WO2021066044A1

WO2021066044A1 - 発熱体収容ケース及び構造体

Info

Publication number: WO2021066044A1
Application number: PCT/JP2020/037244
Authority: WO
Inventors: 和樹木村; 瑞枝栗谷川; 知記鳥居; 康之奥村; 宜秀鳥羽; 高志中田
Original assignee: 三井化学株式会社
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-04-08
Also published as: CN114009158A; US20220282933A1; EP4040931A1; JPWO2021066044A1; KR20220007662A

Abstract

発熱体を収容するための筐体を備え、前記筐体は液体を流通させる流路を有し、前記流路の一部は樹脂で形成される発熱体収容ケース、及び、発熱体を収容するための筐体と、空気を流通させる通風路とを有する発熱体収容ケース。

Description

発熱体収容ケース及び構造体

　本開示は、発熱体収容ケース及び構造体に関する。

　コンピュータに搭載するＣＰＵ、電気自動車に搭載する二次電池のような作動時に発熱する物体（発熱体）は一般に、ケース内に収容された状態で使用される。
　近年、発熱体の高性能化、高出力化等が進み、発熱体が高温になりすぎないように冷却する必要性が高まっている。例えば、特許文献１には、バッテリーモジュールを収容するバッテリーケースと、バッテリーモジュールの下面及びバッテリーケースの底板部の上面の間に配置される冷却器とを備え、冷却器内部に冷却液を流動させることでバッテリーを冷却する構成が記載されている。

特開２０１８－１６３７４１号公報

　特許文献１に記載された構成は、個別に作製したバッテリーケースと冷却器とを組み合わせて形成される。このため、各部材の製造及び組み立ての工程が煩雑であり、製造効率に改善の余地がある。また、部材の数の削減は軽量化の観点からも有効である。

　上記事情に鑑み、本開示の一態様は、簡易な構成で発熱体の温度を調節できる発熱体収容ケース、及びこの発熱体収容ケースと発熱体とを備える構造体を提供することを課題とする。

　特許文献１に記載された構成は、発熱体の底面付近を主に冷却するものであるが、発熱体の種類によっては底面以外の部分（側部又は上部）を冷却することへの需要がある。例えば、車載用リチウムイオン電池においては、端子部（バスバーやタブリード）が電池側部や上部に配置されていることが多く、一般に端子部の発熱量が多いとされている。しかしながら、端子部に冷却水が触れてしまうとショートによる火災を招くなど、簡単に上部や側部を冷却するのは困難である。

　上記事情に鑑み、本開示の一態様は、発熱体の任意の部位の温度を安全かつ効率的に調節できる発熱体収容ケース、及びこの発熱体収容ケースと発熱体とを備える構造体を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞発熱体を収容するための筐体を備え、前記筐体は液体を流通させる流路を有し、前記流路の一部は樹脂で形成される、発熱体収容ケース。
＜２＞前記筐体は金属を含む金属部を有する、＜１＞に記載の発熱体収容ケース。
＜３＞前記金属部は粗化処理により形成される凹凸構造を表面の少なくとも一部に有する、＜２＞に記載の発熱体収容ケース。
＜４＞前記筐体は樹脂を含む樹脂部をさらに有し、前記金属部は前記樹脂部と接合される部分に凹凸構造を有する、＜２＞又は＜３＞に記載の発熱体収容ケース。
＜５＞前記金属部の少なくとも一部は、前記発熱体と接する場所に設けられる、＜２＞～＜４＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜６＞前記流路の液体が流通する空間を囲む部分の一部が樹脂で形成される、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜７＞前記流路の液体が流通する空間を囲む部分の一部が金属で形成される、＜６＞に記載の発熱体収容ケース。
＜８＞前記流路は前記発熱体の下部、上部、又は側部のいずれか１つ以上に設けられる、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜９＞前記流路は前記発熱体の上部に少なくとも設けられる、＜８＞に記載の発熱体収容ケース。
＜１０＞前記流路は前記発熱体の下部に設けられる流路１と、前記発熱体の上部に設けられる流路２と、を含み、
　流路１及び流路２のいずれか一方は前記発熱体の端子部の温度を調節し、別の一方は前記発熱体の本体部の温度を調節する、請求項８に記載の発熱体収容ケース。
＜１１＞前記流路は前記発熱体の下部に設けられる流路１と、前記発熱体の上部に設けられる流路２と、を含み、
　流路１及び流路２のいずれか一方は前記発熱体を冷却し、別の一方は前記発熱体を加温する、請求項８に記載の発熱体収容ケース。
＜１２＞前記流路の少なくとも１つは前記発熱体の高発熱部の近傍に設けられる、＜１＞～＜１１＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜１３＞発熱体を収容するための筐体と、空気を流通させる通風路とを有する、発熱体収容ケース。
＜１４＞前記通風路は前記発熱体が収容される空間と隔離されている、＜１３＞に記載の発熱体収容ケース。
＜１５＞移動する物体に搭載される、＜１３＞又は＜１４＞に記載の発熱体収容ケース。
＜１６＞前記通風路は前記移動する物体が移動する方向に沿って前記空気を流通させる、＜１５＞に記載の発熱体収容ケース。
＜１７＞送風手段を用いて前記通風路内に空気を流通させる、＜１３＞又は＜１４＞に記載の発熱体収容ケース。
＜１８＞前記通風路の少なくとも一部が金属で形成される、＜１３＞～＜１７＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜１９＞前記通風路の前記筐体と接する部分が少なくとも金属で形成される、＜１８＞に記載の発熱体収容ケース。
＜２０＞前記筐体は液体を流通させる流路を有する、＜１３＞～＜１９＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜２１＞前記流路は前記通風路が存在しない位置に配置される、＜２０＞に記載の発熱体収容ケース。
＜２２＞前記流路の液体が流通する空間を囲む部分の一部が樹脂で形成される、＜２０＞又は＜２１＞に記載の発熱体収容ケース。
＜２３＞前記流路の液体が流通する空間を囲む部分の一部が金属で形成される、＜２２＞に記載の発熱体収容ケース。
＜２４＞前記流路は前記発熱体の下部、上部、又は側部のいずれか１つ以上に設けられる、＜２０＞～＜２３＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜２５＞前記流路は前記発熱体の上部に少なくとも設けられる、＜２４＞に記載の発熱体収容ケース。
＜２６＞前記筐体は前記筐体の内部と外部とを連通する通気口を有する、＜１＞～＜２５＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
＜２７＞＜１＞～＜２６＞のいずれか１項に記載の発熱体収容ケースと、前記発熱体収容ケースに収容される発熱体と、を備える構造体。
＜２８＞前記発熱体は、二次電池モジュール、電子装置及び電力変換装置からなる群より選択される少なくとも１種である、＜２７＞に記載の構造体。

