(57)【要約】【課題】蓄電器の容量や出力が低下することのない、さらに蓄電器を収納する筐体の強度を確保できる蓄電器の冷却構造を提供する。【解決手段】所定個数の蓄電素子２、２…が接続された蓄電器１を収納する筐体４と、筐体４の一端に設けられた冷媒導入口５と、他端に設けられた冷媒排出口６とを連通し、蓄電器１を冷却する冷媒流路１８とを備えた蓄電器の冷却構造において、筐体４を支え、内部に冷媒が流通可能な支柱１０と、少なくとも蓄電器１を冷却する冷媒の一部を通し、冷媒流路１８の途中に冷媒の噴出口を有し、支柱１０の内部に設けた支柱内側の冷媒バイパス１３と、冷媒流路１８の途中に冷媒の噴出口を有する筐体外側の冷媒バイパス１６を備え、支柱１０の外壁面及び筐体４の内壁面を蓄電素子２の外周に合わせた波形状に設ける。【選択図】　　　図１
2004031716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定個数の蓄電素子が接続された蓄電器を収納する筐体と、
前記筐体の一端に設けられた冷媒導入口と、他端に設けられた冷媒排出口とを連通し、前記蓄電器を冷却する冷媒流路と、
を備えた蓄電器の冷却構造において、
前記筐体を支え、内部に冷媒が流通可能な支柱と、
少なくとも前記蓄電器を冷却する冷媒の一部を通し、前記冷媒流路の途中に冷媒の噴出口を有し、前記支柱の内部に設けた支柱内側の冷媒バイパスと、
を備え、
前記支柱の外壁面を前記蓄電素子の外周に合わせた波形状に設けることを特徴とする蓄電器の冷却構造。
【請求項２】
所定個数の蓄電素子が接続された蓄電器を収納する筐体と、
前記筐体の一端に設けられた冷媒導入口と、他端に設けられた冷媒排出口とを連通し、前記蓄電器を冷却する冷媒流路と、
を備えた蓄電器の冷却構造において、
少なくとも前記蓄電器を冷却する冷媒の一部を通し、前記冷媒流路の途中に冷媒の噴出口を有する筐体外側の冷媒バイパスを、
前記筐体の外側に備え、
前記筐体の内壁面を前記蓄電素子の外周に合わせた波形状に設けることを特徴とする蓄電器の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池電気自動車などに搭載される電気二重層コンデンサや、二次電池などの蓄電素子を複数組み合わせた蓄電器の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池電気自動車や、ハイブリッド車には、燃料電池や内燃機関の補助電源として電気二重層コンデンサや、二次電池などの蓄電素子を複数組み合わせた蓄電器が搭載されている。
【０００３】
この蓄電器の冷却構造は、蓄電器を平板で形成された箱形状の筐体に収納した構造となっている。また、蓄電器の冷却構造は、筐体の一端に冷媒導入口を、他端に冷媒排出口を持ち、冷媒の通過流路は１流路であった。
【０００４】
図３は、従来の蓄電器の冷却構造を示す縦断面図である。図３に示すように、蓄電装置２００に備えられた蓄電器２１は、蓄電素子２２を複数に接続したものを筐体２４に収納した構造となっている。筐体２４の一端には冷媒導入口２５が、他端には冷媒排出口２６が配置されている。冷媒導入口２５には、冷媒導入用ダクト２７が密着接合されており、冷媒排出口２６には、冷媒排出用ダクト２８が密着接合されている。冷媒排出用ダクト２８にはファン２９が接続されており、このファン２９によって冷媒を吸引し蓄電器２１の冷却を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、筐体２４の内壁面２４ａ、２４ｂは平面状であるので、筐体２４の内壁面２４ａ、２４ｂと蓄電器２１との間の流路抵抗を、蓄電素子２２を密接に配置した蓄電器２１の内部の流路抵抗に合わせることは容易ではなく、流路抵抗が少ない筐体２４の内壁面２４ａ、２４ｂに沿って冷媒が多く流れ、入り組んだ形状をした蓄電器２１の内部（蓄電素子の隙間）には冷媒が少なく流れ、流量の調整が難しいという問題があった。
【０００６】
また、蓄電素子２２の数が多く、また冷媒流路が長くなった場合は、冷媒流路の入口部と出口部で冷媒温度差が発生し、蓄電素子２２毎の温度にばらつきが発生して蓄電器２１の容量や出力が低下するといった問題があった。
【０００７】
