(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプ部が設けられかつ略Ｌ字状となされた基板を有する板状ヒートパイプと、板状ヒートパイプを支持する支持板とを備えており、
板状ヒートパイプの基板が、一端部が他端部に対して低くなるように水平面に対して傾斜しかつ二次電池が載せられる傾斜状受熱部と、受熱部の傾斜上端部に連なって上方にのびる放熱部とからなり、ヒートパイプ部が、中空状作動液封入部内に作動液が封入されることによって、基板の受熱部および放熱部にかけて設けられ、
支持板の上面が、板状ヒートパイプの基板の受熱部を載せる載置面となされ、支持板の載置面における基板の受熱部の傾斜下端部側に、受熱部に載せられた二次電池の受熱部に対する傾斜方向下方への移動を阻止するストッパが設けられている二次電池用冷却装置。
【請求項２】
板状ヒートパイプの基板が互いに接合された２枚の金属板からなり、基板のヒートパイプ部の作動液封入部が、基板の少なくともいずれか一方の金属板を膨出させることにより形成され、支持板の載置面における基板の受熱部の両側部分に、受熱部上に載せられる二次電池を支持して作動液封入部の完全な潰れを防止する支持部が設けられ、受熱部の作動液封入部の上端が支持部の上端よりも上方に突出しており、受熱部の作動液封入部の上端と支持部の上端との高さの差が、作動液封入部の内部高さより小さくなっている請求項１記載の二次電池用冷却装置。
【請求項３】
板状ヒートパイプの放熱部における受熱部とは反対側を向いた面および支持板の放熱部側端面に跨って放熱器が配置され、当該放熱器が、緊結具により放熱部および支持板に固定されている請求項１または２記載の二次電池用冷却装置。
【請求項４】
作動液封入部が、受熱部において上側に位置する金属板、および放熱部において受熱部側に位置する金属板のみを膨出させることにより形成されている請求項３記載の二次電池用冷却装置。
【請求項５】
板状ヒートパイプの基板の受熱部の水平面に対する傾斜角度が３〜１０度であり、放熱部が鉛直状である請求項１〜４のうちのいずれかに記載の二次電池用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は二次電池用冷却装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、図３の上下を上下というものとする。
【背景技術】
【０００３】
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車、電気自動車等が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。各種の二次電池の中でもリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつメンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の単電池を直列または並列に接続して組電池の形態とすることにより、所望の電圧や容量を確保している。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、使用温度によって性能や寿命が変化するので、長時間にわたって効率良く使用するためには適正な温度で使用する必要があるが、上述したような組電池の形態で用いた場合、各単電池自体から発せられる熱を放熱することが困難であり、各単電池の温度が上昇して寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、上述したような組電池における単電池の温度上昇を抑制することを目的として、本出願人は、先に、鉛直状に配置される複数の扁平状単電池と、ヒートパイプ部が設けられた基板を有する複数の平板状ヒートパイプと、単電池および平板状ヒートパイプを収容する外装ケースと、外装ケースの上壁外面に取り付けられた冷却装置とを備えており、平板状ヒートパイプの基板が、単電池の少なくとも片面に熱的に接触させられた状態で単電池とともに積層状に配置される鉛直状受熱部と、受熱部に連なって単電池よりも上方に突出するように設けられかつ受熱部と直角をなす水平状放熱部とを有し、ヒートパイプ部が、中空状作動液封入部内に作動液が封入されることにより基板の受熱部から放熱部にかけて設けられ、基板の放熱部が外装ケースの上壁内面に沿わされた状態で固定され、冷却装置が、外装ケースの上壁外面に、複数の平板状ヒートパイプの基板の放熱部に跨るように取り付けられている組電池の冷却構造を提案した（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の組電池の冷却構造では、部品点数が多くなるとともに、組み立て作業が面倒になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−８２０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、部品点数を削減しうるとともに、組み立て作業が簡単になる二次電池用冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１０】
