JP2004227986A - 蓄電池用ヒートシンクおよび蓄電池冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供する。
【解決手段】所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池のセル間の間隙に脱着可能に挿入され、セルに熱的に接続して、蓄電池のセルからの熱を受け入れる受熱部と、受熱部と一体に形成されて受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンク。
【選択図】図１
【解決手段】所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池のセル間の間隙に脱着可能に挿入され、セルに熱的に接続して、蓄電池のセルからの熱を受け入れる受熱部と、受熱部と一体に形成されて受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンク。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用の鉛蓄電池の冷却装置、特に複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池用のヒートシンクおよび冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電源として、複数のセル室に区画された電槽を備えた鉛蓄電池が用いられている。自動車内の電装部品の増加に伴い、車載用の蓄電池の電源電圧が増える傾向にあり、セル室の数は増加傾向にある。
例えば、３６Ｖ鉛蓄電池では、横方向に２個づつのセルが縦方向に並列して９列配置され、合計１８個のセルが配置されている。充電時に各セルから熱を生じるが、複数のセルを並べて配置すると、中央部に配置されたセルの放熱性が悪くなり、電池寿命低下の原因となる。
【０００３】
特開平１０−１４４２６６号公報（以下、「先行技術」という）には、従来の鉛電池の冷却装置が開示されている。図１４は先行技術の蓄電池１００の断面図である。図１４に示すように、セル１０１とセル１０１の間には隔壁部１０２があり、隔壁部１０２は金属部材１０３を樹脂等の材料１０４によって被覆して形成されている。更に、電槽の外周部が、樹脂部材等によって被覆された板状ヒートパイプによって形成されている。上述したように、先行技術においては、隔壁部の熱伝導性を高めて、放熱性を向上するために、金属部材があらかじめ内包された材料を電槽壁面に使用して中央部のセルから効率良く熱を取り出す方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４４２６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術に開示されたように、金属部材があらかじめ内包された材料を電槽壁面に使用すると、蓄電池の寿命が低下して、蓄電池を交換する必要が生じたとき、蓄電池と共に電槽壁面に使用された、金属部材があらかじめ内包された材料を全て新しいものに交換しなければならない。即ち、先行技術に開示された装置は、蓄電池の壁面にヒートシンクを組み込んだ所謂ヒートシンク一体型の蓄電池である。従って、蓄電池の寿命低下に際して、蓄電池と共に蓄電池冷却装置、例えば、ヒートシンクを交換するために、コストが非常に高くなるという問題点がある。更に、電槽壁面に使用された、金属部材があらかじめ内包された材料自体の機能は低下するわけではないので、資源の無駄が多く、リサイクルの観点から好ましくないと言う問題点がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、蓄電池の壁面にヒートシンクを組み込んだ所謂ヒートシンク一体型の蓄電池ではなく、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池に取り外し可能で、蓄電池の中央部のセルにも接続可能なヒートシンクを用いることによって、蓄電池のみを交換するだけでよく、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することができることが判明した。
【０００８】
更に、車のトランクルーム内に上述した蓄電池用ヒートシンクを設置し、蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、蓄電池と蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続することによって、蓄電池を冷却する蓄電池冷却装置を提供することができることが判明した。
【０００９】
この発明は、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の蓄電池用ヒートシンクの第１の態様は、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池の前記セル間の前記間隙に脱着可能に挿入され、前記セルに熱的に接続して、蓄電池の前記セルからの熱を受け入れる受熱部と、前記受熱部と一体に形成されて、前記受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンクである。
【００１０】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第２の態様は、前記間隙に挿入される前記受熱部が平行な複数の第１受熱部、および、前記第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部からなっており、前記第１受熱部と前記第２受熱部が前記蓄電池の内側部において直交している、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１１】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第３の態様は、前記間隙に挿入される前記受熱部が平行な複数の第１受熱部、および、前記第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部からなっており、前記第１受熱部と前記第２受熱部が前記蓄電池の外周部において直交している、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１２】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第４の態様は、前記放熱部の少なくとも１部にフィンを備えている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１３】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第５の態様は、前記受熱部が少なくとも２つの部分に分割可能である、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１４】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第６の態様は、前記受熱部がヒートパイプ部を備えている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１５】
この発明の蓄電池用ヒートシンクのその他の態様は、前記第１受熱部および前記第２受熱部が前記間隙の全てに挿入されている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１６】
この発明の蓄電池用ヒートシンクのその他の態様は、前記第１受熱部および前記第２受熱部が所定の前記間隙にのみ挿入されている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１７】
この発明の蓄電池用ヒートシンクのその他の態様は、前記受熱部が中空部を備えている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１８】
この発明の蓄電池冷却装置の第１の態様は、車のトランクルーム内に上述した蓄電池用ヒートシンクが設置されており、前記蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を前記蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、前記蓄電池と前記蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続して蓄電池を冷却する、蓄電池冷却装置である。
【００１９】
この発明の蓄電池冷却装置の第２の態様は、車体外表面と熱的に接続した金属板を更に備え、前記蓄電池用ヒートシンクが前記金属板上に設置され、前記蓄電池からの熱をトランクルーム内および／または外気に放熱する、蓄電池冷却装置である。
【００２０】
この発明の蓄電池冷却装置のその他の態様は、前記トランクルーム内に送風手段が備えられ、前記放熱部が強制冷却される、蓄電池冷却装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明の蓄電池用ヒートシンクおよび蓄電池冷却装置を図面を参照しながら説明する。
この発明の蓄電池用ヒートシンクの１つの態様は、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池の前記セル間の前記間隙に脱着可能に挿入され、前記セルに熱的に接続して、蓄電池の前記セルからの熱を受け入れる受熱部と、前記受熱部と一体に形成されて、前記受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンクである。
【００２２】
