JP2014191916A - Cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒を循環させるための流路が内部に形成されたパネルを複数組み合わせて使用する冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device using a combination of a plurality of panels each having a flow path for circulating a refrigerant formed therein.
車両などに搭載される電池パックは、充電及び放電の際に発熱する。発熱はエネルギー損失となってエネルギー効率を低下させる。そこで、電池パックを冷やすために冷却装置が設けられることがある。 A battery pack mounted on a vehicle or the like generates heat during charging and discharging. Heat generation becomes energy loss and reduces energy efficiency. Therefore, a cooling device may be provided to cool the battery pack.
特許文献1に記載された電池モジュールは、複数の電池セルが連結された組電池の下に配置される冷却及び加熱用のプレートを備えている。このプレートの内部には、冷媒を流すための板状配管を複数備えている。半数の板状配管の一端側は入口ヘッダで連結され、残りの半数の板状配管の一端側は出口ヘッダで連結されており、全ての板状配管の他端側は中間ヘッダに接続されている。各板状配管の内部は、複数の細径流路に分かれており、冷媒が平行に流れる。 The battery module described in Patent Document 1 includes a cooling and heating plate arranged under an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected. The plate is provided with a plurality of plate-like pipes for flowing the refrigerant. One end of half of the plate-like pipes is connected with an inlet header, one end of the remaining half of the plate-like pipes is connected with an outlet header, and the other end of all the plate-like pipes is connected to an intermediate header. Yes. The inside of each plate-like pipe is divided into a plurality of small-diameter channels, and the refrigerant flows in parallel.
また、特許文献2に記載されたバッテリモジュールは、複数の電池セルを冷却板の上に配置した構造である。バッテリモジュールの冷却板は、冷媒を循環させるポンプを介して熱交換器に接続されている。複数のバッテリモジュールを同時に使用する場合、各冷却板は、供給配管及び回収配管から分岐された配管でそれぞれ並列に連結されている。
Moreover, the battery module described in
しかしながら、特許文献1の構成の場合、冷却のためのプレートの内部構造が複雑であり、製造コストが掛る。また、特許文献2の構成の場合、複数のバッテリモジュール(電池モジュール)の冷却板どうしを配管でそれぞれ並列に接続している。このとき特許文献2では、各電池モジュールの冷却板につながる配管は、供給配管及び回収配管から分岐するように構成されている。しかし、配管が複雑になりバッテリモジュールの組立作業が煩雑になるため作業工数がかかり、製造コストが高くなってしまう。
However, in the case of the configuration of Patent Document 1, the internal structure of the plate for cooling is complicated, and the manufacturing cost is increased. In the case of the configuration of
そこで、本発明は、流路が内部に形成されたパネルを連結するだけで冷媒の循環経路を構成することができる組立が簡単な冷却装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a cooling device with a simple assembly that can constitute a refrigerant circulation path by simply connecting a panel having a flow path formed therein.
本発明に係る一実施形態の冷却装置は、第1の縁及びこれの対辺に位置する第2の縁をそれぞれ有する複数のパネルを、第1の縁と第2の縁とを対峙させた状態に並べて配置し、パネルの内部に冷媒を流通させて冷却対象を冷却する。そして、それぞれのパネルは、第1の流路と第2の流路と第3の流路とを備える。第1の流路は、パネルの中を蛇行して第1の縁から第2の縁まで連通する。第2の流路は、パネルの中を第1の縁から第2の縁まで連通する。第3の流路は、パネルの中を第1の縁から第2の縁まで連通し、第1の流路の最大流路断面積と第2の流路の最大流路断面積とを足し合わせた面積以上の最大流路断面積を有する。 A cooling device according to an embodiment of the present invention is a state in which a plurality of panels each having a first edge and a second edge located on the opposite side of the first edge face each other. Are arranged side by side, and a cooling medium is circulated inside the panel to cool the object to be cooled. Each panel includes a first flow path, a second flow path, and a third flow path. The first flow path meanders through the panel and communicates from the first edge to the second edge. The second flow path communicates through the panel from the first edge to the second edge. The third channel communicates through the panel from the first edge to the second edge, and adds the maximum channel cross-sectional area of the first channel and the maximum channel cross-sectional area of the second channel. It has a maximum channel cross-sectional area that is greater than the combined area.
このとき、第1の流路と第2の流路と第3の流路とは、第1の縁及び第2の縁に、パネルを連結するノズルをそれぞれ有している。また、第1の流路は、第2の流路と第3の流路との間に配置されると共に冷却対象と熱伝達する伝熱路として利用し、第3の流路は、第1の流路に冷媒を供給する供給路として利用し、第2の流路は、第1の流路から冷媒を回収する回収路として利用し、第1の流路のノズルは、第3の流路のノズルよりも第2の流路のノズルに近い位置に配置する。 At this time, the first flow path, the second flow path, and the third flow path respectively have nozzles that connect the panels to the first edge and the second edge. In addition, the first flow path is disposed between the second flow path and the third flow path and is used as a heat transfer path for transferring heat to the object to be cooled. The second flow path is used as a recovery path for recovering the refrigerant from the first flow path, and the nozzle of the first flow path is used as the third flow path. It arrange | positions in the position near the nozzle of a 2nd flow path rather than the nozzle of a path | route.
