JP6661476B2 - 液冷式冷却装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は液冷式冷却装置およびその製造方法に関する。
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車、電気自動車等が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。各種の二次電池の中でもリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつメンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の単電池を直列または並列に接続して組電池の形態とすることにより、所望の電圧や容量を確保している。
リチウムイオン二次電池は、使用温度によって性能や寿命が変化するので、長時間にわたって効率良く使用するためには適正な温度で使用する必要があるが、上述したような組電池の形態で用いた場合、単電池間に比較的大きな温度差が生じる。
そこで、上述したような組電池におけるすべての単電池の温度差を小さくすることを目的として、冷却液通路が形成された冷却液流通体と、冷却液流通体に設けられかつ冷却液通路の一端が通じる入口ヘッダと、冷却液流通体に設けられかつ冷却液通路の他端が通じる出口ヘッダと、冷却液流通体の入口ヘッダに接続された入口パイプと、冷却液流通体の出口ヘッダに接続された出口パイプとを備えており、冷却液流通体が扁平状であり、冷却液流通体における冷却液通路が形成されている部分の上面が、同一平面上に位置する被冷却物載置面となっている液冷式冷却装置が提案されている（特許文献１参照）。
ところで、特許文献１記載の液冷式冷却装置において、入口パイプへの入口側配管の接続、および出口パイプへの出口側配管の接続は、管継手部材を用いて機械的に行うことが容易であるが、入口パイプおよび出口パイプへの管継手部材の固定が困難であった。
すなわち、冷却流通体上に組電池を載置する場合、一定の強度が要求されるので、質別Ｔ５のJIS Ａ６０００系合金からなる押出形材製冷却液流通体と、冷却流通体に接合された入口ヘッダおよび出口ヘッダと、、入口ヘッダに接合された入口パイプと、出口ヘッダに接合された出口パイプと、、入口パイプおよび出口パイプにそれぞれ接合された管継手部材からなる液冷式冷却装置が考えられる。しかしながら、このような液冷式冷却装置の製造を、たとえば冷却液流通体への入口ヘッダおよび出口ヘッダの接合、入口ヘッダへの入口パイプの接合、出口ヘッダへの出口パイプの接合、ならびに入口パイプおよび出口パイプへの管継手部材の接合を、たとえばろう付炉内において一括してろう付する方法により行う場合、冷却液流通体の全体が加熱されることになって、焼鈍により冷却液流通体の強度が低下するという問題がある。
この発明の目的は、上記問題を解決し、冷却流通体全体を加熱することなく製造しうる液冷式冷却装置およびその製造方法を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
1)冷却液通路が形成された冷却液流通体と、冷却液流通体に設けられかつ冷却液通路の一端が通じる入口ヘッダと、冷却液流通体に設けられかつ冷却液通路の他端が通じる出口ヘッダと、冷却液流通体の入口ヘッダに接続された入口パイプと、冷却液流通体の出口ヘッダに接続された出口パイプとを備えた液冷式冷却装置であって、
入口パイプの先端部に、第１フランジプレートが入口パイプよりも径方向外側に張り出した状態でろう材により接合され、第１フランジプレートに、入口パイプ内に通じる流入路を有しかつ入口側配管を入口パイプに機械的に接続する第１管継手部材がろう材により接合され、出口パイプの先端部に、第２フランジプレートが出口パイプよりも径方向外側に張り出した状態でろう材により接合され、第２フランジプレートに、出口パイプ内に通じる流出路を有しかつ出口側配管を出口パイプに機械的に接続する第２管継手部材がろう材により接合されており、
入口パイプおよび出口パイプの長手方向の第１端寄りの部分に径方向外方に突出した第１環状凸部が全周にわたって設けられるとともに、同じく長手方向の第２端寄りの部分に径方向外方に突出した第２環状凸部が全周にわたって設けられ、入口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分が入口ヘッダに形成された貫通穴に挿入された状態で入口パイプが入口ヘッダにろう材により接合され、入口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分が第１フランジプレートに形成された貫通穴に挿入された状態で入口パイプが第１フランジプレートにろう材により接合され、出口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分が出口ヘッダに形成された貫通穴に挿入された状態で出口パイプが出口ヘッダにろう材により接合され、出口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分が第２プレートに形成された貫通穴に挿入された状態で出口パイプが第２プレートにろう材により接合され、
第１管継手部材における流入路の一端開口の周囲の部分に円筒状の第１突出壁が設けられるとともに、当該第１突出壁が第１フランジプレートにおける貫通穴の周囲の部分にろう材により接合され、第２管継手部材における流出路の一端開口の周囲の部分に円筒状の第２突出壁が設けられるとともに、当該第２突出壁が第２プレートにおける貫通穴の周囲の部分にろう材により接合されている液冷式冷却装置。
