JP2016029712A - 電子機器収容ラックおよび蓄電池収容システム - Google Patents

Abstract

【課題】収容する電子機器の冷却ばらつきを従来よりも低減する。
【解決手段】吸気部１０２が筐体１００の外部から吸気した冷却空気が、分流部１０３によって第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに導かれ、通風口１０６、および、排熱口２０２を介して二次電池モジュール２０１内部を通過することによって、二次電池モジュール２０１を冷却する。
【選択図】図１

Description

本開示は、電子機器を収容し、収容する電子機器を冷却する電子機器収容ラックおよび蓄電池収容システムに関する。

使用する際に発熱する電子機器は、高熱のまま使用すると寿命低下または機能劣化の恐れがあるため、使用する際に電子機器を冷却することが求められている。また、電子機器を収容し、冷却するためのラックとしてはサーバ、または、ディスクアレイの収容ラックがあり、これらの多くは空冷方式により機器の冷却を行っている。

特許文献１のディスクアレイ装置は、ラックの前面ドア側と後面ドア側にディスクアレイを収容するための収容室を複数備えており、各収容室にファンが取り付けられている。各機器を冷却した空気は、前面側および後面側から取り入れた空気が互いにぶつからないようにしながらラック中央にある隙間空間を通り上部から排気される。

また、非特許文献１の蓄電システムは、複数の二次電池モジュールを含み、３直列パック毎に冷却ファンを装備して、空冷方式により各二次電池モジュールを冷却する。

特開２００４−１３９７２４号公報

堀田、山田、松本：「リチウムイオン電池を用いた１００ｋＷｈ級蓄電システムの開発（１）−電池に関する試験結果−」平成２３年電気学会 電力・エネルギー部門大会 Ｎｏ．３４８

上記従来技術は、電子機器の冷却ばらつきの問題について十分検討されていない。

本開示は、上記事情に鑑み、限定的でない例示的なある実施の形態は、収容する電子機器の冷却ばらつきを従来よりも低減できる電子機器収容ラックを提供する。

本開示の一態様に係る電子機器収容ラックは、電子機器を収容する第１の収容部と、他の電子機器を収容する第２の収容部と、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられる吸気部と、前記吸気部が取り込んだ空気を前記第１の収容部側と前記第２の収容部側とに分流する分流部と、を備える。

尚、これらの全般的または包括的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されても良い。

本態様によれば、電子機器収容ラックに収容する電子機器の冷却ばらつきを小さく冷却することができる。

図１は、実施の形態１に係る電子機器収容ラックの構成例を表す斜視図である。 図２は、二次電池モジュール、および、二次電池モジュールを収容した状態の電子機器収容ラックの正面側の斜視図である。 図３は、二次電池モジュールを収容した状態の電子機器収容ラックの背面側の斜視図である。 図４は、電子機器収容ラックの正面図、および、側面透し図である。 図５は、実施の形態１に係る分流部の構成例を表す透し図である。 図６は、電子機器収容ラックに収容した二次電池モジュールを用いて充放電を行った場合の、二次電池モジュール内の温度範囲を表す図である。 図７は、実施の形態２に係る電子機器収容ラックの構成例を表す斜視図、および、上面・右側面透し図である。 図８Ａは、実施の形態２に係る電子機器収容ラックの分流部の構成例を表す斜視図、および、上部・下部透し図である。 図８Ｂは、実施の形態２に係る電子機器収容ラックの分流部の他の構成例を表す斜視図、および、上部・下部透し図である。 図９は、実施の形態１、または、実施の形態２に係る電子機器収容ラックに収容される短絡器具の構成例を表す図である。 図１０Ａは、収容される二次電池モジュール、および、短絡器具の電気的接続の構成例を表す図である。 図１０Ｂは、収容される二次電池モジュール、および、短絡器具の電気的接続の他の構成例を表す図である。 図１０Ｃは、収容される二次電池モジュール、および、短絡器具の電気的接続の他の構成例を表す図である。 図１１は、電子機器収容ラックの収容部の一部に二次電池モジュールが収容されていない場合の冷却風の流れを表す図である。 図１２は、電子機器収容ラックに短絡器具を収容した状態を表す電子機器収容ラックの正面側の斜視図、および、冷却風の流れを表す図である。

上記特許文献１のディスクアレイ装置は、機器の収容室毎に吸気ファンを備えるため、簡易な構成で収容する電子機器を冷却することができない。また、このディスクアレイ装置は、温度分布上、上部ほど温かい空気を取り込むことになるため、収容する電子機器の冷却ばらつきを小さく冷却することができない。

また、上記非特許文献１の蓄電システムは、３直列パック毎に冷却ファンを装備するため、簡易な構成で収容する電子機器を冷却することができない。また、この蓄電システムでは、非特許文献１内の図３（ａ）で示されているように、各二次電池モジュールを冷却する際に冷却ばらつきが生じている。各電子機器に冷却ばらつきが生じると、各電子機器の寿命や機能劣化もばらつくため、システム全体の信頼性が低下するという問題があった。

本発明者等は上記問題について、鋭意検討した結果、以下の知見を得た。

すなわち、本開示の第１態様に係る電子機器収容ラックは、電子機器を収容する第１の収容部と、他の電子機器を収容する第２の収容部と、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられる吸気部と、前記吸気部が取り込んだ空気を前記第１の収容部側と前記第２の収容部側とに分流する分流部と、を備える。

