熱制御装置および熱制御方法
【課題】 断熱材とは別に冷却装置等を設ける必要がない、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置および熱制御方法を提供する。
【解決手段】 熱制御装置は、熱制御対象物の周囲に設けられ、連続した空隙を有する断熱材と、前記断熱材の熱抵抗を変化させるために前記断熱材の厚みを変更させる断熱材厚変更手段とを有する。
【解決手段】 熱制御装置は、熱制御対象物の周囲に設けられ、連続した空隙を有する断熱材と、前記断熱材の熱抵抗を変化させるために前記断熱材の厚みを変更させる断熱材厚変更手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱制御装置および熱制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途に用いられている充電池には、その性能を十分に発揮させるための適切な温度範囲が存在する。
【０００３】
そのため、寒冷地等の気温の低い場所では、充電池の温度を下げないために、断熱材で覆う等の措置が必要である。
【０００４】
しかし、充電池を断熱材等で覆うと、充電池を使用したときに発生した熱を放出することが出来なくなるため、充電池の温度が上昇し、その性能が低下する。
【０００５】
従来、この問題を解決するために、充電池を断熱材で覆い、充電池の温度が一定以上に達したときにファン等で冷却する熱制御装置が知られている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、従来の熱制御装置は断熱材とは別に冷却装置を設ける必要があり、熱制御装置が大型になった。さらに、冷却装置として冷却ファン等を設けた場合は、冷却時に継続的にファンを回す電力が必要となる上、非常に複雑な配線の構成等が必要となる等の問題があった。また、冷却装置としてヒートパイプなどを備えた場合（特許文献２）も同様に、その構造は非常に複雑かつ大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−７６７７１号公報
【特許文献２】特開平１０−７６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置および熱制御方法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】
第１の発明は、熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材と、上記断熱材の熱抵抗を変化させるために上記断熱材の厚みを変更させる断熱材厚変更手段と、を有する熱制御装置である。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明に従属する発明であって、上記断熱材は、樹脂発泡体であることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明に従属する発明であって、上記樹脂発泡体は、軟質ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜３のいずれか１つの発明に従属する発明であって、上記断熱材は、熱伝導性フィラーを含むことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、上記第４の発明に従属する発明であって、上記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素を含むことを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は、上記第４または５の発明に従属する発明であって、上記熱伝導性フィラーは、熱制御対象物に対して略垂直に配向されていることを特徴とする。
【００１５】
第７の発明は、上記第１〜６のいずれか１つの発明に従属する発明であって、上記熱制御装置は、上記熱制御対象物の温度を取得する温度取得手段を有し、上記断熱材厚変更手段は、上記温度取得手段によって取得された上記熱制御対象物の温度に基づいて上記断熱材の厚みを変更させることを特徴とする。
【００１６】
第８の発明は、熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材の厚みを変化させ、上記断熱材の熱抵抗を変化させることにより、上記熱制御対象物の熱を制御する熱制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、断熱材の厚みを変更することにより、断熱材の熱抵抗を変化させることができるため、従来の熱制御装置とは異なり、断熱材とは別に冷却装置を設ける必要がなく、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置および熱制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図２】断熱材厚変更手段１２によって断熱材１１を圧縮した状態の熱制御装置を示す概略図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図４】断熱材厚変更手段１２によって断熱材１３を圧縮した状態の熱制御装置を示す概略図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図６】断熱材厚変更手段１２によって断熱材１１を圧縮した状態の熱制御装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る熱制御装置１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱制御装置１の構成を示す概略図である。
【００２０】
本実施形態に係る熱制御装置１は、少なくとも断熱材１１および断熱材厚変更手段１２を有する。
【００２１】
断熱材１１は、熱制御対象物４の周囲を覆うように設けられている。断熱材１１は、断熱機能を有し、例えば、寒冷地等の気温が低い環境では、熱制御対象物４の温度が低くなりすぎないように周囲から断熱する。
【００２２】
断熱材１１は、弾性体であって、高い連続空隙率を有する。断熱材１１の連続空隙率が低い場合、空隙内の空気が抜け難いため、断熱材１１を圧縮等（後述）することができず、断熱材１１の熱抵抗を低下させることができない（後述）。断熱材１１は、連続空隙率が高い弾性体であって断熱機能を有し、熱制御対象物４の温度に耐えることができればいかなる材質でも良い。断熱材１１の材質の一例としては、樹脂発泡体や不織布、グラスウール等が挙げられる。樹脂発泡体の一例としては、軟質ポリウレタン樹脂発泡体が挙げられる。
【００２３】
断熱材１１の空隙率は、当該断熱材１１の材質によって異なり、所望の断熱効果を有し、断熱材１１を圧縮等（後述）することが出来れば良い。一例としては、本実施形態に係る断熱材１１として軟質ポリウレタン樹脂を用いた場合、空隙率は７０〜９９％が好ましく、８０〜９８％がより好ましい。空隙率が７０％未満の場合は、十分な断熱性が得られないため好ましくない。空隙率が９９％を超えると断熱材の成形性が低下し、成形できなくなるため好ましくない。また、連続空隙率は７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。連続空隙率が７０％未満の場合は、圧縮時に空気が抜けにくいため好ましくない。
