JP7254661B2 - 放熱構造体およびそれを備えるバッテリー - Google Patents

Description

本発明は、放熱構造体およびそれを備えるバッテリーに関する。

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

回路基板からの速やかな放熱を実現するには、従来から、回路基板自体を放熱性に優れた材料で構成し、ヒートシンクを取り付け、あるいは冷却ファンを駆動するといった手段を単一で若しくは複数組み合わせて行われている。これらの内、回路基板自体を放熱性に優れた材料、例えばダイヤモンド、窒化アルミニウム（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）。

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んでいる。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。

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。

特開２００８－２４３９９９

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の表面状態を含む）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。さらに、一列に並んだ複数個のバッテリーセルの内、中央近傍のバッテリーセルが最も放熱し難く、列の端のバッテリーセルが最も放熱しやすい傾向がある。このため、列の中央に近いほど放熱を積極的に行い、部分的に高温となる状況を防ぎ、バッテリーセルの配置場所による温度差を軽減する必要がある。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。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱源の表面形態に順応可能であって、放熱効率に優れ、かつ複数の熱源間の温度差を軽減可能な放熱構造体、および当該放熱構造体を備えるバッテリーを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱構造体は、熱源からの放熱を高めるための放熱部材を３本以上並べて連結した放熱構造体であって、
前記放熱部材は、前記熱源の表面形状または前記熱源からの押圧に合わせて変形容易なクッション部材と、前記クッション部材の表面の少なくとも一部を覆うと共に前記熱源と接触して前記熱源からの熱を伝導させる熱伝導シートと、を備え、
前記放熱部材の連結方向の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方がより高い放熱性を有する。
（２）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記放熱構造体の中央の位置に位置する１または２以上の前記放熱部材としての第１放熱部材と、前記第１放熱部材の両側にそれぞれ位置する１または２以上の前記放熱部材である第２放熱部材と、を少なくとも備え、
前記第１放熱部材を構成する前記熱伝導シートとしての第１熱伝導シートは、前記第２放熱部材を構成する前記熱伝導シートとしての第２熱伝導シートよりも高い放熱性を有している。
（３）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記第１熱伝導シートの厚さは前記第２熱伝導シートの厚さよりも大きい。
（４）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記第１熱伝導シートおよび前記第２熱伝導シートは、シートの体積に対して５０体積％以上を占めるグラファイトと、当該グラファイトより低熱伝導性の空孔若しくはフィラーとを含み、
前記第１熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率は、前記第２熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率よりも高い。
（５）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記第１放熱部材を挟んで前記第２放熱部材のさらに両側にそれぞれ位置する１または２以上の前記放熱部材である第３放熱部材を備え、
前記第２熱伝導シートは、前記第３放熱部材を構成する前記熱伝導シートとしての第３熱伝導シートよりも高い放熱性を有している。
（６）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記第２熱伝導シートの厚さは、前記第３熱伝導シートの厚さよりも大きい。
（７）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記第２熱伝導シートおよび前記第３熱伝導シートは、シートの体積に対して５０体積％以上を占めるグラファイトと、当該グラファイトより低熱伝導性の空孔若しくはフィラーとを含み、
前記第２熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率は、前記第３熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率よりも高い。
（８）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記クッション部材は、長さ方向に貫通する第１貫通路を有し、前記熱伝導シートは、前記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。
（９）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記放熱部材は、長さ方向に貫通する第２貫通路を有し、前記クッション部材と前記熱伝導シートとは、一体となってスパイラル状に巻回して前記第２貫通路を形成している。
（１０）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、複数本の前記放熱部材を並べた状態で連結する連結部材を備える。
（１１）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記連結部材は、糸で構成されている。
（１２）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する。
（１３）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記熱伝導性オイルは、前記放熱部材の連結方向の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方により多い。
（１４）上記目的を達成するための一実施形態に係るバッテリーは、冷却機能を有する筐体内に、熱源としてのバッテリーセルを複数個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、前記放熱構造体は、前記バッテリーセルと前記筐体との隙間の高さに対応して接触するように挟まれている。

本発明によれば、熱源の表面形態に順応可能であって、放熱効率に優れ、かつ複数の熱源間の温度差を軽減可能な放熱構造体、および当該放熱構造体を備えるバッテリーを提供できる。

図１は、第１実施形態に係る放熱構造体の斜視図を示す。 図２は、図１の放熱構造体の平面図を示す。 図３は、図１の放熱構造体の正面図および当該放熱構造体を構成している３種類の放熱部材の拡大正面図をそれぞれ示す。 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。 図５は、図１の放熱構造体を構成する第１放熱部材、第２放熱部材および第３放熱部材の各種変形例の正面図を示す。 図６は、第２実施形態に係る放熱構造体の平面図（６Ａ）および当該放熱構造体を構成している３種類の放熱部材の拡大正面図（６Ｂ）をそれぞれ示す。 図７は、図６の放熱構造体を構成する第１放熱部材、第２放熱部材および第３放熱部材の各種変形例の正面図（７Ａ，７Ｂ）を示す。 図８は、図７の変形例とは異なる各種変形例の正面図（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を示す。 図９は、第３実施形態に係る放熱構造体を構成している３種類の放熱部材の拡大正面図をそれぞれ示す。 図１０は、第４実施形態に係る放熱構造体を構成する放熱部材の構成および製造方法を説明する図を示す。 図１１は、この実施形態に係るバッテリーを、放熱構造体の高さ方向（Ｚ方向）に切断した断面図および当該断面図中の領域Ｄの拡大図をそれぞれ示す。 図１２は、本発明の変形例（１２Ａ，１２Ｂ）に係るバッテリーの主要部の断面図を示す。 図１３は、第１変形例に係る放熱構造体の平面図（１３Ａ）および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図（１３Ｂ）をそれぞれ示す。

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

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斜視図を示す。図２は、図１の放熱構造体の平面図を示す。図３は、図１の放熱構造体の正面図および当該放熱構造体を構成している３種類の放熱部材の拡大正面図をそれぞれ示す。なお、当該拡大正面図では、放熱部材を連結する連結部材を省略している。

本明細書における放熱構造体は複数本の放熱部材を備える。本明細書および図面において、放熱部材の長さ方向を「Ｙ方向」、当該長さ方向と直交して放熱部材を隣り合わせで並べている方向を「Ｘ方向」、放熱構造体の厚さ方向（Ｘ方向およびＹ方向の両方向に直交する方向）を「Ｚ方向」と定義する。

