(57)【要約】【課題】  筐体内におけるエアの流れを管理し、エアを無駄なく発熱モジュールに当てることで冷却効率を向上することができる発熱体収容装置を提供する。【解決手段】発熱体収容装置は、筐体、吸気ファン、通気管、スロットを備える。筐体にはその下部に吸気口、上部に排気口が設けられており、発熱する発熱モジュールが収容されている。吸気ファンは筐体の吸気口に設けられており、筐体の外部のエアを吸気口から取り込む。通気管は給気ファンと発熱モジュールとの間に配置されており、吸気ファンにより吸気口から取り込まれたエアを発熱モジュールへ導くためのものである。スロットは発熱モジュールと相対する通気管の位置に設けられており、エアを噴出させるためのものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に吸気口、上部に排気口が設けられ、発熱する発熱モジュールが収容される筐体と、
前記筐体の前記吸気口に設けられ、前記筐体の外部のエアを前記吸気口から取り込む吸気ファンと、
前記吸気ファンと前記発熱モジュールとの間に配置され、前記吸気ファンにより前記吸気口から取り込まれたエアを前記発熱モジュールへ導くための通気管と、
前記発熱モジュールと相対する前記通気管の位置に設けられ、前記エアを噴出させるためのスロットと
を具備する発熱体収容装置。
【請求項２】
前記発熱モジュールは前記筐体に多段に積層配置され、
それぞれの段毎に前記通気管を分岐させて前記発熱モジュールへ配管した請求項１記載の発熱体収容装置。
【請求項３】
前記スロットを、前記発熱モジュールの底部と相対するように前記通気管に設けた請求項１記載の発熱体収容装置。
【請求項４】
前記スロットを、上段の前記発熱モジュールの底部および下段の前記発熱モジュールの上部と相対するように前記通気管に設けた請求項１記載の発熱体収容装置。
【請求項５】
前記発熱モジュールは、略直方体形状の複数の発熱体を幅方向および／または厚さ方向に列設した発熱体群を収納したものである請求項１記載の発熱体収容装置。
【請求項６】
前記スロットと相対する前記発熱モジュールの部位に当接させて配置したヒートスプレッダを具備する請求項１記載の発熱体収容装置。
【請求項７】
前記エアが吹き付けられる前記ヒートスプレッダの部位に、前記エアの流れを制御するためのガイド部を設けた請求項６記載の発熱体収容装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発熱体収容装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばバッテリなどの蓄電モジュールは発熱体であり、蓄電容量の増加に伴い発熱量も増すことから、蓄電装置を収容する筐体の冷却効率を向上することが望まれている。
【０００３】
一般に、発熱体を収容する筐体は、下部に吸気口を配置し、上部に排気口と排気ファンを配置した冷却構造をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８４４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の筐体の冷却構造の場合、吸気口から導入したエアを筐体内部の空間を利用して発熱体の周囲を通過させて排気口から排気ファンで強制的に排気する構造のため、筐体内部の凹凸や支持部材の配置によってエアの流れが変わり、エアが当たる発熱体の部位と当たらない部位とで温度差が生じ、良好な冷却効果が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、筐体内におけるエアの流れを管理しエアを無駄なく発熱体に当てる構造とすることで、冷却効率を向上することができる発熱体収容装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の発熱体収容装置は、筐体、吸気ファン、通気管、スロットを備える。筐体にはその下部に吸気口、上部に排気口が設けられており、発熱する発熱モジュールが収容されている。吸気ファンは筐体の吸気口に設けられており、筐体の外部のエアを吸気口から取り込む。通気管は給気ファンと発熱モジュールとの間に配置されており、吸気ファンにより吸気口から取り込まれたエアを発熱モジュールへ導くためのものである。スロットは発熱モジュールと相対する通気管の位置に設けられており、エアを噴出させるためのものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）は第１実施形態の蓄電装置の構成を示す正面断面図である。        （Ｂ）は（Ａ）の蓄電装置をＡ方向から見た側部断面図である。