【００２４】
以下に断熱材１１の製造方法の一例として、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を用いた断熱材１１の製造方法を挙げる。当該製造方法は以下の工程を有する。
（１）軟質ポリウレタン樹脂発泡体の原料を計量、混合し、混合材料を調製する混合材料調整工程
（２）上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を、金型等に注入し発泡、硬化させる発泡硬化工程
（３）所望の寸法に成形する成形工程
【００２５】
上記軟質ポリウレタン樹脂発泡体の原料は、イソシアネート成分及び活性水素基含有化合物を主原料とする。
【００２６】
イソシアネート成分としては、軟質ポリウレタン樹脂の分野において公知のイソシアネート化合物を適宜選択することができる。特に、ジイソシアネート化合物とその誘導体、とりわけイソシアネートプレポリマーの使用が、得られる軟質ポリウレタン樹脂発泡体の物理的特性が優れており、好適である。
【００２７】
活性水素基含有化合物とは、イソシアネート基と反応する活性水素基を有する化合物であり、例えば、ポリオール成分、ポリアミン成分、鎖延長剤などが挙げられる。これらは、軟質ポリウレタンの分野において公知の化合物を適宜選択することができる。また、イソシアネート成分及び活性水素基含有化合物等の比は、各々の分子量や断熱材１１の所望物性などにより種々変え得る。
【００２８】
発泡剤としては、公知の発泡剤を使用することができるが、水、メチレンクロライド等が例示され、特に水又は水とメチレンクロライドを併用した発泡剤を使用することが好ましい。
【００２９】
なお、必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。
【００３０】
なお、軟質ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法としては、プレポリマー法、ワンショット法が知られているが、本実施形態においてはいずれの方法も使用可能である。
【００３１】
参考として、表１に、連続空隙率が高い軟質ポリウレタン樹脂発泡体の非圧縮時および圧縮時の熱抵抗等（実験例１）を示す。
【００３２】
（実験例１）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
【００３３】
＜評価方法＞
１）密度
上記各軟質ポリウレタン樹脂発泡体から縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ５０ｍｍのサンプルを切り出し、重量を測定して計算により求めた。
２）熱伝導率
熱伝導率測定装置ＡＵＴＯ−Λ ＨＣ−０７４（英弘精機社製）を使用し、ＪＩＳ Ａ ９５１１に準拠して測定した。なお、発泡体サンプルを１６００Ｎの荷重で圧縮したものを荷重時の発泡体サンプルとした。
３）連続空隙率
連続空隙率は、発泡体サンプルを縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ３０ｍｍの形状に切り出し、ＡＳＴＭ−２８５６−９４−Ｃ法に準拠して測定した。測定器は、空気比較式比重計９３０型（ベックマン株式会社製）を用いた。連続空隙率は下記式により算出した。
連続空隙率（％）＝〔（Ｖ−Ｖ１）／Ｖ〕×１００
Ｖ：サンプル寸法から算出した見かけ容積（ｃｍ３）
Ｖ１：空気比較式比重計を用いて測定したサンプルの容積（ｃｍ３）
４）熱伝導率の上昇率
熱伝導率の上昇率は、以下の式により求めた。
熱伝導率の上昇率（％）＝圧縮時の熱伝導率／非圧縮時の熱伝導率×１００
５）熱抵抗
熱抵抗（Ｋ／Ｗ）は、熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）の逆数（ｍＫ／Ｗ）を、試料の厚み（ｍ）で除算した値である。
６）熱抵抗変化率
熱抵抗変化率は、以下の式により求めた。
熱抵抗変化率（％）＝非圧縮時の熱抵抗／圧縮時の熱抵抗×１００
【００３４】
上記各軟質ポリウレタン樹脂発泡体における評価結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１の結果より、連続空隙率が高い実験例１の軟質ポリウレタン樹脂発泡体は、空隙内の空気が抜けやすいため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率が高い。
【００３７】
本実施形態に係る断熱材厚変更手段１２は、断熱材１１を圧縮、または圧縮を解放もしくは断熱材１１を厚さ方向に伸長することによって、断熱材１１の厚さを調節する手段である。断熱材厚変更手段１２は、断熱材１１を圧縮等することによって厚みを調節することができれば、公知一般の手法を用いることができる。一例としては、機械式もしくは液圧式プレスが挙げられる。
【００３８】
図２は、本実施形態に係る熱制御装置１の、断熱材１１が断熱材厚変更手段１２によって圧縮されて厚みを調節された状態の一例を示す概略図である。断熱材１１は、図１に示すような圧縮されていない状態では、内部の空隙による断熱効果を有するが、図２に示すように、断熱材１１は、断熱材厚変更手段１２によって圧縮され、断熱材１１内の空隙が押しつぶされることにより、熱抵抗が低下する。上述のように、断熱材１１は高い連続空隙率を有した弾性体であるため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率は高い。これにより、断熱材１１の熱抵抗を調節することができる。
【００３９】
第１の実施形態では、断熱材厚変更手段１２は、熱制御対象物４の温度が、熱制御対象物４の性能を十分に発揮させることができる温度範囲の上限を超えて上昇することが予想される場合、断熱材１１を圧縮し、断熱材１１の熱抵抗を低下させ、断熱材１１の断熱機能を抑える。一方、断熱材厚変更手段１２は、熱制御対象物４の温度が、上昇することが予想されない場合、断熱材１１の圧縮を解放することにより、断熱材１１の熱抵抗を向上させ、断熱材１１の断熱機能を発揮させる。
【００４０】
上記「熱制御対象物４の温度が、熱制御対象物４の性能を十分に発揮させることができる温度範囲の上限を超えて上昇することが予想される場合」とは、例えば、熱制御対象物４が自動車に搭載された充電池であり、当該自動車のエンジンを作動させた場合が挙げられる。上記「断熱材厚変更手段１２は、熱制御対象物４の温度が、上昇することが予想されない場合」とは、例えば、熱制御対象物４が自動車に搭載された充電池であり、自動車のエンジンを停止させた場合が挙げられる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る熱制御装置２の構成を示す概略図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
【００４２】
第２の実施形態に係る断熱材１３は、第１の実施形態に係る断熱材１１と同様、弾性体であって、連続した空隙を有している。第２の実施形態に係る断熱材１３は、熱伝導性フィラー１５を含有する。
【００４３】
