WO2010050011A1 - 電気要素システム - Google Patents

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WO2010050011A1
WO2010050011A1 PCT/JP2008/069634 JP2008069634W WO2010050011A1 WO 2010050011 A1 WO2010050011 A1 WO 2010050011A1 JP 2008069634 W JP2008069634 W JP 2008069634W WO 2010050011 A1 WO2010050011 A1 WO 2010050011A1
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electric element
heat
heat pipe
electrical element
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巧 大矢
橋本　勉
克雄 橋▲崎▼
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electrical element system.
  • Electrical elements which are electrical supply sources such as lithium secondary batteries, are used in various devices and are also installed in large equipment such as electric vehicles.
  • an electrical element such as a lithium secondary battery generates heat internally during charging / discharging due to the influence of its internal resistance and the like, and may be accompanied by a risk of deterioration due to temperature rise. Therefore, in order to avoid the risk associated with the heat generation of the electric elements, large equipment such as electric vehicles employ an air-cooling cooling system.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-294301 includes a secondary battery pack cooling device and a secondary battery pack cooling device capable of effectively suppressing an unintended temperature rise of a secondary battery mounted on a vehicle. Further, a technique related to an electric motorcycle is disclosed.
  • the secondary battery pack cooling apparatus is characterized in that a secondary battery pack housing part is covered with a heat insulating material and a radiator is connected to the secondary battery pack housing part via a heat pipe. That is, the cooling device for the secondary battery pack disclosed in Patent Document 1 prevents the heat from entering from the outside by covering the secondary battery pack storage part with a heat insulating material, and also connects the radiator to the secondary battery pack storage part via a heat pipe. By connecting the two, the heat generated by the secondary battery pack itself is effectively released to the outside.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2006-331956 discloses a technique related to a power supply device that uniformly cools a battery that drives a motor of an automobile.
  • the power supply device includes a case filled with a coolant, a plurality of battery modules disposed in the case and cooled by contacting the coolant directly or via a holder case, and a bottom portion of the case. And an injection nozzle that injects air into the coolant in the form of bubbles.
  • the power supply device jets air into the cooling liquid in the form of bubbles with an injection nozzle and causes the injected bubbles to float into the cooling liquid to cool the cooling liquid. Then, the cooled coolant cools the battery.
  • the electric element system includes an electric element and a heat pipe in which a nonflammable gas is enclosed.
  • the heat pipe includes a heat absorbing part that absorbs heat and a heat radiating part that dissipates heat, and the heat absorbing part is in contact with an electrical element.
  • the nonflammable gas contains carbon dioxide.
  • the electric element includes a lithium secondary battery.
  • the heat absorption part covers and contacts the electric element in a planar shape.
  • the electric element system is isolated from the outside air.
  • the electric element system according to the present invention includes a radiator section that cools the heat radiating section.
  • the radiator section absorbs the heat of the heat radiating section using water as a medium.
  • the heat pipe has a plate shape including a partition inside.
  • the electrical element includes a safety valve that releases the internal gas when the internal pressure exceeds an allowable range, and the heat pipe is disposed above the vicinity of the safety valve, and leaks the non-flammable gas. including.
  • the leakage portion is notched or concave.
  • the leaking portion includes a resin portion that dissolves based on the heat of the released internal gas.
  • the electric element system according to the present invention is installed as a counterweight for heavy machinery.
  • the heavy machinery includes a forklift.
  • the heavy machinery includes an excavator car.
  • the heavy machinery includes a crane vehicle.
  • the heavy machinery includes a turley.
  • an electric element system that efficiently transfers heat generated by an electric element to the outside. Moreover, since the refrigerant
  • coolant is nonflammable gas, there is no danger of ignition, and when the electric element is crushed, the electric element system of the present invention can play a role as a fire extinguishing agent. Furthermore, the electric element system of the present invention can reduce or eliminate the members only serving as counterweights installed in the heavy machinery.
  • FIG. 1 is a side view of a forklift to which an electric element system according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2A is a perspective view illustrating a configuration example of an electrical element system.
  • 2B is a side view of the electrical element system of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the heat pipe.
  • FIG. 4A is a perspective view in which an area where the electric element and the heat absorbing portion of the heat pipe are in contact with each other is increased.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a state where the heat pipe is in contact with the side surface of the electric element.
  • FIG. 4C is a perspective view in which a heat absorbing part and a heat radiating part of one heat pipe are enlarged.
  • FIG. 5A is a perspective view showing a state in which a rod-like heat pipe wraps around the side surface of the electric element.
  • FIG. 5B is a perspective view showing a state where a cylindrical heat pipe or a plate-shaped heat pipe formed in a cylindrical shape covers and touches the side surface of the electric element.
  • FIG. 5C is a perspective view showing a state in which the polygonal columnar heat pipe wraps around the side surface of the electric element.
  • FIG. 5D is a perspective view of the heat dissipating part shown in FIG. 5C in a cylindrical shape.
  • FIG. 5E is a perspective view showing a state in which the heat pipe covers the side surface of the substantially rectangular parallelepiped electric element having a large area.
  • FIG. 5A is a perspective view showing a state in which a rod-like heat pipe wraps around the side surface of the electric element.
  • FIG. 5B is a perspective view showing a state where a cylindrical heat pipe or a plate-shaped heat pipe formed in
  • FIG. 6A is a perspective view showing a state where one heat pipe covers a plurality of electrical elements in a planar shape.
  • FIG. 6B is a perspective view in which a plurality of electric element systems including electric elements of single cells are connected to form a battery pack.
  • FIG. 6C is a perspective view showing one electrical element system in FIG. 6B.
  • FIG. 7 is a perspective view showing that the upper surface of the battery pack shown in FIG. 6A, that is, the upper side of the electric element, is further covered with a plate-like heat pipe.
  • 8A is a partial cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 8B is a partial cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7 showing another configuration example of the leakage portion.
  • FIG. 8C is a partial cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7 showing another configuration example of the leakage portion.
  • FIG. 9 is a perspective view of an electrical element system according to the second embodiment of the present
  • FIG. 1 is a side view of a forklift 1 to which an electric element system 20 according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the forklift 1 includes a vehicle body 2, a front wheel 3, a rear wheel 4, a mast 5, an elevating body 6, a fork 7, a weight 8, and an electric element system 20.
  • a well-known technique can be used for configurations other than the electric element system 20 included in the forklift 1.
  • the vehicle body 2 includes a device (not shown) related to the operation and control of the forklift 1.
  • the front wheels 3 and the rear wheels 4 support the vehicle body 2 and are rotated by a driving force based on the electric element system 20 (a driving motor and the like are not shown).
  • the mast 5 is disposed in the front portion of the vehicle body 2 and includes an elevating body 6.
  • the lifting body 6 moves up and down via the mast 5.
  • the fork 7 is connected to the elevating body 6 to load a load.
  • the weight 8 is attached to the rear portion of the forklift 1 and plays a role of balancing the weight. Further, the forklift 1 may be provided with a device (not shown) related to the operation and operation of the forklift 1 at the position of the weight 8.
