冷却装置
【課題】蓄電池２の周囲に最適な通気路を形成することにより、少ない排気ファン５で多数の蓄電池２を効果的に冷却することができる蓄電池の冷却装置を提供する。
【解決手段】多数の蓄電池２を支持した蓄電池支持材３を上下に３段配置し、各蓄電池支持材３の下方に吸気口１ａに繋がる吸気誘導ダクト７を設けると共に、各吸気誘導ダクト７内の前後に前方ほど開口率の大きい３枚の誘導羽根８を配置し、各蓄電池支持材３の上方から排気口１ｂに至る排気誘導ダクト９を設け、この排気口１ｂに排気ファン５を配置した構成とする。
【解決手段】多数の蓄電池２を支持した蓄電池支持材３を上下に３段配置し、各蓄電池支持材３の下方に吸気口１ａに繋がる吸気誘導ダクト７を設けると共に、各吸気誘導ダクト７内の前後に前方ほど開口率の大きい３枚の誘導羽根８を配置し、各蓄電池支持材３の上方から排気口１ｂに至る排気誘導ダクト９を設け、この排気口１ｂに排気ファン５を配置した構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配電盤の内部に収納した多数の蓄電池等を冷却するための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば配電盤には、無停電電源装置等として用いるために、多数の蓄電池を内部に収納する場合がある。また、この蓄電池として、容量密度が高く大電流充放電特性を有する非水電解質二次電池を用いる場合もある。ただし、これらの多数の蓄電池は、充放電時に大量の熱を放出するので、この熱を外部に排出して蓄電池を冷却する必要があり、特に大電流充放電特性を有する非水電解質二次電池を用いる場合には、この蓄電池の放熱量が大きいので、冷却を効果的に行わなければならない。また、高性能な電子演算処理装置等も、同様に効果的な冷却が求められる。
【０００３】
図５に屋外に設置する配電盤１の内部に収納した多数の蓄電池２の従来の冷却装置の一例を示す。蓄電池２は、非水電解質二次電池を用いた場合を示す。この蓄電池２は、図示しない枠体によって前後に複数個（図５では６個）、左右に複数列、間隔をあけて蓄電池支持材３に支持されている。配電盤１の内部には、このような蓄電池支持材３が上下に複数段（図５では３段）間隔をあけて配置されている。また、各段の蓄電池支持材３の下方には、当該蓄電池支持材３との間に十分な隙間をあけると共に、下段に別の蓄電池支持材３がある場合には、この下段の蓄電池支持材３の上方にも十分な間隔をあけて、遮蔽板４が配置されている。
【０００４】
上記配電盤１には、前方の前面板における内部の各蓄電池支持材３の下方部分にそれぞれ吸気口１ａが形成されると共に、上方の天井板における後方部分に排気口１ｂが形成されている。また、この排気口１ｂには、排気ファン５が取り付けられて、配電盤１の内部の空気を外部に排出するようになっている。
【０００５】
上記各段の蓄電池支持材３の下には、多数の小型の送風ファン６が取り付けられている。これらの送風ファン６は、蓄電池支持材３における各列の蓄電池２の間の隙間の下方にそれぞれ配置され、蓄電池支持材３とその下方の遮蔽板４との間の空気を、この蓄電池支持材３に支持された蓄電池２の間を通して上方に送るようになっている。
【０００６】
従って、従来の蓄電池２の冷却装置は、排気ファン５と送風ファン６を作動させることにより、外部の空気を配電盤１の各吸気口１ａから内部の各蓄電池支持材３とその下方の遮蔽板４との間に取り込み（矢印Ａ）、この各蓄電池支持材３とその下方の遮蔽板４との間の空気を各蓄電池２の間を通して蓄電池支持材３の上方に送り（矢印Ｂ）、これら各蓄電池支持材３の上方の空気を配電盤１の内部後方から上方の排気口１ｂを通じて外部に排出することができる（矢印Ｃ）。そして、このときの各蓄電池支持材３の蓄電池２の間の隙間を流れる冷却風によって、各蓄電池２を冷却することになる。
【０００７】
ここで、排気ファン５や送風ファン６は、モータで送風扇を回転させる可動部を有する機器であるため、可動部を持たない機器に比べて故障がある程度多くなり寿命も比較的短くなる。ところが、従来の冷却装置では、送風ファン６が各蓄電池支持材３に蓄電池２の個数に応じて極めて多数取り付けられるので、個々の送風ファン６の故障率はそれほど高くなくても、冷却装置全体の故障率は非常に高くなり、保守作業を頻繁に行う必要があるという問題があった。また、このように極めて多数の送風ファン６が用いられると、これらの送風ファン６の寿命が尽きる前の交換作業を行う際に、作業の手間が非常に大きくなり、保守作業が面倒になるという問題もあった。
【０００８】
なお、従来、各蓄電池支持材３の下に多数の送風ファン６を取り付けていたのは、排気ファン５だけを用いたのでは、配電盤１の内部における吸気口１ａから排気口１ｂに至る流体抵抗の最も小さい最短経路（例えば破線矢印Ｄ）を空気が流れるので、各蓄電池支持材３に十分な冷却風が流れずに蓄電池２の冷却が不十分になったり、この蓄電池支持材３の一部にのみ冷却風が流れて蓄電池２の温度にばらつきが生じることを防ぐためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、蓄電池等の被冷却物の周囲に最適な通気路を形成することにより、少ない送風機で複数の被冷却物を効果的に冷却することができる冷却装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の冷却装置は、被冷却物を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持し得る被冷却物支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、少なくとも１段の前記被冷却物支持材に、この被冷却物支持材の前方に開口された吸気口からこの被冷却物支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、前記吸気誘導ダクト内に、当該被冷却物支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔をあけて２枚以上配置し、前記被冷却物支持材の上方の空間からこの被冷却物支持材の後方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれか一方に送風機を配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の冷却装置は、蓄電池を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持した蓄電池支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、少なくとも１段の前記蓄電池支持材に、当該蓄電池支持材の下方の空間を囲んで、この蓄電池支持材の前方下方に開口された吸気口からこの蓄電池支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、前記吸気誘導ダクト内に、当該蓄電池支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔を開けて２枚以上配置し、前記蓄電池支持材の上方の空間を囲み、この蓄電池支持材の上方の空間から最上段の蓄電池支持材の後方上方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれかに送風機を配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の冷却装置は、前記各誘導羽根が３枚以上配置され、これらの各誘導羽根が、当該被冷却物支持材の下から同じ長さで下方に向けて突出する板材であって、最後方の板材には通気孔が開口されず、他の板材には前方ほど開口率の大きい通気孔が開口されることにより、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積を小さくしたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の冷却装置は、前記３枚以上の誘導羽根が、上下の長さが同じで、最後方のものを除き、前方ほど左右の幅が広い矩形の通気孔が同数ずつ開口されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の冷却装置は、前記被冷却物支持材に、左右の側方又は後方に開口された補助吸気口から当該被冷却物支持材の吸気誘導ダクト内の前方部に通じる通気路を形成する吸気導入パイプを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、送風機を作動させることにより、各被冷却物支持材の前方の吸気口から吸気誘導ダクトに導入した空気が当該被冷却物支持材を下方から上方に通り抜け、排気誘導ダクトを介して被冷却物支持材の後方の排気口から排出されるので、複数の被冷却物を支持する各被冷却物支持材に確実に冷却風を通すことができる。