JP2023110740A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023110740A JP2023110740A JP2022012351A JP2022012351A JP2023110740A JP 2023110740 A JP2023110740 A JP 2023110740A JP 2022012351 A JP2022012351 A JP 2022012351A JP 2022012351 A JP2022012351 A JP 2022012351A JP 2023110740 A JP2023110740 A JP 2023110740A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- film
- flow path
- heat exchanger
- heat exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 56
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 8
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D1/00—Devices using naturally cold air or cold water
- F25D1/02—Devices using naturally cold air or cold water using naturally cold water, e.g. household tap water
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
- H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
- H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
- H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】低コストの熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、第１方向Ｄ１において媒体を流す第１ベース流路２１及び第２ベース流路２２を含むベース部分２０と、ベース部分に接続され、２つの対象部材の間に位置し、第１方向に交差する第２方向において媒体を循環させる第１流路を含み、第１方向に並ぶ複数の第１熱交換体３０と、を備える。第１熱交換体は、第１フィルムを折り返すことによって構成された表部３０Ａ及び裏部３０Ｂと、表部及び裏部の外縁に沿って第１フィルムの内面同士を接合する第１外縁接合部３３と、第１流路を、第１ベース流路２１に接続された第１順流路３１及び第２ベース流路２２に接続された第１還流路３２に区画するように第１フィルムの内面同士を接合する第１区画接合部３４と、を含む。ベース部分は、第１フィルムを含む。【選択図】図１
Description
本発明は、熱交換器に関する。
太陽光発電や風力発電の蓄電装置、電気自動車やハイブリッド自動車の蓄電池などの、大きな容量を有する機器は、複数のデバイスを備える。デバイスは、例えばバッテリーセルである。機器の使用時、デバイスには熱が発生し、デバイスの温度が上昇する。機器は、デバイスを冷却するための熱交換器を備えることが好ましい。
例えば特許文献１は、各デバイスに対応する複数の熱交換体を備える熱交換器を開示している。各熱交換体は、２つのデバイスの間に位置している。このため、各デバイスを均等に冷却できる。これにより、蓄電装置、蓄電池などの機器を保護できる。例えば、熱に起因して機器の性能が低下したり安全性が低下したりすることを抑制できる。また、各熱交換体は、柔軟なフィルムによって構成されている。このため、熱交換体が金属によって構成されている場合に比べて、軽量化が実現されている。
特許文献１の各熱交換体は、媒体の入口及び出口に取り付けられたジョイントパイプを含む。隣り合う２つの熱交換体は、ジョイントパイプを介して配管によって接続される。このため、機器の製造工程は、ジョイントパイプを取り付ける工程、配管を接続する工程などの多くの工程を含む。また、機器を構成する部品の数が多くなる。この結果、機器の製造工程のコストが高くなる。
本発明は、このような課題を解決できる熱交換器を提供することを目的とする。
本発明は、第１方向に並ぶ複数の対象部材との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記第１方向において媒体を流す第１ベース流路及び第２ベース流路を含むベース部分と、
前記ベース部分に接続され、２つの前記対象部材の間に位置し、前記第１方向に並ぶ複数の第１熱交換体であって、前記第１方向に交差する第２方向において前記媒体を循環させる第１流路を含む複数の第１熱交換体と、を備え、
前記第１熱交換体は、第１フィルムを折り返すことによって構成された表部及び裏部と、前記表部及び前記裏部の外縁に沿って前記第１フィルムの内面同士を接合する第１外縁接合部と、前記第１流路を、前記第１ベース流路に接続された第１順流路及び前記第２ベース流路に接続された第１還流路に区画するように前記第１フィルムの内面同士を接合する第１区画接合部と、を含み、