さらに、冷却装置は、分岐管を有する。この分岐管は、隣り合うパネルどうしの間の1つに配置され、隣り合うパネルの一方の第3の流路を、隣り合うパネルの両方の第1の流路に、それぞれ接続する。 Furthermore, the cooling device has a branch pipe. This branch pipe is arranged in one between adjacent panels, and connects one third flow path of the adjacent panels to both first flow paths of the adjacent panels.
また、この冷却装置において、冷却対象は、ケース内に格納された複数の電池モジュールである。複数のパネルは、ケースの外面に接して設置される。そして、第1の継手と第2の継手と第3の継手と折返し継手とをさらに備える。第1の継手は、隣り合うパネルの間のうち分配管が配置される箇所以外の箇所で第1の流路を接続する。第2の継手は、隣り合うパネルの間で第2の流路を接続する。第3の継手は、第3の流路に分配管が接続された側に並ぶパネルの間で第3の流路を接続する。折返し継手は、第3の流路に分配管が接続された側と反対側の端部のパネルの第1の流路を第2の流路に接続する。そして、第3の流路に分配管が接続された側の端部のパネルの第3の流路に冷媒が供給され、冷媒が供給された側の端部の第1の流路および第2の流路から冷媒が回収される。 Moreover, in this cooling device, the cooling object is a plurality of battery modules stored in the case. The plurality of panels are installed in contact with the outer surface of the case. And it is further provided with a 1st coupling, a 2nd coupling, a 3rd coupling, and a folding joint. A 1st coupling connects a 1st flow path in places other than the location where distribution piping is arrange | positioned among adjacent panels. The second joint connects the second flow path between adjacent panels. The third joint connects the third flow path between the panels arranged on the side where the distribution pipe is connected to the third flow path. The folded joint connects the first channel of the panel at the end opposite to the side where the distribution pipe is connected to the third channel to the second channel. Then, the refrigerant is supplied to the third flow path of the end panel on the side where the distribution pipe is connected to the third flow path, and the first flow path and the second flow path on the end where the refrigerant is supplied. The refrigerant is recovered from the flow path.
本発明に係る他の実施形態の冷却装置は、第1の縁及びこれと対辺に位置する第2の縁をそれぞれ有する複数のパネルを、第1の縁と第2の縁とを対峙させた状態に並べて配置し、パネルの内部に冷媒を流通させて冷却対象を冷却する。並べられた複数のパネルは、一方の側に配置される第1のパネルと、他方の側に配置される第2のパネルとを含む。第1のパネルは、第1の流路と第2の流路と第3の流路とを備える。第1の流路は、第1のパネルの中を蛇行して第1の縁から第2の縁まで連通する。第2の流路は、第1のパネルの中を第1の縁から第2の縁まで連通する。第3の流路は、第1のパネルの中を第1の縁から第2の縁まで連通し、第1の流路の流路断面積と第2の流路の流路断面積とを合わせた面積以上の流路断面積を有する。また、第2のパネルは、第4の流路と第5の流路とを備える。第4の流路は、第2のパネルの中を蛇行して第1の縁から第2の縁まで連通する。第5の流路は、第2のパネルの中を第1の縁から第2の縁まで連通する。そして、第3の流路は、第1のパネルと第2のパネルとの間で、第1の流路及び第4の流路に接続され、第2の流路は、第1のパネルと第2のパネルとの間で、第5の流路に接続される。 In a cooling device according to another embodiment of the present invention, a plurality of panels each having a first edge and a second edge located opposite to the first edge are opposed to the first edge and the second edge. It arranges in a state and distribute | circulates a refrigerant | coolant through the inside of a panel, and cools the object to be cooled. The plurality of arranged panels include a first panel arranged on one side and a second panel arranged on the other side. The first panel includes a first flow path, a second flow path, and a third flow path. The first flow path meanders through the first panel and communicates from the first edge to the second edge. The second flow path communicates in the first panel from the first edge to the second edge. The third channel communicates through the first panel from the first edge to the second edge, and the channel cross-sectional area of the first channel and the channel cross-sectional area of the second channel are It has a channel cross-sectional area larger than the combined area. The second panel includes a fourth channel and a fifth channel. The fourth flow path meanders through the second panel and communicates from the first edge to the second edge. The fifth flow path communicates in the second panel from the first edge to the second edge. The third flow path is connected to the first flow path and the fourth flow path between the first panel and the second panel, and the second flow path is connected to the first panel. A fifth channel is connected to the second panel.
本発明に係る冷却装置によれば、構造が単純であり、組み立てが簡単である。このとき、隣り合うパネルの第1の流路、第2の流路、および第3の流路を冷媒が循環するように直接連結することによって、冷媒を循環させるための経路がパネル内に構築されるので、冷媒を取回すための配管を減らすことができる。そして、第3の流路の最大流路断面積は、第1の流路の最大流路断面積及び第2の流路の最大流路断面積を足し合わせた面積以上にしているので、この第3の流路を利用して2つの第1の流路に冷媒を供給する際に、冷媒を循環させるためのポンプの負荷を軽減することができる。また、第1の流路、第2の流路、および第3の流路のそれぞれ端部にノズルを備える発明の冷却装置によれば、パネルどうしを接続する際に接続作業を行いやすい。 The cooling device according to the present invention has a simple structure and is easy to assemble. At this time, by directly connecting the first flow path, the second flow path, and the third flow path of adjacent panels so that the refrigerant circulates, a path for circulating the refrigerant is established in the panel. As a result, piping for circulating the refrigerant can be reduced. And since the maximum channel cross-sectional area of the third channel is equal to or larger than the area obtained by adding the maximum channel cross-sectional area of the first channel and the maximum channel cross-sectional area of the second channel, When the refrigerant is supplied to the two first flow paths using the third flow path, the load on the pump for circulating the refrigerant can be reduced. Moreover, according to the cooling device of the invention that includes the nozzles at the ends of the first flow path, the second flow path, and the third flow path, it is easy to perform the connection work when connecting the panels.
