(57)【要約】  剛性を有する容器に収容された少なくとも１つの電池をそれぞれ有する少なくとも２つの電池モジュールを有する熱交換器であって、熱交換器は、熱交換器流体の内部流路を画定し、熱交換器と２つの電池モジュールとの間の熱的接触を提供するべく圧縮される少なくとも１つの適合領域を有する。【選択図】図２２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ユニットを組み立てる方法であって、
熱交換器流体の内部流路を画定し、少なくとも１つの適合領域を有する、実質的に剛性の熱交換器を設ける段階と、
剛性を有する容器内に収容される少なくとも１つの電池をそれぞれ有する２つの電池モジュールの間に、前記熱交換器の少なくとも一部を配置する段階とを備え、
前記熱交換器の少なくとも一部を配置する段階は、前記熱交換器の前記少なくとも１つの適合領域を、少なくとも一時的に変形させる又は移動させることを含む方法。
【請求項２】
前記熱交換器は、弾性を有しそれぞれ独立して圧縮可能な複数の圧縮可能領域を画定し、
前記電池モジュールはそれぞれ、前記熱交換器に接触する複数の電池容器を有し、
前記２つの電池モジュールの間に前記熱交換器の少なくとも一部を配置する段階は、前記複数の電池容器と並ぶように、前記独立して圧縮可能な複数の領域をそれぞれ位置させることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱交換器を設ける段階は、内部流路をそれぞれ画定し、実質的に平面形状を有し、間隔を空けて設けられる複数の熱交換器プレートを設けることを含み、
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、第１面から突出する第１ボス、及び、第２面から反対方向に突出する第２ボスを有し、
突出する前記第１ボス及び前記第２ボスは、実質的に互いに一列に並べられており、それぞれが前記内部流路と連通する開口部を画定しており、前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも１つは、第１突出距離から第２突出距離へと圧縮される適合性を有し、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部の前記第１ボスは、隣接する熱交換器プレートの前記第２ボスと結合されており、
前記２つの電池モジュールの間に前記熱交換器の少なくとも一部を配置する段階は、
前記複数の熱交換器プレート及び電池モジュールがインタリーブされるように、前記複数の熱交換器プレートの対の間に前記電池モジュールを挿入する段階と、
適合性を有する前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも１つを、前記第１突出距離から前記第２突出距離へと圧縮する段階とを有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
適合性を有する前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも一部は、前記第１突出距離に向けてバイアスされて、閾値距離に達するまで圧縮された後、前記第２突出距離に向けてバイアスされ、
前記適合性を有する前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも一部を前記第１突出距離から前記第２突出距離へと圧縮することは、前記適合性を有する前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも一部がスナップ式に前記第２突出距離になるように、前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも一部を前記閾値距離を超えて圧縮する段階を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１ボス及び前記第２ボスを、前記複数の熱交換器プレートを形成する材料の一部を深絞りすることによって形成する段階を備える請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記熱交換器を設ける段階は、内部流路をそれぞれ画定し、実質的に平面形状を有する複数の熱交換器プレートを設ける段階と、
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、第１面に第１開口部を、第２面に前記第１開口部に対向する第２開口部を有し、前記第１開口部及び前記第２開口部は、前記内部流路と連通し、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部について、前記複数の熱交換器プレートの前記第１面から延在する流体流路を画定する第１マニホールド固定部を、前記第１開口部を介して前記複数の熱交換器プレートの前記内部流路と連通する前記第１マニホールド固定部の前記内部流体流路と接続する段階と、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部について、前記複数の熱交換器プレートの前記第２面から延在する流体流路を画定する第２マニホールド固定部を、前記第２開口部を介して前記複数の熱交換器プレートの前記内部流路と連通する前記第２マニホールド固定部の前記内部流体流路と接続する段階と、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部における前記第１マニホールド固定部と、隣接する熱交換器プレートの前記第２マニホールド固定部とを結合して、前記複数の熱交換器プレートが間隔を空けて実質的に平行に並べられたスタックを形成する段階とを備え、
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部はそれぞれ、第１環状壁、前記第１環状壁よりも大きな直径を有する第２環状壁、及び、前記第１環状壁と前記第２環状壁とを結合する放射状肩領域を有し、
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部の延長端部が部分的に前記複数の熱交換器プレートに向かって圧縮されるように、前記放射状肩領域が適合性を有し、
前記２つの電池モジュールの間に前記熱交換器の少なくとも一部を配置する段階は、
前記複数の熱交換器プレート及び前記電池モジュールがインタリーブされるように、前記複数の熱交換器プレートの対の間に前記電池モジュールを挿入する段階と、
前記複数の熱交換器プレート間の間隔を小さくするように、前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールドを圧縮する段階とを有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部の少なくとも一部は、閾値量だけ圧縮された後にスナップ式に圧縮寸法になる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部を、金属材料を深絞りして形成する段階を備える請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱交換器を設ける段階は、
内部流路を画定するメインプレート部分、並びに、前記メインプレート部分と結合されて前記内部流路と連通する流入流路及び流出流路をそれぞれ画定する流入パネル及び流出パネルを有し、実質的に剛性を有する平面形状の複数の熱交換器プレートを設ける段階と、
前記流入パネル及び前記流出パネルはそれぞれ、前記メインプレート部分が前記流入パネル及び前記流出パネルに対して変位可能となるように、前記メインプレート部分に適合的に結合され、
前記複数の熱交換器プレートのうちの少なくとも一部の前記流入パネル及び前記流出パネルを、隣接する熱交換器プレートの前記流入パネル及び前記流出パネルと剛結合して、前記複数の熱交換器プレートが間隔を空けて実質的に平行に並べられたスタックを形成する段階とを有し、
前記２つの電池モジュールの間に前記熱交換器の少なくとも一部を配置する段階は、
前記複数の熱交換器プレート及び前記電池モジュールがインタリーブされるように、前記複数の熱交換器プレートの対の間に前記電池モジュールを挿入する段階と、
前記複数の熱交換器プレートの前記メインプレート部分を共に圧縮する段階とを有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
剛性を有する容器に収容された少なくとも１つの電池をそれぞれ有する少なくとも２つの電池モジュールを有する熱交換器であって、
前記熱交換器は、熱交換器流体の内部流路を画定し、前記熱交換器と前記少なくとも２つの電池モジュールとの間の熱的接触を提供するべく圧縮される少なくとも１つの適合領域を有する熱交換器。
【請求項１１】
前記熱交換器は、
内部流路をそれぞれ画定し、実質的に平面形状を有し、間隔を空けて設けられる複数の熱交換器プレートを備え、
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、第１面から突出する第１ボス、及び、第２面から反対方向に突出する第２ボスを有し、
突出する前記第１ボス及び前記第２ボスは、実質的に互いに並ぶように配置されており、それぞれが前記内部流路と連通する開口部を画定しており、前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも１つは、前記複数の熱交換器プレートと前記電池モジュールとがインタリーブされるように前記複数の熱交換器プレートの対の間に前記電池モジュールが挿入されると、前記電池モジュールが第１突出距離から第２突出距離へと圧縮される適合性を有し、
適合性を有する前記第１ボス及び前記第２ボスは、前記第１突出距離から前記第２突出距離へと圧縮可能である請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記第１ボス及び前記第２ボスのうちの少なくとも一部は、前記第１突出距離に向けてバイアスされて、閾値距離に達するまで圧縮された後、前記第２突出距離に向けてバイアスされる請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記複数の熱交換器プレートそれぞれの前記第１ボス及び前記第２ボスは、前記複数の熱交換器プレートを形成する材料の一部を深絞りすることによって形成される請求項１１又は１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
内部流路をそれぞれ画定し、実質的に平面形状を有する複数の熱交換器プレートを備え、
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、第１面に第１開口部を、第２面に前記第１開口部に対向する第２開口部を有し、
前記第１開口部及び前記第２開口部は、前記内部流路と連通し、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部は、流体流路を画定し、前記複数の熱交換器プレートの前記第１面から延在する第１マニホールド固定部を有し、
前記第１マニホールド固定部の内部流体流路は、前記第１開口部を介して、前記複数の熱交換器プレートの前記内部流路と連通し、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部は、流体流路を画定し、前記複数の熱交換器プレートの前記第２面から延在する第２マニホールド固定部を有し、
前記第２マニホールド固定部の前記内部流体流路は、前記第２開口部を介して、前記複数の熱交換器プレートの前記内部流路と連通し、
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部における前記第１マニホールド固定部と、隣接する熱交換器プレートの前記第２マニホールド固定部とが結合されて、前記複数の熱交換器プレートが間隔を空けて実質的に平行に並べられたスタックが形成され、
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部はそれぞれ、第１環状壁、前記第１環状壁よりも大きな直径を有する第２環状壁、及び、前記第１環状壁と前記第２環状壁とを結合する放射状肩領域を有し、
