WO2012173270A1 - 組電池 - Google Patents

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WO2012173270A1
WO2012173270A1 PCT/JP2012/065491 JP2012065491W WO2012173270A1 WO 2012173270 A1 WO2012173270 A1 WO 2012173270A1 JP 2012065491 W JP2012065491 W JP 2012065491W WO 2012173270 A1 WO2012173270 A1 WO 2012173270A1
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cooling
meandering
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cooling flow
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俊樹 吉岡
喜弘 増田
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株式会社リチウムエナジージャパン
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Definitions

  • the present invention relates to an assembled battery in which a plurality of unit cells are combined, and more particularly to a structure of a spacer disposed between each unit cell.
  • a spacer is provided between each unit cell of the assembled battery in order to form a cooling channel through which the cooling medium passes, and the unit that generates heat by repeated charging and discharging by the cooling medium that passes through the cooling channel.
  • a structure for cooling a battery is known.
  • Patent Document 1 discloses a spacer disposed between battery modules. Of the two adjacent battery modules, the spacer is alternately provided with a first contact portion that contacts the first battery module and a second contact portion that contacts the second battery module.
  • the cooling flow path in which the first battery module and the cooling medium are in contact with each other and the cooling flow path in which the second battery module and the cooling medium are in contact with each other are alternately formed.
  • the spacer includes a wall that prevents the cooling channel from being narrowed when the battery module expands between the first contact portion and the second contact portion.
  • Patent Document 2 discloses a structure in which a corrugated spacer is disposed between battery modules, and a cooling flow path is formed by a gap between the spacer and the battery module.
  • Patent Document 3 proposes that a spacer formed with a cooling channel is disposed between secondary batteries, and a corrugated sheet material is interposed between the secondary batteries.
  • Patent Document 3 discloses a spacer that forms two types of cooling flow paths that are alternately arranged in a structure in which a horizontal rail and a vertical wall are combined.
  • Patent Document 4 discloses a cell holder (spacer) in which concave portions and convex portions extending in a straight line are alternately arranged in parallel on a surface facing a power storage cell, and a cooling channel is formed in a space between the concave portion and the power storage cell. ing.
  • Patent Document 5 discloses a battery holder (spacer) in which grooves are provided on both surfaces of a base wall, and a cooling channel is formed from a slit of a support frame at one end of the base wall to a slit of a support frame at the other end. It is disclosed.
  • Patent Document 6 discloses a spacer that allows a cooling medium to pass through a groove as an uneven shape in which ridges and grooves are alternately arranged.
  • the cooling medium passing through each cooling flow path of the plurality of cooling flow paths formed by the spacer contacts only one of the adjacent unit cells. , Do not touch the other unit cell. That is, the cooling medium that passes through each cooling channel cools only one unit cell among the adjacent unit cells, not both the adjacent unit cells. For this reason, particularly when the calorific values of adjacent unit cells are different, there is a difference in cooling efficiency between the cooling medium in contact with the unit cell with the higher calorific value and the cooling medium in contact with the unit cell with the lower calorific value. As a result, efficient cooling cannot be performed.
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2006-077341 paragraphs 0025-0027, FIG. 2
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2004-031364 paragraph 0056, FIG. 5
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2004-047426 paragraphs 0035-0041, FIG. 7
  • JP 2010-140802 paragraph 0028-0029, FIG. 2
  • JP 2010-186681 A paragraph 0017-0018, FIG. 2
  • JP 2010-015949 A paragraph 0022
  • An object of the present invention is to provide an assembled battery including a spacer that forms a cooling channel capable of efficiently cooling both adjacent unit cells.
  • the present invention provides a spacer for providing a cooling channel for passing a cooling medium, which is disposed between the first and second unit cells arranged adjacent to each other, and the first and second unit cells.
  • the spacer protrudes from the center in the thickness direction toward the first unit cell, and forms a gap that functions as the cooling channel between the first unit cell and the second unit cell.
  • a second protrusion that protrudes from the center in the thickness direction toward the second unit cell and forms a gap that functions as the cooling channel with the first unit cell.
  • a first meandering portion provided alternately and repeatedly in a direction intersecting with the cooling flow path, and disposed adjacent to the first meandering section in the direction of the cooling flow path, the first and second The protruding portions of the first and second meandering portions are alternately repeated in a direction crossing the cooling flow path at a phase different from that of the first meandering portion. Further comprising a second meandering portion provided back to provide a battery pack characterized by.
  • the first meandering portion and the second meandering portion arranged adjacent to each other have different arrangement phases of the first and second projecting portions. Therefore, the cooling medium that has passed through the gap between the first projecting portion of the first meandering portion and the second unit cell is next to the second projecting portion of the second meandering portion and the first battery. Pass through the gap between. In addition, the cooling medium that has passed through the gap between the second projecting portion of the first meandering portion and the first unit cell is next to the first projecting portion of the second meandering portion and the second battery. Pass through the gap between. That is, the cooling medium flowing through the cooling channel alternately contacts the first unit cell and the second unit cell that are disposed adjacent to each other.
  • the same coolant flow comes into contact with the first unit cell and the second unit cell that are arranged adjacent to each other.
  • the cooling efficiency by the cooling medium can be made uniform between the adjacent first and second unit cells, and the temperature difference between the first and second unit cells can be reduced.
  • both the unit cells can be efficiently cooled by equalizing the cooling efficiency between the unit cells.
  • the cooling medium flowing through the cooling channel alternately contacts the first unit cell and the second unit cell that are arranged adjacent to each other. That is, the cooling medium does not flow through the cooling flow path in a substantially straight path, but flows in a direction changed to the second unit cell by contacting or colliding with the first unit cell. It flows in the direction of the first unit cell by contacting or colliding with the unit cell. In other words, the cooling medium flows through the cooling flow path through a meandering path while repeating contact or collision with the first and second cells. Therefore, the flow of the cooling medium in the cooling channel is not a laminar flow or a mode close thereto, but a turbulent flow or a mode close thereto.
  • the first and second unit cells can be efficiently cooled by the cooling medium flowing through the cooling flow path in the turbulent state.
  • the cooling medium flows through a gap formed between the second protrusion and the first unit cell, and these gaps function as a cooling channel. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the spacer while ensuring a gap with a cross-sectional area necessary for functioning as a cooling channel between the first and second cells.
  • the first protrusion is in contact with the first unit cell
  • the second protrusion is in contact with the second unit cell.
  • each of the first protrusions of the first meandering part and each of the second protrusions of the second meandering part are aligned in the direction of the cooling flow path, and the first Each of the second protrusions of the meandering portion and the first protrusion of the second meandering portion are aligned in the direction of the cooling flow path.
  • first and second meandering portions are alternately and repeatedly arranged in the direction of the cooling flow path.
  • the cooling medium flowing through the cooling channel alternately repeats contact or collision with the first unit cell and contact or collision with the second unit cell.
  • the turbulent flow of the cooling medium flowing through the cooling flow channel every time the first or second unit cell is contacted or collided is promoted, and the cooling efficiency of the first and second unit cells by the cooling medium is improved.
  • a slit extending in a direction intersecting the cooling flow path is formed in the spacer, and the first and second meandering portions are formed on the upstream side and the downstream side of the cooling flow path of the slit. Also good.
