JP2021197295A - Heat dissipation structure, battery and electronic device - Google Patents
Heat dissipation structure, battery and electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021197295A JP2021197295A JP2020103580A JP2020103580A JP2021197295A JP 2021197295 A JP2021197295 A JP 2021197295A JP 2020103580 A JP2020103580 A JP 2020103580A JP 2020103580 A JP2020103580 A JP 2020103580A JP 2021197295 A JP2021197295 A JP 2021197295A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat dissipation
- conductive sheet
- dissipation structure
- battery
- 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.)
- Pending
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 84
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 25
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 6
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- 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
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- -1 and in that case Polymers 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
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 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
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 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
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 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
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 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
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 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
- 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
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide 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
- 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
- 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
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 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
- 238000011161 development 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
- 239000004744 fabric Substances 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
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber 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
- 230000020169 heat generation Effects 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
- 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
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin 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
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect 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
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 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
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
本発明は、放熱構造体、バッテリーおよび電子機器に関する。 The present invention relates to heat dissipation structures, batteries and electronic devices.
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, the circuit board itself has traditionally been made of a material with excellent heat dissipation, and a single or multiple means such as attaching a heat sink or driving a cooling fan have been used. It is done. Of these, a method in which the circuit board itself is made of a material having excellent heat dissipation, such as diamond, aluminum nitride (AlN), cubic boron nitride (cBN), etc., makes the cost of the circuit board extremely high. Further, the arrangement of the cooling fan causes a problem that a rotating device called a fan fails, maintenance is required to prevent the failure, and it is difficult to secure an 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 dissipation 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 exhibit the 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 a water-cooled 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 and 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、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。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。このような要望に応えることは、「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」という本出願人の持続可能な開発目標の達成にも資する。 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 a rubber sheet is also conceivable, but since the lower surfaces of a plurality of battery cells are not flat and have steps, a gap is created 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, it is required that the material of the battery cell container is lighter and elastically deformed, and a heat dissipation structure that is lighter in weight and returns to a shape close to the original shape when the battery cell is removed is desired. There is. This leads not only to battery cells, but also to other heat sources such as circuit boards, electronic components or the body of electronic devices. Responding to such demands will also contribute to the achievement of Applicant's Sustainable Development Goals of "Ensuring access to cheap, reliable and sustainable modern energy for all."
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、放熱効率に優れる放熱構造体、バッテリーおよび電子機器を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has been made in view of the above problems, and provides a heat dissipation structure, a battery, and an electronic device that can adapt to various forms of a heat source, are lightweight, have excellent elastic deformability, and have excellent heat dissipation efficiency. The purpose is to do.
(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沿ってスパイラル状に巻回して備えられ、前記熱伝導シートに比べ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、互いに編み合わされて連結される。
(2)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記複数の放熱部材は、その長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で、隣接する前記放熱部材同士が二重らせん構造を形成するよう編み合わされて連結されても良い。
(3)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記複数の放熱部材は、互いに編み合わされて1枚のシート状部材を形成しても良い。
(4)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記クッション部材の厚さは、前記熱伝導シートの厚さより大きくても良い。
(5)別の実施形態に係る放熱構造体は、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。
(6)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。
(7)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。
(8)一実施形態に係る電子機器は、電子部品を搭載する熱源としての回路基板と、前記回路基板から分離して配置されているヒートシンクと、を備える電子機器であって、前記回路基板と前記ヒートシンクとの間に、上述のいずれかの放熱構造体を備える。
(9)一実施形態に係る電子機器は、熱源としての電子部品と、前記電子部品からの熱を伝えるヒートシンクと、を備える電子機器であって、前記電子部品と前記ヒートシンクとの間に、上述のいずれかの放熱構造体を備える。
(1) The heat dissipation structure according to the embodiment for achieving the above object is a heat dissipation structure in which a plurality of heat dissipation members for enhancing heat dissipation from a heat source are connected, and the heat dissipation member is from the heat source. A heat conductive sheet that travels while being wound in a spiral shape to transfer heat, and a cushion that is spirally wound along the annular back surface of the heat conductive sheet and is more easily deformed than the heat conductive sheet. A member and a through-passage penetrating in a direction in which the heat conductive sheet is wound while being wound are provided, and the plurality of heat radiating members are knitted and connected to each other.
