(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】熱交換器用プレート及びそれを具備する熱交換器
(51)【国際特許分類】
H01M 10/655 20140101AFI20240903BHJP
H01L 23/473 20060101ALI20240903BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240903BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20240903BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20240903BHJP
C22C 21/00 20060101ALN20240903BHJP
B23K 35/22 20060101ALN20240903BHJP
B23K 35/28 20060101ALN20240903BHJP
【ＦＩ】
H01M10/655
H01L23/46 Z
H05K7/20 P
H01M10/647
H01M10/613
C22C21/00 D
B23K35/22 310E
B23K35/28 310B
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020041844
(22)【出願日】2020-03-11
(65)【公開番号】P2021144823
(43)【公開日】2021-09-24
【審査請求日】2023-03-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000222484
【氏名又は名称】株式会社ティラド
(74)【代理人】
【識別番号】100089875
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 茂
(72)【発明者】
【氏名】坂井 耐事
(72)【発明者】
【氏名】須山 隆行
(72)【発明者】
【氏名】岩本 卓也
【審査官】田中 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－１７４４８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０４１４１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０４４８８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０２５３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２０２３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００２７６７９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／６５５
Ｈ０１Ｌ ２３／４７３
Ｈ０５Ｋ ７／２０
Ｈ０１Ｍ １０／６４７
Ｈ０１Ｍ １０／６１３
Ｃ２２Ｃ ２１／００
Ｂ２３Ｋ ３５／２２
Ｂ２３Ｋ ３５／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム合金からなる熱交換器用プレート（１）であって、熱交換器用プレート（１）の一方の面（１ａ）に熱媒体である流体（６）が接触し、
熱交換器用プレート（１）の他方の面（１ｂ）と、熱交換対象物（５）が配置されるホルダー（４）の平坦な底面（４ａ）とがろう付され、
熱交換器用プレート（１）の他方の面（１ｂ）とホルダー（４）の平坦な底面（４ａ）との間にＺｎを含んだろう材層（１０）が設けられている、
ことを特徴とする熱交換器用プレート（１）。
【請求項2】
アルミニウム合金からなり、
その一方の面（１ａ）に熱媒体である流体（６）が接触し、他方の面（１ｂ）に部品（４）がろう付され、
他方の面（１ｂ）と部品（４）との間にＺｎを含んだろう材層（１０）が設けられている熱交換器用プレート（１）を具備し、
その内部に流体（６）が流通し、外部に熱交換対象物（５）が配置され、流体（６）と熱交換対象物（５）との間で熱交換を行う熱交換器において、
他方の面（１ｂ）には、部品（４）である熱交換対象物（５）のホルダー（４）が設けられ、