以下の各実施形態に係る放熱構造体は、熱源からの放熱を高めるための放熱部材２８を３本以上並べて連結した放熱構造体であって、放熱部材２８は、熱源の表面形状または熱源からの押圧に合わせて変形容易なクッション部材４５と、クッション部材４５の表面の少なくとも一部を覆うと共に熱源と接触して熱源からの熱を伝導させる熱伝導シート４０と、を備え、放熱部材２８の連結方向の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方がより高い放熱性を有する。以下、各実施形態について詳細に説明する。

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ための放熱部材２８をＸ方向に１６本並べて連結している。放熱部材２８の形状は、Ｙ方向に長い長尺状の略円筒形状である。放熱部材２８は、放熱構造体１の中央の位置（Ｘ方向の中央の位置）に位置する第１放熱部材２８ａと、第１放熱部材２８ａの両側にそれぞれ位置する第２放熱部材２８ｂと、第１放熱部材２８ａを挟んで第２放熱部材２８ｂのさらに両側にそれぞれ位置する第３放熱部材２８ｃを備える。この実施形態では、第１放熱部材２８ａの本数は４本である。第２放熱部材２８ｂは、第１放熱部材２８ａを挟むように片側に３本ずつ（合計６本）配置されている。第３放熱部材２８ｃは、第１放熱部材２８ａおよび第２放熱部材２８ｂの束を挟むように片側に３本ずつ（合計６本）配置されている。第１放熱部材、第２放熱部材および第３放熱部材を総称する場合には、「放熱部材」と称する。また、第１熱伝導シート、第２熱伝導シートおよび第３熱伝導シートを総称する場合には、「熱伝導シート」と称する。以後の実施形態でも同様である。

ただし、第１放熱部材２８ａの数は１～３本または５本以上でも良い。第２放熱部材２８ｂの数は、１または２以上の第１放熱部材２８ａを挟むように片側に少なくとも１本ずつ（合計：少なくとも２本）であれば、片側３本ずつに限定されない。また、第３放熱部材２８ｃの数は、第１放熱部材２８ａおよび第２放熱部材２８ｂの束を挟むように片側に少なくとも１本ずつ（合計：少なくとも２本）であれば、片側３本ずつに限定されない。さらに、第１放熱部材２８ａを挟んで両側に配置されている第２放熱部材２８ｂは、当該両側に同数ずつ配置されず、異なる数で配置されていても良い。例えば、第１放熱部材２８ａのＸ方向片側に１本、当該片側の反対側に２本、配置されていても良い。同様に、第１放熱部材２８ａおよび第２放熱部材２８ｂの束を挟んで両側に配置されている第３放熱部材２８ｃは、当該両側に同数ずつ配置されず、異なる数で配置されていても良い。例えば、第１放熱部材２８ａのＸ方向片側に１本、当該片側の反対側に２本、配置されていても良い。また、放熱構造体１は、第１放熱部材２８ａと第２放熱部材２８ｂとを少なくとも備えていれば、第３放熱部材２８ｃを備えていなくとも良い。また、放熱構造体１は、第３放熱部材２８ｃよりも外側に、別の放熱部材（例えば、第４放熱部材、第５放熱部材）を追加して備えても良い。

放熱構造体１は、好ましくは、複数本の放熱部材２８を並べた状態で連結する連結部材を備える。当該連結部材は、好ましくは糸３０である。糸３０は、放熱部材２８の長さ方向３段に分けて、放熱部材の長さ方向両端に近い位置および中央に近い位置で、複数の放熱部材２８を連結している。ただし、糸３０によって放熱部材２８同士を連結する位置は、少なくとも１箇所であれば、２箇所あるいは４箇所以上でも良い。また、糸３０は、好ましくは、放熱部材２８同士の間に、撚りが加えられた撚り部３５を備える。撚り部３５は、放熱部材２８同士の連結方向（Ｘ方向）に自由に移動するのを防止し、撚り部３５の間に存在する輪の中で連結方向に移動できるように規制するのに寄与する。ただし、撚り部３５は、必須の構成要素ではなく、備えられていなくとも良い。

放熱部材２８は、熱源の表面形状または熱源からの押圧に合わせて変形容易なクッション部材４５と、クッション部材４５の表面の少なくとも一部（この実施形態では外側面）を覆うと共に熱源と接触して熱源からの熱を伝導させる熱伝導シート４０と、を備える。クッション部材４５は、長さ方向に貫通する第１貫通路４６を有する。熱伝導シート４０は、クッション部材４５の外側面をスパイラル状に巻回している。より具体的には、熱伝導シート４０は、クッション部材４５の外側面を巻きながら、クッション部材４５の長さ方向に進行するように、クッション部材４５を被覆している。熱伝導シート４０をスパイラル形状とすると、クッション部材４５がその長さ方向（Ｙ方向）、連結方向（Ｘ方向）および放熱構造体１の厚さ方向（Ｚ方向）に伸縮変形したときに、熱伝導シート４０も当該伸縮変形に追随しやすく、割れ、クラックの発生などに代表される破損を低減できる。

放熱部材２８同士の隙間は、放熱部材２８が放熱構造体１の厚さ方向（Ｚ方向）に圧縮を受けた際に、放熱部材２８の連結方向（Ｘ方向）に突出変形できるような大きさである。

次に、放熱構造体１を構成する熱伝導シート４０、クッション部材４５、連結部材としての糸３０、その他について詳述する。

（１）熱伝導シート
熱伝導シート４０は、好ましくは炭素を含む、より好ましくは炭素を９０質量％以上含むシートであり、さらにより好ましくは炭素フィラーと樹脂とを含むシートである。樹脂を合成繊維とすることもでき、その場合には、好適に、アラミド繊維を用いることもできる。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、膨張黒鉛、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４０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４０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。

熱伝導シート４０に樹脂を含む場合には、当該樹脂が熱伝導シート４０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４０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４０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４０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、Ａｌ_２Ｏ_３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４０は、また、上述のような炭素に代えて若しくは炭素と共に、金属および／またはセラミックスを含むシートとすることができる。金属としては、アルミニウム、銅、それらの内の少なくとも１つを含む合金などの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。また、セラミックスとしては、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。

