液冷式冷卻裝置及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種組裝容易、且強度大的液冷式冷卻裝置。液冷式冷卻裝置的冷卻液流通體由調質度為T5的JIS A6000類合金所構成的鋁擠壓型材料構成。將鋁制入口集液箱釬焊于冷卻液流通體的流入部的一端面，將鋁制出口集液箱釬焊于冷卻液流通體的流出部的一端面，將鋁制中間集液箱釬焊于冷卻液流通體的另一端面。三個集液箱具有空隙部以及朝外凸緣。入口集液箱的空隙部與所有流入側通路連通，其朝外凸緣的周緣比流入部的一端面向外側突出。出口集液箱的空隙部與所有流出側通路連通，其朝外凸緣的周緣比流出部的一端面向外側突出。中間集液箱的空隙部與所有流入側通路以及所有流出側通路連通，其朝外凸緣的周緣比上述另一端面的外周緣向外側突出。
【專利說明】
液冷式冷卻裝置及其制造方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及液冷式冷卻裝置及其制造方法。
[0002]在本說明書中，“鋁”這一術語中除了純鋁之外還包括鋁合金。
【背景技術】
[0003]近年來，因環境問題等而使得混合動力汽車、電動汽車等受到關注，為此開發了各種二次電池。即使在各種二次電池中，由于鋰離子二次電池的能量密度高、密閉性優異、且無需維護，因此作為混合動力汽車、電動汽車用的電池也表現優異，但大型的電池卻難以實現實用化。因此，將多個小型單電池串聯或并聯連接而形成為電池組的形態，由此確保所期望的電壓、電容。
[0004]由于鋰離子二次電池的性能、壽命根據使用溫度而變化，因此，為了長期且高效地使用而需要在適當的溫度下使用，但當在上述這種電池組的形態下使用時，在單電池間產生較大的溫度差。
[0005]因此，以減小上述這種電池組中的所有單電池的溫度差作為目的，提出有如下液冷式冷卻裝置的方案，該液冷式冷卻裝置具備:扁平板狀的鋁制冷卻液流通體，其具有隔著分隔壁而形成為并列狀、且兩端開口的多條通路;鋁制入口集液箱及鋁制出口集液箱，其沿通路的并列方向排列設置在冷卻液流通體的通路的長度方向上的一端；以及鋁制中間集液箱，其設置于冷卻液流通體的通路的長度方向上的另一端，冷卻液流通體的平坦的一面成為發熱體安裝面，所有通路中的在冷卻液流通體的一側連續排列地形成的多條通路成為流入側通路，并且在冷卻液流通體的另一側連續排列地形成的多條其余的通路成為流出側通路，入口集液箱與流入側通路連通，并且出口集液箱與流出側通路連通，中間集液箱與流入側通路及流出側通路連通而使兩者連通，流入至入口集液箱的冷卻液從入口集液箱通過流入側通路、中間集液箱以及流出側通路而達到至出口集液箱，并從出口集液箱流出(參照專利文獻I)。
[0006]然而，專利文獻I中并未記載液冷式冷卻裝置的具體構造，確保對電池組進行支承所需的強度的方式、組裝方法并不明確。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻I:日本特開2012-190675號公報
【發明內容】
[0010]本發明鑒于上述實際情形，其目的在于，提供一種液冷式冷卻裝置及其制造方法，能夠高效地對構成電池組的所有單電池進行冷卻且防止在所有單電池中產生大的溫度差，在此基礎上，能夠容易地進行組裝，并且能夠確保對電池組進行支承所需的強度。
[0011]為了實現上述目的，本發明包括以下方式。
[0012]I)—種液冷式冷卻裝置，其具備:扁平板狀的冷卻液流通體，其具有隔著分隔壁以并列狀形成、且兩端開口的多條通路;入口集液箱及出口集液箱，其以沿通路的并列方向排列的方式設在冷卻液流通體的通路的長度方向上的一端；以及中間集液箱，其設置于冷卻液流通體的通路的長度方向上的另一端，冷卻液流通體的平坦的一面成為發熱體安裝面，所有通路中的在冷卻液流通體的一側連續排列地形成的多條通路成為流入側通路，并且在冷卻液流通體的另一側連續排列地形成的多條其余的通路成為流出側通路，入口集液箱與流入側通路連通，并且出口集液箱與流出側通路連通，中間集液箱與流入側通路及流出側通路連通而使兩者連通，流入至入口集液箱的冷卻液從入口集液箱通過流入側通路、中間集液箱以及流出側通路而到達至出口集液箱，并從出口集液箱流出，其中，
