(57)【要約】  熱伝達効率と温調性能の均一性に優れ、質量と消費電力の増大化を防止できるバッテリ温調装置及びバッテリ温調システムを提供する。  バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、該熱伝導部材の他方の端部にて熱的に接続されたコンデンサのフィン及び／またはエバポレータと、を備えたバッテリ温調装置及びバッテリ温調システム。
2016133145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、を備え、
該熱伝導部材の他方の端部にコンデンサのフィンまたはエバポレータが熱的に接続されたバッテリ温調装置。
【請求項２】
バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材と、を備え、
前記第１の熱伝導部材の他方の端部がコンデンサのフィンに熱的に接続され、前記第２の熱伝導部材の他方の端部がエバポレータに熱的に接続されたバッテリ温調装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材が、ヒートパイプである請求項１または２に記載のバッテリ温調装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材の他方の端部が、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータと着脱可能である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ温調装置。
【請求項５】
前記エバポレータ及び／またはコンデンサが、ヒートポンプ機構を形成している請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバッテリ温調装置。
【請求項６】
前記エバポレータ及び／またはコンデンサが、流体の流れる流路に配置され、該流路が、該エバポレータ及び／またはコンデンサの、該流体の流れの下流側の位置において、複数の経路に分岐されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバッテリ温調装置。
【請求項７】
前記経路の少なくとも１つが、前記エバポレータ及び／またはコンデンサの、前記流体の流れの上流側の位置において前記流路と接続されることにより、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されている請求項６に記載のバッテリ温調装置。
【請求項８】
前記循環経路が、前記経路の選択手段として弁機構を備える請求項６または７に記載のバッテリ温調装置。
【請求項９】
前記経路の少なくとも１つが、前記エバポレータ及び／またはコンデンサの、前記流体の流れの上流側の位置において前記流路と接続されることにより、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されているバッテリ温調装置であって、自動車に搭載され、前記流体の流れが気流である請求項５乃至８のいずれか１項に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１０】
前記循環経路が、前記自動車のエンジンルーム内及びキャビン内を経由しない請求項９に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１１】
前記気流を生成するためのファンが、設けられている請求項９または１０に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１２】
前記気流が、自動車の走行風に由来する請求項９または１０に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１３】
バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、該熱伝導部材の他方の端部にて熱的に接続されたコンデンサのフィン及び／またはエバポレータと、を備えたバッテリ温調システムであって、
前記バッテリを冷却する場合、前記バッテリの熱を前記熱伝導部材で前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータへ輸送するバッテリ温調システム。
【請求項１４】
他の熱伝導部材を更に備え、
前記他の熱伝導部材の一方の端部は、前記バッテリと熱的に接続され、前記他の熱伝導部材の他方の端部は、発熱部と熱的に接続され、
前記バッテリを加熱する場合、前記発熱部の熱を前記他の熱伝導部材で前記バッテリへ輸送する請求項１３に記載のバッテリ温調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導部材を用いて、バッテリから発せられる熱をコンデンサのフィン及び／またはエバポレータへ輸送するバッテリ温調装置及びバッテリ温調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッテリ温調システムとしては、車両に設置され走行に用いられるバッテリと、車室内空調用と別に設けられ、バッテリへの送風を発生させるブロワファンと、車室内空調用と別に設けられ、内部を流れる冷媒とバッテリへ送る、送風との熱交換により送風を冷却する熱交換器を備え、熱交換器であるエバポレータは、冷媒を車室内空調と共用するようにしたシステムが提案されている（特許文献１）。【０００３】
