(57)【要約】【課題】冷却するための構成を簡素化する。【解決手段】冷却部材２０は、冷媒２１と、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとが対向配置され、冷媒２１が密閉状態で封入された封入体２５と、封入体２５内に配されて冷媒２１を吸収する吸収部材２２Ａ〜２２Ｃと、封入体２５の内側に配され、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の間隔を保持するスペーサ３０Ａ〜３０Ｄと、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と、
第１シート部と第２シート部とが対向配置され、前記冷媒が密閉状態で封入された封入体と、
前記封入体内に配されて前記冷媒を吸収する吸収部材と、
前記封入体の内側に配され、前記第１シート部と前記第２シート部との間の間隔を保持するスペーサと、を備える、冷却部材。
【請求項２】
前記スペーサは、前記封入体内における前記第１シート部と前記第２シート部との境界部側に配されている請求項１に記載の吸収部材。
【請求項３】
前記スペーサは、前記封入体の一方の側縁部側から前記一方とは反対側の側縁部側に向けて延びている請求項１又は請求項２に記載の吸収部材。
【請求項４】
前記スペーサの高さ寸法は、前記吸収部材の厚み寸法よりも大きい請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却部材。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷却部材と、
前記冷却部材に重ねられる蓄電素子と、を備える蓄電モジュール。
【請求項６】
前記蓄電素子に対して前記冷却部材を挟んで重ねられる伝熱板を備える請求項５に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、冷却部材により冷却する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子を冷却する技術が知られている。特許文献１は、電池モジュールがパックケースに収容されており、複数の単電池の正極端子と負極端子とがバスバーで電気的に接続されている。パックケースの下部に充填された冷媒が蒸発し、パックケースの上部で凝縮することにより、電池が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、パックケース内で冷媒の蒸発、凝縮を行う必要があるため、パックケースの全体を密閉する必要になるため、冷却するための構成が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本明細書に開示された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、冷却するための構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載された冷却部材は、冷媒と、第１シート部と第２シート部とが対向配置され、前記冷媒が密閉状態で封入された封入体と、前記封入体内に配されて前記冷媒を吸収する吸収部材と、前記封入体の内側に配され、前記第１シート部と前記第２シート部との間の間隔を保持するスペーサと、を備える。
【０００７】
上記の構成によれば、発熱体の熱を、冷媒が封入体に密閉された冷却部材を介して放熱することが可能になるため、例えば発熱体としての蓄電素子が収容されたケース内に冷媒を充填する構成と比較して、必ずしもケースを密閉する必要がないため、冷却するための簡素化することが可能になる。
ここで、冷却部材の封入体内に冷媒を吸収する吸収部材が配されている構成では、封入体が他の部材から圧力等を受けると吸収部材が潰れ、冷媒の移動を促進するための冷媒の通路が吸収部材に形成されなくなり、冷却性能が低下することが懸念される。
本構成によれば、封入体の内側に、第１シート部と前記第２シート部との間の間隔を保持するスペーサが配されるため、他の部材から封入体が圧力等を受けてもスペーサにより第１シート部と前記第２シート部との間の間隔が保持され、内部の吸収部材が潰れにくくなる。よって、冷媒を吸収する吸収部材が潰れることによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【０００８】
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記スペーサは、前記封入体内における前記第１シート部と前記第２シート部との境界部側に配されている。