さらに、蓄電器２１を形成する蓄電素子２２の数が多くなった場合、蓄電器２１を収納する筐体２４の箱形状を形成する面の大きさが大きくなり、筐体２４の強度が確保し難いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、蓄電器を冷却する冷媒の流量を均一にし、蓄電器の容量や出力の低下を防止することができ、さらに蓄電器を収納する筐体の強度を確保することができる蓄電器の冷却構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、所定個数の蓄電素子が接続された蓄電器を収納する筐体と、前記筐体の一端に設けられた冷媒導入口と、他端に設けられた冷媒排出口とを連通し、前記蓄電器を冷却する冷媒流路とを備えた蓄電器の冷却構造において、前記筐体を支え、内部に冷媒が流通可能な支柱と、少なくとも前記蓄電器を冷却する冷媒の一部を通し、前記冷媒流路の途中に冷媒の噴出口を有し、前記支柱の内部に設けた支柱内側の冷媒バイパスとを備え、前記支柱の外壁面を前記蓄電素子の外周に合わせた波形状に設けることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、支柱の外壁面を蓄電素子の外周に合わせた波形状としたことによって、蓄電器の内部及び周辺の冷媒の流れを一様化させ、蓄電器の温度のばらつきを抑え、蓄電器を均一に冷却することができる。これにより蓄電器の容量や出力の低下を防止することができる。
【００１１】
さらに、支柱内側の冷媒バイパスを経てきた冷媒を、蓄電器の冷媒流路の途中から噴出することにより、蓄電器内の冷媒流路中の冷媒温度差を抑え、蓄電器の温度のばらつきをさらに抑えることができ、冷媒流路の下流に位置する蓄電器を効果的に冷却することができる。
【００１２】
特に、支柱の外壁面を波形状にしたことによって、蓄電素子と外壁面との間を流通する冷媒の流量を制限することができ、冷媒バイパスを流通する冷媒の流量を多く確保することができる。
【００１３】
また、蓄電器を収納する筐体に支柱を設けたため筐体の強度を向上させることができると共に、支柱内側の冷媒バイパス流路として構成することができるので、蓄電器をコンパクト化することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、所定個数の蓄電素子が接続された蓄電器を収納する筐体と、前記筐体の一端に設けられた冷媒導入口と、他端に設けられた冷媒排出口とを連通し、前記蓄電器を冷却する冷媒流路とを備えた蓄電器の冷却構造において、少なくとも前記蓄電器を冷却する冷媒の一部を通し、前記冷媒流路の途中に冷媒の噴出口を有する筐体外側の冷媒バイパスを、前記筐体の外側に備え、前記筐体の内壁面を前記蓄電素子の外周に合わせた波形状に設けることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、蓄電器を収納する筐体の内壁面を、蓄電素子の外周に合わせた波形状とすることによって、蓄電器の内部及び周辺の冷媒の流れを一様化させ、蓄電器の温度のばらつきを抑え、蓄電器を均一に冷却することができる。これにより蓄電器の容量や出力の低下を防止することができる。
【００１６】
さらに、筐体外側の冷媒バイパスを経てきた冷媒を、蓄電器の冷媒流路の途中から噴出させることにより、蓄電器内の冷媒流路中の冷媒温度差を抑え、蓄電器の温度のばらつきを抑えることができ、冷媒流路の下流に位置する蓄電器を効果的に冷却することができる。
【００１７】
特に、筐体の内壁面を波形状にしたことによって、蓄電素子と内壁面との間を流通する冷媒の流量を制限することができ、冷媒バイパスを流通する冷媒の流量を多く確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る蓄電器の冷却構造の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用した蓄電器の冷却構造を示す縦断面図である。図１に示すように、蓄電装置１００に備えられた蓄電器１は、蓄電素子２を複数に接続したものを筐体４の中に収納した構造となっている。筐体４の一端には冷媒導入口５が、他端には冷媒排出口６が設置され、その間に冷媒が流れる冷媒流路１８を形成している。冷媒導入口５には、冷媒導入用ダクト７が密着接合されており、冷媒排出口６には冷媒排出用ダクト８が密着接合されている。さらに冷媒排出用ダクト８には、ファン９が接続されており、このファン９によって冷媒を吸引し蓄電器１の冷却を行う。また、筐体４の内壁面４ａ、４ｂは蓄電器１の外周に合わせた形状になっている。このため、内壁面４ａ、４ｂの形状は、蓄電器１が、円柱形の蓄電素子２、２…を束ねて構成されているため、半円形状が連続したほぼ波形状になっている。これにより筐体４の強度を向上させることができる。
【００１９】