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部の延長端部が部分的に前記複数の熱交換器プレートに向かって圧縮されるように、前記放射状肩領域が適合性を有し、
前記複数の熱交換器プレート及び前記電池モジュールがインタリーブされ、前記複数の熱交換器プレート間の間隔が小さくなるように、前記マニホールド固定部を圧縮する前記複数の熱交換器プレートの対の間に前記電池モジュールが挿入される請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部の少なくとも一部は、閾値量だけ圧縮された後にスナップ式に圧縮寸法になる請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記第１マニホールド固定部及び前記第２マニホールド固定部は、金属材料を深絞りして形成されている請求項１４又は１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
内部流路を画定するメインプレート部分、並びに、前記メインプレート部分と結合されて前記内部流路と連通する流入流路及び流出流路をそれぞれ画定する流入パネル及び流出パネルをそれぞれ有し、実質的に剛性を有する平面形状の複数の熱交換器プレートを備え、
前記流入パネル及び前記流出パネルはそれぞれ、前記メインプレート部分が前記流入パネル及び前記流出パネルに対して変位可能となるように、前記メインプレート部分に適合的に結合され、
前記複数の熱交換器プレートのうちの少なくとも一部の前記流入パネル及び前記流出パネルが、隣接する熱交換器プレートの前記流入パネル及び前記流出パネルと剛結合されて、前記複数の熱交換器プレートが間隔を空けて実質的に平行に並べられたスタックを形成しており、
間に挿入された前記電池モジュールと係合するように、前記複数の熱交換器プレートの前記メインプレート部分が共に圧縮される請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記熱交換器は、弾性を有しそれぞれ独立して圧縮可能な複数の圧縮可能領域を画定し、
前記電池モジュールはそれぞれ、前記熱交換器に接触する複数の電池容器を有し、
前記複数の圧縮可能領域は、前記複数の電池容器とそれぞれ並ぶように配置されている請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１９】
複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、
熱交換器流体のための内部流路をそれぞれ画定し、適合性を有するボスが一体化して形成されている複数の熱交換器プレートを備え、
前記複数の熱交換器プレートは、隣接する熱交換器プレートの間に間隔が設けられ、前記適合性を有するボスによって互いに接続されて、前記複数の電池モジュールが前記複数の熱交換器プレートの間に挿入されると、前記隣接する熱交換器プレートが圧縮される熱交換器。
【請求項２０】
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、前記熱交換器プレートの第１面から延在する適合性を有する一対のボスと、前記熱交換器プレートの第２面から延在する適合性を有する一対のボスとを有し、
前記ボスはそれぞれ、前記内部流路と連通する流体開口部を画定し、
スタックの中間部に位置する前記熱交換器プレートにおいて、前記熱交換器プレートの前記第１面から延在する前記一対のボスは、隣接する熱交換器プレートの前記第２面から延在する前記一対のボスに接続及び固定され、前記スタックの接続された前記ボスは、前記熱交換器流体の流入マニホールド及び流出マニホールドを形成する請求項１９に記載の熱交換器。
【請求項２１】
互いに接続される前記ボスは、中間コネクタによって結合されている請求項２０に記載の熱交換器。
【請求項２２】
互いに接続される前記ボスは、直接ろう付けされて結合されている請求項２０に記載の熱交換器。
【請求項２３】
前記複数の熱交換器プレートは、実質的に矩形の平面形状を有するプレートであって、一方の面に位置する前記一対のボスを有し、
他方の面から、複数の熱交換器モジュールを前記熱交換器へと挿入可能である請求項２０から２２の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項２４】
前記適合性を有するボスは、前記熱交換器プレートの平面に接続されて、当該平面から離れる方向に延在する第１環状壁を有し、
前記第１環状壁は、第２環状壁で終端する環状肩部で終端し、
前記第２環状壁は、前記第１環状壁から離れる方向に延在し、
前記環状肩部は、前記ボスの圧縮を提供するべく変位可能である請求項１９から２３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項２５】
前記適合性を有するボスはそれぞれ、閾値距離に達するまで、第１位置に向かってバイアスされ、前記閾値距離に達すると、圧縮位置にバイアスされる請求項２４に記載の熱交換器。
【請求項２６】
前記適合性を有するボスはそれぞれ、前記熱交換器プレートの平面に接続されて、当該平面から離れる方向に延在する第１環状壁を有し、
前記第１環状壁は、前記第１環状壁が圧縮可能な態様で外側に向かって延在するふいご状構造を有する請求項１９から２３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項２７】
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、共に固定されて間に前記内部流路を画定する第１プレート及第２プレートを含み、
前記熱交換器プレートの第１面から延在する一対のボスは、前記第１プレートから形成されており、
前記熱交換器プレートの第２面から延在する一対のボスは、前記第２プレートから形成されている請求項１９から２６の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項２８】
前記複数の熱交換器プレートは、金属材料から形成されて、共にろう付けされている請求項１９から２７の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項２９】
請求項１９から２８の何れか一項の前記熱交換器でインタリーブされる複数の電池モジュールを備える電池ユニット。
【請求項３０】
複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、
熱交換器流体の内部流体流路をそれぞれ画定する複数の熱交換器プレートを備え、
隣接する前記複数の熱交換器プレートは、互いに間隔を空けて配置されてスタックが形成されており、
前記隣接する複数の熱交換器プレートは、前記複数の熱交換器プレート間を熱交換器流体が流れるのを可能とする中間コネクタによって、適合的に接続され、
前記中間コネクタは、複数の電池モジュールが挿入された後に前記複数の熱交換器プレートが互いの方向に圧縮可能となるように構成され、
前記中間コネクタは、閾値量の圧縮の後に、スナップ式に圧縮状態になる熱交換器。
【請求項３１】
前記複数の熱交換器プレートの少なくとも一部は、前記熱交換器プレートの第１面から延在する一対の前記中間コネクタと、前記熱交換器プレートの第２面から延在する一対の前記中間コネクタとを有し、
前記中間コネクタはそれぞれ、前記内部流路と連通するチャネルを画定し、
前記スタックの中間部に位置する前記熱交換器プレートそれぞれにおいて、前記熱交換器プレートの前記第１面から延在する一対の中間コネクタは、隣接する熱交換器プレートの前記第２面から延在する一対の中間コネクタに接続及び固定され、
前記スタックの接続された前記中間コネクタは、前記熱交換器流体の流入マニホールド及び流出マニホールドを形成する請求項３０に記載の熱交換器。
【請求項３２】
互いに接続される前記中間コネクタは、直接ろう付けされて接続されており、
前記中間コネクタは、前記熱交換器プレートにろう付けされている請求項３１に記載の熱交換器。
【請求項３３】
前記複数の熱交換器プレートは、実質的に矩形の平面形状を有するプレートであって、一方の面に位置する前記一対の中間コネクタを有し、
他方の面から、熱交換器モジュールを前記熱交換器へと挿入可能である請求項３１から３２の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項３４】
前記中間コネクタはそれぞれ、第１環状壁、前記第１環状壁よりも大きな直径を有する第２環状壁、及び、前記第１環状壁と前記第２環状壁とを結合する放射状肩領域を有し、
前記中間コネクタの延長端部が部分的に前記複数の熱交換器プレートに向かって圧縮されるように、前記放射状肩領域が適合性を有する請求項３１から３３のうちの何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項３５】
前記放射状肩領域は、前記中間コネクタの圧縮を容易にする曲面を有する請求項３４に記載の熱交換器。
【請求項３６】
前記中間コネクタそれぞれの前記第１環状壁は、対応する熱交換器プレートに結合され、
前記第２環状壁は、隣接する熱交換器プレートの前記中間コネクタの前記第２環状壁に結合される請求項３４又は３５に記載の熱交換器。
【請求項３７】
前記中間コネクタそれぞれの前記第２環状壁は、対応する熱交換器プレートに結合され、
前記第２環状壁は、隣接する熱交換器プレートの前記中間コネクタの前記第２環状壁に結合される請求項３４又は３５に記載の熱交換器。
【請求項３８】
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、共に固定されて、間に前記流体流路を画定する第１プレート及び第２プレートを含む請求項３１から３７の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項３９】
前記複数の熱交換器プレートは、金属材料から形成され、共にろう付けされる請求項３０から３８の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項４０】
請求項３０から３９の何れか一項に記載の熱交換器でインタリーブされる複数の電池モジュールを備える電池ユニット。
【請求項４１】
複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、
熱交換器流体の内部流体流路をそれぞれ画定する複数の熱交換器プレートを備え、
隣接する前記複数の熱交換器プレートは、互いに間隔を空けて配置されてスタックが形成されており、
前記隣接する複数の熱交換器プレートはそれぞれ、内部流路を画定するメインプレート部分、並びに、前記メインプレート部分と結合されて前記内部流路と連通する流入流路及び流出流路をそれぞれ画定する流入パネル及び流出パネルをそれぞれ有し、
前記流入パネル及び前記流出パネルはそれぞれ、前記メインプレート部分が前記流入パネル及び前記流出パネルに対して変位可能となるように、前記メインプレート部分に適合的に結合され、
前記複数の熱交換器プレートのうちの少なくとも一部の前記流入パネル及び前記流出パネルが、隣接する熱交換器プレートの前記流入パネル及び前記流出パネルと剛結合されて、前記複数の熱交換器プレートが間隔を空けて実質的に平行に配置されたスタックを形成しており、
少なくとも前記熱交換器プレート間に電池モジュールを挿入する前に、前記メインプレート部分が、対応する前記流入パネル及び前記流出パネルに対して可動である熱交換器。
【請求項４２】
前記熱交換器プレート間に挿入された前記複数の電池モジュールとの熱的接触を提供するべく、前記メインプレート部分が、互いの方向に向かって圧縮可能である請求項４１に記載の熱交換器。
【請求項４３】
前記複数の電池モジュールを反対側から前記スタックに挿入するのを容易にするべく、前記流入パネル及び前記流出パネルが前記熱交換器の前記スタックの同じ側に位置している請求項４１又は４２に記載の熱交換器。
【請求項４４】
前記流入パネル及び前記流出パネルは、前記複数の電池モジュールを反対側から前記スタックに挿入するのを容易にするべく、前記熱交換器のスタックの同じ側に位置している請求項４１又は４２に記載の熱交換器。
【請求項４５】
前記複数の熱交換器プレートはそれぞれ、互いに固定されて間に前記流体流路を画定する第１プレート及び第２プレートを含む請求項４１から４４の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項４６】
