WO2020162161A1 - 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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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation structure and a battery including the same.
  • the circuit board itself is made of a material having excellent heat dissipation, a heat sink is attached, or a cooling fan is driven by a single means or a combination of a plurality of means.
  • a material having excellent heat dissipation such as diamond, aluminum nitride (AlN), and cubic boron nitride (cBN)
  • 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.
  • the radiating fin has a large number of columnar or flat plate-shaped protruding portions made of a metal having high thermal conductivity (for example, aluminum), and thus has a large surface area and can further improve the heat radiating property. Since it is such a member, it is widely used as a heat dissipation component (see Patent Document 1).
  • the rubber sheet has lower thermal conductivity than aluminum or graphite, so it is difficult to efficiently transfer heat from the battery cell to the housing.
  • a method of sandwiching a spacer such as graphite instead of the rubber sheet may be considered, but since the lower surfaces of the plurality of battery cells are not flat and have steps, a gap is created between the battery cells and the spacer, and heat transfer efficiency is improved. descend.
  • the battery cell can take various forms (including unevenness such as steps or surface state), it is possible to adapt to various forms of the battery cell and realize high heat transfer efficiency. Are increasing in demand.
  • the present invention has been made in view of the above problems, is adaptable to various forms of a heat source, is lightweight, has excellent heat dissipation efficiency, is highly elastically deformable, and suppresses damage due to pressing from the heat source.
  • An object is to provide a possible heat dissipation structure and a battery including the heat dissipation structure.
  • a heat dissipation structure is a heat dissipation structure in which a plurality of heat dissipation members that enhance heat dissipation from a heat source are connected, and the heat dissipation member is provided from the heat source.
  • a heat-conducting sheet having a shape that progresses while being wound in a spiral shape for transmitting heat, and a cushion that is provided on the annular back side of the heat-conducting sheet and that is easier to deform according to the surface shape of the heat source than the heat-conducting sheet.
  • the adhesive layer is a multi-layered layer including an adhesive on both surfaces of the resin layer.
  • the cushion member is a tubular cushion member having the through passage in its length direction, and the heat conductive sheet is the tubular cushion.
  • the outer surface of the member is spirally wound.
  • the cushion member is a spiral cushion member wound in a spiral shape along the annular back surface of the heat conductive sheet.
  • the connecting member is made of a yarn, and a twisted portion in which a twist is added is provided between the plurality of heat dissipation members.
  • the heat radiating member is connected by the thread in a direction orthogonal to the direction in which the heat conducting sheet advances while being wound.
  • the plurality of heat dissipation members are arranged at a distance of 0.114 times or more the circle equivalent diameter of the heat dissipation member.
  • the surface of the heat conductive sheet has a heat conductive oil for increasing heat conductivity from a heat source in contact with the surface to the surface.
  • the heat conductive oil has heat conductivity higher than that of silicone oil and the silicone oil, and is made of one or more of metal, ceramics or carbon. With a hydrophilic filler.
  • a battery according to one embodiment is a battery including one or more battery cells as a heat source in a casing having a structure for flowing a cooling member, and between the battery cell and the casing. And the heat dissipation structure according to any one of the above.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION is adaptable to various forms of a heat source, is lightweight, is excellent in heat dissipation efficiency, is rich in elastic deformability, and can suppress damage due to pressure from the heat source, and the heat dissipation structure.
  • a battery including the structure can be provided.
  • FIG. 1A is a plan view of the heat dissipation structure according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1A.
  • FIG. 1C shows an enlarged view of region B in FIG. 1B.
  • FIG. 2A is a vertical cross-sectional view of a heat dissipation structure according to the first embodiment and a battery including the heat dissipation structure.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a shape change of the heat dissipation structure before and after the heat dissipation structure is compressed by the battery cell in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining a part of the method of manufacturing the heat dissipation structure of FIG. 1A.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a part of the method of manufacturing the heat dissipation structure of FIG. 1A.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating a part of the method of manufacturing the heat dissipation structure of FIG. 1A.
  • FIG. 4A shows a plan view of the heat dissipation structure according to the second embodiment.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line CC in FIG. 4A.
  • FIG. 4C shows an enlarged view of region D in FIG. 4B.
  • FIG. 5A is a vertical cross-sectional view of a heat dissipation structure according to the second embodiment and a battery including the heat dissipation structure.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of a shape change of the heat dissipation structure before and after the heat dissipation structure is compressed by the battery cell in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a heat dissipation structure according to the third embodiment and a battery including the heat dissipation structure.
  • FIG. 7A shows a part of the manufacturing state of the heat dissipation structure of FIG. 6.
  • 7B is a plan view of the heat dissipation structure completed by the manufacturing method of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a battery cell placed laterally on the heat dissipation structure so that the side surfaces of the battery cell are in contact with each other, a partially enlarged view of the battery cell, and a partial cross-sectional view of the battery cell when expanded during charging and discharging. Shown respectively.
  • FIG. 1A is a plan view of the heat dissipation structure according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1A
  • FIG. 1C is an enlarged view of a region B in FIG. 1B
  • 2A is a vertical cross-sectional view of the heat dissipation structure according to the first embodiment and a battery including the heat dissipation structure
  • FIG. 2B is a form of the heat dissipation structure before and after the heat dissipation structure is compressed by the battery cells in FIG. 2A. The cross section of change is shown.
  • the battery 1 has a structure in which a plurality of battery cells 20 are provided in the housing 11 that contacts the cooling member 15.
  • the heat dissipation structure 25 is preferably an end portion (lower end portion) of the battery cell 20, which is an example of a heat source, closer to the cooling member 15 and a part (bottom portion 12) of the housing 11 closer to the cooling member 15. It is equipped between.
  • 11 battery cells 20 are placed on the heat dissipation structure 25, but the number of battery cells 20 placed on the heat dissipation structure 25 is not limited to 11.
  • the number of heat dissipation members 28 that form the heat dissipation structure 25 provided in the battery 1 is not particularly limited.
  • the heat dissipation structure 25 is a structure in which a plurality of heat dissipation members 28 that enhance heat dissipation from the battery cells 20 are connected.
  • the heat dissipating member 28 is provided in the shape of a heat conducting sheet 30 that advances in a spiral shape for transmitting heat from the battery cells 20.
  • the heat dissipating member 28 is provided on the annular back side of the heat conducting sheet 30 as compared with the heat conducting sheet 30.
  • Cushion member 31 that is easily deformable according to the surface shape of 20, a layer that fixes between heat conduction sheet 30 and cushion member 31, and an adhesive layer 33 that is more easily elastically deformed than heat conduction sheet 30, and a heat conduction sheet.
  • a through passage 32 that penetrates 30 in the direction of movement while being wound.
  • the plurality of heat dissipating members 28 are connected by the connecting member 35 in a state of being aligned in a direction orthogonal to the direction in which the heat conducting sheet 30 advances while being wound.
  • the heat conductive sheet 30 is preferably made of a material having higher heat conductivity than the cushion member 31.
  • the cushion member 31 is preferably a tubular cushion member having a through passage 32 in its length direction.
  • the heat conductive sheet 30 is formed by spirally winding the outer surface of the tubular cushion member.
  • the heat dissipation structure 25 preferably has a heat conductive oil on the surface and/or inside of the heat conductive sheet 30 for increasing the heat conductivity from the battery cells 20 in contact with the surface to the surface. ..
  • the plurality of heat dissipating members 28 constituting the heat dissipating structure 25 have a substantially cylindrical shape when the battery cells 20 are not mounted, but when the battery cells 20 are mounted, they are compressed and flattened by their weight. Take the form.
  • the heat-conducting sheet 30 is a strip-shaped sheet that advances in the substantially cylindrical length direction while spirally winding the outer surface of the heat dissipation member 28.
  • the heat conductive sheet 30 is a sheet containing at least one of metal, carbon, and ceramics, and has a function of conducting heat from the battery cells 20 to the cooling member 15.
  • the “cross section” or the “vertical cross section” means a cross section in the direction perpendicular to the upper opening surface in the inside 14 of the housing 11 of the battery 1 to the bottom portion 12.
  • the battery 1 is, for example, a battery for an electric vehicle and includes a large number of battery cells (may be simply referred to as cells) 20.
  • the battery 1 preferably includes a bottomed housing 11 that is open to one side.
  • the housing 11 is preferably made of aluminum or an aluminum-based alloy.
  • the battery cell 20 is arranged in the inside 14 of the housing 11.
  • An electrode (not shown) is provided so as to project above the battery cell 20.
  • the plurality of battery cells 20 are preferably brought into close contact with each other in the housing 11 by being applied with a force from both sides in a direction of compression using screws or the like (not shown).
  • the bottom portion 12 of the housing 11 is provided with one or a plurality of water cooling pipes 13 for flowing cooling water, which is an example of the cooling member 15.
  • the cooling member may be referred to as a cooling medium or a coolant.
  • the battery cell 20 is arranged in the housing 11 so that the heat dissipation structure 25 is sandwiched between the battery cell 20 and the bottom portion 12. In the battery 1 having such a structure, the battery cell 20 transfers heat to the housing 11 through the heat dissipation structure 25 and is effectively removed by water cooling.