さらに、第2の流路と第3の流路との間に第1の流路を配置すると共に冷却対象と冷媒によって熱伝達するための伝熱路として第1の流路を利用し、第1の流路に冷媒を供給するための供給路として第3の流路を利用し、第1の流路から冷媒を回収するための回収路として第2の流路を利用する場合に、第1の流路のノズルを、第3の流路のノズルよりも第2の流路のノズルに近い位置に配置する発明の冷却装置によれば、冷媒を循環させる経路を組み立てる際に、各流路の間の連結が簡素化される。 Further, the first flow path is disposed between the second flow path and the third flow path, and the first flow path is used as a heat transfer path for transferring heat by the cooling target and the refrigerant. When the third flow path is used as the supply path for supplying the refrigerant to the first flow path and the second flow path is used as the recovery path for recovering the refrigerant from the first flow path, According to the cooling device of the invention in which the nozzle of the first flow path is disposed closer to the nozzle of the second flow path than the nozzle of the third flow path, when assembling the path for circulating the refrigerant, The connection between the roads is simplified.
さらに分岐管を有し、この分岐管が隣り合うパネルどうしの間の1つに配置され、隣り合うパネルの一方の第3の流路を、隣り合うパネルの両方の第1の流路に接続する発明の冷却装置によれば、熱が蓄積しやすいその中央部分から冷却対象を冷却できるようになるため、冷却装置における温度分布に偏りが生じ難くなる。冷却対象が電池モジュールである場合、この冷却装置のパネルは、複数の電池モジュールを格納するケースに接するように設置される。ケースの中央部分に配置される電池モジュールは、両隣の電池モジュールの発熱によって熱がこもりやすいが、この冷却装置であれば、第3の流路によって中央部分に冷媒が供給され、中央部分の電池モジュールから端部寄りの電池モジュールへと順番に冷やされる。したがって、複数の電池モジュールどうしの間の温度差を小さくすることができる。 Furthermore, it has a branch pipe, this branch pipe is arrange | positioned at one between adjacent panels, and one 3rd flow path of the adjacent panel is connected to the 1st flow path of both the adjacent panels According to the cooling device of the present invention, the object to be cooled can be cooled from the central portion where heat is likely to accumulate, so that the temperature distribution in the cooling device is not easily biased. When the object to be cooled is a battery module, the panel of the cooling device is installed in contact with a case that stores a plurality of battery modules. The battery module arranged in the central part of the case is likely to accumulate heat due to the heat generated by the adjacent battery modules. However, in this cooling device, the refrigerant is supplied to the central part by the third flow path, and the battery in the central part. It is cooled in order from the module to the battery module closer to the edge. Therefore, the temperature difference between the plurality of battery modules can be reduced.
本発明に係る第1の実施形態の冷却装置4を装備する電池パック1を車両100に搭載した場合を例に、図1から図11を参照して説明する。図1に示す車両100は、電池パック1を車両の後部に配置している。電池パック1は、図2に示すように複数の電池モジュール2と、これらの電池モジュール2を格納するケース3と、このケース3の下部に接して設置される冷却モジュール5とを備える。冷却モジュール5は、複数の冷却用のパネル50を繋ぎ合わせて構成されている。この実施形態において、電池パック1は、電池モジュール2を5つ有しており、冷却モジュール5は、パネル50を4つ有している。
The case where the battery pack 1 equipped with the
冷却モジュール5は、図1に示した車両100の前部に設置されたラジエータ41と連結されて、冷却装置4を構成する。図1に示す冷却装置4は、冷却モジュール5とラジエータ41とに冷媒を循環させるためのポンプ42を有している。冷却装置4のラジエータ41及びポンプ42は、専用に設けられていてもよいし、車室内の空調装置のラジエータ及びポンプ、あるいはエンジンを冷却する冷却水の熱交換を行なうラジエータ及びポンプと兼用されていてもよい。
The
なお、この明細書における説明の便宜上、車両100の進行方向を基準に運転者から見て「前」、「後」、「右」、「左」をそれぞれ定義し、重力を基準に「上」、「下」を定義する。また、電池パック1の中心に向かう方向を「内」、電池パック1から離れる方向を「外」と呼ぶこともある。図1における電池パック1は、寸法の長い方向が車両の進行方向に沿ういわゆる「縦置き」に配置されている。車両100の各部品のレイアウトに応じて、電池パック1は、寸法の長い方向が車幅方向に沿ういわゆる「横置き」に配置されてもよい。
For convenience of explanation in this specification, “front”, “rear”, “right”, and “left” are respectively defined when viewed from the driver based on the traveling direction of the
電池パック1のケース3は、図2及び図3に示すように、電池モジュール2が設置されるトレイ31と、電池モジュール2の上部を覆いトレイ31に接合されるカバー32と、トレイ31とカバー32との間を密閉するシール部材33とを備える。このケース3は、熱伝導性に優れた材料、例えば構造用鋼板を折り曲げた部品を互いに接合して作られたいわゆる板金加工品である。トレイ31は、その部品として図3に示すように、アウター311とインナー312とサポート313とを有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