前記複数の熱交換器プレートは、金属材料から形成され、共にろう付けされる請求項４１から４５の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項４７】
請求項４１から４６の何れか一項に記載の熱交換器でインタリーブされる複数の電池モジュールを備える電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、充電式電池及びその他の発電用電池における放熱に使用される熱交換器に関する。
【０００２】
［優先権情報］
本願は、２０１０年１０月４日出願の米国仮出願61/389,301号、発明の名称"CONFORMAL FLUID-COOLED HEAT EXCHANGER FOR BATTERY CELL STACK（電池スタックの共形流体冷却熱交換器）の優先権を主張するものである。
【０００３】
前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００４】
多くのリチウムイオン電池のような充電式電池が、例えば、電気自動車（ＥＶ）及びハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のような多くのアプリケーションで使用されている。このような電池は、多量の熱を発生するため、放熱が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態によれば、電池ユニットを組み立てる方法であって、熱交換器流体の内部流路を画定し、少なくとも１つの適合領域を有する、実質的に剛性の熱交換器を設ける段階と、剛性を有する容器内に収容される少なくとも１つの電池をそれぞれ有する２つの電池モジュールの間に、熱交換器の少なくとも一部を配置する段階とを備え、熱交換器の少なくとも一部を配置する段階は、熱交換器の少なくとも１つの適合領域を、少なくとも一時的に変形させる又は移動させることを含む方法が提供される。
【０００６】
一実施形態によれば、剛性を有する容器に収容された少なくとも１つの電池をそれぞれ有する少なくとも２つの電池モジュールを有する熱交換器であって、熱交換器は、熱交換器流体の内部流路を画定し、熱交換器と少なくとも２つの電池モジュールとの間の熱的接触を提供するべく圧縮される少なくとも１つの適合領域を有する熱交換器が提供される。
【０００７】
一実施形態例によれば、複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、熱交換器流体のための内部流路をそれぞれ画定し、適合性を有するボスが一体化して形成されている複数の熱交換器プレートを備え、複数の熱交換器プレートは、隣接する熱交換器プレートの間に間隔が設けられ、適合性を有するボスによって互いに接続されて、複数の電池モジュールが複数の熱交換器プレートの間に挿入されると、隣接する熱交換器プレートが圧縮される熱交換器が提供される。複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、熱交換器流体の内部流体流路をそれぞれ画定する複数の熱交換器プレートを備え、隣接する複数の熱交換器プレートは、互いに間隔を空けて配置されてスタックが形成されており、隣接する複数の熱交換器プレートは、複数の熱交換プレート間を熱交換器流体が流れるのを可能とする中間コネクタによって、適合的に接続され、中間コネクタは、複数の電池モジュールが挿入された後に複数の熱交換器プレートが互いの方向に圧縮可能となるように構成され、中間コネクタは、閾値量の圧縮の後に、スナップ式に圧縮状態になる熱交換器が提供される。
【０００８】
一実施形態例によれば、複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、熱交換器流体の内部流体流路をそれぞれ画定する複数の熱交換器プレートを備え、隣接する複数の熱交換器プレートは、互いに間隔を空けて配置されてスタックが形成されており、隣接する複数の熱交換器プレートはそれぞれ、内部流路を画定するメインプレート部分、並びに、メインプレート部分と結合されて内部流路と連通する流入流路及び流出流路をそれぞれ画定する流入パネル及び流出パネルをそれぞれ有し、流入パネル及び流出パネルはそれぞれ、メインプレート部分が流入パネル及び流出パネルに対して変位可能となるように、メインプレート部分に適合的に結合され、複数の熱交換器プレートのうちの少なくとも一部の流入パネル及び流出パネルが、隣接する熱交換器プレートの流入プレート及び流出プレートと剛結合されて、複数の熱交換器プレートが間隔を空けて実質的に平行に配置されたスタックを形成しており、少なくとも熱交換器プレート間に電池モジュールを挿入する前に、メインプレート部分が、対応する流入パネル及び流出パネルに対して可動である熱交換器が提供される。
【０００９】
一実施形態例では、少なくとも１つの電池を有する第１電池モジュールと、当該電池モジュールに隣接し熱的に接触する面を有する熱交換器プレートとを備える電池ユニットであって、熱交換器プレートは、電池モジュールによって熱交換器に力が加えられると変形する適合領域を有する。
【００１０】
別の実施形態例によれば、複数の電池モジュール間の熱エネルギーを交換する熱交換器であって、熱交換器流体の内部流体流路をそれぞれ画定する複数の熱交換器プレートを備え、隣接する複数の熱交換器プレートは、互いに間隔を空けて配置されてスタックが形成されており、隣接する複数の熱交換器プレートは、熱交換器プレートが圧縮されると、隣接する熱交換器プレートが平行して移動して、熱交換器プレート及び電池モジュール間の良好な熱的接触が確保される熱交換器が提供される。ある例では、隣接する熱交換器プレートは、圧縮可能な突出するボスによって互いに接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態例に係る電池ユニットの概略的斜視図である。
【図２】図１の電池ユニットの電池モジュールのうちの１つの電池容器の３つの隣接する部分を示した拡大正面図である。
【図３】一実施形態例に係る流体冷却熱交換器の斜視図である。
【図４】図３の熱交換器の平面図である。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿った熱交換器の断面図である。
【図６】図５の一部分の拡大図である。
【図７】図６のフローチャンバ領域の分解図である。
【図８】図３の熱交換器の内側コアプレートの斜視図である。
【図９】図３の熱交換器の外側コアプレートの斜視図である。
【図１０】図３の熱交換器の第１遮蔽板の平面図である。
【図１１】図３の熱交換器の第２遮蔽板の平面図である。
【図１２】別の実施形態例に係る流体冷却熱交換器の斜視図である。
【図１３】図１２の熱交換器の一面の平面図である。
【図１４】図１２の熱交換器の反対側の面を示した平面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶに沿った熱交換器の断面図である。
【図１６】図１２の熱交換器の第１コアプレートの平面図である。
【図１７】図１２の熱交換器の第２コアプレートの平面図である。
【図１８】図１７の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿った第２コアプレートの断面図である。
【図１９】図１２の熱交換器の適合プレートの平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸに沿った適合プレートの断面図である。
【図２１】図１２の熱交換器の適合プレートの拡大断面図である。
【図２２】更なる実施形態例に係る電池ユニットの端面図である。
【図２３】図２２の線Ａ−Ａに沿った拡大断面図である。
【図２４】図２２の熱交換器の電池モジュールの斜視図である。
【図２５】図２２の熱交換器の部分的な斜視図である。
【図２６】図２２の熱交換器に適用可能な様々な適合ボス構成を示した図である。
【図２７】熱交換器の更なる実施形態例を示した部分的斜視図である。
【図２８】図２７の熱交換器のプレートを示した部分的斜視図である。
【図２９】図２７の熱交換器を含む電池ユニットの上面図である。
【図２９Ａ】熱交換器の一実施形態を示す上面図である。
【図２９Ｂ】熱交換器の一実施形態を示す上面図である。
【図２９Ｃ】熱交換器の一実施形態を示す上面図である。
【図３０】図２９の線ＸＸＸ−ＸＸＸに沿った電池ユニットの断面図である。
【図３１】図２９の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿った図３０の電池ユニットの更なる断面図である。
【図３２Ａ】隣接する熱交換器プレートの適合ボス領域間のマニホールドコネクタを有する熱交換器の更なる実施形態を例示した拡大部分断面図（図２３と同様な断面）である。
【図３２Ｂ】隣接する熱交換器プレートの適合可能なボス領域間のマニホールドコネクタを有する熱交換器の更なる実施形態を例示した拡大部分断面図（図２３と同様な断面）である。
【図３３】隣接する熱交換器プレート間の２つのピースからなる適合マニホールド間にホールドコネクタを有する熱交換器の更なる実施形態例を示した部分拡大断面図（図２３と同様な断面）である。
【図３４】図３３の熱交換器の適合マニホールドコネクタを例示した概略的断面図である。
【図３５】図３４の適合マニホールドコネクタの正面図である。
【図３６Ａ】図３３の熱交換器に適用可能な２つのピースからなる適合マニホールドコネクタの更なる実施形態を示した上面図である。
【図３６Ｂ】図３３の熱交換器に適用可能な２つのピースからなる適合マニホールドコネクタの更なる実施形態を示した、図３６Ａの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３６Ｃ】図３３の熱交換器に適用可能な２つのピースからなる適合マニホールドコネクタの更なる実施形態を示した斜視図である。
【図３７】図３３の熱交換器に適用可能な２つのピースからなる適合マニホールドコネクタの更なる実施形態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
技術の実装について、以下に詳細に説明する。以下に説明する例はそれぞれ、技術を例示することのみを目的としており、技術を限定することを意図していない。当業者であれば、本技術において様々な変更及び変形が可能であることは理解できる。例えば、更なる実装形態を生み出すべく、本技術の一実装形態の一部として記載された特徴を別の実装形態で使用することができる。本技術は、このような本技術の範囲内に含まれる変更及び変形も範囲に含むことを意図している。
【００１３】
図１には、本発明の実施形態例に係る充電式電池ユニット１００の一例が示されている。電池ユニット１００は、電池スタック又はモジュール１０２（１）及び１０２（２）（本明細書では、１０２（ｉ）と称される）を備え、電池スタック又はモジュールはそれぞれ、１以上の電池１０６を受容する電池容器１０４から構成されている。例示されている実施形態では、２つの矩形のボックス形状のモジュール１０２（ｉ）を備え、それぞれが水平方向に配置された６つのセル容器１０４から構成されており、各セル容器１０４は１以上の電池１０６を収容する。電池ユニット１００内のモジュール１０２（ｉ）の個数、各モジュール１０２内のセル容器１０４の個数、及び、電池容器１０４それぞれ内の電池１０６の個数は可変であり、これら構成要素の向き及び形状もアプリケーションに応じて可変であり、本明細書で記載される数量及び向きは、例示した実施形態の一例に過ぎない。
【００１４】
少なくとも一部の実施形態において、電池１０６は、リチウムイオン電池であるが、その他の充電式電池を使用することができる。ある実施形態では、電池１０６は、角形リチウムイオン電池である。別の実施形態例では、電池１０６は、円筒形状又はその他の形状を有する。例示されている実施形態では、電池容器１０４はそれぞれ、矩形の実質的に剛性を有する箱型形状の容器であり、１以上の電池１０６を収容する。ある実施形態では、モジュール１０２（ｉ）内の電池容器１０４の全ては、実質的に同一の構成を有し、電池ユニット１００を構成するモジュール１０２（ｉ）は実質的に同一の構成を有する。ある実施形態例では、電池モジュール１０２（ｉ）は、支持フレーム又はラック１０８内で、互いに横に並ぶように配置される又は互いに重なるように配置されてもよい。ある実施形態では、電池容器１０４は、剛性を有さない。