  • the cooling medium from the first meandering part to the second meandering part is agitated in a direction crossing the cooling flow path.
  • turbulent flow of the cooling medium is promoted, and the cooling efficiency of the first and second unit cells is further improved.
  • the spacer may further include a connecting portion extending in a direction intersecting the cooling flow path.
  • the spacer further includes a first crosspiece at one end in a direction intersecting the cooling flow path of the first and second meandering portions, and a second crosspiece at the other end, The first crosspiece and the second crosspiece are connected.
  • the rigidity in the direction perpendicular to the direction of the cooling flow path of the first and second meandering portions can be reinforced. Even if the spacer receives a compressive force from the first and second unit cells due to the expansion of the unit cell, it prevents the first and second meandering portions from extending in a direction perpendicular to the direction of the cooling flow path, It can prevent that the space
  • At least one of the upstream end portion and the downstream end portion of the cooling flow path of the first and second projecting portions is chamfered.
  • the spacer provided in the assembled battery of the present invention includes first and second meandering portions, and the first and second projecting portions are arranged in different phases in the meandering portions.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the spacer in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the spacer of FIG. 2 taken along line VV.
  • the perspective view which shows the flow of the cooling medium of the assembled battery of FIG. (A) is a sectional view taken along the line VIIa-VIIa of the spacer of FIG. 2, and (b) is a sectional view taken along the line VIIb-VIIb.
  • A) is a perspective view showing another embodiment of the spacer, (b) is a sectional view taken along line VIIIb-VIIIb.
  • (A) is a perspective view showing still another embodiment of the spacer, (b) is a cross-sectional view taken along the line IXb-IXb. (A) is a perspective view showing still another embodiment of the spacer, (b) is a cross-sectional view taken along line Xb-Xb.
  • the X and Y axes orthogonal to each other in the horizontal plane and the Z axis in the vertical plane orthogonal to these X and Y axes are set.
  • the directions parallel to the X, Y, and Z axes are referred to as the X direction, the Y direction, and the Z direction, respectively.
  • FIG. 1 shows an assembled battery 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the assembled battery 1 is configured by arranging a plurality of single cells 3 in a stack case 2 and arranging spacers 4 between the single cells 3.
  • the stack case 2 is manufactured from a steel plate.
  • the stack case 2 includes a rectangular bottom plate 5 extending in the X direction and the Y direction, and a left wall portion 6a and a right wall portion 6b that rise in the Z direction at both ends of the bottom plate 5 in the X direction. Both ends in the Y direction and the upper end in the Z direction of the stack case 2 are open.
  • the bottom plate 5 has a battery mounting portion 7 whose central portion is formed slightly higher than both end portions in the X direction.
  • the left wall portion 6 a and the right wall portion 6 b are composed of an outer wall 8 and an inner wall 9.
  • the lower end of the outer wall 8 is formed integrally with the bottom plate 5 so as to be continuous with the end portion of the bottom plate 5 in the X direction.
  • the lower end of the inner wall 9 is joined to the bottom plate 5.
  • the outer wall 8 and the upper end 10 of the inner wall 9 are bent and joined in an L shape in a direction approaching each other.
  • the space between the outer wall 8 and the inner wall 9 of the left wall portion 6 a forms a first refrigerant passage 11.
  • the space between the outer wall 8 and the inner wall 9 of the right wall portion 6b also forms the second refrigerant passage 12.
  • a plurality of first openings 13 communicating with the first refrigerant passage 11 are formed in the inner wall 9 of the left wall portion 6a at a constant interval that is the same as the arrangement interval of the spacers 4 in the Y direction.
  • a second opening 14 similar to the first opening 13 of the left wall 6a is also formed in the inner wall 9 of the right wall 6b.
  • a nut 15 for fixing a lid (not shown) is fixed to the upper end portions 10, 10 of the wall portions 6a, 6b.
  • the cell 3 is a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion battery.
  • the unit cell 3 has a width in the X direction, a depth in the Y direction, and a height in the Z direction that can be accommodated between the left wall portion 6 a and the right wall portion 6 b of the stack case 2.
  • the unit cell 3 has positive and negative electrodes 21 and 22 on the upper surface.
  • the electrodes 21 and 22 of the unit cells 3 adjacent in the Y direction are connected by a bus bar (not shown).
  • the single battery 3 may literally be a single battery, or may be composed of a plurality of small battery units arranged in the X direction.
  • the spacer 4 is molded from a synthetic resin.
  • the spacer 4 has an upper beam 23 and a lower beam 24 extending in the X direction, and a meandering portion 25 is formed between the upper beam 23 and the lower beam 24.
  • the meandering portion 25 is formed with a first slit 26 extending in the Z direction from the upper rail 23 to the lower rail 24 and a second slit 27 narrower than the first slit.
  • the 1st slit 26 is formed in three places, the center part of a X direction, and both ends.
  • the second slit 27 has four locations between the central first slit 26 and the left first slit 26 in the drawing, and four locations between the central first slit 26 and the right first slit 26 in the drawing, A total of ten points are formed, one between the left first slit 26 and the left end of the meandering portion 25 and one between the right first slit 26 and the right end of the meandering portion 25.
  • a straight portion (connecting portion) 28 that connects the upper edge of the slit 26, that is, the upper beam 23, and the lower edge, that is, the lower beam 24, is formed so as to extend straight in the Z direction. .
  • the first slit 26, the second slit portion 27, and the straight portion 28 are not limited to the Z direction, and need only extend in a direction that intersects cooling channels 31 and 32 described later.
  • the size of the spacer 4 is such that the width in the X direction is approximately the same as or smaller than the width of the unit cell 3, and the height in the Z direction is also approximately the same as or greater than or smaller than the height of the unit cell 3. Has been determined.
  • the dimension in the Y direction that is, the thickness of the spacer 4 determines the interval in the Y direction between the adjacent unit cells 3.
  • the dimension or height in the Z direction of the upper beam 23 and the lower beam 24 of the spacer 4 is preferably as small as possible in order to make the meandering portion 25 as wide as possible and secure cooling channels 31 and 32 to be described later.
  • the meandering portion 25 of the spacer 4 has a first meandering portion 25a and a second meandering portion 25b located on both sides of the second slit 27, that is, on the upstream side and the downstream side of cooling passages 31 and 32, which will be described later. It is composed of On both sides of the first slit 26, second meandering portions 25b are arranged.
  • the first projecting portion 41 and the second projecting portion 42 are alternately arranged in the Z direction (direction perpendicular to the cooling flow paths 31, 32 described later). It is provided repeatedly.
  • the first protrusion 41 protrudes toward the left unit cell 3 when viewed from the X direction with respect to the center C in the thickness direction of the spacer 4.
  • a gap between the first protrusion 41 and the right unit cell 3 as viewed from the X direction functions as the cooling passage 30.
  • the second protrusion 42 protrudes toward the right unit cell 3 when viewed from the X direction with respect to the center C in the thickness direction of the spacer 4.
  • a gap between the second projecting portion 42 and the left unit cell 3 as viewed from the X direction functions as the cooling passage 31.
  • the first meandering portion 25 is provided with the first and second projecting portions 41 and 42 continuously and alternately, It has a zigzag or serpentine shape.
  • the second meandering portion 25b is provided with first and second projecting portions 41 and 42 that are alternately and continuously repeated in the Z direction.