アウター311は、電池モジュール2の底面に接触する底壁311Aと、外周を取り囲む外側壁311Bとを有している。インナー312は、電池モジュール2に接した範囲より外側の底壁311Aの上面に接合されてアウター311の外側壁311Bの内側に沿って延びた内側壁312Bと、この内側壁312Bの上端から外方へ延びた下フランジ312Cとを有している。
The outer 311 has a
下フランジ312Cの外周縁は、外側壁311Bの外縁と接合されている。下フランジ312Cは、上面にシール部材33を位置決めするための溝312Dが形成されている。サポート313は、図3に示すようにアウター311の底壁311A及び外側壁311Bに接合されている。サポート313は、車両100のサイドメンバやクロスメンバにボルトで固定される。カバー32は、上壁32Aと上部側壁32Bと上フランジ32Cとが一体に成形されている。カバー32は、トレイ31にボルトなどで押さえつけられる。
The outer peripheral edge of the
冷却モジュール5は、図2に示すように、複数のパネル50を含む。本実施形態の場合、4つのパネル50を1列に並べて配置している。各パネル50は、第1の流路51と第2の流路52と第3の流路53とを備える。パネル50は、第1の縁501及びこの対辺に位置する第2の縁502を有している。複数のパネル50は、隣り合うパネル50どうしで第1の縁501と第2の縁502とを対峙させた状態に並べて配置されている。
The
パネル50は、図4に示すように、第1の流路51と第2の流路52と第3の流路53とのそれぞれ中心を通る平面で分割された同じ形状の2つのプレート50Aを向い合せに接合して構成されている。本実施形態の場合、プレート50Aは、第1の流路51、第2の流路52、第3の流路53が形成されていない範囲をろう付けで全て接合する。プレート50Aは、第1の流路51、第2の流路52および第3の流路53が形成されていない範囲を利用してボルトで締結されていてもよいし、外周囲をシール溶接してもよい。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、第1の流路51は、パネル50の中を蛇行して第1の縁501から第2の縁502まで連通している。第2の流路52は、パネル50の中を第1の縁501から第2の縁502まで直線的に連通しており、さらに第1の流路51の流路断面積とほぼ同じ流路断面積を有している。第3の流路53は、パネル50の中を第1の縁501から第2の縁502まで第2の流路52と同様に直線的に連通しており、第1の流路51及び第2の流路52の流路断面積よりも大きい流路断面積、好ましくは、第1の流路51の最大流路断面積及び第2の流路52の最大流路断面積を足し合わせた面積以上の最大流路断面積を有している。尚、図4では、第1の流路51の径(流路断面積)、第2の流路52の径(流路断面積)、第3の流路53の径(流路断面積)が、それぞれの流路に沿って一律に形成された例を示しているが、それぞれの流路において流路断面積が一律でない、つまり、一つの流路中で径(内法寸法)が異なる部分があるように形成された場合であっても、第3の流路53は、第1の流路51の最大流路断面積及び第2の流路52の最大流路断面積を足し合わせた面積以上の最大流路断面積を有しているものとする。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態の場合、図4及び図11に示すように、第1の流路51は、第2の流路52と第3の流路53との間に配置され、冷却対象である電池モジュール2と熱伝達、つまり電池モジュールを冷却するための熱交換を行なう伝熱路として利用される。第3の流路53は、冷却モジュール5の中央部分に位置する2つのパネル50の間からその両側に位置する2つの第1の流路51に冷媒Wを供給するための供給路として利用される。したがって、第3の流路53の流路断面積は、第1の流路51の流路断面積の少なくとも2倍に設けられる。また、第2の流路52は、図11のように、第3の流路53を介して冷媒Wが供給されてくる一方の側に対して反対側の冷却モジュール5の他方の側の端部へ第1の流路51を通って流れた冷媒Wを冷却モジュール5の一方の側の端部まで回収してくるための回収路として利用される。なお、第3の流路53の流路断面積を2倍にしなくても、第1の流路51に十分な冷媒を供給できればよいので、第3の流路53に流れる冷媒の流量が、第1の流路51及び第2の流路42に流れる総流量に合っていればよい。
In the case of this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 11, the
また、パネル50は、図4に示すように、第1の流路51と第2の流路52と第3の流路53とが開通した第1の縁501および第2の縁502にそれぞれノズル511,521,531を有している。これらのノズル511,521,531は、プレート50Aを接合する際に同時に間に挟まれて、ろう付けされる。このとき、第1の流路51は、第2の流路52と第3の流路53との間に配置され、第1の流路51のノズル511は、第3の流路53のノズル531よりも第2の流路52のノズル521に近い位置に配置される。つまり、第2の流路52のノズル521及び第3の流路53のノズル531は、第1の流路51のノズル511を挟んで互いに反対側になる位置に配置されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
以上のように構成された複数のパネル50は、図2及び図11に示すように並べられ、1つの冷却モジュール50を形成する。隣り合うパネル50どうしの間の1つに設定される横断部Mには、分配管54が配置される。本実施形態の場合、パネル50は4つであるので、両側に2つずつパネル50が配置されるように横断部Mが設定される。分配管54は、隣り合うパネル50の一方側の第3の流路53を、隣り合うパネル50の両方側の第1の流路51に接続する。したがって、第3の流路53に接続される端部の流路断面積が第1の流路51に接続される端部の流路断面積の少なくとも2倍になるように、分配管54が形成される。
The plurality of
図11に示すように、横断部Mを除いて隣り合うパネル50の第1の流路51どうしは、ノズル511に装着される第1の継手71で接続される。隣り合うパネル50の第2の流路52は、ノズル521に装着される第2の継手72で接続される。また、分配管54が接続された側に並ぶパネル50の間の第3の流路53どうしは、ノズル531に装着される第3の継手73で接続される。第3の流路53に分配管54が接続されなかった側の端部のパネル50の第1の流路51と第2の流路52とは、折返し継手55によって接続される。
As shown in FIG. 11, the
第1の継手71、第2の継手72および第3の継手73は、いずれも図5に示すように、両側に位置するノズルに差し込まれる。図5に示す継手は、いわゆる「タケノコニップル」と呼ばれる管継手である。これらの継手は、テーパーの右ねじとテーパーの左ねじがそれぞれ形成されたニップルであってもよい。 The first joint 71, the second joint 72, and the third joint 73 are all inserted into nozzles located on both sides, as shown in FIG. The joint shown in FIG. 5 is a so-called “bamboo nipple” pipe joint. These joints may be nipples each having a tapered right-hand thread and a tapered left-hand thread.
