JP2019165081A - 放熱構造体およびそれを装着したバッテリー - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でかつ放熱効率に優れる放熱構造体、およびそれを備えたバッテリーを提供する。【解決手段】本発明は、冷却材１２を流すための１本または２本以上の冷却管１１と、１本の冷却管１１を所定間隔で往復配置し、若しくは２本以上の冷却管１１を所定間隔で並べて配置した状態において、冷却管１１に交差して連結する１または２以上の連結部材１３と、を備える放熱構造体１０、およびそれを備えるバッテリー２０に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体からの放熱を促進する放熱構造体およびそれを装着したバッテリーに関する。

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。

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（ＡｌＮ）、ｃＢＮ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）。

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、２０４０年までにガソリン車とディーゼル車から完全に電気自動車に切り替えることを宣言している。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大きな課題となっている。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。

バッテリーの速やかな放熱を実現するには、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製の筐体に水冷パイプを配置し、当該筐体にバッテリーセルを多数配置し、バッテリーセルと筐体の底面との間に密着性のゴムシートを挟んだ構造が採用されている。以下、図を参照して説明する。

図９は、従来のバッテリーの概略断面図を示す。図９のバッテリー１００は、多数のバッテリーセル１０１を、アルミニウム若しくはアルミニウム基合金から成る筐体１０２の内底面１０３上に備える。筐体１０２の底部１０４には、冷却水を流すための水冷パイプ１０５が備えられている。バッテリーセル１０１は、底部１０４との間にゴムシート（例えば、室温硬化型シリコーンゴム製のシート）１０６を挟んで筐体１０２内に固定されている。このような構造のバッテリー１００では、バッテリーセル１０１は、ゴムシート１０６を通じて筐体１０２に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。

特開２００８−２４３９９９

しかし、図９に示すようなバッテリー１００の軽量化の要求に応えるには、ゴムシート１０６のさらなる軽量化を図る必要がある。また、バッテリーセル１０１からの放熱性をより高める必要もある。これは、バッテリー１００のみならず回路基板や電子機器本体のような他の熱源に対しても同様である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軽量でかつ放熱効率に優れる放熱構造体、およびそれを備えたバッテリーを提供することを目的とする。

（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、冷却材を流すための１本または２本以上の冷却管と、１本の冷却管を所定間隔で往復配置した状態、若しくは２本以上の冷却管を所定間隔で並べて配置した状態において、冷却管に交差して連結する１または２以上の連結部材と、を備える。

（２）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、連結部材は、所定間隔で配置される冷却管の表裏両面を縫うように配置されている。

（３）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、連結部材は、所定位置の冷却管の表面から隣の冷却管の裏面へと順に縫うように配置され、連結部材と冷却管とが平織りされている。

（４）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、冷却管の長さ方向に並んで冷却管に接する長尺状放熱部材をさらに備え、長尺状放熱部材は、ゴム状弾性体に当該ゴム状弾性体より熱伝導性の高い熱伝導材を含む部材であって、連結部材は、冷却管と長尺状放熱部材との複数個のセット若しくは長尺状放熱部材に交差して、当該複数個のセット同士を連結する。

（５）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、長尺状放熱部材は、冷却管の外側面の一方向若しくは二方向に接する１または２以上の部材である。

（６）別の実施形態に係る放熱構造体において、好ましくは、連結部材は、金属、炭素系材料あるいはセラミックスを含むシートである。

（７）一実施形態に係るバッテリーは、上述のいずれかに記載の放熱構造体と、１または複数のバッテリーセルとを備え、放熱構造体は、少なくとも、バッテリーセルと、バッテリーセルを格納する筐体との間に配置されている。

