CN105932353B - 液冷式冷却装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种组装容易、且强度大的液冷式冷却装置。液冷式冷却装置的冷却液流通体由调质度为T5的JIS A6000类合金所构成的铝挤压型材料构成。将铝制入口集液箱钎焊于冷却液流通体的流入部的一端面，将铝制出口集液箱钎焊于冷却液流通体的流出部的一端面，将铝制中间集液箱钎焊于冷却液流通体的另一端面。三个集液箱具有空隙部以及朝外凸缘。入口集液箱的空隙部与所有流入侧通路连通，其朝外凸缘的周缘比流入部的一端面向外侧突出。出口集液箱的空隙部与所有流出侧通路连通，其朝外凸缘的周缘比流出部的一端面向外侧突出。中间集液箱的空隙部与所有流入侧通路以及所有流出侧通路连通，其朝外凸缘的周缘比上述另一端面的外周缘向外侧突出。

Description

液冷式冷却装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及液冷式冷却装置及其制造方法。
在本说明书中，“铝”这一术语中除了纯铝之外还包括铝合金。
背景技术
近年来，因环境问题等而使得混合动力汽车、电动汽车等受到关注，为此开发了各种二次电池。即使在各种二次电池中，由于锂离子二次电池的能量密度高、密闭性优异、且无需维护，因此作为混合动力汽车、电动汽车用的电池也表现优异，但大型的电池却难以实现实用化。因此，将多个小型单电池串联或并联连接而形成为电池组的形态，由此确保所期望的电压、电容。
由于锂离子二次电池的性能、寿命根据使用温度而变化，因此，为了长期且高效地使用而需要在适当的温度下使用，但当在上述这种电池组的形态下使用时，在单电池间产生较大的温度差。
因此，以减小上述这种电池组中的所有单电池的温度差作为目的，提出有如下液冷式冷却装置的方案，该液冷式冷却装置具备：扁平板状的铝制冷却液流通体，其具有隔着分隔壁而形成为并列状、且两端开口的多条通路；铝制入口集液箱及铝制出口集液箱，其沿通路的并列方向排列设置在冷却液流通体的通路的长度方向上的一端；以及铝制中间集液箱，其设置于冷却液流通体的通路的长度方向上的另一端，冷却液流通体的平坦的一面成为发热体安装面，所有通路中的在冷却液流通体的一侧连续排列地形成的多条通路成为流入侧通路，并且在冷却液流通体的另一侧连续排列地形成的多条其余的通路成为流出侧通路，入口集液箱与流入侧通路连通，并且出口集液箱与流出侧通路连通，中间集液箱与流入侧通路及流出侧通路连通而使两者连通，流入至入口集液箱的冷却液从入口集液箱通过流入侧通路、中间集液箱以及流出侧通路而达到至出口集液箱，并从出口集液箱流出(参照专利文献1)。
然而，专利文献1中并未记载液冷式冷却装置的具体构造，确保对电池组进行支承所需的强度的方式、组装方法并不明确。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-190675号公报
发明内容
本发明鉴于上述实际情形，其目的在于，提供一种液冷式冷却装置及其制造方法，能够高效地对构成电池组的所有单电池进行冷却且防止在所有单电池中产生大的温度差，在此基础上，能够容易地进行组装，并且能够确保对电池组进行支承所需的强度。
为了实现上述目的，本发明包括以下方式。
1)一种液冷式冷却装置，其具备：扁平板状的冷却液流通体，其具有隔着分隔壁以并列状形成、且两端开口的多条通路；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设在冷却液流通体的通路的长度方向上的一端；以及中间集液箱，其设置于冷却液流通体的通路的长度方向上的另一端，冷却液流通体的平坦的一面成为发热体安装面，所有通路中的在冷却液流通体的一侧连续排列地形成的多条通路成为流入侧通路，并且在冷却液流通体的另一侧连续排列地形成的多条其余的通路成为流出侧通路，入口集液箱与流入侧通路连通，并且出口集液箱与流出侧通路连通，中间集液箱与流入侧通路及流出侧通路连通而使两者连通，流入至入口集液箱的冷却液从入口集液箱通过流入侧通路、中间集液箱以及流出侧通路而到达至出口集液箱，并从出口集液箱流出，其中，
冷却液流通体为由调质度为T5的JIS A6000类合金构成的铝挤压型材制，在冷却液流通体的接近的流入侧通路与流出侧通路之间的分隔壁的一端部上形成有切缺部，与冷却液流通体的切缺部相比，形成有流入侧通路一侧成为流入部，并且，与冷却液流通体的切缺部相比，形成有流出侧通路一侧成为流出部，
