JP2019207759A - 放熱構造体およびバッテリー - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導性のより高い放熱構造体およびそれを備えるバッテリーを提供する。【解決手段】本発明は、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み熱源から伝熱可能な第１熱伝導シート３と、第１熱伝導シート３から構成され、若しくは第１熱伝導シート３に備えられる部材であって、第１熱伝導シート３の面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材３ａと、を備え、ひだ状部材３ａの内部に閉鎖空間若しくは開口を持つ開放空間４を備える放熱構造体１およびそれを備えるバッテリーに関する。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱構造体およびそれを備えるバッテリーに関する。

自動車、航空機、船舶あるいは家庭用若しくは業務用電子機器の制御システムは、より高精度かつ複雑化してきており、それに伴って、回路基板上の小型電子部品の集積密度が増加の一途を辿っている。この結果、回路基板周辺の発熱による電子部品の故障や短寿命化を解決することが強く望まれている。

回路基板からの速やかな放熱を実現するには、従来から、回路基板自体を放熱性に優れた材料で構成し、ヒートシンクを取り付け、あるいは冷却ファンを駆動するといった手段を単一で若しくは複数組み合わせて行われている。これらの内、回路基板自体を放熱性に優れた材料、例えばダイヤモンド、窒化アルミニウム、立方晶窒化ホウ素などから構成する方法は、回路基板のコストを極めて高くしてしまう。また、冷却ファンの配置は、ファンという回転機器の故障、故障防止のためのメンテナンスの必要性や設置スペースの確保が難しいという問題を生じる。これに対して、放熱フィンは、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）を用いた柱状あるいは平板状の突出部位を数多く形成することによって表面積を大きくして放熱性をより高めることのできる簡易な部材であるため、放熱部品として汎用的に用いられている（特許文献１を参照）。

ところで、現在、世界中で、地球環境への負荷軽減を目的として、従来からのガソリン車あるいはディーゼル車を徐々に電気自動車に転換しょうとする動きが活発化している。特に、フランス、オランダ、ドイツをはじめとする欧州諸国の他、中国でも、２０４０年までにガソリン車とディーゼル車から完全に電気自動車に切り替えることを宣言している。電気自動車の普及には、高性能バッテリーの開発の他、多数の充電スタンドの設置などの課題がある。特に、リチウム系の自動車用バッテリーの充放電機能を高めるための技術開発が大きな課題となっている。上記自動車バッテリーは、摂氏６０度以上の高温下では充放電の機能を十分に発揮できないことが良く知られている。このため、先に説明した回路基板と同様、バッテリーにおいても、放熱性を高めることが重要視されている。

特開２００８−２４３９９９

上述のバッテリー等の熱源から冷却部材に熱を伝えて熱源の放熱性を促進させる方法として、本出願人の発明者は、先に図１１（１１Ａ）に示す構造を有する放熱構造体を発明した。当該放熱構造体１００は、平板形状の第１熱伝導シート１０２の片面に、図１１の紙面表裏方向に長く延びる貫通路を備えた長尺状の突出部１０３ａを所定間隔で複数本備える第２熱伝導シート１０３を備える。上述の貫通路は、ゴム状の弾性部材（クッション部材とも称する）１０６を充填する。突出部１０３ａは、第１熱伝導シート１０２の面に垂直方向に突出する。かかる構造の放熱構造体１００は、例えば、第１熱伝導シート１０２側を熱源に接触させ、突出部１０３ａ側を冷却部材に接触させるように配置される。

第１熱伝導シート１０２および第２熱伝導シート１０３は、繊維状のグラファイトを樹脂にて保持したグラファイト含有シートなどによって好適に構成される。第１熱伝導シート１０２および第２熱伝導シート１０３は、その高い熱伝導性に起因して、熱源から冷却部材への熱伝導部材として機能する。また、ゴム状の弾性部材１０６は、シリコーンゴム若しくはウレタンゴムなどで好適に構成される。ゴム状の弾性部材１０６は、その柔軟性に起因して、第１熱伝導シート１０２および第２熱伝導シート１０３を熱源および冷却部材にそれぞれ密着させる部材として機能する。