【図２】図１の蓄電装置の発熱モジュール付近をＡ方向から見た断面図である。
【図３】図２の発熱モジュール付近をＢ方向から見た断面図である。
【図４】（Ａ）は第２実施形態の蓄電装置の構成を示す正面断面図である。        （Ｂ）は（Ａ）の蓄電装置をＡ方向から見た側部断面図である。
【図５】図４の蓄電装置の発熱モジュール付近をＡ方向から見た断面図である。
【図６】図５の発熱モジュール付近をＢ方向から見た断面図である。
【図７】第３実施形態の発熱モジュール付近の断面図である。
【図８】図７の発熱モジュール付近をＢ方向から見た断面図である。
【図９】第４実施形態の発熱モジュール付近の断面図である。
【図１０】図９の発熱モジュール付近をＢ方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の蓄電装置の構成を示す図である。
図１に示すように、この実施形態の蓄電装置は、略直方体の形状をなす発熱体としてのバッテリ３を複数幅方向および／または厚さ方向に列設した発熱体群としてのバッテリ群４と、このバッテリ群４が収容（収納）された発熱モジュールとしてのモジュールケース２と、このモジュールケース２を支持部材１１により支持して複数、多段に積層配置した筐体１とを備える。
【００１０】
筐体１は、上面１ａとこの上面１ａと対向する底面１ｂと上面１ａおよび底面１ｂの縁を繋ぐ側面１ｃとで構成されている。
【００１１】
筐体１には、個々のモジュールケース２に通風できるように通気管、例えば矩形の中空鋼管（以下「矩形鋼管８」と称す）を複数、縦方向（垂直方向）および横方向（水平方向）に連結して配置している。この矩形鋼管８は吸気ファン１０とモジュールケース２との間に配置されており、吸気ファン１０により吸気口５から取り込まれたエアをモジュールケース２へ導くためのものである。矩形鋼管８をパイプまたはダクトともいう。
【００１２】
複数の矩形鋼管８のうち、筐体１の底部に用いる矩形鋼管８の一端には吸気ファン１０が配置されている。複数の矩形鋼管８の各段の奥の部分（端部）は閉じられている。
【００１３】
複数の矩形鋼管８のうち、各段に水平方向に配置した矩形鋼管８には、長手方向に開口したスロット９が１本以上設けられている。この水平方向の配管をスロット付矩形鋼管８ａという。スロット９の開口の幅は例えば１０ｍｍ程度が好ましい。スロット９の開口の長さはモジュールケース２の幅の範囲内で補強のためつなぎ目を入れるようにする。
【００１４】
スロット９は、モジュールケース２の底面２ａに対向（相対）するように配置されており、スロット９から噴出したエア（噴流）がモジュールケース２に衝突する（吹き付けられる）ようになっている。モジュールケース２の底面２ａとスロット９との間は衝突後の流れが底面に沿って流れる（直交流）ように隙間を空けておく。
【００１５】
また筐体１の下部、より詳細には側面１ｂの底部には、吸気口５が設けられている。吸気口５には吸気ファン１０が配設されている。吸気ファン１０は筐体１の外部のエアを吸気口５から取り込むものである。筐体１の上部、より詳細には側面１ｃの上部には、排気口６が設けられている。排気口６を設ける位置は上面１ａであってもよい。
【００１６】
図２および図３に示すように、モジュールケース２には、複数のバッテリ３が厚さ方向Ｓ１に列設され、バッテリ群４とされている。バッテリ３は発熱体であり、このようにバッテリ群４とした場合、バッテリ３は単体の状態よりも発熱時に温度が高くなる。つまりモジュールケース２は、その内部でバッテリ群４が発熱によって昇温するため、外部からの冷却が必要になる。
【００１７】
それぞれの段のモジュールケース２毎に、縦方向の矩形鋼管８に横方向のスロット付矩形鋼管８ａに接合してエアの流路を分岐させている。
【００１８】
横方向のスロット付矩形鋼管８ａにはモジュールケース２の底面２ａと相対する位置にスロット９が設けられており、吸気ファン１０により吸気されたエアが矩形鋼管８およびスロット付矩形鋼管８ａを通じてスロット９から噴出するようになっている。
【００１９】
この第１実施形態の蓄電装置の動作を説明する。
この第１実施形態の場合、吸気ファン１０を動作させると、筐体１の外部のエアが吸気口５から吸気され、矩形鋼管８と各段に分岐したスロット付矩形鋼管８ａを通じてスロット９からエアが上方へ噴出し、スロット９に相対しているモジュールケース２の底面２ａにエアが吹き付けられてモジュールケース２が強制的に空冷される。そして、モジュールケース２を冷やしたエアは、モジュールケース２のわきを伝って側方に抜け、筐体１の上部に上ってゆき、排気口６から排気される。
【００２０】
