JP7272159B2 - A heat exchanger using a laminate material, a vehicle-mounted battery module, and a method for manufacturing a heat exchanger using a laminate material. - Google Patents
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Description
本発明は、金属層に樹脂製の被覆層が積層されたラミネート材によって構成されるケーシングを有する熱交換器および配管部材の取付構造に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat exchanger having a casing made of a laminated material in which a resin coating layer is laminated on a metal layer, and a mounting structure for piping members.
ハイブリッド自動車(HEV)、電気自動車(EV)等においては、電動機を駆動するための電力を供給するバッテリー装置が搭載されている。このようなバッテリー装置としては、リチウム二次電池等の各種の二次電池からなる複数個の小型単電池が直列または並列に多数接続されて組電池の形態としたものが一般に用いられている。特に近年になって電気自動車の航続距離を延長させるために、複数の組電池が直列または並列に組み合わされて、バッテリー装置のさらなる大容量化が進められている。 2. Description of the Related Art Hybrid electric vehicles (HEV), electric vehicles (EV), etc. are equipped with a battery device that supplies electric power for driving an electric motor. As such a battery device, a plurality of small single cells made up of various secondary batteries such as lithium secondary batteries are generally connected in series or in parallel to form an assembled battery. Especially in recent years, in order to extend the cruising distance of electric vehicles, a plurality of assembled batteries are combined in series or parallel to further increase the capacity of battery devices.
一方、バッテリー装置として多く用いられるリチウム二次電池は、使用温度によって性能や寿命が大きく変化するため、長期間にわたって効率良く使用するには適正な温度に管理するのが好ましい。しかしながら、上記のような複数の組電池の形態で使用した場合、複数の組電池が密接して配置されているため、各組電池や各単電池から発生される熱を効果的に放出させることは困難であり、各組電池毎の温度が上昇してしまい、性能や寿命が低下してしまうおそれがある。 On the other hand, the performance and life of lithium secondary batteries, which are often used as battery devices, vary greatly depending on the operating temperature. Therefore, it is preferable to control the temperature at an appropriate temperature for efficient use over a long period of time. However, when used in the form of a plurality of assembled batteries as described above, since the plurality of assembled batteries are closely arranged, it is difficult to effectively dissipate the heat generated from each assembled battery or each unit cell. is difficult, and the temperature of each assembled battery rises, and there is a risk that the performance and life of the assembled battery will decrease.
そこで下記特許文献1に示すような薄型の熱交換器を用いて、複数の組電池を冷却するようにした技術が開発されている。この熱交換器は、2枚の金属製皿状プレートを対向合致させて熱交換器(扁平チューブ)を形成し、複数の組電池の各間に扁平チューブがそれぞれ配置されることによって、組電池の各単電池から発せられる熱を、扁平チューブ内を流通する冷媒(冷却水)を介して外部に放出させるようにしている。
Therefore, a technique has been developed in which a thin heat exchanger as shown in
このような技術背景の下、自動車バッテリー装置としての複数の組電池を冷却するための熱交換器は、他の自動車部品と同様、薄型化、小型軽量化、低コスト化が可及的に求められ、その一環として、柔軟性の高いラミネート材を用いた熱交換器の採用が検討されている。 Under such a technical background, heat exchangers for cooling a plurality of assembled batteries as an automobile battery device are required to be as thin, small and light as possible, and to be reduced in cost, as is the case with other automobile parts. As part of this, the adoption of heat exchangers using highly flexible laminated materials is being considered.
ラミネート材を用いた熱交換器は、アルミニウム層の両面に樹脂製の被覆層が積層されたラミネート材を2枚重ね合わせて構成されるケーシングを備え、ケーシングの内部に冷媒を循環できるように構成されている。そして複数の組電池の各間にケーシングが配置されて、組電池の各単電池から発せられる熱を、各ケーシングの内部を流通する冷媒を介して外部に放出させるようにしている。 A heat exchanger using a laminated material has a casing composed of two laminate materials, in which resin coating layers are laminated on both sides of an aluminum layer, so that the refrigerant can be circulated inside the casing. It is A casing is arranged between each of the plurality of assembled batteries, and the heat generated from each unit cell of the assembled battery is released to the outside via a coolant flowing inside each casing.
