特許 7534878 デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6555 20140101AFI20240807BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20240807BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20240807BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6555

H01L23/36 D

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/643

H01M10/647

H01M10/653

H01M10/6551

H01M50/20

H05K7/20 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020119878

(22)【出願日】2020-07-13

(65)【公開番号】P2022016898

(43)【公開日】2022-01-25

【審査請求日】2023-04-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000190116

【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110973

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 洋

(74)【代理人】

【識別番号】110002697

【氏名又は名称】めぶき弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】清水 隆男

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０８０３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０９０７３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１０５３７７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６０ －１０／６６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０ －５０／２９８

Ｈ０１Ｌ ２３／３４ －２３／４６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発熱体と、
前記複数の発熱体を配置するヒートシンクと、
複数の放熱部材をその長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で連結部材により連結される放熱構造体であって、前記放熱部材の長手方向が前記発熱体の長手方向に沿うように複数の前記発熱体の周囲に配置される前記放熱構造体と、
を備えるデバイスであって、
前記放熱部材は、
中空若しくは中実の形状を有するクッション部材と、
前記発熱体からの熱を伝えるためのシートであって、前記クッション部材の外側面を覆う熱伝導シートと、
を備え、
前記放熱構造体は、その一部が、複数の前記発熱体のうち少なくとも隣接する２つの前記発熱体同士の間に配置され、
前記ヒートシンクは、複数の前記発熱体が立設した状態で並んで配置され、
前記放熱構造体は、前記発熱体の少なくとも一部の側面に沿って、複数の前記発熱体各々と隣接する前記発熱体との間を通るように連続した凹凸を繰り返す形状を有することを特徴とするデバイス。

【請求項2】

前記ヒートシンクは、前記複数の発熱体を配置する平板状部材であって、少なくとも前記発熱体が配置される領域に、金属、セラミックスまたは炭素の１以上を含む熱伝導性部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記発熱体は、その外形を円柱形状としてなることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記連結部材は、糸で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記放熱部材は、前記長手方向に沿う中空部を備える筒状部材であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項6】

前記クッション部材は、前記長手方向に前記中空部を備える筒状クッション部材であり、
前記熱伝導シートは、前記筒状クッション部材の外側面を前記長手方向に向かってスパイラル状に巻回していることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。

【請求項7】

前記熱伝導シートと前記クッション部材は、一体にてスパイラル状に一方向に進行する形態を有することを特徴とする請求項５に記載のデバイス。

【請求項8】

前記発熱体としてバッテリーセルを複数備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項9】

前記発熱体としてコンデンサおよびモータの少なくとも一方を複数備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱体からの放熱を促進する放熱構造体を備えるデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）等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）。

【0004】

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よ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、電気自動車の普及が進行してきている。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が必要となる。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重要である。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。

【0005】

また、電気自動車の普及および自動車以外のインフラ供給電力用の制御回路には、電解コンデンサが不可欠である。電解コンデンサは、インバータ、コンバータ、信号制御および演算処理に用いるコンピュータに多く用いられる。この種のコンデンサは、小型電子機器に搭載されるコンデンサとは異なり、大型でかつ発熱量の大きなものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００８－２４３９９９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