前記ベース部分は、前記第１フィルムを含む、熱交換器である。
前記第１方向において媒体を流す第１ベース流路及び第２ベース流路を含むベース部分と、
前記ベース部分に接続され、２つの前記対象部材の間に位置し、前記第１方向に並ぶ複数の第１熱交換体であって、前記第１方向に交差する第２方向において前記媒体を循環させる第１流路を含む複数の第１熱交換体と、を備え、
前記第１熱交換体は、第１フィルムを折り返すことによって構成された表部及び裏部と、前記表部及び前記裏部の外縁に沿って前記第１フィルムの内面同士を接合する第１外縁接合部と、前記第１流路を、前記第１ベース流路に接続された第１順流路及び前記第２ベース流路に接続された第１還流路に区画するように前記第１フィルムの内面同士を接合する第１区画接合部と、を含み、
前記ベース部分は、前記第１フィルムを含む、熱交換器である。
本発明による熱交換器において、前記ベース部分は、前記第１方向における第１端に位置し、前記第１ベース流路に前記媒体を供給する入口部と、前記第１方向において前記第１端の反対側に位置し、前記第２ベース流路から前記媒体を排出する出口部と、を含んでいてもよい。
本発明による熱交換器は、前記第１熱交換体の前記表部と前記裏部の間に挿入され、前記第１区画接合部によって囲まれた第１補強部材を備えていてもよい。
本発明による熱交換器は、前記第１ベース流路と前記第２ベース流路の間に位置するベース補強部材と、前記ベース補強部材に接続され、前記第１区画接合部によって囲まれた複数の前記第１補強部材と、を含む補強構造体を備えていてもよい。
本発明による熱交換器において、前記ベース部分は、前記第１フィルムの内面と向かい合う内面を含む第２フィルムと、前記第１ベース流路と前記第２ベース流路の間に位置し、前記第１フィルムの前記内面と前記第２フィルムの前記内面とを接合するベース区画接合部と、を含んでいてもよい。
本発明による熱交換器において、前記第２フィルムは、前記第１区画接合部と前記ベース区画接合部が接続されている位置で平坦に広がっていてもよい。
本発明による熱交換器は、前記ベース部分に接続され、前記第１方向に並ぶ複数の第２熱交換体であって、前記第２方向において前記媒体を循環させる第２流路を含む複数の第２熱交換体を備えていてもよい。前記第２熱交換体は、第２フィルムを折り返すことによって構成された表部及び裏部と、前記表部及び前記裏部の外縁に沿って前記第２フィルムの内面同士を接合する第２外縁接合部と、前記第２流路を、前記第１ベース流路に接続された第２順流路及び前記第２ベース流路に接続された第２還流路に区画するように前記第２フィルムの内面同士を接合する第２区画接合部と、を含んでいてもよい。
本発明によれば、熱交換器の製造に要する工数を低減できる。また、熱交換器を構成する部品の数を低減できる。
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本件明細書に添付する図面においては、理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
図１は、熱交換器１０の一例を示す斜視図である。熱交換器１０は、第１方向Ｄ１に並ぶ複数の対象部材との間で熱交換を行う。対象部材は、例えばバッテリーセルである。図２は、熱交換器１０及び複数のバッテリーセル１１０を備える電源モジュール１００の一例を示す斜視図である。第１方向Ｄ１において隣り合う２つのバッテリーセル１１０は、接続部材１２０によって電気的に接続されていてもよい。
熱交換器１０について詳細に説明する。熱交換器１０は、ベース部分２０と、ベース部分２０に接続された複数の第１熱交換体３０と、を備える。
ベース部分２０について説明する。図１に示すように、ベース部分２０は、第１方向Ｄ１において媒体を流す第１ベース流路２１及び第２ベース流路２２を含む。第１ベース流路２１及び第２ベース流路２２はいずれも、第１方向Ｄ１に延びている。第１ベース流路２１は、バッテリーセル１１０との間で熱交換を行う前の媒体を流す。第２ベース流路２２は、バッテリーセル１１０との間で熱交換を行った後の媒体を流す。媒体は特には限られないが、例えば水である。
ベース部分２０は、入口部２７及び出口部２８を含んでいてもよい。入口部２７は、第１方向Ｄ１におけるベース部分２０の第１端に位置する。入口部２７は、媒体を第１ベース流路２１に導入する。出口部２８は、第１方向Ｄ１におけるベース部分２０の第２端に位置する。第２端は、第１方向Ｄ１において第１端の反対側に位置している。出口部２８は、第２ベース流路２２から媒体を排出する。
図１に示すように、入口部２７には導入部材６１が取り付けられていてもよい。また、出口部２８には排出部材６２が取り付けられていてもよい。導入部材６１及び排出部材６２は、例えば筒状の部材である。導入部材６１には、熱交換器１０に媒体を供給するための配管が接続される。排出部材６２には、熱交換器１０から排出される媒体を回収するための配管が接続される。
図３は、図１の熱交換器１０をＡ－Ａ線に沿って切断した場合を示す断面図である。ベース部分２０は、１枚の第１フィルム４０及び１枚の第２フィルム８０によって構成されている。第１フィルム４０は、内面４１と、内面４１の反対側に位置する外面４２と、を含む。第２フィルム８０は、内面８１と、内面８１の反対側に位置する外面８２と、を含む。第２フィルム８０の内面８１は、第１フィルム４０の内面４１と向かい合っている。