図１（ａ）は、この発明の蓄電池用ヒートシンクを電槽に装着したときの外観の１例を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ｂ）は、蓄電池用ヒートシンクと電槽を分離した状態を示す図である。図１（ｂ）に示すように、蓄電池の電槽２は所定の間隙を備えて複数のセルに区画されており、セル間の上述した間隙に脱着可能に蓄電池用ヒートシンクが挿入される。即ち、図１（ｂ）に示すように、電槽は櫛刃形状からなっており、その上部が一体的に形成され、その下部４は、スリット４２によってそれぞれ分離されており、分離された間隙に蓄電池用ヒートシンク１の受熱部６、７が熱的に密接に接続するように嵌め込まれている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、蓄電池用ヒートシンク１は、セル間の間隙に脱着可能に挿入され、セルに熱的に接続して、蓄電池のセルからの熱を受け入れる受熱部と、受熱部と一体に形成されて蓄電池の外周部に配置され、受熱部の熱を放出する放熱部５とからなっている。放熱部５は必要によりフィン部３を備えていてもよい。
【００２３】
図２は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの１つの態様の断面図である。図２に示すように、蓄電池は、横方向に２個づつのセル４が縦方向に並列して９列配置され、合計１８個のセルが配置されている。このように配置された分離されたセル４の四周を囲むように、蓄電池用ヒートシンクが脱着可能に間隙に挿入され配置される。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、間隙に挿入される受熱部が平行な複数の第１受熱部６、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部７からなっており、第１受熱部と第２受熱部が蓄電池の内側部において直交している。即ち、受熱部が格子状からなっている。蓄電池用ヒートシンクの放熱部からなる外周部５には、四周にわたって放熱フィン部３が設けられている。
【００２４】
蓄電池用ヒートシンクは、例えば、アルミニウム押し出し材によって形成される。上述したように、蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙に嵌め込まれているので、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、セルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動する。必要に応じて、蓄電池の分離したセルの外周面または放熱部のセルとの接触面に伝熱グリスを塗布してもよい。セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００２５】
この発明の蓄電池用ヒートシンクは、蓄電池の電槽の分離されたセルに受熱部が熱的に密接に接続しているので、中央部のセルの熱も速やかに受熱部に移動し、更に外周部、フィン部に移動されて放熱されるので、ヒートシンクを装着しない場合には、蓄電池内と外気との間で温度差が３１℃にも達していたのが、この発明の蓄電池用ヒートシンクを装着すると、蓄電池内と外気との間で温度差が１８℃と著しく低下する。従って、電池の寿命を著しく長くすることができる。更に、蓄電池の寿命が低下して交換する際にも、蓄電池用ヒートシンクはそのまま使用することができ、蓄電池の交換に伴うコストを大幅に低下することができる。
【００２６】
図３は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。図３に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、図２に示した態様の蓄電池用ヒートシンクの外周部に備えられたフィン部に更に保護部が備えられている。即ち、この態様の蓄電池用ヒートシンクは、間隙に挿入される受熱部が平行な複数の第１受熱部６、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部７からなっており、第１受熱部と第２受熱部が蓄電池の内側部において格子状を形成するように直交している。
【００２７】
蓄電池用ヒートシンクの放熱部からなる外周部５には、四周にわたって放熱フィン部３が設けられ、更に、放熱フィン部３の外周部５に保護部１５が設けられている。このようにフィン部に保護部を設けることによって、フィン部の強度が増大し、変形し難くなる。その結果、優れた放熱性能が維持される。特に、車載用の３６Ｖ鉛電池は重量が約２０ｋｇ程度になり、電池設置時にフィン部を変形させたり損傷する恐れが有り、保護部を備えることによって、フィン部を保護することができる。
【００２８】
この態様の蓄電池用ヒートシンクも例えば、アルミニウム押し出し材によって一体的に成形することができる。保護部は、ろう付け等によってフィン部に接合してもよい。なお、保護部には必要により通風孔を設けてもよい。この態様においても、蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、セルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動する。必要に応じて、蓄電池の分離したセルの外周面または放熱部のセルとの接触面に伝熱グリスを塗布してもよい。セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００２９】
図４は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、受熱部が少なくとも２つの部分に分割可能である蓄電池用ヒートシンクである。図４には、点線にそって縦方向および横方向に、受熱部が４つの部分１１、１２、１３、１４に分割される蓄電池用ヒートシンクを示している。図５は、分割された受熱部の１つの部分を示す図である。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、間隙に挿入される受熱部が平行な複数の第１受熱部６、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部７からなっており、第１受熱部と第２受熱部が蓄電池の内側部において格子状に直交しており、そして、放熱部からなる外周部５には、四周にわたって放熱フィン部３が設けられている。
【００３０】
このような蓄電池用ヒートシンクを、上述したように縦横方向に中央部分で４つに分割して作製している。図５に示すように、４つの部分（ユニット）に分割された場合においては、セル間の間隙に挿入されて、４つのセルの四周を取り囲む第１受熱部６と第２受熱部７がセルの外周面に熱的に密接に接続する。残りの３つの部分（ユニット）も同様にセル間の間隙に挿入されて、４つのユニットが組合わされて全体として、図４に示すように、各セルの四周が、第１受熱部６と第２受熱部７に熱的に密接に接続される。
【００３１】
上述した態様においては、蓄電池用ヒートシンクが４つのユニットに分割された例を示したが、分割は４つに限定されること無く、２、６等任意の数に分割することができる。この態様の蓄電池用ヒートシンクも、例えば、アルミニウム押し出し材によって成形することができる。
上述した態様の蓄電池用ヒートシンクにおいては、第１受熱部および第２受熱部がセル間の間隙の全てに挿入されているが、別の態様においては、第１受熱部および第２受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されていてもよい。即ち、セルの全ての隔壁に蓄電池用ヒートシンクが熱的に接続される必要は無く、例えば、放熱の容易な部分に位置する３つのセルを合わせてその外周を囲むように第１受熱部および第２受熱部を配置してもよい。
【００３２】
図６は、第１受熱部および第２受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。即ち、図６に示す部分は、図４に示す１２の部分に対応している。蓄電池のセルの全ての外周面に蓄電池用ヒートシンクを熱的に接続させる必要は無く、温度が高くなる中央部セルとそれほど温度が高くならない周辺部のセルとの間で取り扱いを異にしてもよい。図６に示すように、中央部のセル４は、温度が高くなるので、第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって四周を囲まれ、それらに熱的に密接に接続される。これに対して、左上の３つのセルは、中央部に比べて温度がそれほど高くならないので、３つのセルを合わせた部分４’は、部分４’全体の四周を囲むように
第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５を配置して、熱的に密接に接続すればよい。
【００３３】
なお、図６に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、図４に示したように、縦横方向に中央部で４つの部分（ユニット）に分割された１つの部分である。図６に示した３つのセルを合わせた部分４’と１つのセルの部分４との組み合わせのユニット１２を、図４に示したユニット１１、ユニット１３、ユニット１４にも適用して作製してもよい。このように４つに区分されたユニットからなる蓄電池用ヒートシンクを作製することによって、中央部の６つのセル４は、それぞれ四周を第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって囲まれて、熱的にそれらに密接に接続され、周辺部に位置する３つのセルを合わせた部分４’全体を第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって囲まれて、熱的にそれらに密接に接続される。
【００３４】
図７は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。図６を参照して、縦横方向に中央部で４つの部分（ユニット）に分割された蓄電池用ヒートシンクを説明したが、図７に示す態様においては、蓄電池用ヒートシンクは、分割されることのない単体からなる態様である。図７に示すように、蓄電池の電槽は所定の間隙を備えて複数のセルに区画されており、セル間の所定の間隙に脱着可能に受熱部が挿入されている。即ち、図７に示すように、中央部の６つのセル４は、温度が高くなるので、第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって四周を囲まれ、それらに熱的に密接に接続される。