今後、益々、回路基板上の電子部品の密集度が高くなる状況、電解コンデンサが密集する状況、あるいはバッテリーからの放熱をより促進する必要性が高まる状況を考えると、従来のヒートシンクを用いることは難しい。このため、放熱対象たる発熱体の密集化およびより高い放熱性に対応する放熱構造体を備えるデバイスが強く望まれている。また、高い放熱性を実現するためには、多数の発熱体各々から均一に放熱させることが望ましい。このような要望に応えることは、「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」という本出願人の持続可能な開発目標の達成にも資する。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発熱体の密集化に対応容易であって、複数の発熱体各々における放熱性の均一化を高め、かつ高い放熱性を発揮可能な放熱構造体を備えるデバイスを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デバイスは、複数の発熱体と、前記複数の発熱体を配置するヒートシンクと、複数の放熱部材をその長手方向と直交する方向に沿って並べた状態で連結部材により連結される放熱構造体であって、前記放熱部材の長手方向が前記発熱体の長手方向に沿うように複数の前記発熱体の周囲に配置される前記放熱構造体と、を備えるデバイスであって、前記放熱部材は、中空若しくは中実の形状を有するクッション部材と、前記発熱体からの熱を伝えるためのシートであって、前記クッション部材の外側面を覆う熱伝導シートと、を備え、前記放熱構造体は、その一部が、複数の前記発熱体のうち少なくとも隣接する２つの前記発熱体同士の間に配置される。
（２）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記ヒートシンクは、複数の前記発熱体が立設した状態で並んで配置され、前記放熱構造体は、前記発熱体の少なくとも一部の側面に沿って、複数の前記発熱体各々と隣接する前記発熱体との間を通るように連続した凹凸を繰り返す形状を有しても良い。
（３）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記ヒートシンクは、前記複数の発熱体を配置する平板状部材であって、少なくとも前記発熱体が配置される領域に、金属、セラミックスまたは炭素の１以上を含む熱伝導性部材を備えても良い。
（４）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記発熱体は、その外形を円柱形状としてなるものでも良い。
（５）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記連結部材は、糸で構成されても良い。
（６）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記放熱部材は、前記長手方向に沿う中空部を備える筒状部材であっても良い。
（７）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記クッション部材は、前記長手方向に前記中空部を備える筒状クッション部材であり、前記熱伝導シートは、前記筒状クッション部材の外側面を前記長手方向に向かってスパイラル状に巻回していても良い。
（８）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記熱伝導シートと前記クッション部材は、一体にてスパイラル状に一方向に進行する形態を有しても良い。
（９）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記発熱体としてバッテリーセルを複数備えても良い。
（１０）別の実施形態に係るデバイスでは、好ましくは、前記発熱体としてコンデンサおよびモータの少なくとも一方を複数備えても良い。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、発熱体の密集化に対応容易であって、複数の発熱体各々における放熱性の均一化を高め、かつ高い放熱性を発揮可能な放熱構造体を備えるデバイスを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係るデバイスの一部の斜視図を示す。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係るデバイスの一部の平面図を示す。

【図3】図３は、放熱構造体の平面図を示す。

【図4】図４は、図３におけるＡ－Ａ線断面図およびその一部Ｂの拡大図をそれぞれ示す。

【図5】図５は、本発明の第２実施形態に係るデバイスの一部の平面図を示す。

【図6】図６は、本発明の第３実施形態に係るデバイスの一部の一部分解斜視図を示す。

【図7】図７は、放熱構造体を構成している放熱部材の製造工程を説明するための図を示す。

【図8】図８は、放熱構造体を構成している放熱部材の変形例の好適な製造工程を説明するための図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

１．デバイス
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るデバイスの一部の斜視図を示す。図２は、本発明の第１実施形態に係るデバイスの一部の平面図を示す。図３は、放熱構造体の平面図を示す。図４は、図３におけるＡ－Ａ線断面図およびその一部Ｂの拡大図をそれぞれ示す。なお、この実施形態において、複数の発熱体５０が並んで配置される列方向をＹ方向、当該列方向に直交する方向をＸ方向、発熱体５０の長手方向をＺ方向とする（図１を参照）。以後の実施形態においても同様である。

【0014】

（１）概略構成
この実施形態に係るデバイス１は、複数の発熱体５０と、複数の発熱体５０を配置するヒートシンク４０と、複数の放熱部材２０をその長手方向と直交する方向（図２のＸ方向）に沿って並べた状態で連結部材３０により連結される放熱構造体１０と、を備える。放熱構造体１０は、放熱部材２０の長手方向が発熱体５０の長手方向（図１のＺ方向）に沿うように複数の発熱体５０の周囲に配置される。放熱部材２０は、中空若しくは中実の形状を有するクッション部材２２と、発熱体５０からの熱を伝えるためのシートであって、クッション部材２２の外側面を覆う熱伝導シート２１と、を備える（図２を参照）。また、放熱構造体１０は、その一部が、複数の発熱体５０のうち少なくとも隣接する２つの発熱体５０同士の間に配置される。この実施形態において、デバイス１は、例えば、電気自動車用のバッテリーである。なお、本願でいう「デバイス」は、バッテリーのみならず、例えば、電子機器、家電、発電装置等も含むように広義に解釈される。また、放熱部材２０は、「熱伝導部材」または「伝熱部材」と称しても良い。