ホルダー（４）は平坦な底面（４ａ）を有し、
他方の面（１ｂ）にホルダー（４）の平坦な底面（４ａ）が、Ｚｎを含んだろう材層（１０）を介して面接触し、それらの間が一体的にろう付固定された熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
電池等の熱交換対象物と熱媒体との間で伝熱する熱交換器の熱媒体による耐腐食性の向上及び組立性の向上に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電池等の熱交換対象物と熱媒体との間で伝熱する熱交換器について下記特許文献１に記載のものが知られている。
この熱交換器は、カッププレートとその開口を閉塞する蓋プレートとがろう付固定され、その蓋プレートの一方の面が内部の冷却水（熱媒体である流体）と接触し、他方の面に部品がろう付されるものである。
現在、熱交換器の蓋プレートにおいて、冷却水（熱媒体である流体）に対するより高い耐腐食性が求められている。
この熱交換器は、カッププレートとその開口を閉塞する蓋プレートとがろう付固定され、その蓋プレートの一方の面が内部の冷却水（熱媒体である流体）と接触し、他方の面に部品がろう付されるものである。
現在、熱交換器の蓋プレートにおいて、冷却水（熱媒体である流体）に対するより高い耐腐食性が求められている。
【0003】
また、図６に示す熱交換対象物として電気自動車などに使用するバッテリー５を冷却する熱交換器３は、前述の他方の面１ｂにホルダー４を設け、そこにバッテリー５を配置する。このホルダー４は、底面４ａと、側壁４ｂと、底面４ａに穿設された熱伝導シート９の配置溝８が設けられ、その配置溝８に熱伝導シート９が蓋となるプレート１に直接接触するように配置される。
バッテリー５から生じる熱は熱伝導シート９を介し、冷却水６と熱交換する。
バッテリー５から生じる熱は熱伝導シート９を介し、冷却水６と熱交換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５９８２１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１のような熱交換器の場合、蓋プレートの冷却水と接触する面に設定されたろう材層において循環する冷却水がろう材層の全面に絶えず接触しているため、冷却水に対する蓋プレートの耐腐食性を向上させることが困難である。
また、図６のようなホルダー４の場合、熱伝導シート９を準備し、そのシート９をホルダー４の配置溝８に配置する手間がかかる。
そこで、本発明は熱交換器の耐腐食性の向上を課題とし、さらには、熱交換器にそのまま取り付けることができない熱交換対象物に対し、その組み立て性の向上を課題とする。
また、図６のようなホルダー４の場合、熱伝導シート９を準備し、そのシート９をホルダー４の配置溝８に配置する手間がかかる。
そこで、本発明は熱交換器の耐腐食性の向上を課題とし、さらには、熱交換器にそのまま取り付けることができない熱交換対象物に対し、その組み立て性の向上を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１に記載の本発明は、アルミニウム合金からなり、
その一方の面１ａに熱媒体である流体６が接触し、他方の面１ｂに部品４がろう付され、
前記他方の面１ｂと前記部品４との間にＺｎを含んだろう材層１０が設けられていることを特徴とする熱交換器用プレートである。
その一方の面１ａに熱媒体である流体６が接触し、他方の面１ｂに部品４がろう付され、
前記他方の面１ｂと前記部品４との間にＺｎを含んだろう材層１０が設けられていることを特徴とする熱交換器用プレートである。
【0007】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器用プレートを具備し、
その内部に前記流体６が流通し、外部に熱交換対象物５が配置され、前記流体６と前記熱交換対象物５との間で熱交換を行う熱交換器において、
前記他方の面１ｂには、前記部品４である熱交換対象物５のホルダーが設けられ、
前記ホルダーは平坦な底面４ａを有し、
前記他方の面１ｂに前記ホルダーの平坦な底面４ａが、前記Ｚｎを含んだろう材層１０を介して面接触し、それらの間が一体的にろう付固定された熱交換器である。
その内部に前記流体６が流通し、外部に熱交換対象物５が配置され、前記流体６と前記熱交換対象物５との間で熱交換を行う熱交換器において、