【００１５】
幾つかの実施形態では、熱交換器１１０が、隣接する電池モジュール１０２（１）及び１０２（２）の対向する面１１２及び面１１３の間に位置する。それぞれのモジュール１０２（１）及び１０２（２）と中間に位置する熱交換器１１０との間の接触面１１２及び１１３、は、完全な平面でなくてもよく、加熱及び冷却の間に膨張及び収縮することにより、歪みが発生してもよい。一例として、図２には、上側モジュール１０２（１）における３つの隣接する電池容器１０４の熱交換器接触面１１４によって、接触面１１２が規定されている。電池容器１０４の製造公差及びモジュール組み立て公差が存在する結果、電池容器１０４はそれぞれ、完全に同一とならない又は完璧に並べられない場合がある。その結果、熱交換器接触面１１４がきちんと並べられず、平面でない熱交換器の接触面１１２となり、隣接する電池容器１０４の境界間に僅かな高さの遷移が存在する場合がある。図２に示す"Ｔ"は、モジュール１０２における電池容器１０４の熱交換器接触面１１４間の最大変位公差を表す。非制限的な例として、公差は、例えば、ある適用例では０．５ｍｍから１ｍｍの範囲であるが、別の適用例では、これ以外の範囲の公差であってもよい。
【００１６】
上記のように、一部の適用例では、温度変化の範囲及び接触面の公差の範囲において、隣接するモジュール１０２（ｉ）間で、電池容器１０４の外形と一貫して接触を維持可能であり、良好な熱伝導性を有する熱交換器１１０が望ましい。この点に関して、ある実施形態では、電池容器が、平面の熱交換器接触面を規定しない場合であっても、電池ユニット１００全体にわたって、電池容器１０４との接触を維持する寸法的に適合する（dimensionally compliant）熱交換器構造に関する。ある例では、寸法的に適合する熱交換器１１０は、第１電池モジュール及び第２電池モジュールが膨張すると圧縮され、第１電池モジュール及び第２電池モジュールが収縮すると膨張するので、通常の電池作動温度の範囲全体にわたって、熱交換器構造が電池容器１０４と熱的に接触を保つことができる。
【００１７】
図３及び図４に示すように、一実施形態では、熱交換器１１０は、マルチパスプレート型熱交換器であり、流入口固定部１２０と流体連結する第１端部及び流出口固定部１２２と流体連結する第２端部を有する内部蛇行熱交換器流体流路１１８を規定する。図示の例では、内部蛇行熱交換器流体流路１１８は、複数の直列に接続された平行流体チャンバ１１６（１）−１１６（６）（本明細書では参照番号１１６（ｉ）を使用しており、図３では点線で表されている）を含み、各流体チャンバは、それぞれ実質的にＵ字形状の流路１２６によって次の流体チャンバと結合されている。動作時には、冷却流体のような熱交換器流体が、流体流入口固定部１２０に入り、流体チャンバ１１６（１）及びＵ字形状流路１２６を通って流体チャンバ１１６（２）に入った後、第２Ｕ字形状流路１２６を通って流体チャンバ１１６（３）に入り、最終的に、流体が最後の流体チャンバ１１６（６）を通って流出口固定部１２２から流出する。内部流路１１８を通過する熱交換器流体は、例えば、電池容器１０４から熱を奪い取る、水又はその他の液体のような冷却液体、若しくは、ガス状流体冷媒である。ある実施形態例では、内部流路１１８を通過する熱交換器流体は、例えば、電池容器１０４を加熱する熱媒液である。
【００１８】
図１に概略的に示されるように、一実施形態では、流体チャンバ１１６（ｉ）はそれぞれ、一のモジュール１０２（１）に位置する電池容器１０４と、隣接するモジュール１０２（２）に位置する反対側の電池容器１０４との間に位置する。図示の例では、熱交換器は、６つの平行な流体チャンバ１１６（１）−１１６（６）を含み、流体チャンバ１１６（ｉ）はそれぞれ、電池ユニット１００における電池容器１０４の対向する対の間に配置される。しかしながら、流体チャンバの数は、アプリケーション仕様に応じて、６つより多くても少なくてもよい。ある実施形態例では、Ｕ字形状流路１２６を規定するＵ字形状の部分は、電池モジュール１０２（１）、１０２（２）の側面を外側に越えて露出されており、Ｕ字形状流路１２６は、電池容器１０４の間に位置しない。別の実施形態例では、Ｕ字形状の領域は、電池モジュール１０２（１）、１０２（２）の間に位置して露出されない。流体チャンバ１１６（１）−１１６（６）はそれぞれ、熱交換器１１０の対応する流体チャンバ領域１２４（１）−１２４（６）（総称して、参照番号１２４（ｉ）が使用される）内に形成される。以下に詳細に説明するように、実施形態例では、流体チャンバ領域１２４（ｉ）はそれぞれ、熱交換器１１０のその他の流体チャンバ領域１２４（ｉ）に個別に適合可能であり、隣接するモジュール１０２（１）及び１０２（２）の間の対向する面１１２、１１３における電池容器間の変化が、熱交換器１１０によって吸収されるようになっている。
【００１９】
図５から図７には、熱交換器１１０の断面図が示されており、一実施形態では、積層された６枚のプレートから熱交換器１１０の本体が形成されており、これら６枚のプレートはそれぞれ、第１外側カバープレート１２８、第２外側カバープレート１３０、第１外側コアプレート１３２、第２外側コアプレート１３４、第１内側コアプレート１３６及び第２内側コアプレート１３８と称される。この一実施形態例では、複数のプレートはそれぞれ、ロール状の又は型打ちされたアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されて、ろう付けされて、熱交換器１１０の本体を形成する。しかしながら、熱交換器は、これに替えて、その他の弾性を有する金属、又は、プラスチックを含む材料、及び、その他のプロセスから形成される。
【００２０】
一実施形態例では、第１内側コアプレート１３６及び第２内側コアプレート１３８は、実質的に同一に構成され、図８には、内側コアプレート１３６、１３８の一例の斜視図が示されている。内側コアプレート１３６、１３８には、隆起した蛇行ボス（serpentine boss）１４２が形成されている矩形平面プレート部分１４０が含まれる。蛇行ボス１４２は、内部流路１１８の形状に適合しており、それぞれフローチャンバ領域１２４（１）−１２４（６）に対応する平行な内側コアプレート領域１４３（１）−１４３（６）（参照番号１４３（ｉ）で総称される）を含む。蛇行スロット１４４が、蛇行ボス１４２の長さに沿って設けられている。蛇行スロット１４４はそれぞれ、反対側の、大きな流入開口部１４６及び流出開口部１４８で終端する。
【００２１】
一実施形態例では、第１外側コアプレート１３２及び第２外側コアプレート１３４は、実質的に同一の構成を有し、図９には、外側コアプレート１３２、１３４の一例の斜視図が示されている。外側コアプレート１３２、１３４は、内部流路１１８の形状と共形の蛇行部材である。コアプレート１２３、１３４は、それぞれフローチャンバ領域１２４（１）−１２４（６）に対応する、直列に接続された平行コアプレート領域１５４（１）−１５４（６）（参照番号１５４（ｉ）で総称される）を有する。隣接するコアプレート領域１５４（ｉ）は、プレート１３２、１３４の１つおきの端部において、実質的にＵ形状の部分１５６で接続されている。このようなコアプレート１３２、１３４の構成によれば、コアプレート領域１５４（ｉ）がその他のコアプレート領域１５４（ｉ）とは独立して弾性的に圧縮されることから、各コアプレート領域１５４（ｉ）間の物理的分離が可能となる。蛇行スロット１４９は、コアプレート１３２、１３４に沿って設けられ、それぞれ、反対側の、大きな流入開口部１５０及び流出開口部１５２で終端する。
【００２２】
図１０は、実質的に平坦な第１カバープレート１２８の一例の平面図である。第１カバープレート１２８は、内部流路１１８の形状と共形する蛇行部である。カバープレート１２８は、それぞれフローチャンバ領域１２４（１）−１２４（６）直列に接続された平行な第１カバープレート領域１５８（１）−１５８（６）（参照番号１５８（ｉ）を使用して総称される）を含む。隣接する第１カバープレート領域１５８（ｉ）は、プレート１２８の１つおきの端部において、実質的に、Ｕ字形状部分１６０によって接続されている。第１カバープレート１２８により、カバープレート領域１５８（ｉ）のそれぞれが、その他のカバープレート領域１５８（ｉ）とは独立して、熱交換器本体の中心部に対して変位可能となることから、各第１カバープレート領域１５８（ｉ）間の物理的分離が可能となる。大きな流入開口部１６２及び流出開口部１６４が、蛇行カバープレート１２８の対向する端部にそれぞれ設けられる。
【００２３】
図１１は、実施的に平坦な第２カバープレート１３０の一例を示した平面図である。第２カバープレート１３０は、流入開口部１６２及び流出開口部１６４を有さない点以外は、第１カバープレート１２８と実質的に同一な蛇行部材である。図面１１では、カバープレート１２８及び１３０の要素と同様な参照番号が使用されている。
【００２４】
プレート１２８、１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８の特徴及び組み立て方について、図６及び図７の断面図を参照して詳細に説明する。熱交換器１１０では、内側コアプレート１３６及び１３８が、それぞれ平面プレート部分１４０と接触して、それぞれの隆起したボス部分１４２が熱交換器本体の中心線Ｃから離れる方向に延在する方向に、面同士が向かい合うように結合されている。説明を目的として、特にそうでないと記載されない限りにおいて、本明細書では、中心線Ｃに向かう方向を"内側"とし、中心線Ｃから離れる方向を"外側"として示している。第１内側コアプレート１３６及び第２内側コアプレート１３８の隆起ボス部分１４２は、内部蛇行流路１１８を部分的に規定するように配置される。図７に示されるように、第１内側コアプレート１３６及び第２内側コアプレート１３８それぞれの隆起ボス部分１４２は、平面プレート１４０から延びて、蛇行スロット１４４を画定する平面フランジ１６８で終端する対向する側壁１６６によって形成されている。平面フランジ１６８は、平面プレート部分１４０と実質的に平行である。一実施形態において、側壁１６６はそれぞれ、中心線Ｃに対して外側に湾曲する第１弓状壁部１７０及び中心線Ｃに対して内側に湾曲する第２弓状壁部１７２を有し、これら弓状壁部により、およそ"Ｓ"字形状と見なすことができる形状を有する側壁１６６となっている。ある構成例では、このような側壁形状により、中心線Ｃに向かう方向に圧力が掛かるとボス１４２が変形し、圧力が除かれると通常の形状に跳ね返って戻るような態様で、弾性的な適合性を有するボス１４２を提供する。ある実施形態例では、側壁のＳ字形状は、応力を分散させて、疲労を低減させることができる。これに替えて、その他の形状の側壁を使用して、疲労を低減させてもよい。
【００２５】
第１外側コアプレート１３２及び第２外側コアプレート１３４は、中心線Ｃの両側で、それぞれ第１内側コアプレート１３６及び第２内側コアプレート１３８に固定される。蛇行外側コアプレート１３２、１３４はそれぞれ、中心線Ｃに対して外側に開口して内部蛇行流路１１８を形成する蛇行チャネル１７４を画定する。特に、蛇行チャネル１７４は、１対の対向する側壁１７６によって画定される。側壁１７６はそれぞれ、外側平面周辺フランジ１７８から内側平面フランジ１８０へと延在し、外側フランジ１７８及び内側フランジ１８０は、実質的に平行で対向する面を有する。図示した実施形態では、側壁１７６はそれぞれ、中心線Ｃに対して外側に湾曲する第１弓状壁部１８２及び中心線Ｃに対して内側に湾曲する第２弓状壁部１８４を有し、これら弓状壁部により、およそ"Ｓ"字形状と見なすことができる形状を有する側壁１７６となっている。一例では、内側フランジ１８０はそれぞれ、内側延在リップ１８６で終端しており、一のフランジ１８０上のリップ１８６が他のフランジ１８０上のリップ１８６と対向するように配置されて、蛇行スロット１４９を画定している。
【００２６】
