JP2021141015A - Heat dissipation structure and battery having the same - Google Patents
Heat dissipation structure and battery having the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021141015A JP2021141015A JP2020039743A JP2020039743A JP2021141015A JP 2021141015 A JP2021141015 A JP 2021141015A JP 2020039743 A JP2020039743 A JP 2020039743A JP 2020039743 A JP2020039743 A JP 2020039743A JP 2021141015 A JP2021141015 A JP 2021141015A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat radiating
- members
- conductive sheet
- longitudinal direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 52
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 28
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 17
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 methyl hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003216 poly(methylphenylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012056 semi-solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
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。 The present invention relates to a heat radiating structure and a battery including the heat radiating structure.
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。 Control systems for automobiles, aircraft, ships, or household or commercial electronic devices are becoming more accurate and complex, and the density of small electronic components on circuit boards is increasing. .. As a result, it is strongly desired to solve the failure and shortening of the life of electronic components due to heat generation around the circuit board.
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(AlN)、立方晶窒化ホウ素(cBN)等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)。 In order to realize quick heat dissipation from the circuit board, conventionally, the circuit board itself is made of a material having excellent heat dissipation, a heat sink is attached, or a cooling fan is driven by a single means or a combination of multiple means. It is done. Of these, a method in which the circuit board itself is made of a material having excellent heat dissipation, for example, diamond, aluminum nitride (AlN), cubic boron nitride (cBN), etc., makes the cost of the circuit board extremely high. In addition, the arrangement of the cooling fan causes problems such as failure of the rotating device called the fan, maintenance necessity for preventing the failure, and difficulty in securing the installation space. On the other hand, the heat radiating fin is a simple one that can increase the surface area and further improve the heat radiating property by forming a large number of columnar or flat plate-shaped projecting portions using a metal having high thermal conductivity (for example, aluminum). Since it is a member, it is widely used as a heat-dissipating component (see Patent Document 1).
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よ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、電気自動車の普及が進行してきている。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が必要となる。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重要である。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。 By the way, at present, there are active movements around the world to gradually convert conventional gasoline-powered vehicles or diesel-powered vehicles to electric vehicles for the purpose of reducing the burden on the global environment. In particular, electric vehicles are becoming more widespread in China as well as in European countries such as France, the Netherlands, and Germany. In order to popularize electric vehicles, it is necessary to develop high-performance batteries and install a large number of charging stations. In particular, it is important to develop technology to enhance the charge / discharge function of lithium-based automobile batteries. It is well known that the above-mentioned automobile battery cannot fully exert its charge / discharge function at a high temperature of 60 degrees Celsius or higher. For this reason, it is important to improve the heat dissipation of the battery as well as the circuit board described above.
バッテリーの速やかな放熱を実現するには、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製の筐体に水冷パイプを配置し、当該筐体にバッテリーセルを多数配置し、バッテリーセルと筐体の底面との間に密着性のゴムシートを挟んだ構造が採用されている。このような構造のバッテリーでは、バッテリーセルは、ゴムシートを通じて筐体に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。 In order to quickly dissipate heat from the battery, place the water cooling pipe in a metal housing with excellent thermal conductivity such as aluminum, place a large number of battery cells in the housing, and place the battery cell and the bottom of the housing. A structure in which an adhesive rubber sheet is sandwiched between the two is adopted. In a battery having such a structure, the battery cell transfers heat to the housing through a rubber sheet and is effectively removed by water cooling.
しかし、上述のような従来のバッテリーにおいて、ゴムシートは、アルミニウムやグラファイトと比べて熱伝導性が低いため、バッテリーセルから筐体に効率よく熱を移動させることが難しい。また、ゴムシートに代えてグラファイト等のスペーサを挟む方法も考えられるが、複数のバッテリーセルの下面が平らではなく段差を有することから、バッテリーセルとスペーサとの間に隙間が生じ、伝熱効率が低下する。かかる一例にもみられるように、バッテリーセルは種々の形態(段差等の凹凸あるいは非平滑な表面状態を含む)をとり得ることから、バッテリーセルの種々の形態に順応可能であって高い伝熱効率を実現することの要望が高まっている。また、高い伝熱効率を実現するためには、多数のバッテリーセルの温度が均一となるように、多数のバッテリーセル各々から均一に放熱させることが望ましい。さらには、バッテリーセルの容器の材質をより軽量で弾性変形することが要望されており、バッテリーセルの軽量化やバッテリーセルを除去したときに元の形状に近い形状に戻る放熱構造体が望まれている。 However, in the conventional battery as described above, since the rubber sheet has lower thermal conductivity than aluminum or graphite, it is difficult to efficiently transfer heat from the battery cell to the housing. A method of sandwiching a spacer such as graphite instead of the rubber sheet is also conceivable, but since the lower surfaces of the plurality of battery cells are not flat and have steps, a gap is generated between the battery cells and the spacer, and the heat transfer efficiency is improved. descend. As can be seen in such an example, since the battery cell can take various forms (including unevenness such as a step or a non-smooth surface state), it can be adapted to various forms of the battery cell and has high heat transfer efficiency. There is a growing demand for realization. Further, in order to realize high heat transfer efficiency, it is desirable to dissipate heat uniformly from each of a large number of battery cells so that the temperatures of the large number of battery cells become uniform. Furthermore, there is a demand for a lighter weight and elastically deformable material of the battery cell container, and a heat dissipation structure that reduces the weight of the battery cell and returns to a shape close to the original shape when the battery cell is removed is desired. ing.
上記課題に鑑みて、本願に先立ち、本出願人は、以下の構成を有する放熱構造体を開発し、特許出願(特願2018−218082)およびそれをパリ条約優先権の基礎とする国際出願(PCT/JP2019/042192)を行った。
熱源からの放熱を高める複数の放熱部材が連結された放熱構造体であって、
前記放熱部材は、
前記熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シートと、
前記熱伝導シートの環状裏面に備えられ、前記熱伝導シートに比べて前記熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材と、
前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路と、
を備え、
前記複数の放熱部材は、前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向と直交する方向に並んだ状態で連結部材により連結されている放熱構造体。
上記放熱構造体は、放熱性と柔軟性に優れる部材であり、さらに、放熱構造体と熱源との位置決めを容易かつ確実にすることも求められている。これは、バッテリーセルのみならず、回路基板、電子部品あるいは電子機器本体のような他の熱源にも通じる。
In view of the above issues, prior to the present application, the applicant has developed a heat-dissipating structure having the following configuration, and applied for a patent (Japanese Patent Application No. 2018-218802) and an international application based on the patent application (Japanese Patent Application No. 2018-218802). PCT / JP2019 / 042192) was performed.
It is a heat dissipation structure in which a plurality of heat dissipation members that enhance heat dissipation from a heat source are connected.
The heat radiating member is
A heat conductive sheet having a shape that advances while spirally winding to transfer heat from the heat source,
A cushion member provided on the annular back surface of the heat conductive sheet and easily deformed according to the surface shape of the heat source as compared with the heat conductive sheet.
A gangway that penetrates in the direction of travel while winding the heat conductive sheet,
With
A heat radiating structure in which the plurality of heat radiating members are connected by a connecting member in a state of being arranged in a direction orthogonal to the direction in which the heat conductive sheet travels while being wound.
The heat radiating structure is a member having excellent heat radiating properties and flexibility, and further, it is required to easily and surely position the heat radiating structure and the heat source. This leads not only to battery cells, but also to other heat sources such as circuit boards, electronic components or electronics bodies.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱源の種々の形態に順応可能であって、軽量で、弾性変形性に富み、放熱効率に優れ、複数の熱源各々における放熱性の均一化を高め、かつ熱源との位置決めを容易かつ確実にできる放熱構造体、およびそれを備えるバッテリーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, is adaptable to various forms of heat sources, is lightweight, has abundant elastic deformability, is excellent in heat dissipation efficiency, and has uniform heat dissipation in each of a plurality of heat sources. It is an object of the present invention to provide a heat radiating structure capable of enhancing the heat generation and easily and surely positioning the heat source, and a battery provided with the heat radiating structure.