熱伝導シート４０は、導電性に優れるか否かは問わない。熱伝導シート４０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４０は、好ましくは、グラファイト、アルミニウム、アルミニウム合金、銅あるいはステンレススチールの帯状の板であり、熱伝導性と導電性に優れる材料から成る。熱伝導シート４０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４０の熱伝導率は、その厚さが増加するほど低下するため、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。

この実施形態において、第１放熱部材２８ａを構成する熱伝導シート４０としての第１熱伝導シート４０ａは、第２放熱部材２８ｂを構成する熱伝導シート４０としての第２熱伝導シート４０ｂよりも高い放熱性を有している。より具体的には、第１熱伝導シート４０ａの厚さ（ｔａ）は、第２熱伝導シート４０ｂの厚さ（ｔｂ）よりも大きい。また、第２熱伝導シート４０ｂは、第３放熱部材２８ｃを構成する熱伝導シート４０としての第３熱伝導シート４０ｃよりも高い放熱性を有している。より具体的には、第２熱伝導シート４０ｂの厚さ（ｔｂ）は、第３熱伝導シート４０ｃの厚さ（ｔｃ）よりも大きい。各厚さ（ｔａ，ｔｂ，ｔｃ）をｔａ＞ｔｂ＞ｔｃとすれば、熱の輸送量（放熱性）の最も大きい放熱部材２８を第１放熱部材２８ａ、次に放熱性の大きな放熱部材２８を第２放熱部材２８ｂ、その次に放熱性の大きな放熱部材２８を第３放熱部材２８ｃとする放熱構造体１を構成できる。すなわち、放熱構造体１は、放熱部材２８を連結する方向の略中央若しくは中央近傍の放熱性を最も高く、当該中央から両側に向かって放熱性が低くなる。

この実施形態では、各種の熱伝導シート４０は、シートの体積に対して５０体積％以上、好ましくは８０体積％以上、より好ましくは９０体積％以上を占めるグラファイトを含む。グラファイトに代えて、非晶質炭素； アルミニウムおよび銅に代表される金属； アルミナおよび窒化アルミニウムに代表されるセラミックスを用いた熱伝導シート４０を用いても良い。この実施形態では、第１熱伝導シート４０ａ、第２熱伝導シート４０ｂおよび第３熱伝導シート４０ｃは、好ましくは、同じ材料から構成されている。このため、第１熱伝導シート４０ａ、第２熱伝導シート４０ｂおよび第３熱伝導シート４０ｃの各放熱性は、それぞれのシートの厚さに大きく依存する。ただし、後述するように、第１熱伝導シート４０ａ、第２熱伝導シート４０ｂおよび第３熱伝導シート４０ｃの構成材料を相互に変えて、厚さに依らず放熱性を変えるようにしても良い。

（２）クッション部材
クッション部材４５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、放熱部材２８と接する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４５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。

クッション部材４５は、この実施形態では第１貫通路４６を備える筒状クッション部材である。第１貫通路４６は、この実施形態では、どの放熱部材２８でも同一径にて構成されているが、第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃに応じて異なる径を有していても良い。例えば、放熱部材２８の径を同一にして、かつクッション部材４５の厚さを放熱部材２８に共通にする場合には、第１貫通路４６の厚さは、第１放熱部材２８ａにおいて最も小さく、第３放熱部材２８ｃにおいて最も大きくなる。

クッション部材４５は、熱源の下端部が平坦でない場合でも、熱伝導シート４０と当該下端部との接触を良好にする。さらに、第１貫通路４６は、クッション部材４５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４０と熱源の下端部との接触を高める機能を有する。クッション部材４５は、放熱構造体１の高さ方向両側の部材の間にあってクッション性を発揮させる機能の他に、熱伝導シート４０に加わる荷重によって熱伝導シート４０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４５は、熱伝導シート４０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、第１貫通路４６は、断面円形状に形成されているが、第１貫通路４６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、第１貫通路４６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。

クッション部材４５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４５は、熱伝導シート４０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４５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４５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、Ａｌ_２Ｏ_３、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４５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。例えば、クッション部材４５は、多孔を有するスポンジ状のもの、あるいは孔を含まないソリッド状のものでも良い。「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４５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４０の裏面に配置しても良い。

（３）連結部材
連結部材は、この実施形態では、糸３０であるが、例えば、ゴムのように複数の放熱部材２８の間に位置する部分が伸縮可能な材料で構成された部材でも良い。この実施形態において、糸３０は、熱源からの放熱による温度上昇に耐え得る材料で構成されていることがより好ましい。より具体的には、糸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。

（４）その他
熱伝導性オイル
熱伝導シート４０は、好ましくは、その表面、少なくとも熱源と接触する面に、熱伝導性オイルを備える。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４０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。熱伝導シート４０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４０の熱伝導性を向上させる機能を有する。

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４０の表面に塗布して、熱源と熱伝導シート４０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。

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。

熱伝導性オイルは、より好ましくは、熱伝導シート４０の外表面全体に存在する。ただし、熱伝導性オイルは、熱伝導シート４０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４０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４０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、第２実施形態以降でも同様である。

次に、第１実施形態に係る放熱構造体１の製造方法について説明する。

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。

まず、クッション部材４５を成形する。次に、帯状の熱伝導シート４０をクッション部材４５の外側面にスパイラル状に巻く。このとき、好ましくは、クッション部材４５が完全には硬化していない未硬化状態で、熱伝導シート４０をクッション部材４５の外側面に巻き、その後、加温によりクッション部材４５を完全に硬化させる。次に、帯状の熱伝導シート４０のクッション部材４５の両端からはみ出した部分があればカットする。最後に、熱伝導シート４０の表面に、熱伝導性オイルを塗布する。第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃを、このような方法にて製造することにより、熱伝導シート４０の隙間に未硬化状態のクッション部材４５が入り込んだ状態で硬化されるため、接着剤等を使用しなくともクッション部材４５と熱伝導シート４０とを強固に固定することができる。一方、クッション部材４５を成形後、クッション部材４５の外側面および帯状の熱伝導シート４０の裏面の内の少なくも一方に接着剤を塗布して、熱伝導シート４０をクッション部材４５の外側面にスパイラル状に巻いても良い。