接続したことに伴う流動抵抗やよどみが生じないように、第1の継手71の流路断面積は第1の流路51にほぼ等しく、第2の継手72の流路断面積は第2の流路52の流路断面積にほぼ等しく、第3の継手73の流路断面積は、第3の流路53の流路断面積にほぼ等しく設定される。このとき第1の流路51は、図3及び図4に示すように、プレート50Aの接合面に沿って扁平した流路断面形状を有している。第1の流路51に取り付けられるノズル511は、第1の流路51の流路断面形状に適合する形に形成されていてもよいが、組立作業性を考慮すると、第2の流路52のノズル521と同じく円い流路断面形状であることが好ましい。この場合、流路断面形状が不連続に変更されることに伴う流動抵抗が発生しないように、図5に示すように流路を拡張した緩衝部Bを設ける。
The flow passage cross-sectional area of the first joint 71 is substantially equal to the
図11に示すように各々の流路が互いに接続された複数のパネル50によって構成される冷却モジュール5は、図3に示すように、ホルダ81を介してトレイ31の下部に取り付けられる。ホルダ81は、図6に示すようにパネル50の外面に形成された溝503に嵌合するように、第1の縁501および第2の縁502に交差する方向に沿って装着される。装着されたホルダ81に対して個々のパネル50が動かないように、ピンやネジで固定する。図3及び図6に示したホルダ81は、連結されたパネル50に一続きに形成されていてもよいし、個々のパネル50をトレイ31の下部に固定する位置に対応して部分的に設けられていてもよい。ホルダ81が一続きに形成されていることによって、パネル50どうしの間を連結するノズル511,521,531、分配管54、第1の継手71、第2の継手72、第3の継手73などにかかる応力を軽減することができる。
As shown in FIG. 11, the
横断部Mにおいて第3の流路53に分配管54が接続されなかったパネル50、および、これと同じ側に配置されているパネル50は、隣り合うパネル50どうしの間で第3の流路53が接続されない。そこで、隣り合うパネル50どうしの連結強度を強くするために、図7及び図8に示すように、補強プレート82を装着する。補強プレート82は、パネル50の第1の縁501および第2の縁502のそれぞれに設けられたスロット504に差し込まれ、プレート50Aを重ね合わせる方向に開けられた孔505に通されたボルト83で締め付けられる。
In the cross section M, the
スロット504は、図7に示すようにプレート50Aのどちら側にも同じように形成されているので、組立作業上、ボルト83を締めやすい側を利用する。なお、図7に示したボルト83は、六角穴付きボルトであるが、一般的な六角ボルトであってもよい。パネル50の間の距離を微調整できるように、孔505が補強プレート82の挿入方向へ長さを有していてもよい。
As shown in FIG. 7, the
また、隣り合うパネル50の間に装着される分配管54、第1の継手71、第2の継手72及び第3の継手73を保護するとともに見栄えを良くするための変形例を図9及び図10に示す。図9及び図10に示すパネル50は、プレート50Aの外面に沿って第1の縁501から隣り合うパネル50のプレート50Aの第2の縁502に延びる鍔506を有している。横断部Mは、分配管54が配置されるので、図7及び図8に示した補強プレート82を取り付けることができない。図9及び図10に示すように鍔506を備えていれば、この鍔506を隣り合うパネル50にそれぞれ接合すればよい。接合方法は、ろう付けであってもよいし、外面へ突出しないように皿ねじで固定してもよい。
Moreover, the modification for improving the appearance while protecting the
以上のように構成された冷却装置4の冷却モジュール5において、電池モジュール2が充電又は放電されるときの熱を除去するために、図11に示すように、第3の流路53に分配管54が接続された側の端部に位置するパネル50の第3の流路53に、ラジエータ41で冷やされた冷媒Wをポンプ42で供給する。冷媒Wは、分配管54まで第3の流路53を通り、分配管54で横断部Mの両側に位置するパネル50の第1の流路51にそれぞれ分配される。
In the
第3の流路53に分配管54が接続された側のパネル50の第1の流路51へ流れた冷媒W、つまり上流側の第1の流路51に流れた冷媒Wは、第1の流路51を流れる間に、トレイ31の底壁311Aを介して対応する区間の電池モジュール2の熱を吸収する。上流側の第1の流路51の端部まで流れた冷媒Wは、ラジエータ41へ回収される。
The refrigerant W that has flowed into the
第3の流路53に分配管54が接続されなかった側のパネル50の第1の流路51へ流れた冷媒W、つまり下流側の第1の流路51に流れた冷媒Wは、第1の流路51を流れる間に、トレイ31の底壁311Aを介して対応する区間の電池モジュール2の熱を吸収する。下流側の第1の流路51の端部まで流れた冷媒Wは、折返し継手55で第2の流路52へ入る。第2の流路52を通って下流側から上流側まで流れた冷媒Wは、上流側の第1の流路51の端部から回収される冷媒Wとともに、ラジエータ41へ回収される。
The refrigerant W that has flowed into the
以上のようにこの冷却装置4は、電池パック1を冷却するために複数のパネル50で構成された冷却モジュール5を電池パック1のケース3の下部に装着している。冷却モジュール5の各パネル50の中を蛇行する第1の流路51は、伝熱路(冷却流路)として利用される。第3の流路53は、複数のパネル50の中間となる位置まで冷媒Wを案内し第1の流路51に冷媒Wを供給するための供給路として利用される。そして、第2の流路52は、第3の流路53に冷媒Wが通された上流側のパネル50に対して冷却モジュール5の反対側に並ぶ下流側のパネル50の第1の流路51に流された冷媒Wを上流側まで戻すための回収路として利用される。
As described above, in the