【００３５】
更に、周辺部セル群、即ち、それぞれ３つのセルを合わせた部分４’は、中央部に比べて温度がそれほど高くならないので、３つのセルを合わせた部分４’全体の四周を囲むように第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５が配置され、熱的に密接に接続される。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙の内、上述した部分の間隙に嵌め込まれているので、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、所定のセルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動し、セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。上述したように蓄電池用ヒートシンクの受熱部を温度の高い中央部と温度の低い周辺部で変化させて配置することによって、不必要な部分の受熱部が省略され、より効率的なヒートシンクが得られる。
なお、図７に示す蓄電池用ヒートシンクは、図６に示した部分に分割されるヒートシンクであってもよい。その際には、中央部セルの外周面は、図６に示した第２受熱部の一部と、他のセルの第２受熱部の一部に熱的に密接に接続される。
【００３６】
図８は、受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている他の態様の蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。即ち、蓄電池のセルの全ての外周面に蓄電池用ヒートシンクを熱的に接続させる必要は無く、温度が高くなる中央部セルとそれほど温度が高くならない周辺部のセルとの間で受熱部の配置を変化させてもよい。図８に示すように、例えば、周辺部の４つのセルは、中央部に比べて温度がそれほど高くならないので、４つのセルを合わせた部分４’全体の四周を囲むように受熱部を配置して、熱的に密接に接続すればよい。図８に示す受熱部は所定の形状に曲げられた平面型ヒートパイプからなっており、第１受熱部に対応する部分８、第２受熱部に対応する部分８’、外周部に対応する部分１０からなっている。
【００３７】
外周部に対応する部分１０には、放熱部としてのフィン部９が取り付けられている。図８に示すように、フィン部９を外周部１０のセル部分４’側に設けることによって、フィン部を保護することができる。勿論、フィン部を外周部のセル部分４’と反対側に設けてもよい。その際には、更に保護部を設けてもよい。平面型ヒートパイプとフィン部とはろう付け、伝熱性の接着剤による接着等の方法で接合されている。
この態様の蓄電池用ヒートシンクは、平面型ヒートパイプからなっており、セルの外周面に直接ヒートパイプが熱的に接続されるので、熱移動性能が極めて高く、放熱効果に優れている。
【００３８】
なお、図８に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、後述する概ね４つの部分（ユニット）に分割された１つの部分である。このように概ね４つに区分されたユニットからなる蓄電池用ヒートシンクを作製することによって、周辺部に位置する４つのセルを合わせた部分４’全体を、平面型ヒートパイプからなる受熱部８、８’および外周部１０によって囲まれて、受熱部８、８’において平面型ヒートパイプの吸熱面に密接に熱的に接続される。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙の内、上述した部分の間隙に嵌め込まれており、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は熱移動に優れた平面型ヒートパイプからなっており、所定のセルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの多量の熱が容易に受熱部に移動し、セルから受熱部に移動した熱は、平面型ヒートパイプ内に内蔵された作動流体の相変化によって速やかに外周部の放熱部に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００３９】
図９は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。即ち、図８に示した平面型ヒートパイプからなる受熱部およびフィン部からなる放熱部からなる蓄電池用ヒートシンクの部分（ユニット）を４つ組み合わせた、分割可能な蓄電池用ヒートシンクの態様である。即ち、ユニット２１、ユニット２２、ユニット２３およびユニット２４を組み合わせる。共通部分の受熱部８’は、何れかのユニットの一部を共用してもよく、図８に示すようなユニットを重ね合わせてもよい。
【００４０】
図９に示すように、中央部分に位置するセル４は、それぞれ３方向を平面型ヒートパイプに熱的に密接に接続されているので、セル４から生じる熱はヒートパイプ内に封入された作動液の相変化によってフィン部からなる放熱部に速やかに移動され、放熱性能は極めて高い。残りの周辺部のセルが位置する部分４’は、中心部に位置する壁面部は平面型ヒートパイプの受熱部８’と熱的に密接に接続されるので、同様に、セル群から生じる熱はヒートパイプ内に封入された作動液の相変化によってフィン部９に速やかに移動され、放熱性能は極めて高い。
【００４１】
勿論、断面形状が図９に示される単体（一体型）の蓄電池用ヒートシンクであってもよい。一体型の蓄電池用ヒートシンクの場合には、図９に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、周辺部２１、２２、２３、２４に位置する４つのセルを合わせた部分４’全体をそれぞれ、平面型ヒートパイプからなる受熱部８、８’および外周部１０によって囲み、受熱部８、８’において平面型ヒートパイプの吸熱面に密接に熱的に接続される。中央部に位置するセル４は、それぞれ３方向を平面型ヒートパイプの受熱部８、８’に熱的に密接に接続されている。
【００４２】
この態様の蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙の内、上述した部分の間隙に嵌め込まれており、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は熱移動に優れた平面型ヒートパイプからなっており、所定のセルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの多量の熱が容易に受熱部に移動し、セルから受熱部に移動した熱は、平面型ヒートパイプ内に内蔵された作動流体の相変化によって速やかに外周部の放熱部に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００４３】
上述したように、フィン部９を外周部１０のセル部分４’側に設けることによって、フィン部を保護することができる。勿論、フィン部を外周部のセル部分４’と反対側に設けてもよい。その際には、更に保護部を設けてもよい。平面型ヒートパイプとフィン部とはろう付け、伝熱性の接着剤による接着等の方法で接合されている。
【００４４】
図１０は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、受熱部が（強制空冷用の）中空部を備えている、蓄電池用ヒートシンクである。即ち、蓄電池用ヒートシンクは、所定の間隙に挿入され、セルからの熱を受け入れる平行な複数の第１受熱部、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部、および、受熱部と一体に形成されて受熱部の熱を放出するフィン部からなる放熱部を備えている。
【００４５】
図１０に示すように、隣接するセルの外周面に熱的に接続される第１受熱部３６は、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。第１受熱部３６と直交する第２受熱部３７も、同様に、隣接するセルの外周面に熱的に接続され、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。フィン部が設けられている中空部は、そのまま自然放熱でもよいが、中空部に強制的に空気を送り放熱効率を高めることができる。第１受熱部および第２受熱部は、セル間の全ての間隙に挿入されて、個々のセルの熱を受熱してもよく、更に、例えば、３つのセルをまとめた部分の間の間隙のみに挿入されて、セル群の熱を受熱してもよい。または、図９を参照して説明したように、中央部のセルには、個別に受熱部が熱的に接続され、その他の周辺部はセル群をまとめた部分に熱的に接続されてもよい。
【００４６】
図１１は、図１０に示す蓄電池用ヒートシンクを蓄電池に装着した状態を説明する図である。蓄電池用ヒートシンクは、所定の間隙（即ち、セル３個からなるセル群の間の間隙）に挿入され、セル群からの熱を受け入れる平行な複数の第１受熱部、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部、および、受熱部と一体に形成されて受熱部の熱を放出するフィン部からなる放熱部を備えている。図１１に示すように、中央部のそれぞれ３個のセルからなる２つのセル群４’、周辺部に位置するそれぞれ３個のセルからなる４つのセル群４’の間の間隙に受熱部が挿入されている。
【００４７】
中央部のセル群４’のそれぞれの３個のセルは、両側部のセルの２つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続され、中央部のセルは、１つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続されている。周辺部のセル群４’のそれぞれの３個のセルは、中央部側のセルの２つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続され、その他のセルは、１つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続されている。
