(57)【要約】  【課題】  熱源の表面の凹凸に依存しにくく、熱源との接触面積が高くて高い放熱効率を得られ、かつ放熱構造体の軽量化を図ることのできる放熱構造体、その製造方法、および当該放熱構造体を備えたバッテリーを提供する。  【解決手段】  本発明は、熱源からの放熱を高める放熱構造体１であって、第１シート２と、第１シート２の少なくとも片面に固定され、第１シート２との間に空間４を形成できる１若しくは複数の第２シート３と、当該空間４に配置される弾性部材６と、を備える放熱構造体１、当該放熱構造体の製造方法およびバッテリー２０に関する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、
第１シートと、
前記第１シートの少なくとも片面に固定され、前記第１シートとの間に空間を形成できる１若しくは複数の第２シートと、
前記空間に配置される弾性部材と、
を備える放熱構造体。
【請求項２】
前記第２シートは、１または複数の方向に向かって連続した凹凸を繰り返す形状を有する請求項２に記載の放熱構造体。
【請求項３】
前記空間は、前記第２シートの前記凹凸の凹部の数だけ存在する請求項２に記載の放熱構造体。
【請求項４】
前記空間は、一方向に長い形状であって、両端開放型の筒あるいは一端開放型のカップの形態を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記空間内に挿入されている長尺状弾性部材である請求項４に記載の放熱構造体。
【請求項６】
前記第１シートおよび／または前記第２シートは炭素系材料を含む可撓性シートである請求項１から５のいずれか１項に記載の放熱構造体。
【請求項７】
回転可能な第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合って回転する第２歯車と、
前記第１歯車と前記第２歯車との接触位置より前記第２歯車の回転方向下流側に位置する接着剤塗布部と、
前記接着剤塗布部より前記第２歯車の回転方向下流側に位置するシート送り部と、
を備える装置を用いて請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱構造体を製造する方法であって、
前記第２シートを成形する前のプレシートを、前記接触位置に対して前記接着剤塗布部の反対側から前記接触位置に挿入するステップと、
前記プレシートを前記第２歯車の歯形に成形しながら前記第２歯車の進行方向に送るステップと、
前記歯形に成形された部分を前記接着剤塗布部に接触させて、前記第２シートの成形部分に接着剤を塗布するステップと、
前記シート送り部から送られてきた第１シートの片面に、前記プレシートを成形した前記第２シートの前記接着剤を塗布した部分を接触させるステップと、
を含む放熱構造体の製造方法。
【請求項８】
回転可能な第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合って回転する第２歯車と、
前記第１歯車と前記第２歯車との接触位置より前記第２歯車の回転方向下流側に位置する接着剤塗布部と、
前記接着剤塗布部より前記第２歯車の回転方向下流側に位置するシート送り部と、
を備える装置を用いて請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱構造体を製造する方法であって、
前記第２シートを成形する前のプレシートを、前記接触位置に対して前記接着剤塗布部の反対側から前記接触位置に挿入するステップと、
前記プレシートを前記第２歯車の歯形に成形しながら前記第２歯車の進行方向に送るステップと、
前記第１シートの片面を前記接着剤塗布部に接触させて接着剤を塗布するステップと、
前記シート送り部から送られてきた第１シートの片面に、前記プレシートを成形した前記第２シートを接触させるステップと、
を含む放熱構造体の製造方法。
【請求項９】
前記プレシートの前記第２歯車の歯形に成形した凹部に、前記弾性部材を装填するステップを、さらに含む請求項７または８に記載の放熱構造体の製造方法。
【請求項１０】
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、
請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱構造体を、前記バッテリーセルと前記冷却部材との間に介在するバッテリー。
【請求項１１】
前記放熱構造体は、前記第１シートを前記バッテリーセル側に、前記第２シートを前記冷却部材側にそれぞれ対向させて配置される請求項１０に記載のバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【クロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、２０１８年６月２０日に日本国において出願された特願２０１８−１１６７４８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。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、放熱構造体、放熱構造体の製造方法およびバッテリーに関する。
【背景技術】
【０００３】
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。【０００４】
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、立方晶窒化ホウ素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）。【０００５】