  • the electric element system 20 is installed at the rear part of the forklift 1 (for example, the position of the weight 8), and functions as a power supply source of the forklift 1 and a counterweight of the forklift 1.
  • the electric element system 20 functions as a counterweight, so that the forklift 1 can reduce members having only the role of counterweight such as cast iron. Further, in the forklift 1, when a sufficient counterweight is obtained by installing the electric element system 20, a member such as cast iron may not be attached to the weight 8 as a counterweight.
  • the electric element system 20 is not limited to the forklift 1, but is applied to a heavy machine using a counterweight such as a hydraulic excavator, a crane truck, and a turley.
  • FIG. 2A is a perspective view showing a configuration example of the electrical element system 20.
  • FIG. 2B is a side view of the electrical element system 20 of FIG. 2A.
  • the electrical element system 20 includes an electrical element 30, a heat pipe 40, a fan 70, a temperature sensor 71, a nonflammable gas sensor 72, and a control unit 73.
  • the electric element 30 represents an object that supplies electricity, and supplies electricity to devices provided in the forklift 1 including a drive motor (not shown) for driving the forklift 1.
  • Examples of the electric element 30 include a lithium secondary battery, a fuel cell, an air battery, and a capacitor.
  • the electrical element 30 according to the first embodiment of the present invention may be either a single cell having one positive electrode and one negative electrode or a battery pack including a plurality of single cells. For the operation and control of the forklift 1, a known method can be used.
  • the heat pipe 40 performs heat exchange of a thermosiphon type or a loop type thermosiphon type, and transfers heat of the electric element 30 to the outside.
  • a plurality of heat pipes 40 are connected in a planar shape and in contact with the electrical element 30.
  • the electric element 30 and the heat pipe 40 are installed so as to be in reliable contact with each other.
  • a method for ensuring contact in the example of FIGS. 2A and 2B, a method of fixing the upper and lower heat pipes 40 sandwiching the electric element 30 from above and below via a plate or the like can be considered.
  • a material having excellent thermal conductivity may be sandwiched between the electric element 30 and the heat pipe 40.
  • a material excellent in thermal conductivity that matches the shape of the electric element 30 and the heat pipe 40 has an effect of increasing the contact area between the electric element 30 and the heat pipe 40 and improving the thermal conductivity.
  • the fan 70 generates wind for quickly exchanging heat of the heat pipe 40.
  • the fan 70 is desirably arranged so that the generated wind uniformly strikes the heat radiating portion 40b described later.
  • a plurality of fans 70 may be provided and have a size matched to the heat pipe 40.
  • the temperature sensor 71 measures the temperature of the heat radiating part 40 b of the heat pipe 40.
  • the temperature sensor 71 should just be installed in the location which can measure the temperature of the thermal radiation part 40b of the heat pipe 40.
  • a plurality of temperature sensors 71 may be provided according to the measurement location of the heat pipe 40.
  • the nonflammable gas sensor 72 detects leakage of the nonflammable gas 42 from the heat pipe 40. Similar to the temperature sensor 71, a plurality may be provided in accordance with the measurement location.
  • the control unit 73 can hold the set values of the temperature and the concentration of the incombustible gas 42.
  • the controller 73 controls the fan 70 based on the temperature setting value and the temperature measured by the temperature sensor 71. For example, when the temperature measured by the temperature sensor 71 is higher than the temperature setting value, the control unit 73 performs control to drive the fan 70 and send wind to the heat pipe 40. Further, the control unit 73 controls the fan 70 based on the set value of the concentration of the incombustible gas 42 and the concentration measured by the incombustible gas sensor 72.
  • the control unit 73 performs control to stop the fan 70. Do.
  • FIG. 3 is a configuration example of the heat pipe 40.
  • the heat pipe 40 includes a housing portion 41 and a nonflammable gas 42 as a refrigerant inside the housing portion 41.
  • the casing 41 is formed using a material having excellent thermal conductivity (for example, metal) and seals the nonflammable gas 42.
  • the housing part 41 is preferably formed to be sturdy.
  • the casing 41 may be installed so as to cover the lower surface of the electrical element 30 when it can withstand the weight of the electrical element 30 depending on the material (for example, thick stainless steel) and shape (rib structure, etc.). It becomes possible.
  • casing part 41 improves the performance which protects the electric element 30 with respect to the pressure from the outside. Moreover, if the housing
  • the electric element system 20 is desirably installed at the rear part of the forklift 1 in order to exert an effect as a counterweight.
  • the incombustible gas 42 is enclosed in the casing 41 in a two-phase system of a liquid phase 42a and a gas phase 42b.
  • the incombustible gas 42 is preferably carbon dioxide, but may be nitrogen, argon or the like. An example in which carbon dioxide is used as the incombustible gas 42 will be described.
  • carbon dioxide is used in the electric element system 20 of the present invention, the carbon dioxide is sealed in the casing 41 in a two-phase system of a liquid phase 42a and a gas phase 42b.
  • the lithium secondary battery is preferably sealed by adjusting the pressure so that the boiling point is around 25 ° C. at which the lithium secondary battery functions properly.
  • Carbon dioxide reaches a critical point where the density of the gas phase and the liquid phase becomes equal when the temperature is about 31 ° C. and the pressure is about 7.4 MPa. Carbon dioxide near the critical point is easily convective and has a high heat transfer coefficient effect. That is, the heat pipe 40 can utilize a high heat transfer coefficient near the critical point by carbon dioxide being enclosed near the critical point. Furthermore, the heat pipe 40 can maintain the effect of using a high heat transfer rate even when the temperature of the carbon dioxide sealed in the casing 41 rises and becomes a supercritical fluid. That is, in the electric element system 20 of the present invention, carbon dioxide is a very effective refrigerant having a high cooling effect.
  • the nonflammable gas 42 is used to ignite the electric element 30 when the electric element system 20 is installed in a heavy machine such as the forklift 1 and the casing 41 is crushed by an external force due to a collision or the like. It functions as a fire extinguishing agent.
  • the non-combustible gas 42 used in the present invention is heavier than air. Therefore, according to the present invention, when the electric element system 20 shown as an example in FIGS.
  • the fire extinguishing performance can be improved.
  • the electric element system 20 of the present invention be sealed and isolated from the outside air because the digestive fire extinguishing effect by the nonflammable gas 42 is enhanced.
  • the heat radiation part 40b will be described later.
  • the control part 73 detects the leakage of the nonflammable gas 42, in order to make the nonflammable gas 42 stay, it is preferable to perform control which stops the fan 70.
  • Wiring and the like necessary for the electric element system 20 are wired by providing holes in the container, for example.
  • the heat pipe 40 contains carbon dioxide in an amount that sufficiently fills the container surrounding the electrical element system 20. That is, the electric element system 20 of the present invention is safe even when the electric element 30 includes a possibility of ignition such as a lithium secondary battery or a fuel cell because the nonflammable gas 42 has a fire extinguishing function.
  • the cooling mechanism of the heat pipe 40 will be described.
  • the liquid phase 42 a of the encapsulated incombustible gas 42 is in contact with the electric element 30 through the housing part 41.
  • the liquid phase 42a absorbs the heat of the electric element 30, it vaporizes and moves to the gas phase 42b.
