(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口及び排出口が設けられた筐体と、
前記吸入口から前記排出口への空気の流れを前記筐体の内部に形成する送風装置と、
前記筐体の内部に設けられた電池と、
前記吸入口から前記排出口への空気の流れに沿うように前記筐体の内部に設けられ、一面側が前記電池と対面し他面側が前記筐体の内壁面と対面する回路基板と、を備え、
前記送風装置は、前記電池の周囲及び前記回路基板の一面側に空気の流れを形成するように配設されており、
前記回路基板は、前記送風装置により前記回路基板の一面側に流れる空気の一部を前記回路基板の他面側へ導く分流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の電池ユニットにおいて、前記回路基板は、前記吸入口から前記排出口への空気の流れの上流側の端部に前記分流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池ユニットにおいて、前記回路基板は、前記回路基板の他面側に流れる空気を前記回路基板の一面側へ導く合流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の電池ユニットにおいて、前記回路基板は、前記吸入口から前記排出口への空気の流れの下流側の端部に前記合流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池と回路基板とを備える電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばブレードサーバのバックアップ電源として用いられる電池ユニットは、複数の電池を組み合わせて高電圧・大電流放電を実現する電池パックと、その電池の充放電制御回路等を実装した回路基板とを備える。このような用途の電池ユニットは、省スペースのために小型化を実現する上で、複数の電池を直列又は並列に組加工した電池パックが回路基板とともに、ほとんど隙間がない状態で筐体の限られた空間に実装される場合が多い（例えば特許文献１を参照）。このような電池ユニットにおいては、電池パック及び回路基板が筐体の中に高密度で実装されているため、電池パックの各電池から発せられる熱による温度上昇が問題となることがある。
【０００３】
上記の問題を解決する方法としては、大別すると二通りのアプローチが考えられる。一つは、電池ユニットの筐体の内部空間の熱を外部へ効率的に放熱することによって電池ユニットの温度上昇を抑制することである。そのような従来技術としては、筐体内部の空気を強制的に外部へ排出する冷却ファンを設けた電池ユニットが公知である（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
もう一つは、電池の放熱性を高めることによって電池ユニットの温度上昇を抑制することである。電池の放熱性を高める従来技術としては、例えば、シリコーン系フィルムや熱導電性粒子を配合したゴムシートで電池ケースを被覆した二次電池が公知である（例えば特許文献２を参照）。また例えば、ガラス質の材料を主成分とし、結晶質の材料を副成分とするセラミックス層を外表面に形成した二次電池が公知である（例えば特許文献３を参照）。また例えば、セラミックやグラファイト等を材料とする熱放射層、銅やアルミを材料とする熱伝導層を含む多層構造のシートで表面を被覆した電池セルが公知である（例えば特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８８２１１号公報
【特許文献２】特開２０００−２８５８７３号公報
【特許文献３】特開２００３−３０８８７２号公報
【特許文献４】特開２００９−２９５３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら電池自身の放熱性を向上させても、その電池から放熱された熱を筐体の内部から外部へ効率的に放熱することができなければ、電池ユニットの温度上昇を充分に抑制できない可能性がある。特に筐体の内壁面と回路基板との間の空間は、その構造上、冷却ファンによる空気の流れが回路基板に遮られてしまうことが多く、空気が滞留して熱がこもりやすいため、電池ユニットの放熱効率を高める上でネックとなる。また例えば大型で強力な冷却ファンを設ければ、電池ユニットの冷却効率を高めることが可能である。しかし省スペースのために電池ユニットの小型化を実現する上では、大型で強力な冷却ファンを設けることが困難な場合も少なくない。
【０００７】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、より放熱効率の高い電池ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、吸入口及び排出口が設けられた筐体と、前記吸入口から前記排出口への空気の流れを前記筐体の内部に形成する送風装置と、前記筐体の内部に設けられた電池と、前記吸入口から前記排出口への空気の流れに沿うように前記筐体の内部に設けられ、一面側が前記電池と対面し他面側が前記筐体の内壁面と対面する回路基板と、を備え、前記回路基板は、前記送風装置により前記回路基板の一面側に流れる空気の一部を前記回路基板の他面側へ導く分流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニットである。