入口パイプの先端部に、第１フランジプレートが入口パイプよりも径方向外側に張り出した状態でろう材により接合され、第１フランジプレートに、入口パイプ内に通じる流入路を有しかつ入口側配管を入口パイプに機械的に接続する第１管継手部材がろう材により接合され、出口パイプの先端部に、第２フランジプレートが出口パイプよりも径方向外側に張り出した状態でろう材により接合され、第２フランジプレートに、出口パイプ内に通じる流出路を有しかつ出口側配管を出口パイプに機械的に接続する第２管継手部材がろう材により接合されており、
入口パイプおよび出口パイプの長手方向の第１端寄りの部分に径方向外方に突出した第１環状凸部が全周にわたって設けられるとともに、同じく長手方向の第２端寄りの部分に径方向外方に突出した第２環状凸部が全周にわたって設けられ、入口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分が入口ヘッダに形成された貫通穴に挿入された状態で入口パイプが入口ヘッダにろう材により接合され、入口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分が第１フランジプレートに形成された貫通穴に挿入された状態で入口パイプが第１フランジプレートにろう材により接合され、出口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分が出口ヘッダに形成された貫通穴に挿入された状態で出口パイプが出口ヘッダにろう材により接合され、出口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分が第２プレートに形成された貫通穴に挿入された状態で出口パイプが第２プレートにろう材により接合され、
第１管継手部材における流入路の一端開口の周囲の部分に円筒状の第１突出壁が設けられるとともに、当該第１突出壁が第１フランジプレートにおける貫通穴の周囲の部分にろう材により接合され、第２管継手部材における流出路の一端開口の周囲の部分に円筒状の第２突出壁が設けられるとともに、当該第２突出壁が第２プレートにおける貫通穴の周囲の部分にろう材により接合されている液冷式冷却装置。
2)第１フランジプレートの第１管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第１突出壁よりも径方向内側部分、および第２プレートの第２管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第２突出壁よりも径方向内側部分に、それぞれ環状凹溝が全周にわたって形成されている上記1)記載の液冷式冷却装置。
3)冷却液流通体が扁平状であり、冷却液流通体における冷却液通路が形成されている部分の上面が、同一平面上に位置する被冷却物載置面となっている上記1)または2)記載の液冷式冷却装置。
4)入口ヘッダおよび出口ヘッダにおける貫通穴の外端が開口した面が同一平面上に位置し、第１フランジプレートおよび第２フランジプレートにおける入口ヘッダおよび出口ヘッダと反対側を向いた面が同一平面上に位置し、第１管継手部材と第２管継手部材とが一体化され、第１管継手部材の第１突出壁の突出端面と第２管継手部材の第２突出壁の突出端面とが同一平面上に位置している上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。
5)上記1)記載の液冷式冷却装置を製造する方法であって、
冷却液流通体を、入口ヘッダの貫通穴の外端が上方を向くように配置した後、入口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分を入口ヘッダの貫通穴に挿入し、ついで第１環状凸部の周囲にリング状ろう材を配置し、入口パイプと入口ヘッダとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第１工程と、
冷却液流通体を、出口ヘッダの貫通穴の外端が上方を向くように配置した後、出口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分を出口ヘッダの貫通穴に挿入し、ついで第１環状凸部の周囲にリング状ろう材を配置し、出口パイプと出口ヘッダとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第２工程と、
第１工程終了後に、入口パイプを上方に向けた状態で、入口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分を、先端が入口ヘッダとは反対側に突出するように第１フランジプレートの貫通穴に挿入し、ついで入口パイプにおける入口ヘッダとは反対側に突出した部分の周囲にリング状ろう材を配置し、第１フランジプレートと入口パイプとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第３工程と、
第２工程終了後に、出口パイプを上方に向けた状態で、出口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分を、先端が出口ヘッダとは反対側に突出するように第２プレートの貫通穴に挿入し、ついで出口パイプにおける出口ヘッダとは反対側に突出した部分の周囲にリング状ろう材を配置し、第２プレートと出口パイプとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第４工程と、