隣り合うパネル50の第1の流路51どうし、第2の流路52どうし、および第3の流路53どうしは、第1の継手71、第2の継手72、および第3の継手73でそれぞれ接続される。したがって、この冷却装置4の冷却モジュール5は、複数のパネル50に冷媒Wを循環させるために、パネル50どうしの間を接続するための配管を要しない。
The
冷却モジュール5及び冷却パネル50の構造は簡単であり、共通化した部品を使用し、量産化することで、製造コストを抑えることができる。また、個々のパネル50の構造が簡単な構造でありながら、複数のパネル50を連結した冷却モジュール5を備える冷却装置4は、熱がこもりやすい電池パック1の中央部へ冷媒Wを供給することができるため、電池パック1の温度分布の差を小さくすることができる。そして、このパネル50を複数連結して冷却モジュール5を構成した冷却装置4は、組み立てることが容易である。その際、配管をほとんど要しないので、電池パック1の下部に設置された場合でも、外観上の見栄えが良い。
The structure of the
さらに、熱伝導性が高く電気伝導性を有している部材、例えばアルミニウムやアルミニウム合金、あるいは銅または銅合金で、パネル50を作ることによって、電池パック1の下方へ放出される電磁波を遮蔽することができる。また、冷却モジュール5は、トレイ31の下に装着される。したがって、万が一に冷媒Wが漏れ出ても電池モジュール2が冷媒Wに浸かることはない。
Further, the
本発明に係る第2の実施形態の冷却装置4の冷却モジュール5を装備した電池パック1について、図12から図14を参照して説明する。第1の実施形態と同じ機能を有する構成は、各図中において同じ符号を付し、詳細な説明は、第1の実施形態の対応する記載を参酌する。また、冷却モジュール5及びパネル50の細部の構造は、第1の実施形態の冷却モジュール5及びパネル50と同じであるので、これらについての詳細な説明も第1の実施形態を参酌する。
A battery pack 1 equipped with a
図12に示すようにこの電池パック1は、3つの電池モジュール2をケース3内に格納し、2つのパネル50で構成された冷却モジュール5をケース3の下部に有している。したがって、図13に示すように、横断部Mは、2つのパネル50の間、すなわちパネル50が並ぶ方向に電池パック1の中央部となる位置に設定され、分配管54が配置される。第3の流路53に分配管54が接続されたパネル50の第3の流路53に冷媒Wが供給される。第3の流路53に冷媒Wが流されるパネル50の方を上流側とする場合、冷媒Wは、第3の流路53から分配管54を通って上流側及び下流側のパネル50のそれぞれの第1の流路51に分配される。
As shown in FIG. 12, the battery pack 1 stores three
電池パック1の中央部に対応する位置に供給された冷媒Wは、第1の流路51を流れる間に電池モジュール2の熱を吸収する。上流側の第1の流路51へ流れた冷媒Wは、冷媒Wが供給された側の第1の流路51の端部からラジエータ41に回収される。下流側の第1の流路51へ流れた冷媒Wは、第1の流路51から折返し継手55で接続された第2の流路52へ流れ、冷媒Wが供給された側の端部からラジエータ41に回収される。
The refrigerant W supplied to the position corresponding to the central portion of the battery pack 1 absorbs the heat of the
なお、第2の実施形態において、電池パック1は、3つの電池モジュール2を有し、冷却装置4の冷却モジュール5は、2つのパネル50をこの電池パック1に設置している。このように冷媒Wの循環経路が短く、温度差が小さい場合は、図14に示すように第1の流路51および第2の流路52をそれぞれ直列に接続して、冷媒Wを循環させてもよい。このように、第1の実施形態及び第2の実施形態において冷却モジュール5を構成するために共通して使用されたパネル50は、利用形態に応じて冷媒Wの循環経路を組み替えることもできる。いずれの場合も、冷却モジュール5のパネル50どうしを接続するために配管をほとんど要しないので、構造が簡単である。したがって、組立作業が容易であり、見栄えもよい。
In the second embodiment, the battery pack 1 has three
本発明に係る第3の実施形態の冷却装置4の冷却モジュール5について、図15を参照して説明する。第1の実施形態及び第2の実施形態の冷却モジュール5及びパネル50と同じ機能を有する構成は、図15中及び以下の説明において同じ符号を付し、詳細な説明は、第1の実施形態及び第2の実施形態の対応する記載を参酌することとする。また、冷凍装置4、及び、冷却対象となる電池モジュール2を備える電池パック1に対してこの冷却モジュール5が装着される構造は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同じであるので、これについても各実施形態を参酌する。
The
図15に示すように、この冷却装置4の冷却モジュール5は、他の実施形態と同様に、複数のパネル50が第1の縁501と第2の縁502とを対峙させた状態に並べて配置されており、本実施形態では、2つのパネル50を並べて構成されている。この複数のパネル50は、冷却モジュール5の一方の側に配置される第1のパネル(パネル50)と、他方の側に配置される第2のパネル(サブパネル50N)とを含む。本実施形態の場合、一方の側は、ラジエータ41から冷媒Wが供給される上流側であり、他方の側は、冷媒Wが供給される上流側と反対の下流側である。
As shown in FIG. 15, the
第1のパネルは、第1及び第2の実施形態のパネル50と機能及び構成を有している。つまり、第1のパネルは、パネル50であって、第1の流路51、第2の流路52および第3の流路53を備えている。以降、第1のパネルは、パネル50として説明する。これに対して第2のパネル(サブパネル50N)は、第4の流路51N及び第5の流路52Nを備える。第4の流路51Nは、第2のパネルの中を蛇行して第1の縁501から第2の縁502まで連通する。つまり、この第4の流路51Nは、パネル50の第1の流路51と同じように機能する。第5の流路52Nは、第2のパネルの中を第1の縁501から第2の縁502まで直線的に連通している。つまり、この第5の流路52Nは、パネル50の第2の流路52と同じように機能する。