  • the cooling member 15 is not limited to cooling water, but is also interpreted to include liquid nitrogen, organic solvents such as ethanol, and the like.
  • the cooling member 15 is not limited to a liquid under the condition of being used for cooling, but may be a gas or a solid.
  • the heat conduction sheet 30 is preferably a sheet containing carbon, and more preferably a sheet containing carbon filler and resin.
  • the resin may be synthetic fiber, and in that case, aramid fiber may be preferably used.
  • the "carbon” in the present application includes any structure having carbon (element symbol: C) such as graphite, carbon black having a lower crystallinity than graphite, expanded graphite, diamond, diamond-like carbon having a structure similar to diamond. Is interpreted broadly.
  • the heat conductive sheet 30 can be a thin sheet obtained by curing a material in which graphite fibers and carbon particles are mixed and dispersed in resin.
  • the heat conductive sheet 30 may be a carbon fiber knitted in a mesh shape, and further may be mixed-spun or mixed-knitted. Note that various fillers such as graphite fibers, carbon particles, or carbon fibers are all included in the concept of carbon filler.
  • the amount of the resin may be 50% by mass or 50% by mass or less with respect to the total mass of the heat conductive sheet 30. That is, the heat conductive sheet 30 may or may not be made of resin as a main material as long as it does not significantly affect heat conduction.
  • a thermoplastic resin can be preferably used.
  • the thermoplastic resin is preferably a resin having a high melting point such that it does not melt when conducting heat from the battery cell 20, which is an example of a heat source, and examples thereof include polyphenylene sulfide (PPS) and polyether ether ketone (PEEK).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEEK polyether ether ketone
  • Preferable examples include polyamide imide (PAI) and aromatic polyamide (aramid fiber).
  • the resin is dispersed, for example, in the form of particles or fibers in the gaps between the carbon fillers before the heat conductive sheet 30 is molded.
  • the heat conductive sheet 30 may have AlN or diamond dispersed therein as a filler for enhancing heat conduction, in addition to the carbon filler and the resin. Further, instead of the resin, an elastomer softer than the resin may be used.
  • the heat conductive sheet 30 can also be a sheet containing metal and/or ceramics instead of or together with carbon as described above.
  • the metal one having relatively high thermal conductivity such as aluminum, copper, or an alloy containing at least one of them can be selected.
  • the ceramics AlN, cBN, hBN or the like having relatively high thermal conductivity can be selected.
  • the heat conductive sheet 30 may or may not have excellent conductivity.
  • the thermal conductivity of the thermal conductive sheet 30 is preferably 10 W/mK or more.
  • the heat-conducting sheet 30 is preferably a graphite strip-shaped plate, and is made of a material having excellent thermal conductivity and electrical conductivity.
  • the heat conductive sheet 30 is preferably a sheet having excellent bendability (or flexibility), and the thickness thereof is not limited, but is preferably 0.02 to 3 mm, more preferably 0.03 to 0.5 mm.
  • the thermal conductivity of the thermal conductive sheet 30 decreases as the thickness thereof increases, it is necessary to determine the thickness by comprehensively considering the strength, flexibility and thermal conductivity of the sheet. preferable.
  • cushion member 31 The important functions of the cushion member 31 are easiness of deformation and resilience.
  • the resilience is due to elastic deformability.
  • Deformability is a characteristic required to follow the shape of the battery cell 20, and in particular, a semi-solid material such as a lithium-ion battery or a content having a liquid property is contained in a package that is easily deformed.
  • a semi-solid material such as a lithium-ion battery or a content having a liquid property is contained in a package that is easily deformed.
  • the amorphous shape or the dimensional accuracy cannot be improved in terms of design dimensions. For this reason, it is important to retain the resilience for retaining the deformability and the follow-up force of the cushion member 31.
  • the cushion member 31 is a tubular cushion member having a through passage 32 in this embodiment.
  • the through passage 32 facilitates deformation of the cushion member 31, contributes to weight reduction of the heat dissipation structure 25, and has a function of enhancing contact between the heat conductive sheet 30 and the lower end portion of the battery cell 20.
  • the cushion member 31 has a function between the battery cell 20 and the bottom portion 12 to exert cushioning properties, and also has a function as a protection member for preventing the heat conducting sheet 30 from being damaged by a load applied to the heat conducting sheet 30. Have.
  • the cushion member 31 is elastically deformed more easily than the heat conductive sheet 30, and is less likely to be cracked or cracked due to the pressure applied from the battery cell 20 and the deformation caused by the opening thereof.
  • the cushion member 31 is a member having a lower thermal conductivity than the thermal conductive sheet 30.
  • the cushion member 31 is preferably a thermosetting elastomer such as silicone rubber, urethane rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, natural rubber, ethylene propylene diene rubber, nitrile rubber (NBR) or styrene butadiene rubber (SBR); urethane type. , An ester-based, a styrene-based, an olefin-based, a butadiene-based, a fluorine-based thermoplastic elastomer, a composite thereof, or the like.
  • the cushion member 31 is preferably made of a material having high heat resistance such that the cushion member 31 can maintain its shape without being melted or decomposed by heat transmitted through the heat conductive sheet 30.
  • the cushion member 31 is more preferably made of a urethane-based elastomer impregnated with silicone or a silicone rubber.
  • the cushion member 31 may be configured by dispersing fillers represented by AlN, cBN, hBN, diamond particles, or the like in rubber in order to enhance the thermal conductivity of the cushion member 31.
  • the cushion member 31 may not contain bubbles in addition to the one containing bubbles therein.
  • the “cushion member” means a member that is highly flexible and elastically deformable so as to be in close contact with the surface of the heat source, and can be read as “rubber-like elastic body” in this sense.
  • a metal may be used instead of the rubber-like elastic body.
  • the cushion member 31 may be made of sponge or solid (having a non-porous structure such as sponge) formed of resin, rubber, or the like.
  • the adhesive layer 33 is a layer arranged between the heat conductive sheet 30 and the cushion member 31.
  • the adhesive layer 33 is broadly construed to include an adhesive layer that is not easily peeled off after being sandwiched between the heat conductive sheet 30 and the cushion member 31. It does not matter whether the adhesive layer 33 is arranged on the entire outer side surface of the cushion member 31 or on the outer side surface only at the contact portion with the heat conductive sheet 30. Further, the adhesive layer 33 may be present in the gap between the heat conductive sheets 30 that are spirally wound.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 33 may be a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive or an adhesive is applied to both sides of a resin film, or a layer obtained by curing a liquid or semi-solid pressure-sensitive adhesive or an adhesive in an uncured state. good.
  • the adhesive layer 33 in the form of a double-sided tape is a multi-layered layer having an adhesive on both sides of a resin layer.
  • Such an adhesive layer 33 suppresses breakage of the heat conductive sheet 30 when the heat dissipation member 28 is sandwiched between the bottom portion 12 and the battery cell 20 and the heat dissipation member 28 is vertically compressed. It functions as a material (or damage mitigating material).
  • the connecting member 35 is a member made of a material such as a thread or a rubber that is located between at least the plurality of heat radiating members 28 and is deformable.
  • the connecting member 35 is preferably made of a thread, and more preferably a thread that can withstand a temperature rise due to heat radiation from the battery cells 20.
  • the connecting member 35 is a yarn that can withstand a high temperature of about 120° C., and is preferably configured by a twisted yarn made of fibers such as natural fibers, synthetic fibers, carbon fibers, and metal fibers.
  • the connecting member 35 preferably includes a twisted portion 37 in which a twist is added between the plurality of heat dissipation members 28 (see FIG.
  • the connecting member 35 bends following the deformation of the heat dissipation member 28, so that the heat dissipation member 28 follows and adheres to the surface of the battery cell 20. can do.
  • the heat dissipation structure 25 is provided with the twisted portion 37 between the plurality of heat dissipation members 28, so that it is possible to further improve the followability and adhesion to the surface of the battery cell 20.
  • the connecting member 35 does not necessarily have to have the twisted portion 37.
  • the gap L1 between the heat dissipating members 28 becomes narrower when the heat dissipating member 28 receives pressure from the battery cells 20 and collapses.
  • the adhesion between the heat conductive sheet 30 and the battery cell 20 and the bottom 12 may be low.
  • the “circle-converted diameter” means the diameter of a perfect circle having the same area as the area of the cross section of the pipe when the heat dissipation member 28 is cut perpendicularly to its length direction.
  • the heat radiating member 28 is a cylinder having a perfect circular cross section, its diameter is the same as the circle equivalent diameter.
  • the heat dissipation member 28 receives the above compression, it can be regarded that it deforms so that the surface in contact with the battery cell 20 and the bottom portion 12 is a flat surface and the direction of the gap L1 between the heat dissipation members 28 is a substantially arc cross section (FIG. 1C).