また、本開示の第２態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１態様において、前記第２の収容部は、前記第１の収容部の上方に設けられ、前記吸気部は、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の高さに設けられ、前記分流部は、前記吸気部が取り込んだ空気を上下に分流してもよい。

また、本開示の第３態様に係る電子機器収容ラックは、上記第２態様において、前記分流部は、下方に傾斜している第１の導風部と、上方に傾斜している第２の導風部とからなるとしてもよい。

これにより、互いに縦に設けられる第１の収容部、および、第２の収容部のそれぞれに、取り込んだ空気を導くことができる。

また、本開示の第４態様に係る電子機器収容ラックは、上記第３態様において、前記第１の導風部と前記第２の導風部とは、前記吸気部が設けられる側で接続されていてもよい。

また、本開示の第５態様に係る電子機器収容ラックは、上記第２態様−第４態様のいずれか一つにおいて、前記吸気部は、前記第１の収容部の上辺よりも上方、且つ、前記第２の収容部の下辺よりも下方に設けられてもよい。

これにより、縦に設けられる第１の収容部、および、第２の収容部のそれぞれに、取り込んだ空気を同程度ずつ導くことができる。

また、本開示の第６態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１態様において、前記第１の収容部と、前記第２の収容部とは、同じ高さに設けられ、前記吸気部は、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられ、前記分流部は、前記吸気部が取り込んだ空気を左右に分流してもよい。

また、本開示の第７態様に係る電子機器収容ラックは、上記第６態様において、前記分流部は、左方に傾斜している第１の導風部と、右方に傾斜している第２の導風部とからなるとしてもよい。

これにより、互いに横に設けられる第１の収容部、および、第２の収容部のそれぞれに、取り込んだ空気を導くことができる。

また、本開示の第８態様に係る電子機器収容ラックは、上記第７態様において、前記第１の導風部と前記第２の導風部とは、前記吸気部が設けられる側で接続されていてもよい。

また、本開示の第９態様に係る電子機器収容ラックは、上記第７態様または第８態様において、前記第１の導風部と前記第２の導風部との間の距離は、下部における距離より上部における距離の方が小さくてもよい。

これにより、相対的に暖かい空気が溜まる上方に、より多くの冷却空気を導くことができる。

また、本開示の第１０態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１態様−第９態様のいずれか一つにおいて、前記吸気部は、空気を取り込むファンであってもよい。

また、本開示の第１１態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１態様−第９態様のいずれか一つにおいて、前記吸気部は、空気を取り入れ可能な開口部であってもよい。

また、本開示の第１２態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１態様−第１１態様のいずれか一つにおいて、前記電子機器は、二次電池を含む二次電池モジュールであり、さらに、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、収容する前記二次電池モジュールの正極と電気的に接続可能な第１の接続端子と、収容する前記二次電池モジュールの負極と電気的に接続可能な第２の接続端子と、を備えてもよい。

これにより、二次電池モジュールを冷却しながら、充放電させることができる。

また、本開示の第１３態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１２態様において、さらに、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部を収容する筐体と、前記吸気部が取り込んだ空気を排気する排気部と、を備え、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部と、前記第１の収容部に収容される前記二次電池モジュール、及び、前記第２の収容部に収容される前記二次電池モジュールと、前記筐体とによって、前記空気を前記排気部に送る排気路を形成してもよい。

これにより、二次電池モジュールを冷却した後の空気を外部に排気することができ、冷却性能の向上、および、冷却ばらつきを小さくすることができる。

また、本開示の第１４態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１３態様において、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、前記吸気部と前記排気部との間の位置に設けられてもよい。

これにより、二次電池モジュールを冷却した後の空気を外部に排気することができる。

また、本開示の第１５態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１３態様において、さらに、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、前記第１の接続端子、及び、前記第２の接続端子と電気的に接続し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを電気的に導通する内部配線を有する短絡器具を収容してもよい。

これにより、一部の二次電池モジュールが収容されない場合でも、他の蓄電池を直列に接続し、充放電させることができる。その結果、複雑な設計または設計変更の必要なく、簡単に異常電池の交換または使用電池の数量の変更ができる。

また、本開示の第１６態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１５態様において、さらに、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部と、前記第１の収容部に収容される前記二次電池モジュール、前記第２の収容部に収容される前記二次電池モジュール、及び、前記短絡器具と、前記筐体とによって、前記排気路を形成してもよい。

これにより、短絡器具を収容した場合でも、二次電池モジュールを冷却した後の空気を外部に排気することができる。

また、本開示の第１７態様に係る電子機器収容ラックは、上記第１６態様において、前記短絡器具は、前記第１の収容部、または、前記第２の収容部に収容された場合に前記排気路に生ずる空気抵抗が、前記二次電池モジュールが前記第１の収容部、または、前記第２の収容部に収容された場合に前記排気路に生ずる空気抵抗と同等な形状であってもよい。

また、本開示の第１８態様に係る蓄電池収容システムは、二次電池モジュール収容ラックと短絡器具とを含む蓄電池収容システムであって、二次電池を含む二次電池モジュールを収容する第１の収容部と、他の二次電池モジュールを収容する第２の収容部と、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部を収容する筐体と、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられる吸気部と、前記吸気部が取り込んだ空気を前記第１の収容部側と前記第２の収容部側とに分流する分流部と、前記吸気部が取り込んだ空気を排気する排気部と、を備え、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、収容する前記二次電池モジュールの正極と電気的に接続可能な第１の接続端子と、収容する前記二次電池モジュールの負極と電気的に接続可能な第２の接続端子と、を備え、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、前記第１の接続端子、及び、前記第２の接続端子と電気的に接続し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを電気的に導通する内部配線を有する短絡器具を収容し、前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部と、前記第１の収容部に収容される前記二次電池モジュール、前記第２の収容部に収容される前記二次電池モジュール、及び、前記短絡器具と、前記筐体とによって、前記空気を前記排気部に送る排気路を形成する。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