(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複数の放熱部材が連結された放熱構造体であって、前記放熱部材は、前記熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シートと、前記熱伝導シートの環状裏面に備えられ、前記熱伝導シートに比べて前記熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材と、前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路と、を備え、前記複数の放熱部材をその長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で固定可能な固定部材を備え、前記固定部材は、前記複数の放熱部材を前記長手方向と直交する方向に沿って並べた状態において、前記複数の放熱部材を囲む4辺のうち1辺が開口された略U字形状の部材である。
(2)別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記複数の放熱部材を前記長手方向と直交する方向に並べた状態で連結する連結部材を備え、前記連結部材は、前記複数の放熱部材の前記長手方向の少なくとも一端部を前記固定部材に固定して連結しても良い。
(3)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記固定部材は、前記複数の放熱部材を囲む4辺のうち、前記長手方向に沿う1辺が開口された略U字形状の部材であり、前記連結部材は、前記複数の放熱部材の前記長手方向の両端部を前記固定部材に固定して連結する前記連結部材は、前記複数の放熱部材の前記長手方向の少なくとも両端部を連結しても良い。
(4)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記連結部材は、糸で構成されても良い。
(5)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、隣接する他の前記放熱構造体と嵌合可能に構成されており、前記固定部材は、前記他の放熱構造体の前記固定部材と嵌合可能な嵌合部を備えても良い。
(6)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記固定部材は、その厚さが、前記熱源からの押圧により変形した前記放熱部材の厚さより薄くなるよう形成されても良い。
(7)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記クッション部材は、前記長手方向に前記貫通路を有する筒状クッション部材であって、前記熱伝導シートは、前記筒状クッション部材の外側面をスパイラル状に巻回していても良い。
(8)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記クッション部材は、前記熱伝導シートの前記環状裏面に沿ってスパイラル状に巻回しているスパイラル状クッション部材であっても良い。
(9)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記熱伝導シートの表面に、当該表面に接触する熱源から当該表面への熱伝導性を高めるための熱伝導性オイルを有しても良い。
(10)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記熱伝導性オイルは、シリコーンオイルと、前記シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の1以上からなる熱伝導性フィラーとを含んでも良い。
(11)一実施形態に係るバッテリーは、冷却部材を流す構造を持つ筐体内に、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、前記バッテリーセルと前記筐体との間に、上述のいずれかの放熱構造体を備える。
(1) The heat radiating structure according to the embodiment for achieving the above object is a heat radiating structure in which a plurality of heat radiating members for enhancing heat radiating from a heat source are connected, and the heat radiating member is from the heat source. A heat conductive sheet that travels while winding in a spiral shape to transfer heat, and a cushion that is provided on the annular back surface of the heat conductive sheet and is more easily deformed according to the surface shape of the heat source than the heat conductive sheet. A fixing member provided with a member and a through-passage penetrating in the direction of traveling while winding the heat conductive sheet, and the plurality of heat radiating members can be fixed in a state of being arranged along a direction orthogonal to the longitudinal direction thereof. The fixing member has a substantially U-shape in which one of the four sides surrounding the plurality of heat radiating members is opened in a state where the plurality of heat radiating members are arranged along a direction orthogonal to the longitudinal direction. It is a member.
(2) The heat radiating structure according to another embodiment preferably includes a connecting member that connects the plurality of heat radiating members in a state of being arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and the connecting member includes the plurality of connecting members. At least one end of the heat radiating member in the longitudinal direction may be fixed and connected to the fixing member.
(3) In the heat radiating structure according to another embodiment, preferably, the fixing member has a substantially U-shape in which one side along the longitudinal direction is opened among the four sides surrounding the plurality of heat radiating members. The connecting member is a member, and the connecting member fixes and connects both ends of the plurality of heat radiating members in the longitudinal direction to the fixing member, and the connecting member connects at least both ends of the plurality of heat radiating members in the longitudinal direction. It may be connected.
(4) In the heat radiating structure according to another embodiment, preferably, the connecting member may be made of a thread.
(5) The heat radiating structure according to another embodiment is preferably configured so as to be matable with the other adjacent heat radiating structure, and the fixing member is the fixing member of the other heat radiating structure. It may be provided with a fitting portion capable of fitting with.
(6) In the heat radiating structure according to another embodiment, preferably, the fixing member may be formed so that its thickness is thinner than the thickness of the heat radiating member deformed by pressing from the heat source.
(7) In the heat dissipation structure according to another embodiment, preferably, the cushion member is a tubular cushion member having the through-passage in the longitudinal direction, and the heat conductive sheet is the tubular cushion member. The outer surface of the surface may be wound in a spiral shape.
(8) In the heat dissipation structure according to another embodiment, preferably, the cushion member may be a spiral cushion member that is spirally wound along the annular back surface of the heat conductive sheet.
(9) In the heat radiating structure according to another embodiment, preferably, the surface of the heat conductive sheet has a heat conductive oil for increasing the heat conductivity from the heat source in contact with the surface to the surface. You may.
(10) In the heat radiating structure according to another embodiment, preferably, the heat conductive oil has higher heat conductivity than the silicone oil and the silicone oil, and is composed of one or more of metal, ceramics or carbon. It may contain a sex filler.
(11) The battery according to the embodiment is a battery having one or more battery cells as heat sources in a housing having a structure for flowing a cooling member, and is between the battery cells and the housing. Is provided with any of the above-mentioned heat dissipation structures.
本発明によれば、熱源の種々の形態に順応可能であって、軽量で、弾性変形性に富み、放熱効率に優れ、かつ複数の熱源各々における放熱性の均一化を高め、かつ熱源との位置決めを容易かつ確実にできる放熱構造体、およびそれを備えるバッテリーを提供できる。 According to the present invention, it is adaptable to various forms of a heat source, is lightweight, has abundant elastic deformability, has excellent heat dissipation efficiency, enhances uniform heat dissipation in each of a plurality of heat sources, and has a heat source. It is possible to provide a heat radiating structure capable of easy and reliable positioning, and a battery including the heat radiating structure.
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。 Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below does not limit the invention according to the claims, and all of the elements and combinations thereof described in each embodiment are the means for solving the present invention. Is not always required.
1.放熱構造体
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。図2は、図1におけるA−A線断面図およびその一部Dの拡大図をそれぞれ示す。図3は、図1に示す放熱構造体を矢印B方向から見た側面図およびその一部Eの拡大図をそれぞれ示す。図4は、図1に示す放熱構造体を矢印C方向から見た側面図およびその一部Fの拡大図をそれぞれ示す。なお、この実施形態において、放熱部材の長手方向をY方向、当該長手方向に直交する方向をX方向とする(図1参照)。また、この実施形態において、熱源は、図2の紙面上方に配置され、冷却部材は、図2の紙面下方に配置されるものとする。以後の実施形態においても同様である。
1. 1. Heat dissipation structure (first embodiment)
FIG. 1 shows a plan view of the heat radiating structure according to the first embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 and an enlarged view of a part D thereof. FIG. 3 shows a side view of the heat radiating structure shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow B, and an enlarged view of a part E thereof. FIG. 4 shows a side view of the heat radiating structure shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow C, and an enlarged view of a part F thereof. In this embodiment, the longitudinal direction of the heat radiating member is the Y direction, and the direction orthogonal to the longitudinal direction is the X direction (see FIG. 1). Further, in this embodiment, the heat source is arranged above the paper surface of FIG. 2, and the cooling member is arranged below the paper surface of FIG. The same applies to the subsequent embodiments.
