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JP7493327B2 - Cooling device and cooling method - Google Patents

Cooling device and cooling method Download PDF

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JP7493327B2
JP7493327B2 JP2019215257A JP2019215257A JP7493327B2 JP 7493327 B2 JP7493327 B2 JP 7493327B2 JP 2019215257 A JP2019215257 A JP 2019215257A JP 2019215257 A JP2019215257 A JP 2019215257A JP 7493327 B2 JP7493327 B2 JP 7493327B2
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heat
heat exchange
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亮 秋吉
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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 a cooling object such as a battery.

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 to drive the motor are becoming more common. If the battery is made up of lithium-ion batteries, the battery may generate heat when charging or 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, technology has been developed to cool the battery using a Peltier element and a blower (for example, Patent Document 1).

特開2013-178977号公報JP 2013-178977 A

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器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, cooling devices equipped with a Peltier element and a blower as described in Patent Document 1 above have the problem 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 demand for the development of low-cost technology to cool objects such as heat-generating bodies like batteries and high-temperature spaces like greenhouses.

そこで、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 these problems, the present invention aims to provide a cooling device and a cooling method that can cool an object 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ハイドレートと外気とを熱交換させる冷媒熱交換部と、外気と冷媒とを熱交換させることにより、外気を冷却する冷却器と、電気自動車に搭載されたリチウムイオン電池ユニットの充電中において、冷媒熱交換部および冷却器のうちのいずれか一方または両方によって熱交換された外気をリチウムイオン電池ユニットに供給する冷媒供給部と、充電中において、冷媒熱交換部によって熱交換された外気の温度が目標温度未満である場合に第1冷却モードを実行し充電中において、冷媒熱交換部によって熱交換された外気の温度が目標温度以上である場合に第2冷却モードを実行し充電中ではない場合に蓄冷モードを実行する制御部と、を備え、冷媒熱交換部は、トリメチロールエタンハイドレートおよびトリメチロールエタンの水溶液のうちの一方または両方を収容する収容部と、収容部内に鉛直方向に延在して配され、上部開口および下部開口を有する複数の管体と、を有し、第1冷却モードは、冷媒熱交換部において、管体の下部開口から上部開口に向かって外気を通過させて、収容部に収容されたトリメチロールエタンハイドレートと熱交換させ、冷媒熱交換部によって熱交換された外気を、冷媒供給部を通じてリチウムイオン電池ユニットに供給させる運転モードであり、第2冷却モードは、冷媒熱交換部によって熱交換された外気を冷却器によって冷却し、冷却器によって冷却された外気を、冷媒供給部を通じて、リチウムイオン電池ユニットに供給させる運転モードであり、蓄冷モードは、冷媒熱交換部において、管体の上部開口から下部開口に向かって外気を通過させて、収容部に収容されたトリメチロールエタンの水溶液と熱交換させることにより、トリメチロールエタンの水溶液からトリメチロールエタンハイドレートを生成させる運転モードである、電気自動車の充電スタンドに設置される。 In order to solve the above problems, the cooling device of the present invention includes a refrigerant heat exchange unit that exchanges heat between trimethylolethane hydrate and outside air , a cooler that cools the outside air by exchanging heat between the outside air and a refrigerant , a refrigerant supply unit that supplies the outside air that has been heat exchanged by either one or both of the refrigerant heat exchange unit and the cooler to the lithium ion battery unit during charging of the lithium ion battery unit mounted on an electric vehicle, and a control unit that executes a first cooling mode when the temperature of the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is lower than a target temperature during charging , executes a second cooling mode when the temperature of the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is equal to or higher than the target temperature during charging, and executes a cold storage mode when charging is not being performed , and the refrigerant heat exchange unit includes a storage unit that stores one or both of trimethylolethane hydrate and an aqueous solution of trimethylolethane, and a storage unit that is disposed so as to extend vertically within the storage unit. the first cooling mode is an operation mode in which outside air is passed from the lower opening of the tubes toward the upper opening in the refrigerant heat exchange unit, to exchange heat with trimethylolethane hydrate contained in the storage unit, and the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is supplied to the lithium ion battery unit through the refrigerant supply unit; the second cooling mode is an operation mode in which the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is cooled by a cooler, and the outside air that has been cooled by the cooler is supplied to the lithium ion battery unit through the refrigerant supply unit; and the cold storage mode is an operation mode in which outside air is passed from the upper opening of the tubes toward the lower opening in the refrigerant heat exchange unit, to exchange heat with an aqueous solution of trimethylolethane contained in the storage unit, to generate trimethylolethane hydrate from an aqueous solution of trimethylolethane .

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ハイドレートおよびトリメチロールエタンの水溶液のうちの一方または両方を収容する収容部と、収容部内に鉛直方向に延在して配され、上部開口および下部開口を有する複数の管体と、を有する冷媒熱交換部と、外気と冷媒とを熱交換させることにより、外気を冷却する冷却器と、を備える充電スタンドにおいて、電気自動車に搭載されたリチウムイオン電池ユニットの充電中に、冷媒熱交換部において、管体の下部開口から上部開口に向かって外気を通過させて、収容部に収容されたトリメチロールエタンハイドレートと熱交換させ、冷媒熱交換部によって熱交換された外気の温度が目標温度未満であるか否かを判定し、冷媒熱交換部によって熱交換された外気の温度が目標温度未満である場合、冷媒熱交換部によって熱交換された外気をリチウムイオン電池ユニットに供給し、冷媒熱交換部によって熱交換された外気の温度が目標温度以上である場合、冷媒熱交換部によって熱交換された外気を冷却器によって冷却し冷却器によって冷却された外気をリチウムイオン電池ユニットに供給し、充電中ではない場合に、冷媒熱交換部において、管体の上部開口から下部開口に向かって外気を通過させて、収容部に収容されたトリメチロールエタンの水溶液と熱交換させることにより、トリメチロールエタンの水溶液からトリメチロールエタンハイドレートを生成させる。
In order to solve the above problems, the cooling method of the present invention is a charging station including a storage section that stores one or both of trimethylolethane hydrate and an aqueous solution of trimethylolethane, a refrigerant heat exchange section having a plurality of tubular bodies that are arranged extending vertically within the storage section and have upper and lower openings, and a cooler that cools outside air by exchanging heat between the outside air and a refrigerant, wherein, during charging of a lithium-ion battery unit mounted on an electric vehicle, outside air is passed from the lower opening to the upper opening of the tubular bodies in the refrigerant heat exchange section to exchange heat with the trimethylolethane hydrate stored in the storage section , and when the temperature of the outside air heat exchanged by the refrigerant heat exchange section becomes lower than a target temperature, and if the temperature of the outside air heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is lower than a target temperature, the outside air heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is supplied to the lithium ion battery unit. If the temperature of the outside air heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is equal to or higher than the target temperature, the outside air heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is cooled by a cooler and the outside air cooled by the cooler is supplied to the lithium ion battery unit. When charging is not in progress, in the refrigerant heat exchange unit, the outside air is passed from the upper opening to the lower opening of the tube and is heat exchanged with an aqueous solution of trimethylolethane contained in the container, thereby producing trimethylolethane hydrate from the aqueous solution of trimethylolethane .

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。 The present invention makes it possible to cool objects at low cost.

本実施形態にかかる冷却装置の概略的な構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a cooling device according to an embodiment of the present invention. 蓄冷ユニットの概略的な構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a cold storage unit. 冷媒熱交換部を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a refrigerant heat exchanger. 予備ユニットの概略的な構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a standby unit. 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。10 is a flowchart illustrating a process flow of a cooling method. 冷却モードを説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a cooling mode. 蓄冷モードを説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a cold storage mode. 変形例の冷媒熱交換部を説明する図である。13A and 13B are diagrams illustrating a refrigerant heat exchanger of a modified example.

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。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. The dimensions, materials, and other specific values shown in the embodiment are merely examples to facilitate understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to avoid duplicated explanations, and elements not directly related to the present invention are not illustrated.

[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)の充電スタンド(充電ステーション)に設置される。
[Cooling device 100]
1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a cooling device 100 according to the present embodiment. The cooling device 100 is installed in, for example, a charging stand (charging station) for electric vehicles (EVs, for example, taxis).

図1に示すように、冷却装置100は、蓄冷ユニット110と、第1冷媒通過管112と、開閉弁112aと、冷媒切換弁114と、第2冷媒通過管116と、接続管118と、圧力調整弁116aと、バイパス管120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、外気および第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 cooling device 100 includes a cold storage unit 110, a first refrigerant passage pipe 112, an on-off valve 112a, a refrigerant switching valve 114, a second refrigerant passage pipe 116, a connecting pipe 118, a pressure adjustment valve 116a, a bypass pipe 120, a standby unit 150, and a control unit 160. In FIG. 1, solid arrows indicate the flow of outside air and the first refrigerant. In FIG. 1, dashed arrows indicate the flow of signals.