  • the gas phase 42b releases heat to the outside of the heat pipe 40 through the casing 41, and further aggregates and moves to the liquid phase 42a.
  • the liquid phase 42a that absorbs the heat of the heat pipe 40 is the heat absorbing portion 40a
  • the gas phase 42b that dissipates the heat is the heat radiating portion 40b.
  • a part of the heat pipe 40 that is in contact with the electrical element 30 is the heat absorbing part 40a, and a part that is not in contact is the heat radiating part 40b.
  • the heat pipe 40 that cools the electric element 30 may be configured as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C. In either case, the heat pipe 40 covers the electric element 30 in a planar shape.
  • FIG. 4A is a perspective view in which the surface area of the heat absorbing portion 45 of the heat pipe 40 in contact with the electric element 30 is increased.
  • FIG. 4B is a perspective view illustrating a state in which the heat pipe 40 is in contact with the side surface of the electric element 30.
  • FIG. 4C is a perspective view in which the heat absorbing part 40a and the heat radiating part 40b of one heat pipe 40 are enlarged.
  • the heat pipe 40 in FIG. 4C includes a partition 46 inside the housing 41. The partition 46 reinforces the structure of the heat pipe 40 having an increased internal capacity.
  • the amount of incombustible gas 42 that can be filled per heat pipe 40 increases.
  • the electric element system 20 of the present invention is crushed, the refrigerant non-flammable gas 42 can function as a digestive extinguishing agent. Therefore, an increase in the amount of the non-combustible gas 42 per heat pipe 40 has an effect of improving safety because more non-combustible gas 42 is released when one heat pipe 40 is crushed.
  • the electric element 30 of the present invention may be either a single cell or a battery pack including a plurality of single cells, but the shape of the heat pipe 40 combined with the single cells is exemplified below.
  • FIG. 5A is a perspective view showing a state in which the rod-like heat pipe 40 is wrapped around the side surface of the electric element 30.
  • the contact surface of heat pipe 40 with electrical element 30 is preferably a flat surface in order to increase the contact area.
  • the electrical element 30 includes a safety valve 31 and a terminal 32.
  • the safety valve 31 functions to release the internal gas when the internal pressure of the electrical element 30 exceeds the allowable pressure.
  • a known technique can be used as the technique related to the safety valve 31.
  • the terminal 32 is a part connected to supply electric power of the electric element 30 to the outside or to charge electric power from the outside.
  • FIG. 5B is a perspective view showing a state in which the cylindrical heat pipe 40 or the plate-shaped heat pipe 40 formed in a cylindrical shape is in contact with the side surface of the electrical element 30.
  • the electrical element 30 is housed in a space 47 surrounded by the heat pipe 40.
  • the heat pipe 40 illustrated in FIG. 5B may have a configuration in which a plurality of rod-shaped heat pipes 40 are included in a plate, like the heat radiating unit 45 illustrated in FIG. 4A.
  • the structure including the partition 46 shown in FIG. 4C may be sufficient as the heat pipe 40 shown to FIG. 5B.
  • the heat pipe 40 shown in FIG. 5B may have a box shape having a bottom surface portion in contact with the bottom surface of the electrical element 30.
  • FIG. 5C is a perspective view showing a state in which the polygonal columnar heat pipe 40 wraps around the side surface of the electric element 30.
  • the heat pipe 40 shown in FIG. 5C may have a cylindrical shape inside.
  • FIG. 5D is a perspective view in which the heat radiation part 40b shown in FIG.
  • FIG. 5E is a perspective view illustrating a state in which the heat pipe 40 covers the side surface of the electric element 30 having a substantially rectangular parallelepiped shape with a large area.
  • the heat pipe 40 shown in FIG. 5E may include a partition 46 shown in FIG. 4C. 5A to 5E may be included and function as a battery pack.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a state in which one heat pipe 40 covers and contacts a plurality of electrical elements 30.
  • the heat pipe 40 has a plurality of spaces 47 in which the electrical elements 30 are accommodated.
  • the space 47 of the heat pipe 40 has such a depth that the terminal 32 does not protrude when the electric element 30 is accommodated.
  • the heat pipe 40 illustrated in FIG. 6A may include a plurality of rod-shaped heat pipes 40 in the plate, like the heat radiating unit 45 illustrated in FIG. 4A.
  • the heat pipe 40 shown in FIG. 6A may include a partition 46 shown in FIG. 4C.
  • FIG. 6B is a perspective view in which a plurality of electric element systems 20 including electric elements 30 of single cells are connected to form a battery pack.
  • the plurality of electric element systems 20 are connected together by a resin or metal case 50.
  • 6C is a perspective view showing one electrical element system 20 in FIG. 6B.
  • a box-shaped or cylindrical heat pipe 40 covers and contacts the electric element 30, and the electric element 30 is stored in a space 47 surrounded by the heat pipe 40.
  • the space 47 of the heat pipe 40 has such a depth that the terminal 32 does not protrude when the electric element 30 is accommodated, as in FIG. 6A.
  • FIG. 6C may include a plurality of rod-like heat pipes 40 in the plate, like the heat radiating part 45 shown in FIG. 4A. Further, the heat pipe 40 shown in FIG. 6C may include the partition 46 shown in FIG. 4C. In FIG. 6C, the upper side of the heat pipe 40 with which the electric element 30 is not in contact is the heat radiating portion 40b. Therefore, in FIG. 6B, it is preferable that the heat radiating portion 40 b is not covered with the case 50.
  • FIG. 7 is a perspective view showing that the upper surface of the battery pack shown in FIG. 6A, that is, above the electric element 30, is further covered with a plate-like heat pipe 40.
  • the upper and side surfaces of the plurality of electric elements 30 are covered with the heat pipe 40, and the effect of transferring the heat of the electric elements 30 to the outside is improved.
  • the surface facing the electric element 30 is the heat absorbing portion 40a
  • the surface not facing the electric element 30 is the heat radiating portion 40b.
  • the heat dissipating part 40b may be formed in a wave shape or an uneven shape in order to improve the heat dissipating effect. Note that the heat pipe 40 covering the upper surface shown in FIG. 7 can also be included in the configuration of FIGS. 5B and 6B.
  • FIG. 8A is a partial cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • the housing portion 41 of the heat pipe 40 includes a leakage portion 48 above, preferably directly above, the vicinity of the safety valve 31 of the electrical element 30.
  • the leakage portion 48 is destroyed based on the heat and pressure of the released gas.
  • the nonflammable gas 42 in the heat pipe 40 leaks. That is, the leaking part 48 leaks the nonflammable gas 42 more quickly with respect to the heat generation of the electric element 30, and improves the safety of the electric element system 20.
  • the leaking part 48 has a cut shape so as to be destroyed based on the release of gas inside the electric element 30.
  • FIG. 8B is a partial cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Referring to FIG. 8B, the leaking portion 48 is formed in a concave shape above, preferably directly above, the vicinity of the safety valve 31 of the electric element 30.
  • FIG. 8C is a partial cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the leaking part 48 includes a resin part 49 above, preferably directly above, the vicinity of the safety valve 31 of the electrical element 30.