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ょ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、電気自動車が近年普及してきている。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の課題がある。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必要である。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４３９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱源からの放熱効率をより高めるには、熱源の表面の凹凸に依存しにくく、熱源との接触面積が高くなるような放熱構造体が求められている。また、放熱構造体の軽量化も重要なファクタとなる。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するべく、熱源の表面の凹凸に依存しにくく、熱源との接触面積が高くて高い放熱効率を得られ、かつ放熱構造体の軽量化を図ることのできる放熱構造体、その製造方法、および当該放熱構造体を備えたバッテリー提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（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放熱構造体であって、第１シートと、前記第１シートの少なくとも片面に固定され、前記第１シートとの間に空間を形成できる１若しくは複数の第２シートと、前記空間に配置される弾性部材と、を備える。【００１０】
（２）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記第２シートは、１または複数の方向に向かって連続した凹凸を繰り返す形状を有する。【００１１】
（３）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記空間は、前記第２シートの前記凹凸の凹部の数だけ存在する。【００１２】
（４）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記空間は、一方向に長い形状であって、両端開放型の筒あるいは一端開放型のカップの形態を有する。【００１３】
（５）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記弾性部材は、前記空間内に挿入されている長尺状弾性部材である。【００１４】
（６）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、前記第１シートおよび／または前記第２シートは炭素系材料を含む可撓性シートである。【００１５】
（７）一実施形態に係る放熱構造体の製造方法は、回転可能な第１歯車と、前記第１歯車と噛み合って回転する第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車との接触位置より前記第２歯車の回転方向下流側に位置する接着剤塗布部と、前記接着剤塗布部より前記第２歯車の回転方向下流側に位置するシート送り部と、を備える装置を用いて前記いずれかの放熱構造体を製造する方法であって、前記第２シートを成形する前のプレシートを、前記接触位置に対して前記接着剤塗布部の反対側から前記接触位置に挿入するステップと、前記プレシートを前記第２歯車の歯形に成形しながら前記第２歯車の進行方向に送るステップと、前記歯形に成形された部分を前記接着剤塗布部に接触させて、前記第２シートの成形部分に接着剤を塗布するステップと、前記シート送り部から送られてきた第１シートの片面に、前記プレシートを成形した前記第２シートの前記接着剤を塗布した部分を接触させるステップと、を含む。【００１６】
（８）一実施形態に係る放熱構造体の製造方法は、回転可能な第１歯車と、前記第１歯車と噛み合って回転する第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車との接触位置より前記第２歯車の回転方向下流側に位置する接着剤塗布部と、前記接着剤塗布部より前記第２歯車の回転方向下流側に位置するシート送り部と、を備える装置を用いて前記いずれかの放熱構造体を製造する方法であって、前記第２シートを成形する前のプレシートを、前記接触位置に対して前記接着剤塗布部の反対側から前記接触位置に挿入するステップと、前記プレシートを前記第２歯車の歯形に成形しながら前記第２歯車の進行方向に送るステップと、前記第１シートの片面を前記接着剤塗布部に接触させて接着剤を塗布するステップと、前記シート送り部から送られてきた第１シートの片面に、前記プレシートを成形した前記第２シートを接触させるステップと、を含む。【００１７】
（９）別の実施形態に係る放熱構造体の製造方法は、好ましくは、前記プレシートの前記第２歯車の歯形に成形した凹部に、前記弾性部材を装填するステップを、さらに含む。【００１８】
（１０）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、前記いずれかの放熱構造体を、前記バッテリーセルと前記冷却部材との間に介在する。【００１９】
（１１）別の実施形態に係るバッテリーにおいて、好ましくは、前記放熱構造体は、前記第１シートを前記バッテリーセル側に、前記第２シートを前記冷却部材側にそれぞれ対向させて配置される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、熱源の表面の凹凸に依存しにくく、熱源との接触面積が高くて高い放熱効率を得られ、かつ放熱構造体の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、第１実施形態に係る放熱構造体の一部の斜視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１実施形態に係る放熱構造体を厚さ方向に圧縮した状態の斜視図を示す。