1)ヒートパイプ部が設けられかつ略Ｌ字状となされた基板を有する板状ヒートパイプと、板状ヒートパイプを支持する支持板とを備えており、
板状ヒートパイプの基板が、一端部が他端部に対して低くなるように水平面に対して傾斜しかつ二次電池が載せられる傾斜状受熱部と、受熱部の傾斜上端部に連なって上方にのびる放熱部とからなり、ヒートパイプ部が、中空状作動液封入部内に作動液が封入されることによって、基板の受熱部および放熱部にかけて設けられ、
支持板の上面が、板状ヒートパイプの基板の受熱部を載せる載置面となされ、支持板の載置面における基板の受熱部の傾斜下端部側に、受熱部に載せられた二次電池の受熱部に対する傾斜方向下方への移動を阻止するストッパが設けられている二次電池用冷却装置。
【００１１】
2)板状ヒートパイプの基板が互いに接合された２枚の金属板からなり、基板のヒートパイプ部の作動液封入部が、基板の少なくともいずれか一方の金属板を膨出させることにより形成され、支持板の載置面における基板の受熱部の両側部分に、受熱部上に載せられる二次電池を支持して作動液封入部の完全な潰れを防止する支持部が設けられ、受熱部の作動液封入部の上端が支持部の上端よりも上方に突出しており、受熱部の作動液封入部の上端と支持部の上端との高さの差が、作動液封入部の内部高さより小さくなっている上記1)記載の二次電池用冷却装置。
【００１２】
3)板状ヒートパイプの放熱部における受熱部とは反対側を向いた面および支持板の放熱部側端面に跨って放熱器が配置され、当該放熱器が、緊結具により放熱部および支持板に固定されている上記1)または2)記載の二次電池用冷却装置。
【００１３】
4)作動液封入部が、受熱部において上側に位置する金属板、および放熱部において受熱部側に位置する金属板のみを膨出させることにより形成されている上記3)記載の二次電池用冷却装置。
【００１４】
5)板状ヒートパイプの基板の受熱部の水平面に対する傾斜角度が３〜１０度であり、放熱部が鉛直状である上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の二次電池用冷却装置。
【発明の効果】
【００１５】
上記1)〜5)の二次電池用冷却装置によれば、冷却対象となる二次電池、たとえばリチウムイオン二次電池からなる小型の単電池を直列または並列に接続した組電池を、板状ヒートパイプの受熱部上に載せるだけで、以下に述べるように、当該二次電池を効率良く冷却することが可能になる。
【００１６】
すなわち、二次電池から発せられる熱によって、板状ヒートパイプの基板の受熱部が加熱され、この熱がヒートパイプ部の受熱部の作動液封入部内の作動液に伝わって作動液が蒸発する。一方、放熱部においては、作動液封入部内の作動液から外部に熱が奪われ、放熱部の作動液封入部内の気相の作動液が凝縮し、作動液封入部内の圧力が低下する。そして、受熱部の作動液封入部で発生した気相作動液が、圧力が低下した放熱部の作動液封入部に流れるとともに、再凝縮した液相作動液が、受熱部の作動液封入部に流れるので、ヒートパイプ部において、気相作動液の流れと液相作動液の流れとが発生し、作動液の循環が起きる。したがって、板状ヒートパイプの基板の受熱部に載せられた二次電池の全体が均等に冷却される。
【００１７】
そして、１つの板状ヒートパイプを使用するだけであり、しかも板状ヒートパイプの基板の受熱部上に二次電池を配置するだけで二次電池を冷却することができるので、特許文献１記載の冷却構造に比較して、部品点数を削減しうるとともに、組み立て作業が簡単になる。
【００１８】
しかも、支持板に設けられたストッパによって、板状ヒートパイプの基板の受熱部に載せられた二次電池の受熱部に対する傾斜方向下方への移動を阻止することができる。
【００１９】
上記2)の二次電池用冷却装置によれば、受熱部上に載せられた二次電池と、作動液封入部とを確実に接触させることができて、二次電池から受熱部の作動液封入部への熱伝導性が優れたものになる。しかも、受熱部の作動液封入部の完全な潰れを防止することができ、作動液の流動に支障を来すことはなくなる。
【００２０】
上記3)の二次電池用冷却装置によれば、放熱部に流れてきた気相の作動液からの放熱が放熱器を介して行われるので、放熱効率が向上する。しかも、放熱器が、緊結具を介して支持板の放熱部側端面に固定されているので、板状ヒートパイプの基板の放熱部にかかる重量負荷を低減することができる。
【００２１】
上記4)の二次電池用冷却装置によれば、板状ヒートパイプの基板の放熱部と、放熱器との接触面積を増大させることができ、放熱器を介しての放熱効率が効果的に向上する。
【００２２】
