(57)【要約】【課題】スペース効率を向上させること。【解決手段】電池用熱交換器１１は、矩形の平板状をなす熱交換部１１ａの厚み方向に対向する２面に円筒型電池１０を収容する収容部１１ｂを配置して構成されている。収容部１１ｂは熱交換部１１ａに対しロウ付けにより固定されている。電池用熱交換器１１を電池ケース１２に収容すると、電池用熱交換器１１は電池ケース１２内において一定方向に直線的に整列配置される。このため、電池ケース１２内に無駄なスペースを作らず、電池用熱交換器１１を収容するためのスペース効率が向上している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型電池を冷却する電池用熱交換器であって、
金属製で、かつ内部領域に冷媒を流通させる流通部を有する平板状の熱交換部と、前記円筒型電池を収容する金属製で、かつ円筒型の収容部と、を一体化して構成したことを特徴とする電池用熱交換器。
【請求項２】
前記収容部と前記熱交換部は、フィレット形状で接触していることを特徴とする請求項１に記載の電池用熱交換器。
【請求項３】
前記熱交換部の内部領域は、液体状の冷媒を流通させる第１流通部とされているとともに、前記熱交換部及び前記収容部の外部領域は、気体状の冷媒を流通させる第２流通部とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池用熱交換器。
【請求項４】
前記第１流通部と前記第２流通部とで冷媒の流れる方向を異ならせていることを特徴とする請求項３に記載の電池用熱交換器。
【請求項５】
前記収容部は、隣リ合う２つの前記熱交換部に挟持されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載の電池用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒型電池を冷却する電池用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒型電池を複数接続することにより構成された電池ユニットとしては、例えば、特許文献１に記載の電池ユニットが知られている。この特許文献１の電池ユニットでは、筒状の熱交換器の周囲に複数の電池ケースを設けることにより、各円筒型電池を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５６４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、筒状の熱交換器の周囲に電池ケースを設けているため、電池ケースが放射線状に配置されることになる。このため、特許文献１の構成では、複数の電池ユニットをケース内に収容した場合、無駄なスペースが多くなる。したがって、例えば電気自動車など、大容量の動力源を必要とする場合に複数の電池ユニットを搭載しようとすると、電池ユニットの占有領域が多くなってしまう。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スペース効率を向上させることができる電池用熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒型電池を冷却する電池用熱交換器であって、金属製で、かつ内部領域に冷媒を流通させる流通部を有する平板状の熱交換部と、前記円筒型電池を収容する金属製で、かつ円筒型の収容部を一体化して構成したことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、内部領域に冷媒を流通させる流通部を有する平板状の熱交換部に収容部を一体化していることから、電池用熱交換器を収容するためのスペース効率を向上させることができる。そして、熱交換部と収容部を何れも金属製とし、それらを一体化していることから、効率良く熱交換を行うこともできる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池用熱交換器において、前記収容部と前記熱交換部は、フィレット形状で接触していることを要旨とする。
これによれば、円筒型の収容部が熱交換部に対し、フィレット形状による接触によって面接触することになる。すなわち、収容部と熱交換部の接触面積が増加する。このため、円筒型電池の発した熱を効率よく熱交換部に伝導させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電池用熱交換器において、前記熱交換部の内部領域は、液体状の冷媒を流通させる第１流通部とされているとともに、前記熱交換部及び前記収容部の外部領域は、気体状の冷媒を流通させる第２流通部とされていることを要旨とする。
【００１０】