【０００９】
このような特徴によれば、従来は空気が滞留して熱がこもりやすかった回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間に、送風装置による空気の流れを形成することができる。それによって回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間に熱がこもる虞を低減することができるので、筐体の内部空間の冷却効率を高めることができる。
【００１０】
これにより本発明の第１の態様によれば、より放熱効率の高い電池ユニットを提供することができるという作用効果が得られる。
【００１１】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記回路基板は、前記吸入口から前記排出口への空気の流れの上流側の端部に前記分流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニットである。
【００１２】
このような特徴によれば、回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間には、少なくとも回路基板の上流側端部から送風装置による空気の流れが形成される。それによって回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間に熱がこもる虞をさらに低減することができるので、筐体の内部空間の冷却効率をさらに高めることができる。
【００１３】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記回路基板は、前記回路基板の他面側に流れる空気を前記回路基板の一面側へ導く合流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニットである。
【００１４】
このような特徴によれば、回路基板の他面側に流れる空気が合流路を通じて回路基板の一面側へ導かれ、排出口から外部へ排出されることになる。つまり回路基板の他面側から筐体の排出口への空気の流路を形成することによって、回路基板の他面側に空気を流れやすくすることができる。それによって回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間に熱がこもる虞をさらに低減することができるので、筐体の内部空間の冷却効率をさらに高めることができる。
【００１５】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第３の態様において、前記回路基板は、前記吸入口から前記排出口への空気の流れの下流側の端部に前記合流路が形成されている、ことを特徴とする電池ユニットである。
【００１６】
このような特徴によれば、回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間には、少なくとも回路基板の下流側端部まで送風装置による空気の流れが形成される。それによって回路基板の他面側と筐体の内壁面との間の空間に熱がこもる虞をさらに低減することができるので、筐体の内部空間の冷却効率をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より放熱効率の高い電池ユニットを提供することができるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電池ユニットの外観斜視図。
【図２】本発明に係る電池ユニットの分解斜視図。
【図３】回路基板の平面図。
【図４】図１のI−I断面を図示した電池ユニットの断面図。
【図５】図１のII−II断面を図示した電池ユニットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電池ユニット１０の外観斜視図である。図２は、本発明に係る電池ユニット１０の分解斜視図である。図３は、回路基板４の平面図である。図４は、本発明に係る電池ユニット１０の断面図であり、図１のI−I断面を図示したものである。図５は、本発明に係る電池ユニット１０の断面図であり、図１のII−II断面を図示したものである。
【００２０】
電池ユニット１０は、いわゆるサーバー装置（ネットワークにおいてクライアント装置に機能やデーター等を提供するコンピューター）の非常用電源であり、筐体カバー１、筐体本体２、電池３、回路基板４、基板ホルダー５、冷却ファン６〜８及びＤＣ−ＤＣコンバーター９を備える。
【００２１】
「筐体」としての筐体カバー１は、略コ字形状の断面を有する長尺な金属部材である。筐体カバー１の長手端の一方には、段差を有するように曲げ加工をして形成された段差部１７が設けられており、その段差部１７には、四つの円形貫通孔１１が形成されている。また筐体カバー１の短手端の一方には、段差を有するように曲げ加工をして形成された段差部１８が設けられており、その段差部１８には雌ネジ孔１２が形成されている。さらに筐体カバー１には、二つの円形貫通孔１３、四つの円形貫通孔１４が各々所定位置に形成されている。
【００２２】