ベース部分２０は、ベース外縁接合部２３及びベース区画接合部２４を備える。図１及び図３に示すように、ベース外縁接合部２３は、ベース部分２０の外縁に位置している。ベース外縁接合部２３は、第１フィルム４０の内面４１と第２フィルム８０の内面４１とを接合している。媒体は、第１フィルム４０、第２フィルム８０及びベース外縁接合部２３によって囲まれた空間を流れる。
図１及び図３に示すように、ベース区画接合部２４は、第１ベース流路２１と第２ベース流路２２の間に位置している。ベース区画接合部２４は、第１フィルム４０の内面４１と第２フィルム８０の内面８１とを接合している。ベース区画接合部２４は、ベース部分２０の内部の空間を第１ベース流路２１と第２ベース流路２２に区画している。
図３に示すように、第１ベース流路２１と第２ベース流路２２との間にはベース非接合部２５が形成されていてもよい。ベース非接合部２５は、第１フィルム４０の内面４１と第２フィルム８０の内面８１とが接合されていない部分である。ベース非接合部２５は、ベース区画接合部２４によって囲まれている。図３に示すように、ベース非接合部２５にはベース補強部材５５が配置されていてもよい。
ベース補強部材５５は、ベース部分２０の剛性を高めるための棒部材である。ベース補強部材５５をベース部分２０に取り付けることにより、ベース部分２０に撓みや屈曲などの変形が生じることを抑制できる。ベース補強部材５５は、第１フィルム４０及び第２フィルム８０よりも高い剛性を有する部材を含む。例えば、ベース補強部材５５の厚みは、第１フィルム４０の厚み及び第２フィルム８０の厚みよりも大きい。ベース補強部材５５は、ポリプロピレンなどの樹脂によって構成されていてもよい。
次に、第１熱交換体３０について説明する。図１及び図２に示すように、複数の第１熱交換体３０は、第１方向Ｄ１に並んでいる。各第１熱交換体３０は、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２において広がっている。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に直交していてもよい。第１熱交換体３０は、第１方向Ｄ１において隣り合う２つのバッテリーセル１１０の間に位置している。
第１熱交換体３０は、第２方向Ｄ２において媒体を循環させる第１流路を含む。第１流路は、第１ベース流路２１に接続された第１順流路３１と、第２ベース流路２２に接続された第１還流路３２と、を含む。
図３は、図１の熱交換器１０をＢ－Ｂ線に沿って切断した場合を示す断面図である。複数の第１熱交換体３０は、１枚の第１フィルム４０によって構成されている。複数の第１熱交換体３０を構成する第１フィルム４０は、ベース部分２０の第１フィルム４０と同一のものである。すなわち、１枚の第１フィルム４０は、複数の第１熱交換体３０を構成し、且つベース部分２０の一部を構成している。
第１熱交換体３０は、表部３０Ａ、裏部３０Ｂ、第１外縁接合部３３及び第１区画接合部３４を含む。表部３０Ａ及び裏部３０Ｂは、第１フィルム４０を図１に示す折り返し部４３で折り返すことによって構成される。
図１及び図４に示すように、第１外縁接合部３３は、表部３０Ａ及び裏部３０Ｂの外縁に沿って第１フィルム４０の内面４１同士を接合している。第１外縁接合部３３は、ベース部分２０のベース外縁接合部２３に接続されている。媒体は、表部３０Ａを構成する第１フィルム４０、裏部３０Ｂを構成する第１フィルム４０、折り返し部４３及び第１外縁接合部３３によって囲まれた空間を流れる。
図１に示すように、第１区画接合部３４は、ベース部分２０から折り返し部４３に向かって第２方向Ｄ２に延びている。第１区画接合部３４は、ベース部分２０のベース区画接合部２４に接続されている。第１区画接合部３４は、表部３０Ａを構成する第１フィルム４０の内面４１と、裏部３０Ｂを構成する第１フィルム４０の内面４１とを接合している。第１区画接合部３４は、第１熱交換体３０の第１流路を、第１順流路３１と第１還流路３２に区画している。第１区画接合部３４は、折り返し部４３には達しないように構成される。このため、第１順流路３１と第１還流路３２は、折り返し部４３の近傍で繋がっている。
図４に示すように、第１順流路３１と第１還流路３２との間には第１非接合部３５が形成されていてもよい。第１非接合部３５は、表部３０Ａを構成する第１フィルム４０の内面４１と、裏部３０Ｂを構成する第１フィルム４０の内面４１とが接合されていない部分である。第１非接合部３５は、第１区画接合部３４によって囲まれている。図４に示すように、第１非接合部３５には第１補強部材５１が配置されていてもよい。第１補強部材５１は、表部３０Ａと裏部３０Ｂとの間に挿入されている。
第１補強部材５１は、第１熱交換体３０の剛性を高めるための棒部材である。第１補強部材５１を第１熱交換体３０に取り付けることにより、第１熱交換体３０に撓みや屈曲などの変形が生じることを抑制できる。第１補強部材５１は、ベース補強部材５５と同様に、第１フィルム４０よりも高い剛性を有する部材を含む。例えば、第１補強部材５１の厚みは、第１フィルム４０の厚みよりも大きい。第１補強部材５１の材料は、ベース補強部材５５の材料と同一であってもよい。
