特開 2024-115363 バッテリ冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115363

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】バッテリ冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20240819BHJP

   G01B 7/16 20060101ALI20240819BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240819BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240819BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20240819BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 301

G01B7/16

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/643

H01M50/204 401H

【審査請求】未請求

【請求項の数】28

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021020

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】石原 育

(72)【発明者】

【氏名】小峰 理枝子

(72)【発明者】

【氏名】北園 正樹

(72)【発明者】

【氏名】相澤 祐汰

(72)【発明者】

【氏名】植弘 量子

【テーマコード（参考）】

2F063

5H030

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

2F063AA25

2F063BA30

2F063DA02

2F063DA05

2F063EC00

5H030AA09

5H030AS08

5H030FF32

5H031KK01

5H040AA28

5H040AS07

5H040AT01

5H040AT06

(57)【要約】

【課題】複数のバッテリセルを有するバッテリ冷却装置において、熱伝導効率を維持しつつ、バッテリセルの膨張等を高感度に検出する。
【解決手段】本バッテリ冷却装置は、複数のバッテリセルと、ヒートパイプと、ひずみゲージと、を有し、前記ヒートパイプは、第１方向に延伸する複数の第１延伸部と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸する複数の第２延伸部と、を含み、複数の前記第１延伸部が所定間隔で配置され、隣接する前記第１延伸部の端部が互い違いに前記第２延伸部により連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造であり、各々の前記バッテリセルは、隣接する前記第１延伸部の間に、前記第１延伸部の内壁面と接するように配置され、前記第２延伸部は、前記第１延伸部よりも弾性率の低い低弾性部を含み、前記第１延伸部は、前記低弾性部よりも熱伝導率が高く、前記低弾性部は、前記第２延伸部の外壁面の少なくとも一部を構成し、前記ひずみゲージは、前記低弾性部に貼付されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリセルと、ヒートパイプと、ひずみゲージと、を有し、
前記ヒートパイプは、第１方向に延伸する複数の第１延伸部と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸する複数の第２延伸部と、を含み、複数の前記第１延伸部が所定間隔で配置され、隣接する前記第１延伸部の端部が互い違いに前記第２延伸部により連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造であり、
各々の前記バッテリセルは、隣接する前記第１延伸部の間に、前記第１延伸部の内壁面と接するように配置され、
前記第２延伸部は、前記第１延伸部よりも弾性率の低い低弾性部を含み、
前記第１延伸部は、前記低弾性部よりも熱伝導率が高く、
前記低弾性部は、前記第２延伸部の外壁面の少なくとも一部を構成し、
前記ひずみゲージは、前記低弾性部に貼付されている、バッテリ冷却装置。

【請求項2】

前記第１延伸部は、金属から形成され、
前記低弾性部は、樹脂から形成されている、請求項１に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項3】

前記第２延伸部の全体が前記低弾性部である、請求項１又は２に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項4】

前記第２延伸部は、内部が空洞であり前記低弾性部よりも熱伝導率の高い高熱伝導部と、前記高熱伝導部に積層された前記低弾性部と、を含む、請求項１又は２に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項5】

前記第２延伸部は、内部が空洞であり前記低弾性部よりも熱伝導率の高い高熱伝導部と、前記高熱伝導部に形成された貫通孔と、前記貫通孔を埋める前記低弾性部と、を含む、請求項１又は２に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項6】

前記高熱伝導部と前記低弾性部との積層方向から視て、前記低弾性部の大きさは、前記高熱伝導部の大きさよりも小さい、請求項４又は５に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項7】

前記第２延伸部は、内壁面を構成し前記低弾性部よりも熱伝導率の高い高熱伝導部と、外壁面を構成する前記低弾性部と、を含み、前記高熱伝導部と前記低弾性部とは空洞を挟んで対向する、請求項１又は２に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項8】

前記高熱伝導部は、金属から形成されている、請求項４乃至７のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項9】

異常判定部をさらに有し、
前記異常判定部は、各々の前記ひずみゲージの出力に基づいて、前記バッテリセルの異常を判定し、判定結果を出力する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項10】

前記ヒートパイプの前記バッテリセルと接していない領域と接する冷却部をさらに有し、
前記冷却部に、第２のひずみゲージが貼付されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項11】

異常判定部をさらに有し、
前記異常判定部は、各々の前記ひずみゲージの出力に基づいて、前記バッテリセルの異常を判定し、第１の判定結果を出力し、かつ前記第２のひずみゲージの出力に基づいて、前記ヒートパイプの異常を判定し、第２の判定結果を出力する、請求項１０に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項12】

複数のバッテリセルと、ヒートパイプと、検出部と、を有し、
前記ヒートパイプは、第１方向に延伸する複数の第１延伸部と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸する複数の第２延伸部と、を含み、複数の前記第１延伸部が所定間隔で配置され、隣接する前記第１延伸部の端部が互い違いに前記第２延伸部により連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造であり、
各々の前記バッテリセルは、隣接する前記第１延伸部の間に、前記第１延伸部の内壁面と接するように配置され、
前記第２延伸部は、前記第１延伸部よりも弾性率の低い低弾性部を含み、
前記第１延伸部は、前記低弾性部よりも熱伝導率が高く、
前記低弾性部は、前記第２延伸部の外壁面の少なくとも一部を構成し、
前記検出部は、前記低弾性部に貼付され、
前記検出部は、前記バッテリセルの膨張又は収縮により生じる前記低弾性部の変形及び／又は前記低弾性部にかかる圧力を検出する、バッテリ冷却装置。

【請求項13】

前記第１延伸部は、金属から形成され、
前記低弾性部は、樹脂から形成されている、請求項１２に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項14】

前記第２延伸部の全体が前記低弾性部である、請求項１２又は１３に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項15】

前記第２延伸部は、内部が空洞であり前記低弾性部よりも熱伝導率の高い高熱伝導部と、前記高熱伝導部に積層された前記低弾性部と、を含む、請求項１２又は１３に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項16】

前記第２延伸部は、内部が空洞であり前記低弾性部よりも熱伝導率の高い高熱伝導部と、前記高熱伝導部に形成された貫通孔と、前記貫通孔を埋める前記低弾性部と、を含む、請求項１２又は１３に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項17】

前記高熱伝導部と前記低弾性部との積層方向から視て、前記低弾性部の大きさは、前記高熱伝導部の大きさよりも小さい、請求項１５又は１６に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項18】

前記第２延伸部は、内壁面を構成し前記低弾性部よりも熱伝導率の高い高熱伝導部と、外壁面を構成する前記低弾性部と、を含み、前記高熱伝導部と前記低弾性部とは空洞を挟んで対向する、請求項１２又は１３に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項19】

前記高熱伝導部は、金属から形成されている、請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項20】

異常判定部をさらに有し、
前記異常判定部は、各々の前記検出部の出力に基づいて、前記バッテリセルの異常を判定し、判定結果を出力する、請求項１２乃至１９のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項21】

前記ヒートパイプの前記バッテリセルと接していない領域と接する冷却部をさらに有し、
前記冷却部に、第２の検出部が貼付されている、請求項１２乃至１９のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項22】

異常判定部をさらに有し、
前記異常判定部は、各々の前記検出部の出力に基づいて、前記バッテリセルの異常を判定し、第１の判定結果を出力し、かつ前記第２の検出部の出力に基づいて、前記ヒートパイプの異常を判定し、第２の判定結果を出力する、請求項２１に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項23】

前記検出部は、前記低弾性部の変形によって生じる磁気変化を検出する検出素子を有する、請求項１２乃至２２の何れか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項24】

前記検出素子は磁性体を含み、
前記検出素子は、前記低弾性部の変形によって前記磁性体に圧力が加わったときの前記磁性体の磁化の強さの変化を検出する検出素子である、請求項２３に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項25】

前記検出素子は、磁性膜で絶縁膜を挟んだ磁気トンネル接合の構造を含んでおり、
前記検出素子は、前記低弾性部の変形によって前記構造で発生する磁気変化を検出する検出素子である、請求項２３に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項26】

前記検出部は半導体式のひずみゲージである、請求項１２乃至２２の何れか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項27】

前記検出部は静電容量式の圧力センサである、請求項１２乃至２２の何れか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【請求項28】

