(57)【要約】  熱輸送手段としてヒートパイプを備えた熱輸送装置において、作動液の融点以下という低温の状況下においても、作動液の凝縮による熱輸送効率の低下を極力抑えることが可能な熱輸送装置を提供する。  温度調節すべき対象に熱的に接続される熱輸送装置において、複数のヒートパイプ３を、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されており、前記複数のヒートパイプ３のうちの少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点以下の環境下で使用されることを特徴とする熱輸送装置。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度調節すべき対象に熱的に接続される熱輸送装置において、
複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されており、
前記複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点以下の環境下で使用されることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
熱輸送経路の一端が温度調節機構と熱的に接続されており、前記一端の熱輸送能力が、他端の熱輸送能力よりも大きくなるように、ヒートパイプの種類及び／又は本数が選択されている、請求項１に記載の熱輸送装置。
【請求項３】
さらに、前記複数のヒートパイプの少なくとも１つと熱的に接続されたヒータを備えている、請求項１又は２に記載の熱輸送装置。
【請求項４】
前記熱輸送経路の一部若しくは全体が、前記複数のヒートパイプ及び前記温度調節すべき対象に熱的に接続可能な収容部材に収容されている、請求項１〜３いずれかに記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記複数のヒートパイプのうち、少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点が他のヒートパイプの融点と異なることを特徴とする、請求項１〜４何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項６】
端部側面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている、請求項１〜５何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項７】
先端端面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている、請求項１〜５何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項８】
温度調節すべき対象が複数である、請求項１〜７何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項９】
温度調節すべき対象が複数のバッテリセルである、請求項８記載の熱輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱輸送装置に関し、特に、熱輸送手段としてのヒートパイプを用いた熱輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、様々な電子部品の冷却や加熱の際の熱輸送手段として使用されている。例えば、特許文献１には、発熱素子と、放熱フィンとの間に、熱輸送手段としてのヒートパイプを設けることを開示している。【０００３】
また、複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することも知られている。例えば、特許文献２には、熱輸送性能が極端に低下する限界長さを超えることのない複数の平板状ヒートパイプを接合熱抵抗の少ない手段で相互に接続して、その合計全長により所望の長さが得られる接続構造体にすることが開示されている。【０００４】
また、特許文献３には、一端に縮小部が形成され、かつ該縮小部の先端に連続状に作動流体注入用のノズル部が形成された複数本のヒートパイプ単位が、その対応端部同士を、前記平坦部において密接状態に接合されたことにより交互に連続接続されてなる接続型ヒートパイプが開示されている。【０００５】
しかしながら、これらの文献には、ヒートパイプを作動液の融点以下の温度の環境下で使用することに関する記載は無い。【０００６】