（８）別の実施形態に係るバッテリーは、好ましくは、バッテリーセルを複数備え、放熱構造体は、さらに、複数のバッテリーセル同士の間に配置される。

本発明によれば、軽量でかつ放熱効率に優れる放熱構造体、およびそれを備えたバッテリーを提供できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の平面図（１Ａ）および当該放熱構造体の正面図（１Ｂ）をそれぞれ示す。 図２は、図１の放熱構造体の一部拡大正面図（２Ａ）および各種変形例の一部拡大正面図（２Ｂ，２Ｃ）をそれぞれ示す。 図３は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の平面図（３Ａ）および当該放熱構造体の一部の拡大正面図（３Ｂ）をそれぞれ示す。 図４は、図３の放熱構造体の各種変形例の一部拡大正面図（４Ａ，４Ｂ）を示す。 図５は、本発明の第１実施形態に係るバッテリーの縦断面図を示す。 図６は、図５中のバッテリーセルを放熱構造体上に配置する状況の斜視図を示す。 図７は、本発明の第２実施形態に係るバッテリーの縦断面図を示す。 図８は、図１の放熱構造体の概略平面図（８Ａ）およびその各種変形例の概略平面図（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）をそれぞれ示す。 図９は、従来のバッテリーの概略断面図を示す。

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。

１．放熱構造体
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の平面図（１Ａ）および当該放熱構造体の正面図（１Ｂ）をそれぞれ示す。

第１実施形態に係る放熱構造体１０は、冷却材１２を流すための２本以上の冷却管１１と、２本以上の冷却管１１を所定間隔で並べて配置した状態において、冷却管１１に交差して連結する２以上の連結部材１３と、を備える。連結部材１３は、好ましくは、冷却管１１の熱伝導を可能とする部材、さらに好ましくは、隣り合う若しくは併走する冷却管１１の熱伝導を可能とする部材である。本明細書では、「交差」は、平行以外の位置関係を意味し、直角で交わる関係に限定されず、交わる限り如何なる角度で交わる場合も含む。また、「所定間隔」は、特定の幅を意味するものではなく、また、一定の幅であることも意味しない。冷却管１１同士の所定間隔は、冷却管１１の幅と同一、当該幅を超えるあるいは当該幅未満のいずれの間隔で並べて配置されていても良いが、当該幅未満の間隔で並べて配置される方が好ましい。

この実施形態に係る放熱構造体１０は、１３本の冷却管１１を所定間隔で並べて、それら冷却管１１を、冷却管１１の長さ方向に並ぶ１６本の連結部材１３によって連結する構造を有する。放熱構造体１０の外形領域を冷却管１１のみで構成する場合と比べて、この実施形態の放熱構造体１０の方が軽量となるように、連結部材１３の数、形態および構成材料が選択されるのが好ましい。さらには、連結部材１３の密度は、好ましくは、冷却管１１の密度より小さい。連結部材１３の厚さは、好ましくは、冷却管１１の厚さに比べて小さい。冷却管１１の数は、２本以上であれば１３本に限定されない。さらには、冷却管１１の数を１３本より少なくして、少なくした分の数の別部材（例えば、後述の長尺状放熱部材など）を配置しても良い。また、冷却管１１と当該別部材とを交互に配置し、若しくは冷却管１１の間に２本以上の別部材を配置しても良い。また、連結部材１３の数は、２本以上であれば１６本に限定されない。

連結部材１３は、所定間隔で配置される複数の冷却管１１の表裏両面を縫うように配置されている。より具体的には、連結部材１３は、所定位置の冷却管１１の表面から隣の冷却管１１の裏面へと順に縫うように配置されている。この実施形態では、放熱構造体１０は、連結部材１３と冷却管１１とを平織りした構造を有する。連結部材１３は、金属、炭素系材料あるいはセラミックスを含むシートである。より好ましい連結部材１３は、熱可塑性樹脂やセルロースを母材とするシート内に、金属、炭素系材料あるいはセラミックスのフィラーを分散させた複合シートである。金属としては、アルミニウム、アルミニウム系合金、鉄、鉄系合金、銅、銅系合金あるいはＳＵＳを例示できる。また、セラミックスとしては、金属の酸化物、水酸化物若しくは窒化物を挙げることができる。セラミックスのより好適な材料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ｈＢＮ、ｃＢＮあるいは炭化ケイ素等を例示できる。また、炭素系材料としては、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、非晶質炭素若しくはグラファイト等を例示できる。連結部材１３中のフィラーは、連結部材１３の全体積に対して如何なる比率で含まれていても良いが、好ましくは２〜７０体積％の範囲、より好ましくは５〜２０体積％である。フィラーは、粒状、針状、繊維状、板状等の如何なる形状でも良い。連結部材１３は、複数本の冷却管１１を連結して固定する機能に加え、好ましくは、複数の冷却管１１の間において熱を伝える機能を有する。

