(57)【要約】  熱源Ｈを内部に備える熱源ユニット４５内に配置される二次電池ユニット３０であって、二次電池３１と、二次電池３１の外周と接するように配置されたシート状の伝熱材層３２と、伝熱材層３２を介して配置され二次電池３１を加熱する加熱装置３５と、熱源Ｈと対向するように伝熱材層３２および加熱装置３５の外周に配置され、かつ伝熱材層３２よりも熱伝導率が低く短尺なシート状の断熱材層３４と、伝熱材層３２および熱源ユニット４５の外部放熱部４０と接し、二次電池３１からの熱を熱源ユニット４５の外部に放出する放熱部３３とを有する二次電池ユニット３０。
2013065285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を内部に備える熱源ユニット内に配置される二次電池ユニットであって、
二次電池と、
前記二次電池の外周と接するように配置されたシート状の伝熱材層と、
前記伝熱材層を介して配置され前記二次電池を加熱する加熱装置と、
前記熱源と対向するように前記伝熱材層および前記加熱装置の外周に配置され、かつ前記伝熱材層よりも熱伝導率が低く短尺なシート状の断熱材層と、
前記伝熱材層および前記熱源ユニットの外部放熱部と接し、前記二次電池からの熱を前記熱源ユニットの外部に放出する放熱部とを有する二次電池ユニット。
【請求項２】
前記断熱材層は、前記放熱部と前記外部放熱部との接点を避けるようにして配置される、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項３】
前記放熱部と前記外部放熱部は、それぞれ別部材で形成されている、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項４】
前記外部放熱部は、前記熱源ユニットの外部の空気と接する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項５】
前記伝熱材層は、前記二次電池の側面を覆っている、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項６】
前記断熱材層および前記伝熱材層のうちの少なくとも一つは可撓性を有する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項７】
前記断熱材層はエアロゲルを含有する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項８】
前記伝熱材層は結晶性グラファイトである、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項９】
前記外部放熱部は水冷管である、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項１０】
前記二次電池ユニットは、車載用の二次電池ユニットであって、
前記熱源は、エンジンであり、
前記放熱部は、前記外部放熱部としての車体と接する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項１１】
前記二次電池ユニットは、家庭用の二次電池ユニットである、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部熱源から内部熱源としての二次電池への熱を遮断するための二次電池用断熱部材を備える二次電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は様々な分野で利用されている。その一方で二次電池は幾つかの問題を有している。第一に、二次電池は作動に伴い発熱する。二次電池の発熱は二次電池の性能を低下させる。また二次電池は、環境温度の上昇によって劣化が促進される。【０００３】
例えば、自動車におけるアイドリングストップ機構に二次電池を利用する場合では、二次電池は、通常、エンジンルーム内に設置される。しかしながらこのような高い温度の環境では、二次電池の劣化が促進されやすい。このため、二次電池を上記の用途で用いる場合では、エンジンから二次電池への熱を遮断し、かつ二次電池から生じる熱を外部に放出する構造を確立することが重要である。【０００４】
外部熱源からの熱を遮断する技術として、例えば、断熱部材と、この断熱部材に接着されたグラファイトシートとからなる複合断熱体が知られている。この複合断熱体は、例えば、発熱を伴う電子部品とこれを収容する金属製の筐体とを有する電子機器に用いられる。複合断熱体は、断熱部材が電子部品に対して離間して配置され、かつグラファイトシートが筐体の内面に接着されて使用される（例えば、特許文献１参照。）。【０００５】
一方で二次電池は、起動時に適度に加温することによって迅速に起動させることができる。二次電池を起動時に加熱する技術として、例えば、断熱部材と、この断熱部材に接着されたシート状の発熱体とを有する断熱ユニットが知られている。この断熱ユニットは、金属製の二次電池ケースや組電池に用いられる。断熱ユニットは、発熱体がケースや組電池に密着し、断熱部材が外部に対して発熱体を覆うように配置されている（例えば、特許文献２及び３参照。）。【０００６】
また特許文献４には、車載用蓄電池を適温に保温する装置が開示されている。しかし、特許文献４には、外部熱源から車載用蓄電池への熱を遮断することは示唆されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１１１００３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６５３９０号公報
