(57)【要約】【課題】筐体の下部の給気口と上部の排気口との間の温度ばらつきを小さく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、第１側面、第２側面、第１仕切り板、第２仕切り板、支持部材、発熱モジュールを備える。第１側面は下部に給気口が設けられている。第２側面は第１側面に対向して配置され、上部に排気口が設けられている。第１仕切り板は給気口の上に設けられ、給気口から吸気されたエアを上方へ送るための開口を有する。第２仕切り板は排気口の下に設けられ、下方からのエアを排気口へ送るための開口を有する。支持部材は第１仕切り板と第２仕切り板との間に、高さ方向に所定間隔で配置されている。発熱モジュールはモジュールの一端から第１側面までの第１の幅よりもモジュールの他端から第２側面までの第２の幅を広くして各段の支持部材に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に給気口が設けられた第１側面と、
前記第１側面に対向して配置され、上部に排気口が設けられた第２側面と、
前記給気口の上に設けられ、前記給気口から吸気されたエアを上方へ送るための開口を有する第１仕切り板と、
前記排気口の下に設けられ、下方からのエアを前記排気口へ送るための開口を有する第２仕切り板と、
前記第１仕切り板と前記第２仕切り板との間に、高さ方向に所定間隔で配置された支持部材と、
モジュールの一端から前記第１側面までの第１の幅よりもモジュールの他端から前記第２側面までの第２の幅を広くして各段の前記支持部材に固定された発熱モジュールと
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間に配置された中央ガイド板を備える請求項１に記載の発熱体収容装置。
【請求項３】
前記給気口に配置された給気ファンを備える請求項１または２いずれかに記載の発熱体収容装置。
【請求項４】
前記排気口に配置された排気ファンを備える請求項１または２いずれかに記載の発熱体収容装置。
【請求項５】
前記給気口に配置された給気ファンと前記排気口に配置された排気ファンとを備える請求項１または２いずれかに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装置は発熱体であり、蓄電容量の増加に伴い発熱量も増すことから、発熱体を収容する発熱体収容装置の冷却効率を向上することが望まれている。
【０００３】
一般に、発熱体を収容する発熱体収容装置の筐体は、下部に給気口を配置し上部に排気口を配置し、給気口と排気口との間に多段に積層した蓄電モジュールを配置する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、従来の発熱体収容装置の筐体冷却構造の場合、給気口から導入したエアが多段に積層した蓄電モジュールの隙間を下から順に通過する間に暖められ、また各モジュールの位置でエアが対流するため、下部の蓄電モジュールの位置と上部の蓄電モジュールの位置とでは温度差（温度ばらつき）が大きくなるというという問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、筐体の下部の給気口と上部の排気口との間の温度差（温度ばらつき）を小さく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、第１側面、第２側面、第１仕切り板、第２仕切り板、支持部材、発熱モジュールを備える。第１側面は下部に給気口が設けられている。第２側面は第１側面に対向して配置され、上部に排気口が設けられている。第１仕切り板は給気口の上に設けられ、給気口から吸気されたエアを上方へ送るための開口を有する。第２仕切り板は排気口の下に設けられ、下方からのエアを排気口へ送るための開口を有する。支持部材は第１仕切り板と第２仕切り板との間に、高さ方向に所定間隔で配置されている。発熱モジュールはモジュールの一端から第１側面までの第１の幅よりもモジュールの他端から第２側面までの第２の幅を広くして各段の支持部材に固定されている。
【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）は図１（Ａ）の蓄電装置をＢ方向から見た側部断面図である。
【図２】蓄電装置における温度ばらつきを説明するための図である。
【図３】（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）は図３（Ａ）の蓄電装置をＢ方向から見た側部断面図である。
【図４】（Ａ）は第３実施形態の蓄電装置の構成を示す正面断面図である。        （Ｂ）は図４（Ａ）の蓄電装置をＢ方向から見た側部断面図である。
【図５】（Ａ）は第４実施形態の蓄電装置の構成を示す正面断面図である。        （Ｂ）は図５（Ａ）の蓄電装置をＢ方向から見た側部断面図である。
【図６】（Ａ）は第５実施形態の蓄電装置の構成を示す正面断面図である。        （Ｂ）は図６（Ａ）の蓄電装置をＢ方向から見た側部断面図である。