しかも、各吸気誘導ダクトには、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さい誘導羽根が前後に２枚以上配置されるので、この吸気誘導ダクトを前方から後方に向かって流れる冷却風を前方の誘導羽根から順に適宜量ずつ上方に誘導し、当該被冷却物支持材に支持された前後の複数の被冷却物の各隙間に（場合によっては両端の被冷却物の外側の空間にも）適度に分散させることができる。従って、数の少ない送風機を作動させるだけで、各被冷却物支持材の各被冷却物の周囲に確実に冷却風を流して効果的に冷却することができるので、故障や寿命による交換の保守作業の対象となる送風機の数を大幅に削減することができる。特に、吸気口や排気口に設けた送風機のみで十分な冷却効果が得られので、保守作業もこの送風機に対して行えば良く、作業の手間が軽減できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、送風機を作動させることにより、蓄電池支持材の前方下方の吸気口から吸気誘導ダクトに導入した空気が当該蓄電池支持材を下方から上方に通り抜け、排気誘導ダクトを介して最上段の蓄電池支持材の後方上方の排気口から排出されるので、複数の蓄電池を支持する各蓄電池支持材に確実に冷却風を通すことができる。しかも、各吸気誘導ダクトには、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さい誘導羽根が前後に２枚以上配置されるので、この吸気誘導ダクトを前方から後方に向かって流れる冷却風を前方の誘導羽根から順に適宜量ずつ上方に誘導し、当該蓄電池支持材に支持された前後の複数の蓄電池の各隙間に（場合によっては両端の蓄電池の外側の空間にも）適度に分散させることができる。従って、数の少ない送風機を作動させるだけで、各蓄電池支持材の各蓄電池の周囲に確実に冷却風を流して効果的に冷却することができるので、故障や寿命による交換の保守作業の対象となる送風機の数を大幅に削減することができる。特に、吸気口や排気口に設けた送風機のみで十分な冷却効果が得られので、保守作業もこの送風機に対して行えば良く、作業の手間が軽減できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、板材からなる誘導羽根に開口された通気孔の開口率が前方ほど大きくなるので、吸気誘導ダクトを前方から後方に向かって流れる冷却風を前方の誘導羽根から順に最適な量ずつ上方の被冷却物支持材に誘導することが容易に可能になる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、誘導羽根の通気孔を矩形とし前方ほど幅を広くしているので、この通気孔の開口率を容易に最適に定めることができる。
【００１９】
なお、前記各誘導羽根は、下方を斜め前方に向けて水平面に対し５３°傾斜させて突出していることが好ましい。このようにすれば、誘導羽根の傾斜角度が最適化されることにより、吸気誘導ダクトを流れる冷却風を効果的に上方に誘導することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、前方の吸気口からだけでなく、側方や後方の補助吸気口から吸気導入パイプを介して吸気誘導ダクトに空気を導入することができるので、被冷却物支持材に通す冷却風を増量してより効果的に冷却することができる。
【００２１】
なお、前記蓄電池は、非水電解質二次電池である場合に最も効果的である。他の電池に比べ、非水電解質二次電池は、充放電の際の発熱量が大きいからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、これらの図においても、図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２３】
本実施形態は、図１に示すように、屋外に設置する配電盤１の内部に収納した多数の蓄電池２を冷却するための蓄電池の冷却装置について説明する。また、蓄電池２は、非水電解質二次電池を用いた場合を示す。
【００２４】
配電盤１は、図２に示すように、蓄電池２や配電用の各種機器を金属板からなる矩形の箱体によって囲んだものである。この配電盤１は、前方の前面板が左右２枚の開き戸になっていて、これら左右２枚の前面板の上下３段にそれぞれ吸気口１ａが形成されている。また、後方の背面板にも、上下３段に左右２箇所ずつ補助吸気口１ｃが形成されている。さらに、上方の天井板の後方部分の左右２箇所には、排気口１ｂが形成されている。これらの吸気口１ａと補助吸気口１ｃには、開口率１０％の網状の通気ギャラリや風雨を避けるための図示しないフードが取り付けられ、排気口１ｂには、図示しないフードが取り付けられる。
【００２５】
上記配電盤１の天井板における左右の排気口１ｂには、図１に示すように、それぞれ排気ファン５が取り付けられている。排気ファン５は、モータで送風扇を回転させることにより、配電盤１の内部の空気を排気口１ｂを通して外部に排出する送風機であり、これによって吸気口１ａや補助吸気口１ｃから配電盤１の内部に導入した空気を再び外部に排出することができる。
【００２６】
上記配電盤１の内部には、多数の蓄電池２が上下３段の蓄電池支持材３に支持されて収納されている。各段の蓄電池支持材３は、図２に示すように、前後に間隔をあけて並んだ６個の蓄電池２の列を左右に間隔をあけて５列配置して支持したものである。各列の６個の蓄電池２は、図３に示すように、樹脂製の一対のホルダ３ａに挟持されて前後に間隔をあけて配置される。また、６個の蓄電池２を挟持する６対のホルダ３ａには、スペーサ３ｂを介して４本の金属シャフト３ｃ（図では２本のみが見える）が貫通され、これらの金属シャフト３ｃの前後の両端部がそれぞれ蓄電池支持板３ｄに固着されている。そして、このようにして各列ごとに支持固定された６個の蓄電池２を左右に間隔をあけて５列配置固定することにより各段の蓄電池支持材３が構成される。
【００２７】
上記蓄電池支持材３は、図１及び図２に示すように、配電盤１の内部に上下に間隔をあけて３段に配置固定されている。また、これら３段の蓄電池支持材３の前方と配電盤１の前面板との間には少し間隔があき、これら３段の蓄電池支持材３の後方と配電盤１の背面板との間には十分な間隔があいている。そして、各段の蓄電池支持材３の前方下方には、それぞれ配電盤１の前面板の左右一対の吸気口１ａが開口するようになっている。
【００２８】
上記各段の蓄電池支持材３の下方には、図１に示すように、この下方の空間を囲むような吸気誘導ダクト７がそれぞれ設けられている。吸気誘導ダクト７は、蓄電池支持材３の下方の空間を金属板で囲んだものであり、当該蓄電池支持材３の下方に十分な間隔をあけると共に、下段に別の蓄電池支持材３がある場合には、この下段の蓄電池支持材３の上方にも十分な間隔をあけて配置した底板と、この底板と上方の蓄電池支持材３との間の左右の端と後方の端を塞ぐ側板とからなり、底板は前方ほど下方に少し傾斜している。また、この吸気誘導ダクト７の前方の開口部は、前方下方に引き出されて対応する左右一対の吸気口１ａに繋がっている。なお、吸気誘導ダクト７の側板は、配電盤１の左右の側面板で兼用させてもよい。
【００２９】
上記各吸気誘導ダクト７内には、当該蓄電池支持材３の下から下方に向けて３枚の誘導羽根８が突出している。各誘導羽根８は、吸気誘導ダクト７の左右の幅（本実施形態の場合には１２００ｍｍ程度）をほぼ塞ぐような幅広の金属板であり、上端を蓄電池支持材３の下に固定すると共に、下方を斜め前方に向けて水平面に対し５３°の角度で傾斜させて取り付けられている。また、各誘導羽根８の下方への突出長さは、３枚とも同一であり、吸気誘導ダクト７の底板よりもある程度上方の位置まで突出するようになっている。
【００３０】
これら３枚の誘導羽根８は、蓄電池支持材３の下方で前後に間隔をあけて配置されている。即ち、本実施形態の場合には、蓄電池支持材３における最前列と２番目の蓄電池２の間の下方に前方の誘導羽根８を配置すると共に、３番目と４番目の蓄電池２の間の下方に中央の誘導羽根８を配置し、５番目と最後尾の蓄電池２の間の下方に後方の誘導羽根８を配置している。
【００３１】
また、図４に示すように、前方の誘導羽根８には、幅の広い（本実施形態の場合は６０ｍｍ）矩形の通気孔８ａが等間隔で多数開口され、中央の誘導羽根８には、幅の狭い（本実施形態の場合は３０ｍｍ）矩形の通気孔８ａが等間隔で同数開口されている。ただし、後方の誘導羽根８には、通気孔８ａは開口されていない。従って、これら３枚の誘導羽根８は、通気孔８ａが全く開口していなかったとすると、吸気誘導ダクト７内の通気路の前後方向の遮断面積は同じであるが、実際には通気孔８ａを開口面積が前方の誘導羽根８ほど大きくなるように開口しているので、吸気誘導ダクト７内の通気路の前後方向の遮断面積は前方ほど小さくなる。