蓄冷ユニット110は、第1冷媒(冷媒)を冷却する。第1冷媒通過管112は、蓄冷ユニット110と冷媒切換弁114とを接続する。開閉弁112aは、第1冷媒通過管112に設けられる。冷媒切換弁114は、第1冷媒通過管112と第2冷媒通過管116とを接続したり、第1冷媒通過管112とバイパス管120とを接続したりする。 The cold storage unit 110 cools the first refrigerant (refrigerant). The first refrigerant passage pipe 112 connects the cold storage unit 110 to the refrigerant switching valve 114. The opening and closing valve 112a is provided in the first refrigerant passage pipe 112. The refrigerant switching valve 114 connects the first refrigerant passage pipe 112 to the second refrigerant passage pipe 116 and connects the first refrigerant passage pipe 112 to the bypass pipe 120.

第2冷媒通過管116は、冷媒切換弁114と圧力調整弁116aとを接続する。接続管118は、圧力調整弁116aに接続される。接続管118は、可撓性を有する材質で構成されたホースである。接続管118の端部開口は、冷却対象10または冷却対象10の近傍に臨む。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。圧力調整弁116aは、二次側(接続管118側)の圧力を所定の圧力に維持する。 The second refrigerant passage pipe 116 connects the refrigerant switching valve 114 and the pressure regulating valve 116a. The connecting pipe 118 is connected to the pressure regulating valve 116a. The connecting pipe 118 is a hose made of a flexible material. The end opening of the connecting pipe 118 faces the object to be cooled 10 or near the object to be cooled 10. In this embodiment, the object to be cooled 10 is a lithium ion battery unit mounted on an electric vehicle. The pressure regulating valve 116a maintains the pressure on the secondary side (the connecting pipe 118 side) at a predetermined pressure.

バイパス管120は、冷媒切換弁114と第2冷媒通過管116とを接続する。予備ユニット150は、バイパス管120に設けられる。 The bypass pipe 120 connects the refrigerant switching valve 114 and the second refrigerant passage pipe 116. The standby unit 150 is provided in the bypass pipe 120.

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114、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 control unit 160 is composed of a semiconductor integrated circuit including a CPU (Central Processing Unit). The control unit 160 reads out programs and parameters for operating the CPU itself from a ROM (Read Only Memory). The control unit 160 manages and controls the entire cooling device 100 in cooperation with a RAM (Random Access Memory) as a work area and other electronic circuits. In this embodiment, the control unit 160 controls the cold storage unit 110, the refrigerant switching valve 114, and the spare unit 150. The specific control processing by the control unit 160 will be described in detail later.

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によって冷却された第1冷媒は、第1冷媒通過管112、第2冷媒通過管116、接続管118を通じて、冷却対象10に供給される。また、予備ユニット150によって冷却された第1冷媒は、バイパス管120、第2冷媒通過管116、接続管118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。なお、本実施形態では、第1冷媒として空気(外気)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 cooling device 100, the cold storage unit 110 and the spare unit 150 cool the first refrigerant. The first refrigerant cooled by the cold storage unit 110 is supplied to the object to be cooled 10 through the first refrigerant passage pipe 112, the second refrigerant passage pipe 116, and the connecting pipe 118. The first refrigerant cooled by the spare unit 150 is supplied to the object to be cooled 10 through the bypass pipe 120, the second refrigerant passage pipe 116, and the connecting pipe 118. Therefore, the object to be cooled 10 is cooled by the first refrigerant cooled by the cold storage unit 110 or the spare unit 150. In this embodiment, air (outside air) is used as an example of the first refrigerant. The cold storage unit 110 and the spare unit 150 will be described in detail below.

[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に示すように、蓄冷ユニット110は、冷媒熱交換部210と、外気供給管230と、開閉弁232と、第1外気通過管240と、第1切換弁242と、第2外気通過管250と、第2切換弁252と、開放管254と、第3外気通過管260と、第3切換弁262と、開放管264と、第4外気通過管270と、ブロワ280と、バイパス管282と、ブロワ284とを含む。
[Cold storage unit 110]
Fig. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the cold storage unit 110. As shown in Fig. 2, the cold storage unit 110 includes a refrigerant heat exchanger 210, an outside air supply pipe 230, an on-off valve 232, a first outside air passage pipe 240, a first switching valve 242, a second outside air passage pipe 250, a second switching valve 252, an open pipe 254, a third outside air passage pipe 260, a third switching valve 262, an open pipe 264, a fourth outside air passage pipe 270, a blower 280, a bypass pipe 282, and a blower 284.

冷媒熱交換部210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。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(CHC(CHOH))が包接されたハイドレートである。また、冷媒熱交換部210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、冷媒熱交換部210は、外気熱交換部としても機能する。冷媒熱交換部210は、収容部212と、流体通過部220とを含む。 The refrigerant heat exchange unit 210 exchanges heat between trimethylolethane hydrate (hereinafter referred to as "TME hydrate") and the first refrigerant. TME hydrate is a hydrate in which trimethylolethane ( CH3C ( CH2OH ) 3 ) is encapsulated as a guest molecule. The refrigerant heat exchange unit 210 also exchanges heat between an aqueous solution of trimethylolethane (hereinafter referred to as "TME aqueous solution") and outside air. That is, the refrigerant heat exchange unit 210 also functions as an outside air heat exchange unit. The refrigerant heat exchange unit 210 includes an accommodation unit 212 and a fluid passing unit 220.

図3は、冷媒熱交換部210を説明する図である。図3(a)は、冷媒熱交換部210の鉛直断面図である。図3(b)は、収容部212、管体222、および、フィン224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。 Figure 3 is a diagram illustrating the refrigerant heat exchange section 210. Figure 3(a) is a vertical cross-sectional view of the refrigerant heat exchange section 210. Figure 3(b) is an XY cross-sectional view of the storage section 212, the tube body 222, and the fins 224. In the following figures, including Figures 3(a) and 3(b) of this embodiment, the X-axis (horizontal direction), Y-axis (horizontal direction), and Z-axis (vertical direction) that intersect perpendicularly are defined as shown. In Figures 3(a) and 3(b), the TME aqueous solution and TME hydrate are shown in gray.

図3(a)に示すように、収容部212は、筒形状の断熱容器である。収容部212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212の内径は、例えば、1664mmであり、収容部212の高さ(Z軸方向の長さ)は、例えば、736mmである。 As shown in FIG. 3(a), the storage section 212 is a cylindrical insulated container. The storage section 212 is arranged so that its axial direction is the Z-axis direction in FIG. 3(a) and FIG. 3(b). The inner diameter of the storage section 212 is, for example, 1664 mm, and the height of the storage section 212 (length in the Z-axis direction) is, for example, 736 mm.

収容部212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212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212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。 The storage section 212 contains a TME aqueous solution and TME hydrate. In this embodiment, the storage section 212 contains TME hydrate with a mass fraction of 0.600. In other words, the storage section 212 contains a TME aqueous solution with a TME mass fraction of 0.600. The formation temperature (atmospheric pressure) and decomposition temperature (atmospheric pressure) of TME hydrate with a mass fraction of 0.600 are 30°C. In addition, the formation heat of TME hydrate with a mass fraction of 0.600 is 190 kJ/kg.

流体通過部220は、1または複数の管体222と、複数のフィン224と、第1マニホールド226と、第2マニホールド228とを含む。 The fluid passage section 220 includes one or more tubes 222, a plurality of fins 224, a first manifold 226, and a second manifold 228.

管体222は、収容部212内に配される。管体222は、図3(a)、図3(b)中、Z軸方向に延在する。また、図3(b)に示すように、管体222は、千鳥格子状に収容部212内に配される。具体的に説明すると、複数の管体222は、Y軸方向に並んだグループA~Eに分類できる。各グループは、1または複数の管体222を含む。そして、1のグループを構成する管体222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222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222とグループBを構成する管体222とは、X軸方向の位置が異なる。 The tubes 222 are arranged in the storage section 212. The tubes 222 extend in the Z-axis direction in Figures 3(a) and 3(b). As shown in Figure 3(b), the tubes 222 are arranged in a staggered pattern in the storage section 212. To be more specific, the multiple tubes 222 can be classified into groups A to E arranged in the Y-axis direction. Each group includes one or multiple tubes 222. The tubes 222 that make up one group are positioned differently in the X-axis direction than the tubes 222 that make up a group adjacent to that group. For example, the tubes 222 that make up group A are positioned differently in the X-axis direction than the tubes 222 that make up group B.

フィン224は、図3(a)、図3(b)に示すように、管体222の外周面に設けられる。フィン224は、管体222の外周から立設する。フィン224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222に6つのフィン224が設けられる。 The fins 224 are provided on the outer peripheral surface of the tube body 222 as shown in Figures 3(a) and 3(b). The fins 224 stand upright from the outer periphery of the tube body 222. The fins 224 extend in the Z-axis direction in Figures 3(a) and 3(b). In this embodiment, six fins 224 are provided on one tube body 222.

第1マニホールド226は、管体222と外気供給管230とを接続する。第1マニホールド226は、管体222のうち、上部に位置する上部開口222aに接続される。第2マニホールド228は、管体222と第1外気通過管240とを接続する。第2マニホールド228は、管体222のうち、下部に位置する下部開口222bに接続される。 The first manifold 226 connects the tube body 222 and the outside air supply pipe 230. The first manifold 226 is connected to the upper opening 222a located at the upper part of the tube body 222. The second manifold 228 connects the tube body 222 and the first outside air passage pipe 240. The second manifold 228 is connected to the lower opening 222b located at the lower part of the tube body 222.