図１１に示す態様の蓄電池用ヒートシンクにおいては、中央部のセル群は３個のセルからなっているが、中央部の個々のセルの発熱の状態に応じて、中央部のセル群の数を変化させ、または、第１受熱部の数を増やしてもよい。
【００４８】
図１１に示し、上述したように、隣接するセル群４’の外周面に熱的に接続される第１受熱部３６は、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。第１受熱部３６と直交する第２受熱部３７も、同様に、隣接するセルの外周面に熱的に接続され、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。フィン部が設けられている中空部は、そのまま自然放熱でもよいが、中空部に強制的に空気を送り放熱効率を高めることができる。
【００４９】
次に、上述した各種の態様の蓄電池用ヒートシンクを使用して、自動車に搭載した状態で蓄電池を冷却する状態を説明する。
図１２は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する状態を説明する図である。図１２に示すように、トランクルームの底部に蓄電池用ヒートシンク１が取り付けられている。このようにトランクルーム内に取り付けられた蓄電池用ヒートシンクに、蓄電池が脱着可能な状態で嵌め込まれる。即ち、蓄電池は、電槽の上部２が一体的に形成され、その下部４は、それぞれ分離されて、櫛歯形状からなっている。このように形成された蓄電池が図中、矢印で示すように下方に向かって移動し、蓄電池のセルの分離された間隙に、フィン部３を備えた蓄電池用ヒートシンク１が嵌め込まれる。
【００５０】
蓄電池のセルの分離された間隙に蓄電池用ヒートシンクを嵌め込むことによって、上述したように、各セルの外周面が蓄電池用ヒートシンクの受熱部に熱的に密接に接続され、セルに生じる熱を受熱部で受熱し、放熱部に移動されて、トランクルーム内に放熱される。トランクルーム内に放出された熱は所定の手段によって、トランクルーム外に放出され、蓄電池の冷却を促進させる。必要に応じて、蓄電池のセル間の間隙に伝熱グリス等を塗布してもよい。
【００５１】
更に、蓄電池用ヒートシンクは、上述した各種態様であってもよい。即ち、平面型ヒートパイプを備えた蓄電池用ヒートシンクであってもよく、ヒートパイプを車体等に接続することによって、蓄電池のセルが発する熱を車体等に移動してもよい。蓄電池用ヒートシンクは、個々のセルの外周面に受熱部が熱的に密接に接続されるのではなく、上述したように、中央部のセル群、周辺部のセル群に区分し、中央部および周辺部のセル群の外周面に、受熱部が熱的に密接に接続されていてもよい。更に、隣接するセル群の外周面に熱的に接続される受熱部は、内部に強制空冷用の中空部を備えて、中空部の中にフィン部が設けられていてもよい。フィン部が設けられている中空部は、そのまま自然放熱でもよいが、中空部に強制的に空気を送り放熱効率を高めることができる。
【００５２】
図１３は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する他の状態を説明する図である。図１３に示すように、トランクルームの底部に、車体外面４２に熱的に接続されて金属板４１が設置され、更に金属板と熱的に接続されて蓄電池用ヒートシンク１が取り付けられている。このように金属板４１および車体外面４２と熱的に接続されてトランクルーム内に取り付けられた蓄電池用ヒートシンクに、蓄電池が脱着可能な状態で嵌め込まれる。上述したように、蓄電池は、電槽の上部２が一体的に形成され、その下部４は、それぞれ分離されて、櫛歯形状からなっている。このように形成された蓄電池のセルの分離された間隙に、フィン部３を備えた蓄電池用ヒートシンク１が嵌め込まれる。
【００５３】
金属板４１および車体外面４２と熱的に接続されてトランクルーム内に取り付けられた蓄電池用ヒートシンクに、セルの分離された間隙を備えた蓄電池を嵌め込むことによって、上述したように、各セルの外周面が蓄電池用ヒートシンクの受熱部に熱的に密接に接続され、セルに生じる熱を受熱部で受熱し、放熱部に移動されて、トランクルームから車体外面に放熱される。この場合においても、必要に応じて、蓄電池のセル間の間隙に伝熱グリス等を塗布してもよい。
蓄電池は、その重量が重いので、金属板上に設置するだけで、金属板と蓄電池用ヒートシンクとの間の熱的な接続が可能であるが、必要に応じて、熱伝導性シートやグリス等を挟んでネジ止めによって金属板に固定してもよい。
【００５４】
上述したように、蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙に嵌め込まれているので、取り外し可能であり、蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、セルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動する。セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００５５】
この発明の蓄電池用ヒートシンクは、蓄電池の電槽の分離されたセルに受熱部が熱的に密接に接続しているので、中央部のセルの熱も速やかに受熱部に移動し、更に外周部、フィン部に移動されて放熱されるので、蓄電池の寿命が概ね２倍になる。更に、蓄電池の寿命が低下して交換する際にも、蓄電池用ヒートシンクはそのまま使用することができ、蓄電池の交換に伴うコストを大幅に低下することができる。蓄電池のセルの全ての外周面に蓄電池用ヒートシンクを熱的に接続させる必要は無く、温度が高くなる中央部セルとそれほど温度が高くならない周辺部のセルとの間で取り扱いを異にしてもよく、柔軟性に富んだ蓄電池用ヒートシンクである。
【００５６】
この発明によると、蓄電池の壁面にヒートシンクを組み込んだ所謂ヒートシンク一体型の蓄電池ではなく、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池に取り外し可能で、蓄電池の中央部のセルにも接続可能なヒートシンクを用いることによって、蓄電池のみを交換するだけでよく、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することができる。
更に、車のトランクルーム内に上述した蓄電池用ヒートシンクを設置し、蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、蓄電池と蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続することによって、蓄電池を冷却する蓄電池冷却装置を提供することができる。
【００５７】
【発明の効果】
この発明によると、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、この発明の蓄電池用ヒートシンクを電槽に装着したときの外観の１例を示す図である。図１（ｂ）は、蓄電池用ヒートシンクと電槽を分離した状態を示す図である。
【図２】図２は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの１つの態様の断面図である。
【図３】図３は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図４】図４は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図５】図５は、分割された受熱部の１つの部分を示す図である。
【図６】図６は、第１受熱部および第２受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。
【図７】図７は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図８】図８は、受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている他の態様の蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。
【図９】図９は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図１０】図１０は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す蓄電池用ヒートシンクを蓄電池に装着した状態を説明する図である。
【図１２】図１２は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する状態を説明する図である。
【図１３】図１３は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する他の状態を説明する図である。
【図１４】図１４は先行技術の蓄電池１００の断面図である。
【符号の説明】
１．蓄電池用ヒートシンク
２．電槽
３．フィン部
４．電槽（セル）の下部
４’．セル群
５．放熱部
６．第１受熱部
７．第２受熱部
８．第１受熱部に対応する部分
８’．第２受熱部に対応する部分
９．フィン部
１０．外周部に対応する部分
１１．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１２．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１３．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１４．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１５．保護部
２１．ユニット
２２．ユニット
２３．ユニット
２４．ユニット
３３．フィン部
３６．第１受熱部
３７．第２受熱部
３８．中空部
４０．トランクルーム
４１．金属板
４２．車体外面
１００．従来の蓄電池
１０１．セル
１０２．隔壁部
１０３．金属部材
１０４．樹脂材