尚、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、処理のステップ、ステップの順序等は、一例である。したがって、これらの各形態により、本開示が限定されるものではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１について、図１〜６を用いて詳細に説明する。

図１は、実施の形態１に係る電子機器収容ラックの構成例を表す斜視図である。

実施の形態１では、電子機器を複数の二次電池セルを組電池とした二次電池モジュールとして説明するが、二次電池モジュールはセンシング回路または保護回路等の電子回路または電子部品を持つものだけでなく、二次電池セルのみで構成されたものであってもよい。また、収容対象の電子機器は、例えば、電子機器収容ラック収容時に冷却が必要なコンピュータ、または、ネットワーク装置であってもよく、これらの例に限られない。

電子機器収容ラック１は、筐体１００と、第１の収容部１０１ａと、第２の収容部１０１ｂと、第１の収容部１０１ａおよび第２の収容部１０１ｂの間に設けられる吸気部１０２と、分流部１０３と、整風板１０７と、排気部１０８と、を備える。

筐体１００は、開閉可能なドアを備え、ユーザーは筐体１００のドアを開いて、二次電池モジュール２０１（図２参照）を第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容する。

第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂは、それぞれ複数の装填ホルダー１０５を備え、各装填ホルダー１０５に二次電池モジュール２０１を収容する。装填ホルダー１０５の底面には通風口１０６を有する。通風口１０６は二次電池モジュール２０１を冷却する冷却空気の取り込み、または、冷却後の空気を排気する役割を果たす。また、各装填ホルダー１０５は、収容される二次電池モジュール２０１と電気的に接続する第１の接続端子１０４ａ、および、第２の接続端子１０４ｂを備える。二次電池モジュール２０１が各装填ホルダー１０５に全て収容された場合、各装填ホルダー１０５の第１の接続端子１０４ａ、および、第２の接続端子１０４ｂによって、全ての二次電池モジュール２０１が直列に接続される。

実施の形態１では、各二次電池モジュール２０１の間には仕切り板は設けていないが、各収容機器の間には仕切り板を設けて、第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂ内を複数の機器収容小室に分けてもよい。また、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂがそれぞれ複数の二次電池モジュール２０１を収容するとしたが、それぞれ１つの二次電池モジュール２０１を収容してもよい。この場合、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに備えられる装填ホルダー１０５も、それぞれ１つ備えるとしてもよい。

また、実施の形態１では、収容する電子機器を二次電池モジュール２０１としているため、各装填ホルダー１０５は、二次電池モジュール２０１と電気的に接続する第１の接続端子１０４ａ、および、第２の接続端子１０４ｂを備えるとしたが、収容する電子機器がコンピュータ、または、ネットワーク装置の場合、これら接続端子は備えなくてもよい。

尚、実施の形態１では、第２の収容部１０１ｂは、第１の収容部１０１ａの上方に設けられる。

吸気部１０２は、第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとの間の高さに設けられる。具体的には、第１の収容部１０１ａの上辺よりも上方に、且つ、第２の収容部１０１ｂの下辺よりも下方に設けられると尚よいが、この例に限られない。吸気部１０２は、筐体１００の外部から筐体１００内部に冷却空気を取り込む。吸気部１０２によって外部から取り込んだ冷却空気によって、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１は冷却される。

尚、吸気部１０２は、吸気ファンであるが、電子機器収容ラック１内の通気路にファンを設ける場合には、吸気部１０２は筐体１００外と導通する開口部であってもよい。

実施の形態１では、吸気部１０２の電子機器収容ラック１の設置面からの高さが同一である構成としている。これにより、吸気部１０２から取り込む冷却空気の温度ばらつきを小さくすることができる。また、吸気部１０２は、電子機器収容ラック１の設置面から所定の高さの位置に設けられる構成としている。これにより、設置面に降り積もった粉塵などを冷却空気と共に吸い込むリスクを軽減できる。その結果、粉塵吸い込みにより収容する電子機器の信頼性低下を軽減することができる。

分流部１０３は、吸気部１０２から取り入れた冷却空気を分流し、冷却空気を第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂへ導く。具体的な構成については、図５を用いて詳細に説明する。

整風板１０７は、第１の収容部１０１ａの下方、および／または、第２の収容部１０１ｂの上方に設けられる。

排気部１０８は、吸気部１０２が外部から取り込んだ冷却空気を外部に排気する。

図２は、二次電池モジュール、および、二次電池モジュールを収容した状態の電子機器収容ラックの正面側の斜視図である。

二次電池モジュール２０１は、排熱口２０２と、正極端子２０３ａと、負極端子２０３ｂとを備える。

排熱口２０２は、二次電池モジュール２０１の少なくとも一部の面に設けられる。実施の形態１では、二次電池モジュール２０１の上面、および、下面に排熱口２０２が設けられているが、この例に限られない。排熱口２０２によって、二次電池モジュール２０１は、充放電時に発する熱を外部に排熱する。

実施の形態１では、吸気部１０２が筐体１００の外部から吸気した冷却空気が、分流部１０３によって第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに導かれ、通風口１０６、および、排熱口２０２を介して二次電池モジュール２０１内部を通過することによって、二次電池モジュール２０１を冷却する。