しかし、特許文献１では、冷媒にて冷却した空気をバッテリに供給することでバッテリの冷却を行っているが、空気を介しているため熱伝達効率が十分ではないという問題があった。さらに、特許文献１では、空気の流れを均一にすることが困難であることから、空気の経路の違い（例えば、空気の流れの上流側と下流側の違い）によって、バッテリを構成する個々のバッテリセルに供給される空気の温度が変わってしまうので、バッテリの冷却に時間を要し、かつバッテリセルの温度にばらつきが生じてしまうという問題もあった。【０００４】
また、他のバッテリ温調システムとして、バッテリモジュールにヒートパイプを接触させ、他端をヒートシンクに接続し、バッテリで発生した熱をヒートシンクへ輸送するよう構成するとともに、ヒートシンク内部にはパラフィンなどの蓄熱材を包含しているとともに、蓄熱材内部を貫通する冷却水通路と、冷却水通路と接続した冷却水配管と電動ポンプとラジエータとを備える構成とするシステムが提案されている（特許文献２）。【０００５】
しかし、特許文献２では、冷却水配管にヒートパイプを介してバッテリモジュールを冷却しているが、水冷式のシステムでは、質量が重いので、車両の走行距離が短くなってしまうという問題があった。また、水流を生成するために必須となる電動ポンプは消費電力が大きいので、この点からも、車両の走行距離が短くなってしまうという問題があった。【０００６】
また、車両用の冷却装置として、同一の冷却系コア部を経由する少なくとも２つ以上の冷媒流路パイプを貫通するようになっている１つ以上のヒートパイプが装着された車両用冷却装置が提案されている（特許文献３）。【０００７】
しかし、特許文献３の、同一の冷却系コア部を設置して冷却するシステムでは、車両の質量や冷媒を冷却するための消費電力が増してしまうので、やはり、車両の走行距離が短くなってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２００８／０２６３８６号公報
【特許文献２】特開平１１−２０４１５１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、熱伝達効率と温調性能の均一性に優れ、質量と消費電力の増大化を防止できるバッテリ温調装置及びバッテリ温調システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様は、バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、を備え、該熱伝導部材の他方の端部にコンデンサのフィンまたはエバポレータが熱的に接続されたバッテリ温調装置である。【００１１】
上記態様では、熱伝導部材を介して、バッテリとコンデンサのフィンまたはエバポレータが熱的に接続されている。バッテリとエバポレータが熱的に接続されることでバッテリを冷却する場合には、バッテリから発せられた熱が、バッテリから熱伝導部材の一方の端部へ熱輸送され、熱伝導部材の一方の端部へ輸送された熱は、熱伝導部材の一方の端部から他方の端部へ輸送される。熱伝導部材の他方の端部へ輸送された熱は、熱伝導部材の他方の端部から熱伝導部材の他方の端部と熱的に接続されたエバポレータへ輸送される。エバポレータへ輸送された熱は、エバポレータから外部へ放出される。【００１２】
一方、バッテリとコンデンサが熱的に接続されることで、バッテリを冷却する場合には、コンデンサから発せられた熱が、コンデンサから熱伝導部材の他方の端部へ熱輸送されるのを防止するために、コンデンサのフィンに熱伝導部材の他方の端部を熱的に接続することとなる。これにより、上記したバッテリとエバポレータが熱的に接続されることによるバッテリの冷却作用と同様の作用にてバッテリを冷却することができる。【００１３】
上記態様のうち、バッテリをエバポレータのみで冷却する場合の構成は、熱伝導部材がコンデンサのフィンとは熱的に接続されずにエバポレータと熱的に接続される。バッテリをコンデンサのフィンのみで冷却する場合の構成は、熱伝導部材がエバポレータとは熱的に接続されずにコンデンサのフィンと熱的に接続される。上記各種態様は、バッテリ温調システムの使用状況に応じて適宜選択できる。【００１４】
本発明の態様は、バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材と、を備え、前記第１の熱伝導部材の他方の端部がコンデンサのフィンに熱的に接続され、前記第２の熱伝導部材の他方の端部がエバポレータに熱的に接続されたバッテリ温調装置である。【００１５】
バッテリとエバポレータ及びコンデンサのフィンとが熱伝導部材を介して熱的に接続されている構成としては、複数の熱伝導部材を用意し、少なくとも１つの熱伝導部材がコンデンサのフィンとは熱的に接続されずにエバポレータと熱的に接続され、かつ他の熱伝導部材がエバポレータとは熱的に接続されずにコンデンサのフィンと熱的に接続される態様が挙げられる。【００１６】
本発明の態様は、前記熱伝導部材が、ヒートパイプであるバッテリ温調装置である。【００１７】
本発明の態様は、前記熱伝導部材の他方の端部が、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータと着脱可能であるバッテリ温調装置である。【００１８】