図１１（１１Ａ）の一部Ｘの拡大図に示すように、熱源の熱は、第１熱伝導シート１０２から第２熱伝導シート１０３を通じて、矢印Ｙの方向に流れ、放熱フィンあるいは冷却水の流れる部材に代表される冷却部材へと伝わる。その伝熱効率は、通常、熱経路（熱パスとも称する）の数に大きく依存する。このため、放熱構造体１００の熱伝導性を高めるためには、突出部１０３ａの数を多くする必要がある。

一方、熱パスの増加は、放熱構造体１００の密度の増加を意味する。したがって、突出部１０３ａを単純に増加すると、放熱構造体１００の柔軟性が損なわれて、圧縮荷重が高くなる。この結果、熱源および冷却部材と放熱構造体１００との密着性が低下して、熱伝導性が低くなる。このため、ゴム状の弾性部材１０６を突出部１０３ａの内部に充填して、上述の密着性を高めるようにするのが好ましい。

しかし、上述の放熱構造体１００をさらに改良して、さらに熱伝導性を高めたいとの要求がある。また、図１１（１１Ｂ）に示すように、放熱構造体１００の厚さ方向（矢印Ｚに示す方向）に荷重をかけて放熱構造体１００を圧縮すると、突出部１０３ａの断面形状を平行四辺形とするようにつぶれる突出部１０３ａもあれば、断面形状を鼓形状とするようにつぶれる突出部１０３ａもある。すなわち、突出部１０３ａの変形の仕方が様々になる場合がある。これは、ゴム状の弾性部材１０６の有無に関わらず同様である。このような状況をなるべく少なくして、さらに熱伝導性を高めたいという要請がある。

本発明は、上記のような熱伝導性をより高める要請に基づきなされたものであり、熱伝導性のより高い放熱構造体および当該放熱構造体を備えたバッテリーを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱構造体は、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み前記熱源から伝熱可能な第１熱伝導シートと、前記第１熱伝導シートから構成され、若しくは前記第１熱伝導シートに備えられる部材であって、前記第１熱伝導シートの面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材とを備え、前記ひだ状部材の内部に閉鎖空間若しくは開口を持つ開放空間を備える。

（２）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記第１熱伝導シートの前記ひだ状部材と反対側の面に固定され、金属、炭素および／またはセラミックスを含み、前記熱源からの熱を前記第１熱伝導シートへと伝える第２熱伝導シートを、さらに備える。

（３）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記ひだ状部材は、前記第１熱伝導シートの面内において、前記所定間隔で並ぶ方向と交差する方向に長い長尺ひだ状部材である。

（４）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記ひだ状部材同士の隙間にクッション部材を、さらに備える。

（５）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記ひだ状部材は、前記第１熱伝導シートの面内において、前記所定間隔で並ぶ方向と交差する方向に長い長尺ひだ状部材であって、前記クッション部材は、前記長尺ひだ状部材の長さ方向に沿って備えられる長尺クッション部材である。

（６）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記クッション部材は、前記放熱構造体の断面視にて三角形の断面を有しており、前記ひだ状部材の鋭角傾斜側に密着配置されている。

（７）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記クッション部材は、その内部に閉鎖空間若しくは開口を持つ開放空間を備える。

（８）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記クッション部材は、前記ひだ状部材の鋭角傾斜側の面と前記第１熱伝導シートの面にそれぞれ接する２枚の板面を備える。

（９）一実施形態に係るバッテリーは、冷却部材を備える構造の筐体内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセルを備えたバッテリーであって、上述のいずれか１つの放熱構造体を、前記バッテリーセルと前記冷却部材との間に介在する。

（１０）別の実施形態に係るバッテリーにおいて、好ましくは、前記放熱構造体は、前記ひだ状部材を前記バッテリーセル側に、前記第１熱伝導シートの前記ひだ状部材と反対側を前記冷却部材側にそれぞれ対向させて配置される。