本実施形態で用いられる熱伝導性フィラー１５の平均粒径は１〜５００μｍが好ましく、５〜１００μｍがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満になると分散させた時にウレタン原液の増粘が起こるため好ましくない。一方、平均粒径が５００μｍを超えると発泡阻害が起こるため好ましくない。なお、本明細書において、「平均粒径」とは、積算分布（累積分布）の中位径（累積分布曲線で累積量が５０％時の粒子径）であり、平均粒径は、動的光散乱法、誘電泳動現象と回折光を利用した方法などによって測定される。また、平均粒径測定時の溶媒として、水、アルコール、アセトンなどを使用することができる。
【００４４】
本実施形態で用いられる熱伝導性フィラー１５のアスペクト比は２〜１０００が好ましく、２〜１００がより好ましい。アスペクト比が２未満になると断熱材１３を圧縮したときに伝熱路が形成され難いため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率が低く、好ましくない。一方、アスペクト比が１０００を超えると発泡障害がおこり、断熱材の成形性が著しく低下するため好ましくない。なお、熱伝導性フィラー１５の「アスペクト比」とは、当該熱伝導性フィラーの平均長径と平均短径の比（平均長径／平均短径）をいう。平均短径とは、熱伝導性フィラーの短い方の辺の長さを意味し、平均長径とは、熱伝導性フィラーの長い方の辺の長さを意味する。平均短径および平均長径は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、直接熱伝導性フィラーを観察することにより測定する。無差別に５０個の熱伝導性フィラー１５をサンプリングして、平均短径及び平均長径を個々にカウントし、その平均値を平均短径及び平均長径とした。
【００４５】
本実施形態で用いられる熱伝導性フィラー１５の材料としては、平均粒径およびアスペクト比が上記範囲である熱伝導性フィラーであれば特に制限なく用いることが出来る。一例としては、窒化ホウ素、窒化アルミ、アルミナ、カーボンファイバー、酸化マグネシウム、シリカ、酸化亜鉛、カルボニル鉄粉が挙げられる。これらの中で、上記アスペクト比を有する窒化ホウ素は、その縦方向と横方向でその熱伝導率が大きく異なる特徴があり、断熱材１３内で圧縮方向に配向させた場合に熱伝導率の変化率がより大きくなるため好ましい。
【００４６】
熱伝導性フィラー１５の配合割合は、断熱材１３の組成物の２５体積％以下であることが好ましく、２０体積％以下であることがより好ましい。
【００４７】
熱伝導性フィラー１５の配合量が上記範囲より多いと、断熱材１３の成形性が損なわれることがある。例えば、断熱材１３の材質が軟質ポリウレタン樹脂発泡体である場合、成形時に発泡障害が起こることがある。この場合、発泡体を作成できず、断熱材を製造することができない。
【００４８】
熱伝導性フィラー１５の配合割合は、断熱材１３の組成物の３体積％以上であることが好ましく、５体積％以上であることがより好ましい。熱伝導性フィラー１５の配合量が上記範囲より少ないと、断熱材１３を圧縮しても、熱伝導性フィラー１５が接触し難く、伝熱路が確保され難いため、熱伝導性フィラー１５を配合した効果は低い傾向がある。
【００４９】
本実施形態において、熱伝導性フィラーは、１種を単独で用いても良く、平均粒径やアスペクト比、材料の異なるものを２種以上組み合わせて用いても良い。
【００５０】
以下に断熱材１３の製造方法の一例として、軟質ポリウレタン樹脂発泡体と熱伝導性フィラーを用いた断熱材１３の製造方法を説明する。当該製造方法は以下の工程を有する。
（１）軟質ポリウレタン樹脂原料と、熱伝導性フィラーとを計量、混合し、混合材料を調製する混合材料調整工程
（２）上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を、金型等に注入し発泡、硬化させる発泡硬化工程
（３）所望の寸法に成形する成形工程
【００５１】
本実施形態に用いられる軟質ポリウレタン樹脂原料については、第１の実施形態で用いられる軟質ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法で用いられる軟質ポリウレタン樹脂原料と同様である。また、発泡剤および添加剤等についても同様である。
【００５２】
本実施形態に係る軟質ポリウレタン樹脂発泡体は、連続した空隙を有し、かつ熱伝導性フィラー１５を含むため、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を圧縮したときに熱伝導性フィラー１５同士が接触することによって、伝熱路が確保されるため、熱抵抗が大きく低下する。
【００５３】
本実施形態に係る軟質ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法は、上記発泡硬化工程において、当該熱伝導性フィラー１５を配向させ、軟質ポリウレタン樹脂原料を硬化させるのも好ましい。上述のように、高アスペクト比を有する熱伝導性フィラー１５は、長径方向は短径方向よりも高い熱伝導率を有する。当該熱伝導性フィラー１５を含んだ断熱材１３を圧縮すると当該熱伝導性フィラー１５同士が接触し、当該接触した部分を通して熱が伝達される。従って、当該熱伝導性フィラーの配向方向（すなわち、熱伝導性フィラーの長径方向））が断熱材１３の圧縮方向（すなわち、熱制御対象物４に対して垂直方向）に対して略平行になるように当該断熱材１３を熱制御対象物４の周囲に設けることにより、圧縮時の断熱材１３の熱伝導率をさらに向上させることができる。
【００５４】
上記発泡硬化工程で当該熱伝導性フィラー１５を配向させる手法の一例としては、電場を用いて配向させる手法が挙げられる。すなわち、電場中で熱伝導性フィラー１５を含んだ軟質ポリウレタン樹脂材料を硬化させることにより、熱伝導性フィラー１５を配向させることができる。
【００５５】
参考として、表２に、本実施形態において好ましいアスペクト比を有する熱伝導性フィラー１５を含む軟質ポリウレタン樹脂発泡体の非圧縮時および圧縮時の熱抵抗等（実験例２〜６）を示す。
【００５６】
（実験例２）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。なお、熱伝導性フィラーの配合量は、軟質ポリウレタン樹脂発泡体の組成物の体積中の体積％で規定した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
７）熱伝導性フィラー
・窒化ホウ素ＢＮ（デンカボロンナイトライド−ＧＰ：平均粒子径Ｄ５０８．０、アスペクト比８．７）：３２．２重量部（１０体積％）
【００５７】
（実験例３）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
７）熱伝導性フィラー
・窒化ホウ素ＢＮ（デンカボロンナイトライド−ＧＰ）：５１．１重量部（１５体積％）
【００５８】
（実験例４）
上記実験例２の原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。なお、本実験例４は、上記発泡硬化工程で、電場によって熱伝導性フィラーを配向させ、軟質ポリウレタン樹脂原料を発泡、硬化させた。
【００５９】
（実験例５）