　本発明によれば、簡易な構成で発熱体の温度を調節できる発熱体収容ケース、及びこの発熱体収容ケースと発熱体とを備える構造体が提供される。

流路を有する発熱体収容ケースの構成の一例を模式的に示す断面図である。流路の構成の一例を模式的に示す断面図である。流路の構成の一例を模式的に示す断面図である。通風路を有する発熱体収容ケースの構成の一例を模式的に示す断面図である。発熱体収容ケースの構成の一例の外観の斜視図である。図５に示す発熱体収容ケースから筐体の蓋部を除いた状態の斜視図である。図５に示す発熱体収容ケースの上下を逆に配置した状態の斜視図である。実施例で作製した評価装置を模式的に示す断面図である。

　本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。
　本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値または下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において、材料中の各成分の量は、材料中の各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、材料中に存在する複数の物質の合計量を意味する。

＜発熱体収容ケース（第１実施形態）＞
　第１実施形態の発熱体収容ケースは、発熱体を収容するための筐体を備え、前記筐体は液体を流通させる流路を有し、前記流路の一部は樹脂で形成される、発熱体収容ケースである。

　上記の発熱体収容ケースは、筐体自体が流路を有し、発熱体の温度を調節する機能を有する。このため、筐体と温度調節のための装置とが別の部材である場合に比べ、簡易な構成で効率的に発熱体の温度を調節することができる。また、部品点数の削減、組み立て時間削減等による製造コストダウンも期待できる。

　さらに、本発明の発熱体収容ケースは、流路の少なくとも一部が樹脂で形成されている。これにより、例えば、金属板を加工して流路を形成する場合に比べ、複雑な形状の流路を形成しやすく、製造コストも低減する傾向にある。また、発熱体収容ケースの軽量化も達成される。

　本開示において発熱体の「温度を調節する機能」には、発熱体を冷却（温度を下げる又は上昇を抑制する）する機能と、発熱体を加温（温度を上げる又は下降を抑制する）する機能の両方が含まれる。発熱体を加温する場合としては、発熱体としての電池を搭載した自動車を寒冷地で走行させる場合などが挙げられる。
　流路を流通させる液体の種類は特に制限されず、冷却装置等に一般的に使用される液体を使用できる。

　発熱体収容ケースにおける流路の位置及び数は、特に制限されない。例えば、発熱体が筐体に収容された状態において発熱体の重力方向の側（以下、発熱体の下部ともいう）、重力方向と逆の方向の側（以下、発熱体の上部ともいう）、又は発熱体の重力方向に垂直な方向の側（以下、発熱体の側部ともいう）の少なくともいずれかに流路を有してもよい。
　充分な温度調節効率を得る観点からは、流路は発熱体の表面近傍に設けられることが好ましく、発熱体の高発熱部（端子部等の、発熱量が相対的に大きい部分）の近傍に設けられることがより好ましい。発熱体の高発熱部は、発熱体の下部であっても、発熱体の上部であっても、発熱体の側部であってもよい。