  • the gap L1 is set to 11.4% or more of the circle-converted diameter D of the heat-dissipating member 28, the heat-dissipating members 28 come into contact with each other when the heat-dissipating member 28 is compressed and deformed to a thickness of 80% of the circle-converted diameter D. As a result, it is possible to prevent the deformation from becoming an obstacle.
  • the gap L1 is 0.6D.
  • the thermally conductive oil preferably contains silicone oil and a thermally conductive filler having higher thermal conductivity than silicone oil and made of one or more of metal, ceramics or carbon. Microscopically, the heat conductive sheet 30 has a gap (hole or recess). Air is usually present in the gap, which may adversely affect the thermal conductivity. The heat conductive oil fills the gap and exists instead of air, and has a function of improving the heat conductivity of the heat conductive sheet 30.
  • the heat conductive oil is provided on the surface of the heat conductive sheet 30, at least the surface where the battery cell 2 and the heat conductive sheet 30 are in contact with each other.
  • the “oil” of the heat conductive oil means a non-water-soluble combustible substance which is liquid or semi-solid at room temperature (any temperature in the range of 20 to 25° C.). Instead of the word “oil”, “grease” or “wax” can be used.
  • the heat-conducting oil is an oil that does not obstruct heat conduction when transferring heat from the battery cells 20 to the heat-conducting sheet 30. Hydrocarbon-based oil or silicone oil can be used as the heat conductive oil.
  • the thermally conductive oil preferably contains silicone oil and a thermally conductive filler having higher thermal conductivity than silicone oil and made of one or more of metal, ceramics or carbon.
  • the silicone oil preferably consists of a linear molecule having siloxane bonds of 2000 or less.
  • Silicone oils are roughly classified into straight silicone oils and modified silicone oils.
  • Examples of the straight silicone oil include dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil and methylhydrogen silicone oil.
  • Examples of the modified silicone oil include reactive silicone oil and non-reactive silicone oil.
  • the reactive silicone oil includes various silicone oils such as amino-modified type, epoxy-modified type, carboxy-modified type, carbinol-modified type, methacryl-modified type, mercapto-modified type and phenol-modified type.
  • the non-reactive silicone oil includes various silicone oils such as polyether modified type, methylstyryl modified type, alkyl modified type, higher fatty acid ester modified type, hydrophilic special modified type, higher fatty acid containing type and fluorine modified type. Since silicone oil is an oil having excellent heat resistance, cold resistance, viscosity stability, and thermal conductivity, it is applied on the surface of the thermal conductive sheet 30 and is interposed between the battery cell 20 and the thermal conductive sheet 30. It is particularly suitable as a heat conductive oil.
  • the heat conductive oil preferably contains a heat conductive filler made of one or more of metal, ceramics or carbon in addition to the oil component.
  • metal include gold, silver, copper, aluminum, beryllium, and tungsten.
  • ceramics include alumina, aluminum nitride, cubic boron nitride, and hexagonal boron nitride.
  • carbon include diamond, graphite, diamond-like carbon, amorphous carbon, and carbon nanotube.
  • the heat conductive oil is preferably interposed between the battery cell 2 and the heat conductive sheet 30 and also between the heat conductive sheet 30 and the housing 11.
  • the heat conductive oil may be applied to the entire surface of the heat conductive sheet 30 or may be applied to a part of the heat conductive sheet 30.
  • the method for allowing the heat conductive oil to be present in the heat conductive sheet 30 is not particularly limited, and spraying using a spray, application using a brush or the like, immersion of the heat conductive sheet 30 in the heat conductive oil, etc. Any method may be used.
  • the heat conductive oil is not an essential component for the heat dissipation structure 25 or the battery 1, but is an additional component that can be suitably provided. This is the same in the second and subsequent embodiments.
  • 3A to 3C are views for explaining a part of the manufacturing method of the heat dissipation structure of FIG. 1A.
  • the cushion member 31 is molded.
  • the adhesive layer 33 is arranged on the outer side surface of the cushion member 31.
  • the band-shaped heat conductive sheet 30 is spirally wound around the outer surface of the cushion member 31 with the adhesive layer 33 interposed.
  • the heat conducting sheet 30 may be wound around the outer side surface of the cushion member 31 in the uncured state where the cushion member 31 is not completely cured, and then the cushion member 31 may be completely cured by heating. Then, if there is a portion protruding from both ends of the cushion member 31 of the band-shaped heat conductive sheet 30, it is cut.
  • heat conductive oil is applied to the surface of the heat conductive sheet 30.
  • the adhesive layer 33 may be arranged on the back surface (the surface facing the cushion member 31) of the heat conductive sheet 30, and the heat conductive sheet 30 with the adhesive layer 33 may be wound around the outer surface of the cushion member 31.
  • the heat dissipating member 28 thus formed has a form projecting from the outer surface of the cushion member 31 by the thickness of the heat conductive sheet 30.
  • the heat conduction sheet 30 and the cushion member 31 may be flush with each other.
  • the heat conductive oil may be applied to at least the surface of the heat conductive sheet 30 that is in contact with the battery cells 20.
  • the step of cutting the part of the heat conductive sheet 30 that protrudes from both ends of the cushion member 31 and the step of applying the heat conductive oil are not limited to being performed at the above-mentioned timing, and at least the heat conductive sheet 30 should be provided on the cushion member 31. You can go anytime after winding. Further, the heat conductive sheet 30 may be wound around the outer surface of the cushion member 31 in a completely cured state.
  • the heat dissipation structure 25 is formed by connecting the plurality of heat dissipation members 28 manufactured by the manufacturing method described above in a direction orthogonal to the direction in which the heat conduction sheet 30 advances while being wound, and connecting the heat dissipation sheets 28 with the connecting member 35. Manufactured. More specifically, the heat dissipation structure 25 is connected by sewn a thread by hand sewing with a plurality of heat dissipation members 28 arranged. At this time, the plurality of heat dissipation members 28 are preferably arranged with the gap L1 being 0.114D or more (see FIG. 1C). In addition, it is preferable to sew so that the twisted portion 37 is formed between the plurality of heat dissipation members 28.
  • the heat dissipation members 28 since the plurality of heat dissipation members 28 are connected in a blind shape, the heat dissipation members 28 follow the surface of the battery cells 20 in the vertical and horizontal directions when compressed by the battery cells 20. When the battery cell 20 is removed, the elastic force of the heat dissipation member 28 allows the heat dissipation member 28 to return to its original shape. Further, in the heat dissipation structure 25, since the plurality of heat dissipation members 28 are connected in a blind shape, it is possible to suppress the situation where the heat dissipation members 28 are unevenly distributed due to, for example, vibration of an automobile, and the workability is improved.
  • each heat dissipation member 28 has the heat conduction sheet 30 wound in a spiral shape on the outer surface of the cushion member 31, and therefore does not restrain excessively against deformation of the cushion member 31. ..
  • FIG. 4A is a plan view of the heat dissipation structure according to the second embodiment
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the line CC in FIG. 4A
  • FIG. 4C is an enlarged view of a region D in FIG. 4B
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the heat dissipation structure according to the second embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the shape change of the heat dissipation structure before and after the heat dissipation structure is compressed by the battery cells in FIG. 5A.
  • the battery 1a according to the second embodiment includes a heat dissipation structure 25a in which a plurality of heat dissipation members 28 are connected by a connecting member 35a. Since the configuration other than the connecting member 35a is common to the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the connecting member 35a is a member such as a thread or a rubber, which is made of a deformable material at least in a portion located between the plurality of heat radiating members 28.
  • the connecting member 35a is preferably made of a thread, and more preferably a thread that can withstand a temperature rise due to heat dissipation from the battery cells 20.
  • the connecting member 35a is a member for sewing the plurality of heat dissipation members 28 using a sewing machine or the like.
  • the sewing method of the connecting member 35a is not particularly limited, and any sewing method such as hand sewing, lock stitch, zigzag stitch, single chain stitch, double chain stitch, overlock stitch, flat stitch, safety stitch, and overlock may be used.
  • suitable sewing methods are “101”, “209”, “301”, “304”, “401”, “406”, “407”, “410. , “501”, “502”, “503”, “504", “505", “509”, “512”, “514", “602” and “605" It can be illustrated.
  • the connecting member 35a does not include the twisted portion 37 between the plurality of heat dissipation members 28, unlike the connecting member 35 according to the first embodiment.
  • the heat dissipation structure 25a has a plurality of heat dissipation members 28 manufactured by the same manufacturing method as in the first embodiment arranged in a direction orthogonal to the direction in which the heat conduction sheet 30 advances while being wound, and the connection member 35a. It is manufactured by connecting with. More specifically, the heat dissipation structure 25a is connected by sewing a plurality of heat dissipation members 28 side by side with a thread using a sewing machine or the like. At this time, the heat dissipating members 28 are arranged so as to be spaced apart from each other so that the distance L2 between the plurality of heat dissipating members 28 is smaller than L1 (see FIG. 4C).
  • the heat dissipation member 28 has a room to be crushed in the vertical and horizontal directions up to the position where the adjacent heat dissipation members 28 contact each other, so that the heat dissipation member 28 can follow the surface of the battery cell 20 and can be adhered thereto.