(2) In the heat dissipation structure according to another embodiment, preferably, the plurality of heat dissipation members are arranged along a direction orthogonal to the longitudinal direction thereof, and the adjacent heat dissipation members have a double helix structure. May be braided and connected to form a.
(3) In the heat dissipation structure according to another embodiment, preferably, the plurality of heat dissipation members may be knitted with each other to form one sheet-like member.
(4) In the heat dissipation structure according to another embodiment, the thickness of the cushion member may be preferably larger than the thickness of the heat conductive sheet.
(5) The heat radiating structure according to another embodiment preferably has a heat conductive oil on the surface of the heat conductive sheet for enhancing heat conductivity from a heat source in contact with the surface to the surface. May be.
(6) In the heat dissipation structure according to another embodiment, preferably, the heat conductive oil has a 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.
(7) 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.
(8) The electronic device according to an embodiment is an electronic device including a circuit board as a heat source on which electronic components are mounted and a heat sink separately arranged from the circuit board, and is the circuit board. One of the above-mentioned heat dissipation structures is provided between the heat sink and the heat sink.
(9) The electronic device according to an embodiment is an electronic device including an electronic component as a heat source and a heat sink for transferring heat from the electronic component, and is described above between the electronic component and the heat sink. It is provided with any of the heat dissipation structures of.
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 dissipation structure capable of easy and reliable positioning, and a battery including the heat dissipation 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 the embodiments described below do not limit the invention according to the claims, and all of the elements and combinations thereof described in the embodiments are the means for solving the present invention. Is not always required.
1.放熱構造体
図1は、本発明の実施形態に係る放熱構造体の平面図およびその一部Aの拡大図をそれぞれ示す。図2は、図1の放熱構造体のB−B線断面図およびその一部Cの拡大図をそれぞれ示す。図3は、図1の放熱構造体が幅方向に収縮した状態および拡張した状態をそれぞれ示す。なお、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るものとする。また、図1において、放熱構造体1は、18本の放熱部材20を備えているが、放熱部材20の数は特に限定されない。以後の実施形態においても同様である。
1. 1. Heat dissipation structure FIG. 1 shows a plan view of the heat dissipation structure according to the embodiment of the present invention and an enlarged view of a part A thereof. FIG. 2 shows a sectional view taken along line BB of the heat dissipation structure of FIG. 1 and an enlarged view of a part C thereof. FIG. 3 shows a state in which the heat dissipation structure of FIG. 1 is contracted and expanded in the width direction, respectively. In this embodiment, the heat source is arranged above the paper surface of FIG. Further, in FIG. 1, the
(1)概略構成
この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の環状裏面に沿ってスパイラル状に巻回して備えられ、熱伝導シート21に比べ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。複数の放熱部材20は、互いに編み合わされて連結される。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、この実施形態では熱伝導シート21の内側(環状裏面)に配置される。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20は、その全体がスパイラル状であるため、放熱部材20の長手方向に伸縮容易である。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。