　特に、流路が発熱体の冷却を目的とする場合、筐体の内部で熱せられた空気は上部に移動すること、さらには発熱体が例えば二次電池モジュールの場合は、モジュール上部や側面に設置される電極側（バスバーやタブリードなど）の発熱量が、下部側に比べて本質的に大である事実に鑑みれば、発熱体の上部或いは側部、特に上部に冷却流路を設けることは温度調節効率の改善に有利と考えられる。本発明の発熱体収容ケースは筐体自体が流路を有しているため、筐体と温度調節装置とが別の部材である場合に比べ、温度調節装置を筐体の上部に配置する構成にしやすい。

　筐体は、複数の部材からなってもよい。例えば、発熱体を配置する本体部と、蓋部と、必要に応じてその他の部材とからなってもよい。筐体が複数の部材からなる場合、複数の部材の少なくとも一つが流路を有していればよい。

　発熱体収容ケースの筐体の材質は、流路の少なくとも一部が樹脂で形成されているのであれば、特に制限されない。例えば、金属、樹脂、セラミックス、カーボン、ガラス等から形成されてもよい。筐体は、１種の材質のみからなっても２種以上の材質の組み合わせから形成されてもよい。

　温度調節効率の観点からは、筐体は金属を含む部分（金属部）を有することが好ましく、金属部の少なくとも一部は発熱体と接する場所に設けられることがより好ましい。

　金属の種類は特に制限されず、発熱体収容ケースの用途等に応じて選択できる。たとえば、鉄、銅、ニッケル、金、銀、プラチナ、コバルト、亜鉛、鉛、スズ、チタン、クロム、アルミニウム、マグネシウム、マンガンおよび前記金属を含む合金（ステンレス、真鍮、リン青銅等）からなる群から選択される少なくとも一種であってもよい。
　熱伝導性の観点からは、金属としてはアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金が好ましく、銅および銅合金がより好ましい。
　軽量化および強度確保の観点からは、金属としてはアルミニウムおよびアルミニウム合金がより好ましい。

　樹脂の種類は特に制限されず、発熱体収容ケースの用途等に応じて選択できる。たとえば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン系樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル・スチレン樹脂）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ポリエステル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリケトン系樹脂等の熱可塑性樹脂（エラストマーを含む）、およびフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

　樹脂は、種々の配合剤を含んでもよい。配合剤としては、充填材、熱安定剤、酸化防止剤、顔料、耐候剤、難燃剤、可塑剤、分散剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤等が挙げられる。
　金属と樹脂との線膨張係数差の調整や樹脂の機械的強度を向上させる観点から、樹脂は充填材を含んでもよい。充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭素粒子、粘土、タルク、シリカ、ミネラル、セルロース繊維等が挙げられる。これらの中でも、ガラス繊維、炭素繊維、タルク及びミネラルが好ましい。樹脂に含まれる充填材は１種でも２種以上であってもよい。
　また熱効率の観点から、流路を形成する樹脂部分は冷却水の熱を外部に伝達させないために、断熱性が高い方が好ましい。例えば、発泡成形により形成される気泡を含んでいてもよい。

　以下、発熱体収容ケースの構成例について、図面を用いて説明する。
　図１に示す発熱体収容ケース１０は、発熱体１を収容するための筐体２を有し、筐体２は本体部２ａと蓋部２ｂとからなる。筐体２（本体部２ａ）は、発熱体１の下部に対向する部分３（以下、筐体２の下部３ともいう。上部及び側部も同様。）に流路（図示せず）を有している。図中の矢印は重力方向を示す。
　温度調節効率の観点からは、発熱体１と筐体２の流路が設けられる部分との間には空間がないか、空間を有する場合は、その空間を熱伝導率が高い別の物質（例えば、サーマルインターフェースマテリアル（ＴＩＭ）、熱伝導性接着剤等）で充填することが好ましい。

　図１に示す発熱体収容ケース１０は、筐体２の下部３の代わりに、下部３以外の部分に流路を有していてもよい。また、筐体２の下部３に加えてさらに、下部３以外の部分に流路を有していてもよい。例えば、筐体２の上部４に流路を有していても、筐体２の側部に流路を有していてもよく、筐体２の上部４、下部３及び側部の何れか二か所以上に流路を有していてもよい。
　従来の発熱体収容ケースは、主に発熱体の下面に冷却器が設けられているが、発熱体の種類によっては上部や側部の発熱量が特に大きい場合がある（二次電池モジュール等）。この場合、発熱体の上部や側部に対向する位置に流路を設けることで、より効率的な温度調節効果が得られる。

　筐体が複数個所に流路を有する場合の構成としては、発熱体の下部に設けられる流路１と、発熱体の上部に設けられる流路２と、を有する構成が挙げられる。たとえば、下記（１）及び（２）の場合が挙げられる。