しかしながら、上記ラミネート材を用いた熱交換器と配管部材との接続においては、従来技術である溶接やろう付けといった金属の接合方法が適用できず、大量生産に適し、安定し、かつ信頼性の高い接合方法が確立できないという課題があった。 However, conventional metal joining methods such as welding and brazing cannot be applied to the connection between heat exchangers and piping members using the above-mentioned laminated material. There was a problem that a high joining method could not be established.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、配管部材を長期間安定した状態に取り付けることができて、十分な耐久性を得ることができるとともに、製品価値を向上させることができるラミネート材を用いた熱交換器および熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and enables a piping member to be attached in a stable state for a long period of time, to obtain sufficient durability, and to improve product value. An object of the present invention is to provide a heat exchanger using a laminate material and a method for manufacturing the heat exchanger.
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
[1]金属層の少なくとも外面側に樹脂製の被覆層が設けられたラミネート材によって構成されるケーシングを備え、前記ラミネート材を貫通する出入口を介して、前記ケーシングの内部に対し熱媒体を流出入させるようにしたラミネート材を用いた熱交換器において、
前記ケーシングの前記出入口外部に前記出入口に対応した穴を有する配管部材を備え、前記配管部材はレーザー光を透過する樹脂製で、前記配管部材と前記ラミネート材は当接し、前記ラミネート材の外層を構成する前記被覆層と前記配管部材とが溶着により互いに接合された接合部を有していることを特徴とするラミネート材を用いた熱交換器。
[2]前記接合部が前記出入口の全周に及ぶ前項1記載のラミネート材を用いた熱交換器。
[3]前記配管部材は前記レーザー光の透過率が10%以上である樹脂で構成されている前項1または2記載のラミネート材を用いた熱交換器。
[4]前記ラミネート材の外層を構成する前記被覆層と前記配管部材との材質が同一である前項1~3のいずれか1項に記載のラミネート材を用いた熱交換器。
[5]前記接合部の強度を向上させるフランジ部材が前記出入口近傍における前記ラミネート材の内周面に沿うように設けられている前項1~4のいずれか1項に記載のラミネート材を用いた熱交換器。
[6]前記配管部材と前記フランジ部材との組み合わせ位置を定めるはめ込み構造を有する前項5に記載のラミネート材を用いた熱交換器。
[7]前項1~6のいずれか1項に記載のラミネート材を用いた熱交換器と電池ユニットとを組み合わせた車載用電池モジュール。
[8]金属層の少なくとも外面側に樹脂製の被覆層が設けられたラミネート材によって構成されるケーシングを備え、前記ラミネート材を貫通する出入口を介して、前記ケーシングの内部に対し熱媒体を流出入させるようにしたラミネート材を用いた熱交換器の製造方法において、
前記ケーシングの前記出入口外部に前記出入口に対応した穴を有する配管部材を備え、前記配管部材はレーザー光を透過する樹脂製で、前記配管部材と前記ラミネート材とを当接させ、前記配管部材を透過した前記レーザー光が前記金属層で発熱することによるレーザー溶着により、前記ラミネート材の外層を構成する前記被覆層と前記配管部材とが互いに接合されていることを特徴とするラミネート材を用いた熱交換器の製造方法。
[9]前記レーザー光が前記配管部材の外壁および下壁を透過する前項8記載のラミネート材を用いた熱交換器の製造方法。
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is the following configuration.
[1] A casing composed of a laminated material having a resin coating layer provided on at least the outer surface side of a metal layer is provided, and a heat medium flows out to the inside of the casing through a port penetrating the laminated material. In a heat exchanger using a laminate material that is made to enter,
A piping member having a hole corresponding to the entrance and exit of the casing is provided outside the entrance and exit of the casing, the piping member is made of a resin that transmits laser light, the piping member and the laminate material are in contact with each other, and the outer layer of the laminate material is formed. A heat exchanger using a laminate material, characterized in that the coating layer and the piping member constituting the coating layer have joints joined to each other by welding.
[2] A heat exchanger using the laminated material according to the
[3] The heat exchanger using the laminate material according to the
[4] A heat exchanger using the laminated material according to any one of the preceding
[5] The laminated material according to any one of the preceding
[6] A heat exchanger using the laminated material as described in [5] above, which has a fitting structure that determines the position of combination of the piping member and the flange member.