(1)概略構成
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複数の放熱部材20が連結された部材である。放熱部材20は、熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シート21と、熱伝導シート21の環状裏面に備えられ、熱伝導シート21に比べて熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材22と、熱伝導シート21の巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路23と、を備える。また、放熱構造体1は、複数の放熱部材20をその長手方向と直交する方向(図1に示すX方向)に沿って並べた状態で固定可能な固定部材10を備える。固定部材10は、複数の放熱部材20を長手方向と直交する方向に沿って並べた状態において、複数の放熱部材20を囲む4辺のうち1辺が開口された略U字形状の部材である。放熱部材20は、「熱伝導部材」または「伝熱部材」と称しても良い。
(1) Schematic Configuration The
(2)熱伝導シート
熱伝導シート21は、その構成材料を問わないが、好ましくは炭素を含むシートであり、さらに好ましくは90質量%以上を炭素から構成されるシートである。例えば、熱伝導シート21に、樹脂を焼成して成るグラファイト製のフィルムを用いることもできる。ただし、熱伝導シート21は、炭素と樹脂とを含むシートであっても良い。その場合、樹脂は、合成繊維でも良く、その場合には、樹脂として好適にはアラミド繊維を用いることができる。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。熱伝導シート21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。熱伝導シート21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。なお、グラファイト繊維、カーボン粒子あるいはカーボンファイバーといった各種フィラーも、すべて、炭素フィラーの概念に含まれる。
(2) Heat Conductive Sheet The heat
熱伝導シート21を炭素と樹脂とを備えるシートとする場合には、当該樹脂が熱伝導シート21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、熱伝導シート21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)、ポリアミドイミド(PAI)、芳香族ポリアミド(アラミド繊維)等を好適に挙げることができる。樹脂は、熱伝導シート21の成形前の状態において、炭素フィラーの隙間に、例えば粒子状あるいは繊維状に分散している。熱伝導シート21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。熱伝導シート21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、Al2O3、AlN、cBN、hBNなどの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。
When the heat
熱伝導シート21は、導電性に優れるか否かは問わない。熱伝導シート21の熱伝導率は、好ましくは10W/mK以上である。この実施形態では、熱伝導シート21は、好ましくは、グラファイト製のフィルムであり、熱伝導性と導電性に優れる材料から成る。熱伝導シート21は、湾曲性(若しくは屈曲性)に優れるシートであるのが好ましく、その厚さに制約はないが、0.02〜3mmが好ましく、0.03〜0.5mmがより好ましい。ただし、熱伝導シート21の熱伝導率は、その厚さが増加するほど厚さ方向で低下するが、熱伝送量は厚い方が多くなるため、シートの強度、可撓性および熱伝導性を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。
It does not matter whether the heat
(3)クッション部材
クッション部材22の重要な機能は変形容易性と、回復力である。回復力は、弾性変形性による。変形容易性は、熱源の形状に追従するために必要な特性であり、特にリチウムイオンバッテリーなどの半固形物、液体的性状も持つ内容物などを変形しやすいパッケージに収めてあるようなバッテリーセルの場合には、設計寸法的にも不定形または寸法精度があげられない場合が多い。このため、クッション部材22の変形容易性や追従力を保持するための回復力の保持は重要である。
(3) Cushion member The important functions of the
クッション部材22は、この実施形態では貫通路23を備える筒状クッション部材である。クッション部材22は、熱伝導シート21に接触する熱源が平坦でない場合でも、熱伝導シート21と熱源との接触を良好にする。さらに、貫通路23は、クッション部材22の変形を容易にし、加えて放熱構造体1の軽量化に寄与し、また、熱伝導シート21と熱源との接触を高める機能を有する。クッション部材22は、熱伝導シート21に加わる荷重によって熱伝導シート21が破損等しないようにする保護部材としての機能も有する。この実施形態では、クッション部材22は、熱伝導シート21に比べて低熱伝導性の部材である。なお、この実施形態では、貫通路23は、断面円形状に形成されているが、貫通路23の断面形状は円に限定されず、例えば、多角形、楕円形、半円形、頂点が丸みを帯びた略多角形等であっても良い。また、貫通路23は、例えば、断面円形状が上下または左右に2つに分割された2つの断面半円形状の貫通路等、複数の貫通路から構成されていても良い。
The
クッション部材22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22は、熱伝導シート21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22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22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22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、熱源の表面に密着可能に弾性変形可能な部材を意味し、かかる意味では「ゴム状弾性体」と読み替えることもできる。さらに、クッション部材22の変形例としては、上記ゴム状弾性体ではなく、金属を用いて構成することもできる。例えば、クッション部材22は、バネ鋼で構成することも可能である。さらに、クッション部材22として、コイルバネを配置することも可能である。また、スパイラル状に巻いた金属をバネ鋼にしてクッション部材として熱伝導シート21の環状裏面に配置しても良い。また、クッション部材22は、樹脂やゴム等から形成されたスポンジあるいはソリッド(スポンジのような多孔質ではない構造のもの)で構成することも可能である。
The
(4)連結部材
連結部材30は、好ましくは、複数の放熱部材20を長手方向と直交する方向に並べた状態で連結する部材である。連結部材30は、好ましくは、複数の放熱部材20の長手方向の少なくとも一端部を連結する部材であり、より好ましくは、複数の放熱部材20の長手方向の少なくとも両端部を連結する部材である。連結部材30は、例えば、糸やゴム等、少なくとも複数の放熱部材20の間に位置する部分が変形自在な材料で構成された部材である。連結部材30は、糸で構成されることが好ましく、熱源からの放熱による温度上昇に耐え得る糸であることがより好ましい。より具体的には、連結部材30は、120℃程度の高温に耐え得る糸であって、天然繊維、合成繊維、カーボン繊維、金属繊維等の繊維からなる撚糸で構成されることが好ましい。この実施形態において、連結部材30は、ミシン等を用いて複数の放熱部材20を後述の固定部材10に縫い付けて連結させる部材である。連結部材30の縫い方は、特に制約されず、手縫い、本縫い、千鳥縫い、単環縫い、二重環縫い、縁かがり縫い、扁平縫い、安全縫い、オーバーロック等の如何なる縫い方でも良い。また、JIS L 0120の規定する表示記号によれば、好適な縫い方として、「101」、「209」、「301」、「304」、「401」、「406」、「407」、「410」、「501」、「502」、「503」、「504」、「505」、「509」、「512」、「514」、「602」および「605」の各種縫い目を構成する縫い方を例示できる。放熱構造体1は、放熱部材20が熱源からの押圧により圧縮され扁平した形態となっても、放熱部材20の変形に追従して連結部材30が撓むため、熱源に追従・密着することができる。
(4) Connecting Member The connecting
(5)固定部材
固定部材10は、複数の放熱部材20を長手方向と直交する方向に沿って並べた状態において、複数の放熱部材20を囲む4辺のうち、長手方向に沿う1辺が開口された略U字形状の部材である。この実施形態において、固定部材10は、図1に示すように、複数の放熱部材20を囲む4辺のうち、長手方向(図1に示すY方向)に沿う左側の1辺が開口された略U字形状の部材である。なお、固定部材10は、長手方向に沿う2辺のうち右側の1辺が開口された略U字形状の部材であっても良い。固定部材10は、好ましくは、長手方向と直交する方向に沿う2辺上に、複数の放熱部材20の長手方向の両端部が載置された状態で、複数の放熱部材20とともにミシン等を用いて連結部材30で縫い付けられる。このようにして、連結部材30は、複数の放熱部材20の長手方向の両端部を固定部材10に固定して連結する。固定部材10は、略U字形状に囲まれた空間が熱源を挿通可能なほどに十分な大きさを有していることが好ましい。しかし、固定部材10の略U字形状に囲まれた空間が熱源を挿通不可な大きさであっても良い。固定部材10は、好ましくは、樹脂あるいはゴムで形成され、より好ましくは、PETフィルムで形成される。
(5) Fixing Member In the fixing
固定部材10は、複数の放熱部材20が連結部材30で縫い付けて固定されることにより、放熱構造体1における複数の放熱部材20の位置決めを可能とする。高い伝熱効率を実現するためには、多数の熱源各々の温度が均一となるように、多数の熱源各々から均一に放熱させることが望ましい。そのためには、各熱源に接触する放熱部材20の数が均一となるように、複数の放熱部材20を配置することが好ましい。放熱構造体1は、固定部材10および連結部材30により複数の放熱部材20が位置決めされるため、各熱源に放熱部材20を確実に接触するようにできる。したがって、放熱構造体1は、多数の熱源各々における放熱性の均一化を高めることができ、高い伝熱効率を実現できる。なお、固定部材10は、熱源からの放熱により変形しない材料であれば、樹脂あるいはゴムに限定されず、例えば、金属、プラスチック、木材、セラミックス等で形成されていても良い。
The fixing
放熱部材20間の距離L1は、放熱部材20が熱源からの押圧を受けて潰れる際に、狭くなる。放熱部材20がほとんど潰れない場合には、熱伝導シート21と熱源等との密着性が低くなる可能性がある。かかるリスクを低減するのに適切な放熱部材20の上下方向、すなわち熱源から冷却部材を備える冷却部位に向かう方向に圧縮されたときの厚みは、少なくとも、放熱部材20の管径(=円換算直径:D)の80%である。ここで、「円換算直径」とは、放熱部材20をその長手方向と垂直に切断したときの管断面の面積と同じ面積の真円の直径を意味する。放熱部材20が真円の断面をもった円筒の場合には、その直径は円換算直径と同一である。放熱部材20は、上記の圧縮を受けると、熱源および冷却部位と接する面を平面とし、放熱部材20間の距離L1の方向を略円弧断面とするように変形するとみなすことができる(図2Dの拡大図を参照)。距離L1を十分に大きくすれば、放熱部材20は隣接する放熱部材20と接触しない。逆に、隙間L1が小さすぎると、放熱部材20が上下方向に圧縮されても、隣接する放熱部材20に接触して、それ以上に潰れなくなる可能性がある。距離L1を放熱部材20の円換算直径Dの11.4%以上にすれば、放熱部材20が円換算直径Dの80%の厚さに圧縮されて変形する際に、放熱部材20同士が接触して、当該変形の障害となることを防止できる。よって、放熱構造体1は、放熱部材20間の距離L1が放熱部材20の円換算直径Dの11.4%以上となるように、複数の放熱部材20が配置されることが好ましい。ただし、距離L1が小さいほど、連結部材30で連結する際に複数の放熱部材20をより安定して連結することができる。これらの点を考慮して、距離L1が設定されることがより好ましい。なお、この実施形態では、距離L1を0.114Dとしている。