図2に戻って説明すると、外気供給管230は、一端が開放され、他端が冷媒熱交換部210(第1マニホールド226)に接続される。開閉弁232は、外気供給管230に設けられる。また、第1冷媒通過管112は、外気供給管230における開閉弁232と冷媒熱交換部210との間に接続される。 Returning to FIG. 2, one end of the outside air supply pipe 230 is open, and the other end is connected to the refrigerant heat exchange unit 210 (first manifold 226). An opening/closing valve 232 is provided in the outside air supply pipe 230. The first refrigerant passage pipe 112 is connected between the opening/closing valve 232 in the outside air supply pipe 230 and the refrigerant heat exchange unit 210.

第1外気通過管240は、冷媒熱交換部210(第2マニホールド228)と第1切換弁242とを接続する。第1切換弁242は、第1外気通過管240と第2外気通過管250とを接続したり、第1外気通過管240と第4外気通過管270とを接続したりする。第2外気通過管250は、第1切換弁242と第2切換弁252とを接続する。 The first outside air passage pipe 240 connects the refrigerant heat exchange section 210 (second manifold 228) and the first switching valve 242. The first switching valve 242 connects the first outside air passage pipe 240 and the second outside air passage pipe 250, and connects the first outside air passage pipe 240 and the fourth outside air passage pipe 270. The second outside air passage pipe 250 connects the first switching valve 242 and the second switching valve 252.

第2切換弁252は、第2外気通過管250と第3外気通過管260とを接続したり、開放管254と第3外気通過管260とを接続したりする。開放管254は、一端が開放され、他端が第2切換弁252に接続される。第3外気通過管260は、第2切換弁252と第3切換弁262とを接続する。 The second switching valve 252 connects the second outside air passage pipe 250 and the third outside air passage pipe 260, and connects the open pipe 254 and the third outside air passage pipe 260. The open pipe 254 has one end that is open and the other end that is connected to the second switching valve 252. The third outside air passage pipe 260 connects the second switching valve 252 and the third switching valve 262.

第3切換弁262は、第3外気通過管260と開放管264とを接続したり、第3外気通過管260と第4外気通過管270とを接続したりする。開放管264は、一端が開放され、他端が第3切換弁262に接続される。第4外気通過管270は、第3切換弁262と第1切換弁242とを接続する。 The third switching valve 262 connects the third outside air passage pipe 260 to the open pipe 264, and connects the third outside air passage pipe 260 to the fourth outside air passage pipe 270. The open pipe 264 has one end that is open and the other end that is connected to the third switching valve 262. The fourth outside air passage pipe 270 connects the third switching valve 262 to the first switching valve 242.

ブロワ280は、第3外気通過管260に設けられる。バイパス管282は、第3外気通過管260における第2切換弁252とブロワ280との間から分岐され、第3外気通過管260におけるブロワ280と第3切換弁262との間に再接続される。ブロワ284は、バイパス管282に設けられる。ブロワ280、284の吸入側は、第3外気通過管260における第2切換弁252側に接続され、吐出側は、第3外気通過管260における第3切換弁262側に接続される。 The blower 280 is provided in the third outside air passage pipe 260. The bypass pipe 282 branches off from between the second switching valve 252 and the blower 280 in the third outside air passage pipe 260, and is reconnected between the blower 280 and the third switching valve 262 in the third outside air passage pipe 260. The blower 284 is provided in the bypass pipe 282. The suction sides of the blowers 280 and 284 are connected to the second switching valve 252 side in the third outside air passage pipe 260, and the discharge sides are connected to the third switching valve 262 side in the third outside air passage pipe 260.

[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、ブロワ310と、冷却器320と、冷媒貯留部330と、流量調整弁332と、圧縮機340と、送風部350と、凝縮器360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。
[Standby unit 150]
Fig. 4 is a diagram for explaining a schematic configuration of the standby unit 150. As shown in Fig. 4, the standby unit 150 includes a blower 310, a cooler 320, a refrigerant storage section 330, a flow rate adjustment valve 332, a compressor 340, a blower section 350, and a condenser 360. In Fig. 4, solid arrows indicate the flow of a first refrigerant. In Fig. 4, dashed arrows indicate the flow of a second refrigerant. In Fig. 4, dashed arrows indicate the flow of a signal.

ブロワ310は、バイパス管120に設けられる。ブロワ310の吸入側は、バイパス管120における冷媒切換弁114側に接続され、吐出側は、第2冷媒通過管116側に接続される。 The blower 310 is provided in the bypass pipe 120. The suction side of the blower 310 is connected to the refrigerant switching valve 114 side of the bypass pipe 120, and the discharge side is connected to the second refrigerant passage pipe 116 side.

冷却器320は、バイパス管120におけるブロワ310と第2冷媒通過管116との間に設けられる。冷却器320は、第1冷媒と第2冷媒とを熱交換させる。冷却器320は、第1冷媒を第2冷媒で冷却する。また、冷却器320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。 The cooler 320 is provided between the blower 310 and the second refrigerant passage pipe 116 in the bypass pipe 120. The cooler 320 exchanges heat between the first refrigerant and the second refrigerant. The cooler 320 cools the first refrigerant with the second refrigerant. The cooler 320 also vaporizes the second refrigerant using the heat possessed by the first refrigerant. The second refrigerant is, for example, R-245fa.

ブロワ310と、冷却器320との間には、逆止弁322が設けられる。 A check valve 322 is provided between the blower 310 and the cooler 320.

冷媒貯留部330は、第2冷媒(液体)を貯留する。冷媒貯留部330は、冷却器320に接続される。流量調整弁332は、冷媒貯留部330と冷却器320との間に設けられる。 The refrigerant storage section 330 stores the second refrigerant (liquid). The refrigerant storage section 330 is connected to the cooler 320. The flow rate control valve 332 is provided between the refrigerant storage section 330 and the cooler 320.

圧縮機340は、吸入側が冷却器320に接続され、吐出側が凝縮器360に接続される。圧縮機340は、第2冷媒を圧縮(昇圧)する。 The suction side of the compressor 340 is connected to the cooler 320, and the discharge side is connected to the condenser 360. The compressor 340 compresses (pressure-increases) the second refrigerant.

送風部350は、凝縮器360に外気を送風する。送風部350によって、外気が送風されることにより、凝縮器360を通過する第2冷媒が冷却される。これにより、凝縮器360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360によって凝縮された第2冷媒は、冷媒貯留部330に導かれる。 The blower 350 blows outside air to the condenser 360. The outside air blown by the blower 350 cools the second refrigerant passing through the condenser 360. As a result, the latent heat of the second refrigerant is removed in the condenser 360, and the second refrigerant is condensed. The second refrigerant condensed by the condenser 360 is guided to the refrigerant storage section 330.

[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、充電判定工程S110と、開弁工程S120と、冷却モード実行工程S130と、冷媒温度判定工程S140と、予備ユニット運転工程S150と、予備ユニット運転判定工程S160と、予備ユニット運転停止工程S170と、閉弁工程S180と、ハイドレート量判定工程S190と、蓄冷モード実行工程S200とを含む。本実施形態において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって冷却方法が繰り返し遂行される。以下、各工程について説明する。
[Cooling method]
Next, a cooling method using the cooling device 100 will be described. FIG. 5 is a flow chart for explaining the flow of the process of the cooling method. As shown in FIG. 5, the cooling method of this embodiment includes a charging determination step S110, a valve opening step S120, a cooling mode execution step S130, a refrigerant temperature determination step S140, a standby unit operation step S150, a standby unit operation determination step S160, a standby unit operation stop step S170, a valve closing step S180, a hydrate amount determination step S190, and a cold storage mode execution step S200. In this embodiment, the cooling method is repeatedly performed by interruption that occurs at predetermined time intervals. Each step will be described below.

[充電判定工程S110]
制御部160は、冷却対象10(リチウムイオン電池ユニット)が充電中であるか否かを判定する。その結果、充電中であると判定した場合(S110におけるYES)に、制御部160は、開弁工程S120に処理を移す。一方、充電中ではないと判定した場合(S110におけるNO)に、制御部160は、予備ユニット運転判定工程S160に処理を移す。
[Charging determination step S110]
The control unit 160 judges whether the cooling target 10 (lithium ion battery unit) is being charged. If it is judged that the cooling target 10 is being charged (YES in S110), the control unit 160 proceeds to the valve opening step S120. On the other hand, if it is judged that the cooling target 10 is not being charged (NO in S110), the control unit 160 proceeds to the standby unit operation judgment step S160.

[開弁工程S120]
制御部160は、開閉弁112aが閉弁されていれば、開閉弁112aを開弁する。また、制御部160は、開閉弁112a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114を制御して、第1冷媒通過管112と第2冷媒通過管116とを接続する。
[Valve opening process S120]
If the on-off valve 112a is closed, the control unit 160 opens the on-off valve 112a. If the on-off valve 112a is already open, the control unit 160 keeps the on-off valve 112a open. Then, the control unit 160 controls the refrigerant switching valve 114 to connect the first refrigerant passing pipe 112 and the second refrigerant passing pipe 116.