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用の鉛蓄電池の冷却装置、特に複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池用のヒートシンクおよび冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電源として、複数のセル室に区画された電槽を備えた鉛蓄電池が用いられている。自動車内の電装部品の増加に伴い、車載用の蓄電池の電源電圧が増える傾向にあり、セル室の数は増加傾向にある。
例えば、３６Ｖ鉛蓄電池では、横方向に２個づつのセルが縦方向に並列して９列配置され、合計１８個のセルが配置されている。充電時に各セルから熱を生じるが、複数のセルを並べて配置すると、中央部に配置されたセルの放熱性が悪くなり、電池寿命低下の原因となる。
【０００３】
特開平１０−１４４２６６号公報（以下、「先行技術」という）には、従来の鉛電池の冷却装置が開示されている。図１４は先行技術の蓄電池１００の断面図である。図１４に示すように、セル１０１とセル１０１の間には隔壁部１０２があり、隔壁部１０２は金属部材１０３を樹脂等の材料１０４によって被覆して形成されている。更に、電槽の外周部が、樹脂部材等によって被覆された板状ヒートパイプによって形成されている。上述したように、先行技術においては、隔壁部の熱伝導性を高めて、放熱性を向上するために、金属部材があらかじめ内包された材料を電槽壁面に使用して中央部のセルから効率良く熱を取り出す方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４４２６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術に開示されたように、金属部材があらかじめ内包された材料を電槽壁面に使用すると、蓄電池の寿命が低下して、蓄電池を交換する必要が生じたとき、蓄電池と共に電槽壁面に使用された、金属部材があらかじめ内包された材料を全て新しいものに交換しなければならない。即ち、先行技術に開示された装置は、蓄電池の壁面にヒートシンクを組み込んだ所謂ヒートシンク一体型の蓄電池である。従って、蓄電池の寿命低下に際して、蓄電池と共に蓄電池冷却装置、例えば、ヒートシンクを交換するために、コストが非常に高くなるという問題点がある。更に、電槽壁面に使用された、金属部材があらかじめ内包された材料自体の機能は低下するわけではないので、資源の無駄が多く、リサイクルの観点から好ましくないと言う問題点がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、蓄電池の壁面にヒートシンクを組み込んだ所謂ヒートシンク一体型の蓄電池ではなく、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池に取り外し可能で、蓄電池の中央部のセルにも接続可能なヒートシンクを用いることによって、蓄電池のみを交換するだけでよく、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することができることが判明した。
【０００８】
更に、車のトランクルーム内に上述した蓄電池用ヒートシンクを設置し、蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、蓄電池と蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続することによって、蓄電池を冷却する蓄電池冷却装置を提供することができることが判明した。
【０００９】
この発明は、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の蓄電池用ヒートシンクの第１の態様は、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池の前記セル間の前記間隙に脱着可能に挿入され、前記セルに熱的に接続して、蓄電池の前記セルからの熱を受け入れる受熱部と、前記受熱部と一体に形成されて、前記受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンクである。
【００１０】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第２の態様は、前記間隙に挿入される前記受熱部が平行な複数の第１受熱部、および、前記第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部からなっており、前記第１受熱部と前記第２受熱部が前記蓄電池の内側部において直交している、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１１】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第３の態様は、前記間隙に挿入される前記受熱部が平行な複数の第１受熱部、および、前記第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部からなっており、前記第１受熱部と前記第２受熱部が前記蓄電池の外周部において直交している、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１２】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第４の態様は、前記放熱部の少なくとも１部にフィンを備えている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１３】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第５の態様は、前記受熱部が少なくとも２つの部分に分割可能である、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１４】
この発明の蓄電池用ヒートシンクの第６の態様は、前記受熱部がヒートパイプ部を備えている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１５】
この発明の蓄電池用ヒートシンクのその他の態様は、前記第１受熱部および前記第２受熱部が前記間隙の全てに挿入されている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１６】
この発明の蓄電池用ヒートシンクのその他の態様は、前記第１受熱部および前記第２受熱部が所定の前記間隙にのみ挿入されている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１７】
この発明の蓄電池用ヒートシンクのその他の態様は、前記受熱部が中空部を備えている、蓄電池用ヒートシンクである。
【００１８】
この発明の蓄電池冷却装置の第１の態様は、車のトランクルーム内に上述した蓄電池用ヒートシンクが設置されており、前記蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を前記蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、前記蓄電池と前記蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続して蓄電池を冷却する、蓄電池冷却装置である。
【００１９】
この発明の蓄電池冷却装置の第２の態様は、車体外表面と熱的に接続した金属板を更に備え、前記蓄電池用ヒートシンクが前記金属板上に設置され、前記蓄電池からの熱をトランクルーム内および／または外気に放熱する、蓄電池冷却装置である。
【００２０】
この発明の蓄電池冷却装置のその他の態様は、前記トランクルーム内に送風手段が備えられ、前記放熱部が強制冷却される、蓄電池冷却装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明の蓄電池用ヒートシンクおよび蓄電池冷却装置を図面を参照しながら説明する。
この発明の蓄電池用ヒートシンクの１つの態様は、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池の前記セル間の前記間隙に脱着可能に挿入され、前記セルに熱的に接続して、蓄電池の前記セルからの熱を受け入れる受熱部と、前記受熱部と一体に形成されて、前記受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンクである。
【００２２】
図１（ａ）は、この発明の蓄電池用ヒートシンクを電槽に装着したときの外観の１例を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ｂ）は、蓄電池用ヒートシンクと電槽を分離した状態を示す図である。図１（ｂ）に示すように、蓄電池の電槽２は所定の間隙を備えて複数のセルに区画されており、セル間の上述した間隙に脱着可能に蓄電池用ヒートシンクが挿入される。即ち、図１（ｂ）に示すように、電槽は櫛刃形状からなっており、その上部が一体的に形成され、その下部４は、スリット４２によってそれぞれ分離されており、分離された間隙に蓄電池用ヒートシンク１の受熱部６、７が熱的に密接に接続するように嵌め込まれている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、蓄電池用ヒートシンク１は、セル間の間隙に脱着可能に挿入され、セルに熱的に接続して、蓄電池のセルからの熱を受け入れる受熱部と、受熱部と一体に形成されて蓄電池の外周部に配置され、受熱部の熱を放出する放熱部５とからなっている。放熱部５は必要によりフィン部３を備えていてもよい。
【００２３】
図２は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの１つの態様の断面図である。図２に示すように、蓄電池は、横方向に２個づつのセル４が縦方向に並列して９列配置され、合計１８個のセルが配置されている。このように配置された分離されたセル４の四周を囲むように、蓄電池用ヒートシンクが脱着可能に間隙に挿入され配置される。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、間隙に挿入される受熱部が平行な複数の第１受熱部６、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部７からなっており、第１受熱部と第２受熱部が蓄電池の内側部において直交している。即ち、受熱部が格子状からなっている。蓄電池用ヒートシンクの放熱部からなる外周部５には、四周にわたって放熱フィン部３が設けられている。