複数の第１補強部材５１は、ベース補強部材５５に接続されていてもよい。例えば、熱交換器１０は、ベース補強部材５５と、ベース補強部材５５に接続された複数の第１補強部材５１と、を含む補強構造体５０を備えていてもよい。
対向するフィルムの内面同士を接合することができる限りにおいて、上述のベース外縁接合部２３、ベース区画接合部２４、第１外縁接合部３３、第１区画接合部３４などの接合部を形成するための方法が特に限られることはない。
例えば、加熱などによってフィルムの内面を溶融させ、内面同士を溶着させることによって、接合部を形成してもよい。この場合、フィルムの内面は、シーラント層などの、熱融着性を有する樹脂によって構成されている。
若しくは、対向するフィルムの内面同士を、接着剤などを用いて接着することによって、接合部を形成してもよい。
例えば、加熱などによってフィルムの内面を溶融させ、内面同士を溶着させることによって、接合部を形成してもよい。この場合、フィルムの内面は、シーラント層などの、熱融着性を有する樹脂によって構成されている。
若しくは、対向するフィルムの内面同士を、接着剤などを用いて接着することによって、接合部を形成してもよい。
次に、熱交換器１０の動作について説明する。図５は、図２の電源モジュール１００をＣ－Ｃ線に沿って切断した場合を示す断面図である。図６は、図２の電源モジュール１００をＤ－Ｄ線に沿って切断した場合を示す断面図である。
導入部材６１及び入口部２７を介してベース部分２０の第１ベース流路２１に導入された媒体は、図５に示すように、出口部２８に向かって第１方向Ｄ１に流れる。第１ベース流路２１における媒体の流れを、第１ベース流Ｆ０１とも称する。
図５に示すように、第１ベース流路２１には複数の第１順流路３１が接続されている。このため、第１ベース流Ｆ０１は分岐されて各第１順流路３１に流入する。第１順流路３１に流入した媒体は、折り返し部４３に向かって第２方向Ｄ２に流れる。第１順流路３１における媒体の流れを、第１順流Ｆ１ｆとも称する。
第１順流路３１は、折り返し部４３の近傍において第１還流路３２に繋がっている。折り返し部４３近傍に到達した媒体は、図６に示すように、折り返し部４３からベース部分２０に向かって第１還流路３２を流れる。第１還流路３２における媒体の流れを、第１還流Ｆ１ｒとも称する。
第１熱交換体３０に媒体が流入すると、第１熱交換体３０が膨らんでバッテリーセル１１０に接触する。このため、媒体は、第１順流路３１及び第１還流路３２を流れる間にバッテリーセル１１０との間で熱交換を行う。これにより、バッテリーセル１１０を冷却できる。各バッテリーセル１１０に第１熱交換体３０が接触しているので、各バッテリーセル１１０がより均等に冷却され得る。
図６に示すように、第２ベース流路２２には複数の第１還流路３２が接続されている。各第１還流路３２の媒体は、第２ベース流路２２に流入して合流する。その後、媒体は、出口部２８に向かって第１方向Ｄ１に流れる。第２ベース流路２２における媒体の流れを、第２ベース流Ｆ０２とも称する。出口部２８に到達した媒体は、排出部材６２から排出される。
次に、熱交換器１０及び電源モジュール１００の製造方法について説明する。
まず、図７に示すように、１枚の第１フィルム４０を準備する。続いて、図８に示すように、第１フィルム４０の一部を折り返し部４３において折り返す第１折り返し工程を実施する。これにより、第１フィルム４０に、互いに対向する表部３０Ａ及び裏部３０Ｂが形成される。表部３０Ａの根本には第１屈曲部４４が形成されていてもよい。裏部３０Ｂの根本には第２屈曲部４５が形成されていてもよい。
続いて、表部３０Ａの内面と裏部３０Ｂの内面とを部分的に接合する第１接合工程を実施する。例えば、内面を構成するシーラント層を部分的に溶融させる。これにより、図９に示すように、表部３０Ａと裏部３０Ｂとの間に第１外縁接合部３３及び第１区画接合部３４が形成される。このようにして、第１熱交換体３０が形成される。
シーラント層を溶融させる方法は特には限定されない。
例えば、ヒータによって加熱された金型を第１フィルム４０に押し当てることにより、シーラント層を溶融させてもよい。
例えば、第１フィルム４０に部分的にレーザを照射することにより、シーラント層を溶融させてもよい。この場合、第１フィルム４０は、シーラント層に接する金属層を含んでいてもよい。金属層は、例えばアルミニウムを含む。レーザが金属層によって反射及び拡散されることにより、シーラント層が溶融され得る。
例えば、ヒータによって加熱された金型を第１フィルム４０に押し当てることにより、シーラント層を溶融させてもよい。
例えば、第１フィルム４０に部分的にレーザを照射することにより、シーラント層を溶融させてもよい。この場合、第１フィルム４０は、シーラント層に接する金属層を含んでいてもよい。金属層は、例えばアルミニウムを含む。レーザが金属層によって反射及び拡散されることにより、シーラント層が溶融され得る。
上述の第１折り返し工程及び第１接合工程を繰り返し実施する。これにより、図１０に示すように、第１方向Ｄ１に並ぶ複数の第１熱交換体３０が形成される。
続いて、図１１に示すように、補強構造体５０を準備する。補強構造体５０は、第１方向Ｄ１に延びるベース補強部材５５と、第１方向Ｄ１に並び、ベース補強部材５５に接続された複数の第１補強部材５１と、を含む。続いて、図１１及び図１２に示すように、複数の第１補強部材５１をそれぞれ対応する第１熱交換体３０の第１非接合部３５に挿入する。
