特許 5920348 組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5920348

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6566 20140101AFI20160428BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20160428BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20160428BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20160428BHJP

   H01M 10/6557 20140101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/6566

   H01M2/10 E

   H01M10/613

   H01M10/647

   H01M10/6557

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-520620(P2013-520620)

(86)(22)【出願日】2012年6月18日

(86)【国際出願番号】JP2012065491

(87)【国際公開番号】WO2012173270

(87)【国際公開日】20121220

【審査請求日】2015年5月15日

(31)【優先権主張番号】特願2011-135428(P2011-135428)

(32)【優先日】2011年6月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】増田 喜弘

【審査官】 杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−９００５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８３９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−４７４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−７３４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４０８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８６６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５１５１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１９１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 発明協会公開技報公技番号２００８−５０２３３７

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００６−０７３４６１号公報（段落0025-0027，図２）

【特許文献2】特開２００４−０３１３６４号公報（段落0056，図５）

【特許文献3】特開２００４−０４７４２６号公報（段落0035-0041，図７）

【特許文献4】特開２０１０−１４０８０２号公報（段落0028-0029，図２）

【特許文献5】特開２０１０−１８６６８１号公報（段落0017-0018，図２）

【特許文献6】特開２０１０−０１５９４９号公報（段落0022）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

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。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【発明の効果】

【0026】

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。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る組電池の斜視図。

【図2】図１の組電池のスペーサの斜視図。

【図3】図１の組電池のスペーサの正面図。

【図4】図２のスペーサのIV−IV線断面図。

【図5】図２のスペーサのV−V線断面図。

【図6】図１の組電池の冷却媒体の流れを示す斜視図。

【図7】（ａ）は図２のスペーサのVIIａ−VIIａ線断面図、（ｂ）はVIIｂ−VIIｂ線断面図。

【図8】（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。

【図9】（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。

【図10】（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。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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）。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

前記実施形態は、種々変更することができる。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】