【００２４】
蓄電池用ヒートシンクは、例えば、アルミニウム押し出し材によって形成される。上述したように、蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙に嵌め込まれているので、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、セルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動する。必要に応じて、蓄電池の分離したセルの外周面または放熱部のセルとの接触面に伝熱グリスを塗布してもよい。セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００２５】
この発明の蓄電池用ヒートシンクは、蓄電池の電槽の分離されたセルに受熱部が熱的に密接に接続しているので、中央部のセルの熱も速やかに受熱部に移動し、更に外周部、フィン部に移動されて放熱されるので、ヒートシンクを装着しない場合には、蓄電池内と外気との間で温度差が３１℃にも達していたのが、この発明の蓄電池用ヒートシンクを装着すると、蓄電池内と外気との間で温度差が１８℃と著しく低下する。従って、電池の寿命を著しく長くすることができる。更に、蓄電池の寿命が低下して交換する際にも、蓄電池用ヒートシンクはそのまま使用することができ、蓄電池の交換に伴うコストを大幅に低下することができる。
【００２６】
図３は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。図３に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、図２に示した態様の蓄電池用ヒートシンクの外周部に備えられたフィン部に更に保護部が備えられている。即ち、この態様の蓄電池用ヒートシンクは、間隙に挿入される受熱部が平行な複数の第１受熱部６、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部７からなっており、第１受熱部と第２受熱部が蓄電池の内側部において格子状を形成するように直交している。
【００２７】
蓄電池用ヒートシンクの放熱部からなる外周部５には、四周にわたって放熱フィン部３が設けられ、更に、放熱フィン部３の外周部５に保護部１５が設けられている。このようにフィン部に保護部を設けることによって、フィン部の強度が増大し、変形し難くなる。その結果、優れた放熱性能が維持される。特に、車載用の３６Ｖ鉛電池は重量が約２０ｋｇ程度になり、電池設置時にフィン部を変形させたり損傷する恐れが有り、保護部を備えることによって、フィン部を保護することができる。
【００２８】
この態様の蓄電池用ヒートシンクも例えば、アルミニウム押し出し材によって一体的に成形することができる。保護部は、ろう付け等によってフィン部に接合してもよい。なお、保護部には必要により通風孔を設けてもよい。この態様においても、蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、セルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動する。必要に応じて、蓄電池の分離したセルの外周面または放熱部のセルとの接触面に伝熱グリスを塗布してもよい。セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００２９】
図４は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、受熱部が少なくとも２つの部分に分割可能である蓄電池用ヒートシンクである。図４には、点線にそって縦方向および横方向に、受熱部が４つの部分１１、１２、１３、１４に分割される蓄電池用ヒートシンクを示している。図５は、分割された受熱部の１つの部分を示す図である。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、間隙に挿入される受熱部が平行な複数の第１受熱部６、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部７からなっており、第１受熱部と第２受熱部が蓄電池の内側部において格子状に直交しており、そして、放熱部からなる外周部５には、四周にわたって放熱フィン部３が設けられている。
【００３０】
このような蓄電池用ヒートシンクを、上述したように縦横方向に中央部分で４つに分割して作製している。図５に示すように、４つの部分（ユニット）に分割された場合においては、セル間の間隙に挿入されて、４つのセルの四周を取り囲む第１受熱部６と第２受熱部７がセルの外周面に熱的に密接に接続する。残りの３つの部分（ユニット）も同様にセル間の間隙に挿入されて、４つのユニットが組合わされて全体として、図４に示すように、各セルの四周が、第１受熱部６と第２受熱部７に熱的に密接に接続される。
【００３１】
上述した態様においては、蓄電池用ヒートシンクが４つのユニットに分割された例を示したが、分割は４つに限定されること無く、２、６等任意の数に分割することができる。この態様の蓄電池用ヒートシンクも、例えば、アルミニウム押し出し材によって成形することができる。
上述した態様の蓄電池用ヒートシンクにおいては、第１受熱部および第２受熱部がセル間の間隙の全てに挿入されているが、別の態様においては、第１受熱部および第２受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されていてもよい。即ち、セルの全ての隔壁に蓄電池用ヒートシンクが熱的に接続される必要は無く、例えば、放熱の容易な部分に位置する３つのセルを合わせてその外周を囲むように第１受熱部および第２受熱部を配置してもよい。
【００３２】
図６は、第１受熱部および第２受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。即ち、図６に示す部分は、図４に示す１２の部分に対応している。蓄電池のセルの全ての外周面に蓄電池用ヒートシンクを熱的に接続させる必要は無く、温度が高くなる中央部セルとそれほど温度が高くならない周辺部のセルとの間で取り扱いを異にしてもよい。図６に示すように、中央部のセル４は、温度が高くなるので、第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって四周を囲まれ、それらに熱的に密接に接続される。これに対して、左上の３つのセルは、中央部に比べて温度がそれほど高くならないので、３つのセルを合わせた部分４’は、部分４’全体の四周を囲むように
第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５を配置して、熱的に密接に接続すればよい。
【００３３】
なお、図６に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、図４に示したように、縦横方向に中央部で４つの部分（ユニット）に分割された１つの部分である。図６に示した３つのセルを合わせた部分４’と１つのセルの部分４との組み合わせのユニット１２を、図４に示したユニット１１、ユニット１３、ユニット１４にも適用して作製してもよい。このように４つに区分されたユニットからなる蓄電池用ヒートシンクを作製することによって、中央部の６つのセル４は、それぞれ四周を第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって囲まれて、熱的にそれらに密接に接続され、周辺部に位置する３つのセルを合わせた部分４’全体を第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって囲まれて、熱的にそれらに密接に接続される。
【００３４】
図７は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。図６を参照して、縦横方向に中央部で４つの部分（ユニット）に分割された蓄電池用ヒートシンクを説明したが、図７に示す態様においては、蓄電池用ヒートシンクは、分割されることのない単体からなる態様である。図７に示すように、蓄電池の電槽は所定の間隙を備えて複数のセルに区画されており、セル間の所定の間隙に脱着可能に受熱部が挿入されている。即ち、図７に示すように、中央部の６つのセル４は、温度が高くなるので、第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５によって四周を囲まれ、それらに熱的に密接に接続される。
【００３５】
更に、周辺部セル群、即ち、それぞれ３つのセルを合わせた部分４’は、中央部に比べて温度がそれほど高くならないので、３つのセルを合わせた部分４’全体の四周を囲むように第１受熱部６および第２受熱部７ならびに外周部５が配置され、熱的に密接に接続される。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙の内、上述した部分の間隙に嵌め込まれているので、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、所定のセルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動し、セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。上述したように蓄電池用ヒートシンクの受熱部を温度の高い中央部と温度の低い周辺部で変化させて配置することによって、不必要な部分の受熱部が省略され、より効率的なヒートシンクが得られる。
なお、図７に示す蓄電池用ヒートシンクは、図６に示した部分に分割されるヒートシンクであってもよい。その際には、中央部セルの外周面は、図６に示した第２受熱部の一部と、他のセルの第２受熱部の一部に熱的に密接に接続される。