The distance L1 between the
固定部材10は、好ましくは、その厚さT1が、熱源からの押圧により変形した放熱部材20の厚さ(0.8D)より薄くなるよう形成される(図3Dの拡大図および図4のFの拡大図を参照)。このように放熱構造体1を構成することにより、熱源からの押圧により放熱部材20が上下方向に圧縮されても、熱源が固定部材10に接触してそれ以上に潰れなくなる虞を抑制でき、放熱部材20が円換算直径Dの80%の厚さに圧縮されて変形する際に、当該変形の障害となることを防止できる。なお、放熱部材20の冷却部位側(図3および図4の下側)の面は、固定部材10の冷却部位側の面と同じ高さか、若しくは冷却部位側に若干突出させているのが好ましい。固定部材10を冷却部位に接触させやすいからである。
The fixing
(6)熱伝導性オイル
熱伝導性オイルは、好ましくは、シリコーンオイルと、シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の1以上からなる熱伝導性フィラーとを含む。熱伝導シート21は、微視的に、隙間(孔あるいは凹部)を有する。通常、当該隙間には空気が存在し、熱伝導性に悪影響を及ぼす可能性が有る。熱伝導性オイルは、その隙間を埋めて、空気に代わって存在することになり、熱伝導シート21の熱伝導性を向上させる機能を有する。
(6) Thermally Conductive Oil The thermally conductive oil preferably contains a silicone oil and a thermally conductive filler having a higher thermal conductivity than the silicone oil and consisting of one or more of metal, ceramics or carbon. The heat
熱伝導性オイルは、熱伝導シート21の表面、少なくとも熱源と熱伝導シート21とが接触する面に備えられている。本願において、熱伝導性オイルの「オイル」は、非水溶性の常温(20〜25℃の範囲の任意の温度)で液状若しくは半固形状の可燃物質をいう。「オイル」という文言に代え、「グリース」あるいは「ワックス」を用いることもできる。熱伝導性オイルは、熱源から熱伝導シート21に熱を伝える際に熱伝導の障害にならない性質のオイルである。熱伝導性オイルには、炭化水素系のオイル、シリコーンオイルを用いることができる。熱伝導性オイルは、好ましくは、シリコーンオイルと、シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の1以上からなる熱伝導性フィラーとを含む。
The heat conductive oil is provided on the surface of the heat
シリコーンオイルは、好ましくは、シロキサン結合が2000以下の直鎖構造の分子から成る。シリコーンオイルは、ストレートシリコーンオイルと、変性シリコーンオイルとに大別される。ストレートシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルを例示できる。変性シリコーンオイルとしては、反応性シリコーンオイル、非反応性シリコーンオイルを例示できる。反応性シリコーンオイルは、例えば、アミノ変性タイプ、エポキシ変性タイプ、カルボキシ変性タイプ、カルビノール変性タイプ、メタクリル変性タイプ、メルカプト変性タイプ、フェノール変性タイプ等の各種シリコーンオイルを含む。非反応性シリコーンオイルは、ポリエーテル変性タイプ、メチルスチリル変性タイプ、アルキル変性タイプ、高級脂肪酸エステル変性タイプ、親水性特殊変性タイプ、高級脂肪酸含有タイプ、フッ素変性タイプ等の各種シリコーンオイルを含む。シリコーンオイルは、耐熱性、耐寒性、粘度安定性、熱伝導性に優れたオイルであるため、熱伝導シート21の表面に塗布して、熱源と熱伝導シート21との間に介在させる熱伝導性オイルとして特に好適である。
Silicone oils preferably consist of molecules with a linear structure having a siloxane bond of 2000 or less. Silicone oils are roughly classified into straight silicone oils and modified silicone oils. Examples of the straight silicone oil include dimethyl silicone oil, methyl phenyl silicone oil, and methyl hydrogen silicone oil. Examples of the modified silicone oil include reactive silicone oil and non-reactive silicone oil. Reactive silicone oils include, for example, various silicone oils such as amino-modified type, epoxy-modified type, carboxy-modified type, carbinol-modified type, methacryl-modified type, mercapto-modified type, and phenol-modified type. The non-reactive silicone oil includes various silicone oils such as a polyether-modified type, a methylstyryl-modified type, an alkyl-modified type, a higher fatty acid ester-modified type, a hydrophilic special-modified type, a higher fatty acid-containing type, and a fluorine-modified type. Since silicone oil is an oil having excellent heat resistance, cold resistance, viscosity stability, and heat conductivity, it is applied to the surface of the heat
熱伝導性オイルは、好ましくは、油分以外に、金属、セラミックスまたは炭素の1以上からなる熱伝導性フィラーを含む。金属としては、金、銀、銅、アルミニウム、ベリリウム、タングステンなどを例示できる。セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、キュービック窒化ホウ素、ヘキサゴナル窒化ホウ素などを例示できる。炭素としては、ダイヤモンド、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブなどを例示できる。 The thermally conductive oil preferably contains, in addition to the oil, a thermally conductive filler composed of one or more of metal, ceramics or carbon. Examples of the metal include gold, silver, copper, aluminum, beryllium, and tungsten. Examples of ceramics include alumina, aluminum nitride, cubic boron nitride, and hexagonal boron nitride. Examples of carbon include diamond, graphite, diamond-like carbon, amorphous carbon, and carbon nanotubes.
熱伝導性オイルは、熱源と熱伝導シート21との間に介在する他、熱伝導シート21と後述のバッテリーの筐体との間に介在する方が好ましい。熱伝導性オイルは、熱伝導シート21の全面に塗布されていても、熱伝導シート21の一部分に塗布されていても良い。熱伝導性オイルを熱伝導シート21に存在させる方法は、特に制約はなく、スプレーを用いた噴霧、刷毛等を用いた塗布、熱伝導性オイル中への熱伝導シート21の浸漬など、如何なる方法によるものでも良い。なお、熱伝導性オイルは、放熱構造体1あるいは後述のバッテリーにとって必須の構成ではなく、好適に備えることのできる追加的な構成である。これは、以後の実施形態においても同様である。
It is preferable that the heat conductive oil is interposed between the heat source and the heat
放熱構造体1は、複数の放熱部材20の長手方向(図1に示すY方向)の両端部が固定部材10とともに連結部材30により縫い付けられることにより、複数の放熱部材20が固定部材10に固定されている。これにより、放熱部材20の長手方向の両端部が固定された状態で熱源からの押圧を受けて潰れるため、複数の熱源の下端部が平坦でない場合でも、熱伝導シート21と当該下端部との接触が良好になる。放熱構造体1は、放熱部材20が固定部材10および連結部材30により位置決めされているので、熱源からの押圧を受けて潰れた際にも放熱部材20間の距離L1のばらつきが小さくなる。よって、放熱構造体1は、多数の熱源各々における放熱性の均一化を高めることができる。また、放熱構造体1は、各放熱部材20がクッション部材22の外側面に熱伝導シート21をスパイラル状に巻いた構造を有しているため、クッション部材22の変形を過度に拘束しない。なお、複数の放熱部材20は、放熱部材20間の距離L1が等間隔となるよう配置されることに限定されない。放熱構造体1は、好ましくは、複数の熱源のうち温度の高い熱源の位置に放熱部材20を密集させるように、距離L1を変化させて配置する。すなわち、放熱構造体1は、温度の高い熱源に接触する放熱部材20の数がその他の熱源に接触する放熱部材20の数より多くなるように、当該温度の高い熱源に接触する放熱部材20間の距離L1を小さくすることが好ましい。このように、放熱構造体1は、熱源の形態等に応じて、複数の熱源各々における放熱性が均一となるように、容易かつ確実に熱源との位置決めを行うことができる。
In the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る放熱構造体について説明する。先の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。
(Second Embodiment)
Next, the heat dissipation structure according to the second embodiment will be described. The same reference numerals are given to the parts common to the above embodiments, and duplicate description will be omitted.