正極端子２０３ａ、および、負極端子２０３ｂは、二次電池モジュール２０１を装填ホルダー１０５に収容した場合に、装填ホルダー１０５の第１の接続端子１０４ａ、および、第２の接続端子１０４ｂと接続する位置に設けられている。図２の収容状態において、各二次電池モジュール２０１の正極端子２０３ａ、および、負極端子２０３ｂはそれぞれ、各装填ホルダー１０５の第１の接続端子１０４ａ、および、第２の接続端子１０４ｂと電気的に接続されている。この状態において、電子機器収容ラック１に収容される全ての二次電池モジュール２０１は直列に接続され、電子機器収容ラック１は、収容する全ての二次電池モジュール２０１を用いて充放電を行うことが可能となる。

尚、実施の形態１では、収容する電子機器自体に冷却機能を持たない電子機器（例えば、二次電池モジュール２０１）を収容して冷却しているが、収容する電子機器自体に冷却機能を備えた電子機器を収容して冷却してもよい。

また、収容する二次電池モジュール２０１に排熱口２０２がある構成を説明したが、排熱口２０２は必須の構成ではなく、排熱口２０２のない二次電池モジュール２０１であってもよい。また、二次電池モジュール２０１の形状は、この例に限られない。

図３は、二次電池モジュールを収容した状態の電子機器収容ラックの背面側の斜視図である。

整風板１０７は、第１の収容部１０１ａの下方、および／または、第２の収容部１０１ｂの上方に設けられる。

吸気部１０２が取り込み、分流部１０３によって第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１内部を通過した冷却空気は、上下の整風板１０７によって電子機器収容ラック１の背面側（吸気部１０２を備える面と対向する面の側）へと導かれる。

整風板１０７の形状、または、取付け位置は、収容する電子機器、収容部への収容方法などにより異なるが、収容される二次電池モジュール２０１を冷却した後の冷却空気を背面側へと導くことができる構成であればどのような構成であってもよく、図３で示す整風板１０７の形状と取付け位置はあくまで一例であり、この例に限られない。

また、電子機器収容ラック１に整風板１０７が備えられる構成を説明したが、整風板１０７は必須の構成ではなく、整風板１０７のない電子機器収容ラック１であってもよい。

図４は、電子機器収容ラックの正面図、および、側面透し図である。

図４を用いて、吸気部１０２が取り込んだ冷却空気の流れを説明する。

吸気部１０２が取り込んだ冷却空気は、分流部１０３によって第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに導かれる。第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１内部を通過した冷却空気は、上下の整風板１０７によって電子機器収容ラック１の背面側へと導かれ、排気部１０８によって外部に排気される。

このとき、二次電池モジュール２０１を通過した冷却空気は、筐体１００と、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂと、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１とにより、形成される排気路４０１を通って、排気部１０８によって外部に排気される。

これにより、二次電池モジュール２０１を冷却した後の熱を持った空気が、電子機器収容ラック１の前面側へ回り込み、二次電池モジュール２０１の冷却を妨げることを防ぐことができる。

本実施の態様では、筐体１００と、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂと、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１とによって排気路４０１を形成しているが、必ずしもそのような構成にする必要はなく、予め構造が形成された排気路（例えば、パイプなど）を電子機器収容ラック１が備えてもよい。

また、実施の形態１では排気部１０８は開口部として電子機器収容ラック１の天面にあるとして説明したが、排気部１０８は排気ファンであってもよく、これらの例に限られない。また、排気部１０８は背面パネル上にあってもよく、これらの例に限られない。

尚、電子機器収容ラック１の排気路４０１と、電子機器収容ラック１が設置される建物の排気ダクトを直結させることにより、排気を排気部１０８から吸い出してもよい。

図５は、実施の形態１に係る分流部の構成例を表す透し図である。

分流部１０３は、下方に傾斜した第１の導風部５０１ａと、上方に傾斜した第２の導風部５０１ｂとからなり、第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂとは、吸気部１０２が設けられた側で接続されている。

第１の導風部５０１ａは、下方に傾斜する構成によって、吸気部１０２が取り込む冷却空気を下方の第１の収容部１０１ａ側へ導き、第２の導風部５０１ｂは、上方に傾斜する構成によって、吸気部１０２が取り込む冷却空気をラック上方の第２の収容部１０１ｂへと導く。

これにより、吸気部１０２から取り込まれる冷却空気は、分流部１０３の下方（第１の収容部１０１ａ側）と、上方（第２の収容部１０１ｂ側）とに分流され、第１の収容部１０１ａ、および／または、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１を冷却する。

一般的に冷たい空気は下降し、暖かい空気は上昇するため、吸気部１０２が取り込んだ冷却空気は、吸気部１０２より下方に設けられる二次電池モジュール２０１の冷却には適するが、吸気部１０２より上方に設けられる二次電池モジュール２０１の冷却には適さない。そこで、実施の形態１では、吸気部を第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとの間の高さに設け、且つ、吸気部が取り込んだ空気を上下に分流する分流部１０３を設けることにより、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１の冷却ばらつきを小さくすることができる。

また、実施の形態１では、第１の導風部５０１ａ、および、第２の導風部５０１ｂは同形状の平板であり、且つ、第１の導風部５０１ａ、および、第２の導風部５０１ｂは吸気部１０２の中央に対して対称な構造である。これにより、分流部１０３は、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに同程度の量の冷却空気を導くことができる。その結果、収容する二次電池モジュール２０１の冷却ばらつきをより小さくすることができる。