【特許文献３】特開２０１１−１６５３９１号公報
【特許文献４】実開平４−１２４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の技術では、外部熱源から内部熱源としての二次電池への熱の遮断と、二次電池からの熱の放出との両方を実現することはできなかった。また従来の技術では、二次電池の起動を迅速にさせることは困難であった。
上記の課題を解決すべく、本発明は、外部熱源から内部熱源としての二次電池への熱の遮断と、二次電池からの熱の放出との両方を実現する断熱部材を備える二次電池ユニットを提供することを第一の目的とする。
本発明は、二次電池の起動を迅速にさせることができる断熱部材を備える二次電池ユニットを提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、熱源を内部に備える熱源ユニット内に配置される二次電池ユニットであって、
二次電池と、二次電池の外周と接するように配置されたシート状の伝熱材層と、伝熱材層を介して配置され二次電池を加熱する加熱装置と、熱源と対向するように伝熱材層および加熱装置の外周に配置され、かつ伝熱材層よりも熱伝導率が低く短尺なシート状の断熱材層と、伝熱材層および熱源ユニットの外部放熱部と接し、二次電池からの熱を熱源ユニットの外部に放出する放熱部とを有する二次電池ユニットを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外部熱源から内部熱源としての二次電池への熱の遮断と、二次電池からの熱の放出との両方を図ることができる。また本発明によれば、伝熱材層を介して二次電池を加熱する加熱装置を有することより、二次電池を迅速に起動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る二次電池用断熱部材を備える二次電池ユニットの概念図である。
【図２】実施形態の変形例に係る二次電池用断熱部材を備える二次電池ユニットの概念図である。
【図３】第一の参考例に係る断熱部材を示す図である。
【図４】二次電池３に配置された図３の断熱部材を、二次電池３の軸方向に沿って見た状態を示す図である。
【図５】二次電池３に配置された図３の断熱部材を、二次電池３の側方から見た状態を示す図である。
【図６】第二の参考例に係る断熱部材を示す図である。
【図７】図６の断熱部材をＡ−Ａ線で切断したときの断面の要部を示す図である。
【図８】二次電池３に配置された図６の断熱部材を、二次電池３の軸方向に沿って見た状態を示す図である。
【図９】第三の参考例に係る断熱部材を示す図である。
【図１０】図９の断熱部材をＡ−Ａ線で切断したときの断面の要部を示す図である。
【図１１】二次電池３に配置された状態の図９の断熱部材と二次電池３とをＡ−Ａ線で切断したときの断面の要部を示す図である。
【図１２】第四の参考例に係る二次電池３に配置された断熱部材を、二次電池３の軸方向に沿って見たときの状態を示す図である。
【図１３】二次電池３に配置された図１２の断熱部材を、外部熱源側から見た状態を示す図である。
【図１４】第五の参考例に係る二次電池３に配置された断熱部材を、二次電池３の側方から見たときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
［二次電池ユニット（二次電池用断熱部材）］
図１は、外部熱源Ｈを内部に備える熱源ユニット４５内に配置された、実施形態に係る二次電池用断熱部材を備える二次電池ユニット３０の概念図である。ここでは、外部熱源Ｈがエンジンあり、熱源ユニット４５が車である、車載用の二次電池ユニット３０を例に挙げて説明する。
二次電池ユニット３０は、内部熱源としての二次電池３１と、二次電池３１の外周と接するように配置された矩形シート状の伝熱材層３２と、伝熱材層３２を介して二次電池３１と接するように配置された二次電池３１を加熱する加熱装置３５と、熱源ユニット４５の熱源（以下「外部熱源」ともいう）Hと対向するように伝熱材層３２および加熱装置３５の外周に配置された、伝熱材層３２よりも熱伝導率が低く伝熱材層３２よりも短尺のシート状の断熱材層３４と、伝熱材層３２および熱源ユニット４５の外部放熱部（車体）４０と接するように形成された、二次電池３１の熱を熱源ユニット４５の外部に放出する放熱部３３と、を有する。
断熱材層３４は、放熱部３３と外部放熱部４０との接点を避けるようにして配置されることが好ましい。放熱効果を高めるためである。また放熱部３３と外部放熱部４０は、それぞれ別部材で形成されていることが好ましい。放熱部３３と外部放熱部４０とを同一の部材で構成した場合、熱源ユニット４５から二次電池ユニット３０を着脱することが困難となるが、実施形態のような構成とすることで、熱源ユニット４５から二次電池ユニット３０を着脱自在に構成することが可能になるからである。
二次電池３１は、互いに接合または接着された複数の円筒状の電池ケース３１ａと、電池ケース３１ａに収納された複数の円筒状の二次電池セル３１ｂとから構成されている。二次電池３１は、電池ケース３１ａの内周壁を覆う、絶縁層をさらに有しても構わない。ここでは、二次電池ユニット３０の各部材は、ケース３８の内部に収容されている。放熱部３３はケース３８の切り欠きを介して外部放熱部４０と接している。