  • the heat dissipation structure 25a can return to its original shape by the elastic force of the heat dissipation member 28 when the battery cells 20 are removed. Since the plurality of heat dissipation members 28 are connected like a blind, the heat dissipation structure 25a can suppress the situation where the heat dissipation members 28 are unevenly distributed due to, for example, vibration of an automobile, and the workability is improved.
  • the heat dissipation structure 25a connects the plurality of heat dissipation members 28 with the connecting member 35a using a sewing machine or the like, the workability becomes higher when the number of the heat dissipation members 28 configuring the heat dissipation structure 25a is large. ..
  • FIG. 6 shows a vertical cross-sectional view of a heat dissipation structure according to the third embodiment and a battery including the heat dissipation structure.
  • 7A shows a part of the manufacturing state of the heat dissipation structure of FIG. 6, and
  • FIG. 7B shows a plan view of the heat dissipation structure completed by the manufacturing method of FIG. 7A.
  • the battery 1b according to the third embodiment includes a heat dissipation structure 25b that is different from the heat dissipation structure 25 arranged in the battery 1 according to the first embodiment, and otherwise has the same structure as the battery 1.
  • a plurality of heat dissipation members 28a different from the heat dissipation member 28 according to the first embodiment are connected by a connecting member 35.
  • the heat dissipation member 28a is a strip-shaped cushion member provided on the back side of the heat conduction sheet 30 and is spirally wound with the heat conduction sheet 30 in a spiral shape. Of the cushion member 31a.
  • the adhesive layer 33 is provided between the heat conductive sheet 30 and the spiral cushion member 31a.
  • the laminated body 50 including two layers of the heat conductive sheet 30 and the cushion member 31a having substantially the same width is manufactured.
  • the adhesive layer 33 is provided in advance on the heat conduction sheet 30 or the cushion member 31a, or is sandwiched when the both 30 and 31a are attached.
  • heat conductive oil is applied to the surface of the heat conductive sheet 30.
  • the laminated body 50 coated with the heat conductive oil is wound in a spiral shape (may be referred to as a coil shape) so as to advance in one direction. In this way, the elongated heat dissipation member 28a obtained by spirally winding the laminated body 50 is completed.
  • the heat conductive oil may be applied to the heat conductive sheet 30 before manufacturing the laminated body 50, or may be finally applied to the heat conductive sheet 30. Further, in the laminated body 50, preferably, the cushioning member 31a is not completely cured, the heat conductive sheet 30 is laminated on the cushioning member 31a, and then the cushioning member 31a is completely cured by heating. Formed.
  • the heat dissipation structure 25b is manufactured by connecting a plurality of heat dissipation members 28a in a direction orthogonal to the direction in which the heat conductive sheet 30 advances while being wound, and connecting them with the connecting member 35. Since the method of connecting the plurality of heat dissipation members 28a with the connecting member 35 is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the heat dissipation member 28a is provided with a through passage 32 that penetrates in the length direction thereof, but unlike the heat dissipation member 28 according to the first embodiment, it also penetrates in the outer surface direction of the heat dissipation member 28a. Since the heat dissipation member 28a has a spiral shape, it is easier to expand and contract in the length direction of the heat dissipation member 28a (the white arrow direction in FIG. 7B) than the heat dissipation member 28 described above.
  • the heat dissipation structure 25b can be arranged not only between the battery cells 20 and the bottom portion 12 of the housing 11, but also in the clearance between the battery cells 20 and the inner surface of the housing 11 and/or the clearance between the battery cells 20. Is.
  • the heat dissipation structures 25, 25a, 25b (when the heat dissipation structures are collectively referred to as “heat dissipation structure 25, etc.”), the plurality of heat dissipation members that enhance heat dissipation from the battery cells 20. 28, 28a (in the case where the heat dissipating members are collectively referred to as "heat dissipating member 28 or the like"), the heat dissipating structure is connected to the heat dissipating member 28 or the like for transmitting heat from the battery cells 20.
  • 31a when the cushion member is generically referred to as “cushion member 31 and the like" and a layer for fixing the space between the heat conductive sheet 30 and the cushion member 31 and the like, which is elastically deformed from the heat conductive sheet 30.
  • An easy-to-adhere adhesive layer 33 and a through-passage 32 that penetrates in the direction in which the heat-conducting sheet 30 advances while winding are provided. They are connected by the connecting members 35 and 35a in a state of being aligned in the direction.
  • the heat dissipation structure 25 and the like By configuring the heat dissipation structure 25 and the like in this manner, it is possible to adapt to various forms of the battery cell 20, has excellent heat dissipation efficiency, is highly elastically deformable, and suppresses damage due to pressing from the battery cell 20. It becomes a possible structure. Further, the heat dissipation structure 25 and the like become lighter due to the through passage 32.
  • the adhesive layer 33 is a multi-layered layer having an adhesive on both sides of the resin layer. Therefore, the heat conductive sheet 30 and the cushion member 31 and the like can be easily fixed with the adhesive layer 33 interposed therebetween.
  • the cushion member 31 forming the heat dissipation structures 25, 25a is a tubular cushion member having a through passage 32 in its length direction.
  • the heat conductive sheet 30 is formed by spirally winding the outer surface of the tubular cushion member 31.
  • the batteries 1 and 1 a are provided in the housing 11 by bringing the heat dissipation structures 25 and 25 a into contact with the battery cells 20.
  • the heat conduction sheet 30 partially covers the outer surface of the tubular cushion member 31, and is spirally wound in the longitudinal direction of the tubular cushion member 31.
  • the heat dissipation structures 25 and 25 a are arranged at least between the battery 20 and the cooling member 15. For this reason, the heat dissipation structures 25 and 25a are less likely to be constrained by the heat conductive sheet 30, and can be deformed by following irregularities on the surface of the battery cell 20.
  • the cushion member 31a is a spiral cushion member wound in a spiral shape along the annular back surface of the heat conductive sheet 30.
  • the heat dissipation structure 25b is arranged at least between the battery 20 and the cooling member 15.
  • the heat dissipation structure 25b may be arranged between the inner surface of the housing 11 and the battery cells 20 and/or between the battery cells 20. Since the heat dissipation structure 25b has a spiral shape as a whole, it is easier to adapt to various sizes of the battery cell 20. More specifically, it is as follows.
  • the heat conductive sheet 30 can be deformed with a low load so as to follow and adhere to the surface of the battery cell 20. Further, even if the deformation amount is partially different, the adhesion followability is improved. Further, since the cushion member 31a is also cut in a spiral shape, it is possible to cause deformation as if the spirals for each rotation were substantially independent. Therefore, the heat dissipation structure 25b can increase the degree of freedom of local deformation. In addition, since the heat dissipation structure 25b includes not only the through passage 32 but also a spiral through groove that extends from the through passage 32 to the side surface, the heat dissipation structure 25b becomes lighter in weight.
  • the connecting member 35 is made of a thread, and is provided with a twisted portion 37 in which a twist is added between the plurality of heat dissipation members 28 and the like.
  • the plurality of heat dissipating members 28 and the like are connected by threads in a direction orthogonal to the direction in which the heat conducting sheet 30 advances while being wound. Therefore, in the heat dissipation structure 25 and the like, since the plurality of heat dissipation members 28 and the like are connected in a blind shape, it is possible to suppress the situation where the heat dissipation members 28 and the like are unevenly distributed due to, for example, vibration of an automobile, and the workability is improved.
  • the plurality of heat dissipation members 28 and the like are arranged at a distance of 0.114 times or more the circle equivalent diameter D of the heat dissipation members 28 and the like.
  • the connecting member 35 is preferably contractable or deformable between the plurality of heat dissipation members 28 and the like. Therefore, even when the heat dissipation member 28 or the like is compressed to 80% of the original height in the battery cell 20, the adjacent heat dissipation member 28 or the like is in a flat state without overlapping, so that the battery cell 20 It is possible to further improve the followability and adhesion to the surface of.
  • the surface of the heat conductive sheet 30 has a heat conductive oil for increasing the heat conductivity from the battery cells 20 contacting the surface to the surface.
  • the heat conductive sheet 30 has a gap (hole or recess). Air is usually present in the gap, which may adversely affect the thermal conductivity.
  • the heat conductive oil fills the gap and exists instead of air, and has a function of improving the heat conductivity of the heat conductive sheet 30.
  • the heat conductive oil includes silicone oil and a heat conductive filler having higher heat conductivity than silicone oil and made of one or more of metal, ceramics or carbon. Since silicone oil is an oil having excellent heat resistance, cold resistance, viscosity stability, and thermal conductivity, it is applied on the surface of the thermal conductive sheet 30 and is interposed between the battery cell 20 and the thermal conductive sheet 30. It is particularly suitable as a heat conductive oil. In addition, since the heat conductive oil contains the heat conductive filler, the heat conductivity of the heat conductive sheet 30 can be enhanced.
  • Each of the batteries 1, 1a, 1b is a battery including one or more battery cells 20 as a heat source in a housing 11 having a structure for flowing the cooling member 15, and includes the above-described heat dissipation structure 25 and the like. ..
