CN113614913A - 冷却单元、冷却装置、电池结构体及电动车辆 - Google Patents

冷却单元、冷却装置、电池结构体及电动车辆 Download PDF

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Abstract

冷却单元，其包含树脂制的箱体与金属制的板状盖体接合而成的结构，箱体的上表面及下表面中的至少一者开口，并且，板状盖体以封堵开口的方式与箱体接合，在箱体的壁面设置有用于使制冷剂在箱体内流通的制冷剂导入口及制冷剂排出口，在箱体内设置有流路形成用肋，箱体的一部分或全部由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成。

Description

冷却单元、冷却装置、电池结构体及电动车辆
技术领域
本发明涉及冷却单元、冷却装置、电池结构体及电动车辆。
背景技术
近年来，电子设备类、二次电池模块类的小型化正迅速发展。与此相伴，存在每单位体积(或单位面积)的发热量增加的倾向。因此，热管理的重要性增加。
发热将导致设备主体、电池主体的温度上升。在电子设备内部发挥工作的核心作用的半导体设备对温度极为敏感。因此，设备的温度上升会导致工作效率的降低、误操作、故障。另外，在二次电池中，超过工作温度范围的上限值的高热状态也加剧容量劣化、内部电阻的上升。如果电池保持高温状态，则还可能导致电池爆炸等。因此，用于热管理的冷却技术变得重要。
为了将电子设备类、二次电池模块类等发热体冷却，通过使液体状的制冷剂在内部流通来进行冷却的“冷却单元”的开发正在进行。
作为一例，专利文献1记载了具备下述冷却板(冷却单元)的电池块，所述冷却板(冷却单元)沿多个电池单元的排列方向延伸，并且与各电池单元的一面直接接触或隔着导热层而接触。
作为另一例，专利文献2记载了一种电力转换装置，其具备：半导体模块，安装有多个电力转换用半导体元件；和冷却壳体(冷却单元)，具有用于将该半导体模块冷却的冷却液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-029624号公报
专利文献2：日本特开2001-308246号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往，从导热性的观点考虑，冷却单元主要由金属部件构成。但是，由于金属较重，因此考虑将金属部件的一部分替换为树脂部件而使冷却单元轻质化。
然而，根据本申请的发明人等的见解，若仅是用相同形状的树脂部件替换金属部件的一部分，会发生强度变得比金属弱的问题。例如，在制冷剂流动的部分为树脂部件时，会发生下述问题：该树脂部件部分因制冷剂流动时的压力而变形(具体而言，因内部的制冷剂的压力而使得树脂部件“膨胀”等)。另外，还存在树脂部件与金属部件的情况相比不耐冲击这样的问题，尤其是在被用于要求耐冲击性的领域的情况下，需要设法提高树脂部件的耐冲击性。
本发明是鉴于上述情况而做出的。本发明的目的之一在于，在使用树脂部件的冷却单元中，抑制由制冷剂流动时的压力引起的树脂部件的变形，并且提高耐冲击性。
用于解决课题的手段
本申请的发明人等进行了深入研究，结果完成了以下提供的发明，解决了上述课题。
本发明如下所述。
1.冷却单元，其包含树脂制的箱体与金属制的板状盖体接合而成的结构，
上述箱体的上表面及下表面中的至少一者开口，并且，上述板状盖体以封堵该开口的方式与上述箱体接合，
在上述箱体的壁面设置有用于使制冷剂在上述箱体内流通的制冷剂导入口及制冷剂排出口，
在上述箱体内设置有流路形成用肋，
上述箱体的一部分或全部由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成。
2.如1.所述的冷却单元，其中，上述纤维增强树脂中包含的纤维为选自由碳纤维、玻璃纤维、钛酸钾纤维、硼酸铝纤维、陶瓷纤维、金属纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、岩棉纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、纤维素纤维组成的组中的至少一种，
上述无机粒子填料为选自由云母、滑石及玻璃鳞片组成的组中的至少一种。
3.如1.或2.所述的冷却单元，其中，上述流路形成用肋与上述箱体一体成型。
4.如1.或2.所述的冷却单元，其中，上述流路形成用肋由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂与上述箱体分别地形成，且接合在由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成的上述箱体内。
5.如4.所述的冷却单元，其中，上述流路形成用肋的一部分以凸缘状覆盖上述箱体的上方端部，上述板状盖体隔着上述流路形成用肋的凸缘状部与上述箱体接合。
6.如1.～5.中任一项所述的冷却单元，其中，构成上述板状盖体的金属为选自由铝、铜、镁及它们的合金组成的组中的至少任一者。
7.如1.～6.中任一项所述的冷却单元，其中，在上述板状盖体的与上述箱体的接合面形成有微细凹凸结构及/或含官能团的薄膜层。
8.如7.所述的冷却单元，其中，上述微细凹凸结构中的凹部的平均孔径为5nm～250μm，上述凹部的平均孔深度为5nm～250μm。