【図２】図２は、熱源としてバッテリーセルを用いた場合の放熱構造体とバッテリーセルとの位置関係を斜視図にて示す。
【図３Ａ】図３Ａは、第１実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１実施形態に係るバッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図を示す。
【図４】図４は、変形例に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図を示す。
【図５】図５は、第１実施形態に係る放熱構造体の製造方法の概略フロー図を示す。
【図６】図６は、図５の製造方法に用いる装置の一例を示す。
【図７】図７は、第１実施形態に係る放熱構造体の製造方法の変形例の概略フロー図を示す。
【図８】図８は、図７の製造方法に用いる装置の一例を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、図８の装置の一部の変形例を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図８の装置の一部の変形例を示す。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る放熱構造体の断面図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第２実施形態に係る放熱構造体の製造方法の概略フロー図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの製造方法に用いる装置の一例を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第２実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第２実施形態に係るバッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１，４１・・・放熱構造体、２，４２・・・第１シート（炭素系材料を含む可撓性シート）、３，４３，４５・・・第２シート（炭素系材料を含む可撓性シート）、３ａ，４３ａ，４５ａ・・・プレシート、４，４４，４６・・・空間、６，５０・・・弾性部材（長尺状弾性部材）、１０・・・バッテリーセル（熱源）、２０，２０ａ・・・バッテリー、２１・・・筐体、２５・・・冷却部材、３０，３０ａ，８０・・・装置、３１・・・第１歯車、３２・・・第２歯車、３３・・・接着剤塗布部、３４・・・シート送り部、３６・・・接触位置。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（第１実施形態）
図１Ａは、第１実施形態に係る放熱構造体の一部の斜視図を示す。図１Ｂは、第１実施形態に係る放熱構造体を厚さ方向に圧縮した状態の斜視図を示す。
【００２５】
放熱構造体１は、熱源からの放熱を高める放熱構造体であって、第１シート２と、第１シート２の片面に固定され、第１シート２との間に空間４を形成できる１つの第２シート３と、空間４に配置される弾性部材６と、を備える。ただし、第２シート３は、２以上であっても良い。第１シート２は、この実施形態では、好ましくは、平板である。ただし、第１シート２は、一方向に峰と谷を繰り返す波形状の板であっても良い。第２シート３は、この実施形態では、１つの方向に向かって連続した凹凸を繰り返す形状を有する。すなわち、第２シート３は、図１Ａの紙面右方向に波形状に、線状の凹部と凸部を繰り返す蛇腹状のシートである。ただし、第２シート３は、複数の方向に向かって連続した凹凸を繰り返す形状を有していても良い。空間４は、この実施形態では、第２シート３の前記凹凸の凹部の数だけ存在する。ただし、空間４は、第２シート３の前記凹部の数だけ存在させるのではなく、凹部の２以上を連通させて前記凹部の数より少なく形成されていても良い。
【００２６】
空間４は、一方向（図１Ａの紙面奥に延びる方向）に長い形状であって、両端開放型の筒の形態を有する。ただし、空間４は、図１Ａの紙面表側の面だけを開口し、紙面奥方向の端面を塞いだ、いわゆる一端開放型のカップの形態を有していても良い。さらには、空間４は、その長さ方向の両端を塞いだ形態を有していても良い。弾性部材６は、この実施形態では、空間４内に挿入されている長尺状弾性部材である。ただし、弾性部材６は、空間４の形状に合わせて如何なる形状を有していても良い。
【００２７】
第２シート３は、凹部の開口端部（凸部の頂部も含む）にて第１シート２と接続されている。接続方式は、接着、嵌め込み、融着等の如何なる方式でも良い。接着剤を用いて第２シート３を第１シート２に接続する場合には、耐熱性に優れた接着剤を用いるのが好ましい。接着剤は、熱伝導性に優れている方が好ましいが、熱伝導性の低いものでも良い。
【００２８】