本発明の態様は、前記エバポレータ及び／またはコンデンサが、ヒートポンプ機構を形成しているバッテリ温調装置である。【００１９】
本発明の態様は、前記エバポレータ及び／またはコンデンサが、流体の流れる流路に配置され、該流路が、該エバポレータ及び／またはコンデンサの、該流体の流れの下流側の位置において、複数の経路に分岐されているバッテリ温調装置である。【００２０】
本発明の態様は、前記経路の少なくとも１つが、前記エバポレータ及び／またはコンデンサの、前記流体の流れの上流側の位置において前記流路と接続されることにより、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されているバッテリ温調システムである。上記態様では、エバポレータ及び／またはコンデンサの下流側へ達した流体は、該下流側から循環経路を介してエバポレータ及び／またはコンデンサの上流側へ返送される。【００２１】
本発明の態様は、前記循環経路が、前記経路の選択手段として弁機構を備えるバッテリ温調装置である。【００２２】
本発明の態様は、前記経路の少なくとも１つが、前記エバポレータ及び／またはコンデンサの、前記流体の流れの上流側の位置において前記流路と接続されることにより、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されているバッテリ温調装置であって、自動車に搭載され、前記流体の流れが気流であるバッテリ温調装置である。【００２３】
上記態様では、自動車のキャビンを空調する部品であるエバポレータ及び／または自動車のキャビンを空調する部品であるコンデンサのフィンに、熱伝導部材の他方の端部が熱的に接続されている。【００２４】
本発明の態様は、前記循環経路が、前記自動車のエンジンルーム内及びキャビン内を経由しないバッテリ温調装置である。【００２５】
本発明の態様は、前記気流を生成するためのファンが、設けられているバッテリ温調装置である。【００２６】
本発明の態様は、前記気流が、自動車の走行風に由来するバッテリ温調装置である。この態様では、気流の生成手段である上記ファンに代えて、気流を得るために走行風が利用されている。【００２７】
本発明の態様は、バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、該熱伝導部材の他方の端部にて熱的に接続されたコンデンサのフィン及び／またはエバポレータと、を備えたバッテリ温調システムであって、前記バッテリを冷却する場合、前記バッテリの熱を前記熱伝導部材で前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータへ輸送するバッテリ温調システムである。【００２８】
本発明の態様は、他の熱伝導部材を更に備え、前記他の熱伝導部材の一方の端部は、前記バッテリと熱的に接続され、前記他の熱伝導部材の他方の端部は、発熱部と熱的に接続され、前記バッテリを加熱する場合、前記発熱部の熱を前記他の熱伝導部材で前記バッテリへ輸送するバッテリ温調システムである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の態様によれば、熱伝導部材を介して、バッテリが既存のコンデンサのフィン及び／またはエバポレータと熱的に接続されているので、水冷式システムや冷媒を使用する必要がなく、質量と消費電力の増大化を防止できる。また、熱伝導部材を介してバッテリを温調するので、冷媒にて冷却した空気を使用する必要がなく、結果、優れた熱伝達効率と温調性能の均一性を得ることができる。また、熱伝導部材を介して、バッテリが既存のコンデンサのフィン及び／またはエバポレータと熱的に接続されていることにより、エバポレータやコンデンサが稼働していない（エアコンシステムが稼働していない）場合であっても、バッテリから発せられた熱が、バッテリよりも相対的に低温であるコンデンサのフィン及び／またはエバポレータへ輸送される。よって、バッテリの冷却のための消費電力を低減できる。【００３０】
また、本発明の態様によれば、熱伝導部材により各バッテリセルの熱を輸送するため、温調用の流体を流すためのバッテリセル間の隙間やダクトが不要となり、バッテリ容器の大きさを大幅に小さくすることができ、省スペース化に有利である。さらには、バッテリ容器の大きさを大幅に小さくすることができるので、同じスペースであれば、バッテリセル数を大幅に増加することができ、結果、充電容量の増大を実現することもできる。【００３１】
本発明の態様によれば、熱伝導部材がヒートパイプであることにより、熱伝導部材の熱輸送効率が向上するので、バッテリの温調効率がさらに向上する。また、ヒートパイプの内部は中空なので、バッテリ温調システムをより軽量化できる。【００３２】
本発明の態様によれば、熱伝導部材の他方の端部が、コンデンサのフィン及び／またはエバポレータと着脱可能であることにより、バッテリ温調システムの搬送性と取り付け性が向上する。【００３３】
本発明の態様によれば、エバポレータ及び／またはコンデンサの下流側において、流路が、複数の経路に分岐されていることにより、バッテリから発せられた熱がエバポレータ及び／またはコンデンサから所望の場所へ確実に輸送できる。【００３４】