入口集液箱、出口集液箱以及中间集液箱分别由铝构成，且具有：在一侧开口的空隙部；以及一体地设置于空隙部的开口周围的朝外凸缘，在冷却液流通体的流入部的形成有切缺部一侧的端面上，入口集液箱以使空隙部与所有流入侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊于该端面，在冷却液流通体的流出部的形成有切缺部一侧的端面上，出口集液箱以使空隙部与所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊于该端面，在冷却液流通体的未形成有切缺部一侧的端面上，中间集液箱以使空隙部与所有流入侧通路以及所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊于该端面。
2)根据上述1)所记载的液冷式冷却装置，其中，冷却液流通体的接近的流入侧通路与流出侧通路之间的分隔壁，与相邻的流入侧通路之间的分隔壁以及相邻的流出侧通路之间的分隔壁相比为厚壁，在该厚壁的分隔壁的一端部形成有切缺部。
3)一种液冷式冷却装置的制造方法，其是制造上述1)所记载的液冷式冷却装置的方法，其中，包括以下工序，
其中一个工序包括：以使形成有切缺部一侧的端面朝向下方的方式配置冷却液流通体；在冷却液流通体的流入部的形成有切缺部一侧的端面上，以使空隙部与所有流入侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置入口集液箱；在冷却液流通体的流出部的形成有切缺部一侧的端面上，以使空隙部与所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置出口集液箱；将线状的焊料载置于入口集液箱及出口集液箱的朝外凸缘的与所述端面的外周缘相比向外侧突出的部分上；和利用高频感应加热钎焊法对入口集液箱及出口集液箱与冷却液流通体进行钎焊，
另一个工序包括：以使未形成有切缺部一侧的端面朝向下方的方式配置冷却液流通体；在冷却液流通体的朝向下侧的端面上，以使空隙部与所有流入侧通路以及所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置中间集液箱；将线状的焊料载置于中间集液箱的朝外凸缘的与所述端面的外周缘相比向外侧突出的部分；和利用高频感应加热钎焊法对中间集液箱与冷却液流通体进行钎焊。
发明的效果
根据上述1)及2)的液冷式冷却装置，流入至入口集液箱的冷却液从入口集液箱通过流入侧通路、中间集液箱以及流出侧通路而到达至出口集液箱，并从出口集液箱流出，因此，通过将由多个单电池构成的电池组配置在冷却液流通体的平坦的发热体安装面上，能够高效地对所有单电池进行冷却，从而能够防止在所有单电池中产生大的温度差。
而且，冷却液流通体为由调质度为T5的JIS A6000类合金构成的铝挤压型材制，因此，即使在以水平状态将冷却液流通体配置为发热体安装面朝向上方、且将由多个单电池构成的电池组载置于发热体安装面的情况下，也能够确保对电池组进行支承所需的强度。例如，若如上述3)的制造方法那样利用高频感应加热钎焊法对入口集液箱、出口集液箱以及中间集液箱进行钎焊，则能防止冷却液流通体整体被加热，因此能防止由对冷却液流通体的大部分的退火而导致的强度的降低。另外，入口集液箱以使空隙部与所有流入侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与冷却液流通体的流入部的形成有切缺部一侧的端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊在该端面上，出口集液箱以使空隙部与所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与冷却液流通体的流出部的形成有切缺部一侧的端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊在该端面上，中间集液箱以使空隙部与所有流入侧通路以及所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与冷却液流通体的未形成有切缺部一侧的端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊在该端面上，因此，能够防止在冷却液流通体的端面与入口集液箱、出口集液箱以及中间集液箱之间产生钎焊不良。尤其是由于冷却液流通体为铝挤压型材制，因此，虽然端面尺寸容易产生偏差，但是，即使在该情况下，也能够防止在冷却液流通体的端面与入口集液箱、出口集液箱以及中间集液箱之间产生钎焊不良。并且，当利用上述3)的方法制造液冷式冷却装置时，能够将线状的焊料载置于入口集液箱的朝外凸缘的与冷却液流通体的流入部的端面的外周缘相比向外侧突出的部分、出口集液箱的朝外凸缘的与冷却液流通体的流出部的端面的外周缘相比向外侧突出的部分、以及中间集液箱的朝外凸缘的与冷却液流通体的端面的外周缘相比向外侧突出的部分上，因此，能够实现对焊料的保持及定位。