  • the resin part 49 is easily dissolved based on the heat of the gas that is weak against heat and discharged from the inside of the electric element 30.
  • the resin part 49 is preferably a resin that melts at about 200 ° C.
  • the safety valve 31 functions and the gas inside the electrical element 30 is released, the resin portion 49 is dissolved or destroyed based on the heat of the gas, and quickly leaks the nonflammable gas 42 in the heat pipe 40. I can do it.
  • casing 41 of the heat pipe 40 may be comprised with the same resin.
  • thermosiphon type it may be a loop type thermosiphon type (not shown).
  • the electric element system 20 of the present invention realizes effective cooling of the electric element 30 by using the heat pipe 40 in which the incombustible gas 42 is sealed as the refrigerant.
  • the carbon dioxide when carbon dioxide is used as the nonflammable gas 42, the carbon dioxide is enclosed in a two-phase system of a gas phase and a liquid phase near the critical point, and the enclosed carbon dioxide becomes a supercritical fluid. Even in the case that the heat transfer coefficient is high, the effect of obtaining a high heat transfer coefficient can be used.
  • the electrical element system 20 of the present invention is safe because the nonflammable gas 42 enclosed in the heat pipe 40 serves as a digestive extinguishing agent when the electrical element 30 is crushed.
  • the electric element system 20 of the present invention can function as a counterweight when installed in a heavy machine. This has the effect of reducing or eliminating members dedicated to the counterweight of heavy machinery such as the forklift 1. Further, the electric element system 20 of the present invention does not require power dedicated to cooling the electric element 30, and can be reduced in size as compared with a water cooling device or the like. Since the electric element system 20 of the present invention can be reduced in size, it can be applied to a heavy machine such as a small forklift with a small space for installing a counterweight.
  • FIG. 9 is a perspective view of an electrical element system 20 according to the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment of the electric element system 20 of the present invention includes an electric element 30, a heat pipe 40, a radiator 60, and a heat insulating material 65.
  • the configuration relating to the electric element 30 and the heat pipe 40 is the same as that of the first embodiment.
  • the radiator 60 is in contact with the heat radiating part 40 b of the heat pipe 40.
  • the radiator 60 absorbs heat generated by the electric element 30 through the heat radiating portion 40b.
  • the heat insulating material 65 is disposed between the electric element 30 and the radiator 60 so that the heat of the electric element 30 is not directly transferred to the radiator 60.
  • the radiator 60 cools the heat radiation part 40b using water as a medium.
  • the water medium of the radiator 60 may be maintained at a low temperature with ice or the like, and may be always maintained at a low temperature using a cooler.
  • the radiator 60 improves the performance of protecting the electrical element 30 against external pressure due to the strength of the radiator 60.
  • the material of the radiator 60 can use well-known techniques, such as aluminum and copper.
  • the second embodiment of the present invention can be installed in a heavy machine including the forklift 1 and function as a counterweight in the same manner as the first embodiment.