  • the heat dissipation structure 25 and the like are connected with a plurality of heat dissipation members 28 and the like that enhance heat dissipation from the battery cells 20.
  • the heat dissipation structures 25 and the like are wound around the heat dissipation members 28 and the like in a spiral shape for transferring heat from the battery cells 20 to proceed.
  • a heat conducting sheet 30 having a shape of a circle, a cushion member 31 and the like provided on the annular back surface of the heat conducting sheet 30 and more easily deformed according to the surface shape of the battery cell 20 than the heat conducting sheet 30, and the heat conducting sheet 30.
  • An adhesive layer 33 which is a layer for fixing the cushion member 31 and the like, and which is more easily elastically deformed than the heat conductive sheet 30, and a through passage 32 that penetrates in the direction in which the heat conductive sheet 30 advances while being wound.
  • the plurality of heat dissipating members 28 and the like are connected by the connecting members 35 and 35a in a state of being aligned in a direction orthogonal to the direction in which the heat conducting sheet 30 advances while being wound.
  • the batteries 1, 1a, 1b By configuring the batteries 1, 1a, 1b in this way, it is possible to adapt to various forms of the battery cell 20, the heat dissipation efficiency is excellent, the elastic deformation is rich, and the damage caused by the pressure from the battery cell 20 is prevented.
  • the battery includes the heat dissipation structure 25 that can be suppressed. Further, the batteries 1, 1a, 1b are lighter due to the through passage 32.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a battery cell placed laterally on the heat dissipation structure so that the side surfaces of the battery cell are in contact with each other, a partially enlarged view of the battery cell, and a partial cross-sectional view of the battery cell when expanded during charging and discharging. Shown respectively.
  • the battery cell 20 may be arranged such that the side surface of the battery cell 20 is in contact with each heat dissipation member 28 of the heat dissipation structure 25.
  • the temperature of the battery cell 20 rises during charging and discharging. If the container itself of the battery cell 20 is formed of a highly flexible material, there is a possibility that the side surface of the battery cell 20 particularly swells. Even in such a case, as shown in FIG.
  • each heat dissipation member 28 included in the heat dissipation structure 25 can be deformed according to the shape of the outer surface of the battery cell 20, the heat dissipation is maintained high even during charging and discharging. it can.
  • the arrangement form of the battery cells 20 is not limited to the first embodiment, and similarly in each of the above-described embodiments, the side surface of the battery cell 20 is brought into contact with each heat dissipation member 28 such as the heat dissipation structure 25. Alternatively, the battery cell 20 may be arranged.
  • the heat source includes not only the battery cells 20 but also all objects that generate heat, such as the circuit board and the main body of the electronic device.
  • the heat source may be an electronic component such as a capacitor and an IC chip.
  • the cooling member 15 may be not only water for cooling but also an organic solvent, liquid nitrogen, or a gas for cooling.
  • the heat dissipation structure 25 and the like may be arranged in structures other than the battery 1 and the like, for example, electronic devices, home appliances, power generators, and the like.
  • the spiral cushion member 31a of the heat dissipation member 28b is not limited to the same width as the heat conduction sheet 30, and may be larger or smaller than the width of the heat conduction sheet 30.
  • the plurality of constituent elements of each of the above-described embodiments can be freely combined, except when they cannot be combined with each other.
  • the heat dissipation member 28 according to the second embodiment may be arranged instead of the heat dissipation member 28a according to the third embodiment.
  • the heat dissipation structure according to the present invention can be used not only for automobile batteries, but also for various electronic devices such as automobiles, industrial robots, power generators, PCs, and household appliances.
  • the battery according to the present invention can be used not only as a battery for automobiles but also as a household chargeable/dischargeable battery and a battery for electronic equipment such as a PC.

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Abstract

【課題】　熱源の種々の形態に順応可能であって、軽量で、放熱効率に優れ、弾性変形性に富み、かつ熱源からの押圧による破損を抑制可能な放熱構造体、および当該放熱構造体を備えるバッテリーを提供する。　【解決手段】　本発明は、熱源２０からの放熱を高める複数の放熱部材２８が連結された放熱構造体２５であって、放熱部材２８は、熱源２０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３０と、熱伝導シート３０の環状裏側に備えられ、熱伝導シート３０に比べて熱源２０の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材３１と、熱伝導シート３０とクッション部材３１との間を固定する層であって熱伝導シート３０より弾性変形しやすい粘着層３３と、熱伝導シート３０の巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路３２とを備え、複数の放熱部材２８は、熱伝導シート３０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３５により連結される放熱構造体２５、およびそれを備えるバッテリー１に関する。

Description

放熱構造体およびそれを備えるバッテリー クロスリファレンス
　本出願は、２０１９年２月７日に日本国において出願された特願２０１９－０２０２２９に基づき優先権を主張し、当該出願に記載された内容は、本明細書に援用する。また、本願において引用した特許、特許出願及び文献に記載された内容は、本明細書に援用する。
　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）など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、電気自動車が普及してきている。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。
　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。さらには、バッテリーセルの容器の材質をより軽量で弾性変形することが要望されており、バッテリーセルの軽量化やバッテリーセルを除去したときに元の形状に近い形状に戻る放熱構造体が望まれている。そこで、ゴム等で形成された筒状のクッション部材の外側面にグラファイト等の熱伝導性の高いシートを巻き付ける方法も考えられるが、バッテリーセルからの押圧を受けて放熱構造体が潰れる際に、クッション部材の応力により当該シートに亀裂が生じる虞があり、バッテリーセルからの押圧による放熱構造体の破損を抑制することも望まれている。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。
　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、放熱効率に優れ、弾性変形性に富み、かつ熱源からの押圧による破損を抑制可能な放熱構造体、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側に備えられ、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、前記熱伝導シートと前記クッション部材との間を固定する層であって前記熱伝導シートより弾性変形しやすい粘着層と、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、前記粘着層は、樹脂層の両面に粘着剤を備える多層に構成されている層である。