連結部材１３の内の連結部材１３ａは、（１Ａ）の放熱構造体１０を構成する１３本の冷却管１１の内、（１Ａ）の左側から右側に向かって、表、裏、表、裏、表、裏、表、裏、表、裏、表、裏、表の順に交互に冷却管１１の表面と裏面とに接しながら配置される。また、連結部材１３の内の連結部材１３ｂは、（１Ａ）の放熱構造体１０を構成する１３本の冷却管１１の内、（１Ａ）の左側から右側に向かって、裏、表、裏、表、裏、表、裏、表、裏、表、裏、表、裏の順に交互に冷却管１１の表面と裏面とに接しながら配置される。連結部材１３ａと連結部材１３ｂは、冷却管１１の長さ方向に交互に配置される。このように、１３本の冷却管１１は、これと略直角方向に配置される各８本の連結部材１３ａと８本の連結部材１３ｂとによって表裏方向から挟まれ、編みこまれた状態となっている。

連結部材１３ａ，１３ｂと冷却管１１との接触部分には、好ましくは接着剤が介在されている。このため、放熱構造体１０は、容易にくずれない。なお、接着剤以外の固定手段にて、連結部材１３ａ，１３ｂと冷却管１１とが固定されていても良い。また、連結部材１３ａ，１３ｂと冷却管１１との交差位置において、連結部材１３ａ，１３ｂにより冷却管１１を縛って固定するようにしても良い。また、冷却管１１の長さ方向に沿って、連結部材１３ａと連結部材１３ｂとを順に交互配置せずに、連結部材１３ａまたは連結部材１３ｂのいずれかを連続配置しても良い。

冷却材１２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。冷却材１２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。冷却管１１は、例えば、樹脂、ゴム状弾性体、金属あるいはセラミックスの内の１つ若しくは２以上の複合体から構成される。冷却管１１のより好適な材料は、金属あるいはゴム状弾性体である。金属としては、連結部材１３中に含まれ得るフィラーと同様の金属を用いることができる。ゴム状弾性体としては、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、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例示できる。上記ゴム状弾性体中に、セラミックスや金属を分散させても良い。また、ゴム状弾性体に、難燃剤を含有させて、冷却管１１を燃えにくくしても良い。

図２は、図１の放熱構造体の一部拡大正面図（２Ａ）および各種変形例の一部拡大正面図（２Ｂ，２Ｃ）をそれぞれ示す。

（２Ａ）の放熱構造体１０は、冷却管１１を、その幅方向に複数並べた状態において、連結部材１３ａと連結部材１３ｂとを冷却管１１の長さ方向に交互に配置し、かつ冷却管１１の表側の面と裏側の面とを交互に縫うように連結部材１３ａ，１３ｂを備える。放熱構造体１０は、冷却管１１と連結部材１３とを平織りした構成を有する。

これに対して、（２Ｂ）の放熱構造体１０ａは、冷却管１１を、その幅方向に複数並べた状態において、連結部材１３ａと連結部材１３ｂとを冷却管１１の長さ方向に配置し、連結部材１３ａを全ての冷却管１１の一方の面（表側の面）に固定し、連結部材１３ｂを全ての冷却管１１の他方の面（裏側の面）に固定している。連結部材１３ａおよび連結部材１３ｂは、それぞれ１枚でも、複数枚でも良い。連結部材１３ａ，１３ｂと冷却管１１とは、好ましくは、冷却管１１が自由に動くことのないように接着剤等で固定されている。

また、（２Ｃ）の放熱構造体１０ｂは、冷却管１１を、その幅方向に複数並べた状態において、各冷却管１１を挿入する袋状部位を複数個備える連結部材１３を備える。連結部材１３と冷却管１１とは好ましくは接着剤等で固定されているが、固定されていなくても良い。連結部材１３が柔軟性に富む材料から構成されている場合には、冷却管１１同士の間隔は容易に変化でき、放熱構造体１０ｂの形状も自由に変えることができる。