第３工程終了後に、入口パイプおよび第１フランジプレートを上方に向けるとともに、第１管継手部材の第１突出壁を下方に向けた状態で、第１突出壁の下端を、第１フランジプレートにおける貫通穴の周囲の部分に当接させ、ついで第１突出壁下端の周囲にリング状ろう材を配置し、第１突出壁と第１フランジプレートとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第５工程と、
第４工程終了後に、出口パイプおよび第２プレートを上方に向けるとともに、第２管継手部材の第２突出壁を下方に向けた状態で、第２突出壁の下端を、第２プレートにおける貫通穴の周囲の部分に当接させ、ついで第２突出壁下端の周囲にリング状ろう材を配置し、第２突出壁と第２プレートとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第６工程とを含む液冷式冷却装置の製造方法。
冷却液流通体を、入口ヘッダの貫通穴の外端が上方を向くように配置した後、入口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分を入口ヘッダの貫通穴に挿入し、ついで第１環状凸部の周囲にリング状ろう材を配置し、入口パイプと入口ヘッダとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第１工程と、
冷却液流通体を、出口ヘッダの貫通穴の外端が上方を向くように配置した後、出口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分を出口ヘッダの貫通穴に挿入し、ついで第１環状凸部の周囲にリング状ろう材を配置し、出口パイプと出口ヘッダとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第２工程と、
第１工程終了後に、入口パイプを上方に向けた状態で、入口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分を、先端が入口ヘッダとは反対側に突出するように第１フランジプレートの貫通穴に挿入し、ついで入口パイプにおける入口ヘッダとは反対側に突出した部分の周囲にリング状ろう材を配置し、第１フランジプレートと入口パイプとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第３工程と、
第２工程終了後に、出口パイプを上方に向けた状態で、出口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分を、先端が出口ヘッダとは反対側に突出するように第２プレートの貫通穴に挿入し、ついで出口パイプにおける出口ヘッダとは反対側に突出した部分の周囲にリング状ろう材を配置し、第２プレートと出口パイプとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第４工程と、
第３工程終了後に、入口パイプおよび第１フランジプレートを上方に向けるとともに、第１管継手部材の第１突出壁を下方に向けた状態で、第１突出壁の下端を、第１フランジプレートにおける貫通穴の周囲の部分に当接させ、ついで第１突出壁下端の周囲にリング状ろう材を配置し、第１突出壁と第１フランジプレートとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第５工程と、
第４工程終了後に、出口パイプおよび第２プレートを上方に向けるとともに、第２管継手部材の第２突出壁を下方に向けた状態で、第２突出壁の下端を、第２プレートにおける貫通穴の周囲の部分に当接させ、ついで第２突出壁下端の周囲にリング状ろう材を配置し、第２突出壁と第２プレートとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第６工程とを含む液冷式冷却装置の製造方法。
6)第１フランジプレートの第１管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第１突出壁下端が当接する部分よりも径方向内側部分、および第２プレートの第２管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第２突出壁下端が当接する部分よりも径方向内側部分に、それぞれ環状凹溝を全周にわたって形成しておく上記5)記載の液冷式冷却装置の製造方法。
7)入口ヘッダおよび出口ヘッダにおける貫通穴の外端が開口した面が同一平面上に位置し、第１フランジプレートおよび第２フランジプレートにおける入口ヘッダおよび出口ヘッダと反対側を向いた面が同一平面上に位置し、第１管継手部材と第２管継手部材とが一体化され、第１管継手部材の第１突出壁の突出端面と第２管継手部材の第２突出壁の突出端面とが同一平面上に位置しており、第１工程と第２工程とを同時に行うとともに第３工程と第４工程とを同時に行い、さらに第５工程と第６工程とを同時に行う上記5)または6)記載の液冷式冷却装置の製造方法。
上記1)〜4)の液冷式冷却装置は、たとえば上記5)〜7)の方法で製造することができるので、冷却液流通体の全体が加熱されることはない。したがって、冷却液流通体を質別Ｔ５のJIS Ａ６０００系合金からなるアルミニウム押出形材でつくることが可能になって、たとえば冷却液流通体上に複数の単電池からなる組電池を載置した場合にも、組電池を支持するのに必要な強度を確保することが可能になる。