本発明の態様によれば、自動車に搭載され、外部環境に対して閉鎖された循環経路を有するバッテリ温調システムであることにより、バッテリから発せられた熱が自動車のキャビンやエンジンルーム等の不所望な場所へ輸送されるのを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態例に係るバッテリ温調システムの斜視図である。
【図２】第１実施形態例に係るバッテリ温調システムのエバポレータの説明図である。
【図３】図２のエバポレータの部分拡大図である。
【図４】第２実施形態例に係るバッテリ温調システムの斜視図である。
【図５】第３実施形態例に係るバッテリ温調システムの斜視図である。
【図６】第３実施形態例に係るバッテリ温調システムのエバポレータの説明図である。
【図７】第４実施形態例に係るバッテリ温調システムの斜視図である。
【図８】第５実施形態例に係るバッテリ温調システムの斜視図である。
【図９】第５実施形態例に係るバッテリ温調システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に、本発明の第１実施形態例に係るバッテリ温調システムについて、図面を用いながら説明する。図１に示すように、第１実施形態例に係るバッテリ温調システム１は、複数のバッテリセル１２を備えたバッテリ１１と、バッテリ１１と一方の端部１４にて熱的に接続されたヒートパイプ１３と、ヒートパイプ１３の他方の端部１５と直接接することでヒートパイプ１３と熱的に接続されたエバポレータ（ヒートポンプの蒸発器）１６とを備えている。つまり、エバポレータ１６は、ヒートパイプ１３の他方の端部１５と直接接している。
【００３７】
バッテリ１１には、各バッテリセル１２の側面部と接した受熱プレート１０が備えられている。受熱プレート１０の表面部がバッテリセル１２の側面部と接することで、受熱プレート１０とバッテリセル１２が熱的に接続されている。また、ヒートパイプ１３の一方の端部１４が、受熱プレート１０の裏面部と直接接することで、受熱プレート１０と、ヒートパイプ１３の一方の端部１４が熱的に接続されている。従って、受熱プレート１０を介して、バッテリ１１とヒートパイプ１３が熱的に接続されている。
【００３８】
ヒートパイプ１３は、バッテリ１１及びエバポレータ１６との熱的接続性を向上させるために、バッテリ１１の受熱プレート１０との接触部及びエバポレータ１６との接触部、すなわち、一方の端部１４と他方の端部１５が、扁平状に加工されている。
【００３９】
図１に示すように、エバポレータ１６は、本体部１７と、液化した冷媒を本体部１７へ供給する供給用ヘッダー部１８と、本体部１７にて気化した冷媒を排出する排出用ヘッダー部１９とを備えている。冷媒は本体部１７にて気化することで本体部１７から熱を奪い、エバポレータ１６を冷却する。
【００４０】
図２、３に示すように、本体部１７は、冷媒（図中の矢印で示す。）の流路２０が複数（図２では１１個）設けられ、それぞれの流路２０の間にはコルゲート状の放熱フィン２１が配置されている。図２では１０個のコルゲート状の放熱フィン２１のそれぞれが、仕切り板２４によって仕切られることで、１１個の流路２０が形成されている。
【００４１】
供給用ヘッダー部１８には冷媒供給口２２が設けられており、冷媒供給口２２は、供給用ヘッダー部１８の内部空間を介して、本体部１７のそれぞれの流路２０の一方の開口部と連通している。また、排出用ヘッダー部１９には冷媒排出口２３が設けられており、冷媒排出口２３は、排出用ヘッダー部１９の内部空間を介して、本体部１７のそれぞれの流路２０の他方の開口部と連通している。従って、供給用ヘッダー部１８の冷媒供給口２２から供給された液体状の冷媒は、供給用ヘッダー部１８の内部空間を介して、本体部１７のそれぞれの流路２０（図２では１１個の流路２０）へ流入し、それぞれの流路２０の一方の開口部から他方の開口部へ流れる間に気化していく。流路２０にて冷媒が気化していくにあたり、流路２０の間に配置された放熱フィン２１（図２では１０個の放熱フィン２１）を介して、冷媒が本体部１７から熱を奪うことで、エバポレータ１６が冷却される。気化した冷媒はそれぞれの流路２０の他方の開口部から排出用ヘッダー部１９の内部空間を介して、冷媒排出口２３へ流され、冷媒排出口２３からエバポレータ１６外部へ放出される。
【００４２】
図１に示すように、第１実施形態例に係るバッテリ温調システム１では、エバポレータ１６の供給用ヘッダー部１８の外面に、ヒートパイプ１３の他方の端部１５が接触することで、ヒートパイプ１３とエバポレータ１６が熱的に接続されている。バッテリ温調システム１では、エバポレータ１６の供給用ヘッダー部１８と、ヒートパイプ１３の他方の端部１５との接触面積を増大させるために、ヒートパイプ１３は、ヒートパイプ１３の他方の端部１５近傍で曲げ加工され、Ｌ字状となっている。
【００４３】
上記の通り、冷媒によってエバポレータ１６が冷却されているので、バッテリ１１から発せられた熱はヒートパイプ１３によってエバポレータ１６へ輸送され、結果、バッテリが冷却される。また、エバポレータ１６が稼働していない場合でも、昇温したバッテリ１１から発せられた熱は、バッテリ１１よりも相対的に低温であるエバポレータ１６へ、ヒートパイプ１３によって輸送される。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態例に係るバッテリ温調システムについて、図面を用いながら説明する。なお、バッテリ温調システム１と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【００４５】