In this embodiment, 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
クッション部材22は、その厚さL2に制約はないが、熱伝導シート21の厚さL1より大きいことが好ましく、例えば、0.1〜5mmが好ましく、0.5〜1mmがより好ましい(図2の一部Cの拡大図を参照)。ただし、クッション部材22は、その強度、可撓性および熱伝導シート21の厚さ等を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。
The thickness L2 of the
複数の放熱部材20は、好ましくは、その長手方向と直交する方向(図1の左右方向)に沿って並べた状態で、隣接する放熱部材20同士が二重らせん構造を形成するように編み合わされて連結される(図1の一部Aの拡大図を参照)。また、放熱構造体1は、好ましくは、複数の放熱部材20が互いに編み合わされて形成される1枚のシート状部材である(図1を参照)。このように構成された放熱構造体1は、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。また、放熱構造体1は、隣接する放熱部材20同士が二重らせん構造を形成するように編み合わされているため、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。
The plurality of
また、放熱構造体1は、隣接する放熱部材20同士が二重らせん構造を形成するように編み合わされている。このため、放熱構造体1は、放熱部材20の長手方向に伸縮容易であるだけではなく、図3に示すように、放熱部材20の長手方向と直交する方向にも伸縮容易となる(図3中の白矢印方向への伸縮を参照。)。この結果、放熱構造体1は、熱源の大きさや形態、バッテリー等の放熱を要する部材における放熱構造体1の取り付け位置等に応じて伸縮させて配置することができる。例えば、放熱構造体1が当該取り付け位置のサイズより大きい場合、放熱構造体1は、当該長手方向と直交する方向に収縮されて当該取り付け位置に収容することができる。また、例えば、放熱構造体1が熱源の下端部の大きさより小さい場合、放熱構造体1は、当該長手方向と直交する方向に伸長されて熱源の下端部に確実に接触することができる。また、放熱構造体1は、その全体がスパイラル状の放熱部材20同士が二重らせん構造を形成するように編み合わされているため、熱源等との接触面Sが点在している(図1の一部Aの拡大図を参照)。よって、放熱構造体1は、複数の接触面S各々のクッション性(変形容易性および回復力)に対して高い独立性を有し、熱源等との接触がより良好になる。
Further, the
(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 oil is roughly classified into straight silicone oil and modified silicone oil. 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. The reactive silicone oil includes, for example, various silicone oils such as an amino-modified type, an epoxy-modified type, a carboxy-modified type, a carbinol-modified type, a methacryl-modified type, a mercapto-modified type, and a 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
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 the 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。
It is preferable that the heat conductive oil is interposed between the heat source and the heat
2.放熱構造体の製造方法
次に、本発明に係る放熱構造体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. 2. Method for manufacturing a heat radiating structure Next, an example of a suitable manufacturing method for the
図4は、図1の放熱構造体の製造方法の一部を説明するための図を示す。 FIG. 4 shows a diagram for explaining a part of the method for manufacturing the heat dissipation structure of FIG.
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20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20は、その長手方向に貫通する貫通路23を備えている。貫通路23は、放熱部材20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20は、その全体がスパイラル状であるため、放熱部材20の長手方向に伸縮容易である。
After winding the strip-shaped
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、放熱部材20の長手方向と直交する方向に並べた状態で、隣接する放熱部材20同士が二重らせん構造を形成するように編み合わせることにより製造される。
In the
3.バッテリー
次に、本発明に係るバッテリーについて説明する。
3. 3. Battery Next, the battery according to the present invention will be described.
図5は、図1の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. 5 shows a vertical cross-sectional view of the battery including the heat dissipation structure of FIG. 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.
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5を参照)、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。
When the
4.電子機器
次に、本発明に係る電子機器について説明する。
4. Electronic device Next, the electronic device according to the present invention will be described.
図6は、図1の放熱構造体を備える電子機器の縦断面図を示す。ここで、「縦断面図」は、電子機器の筐体内部の上方からヒートシンク側へと垂直に切断する図を意味する。 FIG. 6 shows a vertical cross-sectional view of the electronic device provided with the heat dissipation structure of FIG. Here, the "vertical cross-sectional view" means a view that vertically cuts from above the inside of the housing of the electronic device toward the heat sink side.