（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体について説明する。第２実施形態において、第１実施形態と共通する部分については、同一符号を用いるとともに、第１実施形態の説明をかりて重複した説明を省略する。

図３は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の平面図と一部Ａの拡大図（３Ａ）および当該放熱構造体の一部の拡大正面図（３Ｂ）をそれぞれ示す。

第２実施形態に係る放熱構造体１０ｃは、第１実施形態に係る放熱構造体１０と同様に、２本以上の冷却管１１と、２本以上の冷却管１１を所定間隔で並べて配置した状態において、冷却管１１に交差して連結する２以上の連結部材１３と、を備える。連結部材１３は、好ましくは、冷却管１１の熱伝導を可能とする部材、さらに好ましくは、隣り合う若しくは併走する冷却管１１の熱伝導を可能とする部材である。放熱構造体１０ｃが放熱構造体１０と異なる点は、冷却管１１の長さ方向に並んで、冷却管１１に接する長尺状放熱部材１５をさらに備えている点である。冷却管１１同士の所定間隔は、長尺状放熱部材１５の介在スペースを確保する点から、冷却管１１の幅を超える間隔で並べて配置される方が好ましい。

長尺状放熱部材１５は、一部Ａの拡大図に示すように、ゴム状弾性体１１ａに、ゴム状弾性体１１ａより熱伝導性の高い熱伝導材１１ｂを含む部材である。本明細書では、「長尺状」とは、一方向に長い形状を意味する。長尺状放熱部材１５は、一方向に長い直方体である。長尺状放熱部材１５は、好ましくは、冷却管１１と連結部材１３との総厚以上の厚さを有し、かつ発熱体（例えば、後述のバッテリーセル）の放熱構造体１０ｃとの接触面の凹凸以上の圧縮代を有する。

ゴム状弾性体１１ａは、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、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。ゴム状弾性体１１ａは、放熱対象たる熱源（発熱体ともいう）からの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、ゴム状弾性体１１ａは、より好ましくは、シリコーンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、あるいはこれらの任意の２以上の複合物である。熱伝導材（熱伝導フィラーと称することもできる）１１ｂには、連結部材１３中に分散されている上述のフィラーと同様のものを使用できる。長尺状放熱部材１５は、発熱体（例えば、後述のバッテリーセル）と密着する必要から、発熱体に対して粘着性を有するのが好ましい。したがって、長尺状放熱部材１５のアスカーゴム硬度計Ｃ型（ＡＳＫＡＲ−Ｃ）にて測定されるゴム硬度は、好ましくは１０〜２０度である。後述の長尺状放熱部材１６も同様である。

長尺状放熱部材１５は、１本の冷却管１１をその両側から挟む形態で連結部材１３によって固定される。より詳細には、２つの長尺状放熱部材１５は、１本の冷却管１１の左右両側、すなわち、冷却管１１の並ぶ方向の両側から１本の冷却管１１を挟むように配置されている。連結部材１３は、冷却管１１と長尺状放熱部材１５との複数個のセットに交差して、当該複数個のセット同士を連結している。連結部材１３と、冷却管１１および長尺状放熱部材１５のセットとは、放熱構造体１０と同様、平織りされている。なお、連結部材１３は、長尺状放熱部材１５に交差して、長尺状放熱部材１５を連結しても良い。長尺状放熱部材１５の高さは、冷却管１１の外径と同一若しくはそれ以上である方が好ましい。長尺状放熱部材１５は、熱源と冷却管１１との接触よりも、熱源と長尺状放熱部材１５との接触の方が優先的になりやすい状況下で、熱源から長尺状放熱部材１５を経由して冷却管１１へと熱を伝え、より効率的な放熱を実現するのに寄与する。連結部材１３は、好ましくは、長尺状放熱部材１５よりも低粘着性の部材である。長尺状放熱部材１５は、前述のように、好ましくは高粘着性を発揮する部材である。しかし、長尺状放熱部材１５の粘着性が高すぎると、発熱体と容易に接着してしまい、取り扱いが困難な場合がある。例えば、発熱体をバッテリーセルとするバッテリー内に放熱構造体１０ｃを組み込む際に、長尺状放熱部材１５の過度な粘着性が組み込みを困難にすることもある。比較的粘着性の低い連結部材１３を長尺状放熱部材１５と一緒に編み込むと、放熱構造体１０ｃ全体としての粘着性を低くすることができる。連結部材１３はこのような機能も併せ持つ。後述の長尺状放熱部材１６も同様である。長尺状放熱部材１５は、冷却管１１の上下方向両側（冷却管１１の並ぶ方向と冷却管１１の長さ方向とに共に直交する方向の両側）から挟むように配置されても良い。図３の例では、長尺状放熱部材１５は、冷却管１１の外側面の二方向に接する２つの部材であるが、３つ以上の部材であっても良い。また、長尺状放熱部材１５の数は、好ましくは、冷却管１１の数と同数若しくはそれ以上である。長尺状放熱部材１５がそれ自体で熱伝導性に優れる部材であること、冷却管１１を少なくすると外部配管やポンプ能力を低減できて低コストにつながること、特に冷却管１１を金属性の場合には放熱構造体１０ｃの軽量化に寄与すること、などがその理由である。ただし、長尺状放熱部材１５の数は、冷却管１１の数より少なくても良い。