尚、第１の導風部５０１ａ、および、第２の導風部５０１ｂは、平板に限られず、凹凸形状を有した板、または、曲板、または、単一のくさび型材料、立体構造物の側面、であってもよくこれらの例に限られない。また、分流部１０３は、第１の導風部５０１ａ、および、第２の導風部５０１ｂを備える構造に限られず、吸気部１０２が取り込んだ空気を第１の導風部５０１ａ、および、第２の導風部５０１ｂの側に導く構造であればよい。

図６は、電子機器収容ラックに収容した二次電池モジュールを用いて充放電を行った場合の、二次電池モジュール内の温度範囲を表す図である。

図６を用いて本態様の効果を説明する。

図６は、充放電を開始してから１９０分経過時点の電子機器収容ラック１に収容された各二次電池モジュール２０１の最大セル温度と最小セル温度を表している。図６より、本態様による二次電池モジュール２０１の最大セル温度の最大温度差は０．６℃で、最小セル温度の最大温度差は０．９℃であった。また、最大セル温度の標準偏差は０．２１、最小セル温度の標準偏差は０．３０であった。

非特許文献１は、開発した蓄電システムで充放電試験を行った結果を報告している。報告内の図３（ａ）では、２４個の電池モジュール（電池パック）それぞれの最大セル温度と最小セル温度が示されており、最大セル温度の最大温度差が２℃強、最小セル温度の最大温度差５℃強であり、最大セル温度の標準偏差と最小セル温度の標準偏差は、それぞれおよそ０．６３と１．１６程度であった。

これにより、本態様における電子機器収容ラック１では、電子機器収容ラック１に収容する電子機器の冷却ばらつきを小さく冷却することができる。その結果、収容される各電子機器の寿命または機能劣化のばらつきを小さくすることができ、システム全体の信頼性の低下を抑制することができる。

以上、図１〜図６を用いて、実施の形態１に係る電子機器収容ラック１について説明した。

実施の形態１に係る電子機器収容ラックは、電子機器を収容する第１の収容部と、他の電子機器を収容する第２の収容部と、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられる吸気部と、前記吸気部が取り込んだ空気を前記第１の収容部側と前記第２の収容部側とに分流する分流部と、を備える。これにより、電子機器収容ラックに収容する電子機器の冷却ばらつきを小さく冷却することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る電子機器収容ラック１は、二次電池モジュール２０１を上下の収容部に収容し、冷却する構成であった。一方、実施の形態２に係る電子機器収容ラック２は、二次電池モジュール２０１を左右の収容部に収容し、冷却する点が異なる。

以下、実施の形態２について、図７を用いて詳細に説明する。尚、以下の実施の形態２において、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７は、実施の形態２に係る電子機器収容ラックの構成例を表す斜視図、および、上面・右側面透し図である。実施の形態２では、電子機器収容ラック２は同じ高さに設けられた第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとを備え、二次電池モジュール２０１を縦並びに収容し、冷却する。

吸気部１０２は、電子機器収容ラック２を正面方向から見たとき、第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとの間の位置に設けられる。すなわち、吸気部１０２は、第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとが備えられる実際の間に設けられるのみならず、電子機器収容ラック２のドア上であって、第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとの間の位置に該当する箇所に設けられてもよい。

分流部１０３は、吸気部１０２の奥に設けられ、吸気部１０２から取り込まれた冷却空気を左右に分流して第１の収容部１０１ａと第２の収容部１０１ｂとに導く。実施の形態２では分流部１０３は、吸気部１０２が備えられる正面側から見て、左方に傾斜した第１の導風部５０１ａと、右方に傾斜した第２の導風部５０１ｂとからなる。具体的な構成については、図８Ａおよび図８Ｂを用いて詳細に説明する。

実施の形態１の電子機器収容ラック１と同様に、実施の形態２の電子機器収容ラック２は整風板１０７を備える。実施の形態２では第１の収容部１０１ａの左方と第２の収容部１０１ｂの右方とに取り付けているが、整風板１０７の取付け方はこの例に限られず、また、実施の形態１と同様に、整風板１０７は必須の構成要素ではない。

吸気部１０２から取り込まれ、分流部１０３によって左右に分流された後、二次電池モジュール２０１を通過した冷却空気は、整風板１０７により、ラックの背面側へ導かれ、排気路４０１を通って排気部１０８から排気される。実施の形態２では排気部１０８は排気ファンであるが、実施の形態１と同様に、排気部１０８はこの例に限られない。

図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態２に係る電子機器収容ラックの分流部の構成例を表す斜視図、および、上部・下部透し図である。

図８Ａの（ａ１）、(ｂ１１)、（ｂ１２）、および（ｃ１）に示された実施の形態２の分流部１０３は、左方に傾斜した第１の導風部５０１ａと、右方に傾斜した第２の導風部５０１ｂとからなり、第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂとは、吸気部１０２が設けられた側で接続されている。第１の導風部５０１ａは、左方に傾斜する構成によって、吸気部１０２が取り込む冷却空気を左方の第１の収容部１０１ａ側へ導き、第２の導風部５０１ｂは、右方に傾斜する構成によって、吸気部１０２が取り込む冷却空気をラック右方の第２の収容部１０１ｂへと導く。

また、実施の形態２では、吸気部１０２が縦方向に分布するため、温度分布上、上部の吸気部１０２ほど取り込む冷却空気が暖かい空気となる。そのため、電子機器収容ラック２に収容される電子機器の冷却ばらつきを小さく冷却するためには、上部に収容される電子機器に対して、下部に収容される電子機器に対してよりも冷却空気を多く送風する必要がある。