第１シート２および第２シート３は、同一の材料から成るか否かを問わず、弾性部材６より熱伝導性の高い材料から構成されている。第１シート２および第２シート３は、好ましくは、炭素、金属および／またはセラミックスを含む若しくはこれらのいずれかの単体から成るシートである。第１シート２および／または第２シート３は、より好ましい形態としては、炭素系材料を含む可撓性シートである。炭素を含むシート（あるいは炭素系材料を含む可撓性シート）は、好ましくは炭素フィラーと樹脂とを含むシートである。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。第１シート２および／または第２シート３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。また、第１シート２および／または第２シート３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。また、第２シート３は、弾性部材６の長手方向と直交する方向（紙面左右方向）に沿った切り込み７を複数備えても良い（図１Ａ参照）。さらに、弾性部材６も、その長さ方向において切り込み７と同一若しくは近い位置に、その側面に沿ってハーフカットするように切り込みを備えても良い。また、第２シート３は、弾性部材６の長手方向（紙面奥行き方向）に沿った切り込みを複数備えても良い。また、第２シート３は、格子状に切り込みを備えても良い。第２シート３および／または弾性部材６に切り込みを入れることにより、熱源側および／または冷却部材側の各表面が凹凸を有していても第１シート２および第２シート３が当該各表面に対して、より接触しやすくなる。なお、上記の切り込みは、ライン状の切込み、ドット状の切込みといった如何なる形態の切込みでも良い。
【００２９】
第１シート２および／または第２シート３に樹脂を含む場合には、当該樹脂がシートの全質量に対して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、第１シート２および／または第２シート３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（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を好適に挙げることができる。樹脂は、第１シート２および／または第２シート３の成形前の状態において、炭素フィラーの隙間に、例えば粒子状に分散している。第１シート２および／または第２シート３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。
【００３０】
第１シート２および／または第２シート３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。
【００３１】
第１シート２および／または第２シート３は、導電性に優れるか否かは問わない。当該シート２，３の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。第１シートを炭素含有シートとした場合、第２シート３は、金属製のシートとすることもできる。好ましい第２シート３は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅あるいはステンレススチール製のシートである。第２シート３は、湾曲（若しくは屈曲）しやすいシートであるのが好ましく、その厚さに制約はないが、０．０５〜５ｍｍが好ましく、０．０６５〜０．５ｍｍがより好ましい。
【００３２】
弾性部材６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。弾性部材６は、第１シート２および第２シート３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、弾性部材６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。弾性部材６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。弾性部材６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、「弾性部材」は、柔軟性に富み、弾性的に圧縮と伸張を繰り返すことのできる部材を意味し、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。
【００３３】
放熱構造体１は、第１シート２から第２シート３に至る厚さ方向に圧縮力を受けると、（図１Ｂ）に示す状態になる。すなわち、第２シート３の凹凸構造が潰れて、空間４内の弾性部材６が扁平状になる。第２シート３は、凹凸を繰り返す形状を有すると、凹部がその隣の凸部側に倒れるように変形できる。放熱構造体１の厚さ方向に圧縮力を加えられていないときには、第１シート２は、第２シート３の開口端部のみで接触している。しかし、当該圧縮力を受けると、第１シート２は、第２シート３の開口端部以外の部分にも接触する状態になる。これによって、第１シート２と第２シート３との間の熱伝導性がより高くなる。空間４内の弾性部材６は、熱源の表面が凹凸を有していても第１シート２および第２シート３に熱源を接触しやすいようにする役割を持つ。
【００３４】
図２は、熱源としてバッテリーセルを用いた場合の放熱構造体とバッテリーセルとの位置関係を斜視図にて示す。
【００３５】
図２に示すように、放熱構造体１の第１シート２は、複数個のバッテリーセル１０の電極１１，１２と反対側に位置する下端部と接触する。第２シート３は、バッテリーセル１０を配置する筐体の底部に接する。放熱構造体１は、バッテリーセル１０を第１シート２側に配置すると、圧縮されて、（図１Ｂ）に示す状態になる。なお、図２では、図の複雑化を避けるため、バッテリーセル１０は８個のみ図示されている。しかし、バッテリーの仕様や必要な電力に応じて、バッテリーセル１０の数を８個より多くすることができる。放熱構造体１の大きさも、バッテリーセル１０の個数に応じて、任意に変えることができる。
【００３６】
図３Ａは、第１実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図を示す。図３Ｂは、第１実施形態に係るバッテリーを組み立て後の状態の縦断面図を示す。
【００３７】
