260は、タンク262と、水送出管264と、噴霧水ポンプ266と、調湿弁268と、空気ファン270とを含む。
Returning to FIG. 2, the outside
タンク262は、水を貯留する。水送出管264は、一端がタンク262に接続され、他端に噴霧ノズル264aが設けられる。噴霧ノズル264aは、熱交換部230の上蓋246内に配される。噴霧水ポンプ266は、水送出管264に設けられる。噴霧水ポンプ266の吸入側は、タンク262に接続され、吐出側は噴霧ノズル264aに接続される。噴霧ノズル264aは、水を噴霧する。これにより、上蓋246内の外気と水とが接触し、外気が冷却される。
調湿弁268は、水送出管264における噴霧水ポンプ266と、噴霧ノズル264aとの間に設けられる。空気ファン270は、外気通過部240を通過した空気を吸引して外部に排気する。空気ファン270は、下筒248内に設けられる。
The
[予備ユニット150]
図4は、予備ユニット150の概略的な構成を説明する図である。図4に示すように、予備ユニット150は、冷却器310と、冷媒貯留部320と、流量調整弁322と、圧縮機330と、送風部340と、凝縮器350とを含む。なお、図4中、実線の矢印は、第1冷媒の流れを示す。図4中、一点鎖線の矢印は、第2冷媒の流れを示す。また、図4中、破線の矢印は、信号の流れを示す。
[Spare unit 150]
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
冷却器310は、バイパス管130に設けられる。冷却器310は、第1冷媒と第2冷媒とを熱交換させる。冷却器310は、第1冷媒を第2冷媒で冷却する。また、冷却器310は、第1冷媒が有する熱で第2冷媒を気化させる。第2冷媒は、例えば、R-245faである。逆止弁312は、バイパス管130における冷却器310の上流側に設けられる。
冷媒貯留部320は、第2冷媒(液体)を貯留する。冷媒貯留部320は、冷却器310に接続される。流量調整弁322は、冷媒貯留部320と冷却器310との間に設けられる。
The
圧縮機330は、吸入側が冷却器310に接続され、吐出側が凝縮器350に接続される。圧縮機330は、第2冷媒を圧縮(昇圧)する。
送風部340は、凝縮器350に外気を送風する。送風部340によって、外気が送風されることにより、凝縮器350を通過する第2冷媒が冷却される。これにより、凝縮器350において第2冷媒の潜熱が奪われ、第2冷媒が凝縮される。凝縮器350によって凝縮された第2冷媒は、冷媒貯留部320に導かれる。
The
[冷却方法]
続いて、冷却装置100を用いた冷却方法について説明する。図5は、冷却方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図5に示すように、本実施形態の冷却方法は、開弁処理S110と、循環水ポンプ運転開始処理S120と、冷却処理S200と、停止判定処理S130と、循環水ポンプ停止処理S140とを含む。本実施形態において、冷却方法は、冷却対象10が搭載された電気自動車が始動した際に開始される。以下、各処理について説明する。
[Cooling method]
Next, a cooling method using the
[開弁処理S110]
制御部160は、開閉弁126が閉弁されていれば、開閉弁126を開弁する。また、制御部160は、開閉弁126が既に開弁されていれば、開弁状態を維持する。そして、制御部160は、冷媒切換弁122を制御して、蓄冷ユニット110と冷却対象10とを接続する。
[Valve opening process S110]
The
[循環水ポンプ運転開始処理S120]
制御部160は、循環水ポンプ220の運転を開始させる。これにより、蓄冷ユニット110によって冷却された第1冷媒は、第1冷媒循環管120を通じて、冷却対象10に供給される。つまり、第1冷媒循環管120および循環水ポンプ220は、冷媒供給部として機能する。
[Circulating water pump operation start process S120]
The
[冷却処理S200]
制御部160は、冷却処理S200を遂行する。冷却処理S200については、後に詳述する。
[Cooling process S200]
The
[停止判定処理S130]
制御部160は、冷却対象10が搭載された電気自動車が停止し、かつ、冷却対象10から排出される第1冷媒の温度が所定の劣化温度未満であるか否かを判定する。その結果、電気自動車が停止し、かつ、劣化温度未満であると判定した場合(S130におけるYES)に、制御部160は、循環水ポンプ停止処理S140に処理を移す。一方、制御部160は、電気自動車が停止していない、または、第1冷媒が劣化温度未満ではないと判定した場合(S130におけるNO)、冷却処理S200に処理を移して冷却処理S200を繰り返す。なお、劣化温度は、冷却対象10の劣化が抑制可能な上限温度であり、例えば、32℃である。
[Stop determination process S130]
The
[循環水ポンプ停止処理S140]
制御部160は、循環水ポンプ220の運転を停止する。また、制御部160は、噴霧水ポンプ266が運転されていれば、噴霧水ポンプ266を停止する。なお、制御部160は、噴霧水ポンプ266が既に停止されていれば、停止状態を維持する。また、制御部160は、圧縮機330が運転されていれば、圧縮機330を停止する。なお、制御部160は、圧縮機330が既に停止されていれば、停止状態を維持する。また、制御部160は、送風部340が運転されていれば、送風部340を停止する。なお、制御部160は、送風部340が既に停止されていれば、停止状態を維持する。また、制御部160は、開閉弁126を閉弁する。
[Circulating water pump stop processing S140]
The
[冷却処理S200]
続いて、冷却処理S200について説明する。図6は、冷却処理S200の流れを説明するフローチャートである。冷却処理S200は、外気温判定処理S200-1と、空気ファン運転処理S200-2と、相対湿度判定処理S200-3と、外気冷却部運転処理S200-4と、予備ユニット運転処理S200-5とを含む。以下、各処理について説明する。