実施の形態２の分流部１０３は、第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂとの間の距離が、下部における距離よりも上部における距離の方が小さい構造である。すなわち、分流部１０３を、筐体１００の正面の面に平行な平面で切断した場合の、第１の導風部５０１ａの切断線と第２の導風部５０１ｂの切断線との間の距離Ａが、下部における距離Ａよりも上部における距離Ａの方が小さい構造である。この構造により、分流部１０３の上部の方が下部に比べて、吸気部１０２に対して通風路開口Ｂが大きくなるため、ラック上側に挿入される電子機器に対してより多くの冷却空気を送風でき、吸気温度ばらつきによる、冷却ばらつきを小さくすることができる。

図８Ａの（ａ１）、（ｂ１１）、（ｂ１２）、および（ｃ１）は平板による第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂにより分流部１０３を構成した例だが、図８Ｂの（ａ２）、（ｂ２１）、（ｂ２２）、および（ｃ２）のように、第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂとに曲板を用い、上部ほど接続角度が小さくなるような分流部１０３を構成してもよい。

また、分流部１０３構造は、上下で変化をつけず、吸気ファンに可変速ファンを用いて上部吸気ファンほど風量を増やし、冷却ばらつきを小さくする方法も考えられる。

尚、図８Ａおよび図８Ｂで示した第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂの間の距離が、下部における距離よりも上部における距離の方が小さい構造でなく、第１の導風部５０１ａと第２の導風部５０１ｂの間の距離が等間隔の構造でも、本実施の形態に係る効果を奏することは言うまでもない。

以上、図７、図８Ａおよび図８Ｂを用いて、実施の形態２に係る電子機器収容ラック２の構成について説明した。

実施の形態２に係る電子機器収容ラック２は、二次電池モジュール２０１を左右の収容部に収容し、冷却する構成であった。これにより、左右に電子機器を収容する場合でも、電子機器収容ラックに収容する電子機器の冷却ばらつきを小さく冷却することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１に係る電子機器収容ラック１と、実施の形態２に係る電子機器収容ラック２とは、二次電池モジュール２０１を冷却するとともに、二次電池モジュール２０１を収容することにより、二次電池モジュール２０１を直列に接続する機能を持ったラックであった。

しかしながら、電子機器収容ラック１または電子機器収容ラック２は、一部の装填ホルダー１０５に二次電池モジュールが２０１装填されていない場合、収容された二次電池モジュール２０１全てが直列に接続されず、収容した二次電池モジュール２０１全てを用いた充放電を行うことができない。このような場合、通常はラック内部の配線接続に対して構成の変更を施す必要がある。このとき、二次電池モジュール２０１の一つあるいは複数が予期せず異常で使用ができなくなってしまった場合には、上記配線変更、または、代替の二次電池モジュール２０１の到着を待つ必要があり、短時間で充放電が可能な状態まで復旧することはできない。また、収容される二次電池モジュール２０１の検査またはメンテナンスのために一部の二次電池モジュール２０１を取り外した場合、残りの二次電池モジュール２０１を用いた充放電ができない。さらに、収容する二次電池モジュール２０１の数を可変とし、電子機器収容ラック１または電子機器収容ラック２の全体の容量を可変とする構成にする場合、配線の変更等特別な工事が必要となり、容易に全体の容量を可変とすることができない。

そこで、実施の形態３に係る電子機器収容ラック３では、上記問題を解決するため、二次電池モジュール２０１が装填されない装填ホルダー１０５に、短絡器具を収容する。

以下、実施の形態３について、図９〜１３を用いて詳細に説明する。尚、以下の実施の形態３において、実施の形態１または実施の形態２と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

以下、実施の形態３で使用する短絡器具について、図９を用いて詳細に説明する。

図９は、実施の形態１、または、実施の形態２に係る電子機器収容ラックに収容される短絡器具の構成例を表す図である。

短絡器具９００は、第１の接続端子９０１ａと第２の接続端子９０１ｂと、内部配線９０２と、内部配線９０２を覆う絶縁材料性感電防止カバー９０３と、遮風板９０４とを備える。

第１の接続端子９０１ａと第２の接続端子９０１ｂは、二次電池モジュール２０１の正極端子２０３ａと負極端子２０３ｂと同一の形状であり、二次電池モジュール２０１と同じ要領で電子機器収容ラック３が備える、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとに接続可能である。

第１の接続端子９０１ａと第２の接続端子９０１ｂとは、例えばワニ口クリップ形状として、ラックが備える第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとの導体部分を掴むなど、電気的に接続させることができるのであれば、どのような形状であってもよい。

内部配線９０２は第１の接続端子９０１ａと第２の接続端子９０１ｂとを電気的に接続する。短絡器具９００が電子機器収容ラック３の装填ホルダー１０５に収容された場合、内部配線９０２によって、装填ホルダー１０５が備える第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとを電気的に接続し、短絡する。

尚、内部配線９０２は、抵抗値の小さい導体で製作されたバスバーであってもよく、通常のケーブルであってもよい。また、内部配線９０２には危険な大電流が流れた際に二次電池モジュール２０１を保護できるように、ヒューズまたはＰＴＣサーミスタを使用してもよい。また、内部配線９０２は、開閉器、メカニカルリレー、半導体スイッチ素子などのように、外部から所定の操作が加わった際に、電気的に接続／非接続が切り替わるものであってもよく、第１の接続端子９０１ａおよび第２の接続端子９０１ｂと、第１の接続端子１０４ａおよび第２の接続端子１０４ｂとを電気的に接続するものであれば、これらの例に限られない。