[冷却モード実行工程S130]
制御部160は、蓄冷ユニット110を冷却モードでの運転を開始させる。冷却モードは、蓄冷ユニット110を構成する冷媒熱交換部210が、収容部212に収容されたTMEハイドレートと第1冷媒とを熱交換させるモードである。なお、冷却モード実行工程S130において、蓄冷ユニット110が既に冷却モードで運転されている場合、当該冷却モードでの運転を維持する。
[Cooling mode execution step S130]
The control unit 160 starts the operation of the cold storage unit 110 in the cooling mode. The cooling mode is a mode in which the refrigerant heat exchanger 210 constituting the cold storage unit 110 exchanges heat between the TME hydrate accommodated in the accommodation unit 212 and the first refrigerant. Note that, in the cooling mode execution step S130, if the cold storage unit 110 is already operating in the cooling mode, the operation in the cooling mode is maintained.

図6は、冷却モードを説明する図である。図6中、黒い塗りつぶしの三角は閉弁を示す。また、図6中、第1冷媒(外気)の流れを実線の矢印で示す。 Figure 6 is a diagram explaining the cooling mode. In Figure 6, a filled black triangle indicates a closed valve. Also, in Figure 6, the flow of the first refrigerant (outside air) is indicated by a solid arrow.

図6に示すように、制御部160は、冷却モードにおいて、第2切換弁252を制御して、開放管254と第3外気通過管260とを接続する。また、制御部160は、第3切換弁262を制御して、第3外気通過管260と第4外気通過管270とを接続する。制御部160は、第1切換弁242を制御して、第4外気通過管270と第1外気通過管240とを接続する。また、制御部160は、開閉弁232を閉弁する。制御部160は、ブロワ280、284を運転させる。 As shown in FIG. 6, in the cooling mode, the control unit 160 controls the second switching valve 252 to connect the open pipe 254 and the third outside air passage pipe 260. The control unit 160 also controls the third switching valve 262 to connect the third outside air passage pipe 260 and the fourth outside air passage pipe 270. The control unit 160 also controls the first switching valve 242 to connect the fourth outside air passage pipe 270 and the first outside air passage pipe 240. The control unit 160 also closes the opening/closing valve 232. The control unit 160 operates the blowers 280 and 284.

これにより、ブロワ280、284は、開放管254から外気を吸引して流体通過部220に供給する。そして、外気は、流体通過部220を通過し、外気供給管230を通じて、第1冷媒通過管112に送出される。 As a result, the blowers 280, 284 draw in outside air from the open pipe 254 and supply it to the fluid passage section 220. The outside air then passes through the fluid passage section 220 and is sent to the first refrigerant passage pipe 112 via the outside air supply pipe 230.

なお、冷却モードにおいて、収容部212にTMEハイドレートが収容されていれば、外気は流体通過部220の通過過程でTMEハイドレートによって冷却され、第1冷媒として機能する。具体的に説明すると、収容部212にTMEハイドレートが収容されている場合、管体222の外表面に付着したTMEハイドレートと外気とが熱交換される。そうすると、外気は、冷却され、TMEハイドレートは、加熱される。これにより、TMEハイドレートは、TMEと水と(TME水溶液)に熱分解される。 In the cooling mode, if TME hydrate is contained in the storage section 212, the outside air is cooled by the TME hydrate as it passes through the fluid passage section 220, and functions as the first refrigerant. Specifically, when TME hydrate is contained in the storage section 212, heat is exchanged between the TME hydrate attached to the outer surface of the tube body 222 and the outside air. As a result, the outside air is cooled and the TME hydrate is heated. As a result, the TME hydrate is thermally decomposed into TME and water (TME aqueous solution).

こうして、蓄冷ユニット110によって冷却された第1冷媒は、第1冷媒通過管112、第2冷媒通過管116、接続管118を通じて、冷却対象10に供給される。そして、冷却対象10は、第1冷媒によって冷却される。つまり、冷却モードにおける、開放管254、第3外気通過管260、バイパス管282、ブロワ280、284、第4外気通過管270、第1外気通過管240、外気供給管230、第1冷媒通過管112、第2冷媒通過管116、接続管118が冷媒供給部として機能する。 In this way, the first refrigerant cooled by the cold storage unit 110 is supplied to the object to be cooled 10 through the first refrigerant passage pipe 112, the second refrigerant passage pipe 116, and the connecting pipe 118. The object to be cooled 10 is then cooled by the first refrigerant. In other words, in the cooling mode, the open pipe 254, the third outside air passage pipe 260, the bypass pipe 282, the blowers 280, 284, the fourth outside air passage pipe 270, the first outside air passage pipe 240, the outside air supply pipe 230, the first refrigerant passage pipe 112, the second refrigerant passage pipe 116, and the connecting pipe 118 function as a refrigerant supply section.

[冷媒温度判定工程S140]
図5に戻って説明すると、制御部160は、不図示の温度センサの測定結果を参照し、第1冷媒通過管112を通過する第1冷媒(外気)の温度が目標温度未満であるか否かを判定する。その結果、制御部160は、第1冷媒の温度が目標温度未満であると判定した場合に(S140におけるYES)、当該冷却方法を終了する。一方、制御部160は、第1冷媒の温度が目標温度未満ではない(目標温度以上である)と判定した場合に(S140におけるNO)、予備ユニット運転工程S150に処理を移す。なお、目標温度は、冷却対象10を所定の温度まで冷却可能な第1冷媒の上限温度であり、例えば、32℃である。
[Refrigerant temperature determination step S140]
Returning to Fig. 5, the control unit 160 refers to the measurement results of a temperature sensor (not shown) and determines whether the temperature of the first refrigerant (outside air) passing through the first refrigerant passage pipe 112 is below the target temperature. As a result, when the control unit 160 determines that the temperature of the first refrigerant is below the target temperature (YES in S140), the cooling method is terminated. On the other hand, when the control unit 160 determines that the temperature of the first refrigerant is not below the target temperature (is equal to or higher than the target temperature) (NO in S140), the process proceeds to the standby unit operation step S150. The target temperature is the upper limit temperature of the first refrigerant that can cool the cooling target 10 to a predetermined temperature, and is, for example, 32°C.

[予備ユニット運転工程S150]
制御部160は、冷媒切換弁114を制御して、バイパス管120と第2冷媒通過管116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、予備ユニット150を構成するブロワ310、圧縮機340、および、送風部350を運転させる。また、制御部160は、冷却器320によって冷却される第1冷媒の温度が目標温度未満になるように、予備ユニット150を構成する流量調整弁332の開度を調整する。なお、予備ユニット運転工程S150において、予備ユニット150が既に運転している場合、予備ユニット150の運転を維持する。
[Standby unit operation step S150]
The control unit 160 controls the refrigerant switching valve 114 to connect the bypass pipe 120 and the second refrigerant passing pipe 116. Then, the control unit 160 operates the standby unit 150. Specifically, the control unit 160 operates the blower 310, the compressor 340, and the blower 350 that constitute the standby unit 150. Also, the control unit 160 adjusts the opening degree of the flow rate control valve 332 that constitutes the standby unit 150 so that the temperature of the first refrigerant cooled by the cooler 320 becomes lower than the target temperature. Note that, in the standby unit operation step S150, if the standby unit 150 is already operating, the operation of the standby unit 150 is maintained.

[予備ユニット運転判定工程S160]
充電判定工程S110において、充電中ではないと判定すると(S110におけるNO)、制御部160は、予備ユニット150が運転中であるか否かを判定する。その結果、予備ユニット150が運転中であると判定した場合に(S160におけるYES)、制御部160は、予備ユニット運転停止工程S170に処理を移す。一方、予備ユニット150が運転中ではないと判定した場合に(S160におけるNO)、制御部160は、閉弁工程S180に処理を移す。
[Standby unit operation determination step S160]
When it is determined in the charging determination step S110 that the standby unit 150 is not being charged (NO in S110), the control unit 160 determines whether the standby unit 150 is in operation. When it is determined that the standby unit 150 is in operation (YES in S160), the control unit 160 shifts the process to a standby unit operation stop step S170. On the other hand, when it is determined that the standby unit 150 is not in operation (NO in S160), the control unit 160 shifts the process to a valve closing step S180.

[予備ユニット運転停止工程S170]
制御部160は、予備ユニット150を構成するブロワ310、圧縮機340、および、送風部350を停止させる。
[Standby unit operation shutdown step S170]
The control unit 160 stops the blower 310 , the compressor 340 , and the air sending unit 350 that constitute the standby unit 150 .

[閉弁工程S180]
制御部160は、開閉弁112aが開弁されていれば、開閉弁112aを閉弁する。また、制御部160は、開閉弁112aが閉弁されていれば、閉弁状態を維持する。
[Valve closing step S180]
If the on-off valve 112a is open, the control unit 160 closes the on-off valve 112a. If the on-off valve 112a is closed, the control unit 160 maintains the valve closed.

[ハイドレート量判定工程S190]
制御部160は、収容部212に収容されたTMEハイドレートが所定量以上であるか否かを判定する。その結果、所定量以上であると判定した場合に(S190におけるYES)、制御部160は、蓄冷モード実行工程S200に処理を移す。一方、所定量以上ではない(所定量未満である)と判定した場合に(S190におけるNO)、制御部160は、当該冷却方法を終了する。なお、所定量は、外気(第1冷媒)を目標温度未満に冷却できるTMEハイドレートの下限量である。
[Hydrate amount determination step S190]
The control unit 160 judges whether the amount of TME hydrate accommodated in the accommodation unit 212 is equal to or greater than a predetermined amount. As a result, when it is judged that the amount is equal to or greater than the predetermined amount (YES in S190), the control unit 160 transfers the process to the cold storage mode execution step S200. On the other hand, when it is judged that the amount is not equal to or greater than the predetermined amount (is less than the predetermined amount) (NO in S190), the control unit 160 ends the cooling method. Note that the predetermined amount is the lower limit amount of TME hydrate that can cool the outside air (first refrigerant) to below the target temperature.