第１外側コアプレート１３２の内側フランジ１８０は、第１内側コアプレート１３６の対応する平面部分１６８と結合して、第１外側コアプレート１３２を第１内側コアプレート１３６に固定する。図６及び図７に示すように、外側コアプレート蛇行スロット１４９は、内側コアプレート蛇行スロット１４４と並ぶように配置され、外側コアプレートの対向するリップ１８６は、内側コアプレート蛇行スロット１４４へと延在する。外側コアプレートリップ１８６を内側コアプレートスロット１４４内に位置させることにより、内側コアプレートと外側コアプレートとの機械的連結を提供し、これら間の結合を強化することができ、プレート間から漏れが生じることを防ぐ密封性を提供することができ、また、熱交換器の組み立ての間にこれらプレートを並べるのを容易にする。ある構成例では、外側コアプレートリップ１８６を内側コアプレートスロット１４４内に位置させることにより、フローチャンバ領域１２４（ｉ）が歪む範囲を制限することができる。ある実施形態では、このような領域の変形量を制限するべく、熱交換器の本体の様々な領域にその他の歪み制限構造が設けられてもよい。第１外側コアプレート１３２が第１内側コアプレート１３６に固定されるのと同様な態様で、第２外側コアプレート１３４が第２内側コアプレート１３８に固定される。一部の実施形態例では、リップ１８６を外側コアプレートではなく内側コアプレートに設けて、外側コアプレート上のスロット１４９に挿入することにより、内側コアプレートと外側コアプレートとの間の結合を反転させることができる。
【００２７】
ある実施形態例では、外側コアプレート１３２、１３４及びの側壁１７６のＳ字形状により、外側コアプレートが中心線Ｃに向かう圧力の下で変形し、圧力が除かれると通常の形状に跳ね返って戻る態様で、弾性を有する一定の適合性が外側コアプレート１３２、１３４に提供される。ある実施形態例では、側壁のＳ字形状は、応力を分散させて、疲労を低減させることができる。これに替えて、その他の形状の側壁を使用して、疲労を低減させてもよい。
【００２８】
図示の実施形態では、蛇行第１外側カバープレート１２８が、蛇行第１外側コアプレート １３２の外側に固定されて、第１外側コアプレートチャネル１７４を封止する。カバープレート領域１５８（ｉ）それぞれ及びＵ字形部分は、反対側の周縁部に沿って内側に向けられたフランジ１９０を有する平面中央領域１８８を有する。平面中央領域１８８の周縁部分は、第１外側コアプレート１３２の外側コアプレート平面外側フランジ１７８と結合して、外側コアプレートの平面外側フランジ１７８は、第１外側カバープレート１２８の内側に向いたフランジ１９０内に位置する。第２外側コアプレートチャネル１７４を封止するべく、同様な態様で、蛇行第２外側カバープレート１３０が、蛇行第２外側コアプレート１３４の外面に固定される。ある実施形態では、内側に向けられたフランジ１９０が、組み立ての間にカバープレートを位置決めするのを容易にしてもよく、フローチャンバ領域に撓み及び変形を制限する効果を有してもよい。図示された熱交換器１１０の実施形態では、内側コアプレート１３６、１３８の流入開口部１４６、外側コアプレート１３２、１３４の流入開口部１５０、及び、外側カバープレート１２８の流入開口部が、熱交換器内部流路１１８への流体流入口を形成するように配置され、流入口固定部１２０が外側カバープレート１２８に固定される。同様に、内側コアプレート１３６、１３８の流出開口部１４８、外側コアプレート１３２、１３４の流出開口部１５２、及び、外側カバープレート１２８の流出開口部が、熱交換器内部流路１１８への流体流出口を形成するように配置され、流入口固定部１２２が外側カバープレート１２８に固定される。第２カバープレート１３０は、流入口固定部１２０及び流出口固定部１２２が位置する側と反対の熱交換器側で、熱交換器流体流入口及び流体流出口を封止する。図６に示すように、上記で説明した実施形態例では、各流体領域１２４（ｉ）の流体チャンバ１１６（ｉ）は、３つの連通領域を含み、これらは、第１カバープレート１２８及び第１外側コアプレート１３２によって画定されるチャネル１７４、第２カバープレート１３０及び第２外側コアプレート１３４によって画定されるチャネル１７４、内側コアプレート１３６、１３８の間に画定される中央チャネル１９２である。スロット１４４、１４９が設けられる結果、チャネル１７４、１９２は、蛇行流路１１８の全長にわたって流体接続される。
【００２９】
内側カバープレート１２８及び外側カバープレート１３０の平面中央領域１８８は、電池ユニット１００の電池容器１０４との物理的界面を提供する。一実施形態例では、熱交換器１１０の流体チャンバ領域１２４（ｉ）はそれぞれ、第１電池モジュール１０２（１）に電池容器１０４を係合させる第１カバープレート伸長領域１５８（ｉ）、及び、熱交換器の反対側で、対応する電池容器１０４を第２電池モジュール１０２（１）に係合させる第２カバープレート伸長領域１５８（ｉ）を有する。そして、熱交換器１１０の流体チャンバ領域１２４（ｉ）が、１対の対向する電池容器１０４間で確保されて、熱交換面を提供する。上記の説明から明らかなように、外側コアプレート１３２、１３４の側壁１７６、及び、内側コアプレーと１３６、１３８の側壁１６６は、平行流体チャンバ領域１２４（ｉ）にそれぞれ弾性圧縮性を提供するように構成される。更に、外側コアプレート１３２、１３４の平行領域１５４（ｉ）間の細長いスロット１９４（例えば、図５参照）による物理的分離により、流体チャンバ領域１２４（ｉ）が、流体チャンバ領域１２４（ｉ）が位置する２つの電池容器１０４間の物理分離にそれぞれ適合するのを可能にする。流体チャンバ１１６（ｉ）内の熱交換器流体の圧力は、幾つかの実施形態において、流体チャンバ領域１２４（ｉ）の圧縮性に影響を与えることができる。
【００３０】
非限定な例として、一部の適用例では、熱交換器１１０を形成するのに使用されるプレートは、Ｈ３５３４アルミニウムでろう付けされたシート及び／又は３００３アルミニウムから形成されてもよい。別のプレート構成を使用して同様な結果を達成することができる。例えば、６つのプレートよりも少ない数のプレートを使用して、複数の個別の適合フロー領域を有する熱交換器を形成するのに使用することができる。
【００３１】
図１２から図１５には、あるアプリケーションでは、熱交換器１１０の代替として使用可能な熱交換器２１０の更なる例が示されている。熱交換器２１０は、図面を参照して以下に説明する相違点を除いて、その機能及び構成は、熱交換器１１０と同様である。一実施形態例として、熱交換器２１０は、実質的に平坦な第１適合プレート構造２３０及び第２適合プレート構造の間に挟まれた、実質的に硬質なコアプレート構造２２８を備える。実施形態例では、適合プレート構造２３０はそれぞれ、熱交換器２１０が寸法的に柔軟に、第１電池モジュール１０２（１）と第２電池モジュール１０２（２）の間の空間に寸法的に適合するように、弾性的に変形可能に構成されている。熱交換器２１０のコアプレート構造２２８は、流入口固定部２２０と流体接続する第１端及び流出口固定部２２２と流体接続する第２端を有する内部蛇行熱交換流路２１８を規定する。図示の例では、内部蛇行熱交換流路２１８は、複数の直列に接続された平行流体チャンバ２１６（１）−２１６（６）（本明細書では参照番号２１６（ｉ）を使用しており、図１５では点線で表されている）を含み、各流体チャンバは、それぞれ実質的にＵ字形状の流路２２６によって次の流体チャンバと結合されている。動作時には、冷却流体のような熱交換器流体が、流体流入口固定部２２０に入り、流体チャンバ２１６（１）及びＵ字形状流路２２６を通って流体チャンバ２１６（２）に入った後、第２Ｕ字形状流路２２６を通って流体チャンバ２１６（３）に入り、最終的に、流体が最後の流体チャンバ２１６（６）を通って流出口固定部２２２から流出する。
【００３２】
一実施形態例では、熱交換器１１０と同様に、熱交換器２１０の流体チャンバ２１６（ｉ）はそれぞれ、一のモジュール１０２（１）に位置する電池容器１０４と、隣接するモジュール１０２（２）に位置し対向する電池容器１０４との間に配置される。
【００３３】
流体チャンバ２１６（１）−２１６（６）はそれぞれ、熱交換器２１０のコアプレート構造２２８の対応する流体チャンバ領域２２４（１）−２２４（６）（本明細書では、参照番号２２４（ｉ）を使用して総称される）内に形成される。
【００３４】
図１５の熱交換器２１０の断面図に示されるように、熱交換器コアプレート構造２２８が、対向する第１コアプレート２３２及び第２コアプレート２３４から形成され、第１及び第２適合プレート構造２３０はそれぞれ、対向する適合プレート２３６から形成される。この一実施形態例では、複数のプレートはそれぞれ、ロール状の又は型打ちされたアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されて、ろう付けされて、熱交換器２１０の本体を形成する。しかしながら、熱交換器は、これに替えて、その他の弾性を有する金属、又は、プラスチックを含む材料、及び、その他のプロセスから形成される。
【００３５】
図１６及び図１７にコアプレート２３４及び２３２の例を平面図で示すように、一実施形態において、第１コアプレート２３２及び第２コアプレート２３４は実質的に同一である。コアプレート２３４及び２３２にはそれぞれ、隆起した蛇行ボス２４２が形成されている矩形平面プレート部分２４０が含まれる。蛇行ボス２４２は、内部流路２１８の形状に適合しており、それぞれフローチャンバ領域２２４（１）−２２４（６）に対応する平行な内側コアプレート領域２４３（１）−２４３（６）（参照番号２４３（ｉ）で総称される）を含む。第１コアプレート２３２と第２コアプレート２３４間の違いは、第１コアプレートの隆起ボス２４２の対向する端部にはそれぞれ、流入開口部２４６及び流出開口部２４８が形成される。
【００３６】
一実施形態例において、適合プレート構造２３０を形成する第１適合プレート２３６及び第２適合プレートは、実質的に同一であり、図１９及び図２０には、適合プレート２３６の一例が示されている。図示された例において、適合プレート２３６は、複数の隆起した平行で細長いボス２５０を有する矩形のプレートであり、細長いボス２５０は、プレートに延在するスロット２５２によって分離される。図２１は、対向して結合することにより適合プレート構造２３０を形成している２つの適合プレート２３６を示した、拡大部分断面図である。図２１に示すように、細長いボス２５０はそれぞれ、周辺平面フランジ２５８で終端する側壁２５６によって境界が区切られた平面中央壁を含む。一の適合プレート２３６からのフランジ２５８は、対向する適合プレート２３６からのフランジ２５８と結合し、適合プレート構造２３０を形成する。図２１に示すように、結合した適合プレート２３６から延在する対向するボス２５０は、内部チャンバ２６０を規定し、結合された適合プレート２３６が、複数の平行で細長い柔軟チャンバ領域２６２（１）−２６２（１２）（本明細書では、参照番号２６２（ｉ）で総称される）が規定される。一実施形態例において、チャンバ２６０は、流体又は空気のようなガス、又は、非流体熱ガスケットで満たされて、封止されたチャンバである。別の実施形態例では、チャンバ２６０は、ベントされてもよい。図示の実施形態では、適合プレート構造２３０は、１２個の細長い適合領域２６２（ｉ）を備え、コアプレート構造２２８の６つの流体領域２２４（ｉ）それぞれに対して、２つの適合領域２６２（ｉ）が設けられる。
【００３７】
一実施形態例において、適合プレート構造２３０の適合領域２６２（ｉ）は個別に変形可能であり、適合領域２６２（ｉ）のそれぞれが外部から閾値まで圧力を受けて独立して圧縮可能であり、圧力が取り除かれると元の形状にまで戻るようになっている。
【００３８】
ある実施形態例では、適合プレート２３６は、コアプレート２３２、２３４の材料よりも薄く形成されており、その結果、コアプレート構造２２８は、挟まれている適合プレート構造２３０と比較して相対的に高い剛性を有する。非限定的な例として、適合プレート２３６は、厚さが０．２ｍｍのアルミニウムから形成されてもよく、又、コアプレート２３２、２３４は、厚さ０．６ｍｍのアルミニウムから形成されてもよいが、別の厚みで形成されていてもよい。
【００３９】
図１５−図１８に戻り、熱交換器２１０において、第１コアプレート２３２及び第２コアプレート２３４は、それぞれの平面部分２４０が向かい合うように互いに接触して結合されており、それぞれ隆起したボス部分２４２が互いに離れるように延在して、内部マルチパス蛇行熱交換器流体流路２１８を画定している。適合プレート構造２３０は、コアプレート構造２２８の対向する面に配置され、第１電池モジュール１０２（１）と第２電池モジュール１０２（２）の境界面を提供する。図示の例では、コアプレート構造２２８の両側において、平行に配置された細長い柔軟チャンバ２６２（ｉ）、２６２（ｉ＋１）が、各流体チャンバ領域２２４（ｉ）の長さに沿って延在する。流体チャンバ領域２２４（ｉ）それぞれの対向する側に位置する柔軟チャンバ２６２（ｉ）及び２６２（ｉ＋１）により、流体チャンバ領域１２４（ｉ）が位置する２つの電池容器１０４の間に物理的分離構造に対して、流体チャンバ領域がそれぞれ独立して適合することを可能にしている。