本発明によれば、熱伝導性のより高い放熱構造体および当該放熱構造体を備えたバッテリーを提供できる。

図１は、第１実施形態に係る放熱構造体の組立状況の斜視図（１Ａ）および当該放熱構造体を組み立てた状態の斜視図（１Ｂ）をそれぞれ示す。 図２は、図１の放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ａの拡大図（２Ａ）および図１の放熱構造体の厚さ方向にＢ方向から力を加えて厚さ方向に圧縮させた状態の一部の断面図（２Ｂ）をそれぞれ示す。 図３は、熱源としてバッテリーセルを用いた場合の放熱構造体とバッテリーセルとの位置関係を斜視図にて示す。 図４は、第１実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図（４Ａ）および当該バッテリーを組み立て後の状態の縦断面図（４Ｂ）をそれぞれ示す。 図５は、図４の変形例に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図（５Ａ）および当該バッテリーを組み立て後の状態の縦断面図（５Ｂ）をそれぞれ示す。 図６は、第２実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｃの拡大図とを示す。 図７は、第３実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｄの拡大図とを示す。 図８は、第４実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｅの拡大図とを示す。 図９は、第５実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｆの拡大図とを示す。 図１０は、変形例に係る放熱構造体の平面図（１０Ａ）、該平面図（１０Ａ）のＡ−Ａ線断面図（１０Ｂ）およびＢ−Ｂ線断面図（１０Ｃ）をそれぞれ示す。 図１１は、先に発明した放熱構造体の概略断面図とその一部Ｘの拡大図（１１Ａ）および（１１Ａ）の放熱構造体を厚さ方向に圧縮した状態の概略断面図（１１Ｂ）をそれぞれ示す。

次に、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放熱構造体の組立状況の斜視図（１Ａ）および当該放熱構造体を組み立てた状態の斜視図（１Ｂ）をそれぞれ示す。図２は、図１の放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ａの拡大図（２Ａ）および図１の放熱構造体の厚さ方向にＢ方向から力を加えて厚さ方向に圧縮させた状態の一部の断面図（２Ｂ）をそれぞれ示す。

第１実施形態に係る放熱構造体１は、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み、熱源から伝熱可能な第１熱伝導シート３と、第１熱伝導シート３から構成され、若しくは第１熱伝導シート３に備えられる部材であって、第１熱伝導シート３の面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材３ａと、ひだ状部材３ａ同士の隙間５に備えられるクッション部材６と、を備える。なお、「ひだ状部材」は、舌状部材と読み替えても良い。放熱構造体１は、この実施形態では、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａと反対側の面に固定され、金属、炭素および／またはセラミックスを含み、熱源からの熱を第１熱伝導シート３へと伝える第２熱伝導シート２を、さらに備える。なお、クッション部材６は、放熱構造体１にとって必須の構成要素ではなく、第５実施形態に係る放熱構造体１ｄを製造および使用することもできる。

ひだ状部材３ａは、好ましくは、その内部に、好ましくは第２熱伝導シート２側に開口を持つ開放空間４を備える。ただし、ひだ状部材３ａの一部若しくは全部は、開放空間（空間の一例）４に代えて、完全に外部と通じない閉鎖空間（空間の一例）４を備えても良い。また、この実施形態に係るひだ状部材３ａは、好ましくは、第１熱伝導シート３の面内において、所定間隔で並ぶ方向（すなわち、複数のひだ状部材３ａの並ぶ図２の左右方向）と交差する方向（一例では図２の紙面表裏方向）に長い長尺ひだ状部材である。ただし、ひだ状部材３ａは、長尺ひだ状部材ではなく、第１熱伝導シート３の面内における当該長尺ひだ状部材の長さ方向を複数分断した短尺ひだ状部材であっても良い。また、交差は、直角に限定されず、任意の角度での交わりで良い。

ひだ状部材３ａは、放熱構造体１のひだ状部材３ａを固定する面に沿う方向に対して傾斜して設けられている。より具体的には、傾斜角θ（図２参照）は、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａを固定する面に対して鋭角（０度＜θ＜９０度）である。放熱構造体１の第１熱伝導シート３の最も広い面に対して垂直方向（すなわち、該シート３の厚さ方向）に放熱構造体１を圧縮したときに、ひだ状部材３ａは傾斜角θをより小さくするように倒れる。この結果、ひだ状部材３ａの内部の空間（閉鎖空間か開放空間かを問わない）は小さくなり、かつクッション部材６がつぶれて圧縮される。このようにひだ状部材３ａを構成するのは、もし、ひだ状部材３ａが第１熱伝導シート３の上記の面に対して垂直に設けた場合には、ひだ状部材３ａが圧縮変形されて、倒れるように変形する可能性は低いからである。ひだ状部材３ａは、第１熱伝導シート３の面内一方に向かって同じ傾斜角で連続形成されていなくても良い。例えば、所定の間隔（例えば１０ｍｍ）に細分化して、相互に別々の方向を向くようにひだ状部材３ａを形成しても良い。