  • the weight of the radiator 60 can also function as a counterweight.
  • the control unit 73 can also perform control to operate the cooler and cool the radiator 60 when the temperature of the radiator 60 becomes higher than the set temperature.
  • the 2nd Embodiment of this invention can cool the thermal radiation part 40b of the heat pipe 40 effectively. Effective cooling of the heat radiating portion 40b is an important configuration for suppressing the heat generation of the electric element 30.

Abstract

　電気要素の発熱を外部へ効果的に熱伝達する冷却装置を備えた電気要素システムを提供することを目的とする。電気を供給する電気要素に、冷媒として不燃性ガスが封入されたヒートパイプを接して配置する。ヒートパイプは効率良く電気要素の発熱を吸熱し、熱を外部に放熱する。また、電気要素システムは、カウンターウエイトを必要とする重機に設置され、重機のカウンターウエイトとして機能する。

Description

電気要素システム
　本発明は、電気要素システムに関する。
　リチウム二次電池等の電気供給源である電気要素は、様々な機器に用いられ、電気自動車などの大型機器にも設置されている。しかし、リチウム二次電池等の電気要素は、その内部抵抗などの影響により充放電時に内部で熱を発生するため、温度上昇による劣化等のリスクを伴うことがある。そこで、電気要素の発熱に伴うリスクを回避するために、電気自動車などの大型機器は空冷の冷却システムを採用している。
　特開２０００－２９４３０１号公報には、車両に積載される二次電池の不本意な温度上昇を効果的に抑えることの出来る二次電池パックの冷却装置、および二次電池パックの冷却装置を備えた電動式二輪車等に関する技術が開示されている。この二次電池パックの冷却装置は、二次電池パックの収納部を断熱材で覆うと共に、二次電池パック収納部にヒートパイプを介してラジエターを連結することを特徴とする。即ち、特許文献１の二次電池パックの冷却装置は、二次電池パック収納部を断熱材で覆うことにより外部からの熱進入を防ぐと共に、二次電池パック収納部にヒートパイプを介してラジエターを連結することで、二次電池パック自体が発する熱を外部に効果的に放出するというものである。
　特開２００６－３３１９５６号公報には、自動車のモータを駆動させる電池を均一に冷却する電源装置に関する技術が開示されている。この電源装置は、冷却液を充填しているケースと、ケース内に配設されて冷却液に直接又はホルダーケースを介して接触して冷却される複数の電池モジュールと、ケースの底部に配設され冷却液中に空気を気泡状に噴射する噴射ノズルとを備える。電源装置は、噴射ノズルで冷却液中に空気を気泡状に噴射し、噴射された気泡を冷却液中に浮上させて冷却液を冷却する。そして、冷却された冷却液が電池を冷却する。このような電源装置は、冷却液を外部に取り出すことなくケースに充填した状態で冷却出来るため、循環によって生じる液漏れを防止できるというものである。しかし、既存の空冷の冷却システムは、顕熱による熱移動のみであるため装置が大きくなるわりに多くの熱移動を行うことが出来ない。また、水冷システムも考えられるが、水冷システムは適応する温度範囲が狭く効果に比べて装置が大掛かりである。しかも、水冷システムは、冷媒の水が電蝕、錆及び導電性によるショートの問題などを内在するため電気要素の冷却に使用することは難しい。
　電気要素を電気自動車等の車両に設置する場合は、冷却効率を上げると共に、更に衝突等によって圧壊した内部のショートに起因する火災に配慮した安全性を有することも重要である。本発明の目的は、電気要素の発熱を外部へ効果的に熱伝達する冷却装置を具備する電気要素システムを提供することにある。
　本発明の他の目的は、効果的に熱伝達する冷媒を用いた冷却装置を具備する電気要素システムを提供することにある。
　本発明の他の目的は、リチウム二次電池の発熱を外部へ効果的に熱伝達する冷却装置を具備する電気要素システムを提供することにある。
　本発明の他の目的は、発火及び引火に対してより安全な電気要素システムを提供することにある。
　本発明の他の目的は、小型の電気要素システムを提供することにある。
　本発明の更に他の目的は、重機に設置されるカウンターウエイトの役割のみの部材を削減する電気要素システムを提供することにある。
　本発明による電気要素システムは、電気要素と、不燃性ガスが封入されたヒートパイプとを具備する。ヒートパイプは、熱を吸熱する吸熱部と、熱を放熱する放熱部とを備え、吸熱部は電気要素に接する。
　本発明による電気要素システムにおいて、不燃性ガスは二酸化炭素を含む。
　本発明による電気要素システムにおいて、電気要素はリチウム二次電池を含む。
　本発明による電気要素システムにおいて、吸熱部は電気要素を面状に覆って接している。
　本発明による電気要素システムにおいて、電気要素システムは外気から隔離されている。
　本発明による電気要素システムにおいて、放熱部を冷却するラジエター部を備える。
　本発明による電気要素システムにおいて、ラジエター部は水を媒体として放熱部の熱を吸熱する。
　本発明による電気要素システムにおいて、ヒートパイプは内部に仕切を含む板状である。
　本発明による電気要素システムにおいて、電気要素は内部の圧力が許容範囲を超えると内部のガスを放出する安全弁を含み、ヒートパイプは安全弁の近傍の上方に配置され、不燃性ガスを漏出する漏出部を含む。
　本発明による電気要素システムにおいて、漏出部は切り欠き状又は凹状である。
　本発明による電気要素システムにおいて、漏出部は放出される内部のガスの熱に基づき溶解する樹脂部を含む。
　本発明による電気要素システムは、重機のカウンターウエイトとして設置される。
　本発明による電気要素システムにおいて、重機はフォークリフトを含む。
　本発明による電気要素システムにおいて、重機はショベルカーを含む。
　本発明による電気要素システムにおいて、重機はクレーン車を含む。
　本発明による電気要素システムにおいて、重機はターレーを含む。
　本発明によれば、電気要素の発熱を外部へ効率良く熱伝達する電気要素システムが提供される。また、本発明の電気要素システムは、冷媒が不燃性ガスであるため引火の危険性が無く、電気要素が圧壊した際に冷媒が消化消火剤としての役割を果たすことが出来る。更に、本発明の電気要素システムは、重機に設置されるカウンターウエイトの役割のみの部材を削減又は削除することが出来る。
図１は、本発明の第１の実施の形態による電気要素システムが適用されたフォークリフトの側面図である。 図２Ａは、電気要素システムの構成例を示した斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａの電気要素システムの側面図である。 図３は、ヒートパイプの構成例を示す図である。 図４Ａは、電気要素とヒートパイプの吸熱部との接する面積を増やした斜視図である。 図４Ｂは、ヒートパイプが電気要素の側面を覆って接している様子を示した斜視図である。 図４Ｃは一つのヒートパイプが有する吸熱部と放熱部とを大きくした斜視図である。 図５Ａは、棒状のヒートパイプが、電気要素の側面を周回して覆っている様子を示した斜視図である。 図５Ｂは、筒状のヒートパイプ又は筒状に形成された板状のヒートパイプが、電気要素の側面を覆って接している様子を示した斜視図である。 図５Ｃは、多角柱状のヒートパイプが、電気要素の側面を周回して覆っている様子を示した斜視図である。 図５Ｄは、図５Ｃに示した放熱部を円柱にした斜視図である。 図５Ｅは、ヒートパイプが、略直方体の電気要素の面積の大きい側面を覆っている様子を示した斜視図である。 図６Ａは、一つのヒートパイプが複数の電気要素を面状に覆って接している様子を示した斜視図である。 図６Ｂは、単電池の電気要素を含む電気要素システムが、複数個連結して電池パックを構成している斜視図である。 図６Ｃは、図６Ｂにおける一つの電気要素システムを示した斜視図である。 図７は、図６Ａに示した電池パックの上面、即ち電気要素の上方を、更に板状のヒートパイプが覆っていることを示す斜視図である。 図８Ａは、図７に示したＡ―Ａの部分断面図である。 図８Ｂは、漏出部の他の構成例を示した図７のＡ－Ａの部分断面図である。 図８Ｃは、漏出部の他の構成例を示した図７のＡ－Ａの部分断面図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態による電気要素システムの斜視図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態による電気要素システム２０及び電気要素システム２０が適用されたフォークリフト１を説明する。