The first panel has the same function and configuration as the
そして、第2のパネル(サブパネル50N)は、第1のパネル、すなわちパネル50の第3の流路53に相当する構成を有していない。したがって、この第2のパネル(サブパネル50N)は、図15に示すように、複数のパネルを並べて配置される冷却モジュール5を構成する際に、隣り合うパネルのうち分配管が配置される横断部Mよりも下流側に位置するパネルとして採用される。このサブパネル50Nは、上述のように第3の流路53に相当する構成を有していないので、第3の流路53に取けられるノズル531も不要である。つまり、サブパネル50Nの製造コストが安くなる。また、利用しない構成を有していないことによって、当該部に起因する加工や品質管理なども不要になるため、サブパネル50Nは、さらにパネル50よりも安く製造できる。
The second panel (sub-panel 50N) does not have a configuration corresponding to the first panel, that is, the
また、第3の流路に相当する構成が無いことで、当該部が中実に製造されるため、熱伝導され易く、冷却対象を効果的に冷却することが可能となる。なお、冷却対象がさほど大きくない場合は、このサブパネル50Nを利用して、図14のように冷媒Wを流通させてもよい。 Further, since there is no configuration corresponding to the third flow path, the part is manufactured solidly, so that it is easy to conduct heat, and the object to be cooled can be effectively cooled. In addition, when the object to be cooled is not so large, the refrigerant W may be circulated as shown in FIG. 14 using the sub-panel 50N.
4…冷却装置、5…冷却モジュール、31…トレイ、32…カバー、50…パネル(第1のパネル)、50N…サブパネル(第2のパネル)、50A…プレート、51…第1の流路、52…第2の流路、53…第3の流路、51N…第4の流路、52N…第5の流路、54…分配管、55…折返し継手、71…第1の継手、72…第2の継手、73…第3の継手、501…第1の縁、502…第2の縁、511…(第1の流路の)ノズル、521…(第2の流路の)ノズル、531…(第3の流路の)ノズル、W…冷媒。
4 ... Cooling device, 5 ... Cooling module, 31 ... Tray, 32 ... Cover, 50 ... Panel (first panel), 50N ... Sub-panel (second panel), 50A ... Plate, 51 ... First flow path, 52 ... 2nd flow path, 53 ... 3rd flow path, 51N ... 4th flow path, 52N ... 5th flow path, 54 ... Distribution pipe, 55 ... Flap joint, 71 ... 1st joint, 72 2nd joint, 73 ... 3rd joint, 501 ... 1st edge, 502 ... 2nd edge, 511 ... (1st flow path) nozzle, 521 ... (2nd flow path)
Claims (6)
それぞれの前記パネルは、
前記パネルの中を蛇行して前記第1の縁から前記第2の縁まで連通した第1の流路と、
前記パネルの中を前記第1の縁から前記第2の縁まで連通した第2の流路と、
前記パネルの中を前記第1の縁から前記第2の縁まで連通し前記第1の流路の最大流路断面積と前記第2の流路の最大流路断面積とを足し合わせた面積以上の最大流路断面積を有した第3の流路と、を備える
ことを特徴とする冷却装置。 A plurality of panels each having a first edge and a second edge located on the opposite side of the first edge and the second edge are arranged side by side so that the first edge and the second edge face each other. In the cooling device for circulating the refrigerant and cooling the object to be cooled,
Each said panel is
A first flow path that meanders through the panel and communicates from the first edge to the second edge;
A second flow path communicating in the panel from the first edge to the second edge;
An area obtained by adding the maximum channel cross-sectional area of the first channel and the maximum channel cross-sectional area of the second channel to the inside of the panel from the first edge to the second edge And a third flow path having the maximum flow path cross-sectional area as described above.