このように、二次電池用断熱部材は、二次電池３１の外周に配置されるように形成された矩形シート状の伝熱材層３２と、伝熱材層３２を介して二次電池３１と接するように配置された、二次電池３１を加熱する加熱装置３５と、二次電池３１の熱を外部に放出可能に、伝熱材層３２および外部放熱部４０と接するように配置された放熱部３３と、外部熱源Ｈから二次電池３１への熱の伝導を防止するように、少なくとも伝熱材層３２の外部熱源Ｈ側外周に配置された伝熱材層よりも短かい矩形シート状の断熱材層３４と、を有する。
【００１３】
伝熱材層３２は、内部熱源としての二次電池３１で発生した熱を放熱部３３に伝える伝熱性を有することが好ましい。このような伝熱性の観点から、通常、伝熱材層３２の熱伝導率は、１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがさらに好ましい。
【００１４】
伝熱材層３２の厚さは、二次電池３１の表面への密着性の観点から、０．０２５〜１０ｍｍであることが好ましく、０．０２５〜５ｍｍであることがより好ましく、０．０２５〜３ｍｍであることがさらに好ましい。
【００１５】
伝熱材層３２は、二次電池３１の表面の少なくとも一部に密着して配置されることが好ましい。二次電池３１から伝熱材層３２に伝わった熱が放熱部３３を介して熱源ユニット４５の外部に放出しやすくなるからである。また伝熱材層３２は、二次電池３１の表面のうちの外部熱源Ｈに対向する表面に配置されることが好ましい。このように、断熱材層３４が配置される面に配置されることで、二次電池３１に対する冷却効果が増加するからである。ここで、「二次電池３１の表面のうちの、外部熱源Ｈに対向する表面」とは、外部熱源Ｈ側から見たときの二次電池３１の投影図で示される二次電池３１の表面を言う。なお、伝熱材層３２は、二次電池３１の表面に密着されるのであれば、１層であっても、２層以上であっても構わない。
【００１６】
伝熱材層３２は、投影図で示される二次電池３１の表面のうちの１０〜１００％の領域に密着することが、二次電池３１から十分な量の熱を放出させる観点から好ましく、表面の３０〜１００％の領域に密着することがより好ましく、表面の５０〜１００％の領域に密着することがさらに好ましい。例えば、二次電池３１の側面を覆うことが好ましい。また二次電池３１の側面の他に底面を覆うようにしても構わない。なお、伝熱材層３２を二次電池３１の底面に配置する場合、放熱部３３を二次電池３１の底面側に配置しても構わない。
【００１７】
伝熱材層３２は、二次電池３１に密着する形状に成型された断熱材層３４の表面に形成された伝熱性の層であってもよい。また伝熱材層３２は、二次電池３１の、外部熱源Ｈに対向する表面に密着する可撓性を有する膜状の部材であってもよい。中でも可撓性を有する伝熱材層３２は、より容易に製造することができ、また種々の形状の二次電池３１の表面に伝熱材層３２を密着させることができる。このため、本発明の断熱部材の用途の拡大の観点から好ましい。
【００１８】
伝熱材層３２は、断熱材層３４の所定の表面に、伝熱材層３２の材料を、蒸着、メッキ、溶射、或いは塗布することによって、直接形成してもよい。また伝熱材層３２は、断熱材層３４の所定の表面に、膜状や薄板等の所定の形態の伝熱材を接着剤で接着することによって形成してもよい。
【００１９】
伝熱材層３２は、内部熱源に応じたさらなる特性を有していてもよい。例えば伝熱材層３２は、内部熱源が二次電池３１のように導電性を有する熱源である場合には、絶縁性を有することが好ましい。より具体的には、伝熱材層３２は、導電率が２０ｍＳ／ｃｍ以下であることが、断熱部材における短絡を防止する観点から好ましく、３ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２０】
伝熱材層３２の導電率は、伝熱材層３２の表面のうち、少なくとも二次電池３１に密着する表面で調整されればよい。伝熱材層３２における導電率の調整は、伝熱材層３２の表面のうち、少なくとも二次電池３１に密着する表面に絶縁層を形成することによって行うことができる。絶縁層の形成は、公知の絶縁材料の層を公知の方法によって伝熱材層３２の表面に形成することによって行うことができる。またこのような絶縁層を有する膜状の伝熱材層３２を市販品として購入することも可能である。
【００２１】
伝熱材層３２のうち、断熱材層３４の表面に直接形成される伝熱材層３２の材料としては、例えば、アルミナ等の熱伝導性の高いセラミック粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に高濃度（例えば７０〜９質量％）で分散させてなる分散体、及び金属層が挙げられる。
【００２２】
伝熱材層３２のうち、断熱材層３４の表面に接着される伝熱材層３２の材料としては、例えば、グラファイトシート、金属箔、金属フィラー、及び、アルミナ等の熱伝導性の高いセラミック粉末を含有する樹脂成形体が挙げられる。金属箔や金属フィラーの金属材料としては、例えばニッケルや銅が挙げられる。
【００２３】
伝熱材層３２は、グラファイトシートであることが、可撓性及び二次電池３１の優れた放熱性を得る観点から好ましい。中でも結晶性グラファイトは、熱伝導性及び柔軟性に優れることから好ましい。このような結晶性グラファイトとしては、高分子グラファイト化法によって製造されたグラファイトシートが挙げられる。断熱材層３４および伝熱材層３２のうちの少なくとも一つが可撓性を有することが好ましい。
【００２４】
放熱部３３は、伝熱材層３２に伝わった二次電池３１の熱を、熱源ユニット４５の外部放熱部４０を介して外部に放出するためのものである。放熱部３３は、伝熱材層３２を介して二次電池３１と接していることが好ましく、また外部放熱部４０と接していることが好ましい。二次電池３１内で発生した熱を、熱源ユニット４５の外部に効率よく放出するためである。図１に示すように、放熱部３３が、外部放熱部４０としての車体と接していることで、矢印４１の方向に車が進行する際に、車体が風を受けることで、二次電池３１内で発生した熱を車体の外部に放熱することができる。