前記検出部は光ファイバ式のひずみゲージである、請求項１２乃至２２の何れか一項に記載のバッテリ冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリ冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多数のバッテリセルを有するバッテリ冷却装置が知られている。このようなバッテリ冷却装置では、例えば、充放電等により昇温状態にあるバッテリセルを冷却するために、バッテリセルに接するようにヒートパイプが配置されている。ヒートパイプの内部には作動液が封入されており、作動液の蒸発と凝縮により熱交換が行われる。このようなバッテリ冷却装置では、バッテリセルの状態を検出する検出手段が設けられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０２１／０７４４５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、複数のバッテリセルを有するバッテリ冷却装置において、熱伝導効率を維持しつつ、バッテリセルの膨張等を高感度に検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本バッテリ冷却装置は、複数のバッテリセルと、ヒートパイプと、ひずみゲージと、を有し、前記ヒートパイプは、第１方向に延伸する複数の第１延伸部と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸する複数の第２延伸部と、を含み、複数の前記第１延伸部が所定間隔で配置され、隣接する前記第１延伸部の端部が互い違いに前記第２延伸部により連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造であり、各々の前記バッテリセルは、隣接する前記第１延伸部の間に、前記第１延伸部の内壁面と接するように配置され、前記第２延伸部は、前記第１延伸部よりも弾性率の低い低弾性部を含み、前記第１延伸部は、前記低弾性部よりも熱伝導率が高く、前記低弾性部は、前記第２延伸部の外壁面の少なくとも一部を構成し、前記ひずみゲージは、前記低弾性部に貼付されている。

【発明の効果】

【0006】

開示の技術によれば、複数のバッテリセルを有するバッテリ冷却装置において、熱伝導効率を維持しつつ、バッテリセルの膨張等を高感度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する斜視図である。

【図2】第１実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する図である。

【図3】第１実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図である。

【図4】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。

【図5】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その１）である。

【図6】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。

【図7】第１実施形態の変形例１に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図である。

【図8】第１実施形態の変形例２に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図である。

【図9】第１実施形態の変形例３に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図である。

【図10】第１実施形態の変形例４に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図である。

【図11】第２実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する模式図である。

【図12】異常判定部の一例について説明する図である。

【図13】制御部のハードウェアブロック図の一例である。

【図14】第３実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する図である。

【図15】第３実施形態の変形例に係るバッテリ冷却装置を例示する模式図である。

【図16】第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例を示す平面図および断面図である。

【図17】第５実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。

【図18】第５実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の他の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。

【図19】第５実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の、更に他の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部には同一の符号を付す場合がある。また、各図面において、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を規定する場合がある。この場合、Ｘ方向において、矢印の始点（根元）側をＸ－側、矢印の終点（矢尻）側をＸ＋側と称する場合がある。Ｙ方向及びＺ方向についても同様であるまた、各図面の説明において、既に説明した構成部と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。

【0009】

〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する斜視図である。図２は、第１実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する図であり、バッテリ冷却装置１を図１の矢印Ｓ方向から視た図である。図３は、第１実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図であり、ひずみゲージ１００を通り、かつＸＹ平面に平行な方向に切った断面を示している。なお、バッテリ冷却装置を矢印Ｓ方向から視ることを平面視と称する場合がある。

【0010】

図１～図３を参照すると、バッテリ冷却装置１は、複数のバッテリセル１０と、ヒートパイプ２０と、ひずみゲージ１００とを有している。バッテリ冷却装置１は、例えば、電気自動車の電力供給に使用できる。

【0011】

バッテリセル１０は、例えば、円柱状である。バッテリセル１０は、例えば、四角柱等の多角柱状であってもよい。バッテリセル１０は、例えば、リチウムイオン電池である。図示は省略されているが、複数のバッテリセル１０は、並列または直接に接続されている。図１～図３の例では、バッテリ冷却装置１は、６４個のバッテリセル１０を有するが、バッテリセル１０の個数は任意である。

【0012】

ヒートパイプ２０は、平面視で、第１方向に延伸する複数の第１延伸部２１と、第１方向と交差する第２方向に延伸する複数の第２延伸部２２とを含む。図１～図３の例では、第１方向はＹ方向であり、第２方向はＸ方向である。図１～図３の例では、第１方向と第２方向とは直交している。ただし、第１方向と第２方向とは直交していなくてもよい。

【0013】

ヒートパイプ２０は、平面視で、複数の第１延伸部２１が所定間隔で配置され、隣接する第１延伸部２１の端部が互い違いに第２延伸部２２により連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。図１～図３の例では、ヒートパイプ２０は、５つの第１延伸部２１と、４つの第２延伸部２２とを含むが、第１延伸部２１と第２延伸部２２の個数は、これには限定されない。

【0014】

なお、第１延伸部２１と第２延伸部２２との接続部において、第１延伸部２１及び／又は第２延伸部２２は、バッテリセル１０の外周面に沿って湾曲してもよい。また、第１延伸部２１及び第２延伸部２２は、平板状でなくてもよく、例えば、バッテリセル１０の外周面に沿った凹凸構造を有してもよい。

【0015】

第２延伸部２２は、第２延伸部２２の外壁面の少なくとも一部を構成する低弾性部を含む。低弾性部は、第１延伸部２１よりも弾性率の低い部分である。低弾性部は、可撓性を有する。本実施形態では、第２延伸部２２の全体が低弾性部である。すなわち、本実施形態では、低弾性部は、第２延伸部２２の外壁面の全部を構成する。低弾性部の弾性率は、例えば、５ＧＰａ以下である。これに対して、第１延伸部２１の弾性率は、例えば、５０ＧＰａ以上である。微小歪を高感度に検出する観点から、低弾性部の弾性率は、第１延伸部２１の弾性率の１／１０以下であることが好ましい。

【0016】

なお、ヒートパイプ２０において、バッテリセル１０と接する面を内壁面、内壁面の反対面であり、バッテリセル１０と接しない面を外壁面とする。なお、後述のように、ヒートパイプ２０は空洞Ｃを有するが、ここでいう内壁面及び外壁面は、空洞Ｃ内に露出する面ではない。

【0017】

第１延伸部２１は、低弾性部よりも熱伝導率が高い。すなわち、本実施形態では、第１延伸部２１は、全体が低弾性部である第２延伸部２２よりも熱伝導率が高い。第１延伸部２１の熱伝導率は、例えば、２００Ｗ／ｍ・ｋ以上である。これに対して、低弾性部の熱伝導率は、例えば、０．５Ｗ／ｍ・ｋ以下である。

【0018】

第１延伸部２１は、例えば、金属から形成されている。金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等の熱伝導率の高い材料が挙げられる。第２延伸部２２を構成する低弾性部は、例えば、樹脂から形成されている。樹脂としては、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の耐熱性の高い樹脂が挙げられる。

【0019】

ヒートパイプ２０において、交互に配置される第１延伸部２１及び第２延伸部２２は連結されて１つの連続する構造体を形成している。隣接する第１延伸部２１と第２延伸部２２は、例えば、接着や成形等により一体化されている。この連続する構造体の内部には、連続する１つの空洞Ｃが設けられている。

【0020】

空洞Ｃ内には、図示しない作動液が密封されている。作動液としては、例えば、純水、エタノール等を用いることができる。また、空洞Ｃを規定するヒートパイプ２０の内側面には、図示しない毛細管構造（ウィック）が設けられている。空洞Ｃ内は、例えば、作動液とその蒸気以外が含まれない真空状態であり、作動液の蒸発及び凝縮が生じやすくなっている。

【0021】

ヒートパイプ２０は、各々のバッテリセル１０の外周面と接するように設けられている。詳細には、各々のバッテリセル１０は、隣接する第１延伸部２１の間に、第１延伸部２１の内壁面と接するように配置されている。すべてのバッテリセル１０は、いずれかの第１延伸部２１と接している。一部のバッテリセル１０は、第１延伸部２１と第２延伸部２２の両方に接している。

【0022】

図１～図３の例では、Ｘ方向を行方向、Ｙ方向を列方向とすると、隣接する第１延伸部２１の間に８行２列のバッテリセル１０が配置されている。なお、これは一例であり、隣接する第１延伸部２１の間に配置されるバッテリセル１０の個数は任意である。

【0023】

ヒートパイプ２０がバッテリセル１０から熱を得ると、その部分にある作動液が蒸発して気体となり、熱を潜熱として吸収して、空洞Ｃ内の低温部に移動する。低温部に移動した作動液は凝縮し、熱を放出して液体に戻る。これにより、高温部の熱を低温部に運ぶことができる。また、液体となった作動液は、ウィックの毛細管現象によって元の熱源部分に戻る。作動液の気化と液化、移動は連続的に起こるため、長期間にわたって熱交換を継続することができる。

【0024】

ひずみゲージ１００は、バッテリセル１０の膨張や収縮に伴なうヒートパイプ２０の伸縮を検出するセンサである。ひずみゲージ１００は、本開示において検出部の一例である。ひずみゲージ１００は、各々の第２延伸部２２の外壁面を構成する低弾性部に貼付されている。ひずみゲージ１００は、各々の第２延伸部２２の外壁面を構成する低弾性部の一部に貼付されてもよいし、全体に貼付されてもよい。ひずみゲージ１００の詳細については後述する。

【0025】

例えば、何らかの原因でバッテリセル１０が膨張や収縮をすると、バッテリセル１０と接しているヒートパイプ２０には外力が加わり微小歪が発生する。仮に、ヒートパイプ２０の全体が銅やアルミニウムのような剛性の高い金属から形成されていると、ヒートパイプ２０の微小歪をひずみゲージ１００で検出することは困難である。