また、内壁面４ａ、４ｂの形状が、蓄電器１の内部で隣接する蓄電素子２とほぼ同一形状をなし、さらに内壁面４ａ、４ｂと、蓄電器１との間隔が、蓄電器１の内部で隣接する蓄電素子２、２間の間隔の半分程度に形成されている。
【００２０】
図２は、本発明を適用した蓄電器の冷却構造を示す平面図である。図２に示すように、筐体４の内部には、内側に貫通孔を有した角柱形状の支柱１０が、冷媒流路と同一方向に垂直に設置されており筐体４の強度を向上している。支柱１０の外壁面形状は、蓄電素子２、２…に沿った形状となっている。このように、筐体４の内壁面４ａ、４ｂと同様に支柱１０の外壁面１０ａ、１０ｂの形状は、蓄電器１が、円柱形の蓄電素子２、２…を束ねて構成されているため、半円形状が連続したほぼ波形状になっている。これにより支柱１０の強度を向上させることができる。
【００２１】
また、支柱１０の外壁面１０ａ、１０ｂの形状が、蓄電器１の内部で隣接する蓄電素子２、２…とほぼ同一形状をなし、さらに外壁面１０ａ、１０ｂと、蓄電器１との間隔が、蓄電器１の内部で隣接する蓄電素子２、２…間の間隔の半分程度に形成されている。
【００２２】
また、支柱１０の内側に支柱内側の冷媒バイパス１３を形成し、この支柱内側の冷媒バイパス１３の冷媒導入口１１を、筐体４の冷媒導入口５と、同じ冷媒を導入できるほぼ同じ位置に設け、冷媒噴出口１２、１２を蓄電器１の冷媒流路１８の途中に設けている。この冷媒噴出口１２、１２から冷媒を噴出する。
【００２３】
さらに、筐体４の左右外側に筐体外側の冷媒バイパス１６、１６を形成し、この筐体外側の冷媒バイパス１６、１６の冷媒導入口１４、１４を、筐体４の冷媒導入口５と同じ冷媒を導入できるほぼ同じ位置に設け、冷媒噴出口１５、１５を蓄電器１の冷媒流路１８の途中に設けている。この冷媒噴出口１５、１５から冷媒を噴出する。
【００２４】
この支柱内側の冷媒バイパス１３及び筐体外側の冷媒バイパス１６によって、冷媒を蓄電器１の冷媒流路１８の途中から蓄電器１の内部に噴出する。
【００２５】
次に、以上の構成を備えた蓄電器１の冷却構造の動作について説明する。図１に示すように、冷媒排出用ダクト８に接続されている冷媒流通手段であるファン９を稼働させることによって、蓄電器１内の冷媒がファン９に向かって流動するため、冷媒排出用ダクト８とは反対の端部にある冷媒導入用ダクト７の吸気口７ａから、空気などの冷媒が、蓄電器１の内部へ取り込まれる。冷媒導入用ダクト７に取り込まれた冷媒は、冷媒導入口５を経て、蓄電器１の内部及び周辺に取り込まれ、蓄電器１の内部の蓄電素子２、２…間及び蓄電器１の周辺に冷媒流路１８を形成しながら冷媒排出口６を経て冷媒排出用ダクト８へ排出される。
【００２６】
このとき支柱１０の冷媒導入口１１からも冷媒が取り込まれ、この冷媒は、支柱１０の内側に形成された支柱内側の冷媒バイパス１３に取り込まれる。このように支柱内側の冷媒バイパス１３に取り込まれた冷媒は、蓄電器１の冷媒流路１８の途中に設けられた冷媒噴出口１２、１２によって、蓄電器１の内部へ噴出されて蓄電器１を冷却する。
【００２７】
また、筐体４の外壁面に設けられた冷媒導入口１４、１４からも冷媒が取り込まれ、この冷媒は、筐体４の外壁面に設けられた筐体外側の冷媒バイパス１６、１６に流動する。このように冷媒導入口１４、１４から取り込まれた冷媒は、冷媒流路１８の途中に設けられた冷媒噴出口１５、１５によって、蓄電器１の内部へ噴出されて蓄電器１を冷却する。
【００２８】
特に、支柱１０の外壁面１０ａ、１０ｂ及び筐体４の内壁面４ａ、４ｂを蓄電素子２に合わせた波形状にしたことによって、蓄電素子２と外壁面１０ａ、１０ｂとの間および蓄電素子２と内壁面４ａ、４ｂとの間を流通する冷媒の流量を制限することができ、それぞれの冷媒バイパス１３、１６を流通する冷媒の流量を多く確保することができる。
【００２９】
また、冷媒流路１８の途中に設けられた冷媒噴出口１２、１２、１５、１５から、蓄電素子２、２…の隙間の間隔が広くなっている通路へ向かって冷媒が噴出されるため、冷媒流路１８の途中までバイパスする冷媒の流量を多く確保することができる。
【００３０】
このとき、筐体４の内壁面４ａ、４ｂ及び支柱１０の外壁面１０ａ、１０ｂは、蓄電器１の形状の外周に合わせた半円形が連続したほぼ波形状となっており、筐体４の強度を向上させることができる。
【００３１】
このとき、発熱体である蓄電素子２、２…との間を通過する冷媒１８ａに対して、蓄電素子２と非発熱体である筐体４の内壁面４ａ、４ｂとの間を通過する冷媒１８ｂ、１８ｃはほぼ半分の吸熱であるから、蓄電素子２と、筐体４の内壁面４ａ、４ｂとの隙間は、蓄電素子２、２間の間隔の半分程度とし、冷媒の冷却面積を半分程度にすることが望ましい。