[Cooling process S200]
Next, the cooling process S200 will be explained. FIG. 6 is a flowchart illustrating the flow of cooling process S200. The cooling process S200 includes an outside temperature determination process S200-1, an air fan operation process S200-2, a relative humidity determination process S200-3, an outside air cooling unit operation process S200-4, and a spare unit operation process S200-5. including. Each process will be explained below.
[外気温判定処理S200-1]
制御部160は、外気温が、所定の閾温度以上であるか否かを判定する。その結果、閾温度以上であると判定した場合(S200-1におけるYES)に、制御部160は、相対湿度判定処理S200-3に処理を移す。一方、閾温度未満であると判定した場合(S200-1におけるNO)に、制御部160は、空気ファン運転処理S200-2に処理を移す。なお、閾温度は、TMEハイドレートの生成温度可能な温度であり、例えば、27.5℃である。
[Outside temperature determination process S200-1]
[空気ファン運転処理S200-2]
制御部160は、空気ファン270が停止していれば、運転を開始する。また、制御部160は、空気ファン270が運転されていれば、運転を維持する。
[Air fan operation processing S200-2]
If the
これにより、空気ファン270は、上蓋246の開口246aから外気を吸引して外気通過部240に供給する。そして、外気は、外気通過部240、下筒248、空気ファン270を通過して外部に排気される。
Thereby, the
このように、外気が外気通過部240(管体242)を通過することによって、外気とTME水溶液とが熱交換される。これにより、外気の顕熱(冷熱)によってTME水溶液が冷却され、TMEハイドレートが生成される。 In this way, the outside air passes through the outside air passage section 240 (pipe body 242), thereby exchanging heat between the outside air and the TME aqueous solution. As a result, the TME aqueous solution is cooled by the sensible heat (cold heat) of the outside air, and TME hydrate is generated.
[相対湿度判定処理S200-3]
制御部160は、外気の相対湿度が、所定の閾湿度以上であるか否かを判定する。その結果、閾湿度以上ではないと判定した場合(S200-3におけるNO)、外気冷却部運転処理S200-4に処理を移す。一方、閾湿度以上であると判定した場合(S200-3におけるYES)に、制御部160は、予備ユニット運転処理S200-5に処理を移す。なお、閾湿度は、例えば、95%である。
[Relative humidity determination process S200-3]
The
[外気冷却部運転処理S200-4]
制御部160は、外気冷却部260を運転させる。具体的に説明すると、制御部160は、噴霧水ポンプ266が停止していれば、噴霧水ポンプ266の運転を開始させる。制御部160は、噴霧水ポンプ266が運転されていれば、運転を維持する。また、制御部160は、空気ファン270が停止していれば、空気ファン270の運転を開始させる。制御部160は、空気ファン270が運転されていれば、運転を維持する。さらに、制御部160は、相対湿度が閾湿度未満となるように、調湿弁268の開度を調整する。
[Outside air cooling unit operation processing S200-4]
The
これにより、噴霧ノズル264aから水が霧状に噴霧され、水の気化潜熱によって、上蓋246内の外気温を低下させることができる。つまり、外気通過部240を通過する外気の温度を閾温度未満まで低下させることが可能となる。なお、外気温が37℃である場合に、外気を閾温度未満まで低下させるために必要な噴霧水の量は、約1.2kg/hである。
Thereby, water is sprayed in a mist form from the spray nozzle 264a, and the outside temperature inside the
[予備ユニット運転処理S200-5]
制御部160は、冷媒切換弁122を制御して、予備ユニット150と冷却対象10とを接続する。そして、制御部160は、予備ユニット150を運転させる。具体的に説明すると、制御部160は、圧縮機330が停止していれば、圧縮機330の運転を開始させる。制御部160は、圧縮機330が運転されていれば、運転を維持する。また、制御部160は、送風部340が停止していれば、送風部340の運転を開始させる。制御部160は、送風部340が運転されていれば、運転を維持する。
[Spare unit operation processing S200-5]
The
以上説明したように、本実施形態の冷却装置100およびこれを用いた冷却方法は、TMEハイドレートの分解熱(吸熱)で冷却対象10を冷却する。
As explained above, the