上記実験例３の原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。なお、本実験例５は、上記発泡硬化工程で、電場によって熱伝導性フィラーを配向させ、軟質ポリウレタン樹脂原料を発泡、硬化させた。
【００６０】
（実験例６）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
７）熱伝導性フィラー
・窒化ホウ素ＢＮ（デンカボロンナイトライド−ＧＰ）：１２４．１重量部（３０体積％）
【００６１】
＜評価方法＞
第１の実施形態に記載の方法と同様に行なった。なお、評価において軟質ポリウレタン樹脂発泡体を圧縮する際、圧縮方向は熱伝導性フィラーの配向方向と略平行になるようにした。
【００６２】
上記各軟質ポリウレタン樹脂発泡体における評価結果を表２に示す。なお、実験例６は、窒化ホウ素の添加量が多く、軟質ポリウレタン樹脂の発泡障害がおこるため、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を作成できなかった。
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２の結果より、実験例２〜５に係る軟質ポリウレタン樹脂発泡体は、本実施形態において好ましいアスペクト比を有する熱伝導性フィラーを含有し、圧縮時には熱伝導性フィラー同士が接触して伝熱路が確保されやすいため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率が高い。
【００６５】
なお、上記では断熱材１３の材質として軟質ポリウレタン樹脂発泡体を用いた場合の断熱材１３の製造方法を記載した。しかしながら、他の一実施形態として、断熱材１３の材質に不織布を用いることが挙げられる。不織布を使用する場合、熱伝導性フィラーを配向させる手法の一例としては、表面に熱伝導性フィラーを配向させて設けた不織布を積層することによって、所望の厚さの断熱材１３を製造することが挙げられる。
【００６６】
図４は、本実施形態に係る熱制御装置２の、断熱材１３が断熱材厚変更手段１２によって圧縮されて厚みを調節された状態の一例を示す概略図である。本実施形態に係る断熱材１３は、連続した空隙を有し、かつ熱伝導性フィラー１５を含むため、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を圧縮したときに熱伝導性フィラー１５同士が接触し、伝熱路が確保されるため、熱抵抗がより大きく低下する。
【００６７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る熱制御装置３の構成を示す概略図である。なお、他の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
【００６８】
第３の実施形態に係る熱制御装置３は、温度計測手段１６を有する。温度計測手段１６は、熱制御対象物４の温度Ｔｐを計測する。温度計測手段１６は、熱制御対象物４の温度を測定出来る手段であれば、公知一般のいかなる手法でも用いることができる。温度計測手段１６により計測された温度Ｔｐが、予め定められたしきい値Ｔｈを超えたとき、断熱材厚変更手段１２は断熱材１１を圧縮する。しきい値Ｔｈは、例えば、熱制御対象物４の性能を十分に発揮させることができる温度範囲の上限を示す任意の値である。これにより、熱制御対象物４の温度が高いときは、図６に示すように、断熱材１１を圧縮し、断熱材１１の熱抵抗を下げ、熱制御対象物４が有する熱を放出して温度を下げることができる。一方、例えば、熱制御対象物４の温度がしきい値Ｔｈ以下のときは断熱材１１の圧縮を解放等し、断熱材１１の熱抵抗を上げて断熱機能を高め、熱制御対象物４の温度が低下するのを防ぐことができる。
【００６９】
なお、第３の実施形態においては、温度計測手段１６によって計測された熱制御対象物４の温度Ｔｐがしきい値Ｔｈを超えた場合に、断熱材厚変更手段１２は断熱材１１を圧縮し、断熱機能を切り替えた。しかしながら、他の実施形態では、熱制御対象物４の温度と、断熱材１１の当該温度での好ましい厚みとの相関関係を示すデータを記憶させておき、任意の間隔（例えば１分）で測定された熱制御対象物４の温度に応じて、適宜断熱材１１の厚みを変更してもよい。
【００７０】
なお、説明の便宜上、第３の実施形態に係る熱制御装置１に用いる断熱材として第１の実施形態に係る断熱材１１を用いた。しかしながら、第１の実施形態に係る断熱材１１の代わりに、第２の実施形態に係る断熱材１３を用いてもよい。
【００７１】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、上述の説明はあらゆる点において本発明の一例にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る熱制御装置および熱制御方法は、自動車に搭載された充電池の温度を調節する自動車用充電池に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１、２、３ 熱制御装置
１１、１３ 断熱材
１２ 断熱材厚変更手段
１５ 熱伝導性フィラー
１６ 温度計測手段
４ 熱制御対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱制御装置および熱制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途に用いられている充電池には、その性能を十分に発揮させるための適切な温度範囲が存在する。
【０００３】
そのため、寒冷地等の気温の低い場所では、充電池の温度を下げないために、断熱材で覆う等の措置が必要である。
【０００４】
しかし、充電池を断熱材等で覆うと、充電池を使用したときに発生した熱を放出することが出来なくなるため、充電池の温度が上昇し、その性能が低下する。
【０００５】
従来、この問題を解決するために、充電池を断熱材で覆い、充電池の温度が一定以上に達したときにファン等で冷却する熱制御装置が知られている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、従来の熱制御装置は断熱材とは別に冷却装置を設ける必要があり、熱制御装置が大型になった。さらに、冷却装置として冷却ファン等を設けた場合は、冷却時に継続的にファンを回す電力が必要となる上、非常に複雑な配線の構成等が必要となる等の問題があった。また、冷却装置としてヒートパイプなどを備えた場合（特許文献２）も同様に、その構造は非常に複雑かつ大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−７６７７１号公報
【特許文献２】特開平１０−７６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置および熱制御方法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】