【0026】

しかし、バッテリ冷却装置１では、第２延伸部２２は、第１延伸部２１よりも弾性率の低い低弾性部を含み、低弾性部にひずみゲージ１００を貼付している。低弾性部は可撓性を有するため、第１延伸部２１よりもひずみが生じやすい。そのため、低弾性部に貼付したひずみゲージ１００により、ヒートパイプ２０の微小歪を高感度に検出することができる。すなわち、バッテリセル１０の膨張等を高感度に検出することができる。

【0027】

すなわち、複数のバッテリセル１０のいずれか１以上が膨張すると、ヒートパイプ２０に貼付されたひずみゲージ１００の抵抗値が増加する。この抵抗値を監視することにより、複数のバッテリセル１０のいずれか１以上の膨張の情報を得ることができる。また、複数のバッテリセル１０のいずれか１以上が収縮すると、ヒートパイプ２０に貼付されたひずみゲージ１００の抵抗値が減少する。この抵抗値を監視することにより、複数のバッテリセル１０のいずれか１以上の収縮の情報を得ることができる。また、各々のひずみゲージ１００の出力の抵抗値の変化の度合いにより、膨張や収縮の程度を検出することができる。

【0028】

また、バッテリ冷却装置１では、ヒートパイプ２０の多くの部分を占める第１延伸部２１は低弾性部よりも熱伝導率が高い材料により形成されているため、熱伝導効率を維持しつつ、バッテリセル１０の膨張等を高感度に検出することができる。

【0029】

［ひずみゲージ１００］
図４は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図５は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その１）であり、図４のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。

【0030】

図４及び図５を参照すると、ひずみゲージ１００は、基材１１０と、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とを有している。すなわち、ひずみゲージ１００は、検出素子として抵抗体１３０を有している。カバー層１６０は、必要に応じて設けることができる。なお、図４及び図５では、便宜上、カバー層１６０の外縁のみを破線で示している。まずは、ひずみゲージ１００を構成する各部について詳細に説明する。

【0031】

なお、図４及び図５では、便宜上、ひずみゲージ１００において、基材１１０の抵抗体１３０が設けられている側を「上側」と称し、抵抗体１３０が設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、ひずみゲージ１００は天地逆の状態で用いることもできる。又、ひずみゲージ１００は任意の角度で配置することもできる。又、図４及び図５において、平面視とは、基材１１０の上面１１０ａに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。ひずみゲージ１００は、基材１１０の下面１１０ｂが第２延伸部２２の低弾性部側を向くように、第２延伸部２２の低弾性部に貼り付けられる。

【0032】

基材１１０は、抵抗体１３０等を形成するためのベース層となる部材である。基材１１０は可撓性を有する。基材１１０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、基材１１０の厚さは５μｍ～５００μｍ程度であってよい。なお、低弾性部から受感部へのひずみの伝達性、及び、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材１１０の厚さは５μｍ～２００μｍの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材１１０の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。

【0033】

基材１１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成される。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、かつ可撓性を有する部材を指す。

【0034】

基材１１０が絶縁樹脂フィルムから形成される場合、当該絶縁樹脂フィルムには、フィラーや不純物等が含まれていてもよい。例えば、基材１１０は、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成されてもよい。

【0035】

基材１１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｎ_３、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３）等の結晶性材料が挙げられる。又、前述の結晶性材料以外に非晶質のガラス等を基材１１０の材料としてもよい。又、基材１１０の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。金属製の基材１１０を用いる場合、上面１１０ａを被覆するように絶縁膜が設けられる。

【0036】

抵抗体１３０は、基材１１０の上側に所定のパターンで形成された薄膜である。ひずみゲージ１００において、抵抗体１３０は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体１３０は、基材１１０の上面１１０ａに直接形成されてもよいし、基材１１０の上面１１０ａに他の層を介して形成されてもよい。なお、図４では、便宜上、抵抗体１３０を密度の高い梨地模様で示している。

【0037】

抵抗体１３０は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図４の例ではＡ－Ａ線の方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。複数の細長状部の長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（図４の例ではＡ－Ａ線と垂直な方向）となる。

【0038】

グリッド幅方向の最も外側に位置する２つの細長状部の長手方向の一端部は、グリッド幅方向に屈曲し、抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ_１及び１３０ｅ_２を形成する。抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ_１及び１３０ｅ_２は、配線１４０を介して、電極１５０と電気的に接続されている。言い換えれば、配線１４０は、抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ_１及び１３０ｅ_２と各々の電極１５０とを電気的に接続している。

【0039】

抵抗体１３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体１３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。

【0040】

ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ_２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでいてもよい。

【0041】

抵抗体１３０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、抵抗体１３０の厚さは０．０５μｍ～２μｍ程度であってよい。特に、抵抗体１３０の厚さが０．１μｍ以上である場合、抵抗体１３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する。また、抵抗体１３０の厚さが１μｍ以下である場合、抵抗体１３０を構成する膜の内部応力に起因する、（i）膜のクラック及び（ii）膜の基材１１０からの反りが、低減される。

【0042】

横感度を生じ難くすることと、断線対策とを考慮すると、抵抗体１３０の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。更に言えば、抵抗体１３０の幅は１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるとより好ましい。

【0043】

例えば、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上させることができる。又例えば、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、抵抗体１３０がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１００のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、「主成分」とは、抵抗体を構成する全物質の５０重量％以上を占める成分のことを意味する。ゲージ特性を向上させるという観点から考えると、抵抗体１３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。更に言えば、同観点から考えると、抵抗体１３０はα－Ｃｒを９０重量％以上含むことがより好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。

【0044】

又、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎが２０重量％以下であることで、ひずみゲージ１００のゲージ率の低下を抑制することができる。

【0045】

又、Ｃｒ混相膜におけるＣｒＮとＣｒ_２Ｎとの比率は、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ_２Ｎの割合が８０重量％以上９０重量％未満となるようにすることが好ましい。更に言えば、同比率は、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ_２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満となるようにすることがより好ましい。Ｃｒ_２Ｎは半導体的な性質を有する。そのため、前述のＣｒ_２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、前述のＣｒ_２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで抵抗体１３０のセラミックス化を低減し、抵抗体１３０の脆性破壊が起こりにくくすることができる。

【0046】

一方で、ＣｒＮは化学的に安定であるという利点を有する。Ｃｒ混相膜にＣｒＮをより多く含むことで、不安定なＮが発生する可能性を低減することができるため、安定なひずみゲージを得ることができる。ここで「不安定なＮ」とは、Ｃｒ混相膜の膜中に存在し得る、微量のＮ_２もしくは原子状のＮのことを意味する。これらの不安定なＮは、外的環境（例えば高温環境）によっては膜外へ抜け出ることがある。不安定なＮが膜外へ抜け出るときに、Ｃｒ混相膜の膜応力が変化し得る。

【0047】

ひずみゲージ１００において、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、高感度化かつ、小型化を実現することができる。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合は０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。また、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合の大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化することができる。

【0048】

配線１４０は、基材１１０上に設けられている。配線１４０は、抵抗体１３０及び電極１５０と電気的に接続されている。配線１４０は、直線状には限定されず、任意のパターンとすることができる。また、配線１４０は、任意の幅及び任意の長さとすることができる。なお、図４では、便宜上、配線１４０を抵抗体１３０よりも密度の低い梨地模様で示している。

【0049】

電極１５０は、基材１１０上に設けられている。電極１５０は、配線１４０を介して抵抗体１３０と電気的に接続されている。電極１５０は、平面視において、配線１４０よりも拡幅して略矩形状に形成されている。電極１５０は、ひずみにより生じる抵抗体１３０の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。電極１５０の上面に、銅等の抵抗の低い金属層、または、金等のはんだ付け性が良好な金属層を積層してもよい。抵抗体１３０と配線１４０と電極１５０とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。なお、図４では、便宜上、電極１５０を配線１４０と同じ密度の梨地模様で示している。

【0050】

カバー層１６０（保護層）は、必要に応じ、基材１１０の上面１１０ａに、抵抗体１３０及び配線１４０を被覆し電極１５０を露出するように設けられる。カバー層１６０の材料としては、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂が挙げられる。なお、カバー層１６０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層１６０の厚さは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カバー層１６０の厚さは２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。カバー層１６０を設けることで、抵抗体１３０に機械的な損傷等が生じることを抑制することができる。又、カバー層１６０を設けることで、抵抗体１３０を湿気等から保護することができる。

【0051】

［ひずみゲージ１００の製造方法］
本実施形態に係るひずみゲージ１００では、基材１１０上に、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とが形成される。なお、基材１１０とこれらの部材の層の間に別の層（後述する機能層等）が形成されてもよい。

【0052】

以下、ひずみゲージ１００の製造方法について説明する。ひずみゲージ１００を製造するためには、まず、基材１１０を準備し、基材１１０の上面１１０ａに金属層（便宜上、金属層Ａとする）を形成する。金属層Ａは、最終的にパターニングされて抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０となる層である。従って、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の材料や厚さと同様である。