図４は、図３の放熱構造体の各種変形例の一部拡大正面図（４Ａ，４Ｂ）を示す。

（４Ａ）の放熱構造体１０ｄは、図３の放熱構造体１０ｃの１本の冷却管１１とそれを挟む２本の長尺状放熱部材１５のセットから、１本の長尺状放熱部材１５を除いた構造を有する。このため、連結部材１３は、１本の冷却管１１と１本の長尺状放熱部材１５とのセットに交差して、複数個のセット同士を連結している。長尺状放熱部材１５は、冷却管１１の外側面の一方向に接する２以上の部材である。

（４Ｂ）の放熱構造体１０ｅは、（４Ａ）の放熱構造体１０ｄの各セットを構成する１本の長尺状放熱部材１５に、冷却管１１の並ぶ方向に延出する部分を加えたＬ字アングル形状の長尺状放熱部材１６を有する。長尺状放熱部材１６は、冷却管１１の熱源と接する側の面（上側あるいは表側の面ともいう）にも存在する。このため、長尺状放熱部材１６は、熱源から長尺状放熱部材１６を経由して冷却管１１へと熱を伝え、より効率的な放熱を実現するのに寄与する。連結部材１３は、１本の冷却管１１と１本の長尺状放熱部材１６とのセットに交差して、複数個のセット同士を連結している。長尺状放熱部材１６は、冷却管１１の外側面の二方向に接する２以上の部材である。

２．バッテリー
（１）第１実施形態
図５は、本発明の第１実施形態に係るバッテリーの縦断面図を示す。図６は、図５中のバッテリーセルを放熱構造体上に配置する状況の斜視図を示す。図６中、矢印Ｗは、冷却材の流れる方向を示す。

図５に示すように、放熱構造体１０は、１または複数のバッテリーセル（熱源あるいは発熱体の一例）３０を搭載したバッテリー２０に備えられている。バッテリー２０は、例えば、電気自動車用のバッテリーである。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３０は、筐体２１の内部２４に配置される。

放熱構造体１０は、少なくとも、バッテリーセル３０と、バッテリーセル３０を格納する筐体２１との間に配置されている。放熱構造体１０は、バッテリー２０内のバッテリーセル３０から、自身の構成要素である冷却管１１を通る冷却材１２に熱を伝導させるための構造体である。図５に示すように、放熱構造体１０は、バッテリーセル３０と底部２２との間に備えられている。図６に示すように、バッテリーセル３０の上方には、電極３１，３２が突出して設けられている。複数のバッテリーセル３０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）。