上記2)の液冷式冷却装置は、たとえば上記6)の方法で製造することができるので、上記5)の方法の第５工程および第６工程において、入口パイプ内および出口パイプ内に溶融したろう材が流入することを防止しうる。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
また、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付す。
図１はこの発明による液冷式冷却装置の全体構成を示し、図２〜図５はその一部分の構成を示す。また、図６は図１の液冷式冷却装置を製造する方法を示す。
図１において、液冷式冷却装置(1)は、長方形の扁平板状であり、かつ水平状態に配置されるアルミニウム押出形材製冷却液流通体(2)と、冷却液流通体(2)の長手方向の一端に幅方向に並んでろう材により接合されたアルミニウム製入口ヘッダ(3)および出口ヘッダ(4)と、冷却液流通体(2)の長手方向の他端に全幅にわたってろう材により接合されたアルミニウム製中間ヘッダ(5)と、入口ヘッダ(3)に接続されたアルミニウム製入口パイプ(6)と、出口ヘッダ(4)に接続されたアルミニウム製出口パイプ(7)とを備えており、冷却液流通体(2)の平坦な上方を向いた片面が同一平面上に位置する被冷却物載置面(8)となり、当該被冷却物載置面(8)に、複数の直方体状の角形単電池(9)からなる組電池(10)が載せられるようになっている。以下、ろう材による接合をろう付と称する。
冷却液流通体(2)は、質別Ｔ５のJIS Ａ６０００系合金からなるアルミニウム押出形材を用いてつくられたものである。入口ヘッダ(3)、出口ヘッダ(4)および中間ヘッダ(5)は、たとえば質別ＯのJIS Ａ３０００系合金からなる条に深絞り加工を施すことによりつくられたり、質別Ｈ１４のJIS Ａ３０００系合金または質別Ｈ１４のJIS Ａ１０００系アルミニウムからなる素材に切削加工を施すことによりつくられる。
図２〜図５に示すように、冷却液流通体(2)には、長手方向にのびかつ両端が開口した複数の冷却液通路(11A)(11B)が、仕切壁(12A)(12B)を介して並列状に形成されている。全冷却液通路(11A)(11B)のうち冷却液流通体(2)の片側(図３の左側および図４の右側)に連続して並んで形成された複数の通路(11A)が流入側通路となるとともに、冷却液流通体(2)の他側(図３の右側および図４の左側)に連続して並んで形成された複数の残りの通路(11B)が流出側通路となっている。冷却液流通体(2)の幅方向の中央部に位置し、かつ互いに近接した流入側通路(11A)と流出側通路(11B)との間の仕切壁(12A)の肉厚は、隣接した２つの流入側通路(11A)間の仕切壁(12B)および隣接した２つの流出側通路(11B)間の仕切壁(12B)の肉厚よりも厚くなっている。厚肉の仕切壁(12A)の一端部に切り欠き(13)が形成され、冷却液流通体(2)における切り欠き(13)よりも流入側通路(11A)が形成された側が流入部となっているとともに、同じく流出側通路(11B)が形成された側が流出部となっている。
入口ヘッダ(3)は長手方向を冷却液流通体(2)の幅方向に向けるとともに幅方向を冷却液流通体(2)の長手方向に向けた扁平な長方形状であり、一方（冷却液流通体(2)側）に開口した空隙部(14)を有している。また、入口ヘッダ(3)の空隙部(14)の開口の周囲に外向きフランジ(15)が一体に設けられている。入口ヘッダ(3)は、冷却液流通体(2)の切り欠き(13)が形成された側の端面における全流入側通路(11A)が形成された片側に、空隙部(14)が全流入側通路(11A)に通じるとともに、外向きフランジ(15)の周縁が当該端面の外周縁よりも外側に突出するようにろう付されている。
出口ヘッダ(4)は長手方向を冷却液流通体(2)の幅方向に向けるとともに幅方向を冷却液流通体(2)の長手方向に向けた扁平な長方形状であり、一方（冷却液流通体(2)側）に開口した空隙部(図示略)を有している。また、出口ヘッダ(4)の空隙部の開口の周囲に外向きフランジ(16)が一体に設けられている。出口ヘッダ(4)は、冷却液流通体(2)の切り欠き(13)が形成された側の端面における全流出側通路(11B)が形成された片側に、空隙部が全流出側通路(11B)に通じるとともに、外向きフランジ(16)の周縁が当該端面の外周縁よりも外側に突出するようにろう付されている。入口ヘッダ(3)の上壁(3a)上面と出口ヘッダ(4)の上壁(4a)上面とは同一平面上に位置している。
中間ヘッダ(5)は長手方向を冷却液流通体(2)の幅方向に向けるとともに、幅方向を冷却液流通体(2)の長手方向に向けた扁平な長方形状であり、一方（冷却液流通体(2)側）に開口した空隙部(17)を有している。また、中間ヘッダ(5)の空隙部(17)の開口の周囲に外向きフランジ(18)が一体に設けられている。中間ヘッダ(5)は、冷却液流通体(2)の切り欠き(13)が形成されていない側の端面に、空隙部(17)が全流入側通路(11A)および全流出側通路(11B)に通じるとともに、外向きフランジ(18)の周縁が当該端面の外周縁よりも外側に突出するようにろう付されており、中間ヘッダ(5)の空隙部(17)によって流入側通路(11A)と流出側通路(11B)とが連通させられている。
入口ヘッダ(3)、出口ヘッダ(4)および中間ヘッダ(5)の外向きフランジ(15)(16)(18)における冷却液流通体(2)側を向いた面と、冷却液流通体(2)の端面との間にろう材からなるフィレット(19)が形成されている。