【００３２】
上記配電盤１の内部には、図１に示すように、排気誘導ダクト９が設けられている。排気誘導ダクト９は、各段の蓄電池支持材３の上方の空間と、これらの空間から後方上方の排気口１ｂに至る通気路の空間を金属板で囲んだものである。即ち、この排気誘導ダクト９は、各段の蓄電池支持材３の上方に十分な間隔をあけて配置した天井板を有する。ただし、当該蓄電池支持材３の上段に別の蓄電池支持材３がある場合には、図１に示したように、この上段の蓄電池支持材３の吸気誘導ダクト７の底板を天井板と兼用することができる。また、この排気誘導ダクト９は、この天井板と下方の蓄電池支持材３との間の左右の端と前方の端を塞ぐ側板を有する。そして、このように天井板と側板で囲まれた各段の蓄電池支持材３の上方の空間の後方の開口部は、共通の上向きのダクト部分に合流することにより、後方上方の排気口１ｂに繋がるように引き出されている。なお、排気誘導ダクト９の側板も、配電盤１の左右の側面板で兼用させてもよい。
【００３３】
上記配電盤１の内部には、各段の蓄電池支持材３ごとに吸気導入パイプ１０が設けられている。吸気導入パイプ１０は、配電盤１の背面板に開口された当該段の補助吸気口１ｃから当該段の蓄電池支持材３の吸気誘導ダクト７内の前方部に通じる通気路を形成した円筒状のパイプであり、後方の補助吸気口１ｃから配電盤１の内部の左右の端部を通して前方に引き出すように敷設されている。なお、本実施形態では、これら各段の吸気導入パイプ１０が補助吸気口１ｃから吸気誘導ダクト７内の前方部にできるだけ短い距離で達するように敷設したが、例えば全ての段の吸気導入パイプ１０を一旦配電盤１の下部を通して、補助吸気口１ｃと吸気誘導ダクト７内の前方部との間を繋ぐようにしても、十分な効果を得ることができる。
【００３４】
上記構成の冷却装置によれば、配電盤１の内部に、各段の吸気口１ａから吸気誘導ダクト７を介して蓄電池支持材３を上下に通り抜け、排気誘導ダクト９を介し排気口１ｂに至る水平乃至上向きの通気路が形成される。このため、各蓄電池支持材３の蓄電池２が放熱すれば、自然対流によっても、吸気口１ａから排気口１ｂに至る空気の流れが生じ得る。そして、排気ファン５を作動させれば、配電盤１の前方の吸気口１ａから吸気誘導ダクト７に外部の空気が導入され（矢印Ｅ）、この空気が冷却風として蓄電池支持材３を上下に通り抜け、排気誘導ダクト９を介し排気口１ｂから排出される（矢印Ｆ）ので、多数の蓄電池２を支持する各蓄電池支持材３に確実に冷却風を通すことができる。
【００３５】
また、この際、各段の吸気誘導ダクト７の前方部には、配電盤１の後方の補助吸気口１ｃからも吸気導入パイプ１０を介して外部の空気が導入されるので（矢印Ｇ）、この吸気誘導ダクト７に導入される空気量を増加することができ、各蓄電池支持材３に通す冷却風も増量することができる。
【００３６】
しかも、各吸気誘導ダクト７には、金属板からなる誘導羽根８が５３°の角度で傾斜させて取り付けられているので、吸気誘導ダクト７の前方から後方に向けて流れる冷却風の一部を上向きに誘導し円滑に蓄電池支持材３を上下に通り抜けるようにすることができる。また、３枚の誘導羽根８は、前方ほど開口率の大きい通気孔８ａが開口するので、吸気誘導ダクト７を流れる冷却風を前方の誘導羽根８から順に最適量ずつ上方に誘導し、当該蓄電池支持材３に支持された前後６個の蓄電池２の各隙間に均等に分散させることができる。従って、これらの誘導羽根８を用いることにより、各蓄電池支持材３の全ての蓄電池２を円滑かつ均等に冷却することができるようになる。
【００３７】
この結果、本実施形態の冷却装置は、配電盤１の天井板の左右の排気口１ｂに取り付けた２台の排気ファン５を作動させるだけで、各蓄電池支持材３の各蓄電池２の周囲に確実、かつ、均等に冷却風を流して効果的に冷却することができるので、蓄電池支持材３に多数の送風ファンを用いる必要がなくなり、配電盤１の保守作業を大幅に軽減することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、各蓄電池支持材３の蓄電池２の配置を前後に６個、左右に５列としたが、この蓄電池２の前後左右の配置数は、少なくとも前後に２個以上並んでいれば誘導羽根８による効果が得られるので、任意である。また、上記実施形態では、前後に並ぶ蓄電池２をホルダ３ａや金属シャフト３ｃ等で支持する場合を示したが、この蓄電池２の支持手段も任意である。例えば、左右に並ぶ蓄電池２をホルダや左右方向の金属シャフト等で支持するようにしてもよいし、前後左右に並ぶ蓄電池２を棚板の上に載置して支持してもよい。ただし、棚板の場合には、上下の通気が可能なように、パンチングボードやメッシュ板を用いたり、そうでなければ蓄電池２を載置した間に通気孔を形成したりする必要がある。さらに、上記実施形態では、蓄電池支持材３を３段配置する場合を示したが、この蓄電池支持材３の段数も任意である。
【００３９】
また、上記実施形態では、吸気誘導ダクト７を各蓄電池支持材３に設けた場合を示したが、この吸気誘導ダクト７は、少なくとも１段の蓄電池支持材３に設けられていればよい。
【００４０】
また、上記実施形態の吸気誘導ダクト７や排気誘導ダクト９は、金属板で囲んだものである必要はなく、任意の材質の任意の部材で囲んだものであってもよい。さらに、底板又は天井板と側板により通気路の縦断面が矩形となるように囲む必要もなく、この通気路の形状も任意である。さらに、蓄電池支持材３の下方や上方等に通気路が形成されればよいので、配電盤１の側板や他の機器のケースの一部等を利用して囲んだものであってもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、金属板からなる誘導羽根８を５３°の角度で傾斜させたが、吸気誘導ダクト７を流れる冷却風を上向きに誘導するためには、誘導羽根８の下方が斜め前方に傾斜している方が好ましいものの、この傾斜角度は必ずしも５３°には限定されず、９０°の垂直であってもよい。しかも、この誘導羽根８によって上方の蓄電池支持材３に冷却風を最適量誘導するためには、下方が斜め後方の逆方向に傾斜していてもよい場合もあり得る。さらに、この誘導羽根８は、金属板に限定されることもなく、他の材質を用いたり、板材以外のものを用いることもできる。
【００４２】
また、上記実施形態では、前方と中央の誘導羽根８に、前方ほど幅の広い矩形の通気孔８ａを同数開口する場合を示したが、前方ほど開口率の大きい通気孔８ａであれば形状や開口箇所数は任意である。例えば、各誘導羽根８には同じ大きさの円形の通気孔８ａを開口し、前方ほどこの通気孔８ａの開口箇所数を増やすようにしてもよい。さらに、後方の誘導羽根８にも、開口率が最小の通気孔８ａを開口することができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、各吸気誘導ダクト７に３枚の誘導羽根８を取り付ける場合を示したが、２枚以上であれば、この誘導羽根８の枚数は任意である。さらに、これらの誘導羽根８は、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さければよいので、通気孔８ａを開口する代わりに、又は、通気孔８ａを開口すると共に、各誘導羽根８の上下の長さを前方ほど短くしたり、各誘導羽根８の傾斜角度を変えて下方への突出長さを前方ほど短くすることもできる。さらに、例えば各誘導羽根８を櫛歯状として、各歯の左右の幅や歯の間隔を変えるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態の吸気口１ａが前方の前面板における内部の蓄電池支持材３の下方部分に開口される場合は、冷却効率に優れた通気路となって好ましいが、この蓄電池支持材３の前方であれば、必ずしも前面板に形成されたものでなくてもよく、この蓄電池支持材３より下方の開口に限定されるものでもない。さらに、上記実施形態の排気口１ｂが上方の天井板の後方部分に開口される場合も、冷却効率に優れた通気路となって好ましいが、蓄電池支持材３の後方であれば、必ずしも天井板の後方部分に形成されたものでなくてもよく、この蓄電池支持材３より上方の開口に限定されるものでもない。
【００４５】
また、上記実施形態では、吸気口１ａや補助吸気口１ｃに網状の通気ギャラリを用いる場合を示したが、この通気ギャラリの構成は任意であり、防塵フィルタ等が配置されたものであってもよい。さらに、これらの吸気口１ａや補助吸気口１ｃは、防虫や防塵等の必要がなければ、通気ギャラリを設ける必要もなく、単なる開口部だけであってもよい。さらに、風雨等の侵入の心配がなければフードは不要である。さらに、排気口１ｂにも、通気ギャラリを取り付けることができ、風雨等の侵入の心配がなければフードは不要である。