9.如7.或8.所述的冷却单元，其中，上述官能团为选自由羟基、硅烷醇基、巯基、硫羰基、氰基、异氰酸酯基、氨基、铵基、吡啶鎓基、吖嗪基、羧基、苯并三唑基、及三嗪硫醇基组成的组中的至少任一者。
10.如1.～9.中任一项所述的冷却单元，其中，上述箱体与上述板状盖体直接接合而不隔着中间层。
11.如1.～9.中任一项所述的冷却单元，其中，上述箱体与上述板状盖体隔着中间层而接合。
12.如1.～11.中任一项所述的冷却单元，其中，上述箱体与上述板状盖体利用铆钉及/或螺钉固定。
13.如1.～12.中任一项所述的冷却单元，其中，以覆盖上述箱体与上述板状盖体的接合部的方式设置有树脂制密封部件。
14.冷却装置，其中，在1.～13.中任一项所述的冷却单元的上述板状盖体的上表面热连接有被冷却体。
15.如14.所述的冷却装置，其中，上述被冷却体为选自由电子构件、灯、电池及超导材料组成的组中的至少任一者。
16.如14.或15.所述的冷却装置，其具有对制冷剂从上述箱体与上述板状盖体的接合界面泄漏进行感知的传感器，该传感器具有用于以有线或无线方式与泄露检测模块连接的机构，所述泄露检测模块将异常通知给冷却装置的利用者及/或管理者。
17.电池结构体，其具备：
电池块，其是两个以上的电池单元以彼此密合地邻接或隔开一定的间隔地邻接的方式配置而成的；和
1.～13.中任一项所述的冷却单元，
在上述冷却单元的上述板状盖体之上配置有上述电池块。
18.电动车辆，其具备17.所述的电池结构体，所述电池结构体以单独或两个以上连结的形式被框体覆盖。
发明的效果
根据本发明，在使用树脂部件的冷却单元中,能够抑制树脂部件因制冷剂流动时的压力而变形,并且可获得优异的耐冲击性。
附图说明
[图1]为用于说明第一实施方式的示意图。
[图2]为用于说明第二实施方式的示意图。
[图3]为用于说明第三实施方式的示意图。
[图4]为用于说明第四实施方式的示意图。
[图5]为用于说明第五实施方式的示意图。
[图6]为用于说明第六实施方式的示意图。
[图7]为用于说明冷却装置(电池结构体)的形态的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
所有附图中，对同样的构成要素标注同样的附图标记，适当省略说明。
为了避免繁杂，(i)同一附图内存在多个相同构成要素的情况下，有时仅对其中的一个标注附图标记，而不是全部标注附图标记，(ii)特别是在图2以后，对于与图1同样的构成要素有时不再标注附图标记。
所有附图仅用于说明。附图中的各部件的形状、尺寸比等并不一定与实际物品对应。
本说明书中，只要没有特别说明，则数值范围的说明中的“a～b”这一表述表示a以上且b以下。例如，“1～5质量％”是指“1质量％以上且5质量％以下”。
以下，作为本发明的实施方式，对几个实施方式进行说明。
第二实施方式以后的说明中，对于与第一实施方式共通的事项，适当省略说明。
＜第一实施方式＞
图1为用于对第一实施方式的冷却单元的结构进行说明的示意图(示意截面图)。
第一实施方式的冷却单元包含金属制的板状盖体(板状盖体2)和树脂制的箱体(箱体3)。箱体3的上表面开口，板状盖体2以封堵该开口的方式与箱体3接合。为慎重起见而事先补充说明的话，所谓“接合”,具体而言，是指：板状盖体2与箱体3彼此固定，以使制冷剂几乎或完全不从板状盖体2与箱体3之间的部分泄漏。
箱体3的壁面(典型而言，横部的壁面)设置有用于使制冷剂在箱体3的内部流通的制冷剂导入口9a及制冷剂排出口9b。
在箱体3的内部，设置有用于形成制冷剂的流路的肋(流路形成用肋5)。并且，通过流路形成用肋5，形成制冷剂的流路(流路7)。虽然未图示，流路7将制冷剂导入口9a与制冷剂排出口9b连接。换言之，从制冷剂导入口9a向箱体3内导入制冷剂时，制冷剂从流路7通过并从制冷剂排出口9b排出。
第一实施方式中，流路形成用肋5优选与箱体3一体成型。换言之，优选在由经熔融或软化的树脂材料形成箱体3时，也同时形成流路形成用肋5。第一实施方式中，优选流路形成用肋5与箱体3之间没有“接缝”。
第一实施方式的冷却单元中，特别地，箱体3的一部分或全部由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成。由此，与箱体3的全部由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂形成时相比，能够提高箱体3的强度。并且，由制冷剂流动时的压力引起的树脂部件的变形(例如，箱体3膨胀等)得以抑制，此外，耐冲击性得以提高。
纤维增强树脂通常是将后述的碳纤维、玻璃纤维等纤维混合到树脂中而得到的复合材料。树脂可以为热塑性树脂，也可以为热固性树脂。