【００４０】
この場合、図１から図２１の実施形態では、熱交換器１１０、２１０が、それぞれ複数の電池容器を含む２つの電池モジュール１０２（１）及び１０２（２）の間に配置される。あるアプリケーションでは、熱交換器１１０、１２０の対向する面に接触する電池モジュール１０２（１）及び１０２（２）の面は、電池モジュール１０２（１）及び１０２（２）を構成する電池容器を完璧に並べることは難しいことから、完全に平坦でない場合がある。したがって、少なくとも幾つかの実施形態例では、電池モジュール面と熱交換器１１０、２１０の対向する面との接触を維持するのを助けるべく、熱交換器１１０、１２０は、対向する電池容器の一対に共形領域がそれぞれ一致し、共形領域に付与される圧縮力の下で適応的に撓むような、バネ効果をそれぞれ有する独立して共形する領域を有する。少なくとも一部の実施形態では、電池モジュール１０２（１）、１０２（２）及び熱交換器１１０、１２０を有する電池ユニットを組み立てる際、電池モジュール１０２（１）、１０２（２）及び熱交換器１１０、１２０間の良好な熱接触を促進するべく、熱交交換器１１０の複数の領域が圧縮動作又は段階で一定の圧縮を受ける。
【００４１】
ある実施形態例では、上記したような共形熱交換器は、電池モジュールに替えて、燃料電池モジュールで使用することができる。本明細書に記載された熱交換器構造は、第１モジュール及び第２モジュールを備える発電ユニットにおいて使用することができる。第１モジュールは、電池又は充電式電池のような複数の発電セルを有し、第２モジュールは、電池又は充電式電池のような複数の発電セルを有する。熱交換器構造は、第１スタックと第２スタックとの対向面の間に配置され、１つの又は複数の流体流路を画定する。ある実施形態では、熱交換器構造は、電池ユニット内の対向する複数の電池の間の異なる分離距離を吸収するべく、寸法的に適合可能である。すなわち、熱交換器は、第１スタック及び第２スタックが拡張すると圧縮され、第１スタック及び第２スタックが再び収縮すると拡張する。ある実施形態例では、外側カバープレートと電池容器１０４との間に中間材又は構造が設けられて、熱伝導を促進し、個別の電池容器の表面形状の不規則性を考慮してもよい。
【００４２】
実施形態例では、上記の共形熱交換器１１０は、熱交換器によって規定される流路の実質的に全体にわたる適合領域を含む。ある実施形態では、熱交換器の適合性が局所的に最適化されてもよい。図２２−図２５には、以下に詳細に説明する実施形態例に係る、局所化された適合領域を有する熱交換器３０２を組み込んだ電池ユニット３００が示されている。電池熱交換器３０２は、実質的に等間隔に設けられ、行又は列方向に並べられた複数（Ｎ）の熱交換器モジュール３０６（１）又はプレート３０１（１）から３０６（Ｎ）（本明細書では、参照番号３０６を使用して総称される）を備える。電池ユニット３００は、電池モジュール３０４（１）から３０４（Ｎ−１）を含み、これらは、２つの隣接する熱交換器プレート３０６の対向する面の間に少なくとも１つの電池モジュール３０４が位置して熱的に接触するように、熱交換器プレート３０６（１）でインタリーブされる。
【００４３】
図２５には、熱交換器３０２の３つの熱交換器３０６（１）、３０６（２）及び３０６（３）が示されており、図２４には、例えば、熱交換器プレート３０６（１）と３０６（２）との間に位置する又は熱交換器３０６（２）と３０６（３）との間に位置する電池モジュール３０４が概略的に示されている。図示の実施形態のように、熱交換器プレート３０６及び電池モジュール３０４は、矩形のフットプリント又は形状を有する。別の実施形態では、しかしながら、熱交換器プレートは、正方形又は円形のような別の形状を有してもよい。電池モジュール３０４は、例えば、角形リチウムイオン電池（しかしながら、その他の電池を使用することができる）であってもよい少なくとも１つの電池を収容する。図示の実施形態では、電池モジュール３０４は、１以上の電池を収容する矩形で実質的に剛性を有する筐体又はフレームを備える。
【００４４】
図２３及び図２５に示すように、一実施形態例では、熱交換器プレート３０６はそれぞれ、流体流入口３１０及び流体流出口３１２の間に、複数の内部流体経路又は流路３０８（図２５では点線で示されている）を画定する。図示の実施形態では、プレート３０６は、複数の実質的に平行なＣ形状の内部流路３０８を備える。しかしながら、例えば、流入口３１０と流出口３１２との間に１つの蛇行流路を設けることを含む、異なる流体流路構成が考えられる。一実施形態例において、複数のプレート３０６の流体流入口３１０は、共通流体流入マニホールド３１４に接続され、流体流出３１２は全て共通流体出力マニホールド３１６に接続される。熱交換器流体は、流入マニホールド３１４を介して熱交換器プレート３０６のそれぞれに分配されて、流出マニホールド３１６を介して熱交換器プレート３０６から収集される。ある実施形態例では、内部流路３０８を介して通過する流体を使用して、間に位置する熱交換器プレート３０６及び電池モジュール３０４を冷却するのに使用される。別の実施形態例では、内部流路３０８を介して通過する流体を使用して、電池が動作する期間の少なくとも一部において、熱交換器プレート３０６及び電池モジュール３０４を加熱するのに使用される。
【００４５】
一実施形態例では、図２２及び図２３に示すように、熱交換器プレート３０６は、実質的に同一の形状を有する第１プレート部材３１８及び第２プレート部材３２０から形成される。図示された実施形態において、第１プレート部材３１８及び第２プレート部材３２０はそれぞれ、内部流体流路３０８を画定するべく外側に向いた複数の溝３２２を有する実質的に平面形状を有する部材であってもよい。更に、プレート部材３１８、３２０はそれぞれ、対応するフロー開口部３２８を画定し、外側に延在する１対のボス３２４及び３２６を有する。各熱交換器プレート３０６の第１プレート部材３１８及び第２プレート部材３２０のボス３２４は、プレート流入口３１０を形成するように配置され、複数のプレート３０６全てのボス３２４は、熱交換器３０２の流入流体マニホールド３１４を形成するべく、互いに流体結合して配置される。同様に、熱交換器プレート３０６の第１プレート部材３１８及び第２プレート部材３２０のボス３２６は、プレート流出３１０を形成するべく並べられ、プレート３０６のボス３２６は、熱交換器３０２の流出流体マニホールド３１６を形成するべく互いに流体連結するように配置される。
【００４６】
一実施形態例において、第１プレート部材３１８及び第２プレート部材３２０は、ろう付けされて被覆されるアルミニウム合金又はステンレススチール又はその他の金属シート材料から形成されるが、ある実施形態では、プラスチック又はその他の合成材料を使用することができる。ボス３２４、３２６は、例えば、金属シート材料を深絞りした部分から形成されていてもよい。ある実施形態例では、ボス３２４、３２６が形成されるシート材料の領域は、ボスを深絞りで形成する部材を提供するべく、厚みを有する材料で形成されてもよい。例えば、プレートを形成する前の複数のボスの領域にオーダーメイドされたパッチを適用することができる。
【００４７】
ある実施形態例では、熱交換器３０２は、ユニットとして予備組み立てされてろう付けされて、電池モジュール３０４が熱交換器プレート３０６の間に挿入される。図示した実施形態では、流入マニホールド３１４及び流出マニホールド３１６は共に、熱交換器３０２の同じ側に位置して、熱交換器３０２の反対側から電池モジュール３０４を横方向に挿入するのを容易にする。
【００４８】
ある実施形態例では、ボス３２４、３２６は適合性を有するので、電池モジュール３０４が挿入された後に軸方向に圧縮されて、電池モジュール３０４と熱交換器プレート３０６との間の熱的接触が達成される。このような構成により、一部のアプリケーションでは、圧力が付与される前には、組み立て時に電池モジュール３０４を挿入するのに利用できるスペースが形成されると共に、圧力が付与された後では、熱交換器プレート３０６と電池モジュール３０４との間の確実な熱的接触が提供される。更に、ある構成では、ボス３２４、３２６の適合性質により、電池モジュール３０４が加熱及び冷却されると膨張及び収縮するのに応じて、熱交換器３０２のマニホールド３１４、３１６が効果的に膨張及び収縮することを可能としてもよい。このように構成される場合、作動温度の範囲において、熱交換器プレート３０８と電池モジュール３０４との間の良好な熱的接触を得ることができる。
【００４９】
図２３に示すように、ボス３２６のバブル又はボス高さ"Ｈ"は、電池モジュール３０４が挿入される前は、組み立て時には、予備組み立て高さＨ＝Ｘ、及び、組み立て後高さＨ＝Ｙを有し、ここで、Ｙ＜Ｘである。電池モジュール３０５が挿入された後は、熱交換器３０２が圧縮されて、ボスの高さがＨ＝Ｙとなる。図２３の実施形態では、環状のボスはそれぞれ、軸方向に延在して放射状に延在する第１環状肩部３３２で終端する第１環状壁３３０から形成されており、第１環状肩部３３２は、軸方向に延在する第２環状壁部３３４で終端し、第２環状壁部３３４は、開口部３２８を規定する放射状に延在する第２環状型部３３６で終端する。肩部３３２は、ボス３２６の弾性が、概して第１環状肩部の幅又は半径Ｄ並びにボスを形成する材料の厚み及び弾性の関数となるように、ボス３２６に適合性を提供するカンチレバー部材を構成している。一実施形態例において、ボス３２６は、Ｈ−ＸとＨ＝Ｙとの間で変位する、線形力たわみ曲線を有する。流入ボス３２４は、流出ボス３２６と実施的に同一である。
【００５０】
別の実施形態例では、ボス３２６は、"スナップスルー"効果を提供し、ある範囲で軸方向に圧縮されると、Ｈ＝Ｘへとバイアス（付勢）されて、軸方向へ圧縮の程度が閾値を超えると、Ｈ←Ｙへとバイアスされる。この点に関して、図２６の（Ａ）には、Ｈ＝Ｘである（電池モジュールが挿入される前の）予備組み立て位置にボス３２４、３２６がバイアスされる様子が示されており、図２６の（Ｂ）には、Ｈ←Ｙ＜Ｘである（電池モジュール３０４が熱交換器３０２に挿入された後の）"パックされた状態"又は組み立て後位置に、同じボス３２４、３２６がバイアスされる様子が示されている。ボス３２４、３２６では、肩部３３２の振れ角が閾値を超えると、ボスがスナップ式に、組み立て後位置になる"スナップスルー"効果が発生する。ある例では、撓みが閾値に達すると、対向するプレート３０６のボスは、電池モジュールの高さよりも小さい高さのプレート間分離に向けて、プレートをバイアスして、プレート３０６は、電池モジュール３０４の対向する面をしっかりと挟扼して、電池ユニット３００の通常作動温度の範囲において電池モジュールとの熱的接触が保たれるようにしている。図２６の（Ｃ）には、ある実施形態では、ボス３２４、３２６の適合性は、肩部の寸法Ｌ及びプレートを形成するのに使用された材料の厚みに依存する。
【００５１】
図２６の（Ｄ）に示すように、ある実施形態例では、ボス３２４、３２６に跳ね返る力を有する圧縮性を提供するべく、ふいご状の構造３２５を、コアプレートの一方又は両方のボス３２４、３２６に形成することができる、この場合、適合性の程度は、寸法Ｌ及びプレートを形成するのに使用された材料の厚みに依存する。
【００５２】
熱交換器３０２の圧縮可能ボス３２４、３２６は、熱交換器マニホールドの領域に局所化された適合性を提供する。
【００５３】
別の実施形態例に係る、更なる電池ユニット４００及び熱交換器４０２の構成について、図２７から図３１を参照して説明する。図２７から図３１の電池ユニット４００及び熱交換器４０２は、図面を参照して以下に記載する説明で明らかになる相違点を除いて、図２２から図２６の熱交換器３０２及び電池ユニット３００と同様な構造及び機能を有する。特に、以下で詳細に説明するが、本実施形態では、局所化された適合性を達成するのに圧縮可能マニホールドボスを使用するのではなく、熱交換器４０２は柔軟性を有するマニホールドパネルを利用して、電池モジュール３０４が挿入された後の熱交換器のほぼ並列な圧縮を提供して、熱交換器プレートと電池モジュールとの間の良好な熱的接触を実現する。