[蓄冷モード実行工程S200]
制御部160は、蓄冷ユニット110を蓄冷モードで運転させ、当該冷却方法を終了する。蓄冷モードは、蓄冷ユニット110を構成する冷媒熱交換部210が、収容部212に収容されたTME水溶液と、外気とを熱交換させるモードである。つまり、蓄冷モードは、冷媒熱交換部210を外気熱交換部として機能させるモードである。なお、蓄冷モード実行工程S200において、既に蓄冷ユニット110が蓄冷モードで運転されている場合、当該蓄冷モードでの運転を維持する。
[Cold storage mode execution step S200]
The control unit 160 operates the cold storage unit 110 in the cold storage mode and ends the cooling method. The cold storage mode is a mode in which the refrigerant heat exchanger 210 constituting the cold storage unit 110 exchanges heat between the TME aqueous solution contained in the container 212 and the outside air. In other words, the cold storage mode is a mode in which the refrigerant heat exchanger 210 functions as an outside air heat exchanger. Note that, in the cold storage mode execution step S200, if the cold storage unit 110 is already operating in the cold storage mode, the operation in the cold storage mode is maintained.

図7は、蓄冷モードを説明する図である。図7中、黒い塗りつぶしの三角は閉弁を示す。また、図7中、第1冷媒(外気)の流れを実線の矢印で示す。 Figure 7 is a diagram explaining the cold storage mode. In Figure 7, a filled black triangle indicates a closed valve. Also, in Figure 7, the flow of the first refrigerant (outside air) is indicated by a solid arrow.

図7に示すように、制御部160は、蓄冷モードにおいて、開閉弁232を開弁する。また、制御部160は、第1切換弁242を制御して、第1外気通過管240と第2外気通過管250とを接続する。また、制御部160は、第2切換弁252を制御して、第2外気通過管250と第3外気通過管260とを接続する。制御部160は、第3切換弁262を制御して、第3外気通過管260と開放管264とを接続する。制御部160は、ブロワ280、284を運転させる。 As shown in FIG. 7, in the cold storage mode, the control unit 160 opens the on-off valve 232. The control unit 160 also controls the first switching valve 242 to connect the first outside air passage pipe 240 and the second outside air passage pipe 250. The control unit 160 also controls the second switching valve 252 to connect the second outside air passage pipe 250 and the third outside air passage pipe 260. The control unit 160 controls the third switching valve 262 to connect the third outside air passage pipe 260 and the open pipe 264. The control unit 160 operates the blowers 280 and 284.

これにより、ブロワ280、284は、外気供給管230から外気を吸引して流体通過部220に供給する。そして、外気は、流体通過部220を通過し、第1外気通過管240、第2外気通過管250、第3外気通過管260、バイパス管282、開放管264を通じて、外部に排気される。 As a result, the blowers 280, 284 draw in outside air from the outside air supply pipe 230 and supply it to the fluid passage section 220. The outside air then passes through the fluid passage section 220 and is exhausted to the outside through the first outside air passage pipe 240, the second outside air passage pipe 250, the third outside air passage pipe 260, the bypass pipe 282, and the open pipe 264.

なお、蓄冷モードにおいて、外気温がTMEハイドレートの生成温度未満である場合、外気が流体通過部220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 addition, in the cold storage mode, when the outside air temperature is lower than the production temperature of TME hydrate, the outside air passes through the fluid passage 220, and heat is exchanged between the outside air and the TME aqueous solution. As a result, the TME aqueous solution is cooled by the outside air, and TME hydrate is produced.

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 described above, the cooling device 100 of this embodiment and the cooling method using the same cool the object to be cooled 10 using the heat of decomposition (endothermic heat) of TME hydrate.

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を充電(急速充電)する場合、リチウムイオン電池ユニットが発熱してしまう。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)。 The lithium-ion battery unit as the object to be cooled 10 is used as a power source for electric vehicles. When the lithium-ion battery unit is charged (rapid charging), the lithium-ion battery unit generates heat. If the lithium-ion battery unit reaches 35°C or higher, the lithium-ion battery unit will begin to deteriorate (for example, Proceedings of the Society of Automotive Engineers of Japan, 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、冷却装置100は、第1冷媒を30℃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。 The cooling device 100 therefore cools the object to be cooled 10 using the heat of decomposition of TME hydrate. As described above, in this embodiment, the heat of decomposition of TME hydrate is 30°C. Therefore, the cooling device 100 can set the first refrigerant to 30°C, and can cool the lithium ion battery unit (object to be cooled 10) using the first refrigerant. This allows the lithium ion battery unit to be maintained at less than 35°C, making it possible to suppress deterioration of the lithium ion battery unit. Therefore, the frequency of replacement of the lithium ion battery unit in an electric vehicle can be reduced. This makes it possible to reduce the cost required for replacing the lithium ion battery unit in an electric vehicle.

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(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。 In addition, when comparing the case where the cold storage unit 110 is operated in the cooling mode to cool the lithium ion battery unit (cooling target 10) with the case where the lithium ion battery unit is cooled by the spare unit 150, the COP (Coefficient Of Performance: energy consumption efficiency) and power consumption are lower when the cold storage unit 110 is operated in the cooling mode. To be more specific, the COP when the cold storage unit 110 is operated in the cooling mode to cool the lithium ion battery unit is 1.4 times that when the spare unit 150 is used to cool the lithium ion battery unit. In addition, the power consumption when the cold storage unit 110 is operated in the cooling mode to cool the lithium ion battery unit is 0.28 times that when the spare unit 150 is used to cool the lithium ion battery unit. In other words, compared to conventional cooling devices using a condensed refrigerant such as R-245fa or conventional cooling devices equipped with a blower and a Peltier element, the cooling device 100 of this embodiment can cool the cooling target 10 at a low cost.

また、日本の殆どの地域において、夜間の外気温は25℃未満となる。したがって、制御部160は、蓄冷ユニット110を夜間に蓄冷モードで運転することにより、外気の冷熱でTMEハイドレートを生成することが可能となる。また、夜間は、昼間と比較して電力の料金が低い。したがって、制御部160が、蓄冷ユニット110を夜間に蓄冷モードで運転することにより、効率よくTMEハイドレートを生成することができる。 In addition, in most areas of Japan, the outside air temperature at night is below 25°C. Therefore, the control unit 160 can operate the cold storage unit 110 in cold storage mode at night, thereby enabling TME hydrate to be generated using the cold energy from the outside air. Furthermore, electricity rates are lower at night compared to daytime. Therefore, the control unit 160 can efficiently generate TME hydrate by operating the cold storage unit 110 in cold storage mode at night.

そして、充電スタンドが頻繁に稼働される昼間に、制御部160は、蓄冷ユニット110を冷却モードで運転させる。これにより、低コストで生成されたTMEハイドレートを用いて、冷却対象10を効率よく冷却することが可能となる。 During the daytime when charging stations are frequently in operation, the control unit 160 operates the cold storage unit 110 in cooling mode. This makes it possible to efficiently cool the cooling target 10 using TME hydrate produced at low cost.

また、上記したように、冷却モードにおいて、第1冷媒として機能する外気は、下部開口222bから上部開口222aに向かって管体222内を流れる。つまり、冷却モードにおいて、流体通過部220の管体222は、第1冷媒が通過する冷媒通過路として機能する。また、冷却モードにおいて下部開口222bは、冷媒入口として機能する。冷却モードにおいて上部開口222aは、冷媒出口として機能する。 As described above, in the cooling mode, the outside air, which functions as the first refrigerant, flows through the tube 222 from the lower opening 222b toward the upper opening 222a. That is, in the cooling mode, the tube 222 of the fluid passage portion 220 functions as a refrigerant passage through which the first refrigerant passes. In addition, in the cooling mode, the lower opening 222b functions as a refrigerant inlet. In the cooling mode, the upper opening 222a functions as a refrigerant outlet.

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、下部開口222bを冷媒入口として機能させることにより、収容部212の下部からTMEハイドレートを分解させることができる。これにより、第1冷媒(外気)と熱交換されることで溶解したTME水溶液は、収容部212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222との接触頻度を向上させることができる。これにより、冷媒熱交換部210は、管体222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、冷媒熱交換部210は、管体222内の第1冷媒を効率よく冷却することが可能となる。 The specific gravity of TME hydrate is 1.11. On the other hand, the specific gravity of the TME aqueous solution generated by the decomposition of TME hydrate is 1.003. In other words, the TME aqueous solution is lighter than TME hydrate (specific gravity difference 0.107). Therefore, by making the lower opening 222b function as a refrigerant inlet, it is possible to decompose the TME hydrate from the lower part of the storage section 212. As a result, the TME aqueous solution dissolved by heat exchange with the first refrigerant (outside air) rises in the storage section 212 (becoming an upward flow). The upward flow of the TME aqueous solution collapses the layer of TME hydrate, thereby improving the frequency of contact between the TME hydrate and the tube body 222. As a result, the refrigerant heat exchange section 210 can efficiently cool the first refrigerant in the tube body 222. In addition, convection occurs when the layer of TME hydrate collapses, resulting in convective heat transfer. This allows the refrigerant heat exchanger 210 to efficiently cool the first refrigerant inside the tube 222.