【0053】

金属層Ａは、例えば、金属層Ａを形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層Ａは、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法、蒸着法、アークイオンプレーティング法、またはパルスレーザー堆積法等を用いて成膜されてもよい。基材１１０の上面１１０ａに金属層Ａを成膜後、周知のフォトリソグラフィ法により、金属層Ａを図４の抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０と同様の平面形状にパターニングする。

【0054】

なお、基材１１０の上面１１０ａに下地層を形成してから金属層Ａを形成してもよい。例えば、基材１１０の上面１１０ａに、所定の膜厚の機能層をコンベンショナルスパッタ法により真空成膜してもよい。このように下地層を設けることによって、ひずみゲージ１００のゲージ特性を安定化させることができる。

【0055】

本願において、機能層とは、少なくとも上層である金属層Ａ（抵抗体１３０）の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１１０に含まれる酸素または水分による金属層Ａの酸化を防止する機能、および／または、基材１１０と金属層Ａとの密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。

【0056】

基材１１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むことがあり、また、Ｃｒは自己酸化膜を形成することがある。そのため、特に金属層ＡがＣｒを含む場合、金属層Ａの酸化を防止する機能を有する機能層を成膜することが好ましい。

【0057】

このように、金属層Ａの下層に機能層を設けることにより、金属層Ａの結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層Ａを作製することができる。その結果、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性の安定性が向上する。又、機能層を構成する材料が金属層Ａに拡散することにより、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性が向上する。

【0058】

機能層の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。

【0059】

図６は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。図６は、抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の下地層として機能層１２０を設けた場合のひずみゲージ１００の断面形状を示している。

【0060】

機能層１２０の平面形状は、例えば抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の平面形状と略同一にパターニングされてよい。しかしながら、機能層１２０と抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０との平面形状は略同一でなくてもよい。例えば、機能層１２０が絶縁材料から形成される場合には、機能層１２０を抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の平面形状と異なる形状にパターニングしてもよい。この場合、機能層１２０は例えば抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０が形成されている領域にベタ状に形
成されてもよい。或いは、機能層１２０は、基材１１０の上面全体にベタ状に形成されてもよい。

【0061】

抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０を形成した後、必要に応じ、基材１１０の上面１１０ａにカバー層１６０を形成する。カバー層１６０は抵抗体１３０及び配線１４０を被覆するが、電極１５０はカバー層１６０から露出していてよい。例えば、基材１１０の上面１１０ａに、抵抗体１３０及び配線１４０を被覆し電極１５０を露出するように、半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートして、その後に当該絶縁樹脂フィルムを加熱して硬化させることにより、カバー層１６０を形成することができる。以上の工程により、ひずみゲージ１００が完成する。

【0062】

〈第１実施形態の変形例〉
第１実施形態の変形例では、ひずみゲージを貼付する部分の構造が異なるバッテリ冷却装置の例を示す。なお、第１実施形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0063】

図７は、第１実施形態の変形例１に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図であり、ひずみゲージ１００を通り、かつＸＹ平面に平行な方向に切った断面を示している。

【0064】

図７に示すように、バッテリ冷却装置１Ａは、第２延伸部２２が、内部が空洞であり低弾性部２２ｂよりも熱伝導率の高い高熱伝導部２２ａと、高熱伝導部２２ａに積層された低弾性部２２ｂとを含む点が、バッテリ冷却装置１と相違する。低弾性部２２ｂは、高熱伝導部２２ａの表面の全体に積層されている。低弾性部２２ｂは、可撓性を有する。

【0065】

高熱伝導部２２ａは、例えば、第１延伸部２１と同じ金属により、第１延伸部２１と一体に形成されている。低弾性部２２ｂは、例えば、高熱伝導部２２ａに接着されている。低弾性部２２ｂの材料としては、例えば、第１実施形態において低弾性部の材料として例示した樹脂が挙げられる。ひずみゲージ１００は、第２延伸部２２の外壁面をなす低弾性部２２ｂに貼付されている。

【0066】

バッテリ冷却装置１Ａでは、可撓性を有する低弾性部２２ｂにひずみゲージ１００を貼付しているため、バッテリ冷却装置１と同様に、ひずみゲージ１００によりヒートパイプ２０の微小歪を検出することが可能となる。また、バッテリ冷却装置１Ａでは、バッテリ冷却装置１と比べて、ヒートパイプ２０のより多くの部分が熱伝導率の高い材料から形成されているため、より良好な熱伝導効率を維持しつつ、バッテリセル１０の膨張等を高感度に検出することができる。また、バッテリ冷却装置１Ａでは、高熱伝導部２２ａをくり抜いたり、高熱伝導部２２ａと低弾性部２２ｂとを繋ぎ合わせたり、という加工が必要なく、ひずみゲージ１００を備えた低弾性部２２ｂを高熱伝導部２２ａに貼付するだけでよいため、製造することが容易である。

【0067】

図８は、第１実施形態の変形例２に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図であり、ひずみゲージ１００を通り、かつＸＹ平面に平行な方向に切った断面を示している。

【0068】

図８に示すように、バッテリ冷却装置１Ｂでは、低弾性部２２ｂが高熱伝導部２２ａの表面の一部に積層されている点が、バッテリ冷却装置１Ａと相違する。つまり、高熱伝導部２２ａと低弾性部２２ｂとの積層方向から視て（Ｙ＋側からＹ－側に見て）、低弾性部２２ｂの大きさは、高熱伝導部２２ａの大きさよりも小さい。すなわち、第２延伸部２２の外壁面は、高熱伝導部２２ａ及び低弾性部２２ｂで形成されている。

【0069】

このように、第２延伸部２２の外壁面の全体を低弾性部で構成する必要はなく、ひずみゲージ１００を貼付する部分のみを低弾性部で構成すればよい。バッテリ冷却装置１Ｂでは、バッテリセル１０を高熱伝導部２２ａで完全に覆っているため、冷却性能は図７に示すバッテリ冷却装置１Ａの場合と同等である。また、バッテリ冷却装置１Ｂでは、バッテリ冷却装置１Ａと同様に、高熱伝導部２２ａをくり抜いたり、高熱伝導部２２ａと低弾性部２２ｂとを繋ぎ合わせたり、という加工が必要なく、ひずみゲージ１００を備えた低弾性部２２ｂを高熱伝導部２２ａに貼付するだけでよいため、製造することが容易である。また、バッテリ冷却装置１Ｂでは、バッテリ冷却装置１Ａに比して、低弾性部２２ｂの材料を削減することもできる。

【0070】

図９は、第１実施形態の変形例３に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図であり、ひずみゲージ１００を通り、かつＸＹ平面に平行な方向に切った断面を示している。

【0071】

図９に示すように、バッテリ冷却装置１Ｃでは、第２延伸部２２が、内部が空洞であり低弾性部２２ｂよりも熱伝導率の高い高熱伝導部２２ａと、高熱伝導部２２ａに形成された貫通孔２２ｘと、貫通孔２２ｘを埋める低弾性部２２ｂとを含む点が、バッテリ冷却装置１Ｂと相違する。Ｙ＋側からＹ－側に見て、低弾性部２２ｂの大きさは、高熱伝導部２２ａの大きさよりも小さい。すなわち、第２延伸部２２の外壁面は、高熱伝導部２２ａ及び低弾性部２２ｂで形成されている。

【0072】

このように、高熱伝導部２２ａに部分的に貫通孔２２ｘを形成し、貫通孔２２ｘを低弾性部２２ｂで埋めてよい。バッテリ冷却装置１Ｃでは、第２延伸部２２において高熱伝導部２２ａの面積が低弾性部２２ｂの面積よりも大きいので、冷却性能は図７に示すバッテリ冷却装置１Ａや図８に示すバッテリ冷却装置１Ｂには劣るものの、図３に示すバッテリ冷却装置１よりも優れている。また、低弾性部２２ｂを低面積にすることで、ヒートパイプ２０元来の熱伝達効率を保持することができる。また、バッテリ冷却装置１Ｃでは、バッテリ冷却装置１と同等の薄肉化や省スペース化が可能となる。

【0073】

図１０は、第１実施形態の変形例４に係るバッテリ冷却装置を例示する部分断面図であり、ひずみゲージ１００を通り、かつＸＹ平面に平行な方向に切った断面を示している。

【0074】

図１０に示すように、バッテリ冷却装置１Ｄでは、第２延伸部２２が、内壁面を構成し低弾性部２２ｂよりも熱伝導率の高い高熱伝導部２２ａと、外壁面を構成する低弾性部２２ｂとを含み、高熱伝導部２２ａと低弾性部２２ｂとが空洞Ｃを挟んで対向する点が、バッテリ冷却装置１と相違する。低弾性部２２ｂは、Ｚ方向の全体に設けられている。すなわち、第２延伸部２２の外壁面は、低弾性部２２ｂのみで形成されている。