このようにすれば、比較的吸収部材の潰れが生じやすい第１シート部と第２シート部との境界部側において、吸収部材の潰れを抑制することができる。
【０００９】
前記スペーサは、前記封入体の一方の側縁部側から前記一方とは反対側の側縁部側に向けて延びている。
このようにすれば、スペーサの延びる方向に沿って冷媒を移動させることができる。
【００１０】
前記スペーサの高さ寸法は、前記吸収部材の厚み寸法よりも大きい。
このようにすれば、封入体と吸収部材との間に隙間が生じるため、より一層、吸収部材の潰れを抑制することができる。
【００１１】
前記冷却部材と、前記冷却部材に重ねられる蓄電素子と、を備える蓄電モジュールとする。
【００１２】
前記蓄電素子に対して前記冷却部材を挟んで重ねられる伝熱板を備える。
このようにすれば、蓄電素子の熱を伝熱板を介して外部に放熱することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書に記載された技術によれば、冷却するための構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１の蓄電モジュールを示す平面図
【図２】蓄電モジュールを示す正面図
【図３】図１のＡ−Ａ断面図
【図４】冷却部材を示す平面図
【図５】冷却部材を示す側面図
【図６】図４のＢ−Ｂ断面図
【図７】図６の一部を拡大した図
【図８】図５のＣ−Ｃ断面図
【図９】実施形態２の冷却部材を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
実施形態１について図１から図８を参照しつつ説明する。本実施形態の蓄電モジュール１０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されてモータ等の負荷に電力を供給する。蓄電モジュール１０は任意の向きで配置可能であるが、以下では、Ｘ方向を左方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。
【００１６】
（蓄電モジュール１０）
蓄電モジュール１０は、図３に示すように、複数（本実施形態では６個）の蓄電素子１１と、各蓄電素子１１に重ねられて蓄電素子１１を冷却する複数の冷却部材２０（本実施形態では６個）と、各冷却部材２０と各蓄電素子１１との間に重ねられて冷却部材２０及び蓄電素子１１の熱が伝わる複数（本実施形態では６個）の伝熱板３６と、を備える。
【００１７】
（蓄電素子１１）
蓄電素子１１は、一対の電池用ラミネートシートの間に図示しない蓄電要素を挟んで、電池用ラミネートシートの側縁を、熱溶着等の公知の手法により液密に接合してなる。蓄電素子１１の前端縁からは、図２に示すように、金属箔状をなす正極の電極端子１２Ａと、負極の電極端子１２Ｂとが、電池用ラミネートシートの内面と液密状態で、電池用ラミネートシートの内側から外側へと突出している。各蓄電素子１１の電極端子１２Ａと電極端子１２Ｂとは、間隔を開けて配され、内部の蓄電要素と電気的に接続されている。
【００１８】
複数の蓄電素子１１は、上下方向に並べて配されており、隣り合う蓄電素子１１は、一の電極端子１２Ａの隣に他の電極端子１２Ｂが位置するように配されている。隣り合う電極端子１２Ａと電極端子１２Ｂとは、Ｕ字状の複数（本実施形態では５個）の接続部材１３を介して電気的に接続される。各電極端子１２Ａ，１２Ｂと接続部材１３とは例えばレーザー溶接、超音波用溶接、ロウ付け等の公知の手法により接続されている。隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂ間が各接続部材１３で接続されることにより、複数の蓄電素子１１が直列に接続されている。
【００１９】
本実施形態においては、蓄電素子１１として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池を用いてもよく、また、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタを用いてもよく、必要に応じて任意の種類を適宜に選択できる。
【００２０】
（冷却部材２０）
冷却部材２０は、図７，図８に示すように、液体と気体とに状態が変化する冷媒２１と、冷媒２１を吸収する複数（本実施形態では３つ）の吸収部材２２Ａ〜２２Ｃと、冷媒２１及び吸収部材２２Ａ〜２２Ｃを密閉状態で封入する封入体２５と、封入体２５内の間隔を保持する複数（本実施形態では４つ）のスペーサ３０Ａ〜３０Ｄと、を備える。冷媒２１は、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロケトン、フッ素不活性液体、水、メタノール、エタノール等のアルコールからなる群から選ばれる１つ、又は複数を用いることができる。冷媒２１は、絶縁性を有していてもよく、また、導電性を有していてもよい。封入体２５内に封入される冷媒２１の量は、必要に応じて適宜に選択できる。