  • a gap between the first protrusion 41 and the right unit cell 3 when viewed from the X direction functions as the cooling flow path 32, and a gap between the second protrusion 42 and the left unit cell 3 when viewed from the X direction is. It functions as the cooling channel 31.
  • the phase of the arrangement of the first and second projecting portions 41 and 42 is set to be opposite (180 ° different) from that of the first meandering portion 25a.
  • the individual first protrusions 41 of the first meandering part 25a and the individual second protrusions 42 of the second meandering part 25b are the same in the X direction (direction of the cooling passages 30, 31). Arranged on the line. Further, the individual second protrusions 42 of the first meandering part 25a and the individual first protrusions 41 of the second meandering part 25b are the same in the X direction (direction of the cooling passages 31 and 32). Arranged on the line.
  • the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b in which the first and second projecting portions 41 and 42 are alternately provided in succession have the following shapes when attention is paid to one surface.
  • the first meandering portion 25a will be described as an example, but the same applies to the second meandering portion 25b.
  • the first meandering portion 25a concave portions 29 and convex portions 30 extending in the X direction are alternately formed in the Z direction on the first surface (left side in FIG. 4) viewed from the Y direction. On two surfaces (the right side in FIG. 4), concave portions 29 and convex portions 30 extending in the X direction are alternately formed in the Z direction.
  • the first meandering portion 25a has a shape in which the flat concave portion 29 and the convex portion 30 are continuous via the inclined portion 29a, but the flat concave portion and the convex portion are continuous via the horizontal portion. The shape which is carrying out, and the shape where the recessed part and the convex part continue in the waveform may be sufficient.
  • the concave portion 29 on the first surface and the convex portion 30 on the second surface are complementary to each other, that is, the concave portion 29 on the first surface forms the convex portion 30 on the second surface.
  • the convex portion 30 on the first surface and the concave portion 29 on the second surface are complementary to each other, that is, the convex portion 30 on the first surface forms the concave portion 29 on the second surface.
  • the concave portion 29 on the first surface forms a cooling flow path 31 of the single cell 3 that faces the first surface, and the convex portion 30 on the first surface contacts the single cell 3 that faces the second surface.
  • the concave portion 29 on the second surface forms a cooling channel 32 of the unit cell 3 facing the second surface, and the convex portion 30 on the second surface is in contact with the unit cell 3 facing the first surface.
  • Chamfers 33 of slopes are formed at both ends in the X direction of each recess 29 of the spacer 4. Thereby, the pressure loss of the flow of the cooling medium is reduced, and the flow of the cooling medium in the cooling flow paths 31 and 32 becomes smooth.
  • the width W1 in the X direction of the first slit 26 of the spacer 4 is preferably as small as possible in order to maintain the rigidity of the spacer 4, as shown in FIG. Further, the number of the first slits 26 is preferably three as in the embodiment, but may be more than that, or may be one at the center or two at both ends.
  • the width W2 in the X direction of the second slit 27 of the spacer 4 is preferably as small as possible in order to maintain the rigidity of the spacer 4, as shown in FIG.
  • the number of the second slits 27 is arbitrary, but is not limited to the number of the embodiments.
  • the straight portion 28 of the spacer 4 has a rectangular cross section in the present embodiment, but may be a circular cross section or an elliptic cross section.
  • the width S (see FIG. 3) of the straight portion 28 of the spacer 4 only needs to be smaller than the width W of the first slit 26 and can be determined in consideration of the tensile strength against the elongation in the Z direction and the overall rigidity. Good.
  • the thickness T of the straight portion 28 is preferably smaller than the depth of the recess 29, and more preferably, in order to reduce the flow resistance of the cooling flow paths 31 and 32. Is preferably the same as or thinner than the thickness of the meandering portion 25 in the Y direction.
  • the straight portion 28 of the spacer 4 is located at the center of the thickness of the spacer 4 in the Y direction, that is, the wall thickness.
  • At least one of the upstream end and the downstream end of the cooling flow paths 31 and 32 of the straight portion 28 of the spacer 4 is formed with a chamfer 34 with rounded corners. Thereby, the pressure loss of the flow of the cooling medium is reduced, and the flow of the cooling medium in the cooling flow paths 31 and 32 becomes smooth.
  • the thickness t1 of the spacer 4 corresponds to the sum of the depth d of the cooling flow paths 31 and 32 and the thickness th of the spacer 4. That is, by adopting the meandering portion 25 in which the first and second projecting portions 41 and 42 are provided alternately and continuously in a direction perpendicular to the cooling flow paths 31 and 32, between the unit cells 3.
  • the spacer 4 can be thinned while ensuring a clearance of a cross-sectional area necessary for functioning as the cooling flow paths 31 and 32.
  • the refrigerant introduced into the first refrigerant passage 11 of the left wall portion 6 a of the stack case 2 passes through the first opening 13 of the inner wall 9 and the concave portions of the first surface and the second surface of the spacer 4. 29.
  • the concave portion 29 of the first first meandering portion 25a on the first surface of the spacer 4 from the first opening 13 (the gap between the second projecting portion 42 of the first meandering portion 25a and the left unit cell 3).
  • the refrigerant that has flowed in flows in the X direction along the cooling flow path 31 formed by the concave portion 29, and cools the unit cell 3 (the unit cell 3 on the left side) facing the first surface.
  • the refrigerant that has left the concave portion 29 of the first meandering portion 25a passes through the second slit 27 to form the concave portion 29 of the second meandering portion 25b (the first protrusion 41 of the second meandering portion 25b and the right unit cell). 3).
  • the refrigerant flowing into the concave portion 29 of the second meandering portion 25b flows in the X direction along the cooling flow path 32 formed by the concave portion 29, and passes through the unit cell 3 (right unit cell 3) facing the second surface. Cooling.
  • the refrigerant leaving the concave portion 29 of the second meandering portion 25b flows into the concave portion 29 on the second surface of the next second meandering portion 25b via the first slit 26 and then again passes through the second slit 27. It flows into the recessed part 29 of the 1st surface of the following 1st meander part 25a, and repeats the same flow.
  • the refrigerant that has flowed into the concave portion 29 of the second meandering portion 25b flows in the X direction along the cooling flow path 32 formed by the concave portion 29, and cools the unit cell 3 that faces the first surface.
  • the refrigerant leaving the concave portion 29 of the second meandering portion 25b flows into the concave portion 29 on the first surface of the next second meandering portion 25b via the first slit 26 and then again passes through the second slit 27. It flows into the recessed part 29 of the 2nd surface of the next 1st meander part 25a, and repeats the same flow.
  • the cooling medium flows in the X direction
  • the cooling medium alternately flows through the cooling flow path 31 of the first meandering portion 25a and the cooling flow path 32 of the second meandering portion 25b, and the first surface of the spacer 4
  • the single cells 3 facing the second surface are alternately contacted.
  • the same coolant flow comes into contact with two unit cells 3 arranged adjacent to each other.
  • the cooling efficiency by a cooling medium can be equalized between these two adjacent unit cells 3, and the temperature difference between the unit cells 3 can be reduced.
  • both the unit cells 3 can be efficiently cooled by equalizing the cooling efficiency between the unit cells 3.