（１）発熱体の下部に設けられる流路１と、発熱体の上部に設けられる流路２とが、発熱体の異なる部分の温度を調節する構成。たとえば、流路１及び流路２のいずれか一方が発熱体の中で相対的に高い温度を示す領域を集中的に温度調節し、別の一方が発熱体の前記領域以外の温度を集中的に温度調節する構成（発熱体が二次電池モジュールの場合は、高い温度を示す領域が二次電池の端子部、及びその近傍の領域にあたる）。

（２）発熱体の下部に設けられる流路１と、発熱体の上部に設けられる流路２とが、発熱体の温度を異なる方法で調節する構成。たとえば、流路１及び流路２のいずれか一方が発熱体を冷却し、別の一方が発熱体を加温する構成。

　流路の具体的な態様は、流路の一部が樹脂で形成された状態であれば特に制限されない。
　本開示において「流路の一部が樹脂で形成される」とは、液体が流通する空間を囲む部分の一部が樹脂で形成されることを意味する。すなわち、液体が流通する空間を囲む部分の一部が樹脂で形成され、別の一部が樹脂以外の材料（好ましくは金属）で形成されていることを意味する。

　液体が流通する空間を囲む部分の一部が樹脂で形成される場合として具体的には、筐体の内側の面（発熱体側の面）に溝が形成され、この溝が閉じた空間となるように別の部品が配置されて流路が形成された状態（以下、態様１という）、筐体の外側の面（発熱体と逆側の面）に溝が形成された部材が配置されて流路が形成された状態（以下、態様２という）などが挙げられる。

　態様１および態様２の構成について、図２および図３に基づいて説明する。図２および図３に示す部分の筐体における位置は特に制限されず、筐体の下部であっても、上部であっても、側部であってもよい。

　図２は、態様１の筐体が流路を有している部分の拡大図である。
　図２に示すように、筐体２の内側の面に流路形状の溝が形成され、かつ溝が閉じた空間となるように部品５が配置されて、流路が形成されている。

　溝を形成する際の加工性の観点からは、筐体２の少なくとも溝を有する部分は樹脂からなることが好ましく、温度調節効率の観点からは、部品５の少なくとも筐体２の溝と接する部分は金属からなることが好ましい。

　図３は、態様２の筐体が流路を有している部分の拡大図である。
　図３に示すように、筐体２の外側の面に流路形状の溝が形成された部品６が、溝が閉じた空間となるように配置されて、流路が形成されている。

　溝を形成する際の加工性の観点からは、溝を有する部品６は樹脂からなることが好ましく、温度調節効率の観点からは、筐体２の少なくとも部品６と接する部分は金属からなることが好ましい。

　筐体が複数個所に流路を有する場合、同じ態様の流路のみを有していても、異なる態様の流路を有していてもよい。

　筐体（流路を含む）は、金属を含む部分（金属部）と樹脂を含む部分（樹脂部）とが接している部分を有していてもよい。金属部と樹脂部とは、例えば、接着剤、ねじ、固定テープ等の手段を用いて固定されていても、接着剤、ねじ、固定テープ等を用いずに固定（以下、接合ともいう）されてもよい。
　固定テープとしては、樹脂中に炭素繊維、ガラス繊維等が一方向に配列した状態のＵＤ（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）テープが強度及び取り扱い性の点で好ましい。

　ＵＤテープを用いる場合、金属部と樹脂部を固定する目的だけではなく、例えば、金属部にＵＤテープを張り付けることで、金属部の面剛性を向上させる効果も期待できる。これにより、軽量、薄肉な筐体を製造することも可能となる。

　金属部と樹脂部とが接している部分が流路（液体が流通する空間の周囲）である場合、液体の漏れを防止する観点からは、金属部と樹脂部とが接合されていることが好ましい。この場合、接合部分を上述した固定に用いる手段でさらに補強してもよい。

　金属部と樹脂部とを接合する方法としては、例えば、金属部の表面を粗化処理する方法が挙げられる。金属部の表面に粗化処理が施されていると、粗化処理により表面に形成される凹凸構造に樹脂部の表面の組織が入り込むことでアンカー効果が発現し、強固な接合が得られる。

　発熱体を冷却する場合は、金属部の表面に形成される凹凸構造は、樹脂部との接合強度を向上させる機能に加え、表面積を増大させて放熱効率を向上させる機能も有する。したがって、放熱性向上の観点からは、金属部の表面に形成される凹凸構造は樹脂部と接合する部分のみならず、樹脂部と接合しない部分に存在してもよい。