この実施形態において、バッテリー２０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１０を備える。バッテリー２０は、一方に開口する有底型の筐体２１を備える。筐体２１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１０は、筐体２１の内部２４に配置される。バッテリーセル１０の上方には、電極が突出して設けられている。複数のバッテリーセル１０は、好ましくは、筐体２１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２１の底部２２には、冷却部材２５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２６が備えられている。バッテリーセル１０は、底部２２との間に、放熱構造体１を挟むようにして筐体２１内に配置される。
【００３８】
バッテリー２０は、冷却部材２５を流す構造を持つ筐体２１内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセル１０を備える。放熱構造体１は、バッテリーセル１０と冷却部材２５との間に介在する。放熱構造体１は、この実施形態では、好ましくは、第１シート２をバッテリーセル１０側に、第２シート３を冷却部材２５側にそれぞれ対向させて配置される。このような構造のバッテリー２０では、バッテリーセル１０は、放熱構造体１を通じて筐体２１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２５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２５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。
【００３９】
バッテリーセル１０を筐体２１内にセットした状態では（図３Ｂを参照）、放熱構造体１は、バッテリーセル１０と、水冷パイプ２６を備える底部２２との間において、放熱構造体１の厚さ方向に圧縮される（図１Ｂを参照）。第２シート３は弾性部材６を有する空間４を倒し、若しくは空間４を潰す形態で第１シート２に接触する。この結果、バッテリーセル１０からの熱は、第１シート２、第２シート３、底部２２、水冷パイプ２６、冷却部材２５へと伝わりやすくなる。弾性部材６は、バッテリーセル１０同士に段差があっても、バッテリーセル１０が第１シート２および第２シート３に接触させやすくするのに寄与する。
【００４０】
図４は、変形例に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図を示す。
【００４１】
放熱構造体１は、図４に示すように、第１シート２がバッテリーセル１０を配置する筐体の底部と接触し、第２シート３がバッテリーセル１０の下端部と接触するよう配置しても良い。かかる場合においても、放熱構造体１は、第２シート３から第１シート２に至る厚さ方向に圧縮力を受けると、第２シート３の凹凸構造が潰れて、空間４内の弾性部材６が扁平状になる。これによって、第１シート２と第２シート３との間の熱伝導性がより高くなる。空間４内の弾性部材６は、複数のバッテリーセル１０の底面によって形成される表面が凹凸であっても、第２シート３にバッテリーセル１０を接触しやすいようにする役割を持つ。
【００４２】
図５は、第１実施形態に係る放熱構造体の製造方法の概略フロー図を示す。図６は、図５の製造方法に用いる装置の一例を示す。
【００４３】
第１実施形態に係る放熱構造体の製造方法は、プレシートの挿入ステップ（Ｓ１００）、プレシートの成形ステップ（Ｓ１１０）、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）、第１シート２と第２シート３との接触ステップ（Ｓ１３０）の順に工程を行う方法である。当該製造方法に用いられる装置３０は、回転可能な第１歯車３１と、第１歯車３１と噛み合って回転する第２歯車３２と、第１歯車３１と第２歯車３２との接触位置３６より第２歯車３２の回転方向下流側に位置する接着剤塗布部３３と、接着剤塗布部３３より第２歯車３２の回転方向下流側に位置するシート送り部３４と、を備える。ここで、「下流」とは、接触位置３６における第２歯車３２の回転方向を意味すると共に、プレシート３ａを送る方向の下流側を意味する。以後の「下流」も同様である。シート送り部３４は、第１シート２をその表面に沿って搬送する手段である。シート送り部３４は、例えば、第１シート２を点線矢印の方向に駆動するベルトを有するベルト搬送部、あるいは何らの駆動手段を有さずに第２歯車３２の回転によって第１シート２を点線矢印の方向に移動させる無駆動搬送部であっても良い。また、シート送り部３４は、ローラによって第１シート２を搬送する手段であっても良い。以下、各工程を、図６を参照しながら説明する。
【００４４】
（１）プレシートの挿入ステップ（Ｓ１００）
当該挿入ステップは、第２シート３を成形する前のプレシート３ａを、接触位置３６に対して接着剤塗布部３３の反対側から接触位置３６に挿入するステップである（矢印Ａの方向に挿入）。第１歯車３１はモータ等の駆動手段によって自転している（第１歯車３１における実線矢印の方向に自転）。第２歯車３２は、第１歯車３１と噛み合って、第１歯車３１に従動する（第２歯車３２における実線矢印の方向に従動）。
【００４５】
（２）プレシートの成形ステップ（Ｓ１１０）
当該成形ステップは、プレシート３ａを第２歯車３２の歯形に成形しながら第２歯車３２の進行方向に送るステップである。より詳しくは、プレシート３ａは、第１歯車３１と第２歯車３２とで挟まれて成形され、第２歯車３２の表面に付着しながら接着剤塗布部３３へと向かう。プレシート３ａは、接着剤塗布部３３の前段階で、接触位置３６において第２歯車３２の歯形を転写するように成形される。これによって、プレシート３ａは、第２シート３に成形される。なお、プレシート３ａの成形（折り曲げも含む）にあたっては、室温（２５℃）より高温に加熱した環境下で行われるのが好ましい。例えば、第１歯車３１および／または第２歯車３２が１６０〜１７０℃に加熱されても良く、あるいは当該成形ステップの直前に、プレシート３ａに対してホットエアーによるブロー処理を施してプレシート３ａを軟化させておいても良い。