クッション部材６は、好ましくは、ひだ状部材３ａ（長尺ひだ状部材）の長さ方向に沿って備えられる長尺クッション部材である。クッション部材６は、放熱構造体１の断面（第２熱伝導シート２の厚さ方向あるいは第２熱伝導シート２と平行な第１熱伝導シート３の部分）に沿って切断した断面からみて、三角形の断面を有している。すなわち、クッション部材６は、略三角柱の形態を有している。クッション部材６は、ひだ状部材３ａの鋭角傾斜側（傾斜角θの角度をなす隙間部分）に密着配置されている。クッション部材６をひだ状部材３ａ同士の隙間５に備える場合、図１（１Ａ）に示すように、クッション部材６をひだ状部材３ａの傾斜に沿って隙間５に挿入するのが好ましい。

第１熱伝導シート３は、ひだ状部材３ａの開口端面にて第２熱伝導シート２と接続されている。接続方式は、接着、嵌め込み、融着等の如何なる方式でも良い。接着剤を用いて第１熱伝導シート３を第２熱伝導シート２に接続する場合には、耐熱性に優れた接着剤を用いるのが好ましい。接着剤は、熱伝導性に優れている方が好ましいが、熱伝導性の低いものでも良い。

第２熱伝導シート２および第１熱伝導シート３は、同一の材料から成るか否かを問わず、好ましくは、クッション部材６より熱伝導性の高い材料から構成されている。第２熱伝導シート２および第１熱伝導シート３は、好ましくは、炭素、金属および／またはセラミックスを含む若しくはこれらのいずれかの単体から成るシートである。第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、より好ましい形態としては、炭素系材料を含む可撓性シートである。炭素を含むシート（あるいは炭素系材料を含む可撓性シート）は、好ましくは炭素フィラーと樹脂とを含むシートである。本願でいう「炭素」は、グラファイト、グラファイトより結晶性の低いカーボンブラック、ダイヤモンド、ダイヤモンドに近い構造を持つダイヤモンドライクカーボン等の炭素（元素記号：Ｃ）から成る如何なる構造のものも含むように広義に解釈される。第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、この実施形態では、樹脂に、グラファイト繊維やカーボン粒子を配合分散した材料を硬化させた薄いシートとすることができる。また、第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、メッシュ状に編んだカーボンファイバーであっても良く、さらには混紡してあっても混編みしてあっても良い。

第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３に樹脂を含む場合には、当該樹脂がシートの全質量に対して５０質量％を超えていても、あるいは５０質量％以下であっても良い。すなわち、第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、熱伝導に大きな支障が無い限り、樹脂を主材とするか否かを問わない。樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂を好適に使用できる。熱可塑性樹脂としては、熱源からの熱を伝導する際に溶融しない程度の高融点を備える樹脂が好ましく、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を好適に挙げることができる。樹脂は、第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３の成形前の状態において、炭素フィラーの隙間に、例えば粒子状に分散している。第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、炭素フィラー、樹脂の他、熱伝導をより高めるためのフィラーとして、ＡｌＮあるいはダイヤモンドを分散していても良い。また、樹脂に代えて、樹脂よりも柔軟なエラストマーを用いても良い。

第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、また、上述のような炭素に代えて若しくは炭素と共に、金属および／またはセラミックスを含むシートとすることができる。金属としては、アルミニウム、銅、それらの内の少なくとも１つを含む合金などの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。また、セラミックスとしては、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮなどの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。

第２熱伝導シート２および／または第１熱伝導シート３は、導電性に優れるか否かは問わない。当該シート２，３の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。第２熱伝導シート２を炭素含有シートとした場合、第１熱伝導シート３は、金属製のシートとすることもできる。その逆に、第２熱伝導シート２を金属製のシートとした場合、第１熱伝導シート３は、炭素含有シートとすることもできる。好ましい第１熱伝導シート３は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅あるいはステンレススチール製のシートである。第１熱伝導シート３および／または第２熱伝導シート２は、湾曲（若しくは屈曲）しやすいシートであるのが好ましく、その厚さに制約はないが、０．３〜５ｍｍが好ましく、０．３〜１ｍｍがより好ましい。