実施の形態３に係る短絡器具９００の機能は、開放電路の電気的接続と、後述の排気の逆流防止とであるが、例えば、内部配線９０２に対して電流センシング回路と有線／無線通信回路とを持たせ、測定値（あるいは測定値から得られる演算結果）、または、異常の検知結果を外部へ通知するなどの、付加的な機能を持たせてもよい。

絶縁材料性感電防止カバー９０３は、内部配線９０２が外部に露出しないよう覆っており、短絡器具９００の取付けの際に、作業者を感電から守る役割を持つ。この絶縁材料性感電防止カバー９０３は必須の構成要素ではなく、短絡器具９００取付け作業者の安全を別の手段（絶縁材料性の手袋の装着、二次電池モジュール２０１を全て外した状態で作業など）で確保するのであれば、備えなくてもよい。

遮風板９０４は、二次電池モジュール２０１の正極端子２０３ａ、および、負極端子２０３ｂが備えられる面と同程度の形状、および、同程度の大きさの板であり、二次電池モジュール２０１を冷却後の空気が排気路４０１から逆流することを防ぐ。遮風板９０４は短絡器具９００と一体として形成してもよいが、着脱可能な構成としてもよい。また、遮風板９０４は、平板に限られず、排気路４０１に生ずる空気抵抗が二次電池モジュール２０１と同等な形状であればよい。例えば、二次電池モジュール２０１の筐体と同形状の立体的な遮風板９０４としてもよい。

遮風板９０４の機能・効果については、図１０Ａ〜１３を用いて詳細に説明する。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、電子機器収容ラック３に収容される二次電池モジュール、および、収容される短絡器具の電気的接続の構成例を表す図である。

図１０Ａは、全ての二次電池モジュール２０１が収容されている状態を示している。このとき、収容される二次電池モジュール２０１は全て直列に接続されるため、電子機器収容ラック３は、収容する二次電池モジュール２０１を用いた充放電が可能である。

図１０Ｂは、一部の二次電池モジュール２０１が収容されていない状態を示している。このとき、電子機器収容ラック３内の電路が一部開放状態となるため、電子機器収容ラック３は、内部の配線接続を変更しない限り、収容する二次電池モジュール２０１を用いた充放電ができない。

図１０Ｃは、電子機器収容ラック３に二次電池モジュール２０１が収容されていない箇所に、短絡器具９００を収容した状態を示している。このとき、短絡器具９００の内部配線９０２によって、図１０Ｂで開放状態であった電路が短絡される。これにより、電子機器収容ラック３は、内部の配線接続を変更しなくとも、収容する二次電池モジュール２０１を用いて充放電することが可能となる。その結果、二次電池モジュール２０１の一つあるいは複数が予期せず異常で使用ができなくなってしまった場合、または、収容される二次電池モジュール２０１の検査またはメンテナンスのために一部の二次電池モジュール２０１を取り外した場合でも、充放電を継続することができる。また、配線の変更等特別な工事をすることなく、容易に全体の容量を可変とすることができる。

図１１は、電子機器収容ラックの収容部の一部に二次電池モジュールが収容されていない場合の冷却空気の流れを表す図である。

電子機器収容ラック３の排気路４０１は、筐体１００と、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂと、第１の収容部１０１ａ、および、第２の収容部１０１ｂに収容される二次電池モジュール２０１とにより、形成される。そのため、二次電池モジュール２０１が収容されていない箇所が存在すると、図１１に示すように、二次電池モジュール２０１を冷却後の空気が収容部１０１側へ逆流し、冷却性能の低下と、冷却ばらつきの大きくする原因となる。

図１２の（ａ）は、電子機器収容ラックに短絡器具を収容した状態を表す電子機器収容ラックの正面側の斜視図である。

図１２の（ａ）では、短絡器具９００は、収容された装填ホルダー１０５の第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとを短絡している。このとき、遮風板９０４は収容されていない二次電池モジュール２０１の筐体の代わりとなり、排気路４０１の一部を形成する。

これにより、図１２の（ｂ）で示すように、一部の二次電池モジュール２０１収容されない場合でも、収容部１０１側への冷却後の空気が逆流することを防ぎ、冷却性能の低下、および、冷却ばらつきが大きくなることを防ぐ。

以上、図９〜１２を用いて、実施の形態３に係る電子機器収容ラック３の構成について説明した。

実施の形態３に係る短絡器具９００は、電子機器収容ラック３の一部に二次電池モジュール２０１が収容されない箇所に収容され、開放状態となる電路を電気的に接続し、ラック内部の配線接続を変更しなくとも充放電可能な状態にできる。また、遮風板９０４により、排気路４０１に対して二次電池モジュール２０１の空気抵抗を模擬することによって収容部への冷却後の空気の逆流を防ぎ、冷却性能の低下、および、冷却ばらつきが大きくなることを防ぐことができる。

以上、一つまたは複数の態様に係る蓄電システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本開示に係る電子機器収容ラックは、収容する電子機器を冷却する電子機器収容ラックに適用できる。特に、温度変化に対して、寿命または特性（性能）の変化が大きい電子機器を収容する電子機器収容ラックに有効である。