これによれば、外部領域の冷媒と内部領域の冷媒とで円筒型電池を冷却することができるので、さらに効率良く熱交換を行うことができる。つまり、一方の冷媒によって十分に冷却できない部位を、他方の冷媒によって補うことができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電池用熱交換器において、前記第１流通部と前記第２流通部とで冷媒の流れる方向を異ならせていることを要旨とする。
これによれば、円筒型電池の一部のみが過剰に冷却されることがなく、円筒型電池の温度の偏りを少なくすることができる。よって、円筒型電池の長寿命化が図れる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載の電池用熱交換器において、前記収容部は、隣り合う２つの前記熱交換部に挟持されていることを要旨とする。
【００１３】
これによれば、収容部が隣り合う２つの熱交換部に挟持されているため、熱交換部と収容部の接触面積が増加する。したがって、さらに効率良く熱交換を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スペース効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態における電池モジュールを示す平断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】第２の実施形態における電池モジュールを示す平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１は、円筒型電池１０を冷却する電池用熱交換器１１を用いた電池モジュールＭの一例を示す。図１に示すように、電池モジュールＭは、四角箱状の電池ケース１２内に、円筒型電池１０と電池用熱交換器１１とからなる電池ユニット１３を収容して構成されている。また、電池モジュールＭには、外部供給される液体状の冷媒を電池用熱交換器１１に対して搬送する冷媒供給パイプ１４と、電池用熱交換器１１から排出される液冷媒を外部に搬送する冷媒排出パイプ１５（図２参照）と、が設けられている。また、電池モジュールＭでは、円筒型電池１０の電極１０ａに対して図示しない接続端子が接続される。また、電池モジュールＭには、外部供給される気体状の冷媒を電池ケース１２内に導入する図示しない導入口が形成されている。
【００１７】
以下、本実施形態の電池用熱交換器１１について詳しく説明する。
電池用熱交換器１１は、矩形の平板状をなすとともに金属製の熱交換部１１ａと、円筒型電池１０を収容するとともに金属製で、かつ円筒型の収容部１１ｂとによって構成されている。より具体的に言えば、熱交換部１１ａの厚み方向に対向する２面には、円筒型の収容部１１ｂが、収容部１１ｂの軸方向を熱交換部１１ａの幅方向に沿わした状態で、熱交換部１１ａの長さ方向に複数個（図１では各８個）、配置されている。なお、本実施形態において、熱交換部１１ａの厚み方向は図１における上下方向となり、熱交換部１１ａの長さ方向は図１における左右方向となり、熱交換部１１ａの幅方向は図１における奥行き方向（図２における上下方向）となる。
【００１８】
そして、本実施形態において、熱交換部１１ａと各収容部１１ｂは、前述した配置関係において一体化されている。具体的に言えば、各収容部１１ｂは、熱交換部１１ａに対し、ロウ付けによって固定されている。ロウ材としては、アルミや銅などの熱伝導率の高い材料が用いられる。また、熱交換部１１ａと各収容部１１ｂとの間の接合部１６は、フィレット形状とされている。なお、フィレットは、面同士を滑らかに接合（接触）させるための形状である。これにより、本実施形態の各収容部１１ｂは、熱交換部１１ａに対して点接触ではなく、フィレット形状による接触によって面接触していることになる。つまり、熱交換部１１ａと各収容部１１ｂとの接触面積は、面接触によって線接触に比して大きくなっている。
【００１９】
また、収容部１１ｂを熱交換部１１ａに接合した状態において、熱交換部１１ａと各収容部１１ｂの外部領域となる収容部１１ｂの外周面間には、空隙１７が形成される。そして、これらの空隙１７は、図１に示すように、電池用熱交換器１１を電池ケース１２内に収容した際、電池ケース１２に導入される気体状の冷媒を流通させる第２流通部として機能する。
【００２０】
また、熱交換部１１ａの内部領域には、図２に示すように、冷媒供給パイプ１４が接続される冷媒の流入口１８と、冷媒排出パイプ１５が接続される冷媒の流出口１９が形成されている。また、熱交換部１１ａの内部領域には、図２に示すように、流入口１８を介して流入した冷媒を搬送する第１冷媒通路２０と、第１冷媒通路２０に連設されるとともに冷媒を流出口１９へ搬送する第２冷媒通路２１が形成されている。第１冷媒通路２０と第２冷媒通路２１は、熱交換部１１ａの幅方向に段積み形成されるとともに、何れも熱交換部１１ａの長さ方向に延設されている。これにより、熱交換部１１ａに流入した冷媒は、第１冷媒通路２０で搬送された後、第１冷媒通路２０と第２冷媒通路２１の連設部２２で折り返され、第２冷媒通路２１を経て排出される。本実施形態では、第１冷媒通路２０と第２冷媒通路２１により、第１流通部が構成される。