作動液の凍結による熱輸送効率の低下を考慮した技術としては、特許文献４及び５に開示がある。これらの文献に記載された発明では、一部のヒートパイプに接続するフィンの枚数を、他のヒートパイプよりも少なくする等の手段により、一部のヒートパイプの凝縮能力を低下させることで、低温下でも当該一部のヒートパイプが確実に作動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３１０７３９号公報
【特許文献２】特許第４０６９３０２号公報
【特許文献３】実開昭６１−８４３８２号公報
【特許文献４】特開２００１−２６７７７３号公報
【特許文献５】特開平０７−１９０６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、熱輸送手段としてヒートパイプを備えた熱輸送装置において、作動液の融点以下という低温の状況下においても、作動液の凍結による熱輸送効率の低下を極力抑えることが可能な熱輸送装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の構成を採用した。【００１０】
すなわち、本発明の第１の態様は、温度調節すべき対象に熱的に接続される熱輸送装置において、複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されていることを特徴とする熱輸送装置である。そして、この熱輸送装置は、好ましくは、前記複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点以下の環境下で使用される。【００１１】
本発明の第２の態様は、熱輸送経路の一端が温度調節機構と熱的に接続されており、前記一端の熱輸送能力が、他端の熱輸送能力よりも大きくなるように、ヒートパイプの種類及び／又は本数が選択されている前記熱輸送装置である。【００１２】
本発明の第３の態様は、さらに、前記複数のヒートパイプの少なくとも１つと熱的に接続されたヒータを備えている、前記熱輸送装置に関する。【００１３】
本発明の第４の態様は、前記熱輸送経路の一部若しくは全体が、前記複数のヒートパイプ及び前記温度調節すべき対象に熱的に接続可能な収容部材に収容されている前記熱輸送装置である。【００１４】
本発明の第５の態様は、前記複数のヒートパイプのうち、少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点が他のヒートパイプの融点と異なることを特徴とする前記熱輸送装置である。【００１５】
本発明の第６の態様は、端部側面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている前記熱輸送装置である。【００１６】
本発明の第７の態様は、先端端面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている前記熱輸送装置である。【００１７】
本発明の第８の態様は、温度調節すべき対象が複数である前記熱輸送装置である。【００１８】
本発明の第９の態様は、温度調節すべき対象が複数のバッテリセルである前記熱輸送装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されているので、作動液の融点以下という低温の状況下においても、作動液の凍結による熱輸送効率の低下を極力抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の熱輸送装置を、温度調節すべき対象としてのバッテリセル群と熱接続した状態の斜視図を示す。
【図２】図２は、図１の熱輸送装置の分解斜視図を示す。
【図３】図３は、図１の熱輸送装置におけるヒートパイプの配置を示す上面図である。
【図４】図４は、図１の熱輸送装置におけるヒートパイプの接続部を示す斜視図である。
【図５】図５は、ヒートパイプの接続部の別の形態を示す斜視図である。
【図６】図６は、ヒートパイプの接続部の別の形態を示す斜視図である。
【図７】図７は、熱輸送装置におけるヒートパイプの配置の別の形態を示す上面図である。
【図８】図８は、熱輸送装置におけるヒートパイプの配置の別の形態を示す上面図である。
【図９】図９は、本発明の熱輸送装置を、温度調節すべき対象としてのバッテリセル群（バッテリ要素）と熱接続した状態の斜視図を示す。
【図１０】図１０は、図９の熱輸送装置の分解斜視図を示す。
【図１１】図１１は、図９の熱輸送装置の断面図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の熱輸送装置を、温度調節すべき対象としてのバッテリセル群（バッテリ要素）と熱接続した状態の斜視図を示す。