図２および図５に示すように、入口パイプ(6)は長手方向を上下方向に向けて入口ヘッダ(3)の上壁(3a)にろう付されており、入口パイプ(6)の上端部に、円形のアルミニウム製第１フランジプレート(21)が、入口パイプ(6)よりも径方向外側に張り出した状態でろう付され、第１フランジプレート(21)に、流入路(23)を有しかつ図示しない入口側配管を入口パイプ(6)に機械的に接続するアルミニウム製第１管継手部材(22)が、流入路(23)が入口パイプ(6)内に通じるようにろう付されている。また、出口パイプ(7)は長手方向を上下方向に向けて出口ヘッダ(4)の上壁(4a)にろう付されており、出口パイプ(7)の上端部に、円形のアルミニウム製第２フランジプレート(24)が、出口パイプ(7)よりも径方向外側に張り出した状態でろう付され、第２フランジプレート(24)に、流出路(26)を有しかつ図示しない出口側配管を出口パイプ(7)に機械的に接続するアルミニウム製第２管継手部材(25)が、流出路(26)が出口パイプ(7)内に通じるようにろう付されている。
入口パイプ(6)の下端寄りの部分(長手方向の一端寄りの部分）に、径方向外方に突出した第１環状凸部(27)が全周にわたって設けられ、同じく上端寄りの部分（長手方向の第２端寄りの部分）に、径方向外方に突出した第２環状凸部(28)が全周にわたって設けられている。入口パイプ(6)における第１環状凸部(27)よりも下端側の部分が、入口ヘッダ(3)の上壁(3a)に形成された貫通穴(29)に挿入されており、この状態で入口パイプ(6)が入口ヘッダ(3)にろう付されている。また、入口パイプ(6)における第２環状凸部(28)よりも上端側の部分が、第１フランジプレート(21)に形成された貫通穴(31)に挿入されており、この状態で入口パイプ(6)が第１フランジプレート(21)にろう付されている。第１フランジプレート(21)の上面における貫通穴(31)よりも径方向外側の部分に、第１フランジプレート(21)を変形させることによって上方に開口した環状溝(32)が全周にわたって形成されている。
第１管継手部材(22)の流入路(23)は、第１管継手部材(22)を上下方向に貫通するように形成されている。第１管継手部材(22)の下面における流入路(23)の下端開口の周囲の部分に、円筒状の第１突出壁(33)が下方突出状に一体に設けられており、第１突出壁(33)が第１フランジプレート(21)上面における貫通穴(31)の径方向外側でかつ環状凹溝(32)の径方向内側部分にろう付されている。
出口パイプ(7)は入口パイプ(6)と同様な構成であり、出口パイプ(7)の下端寄りの部分(長手方向の一端寄りの部分）に、径方向外方に突出した第１環状凸部(34)が全周にわたって設けられ、同じく上端寄りの部分（長手方向の第２端寄りの部分）に、径方向外方に突出した第２環状凸部(35)が全周にわたって設けられている。出口パイプ(7)における第１環状凸部(27)よりも下端側の部分が、出口ヘッダ(4)の上壁(4a)に形成された貫通穴(36)に挿入されており、この状態で出口パイプ(7)が出口ヘッダ(4)にろう付されている。なお、出口ヘッダ(4)における貫通穴(36)の外端が開口した上壁(4a)上面は、入口ヘッダ(3)における貫通穴(29)の外端が開口した上壁(3a)上面と同一平面上に位置している。また、出口パイプ(7)における第２環状凸部(35)よりも上端側の部分が、第２フランジプレート(24)に形成された貫通穴(37)に挿入されており、この状態で出口パイプ(7)が第２フランジプレート(24)にろう付されている。第２フランジプレート(24)の上面における貫通穴(37)よりも径方向外側の部分に、第２フランジプレート(24)を変形させることによって上方に開口した環状溝(38)が全周にわたって形成されている。第２管継手部材(25)は第１管継手部材(22)と同様な構成であり、第２管継手部材(25)の流出路(26)は、第２管継手部材(25)を上下方向に貫通するように形成されている。第２管継手部材(25)の下面における流出路(26)の下端開口の周囲の部分に、円筒状の第２突出壁(39)が下方突出状に一体に設けられており、第２突出壁(39)が第２フランジプレート(24)上面における貫通穴(37)の径方向外側でかつ環状凹溝(38)の径方向内側部分にろう付されている。
第１管継手部材(22)と第２管継手部材(25)とは連結部(41)を介して一体に形成されている。第１管継手部材(22)における流入路(23)とは反対側の部分の上部、および第２管継手部材(25)における流出路(26)とは反対側の部分の上部に、それぞれ外方張り出し部(42)(43)が一体に設けられている。両継手部材(22)(25)の上面、連結部(41)の上面および両外方張り出し部(42)(43)の上面はは同一平面上に位置している。また、連結部(41)および両外方張り出し部(42)(43)には、入口側配管および出口側配管を接続する際に利用されるねじ穴(44)が上下方向に貫通状に形成されている。
入口ヘッダ(3)の上壁(3a)と入口パイプ(6)の第１環状凸部(27)との間、入口パイプ(6)における第１フランジプレート(21)よりも上方に突出した部分と第１フランジプレート(21)との間、第１フランジプレート(21)と第１管継手部材(22)の第１突出壁(33)との間、出口ヘッダ(4)の上壁(4a)と出口パイプ(7)の第１環状凸部(34)との間、出口パイプ(7)における第２フランジプレート(24)よりも上方に突出した部分と第２フランジプレート(24)との間、および第２フランジプレート(24)と第２管継手部材(25)の第２突出壁(39)との間に、それぞれろう材からなるフィレット(19)が形成されている。