クッション部材６は、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）あるいはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー； ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの複合物等を含むように構成される。クッション部材６は、第２熱伝導シート２および第１熱伝導シート３を伝わる熱によって溶融あるいは分解等せずにその形態を維持できる程度の耐熱性の高い材料から構成されるのが好ましい。この実施形態では、クッション部材６は、より好ましくは、ウレタン系エラストマー中にシリコーンを含浸したもの、あるいはシリコーンゴムにより構成される。クッション部材６は、その熱伝導性を少しでも高めるために、ゴム中にＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、ダイヤモンドの粒子等に代表されるフィラーを分散して構成されていても良い。クッション部材６は、その内部に気泡を含むものの他、気泡を含まないものでも良い。また、「クッション部材」は、柔軟性に富み、弾性的に圧縮と伸張を繰り返すことのできる部材を意味し、かかる意味では「ゴム状弾性体」あるいは「弾性部材」と読み替えることもできる。

放熱構造体１は、ひだ状部材３ａ側を筐体７に向けた状態で第２熱伝導シート２から第１熱伝導シート３に至る厚さ方向（矢印Ｂの方向）に圧縮力を受けると、（２Ｂ）に示す形態になる。すなわち、第１熱伝導シート３側に形成されているひだ状部材３ａが倒れた状態になる。このとき、クッション部材６は、傾斜角θを小さくするように変形する。この結果、第２熱伝導シート２側の熱源の表面に凹凸があっても、複数の熱パスを維持しながら、熱源との密着性を高めることができるので、高い熱伝導性を実現できる。

図３は、熱源としてバッテリーセルを用いた場合の放熱構造体とバッテリーセルとの位置関係を斜視図にて示す。

図３に示すように、放熱構造体１の第２熱伝導シート２は、複数個のバッテリーセル１０の電極１１，１２と反対側に位置する下端面と接触する。第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａは、バッテリーセル１０を配置する筐体の底部に接する。放熱構造体１は、バッテリーセル１０を第２熱伝導シート２側に配置すると圧縮される。なお、図３では、図の複雑化を避けるため、バッテリーセル１０は８個のみ図示されている。しかし、バッテリーの仕様や必要な電力に応じて、バッテリーセル１０の数を８個より多くすることができる。放熱構造体１の大きさも、バッテリーセル１０の個数に応じて、任意に変えることができる。

図４は、第１実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図（４Ａ）および当該バッテリーを組み立て後の状態の縦断面図（４Ｂ）をそれぞれ示す。図５は、図４の変形例に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図（５Ａ）および当該バッテリーを組み立て後の状態の縦断面図（５Ｂ）をそれぞれ示す。

この実施形態において、バッテリー２０は、例えば、電気自動車用のバッテリーであって、多数のバッテリーセル１０を備える。バッテリー２０は、一方に開口する有底型の筐体２１を備える。筐体２１は、好ましくは、アルミニウム若しくはアルミニウム基合金から成る。バッテリーセル１０は、筐体２１の内部２４に配置される。バッテリーセル１０の上方には、電極が突出して設けられている。複数のバッテリーセル１０は、好ましくは、筐体２１内において、その両側からネジ等を利用して圧縮する方向に力を与えられて、互いに密着するようになっている（不図示）。筐体２１の底部２２には、冷却部材２５の一例である冷却水を流すために、１または複数の水冷パイプ２６が備えられている。バッテリーセル１０は、底部２２との間に、放熱構造体１を挟むようにして筐体２１内に配置される。これは、第２実施形態以後の各実施形態に係る放熱構造体についても同様である。