第１の発明は、熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材と、上記断熱材の熱抵抗を変化させるために上記断熱材の厚みを変更させる断熱材厚変更手段と、を有する熱制御装置である。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明に従属する発明であって、上記断熱材は、樹脂発泡体であることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明に従属する発明であって、上記樹脂発泡体は、軟質ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜３のいずれか１つの発明に従属する発明であって、上記断熱材は、熱伝導性フィラーを含むことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、上記第４の発明に従属する発明であって、上記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素を含むことを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は、上記第４または５の発明に従属する発明であって、上記熱伝導性フィラーは、熱制御対象物に対して略垂直に配向されていることを特徴とする。
【００１５】
第７の発明は、上記第１〜６のいずれか１つの発明に従属する発明であって、上記熱制御装置は、上記熱制御対象物の温度を取得する温度取得手段を有し、上記断熱材厚変更手段は、上記温度取得手段によって取得された上記熱制御対象物の温度に基づいて上記断熱材の厚みを変更させることを特徴とする。
【００１６】
第８の発明は、熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材の厚みを変化させ、上記断熱材の熱抵抗を変化させることにより、上記熱制御対象物の熱を制御する熱制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、断熱材の厚みを変更することにより、断熱材の熱抵抗を変化させることができるため、従来の熱制御装置とは異なり、断熱材とは別に冷却装置を設ける必要がなく、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置および熱制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図２】断熱材厚変更手段１２によって断熱材１１を圧縮した状態の熱制御装置を示す概略図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図４】断熱材厚変更手段１２によって断熱材１３を圧縮した状態の熱制御装置を示す概略図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図６】断熱材厚変更手段１２によって断熱材１１を圧縮した状態の熱制御装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る熱制御装置１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱制御装置１の構成を示す概略図である。
【００２０】
本実施形態に係る熱制御装置１は、少なくとも断熱材１１および断熱材厚変更手段１２を有する。
【００２１】
断熱材１１は、熱制御対象物４の周囲を覆うように設けられている。断熱材１１は、断熱機能を有し、例えば、寒冷地等の気温が低い環境では、熱制御対象物４の温度が低くなりすぎないように周囲から断熱する。
【００２２】
断熱材１１は、弾性体であって、高い連続空隙率を有する。断熱材１１の連続空隙率が低い場合、空隙内の空気が抜け難いため、断熱材１１を圧縮等（後述）することができず、断熱材１１の熱抵抗を低下させることができない（後述）。断熱材１１は、連続空隙率が高い弾性体であって断熱機能を有し、熱制御対象物４の温度に耐えることができればいかなる材質でも良い。断熱材１１の材質の一例としては、樹脂発泡体や不織布、グラスウール等が挙げられる。樹脂発泡体の一例としては、軟質ポリウレタン樹脂発泡体が挙げられる。
【００２３】
断熱材１１の空隙率は、当該断熱材１１の材質によって異なり、所望の断熱効果を有し、断熱材１１を圧縮等（後述）することが出来れば良い。一例としては、本実施形態に係る断熱材１１として軟質ポリウレタン樹脂を用いた場合、空隙率は７０〜９９％が好ましく、８０〜９８％がより好ましい。空隙率が７０％未満の場合は、十分な断熱性が得られないため好ましくない。空隙率が９９％を超えると断熱材の成形性が低下し、成形できなくなるため好ましくない。また、連続空隙率は７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。連続空隙率が７０％未満の場合は、圧縮時に空気が抜けにくいため好ましくない。
【００２４】
以下に断熱材１１の製造方法の一例として、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を用いた断熱材１１の製造方法を挙げる。当該製造方法は以下の工程を有する。
（１）軟質ポリウレタン樹脂発泡体の原料を計量、混合し、混合材料を調製する混合材料調整工程
（２）上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を、金型等に注入し発泡、硬化させる発泡硬化工程
（３）所望の寸法に成形する成形工程
【００２５】
上記軟質ポリウレタン樹脂発泡体の原料は、イソシアネート成分及び活性水素基含有化合物を主原料とする。
【００２６】
イソシアネート成分としては、軟質ポリウレタン樹脂の分野において公知のイソシアネート化合物を適宜選択することができる。特に、ジイソシアネート化合物とその誘導体、とりわけイソシアネートプレポリマーの使用が、得られる軟質ポリウレタン樹脂発泡体の物理的特性が優れており、好適である。
【００２７】
活性水素基含有化合物とは、イソシアネート基と反応する活性水素基を有する化合物であり、例えば、ポリオール成分、ポリアミン成分、鎖延長剤などが挙げられる。これらは、軟質ポリウレタンの分野において公知の化合物を適宜選択することができる。また、イソシアネート成分及び活性水素基含有化合物等の比は、各々の分子量や断熱材１１の所望物性などにより種々変え得る。
【００２８】
発泡剤としては、公知の発泡剤を使用することができるが、水、メチレンクロライド等が例示され、特に水又は水とメチレンクロライドを併用した発泡剤を使用することが好ましい。
【００２９】
なお、必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。
【００３０】
なお、軟質ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法としては、プレポリマー法、ワンショット法が知られているが、本実施形態においてはいずれの方法も使用可能である。
【００３１】
参考として、表１に、連続空隙率が高い軟質ポリウレタン樹脂発泡体の非圧縮時および圧縮時の熱抵抗等（実験例１）を示す。
【００３２】
（実験例１）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
【００３３】
＜評価方法＞
１）密度
