JPH08222280A - Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷却構造 - Google Patents
Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷却構造Info
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- JPH08222280A JPH08222280A JP5041195A JP5041195A JPH08222280A JP H08222280 A JPH08222280 A JP H08222280A JP 5041195 A JP5041195 A JP 5041195A JP 5041195 A JP5041195 A JP 5041195A JP H08222280 A JPH08222280 A JP H08222280A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却能力に優れ、かつランニングコストが掛
からず、しかもメンテナンスが不要な冷却構造を提供す
る。 【構成】 密閉ケーシング２の内部に電気的に接続した
複数の単電池３が備えられるとともに、熱伝導性の高い
セラミックス粒４が充填されている。ヒートパイプ５の
蒸発部１０が各単電池３と熱授受可能にかつ密閉ケーシ
ング２の内部側に配設されている。そして、そのヒート
パイプ５の凝縮部６は、密閉ケーシング２の外部側に露
出するように配設されている。
からず、しかもメンテナンスが不要な冷却構造を提供す
る。 【構成】 密閉ケーシング２の内部に電気的に接続した
複数の単電池３が備えられるとともに、熱伝導性の高い
セラミックス粒４が充填されている。ヒートパイプ５の
蒸発部１０が各単電池３と熱授受可能にかつ密閉ケーシ
ング２の内部側に配設されている。そして、そのヒート
パイプ５の凝縮部６は、密閉ケーシング２の外部側に露
出するように配設されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はナトリウム−硫黄電池
（Ｎａ−Ｓ電池）に関し、特にそのモジュールの冷却構
造に関するものである。
（Ｎａ−Ｓ電池）に関し、特にそのモジュールの冷却構
造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、Ｎａ−Ｓ電池は負極活性物
質としてナトリウム、正極活性物質として硫黄がそれぞ
れ用いられるとともに、ベータアルミナにより電極兼セ
パレータが形成された二次電池である。また、この単電
池のみでは得られる電力が少ないので、多数の単電池を
電気的に直列もしくは並列に接続し、これを金属製の密
閉ケーシングに収納してモジュールを形成することが知
られている。この種のモジュールでは、単電池の作動温
度域が約３００〜３５０℃程度であることから、通常、
外部に備えた電気ヒータによってその内部温度を上記範
囲内に保持している。
質としてナトリウム、正極活性物質として硫黄がそれぞ
れ用いられるとともに、ベータアルミナにより電極兼セ
パレータが形成された二次電池である。また、この単電
池のみでは得られる電力が少ないので、多数の単電池を
電気的に直列もしくは並列に接続し、これを金属製の密
閉ケーシングに収納してモジュールを形成することが知
られている。この種のモジュールでは、単電池の作動温
度域が約３００〜３５０℃程度であることから、通常、
外部に備えた電気ヒータによってその内部温度を上記範
囲内に保持している。
【０００３】ところで、この種のＮａ−Ｓ電池モジュー
ルは、放電の開始に伴って密閉ケーシングの内部温度が
徐々に上昇する特性であって、特に放電終了時には上記
温度範囲の上限値を越えて温度上昇するおそれがあるこ
とから、冷却が必要とされ、従来では密閉ケーシングの
外部側に電動ファン等を備え、これによって強制的に空
冷していた。
ルは、放電の開始に伴って密閉ケーシングの内部温度が
徐々に上昇する特性であって、特に放電終了時には上記
温度範囲の上限値を越えて温度上昇するおそれがあるこ
とから、冷却が必要とされ、従来では密閉ケーシングの
外部側に電動ファン等を備え、これによって強制的に空
冷していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手段では、当然、ファン等を駆動させるエネルギが
必要であるから、システム全体から取り出すことのでき
る電力量が少なくなって、効率の悪いものとならざるを
得ない。また、発熱源である各単電池同士の間には充填
材が入れられているが、この充填材が伝熱抵抗となって
しまい密閉ケーシングの外側から空冷する上記の方法で
は、内部温度の急上昇に対応できないなど、総じて冷却
能力が低かった。また、Ｎａ−Ｓ電池モジュール内の温
度不均一性により電池の性能が低下していた。さらに、
機械的な駆動部分を有する電動ファン等の空冷手段に
は、定期点検や洗浄等のメンテナンスが必要とされる不
都合があった。
来の手段では、当然、ファン等を駆動させるエネルギが
必要であるから、システム全体から取り出すことのでき
る電力量が少なくなって、効率の悪いものとならざるを
得ない。また、発熱源である各単電池同士の間には充填
材が入れられているが、この充填材が伝熱抵抗となって
しまい密閉ケーシングの外側から空冷する上記の方法で
は、内部温度の急上昇に対応できないなど、総じて冷却
能力が低かった。また、Ｎａ−Ｓ電池モジュール内の温
度不均一性により電池の性能が低下していた。さらに、
機械的な駆動部分を有する電動ファン等の空冷手段に
は、定期点検や洗浄等のメンテナンスが必要とされる不
都合があった。
【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、冷却能力に優れるとともに、ランニングコストが