[7] An in-vehicle battery module in which a heat exchanger using the laminate material according to any one of the
[8] A casing composed of a laminated material having a resin coating layer provided on at least the outer surface side of a metal layer is provided, and the heat medium flows out to the inside of the casing through an entrance penetrating the laminated material. In a method for manufacturing a heat exchanger using a laminate material that is made to enter,
A piping member having a hole corresponding to the entrance of the casing is provided outside the entrance of the casing, the piping member is made of a resin that transmits laser light, and the piping member and the laminate material are brought into contact with each other, and the piping member is attached. The laminate material is characterized in that the coating layer constituting the outer layer of the laminate material and the piping member are joined to each other by laser welding due to heat generated in the metal layer by the transmitted laser light. A method for manufacturing a heat exchanger.
[9] The method of manufacturing a heat exchanger using the laminated material according to the above item 8, wherein the laser beam is transmitted through the outer wall and the lower wall of the piping member.
発明[1]のラミネート材を用いた熱交換器によれば、配管部材はレーザー光を透過する樹脂で構成され、ラミネート材の外層を構成する樹脂製の被覆層と配管部材とが当接され、溶着により互いに接合されているため、配管部材を長期間安定した状態に取り付けることができる。このため、十分な耐久性を得ることができるとともに、製品価値を向上させることもできる。 According to the heat exchanger using the laminate material of the invention [1], the piping member is made of a resin that transmits laser light, and the resin coating layer that constitutes the outer layer of the laminate material is in contact with the piping member. , and are joined to each other by welding, so that the piping members can be attached in a stable state for a long period of time. Therefore, sufficient durability can be obtained, and the product value can be improved.
発明[2]のラミネート材を用いた熱交換器によれば、接合部が出入口の全周に及んでいるため、配管部材をより確実に長期間安定した状態に取り付けることができる。 According to the heat exchanger using the laminate material of the invention [2], since the joint extends over the entire periphery of the entrance, the piping member can be attached more reliably and stably for a long period of time.
発明[3]のラミネート材を用いた熱交換器によれば、レーザー光の透過率が10%以上である樹脂を用いて配管部材を構成することで、レーザー光のエネルギーを効率良く用いて接合することができる。 According to the heat exchanger using the laminate material of the invention [3], the piping member is configured using a resin having a laser light transmittance of 10% or more, so that the energy of the laser light is efficiently used for joining. can do.
発明[4]のラミネート材を用いた熱交換器によれば、ラミネート材の外層を構成する被覆層と配管部材との材質が同一であるため、両者を確実に接合することができる。 According to the heat exchanger using the laminate material of the invention [4], since the material of the coating layer and the piping member constituting the outer layer of the laminate material are the same, both can be reliably joined.
発明[5]のラミネート材を用いた熱交換器によれば、出入口近傍におけるラミネート材の内周面に沿うようにフランジ部材が設けられているため、配管部材を取り付けた際の強度を向上させることができる。 According to the heat exchanger using the laminate material of the invention [5], since the flange member is provided along the inner peripheral surface of the laminate material in the vicinity of the entrance, the strength when the piping member is attached is improved. be able to.
発明[6]のラミネート材を用いた熱交換器によれば、配管部材とフランジ部材との組み合わせ位置が定まるため、配管部材の位置決めを確実に行うことができる。 According to the heat exchanger using the laminate material of the invention [6], since the combined position of the piping member and the flange member is determined, the positioning of the piping member can be reliably performed.
発明[7]の車載用電池モジュールによれば、ラミネート材からなる熱交換器を用いているため、軽量で安価な車載用電池モジュールを提供することができる。 According to the in-vehicle battery module of the invention [7], since the heat exchanger made of the laminated material is used, it is possible to provide a lightweight and inexpensive in-vehicle battery module.
発明[8]のラミネート材を用いた熱交換器の製造方法によれば、上記[1]のラミネート材を用いた熱交換器の発明と同様の効果を得ることができる。 According to the method for manufacturing a heat exchanger using the laminate material of the invention [8], the same effect as the invention of the heat exchanger using the laminate material of the above [1] can be obtained.
発明[9]のラミネート材を用いた熱交換器の製造方法によれば、レーザー光を配管部材の外壁および下壁を透過させ、金属層でレーザー光を吸収させるため、金属層におけるレーザー光の吸収を利用して選択的に加熱し溶着することができる。さらに、複雑な密閉構造の内部であっても接合することができる。 According to the method of manufacturing a heat exchanger using the laminated material of the invention [9], the laser beam is transmitted through the outer and lower walls of the piping member and is absorbed by the metal layer. Absorption can be used to selectively heat and weld. Furthermore, it is possible to join even inside a complicated closed structure.