【図１３】図１３は、図１３の熱輸送装置の分解斜視図を示す。
【図１４】図１４は、本発明の熱輸送装置を備えたバッテリ温度調節装置の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４の装置の上面図である。
【図１６】図１６は、冷却ユニット３０の分解斜視図を示す。
【図１７】図１７は、冷却ユニット３０の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。
【００２２】
[実施形態１]
図１は、本発明の熱輸送装置を、温度調節すべき対象としての、複数のバッテリセル２１からなるバッテリセル群２０と熱接続した状態の斜視図を示す。図２は、図１の熱輸送装置の分解斜視図を示す。図３は、図１の熱輸送装置におけるヒートパイプの配置態様を示す上面図である。また、図４は、図１の熱輸送装置におけるヒートパイプの接続部を示す斜視図である。
【００２３】
熱輸送装置１０は、それぞれ、並列配置された複数の断面略長方形状のヒートパイプ３からなる群１ａ〜１ｇを備えている。群１ａ〜１ｇは、それぞれ複数（本例では７本）のヒートパイプ３を並列配置してなる。群１ａの端部及び群１ｂの端部は熱的に接続されている。
【００２４】
同様に、群１ｂ及び群１ｃ、群１ｃ及び群１ｄ、群１ｄ及び群１ｅ、群１ｅ及び群１ｆ、並びに、群１ｆ及び群１ｇが、それぞれ熱的に接続されている。
【００２５】
この様にして、熱輸送方向Ａに沿って、ヒートパイプ３の端部を順次熱接続していくことにより、熱輸送経路が延長されている。なお、本例において、群１ａ〜群１ｇを構成するヒートパイプ３は、それぞれ同一形状・同一作動液のものであるが、異なる形状・作動液のものを用いてもよいことは言うまでも無い。
【００２６】
続いて、ヒートパイプ３の熱輸送方向の接続方法について説明する。図４（ａ）および（ｂ）に示す様に、本例では、ヒートパイプ３ａの端部側面とヒートパイプ３ｂの端部側面、ヒートパイプ３ｂの端部側面とヒートパイプ３ｃの端部側面、ヒートパイプ３ｃの端部側面とヒートパイプ３ｄの端部側面、ヒートパイプ３ｄの端部側面とヒートパイプ３ｅの端部側面、ヒートパイプ３ｅの端部側面とヒートパイプ３ｆ並びにヒートパイプ３ｆの端部側面とヒートパイプ３ｇの端部側面が、それぞれ熱接続されている。これにより、ヒートパイプ３ａ〜３ｇの計７本が熱輸送方向Ａに沿って熱接続されている。ヒートパイプ３の接続方法としては、図４（ａ）および（ｂ）に示すような、幅狭面の端部同士の接続に限られず、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、幅広面の端部同士を接続しても良い。また、図６に示すように、接続部の一部に、熱抵抗部材５を設けることにより、熱輸送経路の一部の熱輸送速度を調節しても良い。熱抵抗部材としては、サーマルシート、半田、金属板など、その厚さや比熱などの物性、形状などで熱抵抗値や熱伝導速度が調整できるものがあげられる。
【００２７】
上記のヒートパイプ３は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属製または上記金属からなる合金製である密閉されたコンテナの内部に、作動液が減圧状態で封入されてなる。コンテナの形状には、本実施形態の断面略長方形状の他、断面扁平状型、丸形、板状型等がある。ヒートパイプには、コンテナ内面に、金属ワイヤのメッシュやコイル、多孔性金属などによりウィックを形成したものや、コンテナ内面にグルーブ加工（溝加工）をしたものがある。また、ヒートパイプ３の内部には、作動液の流路となる空間が設けられている。この空間に収容された作動液が蒸発（受熱部）・凝縮（放熱部）の相変化と内部移動をすることによって、熱輸送が行われる。作動液としては、特に制限されるものではないが、水、ＨＣＦＣ−２２などのハイドロクロロフルオロカーボン、ＨＦＣＲ１３４ａ、ＨＦＣＲ４０７Ｃ、ＨＦＣＲ４１０Ａ、ＨＦＣ３２などのハイドロフルオロカーボン、ＨＦＯ１２３４ｙｆなどのハイドロフルオロオレフィン、炭酸ガス、アンモニア、およびプロパンなどがあげられる。これらの中でも、性能及び地球環境への影響を考慮すると、水や炭酸ガス、ハイドロフルオロオレフィンなどが好ましい。
【００２８】