（３）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、その長さ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。
（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、前記熱伝導シートの前記環状裏面に沿ってスパイラル状に巻回しているスパイラル状クッション部材である。
（５）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記連結部材は、糸で構成されており、前記複数の放熱部材の間に、撚りが加えられた撚り部を備え、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前記糸で連結される。
（６）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、前記放熱部材の円換算直径の０．１１４倍以上離間して配置されている。
（７）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記熱伝導シートの表面に、当該表面に接触する熱源から当該表面への熱伝導性を高めるための熱伝導性オイルを有する。
（８）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む。
（９）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１項に記載の放熱構造体を備える。
　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、放熱効率に優れ、弾性変形性に富み、かつ熱源からの押圧による破損を抑制可能な放熱構造体、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１Ａは、第１実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。 図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ－Ａ線断面図を示す。 図１Ｃは、図１Ｂ中の領域Ｂの拡大図を示す。 図２Ａは、第１実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。 図２Ｂは、図２Ａ中のバッテリーセルによって放熱構造体を圧縮する前後の放熱構造体の形態変化の断面図を示す。 図３Ａは、図１Ａ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３Ｂは、図１Ａ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３Ｃは、図１Ａ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４Ａは、第２実施形態に係る放熱構造体の平面図を示す。 図４Ｂは、図４ＡにおけるＣ－Ｃ線断面図を示す。 図４Ｃは、図４Ｂ中の領域Ｄの拡大図を示す。 図５Ａは、第２実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。 図５Ｂは、図５Ａ中のバッテリーセルによって放熱構造体を圧縮する前後の放熱構造体の形態変化の断面図を示す。 図６は、第３実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。 図７Ａは、図６の放熱構造体の製造状況の一部を示す。 図７Ｂは、図７Ａの製造方法によって完成した放熱構造体の平面図を示す。 図８は、放熱構造体の上に、バッテリーセルの側面を接触させるように横置きにしたときの断面図、その一部拡大図および充放電時にバッテリーセルが膨張した際の一部断面図をそれぞれ示す。
１，１ａ，１ｂ・・・バッテリー、１１・・・筐体、１５・・・冷却部材、２０・・・バッテリーセル（熱源の一例）、２５，２５ａ，２５ｂ・・・放熱構造体、２８，２８ａ・・・放熱部材、３０・・・熱伝導シート、３１，３１ａ・・・クッション部材、３２・・・貫通路、３３・・・粘着層、３５，３５ａ・・・連結部材、３７・・・撚り部。
　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。
（第１実施形態）
　図１Ａは、第１実施形態に係る放熱構造体の平面図、図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ－Ａ線断面図、および図１Ｃは、図１Ｂ中の領域Ｂの拡大図を示す。図２Ａは、第１実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図および図２Ｂは、図２Ａ中のバッテリーセルによって放熱構造体を圧縮する前後の放熱構造体の形態変化の断面図を示す。
　バッテリー１は、図２Ａに示すように、冷却部材１５を接触させる筐体１１内に複数のバッテリーセル２０を備えた構造を有する。放熱構造体２５は、好ましくは、熱源の一例であるバッテリーセル２０の冷却部材１５に近い側の端部（下端部）と冷却部材１５に近い側の筐体１１の一部（底部１２）との間に備えられている。ここでは、放熱構造体２５は、１１個のバッテリーセル２０を載置しているが、放熱構造体２５に載置するバッテリーセル２０の個数は１１個に限定されない。また、バッテリー１に備えられる放熱構造体２５を構成する放熱部材２８の個数についても、特に限定されない。
　放熱構造体２５は、バッテリーセル２０からの放熱を高める複数の放熱部材２８が連結された構造体である。放熱部材２８は、バッテリーセル２０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３０と、熱伝導シート３０の環状裏側に備えられ熱伝導シート３０に比べてバッテリーセル２０の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材３１と、熱伝導シート３０とクッション部材３１との間を固定する層であって熱伝導シート３０より弾性変形しやすい粘着層３３と、熱伝導シート３０の巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路３２と、を備える。複数の放熱部材２８は、熱伝導シート３０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３５により連結される。ここでは、熱伝導シート３０は、好ましくは、クッション部材３１に比べて熱伝導性に優れる材料からなる。クッション部材３１は、好ましくは、その長さ方向に貫通路３２を有する筒状クッション部材である。熱伝導シート３０は、当該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。また、放熱構造体２５は、好ましくは、熱伝導シート３０の表面および／またはその内部に、当該表面に接触するバッテリーセル２０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。放熱構造体２５を構成する複数の放熱部材２８は、バッテリーセル２０を載置していない状態では略円筒形状を有しているが、バッテリーセル２０を載置するとその重さで圧縮され扁平した形態になる。
　熱伝導シート３０は、放熱部材２８の外側面をスパイラル状に巻回しながら略円筒の長さ方向に進行する帯状のシートである。熱伝導シート３０は、金属、炭素若しくはセラミックスの少なくとも１つを含むシートであってバッテリーセル２０からの熱を冷却部材１５へと伝導させる機能を有する。なお、本願では、「断面」あるいは「縦断面」とは、バッテリー１の筐体１１の内部１４における上方開口面から底部１２へと垂直に切断する方向の断面を意味する。
　次に、バッテリー１の概略構成および放熱構造体２５の構成部材について、より詳しく説明する。
（１）バッテリーの構成の概略
　この実施形態において、バッテリー１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。）２０を備える。バッテリー１は、好ましくは一方に開口する有底型の筐体１１を備える。筐体１１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２０は、筐体１１の内部１４に配置される。バッテリーセル２０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２０は、好ましくは、筐体１１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１１の底部１２には、冷却部材１５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１３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２０は、底部１２との間に、放熱構造体２５を挟むようにして筐体１１内に配置されている。このような構造のバッテリー１では、バッテリーセル２０は、放熱構造体２５を通じて筐体１１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１５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１５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。
（２）熱伝導シート
　熱伝導シート３０は、好ましくは炭素を含むシートであり、さらに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３０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３０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３０に樹脂を含む場合には、当該樹脂が熱伝導シート３０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３０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、熱源の一例であるバッテリーセル２０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３０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３０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３０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３０は、導電性に優れるか否かは問わない。熱伝導シート３０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３０は、好ましくは、グラファイトの帯状の板であり、熱伝導性と導電性に優れる材料から成る。熱伝導シート３０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３０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。
（３）クッション部材
　クッション部材３１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、バッテリーセル２０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２０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３１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３１は、この実施形態では貫通路３２を備える筒状クッション部材である。貫通路３２は、クッション部材３１の変形を容易にし、加えて放熱構造体２５の軽量化に寄与し、また、熱伝導シート３０とバッテリーセル２０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３１は、バッテリーセル２０と底部１２と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３０に加わる荷重によって熱伝導シート３０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。クッション部材３１は、熱伝導シート３０に比べて弾性変形しやすく、バッテリーセル２０からの押圧及びその開放による変形により割れや亀裂が入りにくい。この実施形態では、クッション部材３１は、熱伝導シート３０に比べて低熱伝導性の部材である。
　クッション部材３１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３１は、熱伝導シート３０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３１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３１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３１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３１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。クッション部材３１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。
（４）粘着層