上述した液冷式冷却装置(1)においては、入口パイプ(6)から入口ヘッダ(3)の空隙部(14)内に流入した冷却液が、入口ヘッダ(3)の空隙部(14)から流入側通路(11A)、中間ヘッダ(5)の空隙部(17)および流出側通路(11B)を通って出口ヘッダ(4)の空隙部(18)内に至り、出口パイプ(7)に流出するようになされており、冷却液が液冷式冷却装置(1)内を流れる間に、被冷却物載置面(8)に載置された組電池(10)のすべての単電池(9)が効率良く冷却される。したがって、すべての単電池(9)間に大きな温度差が生じることはない。
次に、液冷式冷却装置(1)の製造方法について、図６を参照して説明する。
まず、冷却液流通体(2)を、切り欠き(13)が形成された側の端面が下方を向くように配置し、冷却液流通体(2)における切り欠き(13)が形成された側の端面における切り欠き(13)の両側部分に、入口ヘッダ(3)および出口ヘッダ(4)を、入口ヘッダ(3)の空隙部(14)が全流入側通路(11A)に通じるとともに出口ヘッダ(4)の空隙部が全流出側通路(11B)に通じ、さらに外向きフランジ(15)(16)の周縁が冷却液流通体(2)における切り欠き(13)の両側部分の下端面の外周縁よりも外側に突出するように配置する。このとき、リング状に形成した線状ろう材(図示略)を、冷却液流通体(2)の下端部における切り欠き(13)の両側部分の周囲に嵌め被せておく。ついで、入口ヘッダ(3)および出口ヘッダ(4)と冷却液流通体(2)とを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する。
また、冷却液流通体(2)を、切り欠き(13)が形成されていない側の端面が下方を向くように配置し、冷却液流通体(2)の下側を向いた端面に、中間ヘッダ(5)を、空隙部(17)が全流入側通路(11A)および全流出側通路(11B)に通じるとともに、外向きフランジ(18)の周縁が冷却液流通体(2)の下端面の外周縁よりも外側に突出するように配置する。このとき、リング状に形成した線状ろう材を、冷却液流通体(2)の下端部の周囲に嵌め被せておき、中間ヘッダ(5)の外向きフランジ(18)における冷却液流通体(2)の下端面の外周縁よりも外側に突出した部分に載せる。ついで、中間ヘッダ(5)と冷却液流通体(2)とを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する。
ここで、入口ヘッダ(3)および出口ヘッダ(4)と冷却液流通体(2)とのろう付、ならびに中間ヘッダ(5)と冷却液流通体(2)とのろう付は、いずれを先に行ってもよい。
その後、冷却液流通体(2)、入口ヘッダ(3)、出口ヘッダ(4)および中間ヘッダ(5)からなるろう付体を、入口ヘッダ(3)および出口ヘッダ(4)の貫通穴(3a)(4a)の外端が上方を向くように配置し、入口パイプ(6)における第１環状凸部(27)よりも下端側の部分を入口ヘッダ(3)の上壁(3a)の貫通穴(29)に挿入するとともに、出口パイプ(7)における第１環状凸部(34)よりも下端側の部分を出口ヘッダ(4)の上壁(4a)の貫通穴(36)に挿入する。ついで入口パイプ(6)の第１環状凸部(27)の周囲にリング状ろう材(45)を配置するとともに、出口パイプ(7)の第１環状凸部(34)の周囲にリング状ろう材を配置し、高周波誘導加熱コイル(46)により加熱することによって、入口パイプ(6)と入口ヘッダ(3)、および出口パイプ(7)と出口ヘッダ(4)とを高周波誘導加熱ろう付法により同時にろう付する（第１工程および第２工程、図６(a)参照）。
第１工程および第２工程終了後に、入口パイプ(6)を上方に向けた状態で、入口パイプ(6)における第２環状凸部(28)よりも上端側の部分を第１フランジプレート(21)の貫通穴(31)に挿入するとともに、出口パイプ(7)を上方に向けた状態で、出口パイプ(7)における第２環状凸部(35)よりも上端側の部分を第２フランジプレート(24)の貫通穴(37)に挿入する。ついで入口パイプ(6)における第１フランジプレート(21)よりも上方に突出した部分の周囲、および出口パイプ(7)における第２フランジプレート(24)よりも上方に突出した部分の周囲にリング状ろう材(47)を配置し、高周波誘導加熱コイル(48)により加熱することによって、入口パイプ(6)と第１フランジプレート(21)、および出口パイプ(7)と第２フランジプレート(24)とを高周波誘導加熱ろう付法により同時にろう付する（第３工程および第４工程、図６(b)参照）。
第３工程および第４工程終了後に、入口パイプ(6)および第１フランジプレート(21)を上方に向けるとともに、第１管継手部材(22)の第１突出壁(33)を下方に向けた状態で、第１突出壁(33)の下端を、第１フランジプレート(21)における貫通穴(31)の周囲の部分に当接させる。これと同時に、出口パイプ(7)および第２フランジプレート(24)を上方に向けるとともに、第２管継手部材(25)の第２突出壁(39)を下方に向けた状態で、第２突出壁(39)の下端を、第２フランジプレート(24)における貫通穴(37)の周囲の部分に当接させる。ついで、第１突出壁(33)下端の周囲および第２突出壁(39)下端の周囲にリング状ろう材(49)を配置し、高周波誘導加熱コイル(50)により加熱することによって、第１突出壁(33)と第１フランジプレート(21)および第２突出壁(39)と第２フランジプレート(24)とを高周波誘導加熱ろう付法により同時にろう付する（第５工程および第６工程、図６(c)参照）。