一方、上記したように、蓄冷モードにおいて、外気は、上部開口222aから下部開口222bに向かって管体222内を流れる。つまり、蓄冷モードにおいて、外気熱交換部としての冷媒熱交換部210の管体222は、外気が通過する外気通過路として機能する。また、蓄冷モードにおいて上部開口222aは、外気入口として機能する。蓄冷モードにおいて下部開口222bは、外気出口として機能する。 On the other hand, as described above, in the cold storage mode, outside air flows through the tube 222 from the upper opening 222a toward the lower opening 222b. That is, in the cold storage mode, the tube 222 of the refrigerant heat exchanger 210 as an outside air heat exchanger functions as an outside air passage through which the outside air passes. Also, in the cold storage mode, the upper opening 222a functions as an outside air inlet. In the cold storage mode, the lower opening 222b functions as an outside air outlet.

したがって、上部開口222aを外気入口として機能させることにより、収容部212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212内を下降する(下降流となる)。これにより、収容部212内において対流が生じ、対流伝熱となる。したがって、外気熱交換部(冷媒熱交換部210)は、管体222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。 Therefore, by making the upper opening 222a function as an outside air inlet, TME hydrate can be generated from the top of the storage section 212. The generated TME hydrate flows downward inside the storage section 212 (becoming a downward flow). This causes convection inside the storage section 212, resulting in convective heat transfer. Therefore, the outside air heat exchange section (refrigerant heat exchange section 210) can efficiently exchange heat between the outside air inside the tube body 222 and the TME aqueous solution.

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212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、外気熱交換部(冷媒熱交換部210)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。 In addition, the above configuration allows the TME hydrate to fall, that is, it allows the TME hydrate to be removed from the upper part of the storage section 212 that comes into contact with the coldest outside air. This allows the outside air heat exchange section (refrigerant heat exchange section 210) to suppress the inhibition of heat transfer from the TME aqueous solution to the outside air, making it possible to efficiently generate TME hydrate.

また、蓄冷モードにおいて、ブロワ280、284は、吸入側が第2マニホールド228(下部開口222b)に接続される。これにより、ブロワ280、284によって加熱された外気が冷媒熱交換部210(外気熱交換部)に供給される事態を回避することができる。したがって、外気熱交換部(冷媒熱交換部210)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。 In addition, in the cold storage mode, the suction side of the blowers 280, 284 is connected to the second manifold 228 (lower opening 222b). This makes it possible to avoid a situation in which outside air heated by the blowers 280, 284 is supplied to the refrigerant heat exchange section 210 (outside air heat exchange section). Therefore, the outside air heat exchange section (refrigerant heat exchange section 210) can efficiently generate TME hydrate.

また、上記したように、冷媒熱交換部210を構成する流体通過部220は、管体222の外周にフィン224を備える。これにより、冷媒熱交換部210は、外気(第1冷媒)とTMEハイドレートとの熱交換効率、および、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224は、収容部212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。 As described above, the fluid passage section 220 constituting the refrigerant heat exchange section 210 is provided with fins 224 on the outer periphery of the tube body 222. This allows the refrigerant heat exchange section 210 to improve the heat exchange efficiency between the outside air (first refrigerant) and the TME hydrate, and between the outside air and the TME aqueous solution. The fins 224 also enable the flow of the TME aqueous solution in the storage section 212 to be smoother.

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、夜間の外気温は25℃未満となるため、予備ユニット150は、殆ど運転されることはない。しかし、外気温が常時30℃以上になる地域や、異常気象によって外気温が一日中30℃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 cooling device 100 also includes a standby unit 150. As mentioned above, in most areas of Japan, the outside air temperature at night is below 25°C, so the standby unit 150 is rarely operated. However, in areas where the outside air temperature is constantly above 30°C, or when abnormal weather causes the outside air temperature to be above 30°C all day, the standby unit 150 can be operated to produce TME hydrate.

[変形例]
上記実施形態において、冷媒熱交換部210が収容部212と管体222とを含む構成を例に挙げて説明した。しかし、冷媒熱交換部の形状に限定はない。冷媒熱交換部は、例えば、プレート熱交換器で構成されてもよい。
[Modification]
In the above embodiment, the refrigerant heat exchange unit 210 includes the housing 212 and the tube 222. However, the shape of the refrigerant heat exchange unit is not limited. The refrigerant heat exchange unit may be, for example, a plate heat exchanger.

図8は、変形例の冷媒熱交換部410を説明する図である。図8(a)は、冷媒熱交換部410の分解斜視図である。図8(b)は、第1プレート420の前面420aを示す平面図である。図8(c)は、第2プレート430の前面430aを示す平面図である。図8(d)は、第1プレート420の後面420b、および、第2プレート430の後面430bを示す平面図である。なお、図8(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を実際より少なく示す。また、図8(a)中、実線の矢印は、冷却モードで運転する際の外気(第1冷媒)の流れを示す。 Figure 8 is a diagram illustrating a modified refrigerant heat exchanger 410. Figure 8(a) is an exploded perspective view of the refrigerant heat exchanger 410. Figure 8(b) is a plan view showing the front surface 420a of the first plate 420. Figure 8(c) is a plan view showing the front surface 430a of the second plate 430. Figure 8(d) is a plan view showing the rear surface 420b of the first plate 420 and the rear surface 430b of the second plate 430. Note that in Figure 8(a), the first plate 420 and the second plate 430 are shown in smaller numbers than they actually are, for ease of understanding. Also, in Figure 8(a), the solid arrows indicate the flow of outside air (first refrigerant) when operating in cooling mode.

図8(a)に示すように、冷媒熱交換部410は、複数の第1プレート420と、複数の第2プレート430と、封止板440と、出入板450とを含んでいる。第1プレート420、第2プレート430、封止板440、出入板450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、冷媒熱交換部410は、封止板440と出入板450との間に、第1プレート420と第2プレート430とが交互に積層されて構成される。 As shown in FIG. 8(a), the refrigerant heat exchanger 410 includes a plurality of first plates 420, a plurality of second plates 430, a sealing plate 440, and an entrance/exit plate 450. The first plate 420, the second plate 430, the sealing plate 440, and the entrance/exit plate 450 are made of a material with high thermal conductivity, such as metal. More specifically, the refrigerant heat exchanger 410 is made by alternately stacking the first plates 420 and the second plates 430 between the sealing plate 440 and the entrance/exit plate 450.

第1プレート420は、図8(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8(a)、図8(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8(a)、図8(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。 As shown in FIG. 8(b), the first plate 420 is a flat plate having a substantially rectangular shape. The first plate 420 has two through holes 422a and 422b penetrating from the front surface 420a to the rear surface 420b. The through hole 422a is formed in the upper part of the first plate 420, and the through hole 422b is formed in the lower part of the first plate 420. The through hole 422b is formed vertically below the through hole 422a. In addition, the front surface 420a of the first plate 420 has a protruding portion 424 protruding in the -Y axis direction in FIG. 8(a) and FIG. 8(b). The protruding portion 424 is provided on the outer edge of the first plate 420. A groove portion 426 recessed in the +Y axis direction in FIG. 8(a) and FIG. 8(b) is formed on the inside of the protruding portion 424. That is, the through holes 422a and 422b are formed in the groove portion 426.

第2プレート430は、図8(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8(a)、図8(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8(a)、図8(c)中、+Y軸方向に陥没した溝部436a、436bが形成される。 As shown in FIG. 8(c), the second plate 430 is a flat plate having an approximately rectangular shape. The second plate 430 has two through holes 432a and 432b that penetrate from the front surface 430a to the rear surface 430b. The through hole 432a is formed in the upper part of the second plate 430, and the through hole 432b is formed in the lower part of the second plate 430. The through hole 432b is formed vertically below the through hole 432a. In addition, the front surface 430a of the second plate 430 has a protruding portion 434 that protrudes in the -Y axis direction in FIG. 8(a) and FIG. 8(c). The protruding portion 434 surrounds the area in the front surface 430a of the second plate 430 where the through hole 432a is formed and the area in which the through hole 432b is formed, respectively, and divides these areas. Grooves 436a and 436b are formed on the inside of the protrusion 434, recessed in the +Y axis direction in Figures 8(a) and 8(c).

また、図8(d)に示すように、第1プレート420の後面420b、および、第2プレート430の後面430bは、図8(d)中、XZ平面に沿った平面形状である。 Also, as shown in FIG. 8(d), the rear surface 420b of the first plate 420 and the rear surface 430b of the second plate 430 have a planar shape along the XZ plane in FIG. 8(d).

図8(a)に戻って説明すると、封止板440は、第1プレート420、第2プレート430と実質的に同じ形状、同じ大きさの平板である。封止板440には、貫通孔は形成されていない。 Returning to FIG. 8(a), the sealing plate 440 is a flat plate having substantially the same shape and size as the first plate 420 and the second plate 430. No through holes are formed in the sealing plate 440.