【0075】

このように、第２延伸部２２の内壁面と外壁面とを異種材料により構成してもよい。この場合も、バッテリ冷却装置１と同様の効果を奏する。また、バッテリ冷却装置１Ｄでは、感度と熱伝達の両立が可能であり、設計自由度も向上することができる。

【0076】

〈第２実施形態〉
第２実施形態では、異常判定部を有するバッテリ冷却装置の例を示す。なお、第２実施形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0077】

図１１は、第２実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する模式図である。図１１に示すように、バッテリ冷却装置２は、バッテリ冷却装置１の構成に加え、異常判定部３００を有している。

【0078】

バッテリ冷却装置２において、各々のひずみゲージ１００の出力は、異常判定部３００に入力されている。なお、図１１では、簡略化のため、各々のひずみゲージ１００と異常判定部３００との接続を１本の線で示しているが、実際には、各々のひずみゲージ１００の一対の電極１５０が異常判定部３００に接続される。

【0079】

異常判定部３００は、各々のひずみゲージ１００の出力に基づいて、バッテリセル１０の異常を判定し、判定結果を出力することができる。具体的には、異常判定部３００は、各々のひずみゲージ１００の抵抗値を監視することで、バッテリセル１０の膨張や収縮に伴ないヒートパイプ２０に伸縮が生じたか否かを判定し、判定結果を出力することができる。

【0080】

例えば、異常判定部３００は、少なくとも１つのひずみゲージ１００の抵抗値が予め定めた閾値を超えた場合に、いずれかのバッテリセル１０に膨張や収縮が生じたと判定することができる。又、異常判定部３００は、判定結果を外部に出力することができる。

【0081】

図１２は、異常判定部の一例について説明する図である。図１２に示すように、異常判定部３００は、例えば、アナログフロントエンド部３１０と、制御部３２０とを含む構成とすることができる。各々のひずみゲージ１００の出力は、アナログフロントエンド部３１０に接続されている。

【0082】

アナログフロントエンド部３１０は、例えば、ブリッジ回路、増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路（アナログ／デジタル変換回路）等を備えており、ひずみゲージ１００の出力に基づいて、ひずみ波形を生成する。アナログフロントエンド部３１０は、温度補償回路を備えていてもよい。アナログフロントエンド部３１０は、ＩＣ化されていてもよいし、個別部品により構成されていてもよい。

【0083】

なお、アナログフロントエンド部３１０は、ひずみゲージ１００の個数に対応するブリッジ回路を有するが、増幅器等は個別に設けてもよいし、両者に共通であってもよい。

【0084】

アナログフロントエンド部３１０において、各々のひずみゲージ１００の出力に対応するひずみ波形がブリッジ回路から出力され、増幅回路で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、制御部３２０に出力される。アナログフロントエンド部３１０が温度補償回路を備えている場合には、温度補償されたデジタル信号が制御部３２０に送られる。

【0085】

制御部３２０は、アナログフロントエンド部３１０から送られたデジタル化されたひずみ波形に演算処理を行い、バッテリセル１０の膨張や収縮を監視する。演算処理は、例えば、ひずみ波形を所定の閾値と比較することを含む。制御部３２０は、演算処理の結果に基づいて、制御信号ＯＰを出力することができる。

【0086】

制御信号ＯＰは、例えば、音声出力装置、画像表示装置、光点滅装置等に入力することができる。これらの装置により、警告音、警告画像、警告用の光点滅等を行うことで、装置の監視者等にバッテリ冷却装置２の異常を知らせることができる。

【0087】

図１３は、制御部のハードウェアブロック図の一例である。図１３に示すように、制御部３２０は、主要な構成要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２３と、Ｉ／Ｆ（Interface）３２４と、バスライン３２５とを有している。ＣＰＵ３２１、ＲＯＭ３２２、ＲＡＭ３２３、及びＩ／Ｆ３２４は、バスライン３２５を介して相互に接続されている。制御部３２０は、必要に応じ、他のハードウェアブロックを有しても構わない。

【0088】

ＣＰＵ３２１は、制御部３２０の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ３２２は、ＣＰＵ３２１が制御部３２０の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ３２３は、ＣＰＵ３２１のワークエリア等として使用される。又、ＲＡＭ３２３は、所定の情報を一時的に記憶できる。Ｉ／Ｆ３２４は、他の機器等と接続するためのインターフェイスであり、例えば、アナログフロントエンド部３１０や外部ネットワーク等と接続される。

【0089】

制御部３２０は、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、所定の機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System On a Chip）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）であってもよい。又、制御部３２０は、回路モジュール等であってもよい。

【0090】

このように、バッテリ冷却装置２では、異常判定部３００を設けたことにより、バッテリセル１０の膨張や収縮に伴なうヒートパイプ２０の伸縮の程度をひずみゲージ１００の抵抗体の抵抗値の変化として検出することができる。そして、異常時には、異常判定部３００の出力する制御信号に基づいて、装置の監視者等にバッテリ冷却装置２の異常を知らせることができる。これにより、バッテリセル１０の破損を回避すると共にバッテリ冷却装置２の安全性を向上できる。

【0091】

特に、抵抗体１３０がＣｒ混相膜から形成されている場合は、抵抗体１３０がＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒから形成されている場合と比べ、バッテリセルの膨張や収縮に対する抵抗値の感度が大幅に向上する。抵抗体１３０がＣｒ混相膜から形成されている場合、バッテリセルの膨張や収縮に対する抵抗値の感度は、抵抗体１３０がＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒから形成されている場合と比べ、おおよそ５～１０倍程度となる。そのため、抵抗体１３０をＣｒ混相膜から形成することで、バッテリセル１０の膨張や収縮を精度よく検出することが可能となる。

【0092】

〈第３実施形態〉
第３実施形態では、冷却部を有するバッテリ冷却装置の例を示す。なお、第３実施形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0093】

図１４は、第３実施形態に係るバッテリ冷却装置を例示する図であり、バッテリ冷却装置１を図１の矢印Ｓ方向と同様の方向から視た図である。

【0094】

図１４に示すように、バッテリ冷却装置３は、ヒートパイプ２０と接する冷却部５０をさらに有し、冷却部５０にひずみゲージ１００が貼付されている点が、バッテリ冷却装置１と相違する。

【0095】

冷却部５０は、ヒートパイプ２０のバッテリセル１０と接していない領域と接するように配置されている。冷却部５０は、ヒートパイプ２０から移動してきた熱を外部に放出する部分である。冷却部５０は、例えば、放熱フィンやヒートシンクである。冷却部５０は、例えば、車両に搭載されたラジエーターであってもよい。

【0096】

例えば、ヒートパイプ２０が何らかの原因で損傷したり、動作が止まったりした場合、作動液が空洞Ｃを循環しなくなるため、ヒートパイプ２０全体が通常より昇温し、それに伴い冷却部５０も通常より昇温する。この昇温により冷却部５０に微小歪みが生じるため、冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００により微小歪みを検出することにより、冷却部５０の昇温の程度を検出することができる。

【0097】

なお、冷却部５０の剛性が高い場合には、第１実施形態等と同様に、冷却部５０に低弾性部を設け、低弾性部にひずみゲージ１００を貼付することが好ましい。これにより、冷却部５０の微小歪みを高感度に検出することができる。

【0098】

〈第３実施形態の変形例〉
第３実施形態の変形例では、冷却部を有するバッテリ冷却装置がさらに異常判定部を有する例を示す。なお、第３実施形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0099】

図１５は、第３実施形態の変形例に係るバッテリ冷却装置を例示する模式図である。図１５に示すように、バッテリ冷却装置３Ａは、バッテリ冷却装置３の構成に加え、異常判定部３００Ａを有している。

【0100】

バッテリ冷却装置３Ａにおいて、ヒートパイプ２０に貼付された各々のひずみゲージ１００の出力、及び冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００の出力は、異常判定部３００Ａに入力されている。なお、図１５では、簡略化のため、各々のひずみゲージ１００と異常判定部３００Ａとの接続を１本の線で示しているが、実際には、各々のひずみゲージ１００の一対の電極１５０が異常判定部３００Ａに接続される。

【0101】

異常判定部３００Ａにおいて、図１２及び図１３に示した構成については異常判定部３００と同様であるため、説明は省略する。

【0102】

異常判定部３００Ａは、ヒートパイプ２０に貼付された各々のひずみゲージの出力に基づいて、バッテリセル１０の異常を判定し、第１の判定結果を出力することができる。また、異常判定部３００Ａは、冷却部５０に貼付されたひずみゲージの出力に基づいて、ヒートパイプ２０の異常を判定し、第２の判定結果を出力することができる。以下に具体的に説明する。

【0103】

異常判定部３００Ａは、異常判定部３００と同様に、ヒートパイプ２０に貼付された各々のひずみゲージ１００の出力に基づいて、ヒートパイプ２０の伸縮を検出することができる。さらに、異常判定部３００Ａは、冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００の出力に基づいて、ヒートパイプ２０の過剰な昇温を検出することができる。