図1は本実施形態の熱交換器1を概略的に示す斜視図、図2は本実施形態の熱交換器1を分解して概略的に示す斜視図、図3は本実施形態の熱交換器1のフランジ部材7を示す図、図4および図5は図1のA-A線における断面図、図6は他の実施形態における熱交換器1のケーシング2について説明する図である。
1 is a perspective view schematically showing a
本発明の熱交換器は、電気自動車等の電動機を駆動する電力を供給するバッテリー装置を冷却するものである。 The heat exchanger of the present invention cools a battery device that supplies electric power for driving an electric motor of an electric vehicle or the like.
図1及び図2に示すように、本実施形態のラミネート材を用いた熱交換器1は、三つのケーシング2および各ケーシング2両端に上側から当接させた二つの配管部材3を備え、各ケーシング2および各配管部材3のそれぞれの長手方向が直交するように配置された構成を有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、本実施形態では、三つのケーシング2を用いているが、これに限らず、熱交換器1の用途に応じて、ケーシング2の数は変更可能である。
Although three
ケーシング2は、その表面に被冷却部材を接触配置させることで、ケーシング2内部を流れる熱媒体と被冷却部材との間で熱交換するために用いられるものであり、後述のラミネート材Lによって構成される。
The
本実施形態の熱媒体としては、水もしくは不凍液等の冷媒が用いられている。 A coolant such as water or antifreeze is used as the heat medium in this embodiment.
ここで、図示は省略したが、被冷却部材として、例えば電池ユニットが用いられる。この電池ユニットは、リチウムイオン電池等の二次電池を多数接続した組電池や複数の組電池を直列または並列に組み合わせたものである。本実施形態の熱交換器1とこの電池ユニットとを組み合わせたものは、車載用電池モジュールを構成する。
Here, although illustration is omitted, for example, a battery unit is used as the member to be cooled. This battery unit is an assembled battery in which a large number of secondary batteries such as lithium ion batteries are connected, or a plurality of assembled batteries are combined in series or in parallel. A combination of the
図2、図4(a)および図4(b)に示すように、本実施形態のケーシング2は、二つのラミネート材Lによって構成されている。すなわち、一方のラミネート材Lには、長円形状の凹部23および外周縁部21が形成されており、この凹部23を塞ぐように他方のラミネート材Lが重ね合わされている。そして、外周縁部21と他方のラミネート材Lとが熱圧着(熱融着)により一体に接合されることで、ケーシング2は長円形状に構成されている。
As shown in FIGS. 2, 4(a) and 4(b), the
本実施形態においてケーシング2の形状は長円形状であるが、その形状は長方形状、楕円状もしくは正方形状であってもよい。さらに、これらの形状に限定されることはなく、ケーシング2はその内部を熱媒体が流れるような形状であればよい。
Although the shape of the
また、凹部23は深絞り加工などのプレス加工により形成される。深絞り加工とは、オス、メス一対の金型であるパンチおよびダイスを用いて、一枚の金属板に圧力を加えて絞り込み(圧縮し)、凹状に加工する加工方法である。
Further, the
また、本実施形態では二つのラミネート材Lを重ね合わせることでケーシング2を形成しているが、一つのラミネート材Lのみを用いて形成してもよい。すなわち、図6(a)に示すように、一端側に凹部23が形成されたラミネート材Lの他端側を、図6(b)に示すD方向に折り曲げ、そして図6(c)に示すように、ラミネート材Lの両端が一致するように重ね合わせ、一端側の外周縁部21と他端とを熱圧着(熱融着)により一体に接合することで、ケーシング2を形成してもよい。
Moreover, although the
ラミネート材Lは、金属層の少なくとも外面側に樹脂製の被覆層を配置し、積層状に一体化して構成されるものである。 The laminate material L is formed by arranging a resin coating layer on at least the outer surface side of a metal layer and integrating them in a laminated manner.