こうして、液冷式冷却装置(1)が製造される。
図７はこの発明による液冷式冷却装置の他の実施形態を示す。
図７に示す液冷式冷却装置(60)は、長方形の扁平板状であり、かつ水平状態に配置されるアルミニウム押出形材製冷却液流通体(61)と、冷却液流通体(61)の長手方向の一端部にろう付されたアルミニウム製入口ヘッダ(62)と、冷却液流通体(61)の長手方向の他端部にろう付されたアルミニウム製出口ヘッダ(63)と、入口ヘッダ(62)に接続されたアルミニウム製入口パイプ(6)と、出口ヘッダ(63)に接続されたアルミニウム製出口パイプ(7)とを備えており、冷却液流通体(61)の平坦な上方を向いた片面が同一平面上に位置する被冷却物載置面(8)となり、当該被冷却物載置面(8)に、複数の直方体状の角形単電池(9)からなる組電池(10)が載せられるようになっている。
図示は省略したが、冷却液流通体(61)には、長手方向にのびるとともに両端が開口し、かつ一端が入口ヘッダ(62)内に通じるとともに他端が出口ヘッダ(63)内に通じる複数の冷却液通路が、仕切壁を介して並列状に形成されている。
入口パイプ(6)、出口パイプ(7)、第１フランジプレート(21)、第２フランジプレート(24)、第１管継手部材(22)および第２管継手部材(25)の構成は、両管継手部材(22)(25)が別個に形成されていることを除いてはほぼ同様であり、上述した実施形態の液冷式冷却装置(1)の場合と同様にして必要部分がろう付されている。なお、第１管継手部材(22)および第２管継手部材(25)には両側に突出した外方突出部(64)が設けられており、両外方突出部(64)に、入口側配管および出口側配管を接続する際に利用されるねじ穴(44)が上下方向に貫通状に形成されている。
この発明による液冷式冷却装置は、たとえば複数のＬｉイオン二次電池の単電池からなる組電池を備えたハイブリッドカーにおいて、単電池の冷却に用いられる。
(1)(60)：液冷式冷却装置
(2)(61)：冷却液流通体
(3)(62)：入口ヘッダ
(4)(63)：出口ヘッダ
(6)：入口パイプ
(7)：出口パイプ
(8)：被冷却物載置面
(11A)(11B)：冷却液通路
(21)：第１フランジプレート
(22)：第１管継手部材
(23)：流入路
(24)：第２フランジプレート
(25)：第２管継手部材
(26)：流出路
(27)(34)：第１環状凸部
(28)(35)：第２環状凸部
(29)(31)(36)(37)：貫通穴
(32)(38)：環状凹溝
(33)：第１突出壁
(39)：第２突出壁
(45)(47)(49)：リング状ろう材
(2)(61)：冷却液流通体
(3)(62)：入口ヘッダ
(4)(63)：出口ヘッダ
(6)：入口パイプ
(7)：出口パイプ
(8)：被冷却物載置面
(11A)(11B)：冷却液通路
(21)：第１フランジプレート
(22)：第１管継手部材
(23)：流入路
(24)：第２フランジプレート
(25)：第２管継手部材
(26)：流出路
(27)(34)：第１環状凸部
(28)(35)：第２環状凸部
(29)(31)(36)(37)：貫通穴
(32)(38)：環状凹溝
(33)：第１突出壁
(39)：第２突出壁
(45)(47)(49)：リング状ろう材
Claims (7)
- 冷却液通路が形成された冷却液流通体と、冷却液流通体に設けられかつ冷却液通路の一端が通じる入口ヘッダと、冷却液流通体に設けられかつ冷却液通路の他端が通じる出口ヘッダと、冷却液流通体の入口ヘッダに接続された入口パイプと、冷却液流通体の出口ヘッダに接続された出口パイプとを備えた液冷式冷却装置であって、
入口パイプの先端部に、第１フランジプレートが入口パイプよりも径方向外側に張り出した状態でろう材により接合され、第１フランジプレートに、入口パイプ内に通じる流入路を有しかつ入口側配管を入口パイプに機械的に接続する第１管継手部材がろう材により接合され、出口パイプの先端部に、第２フランジプレートが出口パイプよりも径方向外側に張り出した状態でろう材により接合され、第２フランジプレートに、出口パイプ内に通じる流出路を有しかつ出口側配管を出口パイプに機械的に接続する第２管継手部材がろう材により接合されており、
入口パイプおよび出口パイプの長手方向の第１端寄りの部分に径方向外方に突出した第１環状凸部が全周にわたって設けられるとともに、同じく長手方向の第２端寄りの部分に径方向外方に突出した第２環状凸部が全周にわたって設けられ、入口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分が入口ヘッダに形成された貫通穴に挿入された状態で入口パイプが入口ヘッダにろう材により接合され、入口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分が第１フランジプレートに形成された貫通穴に挿入された状態で入口パイプが第１フランジプレートにろう材により接合され、出口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分が出口ヘッダに形成された貫通穴に挿入された状態で出口パイプが出口ヘッダにろう材により接合され、出口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分が第２プレートに形成された貫通穴に挿入された状態で出口パイプが第２プレートにろう材により接合され、