図４に示すように、第２実施形態例に係るバッテリ温調システム２では、バッテリ温調システム１のエバポレータ１６が２つ使用されている。すなわち、バッテリ温調システム２では、ヒートパイプ１３は、２つのエバポレータ１６、１６’と熱的に接続されている。
【００４６】
バッテリ温調システム２では、ヒートパイプ１３の他方の端部１５は、第１のエバポレータ１６の供給用ヘッダー部１８と熱的に接続されているだけでなく、第２のエバポレータ１６’の排出用ヘッダー部１９とも熱的に接続されている。具体的には、第１のエバポレータ１６の供給用ヘッダー部１８の外面に、ヒートパイプ１３の他方の端部１５の表面側が直接接することで、ヒートパイプ１３と第１のエバポレータ１６が熱的に接続され、第２のエバポレータ１６’の排出用ヘッダー部１９の外面に、ヒートパイプ１３の他方の端部１５の裏面側が直接接することで、ヒートパイプ１３と第２のエバポレータ１６’が熱的に接続されている。
【００４７】
バッテリ温調システム２では、ヒートパイプ１３の他方の端部１５が第１のエバポレータ１６と第２のエバポレータ１６’に挟持されることで、バッテリ１１に対する冷却性能がさらに向上する。
【００４８】
次に、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ温調システムについて、図面を用いながら説明する。なお、バッテリ温調システム１、２と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【００４９】
図５に示すように、第３実施形態例に係るバッテリ温調システム３では、エバポレータ３６に設けられた冷媒の流路３０にヒートパイプ１３の他方の端部１５が直接接している。バッテリ温調システム３では、１つの直線状のヒートパイプ１３を介して、１つのバッテリ１１と１つのエバポレータ３６が熱的に接続されている。
【００５０】
バッテリ温調システム３では、流路３０は、半円状に曲げられている曲げ部３１と直線部３２とを有した、波状に蛇行した形状である。流路３０が半円状に曲げられている曲げ部３１に、ヒートパイプ１３の他方の端部１５が曲げ部３１の内側から接している。流路３０は、波状に蛇行した２枚の仕切り板３４を対向させることにより、形成されている。バッテリ温調システム３では、流路３０に、複数（図５では１０個）の曲げ部３１が形成され、それに伴い直線部３２が複数（図５では１１個）形成されている。
【００５１】
図５、６に示すように、エバポレータ３６では、流路３０を形成する波状に蛇行した仕切り板３４の曲げ部３１以外の部位、すなわち、直線部３２に、コルゲート状の放熱フィン２１が複数（図５、６では１０個）配置されている。エバポレータ３６では、流路３０を形成する仕切り板３４の直線部３２がコルゲート状の放熱フィン２１と直接接することで、流路３０とコルゲート状の放熱フィン２１が熱的に接続されている。
【００５２】
また、図５に示すように、ヒートパイプ１３の他方の端部１５は、流路３０の曲げ部３１の形状に対応する形状となっている。すなわち、他方の端部１５の厚さ方向の形状が、半円形状であることで、ヒートパイプ１３と流路３０との熱的接続性が向上する構成となっている。
【００５３】
図６に示すように、エバポレータ３６では、波状に蛇行した流路３０の一方の端部に冷媒を流路３０に供給するための冷媒供給口３５と波状に蛇行した流路３０の他方の端部に冷媒を流路３０から排出するための冷媒排出口３７が形成されている。従って、冷媒供給口３５から流路３０内に供給された冷媒（図中の矢印で示す。）は、流路３０に沿って、１０個のコルゲート状の放熱フィン２１の間を縫うように流れていき、冷媒排出口３７からエバポレータ３６の外部へ排出される。
【００５４】
次に、本発明の第４実施形態例に係るバッテリ温調システムについて、図面を用いながら説明する。なお、バッテリ温調システム１、２、３と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【００５５】
図７に示すように、第４実施形態例に係るバッテリ温調システム４では、流路３０が半円状に曲げられている複数（図７では１０個）の曲げ部３１のうち、複数（図７では２個）の曲げ部３１に、それぞれ、１つの直線状のヒートパイプ１３が直接接している。バッテリ温調システム４でも、バッテリ温調システム３と同様に、流路３０が半円状に曲げられている曲げ部３１に、ヒートパイプ１３の他方の端部１５が曲げ部３１の内側から接している。また、バッテリ温調システム４でも、バッテリ温調システム３と同様に、それぞれのヒートパイプ１３に、１つのバッテリ１１が熱的に接続されている。
【００５６】
つまり、バッテリ温調システム４では、１つのエバポレータ３６に複数（図７では２つ）のバッテリ１１が熱的に接続されている。上記から、バッテリ温調システム４では、１つのエバポレータ３６にて、複数のバッテリ１１を同時に冷却できる。
【００５７】
次に、本発明の第５実施形態例に係るバッテリ温調システムについて、図面を用いながら説明する。なお、バッテリ温調システム１、２、３、４と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【００５８】