図5に示すように、本実施形態のラミネート材Lは、金属層51の両面に被覆層52、53を配置し、積層状に一体化された三層ラミネート材によって構成されている。さらに、図4(a)、図4(b)および図5に示すように、出入口22がラミネート材Lを貫通するように形成されており、出入口22近傍にはフランジ部材7が設けられている。
As shown in FIG. 5, the laminate material L of the present embodiment is composed of a three-layer laminate material in which coating layers 52 and 53 are arranged on both sides of a
本実施形態の金属層51を構成する金属はアルミニウムである。なお、アルミニウムという用語は、純アルミニウムはもちろんアルミニウム合金も含む意味で用いられる。
The metal forming the
また、本実施形態の金属層51を構成するアルミニウム層の厚さは8μm~500μmに設定するのが良く、より好ましくは、20μm~200μmに設定するのが良い。
The thickness of the aluminum layer forming the
被覆層52、53は樹脂で構成されており、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。例えば、ポリアミド樹脂、アイオノマー樹脂、高密度ポリエチレン樹脂(以後、HDPE)、低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)、アクリルブタジエン共重合体樹脂(ABS)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド樹脂(PPS)、ポリイミド樹脂(PI)もしくはポリカーボネート樹脂(PC)を用いることができる。 The coating layers 52 and 53 are made of resin, and thermoplastic resin or thermosetting resin can be used. For example, polyamide resin, ionomer resin, high density polyethylene resin (hereinafter referred to as HDPE), low density polyethylene resin (LDPE), acrylic butadiene copolymer resin (ABS), polyvinyl chloride resin (PVC), polystyrene resin (PS), Polymethyl methacrylate resin (PMMA), polyphenylene sulfide resin (PPS), polyimide resin (PI) or polycarbonate resin (PC) can be used.
本実施形態の被覆層52、53としては、HDPEが用いられている。なお、被覆層52、53は同種の樹脂によって構成しても良いし、異なる種類の樹脂によって構成しても良い。 HDPE is used as the coating layers 52 and 53 of this embodiment. The coating layers 52 and 53 may be made of the same kind of resin, or may be made of different kinds of resin.
出入口22は、ケーシング2の内部に対し熱媒体を流出入させるためのものである。
The inlet/
図2、図4(a)および図4(b)に示すように、本実施形態の出入口22はケーシング2上面の両端に位置するように設けられている。
As shown in FIGS. 2, 4(a) and 4(b), the
フランジ部材7は後述する配管部材3をラミネート材Lに取り付けた際に、その取り付け強度を向上させるためのものである。
The
図3は本実施形態のフランジ部材7を拡大して示す図であって、図3(a)は斜視図、図3(b)は図3(a)のB-B線における断面を概略的に示す断面図である。これらの図に示すように、本実施形態のフランジ部材7は円筒状の上フランジ部材72および略半円状の下フランジ部材73を備えており、両フランジ部材72、73は同一の内径75を有し、これらの中心軸Cが一致するように一体に成形されている。また、下フランジ部材73には三つの突起部74が鉛直方向に突出するように設けられている。
3A and 3B are enlarged views of the
また、図5に示すように、フランジ部材7は出入口22近傍におけるラミネート材Lの内周面61、62に沿うように配置され、上フランジ部材72はケーシング2外部に突出する突出部71を有している。そして、下フランジ部材73および突起部74はケーシング2底壁内面と当接している。
Further, as shown in FIG. 5, the
配管部材3は、ケーシング2内部に対し熱媒体を供給および排出させるためのものであり、レーザー光を透過する樹脂によって構成される。この配管部材3としては、上述の被覆層52、53で例示した樹脂を用いることができ、その融点は100℃~200℃、そしてレーザー光の透過率は10%以上となっている。
The piping
さらに、配管部材3は、ラミネート材Lの外層を構成する被覆層52に用いられる樹脂と異なる樹脂を用いてもよいが、被覆層52に用いられる樹脂と同一の樹脂を用いる方が好ましい。同一の樹脂を用いる方が、配管部材3および被覆層52を溶着させやすいためである。
Further, the piping
また、配管部材3としては、複数のケーシング2を繋ぐヘッダやマニホールドを用いることができる。さらに、これらに限定されることはなく、ケーシング2内部に対し熱媒体を供給および排出できるものであれば、外部の他の装置と接続するものであってもよい。
Moreover, as the piping
本実施形態の配管部材3では、HDPE製のヘッダが用いられており、その融点は約120℃、レーザー光の透過率は14%である。
The piping
図1および図2に示すように、本実施形態の配管部材3は直方体状の形状であり、長手方向の端部に流入口33もしくは流出口34を備え、ケーシング2の出入口22に対応する穴32を有している。そして、各ケーシング2に設けられたフランジ部材7の突出部71が、各穴32に嵌め込まれる構造となっており、これらの突出部71が各穴32に嵌め込まれることで、配管部材3とラミネート材Lが当接されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piping