[0013]冷卻液流通體為由調質度為T5的JISA6000類合金構成的鋁擠壓型材制，在冷卻液流通體的接近的流入側通路與流出側通路之間的分隔壁的一端部上形成有切缺部，與冷卻液流通體的切缺部相比，形成有流入側通路一側成為流入部，并且，與冷卻液流通體的切缺部相比，形成有流出側通路一側成為流出部，
[0014]入口集液箱、出口集液箱以及中間集液箱分別由鋁構成，且具有:在一側開口的空隙部；以及一體地設置于空隙部的開口周圍的朝外凸緣，在冷卻液流通體的流入部的形成有切缺部一側的端面上，入口集液箱以使空隙部與所有流入側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊于該端面，在冷卻液流通體的流出部的形成有切缺部一側的端面上，出口集液箱以使空隙部與所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊于該端面，在冷卻液流通體的未形成有切缺部一側的端面上，中間集液箱以使空隙部與所有流入側通路以及所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊于該端面。
[0015]2)根據上述I)所記載的液冷式冷卻裝置，其中，冷卻液流通體的接近的流入側通路與流出側通路之間的分隔壁，與相鄰的流入側通路之間的分隔壁以及相鄰的流出側通路之間的分隔壁相比為厚壁，在該厚壁的分隔壁的一端部形成有切缺部。
[0016]3)—種液冷式冷卻裝置的制造方法，其是制造上述I)所記載的液冷式冷卻裝置的方法，其中，包括以下工序，
[0017]其中一個工序包括:以使形成有切缺部一側的端面朝向下方的方式配置冷卻液流通體;在冷卻液流通體的流入部的形成有切缺部一側的端面上，以使空隙部與所有流入側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式配置入口集液箱;在冷卻液流通體的流出部的形成有切缺部一側的端面上，以使空隙部與所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式配置出口集液箱;將線狀的焊料載置于入口集液箱及出口集液箱的朝外凸緣的與所述端面的外周緣相比向外側突出的部分上;和利用高頻感應加熱釬焊法對入口集液箱及出口集液箱與冷卻液流通體進行釬焊，
[0018]另一個工序包括:以使未形成有切缺部一側的端面朝向下方的方式配置冷卻液流通體;在冷卻液流通體的朝向下側的端面上，以使空隙部與所有流入側通路以及所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式配置中間集液箱;將線狀的焊料載置于中間集液箱的朝外凸緣的與所述端面的外周緣相比向外側突出的部分;和利用高頻感應加熱釬焊法對中間集液箱與冷卻液流通體進行釬焊。
[0019]發明的效果
[0020]根據上述I)及2)的液冷式冷卻裝置，流入至入口集液箱的冷卻液從入口集液箱通過流入側通路、中間集液箱以及流出側通路而到達至出口集液箱，并從出口集液箱流出，因此，通過將由多個單電池構成的電池組配置在冷卻液流通體的平坦的發熱體安裝面上，能夠高效地對所有單電池進行冷卻，從而能夠防止在所有單電池中產生大的溫度差。