冷却対象10としてのリチウムイオン電池ユニットは、電気自動車の動力源として利用されている。リチウムイオン電池ユニットは、放電中(電気自動車の走行中)であっても、電池容量の約2/3以上が消費されると、リチウムイオン電池からの放熱が急激に増加する。電池容量の2/3が消費された場合のリチウムイオン電池からの放熱量は、使用電力の約0.7%に相当する。例えば、電気自動車がタクシーの場合では、約0.22kWの放熱量が増加してしまう(The Japan Society Calorimetry and Thermal Analysis. Netsu Sokutei 30(1) 2003)。そして、リチウムイオン電池ユニットが35℃以上になると、リチウムイオン電池ユニットの劣化が進んでしまう(例えば、自動車技術会論文集 Vol.47,No.1,January 2016)。 A lithium ion battery unit as the object to be cooled 10 is used as a power source for an electric vehicle. Even when a lithium ion battery unit is discharging (while an electric vehicle is running), when about two-thirds or more of the battery capacity is consumed, heat dissipation from the lithium ion battery increases rapidly. The amount of heat released from the lithium ion battery when 2/3 of the battery capacity is consumed corresponds to about 0.7% of the power used. For example, when the electric vehicle is a taxi, the amount of heat dissipated increases by about 0.22 kW (The Japan Society Calorimetry and Thermal Analysis. Netsu Sokutei 30(1) 2003). When the temperature of the lithium ion battery unit exceeds 35° C., the deterioration of the lithium ion battery unit progresses (for example, Society of Automotive Engineers of Japan Proceedings Vol. 47, No. 1, January 2016).
そこで、冷却装置100は、TMEハイドレートの分解熱で冷却対象10を冷却する。上記したように、本実施形態において、TMEハイドレートの分解熱は、30℃である。したがって、夏季等の外気温が高温になる期間であっても、冷却装置100は、第1冷媒を30℃未満とすることができ、第1冷媒によってリチウムイオン電池ユニット(冷却対象10)を冷却することが可能となる。これにより、リチウムイオン電池ユニットを35℃未満に維持することができ、リチウムイオン電池ユニットの劣化を抑制することが可能となる。したがって、電気自動車において、リチウムイオン電池ユニットの交換頻度を低減させることができる。これにより、電気自動車におけるリチウムイオン電池ユニットの交換に要するコストを低減することが可能となる。また、冷却装置100は、リチウムイオン電池ユニットを構成する冷却機構の消費電力を削減することができ、電気自動車の走行距離を延長することが可能となる。
Therefore, the
また、蓄冷ユニット110を運転させてリチウムイオン電池ユニット(冷却対象10)を冷却させる場合と、予備ユニット150でリチウムイオン電池ユニットを冷却する場合とを比較すると、蓄冷ユニット110を冷却モードで運転させる方が、COP(Coefficient Of Performance:エネルギー消費効率)および消費電力が少ない。具体的に説明すると、蓄冷ユニット110を冷却モードで運転させてリチウムイオン電池ユニットを冷却させる場合のCOPは、予備ユニット150でリチウムイオン電池ユニットを冷却する場合の1.4倍である。また、蓄冷ユニット110を冷却モードで運転させてリチウムイオン電池ユニットを冷却させる場合の消費電力は、予備ユニット150でリチウムイオン電池ユニットを冷却する場合の0.28倍である。つまり、R-245fa等の凝縮冷媒を用いた従来の冷却装置や、送風機およびペルチェ素子を備えた従来の冷却装置と比較して、本実施形態の冷却装置100は、低コストで冷却対象10を冷却することができる。
Moreover, when the case where the
また、冷却装置100は、外気冷却部260を備える構成により、外気温が閾温度を上回った場合であっても、TMEハイドレートを生成させることが可能となる。なお、日本の殆どの地域において、夏季の外気温は30℃以上となる。しかし、日本の殆どの地域においては、外気温が高くても湿球温度(飽和温度)は、27℃以下である。したがって、外気冷却部260によって外気通過部240に供給される外気を閾温度未満に低下させることが可能となる。
Furthermore, the configuration including the outside
また、上記したように、第1冷媒(水)は、下部開口252bから上部開口252aに向かって管体252内を流れる。TMEハイドレートの比重は、1.11である。一方、TMEハイドレートが分解することで生じたTME水溶液の比重は、1.003である。つまり、TME水溶液は、TMEハイドレートよりも軽い(比重差0.107)。したがって、第1冷媒を管体252の下部から上部に向かって流通させることにより、収容部232の下部からTMEハイドレートを分解させることができる。