掛からず、しかもメンテナンスが不要な冷却構造を提供
することを目的とするものである。
ので、冷却能力に優れるとともに、ランニングコストが
掛からず、しかもメンテナンスが不要な冷却構造を提供
することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、密閉ケーシングの内部に電気的に接続
した複数の単電池が備えられるとともに、熱伝導性の高
いセラミックス粒が充填され、さらにヒートパイプの蒸
発部が前記密閉ケーシングの内部側にかつ前記各単電池
と熱授受可能に配設されるとともに、前記ヒートパイプ
の凝縮部が前記密閉ケーシングの外部側に露出するよう
に配設されていることを特徴とするものである。
達成するために、密閉ケーシングの内部に電気的に接続
した複数の単電池が備えられるとともに、熱伝導性の高
いセラミックス粒が充填され、さらにヒートパイプの蒸
発部が前記密閉ケーシングの内部側にかつ前記各単電池
と熱授受可能に配設されるとともに、前記ヒートパイプ
の凝縮部が前記密閉ケーシングの外部側に露出するよう
に配設されていることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】この発明においても、Ｎａ−Ｓ電池モジュール
が放電状態の場合には、各単電池からの放熱量が増大す
る。そして、その熱はセラミックス粒を介して効率よく
ヒートパイプの蒸発部に伝達される。すると、ヒートパ
イプの内部に封入される作動流体が蒸発する。上記の通
りヒートパイプの凝縮部は、密閉ケーシングの外部に配
設されているから、蒸発部に対して温度と圧力とが共に
低くなっている。したがって、蒸発した作動流体は、凝
縮部に向けて自動的に流動を開始し、そこで熱を奪われ
て凝縮する。すなわち、密閉ケーシング内部の熱がヒー
トパイプによって速やかに外部に放出される。これによ
り、Ｎａ−Ｓ電池モジュールの過熱が未然に防止され
る。
が放電状態の場合には、各単電池からの放熱量が増大す
る。そして、その熱はセラミックス粒を介して効率よく
ヒートパイプの蒸発部に伝達される。すると、ヒートパ
イプの内部に封入される作動流体が蒸発する。上記の通
りヒートパイプの凝縮部は、密閉ケーシングの外部に配
設されているから、蒸発部に対して温度と圧力とが共に
低くなっている。したがって、蒸発した作動流体は、凝
縮部に向けて自動的に流動を開始し、そこで熱を奪われ
て凝縮する。すなわち、密閉ケーシング内部の熱がヒー
トパイプによって速やかに外部に放出される。これによ
り、Ｎａ−Ｓ電池モジュールの過熱が未然に防止され
る。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明の実施例
を説明する。図１において符号１は、Ｎａ−Ｓ電池モジ
ュールを示すものである。このＮａ−Ｓ電池モジュール
１は一例として金属製の密閉ケーシング２と、その内部
に収納された複数本の単電池３と、この単電池３と共に
密閉ケーシング２の内部に充填されたセラミックス粒４
とから構成されている。
を説明する。図１において符号１は、Ｎａ−Ｓ電池モジ
ュールを示すものである。このＮａ−Ｓ電池モジュール
１は一例として金属製の密閉ケーシング２と、その内部
に収納された複数本の単電池３と、この単電池３と共に
密閉ケーシング２の内部に充填されたセラミックス粒４
とから構成されている。
【０００９】密閉ケーシング２は、一例として金属板か
ら形成された矩形の中空容器であり、またセラミックス
粒４の材料としては、例えばアルミナ等の熱伝導性に優
れるものが挙げられる。前記単電池３としては、ここで
は円筒状の密閉金属管からなる正極容器の内部にベータ
アルミナのチューブを遊嵌し、それらの隙間に炭素繊維
を配し、そこに溶けた硫黄を含浸させたものが採用され
ている。そして図示しないが、これらの単電池３は、互
いに電気的に直列にあるいは並列に接続されるととも
に、所定の配列で密閉ケーシング２の内部に設置されて
いる。また、密閉ケーシング２の外側の底面部および側
面部には、図示しない電気ヒータが設けられ、これによ
り、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１の内部温度を一例として
３１０℃に保持するように構成されている。
ら形成された矩形の中空容器であり、またセラミックス
粒４の材料としては、例えばアルミナ等の熱伝導性に優
れるものが挙げられる。前記単電池３としては、ここで
は円筒状の密閉金属管からなる正極容器の内部にベータ
アルミナのチューブを遊嵌し、それらの隙間に炭素繊維
を配し、そこに溶けた硫黄を含浸させたものが採用され
ている。そして図示しないが、これらの単電池３は、互
いに電気的に直列にあるいは並列に接続されるととも
に、所定の配列で密閉ケーシング２の内部に設置されて
いる。また、密閉ケーシング２の外側の底面部および側
面部には、図示しない電気ヒータが設けられ、これによ
り、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１の内部温度を一例として
３１０℃に保持するように構成されている。
【００１０】上記構成のＮａ−Ｓ電池モジュール１に
は、複数本の可変コンダクタンス型のヒートパイプ５が
それぞれほぼ垂直に取り付けられている。この可変コン
ダクタンス型のヒートパイプ５は、後述する作動流体が
封入されたコンテナと、このコンテナのうち凝縮部６側
の端部（図１において上方）に連通しかつ所定量の非凝
縮性ガス７が充填された円筒形のリザーバ８とによって
構成されている。また、コンテナのうちリザーバ８より
も僅かに下方側には、リング状の放熱フィン９が複数枚
設けられている。なお、このヒートパイプ５に封入され
る作動流体としては、３００℃程度で良好に作動する例
えば硫黄にヨウ素を加えたものや、ナフタレン、ジフィ
ニールオキサイドおよびジフィニール等が挙げられる。