[0021]而且，冷卻液流通體為由調質度為T5的JISA6000類合金構成的鋁擠壓型材制，因此，即使在以水平狀態將冷卻液流通體配置為發熱體安裝面朝向上方、且將由多個單電池構成的電池組載置于發熱體安裝面的情況下，也能夠確保對電池組進行支承所需的強度。例如，若如上述3)的制造方法那樣利用高頻感應加熱釬焊法對入口集液箱、出口集液箱以及中間集液箱進行釬焊，則能防止冷卻液流通體整體被加熱，因此能防止由對冷卻液流通體的大部分的退火而導致的強度的降低。另外，入口集液箱以使空隙部與所有流入側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與冷卻液流通體的流入部的形成有切缺部一側的端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊在該端面上，出口集液箱以使空隙部與所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與冷卻液流通體的流出部的形成有切缺部一側的端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊在該端面上，中間集液箱以使空隙部與所有流入側通路以及所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與冷卻液流通體的未形成有切缺部一側的端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊在該端面上，因此，能夠防止在冷卻液流通體的端面與入口集液箱、出口集液箱以及中間集液箱之間產生釬焊不良。尤其是由于冷卻液流通體為鋁擠壓型材制，因此，雖然端面尺寸容易產生偏差，但是，即使在該情況下，也能夠防止在冷卻液流通體的端面與入口集液箱、出口集液箱以及中間集液箱之間產生釬焊不良。并且，當利用上述3)的方法制造液冷式冷卻裝置時，能夠將線狀的焊料載置于入口集液箱的朝外凸緣的與冷卻液流通體的流入部的端面的外周緣相比向外側突出的部分、出口集液箱的朝外凸緣的與冷卻液流通體的流出部的端面的外周緣相比向外側突出的部分、以及中間集液箱的朝外凸緣的與冷卻液流通體的端面的外周緣相比向外側突出的部分上，因此，能夠實現對焊料的保持及定位。
[0022]根據上述2)的液冷式冷卻裝置，將冷卻液流通體的接近的流入側通路與流出側通路之間的分隔壁的壁厚設得大，由此能夠有效地增大對電池組進行支承所需的強度。
[0023]根據上述3)的制造方法，不會使冷卻液流通體的強度降低，能夠比較簡單地、且不會產生釬焊不良地對冷卻液流通體與入口集液箱、出口集液箱以及中間集液箱進行釬焊。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發明的液冷式冷卻裝置的整體結構的立體圖。
[0025]圖2是圖1的A-A線放大剖視圖。
[0026]圖3是圖2的B-B線剖視圖。
[0027]圖4是圖2的C-C線剖視圖。
[0028]圖5是表示圖1的液冷式冷卻裝置的制造方法的一道工序的立體圖。
[0029]圖6是表示圖1的液冷式冷卻裝置的制造方法的與圖5不同的工序的立體圖。
[0030]圖7是表示圖5及圖6所示的工序中的主要部分的結構的放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0032]圖1表示本發明的液冷式冷卻裝置的整體結構，圖2?圖4表示其一部分的結構。另夕卜，圖5?圖7表示制造圖1的液冷式冷卻裝置的方法。
[0033]在圖1中，液冷式冷卻裝置I具備:鋁擠壓型材制的冷卻液流通體2，其為長方形的扁平板狀且以水平狀態配置;鋁制的入口集液箱3及出口集液箱4，其以沿寬度方向排列的方式釬焊于冷卻液流通體2的長度方向上的一端;與入口集液箱3連接的鋁制的入口管5;與出口集液箱4連接的鋁制的出口管6;以及鋁制的中間集液箱7，其遍及整個寬度地釬焊于冷卻液流通體2的長度方向上的另一端，冷卻液流通體2的平坦的朝向上方的一面成為發熱體安裝面8，在該發熱體安裝面8上載置有由多個長方體狀的方形單電池9構成的電池組10。