  • the cooling medium flowing through the cooling flow paths 31 and 32 alternately contacts two unit cells 3 arranged adjacent to each other. That is, the cooling medium does not flow through the cooling flow path in a substantially linear path, but flows in the direction of the other unit cell 3 by contacting or colliding with one unit cell 3, When the single cell 3 is contacted or collided with the single cell 3, the direction of the flow is changed toward the single cell 3. In other words, the cooling medium flows through the cooling flow path through a meandering path while repeatedly contacting or colliding with two adjacent unit cells 3. Therefore, as conceptually shown in FIGS. 7A and 7B, the flow of the cooling medium in the cooling flow path is not a laminar flow or a mode close thereto, but a turbulent flow or a mode close thereto.
  • the unit cell 3 can be efficiently cooled by the cooling medium flowing through the cooling flow paths 31 and 32 in a turbulent state.
  • the meandering portion 25 is configured so that the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b in which the phases of the first and second projecting portions 41 and 42 are opposite to each other are alternately arranged in the direction of the cooling flow paths 31 and 32. It is the structure arranged repeatedly. Therefore, the cooling medium flowing through the cooling flow paths 31 and 32 alternately repeats contact or collision with one unit cell 3 and contact or collision with the other unit cell 3. The turbulent flow of the cooling medium flowing through the cooling flow paths 31 and 32 is promoted each time the battery 3 is contacted or collided, and the cooling efficiency of the single battery 3 by the cooling medium is improved.
  • the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b are arranged on both sides of the second slit 27.
  • the cooling medium flowing into the second slit 27 from the cooling flow paths 31 and 32 formed by the first meandering portion 25a is stirred in the Z direction (the direction perpendicular to the cooling flow paths 31 and 32), and the stirred refrigerant is It flows into the cooling flow paths 31 and 32 formed by the second meandering portion 25b.
  • the turbulent flow of the cooling medium is promoted, and the cooling efficiency of the unit cell 3 is further improved.
  • the refrigerant that has alternately passed through the cooling passages 31 and 32 of the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b of the spacer 4 passes through the second opening 14 of the right wall portion 6b of the stack case 2 and passes through the second opening 14. 2 flows out into the refrigerant passage 14.
  • the rigidity of the meandering portion 25 in the Z direction is reinforced by providing the straight portion 28.
  • the adjacent cells 3 and 3 press the spacer 4.
  • the first and second meandering portions 25a and 25b of the spacer 4 are crushed and try to extend in the Z direction, but the straight portion 28 is stretched to prevent this. Since the extension of the meandering portion 25 of the spacer 4 is prevented, the interval between the adjacent unit cells 3 is kept constant, the distance between the adjacent assembled cells 3 is not reduced, and the cooling efficiency can be maintained. it can.
  • the embodiment can be variously changed.
  • the first slit 26 and the straight portion 28 are provided.
  • the straight portion 28 is eliminated, the first slit 26 has the same shape as the second slit 27, and as shown in FIG. 27 may be formed.
  • the first slit 26 and the second slit 27 are formed, and the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b are adjacent to each other in the X direction through the slits 26 and 27. As shown in 9, 10, the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b may be adjacent to each other without providing a slit.