【0015】

（２）発熱体
この実施形態に係る発熱体５０は、例えば、電気自動車用のバッテリーに備えられるバッテリーセルである。発熱体５０は、好ましくは、その外形を円柱形状としてなる充放電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池が好適に用いられる。ただし、発熱体５０は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の二次電池であっても良い。発熱体５０は、その長手方向（円柱の軸方向）の一端面に正極端子を有し、他端面に負極端子を有する。この実施形態において、複数の発熱体５０は、それぞれの正極端子が同じ方向を向いて配置されている。なお、図１において、デバイス１は、１０個の発熱体５０がヒートシンク４０上に立設した状態で並んで配置されている。より具体的には、図１において、デバイス１は、Ｘ方向に沿って並ぶ５個の発熱体５０がＹ方向に２列配置されているが、発熱体５０の数および配置は特に制約されず、デバイス１のサイズ、用途等に応じて適宜設定されることが好ましい。これらは以後の実施形態においても同様である。

【0016】

（３）ヒートシンク
ヒートシンク４０は、好ましくは、複数の発熱体５０が立設した状態で並んで配置される平板状部材である。ヒートシンク４０は、発熱体５０の充放電時に発生する熱を放熱する機能を有する。ヒートシンク４０は、好ましくは、デバイス１の筐体の一部或いは筐体の外側に設けられ、より好ましくは、筐体の底部に設けられる。ヒートシンク４０は、その構成材料を問わないが、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、マグネシウム、熱伝導性高分子等から構成される。熱伝導性高分子としては、熱伝導性の高いアルミナや窒化ホウ素等をシリコーンゴムや樹脂等の高分子に混合した複合高分子材料が使用できる。なお、ヒートシンク４０は、発熱体５０が配置される面と対向する面から突出する放熱フィンを備えるフィン型ヒートシンクであっても良い。

【0017】

ヒートシンク４０は、好ましくは、少なくとも発熱体５０が配置される領域に、金属、セラミックスまたは炭素の１以上を含む熱伝導性部材４２を備える。熱伝導性部材４２は、好ましくは、金属、セラミックスまたは炭素の１以上からなる熱伝導性粒子をシリコーン基材に充填したシート状部材（ギャップフィラー）である。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つを含む合金等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、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ等の熱伝導性の比較的高いものを選択できる。炭素としては、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、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選択できる。この実施形態において、ヒートシンク４０は、発熱体５０が配置される面全体に熱伝導性部材４２が積層される。ただし、熱伝導性部材４２は、ヒートシンク４０の発熱体５０が配置される面のうち、少なくとも発熱体５０が配置される領域に積層されていれば、当該面全体に積層されていても良いし、当該面の一部領域にのみ積層されていても良い。熱伝導性部材４２は、半固形状（半硬化状ともいう）の湿気硬化型の組成物であることが好ましい。熱伝導性部材４２は、好ましくは、半固形状態でヒートシンク４０上に塗布され、室温で硬化されてシート状部材を形成する。熱伝導性部材４２の熱伝導率は、好ましくは１～１０Ｗ／ｍＫである。熱伝導性部材４２は、湾曲性（若しくは屈曲性）に優れるシート状部材であるのが好ましく、その厚さに制約はないが、０．５～１０ｍｍが好ましく、３～８ｍｍがより好ましい。ただし、熱伝導性部材４２の熱伝導率は、その厚さが増加するほど厚さ方向で低下するが、熱伝送量は厚い方が多くなるため、シートの強度、可撓性および熱伝導性を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。

【0018】

（４）放熱構造体
放熱構造体１０は、複数の放熱部材２０と、放熱部材２０の長手方向と直交する方向（図３の左右方向）に沿って並べた状態で連結する連結部材３０と、を備える。以下、放熱構造体１０を構成する各要素について説明する。なお、図３において、放熱構造体１０は、２２本の放熱部材２０を備えているが、放熱部材２０の数は特に限定されない。以後の実施形態においても同様である。

【0019】

（４－１）熱伝導シート
熱伝導シート２１は、その構成材料を問わないが、好ましくは炭素を含むシートであり、さらに好ましくは９０質量％以上を炭素から構成されるシートである。例えば、熱伝導シート２１に、樹脂を焼成して成るグラファイト製のフィルムを用いることもできる。ただし、熱伝導シート２１は、炭素と樹脂とを含むシートであっても良い。その場合、樹脂は、合成繊維でも良く、その場合には、樹脂として好適にはアラミド繊維を用いることができる。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、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。熱伝導シート２１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。熱伝導シート２１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。なお、グラファイト繊維、カーボン粒子あるいはカーボンファイバーといった各種フィラーも、すべて、炭素フィラーの概念に含まれる。