[0034]冷卻液流通體2是使用由調質度(調質的種類)為T5的JISA6000類合金所構成的鋁擠壓型材料制成的。入口集液箱3、出口集液箱4以及中間集液箱7例如通過對由調質度為O的JIS A3000類合金所構成的條狀體實施深拉深加工而制成、或者通過對由調質度為H14的JIS A3000類合金或者調質度為H14的JIS A1000類鋁所構成的材料實施切削加工而制成。
[0035]如圖2?圖4所示，在冷卻液流通體2中，隔著分隔壁12A、12B以并列狀形成有沿長度方向延伸且兩端開口的多條通路11A、11B。所有通路11A、11B中的連續排列地形成于冷卻液流通體2的一側(圖3中的右側、圖4中的左側)的多條通路IIA成為流入側通路，并且連續排列地形成于冷卻液流通體2的另一側(圖3中的左側、圖4中的右側)的多條其余的通路IIB成為流出側通路。位于冷卻液流通體2的寬度方向的中央部且相互接近的流入側通路IlA與流出側通路IlB之間的分隔壁12A的壁厚大于相鄰的兩條流入側通路IlA之間的分隔壁12B以及相鄰的兩條流出側通路IlB之間的分隔壁12B的壁厚。在厚壁的分隔壁12A的一端部上形成有切缺部13，與冷卻液流通體2的切缺部13相比，形成有流入側通路IlA的一側成為流入部14，并且，與冷卻液流通體2的切缺部13相比，形成有流出側通路IlB的一側成為流出部
15ο將流入部14及流出部15的與切缺部13的底相比靠開口一側的部分稱為前端部14a、15a。
[0036]入口集液箱3為將長度方向朝向冷卻液流通體2的寬度方向且將寬度方向朝向冷卻液流通體2的長度方向的扁平長方形狀，并具有在一側(冷卻液流通體2側)開口的空隙部
16。另外，在入口集液箱3的空隙部16的開口的周圍一體地設置有朝外凸緣17。入口集液箱3以使空隙部16與所有流入側通路IlA連通、且使朝外凸緣17的周緣與冷卻液流通體2的流入部14的形成有切缺部13的一側的端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊在該端面上。
[0037]出口集液箱4為將長度方向朝向冷卻液流通體2的寬度方向且將寬度方向朝向冷卻液流通體2的長度方向的扁平長方形狀，并具有在一側(冷卻液流通體2側)開口的空隙部
18。另外，在出口集液箱4的空隙部18的開口的周圍一體地設置有朝外凸緣19。出口集液箱4以使空隙部18與所有流出側通路IlB連通、且使朝外凸緣19的周緣與冷卻液流通體2的流出部15的形成有切缺部13的一側的端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊在該端面上。
[0038]在入口管5的靠下端的部分上設有環狀加強筋21，在使與入口管5的環狀加強筋21相比靠下方的部分插入至貫通孔3a(參照圖5)的狀態下使環狀加強筋21與入口集液箱3的上壁部外表面釬焊，其中，上述貫通孔3a形成于入口集液箱3的上壁部且使空隙部16與外部連通。
[0039]在出口管6的靠下端的部分上設有環狀加強筋22，在使與出口管6的環狀加強筋22相比靠下方的部分插入至貫通孔4a的狀態下使環狀加強筋22與出口集液箱4的上壁部外表面釬焊，其中，上述貫通孔4a形成于出口集液箱4的上壁部且使空隙部18與外部連通。
[0040]中間集液箱7為將長度方向朝向冷卻液流通體2的寬度方向且將寬度方向朝向冷卻液流通體2的長度方向的扁平長方形狀，并具有在一側(冷卻液流通體2側)開口的空隙部23。另外，在中間集液箱7的空隙部23的開口的周圍一體地設置有朝外凸緣24。中間集液箱7以使空隙部23與所有流入側通路IlA以及流出側通路IlB連通且使朝外凸緣24的周緣與冷卻液流通體2的未形成有切缺部13的一側的端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊在該端面上，并通過中間集液箱7的空隙部23而使流入側通路IlA與流出側通路IlB連通。