「筐体」としての筐体本体２は、筐体カバー１が装着される部分が開口している略箱形状の金属部材である。筐体本体２の側端部２７には、筐体カバー１に形成された四つの円形貫通孔１１に対応する位置に四つの円形貫通孔２１が形成されている。また筐体本体２には、筐体カバー１の二つの円形貫通孔１３に対応する位置に二つの雌ネジ孔２３が形成されている。さらに筐体本体２には、筐体カバー１の四つの円形貫通孔１４に対応する位置に四つの雌ネジ孔２４が形成されている。さらに筐体本体２には、内部を空冷する空気の流れの入口となる吸入口２８、及びその出口となる二つの排出口２９、３０が形成されている。
【００２３】
複数の電池３は、いわゆるニッケル−水素二次電池であり、筐体本体２の内部に設けられている。単体の電池３は、φ１８ｍｍ×Ｌ６７ｍｍの大きさであり、その出力電圧は約１．２Ｖである。電池ユニット１０は、３×３×６＝５４個の電池３が内部に設けられており、幅方向へ３個×長さ方向へ６個＝１８個の電池３が直列接続された電池ブロックが三つ構成され、それらが並列接続されている。したがって５４個の電池３の総出力電圧は、１．２Ｖ×１８個＝約２１．６Ｖということになる。
尚、本発明において、電池３の種類、大きさ、個数等が特に上記に限定されないのは言うまでもないことである。
【００２４】
回路基板４は、電池３の充放電制御回路等が実装されており、複数の電池３からなる電池群の上面側に隣接する位置に配設されている。より具体的には回路基板４は、吸入口２８から２つの排出口２９、３０への空気の流れ方向（符号Ａで示した方向）に沿うように筐体本体２の内部に設けられ、一面側が電池３と対面し他面側が筐体カバー１の内壁面と対面している。回路基板４の長手端４２には、略矩形の同一形状の切り欠き４１が四つずつ間隔をもってそれぞれ形成されている。また回路基板４は、吸入口２８から２つの排出口２９、３０への空気の流れの上流側（以下、単に「上流側」という。）の短手端４３に略矩形形状の２つの切り欠き４５が形成されている。また回路基板４は、吸入口２８から２つの排出口２９、３０への空気の流れの下流側（以下、単に「下流側」という。）の短手端４４に略矩形形状の切り欠き４６が形成されている。
【００２５】
４つの基板ホルダー５は、回路基板４を支持する部材であり、回路基板４に形成された切り欠き４１に対応する位置に各々配設され、切り欠き４１に係合した状態で回路基板４の長手端４２の両端を支持する。
【００２６】
「送風装置」としての冷却ファン６〜８は、筐体本体２の吸入口２８から排出口２９、３０への空気の流れを筐体本体２の内部に形成して、筐体本体２に設けられた電池３、回路基板４、ＤＣ−ＤＣコンバーター９等を冷却する。より具体的には冷却ファン６は、筐体本体２の吸入口２８の内側に設けられており、吸入口２８を通じて外部から筐体本体２の内部へ空気を送る。冷却ファン６により吸入口２８から筐体本体２の内部へ送られた空気は、一部が筐体本体２の排出口２９から外部へ排出され、一部が冷却ファン７へ送られる。冷却ファン７は、筐体本体２の電池３及び回路基板４の下流側に設けられており、冷却ファン６により筐体本体２の内部へ送られた空気の一部を下流側のＤＣ−ＤＣコンバーター９へ送る。冷却ファン８は、筐体本体２の排出口３０の内側に設けられており、冷却ファン７によりＤＣ−ＤＣコンバーター９へ送られた空気を筐体本体２の排出口３０から外部へ排出する。
【００２７】
ＤＣ−ＤＣコンバーター９は、複数の電池３の出力電圧を定格電圧に降圧する。より具体的にはＤＣ−ＤＣコンバーター９は、５４個の電池３の総出力電圧（約２１．６Ｖ）を定格電圧１２Ｖに降圧して出力する。
【００２８】
電池ユニット１０の組み立て構造の概略について説明する。
【００２９】
まず冷却ファン６〜８、ＤＣ−ＤＣコンバーター９をそれぞれ所定の位置に取り付けた後、電池３を筐体本体２に実装する。より具体的には、まず１８個の電池３を幅方向へ３個、長さ方向へ６個、隣接して並べた状態で直列接続し、金属板からなる一枚のリード板（図示せず）に溶接した電池ブロックを三つ構成する。そして、その三つの電池ブロックを筐体本体２に積層して実装する。このとき必要に応じて、粘着テープ等で三つの電池ブロックを一体に連結してもよい。つづいて四つの基板ホルダー５を取り付けた状態の回路基板４を最上位にある電池ブロックの上面側に隣接する位置に載置する（図２）。つづいて各電池ブロックのリード板（図示せず）の側部両端に形成された凸部（図示せず）を回路基板４に半田付けして固定する。
【００３０】
つづいて筐体カバー１の段差部１７に筐体本体２の側端部２７が突き当たった状態で、筐体カバー１を筐体本体２に組み付け（図１）、四つの雄ネジ２５で回路基板４を筐体本体２にネジ止め固定する。より具体的には、筐体カバー１の四つの円形貫通孔１１及び筐体本体２の四つの円形貫通孔２１の各々に雄ネジ２５を挿通する。そして、基板ホルダー５に埋設された金属ネジブッシュ（図示せず）の雌ネジ孔に、その雄ネジ２５を螺合させ、筐体カバー１及び筐体本体２を共締めする。それによって回路基板４は、四つの基板ホルダー５を介して筐体本体２に固定された状態となる。
【００３１】
つづいて二つの雄ネジ１５、四つの雄ネジ１６及び一つの雄ネジ２６を用いて、筐体カバー１を筐体本体２にネジ止め固定する。より具体的には、筐体本体２の円形貫通孔２２に雄ネジ２６を挿通し、その雄ネジ２６を筐体カバー１の雌ネジ孔１２に螺合させる。筐体カバー１の二つの円形貫通孔１３の各々に雄ネジ１５を挿通し、その雄ネジ１５を筐体本体２の雌ネジ孔２３に螺合させる。筐体カバー１の四つの円形貫通孔１４の各々に雄ネジ１６を挿通し、その雄ネジ１６を筐体本体２の雌ネジ孔２４に螺合させる。