【００３６】
図８は、受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている他の態様の蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。即ち、蓄電池のセルの全ての外周面に蓄電池用ヒートシンクを熱的に接続させる必要は無く、温度が高くなる中央部セルとそれほど温度が高くならない周辺部のセルとの間で受熱部の配置を変化させてもよい。図８に示すように、例えば、周辺部の４つのセルは、中央部に比べて温度がそれほど高くならないので、４つのセルを合わせた部分４’全体の四周を囲むように受熱部を配置して、熱的に密接に接続すればよい。図８に示す受熱部は所定の形状に曲げられた平面型ヒートパイプからなっており、第１受熱部に対応する部分８、第２受熱部に対応する部分８’、外周部に対応する部分１０からなっている。
【００３７】
外周部に対応する部分１０には、放熱部としてのフィン部９が取り付けられている。図８に示すように、フィン部９を外周部１０のセル部分４’側に設けることによって、フィン部を保護することができる。勿論、フィン部を外周部のセル部分４’と反対側に設けてもよい。その際には、更に保護部を設けてもよい。平面型ヒートパイプとフィン部とはろう付け、伝熱性の接着剤による接着等の方法で接合されている。
この態様の蓄電池用ヒートシンクは、平面型ヒートパイプからなっており、セルの外周面に直接ヒートパイプが熱的に接続されるので、熱移動性能が極めて高く、放熱効果に優れている。
【００３８】
なお、図８に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、後述する概ね４つの部分（ユニット）に分割された１つの部分である。このように概ね４つに区分されたユニットからなる蓄電池用ヒートシンクを作製することによって、周辺部に位置する４つのセルを合わせた部分４’全体を、平面型ヒートパイプからなる受熱部８、８’および外周部１０によって囲まれて、受熱部８、８’において平面型ヒートパイプの吸熱面に密接に熱的に接続される。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙の内、上述した部分の間隙に嵌め込まれており、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は熱移動に優れた平面型ヒートパイプからなっており、所定のセルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの多量の熱が容易に受熱部に移動し、セルから受熱部に移動した熱は、平面型ヒートパイプ内に内蔵された作動流体の相変化によって速やかに外周部の放熱部に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００３９】
図９は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。即ち、図８に示した平面型ヒートパイプからなる受熱部およびフィン部からなる放熱部からなる蓄電池用ヒートシンクの部分（ユニット）を４つ組み合わせた、分割可能な蓄電池用ヒートシンクの態様である。即ち、ユニット２１、ユニット２２、ユニット２３およびユニット２４を組み合わせる。共通部分の受熱部８’は、何れかのユニットの一部を共用してもよく、図８に示すようなユニットを重ね合わせてもよい。
【００４０】
図９に示すように、中央部分に位置するセル４は、それぞれ３方向を平面型ヒートパイプに熱的に密接に接続されているので、セル４から生じる熱はヒートパイプ内に封入された作動液の相変化によってフィン部からなる放熱部に速やかに移動され、放熱性能は極めて高い。残りの周辺部のセルが位置する部分４’は、中心部に位置する壁面部は平面型ヒートパイプの受熱部８’と熱的に密接に接続されるので、同様に、セル群から生じる熱はヒートパイプ内に封入された作動液の相変化によってフィン部９に速やかに移動され、放熱性能は極めて高い。
【００４１】
勿論、断面形状が図９に示される単体（一体型）の蓄電池用ヒートシンクであってもよい。一体型の蓄電池用ヒートシンクの場合には、図９に示す態様の蓄電池用ヒートシンクは、周辺部２１、２２、２３、２４に位置する４つのセルを合わせた部分４’全体をそれぞれ、平面型ヒートパイプからなる受熱部８、８’および外周部１０によって囲み、受熱部８、８’において平面型ヒートパイプの吸熱面に密接に熱的に接続される。中央部に位置するセル４は、それぞれ３方向を平面型ヒートパイプの受熱部８、８’に熱的に密接に接続されている。
【００４２】
この態様の蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙の内、上述した部分の間隙に嵌め込まれており、取り外し可能である。蓄電池用ヒートシンクの受熱部は熱移動に優れた平面型ヒートパイプからなっており、所定のセルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの多量の熱が容易に受熱部に移動し、セルから受熱部に移動した熱は、平面型ヒートパイプ内に内蔵された作動流体の相変化によって速やかに外周部の放熱部に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００４３】
上述したように、フィン部９を外周部１０のセル部分４’側に設けることによって、フィン部を保護することができる。勿論、フィン部を外周部のセル部分４’と反対側に設けてもよい。その際には、更に保護部を設けてもよい。平面型ヒートパイプとフィン部とはろう付け、伝熱性の接着剤による接着等の方法で接合されている。
【００４４】
図１０は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。この態様の蓄電池用ヒートシンクは、受熱部が（強制空冷用の）中空部を備えている、蓄電池用ヒートシンクである。即ち、蓄電池用ヒートシンクは、所定の間隙に挿入され、セルからの熱を受け入れる平行な複数の第１受熱部、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部、および、受熱部と一体に形成されて受熱部の熱を放出するフィン部からなる放熱部を備えている。
【００４５】
図１０に示すように、隣接するセルの外周面に熱的に接続される第１受熱部３６は、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。第１受熱部３６と直交する第２受熱部３７も、同様に、隣接するセルの外周面に熱的に接続され、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。フィン部が設けられている中空部は、そのまま自然放熱でもよいが、中空部に強制的に空気を送り放熱効率を高めることができる。第１受熱部および第２受熱部は、セル間の全ての間隙に挿入されて、個々のセルの熱を受熱してもよく、更に、例えば、３つのセルをまとめた部分の間の間隙のみに挿入されて、セル群の熱を受熱してもよい。または、図９を参照して説明したように、中央部のセルには、個別に受熱部が熱的に接続され、その他の周辺部はセル群をまとめた部分に熱的に接続されてもよい。
【００４６】
図１１は、図１０に示す蓄電池用ヒートシンクを蓄電池に装着した状態を説明する図である。蓄電池用ヒートシンクは、所定の間隙（即ち、セル３個からなるセル群の間の間隙）に挿入され、セル群からの熱を受け入れる平行な複数の第１受熱部、および、第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部、および、受熱部と一体に形成されて受熱部の熱を放出するフィン部からなる放熱部を備えている。図１１に示すように、中央部のそれぞれ３個のセルからなる２つのセル群４’、周辺部に位置するそれぞれ３個のセルからなる４つのセル群４’の間の間隙に受熱部が挿入されている。
【００４７】
中央部のセル群４’のそれぞれの３個のセルは、両側部のセルの２つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続され、中央部のセルは、１つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続されている。周辺部のセル群４’のそれぞれの３個のセルは、中央部側のセルの２つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続され、その他のセルは、１つの外周面が受熱部に熱的に密接に接続されている。
図１１に示す態様の蓄電池用ヒートシンクにおいては、中央部のセル群は３個のセルからなっているが、中央部の個々のセルの発熱の状態に応じて、中央部のセル群の数を変化させ、または、第１受熱部の数を増やしてもよい。
【００４８】
図１１に示し、上述したように、隣接するセル群４’の外周面に熱的に接続される第１受熱部３６は、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。第１受熱部３６と直交する第２受熱部３７も、同様に、隣接するセルの外周面に熱的に接続され、内部に強制空冷用の中空部３８を備えており、中空部の中にフィン部３３が設けられている。フィン部が設けられている中空部は、そのまま自然放熱でもよいが、中空部に強制的に空気を送り放熱効率を高めることができる。
【００４９】
次に、上述した各種の態様の蓄電池用ヒートシンクを使用して、自動車に搭載した状態で蓄電池を冷却する状態を説明する。
図１２は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する状態を説明する図である。図１２に示すように、トランクルームの底部に蓄電池用ヒートシンク１が取り付けられている。このようにトランクルーム内に取り付けられた蓄電池用ヒートシンクに、蓄電池が脱着可能な状態で嵌め込まれる。即ち、蓄電池は、電槽の上部２が一体的に形成され、その下部４は、それぞれ分離されて、櫛歯形状からなっている。このように形成された蓄電池が図中、矢印で示すように下方に向かって移動し、蓄電池のセルの分離された間隙に、フィン部３を備えた蓄電池用ヒートシンク１が嵌め込まれる。