【００４６】
また、上記実施形態では、円筒状の吸気導入パイプ１０を用いる場合を示したが、この形状は任意であり、例えば角ダクト状であってもよい。さらに、この吸気導入パイプ１０が外部の空気を導入する補助吸気口１ｃの配置位置も、配電盤１の背面板に限らず、左右の側面板等に配置することもできる。さらに、吸気口１ａから外部の空気を吸気誘導ダクト７に導入するだけで十分な場合には、この吸気導入パイプ１０を設ける必要もない。
【００４７】
また、上記実施形態で、排気口１ｂに排気ファン５を配置したが、この排気ファン５は、排気口１ｂの開口部の内側だけでなく、直ぐ外側であってもよい。例えば排気口１ｂに通気ギャラリを用いる場合、通常排気ファン５は通気ギャラリの内側に取り付けるが、この通気ギャラリの外側に排気ファン５を取り付けてもよい。さらに、このような排気ファン５に代えて、各吸気口１ａに送風機としての吸気ファンを配置してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、蓄電池２が非水電解質二次電池である場合を示したが、この蓄電池２の種類は限定されず、ニッケル水素二次電池等であってもよい。さらに、この蓄電池２は、これら非水電解質二次電池やニッケル水素二次電池等の化学電池に限らず、電力を蓄積して放電することができるものであればよいので、電気二重層キャパシタ等のキャパシタであってもよい。電気二重層キャパシタ等のような化学反応を伴わない蓄電池であっても、充放電電流が大きいためにジュール熱による発熱が大きくなるので、本実施形態のような効果的な冷却を行う冷却装置は必要となる。
【００４９】
また、上記実施形態では、配電盤１に収納した蓄電池２の冷却装置について説明したが、他の設備や装置に収納した蓄電池の冷却装置にも同様に本発明は実施可能であり、例えば施設内の一隅に設置する蓄電池の冷却装置にも同様に実施可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、蓄電池２の冷却装置について説明したが、蓄電池２に限らず、発熱を伴う高性能な電子演算処理装置等の被冷却物であっても、同様に本実施形態のような冷却装置を適用可能である。蓄電池２以外の被冷却物を用いる場合は、蓄電池支持材３に代えて、同様の構成の被冷却物支持材が用いられる。
【実施例】
【００５１】
上記実施形態において、吸気導入パイプ１０を設けなかったものを実施例１とし、吸気導入パイプ１０を設けたものを実施例２とすると共に、図５に示した配電盤１の蓄電池支持材３の下の多数の送風ファン６を停止させたものを従来例として、冷却効果検証実験を行った結果を表１に示す。なお、ここでは、排気口１ｂの２台の排気ファン５だけを作動させたものとして解析を行った。また、蓄電池２の発熱量は３８Ｗ／セルとし、各排気ファン５の開口径はΦ３００ｍｍとし、実施例２の吸気導入パイプ１０のパイプ径はΦ４０ｍｍとした。
【００５２】
【表１】
【００５３】
この表１から明らかなように、従来例では、各蓄電池支持材３の蓄電池２の最大温度のばらつきが２９．９℃にも達し、最も温度上昇の大きい蓄電池２も９８．８℃の高い上昇値となった。これに対して、実施例１では、最大温度のばらつきが２．６℃に低減され、最も温度上昇の大きい蓄電池２でも上昇値を６７．２℃まで低減できた。また、吸気導入パイプ１０を設けた実施例２では、最大温度のばらつきが１．５℃までさらに低減され、最も温度上昇の大きい蓄電池２も上昇値を６５．７℃までさらに低減できた。従って、実施例１や実施例２の蓄電池の冷却装置を用いれば、２台の排気ファン５を作動させるだけで、各蓄電池支持材３の蓄電池２を効果的に冷却できることが分かった。
【００５４】
なお、実施例１において、誘導羽根８がない場合には、中段最大温度（上昇値）が７９．２℃に、通気孔８ａのない誘導羽根８を用いた場合には、中段最大温度（上昇値）が７６．８℃にまで上昇してしまうことも分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、蓄電池の冷却装置を収納した配電盤の縦断面側面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、蓄電池の冷却装置を収納した配電盤の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、蓄電池支持材の蓄電池の支持構造を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、吸気誘導ダクト内の３枚の誘導羽根８を示す斜視図である。
【図５】従来例を示すものであって、蓄電池の冷却装置を収納した配電盤の縦断面側面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 配電盤
１ａ 吸気口
１ｂ 排気口
１ｃ 補助吸気口
２ 蓄電池
３ 蓄電池支持材
３ａ ホルダ
３ｂ スペーサ
３ｃ 金属シャフト
３ｄ 蓄電池支持板
４ 遮蔽板
５ 排気ファン
６ 送風ファン
７ 吸気誘導ダクト
８ 誘導羽根
８ａ 通気孔
９ 排気誘導ダクト
１０ 吸気導入パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配電盤の内部に収納した多数の蓄電池等を冷却するための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば配電盤には、無停電電源装置等として用いるために、多数の蓄電池を内部に収納する場合がある。また、この蓄電池として、容量密度が高く大電流充放電特性を有する非水電解質二次電池を用いる場合もある。ただし、これらの多数の蓄電池は、充放電時に大量の熱を放出するので、この熱を外部に排出して蓄電池を冷却する必要があり、特に大電流充放電特性を有する非水電解質二次電池を用いる場合には、この蓄電池の放熱量が大きいので、冷却を効果的に行わなければならない。また、高性能な電子演算処理装置等も、同様に効果的な冷却が求められる。
【０００３】
図５に屋外に設置する配電盤１の内部に収納した多数の蓄電池２の従来の冷却装置の一例を示す。蓄電池２は、非水電解質二次電池を用いた場合を示す。この蓄電池２は、図示しない枠体によって前後に複数個（図５では６個）、左右に複数列、間隔をあけて蓄電池支持材３に支持されている。配電盤１の内部には、このような蓄電池支持材３が上下に複数段（図５では３段）間隔をあけて配置されている。また、各段の蓄電池支持材３の下方には、当該蓄電池支持材３との間に十分な隙間をあけると共に、下段に別の蓄電池支持材３がある場合には、この下段の蓄電池支持材３の上方にも十分な間隔をあけて、遮蔽板４が配置されている。
【０００４】
上記配電盤１には、前方の前面板における内部の各蓄電池支持材３の下方部分にそれぞれ吸気口１ａが形成されると共に、上方の天井板における後方部分に排気口１ｂが形成されている。また、この排気口１ｂには、排気ファン５が取り付けられて、配電盤１の内部の空気を外部に排出するようになっている。
【０００５】
上記各段の蓄電池支持材３の下には、多数の小型の送風ファン６が取り付けられている。これらの送風ファン６は、蓄電池支持材３における各列の蓄電池２の間の隙間の下方にそれぞれ配置され、蓄電池支持材３とその下方の遮蔽板４との間の空気を、この蓄電池支持材３に支持された蓄電池２の間を通して上方に送るようになっている。
【０００６】
従って、従来の蓄電池２の冷却装置は、排気ファン５と送風ファン６を作動させることにより、外部の空気を配電盤１の各吸気口１ａから内部の各蓄電池支持材３とその下方の遮蔽板４との間に取り込み（矢印Ａ）、この各蓄電池支持材３とその下方の遮蔽板４との間の空気を各蓄電池２の間を通して蓄電池支持材３の上方に送り（矢印Ｂ）、これら各蓄電池支持材３の上方の空気を配電盤１の内部後方から上方の排気口１ｂを通じて外部に排出することができる（矢印Ｃ）。そして、このときの各蓄電池支持材３の蓄電池２の間の隙間を流れる冷却風によって、各蓄電池２を冷却することになる。
【０００７】
ここで、排気ファン５や送風ファン６は、モータで送風扇を回転させる可動部を有する機器であるため、可動部を持たない機器に比べて故障がある程度多くなり寿命も比較的短くなる。ところが、従来の冷却装置では、送風ファン６が各蓄電池支持材３に蓄電池２の個数に応じて極めて多数取り付けられるので、個々の送風ファン６の故障率はそれほど高くなくても、冷却装置全体の故障率は非常に高くなり、保守作業を頻繁に行う必要があるという問題があった。また、このように極めて多数の送風ファン６が用いられると、これらの送風ファン６の寿命が尽きる前の交換作業を行う際に、作業の手間が非常に大きくなり、保守作業が面倒になるという問題もあった。