作为热塑性树脂，例如，可举出聚烯烃系树脂、含极性基团的聚烯烃系树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂等聚甲基丙烯酸系树脂、聚丙烯酸甲酯树脂等聚丙烯酸系树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇-聚氯乙烯共聚物树脂、聚乙烯醇缩乙醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚甲基戊烯树脂、马来酸酐-苯乙烯共聚物树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酮树脂等芳香族聚醚酮、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酯系弹性体、聚酰胺系弹性体、离子交联聚合物、氨基聚丙烯酰胺树脂、异丁烯马来酸酐共聚物、ABS、ACS、AES、AS、ASA、MBS、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯-氯乙烯接枝聚合物、乙烯-乙烯基醇共聚物、氯化聚氯乙烯树脂、氯化聚乙烯树脂、氯化聚丙烯树脂、羧基乙烯基聚合物、酮树脂、非晶性共聚酯树脂、降冰片烯树脂、氟塑料、聚四氟乙烯树脂、氟化乙烯聚丙烯树脂、PFA、聚氯氟乙烯树脂、乙烯四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚芳酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚砜树脂、聚对甲基苯乙烯树脂、聚烯丙基胺树脂、聚乙烯基醚树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、聚甲基戊烯树脂、低聚酯丙烯酸酯、二甲苯树脂、马来酸树脂、聚羟基丁酸酯树脂、聚砜树脂、聚乳酸树脂、聚谷氨酸树脂、聚己内酯树脂、聚醚砜树脂、聚丙烯腈树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂等。
热塑性树脂可以单独使用一种，也可以组合两种以上而使用。
作为热固性树脂，例如，可举出酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、三聚氰胺树脂、氧杂环丁烷树脂、马来酰亚胺树脂、脲(尿素)树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、具有苯并噁嗪环的树脂、氰酸酯树脂等。
这些之中，从耐热性、加工性、机械特性、粘接性、防锈性等观点考虑，可优选使用选自由酚醛树脂、环氧树脂及不饱和聚酯树脂组成的组中的一种以上。
热固性树脂可以单独使用一种，也可以组合两种以上而使用。
作为纤维，只要能够提高箱体3的强度即可，可以使用任意的纤维。另外，在综合判断成本及强度等的均衡性的基础上，纤维增强树脂中混合的纤维可以为单独1种，也可以组合2种以上而混合到树脂中。例如，也可以将成本低的玻璃纤维与强度高的碳纤维混合。
作为纤维，优选可举出碳纤维、玻璃纤维、钛酸钾纤维、硼酸铝纤维、陶瓷纤维、金属纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、岩棉纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、纤维素纤维等。
纤维的长度、直径等也没有特别限定，只要能够提高箱体3的强度即可。
作为无机粒子填料，只要能够提高箱体3的强度即可，可以使用任意的物质。另外，在综合判断成本及强度等的均衡性的基础上，纤维增强树脂中混合的纤维可以为单独1种，也可以组合2种以上而混合到树脂中。
作为无机粒子填料，优选为选自由云母、滑石及玻璃鳞片组成的组中的至少一种。
关于无机粒子填料的形状、粒径，只要能够提高箱体3的强度即可，没有特别限定。
纤维及/或无机粒子填料可以单独使用一种，也可以组合两种以上而使用。
相对于树脂100质量份而言，纤维增强树脂中的纤维及/或无机粒子填料的含量优选为1～100质量份，更优选为5～90质量份，进一步优选为10～80质量份。
纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂除了包含热塑性树脂或热固性树脂、以及纤维外，还可以包含其他各种成分。例如，可以包含增塑剂、流动性调节剂、脱模剂等。
箱体3的一部分可以由并非纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂的树脂形成。例如，从兼顾成本和抑制变形的方面考虑，可以由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂构成特别容易因制冷剂流动时的压力而变形的部分，由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂构成除此以外的部分。
作为“既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂”，例如，可以使用从上述的纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂中除去纤维及/或无机粒子填料后的树脂。
箱体3的大小(高度、宽度)、箱体3的侧壁或底部的厚度等没有特别限定。可以根据导入冷却单元的制品等，在综合判断充分的强度(抗变形能力)、轻质化、成本等的基础上进行适当调整。例如，冷却单元用于电动汽车时的、包含流路7的箱体3的高度为2～20mm左右。从强度的确保及成本的观点考虑，优选为5～10mm。
另外，也可以通过设计而使箱体3的侧壁和底部为不同的厚度。