上記各軟質ポリウレタン樹脂発泡体から縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ５０ｍｍのサンプルを切り出し、重量を測定して計算により求めた。
２）熱伝導率
熱伝導率測定装置ＡＵＴＯ−Λ ＨＣ−０７４（英弘精機社製）を使用し、ＪＩＳ Ａ ９５１１に準拠して測定した。なお、発泡体サンプルを１６００Ｎの荷重で圧縮したものを荷重時の発泡体サンプルとした。
３）連続空隙率
連続空隙率は、発泡体サンプルを縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ３０ｍｍの形状に切り出し、ＡＳＴＭ−２８５６−９４−Ｃ法に準拠して測定した。測定器は、空気比較式比重計９３０型（ベックマン株式会社製）を用いた。連続空隙率は下記式により算出した。
連続空隙率（％）＝〔（Ｖ−Ｖ１）／Ｖ〕×１００
Ｖ：サンプル寸法から算出した見かけ容積（ｃｍ３）
Ｖ１：空気比較式比重計を用いて測定したサンプルの容積（ｃｍ３）
４）熱伝導率の上昇率
熱伝導率の上昇率は、以下の式により求めた。
熱伝導率の上昇率（％）＝圧縮時の熱伝導率／非圧縮時の熱伝導率×１００
５）熱抵抗
熱抵抗（Ｋ／Ｗ）は、熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）の逆数（ｍＫ／Ｗ）を、試料の厚み（ｍ）で除算した値である。
６）熱抵抗変化率
熱抵抗変化率は、以下の式により求めた。
熱抵抗変化率（％）＝非圧縮時の熱抵抗／圧縮時の熱抵抗×１００
【００３４】
上記各軟質ポリウレタン樹脂発泡体における評価結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１の結果より、連続空隙率が高い実験例１の軟質ポリウレタン樹脂発泡体は、空隙内の空気が抜けやすいため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率が高い。
【００３７】
本実施形態に係る断熱材厚変更手段１２は、断熱材１１を圧縮、または圧縮を解放もしくは断熱材１１を厚さ方向に伸長することによって、断熱材１１の厚さを調節する手段である。断熱材厚変更手段１２は、断熱材１１を圧縮等することによって厚みを調節することができれば、公知一般の手法を用いることができる。一例としては、機械式もしくは液圧式プレスが挙げられる。
【００３８】
図２は、本実施形態に係る熱制御装置１の、断熱材１１が断熱材厚変更手段１２によって圧縮されて厚みを調節された状態の一例を示す概略図である。断熱材１１は、図１に示すような圧縮されていない状態では、内部の空隙による断熱効果を有するが、図２に示すように、断熱材１１は、断熱材厚変更手段１２によって圧縮され、断熱材１１内の空隙が押しつぶされることにより、熱抵抗が低下する。上述のように、断熱材１１は高い連続空隙率を有した弾性体であるため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率は高い。これにより、断熱材１１の熱抵抗を調節することができる。
【００３９】
第１の実施形態では、断熱材厚変更手段１２は、熱制御対象物４の温度が、熱制御対象物４の性能を十分に発揮させることができる温度範囲の上限を超えて上昇することが予想される場合、断熱材１１を圧縮し、断熱材１１の熱抵抗を低下させ、断熱材１１の断熱機能を抑える。一方、断熱材厚変更手段１２は、熱制御対象物４の温度が、上昇することが予想されない場合、断熱材１１の圧縮を解放することにより、断熱材１１の熱抵抗を向上させ、断熱材１１の断熱機能を発揮させる。
【００４０】
上記「熱制御対象物４の温度が、熱制御対象物４の性能を十分に発揮させることができる温度範囲の上限を超えて上昇することが予想される場合」とは、例えば、熱制御対象物４が自動車に搭載された充電池であり、当該自動車のエンジンを作動させた場合が挙げられる。上記「断熱材厚変更手段１２は、熱制御対象物４の温度が、上昇することが予想されない場合」とは、例えば、熱制御対象物４が自動車に搭載された充電池であり、自動車のエンジンを停止させた場合が挙げられる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る熱制御装置２の構成を示す概略図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
【００４２】
第２の実施形態に係る断熱材１３は、第１の実施形態に係る断熱材１１と同様、弾性体であって、連続した空隙を有している。第２の実施形態に係る断熱材１３は、熱伝導性フィラー１５を含有する。
【００４３】
本実施形態で用いられる熱伝導性フィラー１５の平均粒径は１〜５００μｍが好ましく、５〜１００μｍがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満になると分散させた時にウレタン原液の増粘が起こるため好ましくない。一方、平均粒径が５００μｍを超えると発泡阻害が起こるため好ましくない。なお、本明細書において、「平均粒径」とは、積算分布（累積分布）の中位径（累積分布曲線で累積量が５０％時の粒子径）であり、平均粒径は、動的光散乱法、誘電泳動現象と回折光を利用した方法などによって測定される。また、平均粒径測定時の溶媒として、水、アルコール、アセトンなどを使用することができる。
【００４４】
本実施形態で用いられる熱伝導性フィラー１５のアスペクト比は２〜１０００が好ましく、２〜１００がより好ましい。アスペクト比が２未満になると断熱材１３を圧縮したときに伝熱路が形成され難いため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率が低く、好ましくない。一方、アスペクト比が１０００を超えると発泡障害がおこり、断熱材の成形性が著しく低下するため好ましくない。なお、熱伝導性フィラー１５の「アスペクト比」とは、当該熱伝導性フィラーの平均長径と平均短径の比（平均長径／平均短径）をいう。平均短径とは、熱伝導性フィラーの短い方の辺の長さを意味し、平均長径とは、熱伝導性フィラーの長い方の辺の長さを意味する。平均短径および平均長径は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、直接熱伝導性フィラーを観察することにより測定する。無差別に５０個の熱伝導性フィラー１５をサンプリングして、平均短径及び平均長径を個々にカウントし、その平均値を平均短径及び平均長径とした。
【００４５】
本実施形態で用いられる熱伝導性フィラー１５の材料としては、平均粒径およびアスペクト比が上記範囲である熱伝導性フィラーであれば特に制限なく用いることが出来る。一例としては、窒化ホウ素、窒化アルミ、アルミナ、カーボンファイバー、酸化マグネシウム、シリカ、酸化亜鉛、カルボニル鉄粉が挙げられる。これらの中で、上記アスペクト比を有する窒化ホウ素は、その縦方向と横方向でその熱伝導率が大きく異なる特徴があり、断熱材１３内で圧縮方向に配向させた場合に熱伝導率の変化率がより大きくなるため好ましい。
【００４６】
熱伝導性フィラー１５の配合割合は、断熱材１３の組成物の２５体積％以下であることが好ましく、２０体積％以下であることがより好ましい。
【００４７】
熱伝導性フィラー１５の配合量が上記範囲より多いと、断熱材１３の成形性が損なわれることがある。例えば、断熱材１３の材質が軟質ポリウレタン樹脂発泡体である場合、成形時に発泡障害が起こることがある。この場合、発泡体を作成できず、断熱材を製造することができない。