続いて、図１３に示すように、第１方向Ｄ１における第１フィルム４０の第１端に導入部材６１を接合する。また、第１方向Ｄ１における第１フィルム４０の第２端に排出部材６２を接合する。
続いて、図１４に示すように、第１方向Ｄ１に広がる第１フィルム４０の部分に第２フィルム８０を重ねる。続いて、第１フィルム４０の内面と第２フィルム８０の内面とを部分的に接合するベース接合工程を実施する。例えば、内面を構成するシーラント層を部分的に溶融させる。これにより、図１４に示すように、第１フィルム４０と第２フィルム８０との間にベース外縁接合部２３及びベース区画接合部２４が形成される。ベース区画接合部２４は、ベース補強部材５５がベース区画接合部２４によって囲まれるよう形成される。このようにして、ベース部分２０及び複数の第１熱交換体３０を備える熱交換器１０が製造される。
続いて、図１５に示すように、熱交換器１０と複数のバッテリーセル１１０とを組み合わせる。これにより、図２に示す電源モジュール１００が製造される。
本実施の形態によれば、複数の第１熱交換体３０が第１フィルム４０によって構成されているので、第１熱交換体３０が金属によって構成されている場合に比べて、熱交換器１０が軽くなる。
また、本実施の形態によれば、ベース部分２０の一部及び複数の第１熱交換体３０が１枚の第１フィルム４０によって構成されている。このため、第１熱交換体３０の第１順流路３１が自ずとベース部分２０の第１ベース流路２１に接続されている。同様に、第１熱交換体３０の第１還流路３２が自ずとベース部分２０の第２ベース流路２２に接続されている。このため、ジョイントパイプなどの部品が不要になるので、熱交換器１０を構成する部品の数を低減できる。また、ジョイントパイプなどを取り付ける工程が不要になるので、熱交換器１０の製造に要する工程を低減できる。従って、熱交換器１０の製造コストを低減できる。
また、本実施の形態によれば、第１熱交換体３０が第１フィルム４０によって構成されているので、第１熱交換体３０が曲がったり膨らんだりできる。このため、第１熱交換体３０をバッテリーセル１１０に密着させ易くなる。これにより、熱交換の効率を高めることができる。また、バッテリーセル１１０の寸法や配置に誤差が生じている場合であっても、第１熱交換体３０が変形することによって誤差を吸収できる。これにより、電源モジュール１００の製造コストを低減できる。
なお、電源モジュール１００が使用されていない時の熱交換器１０の状態は任意である。例えば、熱交換器１０の内部から媒体及び空気などが排出された状態で熱交換器１０が保管されたり搬送されたりしてもよい。
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
（第１変形例）
上述の実施の形態においては、ベース部分２０を構成する第２フィルム８０が、平坦に広がっている例を示した。例えば、第１区画接合部３４とベース区画接合部２４とが接続されている位置で、第２フィルム８０が平坦に広がっている例を示した。しかしながら、ベース部分２０を構成する第２フィルム８０の形状は特には限定されない。例えば、第２フィルム８０にも、第１フィルム４０と同様に熱交換体が形成されていてもよい。
上述の実施の形態においては、ベース部分２０を構成する第２フィルム８０が、平坦に広がっている例を示した。例えば、第１区画接合部３４とベース区画接合部２４とが接続されている位置で、第２フィルム８０が平坦に広がっている例を示した。しかしながら、ベース部分２０を構成する第２フィルム８０の形状は特には限定されない。例えば、第２フィルム８０にも、第１フィルム４０と同様に熱交換体が形成されていてもよい。
図１６は、本変形例に係る熱交換器１０を示す斜視図である。熱交換器１０は、複数の第２熱交換体７０を備える。第２熱交換体７０は、複数の第１熱交換体３０と同様に、１枚の第２フィルム８０によって構成されている。第２熱交換体７０は、第１熱交換体３０とは反対の側において、ベース部分２０に接続されている。
図１７は、図１６の熱交換器１０と、複数のバッテリーセル１１０と、を備える電源モジュール１００を示す斜視図である。複数の第２熱交換体７０は、第１方向Ｄ１に並んでいる。各第２熱交換体７０は、第２方向Ｄ２において広がっている。第２熱交換体７０は、第１方向Ｄ１において隣り合う２つのバッテリーセル１１０の間に位置している。
第２熱交換体７０は、第２方向Ｄ２において媒体を循環させる第２流路を含む。第２流路は、第１ベース流路２１に接続された第２順流路７１と、第２ベース流路２２に接続された第２還流路７２と、を含む。
第２熱交換体７０は、表部７０Ａ、裏部７０Ｂ、第２外縁接合部７３及び第２区画接合部７４を含む。表部７０Ａ及び裏部７０Ｂは、第２フィルム８０を図１６に示す折り返し部８３で折り返すことによって構成される。
図１６に示すように、第２外縁接合部７３は、表部７０Ａ及び裏部７０Ｂの外縁に沿って第２フィルム８０の内面同士を接合している。第２外縁接合部７３は、ベース部分２０のベース外縁接合部２３に接続されている。媒体は、表部７０Ａを構成する第２フィルム８０、裏部７０Ｂを構成する第２フィルム８０、折り返し部８３及び第２外縁接合部７３によって囲まれた空間を流れる。