図5は、第2実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。図6は、第2実施形態に係る放熱構造体の集合体の平面図およびその一部Gの拡大図をそれぞれ示す。 FIG. 5 shows a plan view of the heat radiating structure according to the second embodiment. FIG. 6 shows a plan view of the aggregate of the heat radiating structure according to the second embodiment and an enlarged view of a part G thereof.
第2実施形態に係る放熱構造体1aは、第1実施形態に係る放熱構造体1と類似の構造を有するが、固定部材10に代えて、固定部材10aを備える点において、第1実施形態に係る放熱構造体1と異なる。
The
放熱構造体1aは、他の放熱構造体1aと嵌合可能に構成される。すなわち、放熱構造体1aは、複数の他の放熱構造体1aと嵌合することにより、放熱構造体の集合体70(以下、単に「集合体70」とも称する。)を形成することができる(図6を参照)。このように形成された集合体70は、複数の熱源の下端部の面積が大きい場合であっても、熱源の下端部と熱伝導シート21とを確実に接触させることができる。よって、放熱構造体1aは、放熱の対象となる複数の熱源の下端部の面積に応じて、少なくとも1以上の他の放熱構造体1aと嵌合して集合体70を形成することができる。なお、図6では、集合体70は、4つの放熱構造体1aが嵌合されて形成されているが、集合体70を形成する放熱構造体1aの個数は、特に限定されない。
The
固定部材10aは、他の放熱構造体1aの固定部材10aと嵌合可能な嵌合部15を備える。嵌合部15は、放熱構造体1aが集合体70を形成する際に隣接する他の放熱構造体1aの固定部材10aと嵌合可能な部位である。この実施形態において、嵌合部15は、矩形状に突出した部位或いは矩形状に窪んだ部位である(図6Gを参照)。集合体70は、例えば、放熱構造体1aの固定部材10aの矩形状に突出した嵌合部15と、隣接する他の放熱構造体1aの固定部材10aの矩形状に窪んだ嵌合部15とが嵌合する(所謂、パズル式に連結する)ことにより、形成される。なお、嵌合部15は、隣接する少なくとも1の他の放熱構造体1aの嵌合部15と嵌合可能であれば、その位置および個数に制約はない。放熱構造体1aは、固定部材10a以外の構成は、第1実施形態に係る放熱構造体1と同様のため、詳細な説明を省略する。
The fixing
図7は、第2実施形態に係る放熱構造体の変形例1の一部を図6の拡大図と同視の図にて示す。 FIG. 7 shows a part of the modified example 1 of the heat radiating structure according to the second embodiment in the same view as the enlarged view of FIG.
変形例1において、放熱構造体1aは、嵌合部15に代えて、嵌合部15aを固定部材10aが備える点で先述の第2実施形態に係る放熱構造体1aと異なる。なお、変形例1において、嵌合部15a以外の構成は、先述の第2実施形態に係る放熱構造体1aと同様であるため、詳細な説明を省略する。また、変形例1において、固定部材10aにおける嵌合部15aの位置および個数は、先述の第2実施形態に係る放熱構造体1aの嵌合部15と同様である。
In the first modification, the
嵌合部15aは、略T字状に突出した部位、或いは当該略T字状に突出した部位が挿入可能な穴である。放熱構造体の集合体70は、例えば、放熱構造体1aの固定部材10aの略T字状に突出した嵌合部15aを、隣接する他の放熱構造体1aの固定部材10aの穴(嵌合部)15aに挿入して嵌合させることにより、形成される。このようにして、変形例1においても、放熱構造体1aは、複数の他の放熱構造体1aと嵌合することにより、集合体70を形成することができる。
The
図8は、第2実施形態に係る放熱構造体の変形例2の一部を図6の拡大図と同視の図にて示す。 FIG. 8 shows a part of the modified example 2 of the heat radiating structure according to the second embodiment in the same view as the enlarged view of FIG.
変形例2において、放熱構造体1aは、嵌合部15に代えて、嵌合部15bを固定部材10aが備える点で先述の第2実施形態に係る放熱構造体1aと異なる。なお、変形例2において、嵌合部15b以外の構成は、先述の第2実施形態に係る放熱構造体1aと同様であるため、詳細な説明を省略する。また、変形例2において、固定部材10aにおける嵌合部15bの位置および個数は、先述の第2実施形態に係る放熱構造体1aの嵌合部15と同様である。
In the second modification, the
嵌合部15bは、略T字状に突出した部位、或いは略T字状に窪んだ部位である。嵌合部15bは、好ましくは、略T字状に突出した部位の方が、略T字状に窪んだ部位よりも大きく形成される。放熱構造体の集合体70は、例えば、放熱構造体1aの固定部材10aの略T字状に突出した嵌合部15bと、隣接する他の放熱構造体1aの固定部材10aの略T字状に窪んだ嵌合部15bとが嵌合することにより、形成される。このようにして、変形例2においても、放熱構造体1aは、複数の他の放熱構造体1aと嵌合することにより、集合体70を形成することができる。
The
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る放熱構造体について説明する。先の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。
(Third Embodiment)
Next, the heat dissipation structure according to the third embodiment will be described. The same reference numerals are given to the parts common to the above embodiments, and duplicate description will be omitted.
図9は、第3実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。 FIG. 9 shows a plan view of the heat radiating structure according to the third embodiment.
第3実施形態に係る放熱構造体1bは、第1実施形態に係る放熱構造体1と類似の構造を有するが、固定部材10に代えて、固定部材10bを備える点において、第1実施形態に係る放熱構造体1と異なる。
The
固定部材10bは、複数の放熱部材20を長手方向と直交する方向に沿って並べた状態において、複数の放熱部材20を囲む4辺のうち、長手方向と直交する方向に沿う1辺が開口された略U字形状の部材である。この実施形態において、固定部材10bは、図9に示すように、複数の放熱部材20を囲む4辺のうち、長手方向に直交する方向(図1に示すX方向)に沿う下側の1辺が開口された略U字形状の部材である。なお、固定部材10bは、長手方向に直交する方向に沿う2辺のうち上側の1辺が開口された略U字形状の部材であっても良い。固定部材10bは、好ましくは、放熱部材20の長手方向と直交する方向に沿う1辺上に、複数の放熱部材20の長手方向の一端部が載置された状態で、複数の放熱部材20とともにミシン等を用いて連結部材30で縫い付けられる。また、固定部材10bは、好ましくは、複数の放熱部材20の長手方向の他端部(固定部材10bの開口側の端部)とともに、固定部材10bを形成する3辺のうち放熱部材20の長手方向に沿う2辺の開口側端部がミシン等を用いて連結部材30で縫い付けられる。このようにして、複数の放熱部材20は、固定部材10bおよび連結部材30により連結される。よって、放熱構造体1bは、熱源との位置決めを容易かつ確実にすることができる。なお、固定部材10bのその他の構成については、第1実施形態に係る放熱構造体1の固定部材10と同様であるため、詳細な説明を省略する。
In the fixing member 10b, when a plurality of
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る放熱構造体について説明する。先の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。
(Fourth Embodiment)
Next, the heat dissipation structure according to the fourth embodiment will be described. The same reference numerals are given to the parts common to the above embodiments, and duplicate description will be omitted.
図10は、第4実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。図11は、第4実施形態に係る放熱構造体の集合体の平面図を示す。 FIG. 10 shows a plan view of the heat radiating structure according to the fourth embodiment. FIG. 11 shows a plan view of an aggregate of heat dissipation structures according to the fourth embodiment.