[0041]而且，在冷卻液流通體2的流入部14的前端部14a的外周面與入口集液箱3的朝外凸緣17之間、冷卻液流通體2的流出部15的前端部15a的外周面與出口集液箱4的朝外凸緣19之間、冷卻液流通體2整體的外周面與中間集液箱7的朝外凸緣24之間、入口管5的環狀加強筋21與入口集液箱3的上表面之間、以及出口管6的環狀加強筋22與出口集液箱4的上表面之間分別形成有角焊縫(fillet)25。
[0042]在上述液冷式冷卻裝置I中，從入口管5流入至入口集液箱3的空隙部16內的冷卻液，從入口集液箱3的空隙部16通過流入側通路IIA、中間集液箱7的空隙部23以及流出側通路IIB而到達至出口集液箱4的空隙部18內，進而流出至出口管6，冷卻液在液冷式冷卻裝置I內流動的期間，使載置于發熱體安裝面8的電池組10的所有單電池9被高效地冷卻。因此，不會在所有單電池9之間產生大的溫度差。
[0043]接著，參照圖5?圖7對液冷式冷卻裝置I的制造方法進行說明。
[0044]以使形成有切缺部13—側的端面朝向下方的方式配置冷卻液流通體2，在冷卻液流通體2的流入部14的形成有切缺部13—側的端面上，以使空隙部16與所有流入側通路IlA連通，并且使朝外凸緣17的周緣與流入部14的下端面的外周緣相比向外側突出的方式配置入口集液箱3。此時，使形成為環狀的線狀焊料26嵌合覆蓋于流入部14的前端部的周圍，并將其載置于入口集液箱3的朝外凸緣17的與流入部14的下端面的外周緣相比向外側突出的部分上。另外，在冷卻液流通體2的流出部15的形成有切缺部13—側的端面上，以使空隙部18與所有流出側通路IlB連通，并且使朝外凸緣19的周緣與流出部15的下端面的外周緣相比向外側突出，且使貫通孔4a與入口集液箱3的貫通孔3a朝向相同方向的方式配置出口集液箱4。此時，使形成為環狀的線狀焊料26嵌合覆蓋于流出部15的前端部的周圍，并將其載置于出口集液箱4的朝外凸緣19的與流出部15的下端面的外周緣相比向外側突出的部分上。接著，利用高頻感應加熱釬焊法對入口集液箱3及出口集液箱4與冷卻液流通體2進行釬焊。
[0045]另外，以使未形成有切缺部13—側的端面朝向下方的方式配置冷卻液流通體2，在冷卻液流通體2的朝向下側的端面上，以使空隙部23與所有流入側通路IlA以及所有流出側通路IlB連通，并且使朝外凸緣24的周緣與冷卻液流通體2的下端面的外周緣相比向外側突出的方式配置中間集液箱7。此時，使形成為環狀的線狀焊料26嵌合覆蓋于冷卻液流通體2的下端部的周圍，并將其載置于中間集液箱7的朝外凸緣24的與冷卻液流通體2的下端面的外周緣相比向外側突出的部分上。接著，利用高頻感應加熱釬焊法對中間集液箱7與冷卻液流通體2進行釬焊。
[0046]此處，可以先進行入口集液箱3及出口集液箱4與冷卻液流通體2的釬焊、以及中間集液箱7與冷卻液流通體2的釬焊中的某一個。
[0047]接著，將冷卻液流通體2、A口集液箱3、出口集液箱4以及中間集液箱7設為如使入口集液箱3及出口集液箱4的貫通孔3a、4a朝向上方那樣的姿勢，并使形成為環狀的線狀焊料嵌合覆蓋于與入口管5的環狀加強筋21相比靠前端側的部分以及與出口管6的環狀加強筋22相比靠前端側的部分上，在該狀態下，將與入口管5的環狀加強筋21相比靠前端側的部分插入至入口集液箱3的貫通孔3a內，并且將與出口管6的環狀加強筋22相比靠前端側的部分插入至出口集液箱4的貫通孔4a內。接著，利用高頻感應加熱釬焊法分別對入口管5與入口集液箱3、以及出口管6與出口集液箱4進行釬焊。由此制造液冷式冷卻裝置I。
[0048]工業實用性
[0049]本發明的液冷式冷卻裝置在例如具備由多個鋰(Li)二次電池的單電池構成的電池組的混合動力車輛中用于對單電池的冷卻。
【主權項】