こうして出来上がった各放熱部材２８は、クッション部材４５の外側面よりも熱伝導シート４０の厚さ分だけ突出した形態を有する。ただし、熱伝導シート４０とクッション部材４５とは、面一であっても良い。また、熱伝導性オイルは、熱伝導シート４０のうち少なくとも熱源と接触する面に塗布されれば良い。熱伝導シート４０のクッション部材４５の両端からはみ出した部分をカットする工程および熱伝導性オイルを塗布する工程は、上述のタイミングで行うことに限定されず、少なくともクッション部材４５に熱伝導シート４０を巻いた後であれば、いつ行ってもよい。

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２８を、熱伝導シート４０の巻回しながら進行する方向（放熱部材２８の長さ方向）と直交する方向に並べた状態で、糸３０で連結することにより製造される。放熱構造体１は、複数の放熱部材２８を並べた状態で、手縫いで糸３０を縫い付けることにより連結されても良い。

糸３０は、ソーイングマシン等を用いて複数の放熱部材２８を縫い付ける部材でも良い。糸３０の縫い方は、特に限定されず、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。

図５は、図１の放熱構造体を構成する第１放熱部材、第２放熱部材および第３放熱部材の各種変形例の正面図を示す。

（５Ａ）は、クッション部材４５に第１貫通路４６を備えていない例を示す。第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃにおいて第１貫通路４６を備えていない点を除く形態は、図３に示す形態と共通する。クッション部材４５が十分な柔軟性と弾性回復力を有しているならば、クッション部材４５に第１貫通路４６を必ずしも備えていなくとも良い。

（５Ｂ）は、クッション部材４５を完全な円筒形状ではなく、長さ方向にスリット４８を入れた断面Ｃ形状とした第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃの例を示す。第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃにおいてスリット４８を備える点を除く形態は、図３に示す形態と共通する。クッション部材４５にスリット４８を入れると、クッション部材４５がより変形しやすくなり、その結果、各種の放熱部材２８の変形も容易になる。

（第２実施形態）
次に、放熱構造体の第２実施形態について説明する。

第２実施形態において、第１実施形態と共通する部分については重複した説明をせず、前述の第１実施形態における説明を適用する。

図６は、第２実施形態に係る放熱構造体の平面図（６Ａ）および当該放熱構造体を構成している３種類の放熱部材の拡大正面図（６Ｂ）をそれぞれ示す。（６Ｂ）では、第１実施形態と同様、第１放熱部材の正面図を「Ａ」、第２放熱部材の正面図を「Ｂ」、第３放熱部材の正面図を「Ｃ」で示す。

第２実施形態に係る放熱構造体１ａと第１実施形態に係る放熱構造体１との異なる部分は、次の構成である。第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃを構成する熱伝導シート５０は、第１実施形態における熱伝導シート４０と異なり、スパイラル状にクッション部材４５の外側面を巻回していない。熱伝導シート５０は、１つの円筒状の部材である。

第１放熱部材２８ａを構成する第１熱伝導シート５０ａは、第２放熱部材２８ｂを構成する第２熱伝導シート５０ｂよりも高い放熱性を有している。また、第２熱伝導シート５０ｂは、第３放熱部材２８ｃを構成する第３熱伝導シート５０ｃよりも高い放熱性を有している。このような放熱性の相違を実現するために、第１熱伝導シート５０ａの厚さ（ｔａ）は、第２熱伝導シート５０ｂの厚さ（ｔｂ）よりも大きくしている。また、第２熱伝導シート５０ｂの厚さ（ｔｂ）は、第３熱伝導シート５０ｃの厚さ（ｔｃ）よりも大きくしている。

図７は、図６の放熱構造体を構成する第１放熱部材、第２放熱部材および第３放熱部材の各種変形例の正面図（７Ａ，７Ｂ）を示す。

（７Ａ）は、クッション部材４５に第１貫通路４６を備えていない例を示す。第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃにおいて第１貫通路４６を備えていない点を除く形態は、図６に示す形態と共通する。クッション部材４５が十分な柔軟性と弾性回復力を有しているならば、クッション部材４５に第１貫通路４６を必ずしも備えていなくとも良い。

（７Ｂ）は、クッション部材４５を完全な円筒形状ではなく、長さ方向にスリット４８を入れた断面Ｃ形状とした第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃの例を示す。第１放熱部材２８ａ、第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃにおいてスリット４８を備える点を除く形態は、図６に示す形態と共通する。スリット４８は第１貫通路４６に通じている。クッション部材４５にスリット４８を入れると、クッション部材４５がより変形しやすくなり、その結果、各種の放熱部材２８の変形も容易になる。

図８は、図７の変形例とは異なる各種変形例の正面図（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を示す。

（８Ａ）は、熱伝導シート５５（第１熱伝導シート５５ａ、第２熱伝導シート５５ｂおよび第３熱伝導シート５５ｃ）が完全な円筒状でクッション部材４５を覆っておらず、放熱部材２８の長さ方向に沿うスリット５６を有する状態でクッション部材４５の外側面の大部分を覆っている例を示す。スリット５６の幅は、放熱部材２８が熱源の一部と冷却面とにＺ方向から挟まれた状態において、熱伝導シート５５が熱源の一部と冷却面との両方に接触するのを妨げない大きさである。熱伝導シート５５にスリット５６を入れると、放熱部材２８が変形したときに、熱伝導シート５５が変形しやすく、割れにくくなる。

（８Ｂ）は、熱伝導シート５５にスリット５６を有すると共に、クッション部材４５に第１貫通路４６を備えていない例を示す。クッション部材４５が十分な柔軟性と弾性回復力を有しているならば、クッション部材４５に第１貫通路４６を必ずしも備えていなくとも良い。

（８Ｃ）は、熱伝導シート５５にスリット５６を有すると共に、クッション部材４５にもスリット４８を有する例を示す。スリット４８は第１貫通路４６に通じている。クッション部材４５にスリット４８を入れると、クッション部材４５がより変形しやすくなり、その結果、各種の放熱部材２８の変形も容易になる。なお、この例では、熱伝導シート５５のスリット５６は、クッション部材４５のスリット４８と同じ位置および同じ幅で設けられているが、異なる位置または異なる幅で設けられても良い。