図１６に示すように、第２区画接合部７４は、第２熱交換体７０の第２流路を、第２順流路７１と第２還流路７２に区画している。第２区画接合部７４は、折り返し部８３には達しないように構成される。このため、第２順流路７１と第２還流路７２は、折り返し部８３の近傍で繋がっている。第２区画接合部７４は、ベース部分２０のベース区画接合部２４に接続されている。
第２順流路７１と第２還流路７２との間には第２非接合部７５が形成されていてもよい。第２非接合部７５は、第２区画接合部７４によって囲まれている。第２非接合部７５には第２補強部材が配置されていてもよい。第２補強部材は、第１補強部材５１と同様に、第２熱交換体７０の剛性を高めるための棒部材である。第１補強部材５１と同様に、複数の第２補強部材がベース補強部材５５に接続されていてもよい。
次に、熱交換器１０の動作について説明する。図１８は、図１７の電源モジュール１００をＥ－Ｅ線に沿って切断した場合を示す断面図である。図１９は、図１７の電源モジュール１００をＦ－Ｆ線に沿って切断した場合を示す断面図である。第１熱交換体３０の動作は、上述した実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
導入部材６１及び入口部２７を介してベース部分２０の第１ベース流路２１に導入された媒体は、出口部２８に向かって第１方向Ｄ１に流れる。図１８に示すように、第１ベース流路２１には複数の第１順流路３１及び複数の第２順流路７１が接続されている。このため、第１ベース流Ｆ０１は分岐されて各第１順流路３１及び各第２順流路７１に流入する。第２順流路７１に流入した媒体は、折り返し部８３に向かって第２方向Ｄ２に流れる。第２順流路７１における媒体の流れを、第２順流Ｆ２ｆとも称する。
第２順流路７１は、折り返し部８３の近傍において第２還流路７２に繋がっている。折り返し部８３近傍に到達した媒体は、図１９に示すように、折り返し部８３からベース部分２０に向かって第２還流路７２を流れる。第２還流路７２における媒体の流れを、第２還流Ｆ２ｒとも称する。
図１９に示すように、第２ベース流路２２には複数の第１還流路３２及び複数の第２還流路７２が接続されている。各第１還流路３２の媒体及び各第２還流路７２の媒体は、第２ベース流路２２に流入して合流する。その後、媒体は、出口部２８に向かって第１方向Ｄ１に流れる。出口部２８に到達した媒体は、排出部材６２から排出される。
次に、熱交換器１０及び電源モジュール１００の製造方法について説明する。
まず、図１０に示すように、１枚の第１フィルム４０に複数の第１熱交換体３０を形成する。同様に、１枚の第２フィルム８０に複数の第２熱交換体７０を形成する。
続いて、補強構造体５０を準備する。補強構造体５０は、第１方向Ｄ１に延びるベース補強部材５５と、第１方向Ｄ１に並び、ベース補強部材５５に接続された複数の第１補強部材５１と、第１方向Ｄ１に並び、第１補強部材５１とは反対の側でベース補強部材５５に接続された複数の第２補強部材５２と、を含む。続いて、複数の第１補強部材５１をそれぞれ対応する第１熱交換体３０の第１非接合部３５に挿入する。また、複数の第２補強部材をそれぞれ対応する第２熱交換体７０の第２非接合部７５に挿入する。
続いて、第１方向Ｄ１に広がる第１フィルム４０の部分に、第１方向Ｄ１に広がる第２フィルム８０を重ねる。続いて、第１フィルム４０の内面と第２フィルム８０の内面とを部分的に接合するベース接合工程を実施する。これにより、第１フィルム４０と第２フィルム８０との間にベース外縁接合部２３及びベース区画接合部２４が形成される。このようにして、ベース部分２０、複数の第１熱交換体３０及び複数の第２熱交換体７０を備える熱交換器１０が製造される。
続いて、図１５に示すように、熱交換器１０と複数のバッテリーセル１１０とを組み合わせる。これにより、図１７に示す電源モジュール１００が製造される。
本実施の形態によれば、複数の第１熱交換体３０が１枚の第１フィルム４０によって構成され、複数の第２熱交換体７０が１枚の第２フィルム８０によって構成されている。また、ベース部分２０は、第１フィルム４０の一部と第２フィルム８０の一部とによって構成されている。このため、第１熱交換体３０の第１順流路３１が自ずとベース部分２０の第１ベース流路２１に接続されている。同様に、第１熱交換体３０の第１還流路３２が自ずとベース部分２０の第２ベース流路２２に接続されている。同様に、第２熱交換体７０の第２順流路７１が自ずとベース部分２０の第１ベース流路２１に接続されている。同様に、第２熱交換体７０の第２還流路７２が自ずとベース部分２０の第２ベース流路２２に接続されている。このため、ジョイントパイプなどの部品が不要になるので、熱交換器１０の部品の数を低減できる。また、ジョイントパイプなどを取り付ける工程が不要になるので、熱交換器１０の製造に要する工程を低減できる。従って、熱交換器１０の製造コストを低減できる。また、第２フィルム８０に複数の第２熱交換体７０を形成することにより、電源モジュール１００に含まれるバッテリーセル１１０の数を増やすことができる。
（第２変形例）
３つ以上の接合部が交わる位置には、スペーサが挿入されていてもよい。図２０は、スペーサ９０の一例を示す図である。図２０のスペーサ９０は、十字形を有する。例えば、スペーサ９０は、中心部９５から外側に延びる第１部分９１、第２部分９２、第３部分９３及び第４部分９４を含む。中心部９５には、スペーサ９０を貫通する孔が形成されていてもよい。