　金属部の表面に粗化処理により形成される凹凸構造の状態は、樹脂部との接合強度が充分に得られるのであれば特に制限されない。
　凹凸構造における凹部の平均孔径は、たとえば５ｎｍ～２５０μｍであってよく、好ましくは１０ｎｍ～１５０μｍであり、より好ましくは１５ｎｍ～１００μｍである。
　また、凹凸構造における凹部の平均孔深さは、たとえば５ｎｍ～２５０μｍであってよく、好ましくは１０ｎｍ～１５０μｍであり、より好ましくは１５ｎｍ～１００μｍである。
　凹凸構造における凹部の平均孔径または平均孔深さのいずれかまたは両方が上記数値範囲内であると、より強固な接合が得られる傾向にある。

　凹凸構造における凹部の平均孔径および平均孔深さは、電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡を用いることによって求めることができる。具体的には、金属部の表面および表面の断面を撮影する。得られた写真から、任意の凹部を５０個選択し、それらの凹部の孔径および孔深さから、凹部の平均孔径および平均孔深さをそれぞれ算術平均値として算出することができる。

　金属部の表面に粗化処理を施す方法は特に制限されず、様々な公知の方法を使用できる。たとえば、特許第４０２０９５７号に開示されているようなレーザーを用いる方法；ＮａＯＨ等の無機塩基、またはＨＣｌ、ＨＮＯ_３等の無機酸の水溶液に筐体の表面を浸漬する方法；特許第４５４１１５３号に開示されているような、陽極酸化により表面を処理する方法；国際公開第２０１５－８８４７号に開示されているような、酸系エッチング剤（好ましくは、無機酸、第二鉄イオンまたは第二銅イオン）および必要に応じてマンガンイオン、塩化アルミニウム六水和物、塩化ナトリウム等を含む酸系エッチング剤水溶液によってエッチングする置換晶析法；国際公開第２００９／３１６３２号に開示されているような、水和ヒドラジン、アンモニア、および水溶性アミン化合物から選ばれる１種以上の水溶液に浸漬する方法（以下、ＮＭＴ法と呼ぶ場合がある）；特開２００８－１６２１１５号公報に開示されているような温水処理法；ブラスト処理、レーザー処理等が挙げられる。粗化処理の方法は、金属部の材質、所望の凹凸構造の状態等に応じて使い分けることが可能である。

　金属部の表面は、粗化処理に加え、官能基を付加する処理を施してもよい。金属部の表面に官能基を付加することで、金属部の表面と樹脂部の表面との化学的な結合が増え、接合強度がより向上する傾向にある。

　金属部の表面に官能基を付加する処理は、粗化処理と同時に、または粗化処理の後に行うことが好ましい。
　金属部の表面に官能基を付加する方法は特に制限されず、様々な公知の方法を使用できる。たとえば、官能基を持つ化学物質を水またはメチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、アセトン、トルエン、エチルセルソルブ、ジメチルホルムアルデヒド、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ベンゼン、酢酸エチルエーテル等の有機溶剤に溶解した溶液に金属部の表面を浸漬する方法；官能基を持つ化学物質またはこれを含む溶液を金属部の表面にコーティングまたはスプレーする方法；官能基を持つ化学物質を含むフィルムを金属部の表面に貼り付ける方法等が挙げられる。
　官能基を付加する処理を粗化処理と同時に行う方法としては、たとえば、官能基を持つ化学物質を含む液体を用いてウェットエッチング処理、化成処理、陽極酸化処理等を行う方法が挙げられる。

　金属部と樹脂部とが接合された状態は、たとえば、溶融した状態の樹脂を金属部の表面に賦形して形成することができる。金属部の表面に賦形する際の樹脂が溶融した状態であると、金属部の表面に対する密着度が向上する（たとえば、金属部の表面の凹凸構造に樹脂が入り込んでアンカー効果が発現する）ため、金属部と樹脂部とをより強固に接合させることができる。

　溶融した状態の樹脂は、金型等を用いて所望の形状に成形してもよい。成形の方法は特に制限されず、射出成形等の公知の手法により行うことができる。

　また、金属部と樹脂部の間に第３の物質を挟んで、接合してもよい。第３の物質としては、例えば、接着剤や固定テープを用いることができる。金属部表面に形成された凹凸に接着剤や固定テープの粘着剤が入り込むことで、より強固に金属部と樹脂部を接着接合することも可能である。さらには、液漏れのリスクを低減させるために、ねじ止めなどの機械締結手段やパッキンを追加してもよい。

　発熱体収容ケースの筐体は、筐体の内部と外部とを連通する通気口を有していてもよい。筐体が通気口を有していると、筐体内部の過湿、結露などの発生を抑制する効果が期待できる。特に、筐体が金属製である場合に、通気口を設けることによる上記効果が大きい。
　さらに、筐体が通気口を有していると、筐体内部の圧力上昇による破損を防止する効果も期待できる。
　筐体が通気口を有する場合、その位置及び数は特に制限されず、発熱体収容ケースの構造などに応じて選択できる。
　通気口の構造は特に制限されない。例えば、通気性、透湿性等を有する部材で開口部が覆われていてもよい。