箱体3的成型方法没有特别限定。作为成型方法，可举出注射成型、挤出成型、加热加压成型、压缩成型、传递模塑成型、浇铸成型、激光焊接成型、反应注射成型(RIM成型)、液体注射成型(LIM成型)、喷射成型等。这些之中，从生产率及品质稳定性的观点考虑，优选注射成型法。
为慎重起见而事先进行说明的话，在流路形成用肋5与箱体3一体成型的情况下，流路形成用肋5基本上由与箱体3相同的材料构成。
另外，箱体3成型时，制冷剂导入口9a及/或制冷剂排出口9b也可以一体成型。
当然，也可以在箱体3成型后，通过机械加工等来设置制冷剂导入口9a及/或制冷剂排出口9b。
构成板状盖体2的金属没有特别限定。从散热性、耐久性、成本等观点考虑，适当进行选择。作为一例，构成板状盖体2的金属优选为选自由铝、铜、镁及它们的合金组成的组中的至少任一者。
板状盖体2的平均厚度例如为0.5～30mm，优选为0.5～20mm。厚度可以考虑传热性、强度、轻质性等来适当调整。
板状盖体2与箱体3可以隔着某中间层而接合，也可以直接接合而不隔着中间层。关于板状盖体2与箱体3隔着中间层而接合的方式，尤其作为第三实施方式而在后文中陈述。
优选在板状盖体2的与箱体3的接合面形成有微细凹凸结构及/或含官能团的薄膜层。由此，能够提高板状盖体2与箱体3的接合强度，期待制冷剂不易从板状盖体2与箱体3之间的部分泄漏。
只要作为冷却单元充分地发挥功能且不显著影响外观，则在板状盖体2的与箱体3的接合面以外的部分也可以存在有微细凹凸结构及/或含官能团的薄膜层。
通过在板状盖体2的与箱体3的接合面形成微细凹凸结构，从而例如在用粘接剂将板状盖体2与箱体3接合时，能够提高接合强度。其原因在于，粘接剂渗入微细凹凸结构，容易呈现出所谓的粘接的“锚固效应”。
同样地，在利用热、光使箱体3的一部分熔融而与板状盖体2接合这样的情况下，经熔融的树脂也渗入金属的微细凹凸结构而呈现出锚固效应，能够提高接合强度。
微细凹凸结构中的凹部的平均孔径优选为5nm～250μm，凹部的平均孔深度优选为5nm～250μm。
平均孔径例如可通过下述方式求出：利用显微镜拍摄微细凹凸结构部分，对所拍摄的图像中确认的孔中的50个以上(优选100个)的孔径进行平均而求出。在不能将孔的形状视为正圆状时，将当量圆直径作为孔径。
作为凹部的平均孔深度，可以采用按照JIS B 0601测定的十点平均粗糙度Rzjis。
形成微细凹凸结构的方法没有特别限定。可举出下述方法：将板状盖体2浸渍于氢氧化钠等无机碱水溶液及/或盐酸、硝酸等无机酸水溶液中的方法；利用阳极氧化法对板状盖体2进行处理的方法；将具有通过机械切削(例如金刚石磨粒磨削或喷砂加工)而制作的凹凸的冲模按压至板状盖体2的表面，由此在板状盖体2的表面形成微细凹凸结构的方法；利用喷砂、滚花加工、激光加工在板状盖体2的表面形成微细凹凸结构的方法；国际公开第2009/31632号中公开的这样的、将板状盖体2浸渍于选自水合肼、氨及水溶性胺化合物中的1种以上水溶液中的方法；等等。
通过在板状盖体2的与箱体3的接合面形成含官能团的薄膜层，也可提高板状盖体2与箱体3的接合强度。树脂与金属一般难以粘在一起，但通过在金属制的板状盖体2形成含官能团的薄膜层，从而能够提高板状盖体2与箱体3的接合强度。
作为含官能团的薄膜层中的“官能团”，可举出羟基、硅烷醇基、巯基、硫羰基、氰基、异氰酸酯基、氨基、铵基、吡啶鎓基、吖嗪基、羧基、苯并三唑基、三嗪硫醇基等。
含官能团的薄膜层可以仅包含1种官能团，也可以包含2种以上的官能团。
含官能团的薄膜层可以使用任意的材料、利用任意的方法设置。例如，通过将包含上述官能团中的至少任一者的树脂组合物涂布于板状盖体2，从而能够设置含官能团的薄膜层。或者，也可以使适当的偶联剂(硅烷偶联剂等)在板状盖体2的表面反应而设置含官能团的薄膜层。或者,也可以使用适当的底涂组合物来设置含官能团的薄膜层。就含官能团的薄膜层的厚度而言，只要可获得由设置含官能团的薄膜层带来的效果即可，没有特别限定。
板状盖体2与箱体3的接合可以使用粘接剂。使用粘接剂的情况下，可使用的粘接剂、涂布粘接剂的方法等没有特别限定。粘接剂可以为固体状，也可以为液状(包括糊状)。作为粘接剂，可以没有特别限制地使用已知的天然系粘接剂或合成系粘接剂、一液型的粘接剂或2液型的粘接剂等。关于具体使用何种粘接剂，根据冷却单元所要求的性能、耐热性、板状盖体2、箱体3的材料等而适当选择即可。
粘接层的平均厚度例如为0.5～5000μm，优选为1.0～2000μm，更优选为10～1000μm。通过使平均厚度为上述下限值以上，从而树脂层与金属层呈现出充分的粘接强度，通过使其为上述上限值以下，从而能够将固化反应中产生的残余应变量限制在最小限度。
粘接条件也根据粘接剂的类型而变化，例如，可示例于室温～150℃的温度下进行0.1分钟～7天左右的条件。粘接可以在加压下进行。此时的压力例如为0.01～1MPa左右。
在将板状盖体2与箱体3接合时，为了提高接合强度，优选预先对板状盖体2进行脱脂处理。
特别地，作为金属制的板状盖体2、与由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂构成的箱体3的接合技术，也优选应用日本特开2012-223991号公报中记载的技术、日本特开2018-34351号公报中记载的技术等。
＜第二实施方式＞