【００４８】
熱伝導性フィラー１５の配合割合は、断熱材１３の組成物の３体積％以上であることが好ましく、５体積％以上であることがより好ましい。熱伝導性フィラー１５の配合量が上記範囲より少ないと、断熱材１３を圧縮しても、熱伝導性フィラー１５が接触し難く、伝熱路が確保され難いため、熱伝導性フィラー１５を配合した効果は低い傾向がある。
【００４９】
本実施形態において、熱伝導性フィラーは、１種を単独で用いても良く、平均粒径やアスペクト比、材料の異なるものを２種以上組み合わせて用いても良い。
【００５０】
以下に断熱材１３の製造方法の一例として、軟質ポリウレタン樹脂発泡体と熱伝導性フィラーを用いた断熱材１３の製造方法を説明する。当該製造方法は以下の工程を有する。
（１）軟質ポリウレタン樹脂原料と、熱伝導性フィラーとを計量、混合し、混合材料を調製する混合材料調整工程
（２）上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を、金型等に注入し発泡、硬化させる発泡硬化工程
（３）所望の寸法に成形する成形工程
【００５１】
本実施形態に用いられる軟質ポリウレタン樹脂原料については、第１の実施形態で用いられる軟質ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法で用いられる軟質ポリウレタン樹脂原料と同様である。また、発泡剤および添加剤等についても同様である。
【００５２】
本実施形態に係る軟質ポリウレタン樹脂発泡体は、連続した空隙を有し、かつ熱伝導性フィラー１５を含むため、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を圧縮したときに熱伝導性フィラー１５同士が接触することによって、伝熱路が確保されるため、熱抵抗が大きく低下する。
【００５３】
本実施形態に係る軟質ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法は、上記発泡硬化工程において、当該熱伝導性フィラー１５を配向させ、軟質ポリウレタン樹脂原料を硬化させるのも好ましい。上述のように、高アスペクト比を有する熱伝導性フィラー１５は、長径方向は短径方向よりも高い熱伝導率を有する。当該熱伝導性フィラー１５を含んだ断熱材１３を圧縮すると当該熱伝導性フィラー１５同士が接触し、当該接触した部分を通して熱が伝達される。従って、当該熱伝導性フィラーの配向方向（すなわち、熱伝導性フィラーの長径方向））が断熱材１３の圧縮方向（すなわち、熱制御対象物４に対して垂直方向）に対して略平行になるように当該断熱材１３を熱制御対象物４の周囲に設けることにより、圧縮時の断熱材１３の熱伝導率をさらに向上させることができる。
【００５４】
上記発泡硬化工程で当該熱伝導性フィラー１５を配向させる手法の一例としては、電場を用いて配向させる手法が挙げられる。すなわち、電場中で熱伝導性フィラー１５を含んだ軟質ポリウレタン樹脂材料を硬化させることにより、熱伝導性フィラー１５を配向させることができる。
【００５５】
参考として、表２に、本実施形態において好ましいアスペクト比を有する熱伝導性フィラー１５を含む軟質ポリウレタン樹脂発泡体の非圧縮時および圧縮時の熱抵抗等（実験例２〜６）を示す。
【００５６】
（実験例２）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。なお、熱伝導性フィラーの配合量は、軟質ポリウレタン樹脂発泡体の組成物の体積中の体積％で規定した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
７）熱伝導性フィラー
・窒化ホウ素ＢＮ（デンカボロンナイトライド−ＧＰ：平均粒子径Ｄ５０８．０、アスペクト比８．７）：３２．２重量部（１０体積％）
【００５７】
（実験例３）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
７）熱伝導性フィラー
・窒化ホウ素ＢＮ（デンカボロンナイトライド−ＧＰ）：５１．１重量部（１５体積％）
【００５８】
（実験例４）
上記実験例２の原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。なお、本実験例４は、上記発泡硬化工程で、電場によって熱伝導性フィラーを配向させ、軟質ポリウレタン樹脂原料を発泡、硬化させた。
【００５９】
（実験例５）
上記実験例３の原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。なお、本実験例５は、上記発泡硬化工程で、電場によって熱伝導性フィラーを配向させ、軟質ポリウレタン樹脂原料を発泡、硬化させた。
【００６０】
（実験例６）
下記原料および配合に基づき、常法により、高い連続空隙率を有する軟質ポリウレタン樹脂発泡体を調製した。
＜原料および配合＞
１）ポリエーテルポリオール化合物
・アクトコールＬＲ−００（三井化学社製）：１００重量部
２）架橋剤
・グリセリン（ナカライテスク社製）：２重量部
３）発泡剤
・水：２重量部
４）触媒
・Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（東ソー社製）：０．４重量部
・Ｔ−９（東栄化学工業社製）：０．１重量部
５）整泡剤
・Ｂ−８０１７（ゴールドシュミット社製）：１重量部
６）イソシアネート成分
・コスモネートＴ−８０［ＴＤＩ−８０］（三井化学社製）：２９．２重量部
７）熱伝導性フィラー
・窒化ホウ素ＢＮ（デンカボロンナイトライド−ＧＰ）：１２４．１重量部（３０体積％）
【００６１】
＜評価方法＞
第１の実施形態に記載の方法と同様に行なった。なお、評価において軟質ポリウレタン樹脂発泡体を圧縮する際、圧縮方向は熱伝導性フィラーの配向方向と略平行になるようにした。
【００６２】
上記各軟質ポリウレタン樹脂発泡体における評価結果を表２に示す。なお、実験例６は、窒化ホウ素の添加量が多く、軟質ポリウレタン樹脂の発泡障害がおこるため、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を作成できなかった。
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２の結果より、実験例２〜５に係る軟質ポリウレタン樹脂発泡体は、本実施形態において好ましいアスペクト比を有する熱伝導性フィラーを含有し、圧縮時には熱伝導性フィラー同士が接触して伝熱路が確保されやすいため、非圧縮状態から圧縮状態になったときの熱抵抗変化率が高い。
【００６５】
なお、上記では断熱材１３の材質として軟質ポリウレタン樹脂発泡体を用いた場合の断熱材１３の製造方法を記載した。しかしながら、他の一実施形態として、断熱材１３の材質に不織布を用いることが挙げられる。不織布を使用する場合、熱伝導性フィラーを配向させる手法の一例としては、表面に熱伝導性フィラーを配向させて設けた不織布を積層することによって、所望の厚さの断熱材１３を製造することが挙げられる。
【００６６】
