(57)【要約】【課題】十分な熱交換面積を確保して冷却または加温効率を上げ、かつ、建設機械用としても粉塵や水の影響を受けずに一定の冷却機能を維持する。【解決手段】セル１を内包する複数のセルケース２をヒートシンク３上に並べ、ヒートシンク３での熱交換作用によってセル１を冷却または加温する構成とする。ヒートシンク３はヒートシンク本体６と、同本体５の上面開口５ａを覆うカバー材７とから成り、カバー材７の下面に複数のフィン１０…を、本体内部を複数の媒体通路１１…に区画する状態で一体に突設した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルと、各セルが収容された複数のセルケースと、熱交換媒体が通されるヒートシンクとを備え、上記セルケースは、下面が開口したセルケース本体と、上記下面開口を覆うセルケースカバーとから成り、上記ヒートシンクは、上面が開口しかつ内部全体を熱交換媒体が流れるヒートシンク本体と、上記上面開口を覆うヒートシンクカバーを有するとともに、ヒートシンクカバーの下面に複数のフィンを、同カバーと一体に、かつ、ヒートシンク内部を複数の媒体通路に区画する状態で突設して成り、上記セルケースを上記ヒートシンクカバーの上面に、上記熱交換媒体との間で熱交換を行う状態で並べて配置したことを特徴とする蓄電器。
【請求項２】
上記セルケースカバーとヒートシンクカバーを一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の蓄電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はショベル等の建設機械を含むハイブリッド車両や電源設備等に使用される蓄電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の蓄電器においては、電力を蓄えるセル(蓄電素子)を内包した複数のセルケースを台座上に並べてモジュールを構成し、このモジュールを台座上で複数列、複数段に並べたモジュール群をカバーで覆って構成される。
【０００３】
一方、セルは、充放電の繰り返しにより発熱して劣化し、蓄電器寿命の低下を招くため、セルを冷却する必要がある。
【０００４】
また、建設機械に搭載される蓄電器(キャパシタ、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等)にあっては、低温下でも使用されることから、セルに内蔵された電解液の凍結を防止するために加温する必要もある。
【０００５】
この要請に応える技術として、特許文献１に示されたものが公知である。
【０００６】
この公知技術では、モジュール群が並設される台座の下面に複数のフィンを突設するとともに、台座にトンネル状の水路を設け、フィンと外気の接触によってセル熱を外部に放出する一方、水路に冷却水を流してセル熱を吸収する構成をとっている。
【０００７】
なお、この技術を加温用に転用する場合は、水路に加温媒体を流してセルを加温することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２０４４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
公知技術によると、上記のようにフィンと外気の接触による冷却を主眼とするため、建設機械のように建設工事や河川工事等で多量の粉塵や水と接する機械に搭載された蓄電器では、粉塵の付着・堆積によるフィンの目詰まりや浸水による冷却機能の低下が激しいことから、冷却または加温技術として適切でない。
【００１０】
また、公知技術では水路による冷却(または加温)機能が併用されているが、台座にトンネル流路を加工する構成では熱交換面積を大きくとれないため、十分な冷却または加温効果は到底得られない。
【００１１】
そこで本発明は、十分な熱交換面積を確保して冷却または加温効率を上げ、かつ、建設機械用としても粉塵や水の影響を受けずに一定の冷却機能を維持することができる蓄電器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、複数のセルと、各セルが収容された複数のセルケースと、熱交換媒体が通されるヒートシンクとを備え、上記セルケースは、下面が開口したセルケース本体と、上記下面開口を覆うセルケースカバーとから成り、上記ヒートシンクは、上面が開口しかつ内部全体を熱交換媒体が流れるヒートシンク本体と、上記上面開口を覆うヒートシンクカバーを有するとともに、ヒートシンクカバーの下面に複数のフィンを、同カバーと一体に、かつ、ヒートシンク内部を複数の媒体通路に区画する状態で突設して成り、上記セルケースを上記ヒートシンクカバーの上面に、上記熱交換媒体との間で熱交換を行う状態で並べて配置したものである。
