JP7478578B2 - 放熱構造体およびそれを備えるバッテリー - Google Patents
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Description
熱源からの放熱を高める複数の放熱部材が連結された放熱構造体であって、
前記放熱部材は、
前記熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シートと、
前記熱伝導シートの環状裏面に備えられ、前記熱伝導シートに比べて前記熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材と、
前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路と、
を備え、
前記複数の放熱部材は、前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向と直交する方向に並んだ状態で連結部材により連結されている放熱構造体。
上記放熱構造体は、放熱性と柔軟性に優れる部材であり、さらに、放熱構造体と熱源との位置決めを容易かつ確実にすることも求められている。これは、バッテリーセルのみならず、回路基板、電子部品あるいは電子機器本体のような他の熱源にも通じる。
(2)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記枠体は、1または複数の前記供給口を有し、前記1または複数の放熱部材は、それぞれが前記1または複数の供給口と連結されても良い。
(3)別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記複数の放熱部材のうち隣接する2つの前記放熱部材の前記貫通路同士を連結する管状の連結部材を備え、前記複数の放熱部材は、前記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の前記長手方向の一端部同士が前記連結部材により連結されてなる1本の管状部材であり、当該管状部材の両端部が前記供給口および前記冷却媒体を排出する排出口に連結されても良い。
(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は、前記長手方向に前記貫通路を有する筒状クッション部材であって、前記熱伝導シートは、前記筒状クッション部材の外側面をスパイラル状に巻回していても良い。
(5)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記クッション部材は、前記熱伝導シートより前記長手方向に突出する突出部を備え、前記1または複数の放熱部材は、前記突出部が前記供給口と連結されても良い。
(6)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記枠体は、その厚さが、前記熱源からの押圧により変形した前記放熱部材の厚さとなるよう形成されても良い。
(7)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記枠体は、複数の枠部材が係合されて形成されても良い。
(8)別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記枠部材は、他の前記枠部材と嵌合可能な嵌合部を備え、前記枠体は、複数の前記枠部材の前記嵌合部が互いに嵌合されて形成されても良い。
(9)一実施形態に係るバッテリーは、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。
(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、第1実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。図3は、図1におけるA-A線断面図およびその一部Cの拡大図をそれぞれ示す。図4は、図1におけるB-B線断面図およびその一部D,Eの拡大図をそれぞれ示す。なお、この実施形態において、放熱部材の長手方向をY方向、当該長手方向に直交する方向をX方向、XY平面に直交する方向をZ方向とする(図1参照)。また、この実施形態において、熱源は、図3および図4の紙面上方に配置されるものとする。以後の実施形態においても同様である。
第1実施形態に係る放熱構造体1は、熱源からの放熱を高める複数の放熱部材20と、枠体10と、を備える。放熱部材20は、熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シート21と、熱伝導シート21の環状裏面に備えられ、熱伝導シート21に比べて熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材22と、熱伝導シート21の巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路23と、を備える。熱伝導シート21をクッション部材22の表面にスパイラル状に巻くと、放熱部材20上に熱源の荷重がかかった際に、熱伝導シート21の変形に伴い熱伝導シート21が破損し難くなる。枠体10は、開口部14と、冷却媒体45(図4を参照)を供給するための供給口43と、を有する。各供給口43の後部には、冷却媒体45を流すチューブ44が接続可能である。また、枠体10は、複数の放熱部材20をその長手方向と直交する方向(図2に示すX方向)に沿って並べた状態で複数の放熱部材20を囲む部材である。複数の放熱部材20は、少なくとも1つの放熱部材20の長手方向(図2に示すY方向)の一端を供給口43と連結した状態で、開口部14に配置される。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。
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。
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。
枠体10は、好ましくは、枠本体11と、開口部14と、を有する部材である。また、枠体10は、好ましくは、冷却媒体45を供給するための複数の供給口43と、冷却媒体45を排出するための複数の排出口46と、を有する。供給口43および排出口46は、枠体10と着脱自在または着脱不能に固定されている。また、枠体10は、複数の放熱部材20をその長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で当該複数の放熱部材20を囲んでいる。複数の放熱部材20は、好ましくは、それぞれが、その長手方向の一端を複数の供給口43と連結し、かつ当該長手方向の他端を複数の排出口46と連結した状態で、開口部14に配置される。
次に、第2実施形態に係る放熱構造体について説明する。先の実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。
次に、第1実施形態に係る放熱構造体1の好適な製造方法の一例を説明する。
次に、本実施形態に係るバッテリーについて説明する。
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。
Claims (8)
- 熱源からの放熱を高める1または複数の放熱部材と、枠体と、を備える放熱構造体であって、
前記放熱部材は、
前記熱源からの熱を伝えるためのスパイラル状に巻回しながら進行する形状の熱伝導シートと、
前記熱伝導シートの環状裏面に備えられ、前記熱伝導シートに比べて前記熱源の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材と、
前記熱伝導シートの巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路と、
を備え、
前記枠体は、開口部と、冷却媒体を供給するための供給口と、を有し、前記1または複数の放熱部材をその長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で当該1または複数の放熱部材を囲み、
前記1または複数の放熱部材は、少なくとも1つの前記放熱部材の長手方向の一端を前記供給口と連結した状態で、前記開口部に配置され、
前記クッション部材は、前記熱伝導シートより前記長手方向に突出する突出部を備え、
前記1または複数の放熱部材は、前記突出部が前記供給口と連結されることを特徴とする放熱構造体。 - 前記枠体は、1または複数の前記供給口を有し、
前記1または複数の放熱部材は、それぞれが前記1または複数の供給口と連結されることを特徴とする請求項1に記載の放熱構造体。 - 前記複数の放熱部材のうち隣接する2つの前記放熱部材の前記貫通路同士を連結する管状の連結部材を備え、
前記複数の放熱部材は、前記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の前記長手方向の一端部同士が前記連結部材により連結されてなる1本の管状部材であり、当該管状部材の両端部が前記供給口および前記冷却媒体を排出する排出口に連結されることを特徴とする請求項1に記載の放熱構造体。 - 前記クッション部材は、前記長手方向に前記貫通路を有する筒状クッション部材であって、
前記熱伝導シートは、前記筒状クッション部材の外側面をスパイラル状に巻回していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の放熱構造体。 - 前記枠体は、その厚さが、前記熱源からの押圧により変形した前記放熱部材の厚さとなるよう形成されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の放熱構造体。
- 前記枠体は、複数の枠部材が係合されて形成されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の放熱構造体。
- 前記枠部材は、他の前記枠部材と嵌合可能な嵌合部を備え、
前記枠体は、複数の前記枠部材の前記嵌合部が互いに嵌合されて形成されることを特徴とする請求項6に記載の放熱構造体。 - 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、請求項1から7のいずれか1項に記載の放熱構造体を備えるバッテリー。
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