【0020】

熱伝導シート２１を炭素と樹脂とを備えるシートとする場合には、当該樹脂が熱伝導シート２１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、熱伝導シート２１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、熱源である発熱体５０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）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）等を好適に挙げることができる。樹脂は、熱伝導シート２１の成形前の状態において、炭素フィラーの隙間に、例えば粒子状あるいは繊維状に分散している。熱伝導シート２１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。熱伝導シート２１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つを含む合金等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、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ等の熱伝導性の比較的高いものを選択できる。

【0021】

熱伝導シート２１は、導電性に優れるか否かは問わない。熱伝導シート２１の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。この実施形態では、熱伝導シート２１は、好ましくは、グラファイト製のフィルムであり、熱伝導性と導電性に優れる材料から成る。熱伝導シート２１は、湾曲性（若しくは屈曲性）に優れるシートであるのが好ましく、その厚さに制約はないが、０．０２～３ｍｍが好ましく、０．０３～０．５ｍｍがより好ましい。ただし、熱伝導シート２１の熱伝導率は、その厚さが増加するほど厚さ方向で低下するが、熱伝送量は厚い方が多くなるため、シートの強度、可撓性および熱伝導性を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。

【0022】

（４－２）クッション部材
クッション部材２２の重要な機能は変形容易性と、回復力である。回復力は、弾性変形性による。変形容易性は、熱源である発熱体５０の形状に追従するために必要な特性であり、特にリチウムイオンバッテリーなどの半固形物、液体的性状も持つ内容物などを変形しやすいパッケージに収めてあるようなバッテリーセルの場合には、設計寸法的にも不定形または寸法精度があげられない場合が多い。このため、クッション部材２２の変形容易性や追従力を保持するための回復力の保持は重要である。

【0023】

クッション部材２２は、この実施形態では中空部２３を備える筒状クッション部材である。クッション部材２２は、例えば、円柱形状の発熱体５０のように、熱伝導シート２１に接触する発熱体５０が平坦でない場合でも、熱伝導シート２１と発熱体５０との接触を良好にする。さらに、中空部２３は、クッション部材２２の変形を容易にし、加えて放熱構造体１０の軽量化に寄与し、また、熱伝導シート２１と発熱体５０との接触を高める機能を有する。クッション部材２２は、熱伝導シート２１に加わる荷重によって熱伝導シート２１が破損等しないようにする保護部材としての機能も有する。この実施形態では、クッション部材２２は、熱伝導シート２１に比べて低熱伝導性の部材である。なお、この実施形態では、中空部２３は、断面円形状に形成されているが、中空部２３の断面形状は円に限定されず、例えば、多角形、楕円形、半円形、頂点が丸みを帯びた略多角形等であっても良い。また、中空部２３は、例えば、断面円形状が上下または左右に２つに分割された２つの断面半円形状の中空部等、複数の中空部から構成されていても良い。

【0024】

クッション部材２２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。クッション部材２２は、熱伝導シート２１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、クッション部材２２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。クッション部材２２は、その熱伝導性を少しでも高めるために、ゴム中にＡｌ_２Ｏ_３、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。クッション部材２２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、「クッション部材」は、柔軟性に富み、発熱体５０の表面に密着可能に弾性変形可能な部材を意味し、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。さらに、クッション部材２２の変形例としては、上記ゴム状弾性体ではなく、金属を用いて構成することもできる。例えば、クッション部材２２は、バネ鋼で構成することも可能である。さらに、クッション部材２２として、コイルバネを配置することも可能である。また、スパイラル状に巻いた金属をバネ鋼にしてクッション部材として熱伝導シート２１の環状裏面に配置しても良い。また、クッション部材２２は、樹脂やゴム等から形成されたスポンジあるいはソリッド（スポンジのような多孔質ではない構造のもの）で構成することも可能である。