（第３実施形態）
次に、放熱構造体の第３実施形態について説明する。

第３実施形態において、前述の各実施形態と共通する部分については重複した説明をせず、前述の各実施形態における説明を適用する。

図９は、第３実施形態に係る放熱構造体を構成している３種類の放熱部材の拡大正面図をそれぞれ示す。図９では、第１実施形態と同様、第１放熱部材の正面図を「Ａ」、第２放熱部材の正面図を「Ｂ」、第３放熱部材の正面図を「Ｃ」で示す。また、図９は、各正面図における一部（Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ）の拡大図も示す。

第３実施形態において、第１放熱部材２８ａを構成する第１熱伝導シート５８ａは、第２放熱部材２８ｂを構成する第２熱伝導シート５８ｂよりも高い放熱性を有している。第２熱伝導シート５８ｂは、第３放熱部材２８ｃを構成する第３熱伝導シート５８ｃよりも高い放熱性を有している。第１熱伝導シート５８ａ、第２熱伝導シート５８ｂおよび第３熱伝導シート５８ｃの各厚さ（ｔ）は同一である。第１熱伝導シート５８ａ、第２熱伝導シート５８ｂおよび第３熱伝導シート５８ｃは、好ましくは、ともに、シートの体積に対して５０体積％以上を占めるグラファイトと、当該グラファイトより低熱伝導性の空孔（Ｖ）とを含む。熱伝導シート５８は、空孔（Ｖ）に代えてあるいは空孔（Ｖ）と共に、グラファイトより低熱伝導性のフィラーを備えても良い。

各放熱部材２８の熱伝導シート５８が同じ厚さ（ｔ）であるにもかかわらず、放熱性を異にするのは、各種熱伝導シート５８ａ，５８ｂ，５８ｃの構成材料が相違するからである。一例では、第１熱伝導シート５８ａ中のグラファイト（Ｇ）の体積含有率（例えば、９９体積％）は、第２熱伝導シート５８ｂ中のグラファイト（Ｇ）の体積含有率（例えば９２体積％）よりも高い。第２熱伝導シート５８ｂ中のグラファイト（Ｇ）の体積含有率（９２体積％）は、第３熱伝導シート５８ｃ中のグラファイト（Ｇ）の体積含有率（例えば、７５体積％）よりも高い。したがって、第１熱伝導シート５８ａの熱伝導率（ＴＣ_Ａ）は第２熱伝導シート５８ｂの熱伝導率（ＴＣ_Ｂ）より高い。また、第２熱伝導シート５８ｂの熱伝導率（ＴＣ_Ｂ）は第３熱伝導シート５８ｃの熱伝導率（ＴＣ_Ｃ）より高い。

なお、この実施形態では、各種熱伝導シート２８の厚さ（ｔ）を同一としているが、異なるようにしても良い。シートの厚さおよび構成材料の両方の作用により、第１熱伝導シート５８ａの放熱性を第２熱伝導シート５８ｂの放熱性より高く、かつ第２熱伝導シート５８ｂの放熱性を第３熱伝導シート５８ｃの放熱性より高くしても良い。

また、熱伝導シート５８中のグラファイト（Ｇ）の体積含有率は、シートの体積に対して好ましくは５０体積％またはそれ以上、より好ましくは８０体積％またはそれ以上、さらにより好ましくは９０体積％またはそれ以上であるが、５０体積％未満でも良い。熱伝導シート５８中のグラファイト（Ｇ）の体積含有率は、５０体積％未満であっても、グラファイト（Ｇ）が熱伝導シート５８の中で最も高い体積含有率を占めるのが好ましい。この実施形態では、熱伝導シート５８を構成する要素の中で最も熱伝導率の高い材料がグラファイト（Ｇ）である。ただし、グラファイトに代えて、アルミナあるいは窒化アルミニウムを、熱伝導シート５８を構成する構成要素の中で最も熱伝導率の高い構成要素として用いても良い。

（第４実施形態）
次に、放熱構造体の第４実施形態について説明する。

第４実施形態において、前述の各実施形態と共通する部分については重複した説明をせず、前述の各実施形態における説明を適用する。

図１０は、第４実施形態に係る放熱構造体を構成する放熱部材の構成および製造方法を説明する図を示す。

第４実施形態に係る放熱構造体を構成する各種放熱部材２８（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）は、長さ方向に貫通する第２貫通路６６を有する。各種放熱部材２８は、クッション部材６５と熱伝導シート６０とが積層された帯状の積層体６１をスパイラル状に巻回して構成されている。すなわち、クッション部材６５と熱伝導シート６０とは、一体となってスパイラル状に巻回して第２貫通路６６を形成している。クッション部材６５と熱伝導シート６０とは、両者６５，６０の間に何らの介在物もなく一体成形されたものでも良く、あるいは両者６５，６０の間に接着剤などの介在物を有するものでも良い。第１熱伝導シート６０ａ、第２熱伝導シート６０ｂおよび第３熱伝導シート６０ｃは、それぞれ異なる厚さを有し、かつ同じ材料で構成されていても良い。また、第１熱伝導シート６０ａ、第２熱伝導シート６０ｂおよび第３熱伝導シート６０ｃは、同じ厚さを有し、かつ異なる材料で構成されていても良い。さらに、第１熱伝導シート６０ａ、第２熱伝導シート６０ｂおよび第３熱伝導シート６０ｃは、異なる厚さを有し、かつ異なる材料で構成されていても良い。最終的に、放熱性に関して、第１熱伝導シート６０ａが最も高く、次に第２熱伝導シート６０ｂが高く、第３熱伝導シート６０ｃが最も低ければ良い。

上述のようにスパイラル状のクッション部材６５を備える放熱構造体の製造方法の一例は、次の通りである。

まず、略同等の幅を持つ熱伝導シート６０およびクッション部材６５の二層からなる積層体６１を製造する。次に、熱伝導シート６０の表面に、熱伝導性オイルを塗布する。そして、熱伝導性オイルが塗布された積層体６１をスパイラル状（コイル状と称しても良い）に、一方向に進行するように巻回する。こうして、積層体６１をスパイラル状に巻回した細長い形状の放熱部材２８が完成する。なお、熱伝導性オイルは、積層体６１を製造する前に熱伝導シート４０上に塗布しても良いし、最後に熱伝導シート６０上に塗布しても良い。また、積層体６１は、好ましくは、クッション部材６５が完全には硬化していない未硬化状態で、熱伝導シート６０をクッション部材６５に積層し、その後、加温によりクッション部材６５を完全に硬化させて形成されても良い。