　発熱体収容ケースは、上述した構成に加え、空気を流通させる通風路を有していてもよい。空気を流通させる通風路を設けることで、発熱体を冷却する場合は、流路を通過する液体による温度調節（冷却）効果に加え、通風路を通過する空気による温度調節（冷却）効果がさらに得られる。
　通風路の詳細及び好ましい態様としては、後述する第２実施形態の発熱体収容ケースが有する通風路の詳細及び好ましい態様を参照できる。

　発熱体収容ケースは、発熱体と筐体の下部との絶縁、電磁波の遮蔽、流路の漏れ防止等のために、必要に応じて他の部材を備えていてもよい。

　発熱体収容ケースに収容される発熱体の種類は、特に制限されない。例えば、二次電池モジュール、固体電池等の電源、ＣＰＵ等の電子装置、インバーター、コンバーター等の電力変換装置、モーター等の動力源等であってもよい。

　発熱体収容ケースの用途は特に制限されず、収容される発熱体が使用されるあらゆる用途であってもよい。

　発熱体収容ケースの具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
　図５は発熱体収容ケースの外観の斜視図であり、図６は図５に示す発熱体収容ケースから筐体の蓋部を除いた状態の斜視図であり、図７は図５に示す発熱体収容ケースの上下を逆に配置した状態の斜視図である。

　図５に示す発熱体収容ケース２００は、表面が粗化処理された金属製の本体部２０２ａと蓋部２０２ｂとからなる筐体を有し、本体部２０２ａの側面には樹脂製の補強リブ２０３が接合されている。蓋部２０２ｂには樹脂製の流路パネル２０４が接合されている。
　図６に示すように、本体部２０２ａの内側には樹脂製のブラケット２０５が接合されている。さらに、図７に示すように、本体部２０２ａの底部にも樹脂製の流路パネル２０４が接合されている。

　樹脂製の流路パネル２０４は、筐体に取り付ける側の面に流路形状の溝を有している。このような流路パネル２０４を筐体の表面に取り付けることで、溝が閉じた空間となって流路が形成される。

＜発熱体収容ケース（第２実施形態）＞
　第２実施形態の発熱体収容ケースは、発熱体を収容するための筐体と、空気を流通させる通風路とを有する、発熱体収容ケースである。

　上記構成の発熱体収容ケースは、空気を流通させる通風路を有している。このため、通風路を流通する空気によって発熱体の任意の部位の温度が調節される。また、温度の調節を液体ではなく空気を用いて行うことで液漏れ等の問題が回避でき、発熱体収容ケースの構造の簡素化及び軽量化にも有利である。

　通風路は、発熱体収容ケースの発熱体が収容される空間と隔離されていることが好ましい。発熱体が収容される空間から通風路が隔離されていることで、通風路を流通する空気に含まれる水分、埃等と発熱体との接触を避けることができる。

　通風路の具体的な構成は、特に制限されない。例えば、通風路が筐体と一体化していても、別の部材からなる通風路を筐体に取り付けてもよい。
　通風路の材質は、特に制限されない。例えば、筐体に使用可能な材質として後述するものから選択できる。
　温度調節効率の観点からは、通風路の少なくとも一部が金属で形成されることが好ましく、通風路の筐体側に接する部分が少なくとも金属で形成されることがより好ましい。

　通風路に空気を流通させる方法は、特に制限されない。例えば、ファン等の送風手段を用いて強制的に流通させても、自然換気によって流通させてもよい。
　あるいは、発熱体収容ケースを搭載した物体の移動（自動車の走行等）により生じる空気の流れを利用してもよい。例えば、発熱体収容ケースを搭載した物体が移動する方向に沿って通風路を設けることで、通風路と接する筐体部分を通じて筐体内部の熱を逃がすことができる。

　従来の発熱体収容ケースは、主に発熱体の下面に冷却器が設けられているが、発熱体の種類によっては上部や側部の発熱量が特に大きい場合がある（二次電池の端子等）。この場合、発熱体の側部、または上部に対向する位置に通風路を設けることで、より効率的な温度調節効果が得られる。

　発熱体収容ケースにおける通風路の位置及び数は特に制限されない。充分な温度調節効果を得る観点からは、発熱体の表面近傍に設けられることが好ましく、発熱体の高発熱部（端子部等の、発熱量が相対的に大きい部分）の近傍に設けられることがより好ましい。通風路は、発熱体の下部、発熱体の上部又は発熱体の側部のいずれか１つ以上の側に設けられてもよい。

　特に、通風路が発熱体の冷却を目的とする場合、筐体の内部で熱せられた空気は上部或いは側部に移動するため、発熱体の上部または側部に通風路を設けることは温度調節効率の改善に有利と考えられる。また前述した通り、発熱体の側部や上部には、より大きく発熱する端子部等が配置されている事が多く、それらを効果的に冷却する観点からも、発熱体の上部、または側部に通風路を設けることは有利といえる。