【００４６】
（３）接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）
当該塗布ステップは、第２シート３における歯形に成形された部分を接着剤塗布部３３に接触させて、第２シート３の成形部分に接着剤を塗布するステップである。接着剤塗布部３３は、好ましくは、ローラの形状を有しており、モータ等の駆動手段によって自転するか、若しくは第２歯車３２等の他の回転部材に従動する（接着剤塗布部３３における実線矢印の方向に自転）。接着剤塗布部３３は、好ましくは、その表面に接着剤を保持した接着剤保持部３５を備える。第２歯車３２と接着剤塗布部３３との隙間３７は、成形された第２シート３が接着剤を付着した状態で通過できる幅を有する。なお、接着剤塗布部３３は、ローラの形状を有する部材に限定されず、例えば、接着剤を保持した平板、接着剤を蓄えた容器、あるいは接着剤を保持した刷毛であっても良い。
【００４７】
（４）第１シートと第２シートとの接触ステップ（Ｓ１３０）
第１シートと第２シートとの接触ステップは、シート送り部３４から送られてきた第１シート２（矢印Ｂの方向に搬送）の片面に、プレシート３ａを成形した第２シート３の接着剤を塗布した部分を接触させるステップである。「接触」は、接合あるいは接着と読み替えても良い。第１シート２は、シート送り部３４の表面３８に沿って搬送される（表面３８近傍の点線矢印の方向に搬送）。シート送り部３４は、表面３８と第２歯車３２との間に隙間３９を隔てて配置されている。表面３８は、第１シート２を滑らかに搬送可能な面である。隙間３９は、第１シート２に第２シート３を接着させた状態で通過可能な幅で形成されている。なお、第２シート３と第１シート２との接触（貼り付け）にあたっては、室温（２５℃）より高温に加熱した環境下で行われるのが好ましい。例えば、第２歯車３２および／またはシート送り部３４が１６０〜１７０℃に加熱されても良く、あるいは当該接触ステップの直前に、第２シート３および／または第１シート２に対してホットエアーによるブロー処理を施して第２シート３および／または第１シート２を軟化させておいても良い。
【００４８】
シート送り部３４と第２歯車３２とで挟持されて下流に搬送されたプレ放熱構造体１ａは、弾性部材６を備えていない点を除き、放熱構造体１と同様の形態を備えている。その後、空間４内に弾性部材６を配置すると、放熱構造体１が完成する。
【００４９】
なお、接着剤塗布部３３は、シート送り部３４の近傍に配置されていても良い。この場合、接着剤は、第１シート２の片面に塗布される。その場合、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）は、第１シート２の片面を接着剤塗布部３３に接触させて接着剤を塗布するステップとなる。また、第１シートと第２シートとの接触ステップ（Ｓ１３０）は、シート送り部３４から送られてきた第１シート２の片面（すなわち、接着剤の塗布された面）に、前記プレシートを成形した前記第２シートを接触させるステップとなる。
【００５０】
図７は、第１実施形態に係る放熱構造体の製造方法の変形例の概略フロー図を示す。図８は、図７の製造方法に用いる装置の一例を示す。
【００５１】
上述の製造方法は、図５の製造方法によりプレ放熱構造体１ａを製造した後、空間４に弾性部材６を配置して放熱構造体１を完成させたが、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）と第１シートと第２シートとの接触ステップ（Ｓ１３０）との間に弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）を行うことにより放熱構造体１を製造しても良い（図７参照）。
【００５２】
図７の製造方法に用いられる装置８０は、図６の装置３０の各構成要素に加え、接着剤塗布部３３より第２歯車３２の回転方向下流側に位置する弾性部材装填部５１を備える。弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）は、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）により接着剤が塗布された第２シート３の凹部に弾性部材６を装填するステップである。弾性部材装填部５１は、弾性部材供給部５２と、弾性部材配置部５３とを備える。弾性部材供給部５２は、弾性部材６を弾性部材配置部５３に供給するための部材であり、好ましくは、可塑性を有する筒状の金属部材である。弾性部材配置部５３は、好ましくは、弾性部材６を溝５６に取り込み可能なローラ５４と、ローラ５４と係合可能なスプロケット５５とを備える。ローラ５４は、モータ等の駆動手段によって自転するか、若しくは歯車等の他の回転部材に従動する（ローラ５４における実線矢印の方向に自転）。また、スプロケット５５は、ローラ５４の回転に追従して回転する。弾性部材供給部５２により供給された弾性部材６は、ローラ５４の溝５６に取り込まれた状態で回転してスプロケット５５との係合位置まで移動し、スプロケット５５の切り欠き部に脱落する。そして、スプロケット５５の切り欠き部に脱落した弾性部材６は、スプロケット５５の回転に応じて、第２歯車３２により搬送される第２シート３の凹部に装填される。
【００５３】
そして、第１シートと第２シートとの接触ステップ（Ｓ１３０）により、シート送り部３４から送られてきた第１シート２の片面に、弾性部材６が装填された第２シート３の接着剤を塗布した部分を接触させ、放熱構造体１が完成する。なお、弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）は、第１シートと第２シートとの接触ステップ（Ｓ１３０）の後に行うステップでも良い。その場合、弾性部材６は、好ましくは、既に構成されている空間４の開口側から挿入される。