３つ以上の接合部が交わる位置には、スペーサが挿入されていてもよい。図２０は、スペーサ９０の一例を示す図である。図２０のスペーサ９０は、十字形を有する。例えば、スペーサ９０は、中心部９５から外側に延びる第１部分９１、第２部分９２、第３部分９３及び第４部分９４を含む。中心部９５には、スペーサ９０を貫通する孔が形成されていてもよい。
第１部分９１は、例えば、第１熱交換体３０の第１外縁接合部３３に接続される。第２部分９２は、例えば、第２熱交換体７０の第２外縁接合部７３に接続される。第３部分９３は、例えば、第１方向Ｄ１において第１部分９１よりも上流側に位置するベース外縁接合部２３に接続される。第４部分９４は、例えば、第１方向Ｄ１において第１部分９１よりも下流側に位置するベース外縁接合部２３に接続される。スペーサ９０を設けることにより、接合部の間に隙間が生じることを抑制できる。
１０ 熱交換器
２０ ベース部分
２１ 第１ベース流路
２２ 第２ベース流路
２３ ベース外縁接合部
２４ ベース区画接合部
２５ ベース非接合部
２７ 入口部
２８ 出口部
３０ 第１熱交換体
３１ 第１順流路
３２ 第１還流路
３３ 第１外縁接合部
３４ 第１区画接合部
３５ 第１非接合部
４０ 第１フィルム
４３ 折り返し部
５０ 補強構造体
５１ 第１補強部材
５２ 第２補強部材
５５ ベース補強部材
６１ 導入部材
６２ 排出部材
７０ 第２熱交換体
７１ 第２順流路
７２ 第２還流路
７３ 第２外縁接合部
７４ 第２区画接合部
７５ 第２非接合部
８０ 第２フィルム
８３ 折り返し部
９０ スペーサ
２０ ベース部分
２１ 第１ベース流路
２２ 第２ベース流路
２３ ベース外縁接合部
２４ ベース区画接合部
２５ ベース非接合部
２７ 入口部
２８ 出口部
３０ 第１熱交換体
３１ 第１順流路
３２ 第１還流路
３３ 第１外縁接合部
３４ 第１区画接合部
３５ 第１非接合部
４０ 第１フィルム
４３ 折り返し部
５０ 補強構造体
５１ 第１補強部材
５２ 第２補強部材
５５ ベース補強部材
６１ 導入部材
６２ 排出部材
７０ 第２熱交換体
７１ 第２順流路
７２ 第２還流路
７３ 第２外縁接合部
７４ 第２区画接合部
７５ 第２非接合部
８０ 第２フィルム
８３ 折り返し部
９０ スペーサ
Claims (7)
- 第１方向に並ぶ複数の対象部材との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記第１方向において媒体を流す第１ベース流路及び第２ベース流路を含むベース部分と、
前記ベース部分に接続され、２つの前記対象部材の間に位置し、前記第１方向に並ぶ複数の第１熱交換体であって、前記第１方向に交差する第２方向において前記媒体を循環させる第１流路を含む複数の第１熱交換体と、を備え、
前記第１熱交換体は、第１フィルムを折り返すことによって構成された表部及び裏部と、前記表部及び前記裏部の外縁に沿って前記第１フィルムの内面同士を接合する第１外縁接合部と、前記第１流路を、前記第１ベース流路に接続された第１順流路及び前記第２ベース流路に接続された第１還流路に区画するように前記第１フィルムの内面同士を接合する第１区画接合部と、を含み、
前記ベース部分は、前記第１フィルムを含む、熱交換器。 - 前記ベース部分は、前記第１方向における第１端に位置し、前記第１ベース流路に前記媒体を供給する入口部と、前記第１方向において前記第１端の反対側に位置し、前記第２ベース流路から前記媒体を排出する出口部と、を含む、請求項１に記載の熱交換器。
- 前記第１熱交換体の前記表部と前記裏部の間に挿入され、前記第１区画接合部によって囲まれた第１補強部材を備える、請求項１又は２に記載の熱交換器。
- 前記第１ベース流路と前記第２ベース流路の間に位置するベース補強部材と、前記ベース補強部材に接続され、前記第１区画接合部によって囲まれた複数の前記第１補強部材と、を含む補強構造体を備える、請求項３に記載の熱交換器。
- 前記ベース部分は、前記第１フィルムの内面と向かい合う内面を含む第２フィルムと、前記第１ベース流路と前記第２ベース流路の間に位置し、前記第１フィルムの前記内面と前記第２フィルムの前記内面とを接合するベース区画接合部と、を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記第２フィルムは、前記第１区画接合部と前記ベース区画接合部が接続されている位置で平坦に広がっている、請求項５に記載の熱交換器。
- 前記ベース部分に接続され、前記第１方向に並ぶ複数の第２熱交換体であって、前記第２方向において前記媒体を循環させる第２流路を含む複数の第２熱交換体を備え、
前記第２熱交換体は、第２フィルムを折り返すことによって構成された表部及び裏部と、前記表部及び前記裏部の外縁に沿って前記第２フィルムの内面同士を接合する第２外縁接合部と、前記第２流路を、前記第１ベース流路に接続された第２順流路及び前記第２ベース流路に接続された第２還流路に区画するように前記第２フィルムの内面同士を接合する第２区画接合部と、を含む、請求項５に記載の熱交換器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022012351A JP2023110740A (ja) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 熱交換器 |
