JP2001223035A - 電池用真空断熱容器 - Google Patents

電池用真空断熱容器

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JP2001223035A
JP2001223035A JP2000032532A JP2000032532A JP2001223035A JP 2001223035 A JP2001223035 A JP 2001223035A JP 2000032532 A JP2000032532 A JP 2000032532A JP 2000032532 A JP2000032532 A JP 2000032532A JP 2001223035 A JP2001223035 A JP 2001223035A
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battery
wall
container
vacuum
heat
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Masanobu Morimoto
眞布 森本
Hiroshi Yamazaki
洋 山崎
Yasuhiro Harada
康博 原田
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池用真空断熱容器において、重量増、コス
ト増、スペース増、部品増などの事態を招くことがない
ようにする。 【解決手段】 内壁4と外壁5との間を真空断熱空間6
とした断熱容器1の内部に電池9を収容できるように構
成する。真空断熱空間6における内壁4に近接した位置
に、ヒータや熱媒配管などの熱交換手段12を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池用真空断熱容器
に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車用や電力貯蔵用の二次電池と
して、300〜350℃で動作するNaS電池や、20
0〜250℃で動作するナトリウム塩化物電池などが知
られている。これらの電池をはじめとして、常温よりも
高い温度(40℃以上)で動作するいわゆる高温電池を
正常に動作させるためには、その高温状態を維持するた
めの保温構造が必要となる。このため、この種の高温電
池を断熱性にすぐれた真空断熱容器に収容することが行
われている。真空断熱容器は、内壁と外壁との二重壁構
造によって容器を構成し、内壁と外壁との間を真空断熱
空間としたものである。
【0003】このような電池用真空断熱容器において
は、高温電池の温度をコントロールするために、この高
温電池の周囲に電熱ヒータや熱媒配管などの熱交換手段
を設けるのが一般的である。
【0004】たとえば特開平5−62708号公報や特
開平5−13103号公報では、電池を収容するケース
を真空断熱容器の内部に設けて、このケースの周囲すな
わち内周部や外周部に熱交換手段を配置している。また
特開平6−283215号公報や特開平11−1625
07号公報では、熱交換手段を真空断熱容器の内部の底
の部分に配置している。
【0005】図8は、熱交換手段を真空断熱容器の内部
における底の部分に配置したものについての例の概略構
成を示す。この図8において、1は真空断熱容器で、上
部が開口した容器本体2と、この容器本体2の開口部を
塞ぐ蓋体3とを有した構成とされている。容器本体2
は、ステンレス鋼板などの金属板にて形成された内壁4
と外壁5との二重壁どうしの間が真空断熱空間6として
構成されている。この真空断熱空間6は、たとえば内壁
4と外壁5との間に繊維状あるいは粉末状の断熱材が充
填されたうえで真空排気が行われることなどによって構
成されている。蓋体3は、容器本体2と同様の構成の真
空断熱体か、あるいは通常の断熱体によって構成されて
いる。真空断熱容器1の内部の底の部分には、熱交換手
段としてのたとえばシーズヒータ7が設けられている。
このシーズヒータ7は図示のように円形断面を有するた
め、その上に金属製の板材8を敷いて平面を形成したう
えで、その平面状の板材8の上に、複数の単電池にて構
成された高温電池9をのせて支持するように構成されて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開平5−62
708号公報や特開平5−13103号公報に記載され
たものでは、電池を収容するケースを真空断熱容器の内
部に設けて、このケースの周囲に熱交換手段を配置して
いるため、このケースという部品が必要となる分だけ重
量増、コスト増になる。
【0007】上述の特開平6−283215号公報や特
開平11−162507号公報に記載されたものや、図
8に例示したものでは、ヒータなどの熱交換手段のため
のスペースが必要になるうえに、上述のように複数の単
電池にて構成された高温電池を支えるための平坦な部材
が必要になる。
【0008】そこで本発明は、このような技術的課題を
解決して、電池用真空断熱容器において、重量増、コス
ト増、スペース増、部品増などの事態を招くことがない
ようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、内壁と外壁との間を真空断熱空間とした断熱
容器の内部に電池を収容できるように構成し、前記真空
断熱空間における内壁に近接した位置に、ヒータや熱媒
配管などの熱交換手段を設けたものである。
【0010】このような構成であると、熱交換手段が真
空断熱空間の内部に設けられるため、電池を収容するケ