【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、発熱体群としてのバッテリ群が収容（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を複数、多段に配置するように支持（固定）するステーなどの支持部材１１と、第１仕切り板としての上部ガイド板１２と、第２仕切り板として下部ガイド板１３と、これら部材を収容する筐体１とを備える。つまりこの蓄電装置は発熱体を収容する装置である。
【００１０】
個々（上下）のモジュールケース２間には、通気できるように一定の間隔が設けられている。モジュールケース２は最下段のものを最下段モジュールケース２ａといい、最上段のものを最上段モジュールケース２ｚという。
【００１１】
モジュールケース２には、複数のバッテリ３が厚さ方向に列設されておりバッテリ群４とされている。バッテリ３は略直方体の形状をなす発熱体であり、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。
【００１２】
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，第１側面としての前側面１ｄ，第２側面としての後側面１ｅとで構成されている。前側面１ｄは後側面１ｅと対向して配置されている。
【００１３】
筐体１の下部、より詳細には前側面１ｄの底部には、給気口５が設けられている。筐体１の上部、より詳細には後側面１ｅの上部には、排気口６が設けられている。
【００１４】
上部ガイド板１２は給気口５の上に設けられている。上部ガイド板１２は給気口５から吸気されたエアを上方へ送るための開口１２ａを有する。開口１２ａは後側面１ｅに近い側に設けられている。
【００１５】
下部ガイド板１３は排気口６の下に設けられている。下部ガイド板１３は下方からのエアを排気口６へ送るための開口１３ａを有する。開口１３ａは前側面１ｄに近い側に設けられている。
【００１６】
支持部材１１は上部ガイド板１２と下部ガイド板１３との間に高さ方向に所定間隔で側面１ｃに配置（固定）されている。
【００１７】
モジュールケース２はモジュール前面（一端）から前側面１ｄまでの給気流路幅（第１の幅）Ｗ１（距離）よりもモジュール後面（他端）から後側面１ｅまでの排気流路幅（第２の幅）Ｗ２（距離）を広くして各段の支持部材１１に固定されている。
【００１８】
この第１実施形態の蓄電装置の作用を説明する。  
この第１実施形態では、筐体１の下部に給気口５を配置し、また筐体１の上部で給気口５と反対側の後側面１ｅに排気口６を配置し、最上段モジュールケース２ｚの上方に、排気口６側を開口した上部ガイド板１２と、最下段モジュールケース２ａの下方に、給気口５側を開口した下部ガイド板１３を設け、モジュールケース２の後面と筐体１の排気口６側の後側面１ｅとの距離である排気流路幅Ｗ２を、モジュールケース２の前面と筐体１の給気口５側の前側面１ｄとの距離である吸気流路幅Ｗ１よりも広くしている。
【００１９】
このため、排気口６側の鉛直方向流路の通風抵抗は、給気口５側の鉛直方向流路よりも小さくなり、水平方向経路を通じて排気口６側の鉛直方向流路へより多くのエアが流れるようになる。
【００２０】
（エアの流れ）
筐体１の前側面１ｄ下部の給気口５から筐体１内に給気されたエアは、開口１３ａを通り、前側面１ｄ（給気口５側）の鉛直方向流路と最下段モジュールケース２ａの底面と下部ガイド板１３で挟まれた水平方向流路に分岐し上方と後方へ流れる。水平方向流路をエアが通る際に最下段モジュールケース２ａの底面が冷却される。その後、エアは後側面１ｅ側（排気口６側）へ抜けて後部の鉛直方向流路を通じて上方へ上り排気口６から排気される。
【００２１】
また、前側面１ｄ（給気口５側）の鉛直方向流路を通るエアは、各段のモジュールケース２の位置で上方へのものとモジュールケース２間の流路である水平方向流路へのものに分流する。水平方向流路を通ったエアは後方へ流れ、排気口６側の鉛直方向流路に出ると、その流路に沿って上昇し、排気口６から排気される。
【００２２】
各段のモジュールケース２からの放熱によりエアの温度が高くなった場合、排気口６側の鉛直方向流路の煙突効果が上がり、エアは各モジュールケース２間の水平方向流路を通り後側面１ｅ側へ抜けて後部の鉛直方向流路に沿って上昇し排気口６へスムーズに流れるようになる。
【００２３】
給気口５側の鉛直方向流路の上流側および下流側は、殆ど給気と同じ温度であるため各モジュールケース２間では、水平方向流路へ流入する空気に温度差が殆どなくなる。
【００２４】
したがって各段のモジュールケース２は殆ど等温の空気で冷却され、上段のモジュールケース２ほど高い温度の空気で冷却されるという従来例のようなことがなくなり、モジュールケース２の高さ位置よる温度ばらつきが従来よりも小さくなる。
【００２５】
図２に排気流路幅とモジュールケース２（ケース内部の発熱体群４）の温度上昇との関係（吸気流路幅Ｗ１を５０ｍｍに固定し排気流路幅Ｗ２を５０ｍｍ，７０ｍｍ，１４０ｍｍに変えた場合）を示す。
【００２６】
図２に示すように、固定幅の吸気流路幅Ｗ１に対し排気流路幅Ｗ２を広くするにつれて、モジュールケース２の最大温度上昇、高さ位置よる温度ばらつきが共に小さくなる傾向があることが判る。