放熱構造体は、複数の放熱部材２８を、熱伝導シート６０の巻回しながら進行する方向（放熱部材２８の長さ方向）と直交する方向に並べた状態で、連結部材で連結することにより製造される。なお、複数の放熱部材２８を連結部材で連結する方法は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

放熱部材２８は、その長さ方向に貫通する第２貫通路６６を備えているが、第１実施形態に係る放熱部材２８と異なり、放熱部材２８の外側面方向にも貫通している。この実施形態に係る放熱部材２８は、スパイラル状であるため、第１実施形態の放熱部材２８に比べて、放熱部材２８の長さ方向に伸縮容易である。

２．バッテリー
次に、本発明のバッテリーの実施形態について説明する。

図１１は、この実施形態に係るバッテリーを、放熱構造体の高さ方向（Ｚ方向）に切断した断面図および当該断面図中の領域Ｄの拡大図をそれぞれ示す。

本願では、特筆しない限り、「断面」あるいは「縦断面」とは、バッテリー１００の筐体１１１の内部１１４における上方開口面から底部１１２へと垂直に切断する方向の断面を意味する。また、「上」は筐体１１１の開口面の方向を、「下」は筐体１１１の底部１１２の方向を、それぞれ意味する。

バッテリー１００は、冷却部材１１５を接触させる筐体１１１内に複数のバッテリーセル１２０（熱源の一例）を備えた構造を有する。放熱構造体１または放熱構造体１ａ（「放熱構造体１，１ａ」という。）は、好ましくは、バッテリーセル１２０の冷却部材１１５に近い側の端部（下端部）と冷却部材１１５に近い側の筐体１１１の一部（底部１１２）との間に備えられている。ここでは、放熱構造体１，１ａは、８個のバッテリーセル１２０を載置しているが、放熱構造体１，１ａに接するバッテリーセル１２０の個数は８個に限定されない。また、バッテリー１００に備えられる放熱構造体１，１ａを構成する放熱部材２８は、ここでは１６本である。しかし、放熱部材２８の個数は、１６本に限定されない。放熱部材２８の数は、１本の第１放熱部材２８ａと、その両側を挟む２本の第２放熱部材２８ｂとの合計３本を最小個数とする。このため、放熱部材２８の数は、１６本に限定されず、３～１５本、あるいは１７本以上であっても良い。

次に、バッテリー１００の構成について、より詳しく説明する。

この実施形態において、バッテリー１００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（単に、セルと称しても良い。）１２０を備える。バッテリー１００は、一方に開口する有底型の筐体１１１を備える。筐体１１１の上方開口面は、閉鎖されていても良い。筐体１１１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１２０は、筐体１１１の内部１１４に配置される。バッテリーセル１２０の上方には、電極が突出して設けられている。複数のバッテリーセル１２０は、好ましくは、筐体１１１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１１１の底部１１２には、冷却部材１１５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１１３が備えられている。冷却部材は、冷却媒体あるいは冷却剤と称しても良い。バッテリーセル１２０は、底部１１２との間に、放熱構造体１，１ａを挟むようにして筐体１１１内に配置されている。このような構造のバッテリー１００では、バッテリーセル１２０は、放熱構造体１，１ａを通じて筐体１１１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１１５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１１５は、冷却に用いられる状況下にて、液体であるとは限らず、気体若しくは固体でも良い。

複数のバッテリーセル１２０の下端面（すなわち、放熱構造体１，１ａと接する側の面）は、完全な平面とは限らず、むしろ凹凸を有する面である。放熱部材２８は、バッテリーセル１２０と底部１１２との隙間の大きさに対応できるように、柔軟で、かつ弾性変形可能に構成されている。前述のクッション部材４５，６５は、放熱部材２８の上記変形容易な特性に寄与している。このように、バッテリー１００は、冷却機能を有する筐体１１１内に、熱源としてのバッテリーセル１２０を複数個備えたバッテリーであって、バッテリーセル１２０と筐体１１１との間に、上述のいずれかの放熱構造体１，１ａを備えている。放熱構造体１，１ａは、バッテリーセル１２０と筐体１１１との隙間の高さに対応して接触するように挟まれている。

バッテリー１内の複数のバッテリーセル１２０は、充電時または放電時に、６０℃またはそれ以上の温度になることがある。しかも、複数個のバッテリー１２０が列をなして配置されると、その列の中央若しくは中央に近い位置にあるバッテリーセル１２０は、最も放熱困難な環境となりやすい。このため、図１１において、バッテリーセル１２０に重ねて模式的に図示したように、８個のバッテリーセル１２０の温度分布は、当該バッテリーセル１２０から構成される列のほぼ中央のバッテリーセル１２０が最も高温となるような温度分布となる（曲線Ｌを参照）。なお、曲線Ｌでは、上方ほど高温である。

このため、この実施形態では、８個のバッテリーセル１２０の内、列中央の２個のバッテリーセル１２０の直下に、放熱部材２８の中でも最も放熱性の高い第１放熱部材２８ａ（図中、Ａで示す放熱部材）が４本配置されている。列中央の２個のバッテリーセル１２０の両側に１個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、第１放熱部材２８ａの次に放熱性の高い第２放熱部材２８ｂ（図中、Ｂで示す放熱部材）が片側２本ずつ配置されている。また、列中央の４個のバッテリーセル１２０の両側に１個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、１本の第２放熱部材２８ｂ（図中、Ｂで示す放熱部材）と最も放熱性の低い１本の第３放熱部材２８ｃ（図中、Ｃで示す放熱部材）が隣接して片側２本ずつ配置されている。さらに、列の両端に１個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、２本の第３放熱部材２８ｃ（図中、Ｃで示す放熱部材）が片側２本ずつ配置されている。このように、放熱構造体１，１ａは、「ＣＣＣＢＢＢＡＡＡＡＢＢＢＣＣＣ」の順に１６本の放熱部材２８を連結した形態で、８個のバッテリーセル１２０の直下と底部１１２の内底面との間に配置されている。