  • the concave portion 29 and the convex portion 30 are continuous in the Z direction via the inclined portion 29a, and the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b adjacent to each other via the inclined portion 29a. Are connected in the X direction.
  • the concave portion 29 and the convex portion 30 are continuous in the Z direction via the horizontal portion 29b, and the first meandering portion 25a and the second meandering portion 25b which are adjacent via the horizontal portion 29b are arranged in the X direction. It is connected.
  • the rigidity of the spacer 4 is increased and the flow resistance of the refrigerant flowing through the cooling flow paths 31 and 32 is reduced because there is no slit.
  • the protruding portions 41 and 42 of the meandering portions 25 of the spacer 4 are in direct contact with or in contact with the unit cell 3.
  • an inclusion may be disposed between the spacer 4 and the unit cells 3 disposed on both sides thereof, and the inclusion may be positioned between the projecting portions 41 and 42 and the unit cell 3. That is, the protrusions 41 and 42 may contact or contact the unit cell indirectly through inclusions.
  • Such an inclusion includes, for example, an insulating sheet material, but is not limited thereto.

Abstract

　第１及び第２の単電池３間に配置されたスペーサ４は、交互に配置された第１及び第２の蛇行部２５ａ，２５ｂを備える。蛇行部２５ａ，２５ｂは、縦方向に連続して交互に繰り返して設けられた第１の突出部４１と第２の突出部４２を備える。第１の突出部４１は、厚さ方向の中心Ｃから第１の単電池３に向けて突出して第２の単電池３との間に冷却流路３２として機能する隙間を形成する。第２の突出部４２は、厚さ方向の中心Ｃから第２の単電池３に向けて突出して第１の単電池３との間に冷却流路３１として機能する隙間を形成する。第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂは、第１及び第２の突出部４１，４２の配置の位相が異なる。冷却流路３１，３２を流れる冷却媒体は第１及び第２の単電池３に交互に接触するので、単電池間の冷却効率を均一化できる。

Description

組電池
　本発明は、複数の単電池が組み合わされた組電池、詳しくは各単電池間に配設されるスペーサの構造に関する。
　従来、組電池の各単電池の間に、冷却媒体を通過させる冷却流路を形成するためにスペーサを配設し、この冷却流路を通過する冷却媒体によって、充放電の繰り返しにより発熱する単電池を冷却する構造が知られている。
　特許文献１には、電池モジュール間に配設されたスペーサが開示されている。このスペーサには、隣接する２つの電池モジュールのうち第１の電池モジュールと当接する第１当接部と第２の電池モジュールと当接する第２当接部とが交互に設けられ、それによって第１の電池モジュールと冷却媒体が接触する冷却流路と、第２の電池モジュールと冷却媒体が接触する冷却流路とが交互に形成されている。また、このスペーサは、該第１当接部と第２当接部の間に電池モジュールが膨張したときの冷却流路の狭小化を防止する壁を備える。
　特許文献２には、電池モジュールの間に波板状のスペーサを配設し、このスペーサと電池モジュールの隙間により冷却流路を形成したものが開示されている。
　特許文献３には、冷却流路を形成されたスペーサを二次電池間に配設することと、二次電池間に波板材を介装することが提案されている。特に、特許文献３には、横桟と縦壁を組み合わせた構造で、交互に配置された２種類の冷却流路を形成するスペーサが開示されている。
　特許文献４には、蓄電セルと対向する面に直線状に延びる凹部と凸部を交互に並設し、凹部と蓄電セルの間の空間に冷却流路を形成したセルホルダ（スペーサ）が開示されている。
　特許文献５には、ベース壁の両面に溝部を設け、ベース壁の一端の支持枠のスリットから溝部を通って他端の支持枠のスリットに至る冷却流路を形成した電池ホルダー（スペーサ）が開示されている。
　特許文献６には、凸条と溝とが交互に並ぶ凹凸状として、溝に冷却媒体を通すスペーサが開示されている。
　しかし、いずれの先行技術文献に記載のスペーサについても、スペーサによって形成された複数の冷却流路のそれぞれの冷却流路を通る冷却媒体は、隣接する単電池のうちの一方の電池にのみ接触し、他方の単電池に接触しない。つまり、個々の冷却流路を通過する冷却媒体は、隣接する単電池のうちの一方の単電池のみを冷却するのであって、隣接する単電池の両方を冷却するのではない。このために、特に隣接する単電池の発熱量が異なる場合、発熱量が高い方の単電池と接触する冷却媒体と、発熱量が低い方の単電池と接触する冷却媒体とで冷却効率に差が生じ、効率的な冷却が行えない。
特開２００６－０７３４６１号公報（段落0025-0027，図２） 特開２００４－０３１３６４号公報（段落0056，図５） 特開２００４－０４７４２６号公報（段落0035-0041，図７） 特開２０１０－１４０８０２号公報（段落0028-0029，図２） 特開２０１０－１８６６８１号公報（段落0017-0018，図２） 特開２０１０－０１５９４９号公報（段落0022）
　本発明は、隣接する単電池の両方を効率よく冷却することができる冷却流路を形成するスペーサを備えた組電池を提供することを課題とする。
　本発明は、互いに隣接して配置された第１及び第２の単電池と、前記第１及び第２の単電池の間に配置された、冷却媒体を通過させる冷却流路を設けるためのスペーサとを備え、前記スペーサは、厚さ方向の中心から前記第１の単電池に向けて突出して前記第２の単電池との間に前記冷却流路として機能する隙間を形成する第１の突出部と、前記厚さ方向の中心から前記第２の単電池に向けて突出して前記第１の単電池との間に前記冷却流路として機能する隙間を形成する第２の突出部とを、前記冷却流路と交差する方向に交互に繰り返して設けた第１の蛇行部と、前記第１の蛇行部に対して前記冷却流路の方向に隣接して配置され、前記第１及び第２の突出部を前記第１の蛇行部とは異なる位相で前記冷却流路と交差する方向に交互に繰り返して設けた第２の蛇行部とを備えることを特徴とする組電池を提供する。
　隣接して配置された第１の蛇行部と第２の蛇行部は、第１及び第２の突出部の配置の位相が異なる。そのため、第１の蛇行部の第１の突出部と第２の単電池との間の隙間を通過した冷却媒体は、次に第２の蛇行部の第２の突出部と第１の電池との間の隙間を通過する。また、第１の蛇行部の第２の突出部と第１の単電池との間の隙間を通過した冷却媒体は、次に第２の蛇行部の第１の突出部と第２の電池との間の隙間を通過する。つまり、冷却流路を流れる冷却媒体は、隣接して配置された第１の単電池と第２の単電池とに交互に接触する。言い換えれば、隣接して配置された第１の単電池と第２の単電池に同じ冷却媒体の流れが接触する。このため、隣接する第１及び第２の単電池間で冷却媒体による冷却効率を均一化でき、第１及び第２の単電池間の温度差を小さくできる。特に、隣接する第１及び第２の単電池の発熱量が異なる場合であっても、単電池間での冷却効率の均一化により、両方の単電池を効率よく冷却できる。