群１ａ〜群１ｇを構成する計４９本のヒートパイプ３は、収容部材２に収容されている。収容部材２は、収容容器２ａと、平板上の蓋体２ｂとから構成されており、バッテリセル群２０及びヒートパイプ３と熱接続されている。収容部材２の材質としては、特に制限は無いが、良好な熱伝導性を考慮すると、少なくとも温度を調節すべき対象や温度調節機構との接続部には、銅、アルミニウム等の金属を使用することが好ましい。また、本例では、バッテリセル群２０及び収容部材２との間に、熱伝導性の良好なシート３０が介挿されている。この様なシート３０の材質としては、特に制限はないが、シリコーンやアクリルゴムを主成分としたいわゆるサーマルシート、熱伝導グリース、パテなどがあげられる。また、蓋体２ｂの端部には、温度調節機構４０（本例では、ヒータ）が熱的に接続されている。
【００２９】
次に、上記の熱輸送装置１０の動作について、水を作動液とした場合について説明する。リチウムイオン二次電池等のバッテリ２１は、適切な使用温度範囲があり、低温（０℃以下など）条件下において出力が低下することが知られている。したがって、この様な条件下で適切な作動を行うには、バッテリを予め加温して、適切な使用温度まで昇温させる必要がある。上記熱輸送装置１０は、ヒートパイプ３による熱輸送経路が構築されているので、ヒータ４０からの熱を効率的にバッテリセル２１に輸送することができる。
【００３０】
また、長い熱輸送経路（例えば、５０ｃｍ超、特に６０ｃｍ以上の熱輸送経路（上限としては２ｍ以下が好ましい））を、一本の長尺のヒートパイプで構成すると、該ヒートパイプの作動液の凍結による熱輸送効率の低下の問題が生じ得る。すなわち、ヒータ４０（発熱部）の近傍では、ヒータ４０の熱で溶けた作動液が蒸気となりヒートパイプ内を低温部に向けて移動するが、当該蒸気が低温部で冷やされて凍結してしまい、発熱部に環流せずに発熱部近傍の作動液が枯渇するという問題が生じ得る。
【００３１】
本発明では、熱輸送方向Ａに沿って複数（本例では計７本）のヒートパイプ３を熱接続しているので、１本の長尺のヒートパイプを使用して熱輸送する場合と比較して、ヒートパイプの凍結による熱輸送効率の低下を防止することができる。すなわち、短尺のヒートパイプの場合は、たとえ作動液が凍結するような状況においてもコンテナやウィック部分で熱伝導がなされるため、加熱により作動液の凍結を防ぐことが可能である。また、短尺のヒートパイプが複数熱接続されていることにより、熱源から遠いヒートパイプも作動させることが可能となり、長距離の熱輸送が可能になる。この効果は、未凍結のヒートパイプだけでなく、すでに凍結してしまっている熱輸送経路に対しても有効であり、短尺のヒートパイプがコンテナやウィック部分の熱伝導で解凍され、機能を回復することで熱輸送方向にある次のヒートパイプに良好に熱を伝えることが可能となり、順次ヒートパイプの機能が回復して行くことで、最終的には経路全体で良好な熱輸送が回復される。なお、この様な凍結の問題を考慮すると、ヒートパイプ３の長さは、好ましくは５０ｃｍ以下、特に好ましくは４０ｃｍ以下、更に好ましくは３０ｃｍ以下の長さが好ましい。
【００３２】
また、温度調節機構として、ヒータ４０に加えて冷却機構を熱輸送装置に接続すれば、バッテリ過熱時には、ヒートパイプ３によりバッテリの熱を冷却機構に効率的に輸送することができる。この様な冷却機構は、ヒータ４０と一体となっていても良いし、ヒータ４０とは別に接続しても良い。
【００３３】
上記の例では、７本のヒートパイプからなる群（１ａ〜１ｇ）を配置しているが、この様な配置に限られず、種々の配置が可能である。また、複数のヒートパイプ３は、必ずしも同一でなくても良く、形状（長さ、太さ）や作動液の異なるものを併用しても良い。
【００３４】
例えば、図７に示す例においては、熱輸送経路の一端を構成するヒートパイプ３ａの本数が最大であり、熱輸送経路の他端を構成するヒートパイプ３ｄの密度が最少となる様にヒートパイプ３が配置されている。熱輸送経路の中間部（前記一端及び他端の間）においては、ヒートパイプの接合部を除いて、熱輸送経路の一端から他端に行くにつれてヒートパイプの本数は増加していない（熱輸送能力が増大しない）。この様な例では、ヒートパイプ密度が高い側（３ａ側）を冷却機構などの温度調節機構に熱接続することが好ましい。これにより、冷却機構側に近づくにつれて増大する熱輸送量にも十分に対応することができる。
【００３５】
また、図８に示す例においては、熱輸送経路の一端を構成するヒートパイプ３ｅの長さが最長であり、熱輸送経路の他端を構成するヒートパイプ３ａの長さが最短となっている。この様な例では、短いヒートパイプ側（他端、３ａ側）を冷却機構などの温度調節機構に接続することが好ましい。ヒートパイプは、長さが短いほど熱輸送能力が高くなることから、この例でも、冷却機構側に近づくにつれて増大する熱輸送量にも十分に対応することができる。
【００３６】
さらに、上記の例では、温度調節機構４０としてヒータを使用する例を説明したが、ヒータを必ずしも熱輸送機構に接続する必要はなく、例えば、熱輸送装置１０に接続されたバッテリセルのうちの一部のバッテリセルを駆動させ、その発熱により、熱輸送装置に接続された他のバッテリセルを加温する構成としても良い。
【００３７】
この様な例では、温度調節機構４０を必ずしも接続する必要はないが、冷却機構としての温度調節機構４０を熱輸送装置１０に接続しても良い。また、冷却機構に近いヒートパイプ３の接続部（例えば、図２のヒートパイプ３ａと３ｂの接続部）において、上述した熱抵抗部材を設けることにより、バッテリセル２１の加温時において熱が冷却機構まで輸送されることにより生じる熱損失を抑制することができる。
【００３８】
なお、上述したヒータとしては、特に制限はないが、電熱ヒータ、ペルチェ素子などがあげられ、冷却機構としては、フィン、水冷機構、ヒートポンプなどがあげられる。また、上記例では、ヒートパイプ３の作動液が同一の場合を想定して説明したが、異なる作動液のヒートパイプを組み合わせて使用しても良い。さらに、ヒートパイプは、端部側面同士を接続することに代えて、先端面同士を接続してもよい。温度調節すべき対象としては、バッテリセルに限られるものではなく、本発明の熱輸送装置は、冷却及び／又は加温を要するあらゆる機械、器具、デバイス等に適用できることは言うまでもない。特に、使用温度が０℃以下となることを想定した、寒冷地仕様の機械、器具、デバイス等、例えば自動車用バッテリなどの温度調節に好適である。
【００３９】
[実施形態２]
次に、本発明の別の実施形態を説明する。図９は、本発明の熱輸送装置を、温度調節すべき対象としての、複数のバッテリセル２１からなるバッテリセル要素２０Ａと熱接続した状態の斜視図を示す。図１０は、図９の熱輸送装置の分解斜視図を示す。図１１は、図９の熱輸送装置の断面図を示す。
【００４０】
本実施形態では、熱輸送装置は、複数のバッテリを並べてなるバッテリ要素２０Ａの間に介挿されている。なお、バッテリ要素２０Ａは一のバッテリセルからなっていても良い。
【００４１】
熱輸送装置１０’は、それぞれ、並列配置された複数の断面略長方形状のヒートパイプ３からなる群１１ａ〜１１ｃ及び端部に配置されたヒートパイプ３（１１ｄ）を備えている。
【００４２】
実施形態１と同様、熱輸送方向Ａに沿って、ヒートパイプ３の端部を順次熱接続していくことにより、熱輸送経路が延長されている。なお、本例において、群１１ａ〜群１１ｄを構成するヒートパイプ３は、それぞれ同一形状・同一作動液のものであるが、異なる形状・作動液のものを用いても良いことは言うまでも無い。
【００４３】
ヒートパイプ３同士の接続方法については、図４と同様の形態であるが、実施形態１と同様に、図５や図６に示すような態様の接続方法でも良い。ヒートパイプ３についても、実施形態１で説明した種々の構造等のものを使用することができる。
【００４４】
群１１ａ〜群１１ｄを構成する計７本のヒートパイプ３は、収容部材２に収容されている。収容部材２は、２枚の平板上のプレート２ｃから構成されており、バッテリセル２１及びヒートパイプ３と熱接続されている。収容部材２の材質としては、特に制限は無いが、良好な熱伝導性を考慮すると、少なくとも温度を調節すべき対象や温度調節機構との接続部には、銅、アルミニウム等の金属を使用することが好ましい。
【００４５】
また、プレート２ｃの端部には、温度調節機構４０が熱的に接続されている。温度調節機構４０は、本例においては、ヒータ（特にＰＴＣヒータ）１２である。本例の様な場合、シート状のＰＴＣヒータを使用すれば、温度調節機構４０をプレート２ｃ間に収容することができ、温度制御装置も不要となるので、装置全体を小型化することができる。
【００４６】
次に、上記の熱輸送装置１０’の動作について、水を作動液とした場合について説明する。リチウムイオン二次電池等のバッテリには、適切な使用温度範囲があり、低温（０℃以下など）条件下において出力が低下することが知られている。したがって、この様な条件下で適切な作動を行うには、バッテリを予め加温して、適切な使用温度まで昇温させる必要がある。上記熱輸送装置１０’は、ヒートパイプ３による熱輸送経路が構築されているので、ヒータ４０からの熱を効率的にバッテリセル２１に輸送することができる。なお、本例では、ヒータ４０を備える様に構成したが、実施形態１と同様、例えば、熱輸送装置１０に接続されたバッテリセルのうちの一部のバッテリセルを駆動させ、その発熱により、熱輸送装置に接続された他のバッテリセルを加温する構成としても良い。
【００４７】
また、長い熱輸送経路（例えば、５０ｃｍ超、特に６０ｃｍ以上の熱輸送経路（上限としては２ｍ以下が好ましい））を、一本の長尺のヒートパイプで構成すると、該ヒートパイプの作動液の凍結による熱輸送効率の低下の問題が生じ得る。すなわち、ヒータ１２（発熱部）の近傍では、ヒータ１２の熱で溶けた作動液が蒸気となりヒートパイプ内を低温部に向けて移動するが、当該蒸気が低温部で冷やされて凍結してしまい、発熱部に環流せずに発熱部近傍の作動液が枯渇するという問題が生じ得る。
【００４８】
本発明では、熱輸送方向Ａに沿って複数（本例では計４本）のヒートパイプ３を熱接続しているので、１本の長尺のヒートパイプを使用して熱輸送する場合と比較して、ヒートパイプの凍結による熱輸送効率の低下を防止することができる。すなわち、短尺のヒートパイプの場合は、たとえ作動液が凍結するような状況においてもコンテナやウィック部分で熱伝導がなされるため、加熱により作動液の凍結を防ぐことが可能である。また、短尺のヒートパイプが複数熱接続されていることにより、熱源から遠いヒートパイプも作動させることが可能となり、長距離の熱輸送が可能になる。この効果は、未凍結のヒートパイプだけでなく、すでに凍結してしまっている熱輸送経路に対しても有効であり、短尺のヒートパイプがコンテナやウィック部分の熱伝導で解凍され、機能を回復することで熱輸送方向にある次のヒートパイプに良好に熱を伝えることが可能となり、順次ヒートパイプの機能が回復して行くことで、最終的には経路全体で良好な熱輸送が回復される。なお、この様な凍結の問題を考慮すると、ヒートパイプ３の長さは、好ましくは５０ｃｍ以下、特に好ましくは４０ｃｍ以下、更に好ましくは３０ｃｍ以下の長さが好ましい。
【００４９】
また、温度調節機構として、ヒータ４０に加えて冷却機構（本例では水冷機構の一部としての水冷ジャケット１４ａ、１４ｂ）を熱輸送装置に接続すれば、バッテリ過熱時には、ヒートパイプ３によりバッテリの熱を冷却機構に効率的に輸送することができる。また、本例においては、熱輸送経路の一端を構成するヒートパイプ群１１ａのヒートパイプ３の本数が最大（熱輸送経路の一端の熱輸送能力が最大）であり、熱輸送経路の他端を構成するヒートパイプ群１１ｄのヒートパイプ３の密度が最少（熱輸送経路の他端の熱輸送能力が最小）となる様にヒートパイプ３が配置されている。熱輸送経路の中間部（前記一端及び他端の間）においては、ヒートパイプの接合部を除いて、熱輸送経路の一端から他端に行くにつれてヒートパイプの本数は増加していない（熱輸送能力が増大しない）。これにより、冷却機構側に近づくにつれて増大する熱輸送量にも十分に対応することができる。また、冷却機構に近いヒートパイプ３の接続部（例えば、図１０のヒートパイプ群１１ａを構成するヒートパイプ３と群１１ｂを構成するヒートパイプ３の接続部）において、上述した熱抵抗部材を設けることにより、バッテリセル２１の加温時において熱が冷却機構まで輸送されることにより生じる熱損失を抑制することができる。
【００５０】
上記の例では、それぞれ、２本又は１本のヒートパイプからなる群（１１ａ〜１１ｄ）を配置しているが、この様な配置に限られず、種々の配置が可能である。また、複数のヒートパイプ３は、必ずしも同一でなくても良く、形状（長さ、太さ）や作動液の異なるものを併用しても良い。また、本例においても、図８に示したようにヒートパイプとして長さの異なる物を使用して、熱輸送経路の一端を構成するヒートパイプ３（１１ａ）の長さを最短とし、熱輸送経路の他端を構成するヒートパイプ３（１１ｄ）の長さが最長とすることにより、冷却機構側の熱輸送能力を最大にしても良い。
【００５１】
なお、上述したヒータとしては、特に制限はないが、電熱ヒータ、ペルチェ素子などがあげられ、冷却機構としては、フィン、水冷機構、ヒートポンプなどがあげられる。また、上記例では、ヒートパイプ３の作動液が同一の場合を想定して説明したが、異なる作動液のヒートパイプを組み合わせて使用しても良い。さらに、ヒートパイプは、端部側面同士を接続することに代えて、先端面同士を接続してもよい。温度調節すべき対象としては、バッテリセルに限られるものではなく、本発明の熱輸送装置は、冷却及び／又は加温を要するあらゆる機械、器具、デバイス等に適用できることは言うまでもない。特に、使用温度が０℃以下となることを想定した、寒冷地仕様の機械、器具、デバイス等、例えば自動車用バッテリなどの温度調節に好適である。
【００５２】
［実施形態３］
次に、上記のような角柱状のバッテリセルに代えて、他の形状のバッテリセルを用いる例を図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本発明の熱輸送装置５０を、円柱状のバッテリセル２０の間に介挿した状態の斜視図である。また、図１３は、熱輸送装置５０の分解斜視図である。なお、図１２及び図１３において、熱輸送装置１０と重複する部材については、共通する符号を付した。
【００５３】
熱輸送装置５０の固定手段５３には、ヒートパイプ収容孔５７及びヒータ収容孔５８が設けられており、これらにそれぞれ、ヒートパイプ１１及びヒータ１２が収容される。固定手段５３の両側面には、バッテリセル２０の外周形状に合わせて形成された凹部５５と、係止対５６ａ及び５６ｂが形成されている。バッテリセル２１は、係止対５６ａ及び５６ｂによって、凹部５５に嵌合した状態で保持される。
【００５４】
固定手段５３の端部には、実施形態２の熱輸送装置１０’と同様に、ジャケット１４ａ、１４ｂが接続されている。
【００５５】
［実施形態４］
次に、本発明に係る熱輸送装置を備えたバッテリ温度調節装置の別の態様について説明する。バッテリ温度調節装置１００は、上記実施形態２で説明した熱輸送装置１０’を備えることを特徴とする。図１４は、バッテリ温度調節装置１００の斜視図であり、図１５は、その上面図である。
【００５６】
バッテリ温度調節装置１００は、本発明の熱輸送装置１０’と、バッテリ冷却ユニット３０とを備える。なお、熱輸送装置１０’は、水冷ジャケット１４を備え、ヒートパイプ１１が冷却手段（水冷手段）と熱的に接続される。バッテリ冷却ユニット３０の構成は、ヒータを備えないこと、ヒートパイプとして長尺の２本のヒートパイプ３１を備えること以外は熱輸送装置１０’の構成と同様となっている（図１６及び図１７参照）。
【００５７】
バッテリ温度調節装置１００において、熱輸送装置１０’と、バッテリ冷却ユニット３０は、バッテリ要素２０Ａのすき間に交互に配置されている。すなわち、バッテリ冷却ユニット３０のヒートパイプ３１が、バッテリセル２０の熱輸送装置１０’との熱的な接続面とは反対側の面に、熱的に接続されている。
【００５８】
本発明者等の解析により、冷却についてはバッテリセルの両面から行うことが有効であり、加温についてはバッテリセルの片面からでも十分であることが判明しているので、バッテリ温度調節装置１００を用いることにより、バッテリの加温及び冷却を効率的に行うことを可能にすると共に、装置の軽量化が達成される。
【００５９】
なお、上記バッテリ温度調節装置１００では、熱輸送装置１０’とバッテリ冷却ユニット３０が水冷ジャケットを備えているが、水冷ジャケットに替えて、フィンを接続することにより、ヒートパイプ１１及びヒートパイプ３１を冷却手段（外部雰囲気又は空調装置等）に接続する構成としても良い。また、水冷ジャケット又はフィンは、熱輸送装置１０’、３０にそれぞれ１つずつ設置することも可能であるが、複数のユニットが１つの水冷ジャケット又はフィンを共有する構成としても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ〜１ｇ  ヒートパイプ群
２          収容部材
３          ヒートパイプ
１０        熱輸送装置
２０        バッテリセル群
２１        バッテリセル
３０        シート
４０        温度調節機構
５          熱抵抗部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月17日(2014.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度調節すべき対象に熱的に接続される熱輸送装置において、  複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されており、  前記複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点以下の環境下で使用されることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
熱輸送経路の一端が温度調節機構と熱的に接続されており、前記一端の熱輸送能力が、他端の熱輸送能力よりも大きくなるように、ヒートパイプの種類及び／又は本数が選択されている、請求項１に記載の熱輸送装置。
【請求項３】
温度調節すべき対象に熱的に接続される熱輸送装置において、 複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されており、 前記複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点以下の環境下で使用され、 熱輸送経路の一端が温度調節機構と熱的に接続されており、前記一端の熱輸送能力が、他端の熱輸送能力よりも大きくなるように、ヒートパイプの種類及び／又は本数が選択され、 前記熱輸送経路の一端を構成するヒートパイプの長さが最長であり、前記熱輸送経路の他端を構成するヒートパイプの長さが最短であることを特徴とする、熱輸送装置。
【請求項４】
さらに、前記複数のヒートパイプの少なくとも１つと熱的に接続されたヒータを備えている請求項１〜３の何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記熱輸送経路の一部若しくは全体が、前記複数のヒートパイプ及び前記温度調節すべき対象に熱的に接続可能な収容部材に収容されている、請求項１〜４の何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項６】
前記複数のヒートパイプのうち、少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点が他のヒートパイプの融点と異なることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項７】
端部側面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている、請求項１〜６の何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項８】
先端端面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている、請求項１〜６の何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項９】
温度調節すべき対象が複数である、請求項１〜８の何れかに記載の熱輸送装置。
【請求項１０】
温度調節すべき対象が複数のバッテリセルである、請求項９に記載の熱輸送装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】  本発明の第３の態様は、温度調節すべき対象に熱的に接続される熱輸送装置において、 複数のヒートパイプを、熱輸送方向に沿って熱接続することにより熱輸送経路が構成されており、 前記複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点以下の環境下で使用され、 熱輸送経路の一端が温度調節機構と熱的に接続されており、前記一端の熱輸送能力が、他端の熱輸送能力よりも大きくなるように、ヒートパイプの種類及び／又は本数が選択され、 前記複数のヒートパイプのうち、前記熱輸送経路の一端を構成するヒートパイプの長さが最長であり、前記熱輸送経路の他端を構成するヒートパイプの長さが最短であることを特徴する、熱輸送装置に関する。  さらに、本発明の第４の態様は、前記複数のヒートパイプの少なくとも１つと熱的に接続されたヒータを備えている、前記熱輸送装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】  本発明の第５の態様は、前記熱輸送経路の一部若しくは全体が、前記複数のヒートパイプ及び前記温度調節すべき対象に熱的に接続可能な収容部材に収容されている前記熱輸送装置である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  本発明の第６の態様は、前記複数のヒートパイプのうち、少なくとも１つのヒートパイプの作動液の融点が他のヒートパイプの融点と異なることを特徴とする前記熱輸送装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】  本発明の第７の態様は、端部側面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている前記熱輸送装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】  本発明の第８の態様は、先端端面同士を熱接続することにより、隣り合うヒートパイプが熱接続されている前記熱輸送装置である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】  本発明の第９の態様は、温度調節すべき対象が複数である前記熱輸送装置である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】  本発明の第１０の態様は、温度調節すべき対象が複数のバッテリセルである前記熱輸送装置である。
【国際調査報告】
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