は、複数本の可変コンダクタンス型のヒートパイプ５が
それぞれほぼ垂直に取り付けられている。この可変コン
ダクタンス型のヒートパイプ５は、後述する作動流体が
封入されたコンテナと、このコンテナのうち凝縮部６側
の端部（図１において上方）に連通しかつ所定量の非凝
縮性ガス７が充填された円筒形のリザーバ８とによって
構成されている。また、コンテナのうちリザーバ８より
も僅かに下方側には、リング状の放熱フィン９が複数枚
設けられている。なお、このヒートパイプ５に封入され
る作動流体としては、３００℃程度で良好に作動する例
えば硫黄にヨウ素を加えたものや、ナフタレン、ジフィ
ニールオキサイドおよびジフィニール等が挙げられる。
【００１１】前記ヒートパイプ５のうち蒸発部１０とな
る端部は、密閉ケーシング２の上面壁を貫通して、セラ
ミック粒４の内部に挿し込まれている。したがって、ヒ
ートパイプ５の蒸発部１０側の端部は、各単電池３と熱
伝授受可能とされている。そして、そのヒートパイプ５
の凝縮部６の端部およびリザーバ８と放熱フィン９は、
密閉ケーシング２から外側に延出している。なお、密閉
ケーシング２におけるヒートパイプ５の各貫通箇所は、
適宜の密閉手段によって気密性が担保されている。
る端部は、密閉ケーシング２の上面壁を貫通して、セラ
ミック粒４の内部に挿し込まれている。したがって、ヒ
ートパイプ５の蒸発部１０側の端部は、各単電池３と熱
伝授受可能とされている。そして、そのヒートパイプ５
の凝縮部６の端部およびリザーバ８と放熱フィン９は、
密閉ケーシング２から外側に延出している。なお、密閉
ケーシング２におけるヒートパイプ５の各貫通箇所は、
適宜の密閉手段によって気密性が担保されている。
【００１２】つぎに、上記構成のＮａ−Ｓ電池モジュー
ルの冷却構造の作用を説明する。このＮａ−Ｓ電池モジ
ュール１においても、充電時等に密閉ケーシング２の内
部温度が電気ヒータによって約３１０℃に維持される一
方、放電時には各単電池３から熱が放出される。まず、
可変コンダクタンス型のヒートパイプ５は、セラミック
ス粒４を介して伝達される各単電池３の放熱を熱源とし
て、自動的に動作を開始する。
ルの冷却構造の作用を説明する。このＮａ−Ｓ電池モジ
ュール１においても、充電時等に密閉ケーシング２の内
部温度が電気ヒータによって約３１０℃に維持される一
方、放電時には各単電池３から熱が放出される。まず、
可変コンダクタンス型のヒートパイプ５は、セラミック
ス粒４を介して伝達される各単電池３の放熱を熱源とし
て、自動的に動作を開始する。
【００１３】すなわち、ヒートパイプ５の蒸発部１０内
において、作動流体が速やかに蒸発する。この蒸気は、
密閉ケーシング２の外部に配設されることで温度と圧力
が共に低い凝縮部６に流動し、コンテナや放熱フィン９
を介して外気によって熱を奪われる。すなわち、ヒート
パイプ５の作動流体によって、各単電池３の熱が密閉ケ
ーシング２の外部に排出される。
において、作動流体が速やかに蒸発する。この蒸気は、
密閉ケーシング２の外部に配設されることで温度と圧力
が共に低い凝縮部６に流動し、コンテナや放熱フィン９
を介して外気によって熱を奪われる。すなわち、ヒート
パイプ５の作動流体によって、各単電池３の熱が密閉ケ
ーシング２の外部に排出される。
【００１４】ここで、各単電池３からの放熱量が比較的
少ない場合には、作動流体が蒸発することによるヒート
パイプ５の内部圧力が比較的低いので、リザーバ８内の
非凝縮性ガス７が膨張して凝縮部６の内面の多くを覆っ
てしまう。その結果、可変コンダクタンス型のヒートパ
イプ５のコンテナのうち凝縮部６側の面積、すなわち実
効凝縮面積が狭くなる。そのため、この状態でのヒート
パイプ５の熱輸送力としてはあまり大きくないが、この
状態での各単電池３からの放熱量が少ないために、Ｎａ
−Ｓ電池モジュール１が過剰に冷却されることがない。
その結果、密閉ケーシング２の内部温度は、放電中であ
るにも拘らず約３１０℃前後に維持される。
少ない場合には、作動流体が蒸発することによるヒート
パイプ５の内部圧力が比較的低いので、リザーバ８内の
非凝縮性ガス７が膨張して凝縮部６の内面の多くを覆っ
てしまう。その結果、可変コンダクタンス型のヒートパ
イプ５のコンテナのうち凝縮部６側の面積、すなわち実
効凝縮面積が狭くなる。そのため、この状態でのヒート
パイプ５の熱輸送力としてはあまり大きくないが、この
状態での各単電池３からの放熱量が少ないために、Ｎａ
−Ｓ電池モジュール１が過剰に冷却されることがない。
その結果、密閉ケーシング２の内部温度は、放電中であ
るにも拘らず約３１０℃前後に維持される。
【００１５】これに対し、例えばさらに各単電池３から
の放熱量が急増すると、ヒートパイプ５の内部で作動流
体の蒸発が活発になり、当然、内部圧力が高くなる。こ
れにより、非凝縮性ガス７がリザーバ８の内部に徐々に
押し込まれ、凝縮部６における実効面積が拡大する。し
たがって、このヒートパイプ５の熱輸送能力が増すか
ら、熱源である単電池３の放熱量が増大しても、やはり
密閉ケーシング２の温度上昇が抑制される。そして最終
的に、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１の内部は、約３１０℃
前後に維持される。
の放熱量が急増すると、ヒートパイプ５の内部で作動流
体の蒸発が活発になり、当然、内部圧力が高くなる。こ
れにより、非凝縮性ガス７がリザーバ８の内部に徐々に
押し込まれ、凝縮部６における実効面積が拡大する。し
たがって、このヒートパイプ５の熱輸送能力が増すか
ら、熱源である単電池３の放熱量が増大しても、やはり
密閉ケーシング２の温度上昇が抑制される。そして最終
的に、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１の内部は、約３１０℃
前後に維持される。