第4実施形態に係る放熱構造体1cは、第3実施形態に係る放熱構造体1bと類似の構造を有するが、固定部材10bに代えて、固定部材10cを備える点において、第3実施形態に係る放熱構造体1bと異なる。
The
放熱構造体1cは、他の放熱構造体1cと嵌合可能に構成される。すなわち、放熱構造体1cは、複数の他の放熱構造体1cと嵌合することにより、放熱構造体の集合体70a(以下、単に「集合体70a」とも称する。)を形成することができる(図11を参照)。このように形成された集合体70aは、複数の熱源の下端部の面積が大きい場合であっても、熱源の下端部と熱伝導シート21とを確実に接触させることができる。よって、放熱構造体1cは、放熱の対象となる複数の熱源の下端部の面積に応じて、少なくとも1以上の他の放熱構造体1cと嵌合して集合体70aを形成することができる。なお、図11では、集合体70aは、4つの放熱構造体1cが嵌合されて形成されているが、集合体70aを形成する放熱構造体1cの個数は、特に限定されない。
The
固定部材10cは、他の放熱構造体1cの固定部材10cと嵌合可能な嵌合部15を備える。嵌合部15は、放熱構造体1cが集合体70aを形成する際に隣接する他の放熱構造体1cの固定部材10cと嵌合可能な部位である。この実施形態において、嵌合部15は、第2実施形態に係る放熱構造体1aの嵌合部15と同様に、矩形状に突出した部位或いは矩形状に窪んだ部位である。集合体70aは、例えば、放熱構造体1cの固定部材10cの矩形状に突出した嵌合部15と、隣接する他の放熱構造体1cの固定部材10cの矩形状に窪んだ嵌合部15とが嵌合する(所謂、パズル式に連結する)ことにより、形成される。なお、嵌合部15は、隣接する少なくとも1の他の放熱構造体1cの嵌合部15と嵌合可能であれば、その位置および個数に制約はない。放熱構造体1cは、固定部材10c以外の構成は、第3実施形態に係る放熱構造体1bと同様のため、詳細な説明を省略する。なお、放熱構造体1cにおいて、固定部材10cが備える嵌合部15は、少なくとも隣接する他の放熱構造体1cの嵌合部15と嵌合可能に構成されていれば、その形状、位置、個数等に制約はない。よって、放熱構造体1cにおいても、第2実施形態に係る放熱構造体1aと同様に、固定部材10cは、嵌合部15に代えて、嵌合部15a,15bを備えていても良い(図7,8を参照)。
The fixing
2.放熱構造体の製造方法
次に、第1実施形態に係る放熱構造体1の好適な製造方法の一例を説明する。まず、放熱構造体1を構成している放熱部材20の好適な製造方法の一例を説明する。
2. Method for Manufacturing Heat Dissipating Structure Next, an example of a suitable manufacturing method for the
図12は、放熱構造体を構成している放熱部材の製造工程を説明するための図を示す。 FIG. 12 shows a diagram for explaining a manufacturing process of a heat radiating member constituting the heat radiating structure.
まず、貫通路23を有するクッション部材22を成形する。次に、クッション部材22の外側面に接着剤を塗布する。次に、帯状の熱伝導シート21を、クッション部材22の外側面上にスパイラル状に巻いた後、熱伝導シート21がクッション部材22の両端からはみ出した部分があれば、そのはみ出した部分をカット若しくはクッション部材22ごとカットする。最後に、熱伝導シート21の表面に、熱伝導性オイルを塗布する。クッション部材22と熱伝導シート21との間に接着剤を介在させないで固定することも可能である。その場合には、完全硬化する前の状態のクッション部材22を用意して、その外側面に帯状の熱伝導シート21を巻く。その後、クッション部材22を加温して完全硬化させて、クッション部材22の外側面に熱伝導シート21を固定する。
First, the
熱伝導シート21のクッション部材22の両端からはみ出した部分をカットするカット工程および熱伝導性オイルを塗布する塗布工程は、上述のタイミングで行うことに限定されない。例えば、カット工程は、塗布工程後に行っても良い。
The cutting step of cutting the portion protruding from both ends of the
放熱構造体1は、上述の製造方法により製造された複数の放熱部材20をその長手方向と直交する方向に並べた状態で、固定部材10を配置し、複数の放熱部材20と固定部材10とを連結部材30により縫い付けて固定することにより製造される。この場合、固定部材10は、略U字形状を形成する3辺のうち放熱部材20の長手方向に直交する方向に沿う2辺に、複数の放熱部材20の長手方向の両端部が載置されるように配置されることが好ましい。また、連結部材30は、固定部材10に複数の放熱部材20の長手方向の両端部が載置された状態で、固定部材10と放熱部材20の長手方向の両端部とを縫い付けることが好ましい。
In the
第2実施形態に係る放熱構造体1aは、放熱構造体1と同様に、上述の製造方法により製造された複数の放熱部材20をその長手方向と直交する方向に並べた状態で、固定部材10aを配置し、複数の放熱部材20と固定部材10aとを連結部材30により縫い付けて固定することにより製造される。
Similar to the
第3実施形態および第4実施形態に係る放熱構造体1b,1cは、上述の製造方法により製造された複数の放熱部材20をその長手方向と直交する方向に並べた状態で、固定部材10b,10cを配置し、複数の放熱部材20を固定部材10b,10cおよび連結部材30で固定することにより製造される。この場合、固定部材10b,10cは、略U字形状を形成する3辺のうち放熱部材20の長手方向に直交する方向に沿う1辺に、複数の放熱部材20の長手方向の一端部が載置されるように配置されることが好ましい。また、連結部材30は、固定部材10b,10cに複数の放熱部材20の長手方向の一端部が載置された状態で、固定部材10b,10cと放熱部材20の長手方向の一端部とを縫い付けることが好ましい。また、連結部材30は、複数の放熱部材20の長手方向の他端部(固定部材10b,10cの開口側の端部)とともに、固定部材10b,10cを形成する3編のうち放熱部材20の長手方向に沿う2辺の開口側の端部が連結部材30で縫い付けられることが好ましい。
In the
放熱構造体1の変形例の好適な製造方法の一例を説明する。この変形例において、上述の放熱構造体1を構成している放熱部材20を放熱部材20aに代える点以外は、上述の放熱構造体1と同様の製造方法により製造されているため、詳細な説明を省略する。以下、放熱部材20aの好適な製造方法について説明する。
An example of a suitable manufacturing method of a modified example of the
図13は、放熱構造体を構成している放熱部材の変形例の好適な製造工程を説明するための図を示す。 FIG. 13 shows a diagram for explaining a preferable manufacturing process of a modified example of the heat radiating member constituting the heat radiating structure.
まず、帯状の積層シート28を製造する。帯状の積層シート28の製造において、熱伝導シート21とクッション部材22とは、好ましくは接着剤にて固定されている。次に、帯状の積層シート28を、スパイラル状に巻回しながら一方向に進行させて、長尺状の放熱部材20aを製造する。熱伝導シート21とクッション部材22との間に接着剤を介在させない製造方法としては、以下のような方法を例示できる。例えば、クッション部材22が完全には硬化していない未硬化状態で、熱伝導シート21をクッション部材22の上に貼る。その後、加温により、クッション部材22を完全に硬化させる。
First, the strip-shaped
帯状の積層シート28をスパイラル状に巻回した後、積層シート28の両端をカットして形状を整えても良い。最後に、熱伝導シート21の表面に、熱伝導性オイルを塗布する。放熱部材20aは、その長手方向に貫通する貫通路23aを備えている。貫通路23aは、上述の実施形態における放熱部材20と異なり、放熱部材20aの外側面方向にも貫通している。このように、クッション部材22は、熱伝導シート21の内側に配置され、熱伝導シート21とクッション部材22は、一体にてスパイラル状に一方向に進行する形態を有する。放熱部材20aは、その全体がスパイラル状であるため、上述の放熱部材20に比べて、放熱部材20aの長手方向に伸縮容易である。
After winding the strip-shaped
なお、放熱構造体1a,1b,1cもまた、放熱部材20に代えて放熱部材20aを備えることができる。この場合、放熱構造体1a,1b,1cは、放熱部材20を放熱部材20aに代える点以外は、上述の放熱構造体1a,1b,1cと同様の製造方法により製造することができる。
The
3.バッテリー
次に、本実施形態に係るバッテリーについて説明する。
3. 3. Battery Next, the battery according to this embodiment will be described.