出入板450は、第1プレート420、第2プレート430と実質的に同じ形状、同じ大きさの平板である。出入板450には、上部開口452a、および、下部開口452b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452aは貫通孔432aに、下部開口452bは貫通孔432bに連通するように出入板450に形成される。なお、冷媒熱交換部410は、上部開口452aの下方に下部開口452bが位置するように設置される。 The inlet/outlet plate 450 is a flat plate of substantially the same shape and size as the first plate 420 and the second plate 430. An upper opening 452a and a lower opening 452b are formed in the inlet/outlet plate 450. When connected to the second plate 430, the upper opening 452a is formed in the inlet/outlet plate 450 so as to communicate with the through hole 432a, and the lower opening 452b is formed in the inlet/outlet plate 450 so as to communicate with the through hole 432b. The refrigerant heat exchanger 410 is installed so that the lower opening 452b is located below the upper opening 452a.

図8(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1プレート420の後面420bが接続される。詳細には、第2プレート430の突出部434が第1プレート420の後面420b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が交互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440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450の後面が接続される。 As shown in FIG. 8(a), the rear surface 430b of the second plate 430 is connected (for example, brazed) to the front surface 420a of the first plate 420. In particular, the protruding portion 424 of the first plate 420 is connected to the rear surface 430b of the second plate 430. In addition, the rear surface 420b of the first plate 420 is connected to the front surface 430a of the second plate 430. In particular, the protruding portion 434 of the second plate 430 is connected to the rear surface 420b of the first plate 420. In this way, a laminate in which the first plate 420 and the second plate 430 are alternately stacked is formed. Then, the sealing plate 440 is connected to the rear surface 420b of the first plate 420 located at one end of the laminate. In addition, the rear surface of the entrance and exit plate 450 is connected to the front surface 430a (protruding portion 434) of the second plate 430 located at the other end of the laminate.

このように、第1プレート420、第2プレート430、封止板440、出入板450が積層されることにより、上部開口452a、貫通孔422a、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452aが形成され、他端が封止板440によって封止された流路である。また、下部開口452b、貫通孔422b、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452bが形成され、他端が封止板440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, the first plate 420, the second plate 430, the sealing plate 440, and the entrance/exit plate 450 are stacked together to form a flow path 412 with the upper opening 452a, the through hole 422a, and the through hole 432a. That is, the flow path 412 is a flow path with the upper opening 452a formed at one end and the other end sealed by the sealing plate 440. Also, the flow path 414 is formed with the lower opening 452b, the through hole 422b, and the through hole 432b. That is, the flow path 414 is a flow path with the lower opening 452b formed at one end and the other end sealed by the sealing plate 440. The flow paths 412 and 414 extend in the horizontal direction. Also, the flow paths 412 and 414 are connected by the groove portion 436a.

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。 The TME hydrate and the TME aqueous solution are stored in a groove portion 436b between the front surface 430a of the second plate 430 and the rear surface 420b of the first plate 420, where no through holes 432a, 432b are formed. In other words, the groove portion 436b between the front surface 430a of the second plate 430 and the rear surface 420b of the first plate 420 functions as a storage portion.

そして、外気供給管230は、上部開口452aに接続され、第1外気通過管240は、下部開口452bに接続される。 The outside air supply pipe 230 is connected to the upper opening 452a, and the first outside air passage pipe 240 is connected to the lower opening 452b.

したがって、冷却モードで運転される場合、外気(第1冷媒)は、図8(a)に示すように、下部開口452bから導入され、流路414を(貫通孔432b、貫通孔422bを交互に)図8(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を上昇した外気は、流路412を(貫通孔422a、貫通孔432aを交互に)図8(a)中、-Y軸方向に通過して上部開口452aから排出される。つまり、第1プレート420の前面420aと第2プレート430の後面430bとの間に形成される溝部426と、貫通孔422a、422b、432a、432bとが、冷媒通過路として機能する。 Therefore, when operating in the cooling mode, the outside air (first refrigerant) is introduced from the lower opening 452b as shown in FIG. 8(a), passes through the flow path 414 (alternately through the through hole 432b and through hole 422b) in the +Y-axis direction in FIG. 8(a) and rises through the groove portion 426. The outside air that rises through the groove portion 426 passes through the flow path 412 (alternately through the through hole 422a and through hole 432a) in the -Y-axis direction in FIG. 8(a) and is discharged from the upper opening 452a. In other words, the groove portion 426 formed between the front surface 420a of the first plate 420 and the rear surface 430b of the second plate 430, and the through holes 422a, 422b, 432a, and 432b function as a refrigerant passage.

そして、冷媒熱交換部410内において、溝部426を上昇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。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を流れる外気と、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 refrigerant heat exchange section 410, heat exchange occurs between the outside air flowing upward through the groove section 426 and the TME aqueous solution contained in the groove section 436b. To be more specific, the groove section 426 and the groove section 436b are partitioned by the first plate 420 or the second plate 430. In other words, the groove section 426 and the groove section 436b are provided so that heat can be transferred between them by the first plate 420 or the second plate 430. Therefore, heat exchange occurs between the outside air flowing through the groove section 426 and the TME hydrate contained in the groove section 436b. In this way, the TME hydrate is decomposed in the groove section 436b.

一方、蓄冷モードで運転される場合、上部開口452aから導入された外気は、流路412を(貫通孔422a、貫通孔432aを交互に)通過するとともに、溝部426を下降する。溝部426を下降した外気は、流路414を(貫通孔432b、貫通孔422bを交互に)通過して下部開口452bから排出される。つまり、第1プレート420の前面420aと第2プレート430の後面430bとの間に形成される溝部426と、貫通孔422a、422b、432a、432bとが、外気通過路として機能する。 On the other hand, when operating in the cold storage mode, the outside air introduced from the upper opening 452a passes through the flow path 412 (alternately through the through hole 422a and the through hole 432a) and descends through the groove 426. The outside air that descends through the groove 426 passes through the flow path 414 (alternately through the through hole 432b and the through hole 422b) and is discharged from the lower opening 452b. In other words, the groove 426 formed between the front surface 420a of the first plate 420 and the rear surface 430b of the second plate 430, and the through holes 422a, 422b, 432a, and 432b function as an outside air passageway.

そして、冷媒熱交換部410内において、溝部426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 refrigerant heat exchange section 410, heat exchange occurs between the outside air flowing downward through the groove section 426 and the TME aqueous solution contained in the groove section 436b. In this way, TME hydrate is produced in the groove section 436b.

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 the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the attached drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such an embodiment. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified or revised examples within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態において、第1冷媒として外気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冷媒は、水であってもよい。例えば、一般的に15℃以上20℃以下である地下水、一般的に27℃以下である河川の水(河川水)、海水、または、冷水塔の再生水を第1冷媒として利用してもよい。この場合、冷媒熱交換部210と外気熱交換部とは別体である。 For example, in the above embodiment, outside air has been used as an example of the first refrigerant. However, there is no limitation to the first refrigerant. For example, the first refrigerant may be water. For example, groundwater, which is generally 15°C or higher and 20°C or lower, river water (river water), which is generally 27°C or lower, seawater, or reclaimed water from a cooling tower may be used as the first refrigerant. In this case, the refrigerant heat exchange unit 210 and the outside air heat exchange unit are separate entities.

また、上記実施形態において、冷媒熱交換部210の上部開口222aに外気供給管230が接続され、下部開口222bに第1外気通過管240が接続される構成を例に挙げて説明した。しかし、上部開口222aに第1外気通過管240が接続され、下部開口222bに外気供給管230が接続されてもよい。つまり、冷媒出口は、冷媒入口の下方に設けられてもよい。また、冷媒熱交換部210を外気熱交換部として機能させる場合に、外気出口は、外気入口の上方に設けられてもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the outside air supply pipe 230 is connected to the upper opening 222a of the refrigerant heat exchange unit 210 and the first outside air passage pipe 240 is connected to the lower opening 222b has been described as an example. However, the first outside air passage pipe 240 may be connected to the upper opening 222a and the outside air supply pipe 230 may be connected to the lower opening 222b. In other words, the refrigerant outlet may be provided below the refrigerant inlet. Furthermore, when the refrigerant heat exchange unit 210 functions as an outside air heat exchange unit, the outside air outlet may be provided above the outside air inlet.

また、上記実施形態において、管体222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222の延在方向に限定はない。管体222は、例えば、水平方向に延在してもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the tube body 222 extends in the vertical direction has been described as an example. However, there is no limitation on the extension direction of the tube body 222. The tube body 222 may extend in the horizontal direction, 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。 In the above embodiment, the cooling device 100 has been described as having one cold storage unit 110. However, the cooling device 100 may have two or more cold storage units 110.

また、上記実施形態において、蓄冷ユニット110が、ブロワ280、284を2つ備える構成を例に挙げて説明した。しかし、ブロワの数に限定はない。例えば、蓄冷ユニット110は、ブロワを1つ、または、3つ以上備えてもよい。 In the above embodiment, the cold storage unit 110 is described as having two blowers 280, 284. However, there is no limit to the number of blowers. For example, the cold storage unit 110 may have one blower or three or more blowers.