【0025】

（４－３）連結部材
連結部材３０は、例えば、糸やゴム等、少なくとも複数の放熱部材２０の間に位置する部分が変形自在な材料で構成された部材である。この実施形態において、連結部材３０は、糸で構成されることが好ましく、発熱体５０からの放熱による温度上昇に耐え得る糸であることがより好ましい。より具体的には、連結部材３０は、１２０℃程度の高温に耐え得る糸であって、天然繊維、合成繊維、カーボン繊維、金属繊維等の繊維からなる撚糸で構成されることが好ましい。連結部材３０は、ミシン等を用いて複数の放熱部材２０を縫い付ける部材である。連結部材３０の縫い方は、特に限定されず、手縫い、本縫い、千鳥縫い、単環縫い、二重環縫い、縁かがり縫い、扁平縫い、安全縫い、オーバーロック等の如何なる縫い方でも良い。また、ＪＩＳ Ｌ ０１２０の規定する表示記号によれば、好適な縫い方として、「１０１」、「２０９」、「３０１」、「３０４」、「４０１」、「４０６」、「４０７」、「４１０」、「５０１」、「５０２」、「５０３」、「５０４」、「５０５」、「５０９」、「５１２」、「５１４」、「６０２」および「６０５」の各種縫い目を構成する縫い方を例示できる。この実施形態において、連結部材３０は、放熱部材２０の長手方向（図３の上下方向）の両端側にそれぞれ備えられる。ただし、連結部材３０は、その数や位置に特に制約はなく、例えば、放熱部材２０の長手方向の中央部等、当該両端側以外の１以上の位置に備えられていても良い。放熱構造体１０は、放熱部材２０が発熱体５０の膨張により圧縮され扁平した形態となっても、放熱部材２０の変形に追従して連結部材３０が撓むため、発熱体５０の表面に追従・密着することができる。なお、連結部材３０は、複数の放熱部材２０の間に、撚りが加えられた撚り部を備えていても良い。

【0026】

この実施形態において、デバイス１は、好ましくは、発熱体５０の一例であるバッテリーセルを備えたバッテリーである。バッテリーセルの底部には、好ましくは、ヒートシンク４０が備えられている。複数の発熱体５０は、好ましくは、ヒートシンク４０に立設した状態で並んで配置される。放熱構造体１０は、その一部が、複数の発熱体５０のうち少なくとも隣接する２つの発熱体５０同士の間に配置される。放熱構造体１０は、好ましくは、発熱体５０の少なくとも一部の側面に沿って、複数の発熱体５０の各々と隣接する発熱体５０との間を通るように連続した凹凸を繰り返す形状を有する（図１および図２を参照）。この実施形態において、放熱構造体１０は、１０個の発熱体５０のうち、Ｘ方向に沿って並ぶ５個の発熱体５０ごとに、隣接する発熱体５０同士の間を通るようにＸ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状を有する（図１および図２を参照）。

【0027】

このように構成されたデバイス１において、発熱体５０は、ヒートシンク４０と接触する端面および放熱構造体１０を通じてヒートシンク４０に伝熱して、ヒートシンク４０により効果的に除熱される。デバイス１は、放熱構造体１０の一部が複数の発熱体５０のうち少なくとも隣接する２つの発熱体５０同士の間に配置される。また、デバイス１は、１枚のシート状の放熱構造体１０が、複数の発熱体５０各々と隣接する発熱体５０との間を通るように連続した凹凸を繰り返す形状で配置される。このため、複数の発熱体５０各々の温度差を小さくすることができ、複数の発熱体５０各々における放熱性の均一化を高めることができる。また、デバイス１は、放熱部材２０の長手方向が発熱体５０の長手方向（図１のＺ方向）に沿うように放熱構造体１０が配置される。このため、発熱体５０の熱は、放熱構造体１０を通じてヒートシンク４０に効果的に伝熱する。その結果、デバイス１は、発熱体５０の密集化に対応容易であって、高い放熱性を発揮することができる。また、放熱構造体１０は、各放熱部材２０がクッション部材２２の外側面に熱伝導シート２１をスパイラル状に巻いた構造を有している。このため、熱伝導シート２１は、発熱体５０の表面の凹凸に対応して密着しやすい。これは、発熱体５０と熱伝導シート２１との熱抵抗を下げ、両者５０，２１の熱伝導性を高めることにつながる。

【0028】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るデバイスについて説明する。先の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。

【0029】

図５は、本発明の第２実施形態に係るデバイスの一部の平面図を示す。

【0030】

第２実施形態に係るデバイス１ａは、第１実施形態に係るデバイス１と類似の構造を有するが、複数の発熱体５０に対する放熱構造体１０の配置方法において、第１実施形態に係るデバイス１と異なる。

【0031】

デバイス１ａは、第１実施形態に係るデバイス１と同様に、Ｘ方向に沿って並ぶ５個の発熱体５０がＹ方向に２列配置された１０個の発熱体５０を備える。放熱構造体１０は、１０個の発熱体５０のうちＹ方向に沿う２個の発熱体５０と当該２個の発熱体５０と隣接する２個の発熱体５０との間を通るように、Ｘ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状を有する（図５を参照）。第１実施形態に係るデバイス１では、１０個の発熱体５０のうちＸ方向に沿って並ぶ５個の発熱体５０ごとに１つの放熱構造体１０が配置されていたのに対し、第２実施形態に係るデバイス１ａでは、１０個の発熱体５０に対して１つの放熱構造体１０が配置されている。このように構成されたデバイス１ａにおいても、先述の実施形態と同様の効果を奏する。なお、デバイス１ａにおいて、複数の発熱体５０に対する放熱構造体１０の配置方法以外の構成は、第１実施形態に係るデバイス１と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、発熱体５０の数および配置は特に制約されず、デバイス１ａのサイズ、用途等に応じて適宜設定されることが好ましい。