图2A为用于对第二实施方式的冷却单元的结构进行说明的示意图(示意截面图)。
图2A的冷却单元中，典型而言，流路形成用肋5由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂与箱体3分别地形成，且接合在由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成的箱体3内(例如，被嵌入)。尤其是在这一方面，图2A的冷却单元与图1的冷却单元不同。
就抑制箱体3因制冷剂流动时的压力而“膨胀”的方面而言，由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成流路形成用肋5的必要性较小。通过由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成箱体3、且由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂形成流路形成用肋5，从而能够降低较昂贵的纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂的使用量，并且能够获得充分的变形抑制效果。
另外，纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂比通常的树脂稍重，因此，通过由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂形成流路形成用肋5，从而也可以说容易实现进一步的轻质化。
此外认为，在流路形成用肋5的结构(即流路的结构)复杂的情况下，有时也难以通过一次成型将箱体3与流路形成用肋5一体成型。但是，通过将流路形成用肋5与箱体3分别地形成，有时容易形成复杂结构的流路形成用肋5。
图2B为用于对第二实施方式的变形例进行说明的示意图。
图2B的冷却单元与图2A类似。但是，在流路形成用肋5的一部分以凸缘状覆盖箱体3的上方端部的方面、以及板状盖体2隔着流路形成用肋5的凸缘状部与箱体3接合的方面，与图2A不同。通过以这样的方式设计冷却单元，在与箱体3分别地形成流路形成用肋5的情况下，能够提高流路形成用肋5的固定性(抑制作为与箱体3分开的部件的流路形成用肋5的位置因来自外部的冲击、制冷剂的压力等而偏移)。
＜第三实施方式＞
图3为用于对第三实施方式的冷却单元的结构进行说明的示意图(示意截面图)。
在板状盖体2与箱体3隔着中间层11而接合的方面，第三实施方式的冷却单元与第一实施方式的冷却单元不同。通过中间层11的存在，从而存在下述倾向：制冷剂泄漏的可能性降低；容易将板状盖体2与箱体3接合。另外，纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂包含具有通电性的树脂及/或填料(例如，碳纤维)时，纤维及/或填料能够通过直接与金属接触而通电，因此，在尤其要求绝缘性的情况下，该实施方式是优选的。
优选中间层11与板状盖体2注射接合或粘接接合。所谓“注射接合”，表示将金属部件嵌入模具后、向其中注射树脂而使两者一体化的接合状态，所谓“粘接接合”，被定义为以粘接剂为媒介、通过化学力或物理力或者这两者而使金属面与树脂面结合的接合状态。
作为一例，中间层11由包含热塑性弹性体(TPE)的材料构成。
TPE中，从粘接强度、密封特性、柔软性等观点考虑，更优选包含氨基甲酸酯系TPE(以下,也称为TPU)及酰胺系TPE(以下，也称为TPAE)。
中间层11中的TPE的含量例如为60～100质量％，优选为65～99质量％。中间层11优选同时包含TPU和上述TPAE。中间层11中的TPU及TPAE的总含量例如为60～100质量％，优选为65～95质量％，更优选为70～95质量％。通过使中间层11中的TPU及TPAE的总含量为60质量％以上，中间层11变得具有适度的弹性，能够进一步降低制冷剂泄漏的可能性。
中间层11中的TPU的含量例如为70～100质量％，优选为70～99质量％，更优选为75～98质量％以下。另一方面，TPAE的含量例如为0～30质量％，优选为1～30质量％，更优选为2～25质量％。通过使这些数值适当，能够实现抑制由制冷剂引起的腐蚀、提高弹性等。
TPU例如为通过由二异氰酸酯和短链二醇(扩链剂)形成的硬链段、和以数均分子量为1000～4000左右的聚合物二醇为主体的软链段构成的多嵌段聚合物。
作为二异氰酸酯，例如，可举出以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为代表的芳香族异氰酸酯等。在要求耐气候性的用途中，也可以适当使用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等脂肪族异氰酸酯等。
作为短链二醇，例如，可举出乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、四乙二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、及它们的混合物等。
作为聚合物二醇，例如，可举出以聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)为代表的聚醚多元醇、作为己二酸与脂肪族或芳香族二醇的缩合系的聚酯多元醇、将ε-己内酯开环聚合而得到的聚己内酯多元醇等。