ースを断熱容器の内部に設けてこのケースの周囲に熱交
換手段を配置する必要がなく、このためケースが不要と
なって、その分の重量やコストが削減されることになる
のみならず、電池を支えるための平坦な部材も不要にな
り、したがってその分のスペースや部品点数が削減され
ることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の電池
用真空断熱容器について、図1〜図7にもとづき、図8
に示したものと同一の部材には同一の参照番号を付し
て、詳細に説明する。
【0012】図1〜図2は、本発明の実施の形態の電池
用真空断熱容器を示す。この電池用真空断熱容器1にお
いて、容器本体2を構成する内壁4と外壁5との間には
繊維や粉末にて形成された断熱材が充填され、その充填
部が真空排気されて密封されることで、真空断熱空間6
が形成されている。
【0013】真空断熱空間6における内壁4の表面に
は、熱媒通路12が設けられている。詳細には、両端に
フランジ部13を有した横断面コ字形の通路形成部材1
4が内壁4の周囲に沿って設けられ、そのフランジ部1
3がロールシーム溶接やすみ肉溶接によって内壁4に固
定されることで、この通路形成部材14と内壁4の表面
とによって、横断面矩形状の熱媒通路12が形成されて
いる。このように構成することで、熱媒通路12は、そ
の内部を流れる熱媒が広い面積で内壁4に接触できるよ
うに構成されている。
【0014】熱媒通路12は、内壁4の表面に多重に巻
き付くように配置されている。また、その一端部15と
他端部と16とが、管路の形態で内壁4から離れて外壁
5を貫通し、それによって熱媒の供給および排出のため
に真空断熱容器1の外部へ取り出されている。外壁5に
おける熱媒通路12の貫通部は、当て板17を用いた気
密溶接が施されている。18はその気密溶接部である。
【0015】このような構成によれば、熱媒通路12は
内壁4における真空断熱空間6の側に設けられており、
真空断熱容器1の内部すなわち内壁4の内側には存在し
ない。このため、高温電池9を容器本体2の内部すなわ
ち内壁4の内部に直接収容することができ、その内部に
は、電池9を収容しかつ熱交換手段を配置するためのフ
レームや、熱交換手段から電池9を分離させた状態でこ
の電池9を支持するための平坦部材などを設置する必要
がない。したがって、電池用の真空断熱容器1におい
て、フレームや平坦部材を設けることによる重量増、コ
スト増、スペース増、部品増などの事態を招くことを防
止できる。また、熱交換手段としての熱媒通路12を真
空断熱空間6に配しているため、この熱媒通路12を容
器本体2の内部すなわち内壁4よりも内側に配する必要
がなく、したがってその分のスペースを減少させること
ができる。
【0016】熱媒通路12は横断面コ字形の通路形成部
材14と内壁4の表面とによって横断面矩形状に形成さ
れ、このため熱媒通路12の内部を流れる熱媒が広い面
積で内壁4に接触できるため、内壁4自体が電池9の温
度をコントロールするための伝熱面となって、電池9の
温度を効率よくコントロールすることができる。
【0017】熱媒通路12は、上述のように横断面コ字
形の通路形成部材14によって構成する代わりに、図3
に示すように横断面円形の熱媒配管19を溶接部20に
よって内壁4に溶接したものであってもよい。あるい
は、図4に示すようにシーズヒータ21を溶接部22に
よって内壁4に溶接したものであってもよい。さらに、
これらの部材をろう付けしたものでもよい。シーズヒー
タ21は、図示のようにステンレス管などの金属管23
の内部に電熱ヒータ線24を通し、このヒータ線24と
金属管23との間に絶縁物25を充填したものであり、
真空断熱空間6に配置することから気密性を有するもの
であることが必要である。なお、面状のヒータを内壁4
の表面に沿って配置することもできる。また、電池9の
温度コントロールのために、場合によっては熱媒に代え
て冷媒を流すこともできる。
【0018】これらの通路やヒータは、電池の用途や必
要となる温度制御精度などに応じて、図1に示すように
内壁4の周囲の全面に設置する代わりに、内壁4の側面
のみや底面のみに設置することもできる。また蓋体3に
設けることもできる。内壁4の各面での配置のパターン
は、温度むらなどを考慮して適宜に設定することができ
る。
【0019】図1に示すように、電池9と内壁4との隙
間には、伝熱性および電気絶縁性を有する粉粒体26を
充填することができる。このような粉粒体26として
は、Al2 3 の粉末やMgOの粉末などを用いること
ができる。このような構成とすると、電池9の温度をコ
ントロールしやすく、またこの粉粒体26を、このよう
に真空断熱容器1に収容された電池9を車載用としたと
きの振動に対しての緩衝材として機能させることができ
る。真空断熱容器1に収容された電池9が定置構造であ
る場合には、地震時の緩衝材として機能させることがで
きる。
【0020】図5〜図6は、本発明の他の実施の形態の
電池用真空断熱容器を示す。ここでは、真空断熱容器1
すなわち内壁4および外壁5は蓋体を有しない密閉構造
とされ、その内部に高温電池9が収容されている。27
はその収容空間である。この収容空間27は、真空断熱
空間6を貫通するように筒状体により形成された小径の
貫通孔28によって容器1の外部と連通している。そし
てこの貫通孔28には電池9からの電線29が通されて
容器1の外部に取り出されている。また、このように電
線29を通した貫通孔28には、図示のように通気性の
ある断熱材30が充填されるか、場合によっては圧力逃
がし弁が設けられる。