【００１６】このように、各単電池３から放出される熱
量の変化に可変コンダクタンス型のヒートパイプ５が自
動的に応答し、可変コンダクタンス型のヒートパイプ５
を介して密閉ケーシング２の内部から熱が取り出される
ので、密閉ケーシング２の内部をほぼ一定の好ましい温
度に保つことができる。また、ヒートパイプ５は機械的
・電気的駆動部を持たないので、一連の冷却動作をラン
ニングコストを一切掛けずに行うことができ、しかも、
メンテナンスが不要な利点もある。
量の変化に可変コンダクタンス型のヒートパイプ５が自
動的に応答し、可変コンダクタンス型のヒートパイプ５
を介して密閉ケーシング２の内部から熱が取り出される
ので、密閉ケーシング２の内部をほぼ一定の好ましい温
度に保つことができる。また、ヒートパイプ５は機械的
・電気的駆動部を持たないので、一連の冷却動作をラン
ニングコストを一切掛けずに行うことができ、しかも、
メンテナンスが不要な利点もある。
【００１７】つぎに図２を参照してこの発明の第二実施
例を説明する。ここに示す例は、作動流体に水が採用さ
れたヒートパイプの例である。なお、上記実施例と同様
の部材には同じ符号を付け、その詳細な説明を省略す
る。密閉ケーシング２は、金属板からなる矩形の中空密
閉容器であって、その内部の数箇所が金属板で上壁内面
から下壁内面に至って幅狭く仕切られており、ここにヒ
ートパイプ５を挿着すべき空間部１１が形成されてい
る。また、密閉ケーシング２におけるこの空間部１１以
外の部分には、電気的に接続された複数の単電池３が設
置されるとともに、セラミックス粒４が充填されてい
る。
例を説明する。ここに示す例は、作動流体に水が採用さ
れたヒートパイプの例である。なお、上記実施例と同様
の部材には同じ符号を付け、その詳細な説明を省略す
る。密閉ケーシング２は、金属板からなる矩形の中空密
閉容器であって、その内部の数箇所が金属板で上壁内面
から下壁内面に至って幅狭く仕切られており、ここにヒ
ートパイプ５を挿着すべき空間部１１が形成されてい
る。また、密閉ケーシング２におけるこの空間部１１以
外の部分には、電気的に接続された複数の単電池３が設
置されるとともに、セラミックス粒４が充填されてい
る。
【００１８】前述のように、空間部１１にはヒートパイ
プ５の蒸発部１０となる端部が側壁と接触しないように
挿着されており、またそのヒートパイプ５の凝縮部６と
なる端部は、密閉ケーシングから外側に延出している。
なお、このヒートパイプ５は、内部に封入する作動流体
を水に替えた以外では上記第一実施例の可変コンダクタ
ンス型のヒートパイプ５と同様に構成されている。
プ５の蒸発部１０となる端部が側壁と接触しないように
挿着されており、またそのヒートパイプ５の凝縮部６と
なる端部は、密閉ケーシングから外側に延出している。
なお、このヒートパイプ５は、内部に封入する作動流体
を水に替えた以外では上記第一実施例の可変コンダクタ
ンス型のヒートパイプ５と同様に構成されている。
【００１９】以下、上記のように構成されたこの実施例
の作用について説明する。このＮａ−Ｓ電池モジュール
１においても、充電時等には密閉ケーシング２の内部温
度が電気ヒータによって約３１０℃に維持され、また放
電時には各単電池３から熱が放出される。
の作用について説明する。このＮａ−Ｓ電池モジュール
１においても、充電時等には密閉ケーシング２の内部温
度が電気ヒータによって約３１０℃に維持され、また放
電時には各単電池３から熱が放出される。
【００２０】まず、その熱はセラミックス粒４を介して
密閉ケーシング２を形成する金属板や、空間部を郭定す
る金属板等に伝達された後に、空間部１１内の空気を経
てヒートパイプ５の蒸発部１０内の作動流体に伝達され
る。なお、密閉ケーシング２のうちセラミックス粒４が
充填されている部分（空間部１１を除く部分）の温度
は、一時的に３１０℃よりも上昇する。ここで、一般に
水を作動流体としたヒートパイプ５における動作温度の
上限値は、約２５０℃程度である。したがって、熱源が
これよりも高温である場合には、蒸発部１０内がドライ
アウトして効率よい熱輸送が行われなくなるが、ここで
はヒートパイプ５の蒸発部１０が、いわゆる断熱層中に
配設されていて、単電池の熱が適温まで下がった状態で
伝えられる。そのため、コンテナ内部の作動流体が速や
かに蒸発し、何等支障なくヒートパイプ５の動作が開始
される。
密閉ケーシング２を形成する金属板や、空間部を郭定す
る金属板等に伝達された後に、空間部１１内の空気を経
てヒートパイプ５の蒸発部１０内の作動流体に伝達され
る。なお、密閉ケーシング２のうちセラミックス粒４が
充填されている部分（空間部１１を除く部分）の温度
は、一時的に３１０℃よりも上昇する。ここで、一般に
水を作動流体としたヒートパイプ５における動作温度の
上限値は、約２５０℃程度である。したがって、熱源が
これよりも高温である場合には、蒸発部１０内がドライ
アウトして効率よい熱輸送が行われなくなるが、ここで
はヒートパイプ５の蒸発部１０が、いわゆる断熱層中に
配設されていて、単電池の熱が適温まで下がった状態で
伝えられる。そのため、コンテナ内部の作動流体が速や
かに蒸発し、何等支障なくヒートパイプ５の動作が開始
される。
【００２１】作動流体蒸気は、密閉ケーシング２の外部
に配設されることで温度と圧力が共に低い凝縮部６に流
動し、そこでコンテナや放熱フィン９を介して外気に熱
を奪われて凝縮する。すなわち、ヒートパイプ５の作動
流体によって、各単電池３の熱が密閉ケーシング２の外
部に排出される。
に配設されることで温度と圧力が共に低い凝縮部６に流
動し、そこでコンテナや放熱フィン９を介して外気に熱
を奪われて凝縮する。すなわち、ヒートパイプ５の作動
流体によって、各単電池３の熱が密閉ケーシング２の外
部に排出される。
【００２２】ここで、各単電池３からの放熱量が比較的
少ない場合には、リザーバ８の内部の非凝縮性ガス７が