上記5)の二次電池用冷却装置によれば、受熱部と放熱部との間での作動液の循環が、スムーズに行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明による二次電池用冷却装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の二次電池用冷却装置を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図であり、(a)は板状ヒートパイプの基板の受熱部上に二次電池を載せる前の状態を示し、(b)は同じく載せた後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図２の下側を前、これと反対側を後といい、図３の左右を左右というものとする。
【００２５】
また、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２６】
図１〜図３はこの発明による二次電池用冷却装置の全体構成を示し、図４は二次電池用冷却装置の要部の構成を示す。
【００２７】
図１〜図３において、二次電池用冷却装置(1)は、ヒートパイプ部(4)が設けられかつ略Ｌ字状に曲げられた基板(3)を有する板状ヒートパイプ(2)と、板状ヒートパイプ(2)を支持するアルミニウム製支持板(5)とを備えている。
【００２８】
板状ヒートパイプ(2)の基板(3)は互いに接合された２枚のアルミニウム板からなり、長手方向を左右方向に向けるとともに幅方向を前後方向に向けた状態で配置され、かつ左端部が右端部に対して低くなるように水平面に対して傾斜した傾斜状受熱部(6)と、受熱部(6)の右端部（傾斜上端部）に連なって上方にのびる鉛直状放熱部(7)とからなり、受熱部(6)上に、複数のリチウム二次電池の単電池からなる組電池(8)が載せられるようになっている。板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)の水平面に対する傾斜角度は３〜１０度であることが好ましい。
【００２９】
板状ヒートパイプ(2)の基板(3)のヒートパイプ部(4)は、基板(3)のいずれか一方のアルミニウム板を外側に膨出させることにより形成された１つの中空無端状作動液封入部(9)内に作動液が封入されたものであり、基板(3)の受熱部(6)の左端部から放熱部(7)の上端部にかけて設けられている。ここでは、作動液封入部(9)は、受熱部(6)の上面側および放熱部(7)の左側面側(受熱部(6)側)のみに膨出するように形成されており、受熱部(6)の下面および放熱部(7)の右側面は平坦面となっている。
【００３０】
板状ヒートパイプ(2)の基板(3)は、たとえば２枚のアルミニウム板の合わせ面のうちの少なくともいずれか一方の面に圧着防止剤を所要パターンに印刷し、この状態で２枚のアルミニウム板を圧着して合わせ板をつくり、合わせ板の非圧着部に流体圧を導入することによって作動液封入部(9)を一挙に形成する、所謂ロールボンド法によって製造された平板がＬ字状に曲げられることにより形成される。合せ板の非圧着部は、作動液封入部(9)に対応する形状の作動液封入部(9)用非圧着部と、作動液封入部(9)用非圧着部から合せ板の周縁に至る流体圧導入用非圧着部とからなる。流体圧導入用非圧着部から流体圧を導入して作動液封入部(9)を形成すると、流体圧導入用非圧着部は、一端が作動液封入部(9)に連なるとともに他端が合せ板の周縁に開口した作動液注入部となる。作動液注入部は作動液の注入後封止される。
【００３１】
なお、基板(3)は、２枚のアルミニウム板を用意し、少なくともいずれか１枚のアルミニウム板に作動液封入部(9)を形成するための外方膨出部を形成し、当該２枚のアルミニウム板を、たとえばろう付したり、溶接したりすることにより形成してもよい。
【００３２】
支持板(5)の上面は、板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)を載置する載置面(11)となっている。載置面(11)は、受熱部(6)と同様に、左端部が右端部に対して低くなるように水平面に対して傾斜している。支持板(5)の載置面(11)の前後両側縁部に、それぞれ左右方向にのびかつ受熱部(6)上に載せられる組電池(8)を支持して作動液封入部(9)の完全な潰れを防止する支持部(12)が上方突出状に一体に設けられている。前後両支持部(12)の載置面(11)に対する突出高さは相互に等しく、かつそれぞれ全長にわたって等しくなっている。図４(a)に示すように、板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)を支持板(5)の載置面(11)上に載せた状態では、受熱部(6)の作動液封入部(9)の上端は支持部(12)の上端よりも上方に突出しており、受熱部(6)の作動液封入部(9)の上端と支持部(12)の上端との高さの差は、作動液封入部(9)の内部高さより小さくなっている。
【００３３】