ことを特徴とする請求項1に記載された冷却装置。 The first flow path, the second flow path, and the third flow path have nozzles that connect the panel to the first edge and the second edge, respectively. The cooling device according to claim 1, wherein
前記第3の流路は、前記第1の流路に前記冷媒を供給する供給路として利用され、
前記第2の流路は、前記第1の流路から前記冷媒を回収する回収路として利用され、
前記第1の流路のノズルは、前記第3の流路のノズルよりも前記第2の流路のノズルに近い位置に配置される
ことを特徴とする請求項2に記載された冷却装置。 The first flow path is disposed between the second flow path and the third flow path and is used as a heat transfer path for transferring heat to the object to be cooled.
The third flow path is used as a supply path for supplying the refrigerant to the first flow path,
The second flow path is used as a recovery path for recovering the refrigerant from the first flow path,
3. The cooling device according to claim 2, wherein the nozzle of the first channel is disposed closer to the nozzle of the second channel than the nozzle of the third channel.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載された冷却装置。 Distributing pipes arranged in one of the adjacent panels and connecting one third flow path of the adjacent panels to both first flow paths of the adjacent panels. It has, The cooling device described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
複数の前記パネルは、前記ケースの外面に接して設置され、
隣り合う前記パネルの間のうち前記分配管が配置される箇所以外の箇所で前記第1の流路を接続する第1の継手と、
隣り合う前記パネルの間で前記第2の流路を接続する第2の継手と、
前記第3の流路に前記分配管が接続された側に並ぶ前記パネルの間で前記第3の流路を接続する第3の継手と、
前記第3の流路に前記分配管が接続された側の反対側の端部の前記パネルの前記第1の流路を前記第2の流路に接続する折返し継手と、をさらに備え、
第3の流路に前記分配管が接続された側の端部の前記パネルの前記第3の流路に冷媒が供給され、前記冷媒が供給された側の端部の前記第1の流路および前記第2の流路から冷媒が回収される
ことを特徴とする請求項4に記載された冷却装置。 The cooling object is a plurality of battery modules stored in a case,
The plurality of panels are installed in contact with the outer surface of the case,
A first joint that connects the first flow path at a location other than the location where the distribution pipe is arranged among the adjacent panels;
A second joint connecting the second flow path between the adjacent panels;
A third joint connecting the third flow path between the panels arranged on the side where the distribution pipe is connected to the third flow path;
A folding joint for connecting the first channel of the panel at the end opposite to the side where the distribution pipe is connected to the third channel to the second channel;
Refrigerant is supplied to the third flow path of the panel on the end where the distribution pipe is connected to the third flow path, and the first flow path on the end where the refrigerant is supplied The cooling device according to claim 4, wherein the refrigerant is recovered from the second flow path.
並べられた複数の前記パネルは、一方の側に配置される第1のパネルと、他方の側に配置される第2のパネルとを含み、
前記第1のパネルは、
前記第1のパネルの中を蛇行して前記第1の縁から前記第2の縁まで連通した第1の流路と、
前記第1のパネルの中を前記第1の縁から前記第2の縁まで連通した第2の流路と、
前記第1のパネルの中を前記第1の縁から前記第2の縁まで連通し前記第1の流路の最大流路断面積と前記第2の流路の最大流路断面積とを合わせた面積以上の最大流路断面積を有した第3の流路と、を備え、
前記第2のパネルは、
前記第2のパネルの中を蛇行して前記第1の縁から前記第2の縁まで連通した第4の流路と、
前記第2のパネルの中を前記第1の縁から前記第2の縁まで連通した第5の流路と、を備え、
前記第3の流路は、前記第1のパネルと前記第2のパネルとの間で、前記第1の流路及び前記第4の流路に接続され、
前記第2の流路は、前記第1のパネルと前記第2のパネルとの間で、前記第5の流路に接続される
ことを特徴とする冷却装置。 A plurality of panels each having a first edge and a second edge located opposite to the first edge are arranged in a state where the first edge and the second edge face each other, and are arranged inside the panel. In the cooling device for circulating the refrigerant and cooling the object to be cooled,
The plurality of arranged panels include a first panel arranged on one side and a second panel arranged on the other side,
The first panel is
A first flow path that meanders through the first panel and communicates from the first edge to the second edge;
A second flow path that communicates in the first panel from the first edge to the second edge;
The inside of the first panel is communicated from the first edge to the second edge, and the maximum channel cross-sectional area of the first channel and the maximum channel cross-sectional area of the second channel are matched. A third channel having a maximum channel cross-sectional area equal to or greater than the area,
The second panel is
A fourth flow path that meanders through the second panel and communicates from the first edge to the second edge;
A fifth flow path that communicates in the second panel from the first edge to the second edge,
The third flow path is connected to the first flow path and the fourth flow path between the first panel and the second panel,
The cooling apparatus, wherein the second flow path is connected to the fifth flow path between the first panel and the second panel.
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