【０００８】
なお、従来、各蓄電池支持材３の下に多数の送風ファン６を取り付けていたのは、排気ファン５だけを用いたのでは、配電盤１の内部における吸気口１ａから排気口１ｂに至る流体抵抗の最も小さい最短経路（例えば破線矢印Ｄ）を空気が流れるので、各蓄電池支持材３に十分な冷却風が流れずに蓄電池２の冷却が不十分になったり、この蓄電池支持材３の一部にのみ冷却風が流れて蓄電池２の温度にばらつきが生じることを防ぐためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、蓄電池等の被冷却物の周囲に最適な通気路を形成することにより、少ない送風機で複数の被冷却物を効果的に冷却することができる冷却装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の冷却装置は、被冷却物を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持し得る被冷却物支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、少なくとも１段の前記被冷却物支持材に、この被冷却物支持材の前方に開口された吸気口からこの被冷却物支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、前記吸気誘導ダクト内に、当該被冷却物支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔をあけて２枚以上配置し、前記被冷却物支持材の上方の空間からこの被冷却物支持材の後方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれか一方に送風機を配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の冷却装置は、蓄電池を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持した蓄電池支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、少なくとも１段の前記蓄電池支持材に、当該蓄電池支持材の下方の空間を囲んで、この蓄電池支持材の前方下方に開口された吸気口からこの蓄電池支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、前記吸気誘導ダクト内に、当該蓄電池支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔を開けて２枚以上配置し、前記蓄電池支持材の上方の空間を囲み、この蓄電池支持材の上方の空間から最上段の蓄電池支持材の後方上方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれかに送風機を配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の冷却装置は、前記各誘導羽根が３枚以上配置され、これらの各誘導羽根が、当該被冷却物支持材の下から同じ長さで下方に向けて突出する板材であって、最後方の板材には通気孔が開口されず、他の板材には前方ほど開口率の大きい通気孔が開口されることにより、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積を小さくしたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の冷却装置は、前記３枚以上の誘導羽根が、上下の長さが同じで、最後方のものを除き、前方ほど左右の幅が広い矩形の通気孔が同数ずつ開口されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の冷却装置は、前記被冷却物支持材に、左右の側方又は後方に開口された補助吸気口から当該被冷却物支持材の吸気誘導ダクト内の前方部に通じる通気路を形成する吸気導入パイプを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、送風機を作動させることにより、各被冷却物支持材の前方の吸気口から吸気誘導ダクトに導入した空気が当該被冷却物支持材を下方から上方に通り抜け、排気誘導ダクトを介して被冷却物支持材の後方の排気口から排出されるので、複数の被冷却物を支持する各被冷却物支持材に確実に冷却風を通すことができる。しかも、各吸気誘導ダクトには、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さい誘導羽根が前後に２枚以上配置されるので、この吸気誘導ダクトを前方から後方に向かって流れる冷却風を前方の誘導羽根から順に適宜量ずつ上方に誘導し、当該被冷却物支持材に支持された前後の複数の被冷却物の各隙間に（場合によっては両端の被冷却物の外側の空間にも）適度に分散させることができる。従って、数の少ない送風機を作動させるだけで、各被冷却物支持材の各被冷却物の周囲に確実に冷却風を流して効果的に冷却することができるので、故障や寿命による交換の保守作業の対象となる送風機の数を大幅に削減することができる。特に、吸気口や排気口に設けた送風機のみで十分な冷却効果が得られので、保守作業もこの送風機に対して行えば良く、作業の手間が軽減できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、送風機を作動させることにより、蓄電池支持材の前方下方の吸気口から吸気誘導ダクトに導入した空気が当該蓄電池支持材を下方から上方に通り抜け、排気誘導ダクトを介して最上段の蓄電池支持材の後方上方の排気口から排出されるので、複数の蓄電池を支持する各蓄電池支持材に確実に冷却風を通すことができる。しかも、各吸気誘導ダクトには、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さい誘導羽根が前後に２枚以上配置されるので、この吸気誘導ダクトを前方から後方に向かって流れる冷却風を前方の誘導羽根から順に適宜量ずつ上方に誘導し、当該蓄電池支持材に支持された前後の複数の蓄電池の各隙間に（場合によっては両端の蓄電池の外側の空間にも）適度に分散させることができる。従って、数の少ない送風機を作動させるだけで、各蓄電池支持材の各蓄電池の周囲に確実に冷却風を流して効果的に冷却することができるので、故障や寿命による交換の保守作業の対象となる送風機の数を大幅に削減することができる。特に、吸気口や排気口に設けた送風機のみで十分な冷却効果が得られので、保守作業もこの送風機に対して行えば良く、作業の手間が軽減できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、板材からなる誘導羽根に開口された通気孔の開口率が前方ほど大きくなるので、吸気誘導ダクトを前方から後方に向かって流れる冷却風を前方の誘導羽根から順に最適な量ずつ上方の被冷却物支持材に誘導することが容易に可能になる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、誘導羽根の通気孔を矩形とし前方ほど幅を広くしているので、この通気孔の開口率を容易に最適に定めることができる。
【００１９】
なお、前記各誘導羽根は、下方を斜め前方に向けて水平面に対し５３°傾斜させて突出していることが好ましい。このようにすれば、誘導羽根の傾斜角度が最適化されることにより、吸気誘導ダクトを流れる冷却風を効果的に上方に誘導することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、前方の吸気口からだけでなく、側方や後方の補助吸気口から吸気導入パイプを介して吸気誘導ダクトに空気を導入することができるので、被冷却物支持材に通す冷却風を増量してより効果的に冷却することができる。
【００２１】
なお、前記蓄電池は、非水電解質二次電池である場合に最も効果的である。他の電池に比べ、非水電解質二次電池は、充放電の際の発熱量が大きいからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、これらの図においても、図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２３】
本実施形態は、図１に示すように、屋外に設置する配電盤１の内部に収納した多数の蓄電池２を冷却するための蓄電池の冷却装置について説明する。また、蓄電池２は、非水電解質二次電池を用いた場合を示す。
【００２４】