１、２、３ 電子機器収容ラック
１００ 筐体
１０１ａ 第１の収容部
１０１ｂ 第２の収容部
１０２ 吸気部
１０３ 分流部
１０４ａ 装填ホルダーの第１の接続端子
１０４ｂ 装填ホルダーの第２の接続端子
１０５ 装填ホルダー
１０６ 通風口
１０７ 整風板
１０８ 排気部
２０１ 二次電池モジュール
２０２ 排熱口
２０３ａ 正極端子
２０３ｂ 負極端子
４０１ 排気路
５０１ａ 第１の導風部
５０１ｂ 第２の導風部
９００ 短絡器具
９０１ａ 短絡器具の第１の接続端子
９０１ｂ 短絡器具の第２の接続端子
９０２ 内部配線
９０３ 絶縁材料性感電防止カバー
９０４ 遮風板

Claims (18)

1. 電子機器を収容する第１の収容部と、
   他の電子機器を収容する第２の収容部と、
   前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられる吸気部と、
   前記吸気部が取り込んだ空気を前記第１の収容部側と前記第２の収容部側とに分流する分流部と、を備える、
   電子機器収容ラック。
2. 前記第２の収容部は、前記第１の収容部の上方に設けられ、
   前記吸気部は、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の高さに設けられ、
   前記分流部は、前記吸気部が取り込んだ空気を上下に分流する、
   請求項１に記載の電子機器収容ラック。
3. 前記分流部は、下方に傾斜している第１の導風部と、上方に傾斜している第２の導風部とを備える、
   請求項２に記載の電子機器収容ラック。
4. 前記第１の導風部と前記第２の導風部とは、前記吸気部が設けられる側で接続されている、
   請求項３に記載の電子機器収容ラック。
5. 前記吸気部は、前記第１の収容部の上辺よりも上方、且つ、前記第２の収容部の下辺よりも下方に設けられる、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の電子機器収容ラック。
6. 前記第１の収容部と、前記第２の収容部とは、同じ高さに設けられ、
   前記吸気部は、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられ、
   前記分流部は、前記吸気部が取り込んだ空気を左右に分流する、
   請求項１に記載の電子機器収容ラック。
7. 前記分流部は、左方に傾斜している第１の導風部と、右方に傾斜している第２の導風部とを備える、
   請求項６に記載の電子機器収容ラック。
8. 前記第１の導風部と前記第２の導風部とは、前記吸気部が設けられる側で接続されている、
   請求項７に記載の電子機器収容ラック。
9. 前記第１の導風部と前記第２の導風部との間の距離は、下部における距離より上部における距離の方が小さい、
   請求項７または８に記載の電子機器収容ラック。
10. 前記吸気部は、空気を取り込むファンである、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子機器収容ラック。
11. 前記吸気部は、空気を取り入れ可能な開口部である、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子機器収容ラック。
12. 前記電子機器は、二次電池を含む二次電池モジュールであり、
    さらに、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、収容する前記二次電池モジュールの正極と電気的に接続可能な第１の接続端子と、収容する前記二次電池モジュールの負極と電気的に接続可能な第２の接続端子と、を備える、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電子機器収容ラック。
13. さらに、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部を収容する筐体と、
    前記吸気部が取り込んだ空気を排気する排気部と、を備え、
    前記第１の収容部及び、前記第２の収容部と、前記第１の収容部に収容される前記二次電池モジュール、及び、前記第２の収容部に収容される前記二次電池モジュールと、前記筐体とによって、前記空気を前記排気部に送る排気路を形成する、
    請求項１２に記載の電子機器収容ラック。
14. 前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、前記吸気部と前記排気部との間の位置に設けられる、
    請求項１３に記載の電子機器収容ラック。
15. さらに、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、前記第１の接続端子、及び、前記第２の接続端子と電気的に接続し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを電気的に導通する内部配線を有する短絡器具を収容する、
    請求項１３または１４に記載の電子機器収容ラック。
16. さらに、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部と、前記第１の収容部に収容される前記二次電池モジュール、前記第２の収容部に収容される前記二次電池モジュール、及び、前記短絡器具と、前記筐体とによって、前記排気路を形成する、
    請求項１５に記載の電子機器収容ラック。
17. 前記短絡器具は、前記第１の収容部、または、前記第２の収容部に収容された場合に前記排気路に生ずる空気抵抗が、前記二次電池モジュールが前記第１の収容部、または、前記第２の収容部に収容された場合に前記排気路に生ずる空気抵抗と同等な形状である、
    請求項１６に記載の電子機器収容ラック。
18. 二次電池モジュール収容ラックと短絡器具とを含む蓄電池収容システムであって、
    二次電池を含む二次電池モジュールを収容する第１の収容部と、
    他の二次電池モジュールを収容する第２の収容部と、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部を収容する筐体と、
    前記第１の収容部と前記第２の収容部との間の位置に設けられる吸気部と、
    前記吸気部が取り込んだ空気を前記第１の収容部側と前記第２の収容部側とに分流する分流部と、
    前記吸気部が取り込んだ空気を排気する排気部と、を備え、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、収容する前記二次電池モジュールの正極と電気的に接続可能な第１の接続端子と、収容する前記二次電池モジュールの負極と電気的に接続可能な第２の接続端子と、を備え、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部は、前記第１の接続端子、及び、前記第２の接続端子と電気的に接続し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを電気的に導通する内部配線を有する短絡器具を収容し、
    前記第１の収容部、及び、前記第２の収容部と、前記第１の収容部に収容される前記二次電池モジュール、前記第２の収容部に収容される前記二次電池モジュール、及び、前記短絡器具と、前記筐体とによって、前記空気を前記排気部に送る排気路を形成する、
    蓄電池収容システム。

Images