膨張し、凝縮部６の内面の広い範囲が覆われる。その結
果、ヒートパイプ５のコンテナのうち凝縮部６側の面
積、すなわち実効凝縮面積が狭くなる。そのため、この
状態でのヒートパイプ５の熱輸送力としてはあまり大き
くないが、前述の通り各単電池３からの放熱量が少ない
ために、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１が過剰に冷却されな
い。その結果、密閉ケーシング２の内部温度は、放電中
であるにも拘らず約３１０℃前後に維持される。
少ない場合には、リザーバ８の内部の非凝縮性ガス７が
膨張し、凝縮部６の内面の広い範囲が覆われる。その結
果、ヒートパイプ５のコンテナのうち凝縮部６側の面
積、すなわち実効凝縮面積が狭くなる。そのため、この
状態でのヒートパイプ５の熱輸送力としてはあまり大き
くないが、前述の通り各単電池３からの放熱量が少ない
ために、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１が過剰に冷却されな
い。その結果、密閉ケーシング２の内部温度は、放電中
であるにも拘らず約３１０℃前後に維持される。
【００２３】これに対し、例えばさらに各単電池３から
の放熱量が急増すると、ヒートパイプ５の内部で作動流
体の蒸発が活発になる。その場合、コンテナの内部圧力
が高くなり、非凝縮性ガス７がリザーバ８の内に徐々に
押し込まれる。したがって、凝縮部６における実効面積
が拡大し、ヒートパイプ５としての熱輸送能力が増すか
ら、各単電池３の放熱量が増大しても、やはり密閉ケー
シング２の温度上昇が抑制される。そして最終的に、Ｎ
ａ−Ｓ電池モジュール１の内部は、約３１０℃前後に維
持される。
の放熱量が急増すると、ヒートパイプ５の内部で作動流
体の蒸発が活発になる。その場合、コンテナの内部圧力
が高くなり、非凝縮性ガス７がリザーバ８の内に徐々に
押し込まれる。したがって、凝縮部６における実効面積
が拡大し、ヒートパイプ５としての熱輸送能力が増すか
ら、各単電池３の放熱量が増大しても、やはり密閉ケー
シング２の温度上昇が抑制される。そして最終的に、Ｎ
ａ−Ｓ電池モジュール１の内部は、約３１０℃前後に維
持される。
【００２４】このように、上記第一実施例と同様に可変
コンダクタンス型のヒートパイプ５が単電池３の放熱量
の増減に対して自動的に熱輸送力を調整するから、Ｎａ
−Ｓ電池モジュール１の内部を良好な温度に維持するこ
とができる。また、水を作動流体とするヒートパイプ５
は、上記第一実施例の可変コンダクタンス型のヒートパ
イプ５と比べると単価が大幅に安いので、冷却構造全体
としてのイニシャルコストの低廉化を図ることができ
る。
コンダクタンス型のヒートパイプ５が単電池３の放熱量
の増減に対して自動的に熱輸送力を調整するから、Ｎａ
−Ｓ電池モジュール１の内部を良好な温度に維持するこ
とができる。また、水を作動流体とするヒートパイプ５
は、上記第一実施例の可変コンダクタンス型のヒートパ
イプ５と比べると単価が大幅に安いので、冷却構造全体
としてのイニシャルコストの低廉化を図ることができ
る。
【００２５】さらに、この発明の第三実施例について図
３を参照して説明する。ここに示す例は、ヒートパイプ
としてループ型のものを採用した例である。なお、ここ
でも上記各実施例と同様の部材には同じ符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。密閉ケーシング２は、金属板
により形成された矩形容器であり、この密閉ケーシング
２の内部には、電気的に接続された複数の単電池３が収
納されるとともに、所定粒径のセラミックス粒４が充填
されている。そして、この密閉ケーシング４には、ルー
プ型のヒートパイプ１５が取り付けられている。
３を参照して説明する。ここに示す例は、ヒートパイプ
としてループ型のものを採用した例である。なお、ここ
でも上記各実施例と同様の部材には同じ符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。密閉ケーシング２は、金属板
により形成された矩形容器であり、この密閉ケーシング
２の内部には、電気的に接続された複数の単電池３が収
納されるとともに、所定粒径のセラミックス粒４が充填
されている。そして、この密閉ケーシング４には、ルー
プ型のヒートパイプ１５が取り付けられている。
【００２６】このループ型のヒートパイプ１５は、蒸発
部１０と凝縮部６とを金属パイプからなる蒸発管１２と
液戻し管１３とによって連結し、これにより形成された
密閉循環路の内部に非凝縮性ガスを真空脱気した状態
で、例えば硫黄にヨウ素を加えたものや、ナフタレン、
ジフィニールオキサイド、あるいはジフィニール等の３
００℃程度で良好に作動する流体が作動流体として封入
されたものである。また、密閉ケーシング２の外部に
は、図示しない電気ヒータか取り付けられている。
部１０と凝縮部６とを金属パイプからなる蒸発管１２と
液戻し管１３とによって連結し、これにより形成された
密閉循環路の内部に非凝縮性ガスを真空脱気した状態
で、例えば硫黄にヨウ素を加えたものや、ナフタレン、
ジフィニールオキサイド、あるいはジフィニール等の３
００℃程度で良好に作動する流体が作動流体として封入
されたものである。また、密閉ケーシング２の外部に
は、図示しない電気ヒータか取り付けられている。
【００２７】前記蒸発管１２は、セラミックス粒４内を
各単電池３と接触しないように配設されるとともに、垂
直上方に向けて密閉ケーシング２の上面壁を貫通して延
ばされている。そして、ほぼ水平方向に向けて曲げられ
るとともに、そこで液戻し管１３の上端部に接続されて
いる。また、蒸発管１２の外周部には、リング状の放熱
フィン９が装着されている。前記液戻し管１３は、密閉
ケーシング２の上面壁をほぼ垂直に貫通するとともに、
その下端部で蒸発管１２の一端部と接続されている。ま