【0104】

前述のように、ヒートパイプ２０が何らかの原因で損傷したり、動作が止まったりした場合、作動液が空洞Ｃを循環しなくなるため、ヒートパイプ２０全体が通常より昇温し、それに伴い冷却部５０も通常より昇温する。異常判定部３００Ａは、この昇温を、冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００の出力に基づいて検出することができる。

【0105】

これにより、ヒートパイプ２０に貼付された各々のひずみゲージ１００で検出したヒートパイプ２０の伸縮が、バッテリセル１０の膨張や伸縮に伴なう変形か、ヒートパイプ２０の異常による変形かを知ることができる。

【0106】

例えば、異常判定部３００Ａは、ヒートパイプ２０に貼付されたひずみゲージ１００の出力に基づいてヒートパイプ２０の伸縮の異常を検出し、かつ冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００の出力に基づいてヒートパイプ２０の昇温の異常を検出する場合がある。この場合、異常判定部３００Ａは、画像表示装置等に制御信号を出力することにより、『作動液が正しく流れていない』等の情報を装置の監視者等に知らせることができる。

【0107】

また、異常判定部３００Ａは、ヒートパイプ２０に貼付されたひずみゲージ１００の出力に基づいてヒートパイプ２０の伸縮の異常を検出し、かつ冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００の出力は正常であると判定する場合がある。この場合、異常判定部３００Ａは、画像表示装置等に制御信号を出力することにより、『バッテリセルの交換が必要』等の情報を装置の監視者等に知らせることができる。

【0108】

また、異常判定部３００Ａは、ヒートパイプ２０に貼付されたひずみゲージ１００の出力、及び冷却部５０に貼付されたひずみゲージ１００の出力が、所定の閾値を大きく超えている場合には、バッテリ冷却装置３Ａが危険な状態であると判定することができる。この場合、異常判定部３００Ａは、画像表示装置等に制御信号を出力することにより、『危険な状態である』等の情報を装置の監視者等に知らせることができる。

【0109】

〈第４実施形態〉
上述した各実施形態およびその変形例では、本開示に係る検出部が抵抗体を用いたひずみゲージである例について説明した。すなわち、前記各実施形態では、本開示に係る検出部が電気抵抗式の金属ひずみゲージである場合について説明した。しかしながら、本開示に係る検出部は金属ひずみゲージに限定されない。例えば、本開示に係る検出部は、当該ひずみゲージに含まれる検出素子によって、起歪体（または、ヒートパイプ２０の低弾性部等の起歪体に相当する構造物）のひずみによって引き起こされる磁気変化を検出するひずみゲージであってもよい。

【0110】

具体的には、本開示に係る検出部は、ビラリ現象（後述）を利用した検出素子を含んだひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、磁気トンネル接合（後述）の構造を有する検出素子を含んだひずみゲージであってもよい。以下、第４実施形態では、ビラリ現象を利用した検出素子を含むひずみゲージについて説明する。また、第５実施形態では、磁気トンネル接合の構造を有する検出素子を含んだひずみゲージについて説明する。

【0111】

なお、本明細書の各実施形態では、同様の機能を有する部材には同様の名称および部材番号を付し、説明を繰り返さないこととする。また、以降の各実施形態に係る各図面（図１６以降の図面）におけるｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向は同一である。また、以降の説明では、ｚ軸の正方向を「上」、ｚ軸の負方向を「下」と称する。すなわち、以降の説明において「上側」とはｚ軸の正方向側であり、「上面」はｚ軸の正方向側にある面を示す。また、「下側」とはｚ軸の負方向側であり、「下面」とはｚ軸の負方向側にある面を示す。ただし、ひずみゲージ１００は様々な向きでヒートパイプ２０に貼付されるため、図１６以降の図面におけるｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向は、図１６より前の図面におけるｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向とは一致しない。

【0112】

図１６は、第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子６００の一例を示す図である。図１６の（ａ）は検出素子６００をｚ軸の正方向から負方向（すなわち、上面から下面側）に見下ろしたときの平面図である。一方、図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）に示す検出素子６００のα－α´直線での断面図を示している。なお、図１６の（ａ）および（ｂ）では、検出素子６００から延びる配線は図示していない。しかしながら、検出素子６００には、後述する駆動コイル６２０と電源とを接続する配線と、感知コイル６８０によって検出された電流を伝達するための配線が接続されていてもよい。

【0113】

図１６の（ａ）に示す通り、検出素子６００は、駆動コイル６２０と、感知コイル６８０と、ベース層６１０とを含む。ベース層６１０は駆動コイル６２０および感知コイル６８０の芯材となる層である。感知コイル６８０は、ベース層６１０（より厳密には、後述するベース金属６７０）の磁化の強さを検出するためのコイルである。駆動コイル６２０は、磁界を発生させるためのコイルである。検出素子６００は、ベース層６１０を芯材として、感知コイル６８０が内側、そして駆動コイル６２０が外側に巻かれた２重構造を有している。なお、駆動コイル６２０および感知コイル６８０の材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、およびＡｕ等の導電性金属、ならびに、これらの金属の合金であることが望ましい。また、駆動コイル６２０および感知コイル６８０の巻き数および断面積の大きさは、検出素子６００に要求されるひずみの検知感度に応じて適宜設計されてよい。

【0114】

後で詳述するが、ベース層６１０に応力が加わると、ベース層６１０に含まれるベース金属６７０（後述）の磁化の強さが変化する。検出素子６００は、感知コイル６８０でこの磁化の強さの変化を検出することによって、ベース層６１０にかかる応力の強さ（すなわち、ひずみ度合）を特定することができる。

【0115】

図１６の（ｂ）の断面図を参照して、検出素子６００の構成について更に説明する。なお、図１６の（ｂ）において、駆動コイル６２０、感知コイル６８０、および３つの絶縁層６４０、６５０、および６６０はそれぞれ、芯材であるベース金属６７０を取り囲むように形成されている。すなわち、図１６の（ｂ）において同じ部材番号を付した層は、ベース金属６７０を取り囲んで繋がっている。

【0116】

ベース金属６７０は、各種コイルおよび絶縁層の芯材となる部材である。ベース金属６７０は、例えば略平板状の金属板であってよい。ベース金属６７０は絶縁層６６０で取り囲むように被覆されている。ベース金属６７０は、例えば、センダスト等のＦｅ-Ｓｉ-Ａｌ系合金、および、パーマロイ等のＮｉ-Ｆｅ系合金等の軟磁性体材料で構成されることが望ましい。前述のベース層６１０は、図１６の（ｂ）に示す通り、このベース金属６７０と絶縁層６６０から成る。

【0117】

絶縁層６６０の外側には、絶縁層６６０を取り囲むように絶縁層６５０が形成される。そして、絶縁層６５０の外側には、更に絶縁層６４０が形成されている。絶縁層６５０は、感知コイル６８０を含む層であり、感知コイル６８０の間隙を絶縁材料で充填した層である。絶縁層６４０は、駆動コイル６２０を含む層であり、駆動コイル６２０の間隙を絶縁材料で充填した層である。絶縁層６４０、６５０、および６６０は、磁界に影響しないドライフィルムまたは感光性ポリイミド等のレジスト硬化物から成ることが望ましい。

【0118】

検出素子６００の一面は、図１６の（ｂ）に示すように、基材１１０に貼り付けられていてよい。基材１１０は、検出素子６００を固定する部材である。例えば、基材１１０は、プラスチックフィルム等で構成されるフレキシブル基板であってよい。検出素子６００は基材１１０を介してヒートパイプ２０の低弾性部に貼り付けられる。なお、検出素子６００は、全体として平板または薄膜状の検出素子であってもよい。検出素子６００が平板または薄膜状である場合、検出素子６００を基材１１０により容易に貼り付けることができる。また、検出素子６００において基材１１０は必須の構成ではない。例えば、検出素子６００に基材１１０を設けず、検出素子６００の下面をヒートパイプ２０の低弾性部に直接貼り付けて使用してもよい。

【0119】

本実施形態に係るヒートパイプ２０の低弾性部は、基本的には第１実施形態に係るヒートパイプ２０の低弾性部と同様の構成および材料であってよい。

【0120】

次に、検出素子６００を用いてひずみを検出する原理を概説する。検出素子６００は、磁性体であるベース金属６７０を含んでいる。電源から駆動コイル６２０に交流電流が供給されると、駆動コイル６２０はその周囲に交番磁界を生じさせる。これにより磁界が発生し、ベース金属６７０は磁化される。この状態でヒートパイプ２０の低弾性部が変形すると、ひずみが生じる。ひずみは基材１１０を伝わり、ベース金属６７０に応力が加わる。なお、検出素子６００を、基材１１０を介さずにヒートパイプ２０の低弾性部に貼り付けている場合は、ヒートパイプ２０の低弾性部からベース金属６７０（およびそれを被覆する絶縁層６４０～６６０）に直接応力が伝わる。