図８、９に示すように、第５実施形態例に係るバッテリ温調システム５では、第１実施形態例に係るバッテリ温調システム１にて使用したエバポレータ１６について、他方の端部１５近傍で曲げ加工され、Ｌ字状となっているヒートパイプ１３が、相互に隣接する流路２０−１と流路２０−２との間に熱的に接続された態様となっている。
【００５９】
バッテリ温調システム５のエバポレータ５６では、相互に隣接する流路２０−１と流路２０−２との間にヒートパイプ１３を熱的に接続させるために、複数（図８、９では１０個）のコルゲート状の放熱フィン２１のうち、流路２０−１と流路２０−２との間に配置されたコルゲート状の放熱フィン２１−１が、他のコルゲート状の放熱フィン２１よりも短尺化され、それによって生じた空間部５０に、ヒートパイプ１３の他方の端部１５の端面から曲げ加工された部位までの間が、流路２０に対して平行方向に挿入されている。
【００６０】
また、バッテリ温調システム５では、流路２０とヒートパイプ１３との熱的接続性をより向上させるために、空間部５０の形状に対応した外形状を有し、且つヒートパイプ１３の他方の端部１５の外形状に対応した内部空間の形状を有する金属ブロック５１（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等のブロック）を使用している。すなわち、金属ブロック５１の内部空間にヒートパイプ１３の他方の端部１５を嵌合することにより、金属ブロック５１の内面とヒートパイプ１３の他方の端部１５の外面が接して、金属ブロック５１とヒートパイプ１３の他方の端部１５が熱的に接続される。さらに、ヒートパイプ１３の他方の端部１５が嵌合された金属ブロック５１を空間部５０に嵌挿することにより、相互に隣接する流路２０−１、流路２０−２と金属ブロック５１の外面とが接して、相互に隣接する流路２０−１、流路２０−２と金属ブロック５１とが熱的に接続される。これにより、相互に隣接する流路２０−１と流路２０−２との間の部位に、金属ブロック５１を介してヒートパイプ１３の他方の端部１５が熱的に接続された状態となる。
【００６１】
バッテリ温調システム５では、金属ブロック５１を空間部５０に嵌挿することにより、ヒートパイプ１３の他方の端部１５がエバポレータ５６と熱的に接続された状態となるので、ヒートパイプ１３は、エバポレータ５６に対する着脱が容易かつ確実となる。
【００６２】
本発明のバッテリ温調システムで使用するヒートパイプ１３のコンテナの材質は、特に限定されず、銅、銅合金、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。また、ヒートパイプ１３の作動液としては、特に限定されず、例えば、水、アルコール、代替フロン等を挙げることができる。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態例に係るバッテリ温調システムについて、説明する。上記各実施形態例では、ヒートパイプ１３の他方の端部１５は、エバポレータ１６、３６、５６と熱的に接続されていたが、これに代えて、コンデンサ（ヒートポンプの凝縮器）と熱的に接続してもよい。
【００６４】
また、上記各実施形態例では、ヒートパイプ１３の他方の端部１５は、エバポレータ１６、３６、５６と熱的に接続されていたが、これに代えて、エバポレータ１６、３６、５６だけでなく、コンデンサのフィンとも熱的に接続してもよい。この場合、複数のヒートパイプを用意し、上記各実施形態例のように、少なくとも１つのヒートパイプ（第２のヒートパイプ）１３がコンデンサのフィンとは熱的に接続されずにエバポレータ１６、３６、５６と熱的に接続され、さらに、他のヒートパイプ（第１のヒートパイプ）がエバポレータ１６、３６、５６とは熱的に接続されずにコンデンサのフィンと熱的に接続された態様が挙げられる。
【００６５】
また、上記コンデンサは、例えば、自動車の冷暖房装置のように、エバポレータ１６、３６、５６とヒートポンプ機構を形成していてもよく、エバポレータ１６、３６、５６とヒートポンプ機構を形成していなくてもよい。また、上記各実施形態例では、熱輸送手段である熱伝導部材としてヒートパイプ１３を使用したが、熱伝導部材は、ヒートパイプ１３や、それに類する、部材の内部空間に作動液を有する構造体に限定されず、棒状、板状、パイプ状等の、金属（例えば、銅等）部材やグラファイトでもよい。必要な輸送熱量、輸送距離、コストなどの条件により、上記熱伝導部材は、適宜選択可能であり、また、複数種の熱伝導部材を、適宜、組み合わせてもよい。
【００６６】
また、上記各実施形態例では、ヒートパイプ１３の他方の端部１５は、エバポレータの、供給用ヘッダー部、排出用ヘッダー部または流路と直接接することで、エバポレータと熱的に接続されていたが、これに代えて、ヒートパイプ１３の他方の端部１５は、エバポレータ１６、３６、５６の放熱フィン部２１と接することで、エバポレータと熱的に接続されてもよい。
【００６７】
また、上記各実施形態例では、バッテリ１１とエバポレータ１６、３６、５６は１本のヒートパイプ１３を介して熱的に接続されていたが、これに代えて、ヒートパイプ１３よりも短いヒートパイプを複数用意し、この複数の短いヒートパイプを熱輸送方向に熱的に接続する態様としてもよい。複数の短いヒートパイプを熱輸送方向に熱的に接続することにより、より多くの熱量を輸送でき、また凍結した作動液の解凍をより確実に実施できる。