Further, as described above, the first refrigerant (water) flows within the tube body 252 from the lower opening 252b toward the upper opening 252a. The specific gravity of TME hydrate is 1.11. On the other hand, the specific gravity of the TME aqueous solution produced by the decomposition of TME hydrate is 1.003. In other words, the TME aqueous solution is lighter than the TME hydrate (specific gravity difference: 0.107). Therefore, by circulating the first refrigerant from the lower part of the pipe body 252 toward the upper part, TME hydrate can be decomposed from the lower part of the
これにより、第1冷媒(水)と熱交換されることで溶解したTME水溶液は、収容部232内を上昇する(上昇流となる)。TME水溶液の上昇流は、TMEハイドレートの層を崩壊させるため、TMEハイドレートと管体252との接触頻度を向上させることができる。これにより、熱交換部230は、管体252内の第1冷媒を効率よく冷却することができる。また、TMEハイドレートの層が崩壊する際に対流が生じ、対流伝熱となる。これにより、熱交換部230は、管体252内の第1冷媒を効率よく冷却することが可能となる。
As a result, the TME aqueous solution dissolved by exchanging heat with the first refrigerant (water) rises within the storage portion 232 (becomes an upward flow). Since the upward flow of the TME aqueous solution collapses the TME hydrate layer, it is possible to improve the frequency of contact between the TME hydrate and the tube body 252. Thereby, the
また、上記したように、熱交換部230を構成する冷媒通過部250は、管体252の外周にフィン254を備える。これにより、熱交換部230は、第1冷媒(水)とTMEハイドレートとの熱交換効率を向上させることができる。
Further, as described above, the
一方、上記したように、外気は、上部開口242aから下部開口242bに向かって管体242内を流れる。したがって、外気を管体242の上部から下部に向かって流通させることにより、収容部232の上部からTMEハイドレートを生成させることができる。生成されたTMEハイドレートは、収容部232内を下降する(下降流となる)。これにより、収容部232内において対流が生じ、対流伝熱となる。したがって、熱交換部230は、管体242内の外気と、TME水溶液とを効率よく熱交換させることが可能となる。
On the other hand, as described above, outside air flows within the tube body 242 from the upper opening 242a toward the lower opening 242b. Therefore, by circulating outside air from the upper part of the tube body 242 toward the lower part, TME hydrate can be generated from the upper part of the
また、上記構成とすることにより、TMEハイドレートを落下させることができる、つまり、最も低温の外気と接触する収容部232の上部からTMEハイドレートを排除することができる。これにより、熱交換部230は、TME水溶液から外気への伝熱の阻害を抑制することができ、効率よくTMEハイドレートを生成することが可能となる。
Further, with the above configuration, the TME hydrate can be dropped, that is, the TME hydrate can be removed from the upper part of the
また、空気ファン270は、吸入側が下筒248(下部開口242b)に接続される。これにより、空気ファン270によって加熱された外気が熱交換部230に供給される事態を回避することができる。したがって、熱交換部230は、効率よくTMEハイドレートを生成することが可能となる。
Furthermore, the
また、上記したように、熱交換部230を構成する外気通過部240は、管体242の外周にフィン244を備える。これにより、熱交換部230は、外気とTME水溶液との熱交換効率を向上させることができる。また、フィン244は、収容部232内のTME水溶液の流れをスムーズにすることが可能となる。
Further, as described above, the outside
また、熱交換部230は、ドレンパン248bを備えることにより、噴霧ノズル264aから噴霧された水が空気ファン270に導入されてしまう事態を回避することができる。これにより、ドレンパン248bは、空気ファン270の不具合を抑制することが可能となる。
Furthermore, by including the drain pan 248b, the
また、冷却装置100は、予備ユニット150を備える。上記したように、日本の殆どの地域において、外気の飽和温度は、27℃以下であるため、予備ユニット150は、殆ど運転されることはない。しかし、外気の飽和温度が常時27℃以上になる地域や、異常気象によって外気の飽和温度が一日中27℃以上になる場合に、予備ユニット150を運転させることで、TMEハイドレートを生成することができる。
The
[変形例]