流入口33および流出口34は、それぞれ熱媒体を配管部材3に供給および排出するためのものである。
The
本実施形態では配管部材3に熱媒体を、流入口33から供給し流出口34から排出しているが、流出口34から供給し流入口33から排出するようにしてもよい。
In this embodiment, the heat medium is supplied to the piping
穴32は一方の配管部材3に供給された熱媒体をケーシング2内部に注入、およびケーシング2内部の熱媒体を他方の配管部材3に排出するためのものである。
The
本実施形態では、各ケーシング2と対応して同数の三つの穴32が各配管部材3に形成されている。
In this embodiment, the same number of three
接合部Wは、配管部材3とラミネート材Lとを当接させ、ラミネート材Lの外層を構成する被覆層52と配管部材3とを溶着により互いに接合させた部分である。
The joint portion W is a portion where the piping
本実施形態の接合部Wは、出入口22の全周に及んでいる。
The joint W of the present embodiment extends over the entire circumference of the entrance/
次に、本実施形態の熱交換器1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、アルミニウムで構成される金属層51の両面に、HDPEで構成される被覆層52、53を積層状に接着し一体化することで、長方形状のラミネート材Lを形成する。このラミネート材Lを二つ準備し、一方のラミネート材Lに上述の深絞り加工を施すことで長円形状の凹部23を形成し、この凹部23底面の両端側を貫通させて、二つの出入口22を形成する。
First, the covering layers 52 and 53 made of HDPE are laminated and integrated on both sides of a
そして、各出入口22近傍におけるラミネート材Lの内周面61、62に沿うように、フランジ部材7を設ける。この時、上フランジ部材72の先端付近、つまり、突出部71がケーシング2外部に突出する。次いで、凹部23を塞ぐように、他方のラミネート材Lを配置し、一方のラミネート材Lの外周縁部21と他方のラミネート材Lとを熱圧着(熱融着)により一体に接合することで、長円形状のケーシング2を形成する。同様にして、同一のケーシング2を三つ準備する。
A
次に、配管部材3として、長手方向の端部に流入口33もしくは流出口34を備え、ケーシング2の出入口22に対応する穴32を有するHDPE製の直方体状のヘッダを二つ準備する。
Next, as the piping
これらを準備後、各ケーシング2を長手方向が並列になるように配置し、各ケーシング2の出入口22および各配管部材3の穴32が対向するように配置する。そして、ラミネート材Lに配置されたフランジ部材7の突出部71を穴32に嵌め込み、配管部材3とケーシング2を当接させ、配管部材3とケーシング2とを隙間が無いように加圧密着させる。この際、接合面Wがたわまないような構造とする。
After these are prepared, the
次に、配管部材3とケーシング2との当接面にレーザー光Pを照射して、配管部材3およびケーシング2をレーザー溶着により接合する。この際、当接面は配管部材3によって隠れているため、レーザー光Pは配管部材3を通して照射される。
Next, the contact surfaces of the piping
つまり、図5に示すように、レーザー光Pは配管部材3の外壁35上方から下壁36に向かって鉛直方向に照射される。配管部材3は、レーザー光Pを透過する樹脂であるため、レーザー光Pは外壁35、下壁36を透過する。この際、レーザー光Pは、配管部材3ではそれほど吸収されず、配管部材3での発熱は融点以下となるように抑制される。そして、下壁36と当接している被覆層52もレーザー光Pを透過する樹脂であるため、レーザー光Pは、被覆層52を透過し、金属層51に到達する。
That is, as shown in FIG. 5, the laser light P is vertically irradiated from above the
金属層51は不透明なアルミニウムで構成されているため、レーザー光Pは金属層51を透過することができず、金属層51で吸収されるため、金属層51周辺部分が発熱することになる。この発熱する部分が発熱領域Sである。すると、発熱領域Sにおける下壁36および被覆層52を構成する界面近傍の樹脂が、加熱により軟化流動し、接合部Wにおいて、溶着され接合される。
Since the
このように、本実施形態の熱交換器1は、ラミネート材Lの外層を構成する被覆層52と配管部材3とがレーザー溶着により互いに接合され製造される。
Thus, the
そして、配管部材3の流入口33から熱媒体が流入されると、その熱媒体がケーシング2内部を流通し、配管部材3の流出口34から熱媒体が流出される。こうして、ケーシング2内部に循環される熱媒体と、ケーシング2表面に接触配置された上述の電池ユニット等の被冷却部材との間で熱交換されて、被冷却部材から発生する熱が熱媒体を介して放出される。これにより車両のバッテリー装置等の発熱体が冷却されるものである。
Then, when the heat medium flows in from the
以上の構成を有する本実施形態のラミネート材を用いた熱交換器1によれば、配管部材3はレーザー光Pを透過する樹脂で構成され、ラミネート材Lの外層を構成する樹脂製の被覆層52と配管部材3とが当接され溶着により互いに接合されているため、配管部材3を長期間安定した状態に取り付けることができる。このため、十分な耐久性を得ることができるとともに、製品価値を向上させることもできる。
According to the
また、レーザー光Pの透過率が10%以上である樹脂を用いて配管部材3を構成しているため、レーザー光Pのエネルギーを効率良く用いて接合することができる。さらに、ラミネート材Lの外層を構成する被覆層52と配管部材3との材質が同一であるため、両者を確実に接合することができる。
In addition, since the piping