　冷却流路を流れる冷却媒体は、隣接して配置された第１の単電池と第２の単電池に交互に接触する。つまり、冷却媒体は、実質的に直線状の経路で冷却流路を流れるのではなく、第１の単電池に接触ないし衝突することで第２の単電池へ向きを変えて流れ、また、第２の単電池に接触ないし衝突することで第１の単電池に向けて向きを変えて流れる。言い換えれば、冷却媒体は第１及び第２の単電池との接触ないし衝突を繰り返しつつ、蛇行した経路で冷却流路を流れる。そのため、冷却流路中の冷却媒体の流れは、層流又はそれに近い態様ではなく、乱流又はそれに近い態様である。乱流状態で冷却流路を流れる冷却媒体により、第１及び第２の単電池を効率的に冷却できる。
　第１の単電池に向けて突出する第１の突部と第２の単電池との間に形成された隙間と、第１の突部とは逆に第２の単電池に向けて突出する第２の突部と第１の単電池との間に形成された隙間とに冷却媒体が流れ、これらの隙間が冷却流路として機能する。そのため、第１及び第２の単電池との間に冷却流路として機能する上で必要な断面積の隙間を確保しつつ、スペーサを薄型化できる。
　具体的には、前記第１の突出部は前記第１の単電池に当接し、前記第２の突出部は前記第２の単電池に当接している。
　また、前記第１の蛇行部の個々の前記第１の突出部と、前記第２の蛇行部の個々の前記第２の突出部とが、前記冷却流路の方向に整列され、前記第１の蛇行部の個々の前記第２の突出部と、前記第２の蛇行部の前記第１の突出部とが、前記冷却流路の方向に整列されている。
　さらにまた、前記第１及び第２の蛇行部が前記冷却流路の方向に交互に繰り返して配置されている。
　この構成により、冷却流路を流れる冷却媒体は、第１の単電池への接触ないし衝突と、第２の単電池への接触ないし衝突とを交互に繰り返す。第１又は第２の単電池への接触ないし衝突の度に冷却流路を流れる冷却媒体の乱流化が促進され、冷却媒体による第１及び第２の単電池の冷却効率が向上する。
　前記スペーサに、前記冷却流路に交差する方向に延びるスリットを形成し、前記第１の蛇行部と前記第２の蛇行部を前記スリットの前記冷却流路の上流側と下流側に形成してもよい。
　スリットを設けることで、第１の蛇行部から第２の蛇行部に向かう冷却媒体は冷却流路に交差する方向に撹拌される。この撹拌により、冷却媒体の乱流化が促進され、第１及び第２の単電池の冷却効率がさらに向上する。
　前記スペーサは、前記冷却流路に交差する方向に延びる連結部をさらに備えてもよい。
　一例としては、前記スペーサは、前記第１及び第２の蛇行部の前記冷却流路に交差する方向の一端に第１桟部、他端に第２桟部をさらに備え、前記連結部は前記第１桟部と前記第２桟部を連結する。
　連結部を設けることで、第１及び第２の蛇行部の冷却流路の方向に直角な方向の剛性を補強できる。単電池の膨張のために、スペーサが第１及び第２の単電池から圧縮力を受けても、第１及び第２の蛇行部の冷却流路の方向に直角な方向の伸びを防止し、第１及び第２の単電池間の間隔が狭まるのを防止できる。第１及び第２の単電池間の間隔を維持することで、冷却流路の流路断面積を確保し、冷却効率を維持できる。
　前記第１及び第２の突出部の前記冷却流路の上流側端部と下流側端部の少なくともいずれか一方は、角部が面取りされていることが好ましい。この構成により、冷却媒体は第１及び第２の突出部を圧損なく円滑に通過できる。
　本発明の組電池が備えるスペーサは、第１及び第２の蛇行部を備え、これらの蛇行部は第１及び第２の突出部が異なる位相で配置されている。この構成により、単電池との間に冷却流路として機能する上で必要な断面積の隙間を確保しつつ、スペーサを薄型化できる。また、単電池間での冷却効率の均一化により、単電池を効率よく冷却できる。さらに、冷却流路の冷却媒体の流れを乱流又はそれに近い態様とすることで、第１及び第２の単電池を効率的に冷却できる。
本発明に係る組電池の斜視図。 図１の組電池のスペーサの斜視図。 図１の組電池のスペーサの正面図。 図２のスペーサのIV－IV線断面図。 図２のスペーサのV－V線断面図。 図１の組電池の冷却媒体の流れを示す斜視図。 （ａ）は図２のスペーサのVIIａ－VIIａ線断面図、（ｂ）はVIIｂ－VIIｂ線断面図。 （ａ）はスペーサの他の実施形態を示す斜視図、（ｂ）はVIIIｂ－VIIIｂ線断面図。 （ａ）はスペーサのさらに他の実施形態を示す斜視図、（ｂ）はIXｂ－IXｂ線断面図。 （ａ）はスペーサのまたさらに他の実施形態を示す斜視図、（ｂ）はXｂ－Xｂ線断面図。
　以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。本明細書では、説明の便宜上、図１に示すように、水平面内で互い直交するＸ，Ｙ軸と、これらのＸ，Ｙ軸に直交する鉛直面内のＺ軸とを設定する。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に平行な方向をそれぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という。
　図１は、本発明の実施の形態に係る組電池１を示す。この組電池１は、スタックケース２に複数の単電池３を並設し、各単電池３の間にスペーサ４を配設して構成されている。
　スタックケース２は鋼板から製造されている。スタックケース２は、Ｘ方向及びＹ方向に延びる矩形の底板５と、底板５のＸ方向の両端にＺ方向に立ち上がる左壁部６ａ，右壁部６ｂとから構成されている。スタックケース２のＹ方向の両端及びＺ方向の上端は開放されている。
　底板５は、中央部がＸ方向の両端部よりも僅かに高く形成された電池載置部７を有している。
　左壁部６ａ及び右壁部６ｂは、外壁８と内壁９からなっている。外壁８の下端は、底板５のＸ方向の端部と連続するように、底板５と一体に形成されている。内壁９の下端は底板５に接合されている。外壁８と内壁９の上端部１０は互いに接近する方向にＬ字形に屈曲して接合されている。
　左壁部６ａの外壁８と内壁９の間の空間は、第１冷媒通路１１を形成している。右壁部６ｂの外壁８と内壁９の間の空間も、同様に、第２冷媒通路１２を形成している。
　左壁部６ａの内壁９には第１冷媒通路１１に連通する複数の第１開口部１３がＹ方向にスペーサ４の配列間隔と同じ一定間隔で形成されている。右壁部６ｂの内壁９にも、左壁部６ａの第１開口部１３と同様な第２開口部１４が形成されている。
　壁部６ａ，６ｂの上端部１０，１０には、図示しない蓋を固定するためのナット１５が固着されている。
　単電池３は、リチウムイオン電池などの非水二次電池からなっている。単電池３は、前記スタックケース２の左壁部６ａと右壁部６ｂの間に収容可能なＸ方向の幅と、Ｙ方向の奥行きと、Ｚ方向の高さとを有している。単電池３は、上面に正と負の電極２１，２２を有している。Ｙ方向に隣接する単電池３の電極２１，２２は図示しないバスバーにより連結される。単電池３は、文字通り単一の電池であってもよいし、Ｘ方向に列設して複数の小電池のユニットで構成されていてもよい。
　スペーサ４は、合成樹脂から成型されている。スペーサ４は、Ｘ方向に延びる上桟２３と下桟２４を有し、これらの上桟２３と下桟２４の間に蛇行部２５が形成されている。蛇行部２５には、上桟２３から下桟２４までＺ方向に延びる第１スリット２６と第１スリットよりも幅の狭い第２スリット２７が形成されている。第１スリット２６は、Ｘ方向の中央部と両端部の３箇所に形成されている。第２スリット２７は、中央の第１スリット２６と図において左側の第１スリット２６の間の４箇所と、中央の第１スリット２６と図において右側の第１スリット２６の間の４箇所と、左側の第１スリット２６と蛇行部２５の左端との間に１箇所と、右側の第１スリット２６と蛇行部２５の右端との間に１箇所とに、合計１０箇所に形成されている。各第１スリット２６の内部には、スリット２６の上縁すなわち上桟２３と下縁すなわち下桟２４とを連結するストレート部（連結部）２８がＺ方向に真直に延びるように形成されている。前記第１スリット２６、第２スリット部２７及びストレート部２８は、Ｚ方向に限らず、後述する冷却流路３１，３２に交差する方向に延びていればよい。