【００２１】
（吸収部材２２Ａ〜２２Ｃ）
吸収部材２２Ａ〜２２Ｃは共に略長方形のシート状をなし、冷媒２１を吸収可能な材料により形成されている。この吸収部材２２Ａ〜２２Ｃは、冷媒２１を吸収可能な材料を繊維状に加工したものを織物としたものであってもよく、また、不織布としたものであってもよい。不織布の形態としては、繊維シート、ウェブ（繊維だけで構成された薄い膜状のシート）、又はバット（毛布状の繊維）であってもよい。吸収部材２２Ａ〜２２Ｃを構成する材料としては、天然繊維でもよく、また、合成樹脂からなる合成繊維であってもよく、また、天然繊維と合成繊維の双方を用いたものであってもよい。
【００２２】
吸収部材２２Ａ〜２２Ｃは、蓄電素子１１が重なる領域に対して広い領域に配されているため、封入体２５内における吸収部材２２Ａ〜２２Ｃは、蓄電素子１１が重なる領域から蓄電素子１１が重ならない領域に延設された吸収延設部２３（図３参照）を備えている。
【００２３】
（封入体２５）
封入体２５は、図７に示すように、例えば略長方形状をなす第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂを重ね合わせ、接着、溶着、溶接等の公知の手法により液密に接合（結合）して形成することができる。第１シート部２６Ａ及び第２シート部２６Ｂは、金属製シートの両面に合成樹脂製のフィルムが積層されてなる。金属製シートを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。合成樹脂製のフィルムを構成する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド等、必要に応じて任意の合成樹脂を適宜に選択できる。本実施形態に係る封入体２５は、第１シート部２６Ａ及び第２シート部２６Ｂにおける合成樹脂製のフィルムが積層された面同士を重ね合わせて熱融着されてなる。
【００２４】
封入体２５は、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの上側を覆う第１シート部２６Ａと、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの下側を覆う第２シート部２６Ｂとを有し、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとが連なる周縁部は、境界部２５Ａとされている。第１シート部２６Ａの上面は、蓄電素子１１の下面に接触し、第２シート部２６Ｂの下面は、伝熱板３６の上面に接触する。ここで、第１シート部２６Ａのうち、蓄電素子１１に重ならない領域に延出され、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの吸収延設部２３を覆う部分は、図３に示すように、封入体２５内の冷媒２１の蒸発により膨出変形可能な膨出部２８とされている。
【００２５】
膨出部２８は、封入体２５内の冷媒２１の蒸発により封入体２５の内圧が上昇して封入体２５が膨らむように変形することにより形成される。なお、封入体２５のうち、膨出部２８以外の部分については、封入体２５内の冷媒２１の蒸発により内圧が上昇するが、蓄電素子１１や伝熱板３６に接触して膨張が規制されているため、膨出変形しない。
【００２６】
（スペーサ３０Ａ〜３０Ｄ）
スペーサ３０Ａ〜３０Ｄは、図７，図８に示すように、共に、左右方向に長尺の部材であって、前後方向に間隔を空けて配置されており、左右方向の全幅に亘って一定の高さで形成されている。両側のスペーサ３０Ａ，３０Ｄは、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の境界部２５Ａ側（封入体２５の内面の縁部側）に配されている。スペーサ３０Ａ〜３０Ｄは、例えば、合成樹脂、金属等からなり、少なくとも封入体２５に対して生じる外力（例えば、蓄電素子１１の膨張等）により容易に塑性変形しない程度の強度を有する部材が用いられる。合成樹脂は、硬質の樹脂とすることができるが、これに限られず、例えばゴム等の弾性変形可能な部材としてもよい。
【００２７】
（伝熱板３６）