【0021】内壁4の周囲には、図3に示したものと同
様の横断面円形の熱媒配管19が、溶接部20によって
取り付けられているか、あるいはろう付けされている。
図6はこのように熱媒配管19が取り付けられた内壁4
の斜視図を示す。ここでは、熱媒配管19は、内壁4に
て形成される箱状体の周囲に巻き付けられるようにして
取り付けられている。あるいは、このような構成に代え
て、図7に示すように熱媒配管19をヘアピン状に折り
曲げながら内壁4の周囲に沿って配置することもでき
る。また、図1に示すような横断面矩形状の熱媒配管や
図4に示すようなシーズヒータなどの、他の形態の熱交
換手段を配置することもできる。
【0022】このような構成であると、真空断熱容器1
を密閉構造としたにもかかわらず、その内部が貫通孔2
8によって容器1の外部と連通されているため、熱媒配
管19を用いて容器1の内部を加熱したときや、容器1
の内部でガスが発生したときなどにおいて、この容器の
内部の圧力が異常に上昇することがないという利点があ
る。また、このように貫通孔28を有するだけであり、
開閉式の蓋体を有するものではないので、ヒートブリッ
ジが少なく、断熱性にすぐれた容器を構成することがで
きる。また貫通孔28は、上述のような電線29や、電
池9の状況を計測するための計測線などを通す用途に供
することができる。
【0023】内壁4と電池9との隙間には、上述の場合
と同様に伝熱性および電気絶縁性を有する粉粒体26を
充填することができる。こうすることで、同様に電池9
の温度をコントロールしやすく、またこの粉粒体26
を、電池9を車載用としたときの振動に対しての緩衝材
として機能させることができるとともに、これを定置構
造とした場合には地震時の緩衝材として機能させること
ができる。
【0024】
【実施例】たとえば電池9のモジュールの寸法が縦50
0mm、横1000mm、高さ150mmであり、従来
のようにこの電池をケースに収容する場合において、ケ
ースが厚さ1mmのSUS304材である場合には、本
発明によれば、このケースの重量分である約11.5k
gを軽量化することができる。
【0025】また、このようなケースの周囲に従来のよ
うに熱媒配管を取り付ける場合には、この熱媒配管付き
のケースを容器の内部に収容するために電池と容器との
間に10mm程度の隙間が必要となり、この容器の断熱
厚さを15mmとすると、結局、容器の外寸法は、縦寸
法が500+2×10+2×15=550mm、横寸法
が1000+2×10+2×15=1050mm、高さ
寸法が150+2×10+2×15=200mmとな
る。このとき、容器の体積は0.1155m3 となる。
【0026】これに対し本発明の場合は、このような1
0mmの隙間が不要になるため、容器の外寸法は縦53
0mm、横1030mm、高さ180mmとなる。この
とき、容器の体積は0.0983m3 にしかならず、従
来のものに比べて約18%低減できることになる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によると、内壁と外
壁との間を真空断熱空間とした断熱容器の内部に電池を
収容できるように構成し、前記真空断熱空間における内
壁に近接した位置に、ヒータや熱媒配管などの熱交換手
段を設けたため、熱交換手段が真空断熱空間の内部に設
けられることになって、電池を収容するケースを断熱容
器の内部に設けてこのケースの周囲に熱交換手段を配置
する必要がなく、このためケースが不要となって、その
分の重量やコストを削減できるのみならず、電池を支え
るための平坦な部材も不要になり、したがってその分の
スペースや部品点数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電池用真空断熱容器の断
面図である。
【図2】図1の電池用真空断熱容器の右側面図である。
【図3】熱交換手段の別の例を示す要部の断面図であ
る。
【図4】熱交換手段のさらに別の例を示す要部の断面図
である。
【図5】本発明の他の実施の形態の電池用真空断熱容器
の断面図である。
【図6】図5における熱媒配管付きの内壁の斜視図であ
る。
【図7】熱媒配管付きの内壁の他の例の斜視図である。
【図8】従来の電池用真空断熱容器の断面図である。
【符号の説明】
4 内壁 5 外壁 6 真空断熱空間 9 高温電池 12 熱媒通路 14 通路形成部材 19 熱媒配管 21 シーズヒータ 26 粉粒体 28 貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 康博 兵庫県尼崎市浜1丁目1番1号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 Fターム(参考) 5H011 AA13 BB03 5H029 AJ12 AK05 AL13 BJ01 BJ22 BJ25 5H031 AA05 KK02 KK04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁と外壁との間を真空断熱空間とした
    断熱容器の内部に電池を収容できるように構成し、前記
    真空断熱空間における内壁に近接した位置に、ヒータや
    熱媒配管などの熱交換手段を設けたことを特徴とする電
    池用真空断熱容器。
JP2000032532A 2000-02-10 2000-02-10 電池用真空断熱容器 Pending JP2001223035A (ja)

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