　スペーサ４の大きさは、Ｘ方向の幅が単電池３の幅とほぼ同じかそれよりも小さく、Ｚ方向の高さも、単電池３の高さとほぼ同じかそれよりも大きく或いは小さくなるように、決定されている。スペーサ４のＹ方向の寸法すなわち厚さは、隣接する単電池３間のＹ方向の間隔を決定する。スペーサ４の上桟２３と下桟２４のＺ方向の寸法すなわち高さは、蛇行部２５をできるだけ広くして後述する冷却流路３１，３２を確保するために、出来るだけ小さい方が好ましい。
　スペーサ４の蛇行部２５は、第２スリット２７を挟んで両側、すなわち、後述する冷却流路３１，３２の上流側と下流側にそれぞれ位置する第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂから構成されている。第１スリット２６を挟んで両側には、第２の蛇行部２５ｂがそれぞれ配置されている。
　図４を参照すると、第１の蛇行部２５ａには、第１の突出部４１と第２の突出部４２がＺ方向（後述する冷却流路３１，３２に直角な方向）に連続して交互に繰り返して設けられている。第１の突出部４１はスペーサ４の厚さ方向の中心Ｃに対してＸ方向から見て左側の単電池３に向けて突出している。第１の突出部４１とＸ方向から見て右側の単電池３との隙間が冷却通路３０として機能する。第２の突出部４２はスペーサ４の厚さ方向の中心Ｃに対してＸ方向から見て右側の単電池３に向けて突出している。第２の突出部４２とＸ方向から見て左側の単電池３との隙間が冷却通路３１として機能する。図４に最も明瞭に表れているように、Ｘ方向から見ると、第１の蛇行部２５は第１及び第２の突出部４１，４２が連続して交互に繰り返し設けられていることで、ジグザグ状ないし蛇行した形状を呈している。
　図５を参照すると、第２の蛇行部２５ｂも、第１の蛇行部２５ａと同様に、第１及び第２の突出部４１，４２がＺ方向に連続して交互に繰り返して設けられている。第１の突出部４１とＸ方向から見て右側の単電池３との隙間が冷却流路３２として機能し、第２の突出部４２とＸ方向から見て左側の単電池３との隙間が冷却流路３１として機能する。第２の蛇行部２５ｂは、第１及び第２の突出部４１，４２の配置の位相が第１の蛇行部２５ａと逆（１８０°異なる）に設定されている。つまり、第１の蛇行部２５ａの個々の第１の突出部４１と、第２の蛇行部２５ｂの個々の第２の突出部４２とが、Ｘ方向（冷却通路３０，３１の方向）の同一線上に整列して配置されている。また、第１の蛇行部２５ａの個々の第２の突出部４２と、第２の蛇行部２５ｂの個々の第１の突出部４１とが、Ｘ方向（冷却通路３１，３２の方向）の同一線上に整列して配置されている。
　図４及び図５は、便宜上、単電池３とスペーサ４の間に隙間があるように記載されているが、実際には第１の突出部４１は左側の単電池３に接触し、第２の突出部４２は右側の単電池３に接触している（後述する図７も同様）。
　第１及び第２の突出部４１，４２を連続して交互に設けた第１の蛇行部２５ａ及び第２の蛇行部２５ｂは、片方の面に着目すると以下の形状を有する。以下、第１の蛇行部２５ａを例に説明するが、第２の蛇行部２５ｂについても同様である。
　第１の蛇行部２５ａは、Ｙ方向から見た第１面（図４において左側）に、Ｘ方向に延びる凹部２９と凸部３０がＺ方向に交互に形成され、第１面の裏側の第２面（図４において右側）にも、Ｘ方向に延びる凹部２９と凸部３０がＺ方向に交互に形成されている。第１の蛇行部２５ａは、本実施形態では、平坦な凹部２９と凸部３０が傾斜部２９ａを介して連続している形状であるが、平坦な凹部と凸部が水平部を介して連続している形状であってもよいし、凹部と凸部が波形に連続している形状であってもよい。
　第１面の凹部２９と第２面の凸部３０は、互いに相補する形状であり、すなわち、第１面の凹部２９が第２面の凸部３０を形成している。同様に、第１面の凸部３０と第２面の凹部２９は、互いに相補する形状であり、すなわち、第１面の凸部３０が第２面の凹部２９を形成している。第１面の凹部２９は第１面と対向する単電池３の冷却流路３１を形成し、第１面の凸部３０は第２面と対向する単電池３と接触している。同様に、第２面の凹部２９は第２面と対向する単電池３の冷却流路３２を形成し、第２面の凸部３０は第１面と対向する単電池３と接触している。
　スペーサ４の各凹部２９のＸ方向の両端部に、斜面の面取り３３（図７参照）が形成されている。これにより、冷却媒体の流れの圧損が小さくなり、冷却流路３１，３２における冷却媒体の流れが円滑になる。
　スペーサ４の第１スリット２６のＸ方向の幅Ｗ１は、図３に示すように、スペーサ４の剛性を保つために、出来るだけ小さい方が好ましい。また、第１スリット２６の数は、実施例のように３カ所が好ましいが、それ以上であってもよいし、中央に１カ所、又は両端に２カ所でもよい。
　同様に、スペーサ４の第２スリット２７のＸ方向の幅Ｗ２は、図３に示すように、スペーサ４の剛性を保つために、出来るだけ小さい方が好ましい。また、第２スリット２７の数は、任意であるが、実施例の数には限られない。
　スペーサ４のストレート部２８は、本実施形態では矩形の断面を有しているが、円形の断面、楕円形の断面でもよい。
　スペーサ４のストレート部２８のＸ方向の幅Ｓ（図３参照）は、第１スリット２６の幅Ｗより小さければよく、Ｚ方向の伸びに対する引張強度と、全体の剛性を考慮して決定すればよい。ストレート部２８のＹ方向の肉厚Ｔは、図７（ａ）に示すように、冷却流路３１，３２の流路抵抗を小さくするために、好ましくは凹部２９の深さよりも小さく、さらに好ましくは、蛇行部２５のＹ方向の肉厚と同じかそれよりも薄いことが好ましい。
　スペーサ４のストレート部２８は、スペーサ４のＹ方向の寸法すなわち肉厚の中央部に位置することが好ましい。
　スペーサ４のストレート部２８の冷却流路３１，３２の上流側端部または下流側端部の少なくともいずれか一方は、角部が丸みの面取り３４が形成されている。これにより、冷却媒体の流れの圧損が小さくなり、冷却流路３１，３２における冷却媒体の流れが円滑になる。
　図４及び図５を参照すると、スペーサ４の厚さｔ１は冷却流路３１，３２の深さｄとスペーサ４の肉厚ｔｈの和に相当する。つまり、第１及び第２の突出部４１，４２を冷却流路３１，３２に直角な方向に連続して交互に繰り返して設けた蛇行部２５を採用することで、単電池３との間に冷却流路３１，３２として機能する上で必要な断面積の隙間を確保しつつ、スペーサ４を薄型化できる。
　次に、以上の構成からなる組電池１の特にスペーサ４の作用について説明する。
　図６に示すように、スタックケース２の左壁部６ａの第１冷媒通路１１に導入された冷媒は、それぞれ内壁９の第１開口部１３からスペーサ４の第１面と第２面の凹部２９に流入する。
　第１開口部１３からスペーサ４の第１面の最初の第１の蛇行部２５ａの凹部２９（第１の蛇行部２５ａの第２の突出部４２と左側の単電池３との間の隙間）に流入した冷媒は、当該凹部２９が形成する冷却流路３１に沿ってＸ方向に流れ、第１面と対向する単電池３（左側の単電池３）を冷却する。第１の蛇行部２５ａの凹部２９を離れた冷媒は、第２スリット２７を介して第２の蛇行部２５ｂの凹部２９（第２の蛇行部２５ｂの第１の突出部４１と右側の単電池３との間の隙間）に流入する。第２の蛇行部２５ｂの凹部２９に流入した冷媒は、当該凹部２９が形成する冷却流路３２に沿ってＸ方向に流れ、第２面と対向する単電池３（右側の単電池３）を冷却する。第２の蛇行部２５ｂの凹部２９を離れた冷媒は、第１スリット２６を介して次の第２の蛇行部２５ｂの第２面の凹部２９に流入した後、再び第２スリット２７を介して次の第１の蛇行部２５ａの第１面の凹部２９に流入し、同様の流れを繰り返す。
　同様に、第１開口部１３からスペーサ４の第２面の最初の第１の蛇行部２５ａの凹部２９（第１の蛇行部２５ａの第１の突出部４１と右側の単電池３との間の隙間）に流入した冷媒は、当該凹部２９が形成する冷却流路３２に沿ってＸ方向に流れ、第２面と対向する単電池３を冷却する。第１の蛇行部２５ａの凹部２９を離れた冷媒は、第２スリット２７を介して第２の蛇行部２５ｂの凹部２９（第２の蛇行部２５ｂの第２の突出部４２と左側の単電池３との間の隙間）に流入する。第２の蛇行部２５ｂの凹部２９に流入した冷媒は、当該凹部２９が形成する冷却流路３２に沿ってＸ方向に流れ、第１面と対向する単電池３を冷却する。第２の蛇行部２５ｂの凹部２９を離れた冷媒は、第１スリット２６を介して次の第２の蛇行部２５ｂの第１面の凹部２９に流入した後、再び第２スリット２７を介して次の第１の蛇行部２５ａの第２面の凹部２９に流入し、同様の流れを繰り返す。
　このようにして、冷却媒体はＸ方向に流れる間に、第１の蛇行部２５ａの冷却流路３１と第２の蛇行部２５ｂの冷却流路３２を交互に流れ、スペーサ４の第１面と第２面とに対向する単電池３に交互に接触する。言い換えれば、隣接して配置された２つの単電池３に同じ冷却媒体の流れが接触する。このため、これら隣接する２つの単電池３間で冷却媒体による冷却効率を均一化でき、単電池３間の温度差を小さくできる。特に、隣接する２つの単電池３の発熱量が異なる場合であっても、単電池３間での冷却効率の均一化により、両方の単電池３を効率よく冷却できる。