図６に示すように、バッテリーセル３０の底部を放熱構造体１０上に配置すると、当該底部が完全に平面でなくとも、放熱構造体１０を構成する冷却管１１が変形等して当該底部に密着しやすくなる。バッテリーセル３０には、アルミニウムなどの金属製のシートを樹脂シートで挟んだラミネート構造を有する容器に電解液を封入したものを好適に用いることができる。バッテリーセル３０の軽量化を通じてバッテリー２０の軽量化を図ることができる。このような柔らかな容器を有するバッテリーセル３０を用いる場合、高硬度の放熱板では、バッテリーセル３０の底部と放熱板との間に隙間が生じてしまい、熱伝導が悪化しやすい。一方、図９の従来技術の方法を採用すると、ゴム状弾性体からなる放熱シートの重量が大きすぎ、バッテリー２０の軽量化を図ることが難しい。この実施形態に係る放熱構造体１０は、冷却管１１をバッテリーセル３０に直接接触させる構成とし、冷却管１１同士を連結部材１３、好ましくは熱伝導性の高い連結部材１３で連結して、軽量化と高放熱性を実現できる。特に、連結部材１３を熱伝導性に優れるシートとすると、バッテリーセル３０の底部は冷却管１１と連結部材１３に接触できるので、直接的に冷却管１１に接触しない部位があっても、連結部材１３にさえ接触していれば冷却材１２への放熱が可能となる。

（２）第２実施形態
図７は、本発明の第２実施形態に係るバッテリーの縦断面図を示す。

第２実施形態に係るバッテリー２０ａは、複数のバッテリーセル３０と筐体２１との間に放熱構造体１０を配置すると共に、複数のバッテリーセル３０同士の間にも放熱構造体１０を配置している。放熱構造体１０は、複数枚存在し、底部２２の内底面に敷くシートと、バッテリーセル３０同士の間、バッテリーセル３０と筐体２１の内側面との間にそれぞれ挿入される１または複数のシートとを含む。

なお、放熱構造体１０は、冷却管１１を複数並べる方向（幅方向）に長い形状を有する１枚のシートでも良い。その場合、放熱構造体１０を、バッテリーセル３０の外周囲を包む経路で内部２４に配置するのが好ましい。バッテリー２０ａにおける上述の点以外は、第１実施形態に係るバッテリー２０の構成と共通する。このため、共通する部分については、第１実施形態における説明をかり、この実施形態での重複した説明を省略する。

３．放熱構造体の変形例
次に、放熱構造体１０の各種変形例について説明する。

図８は、図１の放熱構造体の概略平面図（８Ａ）およびその各種変形例の概略平面図（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）をそれぞれ示す。

（８Ａ）の放熱構造体１０は、既に説明したように、複数本の冷却管１１と複数本の連結部材１３ａ，１３ｂとを平織りした構造を有する。（８Ｂ）の放熱構造体１０ｆは、平織り構造という点では（８Ａ）の放熱構造体１０と共通するが、冷却管１１が蛇腹状に往復する１本の管である点では（８Ａ）の放熱構造体１０と相違する。また、（８Ｃ）の放熱構造体１０ｇは、平織り構造という点では（８Ａ）の放熱構造体１０と共通するが、連結部材１３が蛇腹状に往復する１本のシートである点では（８Ａ）の放熱構造体１０と相違する。さらに、（８Ｄ）の放熱構造体１０ｈは、平織り構造という点では（８Ａ）の放熱構造体１０と共通するが、１本の冷却管１１と１本の連結部材１３とが共に蛇腹状に往復するシートである点では（８Ａ）の放熱構造体１０と相違する。放熱構造体１０ｆ，１０ｇ，１０ｈは、冷却材１２を流すための１本または２本以上の冷却管１１と、１本の冷却管１１を所定間隔で往復配置した状態、若しくは２本以上の冷却管１１を所定間隔で並べて配置した状態において、隣り合う冷却管１１の熱伝導を可能とするとともに冷却管１１に交差して連結する１または２以上の連結部材１３と、を備える。

このように、放熱構造体１０，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを構成する冷却管１１は１本であるか複数であるかを問わない。連結部材１３も同様である。冷却管１１は、その幅方向に複数並ぶ配置を実現できれば良い。

４．その他の実施形態
以上、本発明に係る放熱構造体およびそれを備えるバッテリーの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形して実施可能である。