根据使用何种成分作为二异氰酸酯成分、短链二醇及聚合物二醇，TPU被分类为醚系、己二酸酯系、己内酯系、碳酸酯系等，本实施方式中，可以没有限制地使用上述的TPU。
作为TPU，可以使用市售品。例如，可举出大日精化工业公司的RESAMINE P(商标)、DIC Covestro Polymer Ltd.的PANDEX(商标)、东曹公司的MIRACTRAN(商标)、DowChemical公司的PELLETHANE(商标)、B.F.Goodrich公司的ESTANE(商标)、拜耳公司的DESMOPAN(商标)等。
所谓TPAE，是指在构成硬链段的聚合物的主链中具有酰胺键(-CONH-)的物质。作为TPAE，例如，可举出JIS K6418：2007中规定的酰胺系热塑性弹性体(TPA)等、日本特开2004-346273号公报中记载的聚酰胺系弹性体等。
作为TPAE，例如，可举出至少聚酰胺构成结晶性且熔点高的硬链段、其他聚合物(例如，聚酯或聚醚等)构成非晶性且玻璃化转变温度低的软链段的材料。另外，对于TPAE而言，除了包含硬链段及软链段之外，还可以包含来自二羧酸等扩链剂的结构。
作为形成硬链段的聚酰胺，例如，可举出通过6-氨基己酸等ω-氨基羧酸、ε-己内酰胺等内酰胺的开环缩聚生成的聚酰胺。
作为形成软链段的聚合物，例如，可举出聚酯、聚醚，作为上述聚醚，例如，可举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、ABA型三嵌段聚醚等，可以单独使用它们或使用它们中的2种以上。另外，可以使用通过使聚醚的末端与氨等反应而得到的聚醚二胺等。
作为硬链段与软链段的组合，可举出上文中列举的硬链段与软链段的各组合。这些之中，优选月桂基内酰胺的开环缩聚物/聚乙二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物/聚丙二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物/聚四亚甲基醚二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物/ABA型三嵌段聚醚的组合，特别优选月桂基内酰胺的开环缩聚物/ABA型三嵌段聚醚的组合。
作为TPAE的市售品，例如，可以使用Arkema公司的Pebax33系列(例如，7233、7033、6333、5533、4033、MX1205、3533、2533)、宇部兴产(株)的“UBESTA XPA”系列(例如，XPA9063X1、XPA9055X1、XPA9048X2、XPA9048X1、XPA9040X1、XPA9040X2等)、Daicel EvonikLtd.的“Vestamid”系列(例如，E40-S3、E47-S1、E47-S3、E55-S1、E55-S3、EX9200、E50-R2)等。
中间层11优选还包含酸改性聚合物。相对于TPU与TPAE的合计100质量份而言，中间层11中的酸改性聚合物的含量优选为1～35质量份，更优选为3～30质量份，进一步优选为5～25质量份。
根据本申请的发明人等的见解，通过使中间层11包含酸改性聚合物，从而中间层11的熔融流动性显著提高。这在通过注射成型来制造中间层11与板状盖体2的复合结构体时(即，通过注射接合进行制造时)是较大的工艺优点。具体而言，即使在使用从熔融树脂的浇口的移动距离长的模具的情况下，也能够再现性良好且高效地得到具备高接合强度的复合结构体。
作为酸改性聚合物，例如，可举出含有羧酸及/或羧酸酐基的聚合物。作为酸改性聚合物，可优选使用含有来自烯烃成分及不饱和羧酸成分的骨架的酸改性聚烯烃树脂。
作为酸改性聚合物的市售品，例如，可举出Mitsui-Dupont Polychemicals Co.,Ltd.制的作为酸改性聚烯烃树脂的Nucrel(注册商标)系列、作为其离子交联聚合物树脂的Himilan(注册商标)系列、Kuraray Co.,Ltd.制的作为丙烯酸系嵌段共聚物的Kurarity(注册商标)系列、三菱化学公司制的作为酸改性聚烯烃树脂的Modic(注册商标)系列、三井化学公司制的作为酸改性聚丙烯的Admer(注册商标)系列、Japan PolyethyleneCorporation制的作为酸改性聚乙烯树脂的Rexpearl(注册商标)系列、Arkema公司制的作为马来酸酐改性聚烯烃树脂的Bondine(注册商标)系列等。
作为另一例，中间层11也可以为光吸收性树脂部件。
例如，在箱体3为透光性的情况下，(1)首先，将板状盖体2、中间层11及箱体3自下而上依次叠合(此时，箱体3的开口部朝下)，(2)接着，使合适的激光从箱体3穿过而照射至中间层11，由此中间层11发热，能够将中间层11与箱体3、及/或中间层11与板状盖体2接合(熔接)。
使中间层11为光吸收性树脂部件的情况下，中间层11例如包含热塑性树脂和光吸收剂。
作为热塑性树脂，可举出第一实施方式中的纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂的说明中举出的热固性树脂。
作为光吸收剂，可举出着色颜料、染料等。作为着色颜料，例如，可举出炭黑等黑色颜料、氧化铁红等红色颜料、氧化钛等白色颜料、各种有机颜料等。