配電盤１は、図２に示すように、蓄電池２や配電用の各種機器を金属板からなる矩形の箱体によって囲んだものである。この配電盤１は、前方の前面板が左右２枚の開き戸になっていて、これら左右２枚の前面板の上下３段にそれぞれ吸気口１ａが形成されている。また、後方の背面板にも、上下３段に左右２箇所ずつ補助吸気口１ｃが形成されている。さらに、上方の天井板の後方部分の左右２箇所には、排気口１ｂが形成されている。これらの吸気口１ａと補助吸気口１ｃには、開口率１０％の網状の通気ギャラリや風雨を避けるための図示しないフードが取り付けられ、排気口１ｂには、図示しないフードが取り付けられる。
【００２５】
上記配電盤１の天井板における左右の排気口１ｂには、図１に示すように、それぞれ排気ファン５が取り付けられている。排気ファン５は、モータで送風扇を回転させることにより、配電盤１の内部の空気を排気口１ｂを通して外部に排出する送風機であり、これによって吸気口１ａや補助吸気口１ｃから配電盤１の内部に導入した空気を再び外部に排出することができる。
【００２６】
上記配電盤１の内部には、多数の蓄電池２が上下３段の蓄電池支持材３に支持されて収納されている。各段の蓄電池支持材３は、図２に示すように、前後に間隔をあけて並んだ６個の蓄電池２の列を左右に間隔をあけて５列配置して支持したものである。各列の６個の蓄電池２は、図３に示すように、樹脂製の一対のホルダ３ａに挟持されて前後に間隔をあけて配置される。また、６個の蓄電池２を挟持する６対のホルダ３ａには、スペーサ３ｂを介して４本の金属シャフト３ｃ（図では２本のみが見える）が貫通され、これらの金属シャフト３ｃの前後の両端部がそれぞれ蓄電池支持板３ｄに固着されている。そして、このようにして各列ごとに支持固定された６個の蓄電池２を左右に間隔をあけて５列配置固定することにより各段の蓄電池支持材３が構成される。
【００２７】
上記蓄電池支持材３は、図１及び図２に示すように、配電盤１の内部に上下に間隔をあけて３段に配置固定されている。また、これら３段の蓄電池支持材３の前方と配電盤１の前面板との間には少し間隔があき、これら３段の蓄電池支持材３の後方と配電盤１の背面板との間には十分な間隔があいている。そして、各段の蓄電池支持材３の前方下方には、それぞれ配電盤１の前面板の左右一対の吸気口１ａが開口するようになっている。
【００２８】
上記各段の蓄電池支持材３の下方には、図１に示すように、この下方の空間を囲むような吸気誘導ダクト７がそれぞれ設けられている。吸気誘導ダクト７は、蓄電池支持材３の下方の空間を金属板で囲んだものであり、当該蓄電池支持材３の下方に十分な間隔をあけると共に、下段に別の蓄電池支持材３がある場合には、この下段の蓄電池支持材３の上方にも十分な間隔をあけて配置した底板と、この底板と上方の蓄電池支持材３との間の左右の端と後方の端を塞ぐ側板とからなり、底板は前方ほど下方に少し傾斜している。また、この吸気誘導ダクト７の前方の開口部は、前方下方に引き出されて対応する左右一対の吸気口１ａに繋がっている。なお、吸気誘導ダクト７の側板は、配電盤１の左右の側面板で兼用させてもよい。
【００２９】
上記各吸気誘導ダクト７内には、当該蓄電池支持材３の下から下方に向けて３枚の誘導羽根８が突出している。各誘導羽根８は、吸気誘導ダクト７の左右の幅（本実施形態の場合には１２００ｍｍ程度）をほぼ塞ぐような幅広の金属板であり、上端を蓄電池支持材３の下に固定すると共に、下方を斜め前方に向けて水平面に対し５３°の角度で傾斜させて取り付けられている。また、各誘導羽根８の下方への突出長さは、３枚とも同一であり、吸気誘導ダクト７の底板よりもある程度上方の位置まで突出するようになっている。
【００３０】
これら３枚の誘導羽根８は、蓄電池支持材３の下方で前後に間隔をあけて配置されている。即ち、本実施形態の場合には、蓄電池支持材３における最前列と２番目の蓄電池２の間の下方に前方の誘導羽根８を配置すると共に、３番目と４番目の蓄電池２の間の下方に中央の誘導羽根８を配置し、５番目と最後尾の蓄電池２の間の下方に後方の誘導羽根８を配置している。
【００３１】
また、図４に示すように、前方の誘導羽根８には、幅の広い（本実施形態の場合は６０ｍｍ）矩形の通気孔８ａが等間隔で多数開口され、中央の誘導羽根８には、幅の狭い（本実施形態の場合は３０ｍｍ）矩形の通気孔８ａが等間隔で同数開口されている。ただし、後方の誘導羽根８には、通気孔８ａは開口されていない。従って、これら３枚の誘導羽根８は、通気孔８ａが全く開口していなかったとすると、吸気誘導ダクト７内の通気路の前後方向の遮断面積は同じであるが、実際には通気孔８ａを開口面積が前方の誘導羽根８ほど大きくなるように開口しているので、吸気誘導ダクト７内の通気路の前後方向の遮断面積は前方ほど小さくなる。
【００３２】
上記配電盤１の内部には、図１に示すように、排気誘導ダクト９が設けられている。排気誘導ダクト９は、各段の蓄電池支持材３の上方の空間と、これらの空間から後方上方の排気口１ｂに至る通気路の空間を金属板で囲んだものである。即ち、この排気誘導ダクト９は、各段の蓄電池支持材３の上方に十分な間隔をあけて配置した天井板を有する。ただし、当該蓄電池支持材３の上段に別の蓄電池支持材３がある場合には、図１に示したように、この上段の蓄電池支持材３の吸気誘導ダクト７の底板を天井板と兼用することができる。また、この排気誘導ダクト９は、この天井板と下方の蓄電池支持材３との間の左右の端と前方の端を塞ぐ側板を有する。そして、このように天井板と側板で囲まれた各段の蓄電池支持材３の上方の空間の後方の開口部は、共通の上向きのダクト部分に合流することにより、後方上方の排気口１ｂに繋がるように引き出されている。なお、排気誘導ダクト９の側板も、配電盤１の左右の側面板で兼用させてもよい。
【００３３】
上記配電盤１の内部には、各段の蓄電池支持材３ごとに吸気導入パイプ１０が設けられている。吸気導入パイプ１０は、配電盤１の背面板に開口された当該段の補助吸気口１ｃから当該段の蓄電池支持材３の吸気誘導ダクト７内の前方部に通じる通気路を形成した円筒状のパイプであり、後方の補助吸気口１ｃから配電盤１の内部の左右の端部を通して前方に引き出すように敷設されている。なお、本実施形態では、これら各段の吸気導入パイプ１０が補助吸気口１ｃから吸気誘導ダクト７内の前方部にできるだけ短い距離で達するように敷設したが、例えば全ての段の吸気導入パイプ１０を一旦配電盤１の下部を通して、補助吸気口１ｃと吸気誘導ダクト７内の前方部との間を繋ぐようにしても、十分な効果を得ることができる。
【００３４】
上記構成の冷却装置によれば、配電盤１の内部に、各段の吸気口１ａから吸気誘導ダクト７を介して蓄電池支持材３を上下に通り抜け、排気誘導ダクト９を介し排気口１ｂに至る水平乃至上向きの通気路が形成される。このため、各蓄電池支持材３の蓄電池２が放熱すれば、自然対流によっても、吸気口１ａから排気口１ｂに至る空気の流れが生じ得る。そして、排気ファン５を作動させれば、配電盤１の前方の吸気口１ａから吸気誘導ダクト７に外部の空気が導入され（矢印Ｅ）、この空気が冷却風として蓄電池支持材３を上下に通り抜け、排気誘導ダクト９を介し排気口１ｂから排出される（矢印Ｆ）ので、多数の蓄電池２を支持する各蓄電池支持材３に確実に冷却風を通すことができる。
【００３５】
また、この際、各段の吸気誘導ダクト７の前方部には、配電盤１の後方の補助吸気口１ｃからも吸気導入パイプ１０を介して外部の空気が導入されるので（矢印Ｇ）、この吸気誘導ダクト７に導入される空気量を増加することができ、各蓄電池支持材３に通す冷却風も増量することができる。
【００３６】
しかも、各吸気誘導ダクト７には、金属板からなる誘導羽根８が５３°の角度で傾斜させて取り付けられているので、吸気誘導ダクト７の前方から後方に向けて流れる冷却風の一部を上向きに誘導し円滑に蓄電池支持材３を上下に通り抜けるようにすることができる。また、３枚の誘導羽根８は、前方ほど開口率の大きい通気孔８ａが開口するので、吸気誘導ダクト７を流れる冷却風を前方の誘導羽根８から順に最適量ずつ上方に誘導し、当該蓄電池支持材３に支持された前後６個の蓄電池２の各隙間に均等に分散させることができる。従って、これらの誘導羽根８を用いることにより、各蓄電池支持材３の全ての蓄電池２を円滑かつ均等に冷却することができるようになる。
【００３７】