【００５４】
電池熱交換器４０２は、実質的に等間隔に設けられ、行又は列方向に互いに平行に並べられた複数（Ｎ）の熱交換器モジュール又はプレート４０６（１）から４０６（Ｎ）（本明細書では、参照番号４０６を使用して総称される）の積層体を備える。電池ユニット４００は、電池モジュール３０４（１）から３０４（Ｎ−１）（参照番号３０４で総称される）を含み、これらは、２つの隣接する熱交換器プレート４０６の対向する面の間に少なくとも１つの電池モジュール３０４が位置して熱的に接触するように、熱交換器プレート４０６でインタリーブされる。
【００５５】
図２７、図３０及び図３１には、熱交換器４０２の４つの熱交換器４０６（１）から４０６（４）が概略的に示されている。図示の実施形態のように、熱交換器プレート４０６及び電池モジュール３０４は、矩形のフットプリント又は形状を有する。別の実施形態では、しかしながら、熱交換器プレートは、正方形又は円形のような別の形状を有してもよい。電池ユニット３００と同様に、電池ユニット４００内の電池モジュール３０４は、例えば、角形リチウムイオン電池（しかしながら、その他の電池を使用することができる）であってもよい少なくとも１つの電池を収容する。図示の実施形態では、電池モジュール３０４は、１以上の電池を収容する矩形で実質的に剛性を有する筐体又はフレームを備える。
【００５６】
図２９Ａから図３１に示すように、一実施形態例では、熱交換器プレート４０６はそれぞれ、流体流入領域又はパネル４１０及び流体流出領域又はパネル４１２の間に、１以上の内部流体経路又は流路４０８（図２９Ａ−Ｃでは点線で示されている）を画定するメインプレート部分４３４を有する。一例として、メインプレート部分４３４は、複数の実質的に平行なＣ形状の内部流路４０８を備えてもよい。しかしながら、その他にも、例えば、流入パネル４１０と流出パネル４１２との間にメインプレート部分４３４を通過する１つの蛇行流路を設けることを含む、異なる流体流路構成が考えられる。  図２９Ａ−Ｃ及び図３０に示されるように、流入パネル４１０は、メインプレート内部流路４０８と流体連結する内部流入流路４３０を画定し、流出パネル４１２は、メインプレート内部流路４０８と流体連結する内部流出流路４３２を画定する。流入パネル４１０は、流入流路４３０と流体連結する一対の並べられた流入開口部４２８Ｉを有し、流出パネルは、流出流路４３２と流体連結する一対の並べられた流出開口部４２８Ｏを備える。図示の実施形態例では、流入パネル４１０及び流出パネル４１２は、概して矩形形状を有するが、異なる実施形態では、異なる形状を有してもよい。
【００５７】
図２７、図２８及び図２９Ａ−Ｃに示されるように、流入パネル４１０は、メインプレート部分４３４の端部とほぼ平行にそして間隔を空けて延在しており、結合部分４４０によってメインプレート部材に取り付けられ、間隙４３６は部分的に、流入パネル４１０をメインプレート部分４３４から分離する。結合部分４４０は、流入パネル流路４３０とメインプレート内部流路４０８の間に、内部流路を画定する。同様に、流出パネル４１２は、メインプレート部分４３４の端部とほぼ平行にそして間隔を空けて延在しており、結合部分４４２によってメインプレート部分４３４に取り付けられ、間隙４３８は部分的に、流出パネル４１２をメインプレート部分４３４から分離する。間隙４３８は、流入パネル４１０と流出パネル４１２とを分離するように延在する。結合部分４４２は、流出パネル流路４１２とメインプレート内部流路４０８の間に、内部流路を画定する。
【００５８】
実施形態例では、熱交換器プレート４０６は、概して、剛性構造を有し、結合部分４４０及び４４２は、流入パネル４１０及び流出パネル４１２が、メインプレート部分４３４に対して互いに独立して撓むことを可能とする。
【００５９】
一実施形態例では、全てのプレート４０６の流体流入パネル４１０は重ねられて軸方向に流入開口部４２８Ｉと接続され、共通流体流入マニホールド４１４を形成する。流体流出パネル４１２は重ねられて軸方向に流入開口部４２８Ｉと接続され、共通流体流入マニホールド４１６を形成する。熱交換器流体は、流入マニホールド４１４を介して熱交換器プレート４０６のそれぞれに分配されて、流出マニホールド４１６を介して熱交換器プレート４０６から収集される。ある実施形態例では、内部流路４０８を介して通過する流体を使用して、間に位置する熱交換器プレート４０６及び電池モジュール３０４を冷却するのに使用される。別の実施形態例では、内部流路４０８を介して通過する流体を使用して、電池が動作する期間の少なくとも一部において、熱交換器プレート４０６及び電池モジュール３０４を加熱するのに使用される。
【００６０】
一実施形態例では、図３０及び図３１に示すように、熱交換器プレート４０６はそれぞれ、実質的に同一の形状を有する第１プレート部材４１８及び第２プレート部材４２０から形成され、第１プレート部材及び第２プレート部材は、互いに鏡像の関係に配置されている。図示された実施形態において、第１プレート部材４１８及び第２プレート部材４２０はそれぞれ、内部流体流路４０８を画定するべく外側に向いた複数の溝４２２を有する実質的に平面形状を有する部材であってもよい。プレート部材４１８、４２０はそれぞれ、流入パネル４１０を形成する部分に外側に向かって延在するバブル又はボス４２４と、流出パネル４１２を形成する部分に外側に向かって延在するバブル又はボス４２６を備える。流入パネルボス４２４は、流入開口部４２８Ｉを画定し、流出パネルボス４２６は、流出開口部４２８Ｏを画定する。各熱交換器プレート４０６の第１プレート部材４１８及び第２プレート部材４２０のボス４２４は並べられて、複数のプレート４０６全ての流入パネルボス４２４は、熱交換器４０２の流入流体マニホールド４１４を形成するべく、互いに流体結合して配置される。同様に、各熱交換器プレート４０６の第１プレート部材４１８及び第２プレート部材４２０の流出パネルボス４２６は並べられて、複数のプレート４０６全ての流出パネルボス４２６は、熱交換器４０２の流出流体マニホールド４１６を形成するべく、互いに流体結合して配置される。
【００６１】
一実施形態例において、第１プレート部材４１８及び第２プレート部材４２０は、ろう付けされて被覆されるアルミニウム合金又はステンレススチール又はその他の金属シート材料から形成されるが、ある実施形態では、プラスチック又はその他の合成材料を使用することができる。
【００６２】
ある実施形態例では、熱交換器４０２は、図２７に示すようにユニットとして予備組み立てされてろう付けされる。そして、電池モジュール３０４が熱交換器プレート４０６の間に挿入されて、完成した電池ユニット４０２となる。図示した実施形態では、流入マニホールド４１４及び流出マニホールド４１６は共に、熱交換器４０２の同じ側に位置して、熱交換器４０２の反対側から電池モジュール３０４を横方向に挿入するのを容易にする。
【００６３】
上記したように、流入パネル４１０と流出パネル４１２の間に間隙４３６及び４３８がそれぞれ存在することにより、熱交換器プレート４０６のパネル４１０、４１２が、メイン電池プレート部分４３４に対して、又は、パネルに対してメイン電池プレート部分が、撓むことを可能にしている。（電池モジュール３０４が挿入される前に）熱交換器４０２が予備組み立てされると、流入パネル４１０は積層されて、流入マニホールド４１４を形成するのに並べられた複数のボス４２４と剛結合される。そして、流出パネル４１２は積層されて、流出マニホールド４１６を形成するのに並べられた複数のボス４２６と剛結合されるパネル４１０、４１２のそれぞれと、対応するメイン熱交換器部分４３４との柔軟性を有する結合により、メイン熱交換器部分４３４は、圧力が付与される前には、組み立て時に電池モジュール３０４を挿入するのに利用できるスペースが形成されると共に、圧力が付与された後では、プレートと電池モジュール３０４との間の確実な熱的接触が提供される。例えば、図３１に示すように、熱交換器４０２は、圧縮前プレート間分離距離Ｈを有し、ある実施形態では、電池モジュール３０４の挿入の間に、メインプレート部分４３４は、分離距離Ｈよりも大きな距離で互いに分離され、その後に、プレート部分４３４は、実質的に平行な態様で、分離距離Ｈ分、圧縮されて、電池モジュール３０４と熱交換器プレート４０６との間の熱的接触が達成される。このような構成により、一部のアプリケーションでは、組み立て時には、電池モジュール３０４の挿入が容易となると同時に、組み立て後には、熱交換器プレート４０６と電池モジュール３０４との間の確実な熱的接触が提供される。ある実施形態例では、圧縮後の熱交換器はバイアスされて、Ｈ又はＨよりも小さいプレート間分離距離を有し、電池モジュール３０４は、対向する熱交換器プレート４０６の対の間で、効果的に挟扼される。
【００６４】
このように、熱交換器４０２は、熱交換器マニホールドの領域において局所的な適合性を利用して、挿入された電池モジュール３０４との熱的接触を得ている。
【００６５】
ある実装形態例では、ボス４２４、４２６の替わりに又はボス４２４、４２６に加えて、中間チューブ状コネクタ（図３２Ａ、図３２Ｂを参照して以下に詳細に説明する）を採用して、流入パネル部分４１０及び流出パネル部分４１２を接続してもよい。
【００６６】
図２７及び図２９Ａ−Ｃの熱交換器４００の実施形態に示すように、可撓性パネル４１０及び４１２が、熱交換器の４００の同じ端部に配置されており、共通の端部の中間点付近に結合部４４０が配置され、側縁付近に結合部４４２が配置されている。パネル４１２を接続するマニホールド４１６は、結合部分４４２とは離れて、熱交換４００の端部の中間点付近に位置する。そして、パネル４１０を接続するマニホールド４１４は、結合部分４４０とは離れて、（例えば、結合部分４４２が位置するのと反対側）反対側の側縁付近に位置する。流入／流出開口部４２８Ｉ／４２８Ｏのうちの一方が（その結果、マニホールドが）熱交換器４０２の一端の中間点付近に位置し、このような構成により、流入／流出開口部４２８Ｉ／４２８Ｏのうちの他方が（その結果、マニホールドが）、熱交換器４０２の同じ端部の角部分付近に位置するような構成により、一部のアプリケーションでは、熱交換器プレート４０６の並行圧縮が容易になり、組み立て後の熱交換器プレートと電池モジュールとの熱的接触を容易にする。しかしながら、ある実施形態例では、パネル４１０、４１２は、異なる相対的位置に配置されてもよく、例えば、図２９Ａ、図２９Ｂ及び図２９Ｃに示されるように、熱交換器の実施形態４０２−１、４０２−２及び４０２−３におけるメイン熱交換器プレート部分４３４に対して、流入パネル４１０及び流入パネル４１２が異なる位置に配置されてもよい。熱交換器４０２−１、４０２−２及び４０２−３は、可撓性プレートのメイン熱交換器部分に対する位置が、熱交換器プレートにおいて実質的に異なる点を除いて、熱交換器４０２と同一の構成及び動作を有する。
【００６７】
図２２−図２６の適合性熱交換器３０２に戻り、少なくとも一部の実施形態例では、中間マニホールドコネクタが、隣接する熱交換器プレート３０６間で使用される。図３２Ａ及び図３２Ｂは、隣接する熱交換器プレート３０６の適合ボス領域間のマニホールドコネクタを有する熱交換器の更なる実施形態を例示した拡大部分断面図（図２３と同様な断面）である。図３２Ａ及び図３２Ｂに示す熱交換器は、以下に図面を参照して説明する相違点を除いて、図２２−図２６の熱交換器３０２と実質的に同一である。図３２Ａに示すように、隣接する熱交換器プレート３０６（図３２Ａでは、参照番号３０６（２）及び３０６（３）で示されている）がボス３２６で直接、接触するのではなく、隣接するプレート３０６（２）及び３０６（３）の対向するボス３２６は互いに離間して配置されており、マニホールド３１６の一部を形成する中間円筒状コネクタ３４０によって接続されている。図３２Ａの実施形態では、隣接する熱交換器プレート３０６（２）、３０６（３）の対向するプレート部材３１８、３２０のボス３２６の環状壁部分３３４は、円筒状コネクタ３４０の内面に受容され接続される。流入ボス３２４も同様に、中間円筒状コネクタ３４０によって接続される。図３２Ａの実施形態において、ボス３２４及び３２６は、図２２から図２６の実施形態に関して上記したように、変形可能な適合性を有し、それにより、電池モジュール３０４のインタリーブ及び組み立て後の熱的接触を実現している。図３２Ｂの実施形態は、円筒状のコネクタ３４０が、隣接するボス３２６の対向する環状壁３３４（上に配置されるのではなく）に挿入される点を除いて、図３２Ａの実施形態と同様である。