【００２１】
次に、本実施形態の電池用熱交換器１１の作用を説明する。
本実施形態の電池用熱交換器１１は、図１に示すように、電池ケース１２内に収容される。このとき、本実施形態の電池用熱交換器１１は、平板状の熱交換部１１ａに円筒型の収容部１１ｂを配置しているため、各収容部１１ｂは熱交換部１１ａに沿って直線状に配置されることになる。このため、複数の電池用熱交換器１１（電池ユニット１３）を並べて電池ケース１２内に収容する場合であっても、熱交換部１１ａ及び各収容部１１ｂは、電池ケース１２内において一定方向に直線的に整列配置される。したがって、電池ケース１２内に無駄なスペースを作らず、電池用熱交換器１１（電池ユニット１３）を収容するためのスペース効率を向上し得る。
【００２２】
また、電池モジュールＭに用いた場合、液体状の冷媒は冷媒供給パイプ１４を介して各熱交換部１１ａに搬送されるとともに、気体状の冷媒は空隙１７によって電池ケース１２内を搬送される。このとき、本実施形態の電池用熱交換器１１では、円筒型電池１０からの熱の伝熱経路が複数形成される。具体的に言えば、金属製の収容部１１ｂ及び接合部１６を介して金属製の熱交換部１１ａに伝熱される第１経路と、金属製の収容部１１ｂを介して空隙１７に伝熱される第２経路とが形成される。そして、それぞれの経路により、円筒型電池１０からの熱が、それぞれの冷媒と熱交換する。
【００２３】
特に、本実施形態の電池用熱交換器１１では、熱交換部１１ａと収容部１１ｂとの間の接合部１６がフィレット形状とされているので、その第１経路の面積は大きくなっている。また、第１経路は、金属接合によって形成されているので、伝熱効率が高くなっている。
【００２４】
また、気体状の冷媒は空隙１７によって搬送されることから、冷媒の流通方向は収容部１１ｂの軸方向に沿うことになる。つまり、この流通方向は、熱交換部１１ａ内を流通する液体状の冷媒とは異なることになる。具体的に言えば、気体状の冷媒の流通方向は、図１において奥行き方向（図２において上下方向）となる一方で、液体状の冷媒の流通方向は、図１において左右方向になる。このため、円筒型電池１０の一部のみが局所的に冷却されることを防止し、同一方向に冷媒を搬送する場合に比して温度の偏りが少なくなっている。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）電池用熱交換器１１を、熱交換部１１ａと収容部１１ｂを一体化して構成した。そして、本実施形態では、平板状の熱交換部１１ａを用いているので、電池用熱交換器１１を収容するためのスペース効率を向上させることができる。
【００２６】
（２）また、熱交換部１１ａと収容部１１ｂを何れも金属製としている。金属は熱伝導率が高いため、円筒型電池１０の発した熱は収容部１１ｂを介して効率よく熱交換部１１ａに伝導する。したがって、円筒型電池１０を効率よく冷却することができる。
【００２７】
（３）また、熱交換部１１ａと収容部１１ｂの接合部１６をフィレット形状としている。このため、円筒型電池１０の発した熱の伝熱経路の面積を大きくすることができる。このため、円筒型電池１０の発した熱を更に効率よく熱交換部１１ａに伝導させることができる。
【００２８】
（４）熱交換部１１ａと収容部１１ｂがフィレット形状で接触していることから、隣接する収容部１１ｂと熱交換部１１ａの間に形成される空隙１７に熱伝導率の良好な樹脂などを充填する必要がない。このため、電池用熱交換器１１や電池ユニット１３の軽量化及び製造コストの削減が図れる。
【００２９】
（５）熱交換部１１ａには液体状の冷媒を流通させる一方で、空隙１７を気体状の冷媒を流通させる流通部としている。このため、両冷媒によって円筒型電池１０を冷却することができるので、さらに効率良く熱交換を行うことができる。つまり、一方の冷媒によって十分に冷却できない部位を、他方の冷媒によって補うことができる。
【００３０】
（６）熱交換部１１ａと空隙１７における冷媒の流れる方向を異ならせている。このため、円筒型電池１０の一部のみが過剰に冷却されることがなく、円筒型電池１０の温度の偏りを少なくすることができる。よって、円筒型電池１０の長寿命化が図れる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に本発明を具体化した第２の実施形態を図３にしたがって説明する。以下に説明する実施形態において、すでに説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどしてその重複する説明を省略又は簡略する。
【００３２】
図３は、円筒型電池１０を冷却する電池用熱交換器１１を用いた電池モジュールＭ２の一例を示す。図３に示すように、電池モジュールＭ２は電池ケース１２内に円筒型電池１０と電池用熱交換器３１からなる電池ユニット３２を収容して構成されている。