放熱部３３は、外部熱源Ｈからの熱を避けるように配置されていることが好ましい。放熱部３３の冷却効果が損なわれることを防止するためである。なお、放熱部３３の一部が二次電池３１に直接接していても構わない。
【００２５】
放熱部３３は、熱伝導性が高い金属材料で形成することができる。放熱部３３の熱伝導率は、１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましく、３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上がより好ましく、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上がさらに好ましい。放熱部３３は、具体的にはアルミニウム等で形成することができる。また放熱部３３は、必要に応じて、その一部を断熱シールで覆ってもよい。例えば、放熱部３３が、外部熱源Ｈからの熱に曝される領域を通る場合では、この領域における放熱部３３を断熱シールで覆うことができる。
【００２６】
放熱部３３の形状としては、図１に示すような、円柱状とすることが好ましい。伝熱材層３２との接触面積を広くとることができ、また外部放熱部４０とも接触しやすいからである。また図２に示すように、矩形の熱源ユニット４５の図面左角に、進行方向前面（図中短辺）から車体の側面（図中長辺）に至るように、略Ｌ字状の放熱部３６を外部放熱部４０に接するように配置してもよい。外部放熱部４０との接触面積が増えることで放熱効果が上がるからである。また放熱部３６を外部放熱部４０の矢印４１で示される進行方向面に配置することで車体の進行時の放熱効果が上がるからである。放熱部３３としては、水冷管を用いることが好ましい。
【００２７】
断熱材層３４は、外部熱源Ｈから二次電池３１への熱の遮蔽のために設けられる。断熱材層３４は、かかる遮蔽効果を確保するため、少なくとも伝熱材層３２の外部熱源Ｈ側外周に配置されることが好ましい。この場合、放熱部３３と外部放熱部４０との接触を確保し、熱源ユニット４５の外部への熱の放出を可能にするため、放熱部３３と外部放熱部４０との接点を避けるようにして配置することが好ましい。
また断熱材層３４は、放熱部３３と外部放熱部４０との接点を除いた、二次電池３１の全外周に配置されても構わない。外部熱源Ｈに対向しない面にまで、外部熱源Ｈからの熱が廻り込んだ場合であっても、二次電池３１に熱が伝わることを防止できるからである。
断熱材層３４は、外部熱源Ｈからの熱を遮断する断熱性を有することが好ましい。このような断熱性の観点から、通常、断熱材層３４の熱伝導率は、０．０２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、０．０１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましく、０．０１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
断熱材層３４は、伝熱材層３２が二次電池３１に密着する形状に形成された、変形しない部材であってもよい。断熱材層３４は、二次電池３１の、外部熱源Ｈに対向する表面に、伝熱材層３２を密着させる変形自在な部材であってもよい。変形自在な断熱材層３４としては、例えば、可撓性を有する断熱材層や、弾性を有する断熱材層が挙げられる。中でも、可撓性を有する断熱材層は、より薄く、より容易に製造することができ、種々の形状の二次電池３１の表面に伝熱材層３２を密着させることができる。このような断熱材層としては、例えば可撓性を有するシート状の断熱材層が好ましくは挙げられる。
【００２９】
断熱材層３４の厚さは、種々の形状の二次電池３１に伝熱材層３２を密着させる観点から、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜５ｍｍであることがより好ましく、０．１〜２ｍｍであることがさらに好ましい。
【００３０】
断熱材層３４の材料としては、例えば、無機酸化物の多孔質体、セラミックペーパー、グラスウール、エアロゲル、ウレタンフォーム等の樹脂発泡体、ポリスチレン、パーライト（真珠岩）、発泡コンクリート、断熱クレイ、松材、及び石膏ボードが挙げられる。
【００３１】
断熱材層３４は、断熱効果の向上の観点から、エアロゲルを含有することが好ましい。このような断熱材層３４は、外部熱源Ｈからの熱に対する耐熱性を有する材料と、この耐熱性材料に含有されるエアロゲルとによって形成することができる。このような断熱材層３４は、例えばエアロゲルの粉末を結着樹脂等の結着剤中に分散し、この分散液に耐熱性材料を浸して乾燥させることによって得ることができる。或いは断熱材層３４は、分散液から、シート状等の所望の形態の樹脂部材を形成することによって得ることができる。
【００３２】
耐熱性材料としては、例えば、断熱材層３４の材料の他、外部熱源に曝される環境の温度よりも高い発火点や軟化点を有する種々の形態の有機材料が挙げられる。
【００３３】
断熱材層３４がエアロゲルを含有することが好ましい。エアロゲルとしては、例えば、シリカエアロゲル、カーボンエアロゲル、及びアルミナエアロゲルが挙げられる。
【００３４】
断熱材層３４におけるエアロゲルの含有量は、エアロゲルによる優れた断熱効果を得る観点から、１０体積％以上であることが好ましく、３０体積％以上であることがより好ましく、５０体積％以上であることがさらに好ましい。断熱材層３４におけるエアロゲルの含有量は、経済的な観点や断熱性向上効果の頭打ちの観点から、９０体積％以下であることが好ましい。このような断熱材層３４によれば、適度な耐熱性を有する部材を、本発明における断熱材層３４として利用することが可能である。
【００３５】
エアロゲルを含有する断熱材層３４は、可撓性を有するシート状の断熱材層３４を形成する観点から好ましい。このような断熱材層３４は、例えば、適度な耐熱性を有するシートにエアロゲルの粉末を含有させることによって、入手することができる。シートには、の耐熱性を有する有機及び無機のいずれの材料のシートを利用することができる。エアロゲル粉末を含有するシートには、例えば特開２０１０−１６７６８５号公報に記載されている耐熱シートを用いることができる。
【００３６】
二次電池ユニット３０は、二次電池３１を加熱する加熱装置３５を有することが好ましい。例えば低温状態に置かれた場合であっても、二次電池３１を起動前または起動時に適した温度まで加熱することで、二次電池３１の起動を助けることができるからである。この場合、加熱装置３５は、放熱部３３を避けるように配置されることが好ましい。加熱装置３５の加熱効果と、放熱部３３の冷却効果が打ち消し合うことを防止するためである。
【００３７】
加熱装置３５は、伝熱材層３２のいずれの部位を加熱する装置であってもよい。加熱装置３５は、伝熱材層３２を介して内部熱源としての二次電池３１に接するように配置されることが好ましい。内部熱源の温度調整を迅速かつ効率よく行うことができるからである。加熱装置３５としては、可撓性を有する加熱面を形成することができる装置が好ましい。このような加熱装置３５としては、例えばシートヒータ、コードヒータ、カートリッジヒータ、及びシーズヒータを用いることができる。
【００３８】
外部熱源Ｈとしては、上述のエンジンの他にもモータ等の発熱を伴うものが挙げられる。
【００３９】
断熱部材３４は、外部熱源Ｈから内部熱源としての二次電池３１への熱を遮断し、かつ二次電池３１の熱を外部に放出する第一の用途に利用することができる。また断熱部材３４は、二次電池３１が部分的に発熱する場合は、外部熱源Ｈから二次電池３１への熱を遮断しつつ、二次電池３１の一部の熱を、伝熱材層３２を通じて二次電池３１の全体に均等に供給することが可能である。このような、二次電池３１の一部から二次電池３１全体への熱の均等な分配を含む第二の用途も、断熱部材３４の用途に含まれる。
【００４０】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４１】
実施の形態においては、車載用の二次電池用断熱部材を例に挙げて本発明を説明した。しかし、本発明の用途は車載用に限定されず、例えば、家庭用の二次電池用断熱部材としても使用できる。この場合、二次電池３１の熱を外部に放出し易くするために、ファンを設け、放熱部３３に風をあてることが好ましい。
【００４２】
実施の形態においては、内部熱源として二次電池３１を例に挙げて本発明を説明した。しかし、内部熱源としては、二次電池３１の他に電子機器が挙げられる。この場合の外部熱源としては、例えばこれらの近傍に配置される内燃機関や直射日光に曝される放熱性の部材が挙げられる。
【００４３】
その他の用途としては、内部熱源としては、外部熱源からの熱に曝され、かつ部分的に発熱する装置又は部材が挙げられる。例えば、内部熱源としては、室内の床や天井が挙げられる。この場合の外部熱源としては、例えば床下や屋根裏が挙げられる。
【００４４】
断熱部材は、本発明の効果が得られる範囲において、さらなる構成要素を有していてもよい。このようなさらなる構成要素としては、例えば、外部熱源から放熱部へ自在に熱を吸収する構成が挙げられる。この構成によれば、外部熱源からの熱を所望の時期に伝熱材層に伝達することができる。よって外部熱源からの熱を内部熱源の起動時の温度調整に用いることが可能である。
【００４５】
［第一の参考例］
その他にも例えば以下に挙げる参考例等に基づいて、上述の実施の形態を実施したり、また上記実施の形態に種々の変更を加えることができる。
断熱部材は、例えば図３に示される。図３の断熱部材は、断熱材層１と、断熱材層１上に形成される伝熱材層２とからなる。断熱材層１と伝熱材層２とは、いずれもシート状の部材であり、互いに接着剤によって接着されている。図３に示されるように、断熱材層１と伝熱材層２はいずれも矩形であるが、伝熱材層２は、断熱材層１に比べて、幅が小さい。そして、伝熱材層２は、断熱材層１の両端縁と一側縁を共有するように重ねられている。すなわち断熱材層１のもう一方の側部が伝熱材層２よりも突出するように、断熱材層１と伝熱材層２とが重ねられている。
【００４６】
断熱材層１は、可撓性と耐熱性とを有するシートである。断熱材層１の厚さは、例えば二次電池３（図４参照）の表面に伝熱材層２を密着させる変形性と十分な断熱性との両立の観点から、３ｍｍである。断熱材層１は、例えば、有機材料又は無機材料の繊維によるシートや、このシートに、さらにエアロゾルの粉末を含有させたシートである。
【００４７】
伝熱材層２は、可撓性と伝熱性とを有するシートである。伝熱材層２の厚さは、例えば二次電池３（図４参照）の表面に密着する変形性と十分な伝熱性との両立の観点から、０．７ｍｍである。伝熱材層２は、例えば表面が絶縁処理されているグラファイトフィルムである。このグラファイトフィルムには、例えば、高分子グラファイト化法によって得られた結晶性グラファイトのシートが用いられる。
【００４８】
内部熱源を二次電池３としたときの、図３の断熱部材の配置を図４に示す。二次電池３は、円柱状に形成されており、三本の二次電池３が並列に配置されている。例えば二次電池３は、互いに並列して接合されている三本のアルミ製のパイプ状部材からなる電池ケースと、各パイプ状部材の内周壁を覆う絶縁層と、各パイプ状部材に収容される単電池とによって構成される。図４及び図５における矢印Ｘは、外部熱源が存在する方向を示している。外部熱源は、例えば自動車のエンジンや、コンピュータのハードディスクである。
【００４９】
図３の断熱部材は、伝熱材層２を二次電池３側に向けて二次電池３上に載せられる。図３の断熱部材の長さは、三本の二次電池３のＸ方向側の表面を覆う長さに設定されている。図３の断熱部材は、断熱材層１及び伝熱材層２のいずれも可撓性を有する。このため、図３の断熱部材は、図４に示すように、伝熱材層２が二次電池３におけるＸ方向側の表面に密着して、二次電池３上に配置される。
【００５０】
伝熱材層２の幅は、二次電池３の長さよりも長く設定されている。このため、図５に示すように、図３の断熱部材は、二次電池３の一端側では断熱材層１のみの部分が突き出すように配置される。二次電池３の他端側では、断熱材層１と伝熱材層２との積層部分が突き出すように配置される。
【００５１】
二次電池３の他端から突き出している部分の伝熱材層２には、銅線等の伝熱材４が接続されている。伝熱材４は、伝熱材層２に比べてより低温となる他の伝熱性の部材（外部放熱部）に接続される。伝熱材層２において二次電池３の他端から突出している部分、及び伝熱材４は、本発明における放熱部に該当する。外部放熱部は、外部熱源の周辺環境に応じて適宜に決めることができる。例えば、外部熱源が自動車のエンジンであるときの外部放熱部としては、金属製のフレーム等の、自動車を構成する放熱性の部材が挙げられる。また外部熱源がコンピュータのハードディスクであるときの外部放熱部としては、ハードディスクを空冷するためのファンの送風路やこの送風路中の金属製の部材が挙げられる。
【００５２】
外部熱源から二次電池３への熱は、断熱材層１によって遮断される。二次電池３が作動すると、二次電池３は発熱する。二次電池３で生じた熱は、伝熱材層２全体に伝わる。二次電池３から伝熱材層２への熱は、一部は、伝熱材層２の突出部分から空気中に放出され、一部は伝熱材４を通じて外部放熱部に放出される。
【００５３】
図３の断熱部材は、断熱材層１が外部熱源に対向して配置され、伝熱材層２が、内部熱源の表面のうちの、外部熱源に対向する表面に密着して配置される。このため、外部熱源から内部熱源への熱を遮断することができ、また内部熱源で生じた熱を外部に放出することができる。
【００５４】
また図３の断熱部材は、可撓性のシート状の断熱材層１と伝熱材層２との接着によって形成される。このため、成型品で断熱材層１を形成する場合に比べて、汎用性に優れており、またより容易かつより安価に断熱部材を得ることができる。
【００５５】
また図３の断熱部材は、断熱材層１がエアロゲルの粉末を含有する。このため、外部熱源に対して優れた断熱効果を得ることができる。
【００５６】
また図３の断熱部材は、伝熱材層２が結晶性グラファイトのシートである。このため、優れた柔軟性と、内部熱源に対して優れた放熱効果とを得ることができる。さらに伝熱材層２は、その表面が絶縁処理されていることから、導電性を有さない。よって二次電池３と伝熱材層２との間の短絡を防止することができる。
【００５７】
図３の断熱部材は、放熱部として、二次電池３の表面を覆わずに、外部熱源とは反対側の領域に対向する伝熱材層２の一部分と、この一部分に接続される伝熱材４とを有する。このため、二次電池２で生じた熱を、伝熱材層２から空気中への放出と、伝熱材４を介する外部放熱部への放出とによって、より効率よく放出することができる。
【００５８】
なお、放熱部は、伝熱材層２における、二次電池３の表面に密着しない部分のみであってもよいし、伝熱材層２に接続される伝熱材４のみであってもよい。
【００５９】
図３の断熱部材では、断熱材層１が二次電池３の両端から突出している。このため、外部熱源から二次電池３への熱をより確実に遮断する観点からより一層効果的である。
【００６０】
［第二の参考例］
図６の断熱部材は、図３の断熱部材に加熱装置５をさらに有する。図６の断熱部材は、図７にも示すように、断熱材層１と伝熱材層２の間に、伝熱材層２に接触して配置される複数の加熱装置５を有する。加熱装置５は、断熱材層１及び伝熱材層２の間に、これらの層と一体的に配置されている。それぞれの加熱装置５には、加熱装置５に電気を供給するための導線６が接続されている。加熱装置５は、例えば変形自在な柔軟性を有するシートヒータである。加熱装置５はコードヒータであってもよい。
【００６１】
図６の断熱部材は、図３の断熱部材と同様に、断熱材層１が外部熱源側に配置され、伝熱材層２が二次電池３におけるＸ方向側の表面に密着することで、二次電池３上に配置される。加熱装置５は、断熱部材において、伝熱材層２を介して二次電池３に接触する位置にそれぞれ配置されている（図８）。
【００６２】
加熱装置５は、二次電池３の起動前又は起動時に作動する。加熱装置５の加熱によって、二次電池３が起動当初から暖められる。よって、二次電池３を起動当初から効率よく作動させることができる。
【００６３】
特に図６の断熱部材では、加熱装置５が、伝熱材層２を介して二次電池３に接触する位置に配置されている。よって、加熱装置５の熱がまず伝熱材層２に伝わる。伝熱材層２に伝わった熱は、加熱装置５が対向する位置の二次電池３にさらに伝わると共に、伝熱材層２に広がる。伝熱材層２に広がった熱は、対向位置の二次電池３を接触面全体からの二次電池３に伝わり、また他の二次電池３にも伝わる。このようにして、加熱装置５の熱が効率よく二次電池３に伝えられる。
【００６４】
［第三の参考例］
図９の断熱部材は、複数の窪み１１ａを有する断熱材層１１と、窪み１１ａの底部に配置される加熱装置１５と、窪み１１ａの表面及びその周囲の断熱材層１１の表面に密着する伝熱材層１２と、断熱材層１１を貫通して加熱装置１５に接続される導線１６とを有する。断熱材層１１は、例えば断熱性を有する発泡体の成形や掘削加工によって形成することができる。
【００６５】
窪み１１ａは、半円柱状に形成されている。そして断熱材層１１において、図９に示されるように、互いに平行に配置されている。加熱装置１５は、図１０に示されるように、窪み１１ａの一端部の底部に配置され、窪み１１ａの半円柱状の底部の一部を形成している。伝熱材層１２は、各窪み１１ａとその周囲に配置されている。さらに伝熱材層１２は、窪み１１ａの軸方向に沿って、断熱材層１１の他端まで配置されている。
【００６６】
図９の断熱部材では、内部熱源としての二次電池３は、窪み１１ａにそれぞれ嵌め込まれる。図９の断熱部材は、図１１に示されるように、外部熱源に向けて断熱材層１１が対向するように、Ｘ方向に断熱材層１１を向けて配置される。二次電池３は、円柱状であることから、窪み１１ａ中の伝熱材層１２と密着する。窪み１１ａの周辺の伝熱材層１２は、放熱部に該当する。加熱装置１５は、伝熱材層１２を介して二次電池３に面して配置されている。加熱装置１５には、加熱装置５と同様に、シートヒータやコードヒータが用いられる。
【００６７】
図９の断熱部材も、図６の断熱部材と同様の効果を奏する。
【００６８】
なお、断熱材層１１が可撓性を有すると、窪み１１ａに嵌め込まれる内部熱源に窪み１１ａの表面が内部熱源の表面に合わせて変形しやすい。このため、内部熱源の形状と窪み１１ａの形状とが異なっていても、窪み１１ａに嵌り込む内部熱源の表面に、窪み１１ａ内の伝熱材層１２が密着する。よって、窪み１１ａの大きさに合う内部熱源であれば、内部熱源の形状に関わらず図９の断熱部材を適用することが可能である。
【００６９】
［第四の参考例］
図１２の断熱部材は、図３の断熱部材と同様に形成される。二次電池３のＸ方向側の表面における二次電池３間の窪みには、加熱装置２５が配置される。その後、図１２の断熱部材が、断熱材層１をＸ方向に向け、伝熱材層２を二次電池３のＸ方向側の表面に密着させることによって配置されている。伝熱材層２は、二次電池３の表面に密着すると共に、加熱装置２５の表面にも密着している。
【００７０】
加熱装置２５は、棒状のヒータ（カートリッジヒータ）である。加熱装置２５は、図１３に示すように、二次電池３間の窪みの一端側に配置されている。各加熱装置２５には、導電２６が接続されている。
【００７１】
伝熱材層２の表面の一部又は全部に接着面を形成すると、伝熱材層２が二次電池３の表面と加熱装置２５の表面に接着され、断熱部材と二次電池３と加熱装置２５とが一体化する。接着面は、例えば伝熱材層２への接着剤の塗布や、両面テープの貼り付けによって形成することができる。
【００７２】
本形態では、加熱装置２５が二次電池３の表面に直接接触し、かつ伝熱材層２とも直接接触する。このため、加熱装置２５によって二次電池３と伝熱材層２との両方を加熱することができる。
【００７３】
また、本形態では、内部熱源の形態に応じて加熱装置２５を配置することができる。このため、図６の断熱部材に比べて、加熱装置の配置を、種々の形態の内部熱源に容易に対応させることができる。なお、加熱装置２５には、カートリッジヒータの他にも、シートヒータやコードヒータを用いることが可能である。
【００７４】
［第五の参考例］
図１４の断熱部材は、伝熱材４に、外部熱源からの熱を自在に導入できる以外は図３の断熱部材と同様に形成されている。
【００７５】
図１４の断熱部材は、図３の断熱部材の構成に加えて、外部の放熱部に接続される伝熱材４ａと、外部熱源からの熱を受ける受熱板４ｃと、受熱板４ｃに接続される伝熱材４ｂと、伝熱材層２に接続されている伝熱材４と伝熱材４ａ又は伝熱材４ｂとを自在に接続するためのスイッチ１４と、を有する。
【００７６】
受熱板４ｃは、断熱部材のＸ方向側に配置される。受熱板４ｃは、断熱部材とは離間して配置されている。受熱板４ｃは、二次電池３に対しては遮断すべき外部熱源の熱を受ける。
【００７７】
二次電池３の起動前又は起動時に、スイッチ１４によって、伝熱材４と伝熱材４ｂとを接続する。この接続によって、外部熱源の熱が受熱板４ｃ、伝熱材４ｂ、伝熱材４、及び伝熱材層２を介して二次電池３に伝えられ、二次電池３が暖められる。このような二次電池３の加熱によって、二次電池３が起動時から効率よく作動する。
【００７８】
二次電池３からの熱を放出する場合には、スイッチ１４によって、伝熱材４と４ｂとの接続を切断し、伝熱材４と４ａを接続する。この接続によって、二次電池３からの熱が、伝熱材層２、伝熱材４、及び伝熱材４ａを介して外部に放出される。
【００７９】
本形態では、外部熱源を加熱装置の代わりに用いることができる。このため、内部熱源の円滑かつ迅速な起動に、外部熱源の熱を利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
電子機器は、様々な分野で利用されている。電子機器は、一般に作動により発熱し、また高温環境下で劣化しやすい。また、近年の環境問題の観点から、熱の有効利用が求められている。本発明の断熱部材は、一面側での断熱と他面側での放熱とを両立させることができる。このため、本発明によって、電子機器を利用する分野や、熱の有効利用が求められる分野において、断熱部材の従来の用途におけるさらなる改善や、断熱部材の新たな用途の開発が期待される。
本出願は、同出願人により先にされた日本国特許出願、すなわち、特願２０１１−２３８５５６号（出願日２０１１年１０月３１日）、特願２０１２−１５０４２４（出願日２０１２年７月４日）に基づく優先権主張を伴うものであって、これらの明細書の内容を参照して本発明の一部としてここに組み込むものとする。
【符号の説明】
【００８１】
１、１１、３４  断熱材層
２、１２、３２  伝熱材層
３、３１  二次電池
４、４ａ、４ｂ  伝熱材
４ｃ  受熱板
５、１５、２５、３５  加熱装置
６、１６、２６  導線
１１ａ  窪み
１４  スイッチ
３０  二次電池ユニット
４０  外部放熱部
４５  熱源ユニット
Ｘ  外部熱源が存在する方向を示す矢印
【図１】
2013065285.tif 000003
【図２】
2013065285.tif 000004
【図３】
2013065285.tif 000005
【図４】
2013065285.tif 000006
【図５】
2013065285.tif 000007
【図６】
2013065285.tif 000008
【図７】
2013065285.tif 000009
【図８】
2013065285.tif 000010
【図９】
2013065285.tif 000011
【図１０】
2013065285.tif 000012
【図１１】
2013065285.tif 000013
【図１２】
2013065285.tif 000014
【図１３】
2013065285.tif 000015
【図１４】
2013065285.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月12日(2013.3.12)
【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】
熱源を内部に備える熱源ユニット内に配置される二次電池ユニットであって、
二次電池と、
前記二次電池の外周と接するように配置された厚さ０．０２５〜１０ｍｍのシート状の伝熱材層と、
前記熱源と対向するように前記伝熱材層の外周に配置され、かつ前記伝熱材層よりも熱伝導率が低く、厚さ０．０２５〜１０ｍｍの短尺なシート状の断熱材層と、
前記伝熱材層と前記断熱材層とに挟まれて配置され前記二次電池を加熱する加熱装置と、
前記伝熱材層および前記熱源ユニットの外部放熱部と接し、前記二次電池からの熱を前記熱源ユニットの外部に放出する放熱部とを有する二次電池ユニット。
【請求項２】
前記断熱材層は、前記放熱部と前記外部放熱部との接点を避けるようにして配置される、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項３】
前記放熱部と前記外部放熱部は、それぞれ別部材で形成されている、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項４】
前記外部放熱部は、前記熱源ユニットの外部の空気と接する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項５】
前記伝熱材層は、前記二次電池の側面を覆っている、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項６】
前記断熱材層および前記伝熱材層のうちの少なくとも一つは可撓性を有する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項７】
前記断熱材層はエアロゲルを含有する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項８】
前記伝熱材層は結晶性グラファイトである、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項９】
前記外部放熱部は水冷管である、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項１０】
前記二次電池ユニットは、車載用の二次電池ユニットであって、
前記熱源は、エンジンであり、
前記放熱部は、前記外部放熱部としての車体と接する、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項１１】
前記二次電池ユニットは、家庭用の二次電池ユニットである、請求項１に記載の二次電池ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、熱源を内部に備える熱源ユニット内に配置される二次電池ユニットであって、二次電池と、二次電池の外周と接するように配置された厚さ０．０２５〜１０ｍｍのシート状の伝熱材層と、熱源と対向するように伝熱材層の外周に配置され、かつ伝熱材層よりも熱伝導率が低く、厚さ０．０２５〜１０ｍｍの短尺なシート状の断熱材層と、伝熱材層と断熱材層とに挟まれて配置され二次電池を加熱する加熱装置と、伝熱材層および熱源ユニットの外部放熱部と接し、二次電池からの熱を熱源ユニットの外部に放出する放熱部とを有する二次電池ユニットを要旨とする。
【国際調査報告】
2013065285.tif 000017
2013065285.tif 000018
2013065285.tif 000019
2013065285.tif 000020