（実施の第１形態）
　本発明の電気要素システム２０の第１の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による電気要素システム２０が適用されたフォークリフト１の側面図である。フォークリフト１は、車体本体２と、前輪３と、後輪４と、マスト５と、昇降体６と、フォーク７と、ウエイト８と、電気要素システム２０とを具備する。フォークリフト１が具備する電気要素システム２０以外の構成は、周知の技術を用いることが出来る。車体本体２は、フォークリフト１の動作及び制御に係る装置（図示省略）を備える。前輪３及び後輪４は、車体本体２を支え、電気要素システム２０に基づく駆動力（駆動モータ等は図示省略）によって回転する。マスト５は車体本体２の前部に配置し、昇降体６を備える。昇降体６は、マスト５を介して昇降する。フォーク７は昇降体６と接続し積荷が積載される。ウエイト８は、フォークリフト１の後部に付設されて、ウエイトバランスをとる役割を果たす。また、フォークリフト１は、ウエイト８の位置に、フォークリフト１の動作及び操作に係る装置（図示省略）を備えていても良い。
　電気要素システム２０は、フォークリフト１の後部（例えばウエイト８の位置）に設置され、フォークリフト１の電力供給源及びフォークリフト１のカウンターウエイトとして機能する。電気要素システム２０がカウンターウエイトとして機能することで、フォークリフト１は鋳鉄等のカウンターウエイトの役割のみの部材を削減することが出来る。更に、フォークリフト１は、電気要素システム２０を設置することで十分なカウンターウエイトが得られる場合、ウエイト８に鋳鉄等の部材をカウンターウエイトとして付設されなくても良い。尚、電気要素システム２０は、フォークリフト１に限らず、油圧ショベルカー、クレーン車、ターレーなどカウンターウエイトを用いる重機に適用される。
　電気要素システム２０の詳細を説明する。図２Ａは、電気要素システム２０の構成例を示した斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの電気要素システム２０の側面図である。図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、電気要素システム２０は電気要素３０と、ヒートパイプ４０と、ファン７０と、温度センサ７１と、不燃性ガスセンサ７２と、制御部７３とを備える。
　電気要素３０は、電気を供給する物を表し、フォークリフト１を駆動するための駆動モータ（図示省略）を含めフォークリフト１に備えられた機器に電気を供給する。電気要素３０は、リチウム二次電池、燃料電池、空気電池、キャパシタ（コンデンサ）などが例示される。尚、本発明の第１の実施の形態による電気要素３０は、正極及び負極を各々一つずつ有する単電池と、単電池を複数含む電池パックとのどちらでも良い。また、フォークリフト１の動作及び制御は、周知の方法を用いることが出来る。
　ヒートパイプ４０は、サーモサイフォン式又はループ型のサーモサイフォン式の熱交換を行い電気要素３０の熱を外部に熱伝達する。図２Ａ及び図２Ｂの例では、複数のヒートパイプ４０が連なって面状となり電気要素３０と接している。電気要素３０とヒートパイプ４０とは、確実に接するように設置される。確実に接するための方法として、図２Ａ及び図２Ｂの例では、電気要素３０を挟む上下のヒートパイプ４０に対して板等を介して上下から固定する方法が考えられる。また、電気要素３０とヒートパイプ４０との間に、熱伝導性に優れる材質が挟まれていてもよい。電気要素３０とヒートパイプ４０との形状に合わせた熱伝導性に優れる材質は、電気要素３０とヒートパイプ４０との接触面積を増やし熱伝導性を向上させる効果を奏する。
　ファン７０は、ヒートパイプ４０の熱交換を迅速に行うための風を発生する。ファン７０は、発生した風を後述する放熱部４０ｂに満遍なく当たる配置が望ましい。ファン７０は、複数設けられてもよく、ヒートパイプ４０に合わせた大きさを有する。温度センサ７１は、ヒートパイプ４０の放熱部４０ｂの温度を測定する。温度センサ７１は、ヒートパイプ４０の放熱部４０ｂの温度が測定出来る箇所に設置されていればよい。温度センサ７１は、ヒートパイプ４０の測定箇所に合わせて複数設けられていてもよい。不燃性ガスセンサ７２は、ヒートパイプ４０の不燃性ガス４２の漏出を検出する。温度センサ７１と同様に、測定箇所に合わせて複数設けられていてもよい。制御部７３は、温度と不燃性ガス４２の濃度との設定値を保持することが出来る。制御部７３は、温度の設定値と温度センサ７１で測定された温度に基づきファン７０を制御する。例えば、制御部７３は、温度の設定値よりも温度センサ７１で測定された温度が高いとき、ファン７０を駆動し風をヒートパイプ４０へ送る制御を行う。また、制御部７３は、不燃性ガス４２の濃度の設定値と不燃性ガスセンサ７２で測定された濃度に基づきファン７０を制御する。例えば、制御部７３は、不燃性ガス４２の濃度の設定値よりも不燃性ガスセンサ７２で測定された濃度が高いとき、即ち不燃性ガス４２の漏出を検出した場合、ファン７０を停止する制御を行う。
　ヒートパイプ４０の詳細を説明する。図３は、ヒートパイプ４０の構成例である。図３を参照すると、ヒートパイプ４０は筐体部４１と、筐体部４１の内部に冷媒として不燃性ガス４２とを備える。筐体部４１は、熱伝導性に優れた材質（例えば金属等）を用いて形成され、不燃性ガス４２を密閉する。筐体部４１は、頑丈に形成されることが望ましい。筐体部４１は、材質（例えば厚みのあるステンレス）及び形状（リブ構造等）によって、電気要素３０の重量に耐えることが可能な場合、電気要素３０の下面を覆うように設置されることが可能になる。また、筐体部４１の頑丈な形態は、電気要素３０を外からの圧力に対して保護する性能を向上させる。また、筐体部４１が頑丈に形成されると、電気要素システム２０は重量を増加することが出来る。筐体部４１の重量をフォークリフト１のウエイトバランスに十分な重さを得られるまで増加させると、フォークリフト１はウエイト８にカウンターウエイトを別途付設される必要がなくなる。特に、不燃性ガス４２に高圧を掛けて密閉する場合、筐体部４１は必然的に重厚な形態となる。尚、電気要素システム２０は、カウンターウエイトとして効果を発揮させるために、フォークリフト１の後部に設置されることが望ましい。
　不燃性ガス４２は、液相４２ａと、気相４２ｂとの二相系で筐体部４１に封入される。不燃性ガス４２は、二酸化炭素が好ましいが、窒素、アルゴンなどでもよい。不燃性ガス４２として二酸化炭素を用いる例を説明する。本発明の電気要素システム２０で二酸化炭素を用いる場合は、二酸化炭素は液相４２ａと、気相４２ｂとの二相系で筐体部４１に封入されるが、二酸化炭素は電気要素３０（例えばリチウム二次電池）が適正に機能する２５℃前後で沸点となるように圧力を調整して封入されることが好ましい。二酸化炭素は、温度約３１℃、圧力約７．４ＭＰａのとき気相と液相の二相の密度が等しくなる臨界点に達する。臨界点付近の二酸化炭素は、対流しやすく熱伝達率の効果が高い性質を持つ。つまりヒートパイプ４０は、二酸化炭素が臨界点付近で封入されることで、臨界点付近の高い熱伝達率を利用出来る。更に、ヒートパイプ４０は、筐体部４１に封入された二酸化炭素の温度が上昇し、超臨界流体になったとしても高い熱伝達率を利用する効果を維持出来る。即ち、本発明の電気要素システム２０において、二酸化炭素は冷却効果の高い大変有効な冷媒である。