【００３２】
冷却ファン６〜８により筐体本体２の内部に構成される空気の流れについて説明する。
【００３３】
回路基板４に形成された「分流路」としての２つの切り欠き４５は、冷却ファン６により回路基板４の一面側（電池３と対面する側）に流れる空気の一部を回路基板４の他面側（筐体カバー１の内壁面と対面する側）へ導く空気流路である。冷却ファン６により外部から筐体本体２の内部へ送られる空気は、図４の符号Ａ１、Ａ３〜Ａ５、図５の符号Ａ７で図示したように、回路基板４の一面側及び電池３の周囲に流れ、排出口２９、３０から外部へ排出される。そして２つの切り欠き４５を回路基板４に設けることによって、冷却ファン６により外部から筐体本体２の内部へ送られる空気は、図４の符号Ａ２、Ａ６、図５の符号Ａ８で図示したように、その一部が切り欠き４５を通じて回路基板４の他面側に流れ、排出口２９、３０から外部へ排出される。
【００３４】
つまり２つの切り欠き４５を回路基板４に設けることによって、従来は空気が滞留して熱がこもりやすかった回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間に、冷却ファン６〜８による空気の流れを形成することができる。それによって回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間に熱がこもる虞を低減することができるので、筐体本体２の内部空間の冷却効率を高めることができる。
【００３５】
このようにして本発明によれば、より放熱効率の高い電池ユニット１０を提供することができる。
【００３６】
回路基板４の切り欠き４５（分流路）は、上記説明した実施例のように、回路基板４の上流側の端部（短手端４３）に形成されているのが好ましい。それによって回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間には、少なくとも回路基板４の上流側端部から冷却ファン６〜８による空気の流れが形成される。回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間に熱がこもる虞をさらに低減することができるので、筐体本体２の内部空間の冷却効率をさらに高めることができる。
【００３７】
回路基板４の切り欠き４５は、特に矩形形状に限定されるものではなく、その形状はどのような形状でもよい。また回路基板４の一面側に流れる空気の一部を回路基板４の他面側へ導く空気流路は、特に回路基板４に形成した切り欠き４５に限定されるものではなく、例えば回路基板４に貫通孔を設けて形成してもよい。
【００３８】
また回路基板４に形成された「合流路」としての切り欠き４６は、回路基板４の他面側に流れる空気を回路基板４の一面側へ導く空気流路である。これは本発明に必須の構成要素ではないが、このような切り欠き４６を設けることによって、回路基板４の他面側に流れる空気が切り欠き４６を通じて回路基板４の一面側へ導かれ、排出口２９、３０から外部へ排出されることになる。つまり回路基板４の他面側から排出口２９、３０への空気の流路を形成することによって、回路基板４の他面側に空気を流れやすくすることができる。それによって回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間に熱がこもる虞をさらに低減することができるので、筐体本体２の内部空間の冷却効率をさらに高めることができる。
【００３９】
回路基板４の切り欠き４６（合流路）は、上記説明した実施例のように、回路基板４の下流側の端部（短手端４４）に形成されているのが好ましい。それによって回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間には、少なくとも回路基板４の下流側端部まで冷却ファン６〜８による空気の流れが形成される。回路基板４の他面側と筐体カバー１の内壁面との間の空間に熱がこもる虞をさらに低減することができるので、筐体本体２の内部空間の冷却効率をさらに高めることができる。
【００４０】
回路基板４の切り欠き４６は、特に矩形形状に限定されるものではなく、その形状はどのような形状でもよい。また回路基板４の他面側に流れる空気を回路基板４の一面側へ導く空気流路は、特に回路基板４に形成した切り欠き４６に限定されるものではなく、例えば回路基板４に貫通孔を設けて形成してもよい。
【００４１】
尚、本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１  筐体カバー
２  筐体本体
３  電池
４  回路基板
５  基板ホルダー
６〜８  冷却ファン
９  ＤＣ−ＤＣコンバーター
１０  電池ユニット
２８  吸入口
２９、３０  排出口
４５  回路基板４の切り欠き（分流路）
４６  回路基板４の切り欠き（合流路）
【図１】
0005943457.tif 000002
【図２】
0005943457.tif 000003
【図３】
0005943457.tif 000004
【図４】
0005943457.tif 000005
【図５】
0005943457.tif 000006