1.一種液冷式冷卻裝置，其具備:扁平板狀的冷卻液流通體，其具有隔著分隔壁以并列狀形成、且兩端開口的多條通路;入口集液箱及出口集液箱，其以沿通路的并列方向排列的方式設在冷卻液流通體的通路的長度方向上的一端；以及中間集液箱，其設置于冷卻液流通體的通路的長度方向上的另一端，冷卻液流通體的平坦的一面成為發熱體安裝面，所有通路中的在冷卻液流通體的一側連續排列地形成的多條通路成為流入側通路，并且在冷卻液流通體的另一側連續排列地形成的多條其余的通路成為流出側通路，入口集液箱與流入側通路連通，并且出口集液箱與流出側通路連通，中間集液箱與流入側通路及流出側通路連通而使兩者連通，流入至入口集液箱的冷卻液從入口集液箱通過流入側通路、中間集液箱以及流出側通路而到達至出口集液箱，并從出口集液箱流出，所述液冷式冷卻裝置的特征在于， 冷卻液流通體為由調質度為T5的JIS A6000類合金構成的鋁擠壓型材制，在冷卻液流通體的接近的流入側通路與流出側通路之間的分隔壁的一端部上形成有切缺部，與冷卻液流通體的切缺部相比，形成有流入側通路一側成為流入部，并且，與冷卻液流通體的切缺部相比，形成有流出側通路一側成為流出部， 入口集液箱、出口集液箱以及中間集液箱分別由鋁構成，且具有:在一側開口的空隙部；以及一體地設置于空隙部的開口周圍的朝外凸緣，在冷卻液流通體的流入部的形成有切缺部一側的端面上，入口集液箱以使空隙部與所有流入側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊于該端面，在冷卻液流通體的流出部的形成有切缺部一側的端面上，出口集液箱以使空隙部與所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊于該端面，在冷卻液流通體的未形成有切缺部一側的端面上，中間集液箱以使空隙部與所有流入側通路以及所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式釬焊于該端面。2.根據權利要求1所述的液冷式冷卻裝置，其特征在于， 冷卻液流通體的接近的流入側通路與流出側通路之間的分隔壁與相鄰的流入側通路之間的分隔壁以及相鄰的流出側通路之間的分隔壁相比為厚壁，在該厚壁的分隔壁的一端部形成有切缺部。3.—種液冷式冷卻裝置的制造方法，是制造權利要求1所述的液冷式冷卻裝置的方法，其特征在于，包括以下工序， 其中一個工序包括:以使形成有切缺部一側的端面朝向下方的方式配置冷卻液流通體;在冷卻液流通體的流入部的形成有切缺部一側的端面上，以使空隙部與所有流入側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式配置入口集液箱;在冷卻液流通體的流出部的形成有切缺部一側的端面上，以使空隙部與所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式配置出口集液箱;將線狀的焊料載置于入口集液箱及出口集液箱的朝外凸緣的與所述端面的外周緣相比向外側突出的部分上;和利用高頻感應加熱釬焊法對入口集液箱及出口集液箱與冷卻液流通體進行釬焊， 另一個工序包括:以使未形成有切缺部一側的端面朝向下方的方式配置冷卻液流通體;在冷卻液流通體的朝向下側的端面上，以使空隙部與所有流入側通路以及所有流出側通路連通，并且使朝外凸緣的周緣與該端面的外周緣相比向外側突出的方式配置中間集液箱;將線狀的焊料載置于中間集液箱的朝外凸緣的與所述端面的外周緣相比向外側突出的部分;和利用高頻感應加熱釬焊法對中間集液箱與冷卻液流通體進行釬焊。
【文檔編號】H01M10/613GK105932353SQ201610109205
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發明人】岸正幸
【申請人】昭和電工株式會社