【００３２】
同じ考えから、蓄電素子２と支柱１０の非発熱体の外壁面１０ａ、１０ｂとの隙間も蓄電素子２、２間の間隔の半分程度とし、冷媒の冷却面積を半分程度にすることが望ましい。
【００３３】
このように、支柱１０の内側に、支柱内側の冷媒バイパス１３を形成し、この支柱内側の冷媒バイパス１３の冷媒導入口１１を、筐体４の冷媒導入口５と同じ冷媒を導入できるほぼ同じ位置に設け、冷媒噴出口１２を蓄電器１の冷媒流路１８の途中に設けた。また、筐体４の外側に、筐体外側の冷媒バイパス１６、１６を形成し、この筐体外側の冷媒バイパス１６、１６の冷媒導入口１４、１４を筐体４の冷媒導入口５と同じ冷媒を導入できるほぼ同じ位置に設け、冷媒噴出口１５を蓄電器１の冷媒流路１８の途中に設けている。
【００３４】
このため、この支柱内側の冷媒バイパス１３及び筐体外側の冷媒バイパス１６により蓄電器１の冷媒流路１８の途中から蓄電器１の内部及び周辺に冷媒を導入することによって、冷媒流路１８の途中まで蓄電器１を冷却して、温度が上昇した冷媒の温度を再び低下させ、蓄電器１の全体を効果的に冷却すると共に蓄電器１の内部の温度差の発生を抑制することができる。
【００３５】
さらに、蓄電素子２、２…間の温度のばらつきが減少するので、蓄電素子のうち温度が冷えない蓄電素子に合わせて冷媒の流量を増加させる必要がないので、冷却装置全体としての冷却効果を向上させることができる。
【００３６】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。たとえば、本実施の形態においては、冷媒排出用ダクト８にファン９を設けているが、冷媒導入用ダクト７の吸気口７ａにファンを設け、ファンによって空気などの冷媒を冷媒導入用ダクト７に導入するようにしても構わない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、支柱の外壁面を蓄電素子の外周に合わせた波形状としたことによって、蓄電器内部及び周辺の冷媒の流れを一様化させ、蓄電器の温度のばらつきを抑え、蓄電器を均一に冷却することができる。これにより蓄電器の容量や出力の低下を防止することができる。
【００３８】
さらに、支柱内側の冷媒バイパスを経てきた冷媒を、蓄電器の冷媒流路の途中から噴出することにより、蓄電器内の冷媒流路中の冷媒温度差を抑え、蓄電器の温度のばらつきをさらに抑えることができ、冷媒流路の下流に位置する蓄電器を効果的に冷却することができる。
【００３９】
また、蓄電器を収納する筐体に支柱を設けたため筐体の強度を向上させることができると共に、支柱内側の冷媒バイパス流路として構成することができるので、蓄電器をコンパクト化することができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、蓄電器を収納する筐体の内壁面を、蓄電素子の外周に合わせた波形状とすることによって、蓄電器内部及び周辺の冷媒の流れを一様化させ、蓄電器の温度のばらつきを抑え、蓄電器を均一に冷却することができる。これにより蓄電器の容量や出力の低下を防止することができる。
【００４１】
さらに、筐体外側の冷媒バイパスを経てきた冷媒を、蓄電器の冷媒流路の途中から噴出することにより、蓄電器内の冷媒流路中の冷媒温度差を抑え、蓄電器の温度のばらつきを抑えることができ、冷媒流路の下流に位置する蓄電器を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蓄電器の冷却構造の概略を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蓄電器の冷却構造の概略を示す平面図である。
【図３】従来の蓄電器の冷却構造の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　蓄電器
２　　　　　　　蓄電素子
４　　　　　　　筐体
４ａ、４ｂ　　　内壁面
５、１１、１４　冷媒導入口
６　　　　　　　冷媒排出口
７　　　　　　　冷媒導入用ダクト
７ａ　　　　　　吸気口
８　　　　　　　冷媒排出用ダクト
９　　　　　　　ファン
１０　　　　　　　支柱
１０ａ、１０ｂ　　外壁面
１２、１５　　　　冷媒噴出口
１３　　　　　　　支柱内側の冷媒バイパス
１６　　　　　　　筐体外側の冷媒バイパス
１８　　　　　　　冷媒流路
１００　　　　　　蓄電装置
【図１】
2004031716.tif 000003
【図２】
2004031716.tif 000004
【図３】
2004031716.tif 000005