　粘着層３３は、本願では、熱伝導シート３０とクッション部材３１との間に配置される層である。粘着層３３は、熱伝導シート３０とクッション部材３１とで挟んだ後に容易に剥がれない接着層をも含むように広義に解釈される。粘着層３３は、クッション部材３１の外側面の全体に配置されるか、あるいは前記外側面上であって熱伝導シート３０との接触部位のみに配置されるかを問わない。また、スパイラル状に巻回される熱伝導シート３０同士の隙間に粘着層３３が存在していても良い。粘着層３３は、樹脂フィルムの両面に粘着剤あるいは接着剤が塗布された形態の両面テープの他、未硬化状態において液状若しくは半固形状の粘着剤あるいは接着剤を硬化させた層であっても良い。両面テープの形態をとる粘着層３３は、樹脂層の両面に粘着剤を備える多層に構成されている層である。このような粘着層３３は、底部１２とバッテリーセル２０との間に放熱部材２８が挟まれて、放熱部材２８が上下方向に圧縮された際に、熱伝導シート３０の割れを抑制する破損抑制材（あるいは破損緩和材）として機能する。
（５）連結部材
　連結部材３５は、例えば、糸やゴム等、少なくとも複数の放熱部材２８の間に位置する部分が変形自在な材料で構成された部材である。本実施形態において、連結部材３５は、糸で構成されることが好ましく、バッテリーセル２０からの放熱による温度上昇に耐え得る糸であることがより好ましい。より具体的には、連結部材３５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。また、連結部材３５は、好ましくは、複数の放熱部材２８の間に、撚りが加えられた撚り部３７を備える（図１Ｃ参照）。放熱構造体２５は、放熱部材２８がバッテリーセル２０により圧縮され扁平した形態となっても、放熱部材２８の変形に追従して連結部材３５が撓むため、バッテリーセル２０の表面に追従・密着することができる。また、放熱構造体２５は、複数の放熱部材２８の間に撚り部３７を備えることにより、バッテリーセル２０の表面への追従・密着性をより高めることができる。なお、連結部材３５は、必ずしも、撚り部３７を有していなくても良い。
　放熱部材２８同士の隙間Ｌ１は、放熱部材２８がバッテリーセル２０からの押圧を受けて潰れる際に、狭くなる。放熱部材２８がほとんど潰れない場合には、熱伝導シート３０とバッテリーセル２０および底部１２との密着性が低くなる可能性がある。かかるリスクを低減するのに適切な放熱部材２８の上下方向、すなわちバッテリーセル２０の底から底部１２の面に向かう垂線方向に圧縮されたときの厚みは、少なくとも、放熱部材２８の管径（＝円換算直径：Ｄ）の８０％である。ここで、「円換算直径」とは、放熱部材２８をその長さ方向と垂直に切断したときの管断面の面積と同じ面積の真円の直径を意味する。放熱部材２８が真円の断面をもった円筒の場合には、その直径は円換算直径と同一である。放熱部材２８は、上記の圧縮を受けると、バッテリーセル２０および底部１２と接する面を平面とし、放熱部材２８間の隙間Ｌ１の方向を略円弧断面とするように変形するとみなすことができる（図１Ｃを参照）。放熱部材２８が円換算直径Ｄの８０％に相当する０．８Ｄの厚さに潰れた場合、放熱部材２８がどの程度、隙間Ｌ１の方向に拡がるかを計算する。図１Ｃに示すように、潰れた放熱部材２８において、その左右方向に存在する半円弧の長さの総長は、０．８πＤである。また、底部１２に接する平面の長さは、放熱部材２８の管円周から、上記の半円弧の長さの総長を差し引いた長さの半分であるから、（πＤ－０．８πＤ）／２＝０．３１４Ｄである。平面の左右方向に拡張した円弧部分の長さは、０．４Ｄ×２＝０．８Ｄである。したがって、潰れた放熱部材２８が元の放熱部材２８から隙間Ｌ１の方向に拡がった距離は、０．３１４Ｄ＋０．８Ｄ－Ｄ＝０．１１４Ｄとなる。隙間Ｌ１を十分に大きくすれば、放熱部材２８は隣の放熱部材２８と接触しない。逆に、隙間Ｌ１が小さすぎると、放熱部材２８が上下方向に圧縮されても、隣の放熱部材２８に接触して、それ以上に潰れなくなる可能性がある。隙間Ｌ１を放熱部材２８の円換算直径Ｄの１１．４％以上にすれば、放熱部材２８が円換算直径Ｄの８０％の厚さに圧縮されて変形する際に、放熱部材２８同士が接触して、当該変形の障害となることを防止できる。なお、この実施形態では、隙間Ｌ１を０．６Ｄとしている。
（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３０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３０の熱伝導性を向上させる機能を有する。
　熱伝導性オイルは、熱伝導シート３０の表面、少なくともバッテリーセル２と熱伝導シート３０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、バッテリーセル２０から熱伝導シート３０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。
　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３０の表面に塗布して、バッテリーセル２０と熱伝導シート３０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、バッテリーセル２と熱伝導シート３０との間に介在する他、熱伝導シート３０と筐体１１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３０の全面に塗布されていても、熱伝導シート３０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３０に存在させる方法は、特に制約されることなく、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３０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２５あるいはバッテリー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。
　図３Ａ～図３Ｃは、図１Ａ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３１を成形する。次に、粘着層３３をクッション部材３１の外側面に配置する。次に、帯状の熱伝導シート３０を、粘着層３３を介在させてクッション部材３１の外側面にスパイラル状に巻く。このとき、クッション部材３１が完全には硬化していない未硬化状態で、熱伝導シート３０をクッション部材３１の外側面に巻き、その後、加温によりクッション部材３１を完全に硬化させてもよい。そして、帯状の熱伝導シート３０のクッション部材３１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３０の表面に、熱伝導性オイルを塗布する。なお、粘着層３３を熱伝導シート３０の裏面（クッション部材３１に向かい合う側の面）に配置し、粘着層３３付きの熱伝導シート３０をクッション部材３１の外側面に巻いても良い。
　こうして出来上がった放熱部材２８は、クッション部材３１の外側面よりも熱伝導シート３０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３０とクッション部材３１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３０のうち少なくともバッテリーセル２０と接触する面に塗布されれば良い。熱伝導シート３０のクッション部材３１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３１に熱伝導シート３０を巻いた後であれば、いつ行ってもよい。また、熱伝導シート３０は、クッション部材３１を完全に硬化させた状態で、その外側面に巻いてもよい。
　放熱構造体２５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３０の巻回しながら進行する方向と直交する方向に並べた状態で、連結部材３５で連結することにより製造される。より具体的には、放熱構造体２５は、複数の放熱部材２８を並べた状態で、手縫いで糸を縫い付けることにより連結される。このとき、複数の放熱部材２８は、隙間Ｌ１を０．１１４Ｄ以上として並べられることが好ましい（図１Ｃ参照）。また、複数の放熱部材２８の間に、撚り部３７が形成されるように縫い付けることが好ましい。このように、放熱構造体２５は、複数の放熱部材２８が簾状に連結されるため、バッテリーセル２０で圧縮された状態においてはバッテリーセル２０の表面に追従して放熱部材２８が上下左右方向に潰れ、且つ、バッテリーセル２０を除いた状態においては放熱部材２８の弾性力により元の形状に戻ることができる。また、放熱構造体２５は、複数の放熱部材２８が簾状に連結されることにより、例えば、自動車の振動等により放熱部材２８が偏在する事態を抑制でき、施工性が高くなる。また、放熱構造体２５は、各放熱部材２８がクッション部材３１の外側面に熱伝導シート３０をスパイラル状に巻いた構造を有しているため、クッション部材３１の変形に対して過度に拘束しない。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーについて説明する。前述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。
　図４Ａは、第２実施形態に係る放熱構造体の平面図、図４Ｂは、図４ＡにおけるＣ－Ｃ線断面図、および図４Ｃは、図４Ｂ中の領域Ｄの拡大図をそれぞれ示す。図５Ａは、第２実施形態に係る放熱構造体および図５Ｂは、図５Ａ中のバッテリーセルによって放熱構造体を圧縮する前後の放熱構造体の形態変化の断面図をそれぞれ示す。
　第２実施形態に係るバッテリー１ａは、第１実施形態に係るバッテリー１と異なり、複数の放熱部材２８が連結部材３５ａで連結された放熱構造体２５ａを備える。連結部材３５ａ以外の構成については、第１実施形態と共通するので、説明を省略する。
　連結部材３５ａは、第１実施形態と同様に、例えば、糸やゴム等、少なくとも複数の放熱部材２８の間に位置する部分が変形自在な材料で構成された部材である。本実施形態において、連結部材３５ａは、糸で構成されることが好ましく、バッテリーセル２０からの放熱による温度上昇に耐え得る糸であることがより好ましい。連結部材３５ａは、ミシン等を用いて複数の放熱部材２８を縫い付ける部材である。連結部材３５ａ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。なお、連結部材３５ａは、第１実施形態に係る連結部材３５と異なり、複数の放熱部材２８の間に撚り部３７を備えていない。
　放熱構造体２５ａは、第１実施形態と同様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３０の巻回しながら進行する方向と直交する方向に並べた状態で、連結部材３５ａで連結することにより製造される。より具体的には、放熱構造体２５ａは、複数の放熱部材２８を並べた状態で、ミシン等を用いて糸で縫い付けることにより連結される。このとき、放熱部材２８は、複数の放熱部材２８の間の距離Ｌ２が先に述べたＬ１より小さくなるように離間して並べられている（図４Ｃ参照）。具体的には、Ｌ２を、放熱部材２８の円換算直径Ｄの１１．４％の距離（＝０．１１４Ｄ）に設定している。この条件下では、放熱部材２８は、上下方向で、円換算直径Ｄの約８０％の厚さまで潰れることが可能となる。隙間Ｌ２を０．１１４Ｄ以上にすれば、放熱部材２８がその円換算直径Ｄの８０％以下の厚さに圧縮変形する際に、隣の放熱部材２８が当該変形の障害にならない。なお、複数の放熱部材２８の間の距離Ｌ２が狭いほど、ミシン等で縫い付ける際に複数の放熱部材２８をより安定して連結することができる。放熱部材２８は、隣り合う放熱部材２８同士が接触する位置までは上下左右方向に潰れる余地があり、バッテリーセル２０の表面へ追従し、且つ、密着することができる。放熱構造体２５ａは、バッテリーセル２０を除いた状態においては放熱部材２８の弾性力により元の形状に戻ることができる。放熱構造体２５ａは、複数の放熱部材２８が簾状に連結されることにより、例えば、自動車の振動等により放熱部材２８が偏在する事態を抑制でき、施工性が高くなる。特に、放熱構造体２５ａは、ミシン等を用いて複数の放熱部材２８を連結部材３５ａで連結するため、放熱構造体２５ａを構成する放熱部材２８の個数が多い場合に、施工性がより高くなる。
（第３実施形態）
　次に、第３実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーについて説明する。前述の各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。
　図６は、第３実施形態に係る放熱構造体および当該放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。図７Ａは、図６の放熱構造体の製造状況の一部および図７Ｂは、図７Ａの製造方法によって完成した放熱構造体の平面図をそれぞれ示す。
　第３実施形態に係るバッテリー１ｂは、第１実施形態に係るバッテリー１内に配置される放熱構造体２５と異なる放熱構造体２５ｂを備え、その他についてはバッテリー１と共通した構造を有する。この実施形態に用いられる放熱構造体２５ｂは、第１実施形態に係る放熱部材２８と異なる放熱部材２８ａが、連結部材３５により複数連結している。放熱部材２８ａは、第１実施形態に係る筒状クッション部材３１と異なり、熱伝導シート３０の裏側に備えられる帯状のクッション部材であって熱伝導シート３０と共にスパイラル状に巻回されているスパイラル状のクッション部材３１ａを備える。粘着層３３は、熱伝導シート３０とスパイラル状のクッション部材３１ａとの間に備えられている。