このようにこの第１実施形態によれば、吸気口５から各段に配置されたモジュールケース２の底面２ａの位置まで矩形鋼管８とスロット付矩形鋼管８ａを配管し、吸気ファン１０で吸気口５から吸気したエアを各モジュールケース２の位置に導き、個々のモジュールケース２を直接空冷するので、エアをモジュールケース２に効果的に当ててモジュールケース２をほぼ一様に冷却することができ、バッテリ群４を構成するバッテリ３間の温度ばらつきを小さくできる。
【００２１】
また、吸気口５の側に吸気ファン１０を配置してエアを吸い込む方式としたことで、吸気ファン１０を停止させているとき、つまりモジュールケース２の冷却が不要なときは回転させずに済むのでこのときは、複数のモジュールケース２から発せられた熱気が排気口６からは排気されるが、このとき、熱気が吸気ファン１０に当たらないため、排気口６の側に排気ファンを設けるよりもファンの消耗（劣化、傷みなど）が少なくなる。
【００２２】
すなわち、筐体１内におけるエアの流れを管理し、エアを無駄なくモジュールケース２に当てることで冷却効率を向上することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
続いて、図４乃至図６を参照して第２実施形態の蓄電装置について説明する。なお上記第１実施形態（図１に示した構成）と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００２４】
図４に示すように、この第２実施形態の蓄電装置は、複数の矩形鋼管８のうち、各段に水平方向に配置したスロット付矩形鋼管８ｂには、長手方向に開口したスロット９が管の上下の部位にそれぞれ１本以上設けられている。管の上下とはスロット付矩形鋼管８ｂの中心軸を挟んで上下ということである。上部のスロット９と下部のスロットは対向配置してもよく、長手方向に前後にずらしてもよい。
【００２５】
図５および図６に示すように、スロット付矩形鋼管８ｂの上部に配置されたスロット９は上段のモジュールケース２の底面に対向（相対）するように配置されており、スロット９から噴出したエア（噴流）がモジュールケース２に衝突する（吹き付けられる）ようになっている。
【００２６】
スロット付矩形鋼管８ｂの下部に配置されたスロット９は下段のモジュールケース２の上面に対向（相対）するように配置されており、スロット９から噴出したエア（噴流）が下段のモジュールケース２に衝突する（吹き付けられる）ようになっている。
【００２７】
この第２実施形態の場合、吸気ファン１０を動作させると、装置が外部のエアが吸気口５から吸気され、矩形鋼管８と各段に分岐したスロット付矩形鋼管８ｂを通じて上下のスロット９からエアが上方および下方へ噴出する。
【００２８】
噴出したエアは、スロット９に相対している上段のモジュールケース２の底面２ａおよび下段のモジュールケース２の上面２ｂに吹き付けられて、スロット付矩形鋼管８ｂの上および下のモジュールケース２が強制的に空冷される。そして、各モジュールケース２を冷やしたエアは、モジュールケース２のわきを伝って側方に抜け、筐体１の上部に上ってゆき、排気口６から排気される。
【００２９】
このようにこの第２実施形態によれば、吸気口５から各段に配置されたモジュールケース２の底面２ａおよび上面２ｂの位置まで矩形鋼管８とスロット付矩形鋼管８ｂを配管し、吸気ファン１０で吸気口５から吸気したエアを上下の各モジュールケース２の位置に導き、個々のモジュールケース２を底面２ａおよび上面２ｂにて直接空冷するので、エアをモジュールケース２に効果的に当ててモジュールケース２を冷却することができる。
【００３０】
（第３実施形態）
続いて、図７および図８を参照して第３実施形態の蓄電装置について説明する。なお上記第１実施形態（図１乃至図３に示した構成）と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００３１】
図７，図８に示すように、この第３実施形態の蓄電装置は、複数の矩形鋼管８のうち、各段に水平方向に配置したスロット付矩形鋼管８ａには、長手方向に開口したスロット９と相対するモジュールケース２の底面２ａに当接させて、伝熱部材としてのヒートスプレッダ１２が設けられている。
【００３２】
このヒートスプレッダ１２は、例えばアルミニウム板や銅板などの熱伝導率のよい金属部材を用いる。なおヒートスプレッダ１２はモジュールケース２よりも熱伝導率がよければ、上記の金属部材の例に限定されず、他のさまざまな部材を用いることができる。
【００３３】
モジュールケース２が例えば樹脂製のものの場合に、モジュールケース２にエアを吹きかけても樹脂ケース自体は熱伝導率が良くないためエアの吹きつけられた衝突部と直交流が表面を流れる非衝突部の冷却性に差異が生じ、バッテリ３の温度に差が生じる。そこでバッテリの温度ばらつきを小さくする役割をヒートスプレッダ１２にさせる。