【００５４】
図９Ａおよび図９Ｂは、図８の装置の一部の変形例を示す。
【００５５】
装置８０は、図８に示す弾性部材装填部５１の代わりに、図９Ａに示す弾性部材装填部５１ａを備えても良い。弾性部材装填部５１ａは、好ましくは、ローラの形状を有しており、モータ等の駆動手段によって自転するか、若しくは歯車等の他の回転部材に従動する（弾性部材装填部５１ａにおける実線矢印の方向に自転）。また、弾性部材装填部５１ａは、空気を吸引および吐出する機構を有しており、この機構により、弾性部材６をローラ表面に吸着させたり、ローラ表面から脱落させたりすることが可能である。この場合、弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）は、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）により接着剤が塗布された第２シート３をシート送り部３４へ搬送しながら、弾性部材装填部５１ａの表面に吸着されている弾性部材６を所定間隔で脱落させることにより、第２シート３の凹部に弾性部材６を装填するステップとなる。
【００５６】
また、装置８０は、図８に示す弾性部材装填部５１の代わりに、図９Ｂに示すような弾性部材装填部５１ｂを備えても良い。弾性部材装填部５１ｂは、弾性部材配置部５３を有さず、弾性部材供給部５２ｂを第２シート３の上方に設ける。弾性部材供給部５２ｂは、複数の弾性部材６が充填された筒状の金属部材であり、弾性部材６を落下させない仕切り板５８を備える。仕切り板５８は、モータ等の駆動手段によって紙面左右方向に摺動可能な金属性の板である。この場合、弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）は、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）により接着剤が塗布された第２シート３をシート送り部３４へ搬送しながら、所定時間おきに仕切り板５８を開閉駆動して、第２シート３の凹部に弾性部材６を装填するステップとなる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１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。
【００５８】
図１０は、第２実施形態に係る放熱構造体の断面図を示す。
【００５９】
第２実施形態に係る放熱構造体４１は、第１シート４２の片面に、複数の空間４４を離間して形成する第２シート４３を備えると共に、第１シート４２の前記片面と反対側の面に、複数の空間４６を離間して形成する第２シート４５を備える。放熱構造体４１は、各空間４４にそれぞれ１本の弾性部材５０を備える。弾性部材５０は、図１０の紙面奥方向に長い長尺状の部材である。第２シート４３の空間４４および第２シート４５の空間４６は、共に、図１０の紙面表裏両方向に開口するトンネルである。空間４４を形成するトンネル同士の間には、隙間４８が存在する。同様に、空間４５を形成するトンネル同士の間には、隙間４７が存在する。空間４４と空間４６とは、第１シート４２を貫通する垂線方向に重複しない位置に形成されている。すなわち、空間４４の真上は隙間４７の位置である。同様に、空間４６の真下は空間４８である。このため、放熱構造体４１が前記垂線方向に圧縮されて薄厚になった際、空間４６内の弾性部材５０と空間４４内の弾性部材５０とは、互いに衝突しにくくなる。この結果、第１シート４２の面内ほぼ均一に、弾性部材５０を占めるようにできる。ただし、空間４４と空間４６とは、第１シート４２を貫通する垂線方向に重複する位置に形成しても良い。
【００６０】
第２シート４３，４５は、図１０の紙面右方向に波形状に、凸部若しくは凹部を断続的に繰り返すシートである。空間４４，４６は、第２シート４３，４５の凸部若しくは凹部の数だけ存在する。ただし、空間４４，４６は、隣の空間４４，４６とつながっていても良い。空間４４，４６は、一方向（図１０の紙面奥に延びる方向）に長い形状であって、両端開放型の筒の形態を有する。ただし、空間４４，４６は、図１０の紙面表側の面だけを開口し、紙面奥方向の端面を塞いだ、いわゆる一端開放型のカップの形態を有していても良い。さらには、空間４４，４６は、その長さ方向の両端を塞いだ形態を有していても良い。弾性部材５０は、この実施形態では、空間４４，４６内に挿入されている長尺状弾性部材である。ただし、弾性部材５０は、空間４４，４６の形状に合わせて如何なる形状を有していても良い。
【００６１】
図１１Ａは、第２実施形態に係る放熱構造体の製造方法の概略フロー図を示す。図１１Ｂは、図１１Ａの製造方法に用いる装置の一例を示す。
【００６２】
第２実施形態に係る放熱構造体の製造方法は、プレシートの挿入ステップ（Ｓ１００）、プレシートの成形ステップ（Ｓ１１０）および接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）を２組併行して含み、その後に、第１シート２と第２シート３との接触ステップ（Ｓ１３０）を行う方法である。第１シート２と第２シート３との接触ステップ（Ｓ１３０）では、第１シート２の両面のそれぞれに第２シート３，３を１つずつ接続される。Ｓ１３０を、１つの第２シート３の接続単位で２つのステップに分けても良い。
【００６３】