【0121】

ベース金属６７０に応力が加わると、その応力に応じてベース金属６７０の透磁率が変化する。したがって、ベース金属６７０の磁化の強さ（磁化の程度）が変化する。このように、磁性体に応力がかかると磁性体の透磁率および磁化の強さが変化する現象のことを「ビラリ現象」という。検出素子６００の構成によれば、ピックアップコイルである感知コイル６８０には、ベース金属６７０の磁化の強さに応じた交流電圧が誘起される。したがって、ビラリ現象の原理に基づけば、この交流電圧の値から、ベース金属６７０にかかる応力を算出することができる。そして、当該算出した応力から、ヒートパイプ２０の低弾性部のひずみ度合を特定することができる。なお、検出素子６００が図１６の（ａ）および（ｂ）に示す形状である場合、検出素子６００のグリッド方向は、図１６の（ａ）におけるα－α´方向に等しい。以上説明した原理に基づいて、検出素子６００は、ヒートパイプ２０の低弾性部のひずみを検出することができる。すなわち、検出素子６００は、ひずみゲージの検出素子として機能する。

【0122】

なお、駆動コイル６２０は、感知コイル６８０の外側、かつ当該感知コイル６８０が存在している領域全体に、できる限り均一に巻き付けられることが望ましい。これにより、ベース金属６７０の、感知コイル６８０が存在する領域全体に、より均一に交番磁界を加えることができる。これにより、ビラリ現象によるベース金属６７０の磁化の強さの変化をより精密に検出することができる。したがって、検出素子６００の性能が向上する。

【0123】

また、絶縁層６６０は、ベース金属６７０の全部ではなく一部に形成されていてもよい。例えば、ベース金属６７０のうち、感知コイル６８０および駆動コイル６２０を巻き付ける領域の部分を絶縁層６６０で覆い、絶縁層６６０の上から感知コイル６８０を含む絶縁層６５０で覆い、更に、絶縁層６５０の上から駆動コイル６２０を含む絶縁層６４０で覆うような構成であってもよい。

【0124】

また、ベース金属６７０が略平板状である場合、絶縁層６６０はベース金属６７０の、コイルを巻く方向のみ取り囲んで形成されていてもよい。すなわち、図１６の（ｂ）において、ベース金属６７０のｘ方向の両端部は絶縁層６６０で覆われていなくてもよい。

【0125】

本実施形態に係るバッテリ冷却装置において、ヒートパイプ２０の低弾性部が変形する（すなわち、起歪体にひずみが生じる）と、ひずみゲージの基材１１０（または、検出素子６００自体）がひずむ。検出素子６００は、このひずみによって生じる磁性変化を、前述のビラリ現象の原理に基づき検出することができる。

【0126】

本実施形態に係る検出素子６００を含んだひずみゲージは、第１実施形態及び第１実施形態の変形例で示したあらゆる配置パターンでヒートパイプ２０の低弾性部に配置可能である。すなわち、本実施形態に係る検出素子６００を用いて、電気抵抗式のひずみゲージを用いたときと同様にヒートパイプ２０の低弾性部のひずみを検出することができる。したがって、本実施形態に係るひずみゲージは、第１実施形態及び第１実施形態の変形例に係るひずみゲージ１００と同様の効果を奏する。

【0127】

〈第５実施形態〉
図１７は、第５実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例である検出素子７００を示す図である。図１８は、第５実施形態に係る検出素子の他の一例である検出素子８００を示す図である。また、図１９は、第５実施形態に係る検出素子の更に他の一例である検出素子９００を示す図である。図１７～１９の（ａ）はそれぞれ、検出素子７００、８００、および９００の斜視図である。図１７～１９の（ｂ）はそれぞれ、検出素子７００、８００、および９００をｚ軸の正方向から負方向に見下ろしたときの平面図である。図１７～１９の（ｃ）は、検出素子７００、８００、および９００の、ｚｘ平面に平行な面での断面図である。なお、図１７～１９のいずれの図も、検出素子から延びる配線は図示していない。しかしながら、これらの検出素子７００、８００、および９００には、後述する上流電極７１０と電源とを接続する配線と、下流電極７２０と電源とを接続する配線とが接続されていてもよい。

【0128】

図１７～図１９の（ａ）に示す通り、検出素子７００、８００、および９００は、上流電極７１０と、下流電極７２０と、磁性膜７３０と、絶縁膜７４０と、を含む。絶縁膜７４０は、図示のように磁性膜７３０で挟まれている。この磁性膜７３０と絶縁膜７４０によって、磁気トンネル接合が形成される。すなわち、検出素子７００、８００、および９００は、磁気トンネル接合の構造に電極を接続した構造である。

【0129】

なお、検出素子７００、８００、および９００の下面は、第１実施形態に係る基材１１０と同様の基材に貼り付けられていてもよい。そして、検出素子７００は基材を介してヒートパイプ２０の低弾性部に貼り付けられてよい。また、検出素子７００、８００、および９００は、全体として平板または薄膜状の検出素子であってもよい。検出素子７００、８００、および９００が平板または薄膜状である場合、検出素子７００、８００、および９００を基材またはヒートパイプ２０の低弾性部により容易に貼り付けることができる。また例えば、検出素子７００、８００、および９００の下面をヒートパイプ２０の低弾性部に直接貼り付けて使用してもよい。

【0130】

磁性膜７３０は磁性ナノ薄膜である。絶縁膜７４０は絶縁体のナノ薄膜である。磁気トンネル接合の構造が形成可能であれば、磁性膜７３０と、絶縁膜７４０の材料は特に限定されない。例えば、磁性膜７３０としてコバルト鉄ボロン、または、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの３ｄ遷移金属強磁性体及びそれらを含む合金等を用いることができる。また、絶縁膜７４０として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等を用いることができる。

【0131】

上流電極７１０および下流電極７２０は、磁気トンネル接合の構造に対し電圧を印加するための電極である。図１７～１９の例では、電流は上流電極７１０から下流電極７２０へと流れる。例えば図１７の（ｃ）の場合、上流電極７１０と下流電極７２０の間に電圧を印加すると、電子は上側（ｚ軸正方向側）の磁性膜７３０から、絶縁膜７４０を超えて下側（ｚ軸負方向側）の磁性膜７３０に流れ込む。これは「トンネル効果」と呼ばれている現象であり、電子が絶縁膜７４０を通過するときの電気抵抗は、「トンネル抵抗」と呼ばれている。なお、図１７～１９の例では、電極の各部の接合部は、磁気トンネル接合の構造をショートパスする電流が流れない様に端部が処理された構造となっている。

【0132】

ところで、基材１１０等を介して検出素子７００にひずみがかかると、トンネル接合の構造において、磁気変化が起こる。より具体的には、上側と下側の磁性膜７３０の磁化方向がずれる。このように、上下の磁性膜７３０の磁化方向がずれると、磁化方向が平行な場合に比べて、トンネル抵抗が大きくなる（トンネル磁気抵抗効果）。したがって、前述の構成を備えた検出素子７００では、検出素子７００（より厳密には、磁気トンネル接合の部分）のひずみの大きさに応じて、電極間を流れる電流が小さくなる。すなわち、ひずみが大きくなるにつれ、電気抵抗が大きくなる。検出素子７００は、このように、印加した電圧に対する電流値に基づきひずみを検出することができる。したがって、検出素子７００をヒートパイプ２０の低弾性部に貼り付けることによって、ヒートパイプ２０の低弾性部にかかるひずみを測定することができる。

【0133】

磁気トンネル接合の構造を有する検出素子は、図１７に示した例に限定されない。例えば、図１８および図１９に示すような検出素子８００および９００を採用することも可能である。図１８に示す検出素子８００も、図１９に示す検出素子９００も、上流電極７１０、下流電極７２０、磁性膜７３０、および絶縁膜７４０で構成されること、および、これらの構成によってひずみを検出する原理については、検出素子７００と同様である。また、検出素子８００および９００の基本的な動作についても、検出素子７００と同様である。なお、検出素子７００、８００、および９００のグリッド方向は、それぞれ図１７～図１９におけるｘ軸方向（ｘ軸の正方向およびｘ軸の負方向）に相当する。図１８に示す検出素子８００は図示の通り、上側の磁性膜７３０と下側の磁性膜７３０が、一部繋がった構造をしている。すなわち、磁性膜７３０の一部の領域においてのみ、磁気トンネル接合の構造が形成されており、当該構造においてトンネル磁気抵抗効果が生じる。一方、図１９に示す検出素子９００は、基板９１０を介して基材１１０に貼り付けられる。図１７～図１９に示すように、検出素子は前述の原理を超えない範囲であれば、要求されるサイズ、耐久性、および検出すべき応力の大きさ等に応じて、適宜その設計が変更されてよい。

【0134】

本実施形態に係るヒートパイプ２０の低弾性部は、基本的には第１実施形態に係るヒートパイプ２０の低弾性部と同様の構成および材料であってよい。また、検出素子７００、８００、および９００は素子全体として、フィルム型などの略平板状の形状であってよい。これにより、ヒートパイプ２０の低弾性部に、検出素子７００を容易に貼り付けることができる。また、検出素子７００、８００、および９００は、駆動コイル等、磁気トンネル接合の構造部分に対して、微弱な磁界を印加するための構造を有していてもよい。磁気トンネル接合の構造部分に対して磁界を印加することにより、前述のトンネル磁気抵抗効果をより安定して測定することができるため、安定してひずみを検出することができる。