た、この液戻し管１３のうち密閉ケーシング２の上面壁
よりも上方箇所には、ヒートパイプ１５の内部に循環す
る作動流体量を自在に調整する開閉式の制御弁１４が介
設されている。
各単電池３と接触しないように配設されるとともに、垂
直上方に向けて密閉ケーシング２の上面壁を貫通して延
ばされている。そして、ほぼ水平方向に向けて曲げられ
るとともに、そこで液戻し管１３の上端部に接続されて
いる。また、蒸発管１２の外周部には、リング状の放熱
フィン９が装着されている。前記液戻し管１３は、密閉
ケーシング２の上面壁をほぼ垂直に貫通するとともに、
その下端部で蒸発管１２の一端部と接続されている。ま
た、この液戻し管１３のうち密閉ケーシング２の上面壁
よりも上方箇所には、ヒートパイプ１５の内部に循環す
る作動流体量を自在に調整する開閉式の制御弁１４が介
設されている。
【００２８】以下、上記のように構成されたこの実施例
の作用について説明する。このＮａ−Ｓ電池モジュール
１においても、充電時等に密閉ケーシング２の内部温度
が電気ヒータによって約３１０℃に維持される一方、放
電時には各単電池３から多量の熱が放出される。したが
って、まず制御弁１４が任意の開度に開かれる。すると
液戻し管１３内の上方部分にプールされていた液相作動
流体が、制御弁１４の開度に応じた量だけ蒸発部１０側
に流下する。その蒸発部１０は、セラミックス粒４を介
して伝達される各単電池３の放熱により既に高温状態と
なっており、しかもここでは作動流体の作動温度が３０
０℃程度とされているから、その作動流体は加熱されて
速やかに蒸発する。
の作用について説明する。このＮａ−Ｓ電池モジュール
１においても、充電時等に密閉ケーシング２の内部温度
が電気ヒータによって約３１０℃に維持される一方、放
電時には各単電池３から多量の熱が放出される。したが
って、まず制御弁１４が任意の開度に開かれる。すると
液戻し管１３内の上方部分にプールされていた液相作動
流体が、制御弁１４の開度に応じた量だけ蒸発部１０側
に流下する。その蒸発部１０は、セラミックス粒４を介
して伝達される各単電池３の放熱により既に高温状態と
なっており、しかもここでは作動流体の作動温度が３０
０℃程度とされているから、その作動流体は加熱されて
速やかに蒸発する。
【００２９】これに対して凝縮部６となる蒸発管１２の
一部は、密閉ケーシング２の外部に配設されているため
に、内部圧力と温度が共に低くなっているから、前記作
動流体の蒸気は、蒸発管１２内を上方に向けて流動す
る。そして、コンテナ壁や放熱フィン９を介してその蒸
気は外気に熱を奪われて凝縮する。すなわち、各単電池
３から放出された熱が密閉ケーシング２の外部に、作動
流体によって放出される。
一部は、密閉ケーシング２の外部に配設されているため
に、内部圧力と温度が共に低くなっているから、前記作
動流体の蒸気は、蒸発管１２内を上方に向けて流動す
る。そして、コンテナ壁や放熱フィン９を介してその蒸
気は外気に熱を奪われて凝縮する。すなわち、各単電池
３から放出された熱が密閉ケーシング２の外部に、作動
流体によって放出される。
【００３０】なお、再度液相に戻った作動流体は、液戻
し管１３の内部を上端部から下端部に向けて流下する。
その場合、前述の制御弁１４の開度に応じて、そこより
も上方側に一時的に滞留された後、蒸発管１２の底部に
おいて再度蒸発し、上記と同様のサイクルを継続する。
したがって、密閉ケーシング２の内部温度が次第に低下
しついにはほぼ３１０℃前後に維持される。
し管１３の内部を上端部から下端部に向けて流下する。
その場合、前述の制御弁１４の開度に応じて、そこより
も上方側に一時的に滞留された後、蒸発管１２の底部に
おいて再度蒸発し、上記と同様のサイクルを継続する。
したがって、密閉ケーシング２の内部温度が次第に低下
しついにはほぼ３１０℃前後に維持される。
【００３１】これに対して、例えばＮａ−Ｓ電池モジュ
ール１の内部温度がさらに上昇するようであれば、制御
弁１４が現状よりもさらに大きく開かれる。すなわち、
ループ型のヒートパイプ１５の熱輸送力、言い換える
と、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１に対する冷却能力は、コ
ンテナの内部に循環する作動流体量によって決定される
のであるから、このように調節することで密閉ケーシン
グ２の内部温度が次第に低下し、ついには約３１０℃前
後に維持される。
ール１の内部温度がさらに上昇するようであれば、制御
弁１４が現状よりもさらに大きく開かれる。すなわち、
ループ型のヒートパイプ１５の熱輸送力、言い換える
と、Ｎａ−Ｓ電池モジュール１に対する冷却能力は、コ
ンテナの内部に循環する作動流体量によって決定される
のであるから、このように調節することで密閉ケーシン
グ２の内部温度が次第に低下し、ついには約３１０℃前
後に維持される。
【００３２】このように、制御弁１４を調整すること
で、各単電池３から放出される熱量の変化にループ型の
ヒートパイプ１５が迅速に応答し、密閉ケーシング２の
内部から熱を取り出すので、密閉ケーシング２の内部を
ほぼ一定の好ましい温度に保つことができる。また、ヒ
ートパイプ１５は機械的・電気的駆動部を持たないの
で、ランニングコストを一切掛けず、しかも、メンテナ
ンスフリーでＮａ−Ｓ電池モジュールの冷却を行うこと
ができる。さらに、ループ型のヒートパイプ１５は、作
動流体の蒸気流と液流とが干渉しないので、上記各実施
例の可変コンダクタンス型のヒートパイプ５と比べて、
密閉ケーシング２の内部温度の増減に対する応答性によ
り優れている。
で、各単電池３から放出される熱量の変化にループ型の
ヒートパイプ１５が迅速に応答し、密閉ケーシング２の
内部から熱を取り出すので、密閉ケーシング２の内部を
ほぼ一定の好ましい温度に保つことができる。また、ヒ
ートパイプ１５は機械的・電気的駆動部を持たないの