【００３４】
この第３実施形態の場合、スロット９から噴出したエアがスロット９に相対しているモジュールケース２の底面２ａのヒートスプレッダ１２に当たり、ヒートスプレッダ１２が冷やされ、ヒートスプレッダ１２の広い面でモジュールケース２の底面２ａが冷却されるので、モジュールケース２をより効率よく冷却することができる。
【００３５】
このようにこの第３実施形態によれば、スロット付矩形鋼管８ａのスロット９と相対するモジュールケース２の底面２ａにヒートスプレッダ１２を設けたことにより、スロット９から噴出したエアでヒートスプレッダ１２を冷却し、ヒートスプレッダ１２を通じてモジュールケース２の底面を広範囲に空冷するので、冷却対象のモジュールケース２を効果的に冷却することができる。
【００３６】
すなわち、モジュールケース２の噴流衝突面にヒートスプレッダ１２を配したことにより、スロット噴流が伝熱面に衝突した後の、ヒートスプレッダ１２に平行に流れる直交流による熱伝達が促進されることで、発熱体であるバッテリ群４を包含した、モジュールケース２を一様に冷却でき、バッテリ群４を構成するバッテリ３間の温度ばらつきをさらに小さくすることができる。
【００３７】
（第４実施形態）
続いて、図９および図１０を参照して第４実施形態の蓄電装置について説明する。なお上記第１実施形態（図１乃至図３に示した構成）と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
図９，図１０に示すように、この第４実施形態の蓄電装置は、第３実施形態で示したヒートスプレッダ１２の面にガイド部１３を設け、ヒートスプレッダ１２に吹きつけられたエアの流れをガイド部１３が制御する。
【００３８】
すなわち、この例は、エアが吹き付けられるヒートスプレッダ１２の部位（面）に、エアの流れを制御するために突出させたガイド部１３を設けた例である。ガイド部１３はこの他、突出部、凸部などともいう。ヒートスプレッダ１２の面にガイド部１３を設ける構成はフィン付きヒートシンクを想定しても差し支えない。
【００３９】
この第４実施形態の場合、スロット９から噴出したエアがスロット９に相対しているモジュールケース２の底面２ａのヒートスプレッダ１２に当たり、ヒートスプレッダ１２に設けたガイド部１３にガイドされて一定の方向にエアが流れる。
【００４０】
これにより、モジュールケース２の内部のバッテリ３が、例えば幅方向と厚さ方向に複数列設されている場合にもモジュールケース２を一様に冷却することができ、個々のモジュールケース２におけるバッテリ３間の温度ばらつきを小さくすることができる。バッテリ群４の発熱分布に応じてガイド部１３の配置間隔や数を変更することで、バッテリ３間の温度ばらつきをより小さくすることができる。
【００４１】
このようにこの第４実施形態によれば、ヒートスプレッダ１２の下面にガイド部１３を設けたことにより、ヒートスプレッダ１２に当ったエアを流す方向および量を制御できるので、冷却対象の個々のモジュールケース２の温度ばらつきを小さくし、筐体内部を効果的に冷却することができる。またガイド部１３の方向だけでなく、モジュールケース２に包含されるバッテリ群４の発熱分布に応じて配置間隔および数を適正にすることで、バッテリ３間の温度ばらつきをより小さくすることができる。
【００４２】
すなわち、ヒートスプレッダ１２にガイド部１３を設けたことにより、ヒートスプレッダ１２の熱伝導断面積、噴流および直交流への熱伝達表面積が増え、これによりモジュールケース２内の複数のバッテリ３をさらに一様に冷却でき、バッテリ３間の温度ばらつきがより小さくなる。
【００４３】
なお本構造は、ガイド部１３の長手方向が、スロット９の長手方向と直交する方向で、モジュールケース２の奥行き方向Ｓ３（厚み方向）と平行のときに、より効果的となる。
【００４４】
以上のように本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１…筐体、２…モジュールケース、３…バッテリ、４…バッテリ群、５…吸気口、６…排気口、８…矩形鋼管、８ａ，８ｂ…スロット付矩形鋼管、９…スロット、１０…吸気ファン、１２…ヒートスプレッダ、１３…ガイド部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014086608.tif 000010
【図９】
2014086608.tif 000011
【図１０】
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