上記実施形態において、熱交換部230が収容部232と、管体242、252とを含む構成を例に挙げて説明した。しかし、熱交換部の形状に限定はない。熱交換部は、例えば、プレート熱交換器で構成されてもよい。
[Modified example]
In the above embodiment, the configuration in which the
図7は、変形例の熱交換部410を説明する図である。図7(a)は、熱交換部410の分解斜視図である。図7(b)は、第1プレート420の前面420aを示す平面図である。図7(c)は、第2プレート430の前面430aを示す平面図である。図7(d)は、第3プレート440の前面440aを示す平面図である。図7(e)は、第1プレート420の後面420b、第2プレート430の後面430b、および、第3プレート440の後面440bを示す平面図である。なお、図7(a)中、理解を容易にするために、第1プレート420、第2プレート430、第3プレート440を実際より少なく示す。また、図7(a)中、実線の矢印は、第1冷媒の流れを示す。また、理解を容易にするために、上蓋246と下筒248を省略する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a
図7(a)に示すように、熱交換部410は、複数の第1プレート420と、複数の第2プレート430と、複数の第3プレート440と、封止板450と、出入板460とを含んでいる。第1プレート420、第2プレート430、第3プレート440、封止板450、出入板460は、金属等の熱伝導率が大きい材料で構成される。具体的に説明すると、熱交換部410は、封止板450と出入板460との間に、第1プレート420、第2プレート430、第3プレート440、第2プレート430、第1プレート420が順に積層されて構成される。つまり、熱交換部410は、封止板450と出入板460との間に、第1プレート420と第3プレート440とが交互に配されるとともに、第1プレート420と、第3プレート440との間に第2プレート430が配される。
As shown in FIG. 7A, the
第1プレート420は、図7(b)に示すように、略矩形形状の平板である。第1プレート420には、前面420aから後面420bに貫通した2つの貫通孔422a、422bが形成されている。貫通孔422aは、第1プレート420の上部に形成され、貫通孔422bは第1プレート420の下部に形成される。貫通孔422bは、貫通孔422aの鉛直下方に形成される。また、第1プレート420の前面420aには、図7(a)、図7(b)中、-Y軸方向に突出した突出部424が設けられる。突出部424は、第1プレート420の外縁に設けられる。突出部424の内側には、図7(a)、図7(b)中、+Y軸方向に陥没した溝部426が形成される。つまり、溝部426に貫通孔422a、422bが形成される。
The
第2プレート430は、図7(c)に示すように、略矩形形状の平板である。第2プレート430には、前面430aから後面430bに貫通した2つの貫通孔432a、432bが形成されている。貫通孔432aは、第2プレート430の上部に形成され、貫通孔432bは第2プレート430の下部に形成される。貫通孔432bは、貫通孔432aの鉛直下方に形成される。また、第2プレート430の前面430aには、図7(a)、図7(c)中、-Y軸方向に突出した突出部434が設けられる。突出部434は、第2プレート430の前面430aのうち、貫通孔432aが形成された領域と、貫通孔432bが形成された領域とをそれぞれ囲繞し、これらの領域を区画する。突出部434の内側には、図7(a)、図7(c)中、+Y軸方向に陥没した溝部436a、436bが形成される。
The
第3プレート440は、図7(d)に示すように、略矩形形状の平板である。第3プレート440には、前面440aから後面440bに貫通した2つの貫通孔442a、442bが形成されている。貫通孔442aは、第3プレート440の上部に形成され、貫通孔442bは第3プレート440の下部に形成される。貫通孔442bは、貫通孔442aの鉛直下方に形成される。また、第3プレート440の前面440aには、貫通孔442aを囲繞するとともに、図7(a)、図7(d)中、-Y軸方向に突出したフランジ444aが設けられる。同様に、第3プレート440の前面440aには、貫通孔442bを囲繞するとともに、図7(a)、図7(d)中、-Y軸方向に突出したフランジ444bが設けられる。
The
また、図7(e)に示すように、第1プレート420の後面420b、第2プレート430の後面430b、および、第3プレート440の後面440bは、図7(e)中、XZ平面に沿った平面形状である。
Further, as shown in FIG. 7(e), the
図7(a)に戻って説明すると、封止板450は、第1プレート420、第2プレート430、および、第3プレート440と実質的に同じ形状、同じ大きさの平板である。封止板450には、貫通孔は形成されていない。
Returning to FIG. 7A, the sealing plate 450 is a flat plate having substantially the same shape and size as the
出入板460は、第1プレート420、第2プレート430、および、第3プレート440と実質的に同じ形状、同じ大きさの平板である。出入板460には、上部開口462a、および、下部開口462bが形成される。第2プレート430と接続されたときに、上部開口462aは貫通孔432aに、下部開口462bは貫通孔432bに連通するように出入板460に形成される。なお、熱交換部410は、上部開口462aの下方に下部開口462bが位置するように設置される。
The entry/