で、ランニングコストを一切掛けず、しかも、メンテナ
ンスフリーでＮａ−Ｓ電池モジュールの冷却を行うこと
ができる。さらに、ループ型のヒートパイプ１５は、作
動流体の蒸気流と液流とが干渉しないので、上記各実施
例の可変コンダクタンス型のヒートパイプ５と比べて、
密閉ケーシング２の内部温度の増減に対する応答性によ
り優れている。
【００３３】なお、この発明は上記の各実施例に限定さ
れるものではなく、ヒートパイプの本数やそのレイアウ
ト等は適宜に設定することができ、また、例えば上記各
実施例で示した可変コンダクタンス型ヒートパイプとル
ープ型ヒートパイプとを、各々複数本づづ組み合わせて
構成してもよい。
れるものではなく、ヒートパイプの本数やそのレイアウ
ト等は適宜に設定することができ、また、例えば上記各
実施例で示した可変コンダクタンス型ヒートパイプとル
ープ型ヒートパイプとを、各々複数本づづ組み合わせて
構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、密閉ケ
ーシングの内部に電気的に接続した複数の単電池が備え
られるとともに、熱伝導性の高いセラミックス粒が充填
され、その密閉ケーシングの内部側にかつ各単電池と熱
授受可能にヒートパイプの蒸発部が配設されるととも
に、その凝縮部が密閉ケーシングの外部側に露出するよ
うに配設されているので、Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷
却を単電池の放熱量の変化に応じて行うことができる。
また、ランニングコストが一切掛からず、しかもメンテ
ナンスが不要になる利点もある。
ーシングの内部に電気的に接続した複数の単電池が備え
られるとともに、熱伝導性の高いセラミックス粒が充填
され、その密閉ケーシングの内部側にかつ各単電池と熱
授受可能にヒートパイプの蒸発部が配設されるととも
に、その凝縮部が密閉ケーシングの外部側に露出するよ
うに配設されているので、Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷
却を単電池の放熱量の変化に応じて行うことができる。
また、ランニングコストが一切掛からず、しかもメンテ
ナンスが不要になる利点もある。
【図１】この発明の一実施例を一部切り欠いて示す概略
図である。
図である。
【図２】この発明の第二実施例を一部切り欠いて示す概
略図である。
略図である。
【図３】この発明の第三実施例を一部切り欠いて示す概
略図である。
略図である。
１…Ｎａ−Ｓ電池モジュール、 ２…密閉ケーシング、
３…単電池、 ４…セラミックス粒、 ５…ヒートパ
イプ、 ６…凝縮部、 ７…非凝縮ガス、 １０…蒸発
部、 １４…制御弁、 １５…ヒートパイプ。
３…単電池、 ４…セラミックス粒、 ５…ヒートパ
イプ、 ６…凝縮部、 ７…非凝縮ガス、 １０…蒸発
部、 １４…制御弁、 １５…ヒートパイプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 長谷川 仁 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内
Claims (1)
- 【請求項１】 密閉ケーシングの内部に電気的に接続し
た複数の単電池が備えられるとともに、熱伝導性の高い
セラミックス粒が充填され、さらにヒートパイプの蒸発
部が前記密閉ケーシングの内部側にかつ前記各単電池と
熱授受可能に配設されるとともに、前記ヒートパイプの
凝縮部が前記密閉ケーシングの外部側に露出するように
配設されていることを特徴とするＮａ−Ｓ電池モジュー
ルの冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5041195A JPH08222280A (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5041195A JPH08222280A (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222280A true JPH08222280A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12858126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5041195A Pending JPH08222280A (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Ｎａ−Ｓ電池モジュールの冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08222280A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6821671B2 (en) * | 2002-03-01 | 2004-11-23 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for cooling and positioning prismatic battery cells |
| JP2008062875A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Calsonic Kansei Corp | 車両用バッテリ冷却システム |
| DE102008054958A1 (de) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Temperiersystem zum Temperieren mindestens eines elektrischen Speichers und Energiespeichersystem mit Temperiersystem |