【0032】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るデバイスについて説明する。先の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。

【0033】

図６は、本発明の第３実施形態に係るデバイスの一部の一部分解斜視図を示す。

【0034】

第３実施形態に係るデバイス１ｂは、第１実施形態に係るデバイス１と類似の構造を有するが、発熱体５０に代えて発熱体５０ａを備える点において、第１実施形態に係るデバイス１と異なる。

【0035】

デバイス１ｂは、例えば、自動車に積載される一部の制御装置等の電子機器である。デバイス１ｂは、好ましくは、厚さ方向に分離可能な筐体（不図示）を備える。デバイス１ｂは、好ましくは、筐体内に、ヒートシンク４０と、ヒートシンク４０と所定距離を隔てて設けられるプリント回路基板（以後、単に「回路基板」という）６０と、回路基板６０に接続される複数の発熱体５０ａと、放熱構造体１０と、を備える。発熱体５０ａは、例えば、電解コンデンサである。発熱体５０ａは、コンデンサ素子を収容する円筒若しくは円柱形状のケースと、ケースの長手方向（図６のＺ方向）の一端面から延びる２本のリードとを備え、リードを回路基板６０に挿通して接続される。発熱体５０ａは、好ましくは、ケースの長手方向の他端面がヒートシンク４０に積層された熱伝導性部材４２に接するように配置される。なお、デバイス１ｂにおいて、ヒートシンク４０、発熱体５０ａ、および回路基板６０の配置は、少なくともヒートシンク４０上に複数の発熱体５０ａが立設した状態で並んで配置され、かつ複数の発熱体５０ａが回路基板６０に接続されていれば、特に制約されない。

【0036】

放熱構造体１０は、第１実施形態に係るデバイス１が備える放熱構造体１０と同様に、好ましくは、発熱体５０ａの少なくとも一部の側面に沿って、複数の発熱体５０ａ各々と隣接する発熱体５０ａとの間を通るように連続した凹凸を繰り返す形状を有する（図６を参照）。この実施形態において、放熱構造体１０は、デバイス１が備える放熱構造体１０と同様に、１０個の発熱体５０ａのうち、Ｘ方向に沿って並ぶ５個の発熱体５０ａごとに、隣接する発熱体５０ａ同士の間を通るようにＸ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状を有する（図６を参照）。ただし、放熱構造体１０は、第２実施形態に係るデバイス１ａが備える放熱構造体１０（図５を参照）と同様に、１０個の発熱体５０ａのうちＹ方向に沿う２個の発熱体５０ａと当該２個の発熱体５０ａと隣接する２個の発熱体５０ａとの間を通るように、Ｘ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状を有していても良い。このように構成されたデバイス１ｂにおいても、先述の実施形態と同様の効果を奏する。なお、発熱体５０ａは、電解コンデンサに限定されることなく、他の種類のコンデンサ、モータ等の電子部品であっても良い。また、デバイス１ｂは、上述の電子機器に限定されることなく、少なくとも発熱体５０ａとしてコンデンサおよびモータの少なくとも一方を複数備えていれば、例えば、ＰＣ、発電用制御装置、工業用ロボットの制御装置等の各種電子機器であっても良い。

【0037】

２．デバイスの製造方法
次に、本発明に係るデバイスの好適な製造方法の一例を説明する。まず、デバイス１，１ａ，１ｂに備えられる放熱構造体１０の好適な製造方法の一例を説明する。

【0038】

図７は、放熱構造体を構成している放熱部材の製造工程を説明するための図を示す。

【0039】

放熱構造体１０を構成している放熱部材２０の好適な製造方法の一例を説明する。まず、中空部２３を有するクッション部材２２を成形する。次に、クッション部材２２の外側面に接着剤を塗布する。次に、帯状の熱伝導シート２１を、クッション部材２２の外側面上にスパイラル状に巻いた後、熱伝導シート２１がクッション部材２２の両端からはみ出した部分があれば、そのはみ出した部分をカット若しくはクッション部材２２ごとカットする。クッション部材２２と熱伝導シート２１との間に接着剤を介在させないで固定することも可能である。その場合には、完全硬化する前の状態のクッション部材２２を用意して、その外側面に帯状の熱伝導シート２１を巻く。その後、クッション部材２２を加温して完全硬化させて、クッション部材２２の外側面に熱伝導シート２１を固定する。