　発熱体収容ケースは、通風路以外の公知の温度調節手段をさらに備えてもよい。例えば、筐体の内部或いは外部に公知の温度調節装置を配置してもよい。その場合は、温度調節装置を配置する箇所以外の適切な位置に通風路を配置することができる。
　また、筐体自体が温度調節装置としての機能を有していてもよい。これにより、筐体内部に温度調節装置を配置する場合に比べ、簡易な構成で発熱体の温度を調節することができる。また、筐体と温度調節手段を一体化することで部品点数の削減、組み立て時間削減による製造コストダウンなども期待できる。
　温度調節手段としては、例えば、液体を流通させる流路、ヒートシンクなどが挙げられる。

　以下、発熱体収容ケースの構成例について、図面を用いて説明する。
　図４に示す発熱体収容ケース１００は、発熱体１１を収容するための筐体１２を有し、筐体１２は本体部１２ａと蓋部１２ｂとからなる。筐体１２（本体部１２ａ）の外側（発熱体１１と逆側）には、発熱体１１の側部に対向する部分（以下、筐体１２の側部ともいう）に、空気を流通させる通風路１５が設けられている。図中の矢印は重力方向を示す。

　図４に示す発熱体収容ケース１００は、筐体１２の側部の代わりに、側部以外の部分に通風路を有していてもよい。また、筐体１２の側部に加えてさらに、側部以外の部分にも通風路を有していてもよい。例えば、発熱体１１の上部に対向する部分１４（以下、筐体１２の上部１４ともいう）に通風路を有していても、発熱体１１の下部に対向する部分１３（以下、筐体１２の下部１３ともいう）に通風路を有していてもよい。

　図４に示す発熱体収容ケース１００の筐体１２は、液体を流通させるための流路（図示せず）を有していてもよい。流路の位置は特に制限されず、例えば、筐体１２の上部、下部又は側部の何れか一か所以上であってもよい。
　筐体１２が流路を有する場合、通風路が存在しない位置に流路が配置されることが好ましい。

　発熱体と通風路（又は流路）との間には、空間があっても空間がなくてもよい。
　温度調節効率の観点からは、発熱体の熱と通風路内の冷えた空気との熱交換を効率的に行うために、発熱体と通風路（又は流路）との間には空間がなく密着していることが好ましい。空間を有する場合は、その空間を熱伝導率が高い別の物質（例えば、ＴＩＭ、熱伝導性接着剤等）で充填することが好ましい。

　発熱体収容ケースの通風路以外の詳細及び好ましい態様としては、上述した第１実施形態の発熱体収容ケースの詳細及び好ましい態様を参照できる。

＜構造体＞
　本開示の構造体は、上述した発熱体収容ケースと、発熱体収容ケースに収容される発熱体と、を備える。
　構造体に含まれる発熱体収容ケース及び発熱体の詳細及び好ましい態様は、上述した発熱体収容ケース及び発熱体の詳細及び好ましい態様と同様である。

　以下、本開示を実施例により説明する。ただし本開示はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
　図８に示す構成の評価装置を用いて、急速充電時のバッテリーモジュールの温度変化の状態を調べた。
　図８に示す評価装置３００は、筐体の底部にあたるアルミニウム部材３０１ａ、筐体の蓋部にあたるアルミニウム部材３０１ｂ、及び筐体の側部にあたるアルミニウム部材３０１ｃから形成される筐体を備えている。
　筐体の底部及び蓋部の外側には、流路形状の溝を有する樹脂製パネル３０２がそれぞれ配置されている。
　筐体の底部及び蓋部の内側には、シート状のＴＩＭ（図示せず）がそれぞれ配置されている。

　筐体の内部には、リチウムイオン電池セル３０３（１２枚）と、リチウムイオン電池セルを２枚ごとに仕切るアルミニウムプレート３０４（５枚）と、これらを収容するモジュールケース３０５とからなるバッテリーモジュール３０６が収容されている。バッテリーモジュール３０６の上面及び下面は、筐体の蓋部及び底部に配置されたＴＩＭにそれぞれ接している。
　バッテリーモジュール３０６の内部には、３６個の温度センサー（図示せず）が配置されている。

　この評価装置を２５℃雰囲気中に設置し、バッテリーモジュールが２５℃になったのを確認したのち、リチウムイオン電池の急速充電を２８ｍｉｎかけて行いながら、筐体の底部に樹脂製パネルで形成した流路のみに、冷却水（２０℃）を０．７Ｌ／ｍｉｎの流量で流した。この際、温度センサーを用いてバッテリーモジュール全体の温度をモニターした。急速充電している間で、３６個の温度センサーのうち最も高温に達した温度センサーが最高温度を示した瞬間を、最大発熱時刻（その時の温度を最大発熱温度と呼ぶ）と定義した。
　最大発熱時刻における、最大発熱温度、全温度センサーの平均温度、全温度センサー温度の標準偏差σを表１にまとめた。