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。 In the above embodiment, a lithium ion battery unit has been described as an example of the object to be cooled 10. However, there is no limitation to the object to be cooled 10. For example, the object to be cooled 10 may be a heat generating body other than a lithium ion battery unit, or a high-temperature space such as a greenhouse.

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。 In the above embodiment, a TME hydrate with a mass fraction of 0.600 has been used as an example. However, there is no limit to the amount of TME in the 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、第1冷媒の温度に応じて適宜設定可能である。例えば、冷却装置100は、ハイドレートの生成に使用する第1冷媒が、地下水、河川水、湖水、海水、または、深層水のように比較的低温である場合、TMEハイドレートとは分解温度が異なる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。 In the above embodiment, TME hydrate has been described as an example. However, the guest molecules of the hydrate are not limited to TME. The guest molecules of the hydrate can be set appropriately according to the temperature of the first refrigerant. For example, when the first refrigerant used to generate the hydrate is relatively low temperature such as groundwater, river water, lake water, seawater, or deep water, the cooling device 100 may adopt a hydrate having a different decomposition temperature from TME hydrate. For example, the cooling device 100 may adopt an ionic semi-clathrate in which Freon, chlorine, acrylate, or the like is included as the guest molecule. This enables the cooling device 100 to cool the cooling target 10 more efficiently.

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。 The present invention can be used in cooling devices and cooling methods.

100 冷却装置
112 第1冷媒通過管(冷媒供給部)
116 第2冷媒通過管(冷媒供給部)
118 接続管(冷媒供給部)
210 冷媒熱交換部(外気熱交換部)
212 収容部
222 管体(冷媒通過路、外気通過路)
222a 上部開口(冷媒出口、外気入口)
222b 下部開口(冷媒入口、外気出口)
230 外気供給管(冷媒供給部)
240 第1外気通過管(冷媒供給部)
250 第2外気通過管
254 開放管(冷媒供給部)
260 第3外気通過管(冷媒供給部)
270 第4外気通過管(冷媒供給部)
280 ブロワ(冷媒供給部)
282 バイパス管(冷媒供給部)
284 ブロワ(冷媒供給部)
100 Cooling device 112 First refrigerant passage pipe (refrigerant supply section)
116 Second refrigerant passage pipe (refrigerant supply section)
118 Connection pipe (refrigerant supply section)
210 Refrigerant heat exchange section (outside air heat exchange section)
212 Storage section 222 Pipe body (refrigerant passage, outside air passage)
222a Upper opening (refrigerant outlet, outside air inlet)
222b Lower opening (refrigerant inlet, outside air outlet)
230 Outside air supply pipe (refrigerant supply section)
240 First outside air passage pipe (refrigerant supply section)
250: Second outside air passage pipe 254: Open pipe (refrigerant supply section)
260 Third outside air passage pipe (refrigerant supply section)
270 Fourth outside air passage pipe (refrigerant supply section)
280 Blower (refrigerant supply unit)
282 Bypass pipe (refrigerant supply section)
284 Blower (refrigerant supply unit)

Claims (2)

トリメチロールエタンハイドレートと外気とを熱交換させる冷媒熱交換部と、
前記外気と冷媒とを熱交換させることにより、前記外気を冷却する冷却器と、
電気自動車に搭載されたリチウムイオン電池ユニットの充電中において、前記冷媒熱交換部および前記冷却器のうちのいずれか一方または両方によって熱交換された前記外気を前記リチウムイオン電池ユニットに供給する冷媒供給部と、
前記充電中において、前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気の温度が目標温度未満である場合に第1冷却モードを実行し前記充電中において、前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気の温度が目標温度以上である場合に第2冷却モードを実行し前記充電中ではない場合に蓄冷モードを実行する制御部と、
を備え、
前記冷媒熱交換部は、
トリメチロールエタンハイドレートおよびトリメチロールエタンの水溶液のうちの一方または両方を収容する収容部と、
前記収容部内に鉛直方向に延在して配され、上部開口および下部開口を有する複数の管体と、
を有し、
前記第1冷却モードは、前記冷媒熱交換部において、前記管体の前記下部開口から前記上部開口に向かって外気を通過させて、前記収容部に収容されたトリメチロールエタンハイドレートと熱交換させ、前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気を、前記冷媒供給部を通じて前記リチウムイオン電池ユニットに供給させる運転モードであり、
前記第2冷却モードは、前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気を前記冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された前記外気を、前記冷媒供給部を通じて、前記リチウムイオン電池ユニットに供給させる運転モードであり、
前記蓄冷モードは、前記冷媒熱交換部において、前記管体の前記上部開口から前記下部開口に向かって外気を通過させて、前記収容部に収容されたトリメチロールエタンの水溶液と熱交換させることにより、前記トリメチロールエタンの水溶液から前記トリメチロールエタンハイドレートを生成させる運転モードである、
前記電気自動車の充電スタンドに設置される冷却装置。
a refrigerant heat exchanger for exchanging heat between trimethylolethane hydrate and outside air ;
a cooler that cools the outside air by exchanging heat between the outside air and a refrigerant ;
a refrigerant supply unit that supplies the outside air that has been heat exchanged by one or both of the refrigerant heat exchange unit and the cooler to the lithium ion battery unit during charging of the lithium ion battery unit mounted on the electric vehicle;
a control unit that executes a first cooling mode when a temperature of the outside air heat-exchanged by the refrigerant heat exchange unit is lower than a target temperature during the charging , executes a second cooling mode when a temperature of the outside air heat-exchanged by the refrigerant heat exchange unit is equal to or higher than the target temperature during the charging, and executes a cold storage mode when the charging is not being performed ;
Equipped with
The refrigerant heat exchange unit is
A storage section for storing one or both of trimethylolethane hydrate and an aqueous solution of trimethylolethane;
A plurality of pipes are arranged in the housing portion and extend vertically, each pipe having an upper opening and a lower opening;
having
the first cooling mode is an operation mode in which, in the refrigerant heat exchange unit, outside air is passed from the lower opening to the upper opening of the tube body to exchange heat with trimethylolethane hydrate accommodated in the accommodation unit, and the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is supplied to the lithium ion battery unit through the refrigerant supply unit;
the second cooling mode is an operation mode in which the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is cooled by the cooler, and the outside air cooled by the cooler is supplied to the lithium ion battery unit through the refrigerant supply unit;
The cold storage mode is an operation mode in which, in the refrigerant heat exchanger, outside air is passed from the upper opening to the lower opening of the tube body and heat-exchanged with the aqueous solution of trimethylolethane contained in the container, thereby generating the trimethylolethane hydrate from the aqueous solution of trimethylolethane.
A cooling device installed at the charging station for the electric vehicle.
トリメチロールエタンハイドレートおよびトリメチロールエタンの水溶液のうちの一方または両方を収容する収容部と、前記収容部内に鉛直方向に延在して配され、上部開口および下部開口を有する複数の管体と、を有する冷媒熱交換部と、
外気と冷媒とを熱交換させることにより、前記外気を冷却する冷却器と、
を備える充電スタンドにおいて、
電気自動車に搭載されたリチウムイオン電池ユニットの充電中に、
前記冷媒熱交換部において、前記管体の前記下部開口から前記上部開口に向かって外気を通過させて、前記収容部に収容されたトリメチロールエタンハイドレートと熱交換させ、
前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気の温度が目標温度未満であるか否かを判定し、
前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気の温度が前記目標温度未満である場合、前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気を前記リチウムイオン電池ユニットに供給し、
前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気の温度が前記目標温度以上である場合、前記冷媒熱交換部によって熱交換された前記外気を前記冷却器によって冷却し
前記冷却器によって冷却された前記外気を前記リチウムイオン電池ユニットに供給し、
前記充電中ではない場合に、
前記冷媒熱交換部において、前記管体の前記上部開口から前記下部開口に向かって外気を通過させて、前記収容部に収容されたトリメチロールエタンの水溶液と熱交換させることにより、前記トリメチロールエタンの水溶液から前記トリメチロールエタンハイドレートを生成させる冷却方法。
a refrigerant heat exchanger including a storage section for storing one or both of trimethylolethane hydrate and an aqueous solution of trimethylolethane, and a plurality of tubular bodies arranged vertically within the storage section and having an upper opening and a lower opening;
a cooler that cools the outside air by exchanging heat between the outside air and a refrigerant;
A charging station comprising :
During charging of the lithium-ion battery unit installed in an electric vehicle,
In the refrigerant heat exchanger, outside air is passed from the lower opening to the upper opening of the tube body to exchange heat with the trimethylolethane hydrate contained in the container;
determining whether or not the temperature of the outside air heat-exchanged by the refrigerant heat exchange unit is lower than a target temperature;
When a temperature of the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchanger is lower than the target temperature, the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchanger is supplied to the lithium ion battery unit;
When a temperature of the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is equal to or higher than the target temperature, the outside air that has been heat exchanged by the refrigerant heat exchange unit is cooled by the cooler ;
supplying the outside air cooled by the cooler to the lithium ion battery unit ;
When the charging is not in progress,
A cooling method in which outside air is passed from the upper opening to the lower opening of the tubular body in the refrigerant heat exchange section, and heat exchanged with the aqueous solution of trimethylolethane contained in the storage section, thereby producing trimethylolethane hydrate from the aqueous solution of trimethylolethane .
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