根据上述2)的液冷式冷却装置，将冷却液流通体的接近的流入侧通路与流出侧通路之间的分隔壁的壁厚设得大，由此能够有效地增大对电池组进行支承所需的强度。
根据上述3)的制造方法，不会使冷却液流通体的强度降低，能够比较简单地、且不会产生钎焊不良地对冷却液流通体与入口集液箱、出口集液箱以及中间集液箱进行钎焊。
附图说明
图1是表示本发明的液冷式冷却装置的整体结构的立体图。
图2是图1的A-A线放大剖视图。
图3是图2的B-B线剖视图。
图4是图2的C-C线剖视图。
图5是表示图1的液冷式冷却装置的制造方法的一道工序的立体图。
图6是表示图1的液冷式冷却装置的制造方法的与图5不同的工序的立体图。
图7是表示图5及图6所示的工序中的主要部分的结构的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明的液冷式冷却装置的整体结构，图2～图4表示其一部分的结构。另外，图5～图7表示制造图1的液冷式冷却装置的方法。
在图1中，液冷式冷却装置1具备：铝挤压型材制的冷却液流通体2，其为长方形的扁平板状且以水平状态配置；铝制的入口集液箱3及出口集液箱4，其以沿宽度方向排列的方式钎焊于冷却液流通体2的长度方向上的一端；与入口集液箱3连接的铝制的入口管5；与出口集液箱4连接的铝制的出口管6；以及铝制的中间集液箱7，其遍及整个宽度地钎焊于冷却液流通体2的长度方向上的另一端，冷却液流通体2的平坦的朝向上方的一面成为发热体安装面8，在该发热体安装面8上载置有由多个长方体状的方形单电池9构成的电池组10。
冷却液流通体2是使用由调质度(调质的种类)为T5的JIS A6000类合金所构成的铝挤压型材料制成的。入口集液箱3、出口集液箱4以及中间集液箱7例如通过对由调质度为O的JIS A3000类合金所构成的条状体实施深拉深加工而制成、或者通过对由调质度为H14的JIS A3000类合金或者调质度为H14的JIS A1000类铝所构成的材料实施切削加工而制成。
如图2～图4所示，在冷却液流通体2中，隔着分隔壁12A、12B以并列状形成有沿长度方向延伸且两端开口的多条通路11A、11B。所有通路11A、11B中的连续排列地形成于冷却液流通体2的一侧(图3中的右侧、图4中的左侧)的多条通路11A成为流入侧通路，并且连续排列地形成于冷却液流通体2的另一侧(图3中的左侧、图4中的右侧)的多条其余的通路11B成为流出侧通路。位于冷却液流通体2的宽度方向的中央部且相互接近的流入侧通路11A与流出侧通路11B之间的分隔壁12A的壁厚大于相邻的两条流入侧通路11A之间的分隔壁12B以及相邻的两条流出侧通路11B之间的分隔壁12B的壁厚。在厚壁的分隔壁12A的一端部上形成有切缺部13，与冷却液流通体2的切缺部13相比，形成有流入侧通路11A的一侧成为流入部14，并且，与冷却液流通体2的切缺部13相比，形成有流出侧通路11B的一侧成为流出部15。将流入部14及流出部15的与切缺部13的底相比靠开口一侧的部分称为前端部14a、15a。
入口集液箱3为将长度方向朝向冷却液流通体2的宽度方向且将宽度方向朝向冷却液流通体2的长度方向的扁平长方形状，并具有在一侧(冷却液流通体2侧)开口的空隙部16。另外，在入口集液箱3的空隙部16的开口的周围一体地设置有朝外凸缘17。入口集液箱3以使空隙部16与所有流入侧通路11A连通、且使朝外凸缘17的周缘与冷却液流通体2的流入部14的形成有切缺部13的一侧的端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊在该端面上。
出口集液箱4为将长度方向朝向冷却液流通体2的宽度方向且将宽度方向朝向冷却液流通体2的长度方向的扁平长方形状，并具有在一侧(冷却液流通体2侧)开口的空隙部18。另外，在出口集液箱4的空隙部18的开口的周围一体地设置有朝外凸缘19。出口集液箱4以使空隙部18与所有流出侧通路11B连通、且使朝外凸缘19的周缘与冷却液流通体2的流出部15的形成有切缺部13的一侧的端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊在该端面上。