　冷却流路３１，３２を流れる冷却媒体は、隣接して配置された２つの単電池３に交互に接触する。つまり、冷却媒体は、実質的に直線状の経路で冷却流路を流れるのではなく、一方の単電池３に接触ないし衝突することで他方の単電池３へ向きを変えて流れ、また、他方の単電池３に接触ないし衝突することで一方の単電池３に向けて向きを変えて流れる。言い換えれば、冷却媒体は隣接する２つの単電池３との接触ないし衝突を繰り返しつつ、蛇行した経路で冷却流路を流れる。そのため、図７（ａ），（ｂ）に概念的に示すように、冷却流路中の冷却媒体の流れは、層流又はそれに近い態様ではなく、乱流又はそれに近い態様である。乱流状態で冷却流路３１，３２を流れる冷却媒体により、単電池３を効率的に冷却できる。
　蛇行部２５は、第１及び第２突出部４１，４２の配置の位相が互いに逆である第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂを、冷却流路３１，３２の方向に交互に繰り返して配置した構成である。そのため、冷却流路３１，３２を流れる冷却媒体は、一方の単電池３への接触ないし衝突と、他方の単電池３への接触ないし衝突とを交互に繰り返す。単電池３への接触ないし衝突の度に冷却流路３１，３２を流れる冷却媒体の乱流化が促進され、冷却媒体による単電池３の冷却効率が向上する。
　前述のように第２スリット２７の両側に第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂが配置されている。第１の蛇行部２５ａにより形成された冷却流路３１，３２から第２スリット２７に流入した冷却媒体はＺ方向（冷却流路３１，３２の直交する方向）に撹拌され、撹拌後の冷媒が第２の蛇行部２５ｂにより形成された冷却流路３１，３２に流入する。この撹拌により、冷却媒体の乱流化が促進され、単電池３の冷却効率がさらに向上する。
　図７（ａ），（ｂ）に概念的に示すように、凹部２９を流出した冷媒の流れがストレート部２８に流入する際に隣接する単電池３の一方の側と他方の側に分流され、ストレート部２８から流出する際に合流する。そのため、凹部２９の底側を流れていた冷媒と凹部２９の開口側の単電池３に近接して流れていた冷却媒体の流れの入れ替えが生じ、これによっても冷却効率が向上する。
　スペーサ４の第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂの冷却流路３１，３２を交互に通過した冷媒は、スタックケース２の右壁部６ｂの第２開口部１４を通って、第２冷媒通路１４に流出する。
　ストレート部２８を設けることで、蛇行部２５のＺ方向の剛性が補強されている。充放電の繰り返しにより、単電池３が膨張すると、隣接する単電池３，３はスペーサ４を押圧する。これにより、スペーサ４の第１及び第２の蛇行部２５ａ，２５ｂは押し潰されてＺ方向に伸びようとするが、ストレート部２８が突っ張ってこれを防止する。スペーサ４の蛇行部２５の伸びが防止されるため、隣接する単電池３の間の間隔が一定に保たれ、隣接する組電池３間の距離が狭まることがなくなり、冷却効率を維持することができる。
　前記実施形態は、種々変更することができる。
　例えば、前記実施形態では、第１スリット２６とストレート部２８を設けたが、ストレート部２８を無くし、第１スリット２６を第２スリット２７と同じ形とし、図８に示すように、全て同じスリット２７を形成してもよい。
　前記実施形態では、第１スリット２６と第２スリット２７を形成してこれらのスリット２６，２７を介して第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂをＸ方向に隣接させたが、図９，１０に示すように、スリットを設けないで第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂを隣接させてもよい。
　図９は、図２と同様に、凹部２９と凸部３０が傾斜部２９ａを介してＺ方向に連続し、傾斜部２９ａを介して隣接する第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂがＸ方向に連結されている。
　また、図１０は、凹部２９と凸部３０が水平部２９ｂを介してＺ方向に連続し、水平部２９ｂを介して隣接する第１の蛇行部２５ａと第２の蛇行部２５ｂがＸ方向に連結されている。いずれの実施形態も、スリットがないだけ、スペーサ４の剛性が高まるとともに、冷却流路３１，３２を流れる冷媒の流動抵抗が少なくなるという利点がある。
　実施形態では、スペーサ４の各蛇行部２５の突出部４１，４２は、それぞれ単電池３に直接的に当接ないし接触している。しかし、スペーサ４とその両側に配置された単電池３の間に介在物を配置し、この介在物が突出部４１，４２と単電池３との間に位置してもよい。つまり、突出部４１，４２は介在物を介して単電池と間接的に当接ないし接触してもよい。このような介在物は例えば絶縁性を有するシート材があるが、これに限定されるものではない。
　　１　組電池
　　２　単電池
　　４　スペーサ
　２５ａ　第１蛇行部
　２５ｂ　第２蛇行部
　２７　第２スリット
　２９　凹部
　３０　凸部
　３１　冷却流路
　３２　冷却流路
　３３　面取り

Claims (9)

  1. 　互いに隣接して配置された第１及び第２の単電池と、
    　前記第１及び第２の単電池の間に配置された、冷却媒体を通過させる冷却流路を設けるためのスペーサと
    　を備え、
    　前記スペーサは、
    　厚さ方向の中心から前記第１の単電池に向けて突出して前記第２の単電池との間に前記冷却流路として機能する隙間を形成する第１の突出部と、前記厚さ方向の中心から前記第２の単電池に向けて突出して前記第１の単電池との間に前記冷却流路として機能する隙間を形成する第２の突出部とを、前記冷却流路と交差する方向に交互に繰り返して設けた第１の蛇行部と、
    　前記第１の蛇行部に対して前記冷却流路の方向に隣接して配置され、前記第１及び第２の突出部を前記第１の蛇行部とは異なる位相で前記冷却流路と交差する方向に交互に繰り返して設けた第２の蛇行部と
    　を備えることを特徴とする組電池。
  2. 　前記第１の突出部は前記第１の単電池に当接し、前記第２の突出部は前記第２の単電池に当接していることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
  3. 　前記第１の蛇行部の個々の前記第１の突出部と、前記第２の蛇行部の個々の前記第２の突出部とが、前記冷却流路の方向に整列され、
    　前記第１の蛇行部の個々の前記第２の突出部と、前記第２の蛇行部の前記第１の突出部とが、前記冷却流路の方向に整列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の組電池。
  4. 　前記第１及び第２の蛇行部が前記冷却流路の方向に交互に繰り返して配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の組電池。
  5. 　前記スペーサに、前記冷却流路に交差する方向に延びるスリットを形成し、
    　前記第１の蛇行部と前記第２の蛇行部を前記スリットの前記冷却流路の上流側と下流側に形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の組電池。
  6. 　前記スペーサは、前記冷却流路に交差する方向に延びる連結部をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の組電池。
  7. 　前記スペーサは、前記第１及び第２の蛇行部の前記冷却流路に交差する方向の一端に第１桟部、他端に第２桟部をさらに備え、
    　前記連結部は前記第１桟部と前記第２桟部を連結することを特徴とする請求項６に記載の組電池。
  8. 　前記第１及び第２の突出部の前記冷却流路の上流側端部は、角部が面取りされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の組電池。
  9. 　前記第１及び第２の突出部の前記冷却流路の下流側端部は、角部が面取りされていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の組電池。
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