図１１Ｂの装置３０ａは、図６の装置３０の各構成要素に加え、シート送り部３４と第２歯車３２との間から搬送されてきたプレ放熱構造体１ａの下流方向に、装置３０に備える第１歯車３１と第２歯車３２と接着剤塗布部３３とのセットと、そのセットを構成する第２歯車３２と隙間４０を隔てて対向する構造体送り部５１とを配置している。装置３０ａは、第１シート４２の両面に第２シート４３，４５を接続して成るプレ放熱構造体４１ａを製造するための装置である。プレ放熱構造体４１ａの空間４４，４６に弾性部材５０，５０を配置すると、第１シート４２の両面に第２シート４３，４５と弾性部材５０とを備えた放熱構造体４１が完成する。装置３０ａは、第１歯車３１と第２歯車３２と接着剤塗布部３３とのセットを、シート送り部３４の上流および下流にそれぞれ１組ずつ配置して成る。このため、２枚のプレシート４３ａ，４５ａをそれぞれ別々に成形して第２シート４３，４５を製造して、第１シート４２の各片面にそれぞれ接続できる。下流側の第２歯車３２と構造体送り部５１との隙間４０は、第１シート４２の両面に第２シート４３，４５を接着した状態のプレ放熱構造体４１ａが通過可能な幅で形成されている。構造体送り部５１は、シート送り部３４と同様、モータ等の駆動手段によってプレ放熱構造体４１ａを搬送するか、若しくは無駆動にて第２歯車３２の回転を利用してプレ放熱構造体４１ａを搬送する部分である。
【００６４】
なお、第２実施形態に係る放熱構造体の製造方法は、図１１Ａに示す製造方法に限定されず、例えば、第１実施形態と同様に、接着剤の塗布ステップ（Ｓ１２０）と第１シートと第２シートとの接触ステップ（Ｓ１３０）との間若しくは当該接触ステップ（Ｓ１３０）の後に弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）を行うことにより放熱構造体４１を製造しても良い（図７参照）。弾性部材の装填ステップ（Ｓ１２５）の詳細は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００６５】
図１２Ａは、第２実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図を示す。図１２Ｂは、第２実施形態に係るバッテリーを組み立て後の状態の縦断面図を示す。
【００６６】
第２実施形態に係るバッテリー２０ａは、放熱構造体１を放熱構造体４１に変更した点を除き、バッテリー２０と同様の構造を有する。バッテリーセル１０は、底部２２との間に、放熱構造体４１を挟むようにして筐体２１内に配置される。すなわち、バッテリー２０ａは、放熱構造体４１を、バッテリーセル１０と冷却部材２５との間に介在させている。放熱構造体４１は、第２シート４５をバッテリーセル１０側に、第２シート４３を冷却部材２５側にそれぞれ対向させて配置される。バッテリーセル１０を筐体２１内にセットした状態では、放熱構造体４１は、バッテリーセル１０と、水冷パイプ２６を備える底部２２との間において、放熱構造体４１の厚さ方向に圧縮される（図１２Ｂを参照）。第２シート４３，４５（図１０を参照）は弾性部材５０を有する空間４４，４６を倒し、若しくは空間４４，４６を潰す形態で第１シート４２に接触する。この結果、バッテリーセル１０からの熱は、第１シート４２、第２シート４３，４５、底部２２、水冷パイプ２６、冷却部材２５へと伝わりやすくなる。弾性部材６は、バッテリーセル１０同士に段差があっても、バッテリーセル１０が第１シート４２および第２シート４３，４５に接触させやすくするのに寄与する。
【００６７】
（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。
【００６８】
例えば、熱源は、バッテリーセル１０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２５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１，４１は、バッテリー２０，２０ａ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。
【００６９】
第２実施形態に係る放熱構造体４１は、装置３０ａによらず、次のような製法にて製造可能である。例えば、第１シート４２の面内厚さ方向に、一定間隔で一方向に切り込みを複数個形成する。次に、一枚の第２シートをその切り込みに貫通させ、第１シート４２の表裏に交互に縫うように進行させる。最後に、第２シートによって形成された空間内に弾性部材を配置する。なお、空間４，４４，４６は、複数個形成されるのが好ましいが、１個のみでも良い。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。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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。
【図１Ａ】
2019244881.tif 000003
【図１Ｂ】
2019244881.tif 000004
【図２】
2019244881.tif 000005
【図３Ａ】
2019244881.tif 000006
【図３Ｂ】
2019244881.tif 000007
【図４】
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【図５】
2019244881.tif 000009
【図６】
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【図７】
2019244881.tif 000011
【図８】
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【図９Ａ】
2019244881.tif 000013
【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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