| US7794868B2 (en) | 2005-12-02 | 2010-09-14 | Lg Chem, Ltd. | Battery module of high cooling efficiency |
| US7879485B2 (en) | 2005-04-20 | 2011-02-01 | Lg Chem, Ltd. | Housing member for battery module |
| US7883793B2 (en) | 2008-06-30 | 2011-02-08 | Lg Chem, Ltd. | Battery module having battery cell assemblies with alignment-coupling features |
| DE102009058842A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | Continental Automotive GmbH, 30165 | Vorrichtung und Verfahren zum Temperieren von Fahrzeugen |
| JP2012043757A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Toshiba Corp | 組電池装置 |
| US8288031B1 (en) | 2011-03-28 | 2012-10-16 | Lg Chem, Ltd. | Battery disconnect unit and method of assembling the battery disconnect unit |
| WO2012144344A1 (ja) * | 2011-04-18 | 2012-10-26 | 住友電気工業株式会社 | 溶融塩電池装置 |
| JP2012252959A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Mitsubishi Motors Corp | 組電池 |
| US8353315B2 (en) | 2010-08-23 | 2013-01-15 | Lg Chem, Ltd. | End cap |
| US8426050B2 (en) | 2008-06-30 | 2013-04-23 | Lg Chem, Ltd. | Battery module having cooling manifold and method for cooling battery module |
| US8852778B2 (en) | 2009-04-30 | 2014-10-07 | Lg Chem, Ltd. | Battery systems, battery modules, and method for cooling a battery module |
| CN112928355A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-08 | 长春工业大学人文信息学院 | 一种新能源汽车动力电池用水冷散热机构 |
| US11264740B2 (en) | 2017-02-10 | 2022-03-01 | Ema-Us, Inc. | Battery post terminal assembly |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP5041195A patent/JPH08222280A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102008054958A1 (de) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Temperiersystem zum Temperieren mindestens eines elektrischen Speichers und Energiespeichersystem mit Temperiersystem |
| US8852778B2 (en) | 2009-04-30 | 2014-10-07 | Lg Chem, Ltd. | Battery systems, battery modules, and method for cooling a battery module |
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| DE102009058842B4 (de) | 2009-12-18 | 2022-01-27 | Vitesco Technologies GmbH | Fahrzeug mit Temperierungsvorrichtung, Batterie mit Latentwärmespeicher und Verfahren zum Temperieren von Fahrzeugen |
| US8353315B2 (en) | 2010-08-23 | 2013-01-15 | Lg Chem, Ltd. | End cap |
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| CN112928355A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-08 | 长春工业大学人文信息学院 | 一种新能源汽车动力电池用水冷散热机构 |
| CN112928355B (zh) * | 2021-02-20 | 2022-04-15 | 长春工业大学人文信息学院 | 一种新能源汽车动力电池用水冷散热机构 |
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