在入口管5的靠下端的部分上设有环状加强筋21，在使与入口管5的环状加强筋21相比靠下方的部分插入至贯通孔3a(参照图5)的状态下使环状加强筋21与入口集液箱3的上壁部外表面钎焊，其中，上述贯通孔3a形成于入口集液箱3的上壁部且使空隙部16与外部连通。
在出口管6的靠下端的部分上设有环状加强筋22，在使与出口管6的环状加强筋22相比靠下方的部分插入至贯通孔4a的状态下使环状加强筋22与出口集液箱4的上壁部外表面钎焊，其中，上述贯通孔4a形成于出口集液箱4的上壁部且使空隙部18与外部连通。
中间集液箱7为将长度方向朝向冷却液流通体2的宽度方向且将宽度方向朝向冷却液流通体2的长度方向的扁平长方形状，并具有在一侧(冷却液流通体2侧)开口的空隙部23。另外，在中间集液箱7的空隙部23的开口的周围一体地设置有朝外凸缘24。中间集液箱7以使空隙部23与所有流入侧通路11A以及流出侧通路11B连通且使朝外凸缘24的周缘与冷却液流通体2的未形成有切缺部13的一侧的端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊在该端面上，并通过中间集液箱7的空隙部23而使流入侧通路11A与流出侧通路11B连通。
而且，在冷却液流通体2的流入部14的前端部14a的外周面与入口集液箱3的朝外凸缘17之间、冷却液流通体2的流出部15的前端部15a的外周面与出口集液箱4的朝外凸缘19之间、冷却液流通体2整体的外周面与中间集液箱7的朝外凸缘24之间、入口管5的环状加强筋21与入口集液箱3的上表面之间、以及出口管6的环状加强筋22与出口集液箱4的上表面之间分别形成有角焊缝(fillet)25。
在上述液冷式冷却装置1中，从入口管5流入至入口集液箱3的空隙部16内的冷却液，从入口集液箱3的空隙部16通过流入侧通路11A、中间集液箱7的空隙部23以及流出侧通路11B而到达至出口集液箱4的空隙部18内，进而流出至出口管6，冷却液在液冷式冷却装置1内流动的期间，使载置于发热体安装面8的电池组10的所有单电池9被高效地冷却。因此，不会在所有单电池9之间产生大的温度差。
接着，参照图5～图7对液冷式冷却装置1的制造方法进行说明。
以使形成有切缺部13一侧的端面朝向下方的方式配置冷却液流通体2，在冷却液流通体2的流入部14的形成有切缺部13一侧的端面上，以使空隙部16与所有流入侧通路11A连通，并且使朝外凸缘17的周缘与流入部14的下端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置入口集液箱3。此时，使形成为环状的线状焊料26嵌合覆盖于流入部14的前端部的周围，并将其载置于入口集液箱3的朝外凸缘17的与流入部14的下端面的外周缘相比向外侧突出的部分上。另外，在冷却液流通体2的流出部15的形成有切缺部13一侧的端面上，以使空隙部18与所有流出侧通路11B连通，并且使朝外凸缘19的周缘与流出部15的下端面的外周缘相比向外侧突出，且使贯通孔4a与入口集液箱3的贯通孔3a朝向相同方向的方式配置出口集液箱4。此时，使形成为环状的线状焊料26嵌合覆盖于流出部15的前端部的周围，并将其载置于出口集液箱4的朝外凸缘19的与流出部15的下端面的外周缘相比向外侧突出的部分上。接着，利用高频感应加热钎焊法对入口集液箱3及出口集液箱4与冷却液流通体2进行钎焊。
另外，以使未形成有切缺部13一侧的端面朝向下方的方式配置冷却液流通体2，在冷却液流通体2的朝向下侧的端面上，以使空隙部23与所有流入侧通路11A以及所有流出侧通路11B连通，并且使朝外凸缘24的周缘与冷却液流通体2的下端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置中间集液箱7。此时，使形成为环状的线状焊料26嵌合覆盖于冷却液流通体2的下端部的周围，并将其载置于中间集液箱7的朝外凸缘24的与冷却液流通体2的下端面的外周缘相比向外侧突出的部分上。接着，利用高频感应加热钎焊法对中间集液箱7与冷却液流通体2进行钎焊。
此处，可以先进行入口集液箱3及出口集液箱4与冷却液流通体2的钎焊、以及中间集液箱7与冷却液流通体2的钎焊中的某一个。