冷却管１１と連結部材１３とは、平織に限定されず、別の織り方（例えば、綾織、繻子織（朱子織）など）にて放熱構造体を構成しても良い。その場合、放熱構造体を構成する冷却管１１および連結部材１３は、放熱構造体１０ｆ，１０ｇ，１０ｈのように、少なくともいずれかを１本としても良い。また、図２（２Ｂ）および（２Ｃ）の各正面視となるように、図８（８Ｂ）〜（８Ｄ）の放熱構造体１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを構成する各冷却管１１と各連結部材１３とを用いて放熱構造体を作製しても良い。

また、放熱構造体１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ（「放熱構造体１０等」という。）を配置するエリアの温度分布を予めモニタして、温度のより高い領域に冷却管１１を集中配置した放熱構造体１０等を用いることもできる。すなわち、放熱構造体１０等は、その平面積において、冷却管１１の集積密度の異なるものであっても良い。長尺状放熱部材１５，１６は、冷却管１１の厚さ（外径でも良い）以上の厚さを有し、かつ発熱体の放熱構造体１０ｃとの接触面の凹凸以上の圧縮代を有するものでも良い。また、冷却管１１または長尺状放熱部材１５，１６は、一つの放熱構造体１０等の中で用いられる場合に、必ずしも、全てを同一サイズとする必要はない。ただし、同一サイズの冷却管１１または長尺状放熱部材１５，１６を用いると、様々な冷却対象物、冷却対象領域に放熱構造体１０等を用いる際に標準化部材として使用できる。この結果、冷却管１１または長尺状放熱部材１５，１６のリサイクルが容易になる。

また、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。例えば、バッテリー２０，２０ａに、放熱構造体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを含む上述の種々の放熱構造体を搭載しても良い。バッテリー２０ａに搭載される複数の放熱構造体を、上述のいずれか任意の２種以上としても良い。また、放熱構造体１０ｃ，１０ｄ，１０ｅのように長尺状放熱部材１５，１６を備える構成を、放熱構造体１０ｆ，１０ｇ，１０ｈの平面構造を有する構造体に適用しても良い。

本発明は、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。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ・・・放熱構造体、１１・・・冷却管、１１ａ・・・ゴム状弾性体、１１ｂ・・・熱伝導材、１２・・・冷却材、１３，１３ａ，１３ｂ・・・連結部材、１５，１６・・・長尺状放熱部材、２０，２０ａ・・・バッテリー、２１・・・筐体、３０・・・バッテリーセル。

Claims (8)

1. 冷却材を流すための１本または２本以上の冷却管と、
   １本の前記冷却管を所定間隔で往復配置した状態、若しくは２本以上の前記冷却管を所定間隔で並べて配置した状態において、前記冷却管に交差して連結する１または２以上の連結部材と、
   を備える放熱構造体。
2. 前記連結部材は、所定間隔で配置される前記冷却管の表裏両面を縫うように配置されている請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記連結部材は、所定位置の前記冷却管の表面から隣の前記冷却管の裏面へと順に縫うように配置され、前記連結部材と前記冷却管とが平織りされている請求項２に記載の放熱構造体。
4. 前記冷却管の長さ方向に並んで前記冷却管に接する長尺状放熱部材をさらに備え、
   前記長尺状放熱部材は、ゴム状弾性体に当該ゴム状弾性体より熱伝導性の高い熱伝導材を含む部材であって、
   前記連結部材は、前記冷却管と前記長尺状放熱部材との複数個のセット若しくは前記長尺状放熱部材に交差して、当該複数個のセット同士若しくは前記長尺状放熱部材を連結する請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
5. 前記長尺状放熱部材は、前記冷却管の外側面の一方向若しくは二方向に接する１または２以上の部材である請求項４に記載の放熱構造体。
6. 前記連結部材は、金属、炭素系材料あるいはセラミックスを含む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。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱構造体と、
   １または複数のバッテリーセルと、
   を備え、
   前記放熱構造体は、少なくとも、前記バッテリーセルと、前記バッテリーセルを格納する筐体との間に配置されているバッテリー。
8. 前記バッテリーセルを複数備え、
   前記放熱構造体は、さらに、複数の前記バッテリーセル同士の間に配置される請求項７に記載のバッテリー。