伝熱板３６は、長方形状であって、図３に示すように、蓄電素子１１に対して冷却部材２０を挟んで重ねられており、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金等の熱伝導性が高い部材が用いられている。この伝熱板３６は、蓄電素子１１の領域に重ねられて蓄電素子１１及び第２シート部２６Ｂに接触する平板状をなし、蓄電素子１１の熱を受けるとともに、右端側には、直交する方向に屈曲された隔壁３７を有する。隔壁３７の外面は、放熱部材４０の左側面に面接触する。これにより、蓄電素子１１の熱は、冷却部材２０の膨出部２８を介して上下に隣り合う伝熱板３６に伝わり、放熱部材４０から外部に放熱される。
【００２８】
（放熱部材４０）
蓄電モジュール１０の側方には、伝熱板３６に伝達された熱を外部に放熱する放熱部材４０が配されている。放熱部材４０の左側面（蓄電モジュール１０側の面）は、伝熱板３６の隔壁３７の外面に密着する。放熱部材４０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなり、図示しない冷却材の導入口と導出口が開口している。冷却材として冷却液が下側の導入口から導入され、上方の導出口から導出され、図示しない放熱経路を通って冷却液が循環することで、冷却液に伝わった熱が外部に放熱される。なお、放熱部材４０は、内部に冷却液が通るパイプ（図示しない）が複数回折り返しつつ内部の全体に亘って延びるようにしてもよい。本実施形態では、冷却液として水が用いられているが、これに限られず、油等の液体を用いてもよい。また、冷却液として不凍液を用いてもよい。また、液体に限られず、気体を冷却材として用いてもよい。
【００２９】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
冷却部材２０は、冷媒２１と、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとが対向配置され、冷媒２１が密閉状態で封入された封入体２５と、封入体２５内に配されて冷媒２１を吸収する吸収部材２２Ａ〜２２Ｃと、封入体２５の内側に配され、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の間隔を保持するスペーサ３０Ａ〜３０Ｄと、を備える。
【００３０】
本実施形態によれば、発熱体としての蓄電素子１１の熱を、冷媒２１が封入体２５に密閉された冷却部材２０を介して放熱することが可能になるため、例えば蓄電素子１１が収容されたケース内に冷媒２１を充填する構成と比較して、必ずしもケースを密閉する必要がないため、蓄電モジュールを冷却するための構成を簡素化することが可能になる。ここで、蓄電素子１１の冷却のための冷却部材２０の封入体２５内に冷媒２１を吸収する吸収部材２２Ａ〜２２Ｃが配されている構成では、封入体２５が他の部材から圧力等を受けると吸収部材２２Ａ〜２２Ｃが潰れ、冷媒２１の移動を促進するための冷媒２１の通路が吸収部材２２Ａ〜２２Ｃに形成されなくなり、冷却性能が低下することが懸念される。
【００３１】
本実施形態によれば、封入体２５の内側に、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の間隔を保持するスペーサ３０Ａ〜３０Ｄが配されるため、他の部材から封入体２５が圧力等を受けてもスペーサ３０Ａ〜３０Ｄにより第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の間隔が保持され、内部の吸収部材２２Ａ〜２２Ｃが潰れにくくなる。よって、冷媒２１を吸収する吸収部材２２Ａ〜２２Ｃが潰れることによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、スペーサ３０Ａ〜３０Ｄは、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの境界部２５Ａ側に配されている。
このようにすれば、比較的吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの潰れが生じやすい第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの境界部２５Ａ側において、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの潰れを抑制することができる。
【００３３】
また、スペーサ３０Ａ〜３０Ｄは、封入体２５の左側縁部（一方の側縁部）側から右側縁部（一方とは反対側の側縁部）側に向けて延びている。
このようにすれば、スペーサ３０Ａ〜３０Ｄの延びる方向に沿って冷媒２１を移動させることができる。
【００３４】
また、スペーサ３０Ａ〜３０Ｄの高さ寸法は、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの厚み寸法よりも大きい。