図４は、本実施形態に係る熱制御装置２の、断熱材１３が断熱材厚変更手段１２によって圧縮されて厚みを調節された状態の一例を示す概略図である。本実施形態に係る断熱材１３は、連続した空隙を有し、かつ熱伝導性フィラー１５を含むため、軟質ポリウレタン樹脂発泡体を圧縮したときに熱伝導性フィラー１５同士が接触し、伝熱路が確保されるため、熱抵抗がより大きく低下する。
【００６７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る熱制御装置３の構成を示す概略図である。なお、他の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
【００６８】
第３の実施形態に係る熱制御装置３は、温度計測手段１６を有する。温度計測手段１６は、熱制御対象物４の温度Ｔｐを計測する。温度計測手段１６は、熱制御対象物４の温度を測定出来る手段であれば、公知一般のいかなる手法でも用いることができる。温度計測手段１６により計測された温度Ｔｐが、予め定められたしきい値Ｔｈを超えたとき、断熱材厚変更手段１２は断熱材１１を圧縮する。しきい値Ｔｈは、例えば、熱制御対象物４の性能を十分に発揮させることができる温度範囲の上限を示す任意の値である。これにより、熱制御対象物４の温度が高いときは、図６に示すように、断熱材１１を圧縮し、断熱材１１の熱抵抗を下げ、熱制御対象物４が有する熱を放出して温度を下げることができる。一方、例えば、熱制御対象物４の温度がしきい値Ｔｈ以下のときは断熱材１１の圧縮を解放等し、断熱材１１の熱抵抗を上げて断熱機能を高め、熱制御対象物４の温度が低下するのを防ぐことができる。
【００６９】
なお、第３の実施形態においては、温度計測手段１６によって計測された熱制御対象物４の温度Ｔｐがしきい値Ｔｈを超えた場合に、断熱材厚変更手段１２は断熱材１１を圧縮し、断熱機能を切り替えた。しかしながら、他の実施形態では、熱制御対象物４の温度と、断熱材１１の当該温度での好ましい厚みとの相関関係を示すデータを記憶させておき、任意の間隔（例えば１分）で測定された熱制御対象物４の温度に応じて、適宜断熱材１１の厚みを変更してもよい。
【００７０】
なお、説明の便宜上、第３の実施形態に係る熱制御装置１に用いる断熱材として第１の実施形態に係る断熱材１１を用いた。しかしながら、第１の実施形態に係る断熱材１１の代わりに、第２の実施形態に係る断熱材１３を用いてもよい。
【００７１】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、上述の説明はあらゆる点において本発明の一例にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る熱制御装置および熱制御方法は、自動車に搭載された充電池の温度を調節する自動車用充電池に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１、２、３ 熱制御装置
１１、１３ 断熱材
１２ 断熱材厚変更手段
１５ 熱伝導性フィラー
１６ 温度計測手段
４ 熱制御対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材と、
前記断熱材の熱抵抗を変化させるために前記断熱材の厚みを変更させる断熱材厚変更手段と、を有する熱制御装置。
【請求項２】
前記断熱材は、樹脂発泡体であることを特徴とする、請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記樹脂発泡体は、軟質ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする、請求項２に記載の熱制御装置。
【請求項４】
前記断熱材は、熱伝導性フィラーを含むことを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項に記載の熱制御装置。
【請求項５】
前記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素を含むことを特徴とする、請求項４に記載の熱制御装置。
【請求項６】
前記熱伝導性フィラーは、熱制御対象物に対して略垂直に配向されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の熱制御装置。
【請求項７】
前記熱制御装置は、前記熱制御対象物の温度を取得する温度取得手段を有し、
前記断熱材厚変更手段は、前記温度取得手段によって取得された前記熱制御対象物の温度に基づいて前記断熱材の厚みを変更させることを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項に記載の熱制御装置。
【請求項８】
熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材の厚みを変化させ、前記断熱材の熱抵抗を変化させることにより、前記熱制御対象物の熱を制御する熱制御方法。
【請求項１】
熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材と、
前記断熱材の熱抵抗を変化させるために前記断熱材の厚みを変更させる断熱材厚変更手段と、を有する熱制御装置。
【請求項２】
前記断熱材は、樹脂発泡体であることを特徴とする、請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記樹脂発泡体は、軟質ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする、請求項２に記載の熱制御装置。
【請求項４】
前記断熱材は、熱伝導性フィラーを含むことを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項に記載の熱制御装置。
【請求項５】
前記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素を含むことを特徴とする、請求項４に記載の熱制御装置。
【請求項６】
前記熱伝導性フィラーは、熱制御対象物に対して略垂直に配向されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の熱制御装置。
【請求項７】
前記熱制御装置は、前記熱制御対象物の温度を取得する温度取得手段を有し、
前記断熱材厚変更手段は、前記温度取得手段によって取得された前記熱制御対象物の温度に基づいて前記断熱材の厚みを変更させることを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項に記載の熱制御装置。
【請求項８】
熱制御対象物の周囲に設けられ連続した空隙を有する断熱材の厚みを変化させ、前記断熱材の熱抵抗を変化させることにより、前記熱制御対象物の熱を制御する熱制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１３４０８（Ｐ２０１３−１１３４０８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２１９２（Ｐ２０１１−２６２１９２）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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