【００６８】
次に、上記各実施形態例で使用されるエバポレータの配置について以下に説明する。エバポレータは、例えば、流体の流れる流路に配置される。エバポレータが、例えば、自動車の冷暖房装置のエバポレータである場合には、車載空調のブロワファンにより生じる気流または車両走行時の走行風に由来する気流の流れる流路にエバポレータは配置されている。該流路が、該エバポレータの、該気流の下流側の位置において、複数の経路に分岐されていることにより、バッテリから発せられた熱を受熱した気流が、複数の経路のうちの特定の１つの経路へ流入することができる。上記構成によって、バッテリから発せられた熱を、特定の１つの経路を使用して、エバポレータから所望の適切な場所へ確実に逃がすことができる。すなわち、バッテリから発せられた熱は、自動車にとって不所望な場所（例えば、キャビンやエンジンルーム等）へ熱輸送されることを確実に防止できる。
【００６９】
また、上記した特定の１つの経路が、エバポレータの、前記気流の上流側の位置において、前記流路と接続された構成であることによって、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されていると、バッテリから発せられた熱が、エバポレータを介して不所望な場所へ輸送されるのを確実に防止できる。さらに、上記循環経路が、そもそも、不所望な場所を経由しない構成とすることにより、バッテリから発せられた熱が不所望な場所へ輸送されるのをより確実に防止できる。上記複数の経路の選択手段としては、例えば、弁機構を挙げることができる。
【００７０】
また、本発明のバッテリ温調システムのうち、複数のバッテリセルを有するバッテリと一方の端部において熱的に接続された熱伝導部材は、バッテリを冷却する作用だけでなく、バッテリを加熱する作用にも使用することができる。例えば、ヒートパイプ等の熱伝導部材の他方の端部を、コンデンサのフィン及び／またはエバポレータに代えて、発熱部と熱的に接続することにより、使用に適した温度よりも冷却された状態にあるバッテリを加熱して、使用に適した温度までバッテリを昇温させることができる。
【００７１】
また、熱伝導部材を複数用意し、少なくとも１つの熱伝導部材の他方の端部がコンデンサのフィンまたはエバポレータと熱的に接続され、他の熱伝導部材の他方の端部が発熱部と熱的に接続される態様としてもよい。上記態様により、使用に適した温度範囲にバッテリの温度を調整することがより容易となる。
【００７２】
上記発熱部としては、例えば、エンジンを有する自動車の場合には、エンジン冷却水の配管を挙げることができる。エンジン冷却水の配管については、例えば、別途、熱伝導部材の他方の端部と熱的に接続させるための分岐した配管を設け、該分岐部に、エンジン冷却水を流す配管を選択するためのバルブを設置する態様を挙げることができる。
【００７３】
上記態様では、バッテリを昇温させる必要がある場合には、エンジンにより加熱されたエンジン冷却水が分岐した配管（発熱部）へ流れるようにバルブを操作することにより、分岐した配管を流れるエンジン冷却水から熱伝導部材の他方の端部へ熱が輸送される。熱伝導部材の他方の端部へ輸送された熱は、熱伝導部材の他方の端部から一方の端部へ輸送される。熱伝導部材の一方の端部へ輸送された熱は、熱伝導部材の一方の端部から熱伝導部材の一方の端部と熱的に接続されたバッテリへ輸送される。バッテリへ輸送された熱がバッテリを加熱し、使用に適した温度までバッテリを昇温させる。
【００７４】
また、上記発熱部としては、例えば、電気自動車や燃料電池自動車の場合には、上記エンジンにより加熱されたエンジン冷却水の配管に代えて、ヒーターやコンデンサの配管を挙げることができる。
【００７５】
また、上記実施態様の例では、エバポレータは、車載空調用ブロワファンにより生じる気流または走行風を導入したことによる気流の流れる流路に配置されていたが、これに代えて、他の流体の流れる流路、例えば、極低温冷却用の液体窒素や液体ヘリウム、熱伝導率に優れた希ガス類、冷却水、冷却用有機溶剤等の流れる流路に、エバポレータを配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のバッテリ温調装置及びバッテリ温調システムは、熱伝達効率と温調性能の均一性に優れ、質量と消費電力の増大化を防止し、バッテリの小型化もしくは大容量化を実現できるので、例えば、自動車に搭載されたバッテリセルを有するバッテリの温調の分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００７７】
１、２、３、４、５              バッテリ温調システム
１１                            バッテリ
１２                            バッテリセル
１３                            ヒートパイプ
１６、３６、５６                エバポレータ
【図１】
2016133145.tif 000003
【図２】
2016133145.tif 000004
【図３】
2016133145.tif 000005
【図４】
2016133145.tif 000006
【図５】
2016133145.tif 000007
【図６】