このようにすれば、封入体２５の第１シート部２６Ａと吸収部材２２Ａ〜２２Ｃとの間に隙間が生じるため、より確実に、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの潰れを抑制することができる。
【００３５】
また、蓄電素子１１に対して冷却部材２０を挟んで重ねられる伝熱板３６を備える。
このようにすれば、蓄電素子１１の熱を伝熱板３６を介して外部に放熱することができる。また、蓄電素子１１の熱をばらつきを伝熱板３６によって均熱化することができる。更に、伝熱板３６をケース等に固定することにより、伝熱板３６を介した冷却部材２０への圧力を低減できるため、より一層、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃの潰れを抑制することができる。
【００３６】
＜実施形態２＞
実施形態２について、図９を参照しつつ説明する。実施形態２では、封入体２５内のスペーサ５０Ａ〜５０Ｆを格子状に配置したものである。他は実施形態１と同一であり、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
スペーサ５０Ａ〜５０Ｆは、長尺の部材であって、スペーサ５０Ａは、封入体２５の前後方向の中間部を左右方向に横切り、スペーサ５０Ｂは、左右方向の中間部を前後方向に横切っている。スペーサ５０Ｃ〜５０Ｆは、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の境界部２５Ａ側（封入体２５の内面の周縁部の全周）に配されている。スペーサ５０Ａ〜５０Ｆで仕切られた領域には、長方形状の吸収部材５１Ａ〜５１Ｄが配されている。
【００３７】
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃ，５１Ａ〜５１Ｄは、スペーサ３０Ａ〜３０Ｄ，５０Ａ〜５０Ｆの位置で分断される構成としたが、これに限られない。例えば、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃ，５１Ａ〜５１Ｄを一体に形成し、吸収部材２２Ａ〜２２Ｃ，５１Ａ〜５１Ｄをスペーサ３０Ａ〜３０Ｄ，５０Ａ〜５０Ｆの位置で弾性変形させることにより、スペーサ３０Ａ〜３０Ｄ，５０Ａ〜５０Ｆを配置してもよい。
（２）複数のスペーサ５０Ａ〜５０Ｆは、別体としたが、スペーサ５０Ａ〜５０Ｆを一体に形成（例えばフレーム）してもよい。
【００３８】
（３）スペーサ３０Ａ〜３０Ｄ，５０Ａ〜５０Ｆは、封入体２５の一方の側縁部から他方の側縁部に延びる形状としたが、これに限られない。例えば、一方向に延びるスペーサが複数に分断されている構成としてもよい。また、例えば、円柱状や角柱状等の複数のスペーサを離散的に配置してもよい。
【００３９】
（４）冷却部材２０は、発熱体としての蓄電素子１１を冷却するものとしたが、蓄電素子１１以外の発熱体を冷却する冷却部材としてもよい。
（５）蓄電素子１１、冷却部材２０、伝熱板３６の数は、上記実施形態の数に限られず、適宜変更することができる。
（６）封入体２５は、互いに別体の第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとを結合させる構成としたが、これに限られない。例えば１つのシート部材を折り返して第１シート部と第２シート部とを形成してもよい。
【００４０】
（７）蓄電モジュール１０は、放熱部材４０を備えない構成としてもよい。例えば蓄電モジュール１０が図示しない金属製や合成樹脂製のケースで覆われるようにし、放熱部材４０によらずケースを介して蓄電モジュール１０の熱を外部に放熱するようにしてもよい。また、例えば、放熱部材４０をケースの一部としたり、放熱部材４０を含めた蓄電モジュール１０の全体を覆うケースを設けるようにしてもよい。この場合、例えばケースにより、蓄電モジュール１０の上下から挟んで蓄電モジュール１０を保持する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０：  蓄電モジュール
１１：  蓄電素子
２０：  冷却部材
２１：  冷媒
２２Ａ〜２２Ｃ，５１Ａ〜５１Ｄ：  吸収部材
２５：  封入体
２６Ａ：  第１シート部
２６Ｂ：  第２シート部
２８：  膨出部
３０Ａ〜３０Ｄ，５０Ａ〜５０Ｆ：  スペーサ
３６：  伝熱板
４０：  放熱部材
【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】
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【図９】
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