【００５０】
蓄電池のセルの分離された間隙に蓄電池用ヒートシンクを嵌め込むことによって、上述したように、各セルの外周面が蓄電池用ヒートシンクの受熱部に熱的に密接に接続され、セルに生じる熱を受熱部で受熱し、放熱部に移動されて、トランクルーム内に放熱される。トランクルーム内に放出された熱は所定の手段によって、トランクルーム外に放出され、蓄電池の冷却を促進させる。必要に応じて、蓄電池のセル間の間隙に伝熱グリス等を塗布してもよい。
【００５１】
更に、蓄電池用ヒートシンクは、上述した各種態様であってもよい。即ち、平面型ヒートパイプを備えた蓄電池用ヒートシンクであってもよく、ヒートパイプを車体等に接続することによって、蓄電池のセルが発する熱を車体等に移動してもよい。蓄電池用ヒートシンクは、個々のセルの外周面に受熱部が熱的に密接に接続されるのではなく、上述したように、中央部のセル群、周辺部のセル群に区分し、中央部および周辺部のセル群の外周面に、受熱部が熱的に密接に接続されていてもよい。更に、隣接するセル群の外周面に熱的に接続される受熱部は、内部に強制空冷用の中空部を備えて、中空部の中にフィン部が設けられていてもよい。フィン部が設けられている中空部は、そのまま自然放熱でもよいが、中空部に強制的に空気を送り放熱効率を高めることができる。
【００５２】
図１３は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する他の状態を説明する図である。図１３に示すように、トランクルームの底部に、車体外面４２に熱的に接続されて金属板４１が設置され、更に金属板と熱的に接続されて蓄電池用ヒートシンク１が取り付けられている。このように金属板４１および車体外面４２と熱的に接続されてトランクルーム内に取り付けられた蓄電池用ヒートシンクに、蓄電池が脱着可能な状態で嵌め込まれる。上述したように、蓄電池は、電槽の上部２が一体的に形成され、その下部４は、それぞれ分離されて、櫛歯形状からなっている。このように形成された蓄電池のセルの分離された間隙に、フィン部３を備えた蓄電池用ヒートシンク１が嵌め込まれる。
【００５３】
金属板４１および車体外面４２と熱的に接続されてトランクルーム内に取り付けられた蓄電池用ヒートシンクに、セルの分離された間隙を備えた蓄電池を嵌め込むことによって、上述したように、各セルの外周面が蓄電池用ヒートシンクの受熱部に熱的に密接に接続され、セルに生じる熱を受熱部で受熱し、放熱部に移動されて、トランクルームから車体外面に放熱される。この場合においても、必要に応じて、蓄電池のセル間の間隙に伝熱グリス等を塗布してもよい。
蓄電池は、その重量が重いので、金属板上に設置するだけで、金属板と蓄電池用ヒートシンクとの間の熱的な接続が可能であるが、必要に応じて、熱伝導性シートやグリス等を挟んでネジ止めによって金属板に固定してもよい。
【００５４】
上述したように、蓄電池用ヒートシンクは、セルを分離する間隙に嵌め込まれているので、取り外し可能であり、蓄電池用ヒートシンクの受熱部は、セルの外壁面に熱的に密接に接続されているので、セルからの熱が容易に受熱部に移動する。セルから受熱部に移動した熱は、外周部の放熱部に容易に移動し、外周部に設けられたフィン部から外部に放熱される。
【００５５】
この発明の蓄電池用ヒートシンクは、蓄電池の電槽の分離されたセルに受熱部が熱的に密接に接続しているので、中央部のセルの熱も速やかに受熱部に移動し、更に外周部、フィン部に移動されて放熱されるので、蓄電池の寿命が概ね２倍になる。更に、蓄電池の寿命が低下して交換する際にも、蓄電池用ヒートシンクはそのまま使用することができ、蓄電池の交換に伴うコストを大幅に低下することができる。蓄電池のセルの全ての外周面に蓄電池用ヒートシンクを熱的に接続させる必要は無く、温度が高くなる中央部セルとそれほど温度が高くならない周辺部のセルとの間で取り扱いを異にしてもよく、柔軟性に富んだ蓄電池用ヒートシンクである。
【００５６】
この発明によると、蓄電池の壁面にヒートシンクを組み込んだ所謂ヒートシンク一体型の蓄電池ではなく、所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池に取り外し可能で、蓄電池の中央部のセルにも接続可能なヒートシンクを用いることによって、蓄電池のみを交換するだけでよく、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することができる。
更に、車のトランクルーム内に上述した蓄電池用ヒートシンクを設置し、蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、蓄電池と蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続することによって、蓄電池を冷却する蓄電池冷却装置を提供することができる。
【００５７】
【発明の効果】
この発明によると、高い電源電圧の蓄電池の熱を効率的に外部に放熱して蓄電池の寿命を延ばし、蓄電池の交換に伴うコストを低下することができる、車載用の鉛蓄電池の冷却装置および冷却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、この発明の蓄電池用ヒートシンクを電槽に装着したときの外観の１例を示す図である。図１（ｂ）は、蓄電池用ヒートシンクと電槽を分離した状態を示す図である。
【図２】図２は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの１つの態様の断面図である。
【図３】図３は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図４】図４は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図５】図５は、分割された受熱部の１つの部分を示す図である。
【図６】図６は、第１受熱部および第２受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。
【図７】図７は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図８】図８は、受熱部がセル間の所定の間隙にのみ挿入されている他の態様の蓄電池用ヒートシンクの部分を示す図である。
【図９】図９は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図１０】図１０は、この発明の蓄電池用ヒートシンクの他の態様の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す蓄電池用ヒートシンクを蓄電池に装着した状態を説明する図である。
【図１２】図１２は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する状態を説明する図である。
【図１３】図１３は、トランクルーム内に配置したこの発明の蓄電池用ヒートシンクに蓄電池を装着する他の状態を説明する図である。
【図１４】図１４は先行技術の蓄電池１００の断面図である。
【符号の説明】
１．蓄電池用ヒートシンク
２．電槽
３．フィン部
４．電槽（セル）の下部
４’．セル群
５．放熱部
６．第１受熱部
７．第２受熱部
８．第１受熱部に対応する部分
８’．第２受熱部に対応する部分
９．フィン部
１０．外周部に対応する部分
１１．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１２．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１３．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１４．蓄電池用ヒートシンクの分割された部分
１５．保護部
２１．ユニット
２２．ユニット
２３．ユニット
２４．ユニット
３３．フィン部
３６．第１受熱部
３７．第２受熱部
３８．中空部
４０．トランクルーム
４１．金属板
４２．車体外面
１００．従来の蓄電池
１０１．セル
１０２．隔壁部
１０３．金属部材
１０４．樹脂材
Claims (8)
- 所定の間隙を備えて複数のセルに区画された電槽からなる蓄電池の前記セル間の前記間隙に脱着可能に挿入され、前記セルに熱的に接続して、蓄電池の前記セルからの熱を受け入れる受熱部と、前記受熱部と一体に形成されて前記受熱部の熱を放出する放熱部からなる蓄電池用ヒートシンク。
- 前記間隙に挿入される前記受熱部が平行な複数の第１受熱部、および、前記第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部からなっており、前記第１受熱部と前記第２受熱部が前記蓄電池の内側部において直交している、請求項１に記載の蓄電池用ヒートシンク。
- 前記間隙に挿入される前記受熱部が平行な複数の第１受熱部、および、前記第１受熱部と直交する少なくとも１つの第２受熱部からなっており、前記第１受熱部と前記第２受熱部が前記蓄電池の外周部において直交している、請求項１に記載の蓄電池用ヒートシンク。
- 前記放熱部の少なくとも１部にフィンを備えている、請求項１から３の何れか１項に記載の蓄電池用ヒートシンク。
- 前記受熱部が少なくとも２つの部分に分割可能である、請求項１から４の何れか１項に記載の蓄電池用ヒートシンク。
- 前記受熱部がヒートパイプ部を備えている、請求項１から５の何れか１項に記載の蓄電池用ヒートシンク。
- 車のトランクルーム内に請求項１から６の何れか１項に記載の蓄電池用ヒートシンクが設置されており、前記蓄電池用ヒートシンクに対応した形状の蓄電池を前記蓄電池用ヒートシンクに嵌合して、前記蓄電池と前記蓄電池用ヒートシンクとを熱的に接続して蓄電池を冷却する、蓄電池冷却装置。
- 車体外表面と熱的に接続した金属板を更に備え、前記蓄電池用ヒートシンクが前記金属板上に設置され、前記蓄電池からの熱をトランクルーム内および／または外気に放熱する、請求項７に記載の蓄電池冷却装置。
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