接着，将冷却液流通体2、入口集液箱3、出口集液箱4以及中间集液箱7设为如使入口集液箱3及出口集液箱4的贯通孔3a、4a朝向上方那样的姿势，并使形成为环状的线状焊料嵌合覆盖于与入口管5的环状加强筋21相比靠前端侧的部分以及与出口管6的环状加强筋22相比靠前端侧的部分上，在该状态下，将与入口管5的环状加强筋21相比靠前端侧的部分插入至入口集液箱3的贯通孔3a内，并且将与出口管6的环状加强筋22相比靠前端侧的部分插入至出口集液箱4的贯通孔4a内。接着，利用高频感应加热钎焊法分别对入口管5与入口集液箱3、以及出口管6与出口集液箱4进行钎焊。由此制造液冷式冷却装置1。
工业实用性
本发明的液冷式冷却装置在例如具备由多个锂(Li)二次电池的单电池构成的电池组的混合动力车辆中用于对单电池的冷却。

Claims (3)

1.一种液冷式冷却装置，其具备：扁平板状的冷却液流通体，其具有隔着分隔壁以并列状形成、且两端开口的多条通路；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设在冷却液流通体的通路的长度方向上的一端；以及中间集液箱，其设置于冷却液流通体的通路的长度方向上的另一端，冷却液流通体的平坦的一面成为发热体安装面，所有通路中的在冷却液流通体的一侧连续排列地形成的多条通路成为流入侧通路，并且在冷却液流通体的另一侧连续排列地形成的多条其余的通路成为流出侧通路，入口集液箱与流入侧通路连通，并且出口集液箱与流出侧通路连通，中间集液箱与流入侧通路及流出侧通路连通而使两者连通，流入至入口集液箱的冷却液从入口集液箱通过流入侧通路、中间集液箱以及流出侧通路而到达至出口集液箱，并从出口集液箱流出，所述液冷式冷却装置的特征在于，
冷却液流通体为将流入侧通路和流出侧通路形成于一体的由调质度为T5的JIS A6000类合金构成的铝挤压型材制，在冷却液流通体的接近的流入侧通路与流出侧通路之间的分隔壁的一端部上形成有切缺部，与冷却液流通体的切缺部相比，形成有流入侧通路一侧成为流入部，并且，与冷却液流通体的切缺部相比，形成有流出侧通路一侧成为流出部，
入口集液箱、出口集液箱以及中间集液箱分别由铝构成，且具有：在一侧开口的空隙部；以及一体地设置于空隙部的开口周围的朝外凸缘，在冷却液流通体的流入部的形成有切缺部一侧的端面上，入口集液箱以使空隙部与所有流入侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊于该端面，在冷却液流通体的流出部的形成有切缺部一侧的端面上，出口集液箱以使空隙部与所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊于该端面，在冷却液流通体的未形成有切缺部一侧的端面上，中间集液箱以使空隙部与所有流入侧通路以及所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式钎焊于该端面。
2.根据权利要求1所述的液冷式冷却装置，其特征在于，
冷却液流通体的接近的流入侧通路与流出侧通路之间的分隔壁与相邻的流入侧通路之间的分隔壁以及相邻的流出侧通路之间的分隔壁相比为厚壁，在该厚壁的分隔壁的一端部形成有切缺部。
3.一种液冷式冷却装置的制造方法，是制造权利要求1所述的液冷式冷却装置的方法，其特征在于，包括以下工序，
其中一个工序包括：以使形成有切缺部一侧的端面朝向下方的方式配置冷却液流通体；在冷却液流通体的流入部的形成有切缺部一侧的端面上，以使空隙部与所有流入侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置入口集液箱；在冷却液流通体的流出部的形成有切缺部一侧的端面上，以使空隙部与所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置出口集液箱；将线状的焊料载置于入口集液箱及出口集液箱的朝外凸缘的与所述端面的外周缘相比向外侧突出的部分上；和利用高频感应加热钎焊法对入口集液箱及出口集液箱与冷却液流通体进行钎焊，
另一个工序包括：以使未形成有切缺部一侧的端面朝向下方的方式配置冷却液流通体；在冷却液流通体的朝向下侧的端面上，以使空隙部与所有流入侧通路以及所有流出侧通路连通，并且使朝外凸缘的周缘与该端面的外周缘相比向外侧突出的方式配置中间集液箱；将线状的焊料载置于中间集液箱的朝外凸缘的与所述端面的外周缘相比向外侧突出的部分；和利用高频感应加热钎焊法对中间集液箱与冷却液流通体进行钎焊。
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