2016133145.tif 000008
【図７】
2016133145.tif 000009
【図８】
2016133145.tif 000010
【図９】
2016133145.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月16日(2016.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、を備え、
該熱伝導部材の他方の端部にコンデンサのフィン及び／またはエバポレータが熱的に接続され、
前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータが、流体の流れる流路に配置され、該流路が、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータの該流体の流れの下流側の位置において、複数の経路に分岐されているバッテリ温調装置。
【請求項２】
バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材と、を備え、
前記第１の熱伝導部材の他方の端部がコンデンサのフィンに熱的に接続され、前記第２の熱伝導部材の他方の端部がエバポレータに熱的に接続されたバッテリ温調装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材が、ヒートパイプである請求項１または２に記載のバッテリ温調装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材の他方の端部が、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータと着脱可能である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ温調装置。
【請求項５】
前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータが、ヒートポンプ機構を形成している請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバッテリ温調装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記経路の少なくとも１つが、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータの、前記流体の流れの上流側の位置において前記流路と接続されることにより、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されている請求項１に記載のバッテリ温調装置。
【請求項８】
前記循環経路が、前記経路の選択手段として弁機構を備える請求項１または７に記載のバッテリ温調装置。
【請求項９】
前記経路の少なくとも１つが、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータの、前記流体の流れの上流側の位置において前記流路と接続されることにより、外部環境に対して閉鎖された循環経路が形成されているバッテリ温調装置であって、自動車に搭載され、前記流体の流れが気流である請求項１、５、７または８に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１０】
前記循環経路が、前記自動車のエンジンルーム内及びキャビン内を経由しない請求項９に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１１】
前記気流を生成するためのファンが、設けられている請求項９または１０に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１２】
前記気流が、自動車の走行風に由来する請求項９または１０に記載のバッテリ温調装置。
【請求項１３】
バッテリセルを有するバッテリと、該バッテリと一方の端部にて熱的に接続された熱伝導部材と、該熱伝導部材の他方の端部にて熱的に接続されたコンデンサのフィン及び／またはエバポレータと、を備えたバッテリ温調システムであって、
前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータは、流体の流れる流路に配置され、該流路が、前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータの該流体の流れの下流側の位置において、複数の経路に分岐され、
前記バッテリを冷却する場合、前記バッテリの熱を前記熱伝導部材で前記コンデンサのフィン及び／またはエバポレータへ輸送するバッテリ温調システム。
【請求項１４】
他の熱伝導部材を更に備え、
前記他の熱伝導部材の一方の端部は、前記バッテリと熱的に接続され、前記他の熱伝導部材の他方の端部は、発熱部と熱的に接続され、
前記バッテリを加熱する場合、前記発熱部の熱を前記他の熱伝導部材で前記バッテリへ輸送する請求項１３に記載のバッテリ温調システム。
【国際調査報告】
2016133145.tif 000012
2016133145.tif 000013
2016133145.tif 000014
2016133145.tif 000015
2016133145.tif 000016