第１管継手部材における流入路の一端開口の周囲の部分に円筒状の第１突出壁が設けられるとともに、当該第１突出壁が第１フランジプレートにおける貫通穴の周囲の部分にろう材により接合され、第２管継手部材における流出路の一端開口の周囲の部分に円筒状の第２突出壁が設けられるとともに、当該第２突出壁が第２プレートにおける貫通穴の周囲の部分にろう材により接合されている液冷式冷却装置。 - 第１フランジプレートの第１管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第１突出壁よりも径方向内側部分、および第２プレートの第２管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第２突出壁よりも径方向内側部分に、それぞれ環状凹溝が全周にわたって形成されている請求項１記載の液冷式冷却装置。
- 冷却液流通体が扁平状であり、冷却液流通体における冷却液通路が形成されている部分の上面が、同一平面上に位置する被冷却物載置面となっている請求項１または２記載の液冷式冷却装置。
- 入口ヘッダおよび出口ヘッダにおける貫通穴の外端が開口した面が同一平面上に位置し、第１フランジプレートおよび第２フランジプレートにおける入口ヘッダおよび出口ヘッダと反対側を向いた面が同一平面上に位置し、第１管継手部材と第２管継手部材とが一体化され、第１管継手部材の第１突出壁の突出端面と第２管継手部材の第２突出壁の突出端面とが同一平面上に位置している請求項１〜３のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。
- 請求項１記載の液冷式冷却装置を製造する方法であって、
冷却液流通体を、入口ヘッダの貫通穴の外端が上方を向くように配置した後、入口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分を入口ヘッダの貫通穴に挿入し、ついで第１環状凸部の周囲にリング状ろう材を配置し、入口パイプと入口ヘッダとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第１工程と、
冷却液流通体を、出口ヘッダの貫通穴の外端が上方を向くように配置した後、出口パイプにおける第１環状凸部よりも前記第１端側の部分を出口ヘッダの貫通穴に挿入し、ついで第１環状凸部の周囲にリング状ろう材を配置し、出口パイプと出口ヘッダとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第２工程と、
第１工程終了後に、入口パイプを上方に向けた状態で、入口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分を、先端が入口ヘッダとは反対側に突出するように第１フランジプレートの貫通穴に挿入し、ついで入口パイプにおける入口ヘッダとは反対側に突出した部分の周囲にリング状ろう材を配置し、第１フランジプレートと入口パイプとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第３工程と、
第２工程終了後に、出口パイプを上方に向けた状態で、出口パイプにおける第２環状凸部よりも前記第２端側の部分を、先端が出口ヘッダとは反対側に突出するように第２プレートの貫通穴に挿入し、ついで出口パイプにおける出口ヘッダとは反対側に突出した部分の周囲にリング状ろう材を配置し、第２プレートと出口パイプとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第４工程と、
第３工程終了後に、入口パイプおよび第１フランジプレートを上方に向けるとともに、第１管継手部材の第１突出壁を下方に向けた状態で、第１突出壁の下端を、第１フランジプレートにおける貫通穴の周囲の部分に当接させ、ついで第１突出壁下端の周囲にリング状ろう材を配置し、第１突出壁と第１フランジプレートとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第５工程と、
第４工程終了後に、出口パイプおよび第２プレートを上方に向けるとともに、第２管継手部材の第２突出壁を下方に向けた状態で、第２突出壁の下端を、第２プレートにおける貫通穴の周囲の部分に当接させ、ついで第２突出壁下端の周囲にリング状ろう材を配置し、第２突出壁と第２プレートとを高周波誘導加熱ろう付法によりろう付する第６工程とを含む液冷式冷却装置の製造方法。 - 第１フランジプレートの第１管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第１突出壁下端が当接する部分よりも径方向内側部分、および第２プレートの第２管継手部材側を向いた面における貫通穴よりも径方向外側でかつ第２突出壁下端が当接する部分よりも径方向内側部分に、それぞれ環状凹溝を全周にわたって形成しておく請求項５記載の液冷式冷却装置の製造方法。
- 入口ヘッダおよび出口ヘッダにおける貫通穴の外端が開口した面が同一平面上に位置し、第１フランジプレートおよび第２フランジプレートにおける入口ヘッダおよび出口ヘッダと反対側を向いた面が同一平面上に位置し、第１管継手部材と第２管継手部材とが一体化され、第１管継手部材の第１突出壁の突出端面と第２管継手部材の第２突出壁の突出端面とが同一平面上に位置しており、第１工程と第２工程とを同時に行うとともに第３工程と第４工程とを同時に行い、さらに第５工程と第６工程とを同時に行う請求項５または６記載の液冷式冷却装置の製造方法。
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