【００１３】
この構成によれば、第１に、内部全体が熱交換媒体の流路となるヒートシンクによってセルを冷却または加温するため、基本的に十分な熱交換面積を確保することができる。
【００１４】
第２に、ヒートシンクカバーに複数のフィンを設けているため、熱交換媒体との接触面積をさらに増やすことができる。
【００１５】
第３に、ヒートシンクカバーとフィンを一体に形成しているため、両者間の熱抵抗を減らすことができる。
【００１６】
第４に、フィンによってヒートシンク内部を複数の媒体通路に区画するため、熱交換媒体の流れを整えて流通抵抗を低減できるとともに、澱みや流れの不均一を防止し、循環効率を良くすることができる。
【００１７】
以上四点により、セルの冷却または加温効率を向上させることができる。
【００１８】
また、外気を導入しないため、ショベル等の建設機械に搭載しても、長期に亘り一定の冷却または加温性能を維持することができる。
【００１９】
本発明においては、上記セルケースカバーとヒートシンクカバーを一体に形成するのが望ましい(請求項２)。
【００２０】
この構成によれば、両カバーを別部材として結合する構成とした場合と比較して、両カバー間の熱抵抗を低減し、放熱または吸熱効率を一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、十分な熱交換面積を確保して冷却または加温効率を上げ、かつ、建設機械用としても粉塵や水の影響を受けずに一定の冷却機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る蓄電器の一部正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】実施形態に係る蓄電器の一部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２４】
この蓄電器は、電力を蓄えるセル(蓄電素子)１をセルケース２に収容し、複数のセルケース２を熱交換器であるヒートシンク３上に並べてモジュールＭを構成し、このモジュールＭを複数列(容量によってはさらに複数段)に並べたモジュール群全体を図示しないカバーで覆って構成される。
【００２５】
図では一つのモジュールＭのさらに一部を示している。
【００２６】
セルケース２の本体４は、下面が開口した筒状(図示のような円筒状または角筒状)に形成され、セル１が電気絶縁材５(図２参照)で被覆された状態でこのセルケース本体４内に下面開口４ａから挿入されて収容される。
【００２７】
ヒートシンク３の本体６は、上面が開口した断面Ｕ字形の樋状に形成され、カバー材７が、このヒートシンク本体６の上面開口６ａとケース本体４の下面開口４ａを同時に覆う状態でヒートシンク本体６に複数本のねじ８…によって取付けられている。
【００２８】
すなわち、ケースカバーとシンクカバーが一体成形されてカバー材７が形成され、セルケース本体４とカバー材７とによってセルケース２が構成されると同時に、シンク本体６とカバー材７とによって密閉構造のヒートシンク３が構成されている。
【００２９】
なお、セルケース本体４は下端にフランジ４ｂを有し、このフランジ４ｂがカバー材７にたとえば二本のねじ９によって取付けられている。
【００３０】
また、カバー材７の下面に板状の複数のフィン１０…が一定間隔を置いて下向きに、かつ、互いに平行となる状態でカバー材７と一体に突設されている。
【００３１】
このフィン１０…は、下端がヒートシンク本体６の底面に到達またはほぼ到達する長さをもって設けられ、このフィン１０…によってヒートシンク内部が複数の媒体通路１１…に区画されている。
【００３２】
いいかえれば、各フィン間、及び両端フィン１０，１０とヒートシンク本体側壁との間に媒体通路１１…が形成されている。
【００３３】