支持板(5)の載置面(11)の左端部側（板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)の傾斜下端部側）でかつ前後両支持部(12)の左端部側に、受熱部(6)に載せられた組電池(8)の受熱部(6)に対する傾斜方向下方への移動を阻止するストッパ(13)が、支持部(12)に対して上方に突出するように載置面(11)および支持部(12)と一体に設けられている。
【００３４】
板状ヒートパイプ(2)の基板(3)は、受熱部(6)が支持板(5)の載置面(11)における前後両支持部(12)間の部分に載せられ、受熱部(6)における作動液封入部(9)が設けられていない部分を貫通したおねじ(23)を支持板(5)の載置面(11)に形成されたねじ穴(24)にねじ嵌めることによって支持板(5)に固定されている。
【００３５】
板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の放熱部(7)の右側面（受熱部(6)とは反対側を向いた面）および支持板(5)の右端面（放熱部(7)側端面）に跨ってアルミニウム製放熱器(14)が配置されている。放熱器(14)は、放熱部(7)の右側面に熱伝導性グリスや熱伝導シートを介して配置された鉛直状の放熱基板(15)と、放熱基板(15)の右側面に前後方向に間隔をおいて右方突出状に一体に形成され、かつ上下方向にのびる複数の放熱フィン(16)とからなる。板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の放熱部(7)の左側面にはアルミニウム製固定板(17)が配置されており、固定板(17)、板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の放熱部(7)における作動液封入部(9)が設けられていない部分および放熱器(14)の放熱基板(15)を貫通したボルト(18)の先端部にナット(19)をねじ嵌めるとともに、放熱器(14)の放熱基板(15)を貫通したおねじ(21)の先端部を支持板(5)の右端面に形成されたねじ穴(22)にねじ嵌めることによって、放熱器(14)が板状ヒートパイプ(2)および支持板(5)に固定されている。
【００３６】
上述した二次電池用冷却装置(1)において、組電池(8)は、板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)上に載せられ、図示しない結束具により受熱部(6)および支持板(5)に固定される。なお、受熱部(6)と組電池(8)との間は、電気絶縁コーティングや電気絶縁フィルムにより電気絶縁状態とされることが好ましい。このとき、図４(b)に示すように、作動液封入部(9)が若干変形するが、受熱部(6)の作動液封入部(9)の上端と支持部(12)の上端との高さの差が、作動液封入部(9)の内部高さより小さくなっているので、作動液封入部(9)の完全な潰れが防止され、作動液の流動に支障を来すことはない。
【００３７】
組電池(8)から熱が発せられると、当該熱によって、板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)が加熱され、この熱がヒートパイプ部(4)における受熱部(6)(7)の作動液封入部(9)内の作動液に伝わって作動液が蒸発する。一方、放熱部(7)においては、放熱器(14)によって板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の放熱部(7)から熱が奪われ、放熱部(7)において作動液封入部(9)内の気相の作動液が凝縮し、作動液封入部(9)内の圧力が低下する。そして、受熱部(6)の作動液封入部(9)で発生した気相作動液が、圧力が低下した放熱部(7)の作動液封入部(9)に流れるとともに、再凝縮した液相作動液が、重力により受熱部(6)の作動液封入部(9)に流れるので、ヒートパイプ部(4)において、気相作動液の流れと液相作動液の流れが発生し、作動液の循環がおきる。したがって、組電池(8)における板状ヒートパイプ(2)の基板(3)の受熱部(6)に熱的に接触している部分の全体が均等に冷却される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明による二次電池用冷却装置(1)は、たとえば複数のＬｉ二次電池からなる組電池(8)を備えたハイブリッドカーに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３９】
(1)：二次電池用冷却装置
(2)：板状ヒートパイプ
(3)：基板
(4)：ヒートパイプ部
(5)：支持板
(6)：受熱部
(7)：放熱部
(8)：組電池
(9)：作動液封入部
(11)：載置面
(12)：支持部
(13)：ストッパ
(14)：放熱器
【図１】
0006412456.tif 000002
【図２】
0006412456.tif 000003
【図３】
0006412456.tif 000004
【図４】
0006412456.tif 000005