図１２は、本発明の変形例（１２Ａ，１２Ｂ）に係るバッテリーの主要部の断面図を示す。

（１２Ａ）は、１個のバッテリーセル１２０の直下に１本の放熱部材２８が配置されたバッテリー１００の例を示す。放熱構造体１，１ａは、「ＣＢＢＡＡＢＢＣ」の順に放熱部材２８を配置したものである。より具体的には、８個のバッテリーセル１２０の内、列中央の２個のバッテリーセル１２０の直下に、第１放熱部材２８ａ（図中、Ａで示す放熱部材）が２本配置されている。また、列中央の２個のバッテリーセル１２０の両側に２個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、第２放熱部材２８ｂ（図中、Ｂで示す放熱部材）が片側２本ずつ配置されている。さらに、列の両端に１個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、第３放熱部材２８ｃ（図中、Ｃで示す放熱部材）が片側１本ずつ配置されている。

（１２Ｂ）は、１個のバッテリーセル１２０の直下に３本の放熱部材２８が配置されたバッテリー１００の例を示す。放熱構造体１，１ａは、「ＣＣＣＢＢＢＢＢＢＡＡＡＡＡＡＢＢＢＢＢＢＣＣＣ」の順に放熱部材２８を配置したものである。より具体的には、８個のバッテリーセル１２０の内、列中央の２個のバッテリーセル１２０の直下に、第１放熱部材２８ａ（図中、Ａで示す放熱部材）が６本配置されている。また、列中央の２個のバッテリーセル１２０の両側に２個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、第２放熱部材２８ｂ（図中、Ｂで示す放熱部材）が片側６本ずつ配置されている。さらに、列の両端に１個ずつ位置するバッテリーセル１２０の直下には、第３放熱部材２８ｃ（図中、Ｃで示す放熱部材）が片側３本ずつ配置されている。

このように、バッテリーセル１２０の直下に配置される放熱部材２８を１本、あるいは３本とすることも可能である。中央のバッテリーセル１２０の直下に最も放熱性の高い第１放熱部材２８ａを配置して、その両側に第１放熱部材２８ａに比べて放熱性の低い第２放熱部材２８ｂおよび第３放熱部材２８ｃを配置することによって、複数のバッテリーセル１２０の温度差を低減できる。また、列の中央の位置するバッテリーセル１２０が異常に高温になるのを防止できる。

３．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。

（１）第１変形例
図１３は、第１変形例に係る放熱構造体の平面図（１３Ａ）および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図（１３Ｂ）をそれぞれ示す。

第１変形例に係る放熱構造体１ｂは、１６本の放熱部材２８を糸３０にて連結した構造を有する。放熱構造体１ｂにおいて、放熱部材２８の連結方向（すなわち、Ｘ方向）の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方がより高い放熱性を有する。このような特性を実現できるように、放熱構造体１ｂの両端から内部に向かって３本ずつの放熱部材２８を間隔ｄで連結している。また、放熱構造体１ｂは、間隔ｄで連結した領域より内方に向かって２本ずつの放熱部材２８を間隔ｃで連結している。さらに、放熱構造体１ｂは、間隔ｃで連結した領域より内方に向かって２本ずつの放熱部材２８を間隔ｂで連結している。また、放熱構造体１ｂは、間隔ｂで連結した領域より内方に２本の放熱部材２８を間隔ａで連結している。ここで、近接する２本の放熱部材２８の間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄは、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄの関係にある。このように、放熱構造体１ｂの両端よりもその両端に挟まれた内部の領域の放熱部材２８をより狭い間隔で配置することによって、配列された複数のバッテリーセル１２０の両端よりもその両端に挟まれた内部の領域からの放熱性をより高めることができる。

第１変形例では、１６本の放熱部材２８を端から、「ｄｄｃｃｂｂａａａｂｂｃｃｄｄ」の順に間隔をおいて連結されている。しかし、これらの間隔は、４種に限定されず、２種、３種または５種以上であっても良い。間隔ａにて配置されている放熱部材２８は、好ましくは、放熱構造体１ｂにおける放熱部材２８の連結方向の略中央に配置されている。しかし、間隔ａにて配置されている放熱部材２８を前記中央から端側にずれた位置に配置することもできる。また、放熱部材２８は、全て同じ熱伝導シート４０を備えていなくても良い。間隔ａで配置される放熱部材２８を構成する熱伝導シート４０を第１熱伝導シート４０ａとし、その外側にて間隔ｂで配置される放熱部材２８を構成する熱伝導シートを第２熱伝導シート４０ｂとしても良い。さらに、間隔ｂで配置される放熱部材２８の外側にて間隔ｃで配置される放熱部材２８を構成する熱伝導シートを第３熱伝導シート４０ｃとしても良い。また、間隔ｃで配置される放熱部材２８の外側にて間隔ｄで配置される放熱部材２８を構成する熱伝導シートも第３熱伝導シート４０ｃとしても良い。

（２）第２変形例
前述の各実施形態に係る放熱構造体１，１ａおよび放熱構造体１ｂ（「放熱構造体１等」という。）の内のいずれの形態においても、熱伝導性オイルの塗布量を変えることが可能である。具体的には、放熱構造体１等において、好ましくは、熱伝導性オイルは、放熱部材２８の連結方向の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方により多くすることが可能である。例えば、第１変形例に係る放熱構造体１ｂを例に挙げると、間隔ａで配置された放熱部材２８、その両外側の間隔ｂで配置された放熱部材２８、その両外側の間隔ｃで配置された放熱部材２８、その両外側の間隔ｄで配置された放熱部材２８の順に、熱伝導性オイルを少なくしていくことが可能である。なお、熱伝導性オイルを少なくすることは、熱伝導性オイルを全く塗布しない場合も含むように解釈される。

先述の各実施形態では、バッテリーセル１２０を縦にしてその下端に放熱構造体１等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１２０の配置形態は、これに限定されない。バッテリーセル１２０の側面を放熱構造体１等の各放熱部材２８に接触させるように、バッテリーセル１２０を配置しても良い。バッテリーセル１２０は、充電および放電の際に温度上昇する。バッテリーセル１２０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１２０の特に側面が膨らむ可能性がある。そのような場合でも、放熱構造体１等を構成している各放熱部材２８を配置しておけば、放熱部材２８とバッテリーセル１２０との密着性を高めることができる。この結果、バッテリーセル１２０の充放電時に、バッテリーセル１２０からの放熱を促進できる。

熱源は、バッテリーセル１２０のみならず、回路基板、回路基板上の電子部品、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１１５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１００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。