図14は、放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。ここで、「縦断面図」は、バッテリーの筐体内部の上方開口面から底部へと垂直に切断する図を意味する。 FIG. 14 shows a vertical cross-sectional view of a battery including a heat dissipation structure. Here, the "vertical cross-sectional view" means a view that vertically cuts from the upper opening surface inside the housing of the battery to the bottom portion.
この実施形態において、バッテリー40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50を備える。バッテリー40は、一方に開口する有底型の筐体41を備える。筐体41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50は、筐体41の内部44に配置される。バッテリーセル50の上方には、電極(不図示)が突出して設けられている。複数のバッテリーセル50は、好ましくは、筐体41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41の底部42には、冷却部材45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43が備えられている。バッテリーセル50は、底部42との間に、放熱構造体1を挟むようにして筐体41内に配置される。
In this embodiment, the
バッテリー40は、冷却部材45を流す構造を持つ筐体41内に、1または2以上の熱源としてのバッテリーセル50を備える。放熱構造体1は、バッテリーセル50と冷却部材45との間に介在する。このような構造のバッテリー40では、バッテリーセル50は、放熱構造体1を通じて筐体41に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。なお、冷却部材45は、「冷却媒体」あるいは「冷却剤」と読み替えても良い。冷却部材45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45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。
The
バッテリーセル50を筐体41内にセットした状態では(図14参照)、放熱構造体1は、バッテリーセル50と、水冷パイプ43を備える底部42との間において、放熱構造体1の厚さ方向に圧縮される。この結果、バッテリーセル50からの熱は、熱伝導シート21、底部42、水冷パイプ43、冷却部材45へと伝わりやすくなる。また、放熱構造体1は固定部材10を備えるため、作業者が固定部材10を持ってバッテリー1に放熱構造体1を取り付けることができ、作業性が向上する。なお、バッテリー40は、放熱構造体1に代えて、先述の放熱構造体1a,1b,1cを備えていても良い。
When the
4.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。
4. Other Embodiments As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to these, and can be implemented in various modifications.
図15は、放熱構造体の上に、バッテリーセルの側面を接触させるように横置きにしたときの断面図、その一部拡大図および充放電時にバッテリーセルが膨張した際の一部断面図をそれぞれ示す。 FIG. 15 shows a cross-sectional view when the battery cell is laid horizontally so as to be in contact with the side surface of the battery cell on the heat radiating structure, a partially enlarged view thereof, and a partial cross-sectional view when the battery cell expands during charging and discharging. Each is shown.
先述の第1実施形態および第2実施形態では、バッテリーセル50を縦にしてその下端に放熱構造体1,1aを接触せしめている状況について説明したが、バッテリーセル50の配置形態は、これに限定されない。図15に示すように、バッテリーセル50の側面を放熱構造体1,1aの各放熱部材20,20aに接触させるように、バッテリーセル50を配置しても良い。バッテリーセル50は、充電および放電の際に温度上昇する。バッテリーセル50の容器自体が柔軟性に富む材料にて形成されていると、バッテリーセル50の特に側面が膨らむ可能性がある。そのような場合でも、図15に示すように、放熱構造体1,1aの構成している各放熱部材20,20aがバッテリーセル50の外面の形状に合わせて変形できるので、充放電時にも放熱性を高く維持できる。また、先述の第3実施形態および第4実施形態においても同様に、バッテリーセル50の側面を放熱構造体1b,1cの各放熱部材20,20aに接触させるように、バッテリーセル50を配置しても良い。
In the first embodiment and the second embodiment described above, the situation in which the
また、放熱構造体1a,1cにおいて、固定部材10a,10cは、2種類以上の嵌合部15,15a,15bを備えていても良い。
Further, in the
また、固定部材10,10a,10b,10c(以後、総称する場合には、「固定部材10等」と称する。)は、バッテリー40の筐体41(底部42等)に備えられた位置決めピンを挿通可能な1以上の位置決め穴が形成されていても良い。位置決め穴は、バッテリー40の底部42から突出した位置決めピンを挿通可能な穴である。位置決め穴に位置決めピンが挿通することにより、バッテリー40と放熱構造体1,1a,1b,1c(以後、総称する場合には、「放熱構造体1等」と称する。)との位置決めが容易となる。なお、位置決め穴および位置決めピンの形状および位置は、特に制約はない。
Further, the fixing
また、放熱構造体1,1aは、接着あるいは嵌め込み等の手法で、複数の放熱部材20の長手方向の両端部を固定部材10,10aに固定していても良い。この場合、放熱構造体1,1aは、連結部材30を備えていても良いし、連結部材30を備えていなくても良い。また、放熱構造体1,1aは、例えば、複数の放熱部材20,20aの長手方向における中央部等、当該長手方向の両端部以外の位置が連結部材30により連結されていても良い。この場合、放熱構造体1,1aは、複数の放熱部材20,20aのみがその長手方向の両端部以外の位置で連結部材30により連結されていても良いし、複数の放熱部材20,20aおよび固定部材10,10aが当該長手方向の両端部以外の位置で連結部材30により連結されていても良い。
Further, the
また、先述の各実施形態では、放熱構造体1,1aにおいて、固定部材10,10aは、略U字形状を形成する3辺のうち複数の放熱部材20の長手方向に沿う1辺が、複数の放熱部材20の短手方向(長手方向に直交する方向)端部より外側となるよう配置されている。しかし、固定部材10,10aは、当該長手方向に沿う1辺が、当該短手方向端部と重なる位置或いは当該短手方向端部より内側となるよう配置されていても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, in the
また、先述の各実施形態では、放熱構造体1,1aにおいて、固定部材10,10aは、略U字形状を形成する3辺のうち複数の放熱部材20の短手方向(長手方向に直交する方向)に沿う2辺が、複数の放熱部材20の長手方向の両端部と重なる位置となるよう配置されている。しかし、固定部材10,10aは、当該短手方向に沿う2辺が、当該長手方向の両端部より外側となるよう配置されていても良い。この場合、連結部材30は、固定部材10,10aを形成する3辺のうち複数の放熱部材20の長手方向に沿う1辺と、複数の放熱部材20の長手方向の両端部と、をそれぞれ縫い付けて連結することが好ましい。
Further, in each of the above-described embodiments, in the
また、放熱構造体1b,1cは、接着あるいは嵌め込み等の手法で、固定部材10b,10cを形成する3辺のうち複数の放熱部材20の長手方向と直交する方向に沿う1辺に、複数の放熱部材20の長手方向の一端部を固定していても良い。この場合、放熱構造体1b,1cは、固定部材10b,10cの当該長手方向と直交する方向に沿う1辺を、連結部材30により縫い付けても良いし、連結部材30により縫い付けなくても良い。また、放熱構造体1b,1cは、複数の放熱部材20の長手方向の他端部(固定部材10b,10cの開口側端部)を連結部材30により縫い付けて連結しなくても良い。また、放熱構造体1b,1cは、例えば、複数の放熱部材20,20aの長手方向における中央部等、当該長手方向の両端部以外の位置が連結部材30により連結されていても良い。この場合、放熱構造体1b,1cは、複数の放熱部材20,20aのみがその長手方向の両端部以外の位置で連結部材30により連結されていても良いし、複数の放熱部材20,20aおよび固定部材10b,10cが当該長手方向の両端部以外の位置で連結部材30により連結されていても良い。
Further, the
また、先述の各実施形態では、放熱構造体1b,1cにおいて、固定部材10b,10cは、略U字形状を形成する3辺のうち複数の放熱部材20の長手方向に沿う2辺が、複数の放熱部材20の短手方向両側より外側となるよう配置されている。しかし、固定部材10b,10cは、当該長手方向に沿う2辺が、当該短手方向両側と重なる位置或いは当該短手方向両側より内側となるよう配置されていても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, in the
また、先述の各実施形態では、放熱構造体1b,1cにおいて、固定部材10b,10cは、略U字形状を形成する3辺のうち複数の放熱部材20の短手方向に沿う1辺が、複数の放熱部材20の長手方向一端部と重なる位置となるよう配置されている。しかし、固定部材10b,10cは、当該短手方向に沿う1辺が、当該長手方向の一端部より外側となるよう配置されていても良い。この場合、連結部材30は、複数の放熱部材20の長手方向の他端部(固定部材10b,10cの開口側端部)と同様に、固定部材10b,10cを形成する3辺のうち複数の放熱部材20の長手方向に沿う2辺と、複数の放熱部材20の長手方向の一端部と、をそれぞれ縫い付けて連結することが好ましい。
Further, in each of the above-described embodiments, in the
また、固定部材10等は、その形状に特に制約はなく、複数の放熱部材20,20aの長手方向の少なくとも一端部を固定可能な形状であれば、例えば、楕円、円、三角形状等であっても良い。
Further, the shape of the fixing
また、先述の各実施形態では、固定部材10等は、底部42側の面を放熱部材20,20aの底部42側の面と同じ位置になるように、放熱部材20,20aを連結した連結部材30を固定している。しかし、固定部材10等は、固定部材10等のバッテリーセル50側の面を放熱部材20,20aのバッテリーセル50側の面と同じ位置にするように、放熱部材20,20aを連結した連結部材30を固定しても良い。さらに、放熱部材20,20aの高さ方向(バッテリーセル50から底部42に向かう方向)の中位置に固定部材10等を配置しても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the fixing
また、放熱部材20は、クッション部材22に貫通路23が形成されていなくても良い。その場合、放熱部材20は、スパイラル状の熱伝導シート21の貫通路内にクッション部材22を充填した構成を有する。貫通路は、熱伝導シート21およびクッション部材22のうち、少なくとも熱伝導シート21の巻回構造によって形成されていれば、クッション部材22に形成されていなくとも良い。
Further, the
また、放熱部材20aにおけるスパイラル状のクッション部材22は、熱伝導シート21の幅と同一に限定されず、熱伝導シート21の幅に対して大きくても、あるいは小さくても良い。
Further, the
また、熱源は、バッテリーセル50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45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等は、バッテリー40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。
Further, the heat source includes not only the
また、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、放熱構造体1aは、バッテリー40に備えられていても良い。
Further, the plurality of components of each of the above-described embodiments can be freely combined except when they cannot be combined with each other. For example, the
1,1a,1b,1c・・・放熱構造体、10,10a,10b,10c・・・固定部材、15,15a,15b・・・嵌合部、20,20a・・・放熱部材、21・・・熱伝導シート、22・・・クッション部材、23,23a・・・貫通路、30・・・連結部材、40・・・バッテリー、41・・・筐体、45・・・冷却部材、50・・・バッテリーセル(熱源の一例)。
1,1a, 1b, 1c ...
Claims (11)
前記放熱部材は、
前記熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シートと、
前記熱伝導シートの環状裏面に備えられ、前記熱伝導シートに比べて前記熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材と、
前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路と、
を備え、
前記複数の放熱部材をその長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で固定可能な固定部材を備え、
前記固定部材は、前記複数の放熱部材を前記長手方向と直交する方向に沿って並べた状態において、前記複数の放熱部材を囲む4辺のうち1辺が開口された略U字形状の部材であることを特徴とする放熱構造体。 It is a heat dissipation structure in which a plurality of heat dissipation members that enhance heat dissipation from a heat source are connected.
The heat radiating member is
A heat conductive sheet having a shape that advances while spirally winding to transfer heat from the heat source,
A cushion member provided on the annular back surface of the heat conductive sheet and easily deformed according to the surface shape of the heat source as compared with the heat conductive sheet.