＜実施例２＞
　筐体の蓋部に樹脂製パネルで形成した流路のみに冷却水を０．７Ｌ／ｍｉｎの流量で流したこと以外は実施例１と同様にして、評価を行った。

＜実施例３＞
　筐体の底部及び蓋部に樹脂製パネルで形成した流路の両方に、冷却水をそれぞれ０．３５Ｌ／ｍｉｎの流量で流したこと以外は実施例１と同様にして、評価を行った。

＜比較例１＞
　筐体の底部及び蓋部に樹脂製パネルで形成した流路のいずれにも冷却水を流さなかったこと以外は実施例１と同様にして、評価を行った。

　表１に示すように、筐体の外側に形成した流路に冷却水を流した実施例１～３は、流路に冷却水を流さなかった比較例１に比べてモジュール内の最大発熱温度、平均温度がいずれも低く、冷却性能が改善されている。
　筐体の蓋部（すなわち、発熱体の上部）にのみ流路を形成した実施例２は、筐体の底部（すなわち、発熱体の下部）にのみ流路を形成した実施例１に比べてモジュール内の最大発熱温度、平均温度がいずれも低く、冷却性能により優れている。また標準偏差σが小さく、モジュール内の温度の偏りが抑制されている。
　筐体の底部と蓋部の両方に流路を形成した実施例３は、底部又は蓋部にのみ流路を形成した実施例１及び実施例２に比べてモジュール内の最大発熱温度、平均温度がいずれも低く、冷却性能により優れている。また標準偏差σが小さく、モジュール内の温度の偏りが抑制されている。

　日本国特許出願第２０１９－１８４１４４号、第２０１９－１８４１４５号及び第２０２０－０９８９４４号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。

Claims

　発熱体を収容するための筐体を備え、前記筐体は液体を流通させる流路を有し、前記流路の一部は樹脂で形成される、発熱体収容ケース。
　前記筐体は金属を含む金属部を有する、請求項１に記載の発熱体収容ケース。
　前記金属部は粗化処理により形成される凹凸構造を表面の少なくとも一部に有する、請求項２に記載の発熱体収容ケース。
　前記筐体は樹脂を含む樹脂部をさらに有し、前記金属部は前記樹脂部と接合される部分に凹凸構造を有する、請求項２又は請求項３に記載の発熱体収容ケース。
　前記金属部の少なくとも一部は、前記発熱体と接する場所に設けられる、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路の液体が流通する空間を囲む部分の一部が樹脂で形成される、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路の液体が流通する空間を囲む部分の一部が金属で形成される、請求項６に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路は前記発熱体の下部、上部、又は側部のいずれか１つ以上に設けられる、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路は前記発熱体の上部に少なくとも設けられる、請求項８に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路は前記発熱体の下部に設けられる流路１と、前記発熱体の上部に設けられる流路２と、を含み、
　流路１及び流路２のいずれか一方は前記発熱体の端子部の温度を調節し、別の一方は前記発熱体の本体部の温度を調節する、請求項８に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路は前記発熱体の下部に設けられる流路１と、前記発熱体の上部に設けられる流路２と、を含み、
　流路１及び流路２のいずれか一方は前記発熱体を冷却し、別の一方は前記発熱体を加温する、請求項８に記載の発熱体収容ケース。
　前記流路の少なくとも１つは前記発熱体の高発熱部の近傍に設けられる、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
　発熱体を収容するための筐体と、空気を流通させる通風路とを有する、発熱体収容ケース。
　前記通風路は前記発熱体が収容される空間と隔離されている、請求項１３に記載の発熱体収容ケース。
　移動する物体に搭載される、請求項１３又は請求項１４に記載の発熱体収容ケース。
　前記通風路は前記移動する物体が移動する方向に沿って前記空気を流通させる、請求項１５に記載の発熱体収容ケース。
　送風手段を用いて前記通風路内に空気を流通させる、請求項１３又は請求項１４に記載の発熱体収容ケース。
　前記通風路の少なくとも一部が金属で形成される、請求項１３～請求項１７のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
　前記通風路の前記筐体と接する部分が少なくとも金属で形成される、請求項１８に記載の発熱体収容ケース。
　前記筐体は前記筐体の内部と外部とを連通する通気口を有する、請求項１～請求項１９のいずれか１項に記載の発熱体収容ケース。
　請求項１～請求項２０のいずれか１項に記載の発熱体収容ケースと、前記発熱体収容ケースに収容される発熱体と、を備える構造体。
　前記発熱体は、二次電池モジュール、電子装置及び電力変換装置からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項２１に記載の構造体。