バッテリー２０は、冷却部材２５を流す構造を持つ筐体２１内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセル１０を備える。放熱構造体１は、バッテリーセル１０と冷却部材２５との間に介在する。放熱構造体１は、この実施形態では、第２熱伝導シート２をバッテリーセル１０側に、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａを冷却部材２５側にそれぞれ対向させて配置される。このような構造のバッテリー２０では、バッテリーセル１０は、放熱構造体１を通じて筐体２１に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。一方、図５に示すように、放熱構造体１において、第２熱伝導シート２を冷却部材２５側に、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａをバッテリーセル１０側にそれぞれ対向させて配置することもできる。バッテリーセル１０の組み立てのバラツキにより、バッテリーセル１０の底面同士に段差が生じやすい。ひだ状部材３ａは、かかる段差に追従しやすい。よって、ひだ状部材３ａをバッテリーセル３ａ側に向けて放熱構造体１を筐体２１内にセットするのも有効である。これは、この実施形態以降の各実施形態でも同様である。冷却部材２５は、冷却水に限定されず、液体窒素、エタノール等の有機溶剤も含むように解釈される。冷却部材２５は、冷却に用いられる状況下にて、液体であるとは限らず、気体あるいは固体でも良い。

バッテリーセル１０を筐体２１内にセットした状態では（４Ｂを参照）、放熱構造体１は、バッテリーセル１０と、水冷パイプ２６を備える底部２２との間において、放熱構造体１の厚さ方向に圧縮される（２Ｂを参照）。第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａは、クッション部材６を圧縮して第２熱伝導シート２の面と平行に近い形態になる。この結果、バッテリーセル１０からの熱は、第２熱伝導シート２、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａ、底部２２、水冷パイプ２６、冷却部材２５へと伝わりやすくなる。クッション部材６は、バッテリーセル１０同士に段差があっても、バッテリーセル１０が第２熱伝導シート２および第１熱伝導シート３に接触させやすくするのに寄与する。なお、上述のバッテリー２０は、放熱構造体１をバッテリーセル１０と冷却部材２５との間に介在させ、ひだ状部材３ａを冷却部材２５側に、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａと反対側をバッテリーセル１０側にそれぞれ対向させて配置している。しかし、上述のバッテリー２０は、ひだ状部材３ａをバッテリーセル１０側に、ひだ状部材３ａと反対側を冷却部材２５側にそれぞれ対向させるように放熱構造体１を配置していても良い。これは、第２実施形態およびそれ以後の実施形態でも同様である。また、図４および図５では、見やすさを優先して、ひだ状部材３ａは、バッテリーセル１０の厚さに対して１本若しくはそれ以下の割合で存在するように描画されている。しかし、ひだ状部材３ａは、バッテリーセル１０の厚さに対して２本以上存在するような大きさである方が望ましい。熱パスの数を増加して、バッテリーセル１０から放熱構造体１、さらには冷却部材２５へと熱を伝える機能を高めるためである。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。第２実施形態に係る放熱構造体は、第１実施形態と同様、バッテリー２０の内部に搭載可能である。第２実施形態に係るバッテリーは、放熱構造体の構成のみが異なるだけで、その他の構成を第１実施形態と共通させている。したがって、第１実施形態に係るバッテリーの説明を代り、第２実施形態に係るバッテリーの説明を省略する。これは、第３実施形態およびそれ以後の実施形態でも同様である。

図６は、第２実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｃの拡大図とを示す。

第２実施形態に係る放熱構造体１ａは、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み、熱源から伝熱可能な第１熱伝導シート３と、第１熱伝導シート３から構成され、若しくは第１熱伝導シート３に備えられる部材であって、第１熱伝導シート３の面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材３ａと、ひだ状部材３ａ同士の隙間５に備えられるクッション部材６ａと、を備える。クッション部材６ａは、その内部に、第１熱伝導シート３の面内におけるひだ状部材３ａの長さ方向（図６の紙面表裏方向）の両端に開口する開放空間８を備える長状クッション部材である。放熱構造体１ａは、クッション部材６ａの構造がクッション部材６と異なる点で第１実施形態の放熱構造体１と異なり、それ以外の構成を放熱構造体１と同一とする。なお、クッション部材６ａは、開放空間８に代えて、ひだ状部材３ａの長さ方向の両端の内のいずれか一端を閉じた開放空間８、若しくは両端とも閉じた閉鎖空間８を有していても良い。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態および第２実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｄの拡大図とを示す。