【0040】

放熱構造体１０は、上述の製造方法により製造された複数の放熱部材２０をその長手方向に直交する方向に沿って並べた状態で、複数の放熱部材２０の長手方向両端側をそれぞれ連結部材３０により縫って製造される。

【0041】

第１実施形態に係るデバイス１は、まず、ヒートシンク４０のうち発熱体５０を配置する面に半固形状の熱伝導性部材４２が塗布される。そして、デバイス１は、複数の発熱体５０が、硬化した熱伝導性部材４２を介してヒートシンク４０上に立設するように筐体の内部に並んで配置され、上述の製造方法により製造された放熱構造体１０が複数の発熱体５０の周囲に配置されることにより製造される。この場合、放熱構造体１０は、Ｘ方向に沿って並ぶ複数の発熱体５０ごとに、隣接する発熱体５０同士の間を通るようにＸ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状となるよう配置されることが好ましい（図１および図２を参照）。

【0042】

第２実施形態に係るデバイス１ａは、まず、ヒートシンク４０のうち発熱体５０を配置する面に半固形状の熱伝導性部材４２が塗布される。そして、デバイス１は、複数の発熱体５０が、硬化した熱伝導性部材４２を介してヒートシンク４０上に立設するように筐体の内部に並んで配置され、上述の製造方法により製造された放熱構造体１０が複数の発熱体５０の周囲に配置されることにより製造される。この場合、放熱構造体１０は、Ｙ方向に沿う複数の発熱体５０と当該発熱体５０と隣接する複数の発熱体５０との間を通るように、Ｘ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状となるよう配置されることが好ましい（図５を参照）。

【0043】

第３実施形態に係るデバイス１ｂは、まず、ヒートシンク４０のうち発熱体５０ａを配置する面に半固形状の熱伝導性部材４２が塗布される。また、デバイス１ｂは、複数の発熱体５０ａの長手方向一端側に延びるリードと回路基板６０とが接続される。そして、デバイス１ｂは、複数の発熱体５０ａの長手方向他端側の面が熱伝導性部材４２と接するようにヒートシンク４０が配置され、上述の製造方法により製造された放熱構造体１０が複数の発熱体５０ａの周囲に配置されることにより製造される。この場合、放熱構造体１０は、Ｘ方向に沿って並ぶ複数の発熱体５０ａごとに、隣接する発熱体５０ａ同士の間を通るようにＸ方向に沿って連続した凹凸を繰り返す形状となるよう配置されることが好ましい（図６を参照）。

【0044】

放熱構造体１０の変形例の好適な製造方法の一例を説明する。この変形例において、上述の放熱構造体１０を構成している放熱部材２０を放熱部材２０ａに代える点以外は、上述の放熱構造体１０と同様の製造方法により製造されているため、詳細な説明を省略する。以下、放熱部材２０ａの好適な製造方法について説明する。

【0045】

図８は、放熱構造体を構成している放熱部材の変形例の好適な製造工程を説明するための図を示す。

【0046】

まず、帯状の積層シート２８を製造する。帯状の積層シート２８の製造において、熱伝導シート２１とクッション部材２２とは、好ましくは接着剤にて固定されている。次に、帯状の積層シート２８を、スパイラル状に巻回しながら一方向に進行させて、長尺状の放熱部材２０ａを製造する。熱伝導シート２１とクッション部材２２との間に接着剤を介在させない製造方法としては、以下のような方法を例示できる。例えば、クッション部材２２が完全には硬化していない未硬化状態で、熱伝導シート２１をクッション部材２２の上に貼る。その後、加温により、クッション部材２２を完全に硬化させる。

【0047】

帯状の積層シート２８をスパイラル状に巻回した後、積層シート２８の両端をカットして形状を整えても良い。放熱部材２０ａは、その長手方向に貫通する中空部２３ａを備えている。中空部２３ａは、上述の実施形態における放熱部材２０と異なり、放熱部材２０ａの外側面方向にも貫通している。このように、クッション部材２２は、熱伝導シート２１の内側に配置され、熱伝導シート２１とクッション部材２２は、一体にてスパイラル状に一方向に進行する形態を有する。放熱部材２０ａは、その全体がスパイラル状であるため、上述の放熱部材２０に比べて、放熱部材２０ａの長手方向に伸縮容易である。