另外，光吸收剂可以为在照射的激光的波长范围内具有吸收波长的激光吸收性染料。作为激光吸收性染料，例如，可举出尼格罗黑(nigrosine)、苯胺黑、酞菁、萘酞菁、卟啉、苝、四萘嵌三苯、偶氮染料、蒽醌、方酸衍生物、亚胺化合物(immonium)等。特别优选的激光吸收性染料为尼格罗黑。尼格罗黑为黑色的吖嗪系缩合混合物。
中间层11含有光吸收剂的情况下，可以仅包含一种光吸收剂，也可以包含两种以上。
中间层11含有光吸收剂的情况下，将中间层11整体设为100质量％时，中间层11中的光吸收剂的含量优选为0.01～5质量％。
中间层11的厚度例如为0.1～10mm，优选为0.2～5mm。
＜第四实施方式＞
图4为用于对第四实施方式的冷却单元的结构进行说明的示意图(示意截面图)。
在使用螺钉12将板状盖体2与箱体3固定的方面，第四实施方式的冷却单元与第一实施方式的冷却单元不同。通过利用螺钉12进行固定，从而能够实现制冷剂泄漏的可能性的进一步降低。
螺钉12可以为铆钉等除螺钉以外的其他固定用部件。
通常，箱体3的端部与板状盖体2的端部利用螺钉12而螺合固定。螺钉12的数量、螺钉的位置没有特别限定。
第四实施方式的冷却单元中，板状盖体2与箱体3至少利用螺钉12而接合，但也可以并用基于螺钉12的接合和基于其他方法的接合。例如，可以并用基于粘接剂的接合和基于螺钉12的接合。
＜第五实施方式＞
图5为用于对第五实施方式的冷却单元的结构进行说明的示意图(示意截面图)。
在以覆盖板状盖体2与箱体3的接合部(尤其是其外周部/缘部)的方式设置有树脂制密封部件14的方面，第五实施方式的冷却单元与第一实施方式的冷却单元不同。通过树脂制密封部件14，能够实现制冷剂泄漏的可能性的进一步降低。
构成树脂制密封部件14的材料没有特别限定。例如，可以由前述的纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂、既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂、各种弹性体、橡胶等来设置树脂制密封部件14。就树脂制密封部件14的厚度等而言，只要具有减少制冷剂泄漏的效果即可，没有特别限定。
＜第六实施方式＞
图6为用于对第六实施方式的冷却单元的结构进行说明的示意图(示意截面图)。
第六实施方式的冷却单元中，箱体3的上表面和下表面两者开口。并且，板状盖体2以封堵上表面的开口的方式与箱体3接合，并且，板状盖体2以封堵下表面的开口的方式与箱体3接合。在这些方面，第六实施方式的冷却单元与第一实施方式的冷却单元不同。
通过使箱体3的上表面和下表面这两面为板状盖体2，能够在这两面设置被冷却体。由此，能够实现冷却单元与被冷却体整体的紧凑化。
＜冷却装置、电池结构体、电动车辆＞
通过在上述这样的冷却单元的板状盖体2的上表面热连接1或2个以上的被冷却体，从而能够得到冷却装置。例如，被冷却体为电池块的情况下，冷却装置作为整体而成为电池结构体。
冷却装置的一部分或全部可以被适当的框体覆盖。
图7A、图7B及图7C各自为示意性地表示在第一实施方式的冷却单元的板状盖体2的上表面热连接被冷却体15而形成冷却装置的状态的图。
被冷却体15没有特别限定。例如，可以为电子构件(例如CPU(中央运算处理装置)、功率半导体等)、灯、电池、超导材料等。
以下，继续说明图7A、图7B及图7C，其中，被冷却体15为电池单元15，电池单元15与冷却单元作为整体构成电池结构体。
图7A中，2个以上的电池单元15彼此密合地配置而构成电池块。各电池单元15例如为锂离子二次电池等锂离子电池。
电池单元15例如为方形、圆筒形或袋状(图7B及图7C中也同样)。典型而言，方形、圆筒形或袋状的电池单元的平面部与板状盖体2的上表面热连接。
电池单元15的排列方向的端部优选具有用于防止电池单元15的偏移等的端板(未图示)(图7B及图7C中也同样)。
在板状盖体2的上表面与电池单元15的底面之间，优选存在导热性片材(未图示)。或者，也可以代替导热性片材而使用被称为所谓的热界面材料(TIM)的物质。作为TIM，具体而言，可举出导热硅脂(thermal grease)、相变化材料(PCM)、凝胶、高导热粘接剂、热胶带等。
图7B中，2个以上的电池单元15彼此隔开间隔而配置，构成电池块。换言之，图7B中，2个以上的电池单元15以相邻的电池单元15之间产生空隙的方式排列。由于空隙的存在，除了利用制冷剂进行冷却以外，还可以进行空气冷却，因此有时是优选的。
图7B中，也优选在板状盖体2的上表面与电池单元15的底面之间存在导热性片材或TIM(未图示)。
图7C中，在2个以上的电池单元15之间夹持有间隔件17。例如，在电池单元15为袋状的情况下，为了增强立起电池单元时的硬挺度，优选用间隔件17进行增强。
间隔件17可以兼具作为冷却片的功能。该情况下，间隔件17(冷却片)的材质通常优选为与板状盖体2种类相同的材质。间隔件17(冷却片)与板状盖体2可以分别地形成，也可以一体地形成。
图7C中，也优选在板状盖体2的上表面与电池单元15的底面之间存在导热性片材或TIM(未图示)。另外，间隔件17(冷却片)与板状盖体2分别地形成的情况下，优选在板状盖体2的上表面与间隔件17(冷却片)之间也存在导热性片材或TIM(未图示)。