複数の放熱部材２８は、同じ長さを有していなくとも良い。放熱部材２８は、円筒形状若しくは円柱形状以外に、角柱形状若しくは楕円柱形状でも良い。また、放熱部材２８におけるスパイラル状のクッション部材６５は、熱伝導シート６０の幅と同一に限定されず、熱伝導シート６０の幅に対して大きくても、あるいは小さくても良い。また、複数の放熱部材２８は、糸以外の連結部材で連結されていても良い。放熱構造体１等は、第１放熱部材２８ａの両側を第３放熱部材２８ｃで挟んだ放熱部材２８の束を、さらに１または２以上の第Ｎ放熱部材（Ｎ＝４以上）にて挟んだ構造を有していても良い。ここで、第３熱伝導シートは、第Ｎ放熱部材を構成している第Ｎ熱伝導シートよりも放熱性に優れている。

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。

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

１，１ａ，１ｂ・・・放熱構造体、２８・・・放熱部材、２８ａ・・・第１放熱部材（放熱部材２８に属する）、２８ｂ・・・第２放熱部材（放熱部材２８に属する）、２８ｃ・・・第３放熱部材（放熱部材２８に属する）、３０・・・糸（連結部材の一例）、３５・・・撚り部、４０・・・熱伝導シート、４０ａ・・・第１熱伝導シート（熱伝導シート４０の一例）、４０ｂ・・・第２熱伝導シート（熱伝導シート４０の一例）、４０ｃ・・・第３熱伝導シート（熱伝導シート４０の一例）、４５・・・クッション部材、４６・・・第１貫通路、５０・・・熱伝導シート、５０ａ・・・第１熱伝導シート（熱伝導シート５０の一例）、５０ｂ・・・第２熱伝導シート（熱伝導シート５０の一例）、５０ｃ・・・第３熱伝導シート（熱伝導シート５０の一例）、５５・・・熱伝導シート、５５ａ・・・第１熱伝導シート（熱伝導シート５５の一例）、５５ｂ・・・第２熱伝導シート（熱伝導シート５５の一例）、５５ｃ・・・第３熱伝導シート（熱伝導シート５５の一例）、５８・・・熱伝導シート、５８ａ・・・第１熱伝導シート（熱伝導シート５８の一例）、５８ｂ・・・第２熱伝導シート（熱伝導シート５８の一例）、５８ｃ・・・第３熱伝導シート（熱伝導シート５８の一例）、６０・・・熱伝導シート、６０ａ・・・第１熱伝導シート（熱伝導シート６０の一例）、６０ｂ・・・第２熱伝導シート（熱伝導シート６０の一例）、６０ｃ・・・第３熱伝導シート（熱伝導シート６０の一例）、６１・・・積層体、６５・・・クッション部材、６６・・・第２貫通路、１００・・・バッテリー、１１１・・・筐体、１１２・・・底部、１２０・・・バッテリーセル（熱源の一例）、Ｇ・・・グラファイト、Ｖ・・・空孔。

Claims (14)

1. 熱源からの放熱を高めるための放熱部材を３本以上並べて連結した放熱構造体であって、
   前記放熱部材は、前記熱源の表面形状または前記熱源からの押圧に合わせて変形容易なクッション部材と、前記クッション部材の表面の少なくとも一部を覆うと共に前記熱源と接触して前記熱源からの熱を伝導させる熱伝導シートと、を備え、
   前記放熱部材の連結方向の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方がより高い放熱性を有することを特徴とする放熱構造体。
2. 前記放熱構造体の中央の位置に位置する１または２以上の前記放熱部材としての第１放熱部材と、
   前記第１放熱部材の両側にそれぞれ位置する１または２以上の前記放熱部材である第２放熱部材と、
   を少なくとも備え、
   前記第１放熱部材を構成する前記熱伝導シートとしての第１熱伝導シートは、前記第２放熱部材を構成する前記熱伝導シートとしての第２熱伝導シートよりも高い放熱性を有していることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記第１熱伝導シートの厚さは、前記第２熱伝導シートの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の放熱構造体。
4. 前記第１熱伝導シートおよび前記第２熱伝導シートは、シートの体積に対して５０体積％以上を占めるグラファイトと、当該グラファイトより低熱伝導性の空孔若しくはフィラーとを含み、
   前記第１熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率は、前記第２熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率よりも高いことを特徴とする請求項２または３に記載の放熱構造体。
5. 前記第１放熱部材を挟んで前記第２放熱部材のさらに両側にそれぞれ位置する１または２以上の前記放熱部材である第３放熱部材を備え、
   前記第２熱伝導シートは、前記第３放熱部材を構成する前記熱伝導シートとしての第３熱伝導シートよりも高い放熱性を有していることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の放熱構造体。
6. 前記第２熱伝導シートの厚さは、前記第３熱伝導シートの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の放熱構造体。
7. 前記第２熱伝導シートおよび前記第３熱伝導シートは、シートの体積に対して５０体積％以上を占めるグラファイトと、当該グラファイトより低熱伝導性の空孔若しくはフィラーとを含み、
   前記第２熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率は、前記第３熱伝導シート中のグラファイトの体積含有率よりも高いことを特徴とする請求項５または６に記載の放熱構造体。
8. 前記クッション部材は、長さ方向に貫通する第１貫通路を有し、
   前記熱伝導シートは、前記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７のいずれか１項に記載の放熱構造体。
9. 前記放熱部材は、長さ方向に貫通する第２貫通路を有し、
   前記クッション部材と前記熱伝導シートとは、一体となってスパイラル状に巻回して前記第２貫通路を形成していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の放熱構造体。
10. 複数本の前記放熱部材を並べた状態で連結する連結部材を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の放熱構造体。
11. 前記連結部材は、糸で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の放熱構造体。
12. 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することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の放熱構造体。
13. 前記熱伝導性オイルは、前記放熱部材の連結方向の両端よりも当該両端に挟まれた内部の方により多いことを特徴とする請求項１２に記載の放熱構造体。
14. 冷却機能を有する筐体内に、熱源としてのバッテリーセルを複数個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、請求項１から１３のいずれか１項に記載の放熱構造体を備え、
    前記放熱構造体が前記バッテリーセルと前記筐体との隙間の高さに対応して接触するように挟まれていることを特徴とするバッテリー。
    
    

Images