この結果、本実施形態の冷却装置は、配電盤１の天井板の左右の排気口１ｂに取り付けた２台の排気ファン５を作動させるだけで、各蓄電池支持材３の各蓄電池２の周囲に確実、かつ、均等に冷却風を流して効果的に冷却することができるので、蓄電池支持材３に多数の送風ファンを用いる必要がなくなり、配電盤１の保守作業を大幅に軽減することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、各蓄電池支持材３の蓄電池２の配置を前後に６個、左右に５列としたが、この蓄電池２の前後左右の配置数は、少なくとも前後に２個以上並んでいれば誘導羽根８による効果が得られるので、任意である。また、上記実施形態では、前後に並ぶ蓄電池２をホルダ３ａや金属シャフト３ｃ等で支持する場合を示したが、この蓄電池２の支持手段も任意である。例えば、左右に並ぶ蓄電池２をホルダや左右方向の金属シャフト等で支持するようにしてもよいし、前後左右に並ぶ蓄電池２を棚板の上に載置して支持してもよい。ただし、棚板の場合には、上下の通気が可能なように、パンチングボードやメッシュ板を用いたり、そうでなければ蓄電池２を載置した間に通気孔を形成したりする必要がある。さらに、上記実施形態では、蓄電池支持材３を３段配置する場合を示したが、この蓄電池支持材３の段数も任意である。
【００３９】
また、上記実施形態では、吸気誘導ダクト７を各蓄電池支持材３に設けた場合を示したが、この吸気誘導ダクト７は、少なくとも１段の蓄電池支持材３に設けられていればよい。
【００４０】
また、上記実施形態の吸気誘導ダクト７や排気誘導ダクト９は、金属板で囲んだものである必要はなく、任意の材質の任意の部材で囲んだものであってもよい。さらに、底板又は天井板と側板により通気路の縦断面が矩形となるように囲む必要もなく、この通気路の形状も任意である。さらに、蓄電池支持材３の下方や上方等に通気路が形成されればよいので、配電盤１の側板や他の機器のケースの一部等を利用して囲んだものであってもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、金属板からなる誘導羽根８を５３°の角度で傾斜させたが、吸気誘導ダクト７を流れる冷却風を上向きに誘導するためには、誘導羽根８の下方が斜め前方に傾斜している方が好ましいものの、この傾斜角度は必ずしも５３°には限定されず、９０°の垂直であってもよい。しかも、この誘導羽根８によって上方の蓄電池支持材３に冷却風を最適量誘導するためには、下方が斜め後方の逆方向に傾斜していてもよい場合もあり得る。さらに、この誘導羽根８は、金属板に限定されることもなく、他の材質を用いたり、板材以外のものを用いることもできる。
【００４２】
また、上記実施形態では、前方と中央の誘導羽根８に、前方ほど幅の広い矩形の通気孔８ａを同数開口する場合を示したが、前方ほど開口率の大きい通気孔８ａであれば形状や開口箇所数は任意である。例えば、各誘導羽根８には同じ大きさの円形の通気孔８ａを開口し、前方ほどこの通気孔８ａの開口箇所数を増やすようにしてもよい。さらに、後方の誘導羽根８にも、開口率が最小の通気孔８ａを開口することができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、各吸気誘導ダクト７に３枚の誘導羽根８を取り付ける場合を示したが、２枚以上であれば、この誘導羽根８の枚数は任意である。さらに、これらの誘導羽根８は、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さければよいので、通気孔８ａを開口する代わりに、又は、通気孔８ａを開口すると共に、各誘導羽根８の上下の長さを前方ほど短くしたり、各誘導羽根８の傾斜角度を変えて下方への突出長さを前方ほど短くすることもできる。さらに、例えば各誘導羽根８を櫛歯状として、各歯の左右の幅や歯の間隔を変えるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態の吸気口１ａが前方の前面板における内部の蓄電池支持材３の下方部分に開口される場合は、冷却効率に優れた通気路となって好ましいが、この蓄電池支持材３の前方であれば、必ずしも前面板に形成されたものでなくてもよく、この蓄電池支持材３より下方の開口に限定されるものでもない。さらに、上記実施形態の排気口１ｂが上方の天井板の後方部分に開口される場合も、冷却効率に優れた通気路となって好ましいが、蓄電池支持材３の後方であれば、必ずしも天井板の後方部分に形成されたものでなくてもよく、この蓄電池支持材３より上方の開口に限定されるものでもない。
【００４５】
また、上記実施形態では、吸気口１ａや補助吸気口１ｃに網状の通気ギャラリを用いる場合を示したが、この通気ギャラリの構成は任意であり、防塵フィルタ等が配置されたものであってもよい。さらに、これらの吸気口１ａや補助吸気口１ｃは、防虫や防塵等の必要がなければ、通気ギャラリを設ける必要もなく、単なる開口部だけであってもよい。さらに、風雨等の侵入の心配がなければフードは不要である。さらに、排気口１ｂにも、通気ギャラリを取り付けることができ、風雨等の侵入の心配がなければフードは不要である。
【００４６】
また、上記実施形態では、円筒状の吸気導入パイプ１０を用いる場合を示したが、この形状は任意であり、例えば角ダクト状であってもよい。さらに、この吸気導入パイプ１０が外部の空気を導入する補助吸気口１ｃの配置位置も、配電盤１の背面板に限らず、左右の側面板等に配置することもできる。さらに、吸気口１ａから外部の空気を吸気誘導ダクト７に導入するだけで十分な場合には、この吸気導入パイプ１０を設ける必要もない。
【００４７】
また、上記実施形態で、排気口１ｂに排気ファン５を配置したが、この排気ファン５は、排気口１ｂの開口部の内側だけでなく、直ぐ外側であってもよい。例えば排気口１ｂに通気ギャラリを用いる場合、通常排気ファン５は通気ギャラリの内側に取り付けるが、この通気ギャラリの外側に排気ファン５を取り付けてもよい。さらに、このような排気ファン５に代えて、各吸気口１ａに送風機としての吸気ファンを配置してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、蓄電池２が非水電解質二次電池である場合を示したが、この蓄電池２の種類は限定されず、ニッケル水素二次電池等であってもよい。さらに、この蓄電池２は、これら非水電解質二次電池やニッケル水素二次電池等の化学電池に限らず、電力を蓄積して放電することができるものであればよいので、電気二重層キャパシタ等のキャパシタであってもよい。電気二重層キャパシタ等のような化学反応を伴わない蓄電池であっても、充放電電流が大きいためにジュール熱による発熱が大きくなるので、本実施形態のような効果的な冷却を行う冷却装置は必要となる。
【００４９】
また、上記実施形態では、配電盤１に収納した蓄電池２の冷却装置について説明したが、他の設備や装置に収納した蓄電池の冷却装置にも同様に本発明は実施可能であり、例えば施設内の一隅に設置する蓄電池の冷却装置にも同様に実施可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、蓄電池２の冷却装置について説明したが、蓄電池２に限らず、発熱を伴う高性能な電子演算処理装置等の被冷却物であっても、同様に本実施形態のような冷却装置を適用可能である。蓄電池２以外の被冷却物を用いる場合は、蓄電池支持材３に代えて、同様の構成の被冷却物支持材が用いられる。
【実施例】
【００５１】
上記実施形態において、吸気導入パイプ１０を設けなかったものを実施例１とし、吸気導入パイプ１０を設けたものを実施例２とすると共に、図５に示した配電盤１の蓄電池支持材３の下の多数の送風ファン６を停止させたものを従来例として、冷却効果検証実験を行った結果を表１に示す。なお、ここでは、排気口１ｂの２台の排気ファン５だけを作動させたものとして解析を行った。また、蓄電池２の発熱量は３８Ｗ／セルとし、各排気ファン５の開口径はΦ３００ｍｍとし、実施例２の吸気導入パイプ１０のパイプ径はΦ４０ｍｍとした。
【００５２】
【表１】
【００５３】
この表１から明らかなように、従来例では、各蓄電池支持材３の蓄電池２の最大温度のばらつきが２９．９℃にも達し、最も温度上昇の大きい蓄電池２も９８．８℃の高い上昇値となった。これに対して、実施例１では、最大温度のばらつきが２．６℃に低減され、最も温度上昇の大きい蓄電池２でも上昇値を６７．２℃まで低減できた。また、吸気導入パイプ１０を設けた実施例２では、最大温度のばらつきが１．５℃までさらに低減され、最も温度上昇の大きい蓄電池２も上昇値を６５．７℃までさらに低減できた。従って、実施例１や実施例２の蓄電池の冷却装置を用いれば、２台の排気ファン５を作動させるだけで、各蓄電池支持材３の蓄電池２を効果的に冷却できることが分かった。
【００５４】
なお、実施例１において、誘導羽根８がない場合には、中段最大温度（上昇値）が７９．２℃に、通気孔８ａのない誘導羽根８を用いた場合には、中段最大温度（上昇値）が７６．８℃にまで上昇してしまうことも分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、蓄電池の冷却装置を収納した配電盤の縦断面側面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、蓄電池の冷却装置を収納した配電盤の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、蓄電池支持材の蓄電池の支持構造を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、吸気誘導ダクト内の３枚の誘導羽根８を示す斜視図である。