冷却装置可以具备对制冷剂从板状盖体2与箱体3的接合界面泄漏进行感知的传感器(图7A、图7B及图7C中未图示)。该传感器优选具备用于以有线或无线方式与泄露检测模块(其将异常通知给冷却装置的利用者及/或管理者)连接的机构。由此，万一制冷剂从冷却单元泄漏的情况下，能够使其影响为最低限度。
图7A、图7B或图7C这样的电池结构体可以以单独或两个以上连结的形式被框体覆盖(框体在图7A、图7B及图7C未图示)。通过被框体覆盖，从而提高防水、防尘、耐冲击功能等。框体的材料、形态、形成方法等没有特别限定。考虑成本、耐热性、耐久性等选择适当的材料、形态、形成方法等即可。框体可以覆盖电池结构体(冷却装置)整体，也可以覆盖电池结构体(冷却装置)的仅一部分。
被框体覆盖的电池结构体可用作例如电动车辆的电源。具体而言，作为电动汽车等电动车辆的电源，可以将被框体覆盖的电池结构体搭载于电动车辆的底板下。
以上，对本发明的实施方式进行了陈述，但这些是本发明的示例，也可以采用上述以外的各种构成。另外，本发明不限于上述的实施方式，能够达成本发明目的的范围内的变形、改良等涵盖在本发明内。
本申请主张以于2019年3月28日提出申请的日本申请特愿2019-062787号为基础的优先权，将其全部公开内容并入本文。
附图标记说明
2 板状盖体
3 箱体
5 流路形成用肋
7 流路
9a 制冷剂导入口
9b 制冷剂排出口
11 中间层
12 螺钉
14 树脂制密封部件
15 被冷却体(电池单元)
17 间隔件

Claims (18)

1.冷却单元，其包含树脂制的箱体与金属制的板状盖体接合而成的结构，
所述箱体的上表面及下表面中的至少一者开口，并且，所述板状盖体以封堵该开口的方式与所述箱体接合，
在所述箱体的壁面设置有用于使制冷剂在所述箱体内流通的制冷剂导入口及制冷剂排出口，
在所述箱体内设置有流路形成用肋，
所述箱体的一部分或全部由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成。
2.如权利要求1所述的冷却单元，其中，所述纤维增强树脂中包含的纤维为选自由碳纤维、玻璃纤维、钛酸钾纤维、硼酸铝纤维、陶瓷纤维、金属纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、岩棉纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、纤维素纤维组成的组中的至少一种，
所述无机粒子填料为选自由云母、滑石及玻璃鳞片组成的组中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的冷却单元，其中，所述流路形成用肋与所述箱体一体成型。
4.如权利要求1或2所述的冷却单元，其中，所述流路形成用肋由既不是纤维增强树脂也不是含无机粒子填料的树脂的树脂与所述箱体分别地形成，且接合在由纤维增强树脂及/或含无机粒子填料的树脂形成的所述箱体内。
5.如权利要求4所述的冷却单元，其中，所述流路形成用肋的一部分以凸缘状覆盖所述箱体的上方端部，所述板状盖体隔着所述流路形成用肋的凸缘状部与所述箱体接合。
6.如权利要求1～5中任一项所述的冷却单元，其中，构成所述板状盖体的金属为选自由铝、铜、镁及它们的合金组成的组中的至少任一者。
7.如权利要求1～6中任一项所述的冷却单元，其中，在所述板状盖体的与所述箱体的接合面形成有微细凹凸结构及/或含官能团的薄膜层。
8.如权利要求7所述的冷却单元，其中，所述微细凹凸结构中的凹部的平均孔径为5nm～250μm，所述凹部的平均孔深度为5nm～250μm。
9.如权利要求7或8所述的冷却单元，其中，所述官能团为选自由羟基、硅烷醇基、巯基、硫羰基、氰基、异氰酸酯基、氨基、铵基、吡啶鎓基、吖嗪基、羧基、苯并三唑基、及三嗪硫醇基组成的组中的至少任一者。
10.如权利要求1～9中任一项所述的冷却单元，其中，所述箱体与所述板状盖体直接接合而不隔着中间层。
11.如权利要求1～9中任一项所述的冷却单元，其中，所述箱体与所述板状盖体隔着中间层而接合。
12.如权利要求1～11中任一项所述的冷却单元，其中，所述箱体与所述板状盖体利用铆钉及/或螺钉固定。
13.如权利要求1～12中任一项所述的冷却单元，其中，以覆盖所述箱体与所述板状盖体的接合部的方式设置有树脂制密封部件。
14.冷却装置，其中，在权利要求1～13中任一项所述的冷却单元的所述板状盖体的上表面热连接有被冷却体。
15.如权利要求14所述的冷却装置，其中，所述被冷却体为选自由电子构件、灯、电池及超导材料组成的组中的至少任一者。
16.如权利要求14或15所述的冷却装置，其具有对制冷剂从所述箱体与所述板状盖体的接合界面泄漏进行感知的传感器，该传感器具有用于以有线或无线方式与泄露检测模块连接的机构，所述泄露检测模块将异常通知给冷却装置的利用者及/或管理者。
17.电池结构体，其具备：
电池块，其是两个以上的电池单元以彼此密合地邻接或隔开间隔地邻接的方式配置而成的；和
权利要求1～13中任一项所述的冷却单元，
在所述冷却单元的所述板状盖体之上配置有所述电池块。
18.电动车辆，其具备权利要求17所述的电池结构体，所述电池结构体以单独或两个以上连结的形式被框体覆盖。
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