前記他方の面１ｂには、前記部品４である熱交換対象物５のホルダーが設けられ、
前記ホルダーは平坦な底面４ａを有し、
前記他方の面１ｂに前記ホルダーの平坦な底面４ａが、前記Ｚｎを含んだろう材層１０を介して面接触し、それらの間が一体的にろう付固定された熱交換器である。
【発明の効果】
【0008】
請求項１に記載の発明は、アルミニウム合金からなり、その一方の面１ａに熱媒体である流体６が接触し、他方の面１ｂに部品４がろう付され、その他方の面１ｂと部品４との間にＺｎを含んだろう材層１０が設けられている熱交換器用プレートである。
この構造により、熱交換器用プレートの熱媒体である流体６による孔食腐食がろう材層１０まで達した際に、そのろう材層１０にはプレートの孔食腐食の孔部７に浸入した流体（冷却水）６のみが接触する為、前記プレートの前記流体（冷却水）６に対する耐腐食性が向上する。
この構造により、熱交換器用プレートの熱媒体である流体６による孔食腐食がろう材層１０まで達した際に、そのろう材層１０にはプレートの孔食腐食の孔部７に浸入した流体（冷却水）６のみが接触する為、前記プレートの前記流体（冷却水）６に対する耐腐食性が向上する。
【0009】
請求項２に記載の発明は、上記発明の熱交換器用プレートを具備する熱交換器において、前記他方の面１ｂに熱交換対象物のホルダーが設けられ、そのホルダーは平坦な底面４ａを有し、他方の面１ｂにホルダーの平坦な底面４ａが、Ｚｎを含んだろう材層１０を介して面接触し、それらの間が一体的にろう付固定されたものである。
この構造により、熱交換器３とは別部品の被熱受容体であるホルダーを熱交換器３とろう付固定し、一体化することにより、熱交換器の組立性が向上する。
この構造により、熱交換器３とは別部品の被熱受容体であるホルダーを熱交換器３とろう付固定し、一体化することにより、熱交換器の組立性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図１（Ａ）は本発明の熱交換器の分解斜視図であり、図１（Ｂ）はその組立て斜視図である。図２は図１（Ｂ）のＩＩ－ＩＩ矢視断面図であり、図３は図２のＩＩＩ部拡大図、図４は図２のＩＶ部拡大図である。図５は本発明の作用を示す要部説明図である。
この例では、プレート１を蓋体１とし、熱媒体である流体６を冷却水６とし、熱交換対象物５をバッテリー５とし、部品４をホルダー４として説明する。
ただし、部品４をカッププレート２側に取り付ける場合、プレート１はカッププレート２に使用するプレートであってもよい。熱媒体である流体６は熱流体であってもよい。また、熱交換対象物は熱流体から吸熱するようなものであってもよい。部品４はプレート１と接触するものであればよいので、ホルダー以外のものであってもよい。
図１（Ａ）は本発明の熱交換器の分解斜視図であり、図１（Ｂ）はその組立て斜視図である。図２は図１（Ｂ）のＩＩ－ＩＩ矢視断面図であり、図３は図２のＩＩＩ部拡大図、図４は図２のＩＶ部拡大図である。図５は本発明の作用を示す要部説明図である。
この例では、プレート１を蓋体１とし、熱媒体である流体６を冷却水６とし、熱交換対象物５をバッテリー５とし、部品４をホルダー４として説明する。
ただし、部品４をカッププレート２側に取り付ける場合、プレート１はカッププレート２に使用するプレートであってもよい。熱媒体である流体６は熱流体であってもよい。また、熱交換対象物は熱流体から吸熱するようなものであってもよい。部品４はプレート１と接触するものであればよいので、ホルダー以外のものであってもよい。
【0012】
本発明の熱交換器３は、図２に示す如く、周縁部２ａを除く部分が凹陥した皿状のカッププレート２と、そのカッププレート２の開口を閉塞する蓋体１とからなる。
この熱交換器３の長手方向の一方の端部には、冷却水６の出入り口用の一対のパイプ１１が設けられている。その内部は、図２に記載のように、カッププレート２の短手方向の中央位置に仕切部２ｂが設けられ、冷却水６が熱交換器３の他方の端部でＵターンできるように、仕切部２ｂは熱交換器３の他方の端部までは伸びていない。
この熱交換器３の長手方向の一方の端部には、冷却水６の出入り口用の一対のパイプ１１が設けられている。その内部は、図２に記載のように、カッププレート２の短手方向の中央位置に仕切部２ｂが設けられ、冷却水６が熱交換器３の他方の端部でＵターンできるように、仕切部２ｂは熱交換器３の他方の端部までは伸びていない。