| PCT/JP2022/047681 WO2023145348A1 (ja) | 2022-01-28 | 2022-12-23 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022012351A JP2023110740A (ja) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023110740A true JP2023110740A (ja) | 2023-08-09 |
Family
ID=87471705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022012351A Pending JP2023110740A (ja) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 熱交換器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023110740A (ja) |
| WO (1) | WO2023145348A1 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4055323B2 (ja) * | 1999-12-13 | 2008-03-05 | 松下電器産業株式会社 | 放熱体およびこれを用いた冷却装置およびこの冷却装置を備えた電子機器 |
| JP2004207458A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄型流路形成体およびその製造方法 |
| JP7116653B2 (ja) * | 2018-09-20 | 2022-08-10 | 信越ポリマー株式会社 | 放熱構造体およびそれを備えるバッテリー |
| JP7381247B2 (ja) * | 2019-08-09 | 2023-11-15 | 株式会社レゾナック・パッケージング | 熱交換モジュールおよび熱交換装置 |
| JP2021114381A (ja) * | 2020-01-17 | 2021-08-05 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置冷却機構 |
-
2022
- 2022-01-28 JP JP2022012351A patent/JP2023110740A/ja active Pending
- 2022-12-23 WO PCT/JP2022/047681 patent/WO2023145348A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023145348A1 (ja) | 2023-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5157681B2 (ja) | 積層型冷却器 | |
| JP6148404B2 (ja) | 電気自動車またはハイブリッド自動車用のバッテリモジュールを製造するための電気化学セルのストリップ、およびかかるモジュールの製造 | |
| JP6655062B2 (ja) | 車両内に設けられた電圧供給装置のためのエネルギー供給モジュール | |
| JP4479568B2 (ja) | 積層型冷却器 | |
| JP6350336B2 (ja) | 冷却器 | |
| JP2007053307A (ja) | 積層型熱交換器及びその製造方法 | |
| JP2008166423A (ja) | 冷却管およびその製造方法 | |
| WO2021045084A1 (ja) | 熱交換器 | |
| JP7381247B2 (ja) | 熱交換モジュールおよび熱交換装置 | |
| CN210984892U (zh) | 热交换器、冷却器、以及热交换器的加固结构 | |
| JP4941398B2 (ja) | 積層型冷却器 | |
| JP2021077583A (ja) | 電池温調装置 | |
| WO2023145348A1 (ja) | 熱交換器 | |
| JP7424033B2 (ja) | 温度調整装置 | |
| JP7306255B2 (ja) | 熱交換器 | |
| JP6414504B2 (ja) | 熱交換器 | |
| JP6191414B2 (ja) | 積層型熱交換器 | |
| JP2011228580A (ja) | 積層型熱交換器 | |
| JP7370128B2 (ja) | バッテリー冷却システム | |
| JP4400502B2 (ja) | 積層型冷却器 | |
| JP7272159B2 (ja) | ラミネート材を用いた熱交換器、車載用電池モジュールおよびラミネート材を用いた熱交換器の製造方法。 | |
| JP4774753B2 (ja) | 熱交換器及びその製造方法 | |
| WO2021176944A1 (ja) | 温度調整装置およびその製造方法 | |
| JP6750420B2 (ja) | 積層型熱交換器 | |
| CN111919332A (zh) | 用于机动车辆电池单元的冷却系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240405 |