【図５】従来例を示すものであって、蓄電池の冷却装置を収納した配電盤の縦断面側面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 配電盤
１ａ 吸気口
１ｂ 排気口
１ｃ 補助吸気口
２ 蓄電池
３ 蓄電池支持材
３ａ ホルダ
３ｂ スペーサ
３ｃ 金属シャフト
３ｄ 蓄電池支持板
４ 遮蔽板
５ 排気ファン
６ 送風ファン
７ 吸気誘導ダクト
８ 誘導羽根
８ａ 通気孔
９ 排気誘導ダクト
１０ 吸気導入パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持し得る被冷却物支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、
少なくとも１段の前記被冷却物支持材に、この被冷却物支持材の前方に開口された吸気口からこの被冷却物支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、
前記吸気誘導ダクト内に、当該被冷却物支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔をあけて２枚以上配置し、
前記被冷却物支持材の上方の空間からこの被冷却物支持材の後方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、
前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれか一方に送風機を配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
蓄電池を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持した蓄電池支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、
少なくとも１段の前記蓄電池支持材に、当該蓄電池支持材の下方の空間を囲んで、この蓄電池支持材の前方下方に開口された吸気口からこの蓄電池支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、
前記吸気誘導ダクト内に、当該蓄電池支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔を開けて２枚以上配置し、
前記蓄電池支持材の上方の空間を囲み、この蓄電池支持材の上方の空間から最上段の蓄電池支持材の後方上方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、
前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれかに送風機を配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
前記各誘導羽根が３枚以上配置され、これらの各誘導羽根が、当該被冷却物支持材の下から同じ長さで下方に向けて突出する板材であって、最後方の板材には通気孔が開口されず、他の板材には前方ほど開口率の大きい通気孔が開口されることにより、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積を小さくしたものであることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記３枚以上の誘導羽根が、上下の長さが同じで、最後方のものを除き、前方ほど左右の幅が広い矩形の通気孔が同数ずつ開口されていることを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記被冷却物支持材に、左右の側方又は後方に開口された補助吸気口から当該被冷却物支持材の吸気誘導ダクト内の前方部に通じる通気路を形成する吸気導入パイプを設けたことを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４に記載の冷却装置。
【請求項１】
被冷却物を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持し得る被冷却物支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、
少なくとも１段の前記被冷却物支持材に、この被冷却物支持材の前方に開口された吸気口からこの被冷却物支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、
前記吸気誘導ダクト内に、当該被冷却物支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔をあけて２枚以上配置し、
前記被冷却物支持材の上方の空間からこの被冷却物支持材の後方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、
前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれか一方に送風機を配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
蓄電池を前後に２個以上、左右に１列以上、間隔をあけ、かつ当該間隔を経て上下に通気可能に支持した蓄電池支持材を１段又は間隔をあけて上下に２段以上配置し、
少なくとも１段の前記蓄電池支持材に、当該蓄電池支持材の下方の空間を囲んで、この蓄電池支持材の前方下方に開口された吸気口からこの蓄電池支持材の下に至る通気路を形成する吸気誘導ダクトを設けると共に、
前記吸気誘導ダクト内に、当該蓄電池支持材の下から下方に向けて突出する誘導羽根であって、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積が小さいものを前後に間隔を開けて２枚以上配置し、
前記蓄電池支持材の上方の空間を囲み、この蓄電池支持材の上方の空間から最上段の蓄電池支持材の後方上方に開口された排気口に至る通気路を形成する排気誘導ダクトを設け、
前記吸気口又は前記排気口の少なくともいずれかに送風機を配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
前記各誘導羽根が３枚以上配置され、これらの各誘導羽根が、当該被冷却物支持材の下から同じ長さで下方に向けて突出する板材であって、最後方の板材には通気孔が開口されず、他の板材には前方ほど開口率の大きい通気孔が開口されることにより、前方ほど通気路の前後方向の遮蔽面積を小さくしたものであることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記３枚以上の誘導羽根が、上下の長さが同じで、最後方のものを除き、前方ほど左右の幅が広い矩形の通気孔が同数ずつ開口されていることを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記被冷却物支持材に、左右の側方又は後方に開口された補助吸気口から当該被冷却物支持材の吸気誘導ダクト内の前方部に通じる通気路を形成する吸気導入パイプを設けたことを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４に記載の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２２５５２６（Ｐ２００９−２２５５２６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６５８９７（Ｐ２００８−６５８９７）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（３０４０２１４４０）株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション (461)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（３０４０２１４４０）株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション (461)
【Ｆターム（参考）】
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