また、本実施形態の熱交換器1の製造方法によれば、レーザー光Pを配管部材3の外壁35および下壁36を透過させ、金属層51でレーザー光Pを吸収させるため、配管部材3における発熱領域Sを除く部分では発熱を抑制でき、発熱領域Sにおいては溶着させる界面近傍の樹脂のみを軟化流動させて接合できる温度まで発熱させることができる。このように、金属層51におけるレーザー光Pの吸収を利用して選択的に加熱し溶着することができる。さらに、複雑な密閉構造の内部であっても接合することができる。
Further, according to the method for manufacturing the
本発明のラミネート材を用いた熱交換器は、電池ユニットを冷却する熱交換器として好適に用いることができる。 A heat exchanger using the laminate material of the present invention can be suitably used as a heat exchanger for cooling a battery unit.
1:熱交換器
2:ケーシング
22:出入口
3:配管部材
32:穴
35:外壁
36:下壁
51:金属層
52、53:被覆層
61、62:内周面
7:フランジ部材
L:ラミネート材
P:レーザー光
W:接合部
1: heat exchanger 2: casing 22: inlet/outlet 3: piping member 32: hole 35: outer wall 36: lower wall 51: metal layers 52, 53: coating layers 61, 62: inner peripheral surface 7: flange member L: laminate material P: laser light W: junction
Claims (9)
前記ケーシングの前記出入口外部に前記出入口に対応した穴を有する配管部材を備え、前記配管部材はレーザー光を透過する樹脂製で、前記配管部材と前記ラミネート材は当接し、前記ラミネート材の外層を構成する前記被覆層と前記配管部材とが溶着により互いに接合された接合部を有していることを特徴とするラミネート材を用いた熱交換器。 A casing composed of a laminated material having a resin coating layer provided on at least the outer surface side of a metal layer is provided, and a heat medium flows into and out of the casing through an inlet and outlet passing through the laminated material. In a heat exchanger using a laminated material with
A piping member having a hole corresponding to the entrance and exit of the casing is provided outside the entrance and exit of the casing, the piping member is made of a resin that transmits laser light, the piping member and the laminate material are in contact with each other, and the outer layer of the laminate material is formed. A heat exchanger using a laminate material, characterized in that the coating layer and the piping member constituting the coating layer have joints joined to each other by welding.
前記ケーシングの前記出入口外部に前記出入口に対応した穴を有する配管部材を備え、前記配管部材はレーザー光を透過する樹脂製で、前記配管部材と前記ラミネート材とを当接させ、前記配管部材を透過した前記レーザー光が前記金属層で発熱することによるレーザー溶着により、前記ラミネート材の外層を構成する前記被覆層と前記配管部材とが互いに接合されていることを特徴とするラミネート材を用いた熱交換器の製造方法。 A casing composed of a laminated material having a resin coating layer provided on at least the outer surface side of a metal layer is provided, and a heat medium flows into and out of the casing through an inlet and outlet passing through the laminated material. In a method for manufacturing a heat exchanger using a laminated material made into
A piping member having a hole corresponding to the entrance of the casing is provided outside the entrance of the casing, the piping member is made of a resin that transmits laser light, and the piping member and the laminate material are brought into contact with each other, and the piping member is attached. The laminate material is characterized in that the coating layer constituting the outer layer of the laminate material and the piping member are joined to each other by laser welding due to heat generated in the metal layer by the transmitted laser light. A method for manufacturing a heat exchanger.
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