【００２７】
このようにこの第１実施形態によれば、モジュールケース２の前面（モジュールケース２の一端）から前側面１ｄまでの吸気流路幅Ｗ１よりもモジュールケース２の後面（モジュールケース２の他端）から後側面１ｅまでの排気流路幅Ｗ２を広くするように各段のモジュールケース２を配置したので、排気口６側の鉛直方向流路の通風抵抗が給気口５側の鉛直方向流路よりも小さくなり、モジュールケース２間の水平方向流路を通じて排気口６側の鉛直方向流路へより多くのエアが流れるようになる。
【００２８】
この結果、給気口５より筐体１内に給気した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、筐体１内における各段のモジュールケース２の温度差（温度ばらつき）を小さくすることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
続いて、図３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。
【００３０】
図３に示すように、第２実施形態の蓄電装置は、モジュールケース２ａ，２ｂ間およびモジュールケース２ｂ，２ｚ間にケース間を仕切るための中央ガイド板８を配置している。中央ガイド板８は下側のモジュールケース、例えばモジュールケース２ａの上面からの放熱で昇温したエアとその上側のモジュールケース２ｂの下面を冷却するエアとが混合しないように仕切ることで、エアの流路を上側流路と下側流路に分けるためのものである。
【００３１】
これによりモジュールケース２ｂの上側流路とモジュールケース２ａの下側流路に分けて流入した低温のエアで各モジュールケース２ａ，２ｂを冷却することができる。
【００３２】
例えばモジュールケース２ａの上面からの放熱で昇温した空気は中央ガイド板８で仕切られるためその上のモジュールケース２ｂの下面を冷却する空気と混合することはない。
【００３３】
このようにこの第２実施形態によれば、上下に隣接するモジュールケース２ａ，ｂ間に中央ガイド板８を設けたことにより、下段のモジュールケース２ａによって昇温したエアの影響をその上段のモジュールケース２ｂが受けることはなく各段のモジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚを冷却することができる。したがってモジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの高さ位置よる温度ばらつきを第１実施形態よりも小さくできる。
【００３４】
なお下側のモジュールケース２ａの上面からの放熱で昇温したエアと上側のモジュールケース２ｂの下面を冷却するエアとが混合しないよう中央ガイド板８の幅は、モジュールケース２ａ，２ｂの幅に対し給気側および排気側それぞれの側に突出するよう広くする方がよい。
【００３５】
（第３実施形態）
続いて、図４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２実施形態（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。
【００３６】
図４に示すように、第３実施形態の蓄電装置は、第２実施形態（図３）の構成にさらに給気ファン１０を増設（追加）したものである。下部ガイド板１３の開口１３ａ端には、底面１ｂに向けて仕切り板１４が設けられており、仕切り板１４によりエアが上方へ流れるよう導かれている。給気ファン１０は仕切り板１４と前側面１ｄ間に設けられている。つまり給気ファン１０は給気口５の開口方向と直交する開口１３ａの位置に配置されている。
【００３７】
このように給気ファン１０を設けたことで、各モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上側流路および下側流路に流入するエアの流速が著しく早くなり、熱伝達率を高めることができるので、モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納されたバッテリ３の温度上昇を全体的に大幅に下けることができる。
【００３８】
なお、この場合、排気口６は筐体１の上部に限らず、給気口５が設けられている前側面１ｄと対向する後側面１ｅの略全面または筐体１の頂部（角部）に設けてもよい。
【００３９】
このようにこの第３実施形態によれば、第２実施形態の構成にさらに給気ファン１０を増設（追加）したことで、各モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上側流路および下側流路に流入するエアの流速が著しく早くなり、モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納されたバッテリ３の温度上昇を全体的に下げることができる。
【００４０】
またモジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚ（発熱体群４）の高さ位置よる温度ばらつきを第２実施形態よりもさらに小さくできる。
【００４１】
（第４実施形態）