　不燃性ガス４２の安全性について説明する。ヒートパイプ４０の不燃性ガス４２は、筐体部４１から漏れた出た場合でも引火の危険性が無く安全である。更に、ヒートパイプ４０の不燃性ガス４２は、電気要素システム２０がフォークリフト１のような重機に設置され、衝突等による外部からの力で筐体部４１が圧壊した場合、電気要素３０の発火に対して消火剤として機能する。本発明で使用する不燃性ガス４２は、空気と比較すると重い。従って、本発明は、図２Ａ及び図２Ｂの一例として示した電気要素システム２０を容器で囲み、不燃性ガス４２が滞留する構成にすると、消火性能を向上させることが可能である。更に、本発明の電気要素システム２０は、密閉されて、外気から隔離されるように構成されると、不燃性ガス４２による消化消火効果が高くなるため好ましい。但し、ヒートパイプ４０に含まれる放熱部４０ｂは、冷却効率を下げないために容器で囲まない方がよい。放熱部４０ｂについては後述する。尚、制御部７３は、不燃性ガス４２の漏出を検出した場合、不燃性ガス４２を滞留させるため、ファン７０を停止させる制御を行うことが好ましい。電気要素システム２０に必要な配線等は、例えば容器に穴を設け配線される。また、ヒートパイプ４０の中には、電気要素システム２０を囲む容器を十分に満たす量の二酸化炭素が含まれる。即ち、本発明の電気要素システム２０は、不燃性ガス４２が消火機能を奏するため、電気要素３０がリチウム二次電池や燃料電池などの発火の可能性を含む場合でも安全である。
　ヒートパイプ４０の冷却機構を説明する。封入された不燃性ガス４２の液相４２ａは、筐体部４１を介して電気要素３０と接する。液相４２ａは、電気要素３０の熱を吸熱すると、気化して気相４２ｂへ移動する。気相４２ｂは、筐体部４１を介してヒートパイプ４０の外部へ熱を放出し、更に凝集して液相４２ａへ移動する。従って、ヒートパイプ４０の熱を吸熱する液相４２ａが吸熱部４０ａであり、熱を放熱する気相４２ｂが放熱部４０ｂである。図２Ａ及び図２Ｂでは、電気要素３０と接しているヒートパイプ４０の一部分が吸熱部４０ａであり、接していない部分が放熱部４０ｂである。
　電気要素３０を冷却するヒートパイプ４０は、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すような構成も考えられる。何れもヒートパイプ４０が面状に覆って電気要素３０と接している。図４Ａは、電気要素３０と接するヒートパイプ４０の吸熱部４５の表面積を増加させた斜視図である。図４Ｂは、ヒートパイプ４０が電気要素３０の側面を覆って接している様子を示した斜視図である。図４Ｃは、一つのヒートパイプ４０が有する吸熱部４０ａと放熱部４０ｂとを大きくした斜視図である。図４Ｃのヒートパイプ４０は、筐体４１内部に仕切４６を含む。仕切４６は、内容量が増えたヒートパイプ４０の構造を補強する。一つのヒートパイプ４０の内容量が大きくなると、ヒートパイプ４０一つ当たりの充填出来る不燃性ガス４２の量は増える。本発明の電気要素システム２０は、圧壊したとき冷媒の不燃性ガス４２が消化消火剤として機能出来る。よって、ヒートパイプ４０一つ当たりの不燃性ガス４２の量が増加することは、ヒートパイプ４０の一つの圧壊時により多くの不燃性ガス４２を放出するため安全性を高める効果がある。
　本発明の電気要素３０は、単電池と、単電池を複数含む電池パックとのどちらでも良いが、特に単電池と組み合わせるヒートパイプ４０の形状を以下に例示する。図５Ａは、棒状のヒートパイプ４０が、電気要素３０の側面を周回して覆っている様子を示した斜視図である。図５Ａを参照して、ヒートパイプ４０の電気要素３０との接触面は、接触面積を増加させるために平面であることが好ましい。尚、電気要素３０は、安全弁３１と、端子３２とを含む。安全弁３１は、電気要素３０の内圧が許容圧力を超えた場合、内部のガスを放出するように機能する。安全弁３１に係る技術は、周知の技術を用いることが出来る。端子３２は、電気要素３０の電力を外部に供給するため、又は外部から電力を充電するために接続される部位である。
　図５Ｂは、筒状のヒートパイプ４０又は筒状に形成された板状のヒートパイプ４０が、電気要素３０の側面を覆って接している様子を示した斜視図である。図５Ｂを参照すると、電気要素３０は、ヒートパイプ４０で囲まれた空間４７へ収められている。図５Ｂに示したヒートパイプ４０は、図４Ａに示した放熱部４５のように、板の中に複数の棒状のヒートパイプ４０を含んだ構成でもよい。また、図５Ｂに示したヒートパイプ４０は、図４Ｃに示した仕切４６を含む構成でもよい。更に、図５Ｂに示したヒートパイプ４０は、電気要素３０の底面と接する底面部を有する箱状でもよい。
　図５Ｃは、多角柱状のヒートパイプ４０が、電気要素３０の側面を周回して覆っている様子を示した斜視図である。図５Ｃに示したヒートパイプ４０は、内部は円筒状に形成されていてもよい。図５Ｄは、図５Ｃに示した放熱部４０ｂを円柱にした斜視図である。図５Ｅは、ヒートパイプ４０が、略直方体の電気要素３０の面積の大きい側面を覆っている様子を示した斜視図である。図５Ｅに示したヒートパイプ４０は、図４Ｃに示した仕切４６を含む構成でもよい。尚、図５Ａから図５Ｅに示した電気要素システム２０は、複数個含まれて電池パックとして機能してもよい。
　更に、電池パックとして機能しやすいヒートパイプ４０の形状を以下に例示する。図６Ａは、一つのヒートパイプ４０が複数の電気要素３０を面状に覆って接している様子を示した斜視図である。図６Ａを参照すると、ヒートパイプ４０は電気要素３０が収まる空間４７を複数有している。ヒートパイプ４０の空間４７は、電気要素３０を収めたとき端子３２が突出しない深さを有している。図６Ａに示したヒートパイプ４０は、図４Ａに示した放熱部４５のように、板の中に複数の棒状のヒートパイプ４０を含んでいてもよい。また、図６Ａに示したヒートパイプ４０は、図４Ｃに示した仕切４６を含む構成でもよい。
　図６Ｂは、単電池の電気要素３０を含む電気要素システム２０が、複数個連結して電池パックを構成している斜視図である。図６Ｂを参照すると、複数の電気要素システム２０は、樹脂又は金属製のケース５０によって一つに連結されている。図６Ｃは、図６Ｂにおける一つの電気要素システム２０を示した斜視図である。図６Ｃを参照すると、箱状又は筒状のヒートパイプ４０が電気要素３０を覆って接しており、電気要素３０はヒートパイプ４０で囲まれた空間４７に収められている。ヒートパイプ４０の空間４７は、図６Ａと同様に、電気要素３０を収めたとき端子３２が突出しない深さを有している。図６Ｃに示したヒートパイプ４０は、図４Ａに示した放熱部４５のように、板の中に複数の棒状のヒートパイプ４０を含んでいてもよい。また、図６Ｃに示したヒートパイプ４０は、図４Ｃに示した仕切４６を含む構成でもよい。図６Ｃにおいて、電気要素３０が接していないヒートパイプ４０の上方が放熱部４０ｂである。従って、図６Ｂにおいては、放熱部４０ｂはケース５０に覆われていないことが好ましい。
　図７は、図６Ａに示した電池パックの上面、即ち電気要素３０の上方を、更に板状のヒートパイプ４０が覆っていることを示す斜視図である。図７を参照すると、複数の電気要素３０は上方及び側面がヒートパイプ４０に覆われており、電気要素３０の熱を外部へ伝達する効果が向上している。板状のヒートパイプは、電気要素３０と向かい合う面が吸熱部４０ａであり、電気要素３０と向かい合わない面が放熱部４０ｂである。放熱部４０ｂは、放熱効果を向上させるために、波状又は凹凸状に形成されていてもよい。尚、図７に示した上面を覆うヒートパイプ４０は、図５Ｂ及び図６Ｂの構成に含ませることも可能である。