図7(a)に示すように、第1プレート420の前面420aには、第2プレート430の後面430bが接続(例えば、ろう付け)される。詳細には、第1プレート420の突出部424が第2プレート430の後面430bに接続される。また、第2プレート430の前面430aには、第3プレート440の後面440bが接続される。詳細には、第2プレート430の突出部434が第3プレート440の後面440bに接続される。また、第3プレート440の前面440aには、第2プレート430の後面430bが接続される。詳細には、第3プレート440のフランジ444a、444bが第2プレート430の後面430bに接続される。このようにして、第1プレート420、第2プレート430、第3プレート440、第2プレート430が順に積層された積層体が形成される。そして、積層体の一方の端部に位置する第1プレート420の後面420bに封止板450が接続される。また、積層体の他方の端部に位置する第2プレート430の前面430a(突出部434)に出入板460の後面が接続される。
As shown in FIG. 7A, a
このように、第1プレート420、第2プレート430、第3プレート440、封止板450、出入板460が積層されることにより、上部開口462a、貫通孔422a、貫通孔442a、貫通孔432aによって流路412が形成される。つまり、流路412は、一端に上部開口462aが形成され、他端が封止板450によって封止された流路である。また、下部開口462b、貫通孔422b、貫通孔442b、貫通孔432bによって流路414が形成される。つまり、流路414は、一端に下部開口462bが形成され、他端が封止板450によって封止された流路である。なお、流路412、流路414は、水平方向に延在している。また、流路412と、流路414とは、溝部436aによって連通される。
In this way, by stacking the
また、第2プレート430の前面430aと、第1プレート420の後面420bとの間であって、貫通孔432a、432bが形成されない溝部436bにTMEハイドレート、および、TME水溶液が収容される。つまり、第2プレート430の前面430aと、第1プレート420の後面420bとの間の溝部436bが収容部として機能する。
Furthermore, TME hydrate and a TME aqueous solution are accommodated in a
同様に、第2プレート430の前面430aと、第3プレート440の後面440bとの間であって、貫通孔432a、432bが形成されない溝部436bにTMEハイドレート、および、TME水溶液が収容される。つまり、第2プレート430の前面430aと、第3プレート440の後面440bとの間の溝部436が収容部として機能する。
Similarly, TME hydrate and TME aqueous solution are accommodated in a
また、第3プレート440の前面440aと、第2プレート430の後面430bとの間には、間隙が形成される。この間隙は、上記実施形態の熱交換部230を構成する外気通過部240に相当する。
Further, a gap is formed between the
そして、第1冷媒循環管120は、上部開口462aおよび下部開口462bに接続される。
The first
したがって、第1冷媒は、図7(a)に示すように、下部開口462bから導入され、流路414(貫通孔422b、貫通孔432b、貫通孔442b)を図7(a)中、+Y軸方向に通過するとともに、溝部426を上昇する。溝部426を上昇した第1冷媒は、流路412(貫通孔422a、貫通孔432a、貫通孔442b)を図7(a)中、-Y軸方向に通過して上部開口462aから排出される。
Therefore, as shown in FIG. 7A, the first refrigerant is introduced from the
そして、熱交換部410内において、溝部426を上昇流となって流れる第1冷媒と、溝部436bに収容されたTMEハイドレートとで熱交換が為される。具体的に説明すると、溝部426と、溝部436bとは、第1プレート420または第2プレート430によって区画されている。つまり、溝部426と、溝部436bとは、第1プレート420または第2プレート430によって熱伝達可能に設けられている。このため、溝部426を流れる第1冷媒と、溝部436bに収容されたTMEハイドレートとで熱交換が為されることになる。こうして、溝部436bにおいてTMEハイドレートが分解される。
In the
また、上蓋246は、積層体の上部に接続され、下筒248は、積層体の下部に接続される。したがって、上蓋246から導入された外気は、積層体に形成された間隙(第3プレート440の前面440aと、第2プレート430の後面430bとの間)を上方から下方に向かって通過する。積層体を下降した外気は、下筒248を通過してから排出される。
Further, the
そして、熱交換部410内において、間隙を下降流となって流れる外気と、溝部436bに収容されたTME水溶液とで熱交換が為される。こうして、溝部436bにおいてTMEハイドレートが生成される。
Then, in the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and it is understood that these naturally fall within the technical scope of the present invention. be done.
例えば、上記実施形態において、冷却装置100が電気自動車に搭載される場合を例に挙げて説明した。しかし、冷却装置100は、電気自動車の充電スタンド(充電ステーション)に設置されてもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態において、第1冷媒として水を例に挙げて説明した。しかし、第1冷媒に限定はない。例えば、第1冷媒として、TMEハイドレートによって冷却されることにより凝縮する物質、または、空気を利用してもよい。 Furthermore, in the above embodiment, water was used as an example of the first refrigerant. However, the first refrigerant is not limited. For example, a substance that condenses when cooled by TME hydrate or air may be used as the first refrigerant.