この実施形態において、電子機器60は、例えば、自動車に積載される一部の制御装置である。ただし、電子機器60は、かかる制御装置に限定されることなく、PC、発電用制御装置、工業用ロボットの制御装置等の各種装置を含み得る。電子機器60は、好ましくは、略楕円筒体であって厚さ方向に分離可能な筐体61を備える。電子機器60は、筐体61内にプリント回路基板(以後、単に「回路基板」という)70を備えるとともに、回路基板70と所定距離を隔ててヒートシンク63を備える。ヒートシンク63は、この実施形態では、アルミニウム若しくはアルミニウム基合金に代表される熱伝導性の高い材料から構成されており、放熱を高めるための多数のフィンを備える。なお、ヒートシンク63は、フィンに代えてあるいはフィンとともにピンを備えても良い。また、筐体61の形状は、特に制約されず、例えば、略直方体等であっても良い。
In this embodiment, the
回路基板70は、絶縁性に優れる材料にて形成されており、一例として、紙基材をフェノール樹脂で固めた紙フェノール基板、紙基材をエポキシ樹脂で固めた紙エポキシ基板、ガラスファイバで織った布をエポキシ樹脂で固めたガラスエポキシ基板、紙とガラス基材を混合して固めたガラスコンポジット基板の他、アルミナ等の絶縁性の高いセラミックスで形成されたセラミックス基板、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等の絶縁性の高い樹脂で形成されている。回路基板70の表側の面(図6では上方の面)に描かれた配線と電気的に接続された状態の若しくは非接続状態の多くの電子部品を備えている。電子部品は、特定の部品に限定されることはなく、この実施形態では、キャパシタ72およびICチップ74を含む。この実施形態において、キャパシタ72およびICチップ74は、回路基板70の表側の面に接続されている(図6を参照)。ただし、これら電子部品72,74は、回路基板70の裏側の面(図6では下方の面)のみ、あるいは表側の面および裏側の面に接続されていても良い。
The
回路基板70の裏側の面とヒートシンク63の表側の面(回路基板70と対向する面)とは、所定の隙間を隔ててそれぞれ配置されている。放熱構造体1は、回路基板70とヒートシンク63との間に介在する。このような構造の電子機器60では、回路基板70は、放熱構造体1を通じてヒートシンク63に伝熱して、効果的に除熱される。
The back surface of the
(電子機器の変形例)
図7は、図1の放熱構造体を備える電子機器の変形例の縦断面図を示す。ここで、「縦断面図」は、ヒートシンクから回路基板へと垂直に切断する図を意味する。
(Modification example of electronic device)
FIG. 7 shows a vertical cross-sectional view of a modified example of the electronic device provided with the heat dissipation structure of FIG. Here, the "vertical cross-sectional view" means a view that cuts vertically from the heat sink to the circuit board.
変形例に係る電子機器60aは、回路基板70上に1または2以上の熱源としての電子部品を備えるとともに、電子部品と所定距離を隔ててヒートシンク63を備える。電子部品は、特定の部品に限定されることはなく、例えば、LSI(CPUやDRAMを含む場合あり)、CPU、DRAM、ROM、EEROM、キャパシタ、コイル等である。この実施形態では、電子部品はLSI76とする。この実施形態において、電子機器60aは、回路基板70上に同一の高さのLSI76を複数備えるが、これに制約されず、回路基板70上に互いに異なる高さのLSI76を複数備えていても良い。また、電子機器60aは、複数種類の電子部品を備えていても良い。放熱構造体1は、LSI76とヒートシンク63との間に介在する。このような構造の電子機器60aにおいても、LSI76は、放熱構造体1を通じてヒートシンク63に伝熱して、効果的に除熱される。なお、電子機器60aにおいて、回路基板70およびヒートシンク63の配置以外の構成は、上述の電子機器60と同様であるため、詳細な説明を省略する。
The
5.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。
5. Other Embodiments As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and can be variously modified and implemented.
図8は、図1の放熱構造体の上に、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. 8 is a cross-sectional view when the battery cell is horizontally placed on the heat dissipation structure of FIG. 1 so as to bring the side surfaces of the battery cell into contact with each other, a partially enlarged view thereof, and a part when the battery cell expands during charging and discharging. Sectional views are shown respectively.
先述のバッテリー40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8に示すように、バッテリーセル50の側面を放熱構造体1の各放熱部材20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8に示すように、放熱構造体1の構成している各放熱部材20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、先述の電子機器60,60aにおいても同様に、回路基板70やLSI76等の熱源の側面を放熱構造体1の各放熱部材20に接触させるように、当該熱源と放熱構造体1との配置を調整しても良い。
In the
また、先述の各実施形態において、バッテリー40および電子機器60,60aは、1つの放熱構造体1を備えていたが、熱源の形状および大きさ等に応じて、複数の放熱構造体1を備えていても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the
また、複数の放熱部材20は、互いに編み合わせて連結されていれば、編み合わせ方法は特に制約されず、例えば、隣接する放熱部材20同士が二重らせん構造を形成していなくても良い。
Further, as long as the plurality of
また、放熱部材20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、回路基板70およびLSI76のみならず、電子機器60,60a本体等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72およびICチップ74等であっても良い。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は、バッテリー40、電子機器60,60a以外の構造物、例えば、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
1・・・放熱構造体、20・・・放熱部材、21・・・熱伝導シート、22・・・クッション部材、23・・・貫通路、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)、60,60a・・・電子機器、63・・・ヒートシンク、70・・・回路基板(熱源の一例)、72・・・キャパシタ(電子部品の一例)、74・・・ICチップ(電子部品の一例)、76・・・LSI(電子部品の一例、熱源の一例)。
1 ... heat dissipation structure, 20 ... heat dissipation member, 21 ... heat conduction sheet, 22 ... cushion member, 23 ... through passage, 40 ... battery, 41 ... housing, 45 ... Cooling member, 50 ... Battery cell (example of heat source), 60, 60a ... Electronic device, 63 ... Heat sink, 70 ... Circuit board (example of heat source), 72 ... Capacitor (an example of an electronic component), 74 ... IC chip (an example of an electronic component), 76 ... LSI (an example of an electronic component, an example of a heat source).
Claims (9)
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沿ってスパイラル状に巻回して備えられ、前記熱伝導シートに比べ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、互いに編み合わされて連結され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 dissipation member is
A heat conductive sheet having a shape that advances while winding in a spiral shape for transferring heat from the heat source, and
A cushion member that is spirally wound along the annular back surface of the heat conductive sheet and is more easily deformed than the heat conductive sheet.
A gangway that penetrates in the direction of travel while winding the heat conductive sheet,
Equipped with
A heat radiating structure characterized in that the plurality of heat radiating members are knitted and connected to each other.
前記回路基板から分離して配置されているヒートシンクと、
を備える電子機器であって、
前記回路基板と前記ヒートシンクとの間に、請求項1から6のいずれか1項に記載の放熱構造体を備える電子機器。 A circuit board as a heat source for mounting electronic components,
A heat sink separated from the circuit board and
It is an electronic device equipped with
An electronic device comprising the heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 6 between the circuit board and the heat sink.
前記電子部品からの熱を伝えるヒートシンクと、
を備える電子機器であって、
前記電子部品と前記ヒートシンクとの間に、請求項1から6のいずれか1項に記載の放熱構造体を備える電子機器。
Electronic components as a heat source and
A heat sink that transfers heat from the electronic components,
It is an electronic device equipped with
An electronic device comprising the heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 6 between the electronic component and the heat sink.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020103580A JP2021197295A (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Heat dissipation structure, battery and electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020103580A JP2021197295A (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Heat dissipation structure, battery and electronic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021197295A true JP2021197295A (en) | 2021-12-27 |
Family
ID=79195926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020103580A Pending JP2021197295A (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Heat dissipation structure, battery and electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021197295A (en) |
-
2020
- 2020-06-16 JP JP2020103580A patent/JP2021197295A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102637678B1 (en) | Heat dissipation structure and battery comprising the same | |
JP6894933B2 (en) | Heat dissipation structure and battery with it | |
JP6886543B1 (en) | Heat dissipation structure and battery with it | |
JP7190311B2 (en) | Thermal structure and battery | |
WO2021241161A1 (en) | Heat radiation structure, and battery provided with same | |
JP2020191171A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
KR102644474B1 (en) | Heat dissipation structure and battery comprising the same | |
JP2020113393A (en) | Heat dissipation structure and battery with it | |
JP2020187885A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP7402717B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP2021197295A (en) | Heat dissipation structure, battery and electronic device | |
JP2021005582A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP7399764B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP7376568B2 (en) | Heat dissipation structure sheet and method for manufacturing heat dissipation structure | |
JP7399760B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP2021005508A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP7402716B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP7394666B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with the same | |
JP7174674B2 (en) | Heat dissipation structure, method for manufacturing heat dissipation structure, heat dissipation unit, method for manufacturing heat dissipation unit, and battery | |
JP7495262B2 (en) | Heat dissipation structure and battery equipped with same | |
JP7254661B2 (en) | Heat dissipation structure and battery with same | |
JP2020136607A (en) | Heat radiation structure, and device including the same | |
JP2020135952A (en) | Heat radiation structure, and battery including the same | |
JP2021005446A (en) | Heat dissipation structure and battery including the same | |
JP2021111481A (en) | Heat conductor and battery including the same |