　図７に示した、電気要素３０の上方に配置されるヒートパイプ４０の構成例を説明する。図８Ａは、図７に示したＡ―Ａの部分断面図である。図８Ａを参照すると、ヒートパイプ４０の筐体部４１は、電気要素３０の安全弁３１近傍の上方に、好ましくは真上に、漏出部４８を含む。漏出部４８は、安全弁３１が機能して電気要素３０の内部のガスが放出されたとき、放出されたガスの熱及び圧力に基づいて破壊される。漏出部４８が破壊されると、ヒートパイプ４０内の不燃性ガス４２が漏出する。つまり、漏出部４８は電気要素３０の発熱に対してより迅速に不燃性ガス４２を漏出させ、電気要素システム２０の安全性を向上させる。漏出部４８は、電気要素３０内部のガスの放出に基づいて破壊されるように、切り込み状である。図８Ｂは、漏出部４８の他の構成例を示した図７のＡ－Ａの部分断面図である。図８Ｂを参照すると、漏出部４８は電気要素３０の安全弁３１近傍の上方に、好ましくは真上に、凹状に形成される。
　図８Ｃは、漏出部４８の他の構成例を示した図７のＡ－Ａの部分断面図である。図８Ｃを参照すると、漏出部４８は電気要素３０の安全弁３１近傍の上方に、好ましくは真上に、樹脂部４９を含む。樹脂部４９は、熱に弱く電気要素３０内部から放出されたガスの熱に基づいて、容易に溶解する。樹脂部４９は、２００℃程度で溶解する樹脂が好ましい。樹脂部４９は、安全弁３１が機能して電気要素３０の内部のガスが放出されたとき、ガスの熱に基づいて溶解又は破壊され、ヒートパイプ４０内の不燃性ガス４２を迅速に漏出することが出来る。また、ヒートパイプ４０の筐体４１全体が同様の樹脂で構成されてもよい。
　図４Ａから図４Ｃと、図５Ａから図５Ｅと、図６Ａから図６Ｃと、図７と、図８Ａから図８Ｃとに示した構成に、図２Ａと同様にファン７０、温度センサ７１、不燃性ガスセンサ７２、制御部７３などを設置することは当然可能である。本発明の電気要素システム２０は、サーモサイフォン式を図示しているが、ループ型のサーモサイフォン式（図示省略）でもよいとする。
　以上より、本発明の電気要素システム２０は、冷媒として不燃性ガス４２を封入したヒートパイプ４０を用いて電気要素３０の効果的な冷却を実現している。特に、本発明は、不燃性ガス４２として二酸化炭素を使用する場合、二酸化炭素が臨界点付近の気相と液相との二相系で封入され、封入された二酸化炭素が超臨界流体となった場合でも高い熱伝達率が得られる効果を利用出来る。更に、本発明の電気要素システム２０は、電気要素３０が圧壊した際に、ヒートパイプ４０に封入された不燃性ガス４２が消化消火剤としての役割を果たすため安全である。そして、本発明の電気要素システム２０は、より頑丈な構造にすると、重機に設置した場合にカウンターウエイトとして機能させることが出来る。それは、フォークリフト１など重機のカウンターウエイト専用の部材を削減又は削除出来る効果を奏する。また、本発明の電気要素システム２０は、電気要素３０の冷却専用の動力を必要とせず水冷装置等に比べ小型化することが出来る。本発明の電気要素システム２０は、小型に出来るため、カウンターウエイトを設置するスペースの少ない小型のフォークリフト等の重機にも適用可能である。
（実施の第２形態）
　次に、本発明の電気要素システム２０の第２の実施の形態を説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態による電気要素システム２０の斜視図である。図９を参照すると、本発明の電気要素システム２０の第２の実施の形態は、電気要素３０と、ヒートパイプ４０と、ラジエター６０と、断熱材６５とを備える。電気要素３０と、ヒートパイプ４０に係る構成は第１の実施の形態と同様である。ラジエター６０は、ヒートパイプ４０の放熱部４０ｂに接する。ラジエター６０は、電気要素３０の発する熱を、放熱部４０ｂを介して吸熱する。断熱材６５は、電気要素３０の熱がラジエター６０へ直接伝わらないように、電気要素３０とラジエター６０との間に配置する。
　ラジエター６０は、水を媒体として放熱部４０ｂを冷却する。ラジエター６０の水の媒体は、氷などで低温に維持してもよく、また冷却機を用いて常に低温に維持させることも可能である。更に、ラジエター６０は、ラジエター６０の有する強度によって、外からの圧力に対して電気要素３０を保護する性能を向上させる。尚、ラジエター６０の材質は、アルミニウム、銅など周知の技術を用いることが出来る。
　本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様でフォークリフト１を含む重機に設置しカウンターウエイトとして機能させることが出来る。ラジエター６０の重量もカウンターウエイトとして機能させることが可能である。また、第１の実施の形態と同様に温度センサ７１と制御部７３とを設置することも可能である。温度センサ７１を設けるとラジエター６０の温度測定が可能となる。制御部７３は、ラジエター６０の温度が設定温度よりも高くなった場合に、冷却機を動作させラジエター６０を冷却する制御を行うことも可能である。
　以上より、本発明の第２の実施の形態は、ヒートパイプ４０の放熱部４０ｂを効果的に冷却することが出来る。放熱部４０ｂの効果的な冷却は、電気要素３０の発熱を抑えるための重要な構成となる。

Claims (16)

  1. 　電気要素と、
    　不燃性ガスが封入されたヒートパイプと
    を具備し、
    　前記ヒートパイプは、
    　熱を吸熱する吸熱部と、
    　熱を放熱する放熱部と
    を備え、前記吸熱部は前記電気要素に接する
    　電気要素システム。
  2. 　請求の範囲第１項に記載の電気要素システムであって、
    　前記不燃性ガスは二酸化炭素である
    　電気要素システム。
  3. 　請求の範囲第１項又は第２項に記載の電気要素システムであって、
    　前記電気要素はリチウム二次電池である
    　電気要素システム。
  4. 　請求の範囲第１項乃至第３項の何れか一項に記載の電気要素システムであって、
    　前記吸熱部は前記電気要素を面状に覆って接している
    　電気要素システム。
  5. 　請求の範囲第１項乃至第４項の何れか一項に記載の電気要素システムであって、
    　前記電気要素システムが外気から隔離されていることを特徴とする
    　電気要素システム。
  6. 　請求の範囲第３項乃至第５項の何れか一項に記載の電気要素システムであって、
    　前記放熱部を冷却するラジエター部
    を備える
    　電気要素システム。
  7. 　請求の範囲第６項に記載の電気要素システムであって、
    　前記ラジエター部は水を媒体として前記放熱部の熱を吸熱する
    　電気要素システム。
  8. 　請求の範囲第１項乃至第７項の何れか一項に記載の電気要素システムであって、
    　前記ヒートパイプは内部に仕切を含む板状である
    　電気要素システム。
  9. 　請求の範囲第１項乃至第８項の何れか一項に記載の電気要素システムであって、
    　前記電気要素は、
    　内部の圧力が許容範囲を超えると内部のガスを放出する安全弁
    を含み、
    　前記ヒートパイプは、
    　前記安全弁の近傍の上方に配置して、前記不燃性ガスを漏出する漏出部
    を含む
    　電気要素システム。
  10. 　請求の範囲第９項に記載の電気要素システムであって、
    　前記漏出部は、切り欠き状又は凹状である
    　電気要素システム。
  11. 　請求の範囲第９項に記載の電気要素システムであって、
    　前記漏出部は、
    　放出される前記内部のガスの熱に基づき溶解する樹脂部
    を含む
    　電気要素システム。
  12. 　請求の範囲第１項乃至第１１項の何れか一項に記載の電気要素システムであって、
    　重機のカウンターウエイトとして設置される
    　電気要素システム。
  13. 　請求の範囲第１２項に記載の電気要素システムであって、
    　前記重機はフォークリフトである
    　電気要素システム。
  14. 　請求の範囲第１２項に記載の電気要素システムであって、
    　前記重機はショベルカーである
    　電気要素システム。
  15. 　請求の範囲第１２項に記載の電気要素システムであって、
    　前記重機はクレーン車である
    　電気要素システム。
  16. 　請求の範囲第１２項に記載の電気要素システムであって、
    　前記重機はターレーである
    　電気要素システム。
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