また、上記実施形態において、管体252が、管体242より小径である場合を例に挙げて説明した。しかし、管体252の管径に限定はない。例えば、管体252は、管体242と実質的に同径であってもよいし、管体242より大径であってもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the case where the tubular body 252 has a smaller diameter than the tubular body 242 has been described as an example. However, the diameter of the tube body 252 is not limited. For example, tube 252 may have substantially the same diameter as tube 242, or may have a larger diameter than tube 242.
また、上記実施形態において、下部開口252bから上部開口252aに向かって第1冷媒が流れる構成を例に挙げて説明した。しかし、上部開口252aから下部開口252bに向かって第1冷媒が流れるように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the first refrigerant flows from the lower opening 252b toward the upper opening 252a has been described as an example. However, the first refrigerant may be configured to flow from the upper opening 252a toward the lower opening 252b.
また、上記実施形態において、管体242、252が鉛直方向に延在する構成を例に挙げて説明した。しかし、管体242、252の延在方向に限定はない。管体242または管体252は、例えば、水平方向に延在してもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the configuration in which the tube bodies 242 and 252 extend in the vertical direction has been described as an example. However, there is no limitation on the extending direction of the tubes 242, 252. Tube 242 or tube 252 may extend horizontally, for example.
また、上記実施形態において、冷却装置100は、1つの蓄冷ユニット110を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、冷却装置100は、2以上の蓄冷ユニット110を備えてもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態において、冷却対象10として、リチウムイオン電池ユニットを例に挙げて説明した。しかし、冷却対象10に限定はない。例えば、冷却対象10は、リチウムイオン電池ユニット以外の発熱体、温室等の高温空間であってもよい。
Furthermore, in the above embodiment, a lithium ion battery unit has been described as an example of the object to be cooled 10. However, the cooling
また、上記実施形態において、0.600質量分率のTMEハイドレートを例に挙げて説明した。しかし、TMEハイドレート中のTMEの量に限定はない。 Further, in the above embodiment, TME hydrate with a mass fraction of 0.600 was used as an example. However, there is no limit to the amount of TME in TME hydrate.
また、上記実施形態において、TMEハイドレートを例に挙げて説明した。しかし、ハイドレートのゲスト分子は、TMEに限定しない。ハイドレートのゲスト分子は、外気温に応じて適宜設定可能である。例えば、冷却装置100は、外気温の低い季節や、外気温の低い地域に設置される場合、分解温度(大気圧)が30℃未満のハイドレートを採用してもよい。例えば、冷却装置100は、ゲスト分子として、フレオン、塩素、または、アクリレート等が包接されたイオン性セミクラスレートを採用してもよい。これにより、冷却装置100は、より効率よく冷却対象10を冷却することが可能となる。
Further, in the above embodiment, TME hydrate was used as an example. However, the hydrate guest molecules are not limited to TME. The guest molecules of the hydrate can be appropriately set depending on the outside temperature. For example, when the
本発明は、冷却装置、および、冷却方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for a cooling device and a cooling method.
100 冷却装置
120 第1冷媒循環管(冷媒供給部)
160 制御部
220 循環水ポンプ(冷媒供給部)
230 熱交換部(外気熱交換部、冷媒熱交換部)
260 外気冷却部
100
230 Heat exchange section (outside air heat exchange section, refrigerant heat exchange section)
260 Outside air cooling section
Claims (4)
前記収容部内に形成される外気流路と、前記外気流路に連通する蓋とを有し、前記外気流路を通過する外気と、前記収容部に収容されるトリメチロールエタンの水溶液とを熱交換させる外気熱交換部と、
前記収容部内に形成される冷媒流路を有し、前記冷媒流路を通過する冷媒と、前記収容部に収容され、前記外気熱交換部によって前記トリメチロールエタンの水溶液が熱交換されることで生成されたトリメチロールエタンハイドレートとを熱交換させる冷媒熱交換部と、
前記外気熱交換部の前記蓋内の前記外気と水とを接触させて前記外気を冷却する外気冷却部と、
熱交換された前記冷媒を冷却対象に供給する冷媒供給部と、
を備える冷却装置。 a storage section in which one or both of an aqueous solution of trimethylolethane and trimethylolethane hydrate are accommodated;
It has an outside air flow path formed in the storage section and a lid communicating with the outside air flow path, and heats the outside air passing through the outside air flow path and the aqueous solution of trimethylolethane stored in the storage section. an outside air heat exchanger for exchanging;
It has a refrigerant flow path formed in the storage part, and heat exchanges between the refrigerant passing through the refrigerant flow path and the aqueous solution of trimethylolethane stored in the storage part and by the outside air heat exchange part. a refrigerant heat exchange unit that exchanges heat with the generated trimethylolethane hydrate;
an outside air cooling unit that cools the outside air by bringing the outside air in the lid of the outside air heat exchange unit into contact with water;
a refrigerant supply unit that supplies the heat-exchanged refrigerant to a cooling target;
A cooling device equipped with.