ここで、セルケース本体４、ヒートシンク本体６及びカバー材７はいずれも熱伝導性の良い材料にて形成され、セル熱がセルケース２及びカバー材７を介してヒートシンク３に伝えられ、同シンク３での熱交換作用によって吸収(外部に放出)されるように構成されている。
【００３４】
実施形態では、この熱交換のための構成として、ヒートシンク３の一端側に冷却水の入口配管１２、他端側に出口配管１３がそれぞれ接続され、入口配管１２がポンプ１４の吐出側に、出口配管１３がラジエータ１５の給水側にそれぞれ接続されている。
【００３５】
また、ラジエータ１５の排水側はタンク１６の入口に、タンク１６の出口はポンプ１４の吸い込み側にそれぞれ接続されている。
【００３６】
これにより、ポンプ１４−ヒートシンク３−ラジエータ１５−タンク１６の経路で冷却水を流すセル冷却ライン１７が構成され、このセル冷却ライン１７を流れる冷却水がヒートシンク３内を通過することによってセル冷却が行われる。
【００３７】
また、低温下では、冷却水の温度をセル加温媒体としての適温に設定することにより、冷却時同様、ヒートシンク３での熱交換作用によってセル１を加温することができる。
【００３８】
この場合、セル冷却ライン１７をセル専用として独立して構成してもよいし、エンジン冷却ラインをセル冷却用として兼用するように構成することもできる。
【００３９】
たとえば、エンジン冷却用のラジエータをそのままセル冷却用ラジエータ１５として兼用するライン構成、あるいはポンプ１４及びタンク１６をもエンジン冷却ラインのものを用い、ヒートシンク３を通るラインをエンジン冷却ラインに分岐接続する構成をとることができる。
【００４０】
こうすれば、セル冷却のための設備コストが安くてすむ。
【００４１】
この蓄電器によると、第１に、内部全体が冷却水の流路となるヒートシンク３によってセル１を冷却または加温するため、台座にトンネル流路を加工する公知技術と比較して、基本的に、冷却水との接触面積を格段に大きくとること(セル冷却に必要な熱交換面積を確保すること)ができる。
【００４２】
第２に、カバー材(シンクカバー)７に複数のフィン１０…を設けているため、冷却水との接触面積をさらに増やすことができる。
【００４３】
第３に、カバー材７にフィン１０…を一体に設けているため、両者間の熱抵抗を減らすことができる。
【００４４】
第４に、フィン１０…によってヒートシンク内部を複数の媒体通路１１…に区画するため、冷却水の流れを整えて流通抵抗を低減できるとともに、澱みや流れの不均一を防止し、循環効率を良くすることができる。
【００４５】
以上四点により、セル１の冷却または加温効率を向上させることができる。
【００４６】
また、公知技術と異なり、外気を全く導入しないため、ショベル等の建設機械に搭載しても、長期に亘り一定の冷却または加温性能を維持することができる。
【００４７】
さらに、ケースカバーとシンクカバーが一体となったカバー材７を用いるため、両カバーを別部材として結合する構成とした場合と比較して、両カバー間の熱抵抗を低減し、放熱または吸熱効率を一層向上させることができる。
【００４８】
ところで、本発明の他の実施形態として、ケースカバーとシンクカバーを別部材としてこれらを結合する構成をとってもよい。
【００４９】
この構成によると、両カバーを一体に形成する上記実施形態と比較してカバー部分での熱抵抗が大きくなるが、ヒートシンク３によって高い熱交換効率を確保できる点の基本的な効果によって公知技術よりも高い冷却または加温性能を得ることができる。
【００５０】
この場合、ヒートシンクカバーの下面にフィン１０…を設けることになる。
【００５１】
また、上記実施形態では水を熱交換媒体とする方式をとったが、媒体として油やガス媒体を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  セル
２  セルケース
３  ヒートシンク
４  セルケース本体
４ａ  セルケース本体の下面開口
６  ヒートシンク本体
６ａ  ヒートシンク本体の上面開口
７  セルケースカバーとヒートシンクカバーを兼ねるカバー材
１０  フィン
１１  媒体通路
１２  入口配管
１３  出口配管
１４  ポンプ
１５  ポンプ
１５  セル冷却用ラジエータ
１６  タンク
１７  セル冷却ライン
【図１】
2012243619.tif 000003
【図２】
2012243619.tif 000004
【図３】
2012243619.tif 000005