　上述のスパイラル状のクッション部材３１ａ（以後、「スパイラル状クッション部材３１ａ」あるいは単に「クッション部材３１ａ」ともいう。）を備える放熱構造体２５ｄ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３０およびクッション部材３１ａの二層からなる積層体５０を製造する。粘着層３３は、予め、熱伝導シート３０若しくはクッション部材３１ａに備えられているか、あるいは両者３０，３１ａを付着する際に挟まれる。次に、熱伝導シート３０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５０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５０をスパイラル状に巻回した細長い形状の放熱部材２８ａが完成する。熱伝導性オイルは、積層体５０を製造する前に熱伝導シート３０上に塗布しても良いし、最後に熱伝導シート３０上に塗布しても良い。また、積層体５０は、好ましくは、クッション部材３１ａが完全には硬化していない未硬化状態で、熱伝導シート３０をクッション部材３１ａに積層し、その後、加温によりクッション部材３１ａを完全に硬化させて形成される。
　放熱構造体２５ｂは、複数の放熱部材２８ａを、熱伝導シート３０の巻回しながら進行する方向と直交する方向に並べた状態で、連結部材３５で連結することにより製造される。なお、複数の放熱部材２８ａを連結部材３５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２８ａは、その長さ方向に貫通する貫通路３２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２８ａの外側面方向にも貫通している。放熱部材２８ａは、スパイラル状であるため、上述の放熱部材２８に比べて、放熱部材２８ａの長さ方向（図７Ｂ）の白矢印方向）に伸縮容易である。
　放熱構造体２５ｂは、バッテリーセル２０と筐体１１の底部１２との間のみならず、バッテリーセル２０と筐体１１の内側面との隙間、および／またはバッテリーセル２０同士の隙間にも配置可能である。
（各実施形態の作用・効果）
　以上説明したように、放熱構造体２５，２５ａ，２５ｂ（放熱構造体を総称する場合には、「放熱構造体２５等」とも称する。）は、バッテリーセル２０からの放熱を高める複数の放熱部材２８，２８ａ（放熱部材を総称する場合には、「放熱部材２８等」とも称する。）が連結された放熱構造体であって、放熱部材２８等は、バッテリーセル２０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３０と、熱伝導シート３０の環状裏側に備えられ、熱伝導シート３０に比べてバッテリーセル２０の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材３１，３１ａ（クッション部材を総称する場合には、「クッション部材３１等」とも称する。）と、熱伝導シート３０とクッション部材３１等との間を固定する層であって熱伝導シート３０より弾性変形しやすい粘着層３３と、熱伝導シート３０の巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路３２と、を備え、複数の放熱部材２８等は、熱伝導シート３０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３５，３５ａにより連結される。
　放熱構造体２５等をこのように構成することによって、バッテリーセル２０の種々の形態に順応可能であって、放熱効率に優れ、弾性変形性に富み、かつバッテリーセル２０からの押圧による破損を抑制可能な構造体となる。また、放熱構造体２５等は、貫通路３２に起因してより軽量になる。
　また、粘着層３３は、樹脂層の両面に粘着剤を備える多層に構成されている層である。このため、熱伝導シート３０とクッション部材３１等とを粘着層３３を挟んで容易に固定できる。
　また、放熱構造体２５，２５ａを構成するクッション部材３１は、その長さ方向に貫通路３２を有する筒状クッション部材である。熱伝導シート３０は、筒状クッション部材３１の外側面をスパイラル状に巻回している。バッテリー１，１ａは、かかる放熱構造体２５，２５ａをバッテリーセル２０に接触させて筐体１１に備える。熱伝導シート３０は、筒状クッション部材３１の外側面を部分的に覆っていて、かつスパイラル状に筒状クッション部材３１の長さ方向に巻回している。バッテリー１，１ａは、放熱構造体２５，２５ａを、少なくともバッテリー２０と冷却部材１５との間に配置している。このため、放熱構造体２５，２５ａは、熱伝導シート３０による拘束を受けにくく、バッテリーセル２０の表面の凹凸等に追従して変形可能となる。
　また、放熱構造体２５ｂにおいて、クッション部材３１ａは、熱伝導シート３０の環状裏面に沿ってスパイラル状に巻回しているスパイラル状クッション部材である。バッテリー１ｂは、放熱構造体２５ｂを、少なくともバッテリー２０と冷却部材１５との間に配置している。放熱構造体２５ｂは、筐体１１の内側面とバッテリーセル２０との間および／またはバッテリーセル２０同士の間に配置されていても良い。放熱構造体２５ｂは、その全体がスパイラル形状になっているので、バッテリーセル２０の種々のサイズに、より適応しやすい。より具体的には、次のとおりである。剛性の高い熱伝導シート３０を備える場合でも、低荷重で熱伝導シート３０を変形させ、バッテリーセル２０の表面に追従・密着させることができる。さらに、部分的に異なる量の変形量であっても、密着追従性が良くなる。また、クッション部材３１ａもスパイラル状に切れているので、１回転ずつのスパイラルが概略独立しているかのような変形を起こすことができる。したがって、放熱構造体２５ｂは、局所的な変形の自由度を高くできる。加えて、放熱構造体２５ｂは、貫通路３２のみならず、貫通路３２から側面にも貫通するスパイラル状の貫通溝を備えているので、より軽量になる。
　また、連結部材３５は、糸で構成されており、複数の放熱部材２８等の間に、撚りが加えられた撚り部３７を備える。複数の放熱部材２８等は、熱伝導シート３０の巻回しながら進行する方向と直交する方向に糸で連結される。このため、放熱構造体２５等は、複数の放熱部材２８等が簾状に連結されるため、例えば、自動車の振動等により放熱部材２８等が偏在する事態を抑制でき、施工性が高くなる。
　また、複数の放熱部材２８等は、放熱部材２８等の円換算直径Ｄの０．１１４倍以上離間して配置されている。連結部材３５は、好ましくは、複数の放熱部材２８等の間にて収縮若しくは変形可能である。このため、放熱部材２８等がバッテリーセル２０で元の高さの８０％に圧縮された場合であっても、隣り合う放熱部材２８等同士が重なり合うことなく扁平した状態となるため、バッテリーセル２０の表面への追従・密着性をより高めることができる。放熱部材２８等同士を十分に圧縮変形させることにより、バッテリーセル２０からの重さが加わったときに、バッテリーセル２０と放熱部材２８等とを十分に密着させ、これによって、バッテリーセル２０と放熱部材２８等との間の熱伝導性をより高めることができる。
　また、熱伝導シート３０の表面に、当該表面に接触するバッテリーセル２０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。熱伝導シート３０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３０の熱伝導性を向上させる機能を有する。
　また、熱伝導性オイルは、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。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３０の表面に塗布して、バッテリーセル２０と熱伝導シート３０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。また、熱伝導性オイルは、熱伝導性フィラーを含むため、熱伝導シート３０の熱伝導性を高めることができる。
　バッテリー１，１ａ，１ｂは、冷却部材１５を流す構造を持つ筐体１１内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセル２０を備えたバッテリーであって、上述の放熱構造体２５等を備える。放熱構造体２５等は、バッテリーセル２０からの放熱を高める複数の放熱部材２８等が連結されており、放熱部材２８等に、バッテリーセル２０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３０と、熱伝導シート３０の環状裏面に備えられ、熱伝導シート３０に比べてバッテリーセル２０の表面形状に合わせて変形容易なクッション部材３１等と、熱伝導シート３０とクッション部材３１等との間を固定する層であって熱伝導シート３０より弾性変形しやすい粘着層３３と、熱伝導シート３０の巻回しながら進行する方向に貫通する貫通路３２と、を備える。複数の放熱部材２８等は、熱伝導シート３０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３５，３５ａにより連結される。バッテリー１，１ａ，１ｂをこのように構成することによって、バッテリーセル２０の種々の形態に順応可能であって、放熱効率に優れ、弾性変形性に富み、かつバッテリーセル２０からの押圧による破損を抑制可能な放熱構造体２５等を備えるバッテリーとなる。また、バッテリー１，１ａ，１ｂは、貫通路３２に起因してより軽量になる。
（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。
　図８は、放熱構造体の上に、バッテリーセルの側面を接触させるように横置きにしたときの断面図、その一部拡大図および充放電時にバッテリーセルが膨張した際の一部断面図をそれぞれ示す。
　第１実施形態では、バッテリーセル２０を縦にしてその下端に放熱構造体２５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２０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２０の側面を放熱構造体２５の各放熱部材２８に接触させるように、バッテリーセル２０を配置しても良い。バッテリーセル２０は、充電および放電の際に温度上昇する。バッテリーセル２０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２０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２５の構成している各放熱部材２８がバッテリーセル２０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。なお、バッテリーセル２０の配置形態は、第１実施形態に限定されず、先述の各実施形態についても同様に、バッテリーセル２０の側面を放熱構造体２５等の各放熱部材２８等に接触させるように、バッテリーセル２０を配置しても良い。
　また、熱源は、バッテリーセル２０のみならず、回路基板や電子機器本体などの熱を発する対象物を全て含む。例えば、熱源は、キャパシタおよびＩＣチップ等の電子部品であっても良い。同様に、冷却部材１５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２５等は、バッテリー１等以外の構造物、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。
　また、放熱部材２８ｂにおけるスパイラル状のクッション部材３１ａは、熱伝導シート３０の幅と同一に限定されず、熱伝導シート３０の幅に対して大きくても、あるいは小さくても良い。
　また、上述の各実施形態の複数の構成要素は、互いに組み合わせ不可能な場合を除いて、自由に組み合わせ可能である。例えば、第２実施形態に係る放熱部材２８を、第３実施形態に係る放熱部材２８ａに代えて配置しても良い。
　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。

Claims (9)

  1. 　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側に備えられ、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、
    　前記熱伝導シートと前記クッション部材との間を固定する層であって前記熱伝導シートより弾性変形しやすい粘着層と、
    　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る放熱構造体。
  2. 　前記粘着層は、樹脂層の両面に粘着剤を備える多層に構成されている層である請求項１に記載の放熱構造体。
  3. 　前記クッション部材は、その長さ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請求項１または２に記載の放熱構造体。
  4. 　前記クッション部材は、前記熱伝導シートの前記環状裏面に沿ってスパイラル状に巻回しているスパイラル状クッション部材である請求項１または２に記載の放熱構造体。
  5. 　前記連結部材は、糸で構成されており、前記複数の放熱部材の間に、撚りが加えられた撚り部を備え、
    　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前記糸で連結される請求項１から４のいずれか１項に記載の放熱構造体。
  6. 　前記複数の放熱部材は、前記放熱部材の円換算直径の０．１１４倍以上離間して配置されている請求項１から５のいずれか１項に記載の放熱構造体。
  7. 　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請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱構造体。
  8. 　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む請求項７に記載の放熱構造体。
  9. 　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、請求項１から８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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