続いて、図５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乃至３実施形態（図３，４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。
【００４２】
図５に示すように、第４実施形態の蓄電装置は、第２実施形態の構成にさらに排気ファン７を増設（追加）したものである。排気ファン７は排気口６に設けられている。排気ファン７はモジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上部ガイド板１２、中央ガイド板８、下部ガイド板１３で仕切られた上側流路および下側流路に流入するエアの流速を高めるものである。
【００４３】
このように排気ファン７を設けたことで、各モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上側流路および下側流路に流入するエアの流速が著しく早くなり熱伝達率が高くなり、発熱体群の温度上昇を全体的に大幅に下げることができる。
【００４４】
またモジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納された発熱体群４の高さ位置よる温度ばらつきを第２実施形態よりもさらに小さくできる。
【００４５】
なお、この場合、排気口６および排気ファン７は筐体１の頂部（角部）に開口を上向きにして配置してもよく、また給気口５は排気口６と対向する前側面１ｄの略全面に設けてもよい。
【００４６】
このようにこの第４実施形態によれば、第３実施形態の構成にさらに排気ファン７を増設（追加）したことで、各モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上側流路および下側流路に流入するエアの流速が著しく早くなり、モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの温度上昇を全体的に下げることができ、モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納された発熱体群４の高さ位置よる温度ばらつきを第２実施形態よりもさらに小さくできる。
【００４７】
（第５実施形態）
続いて、図６を参照して第５実施形態の蓄電装置について説明する。なお上記第１乃至４実施形態（図３，４，５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。
【００４８】
図６に示すように、第５実施形態の蓄電装置は、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたものであり、第２実施形態の構成（図３の構成）に、給気ファン１０（図４の構成）および排気ファン７（図５の構成）を増設（追加）したものである。
【００４９】
このように給気ファン１０および排気ファン７を設けたことで、各モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上側流路および下側流路に流入するエアの流速が著しく早くなり熱伝達率が高くなり、発熱体群４の温度上昇を全体的に大幅に下げることができる。
【００５０】
またモジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納された発熱体群４の高さ位置よる温度ばらつきを第３実施形態および第４実施形態よりもさらに小さくできる。
【００５１】
このようにこの第５実施形態によれば、第２実施形態の構成にさらに給気ファン１０および排気ファン７を増設（追加）したことで、各モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの上側流路および下側流路に流入するエアの流速が著しく早くなり、モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納されたバッテリ３の温度上昇を全体的に下げることができ、モジュールケース２ａ，２ｂ，２ｚの中に格納された発熱体群４の高さ位置よる温度ばらつきを第３実施形態および第４実施形態よりもさらに小さくできる。
【００５２】
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。
上記実施形態では、モジュールケースを３段にした例を示したが、モジュールケースの段数は３段に限定されるものではなく、５段、８段、１０段などであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…筐体、１ａ…上面、１ｂ…底面、１ｃ…側面、１ｄ…前側面、１ｅ…後側面、２，２ａ，２ｂ，２ｚ…モジュールケース、３…バッテリ、４…バッテリ群、５…給気口、６…排気口、７…排気ファン、８…中央部ガイド板、１０…吸気ファン、１２…上部ガイド板、１３…下部ガイド板、１４…仕切り板。
【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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