【００６８】
幾つかの実施形態例では、環状壁３３４及び円筒形状コネクタ３４０がろう付けによって接続され、加締又は杭打による機械的接続のような機械的な連結を有して、ろう付け前の組み立てを簡易にし、ろう付け接続を強化してもよい。ある実施形態例では、中間コネクタ３４０を使用することにより、別の予備組み立て及び熱交換器プレート３０６それぞれのテストを容易にできるようにし、その後で、熱交換器の１つのユニットとするべく予備組み立てが行われて、熱交換器構造内の電池モジュール３０４をインタリーブすることにより最終的な組み立ての準備が整う。中間コネクタ３４０は、図２７−図３１の可撓性パネル熱交換器４０２、４０２−１、４０２−２及び４０２−３と共に使用することができる。
【００６９】
図３３−図３５には、別の実施形態例に係る電池ユニット３００で使用される適合性熱交換器３０２'が例示されている。熱交換器３０２'は、以下に図面を参照して説明する相違点を除いて、図２２−図２６の熱交換器３０２及び図３２Ａ及び図３２Ｂの熱交換器とその構造及び動作は実質的に同一である。図３２Ａ及び図３２Ｂの熱交換器と同様に、図３３から図３５の熱交換器３０２'は、隣接する熱交換器プレート３０６を相互接続するのに、中間マニホールドコネクタ３５０を利用する。しかしながら、熱交換器３０２'は、熱交換器プレート間の適合性が、プレート部材３２０、３１８のボスに適合性が構築されるのではなく、２つのピースからなる圧縮可能中間マニホールドコネクタ３５０を有することにより達成される点で図２２−図２６の熱交換器３０２及び図３２Ａ及び図３２Ｂの熱交換器とは異なっている。図３３には、少なくとも一部の実施形態において、熱交換器３０２'のプレート部材３１８及び３２０は、フロー開口部３２８（又はフロー開口部３２６）の周囲に隆起ボス領域を有さない。図には、マニホールドコネクタ３５０が流出マニホールド３１６に適用されている様子が示されているが、熱交換器３０２'の流入マニホールド３１４が同様な態様で構築されている。
【００７０】
図３３から図３５を参照して、２つのピースを有する圧縮可能中間マニホールドコネクタ３５０の一例について以下に説明する。以下で使用されている上側、下側、右側及び左側という絶対的な方向は、図面における方向を参照する目的でのみ使用されており、本明細書で説明される構成を任意の絶対的物理的方向に限定するものではない。一実施形態例では、中間マニホールドコネクタ３５０はそれぞれ、熱交換器流体を熱交換器プレート３０６へと又は当該プレートから輸送するための内部熱交換器流体流路３６４を画定し、第１弾性圧縮性マニホールド固定部３５２及び第２弾性圧縮性マニホールド固定部３５４を有する。図３３及び図３５に示すように、一実施形態例では、第１固定部３５２は、軸方向に延在する下側又は第１環状壁３５７を有し、環状壁３５７は、熱交換器プレート３０６（３）の上側プレート部材３２０の流出開口部３２８内で接続されている下側端部を有する。第１固定部３５２はまた、結合部３５６において第２固定部３５４の下端と結合する、軸方向に延在した上側又は第２環状壁３６０を有する。第２環状壁３６０は、第１環状壁３５７よりも大きな直径を有し、第２環状壁３６０の下端及び第１環状壁３５７の上端は、半径方向に延在する一体化された環状肩部３５８によって結合される。
【００７１】
同様に、第２固定部３５４は、軸方向に延在する上側又は第１環状壁３５７を有し、第１環状壁は、熱交換器プレート３０６（２）の下側プレート部材３１８の流出開口部３２８内に接続される上端を有する。第２固定部３５４はまた、結合部３５６において第１固定部３５２の上端と結合する、軸方向に延在した下側又は第２環状壁３６０を有する。第２環状壁３６０は、第１環状壁３５７よりも大きな直径を有し、第２環状壁３６０の下端及び第１環状壁３５７の上端は、半径方向に延在する一体化された環状肩部３５８によって結合される。
【００７２】
一実施形態例では、第１固定部３５２及び第２固定部３５４はそれぞれ、図面に示される形状を提供するべく深絞りされて形成された金属材料の１つのピース（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金又はステンレス鋼）から形成される。一実施形態例では、金属は、第１固定部３５２及び第２固定部３５４の肩部３５８において、第１環状壁３５７よりも薄く形成されており、第１固定部３５２及び第２固定部３５４にそれぞれ一定の弾性を有する圧砕性又は圧縮性を付与している。この様子は、図３３及び図３４では、点線３６２及び３６３で示されており、点線３６２は、肩部３５８の圧縮後位置を示しており、点線３６３は、熱交換器プレート３０６（２）及び３０６（３）の圧縮後位置を示している。
【００７３】
一実施形態例において、熱交換器プレート３０６は、上側プレート部材３２０に接続された１対の第１固定部３５２（流出開口部３２８に１つ及び流入開口部３２６に１つ）、及び、下側プレート部材３１８に接続された一対の第２固定部３５４（流出開口部３２８に１つ及び流入開口部３２６に１つ）と、予備組み立てされる。予備組み立てされた熱交換器プレート３０６は、ろう付けされ、ろう付けされたプレート３０６は、必要に応じて、漏出がないか試験される。熱交換器プレート３０６（１）−３０６（Ｎ）は、重ねて組み立てられて、予備組み立てされた熱交換器３０２'が形成され、結合固定部３５２、３５４の間の結合部３５６がろう付けされる。予備組み立てされた熱交換器３０２'は、図３３に示すようなプレート間分離距離Ｈ１を有し、（Ｈ１より小さな高さを有する）電池モジュール３０４が、熱交換器プレート３０６間でインタリーブされる。電池モジュール３０４が挿入された後、熱交換器３０２'は、図３３に示すように高さＨ２へと圧縮されて、電池モジュール３０４が、両側において、挟まれた熱交換器プレート３０６と熱的に接触する。
【００７４】
図２６を参照して上記で説明したように、少なくとも幾つかの実施形態例では、第１調整部３５２及び第２調整部３５４はスナップスルー効果を有し、初期撓み範囲では、図３３及び図３４で実線で示された位置（プレート間分離Ｈ１に対応する）に向かって第１及び第２調整部３５２、３５４はバイアスされる、そして、撓みの程度が閾値を超えると、第１及び第２調整部３５２、３５４は、点線３６２で示された位置（プレート間分離Ｈ２に対応する）に向かってバイアスされる。ある例では、撓みの程度が閾値に達すると、調整部３５２、３５４は、対向するプレート３０６を、実際の組み立て後分離距離Ｈ２よりも小さいプレート間分離距離へとバイアスして、プレート３０６は、電池モジュール３０４の対向する面をしっかりと挟扼して、電池ユニット３００の通常作動温度の範囲において電池モジュールとの熱的接触が保たれるようにしている。
【００７５】
図３４の（Ｂ）には、結合部３５６において、第１調整部３５２と第２調整部３５４との間に設けることができる機械的結合部の一例が示されており、図３４の（Ａ）には、第１調整部３５２と第２調整部３５４との間、及び、対応するプレート３０６に設けることができる機械的結合部の一例が示されている。図３４の（Ｂ）に示す一例では、第２調整部３５４の下端が、第１調整部３５２の上端に受容されて、重複結合部を形成している。図３４の（Ａ）に示す例では、軸方向フランジ３６４が、開口部３２８の周りに設けられて、プレートと、第１調整部３５２又は第２調整部３５４との間の重複結合部を提供してもよい。図３５に示すように、ある実施形態例では、リブ３６６を調整部３５２、３５４の第１環状壁３５７に設けて、開口部３２８付近でプレート３０６と結合させてもよい。また、ある例では、開口部に挿入される調整部３５２、３５４の端部３６８は、拡張される、加締める又は重ねられて、ろう付け前プレートとの機械的結合を提供してもよい。
【００７６】
図３６Ａ、図３６Ｂ及び図３６Ｃは、図３３の熱交換器に適用可能な２つのピースからなる適合マニホールドコネクタの更なる実施形態を示した図であり、図３６Ａは上面図、図３６Ｂは図３６Ａの線Ａ−Ａに沿った断面図、図３６Ｃは斜視図である。調整部３７０は、調整部３７０の半径方向に延在する肩部３５８が、調整部３７０の環状壁の間の遷移において弱い領域が設けられるように弓型形状を有する点を除いて、第１調整部３５２及び第２調整部３５４と実質的に同一である。ある実施形態では、この弱い領域を設けることにより、調整部３７０を圧縮位置又は圧砕位置へと動かすのに必要となる圧縮力を低減させることができる。
【００７７】
図３７は、図３３の熱交換器に適用可能な２つのピースからなる適合マニホールドコネクタ３８０の更なる実施形態を示した断面図である。マニホールドコネクタ３８０は、２つの調整部３８２及び３８４を有し、調整部３８２及び３８５がそれぞれ反対に設けられて、調整部の直径の大きい領域が対応するプレート３０６と結合され、調整部の直径の小さな領域同士が接続されて、コネクタ３５０の中央部分の膨らみに対応するような砂時計形状のコネクタ３８０となっている以外は、コネクタ３５０と同様な構成を有する。
【００７８】
上記では、熱交換器マニホールド３１４、３１６、４１４、４１６は、は、熱交換器プレート３０６、４０６を通過する並行な熱交換器流れが同じ方向に発生する専用流入又は流出マニホールドとして説明されたが、熱交換器流体をマニホールド３１４、３１６、４１４、４１６を介して様々な異なる経路の構成を通過させるのに、マニホールドの一方又は両方の対応する長さに沿って流路に障害を設けることを含む、流体回路を使用することもできることは明らかである。
【００７９】
図２２から図３７の実施形態において、電池ユニットが、熱交換器プレートでインタリーブされる電池モジュールから形成される。少なくとも幾つかの例において、電池モジュールが、予備組み立て熱交換器に挿入されて、熱交換器プレート間の間隔が、許容差範囲で電池モジュールを収容する寸法を有する。電池モジュールの挿入後は、熱交換器に対する圧縮動作又は段階は、熱交換器プレートと電池モジュールとの間の良好な接触を確実にする。少なくとも一部の実施形態において、図２２から図２６及び図３２Ａから図３７の圧縮可能マニホールド構成、及び、図２７から図３１の可撓性流入／流出プレート構成により、座屈のリスクを低減させるべく、プレートの対の限定された角運動ではなく、プレートの対を実質的に並行に移動させるのに使用される圧縮力を吸収する適合性を提供できる。
【００８０】
図１から図３７の実施形態で共通する特徴は、対応する熱交換器構造の領域に弾性を有する適合性により熱的接触が改善され、組み立ての後に電池モジュールと熱交換器モジュールとの間の良好な熱的接触を提供できることである。少なくとも一部の実施形態において、図１から図３７の熱交換器の適合領域は、熱交換器の一部が電池モジュール間に位置するといったように、少なくとも一時的に変位する。
【００８１】
上記した様々な実施形態は、例に過ぎず、本開示の範囲を限定することを意図していない。本明細書に説明された様々なイノベーションの変形例が当業者にとって明らかであり、このような変形例も本開示の範囲に含まれることを意図している。特に、上記の実施形態の１以上からの特徴を選び採用して、上記では明記しなかった特徴のサブコンビネーションからなる別の実施形態を形成してもよい。更に、上記の実施形態の１以上からの特徴を選択して組み合わせて、上記で明記されていない特徴の組み合わせからなる別の実施形態を生成してもよい。このような組み合わせ及びサブコンビネーションに適した特徴は、当業者であれば本開示全体を読むことにより理解できる。また、本明細書に記載される特徴及び特許請求の範囲は、当技術分野における全ての好適な変更を範囲に含むことを意図している。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６（Ａ）】
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【図２６（Ｂ）】
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【図２６（Ｃ）】
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【図２６（Ｄ）】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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