第３実施形態に係る放熱構造体１ｂは、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み、熱源から伝熱可能な第１熱伝導シート３と、第１熱伝導シート３から構成され、若しくは第１熱伝導シート３に備えられる部材であって、第１熱伝導シート３の面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材３ａと、ひだ状部材３ａ同士の隙間５に備えられるクッション部材６ｂと、を備える。クッション部材６ｂは、ひだ状部材３ａの鋭角傾斜側の面と第１熱伝導シート３の面にそれぞれ接する２枚の板面を備える。すなわち、クッション部材６ｂは、断面略Ｖ字形状の断面を有する長状クッション部材である。クッション部材６ｂは、傾斜角θの角と反対側を、後方のひだ状部材３ａ側に開口する開放空間９とする。放熱構造体１ｂは、クッション部材６ｂの構造がクッション部材６と異なる点で第１実施形態の放熱構造体１と異なり、それ以外の構成を放熱構造体１と同一とする。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図８は、第４実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｅの拡大図とを示す。

第４実施形態に係る放熱構造体１ｃは、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み前記熱源から伝熱可能な第１熱伝導シート３と、第１熱伝導シート３から構成され、若しくは第１熱伝導シート３に備えられる部材であって、第１熱伝導シート３の面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材３ａと、ひだ状部材３ａ同士の隙間５に備えられるクッション部材３ａと、を備える。放熱構造体１ｃは、第２熱伝導シート２を備えていない点で、第１実施形態に係る放熱構造体１と異なり、それ以外の構成を放熱構造体１と同一とする。バッテリーセル１０等の熱源は、第１熱伝導シート３のひだ状部材３ａと反対側の面と接する。この結果、熱源からの熱は、第１熱伝導シート３の平らな面からひだ状部材３ａを経由して、ひだ状部材３ａと接する筐体２１の底部２２等の冷却部材２５によって冷やされた部位へと伝わる。第４実施形態は、第２熱伝導シート２が放熱構造体にとって必須の構成要素ではないことを示す。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図９は、第５実施形態に係る放熱構造体の一部の断面図とその一領域Ｆの拡大図とを示す。

第５実施形態に係る放熱構造体１ｄは、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、金属、炭素および／またはセラミックスを含み前記熱源から伝熱可能な第１熱伝導シート３と、第１熱伝導シート３から構成され、若しくは第１熱伝導シート３に備えられる部材であって、第１熱伝導シート３の面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材３ａとを備えるが、クッション部材６，６ａ，６ｂのようなクッション部材を備えていない。また、放熱構造体１ｄは、第４実施形態と同様に、第２熱伝導シート２を備えていない。ひだ状部材３ａは、その内部に空間４（開放空間であるか閉鎖空間であるかを問わない）を備えているため、クッション部材６等を備えていなくても柔軟性のある構造体となる。この結果、放熱構造体１ｄがバッテリー２０におけるバッテリーセル１０や底部２２に密着しやすくなる。なお、第５実施形態において、第２熱伝導シート２を備えるようにしても良い。

（その他の実施形態）
上述のように、本発明の好適な各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。

例えば、熱源は、バッテリーセル１０のみならず、回路基板や電子機器本体などの熱を発する対象物を全て含む。例えば、熱源は、キャパシタおよびＩＣチップ等の電子部品であっても良い。同様に、冷却部材２５は、冷却用の水のみならず、有機溶剤、液体窒素、冷却用の気体であっても良い。また、放熱構造体１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、バッテリー２０以外の構造物、例えば、電子機器、家電、発電装置等に配置されていても良い。

また、図１０の変形例に係る放熱構造体１ｅに示すように、ひだ状部材３ａの傾斜方向を全て同一にせず、バッテリーセル１０の幅方向（すなわち、図４あるいは図５の紙面表裏方向）において所定間隔おき（一例では１０ｍｍおき）に傾斜方向を変えるように、ひだ状部材３ａを配置するようにしても良い。このようにバッテリーセル１０の幅方向で所定間隔に細分化して傾斜方向を変えたひだ状部材３ａを配置することにより、端部バッテリーセルの「ひだ」数の減少や、バッテリーセル１０の底面への放熱構造造体１ｅの追従性の向上を図ることができる。

ひだ状部材３ａ同士の所定間隔は、ひだ状部材３ａの傾斜角θに沿う長さと同一若しくはそれ以下の距離とし、できるだけ熱パスを多くする方が好ましい。しかし、所定間隔は、ひだ状部材３ａの傾斜角θに沿う長さを超える距離でも良い。