A gangway that penetrates in the direction of travel while winding the heat conductive sheet,
With
A fixing member capable of fixing the plurality of heat radiating members in a state of being arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction thereof is provided.
The fixing member is a substantially U-shaped member in which one of the four sides surrounding the plurality of heat radiating members is opened in a state where the plurality of heat radiating members are arranged along a direction orthogonal to the longitudinal direction. A heat dissipation structure characterized by being present.
前記連結部材は、前記複数の放熱部材の前記長手方向の少なくとも一端部を前記固定部材に固定して連結することを特徴とする請求項1に記載の放熱構造体。 A connecting member for connecting the plurality of heat radiating members in a state of being arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction is provided.
The heat radiating structure according to claim 1, wherein the connecting member is connected by fixing at least one end of the plurality of heat radiating members in the longitudinal direction to the fixing member.
前記連結部材は、前記複数の放熱部材の前記長手方向の両端部を前記固定部材に固定して連結することを特徴とする請求項2に記載の放熱構造体。 The fixing member is a substantially U-shaped member in which one side along the longitudinal direction is opened among the four sides surrounding the plurality of heat radiating members.
The heat radiating structure according to claim 2, wherein the connecting member is connected by fixing both ends of the plurality of heat radiating members in the longitudinal direction to the fixing member.
前記固定部材は、前記他の放熱構造体の前記固定部材と嵌合可能な嵌合部を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の放熱構造体。 It is configured so that it can be fitted with the other adjacent heat dissipation structure.
The heat radiating structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixing member includes a fitting portion that can be fitted with the fixing member of the other heat radiating structure.
前記熱伝導シートは、前記筒状クッション部材の外側面をスパイラル状に巻回していることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の放熱構造体。 The cushion member is a tubular cushion member having the gangway in the longitudinal direction.
The heat radiating structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat conductive sheet spirally winds an outer surface of the tubular cushion member.
A battery having one or more battery cells as a heat source in a housing having a structure for flowing a cooling member, and any one of claims 1 to 10 is provided between the battery cells and the housing. A battery with the heat dissipation structure described in the section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020039743A JP7402717B2 (en) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | Heat dissipation structure and battery equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020039743A JP7402717B2 (en) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | Heat dissipation structure and battery equipped with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021141015A true JP2021141015A (en) | 2021-09-16 |
JP7402717B2 JP7402717B2 (en) | 2023-12-21 |
Family
ID=77668928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020039743A Active JP7402717B2 (en) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | Heat dissipation structure and battery equipped with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7402717B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021150166A (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery having the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09321468A (en) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Toshiba Corp | Heat radiating device |
JP2019125665A (en) * | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery provided with the same |
WO2019181481A1 (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipating structure and battery provided with same |
WO2019230107A1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery |
JP2020191171A (en) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery including the same |
WO2021106444A1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 信越ポリマー株式会社 | Heat conductive member and battery provided with same |
-
2020
- 2020-03-09 JP JP2020039743A patent/JP7402717B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09321468A (en) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Toshiba Corp | Heat radiating device |
JP2019125665A (en) * | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery provided with the same |
WO2019181481A1 (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipating structure and battery provided with same |
WO2019230107A1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery |
JP2020191171A (en) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery including the same |
WO2021106444A1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 信越ポリマー株式会社 | Heat conductive member and battery provided with same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021150166A (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery having the same |
JP7399764B2 (en) | 2020-03-19 | 2023-12-18 | 信越ポリマー株式会社 | Heat dissipation structure and battery equipped with the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7402717B2 (en) | 2023-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6894933B2 (en) | Heat dissipation structure and battery with it | |
WO2021241161A1 (en) | Heat radiation structure, and battery provided with same | |
JP2020191171A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP2021015696A (en) | Heat dissipation structure and battery having the same | |
KR102644474B1 (en) | Heat dissipation structure and battery comprising the same | |
KR102637678B1 (en) | Heat dissipation structure and battery comprising the same | |
JP2021141015A (en) | Heat dissipation structure and battery having the same | |
JP2021170497A (en) | Heat dissipation structure and battery comprising the same | |
JP2020113393A (en) | Heat dissipation structure and battery with it | |
JP2021005582A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP2021141014A (en) | Heat dissipation structure and battery having the same | |
JP2021150166A (en) | Heat dissipation structure and battery having the same | |
JP7399760B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP2021005508A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP7394666B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP7254661B2 (en) | Heat dissipation structure and battery with same | |
JP2021166127A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP2021197295A (en) | Heat dissipation structure, battery and electronic device | |
JP7376568B2 (en) | Heat dissipation structure sheet and method for manufacturing heat dissipation structure | |
JP2021005446A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP2020191169A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP2021111481A (en) | Heat conductor and battery including the same | |
JP2020136607A (en) | Heat radiation structure, and device including the same | |
JP2021166141A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
TW202130035A (en) | Heat dissipation structure and battery having the structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221013 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231011 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7402717 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |