JP6525059B2 - 冷却部材、及びこれを備えた蓄電モジュール - Google Patents

Description

本明細書に記載された技術は、冷却部材、及びこれを備えた蓄電モジュールに関する。

従来、ヒートパイプとして特許文献１に記載のものが知られている。このヒートパイプは、金属材料で作られたパイプの内部に伝熱流体が液密に封入されている。

特開平１１−２３１６９号公報

上記の構成によると、伝熱流体を封入するために、パイプには強度が必要とされていた。なぜならば、伝熱流体が熱源から熱を受けて蒸発すると、伝熱流体の体積が増大し、パイプ内の圧力が高まるからである。パイプ内に伝熱流体を液密に封入し、且つ、比較的に強度の高いパイプを用いることは、製造コストの増大を招いていた。

本明細書に開示された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造コストが低減された冷却部材、及び、これを用いた蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本明細書に記載された技術は、冷却部材であって、金属製シートを含むシート部材が液密に接合された封入体と、前記封入体内に封入された冷媒と、前記封入体内に配されると共に前記冷媒を吸収する吸収部材と、を備える。

上記の構成によれば、冷媒が蒸発すると封入体内の圧力が上昇する。すると、シート部材が変形することにより封入体の内容積が増大する。これにより、封入体内の圧力が下がる。この結果、内容積が変化しない金属製の容器によって冷却部材を形成する場合に比べて、封入体内の耐圧性を低くすることができる。これにより、冷却部材の製造コストを低減することができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記封入体の側縁には、前記シート部材の側縁が前記封入体の内方に折れ曲がっているものであって、前記冷媒が蒸発したときに前記封入体の内容積を増大させるように拡開する拡開部が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、冷媒が蒸発して封入体内の圧力が上昇したときに、拡開部が拡開変形することにより、封入体内の圧力を一層低下させることができる。これにより、冷却部材の製造コストを一層低減することができる。

前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、前記拡開部は、前記封入体のうち少なくとも前記接触部と異なる領域に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、接触部において熱源から伝達された熱によって蒸発した冷媒は、拡開部へと移動し、拡開部において冷却されて液体へと凝結する。このとき、封入体の外部へと熱が放散される。このように、接触部において熱源からの熱を確実に受け取り、拡開部においてこの熱を確実に放散することができる。

前記吸収部材には、外面の凹凸によって前記冷媒の通路が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、冷媒が通路を移動することにより冷媒が循環しやすくなるため、冷却性能を向上させることが可能になる。

前記吸収部材は、前記通路が形成された領域が他の領域とは異なる密度とされていることが好ましい。

上記の構成によれば、吸収部材の密度を変えれば冷媒の通路を形成することができるため、製造工程を簡素化することが可能になる。

前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、前記通路は、前記吸収部材における前記接触部に重なる領域から前記接触部に重ならない領域に向けて延びていることが好ましい。

上記の構成によれば、吸収部材における接触部に重ならない領域に冷媒が移動しやすくなるため、放熱性を向上させることが可能になる。

前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、前記吸収部材は、前記封入体内に配された状態で、前記封入体の前記接触部と比べて同等又は広い領域に配されていることが好ましい。

上記の構成によれば、接触部において熱源から伝達された熱は、吸収部材へと確実に伝達される。この吸収部材には冷媒が吸収されているので、熱源から伝達された熱は冷媒が蒸発するための気化熱とされる。この結果、熱源を確実に冷却することができる。

前記シート部材は、樹脂が積層された樹脂層を有し、２つの前記シート部材は、前記樹脂層が内側に配された状態で熱融着されており、前記封入体の外面には前記シート部材が露出していることが好ましい。

上記の構成によれば、封入体の外面において露出したシート部材から封入体の外部に熱が放散されるので、シート部材の外面にも樹脂が積層された場合に比べて、放熱性を向上させることができる。

前記吸収部材は、鉛直方向に配した前記吸収部材の先端を前記冷媒内に浸漬した後、６０秒後における、前記冷媒が前記吸収部材を上方に移動した際の、前記冷媒の上端位置と、前記冷媒の液面と、の間の高さ寸法が５ｍｍ以上であることが好ましい。

上記の構成によれば、冷媒の吸収性を向上させることができるので、冷却部材の冷却性能を向上させることができる。

前記シート部材は金属製シートを含むことが好ましい。

上記の構成によれば、金属は比較的に熱伝導率が高いので、熱源の熱は速やかにシート部材に伝達され、更に、シート部材内を速やかに熱伝導して封入体の内側へと伝わり、封入体内の冷媒によって冷却される。これにより、冷却部材の冷却性能を向上させることができる。

本明細書に開示された技術は、蓄電モジュールであって、上記の冷却部材と、前記冷却部材が収容された筐体と、前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、を備える。

上記の構成によれば、蓄電素子で発生した熱は、蓄電素子の外面の一部と接触する冷却部材によって吸収される。冷却部材は液密に形成されており、冷媒は液密に形成された冷却部材の内部に封入されているので、蓄電モジュールの筐体を液密に構成する必要がない。この結果、蓄電素子の製造コストを低減させることができる。

蓄電モジュールは、前記冷却部材と、前記冷却部材が収容された筐体と、前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、を備え、前記蓄電素子は、正極端子及び負極端子が突出しており、前記通路は、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方の側に向けて延びていることが好ましい。

蓄電モジュールは、前記冷却部材と、前記冷却部材が収容された筐体と、前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、を備え、前記蓄電素子は、長方形状の本体の外周から正極端子及び負極端子が突出しており、前記通路は、前記本体の外周の４辺のうち、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方が突出していない一辺側から他の辺に向けて延びている。
蓄電素子の熱を放熱するための放熱部材を蓄電素子の本体の近傍に配置する場合、本体の４辺のうち、正極端子及び負極端子の少なくとも一方が突出していない一辺の近傍に放熱部材を配置すれば、正極端子や負極端子が放熱部材の配置の邪魔にならないため合理的である。この場合、吸収部材の通路の形状を、本体の４辺のうち、正極端子及び負極端子の少なくとも一方が突出していない一辺側から他の辺に向けて延びるようにすれば、蓄電素子の熱が通路を通る冷媒を介して放熱部材に伝わりやすくなるため、放熱性を向上させることが可能になる。

蓄電モジュールは、前記冷却部材と、前記冷却部材が収容された筐体と、前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、を備え、前記蓄電素子は、正極端子及び負極端子が突出しており、前記吸収部材のうち、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方の近傍の領域は、当該吸収部材における他の領域とは異なる材料で形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、正極端子や負極端子の近傍の高温になりやすい領域が異なる材料で形成されるため、材料を適宜選択することにより冷却性能を向上させることが可能になる。

本明細書に記載された技術によれば、冷却部材又は蓄電素子の製造コストを低減することができる。

実施形態１に係る蓄電モジュールを示す分解斜視図 蓄電モジュールを示す側面図 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図 図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 蓄電素子と冷却部材とを示す側面図 冷却部材を示す斜視図 冷却部材を示す分解斜視図 拡開部を示す一部拡大断面図 拡開部が拡開した状態を示す断面図 実施形態２に係る冷却部材と蓄電素子とを示す側面図 冷媒の吸液高さに対する、ヒータ温度の変化を示すグラフ 吸水高さに対する、ヒータ温度の変化を示すグラフ 実施形態３に係る吸収部材を示す側面図 吸収部材の通路の部分を拡大して示す横断面図 他の吸収部材の通路の部分を拡大して示す横断面図 他の吸収部材の通路の部分を拡大して示す横断面図 他の吸収部材の通路の部分を拡大して示す横断面図 他の吸収部材と蓄電素子とを示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 図２７の吸収部材と蓄電素子の端子との位置関係を示す図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材を示す側面図 図３２の吸収部材と蓄電素子の端子との位置関係を示す図 他の吸収部材を示す側面図 他の吸収部材と蓄電素子とを示す側面図 図３５の通路の幅寸法を変えた形態を示す側面図 他の吸収部材の通路と蓄電素子の端子との位置関係を示す側面図 位置によって厚みが異なる吸収部材が封入された冷却部材に蓄電素子に重ねられた状態を示す側面図 正極端子と負極端子が反対側に配置された蓄電素子と吸収部材との位置関係を示す側面図

＜実施形態１＞
本明細書に記載された技術の実施形態１を、図１から図９を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電モジュール１０は、筐体１１と、筐体１１の内部に収容された蓄電素子１２（熱源の一例）と、筐体１１の内部に収容されると共に蓄電素子１２の外面の一部に接触する冷却部材１３と、を備える。以下の説明においては、Ｘ方向を右方とし、Ｙ方向を前方とし、Ｚ方向を上方として説明する。また、同一形状をなす複数の部材については、一部の部材について符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

（筐体１１）
図２に示すように、筐体１１は、全体として略直方体形状をなしている。図１に示すように、筐体１１は、上方に開口すると共に上方から見て略長方形状をなすロアケース１４と、ロアケース１４の上部に取り付けられるものであって、断面形状が略長方形状をなすと共に下方に開口する箱状のアッパーケース１５と、を備える。アッパーケース１５の下端縁は、ロアケース１４の上端縁の形状に倣った形状を有している。

ロアケース１４、及びアッパーケース１５は、それぞれ、合成樹脂、金属等、任意の材料により形成することができる。ロアケース１４、及びアッパーケース１５は、それぞれ異なる材料で形成されてもよく、また、同一の材料で形成される構成としてもよい。

ロアケース１４とアッパーケース１５とは、ロック部材と被ロック部材との係合構造、ねじ止め構造、接着材による接着等、公知の手法によって互いに組み付けることができる。また、ロアケース１４、及びアッパーケース１５が金属からなる場合には、レーザー溶接、ロウ付け等の公知の手法により接合することができる。本実施形態においては、ロアケース１４、及びアッパーケース１５は、互いに液密でない状態で組み付けられている。なお、ロアケース１４、及びアッパーケース１５は、互いに液密に組み付けられていてもよい。

図２及び図３に示すように、筐体１１の下端部寄りの位置には、筐体１１の前端部寄りの位置に、左右両方向に突出する一対の電力端子１７が配されている。電力端子１７は金属板材からなる。

（蓄電素子１２）
図３〜図５に示すように、蓄電素子１２は、一対の電池用ラミネートシート２３の間に図示しない蓄電要素を挟んで、電池用ラミネートシート２３の側縁を、熱溶着等の公知の手法により液密に接合してなる。図３に示すように、蓄電素子１２の下端縁からは、金属箔状をなす正極端子２４と、負極端子２５とが、電池用ラミネートシート２３の内面と液密状態で、電池用ラミネートシート２３の内側から外側へと突出している。正極端子２４と負極端子２５とは前後方向に間隔を開けて並んで配されている。正極端子２４及び負極端子２５は、それぞれ、蓄電要素と電気的に接続されている。

図３及び図４に示すように、蓄電素子１２は、左右方向に複数（本実施形態では６つ）並べて配されている。左右方向に隣り合う蓄電素子１２は、一の正極端子２４の隣に他の負極端子２５が位置し、また、一の負極端子２５の隣に他の正極端子２４が位置するように配されている。隣り合って位置する正極端子２４と負極端子２５とは、互いに近づく方向に折り曲げられ、正極端子２４と負極端子２５とが上下方向に重ねられた状態でレーザー溶接、超音波用溶接、ロウ付け等の公知の手法により電気的に接続されている。これにより、複数の蓄電素子１２は直列に接続されている。

本実施形態においては、蓄電素子１２として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池を用いてもよく、また、蓄電素子１２としては、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタを用いてもよい。このように蓄電素子１２としては、必要に応じて任意の蓄電素子１２を適宜に選択できる。

（冷却部材１３）
図３に示すように、冷却部材１３は、液密に形成された封入体２６の内部に冷媒２７が封入されてなる。封入体２６内に封入される冷媒２７の量は、必要に応じて適宜に選択できる。冷媒２７は、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロケトン、フッ素不活性液体、水、メタノール、エタノール等のアルコールからなる群から選ばれる１つ、又は複数を用いることができる。冷媒２７は、絶縁性を有していてもよく、また、導電性を有していてもよい。冷却部材１３の上下方向の高さ寸法は、蓄電素子１２の上下方向の高さ寸法よりも大きく設定されている。

（封入体２６）
図６及び図７に示すように、封入体２６は、略長方形状をなす第１シート部材２８と、第２シート部材２９とを、接着、溶着、溶接等の公知の手法により液密に接合してなる。

第１シート部材２８と、第２シート部材２９は、金属製シートの両面に合成樹脂製のフィルムが積層されてなる。金属製シートを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。合成樹脂製のフィルムを構成する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド等、必要に応じて任意の合成樹脂を適宜に選択できる。

本実施形態に係る封入体２６は、第１シート部材２８のうち合成樹脂製のフィルムが積層された面と、第２シート部材２９のうち合成樹脂製のフィルムが積層された面とを重ね合わせて熱融着されてなる。

封入体２６の外面は、図３及び図４に示すように、蓄電素子１２と接触する接触部３０を有する。

（吸収部材３７）
図６及び図７に示すように、封入体２６の内部には、吸収部材３７が配されている。吸収部材３７は略長方形のシート状をなしている。

吸収部材３７は、冷媒２７を吸収可能な材料により形成されている。吸収部材３７は、冷媒２７を吸収可能な材料を繊維状に加工したものを織物としたものであってもよく、また、不織布としたものであってもよい。不織布の形態としては、繊維シート、ウェブ（繊維だけで構成された薄い膜状のシート）、又はバット（毛布状の繊維）であってもよい。吸収部材３７を構成する材料としては、天然繊維でもよく、また、合成樹脂からなる合成繊維であってもよく、また、天然繊維と合成繊維の双方を用いたものであってもよい。
また、吸収部材３７を構成する材料として、無機系のロックウール・グラスウールを使用してもよい。無機系のロックウール・グラスウールを使用した場合には、材料の耐熱性、耐圧性が向上するだけでなく、バッテリー引火時の延焼防止材としての機能も付加することができる。また、吸収部材３７を構成する材料として、ガラス繊維から作った織布であるガラス布としてもよい。

吸収部材３７を構成する材料としては、鉛直方向に配した吸収部材３７の下端を冷媒２７内に浸漬した後、６０秒後における、冷媒２７が吸収部材３７を上方に移動した際の、冷媒２７の上端位置と、冷媒２７の液面と、の間の高さ寸法が５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、冷媒２７の吸収性を向上させることができるので、冷却部材１３の冷却性能を向上させることができる。

吸収部材３７は、封入体２６内に配された状態で、封入体２６の接触部３０と比べて、同等又は広い領域に配されている。図５に示すように、本実施形態においては、吸収部材３７は、封入体２６内において、接触部３０よりもやや広い領域に配されている。

（拡開部３９）
図８に示すように、第２シート部材２９の前後両端部に設けられた拡開部３９は、第１シート部材２８と第２シート部材２９とが接合された状態では、封入体２６の内方に折れ曲がった状態になっている。この拡開部３９は、冷媒２７が蒸発して気体になることにより封入体２６の内部の圧力が上昇した際に、左右方向に拡開変形するようになっている。すると、封入体２６の内容積が増大するので、封入体２６の内圧が減少するようになっている。この結果、封入体２６に要求される物理的な強度を低減することが可能となっている。

特に、図９に示すように、冷却部材１３のうち、蓄電素子１２よりも上方に位置する部分の拡開部３９が、左右方向に拡開変形することにより、封入体２６の内容積が増大するようになっている。

換言すると、拡開部３９は、少なくとも、封入体２６の接触部３０と異なる領域に形成されている。これにより、接触部３０と蓄電素子１２とが接触状態を維持したままで、拡開部３９が拡開することができるようになっている。この結果、蓄電素子１２から封入体２６、吸収部材３７、冷媒２７へと至る伝熱経路を維持したまま、拡開部３９が拡開することによって、冷媒２７が十分に気化することができる。これにより、冷媒２７の気化熱によって蓄電素子１２から伝達された熱が冷媒２７の蒸気へと移動するようになっている。

（実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態に係る冷却部材１３は、金属製シートを含む第１シート部材２８及び第２シート部材２９が液密に接合された封入体２６と、封入体２６内に封入された冷媒２７と、封入体２６内に配されると共に冷媒２７を吸収する吸収部材３７と、を備える。

本実施形態によれば、冷媒２７が蒸発して気体になると、封入体２６の内部の圧力が増大する。すると、第１シート部材２８及び第２シート部材２９が変形することにより、封入体２６の内容積が増大する。これにより、封入体２６内の圧力が下がる。この結果、内容積が変化しない金属製の容器によって冷却部材を形成する場合に比べて、封入体２６内の耐圧性を低くすることができる。これにより、冷却部材１３の製造コストを低減することができる。

本実施形態によれば、封入体２６内には、冷媒２７を吸収する吸収部材３７が配されている。これにより、吸収部材３７内に冷媒２７が吸収されて保持されるので、吸収部材３７が配された領域内において、冷媒２７を均一に配することができる。これにより、冷却部材１３の冷却効率にムラが生じることを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、封入体２６の側縁には、第１シート部材２８及び第２シート部材２９の側縁が封入体２６の内方に折れ曲がっているものであって、冷媒２７が蒸発したときに封入体２６の内容積を増大させるように拡開する拡開部３９が形成されている。

上記の構成によれば、冷媒２７が蒸発して封入体２６内の圧力が上昇したときに、拡開部３９が拡開変形することにより、封入体２６内の圧力を一層低下させることができる。これにより、冷却部材１３の製造コストを一層低減することができる。

また、本実施形態によれば、封入体２６は蓄電素子１２と接触する接触部３０を有し、拡開部３９は、封入体２６のうち少なくとも接触部３０と異なる領域に形成されている。

上記の構成によれば、接触部３０において蓄電素子１２から伝達された熱によって蒸発した冷媒２７は、拡開部３９へと移動して拡開部３９を拡開させる。この拡開部３９において冷媒２７は冷却されて液体へと凝結する。このとき、封入体２６の外部へと熱が放散される。このように、接触部３０において蓄電素子１２からの熱を確実に受け取り、拡開部３９においてこの熱を確実に放散することができるので、冷却部材１３の冷却性能を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、封入体２６は蓄電素子１２と接触する接触部３０を有し、吸収部材３７は、封入体２６内に配された状態で、封入体２６の接触部３０と比べて同等又は広い領域に配されている。

上記の構成によれば、接触部３０において蓄電素子１２から伝達された熱は、吸収部材３７へと確実に伝達される。この吸収部材３７には冷媒が吸収されているので、蓄電素子１２から伝達された熱は冷媒２７が蒸発するための気化熱とされる。この結果、蓄電素子１２を確実に冷却することができる。

また、本実施形態によれば、吸収部材３７は、鉛直方向に配した吸収部材３７の先端を冷媒２７内に浸漬した後、６０秒後における、冷媒２７が吸収部材３７を上方に移動した際の、冷媒２７の上端位置と、冷媒２７の液面と、の間の高さ寸法が５ｍｍ以上である。

上記の構成によれば、冷媒２７の吸収性を向上させることができるので、冷却部材１３の冷却性能を向上させることができる。

また、本実施形態に係る蓄電モジュール１０は、冷却部材１３と、冷却部材１３が収容された筐体１１と、筐体１１内に収容されて、少なくとも外面の一部が冷却部材１３と接触する蓄電素子１２と、備える。

本実施形態によれば、蓄電素子１２で発生した熱は、蓄電素子１２の外面の一部と接触する冷却部材１３によって吸収される。冷却部材１３に吸収された熱は、上記のようにして冷却部材１３の外部に放散される。この結果、蓄電素子１２を効率よく冷却することができる。

上記の冷却部材１３は液密に形成されており、冷媒２７は液密に形成された冷却部材１３の内部に封入されているので、蓄電モジュール１０の筐体１１を液密に構成する必要がない。この結果、蓄電素子１２の製造コストを低減させることができる。

本実施形態によれば、熱源が局所的に発熱する部分を有する場合に、熱源の温度の分布を小さくすることができる。これは以下のような理由による。熱源の一部分が発熱すると、その部分の温度が上昇する。すると、冷却部材１３のうち、局所的に温度が上昇した部分に接触した領域においては、冷媒２７の温度が上昇し、まず、冷媒２７が気化する。このとき、冷媒２７の気化熱によって、熱源のうち局所的に温度が上昇した部分の熱が速やかに除去されるので、熱源の温度分布を小さくすることができる。

そして、気化して蒸気となった冷媒２７は、封入体２６の内部を速やかに上昇する。つまり、熱の移動が、蒸気となった冷媒２７の物質自体の移動により行われるようになっている。これにより、例えば金属製のヒートシンクを用いた場合に比べて、熱の伝達速度を向上させることができる。一般に、蒸気となった冷媒２７の移動速度は、固体であるヒートシンク内を伝導する熱の伝導速度よりも大きいからである。

上記となった冷媒２７は、封入体２６内を上昇し、拡開部３９において冷却されて液体へと凝結する。これにより、局所的に発熱する部分において発生した熱は、効率よく、封入体２６の外部へと放散される。この結果、熱源が局所的に発熱する部分を有する場合に、熱源の温度の分布を小さくすることができる。当該技術は、蓄電素子１２のように、リード部分等が局所的に高温になる熱源に対して、好適に適用することができる。

＜実施形態２＞
次に、本明細書に開示された技術の実施形態２を、図１０を参照しつつ説明する。本実施形態に係る冷却部材５０の封入体５１は、一方の面にのみ合成樹脂層が形成された第１シート部材５２と、第２シート部材（図示せず）とを、合成樹脂層同士が封入体５１の内側において接触するように重ね合わされた状態で、第１シート部材５２と第２シート部材５３とを熱溶着してなる。

封入体５１の外面には、第１シート部材５２、及び第２シート部材５３に含まれる金属製シートが露出している。

吸収部材５４は、封入体５１内に配された状態で、接触部３０と比べて、同等又は広い領域に配されている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態においては、第１シート部材５２及び第２シート部材は、合成樹脂が積層された合成樹脂層を有し、第１シート部材５２及び第２シート部材は、合成樹脂層が内側に配された状態で熱融着されており、封入体５１の外面には金属製シートが露出している。

上記の構成によれば、封入体５１の外面において露出した金属製シートから封入体５１の外部に熱が放散されるので、シート部材の外面にも樹脂が積層された場合に比べて、放熱性を向上させることができる。

＜実験例＞
以下に、本明細書に開示された技術の効果を示す実験例について説明する。表１に示すように、実験例１〜８に係る冷却部材を作製した。ポリエチレン製のシート部材を１７０ｍｍ×１２０ｍｍの大きさに切断した。このシート部材を２枚重ねて、その間に、冷媒１０ｍｌと、不織布と、を挟んだ。その後、２枚のシート部材の側縁を溶着することにより液密に密封した。

使用した不織布は、表１に示すように、目付量と、厚みが異なると共に、不織布を構成する材料が異なっている。

冷媒は、スリーエムジャパン株式会社製Ｎｏｖｅｃ６４９（登録商標）（以下、冷媒という）を用いた。

表１における吸液高さは、下記のように測定した。不織布を１０ｃｍ×１０ｃｍの形状に切断した。この不織布の一つの端部を冷媒の中に、深さ５ｍｍだけ浸した状態で鉛直方向に配した。この後、６０秒後において、冷媒が不織布を上方に這い上がり移動した際の、冷媒の上端位置と、冷媒の液面との間の高さ寸法を測定した。

表１における温度は、以下のようにして測定した。１０ｃｍ×１０ｃｍの電気ヒータを冷却部材の片面に押圧した。ヒータは、冷却部材に対して、０．２Ｐａの圧力で加圧した。ヒータには、１２Ｗの熱量を加えた。温度センサは、ヒータと冷却部材との間に配置した。このように、表１に示した温度は、ヒータと冷却部材との間の領域における、ヒータの表面の温度を示すものである。ヒータを加熱し始めてから３０分後における温度を表１に記載した。

図１１は、冷媒の吸液高さに対する、ヒータの温度変化を示すグラフである。吸液高さが高くなるにしたがって、ヒータの温度が低くなる傾向であることが分かった。これは、以下の理由によると考えられる。

冷媒の吸液高さは、不織布が、冷媒を重力に抗して吸い上げる速度に係る数値である。従って、吸液高さの値が大きいということは、不織布が冷媒を吸収する速度が大きいことを意味する。

冷媒を吸収する速度が大きな不織布を用いた場合、不織布中を移動する冷媒の速度は比較的に大きなものとなる。このため、冷却部材の一部において冷媒が気化し、その部分の冷媒が少なくなった場合でも、他の部分から冷媒が速やかに補充される。これにより、不織布が乾いた状態になることが抑制されるので、冷却部材の冷却能力が高い状態で維持されるようになっていると考えられる。

図１１に示されるように、冷媒の吸液高さが、１８ｍｍを超えると、ヒータ温度が急激に低くなるので好ましい。また、冷媒の吸液高さが２９ｍｍを超えると、ヒータ温度が更に低くなるのでより好ましい。更に、冷媒の吸液高さが３２ｍｍを超えると、ヒータ温度が一層低くなるので、更に好ましい。冷媒の吸液高さが３２ｍｍを超えると、ヒータ温度が特に低くなるので、特に好ましい。

表１には、吸水高さを記載した。吸水高さは、以下のように測定した。不織布を１０ｃｍ×１０ｃｍの形状に切断し、この不織布の一つの端部を水の中に、深さ５ｍｍだけ浸した状態で鉛直方向に配した後、６０秒後において、水が不織布を上方に這い上がり移動した際の、水の上端位置と、水面との間の高さ寸法を測定した。

図１２は、吸水高さに対する、ヒータ温度の変化を示すグラフである。なお、測定に用いた冷却部材の封入体の内部には、上記したスリーエムジャパン株式会社製Ｎｏｖｅｃ６４９が封入されている。

図１２に示されるように、吸水高さが大きくなるにしたがって、ヒータの温度が低くなる傾向であることが分かった。これは、冷媒によって吸液高さを測定し、この吸液高さとヒータ温度との関係と概ね対応していることが分かった。

また、吸水高さが、３８ｍｍを超えると、ヒータ温度が急激に低くなるので好ましい。また、冷媒の吸液高さが５８ｍｍを超えると、ヒータ温度が更に低くなるのでより好ましい。更に、冷媒の吸液高さが７０ｍｍを超えると、ヒータ温度が一層低くなるので、更に好ましい。冷媒の吸液高さが７３ｍｍを超えると、ヒータ温度が特に低くなるので、特に好ましい。

このように、冷却部材の内部に封入される冷媒とは異なる水についても、冷却部材の冷却性能と相関することが分かった。

＜実施形態３＞
次に、本明細書に開示された技術の実施形態３を図１３〜３９を参照しつつ説明する。本実施形態は、封入体２６の内部に配された吸収部材３７，５４の形状を変えるものである。他の構成は、特に示さない限り、上記実施形態と略同様なので説明を省略する。

吸収部材６１の外面（吸収部材６１における封入体２６の内面に対向する両側面）には、図１３に示すように、上下方向に延びる多数（複数）の冷媒２７の通路８１が図１３の左右方向に並んで形成されている。多数の通路８１は、吸収部材６１の両面に設けられており、交互に並んで形成された凹凸からなる。各通路８１は、例えば、図１４に示すように、一定の厚みの板状の吸収部材６１に対して所定の間隔を空けて形成された複数の半円弧状の曲げ部８２の内面に形成されている。吸収部材６１は、例えば一定の厚みの板状の吸収部材を図示しないプレス機の金型（通路８１の形状に応じた凹部及び凸部を有する金型）によって挟み、各通路８１の位置を一方側から他方側に押圧して形成することができる。

なお、通路８１の形状は、これに限られず、例えば、図１５の吸収部材６１Ａのように、板状の吸収部材６１Ａの両側から金型（凸部を有する金型）で押圧して形成される円弧状に窪んだ溝部８３Ａ，８３Ｂを冷媒２７の通路８１としてもよい。この場合は、溝部８３Ａと溝部８３Ｂとの間が圧縮されることで溝部８３Ａと溝部８３Ｂとの間の密度が高められている。また、図１６の吸収部材６１Ｂのように、溝部８３Ａ，８３Ｂの並び方向の位置を上側の溝部８３Ａと下側の溝部８３Ｂとで異なる位置に配置したり、図１７の吸収部材６１Ｃのように、凹部を有する金型で吸収部材６１Ｃを挟み、圧力が小さい部分に円弧状に突出する突条８４を形成し、隣り合う突条８４の間を冷媒２７の通路８１としてもよい。即ち、通路８１の位置に応じて金型で吸収部材を加圧する強さを変えることにより、局所的に密度を変えて通路８１を形成してもよい。

また、吸収部材６１における多数（複数）の冷媒２７の通路８１の形状（模様）は、上記形状に限られず、種々の形状とすることができる。例えば、図１８に示すように、同図の左右方向に延びる多数（複数）の冷媒２７の通路８５が上下方向に並んで形成されているようにしてもよい。ここで、吸収部材６１Ｄに重ねられて冷却部材１３と接触する蓄電素子１２は、図示しない蓄電要素が一対の電池用ラミネートシート２３の間に収容されてなる本体１２Ａの外周から正極端子２４及び負極端子２５が突出する形状とされている。図１８では、吸収部材６１Ｄにおける通路８５は、本体１２の外周の４辺２３Ａ〜２３Ｄのうち、右辺２３Ｄ（一辺）側から反対側の左辺２３Ｂ（他の辺）側に向けて延びている。蓄電素子１２の熱を放熱するための放熱部材を蓄電素子１２の本体１２Ａの近傍に配置する場合、本体１２Ａの４辺２３Ａ〜２３Ｄのうち、正極端子２４及び負極端子２５の少なくとも一方が突出していない一辺２３Ｂ〜２３Ｄの近傍に放熱部材を配置すれば、正極端子２４や負極端子２５が放熱部材の配置の邪魔にならないため合理的である。ここで、吸収部材６１の通路８５の形状を、本体１２Ａの４辺２３Ａ〜２３Ｄのうち、正極端子２４及び負極端子２５が突出していない一辺２３Ｂ〜２３Ｄ側から他の辺に向けて延びるようにすれば、一辺２３Ｂ〜２３Ｄ側に放熱部材を配置した場合に、蓄電素子１２の熱が通路８５を通る冷媒２７を介して放熱部材に伝わりやすくなるため、放熱性を向上させることが可能になる。なお、通路８５は、図１８では左右方向に延びる形状としたが、これに限られず、一辺２３Ｂ〜２３Ｄ側から他の辺に向けて延びる通路８５は、例えば辺２３Ｄ（又は辺２３Ｂ）側から辺２３Ａ又は辺２３Ｃ側に向けて延びるようにしてもよい。

また、例えば、図１９に示すように、吸収部材６２の通路８１の形状（模様）は、ヘリンボーン形状で延びる溝部（凹部）又は突条（凸部）からなる多数の通路８６が左右に連続する形状としてもよい。この場合、蓄電素子１２の正極端子２４や負極端子２５を、例えば、図１９の吸収部材６２の上方側や下方側に配置することができる。

また、吸収部材の通路は縦縞や横縞に限られず、図２０に示すように、吸収部材６３の斜めの方向に延びる溝部又は突条で通路８７Ａを形成してもよい。また、図２１に示すように、吸収部材６４における上下に対して斜めの方向に延びる溝部又は突条からなる通路８７Ａ，８７Ｂが互いに交差（直交）するチェック模様としてもよい。また、図２２，図２３に示すように、吸収部材６５の外面に交差する溝部又は突条が三角形（正三角形）状に連続する通路８８としたり、吸収部材６６の外面に交差する溝部又は突条が六角形（正六角形）状に連続する通路８９としたり、他の多角形状に連続する通路としてもよい。また、上記多角形の形状の凹部又は凸部を形成した通路としてよい。例えば、隣り合う多角形の凹部と凸部とが交互に形成されるようにしてもよい。また、図２４に示すように、吸収部材６７の外面に交差する溝部又は突条が斜視立方体の格子状に連続する通路９０としてもよい。

また、図２５に示すように、吸収部材６８の外面に円形状に窪んだ多数の凹部又は凸部からなる多数のドット９９が間隔を空けて並べられることによりドット９９間などに通路９１が形成されるようにしてもよい。また、図２６に示すように、吸収部材６９の外面は、中心部から外方に放射状に延びる溝部又は突条からなる通路９２を有するようにしてもよい。

また、図２７に示すように、吸収部材７０の通路９３は、上下方向に延びる溝部又は突条が左右に間隔を開けて並んだ第１通路部９３Ａと、第１通路部９３Ａから傾斜した方向に延びる溝部又は突条からなる第２通路部９３Ｂとを有するようにしてもよい。ここで、図２８に示すように、蓄電素子１２を正極端子２４と負極端子２５とが上向きになるように配置した場合、第１通路部９３Ａが正極端子２４と負極端子２５との基端部に連なる位置に延ばせば、正極端子２４及び負極端子２５の熱が第１通路部９３Ａを通る冷媒２７に伝達されやすくなるため、正極端子２４及び負極端子２５の熱の冷却性能を高めることが可能になる。

また、図２９に示すように、吸収部材７１の外面の溝部又は突条からなり直線状に延びる通路９４は、少なくとも一辺側の端縁部が湾曲する形状としてもよい。
また、図３０に示すように、円環状の溝部又は突条からなる通路９５が同心円状に連続した同心円群９６を有する吸収部材７２としてもよい。また、図３１に示すように、複数の同心円群９６の最外周が互いに接する吸収部材７３としたり、図３２に示すように、同心円群９６の半円の円弧を長円形状とした吸収部材７４としてもよい。図３３に示すように、蓄電素子１２を正極端子２４と負極端子２５とが上向きになるように配置した場合、通路９５が正極端子２４と負極端子２５との基端部に連なる方向に延びるようにすれば、正極端子２４及び負極端子２５の熱が通路９５を通る冷媒２７に伝達されやすくなるため、正極端子２４及び負極端子２５の熱の冷却性能を高めることが可能になる。また、図３４に示すように、吸収部材７５は、矩形状の溝部又は突条が同心で連続する通路９７を有するようにしてもよい。また、正方形や長方形に限られず、他の多角形が同心で連続するようにしてもよい。

また、図３５に示すように、吸収部材７６における正極端子２４及び負極端子２５の基端側から所定の範囲（曲線の内側の領域）は正極端子２４及び負極端子２５の熱を受ける第１領域Ａ１とし、この第１領域Ａ１には、溝部又は突条からなる通路を形成せず、第１領域Ａ１の外側を、溝部又は突条が放射状に延びる通路１０２が形成された第２領域Ａ２としてもよい。また、図３６に示すように、通路１０２の幅寸法が第１領域Ａ１側に向かうほど太くなる通路１０３を有する吸収部材７７としてもよい。

また、図３７に示すように、吸収部材７８における正極端子２４及び負極端子２５の近傍の第１領域Ｂ１は、他の領域とは吸収部材の材質を変えてもよい。例えば、正極端子２４及び負極端子２５の近傍の第１領域Ｂ１は、他の領域Ｂ２，Ｂ３よりも熱伝導性の良好な材質（材料）や、冷媒２７との親和性の良好な材質（材料）を用いてもよい。また、第１領域Ｂ１の外側の第２領域Ｂ２と第３領域Ｂ３とは、通路の形状（模様）を異なるようにしてもよい。例えば、第２領域Ｂ２は、溝部又は突条が複数の枝状に延びる複数の枝部１０５を有する形状とし、第３領域Ｂ３は、複数の枝部１０５の基端部に連なる溝部又は突条からなる複数の幹部１０４を有する形状としてもよい。また、吸収部材７９の異なる領域で厚みを変えてもよく、例えば、図３８に示すように、吸収部材７９における正極端子２４及び負極端子２５側が傾斜状に厚くなるようにし、正極端子２４及び負極端子２５側の冷却性能を高めるようにしてもよい。

また、図３９に示すように、正極端子２４と負極端子２５とが反対側の配された蓄電素子１００を用いる場合、吸収部材１０５における正極端子２４及び負極端子２５の基端から所定の間隔は正極端子２４及び負極端子２５の熱を受ける一対の第１領域Ｃ１とし、各第１領域Ｃ１には、溝部又は突条からなる通路を形成せず、第１領域Ｃ１の外側の第２領域Ｃ２に、溝部又は突条が放射状に延びる通路１０２を形成してもよい。

上記実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
吸収部材６１〜７９，１０５には、外面の凹凸によって冷媒２７の通路８１〜９５，９７，１０２，１０が形成されている。
このようにすれば、冷媒２７が通路８１，８６〜９５，９７，１０２，１０３を移動することにより冷媒２７が循環しやすくなるため、冷却性能を向上させることが可能になる。

また、吸収部材６１〜７９，１０５は、通路８１，８６〜９５，９７，１０２，１０３が形成された領域が他の領域とは異なる密度とされている。
このようにすれば、プレス機の金型によって吸収部材６１〜７９，１０５の密度を変えれば冷媒２７の通路８１〜９７，１０２，１０３を形成することができるため、製造工程を簡素化することが可能になる。

また、封入体２６は熱源と接触する接触部３０を有し、通路８１〜９５，９７，１０２，１０は、吸収部材６１〜７９，１０５における接触部３０に重なる領域から接触部３０に重ならない領域に向けて延びている。
このようにすれば、吸収部材６１〜７９，１０５における接触部３０に重ならない領域に冷媒２７が移動しやすくなるため、放熱性を向上させることが可能になる。

通路８１〜９５，９７，１０２，１０３は、正極端子２４及び負極端子２５の少なくとも一方の側に向けて延びている。
このようにすれば、正極端子２４や負極端子２５の熱が冷媒２７に伝わりやすくなるため、放熱性を向上させることが可能になる。

吸収部材６１〜７９，１０５のうち、正極端子２４及び負極端子２５の少なくとも一方の近傍の領域は、当該吸収部材６１〜７９，１０５における他の領域とは異なる材料で形成されている。
このようにすれば、正極端子２４や負極端子２５の近傍の高温になりやすい領域が異なる材料で形成されるため、吸収部材の材料を適宜選択することにより冷却性能を向上させることが可能になる。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に開示された技術の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１に係る冷却部材１３においては、第１シート部材２８、及び第２シート部材２９は金属製シートの両面に合成樹脂が積層されたラミネートフィルムとされ、また、実施形態２に係る冷却部材５０においては、第１シート部材５２、及び第２シート部材５３は金属製シートの一方の面に合成樹脂が積層された構成とされたが、これに限られず、第１シート部材、及び第２シート部材は、金属製シートからなる構成としてもよい。この場合、第１シート部材、及び第２シート部材は、接着、溶接、ロウ接等により液密に接合される構成とすることができる。また、第１シート部材、及び第２シート部材は、合成樹脂製のシートからなる構成としてもよい。合成樹脂製のシートを構成する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド等、必要に応じて任意の合成樹脂を適宜に選択できる。

（２）本実施形態においては、封入体２６内には１つの吸収部材３７が配される構成としたが、これに限られず、封入体２６内には、２つ以上の吸収部材３７が配される構成としてもよい。

（３）本実施形態においては、吸収部材３７は、封入体２６の接続部と比べて同等又は広い領域に配されている構成としたが、吸収部材３７は、封入体２６の接続部よりも狭い領域に配される構成としてもよい。

（４）本実施形態に係る冷却部材１３は、蓄電モジュール１０に使用されたが、これに限られず、冷却部材は、電気接続箱、ＥＣＵ等、任意の発熱部品に対して適宜に使用することができる。

（５）本実施形態においては、封入体２６は、第１シート部材２８と、第２シート部材２９とを接合することにより形成したが、これに限られず、封入体は、１つのシート部材を折り曲げた状態で端縁を液密に接合して形成する構成としてもよく、また、３つ以上のシート部材を液密に接合して形成する構成としてもよい。

（６）実施形態３では、プレス機により吸収部材の密度を部分的に変えて冷媒２７の通路を形成することとしたが、吸収部材の成形時に通路を一体的に形成する等により、吸収部材の密度を部分的に変えずに冷媒２７の通路を形成してもよい。

１０：蓄電モジュール
１１：筐体
１２，１００：蓄電素子
１２Ａ：本体
１３，５０：冷却部材
２１，５７：放熱部
２４：正極端子
２５：負極端子
２６，５１：封入体
２７：冷媒
２８，５２：第１シート部材
２９，５３：第２シート部材
３０：接触部
３７，５４，６１〜７９，１０５：吸収部材
３９：拡開部
８１，８５〜９５，９７，１０２，１０３：通路

Claims (18)

1. シート部材が液密に接合され、変形により内容積を増大可能とされた封入体と、
   前記封入体内に封入された冷媒と、
   前記封入体内に配されると共に前記冷媒を吸収する吸収部材と、
   を備えた冷却部材。
2. 前記封入体の側縁には、前記シート部材の側縁が前記封入体の内方に折れ曲がっているものであって、前記冷媒が蒸発したときに前記封入体の内容積を増大させるように拡開する拡開部が形成されている、請求項１に記載の冷却部材。
3. 前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、
   前記拡開部は、前記封入体のうち少なくとも前記接触部と異なる領域に形成されている、請求項２に記載の冷却部材。
4. 前記吸収部材には、外面の凹凸によって前記冷媒の通路が形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却部材。
5. 前記吸収部材は、前記通路が形成された領域が他の領域とは異なる密度とされている請求項４に記載の冷却部材。
6. 前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、
   前記通路は、前記吸収部材における前記接触部に重なる領域から前記接触部に重ならない領域に向けて延びている請求項４又は請求項５に記載の冷却部材。
7. 前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、
   前記吸収部材は、前記封入体内に配された状態で、前記封入体の前記接触部と比べて同等又は広い領域に配されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷却部材。
8. 前記シート部材は、樹脂が積層された樹脂層を有し、
   ２つの前記シート部材は、前記樹脂層が内側に配された状態で熱融着されており、
   前記封入体の外面には前記シート部材が露出している、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の冷却部材。
9. 前記吸収部材は、鉛直方向に配した前記吸収部材の先端を前記冷媒内に浸漬した後、６０秒後における、前記冷媒が前記吸収部材を上方に移動した際の、前記冷媒の上端位置と、前記冷媒の液面と、の間の高さ寸法が５ｍｍ以上である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の冷却部材。
10. 前記シート部材は金属製シートを含む、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の冷却部材。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の冷却部材と、
    前記冷却部材が収容された筐体と、
    前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、
    を備えた蓄電モジュール。
12. 請求項６に記載の冷却部材と、
    前記冷却部材が収容された筐体と、
    前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、
    を備え、
    前記蓄電素子は、正極端子及び負極端子が突出しており、
    前記通路は、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方の側に向けて延びている蓄電モジュール。
13. 請求項６に記載の冷却部材と、
    前記冷却部材が収容された筐体と、
    前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、
    を備え、
    前記蓄電素子は、長方形状の本体の外周から正極端子及び負極端子が突出しており、
    前記通路は、前記本体の外周の４辺のうち、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方が突出していない一辺側から他の辺に向けて延びている蓄電モジュール。
14. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の冷却部材と、
    前記冷却部材が収容された筐体と、
    前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、
    を備え、
    前記蓄電素子は、正極端子及び負極端子が突出しており、
    前記吸収部材のうち、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方の近傍の領域は、当該吸収部材における他の領域とは異なる材料で形成されている蓄電モジュール。
15. シート部材が液密に接合された封入体と、
    前記封入体内に封入された冷媒と、
    前記封入体内に配されると共に前記冷媒を吸収する吸収部材と、
    を備え、
    前記封入体の側縁には、前記シート部材の側縁が前記封入体の内方に折れ曲がっているものであって、前記冷媒が蒸発したときに前記封入体の内容積を増大させるように拡開する拡開部が形成されている、冷却部材。
16. 前記封入体は熱源と接触する接触部を有し、
    前記拡開部は、前記封入体のうち少なくとも前記接触部と異なる領域に形成されている、請求項１５に記載の冷却部材。
17. シート部材が液密に接合された封入体と、
    前記封入体内に封入された冷媒と、
    前記封入体内に配されると共に前記冷媒を吸収する吸収部材と、
    を備え、
    前記吸収部材には、外面の凹凸によって前記冷媒の通路が形成されており、
    前記吸収部材は、前記通路が形成された領域が他の領域とは異なる密度とされている冷却部材。
18. 請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の冷却部材と、
    前記冷却部材が収容された筐体と、
    前記筐体内に収容されて、少なくとも外面の一部が前記冷却部材と接触する蓄電素子と、
    を備え、
    前記蓄電素子は、正極端子及び負極端子が突出しており、
    前記吸収部材のうち、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一方の近傍の領域は、当該吸収部材における他の領域とは異なる材料で形成されている蓄電モジュール。

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