上述の各実施形態の複数の構成要素は、互いに組み合わせ不可能な場合を除いて、自由に組み合わせ可能である。例えば、第４実施形態に係る放熱構造体１ｃのクッション部材６を、第２実施形態または第３実施形態における各クッション部材６ａ，６ｂに代えても良い。また、放熱構造体１等のひだ状部材３ａは、そのすべてを同一方向に傾斜させなくとも良い。ひだ状部材３ａのある群は第１熱伝導シート３の面に沿う一方向（Ｐ方向とする）に傾斜して備えるようにして、ひだ状部材３ａの別の群がＰ方向とは別の方向に傾斜して備えるようにしても良い。ただし、隣り合うひだ状部材３ａが無秩序に別の方向に傾斜するのは好ましくなく、ある塊（上記の群）の単位で一定の方向に傾斜しているのが好ましい。また、ひだ状部材３ａの傾斜角θは全てのひだ状部材３ａにおいて同一角度である必要はない。

本発明に係る放熱構造体は、例えば、自動車用バッテリーの他、自動車、工業用ロボット、発電装置、ＰＣ、家庭用電化製品などの各種電子機器にも利用することができる。また、本発明に係るバッテリーは、自動車用のバッテリー以外に、家庭用の充放電可能なバッテリー、ＰＣ等の電子機器用のバッテリーにも利用できる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ・・・放熱構造体、２・・・第２熱伝導シート、３・・・第１熱伝導シート、３ａ・・・ひだ状部材（長尺ひだ状部材を含む）、４・・・空間（開放空間または閉鎖空間）、５・・・隙間、６，６ａ，６ｂ・・・クッション部材（長尺クッション部材を含む）、８，９・・・空間（開放空間または閉鎖空間）、１０・・・バッテリーセル（熱源）、２０・・・バッテリー、２１・・・筐体、２５・・・冷却部材。

Claims (10)

1. 熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、
   金属、炭素および／またはセラミックスを含み前記熱源から伝熱可能な第１熱伝導シートと、
   前記第１熱伝導シートから構成され、若しくは前記第１熱伝導シートに備えられる部材であって、前記第１熱伝導シートの面に沿う一方向に傾斜して所定間隔で配置される複数本のひだ状部材と、
   を備え、
   前記ひだ状部材の内部に閉鎖空間若しくは開口を持つ開放空間を備える放熱構造体。
2. 前記第１熱伝導シートの前記ひだ状部材と反対側の面に固定され、金属、炭素および／またはセラミックスを含み、前記熱源からの熱を前記第１熱伝導シートへと伝える第２熱伝導シートを、さらに備える請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記ひだ状部材は、前記第１熱伝導シートの面内において、前記所定間隔で並ぶ方向と交差する方向に長い長尺ひだ状部材である請求項１または２に記載の放熱構造体。
4. 前記ひだ状部材同士の隙間にクッション部材を、さらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
5. 前記ひだ状部材は、前記第１熱伝導シートの面内において、前記所定間隔で並ぶ方向と交差する方向に長い長尺ひだ状部材であって、
   前記クッション部材は、前記長尺ひだ状部材の長さ方向に沿って備えられる長尺クッション部材である請求項４に記載の放熱構造体。
6. 前記クッション部材は、前記放熱構造体の断面視にて三角形の断面を有しており、前記ひだ状部材の鋭角傾斜側に密着配置されている請求項４または５に記載の放熱構造体。
7. 前記クッション部材は、その内部に閉鎖空間若しくは開口を持つ開放空間を備える請求項４から６のいずれか１項に記載の放熱構造体。
8. 前記クッション部材は、前記ひだ状部材の鋭角傾斜側の面と前記第１熱伝導シートの面にそれぞれ接する２枚の板面を備える請求項４または５に記載の放熱構造体。
9. 冷却部材を備える構造の筐体内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセルを備えたバッテリーであって、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の放熱構造体を、前記バッテリーセルと前記冷却部材との間に介在するバッテリー。
10. 前記放熱構造体は、前記ひだ状部材を前記バッテリーセル側に、前記第１熱伝導シートの前記ひだ状部材と反対側を前記冷却部材側にそれぞれ対向させて配置される請求項９に記載のバッテリー。