【0048】

なお、デバイス１，１ａ，１ｂは、放熱部材２０に代えて放熱部材２０ａを備える放熱構造体１０を備えることができる。この場合、デバイス１，１ａ，１ｂは、放熱部材２０を放熱部材２０ａに代える点以外は、上述のデバイス１，１ａ，１ｂと同様の製造方法により製造することができる。

【0049】

３．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。

【0050】

先述の各実施形態において、放熱構造体１０は、発熱体５０，５０ａの少なくとも一部の側面に沿って、複数の発熱体５０，５０ａ各々と隣接する発熱体５０，５０ａとの間を通るように連続した凹凸を繰り返す形状を有するよう配置されていたが、少なくとも放熱構造体１０の一部が複数の発熱体５０，５０ａのうち少なくとも隣接する２つの発熱体５０，５０ａ同士の間に配置されれば、デバイス１，１ａ，１ｂにおける放熱構造体１０の配置形態は特に制約されない。

【0051】

また、放熱構造体１０は、複数の放熱部材２０をその長手方向と直交する方向に並べた状態で当該複数の放熱部材２０を支持する枠体を備えていても良い。この場合、枠体は、放熱構造体１０が連続した凹凸を繰り返す形状を形成可能な程度の湾曲性（若しくは屈曲性）を有する材料で形成されることが好ましい。また、放熱構造体１０は、複数の放熱部材２０各々が枠体と接着剤等を介して固定されていても良いし、連結部材３０により複数の放熱部材２０と枠体とが固定されていても良い。また、枠体の形態は、少なくとも複数の放熱部材２０を囲む４辺のうち２辺以上から構成される形態であれば、例えば、複数の放熱部材２０を囲むように内側が開口された矩形状部材であっても良いし、複数の放熱部材２０を囲む４辺のうち隣接する２辺から構成される略Ｌ字状部材であっても良い。

【0052】

また、放熱部材２０は、クッション部材２２に中空部２３が形成されていなくても良い。その場合、放熱部材２０は、スパイラル状の熱伝導シート２１の中空部内にクッション部材２２を充填した構成を有する。中空部は、熱伝導シート２１およびクッション部材２２のうち、熱伝導シート２１の巻回構造によって形成されていても良いし、熱伝導シート２１およびクッション部材２２ともに形成されていなくても良い。

【0053】

また、放熱部材２０は、クッション部材２２の外側面をスパイラル状に巻回することなく、例えば、クッション部材２２の外側面を１枚の熱伝導シート２１で覆って形成されていても良い。

【0054】

また、放熱部材２０ａにおけるスパイラル状のクッション部材２２は、熱伝導シート２１の幅と同一に限定されず、熱伝導シート２１の幅に対して大きくても、あるいは小さくても良い。

【0055】

また、ヒートシンク４０は、熱伝導性部材４２を備えていなくても良い。この場合、デバイス１，１ａ，１ｂは、熱伝導性部材４２を介さず、ヒートシンク４０と発熱体５０，５０ａの長手方向の一端面とが接触するよう配置される。

【0056】

また、発熱体５０，５０ａは、バッテリーセル、コンデンサ、モータのみならず、デバイス１，１ａ，１ｂ本体等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。また、発熱体５０，５０ａは、円柱形状を有することが好ましいが、円柱形状以外の形状（角柱、円錐、角錐、円筒、角筒など）を有していても良い。また、デバイス１，１ａ，１ｂは、バッテリー、電子機器以外の構造物、例えば、家電、発電装置等であっても良い。

【0057】

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、放熱構造体１０は、デバイス１ａにおける放熱構造体１０の形態と同様の形態でデバイス１ｂに備えられていても良い。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、放熱性に優れたデバイスとして利用可能である。

【符号の説明】

【0059】

１，１ａ，１ｂ・・・デバイス、１０・・・放熱構造体、２０・・・放熱部材（一例として、筒状部材），２０ａ・・・放熱部材（一例として、筒状部材）、２１・・・熱伝導シート、２２・・・クッション部材（一例として、筒状クッション部材）、２３，２３ａ・・・中空部、３０・・・連結部材（一例として、糸）、４０・・・ヒートシンク、４２・・・熱伝導性部材、５０，５０ａ・・・発熱体（一例として、バッテリーセル、コンデンサ、モータ）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】