前記外気流路を通過する、冷却された前記外気と、前記収容部に収容されるトリメチロールエタンの水溶液とを熱交換させてトリメチロールエタンハイドレートを生成し、
前記収容部内に形成される冷媒流路を通過する冷媒と、前記収容部に収容される前記トリメチロールエタンハイドレートとを熱交換させ、
熱交換された前記冷媒を冷却対象に供給する冷却方法。 Cooling the outside air by bringing water into contact with the outside air in a lid that communicates with an outside air flow path formed in a storage section in which either or both of an aqueous solution of trimethylolethane and trimethylolethane hydrate are accommodated. death,
generating trimethylolethane hydrate by exchanging heat between the cooled outside air passing through the outside air flow path and an aqueous solution of trimethylolethane accommodated in the storage section ;
exchanging heat between a refrigerant passing through a refrigerant flow path formed in the storage part and the trimethylol ethane hydrate contained in the storage part ,
A cooling method in which the heat-exchanged refrigerant is supplied to an object to be cooled.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019215258A JP7399692B2 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Cooling device and cooling method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019215258A JP7399692B2 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Cooling device and cooling method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021085614A JP2021085614A (en) | 2021-06-03 |
JP7399692B2 true JP7399692B2 (en) | 2023-12-18 |
Family
ID=76088680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019215258A Active JP7399692B2 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Cooling device and cooling method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7399692B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005029591A (en) | 2003-07-07 | 2005-02-03 | New Industry Research Organization | Method for reducing flow resistance of hydrate slurry for latent heat transportation, hydrate slurry for reduced latent heat transportation and heating and cooling system using the same slurry |
JP2016142436A (en) | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 高砂熱学工業株式会社 | Water sprinkling system and water sprinkling method for air-cooled heat source machine |
WO2018070182A1 (en) | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 株式会社デンソー | Appliance temperature regulating apparatus |
-
2019
- 2019-11-28 JP JP2019215258A patent/JP7399692B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005029591A (en) | 2003-07-07 | 2005-02-03 | New Industry Research Organization | Method for reducing flow resistance of hydrate slurry for latent heat transportation, hydrate slurry for reduced latent heat transportation and heating and cooling system using the same slurry |
JP2016142436A (en) | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 高砂熱学工業株式会社 | Water sprinkling system and water sprinkling method for air-cooled heat source machine |
WO2018070182A1 (en) | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 株式会社デンソー | Appliance temperature regulating apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021085614A (en) | 2021-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100409265B1 (en) | Regenerative evaporative cooler | |
US20240116327A1 (en) | Electrical vehicle thermal management system and method based on self-circulating gas-liquid phase change cold plate | |
JP2019002642A (en) | Cooler and thermosiphon | |
WO2001038802A1 (en) | Absorption refrigerating machine | |
EP3499621A1 (en) | Fuel cell device | |
JPWO2018070116A1 (en) | Cooling system | |
JP2024124510A (en) | Air conditioner | |
JP7399692B2 (en) | Cooling device and cooling method | |
JP2019196841A (en) | Device temperature regulation system | |
CN209944646U (en) | Air conditioner | |
JP2022093494A (en) | air conditioner | |
CN210688498U (en) | Air conditioner | |
US20220132699A1 (en) | Air conditioner | |
JP6283277B2 (en) | Air conditioning equipment for server systems | |
US20220349614A1 (en) | Air conditioner | |
TWM628295U (en) | Refrigerated Air Dryer Water Curtain Condensing Cooling Device | |
KR101088426B1 (en) | Air conditioning apparatus for vehicle having thermoelectric-module | |
JP2000039178A (en) | Portable type cooling and heating device | |
JP7493327B2 (en) | Cooling device and cooling method | |
JP2022090457A (en) | Cooling unit and air conditioner | |
CN112484163A (en) | Air conditioner | |
CN221306372U (en) | Liquid cooling unit and electronic storage device | |
CN114072956A (en) | Cooling device for an electrical storage system and method of using the same | |
JP2020008271A (en) | Apparatus temperature conditioning device | |
CN221444531U (en) | Water-saving high-efficiency air cooling evaporator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230620 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230817 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7399692 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |