(57)【要約】      （修正有）【課題】電子装置を提供する。【解決手段】装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、熱源との熱接触状態にある熱管理システム３２と、を有する。熱管理システム３２は、少なくとも電池の第１表面から電池の第２表面まで延在してもよい。電池の第２表面は、熱放散要素に隣接していてもよい。熱管理システム３２は、更には、熱放散要素との熱接触状態にあってもよい。更には、熱管理システム３２の一部分は、電池の第１及び第２表面に沿って延在しており、且つ、電池の機能を妨げない程度に、電池に対する熱の伝達を回避するべく、十分に大きな異方性比を有する。【選択図】図８
0003204114.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電子装置であって、
ａ．前記装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、
ｂ．前記熱源との熱接触状態にある熱管理システムであって、ｉ．前記熱管理システムは、前記電池の少なくとも第１表面まで延在している、熱管理システムと、
ｃ．前記第１表面及び前記電池の第２表面に沿って延在する前記熱管理システムの一部分であって、前記一部分は、前記電池の複数のセルとの熱連通状態にあり、且つ、前記一部分は、前記電池の機能を妨げない程度に、セルのうちの１つの内部における局所的な高温スポットの生成を回避するべく、十分に大きな拡散係数を有する、一部分と、
を有し、
ｄ．前記電池と前記システムは、前記装置の外部表面から離隔している、
装置。
【請求項２】
前記電池は、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池、又はリチウムポリマー電池から選択された少なくとも１つを有し、且つ、前記熱源は、電子コンポーネントを有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記電池の前記第２表面は、熱放散要素に隣接している、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記熱放散要素は、前記装置のフレーム又はシャーシのうちの少なくとも１つを有する、請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記一部分は、剥離黒鉛の圧縮された粒子のシートを有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電池は、前記装置を損傷することなしに除去される能力を有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
前記熱管理システムは、前記電池から熱を放散させるべく、前記電池上において望ましい場所に配置された、前記電池との熱連通状態にある第２部分を更に有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
前記第２部分は、熱放散要素との熱接触状態にある、請求項７に記載の電子装置。
【請求項９】
前記電池と前記一部分の間に配設された断熱又は誘電材料を更に有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１０】
前記電池と前記熱源の間のパーティションを欠いた、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１１】
前記熱管理システムは、前記熱源との物理的接触状態にある、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１２】
前記一部分は、黒鉛化ポリイミド樹脂のシートと、ポリマー層と、を有し、前記ポリマー層は、約１Ｗ／ｍＫ未満の面貫通方向熱伝導率と、少なくとも１０ミクロンの厚さと、を有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１３】
前記一部分は、圧縮された剥離黒鉛粒子のシートと、ポリマー層と、を有し、前記ポリマー層は、約１Ｗ／ｍＫ未満の面貫通方向熱伝導率を有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１４】
前記一部分は、前記電池用のラベルの少なくとも一部分を有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１５】
前記一部分は、前記電池用のラベルに内蔵される、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１６】
電子装置であって、
ａ．前記装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、
ｂ．前記熱源との熱接触状態にある熱管理システムであって、ｉ．前記熱管理システムは、前記電池の少なくとも第１表面まで延在している、熱管理システムと、
ｃ．前記第１表面及び前記電池の第２表面に沿って延在する前記熱管理システムの一部分であって、前記一部分は、前記電池の複数のセルとの熱連通状態にあり、且つ、少なくとも０．０４Ｗ／Ｋの拡散係数を有する、部分と、
を有し、且つ、
ｄ．前記電池と前記システムは、前記装置の前記外部表面から離隔している、
装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の背景
本出願は、「Portable Electronic Device Thermal Management System」という名称の２０１３年３月１２日付けで出願された米国仮特許出願第６１／７７７，６１２号の利益を主張する。本出願には、上述の出願の優先権の利益が付与される共に、この引用により、この利益が主張されるものであり、且つ、上述の出願の内容は、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【０００２】
開示されている実施形態は、携帯電子装置用の、特に、現世代の電池又は次世代の電池を含む装置用の、熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯型トランジスタラジオの発明以来、携帯型の、いまや、「モバイル」とも呼称される、電子装置に対する関心が持続している。この関心は、人々が携行しうるＡＭラジオから始まり、且つ、例えば、Ｗａｌｋｍａｎ（登録商標）ラジオなどのカメラ及びコンビネーションカセットテーププレーヤラジオによって継続し、且つ、いまでは、カメラ、携帯電話機、モバイルコンピュータ、タブレット、ＭＰ−３プレーヤ、及びその他の装置などの装置をも含む。
【０００４】
携帯型／モバイル装置が数十年にわたって発展するのに伴って、これらの装置の需要及び能力も同様に発展している。装置のそれぞれの世代において、装置は、より多くのコンテンツを、継続的に増大する帯域幅において、且つ、よりユーザフレンドリーなフォーマットにおいて、そのユーザに提供することができており、且つ、コンテンツを生成し、変更し、且つ、彼らの装置から供給する能力をユーザに対して付与することができている。これらの装置の利便性が増大するのに伴って、装置の電力要件も増大し、且つ、これらの装置用の電池と関連する技術も向上している。これらの最近の世代の装置は、相対的に多くのエネルギーを収容し、且つ、相対的に多くの出力を生成し、且つ、その結果、相対的に多くの熱を生成している。電池に加えて、装置の、例えば、ラジオ、ディスプレイ、及び処理ユニットなどのハードウェア物品も、相対的に強力になり、且つ、同様に、これらの装置における更なる熱の問題を生成している。
【０００５】
更には、これらの装置がより強力になるのに伴って、これらの装置は、相対的に小さく、軽く、且つ、薄いことを、且つ、装置内のコンポーネントが相対的に高密度となるか又はその他の方法で構成されることを、好ましいものとする傾向を有しており、その結果、装置のケーシング内において利用可能な空間が極小化されている。装置内部のコンポーネントの出力の増大と内部空間の低減との組合せにより、システムの熱管理は、モバイル装置の設計者が考慮するべき要素であると共に主要な考慮事項となっており、且つ、いくつかのケースにおいては、高出力の携帯型装置の設計のほぼすべての側面における制限要因となっている。
【考案の概要】
【０００６】
本明細書において開示されている実施形態は、装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、熱源との熱接触状態にある熱管理システムと、を有する電子装置を含む。熱管理システムは、少なくとも電池の第１表面から電池の第２表面まで延在してもよい。電池の第２表面は、任意選択により、例えば、ヒートシンク、ヒートパイプ、コールドプレートなどのような熱放散要素に隣接していてもよい。熱管理システムは、更には、熱放散要素との熱接触状態にあってもよい。更には、熱管理システムの一部分は、セルのうちのいずれかのセルの内部における局所的な高温スポットの形成を回避するべく、十分に大きな拡散係数を有する電池の第１及び第２表面に沿って延在していてもよく、且つ、電池内の複数のセルとの熱連通状態にあってもよい。一代替実施形態においては、電子装置は、このような熱放散装置を含んではいない。
【０００７】
上述の一般的な説明と以下の詳細な説明とは、いずれも、本開示の実施形態を提供しており、且つ、請求されている本考案の特性及び特徴に対する理解の概要又はフレームワークを提供するべく意図されたものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＰＣＢ及び電池の従来の構成の平面図である。
【図２】図１に示されている従来の構成の側面図である。
【図３】本開示による電池及び熱管理システムの斜視図である。
【図４】図３のラインＡ−Ａに沿って取得された断面図である。
【図５】熱管理システムの例示用の代替実施形態の断面図である。
【図６】熱管理システムの例示用の代替実施形態の断面図である。
【図７】熱管理システムの例示用の代替実施形態の断面図である。
【図８】熱管理システムを有する電池と、１つ又は複数の熱源と、を含む装置の内部構成の平面図である。
【図９】図８の装置の側面図である。
【図１０】本明細書において開示されている実施形態の側面図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において開示されている実施形態は、限定を伴うことなしに、「スマートフォン」と一般に呼称されるセルラー電話機、ノートブックコンピュータ、ネットブック、ウルトラブック、ラップトップ、タブレット、ＭＰ−３プレーヤ、及びカメラなどの様々なモバイル装置に対する用途を有する。これらのタイプの装置は、一般に、モバイル装置と呼称されてもよい。
【００１０】
限定を伴うことなしに、電池、中央処理ユニット「Central Processing Unit：ＣＰＵ」、グラフィカル処理ユニット「Graphical Processing Unit：ＧＰＵ」、ドライブチップ、メモリチップ、ＲＦ電力増幅器及びトランシーバ、任意の又はすべてのオンボード無線又はセルラータイプ（ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ／ＵＭＴＳ、及びＬＴＥ、並びに、これらのデータ均等物：Ｗｉ−Ｆｉ、ＢＴ、ＧＰＳ、ＮＦＣ、ＥＶ−ＤＯ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＨＳＤＰＡ、ＨＳＵＰＡ  ＶＩＯＰ）用のＤＣ／ＤＣスイッチャ、バック及び／又はブーストインダクタ及びパワーコンバータなどのＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）、及び／又は、無線充電要素、高速デジタル電子回路（カメラ画像処理及び安定化要素、静止又はビデオ画像照明源など）、ディスプレイ要素（ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びこれらのドライバ）、ディスクドライブ（ＣＤ／ＤＶＤ／Ｂｌｕｅ−Ｒａｙドライブなど）、並びに、高速ＵＳＢポート又は周辺装置を充電又は動作させるべく使用されるものなどの高出力の用途に使用されるその他のポートなどのモバイル装置に含まれるコンポーネントが相対的に強力になるのに伴って、装置内において生成される熱も増大していることが明らかになっている。上述のコンポーネントは、熱源の例である。
【００１１】
生成される付加的な熱は、装置に対して様々な有害な影響を及ぼす可能性がある。例えば、電池の場合には、電池に対する望ましくない量の熱の印加は、生成される化学反応の変化などの電池内における様々な障害メカニズムをもたらす可能性がある。又、外部コンポーネントによる電池の過剰な加熱も、電池がその有用寿命において完了させることができるサイクル数の減少をもたらす場合があり、且つ、電池の膨張を促進及び増大させることにより、その性能及び装置の受入れ可能性が低減される場合がある。最悪のケースにおいては、電池の過剰な加熱は、望ましくない不可逆的反応の傾向を増大させる可能性があり、これによって電池が破壊される可能性がある。
【００１２】
電池の過剰な熱曝露に対する懸念に起因し、最近の３〜５年においては、わずかな数の装置設計及びレイアウト選択肢しかもたらされていない。相対的に大きな能力を有する最新の装置は、３Ｇモバイル通信技術の導入前に使用されていた「battery-over-ＰＣＢ」配置としばしば呼称されるオーバラップした垂直方向の構成において電池及びＰＣＢを配置してはいない。
【００１３】
電子装置内に含まれているコンポーネントのその他のタイプとの関係において、望ましくない熱の印加は、コンポーネントの動作周波数の低減と、その結果、装置全体の応答性の低減と、をもたらし、これにより、知覚される装置の性能が劣化する可能性がある。有害な熱の印加の更なる例は、装置のディスプレイ上における画像の全体品質の低下をもたらす場合がある。
【００１４】
電子装置のコンポーネント間における望ましくない量の熱の伝達問題に対処するための従来の試みは、例えば、電池が、望ましくない量の熱を生成しうると共にこのような熱を電池に転送しうるＣＰＵ又はその他のコンポーネントとの垂直方向におけるアライメント状態にならないように、望ましいコンポーネントを互いに垂直方向及び水平方向において離れるように離隔させる又は「オフセット」させるというものであった。例示用の従来技術による装置の構成は、部分平面図である図１と、部分側面図である図２と、を参照して、図示されてもよい。観察することができるように、電池１０及び熱源１２は、装置ハウジング１４との関係において電子装置の内部に配置されている。電池１０は、装置の左下部セクション内に配置されてもよく、且つ、熱源１２（例えば、ＣＰＵ）は、装置の右上部セクション内に配置されてもよい。従って、図１及び図２に示されているように、電池１０は、熱源１２から、垂直方向及び水平方向の両方においてオフセットされている。
【００１５】
本明細書には、２つの電子コンポーネントが、例えば、相互に水平に又は垂直に、直接的な熱アライメント状態において配置されてもよい実施形態が開示されている。例として、電池とＣＰＵとのそれぞれは、装置の上部右側部において、又は装置の下部左側部において、又は装置の任意のその他の望ましいエリア内において配置されてもよい。別の実施形態においては、電池とＣＰＵとは、水平方向において並んだ状態にあってもよい。本明細書に開示されている一実施形態は、装置用の電池との間の垂直方向のアライメント状態において配設された熱源を有する電子装置を含む。この先行する文章においては、垂直方向のアライメントとは、電池を意味するべく、使用されており、且つ、熱源は、垂直方向において装置内において互いにオフセットされてはいない。
【００１６】
熱管理システムは、少なくとも電池の第１表面から、且つ、任意選択により、電池の第２表面まで、延在してもよい。図３及び図４を参照すれば、一実施形態においては、第１表面は、ほぼ矩形の電池２０の上部表面２６であってもよく、且つ、第２表面は、ほぼ矩形の電池２０の側部表面２８であってもよい。別の実施形態においては、第１表面は、ほぼ矩形の電池２０の上部表面２６であってもよく、且つ、第２表面は、ほぼ矩形の電池２０の反対側の下部表面３０であってもよい。更なる実施形態においては、第１及び第２表面は、（矩形、ポーチ形状、又は円筒形であるかどうかとは無関係に）電池のほぼ反対側に位置する任意の２つの表面であってもよい。更にその他の実施形態においては、第１表面及び第２表面は、例えば、上部表面と側部表面などのように、任意の２つの隣接する表面であってもよい。或いは、この代わりに、システムは、電池の周りを完全に包み込んでもよく、例えば、システムは、ほぼ矩形の電池２０の上部２６、側部２８、及び下部３０の周りを包み込んでもよい。その他の実施形態においては、システムは、円筒形の電池の周囲全体の周りを包み込んでもよい。更には、この代わりに、熱システムは、電池全体を実質的に取り囲んでもよく、且つ、これにより、電気的接続のために、且つ／又は、適切な換気を保証するべく、必要とされる開口部のみを含んでもよい。
【００１７】
装置は、熱管理システムが熱源との熱接触状態にあることを更に含む。装置内に配置された際に、電池の第２表面は、任意選択の熱放散要素に隣接していてもよく、且つ、第１表面は、熱源に隣接していてもよい。例示用の熱放散要素は、ヒートシンク、ヒートパイプ、コールドプレートなどを含む。この結果、熱は、電池の周りにおいて熱源から熱放散要素まで導かれてもよい。熱放散要素は、装置のケースから離隔していてもよく、このようなケースは、装置の外部表面を含む。熱接触とは、本明細書においては、少なくとも熱源が熱を熱管理システムに伝達することを含むように、定義される。更には、電池の第１及び第２表面に沿って延在する熱管理システムの一部分は、電池の複数のセル内に局所的な高温スポットを生成することになる電池への熱の伝達を回避するべく、十分に大きな拡散係数を有してもよく、且つ、電池の複数の電池セルとの熱連通状態にあってもよい。このような局所的な高温スポットは、電池の機能の抑制をもたらすことになる。局所的な高温スポットの一例として、１つのセルは、１つ又は複数のその隣接セルよりも１０℃超だけ高温ではない。局所的な高温スポットの別の例においては、１つのセルは、１つ又は複数のその隣接セルよりも５度超だけ高温ではない。電池に到達することが妨げられる望ましくない熱の例は、不可逆的反応が望ましくない周波数において発生するように電池の化学的特性を調節することになる、電池が電気を充電又は放電するレートが望ましくないレベルに低減されるように、又は電池が電池サイクル寿命を過度に低減する温度に到達するように、閾値超に電池の温度を上昇させることになる、量の熱を含む。更には、電池に伝達される熱の量は、あらゆるケースにおいて、障害状態下における安全性の許容範囲を含む電池技術、仕様、及び動作条件にとって受入れ可能なものであることが好ましい。
【００１８】
多くの例において、これらの状態は、電池の特定のセル内において発生する場合があり、且つ、その特定のセルの過剰に早期の障害をもたらす場合がある。これは、電池内のその他のセルに対してドミノ効果を有し、これにより、電池の望ましくない性能をもたらす場合がある。初期セル内に形成された局所的な高温スポットは、このような初期セルの過剰に早期の障害の原因となる可能性がある。熱管理システムは、電池を構成する複数のセルに跨って熱をバランスさせ、これにより、初期セル内の高温スポットを除去してもよい。
【００１９】
上述の実施形態に対して適用可能でありうるタイプの電池の例は、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池、又はリチウムポリマー電池を含む。上記の実施形態は、同様に、次世代電池に対しても適用であろう。更には、上述の実施形態は、着脱自在の電池又は非着脱自在の電池の両方に適用可能である。着脱自在の電池は、電子装置及び／又は装置内に含まれるその他のコンポーネントのいずれをも損傷することなしに、装置から取り外される能力を有する。
【００２０】
好ましくは、電池と熱管理システムとは、そのいずれもが、装置の外部表面との接触状態にはない。好ましくは、電池と装置の外部表面との間には、空隙が存在している。又、熱管理システムが装置の外部表面まで延在しないことが好ましい。更には、熱管理ステムが装置の外部表面との熱連通状態にないことが好ましい。
【００２１】
熱放散要素の例示用の実施形態は、装置用の内部フレーム又はシャーシ、コールドプレート、ヒートパイプ、又はヒートシンクからなる群から選択された１つ又は複数を含んでもよい。言及されている熱放散要素のいずれかは、適切なプラスチック、金属、又はその他の適切な材料、或いは、これらの組合せから構築されてもよい。
【００２２】
特定の実施形態においては、電池の周りにおいて延在している熱管理システムの一部分は、曲がりやすい黒鉛のシートを含む。有利には、熱管理システム内の曲がりやすい黒鉛シートは、連続したシートである。一実施形態においては、曲がりやすい黒鉛は、剥離黒鉛の圧縮された粒子のシートである。好ましくは、曲がりやすい黒鉛のシートの異方性比は、少なくとも約４０を上回り、適切な異方性比のその他の例は、少なくとも約７５、少なくとも約１００、及び少なくとも約１５０を含む。異方性比とは、本明細書においては、面貫通方向熱伝導率によって除算された面内方向熱伝導率を意味するべく使用されている。GrafTech International Holdings Inc.社の eGraf（登録商標）heat spreader 溶液は、上述の剥離黒鉛の圧縮粒子のシートの例である。曲がりやすい黒鉛シートの別の例は、eGraf (登録商標）SSI500 heat spreader であり、これは、黒鉛化ポリイミドである。
【００２３】
このような剥離黒鉛のシートを製造してもよい方法の例について、米国特許第３，４０４，０６１号明細書は、そのすべてが本明細書に包含される。シートの例示用の厚さは、少なくとも約４０ミクロン、少なくとも約５０ミクロン、少なくとも約１００ミクロン、少なくとも約２５０ミクロンを含む。厚さについては、シートを形成可能であると共に電池の周りを包み込むことができる受入れ可能な厚さに対する限度は存在しない。但し、電子装置の傾向を考慮した場合に、このような装置が、厚さが２ミリ超のシートを収容するように設計されることを想定することは困難である。黒鉛化ポリイミドシートを製造してもよい方法の例は、米国特許第５，０９１，０２５号明細書であり、この内容は、引用により、そのすべてが本明細書に内蔵される。
【００２４】
貫通方向熱インピーダンスの観点においては、黒鉛シートは、少なくとも０．２５ｃｍ2Ｋ／Ｗの、好ましくは、少なくとも０．３０ｃｍ2Ｋ／Ｗの、更に好ましくは、少なくとも０．４０ｃｍ2Ｋ／Ｗの、且つ、更に好ましくは、少なくとも０．５０ｃｍ2Ｋ／Ｗの、貫通方向熱インピーダンスを有することが有利である。熱インピーダンスとは、材料の本体を通じて熱を伝達するための材料の抵抗力の尺度である。これは、面貫通方向熱伝導率と黒鉛シートの厚さを乗算することにより、判定される。
【００２５】
一部分の熱拡散係数については、好ましい拡散係数は、少なくとも０．０４０Ｗ／Ｋ、更に好ましくは、少なくとも０．０５０Ｗ／Ｋ、且つ、更に好ましくは、少なくとも０．０６０Ｗ／Ｋである。拡散係数とは、材料が、その表面に跨って曝露されている熱をどれだけ良好にバランスさせるかの尺度である。拡散係数は、一部分を形成している曲がりやすい黒鉛シートの面内熱伝導率をその厚さによって乗算することにより、判定することができる。一部分を構成する曲がりやすい黒鉛シートは、熱管理システムの過半を、更には、熱管理システムの実質的にすべてを、通じて延在してもよい。
【００２６】
別の代替実施形態においては、曲がりやすい黒鉛は、黒鉛化ポリイミド樹脂のシート及びポリマー層であり、ポリマー層は、約１Ｗ／ｍＫ未満の面貫通方向熱伝導率と、少なくとも１０ミクロンの厚さと、を有する。必須ではないが、黒鉛化ポリイミドは、恐らくは、約７０ミクロン未満の厚さを有する。黒鉛化ポリイミド製品の例は、GrafTech International Holdings Inc. 社の eGraf（登録商標）SSI 500 溶液を含む。
【００２７】
上述の黒鉛シートのいずれのものも、熱管理システムにおいて使用される際には、好ましくは、シート内にエラストマを含んでいない。シートの主表面のうちの１つ又は両方は、通常は、ＰＥＴ薄膜などの熱可塑性ポリマー層である保護層によって被覆されてもよく、或いは、されなくてもよい。又、直接的にこのような表面上の保護層によって被覆されていない黒鉛シートの主表面は、このような主表面上に接着剤層を有することも可能である。
【００２８】
任意選択により、熱管理システムは、電池との熱連通状態にある第２部分を更に含んでもよい。第２部分は、電池から熱を放散させるべく、電池上において望ましい場所に配置されてもよい。例えば、第２部分は、電池の外部上において既知の又は知覚された高温スポットに配置されてもよい。このような第２部分は、熱インターフェイス材料、熱スプレッダ、又はその他のタイプの熱放散装置であってもよい。又、第２部分は、熱放散要素又は第２熱放散要素との接触状態にあってもよい。
【００２９】
別の任意選択の実施形態は、電池の第２表面に沿って延在する、電池の少なくとも第２表面と熱管理システムの一部分との間に配設された断熱材料、誘電材料、又は衝撃吸収材料を含んでもよい。特定の有利な実施形態においては、断熱材料、誘電材料、又は衝撃吸収材料は、電池の第１及び第２表面の両方に沿って配設されている。更に有利な実施形態においては、断熱材料、誘電材料、又は衝撃吸収材料は、熱管理システムの一部分がそれに沿って配設される電池の実質的に全体に沿って配設される。このような材料の例は、様々な非伝導性ポリマー薄膜又は発泡体を含む。
【００３０】
次に図４を参照し、上述の実施形態について更に説明する。観察することができるように、電池組立体５０は、電池４０を取り囲む熱管理システム３２を含む。図４に開示されている実施形態においては、システム３２は、外側ポリマー層３４と、外側ポリマー層３４の内側において配置された剥離黒鉛又は黒鉛化ポリイミドの圧縮された粒子の曲がりやすい黒鉛のシートを含む層３６と、電池セル４０に最も近接して配置された内側ポリマー層３８と、を含む。従って、観察することができるように、この実施形態によれば、曲がりやすい黒鉛層３６は、外側ポリマー層３４と内側ポリマー層３８との間に配置されている。この代わりに、又はこれに加えて、ポリマー層３４及び３８は、誘電材料又は衝撃吸収材料であってもよいことを理解されたい。更には、内側ポリマー層３８は、その内部に電気化学コンポーネントを収容する電池セル４０の外側収容層として機能してもよい。更には、外側ポリマー層３４は、製品ラベル用の装着点又は印刷表面として機能してもよい。
【００３１】
先程開示したように、ポリマー／絶縁／誘電層は、任意選択であり、且つ、同様に、電池の完全な封入も、同様に任意選択である。従って、次に、図５〜図７を参照すれば、様々な更なる例示用の実施形態が開示されている。図５において観察することができるように、熱管理システム３２は、外側ポリマー層３４及び曲がりやすい黒鉛層３６を含む。更には、ポリマー層３４及び曲がりやすい黒鉛層３６は、電池セル４０の第１及び第２側部としか係合していない。図６において観察することができるように、熱管理システム３２は、曲がりやすい黒鉛層３６及び内側ポリマー層３８を含む。熱管理システムは、２つを上回る数の側部を取り囲んでいるが、電池セル４０の全体ではない。図７には、更なる例示用の実施形態が示されており、熱管理システム３２は、電池セル４０の全体を取り囲む曲がりやすい黒鉛層３６を含む。
【００３２】
次に、図８〜図９を参照すれば、上述の説明に鑑み、熱源は、位置Ａ、Ｂ、又はＣのうちのうちの任意の位置において熱管理システム３２を含む電池組立体５０との直接的なアライメント状態において配置されてもよい。位置Ａ、Ｂ、及びＣは、熱源用の例示用の場所に過ぎず、従って、本明細書に添付されている請求項を限定するべく、使用されてはならない。これらの場所のいずれかにおける熱源は、熱管理システムとの熱接触状態にあってもよい。従って、例えば、装置が熱源Ａを含んでいる場合には、上述の開示に従って、表面Ａ’は、熱源との熱接触状態にある第１表面であり、且つ、表面Ｘは、熱放散要素に隣接した電池の第２表面（装置の外部表面１４）であってもよい。換言すれば、熱源Ａとの熱接触状態にある熱管理システム３２の第１表面は、熱管理システム３２の第１部分又は一部分と呼称されてもよく、この用語法は、本明細書に記述されているその他の実施形態のうちの任意のもの又はすべてと共に使用されうる。同様に、装置が熱源Ｂを含んでいる場合には、上述の開示に従って、表面Ｂ’は、熱源との熱接触状態にある第１表面であり、且つ、表面Ｘは、第２表面であってもよい。更には、装置が熱源Ｃを含んでいる場合には、表面Ｃ’は、熱接触状態にある第１表面となり、且つ、表面Ｘは、第２表面であってもよい。
【００３３】
図１０には、１００と表記される更なる実施形態が示されている。図示のように、装置１００は、外部表面１０２を含む。装置の内部には、熱源１０４と、印刷回路基板１０６と、が存在する。又、熱源１０４に隣接し、且つ、これとの熱連通状態にある電池１０８も示されている。熱管理システム１１０は、熱源１０４及び電池１０８の第１側部及び第２側部との熱連通状態にある。更には、電池１０８と外部表面１０２との間の、且つ、システム１１０と外部表面１０２との間の、空隙が示されている。システム１１０の例示用の実施形態は、eGraf SS400 heat spreader （GrafTech, Parma, Ohio から入手可能なもの）を有する熱スプレッダである。システム１１０のその他の実施形態は、１つの GrafTech 社の eGraf（登録商標） heat spreader と GrafTech 社の HiTherm thermal interface material との組合せを含んでもよい。
【００３４】
別の特定の実施形態においては、熱管理システムは、熱源及び電池の両方との物理的接触状態にあってもよい。
【００３５】
特定の実施形態においては、一部分は、電池用のラベルの少なくとも一部分を有してもよい。特定の実施形態においては、熱管理システムの一部分は、電池用のラベルに内蔵されてもよい。電池のラベルは、情報を提供するべく、或いは、マーキング、電気的絶縁の利益、並びに、少なくともある程度の量の構造的支持を目的として、機能してもよい。
【００３６】
本明細書に開示されている実施形態は、電池に対する負の影響を防止するべく、望ましい範囲内の電池温度を維持するように使用されてもよく、好ましくは、電池は、９５℃未満の、更に好ましくは、約８０℃未満の、更に好ましくは、約７０℃未満の、且つ、更に好ましくは、約６０℃未満の、温度において維持される。
【００３７】
本明細書に開示されている実施形態は、ＰＣＢ上における電池の望ましい装置設計を可能にするべく使用されてもよい。本明細書に開示されている実施形態の別の利点は、特に、高温のコンポーネントが電池に隣接している場合に高温コンポーネントが電池に対して及ぼしうる影響の低減を含む。これは、外部源からの電池上における局所的な熱の蓄積（「高温スポット」）の防止に有用であり、これにより、電池の熱管理ニーズを、電池によって生成される熱に対するもののみとすることができる。又、外部加熱によって生成される望ましくない反応の尤度も低減される。電池の局所的な外部加熱によって生成されうる電池の更なる膨張も抑制される。更には、電池の動作との関係において、本明細書に開示されている実施形態は、短絡又はラッチアップされた際などのように、障害が発生したコンポーネントからの加熱による熱暴走に対する優れた安全マージンを提供してもよい。本明細書において開示されている実施形態を内蔵する装置は、相対的に安価な、相対的にスリムな、且つ／又は、相対的に効率的な設計を有してもよい。本明細書に開示されている実施形態のうちの１つを内蔵した装置の電池は、局所的な高温スポットの形成の影響を受けにくくなる。更には、電池は、相対的に均一な温度プロファイルを有することになろう。更には、電池に向かって導かれた熱は、熱管理システムとの熱連通状態にある電池の一部分にわたって相対的に均一に拡散されることになる。
【００３８】
電子装置は、熱源又は電池のいずれか又は両方の周りにＥＭＩ遮蔽を有していない場合がある。特定の一実施形態においては、装置内に含まれているＥＭＩ遮蔽は、熱管理システムの一部分ではない。
【００３９】
必須ではないが、本明細書において開示されている実施形態の１つ又は複数は、装置によるＩＥＣ規格６０６０１−１−２などの関連する電磁適合性規格の充足を可能にすることが好ましい。
【００４０】
以上の説明は、当業者による本発明の実施を可能にすることを意図したものである。説明を参照した際に当業者に明らかとなるすべての可能な変形及び変更について詳述することを意図したものではない。但し、すべてのこのような変更及び変形は、添付の請求項によって定義される本考案の範囲に含まれるものと解釈されたい。
【００４１】
従って、以上においては、本明細書に開示されている特定の実施形態について説明したが、このような参照は、添付の請求項に記述されているものを除いて、本考案の範囲に対する限定として解釈されることを意図したものではない。上述の様々な実施形態は、その任意の組合せにおいて実施されてもよい。
【図１】
0003204114.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月5日(2015.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電子装置であって、
ａ．前記装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、
ｂ．前記熱源との熱接触状態にある熱管理システムであって、ｉ．前記熱管理システムは、前記電池の少なくとも第１表面まで延在している、熱管理システムと、
ｃ．前記第１表面及び前記電池の第２表面に沿って延在する前記熱管理システムの一部分であって、前記一部分は、前記電池の複数のセルとの熱連通状態にあり、且つ、前記一部分は、前記電池の機能を妨げない程度に、セルのうちの１つの内部における局所的な高温スポットの生成を回避するべく、十分に大きな拡散係数を有する、一部分と、
を有し、
ｄ．前記電池と前記システムは、前記装置の外部表面から離隔している、
装置。
【請求項２】
前記電池の前記第２表面は、熱放散要素に隣接している、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記熱放散要素は、前記装置のフレーム又はシャーシのうちの少なくとも１つを有する、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記熱管理システムは、前記電池から熱を放散させるべく、前記電池上において望ましい場所に配置された、前記電池との熱連通状態にある第２部分を更に有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記電池と前記一部分の間に配設された断熱又は誘電材料を更に有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電池と前記熱源の間のパーティションを欠いた、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
前記熱管理システムは、前記熱源との物理的接触状態にある、請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
電子装置であって、
ａ．前記装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、
ｂ．前記熱源との熱接触状態にある熱管理システムであって、ｉ．前記熱管理システムは、前記電池の少なくとも第１表面まで延在している、熱管理システムと、
ｃ．前記第１表面及び前記電池の第２表面に沿って延在する前記熱管理システムの一部分であって、前記一部分は、前記電池の複数のセルとの熱連通状態にあり、且つ、少なくとも０．０４Ｗ／Ｋの拡散係数を有する、部分と、
を有し、且つ、
ｄ．前記電池と前記システムは、前記装置の前記外部表面から離隔している、
装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月9日(2016.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電子装置であって、
ａ．前記装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、
ｂ．前記熱源との熱接触状態にある熱管理システムであって、ｉ．前記熱管理システムは、前記電池の少なくとも第１表面まで延在している、熱管理システムと、
ｃ．前記第１表面及び前記電池の第２表面に沿って延在する前記熱管理システムの一部分であって、前記一部分は、前記電池の複数のセルとの熱連通状態にあり、且つ、前記一部分は、前記電池の機能を妨げない程度に、セルのうちの１つの内部における局所的な高温スポットの生成を回避するべく、十分に大きな拡散係数を有する、一部分と、
を有し、
ｄ．前記電池と前記システムは、前記装置の外部表面から離隔している、
装置。
【請求項２】
前記電池の前記第２表面は、熱放散要素に隣接している、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記熱放散要素は、前記装置のフレーム又はシャーシのうちの少なくとも１つを有する、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記熱管理システムは、前記電池から熱を放散させるべく、前記電池上において望ましい場所に配置された、前記電池との熱連通状態にある第２部分を更に有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記電池と前記一部分の間に配設された断熱又は誘電材料を更に有する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電池と前記熱源の間のパーティションを欠いた、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
前記熱管理システムは、前記熱源との物理的接触状態にある、請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
電子装置であって、
ａ．前記装置用の電池との直接的なアライメント状態において配設された熱源と、
ｂ．前記熱源との熱接触状態にある熱管理システムであって、ｉ．前記熱管理システムは、前記電池の少なくとも第１表面まで延在している、熱管理システムと、
ｃ．前記第１表面及び前記電池の第２表面に沿って延在する前記熱管理システムの一部分であって、前記一部分は、前記電池の複数のセルとの熱連通状態にあり、且つ、少なくとも０．０４Ｗ／Ｋの拡散係数を有する、一部分と、
を有し、且つ、
ｄ．前記電池と前記システムは、前記装置の外部表面から離隔している、
装置。