【００３３】
本実施形態における電池用熱交換器３１は、熱交換部１１ａの厚み方向に熱交換部１１ａと複数（本実施形態では８個ずつ）の収容部１１ｂを交互に配置することにより構成されている。よって、本実施形態の電池用熱交換器３１は、収容部１１ｂが隣り合う２つの熱交換部１１ａで挟持されることにより構成されている。
【００３４】
次に、本実施形態の電池用熱交換器３１を電池モジュールＭ２に用いた場合の作用について説明する。
電池モジュールＭ２に用いた場合、液体状の冷媒は冷媒供給パイプ１４を介して各熱交換部１１ａに搬送されるとともに、気体状の冷媒は空隙１７によって電池ケース１２内を搬送される。このとき、本実施形態の電池用熱交換器３１では、金属製の収容部１１ｂ及び接合部１６を介して金属製の熱交換部１１ａに伝熱される第１経路が複数形成される。具体的には、円筒型電池１０の発した熱は、収容部１１ｂが熱交換部１１ａに挟持されていることにより、収容部１１ｂを挟むそれぞれの熱交換部１１ａに伝熱され、冷媒と熱交換される。このため、円筒型電池１０に対する冷却効率が向上されている。
【００３５】
したがって、本実施形態では、第１の実施形態の効果（１）〜（６）に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（７）電池用熱交換器３１は、収容部１１ｂを隣り合う２つの熱交換部１１ａで挟持することにより構成されている。このため、円筒型電池１０の発した熱は収容部１１ｂを挟むそれぞれの熱交換部１１ａに伝熱される。したがって、円筒型電池１０への冷却効率が向上され、効率よく円筒型電池１０を冷却することができる。
【００３６】
なお、上記各実施形態は以下のように変更しても良い。
○  第１及び第２の実施形態において、収容部１１ｂは、その軸方向が、熱交換部１１ａの長さ方向に沿うように配置（一体化）されていてもよい。
【００３７】
○  第１及び第２の実施形態において、熱交換部１１ａに対して配置（一体化）する収容部１１ｂの数を変更してもよい。
○  第１の実施形態において、収容部１１ｂを、熱交換部１１ａの何れか一方（片面）のみに配置（一体化）してもよい。
【００３８】
○  第２の実施形態において、熱交換部１１ａ間に収容部１１ｂを圧入することにより、熱交換部１１ａと収容部１１ｂを一体化してもよい。
○  第１及び第２の実施形態において、熱交換部１１ａと収容部１１ｂの間にフィレット形状の接合部１６を形成するのに代えて、その接合部１６と同位置に熱伝導性ペーストを塗布し、熱交換部１１ａと収容部１１ｂをフィレット形状で接触させるようにしてもよい。熱伝導性ペーストの塗布は、上記別例のように、収容部１１ｂを圧入するような場合に適用するとよい。
【００３９】
○  第１及び第２の実施形態において、熱交換部１１ａの内部領域を流通する冷媒と熱交換部１１ａの外部領域を流通する冷媒の組み合わせを変更してもよい。例えば、内部領域及び外部領域の何れにも液体状の冷媒を流通させてもよいし、気体状の冷媒を流通させてもよい。
【００４０】
○  第１及び第２の実施形態において、熱交換部１１ａの内部領域を流通する冷媒の流通方向と外部領域を流通する冷媒の流通方向を同一方向としてもよい。
○  第１及び第２の実施形態において、熱交換部１１ａ内にフィンを収容してもよい。この場合、冷却効率が向上する。
【００４１】
○  第１及び第２の実施形態において、電池ケース１２は、樹脂、または、絶縁性コーティング膜が形成された金属またはシリコン等よって構成してもよい。
○  第１及び第２の実施形態において、冷媒の流通量を、円筒型電池１０の発熱量に応じて変更させても良い。具体的には、円筒型電池１０の発熱量が少ない場合には、外部領域のみに冷媒を流通させる。一方、円筒型電池１０の発熱量が多い場合には、外部領域と内部領域の両方に冷媒を流通させる。熱交換部１１ａの内部領域に冷却水を流通させることにより、円筒型電池１０の冷却を行う。気体状の冷媒として空気を用いる場合、液体状の冷媒は空気に比べて熱伝導率が高く、高い冷却作用が見込める。このため、冷却性能の高い熱交換部１１ａによる冷却が必要ない場合には、空気のみで円筒型電池１０を冷却することにより、円筒型電池１０が必要以上に冷却されることを抑制できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…円筒型電池、１１，３１…電池用熱交換器、１１ａ…熱交換部、１１ｂ…収容部、１７…第２流通部となる空隙、２０…第１流通部を構成する第１冷媒通路、２１…第１流通部を構成する第２冷媒通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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