【0135】

また、検出素子７００、８００、および９００における「上流電極」および「下流電極」は便宜上の名称であり、電流の流れる方向は逆であってもよい。つまり、図１７～図１９で示した検出素子７００、８００、および９００において、下流電極７２０の方から、上流電極７１０の方へと電流が流れる設計であってもよい。

【0136】

本実施形態に係るバッテリ冷却装置において、ヒートパイプ２０の低弾性部が変形する（すなわち、起歪体にひずみが生じる）と、ひずみゲージの基材（または、検出素子７００、８００、または９００自体）がひずむ。検出素子７００、８００、または９００は、このひずみによって生じる磁性変化を、前述のトンネル磁気抵抗効果の原理に基づき検出することができる。

【0137】

本実施形態に係る検出素子７００、８００、および９００を含んだひずみゲージは、第１実施形態および第１実施形態の変形例に示したあらゆる配置位置でヒートパイプ２０の低弾性部に配置可能である。すなわち、本実施形態に係る検出素子７００、８００、および９００を用いて、電気抵抗式のひずみゲージを用いたときと同様にヒートパイプ２０の低弾性部のひずみを検出することができる。したがって、本実施形態に係るひずみゲージは、第１実施形態及び第１実施形態の変形例に係るひずみゲージ１００と同様の効果を奏する。

【0138】

〈第６実施形態〉
本開示に係る検出部は、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、または光ファイバ式のひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、または圧電式圧力センサであってもよい。以下、各種ひずみゲージ及び圧力センサの原理を説明する。

【0139】

（半導体式のひずみゲージ）
半導体式のひずみゲージは、半導体の圧抵抗効果を利用してひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、半導体式のひずみゲージは、半導体をひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。

【0140】

半導体に応力が印加されると、半導体の結晶格子にひずみが生じて半導体中のキャリアの数及び移動度が変化するため、結果として電気抵抗が変化することが知られている。半導体式のひずみゲージは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、ヒートパイプ２０の低弾性部に直接貼り付けて使用することができる。この場合、ヒートパイプ２０の低弾性部が伸縮すると、貼り付けられた半導体（より詳しくは、半導体の結晶格子）のひずみ電気抵抗が変化する。そのため、当該電気抵抗を測定することでヒートパイプ２０の低弾性部のひずみ量を特定することができる。

【0141】

また、半導体式のひずみゲージは、ダイアフラム構造を備えたひずみセンサとして構成することもできる。この場合、ひずみセンサは例えば、非金属のダイアフラム（又は、金属ダイアフラム上に電気絶縁層を形成したもの）と、当該ダイアフラムの上に形成された半導体（例えば、シリコン薄膜の半導体）と、を有する。そして、この様にダイアフラムを含む構造において、ダイアフラムに印加された垂直応力によりダイアフラムがひずむと、半導体の電気抵抗が変化する。そのため、当該電気抵抗を測定することでダイアフラムのひずみ量（ひいては、ヒートパイプ２０の低弾性部のひずみ量）を特定することができる。

【0142】

（静電容量式の圧力センサ）
静電容量式の圧力センサは、ダイアフラムにかかる圧力を一対の電極の静電容量の変化として計測する圧力センサである。すなわち、静電容量式の圧力センサは、一対の電極を検出素子として用いる圧力センサである。静電容量式の圧力センサは例えば、可動電極としてのダイアフラムと、１つ以上の固定電極と、を備える。ダイアフラムは例えば不純物を含んだシリコン（すなわち、導体として機能するシリコン）等で形成される。

【0143】

ダイアフラムに圧力が印加されると、当該ダイアフラムが変位し、固定電極と可動電極との間の距離が変化する。電極間の静電容量は、電極間媒質の誘電率と電極の面積が一定ならば、電極間の距離に応じて定まることが知られている。したがって、静電容量を計測することで、ダイアフラムの変位量（すなわち、圧力の大きさ）を特定することができる。

【0144】

（光ファイバ式のひずみゲージ）
光ファイバ式のひずみゲージとは、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）が形成されている光ファイバを用いてひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバをひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。ＦＢＧは光ファイバの他の部分とは異なる光の反射を起こす回折格子であり、この格子の一つ一つは一定間隔で形成されている。光ファイバがひずんで伸びると、ＦＢＧの格子間隔が広がるため、光ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。また、光ファイバがひずんで縮むと、ＦＢＧの格子間隔は狭くなるため、ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。

【0145】

このような特性を有する光ファイバをヒートパイプ２０の低弾性部に貼り付けておき、光ファイバの反射光の波長スペクトルを計測することで、光ファイバのひずみ量（すなわち、ヒートパイプ２０の低弾性部のひずみ量）を特定することができる。なお、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバ内で生じるブリルアン散乱光の周波数の変化から当該光ファイバのひずみ量を特定するひずみゲージであってもよい。

【0146】

（機械式圧力センサ）
機械式圧力センサは機械的構造物の変位量を計測することで、当該構造物にかかる圧力を特定するセンサである。機械式圧力センサは、例えば、ばね又は曲げた管を備えており、このばねの伸縮量又は曲げた管の伸縮量を計測する。これらの伸縮量（すなわち、変位量）は、ばね又は曲げた管にかかる圧力の大きさに応じて変化する。したがって、当該伸縮量を計測することで、ばね又は曲げた管にかかる圧力を特定することができる。なお、ばね又は曲げた管の形状や大きさは、機械式圧力センサの取り付け対象の大きさ及び形状に応じて適宜定められてよい。

【0147】

（振動式圧力センサ）
振動式圧力センサは、弾性梁の固有振動数が、当該弾性梁の軸に沿って生じる圧力（すなわち、軸力）によって変化するという現象を利用して圧力を検出するセンサである。振動式圧力センサは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、ヒートパイプ２０の低弾性部に直接貼り付けて使用することができる。また例えば、振動式圧力センサは、基板上に形成されたダイアフラムと、当該ダイアフラムの表面に形成された梁状の振動子と、で構成される圧力センサであってもよい。

【0148】

いずれの場合でも、ヒートパイプ２０の低弾性部がひずむと、その圧力は直接または間接的に振動子に伝わり、振動子に軸力が生じる。振動子の固有振動数は、軸力に応じて変化する。したがって、振動子の固有振動数を計測することで、ヒートパイプ２０の低弾性部に対する圧力の大きさを特定することができる。

【0149】

（圧電式圧力センサ）
圧電式圧力センサとは、圧電素子（ピエゾ素子とも称する）を含んでおり、この圧電素子の特性を用いて圧力を検出するセンサである。圧電素子は、力が加わり変形する（ひずむ）と、その力に応じた起電力を発生する特性を持っている。また、圧電素子は、電圧をかけると、その電圧に応じた力を発生させて伸縮する特性を持っている。

【0150】

圧電式圧力センサは、圧電素子の起電力を測定することで、圧電素子にかかった力（すなわち、圧電素子のひずみ量）を特定することができる。したがって、圧電式圧力センサをヒートパイプ２０の低弾性部に貼り付けておくことで、ヒートパイプ２０の低弾性部のひずみ量を特定することができる。

【0151】

以上の説明の通り、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、光ファイバ式のひずみゲージ、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、および圧電式圧力センサを用いた場合でも、第１実施形態及び第１実施形態の変形例に係るひずみゲージ１００と同様の効果を得ることができる。

【0152】

以上、好ましい実施形態等について詳説した。しかしながら、本開示に係るバッテリ冷却装置は、上述した実施形態および変形例等に限定されない。例えば、上述した実施形態等に係るバッテリ冷却装置について、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0153】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，２，３，３Ａ バッテリ冷却装置、１０ バッテリセル、２１ 第１延伸部、２２ 第２延伸部、２２ａ 高熱伝導部、２２ｂ 低弾性部、２２ｘ 貫通孔、５０ 冷却部、１００ ひずみゲージ、１１０ 基材、１１０ａ 上面、１２０ 機能層、１３０ 抵抗体、１３０ｅ_１，１３０ｅ_２ 終端、１４０ 配線、１５０ 電極、１６０ カバー層、３００ 異常判定部、３１０ アナログフロントエンド部、３２０ 制御部、３２１ ＣＰＵ、３２２ ＲＯＭ、３２３ ＲＡＭ、３２４ Ｉ／Ｆ、３２５ バスライン、６００，７００，８００，９００ 検出素子、６１０ ベース層、６２０ 駆動コイル、６４０，６５０，６６０ 絶縁層、６７０ ベース金属、６８０ 感知コイル、７１０ 上流電極、７２０ 下流電極、７３０ 磁性膜、７４０ 絶縁膜、９１０ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】