【0013】
そして、一方のパイプ１１から熱交換器３に流入した冷却水６は、熱交換器３の他方の端部でＵターンし、他方のパイプ１１から流出する。この例では、熱交換器３の蓋体１の外面（後述する他方の面１ｂ）側にホルダー４が配置されている。このホルダー４は図１に示すように、その外周に側壁４ｂが形成されている。また、ホルダー４の短手方向の中央位置には、長手方向に伸びる仕切部４ｃによって２列の平坦な底面４ａが形成されている。このホルダー４には、熱伝導シート９を配置するための配置溝８は形成されていない。
図１（Ｂ）に記載の如く、このホルダー４に多数のバッテリー５が整列され、これらのバッテリー５から生じた熱を流体６に伝熱し、熱交換が行われる。
図１（Ｂ）に記載の如く、このホルダー４に多数のバッテリー５が整列され、これらのバッテリー５から生じた熱を流体６に伝熱し、熱交換が行われる。
【0014】
この実施例では、蓋体１はアルミニウム合金からなり、その一方の面１ａに冷却水６が接触し、他方の面１ｂにホルダー４がろう付される。
この蓋体１の芯材には、予め、他方の面１ｂのみにＺｎを含んだろう材が被覆または塗布される。このろう材は、通常、使用されるろう材（Ｓｉ：６．８重量％～１１重量％）に、Ｚｎを０．５重量％～５重量％添加したものを使用する。
また、芯材には、ＪＩＳ規格の３２０３合金、３００３合金等を使用することができるが、芯材の材料はこれに限られるものではない。
この蓋体１の芯材には、予め、他方の面１ｂのみにＺｎを含んだろう材が被覆または塗布される。このろう材は、通常、使用されるろう材（Ｓｉ：６．８重量％～１１重量％）に、Ｚｎを０．５重量％～５重量％添加したものを使用する。
また、芯材には、ＪＩＳ規格の３２０３合金、３００３合金等を使用することができるが、芯材の材料はこれに限られるものではない。
【0015】
ホルダー４の材質は、バッテリー５から生じる熱を熱交換器３の蓋体１に伝熱するため、熱交換器３の蓋体１と同じ材質であることが好ましい。また、蓋体１の他方の面１ｂではなく、ホルダー４の芯材の蓋体１と接する面側に上記Ｚｎを含んだろう材を被覆または塗布しておいてもよい。
蓋体１とホルダー４とカッププレート２とが組み立てられて、高温の炉内で一体的にろう付固定される。蓋体１の他方の面１ｂとホルダー４の外面との間にＺｎを含んだろう材層１０が設定される。
蓋体１とホルダー４とカッププレート２とが組み立てられて、高温の炉内で一体的にろう付固定される。蓋体１の他方の面１ｂとホルダー４の外面との間にＺｎを含んだろう材層１０が設定される。
【0016】
このように組み立てられた熱交換器３は、図５に示す如く、熱交換器３の経年劣化により、蓋体１の一方の面１ａに熱交換器３内に流通する冷却水６による孔食腐食が生じ、孔部７が形成される。そして、その孔部７が蓋体１の他方の面１ｂに設定されたろう材層１０まで達した際に、そのろう材層１０には蓋体１の孔食腐食の孔部７に浸入した冷却水６のみが接触する為、蓋体１の冷却水６に対する耐腐食性が向上することになる。
また、この構造は、特許第５９８２１０２号公報に記載のプレートと異なり、冷却水が流通する側の面にはろう材を被覆または塗布しないため、その分、コストや作業の手間を省くことができる。
また、この構造は、特許第５９８２１０２号公報に記載のプレートと異なり、冷却水が流通する側の面にはろう材を被覆または塗布しないため、その分、コストや作業の手間を省くことができる。
【0017】
この熱交換器３は、別部品の伝熱性のあるホルダー４を熱交換器３とろう付固定し、一体化されている。
そして、このホルダー４は、図６に記載の熱交換器のホルダーとは異なり、熱伝導シート９を配置するための配置溝８が形成されていない平坦な底面４ａを形成しているので、バッテリー５を配置する際、その組立性が向上する。
この例のホルダー４は方形に形成され、その短手方向の中央位置に仕切部４ｃが形成されているが、バッテリーの形状などにより、ホルダー４の形状は異なるため、それ自体に伝熱性があり、熱伝導シート９を配置するための配置溝８が形成されていない平坦な底面４ａを有していれば、その他のホルダー４の形状の変更は可能である。
そして、このホルダー４は、図６に記載の熱交換器のホルダーとは異なり、熱伝導シート９を配置するための配置溝８が形成されていない平坦な底面４ａを形成しているので、バッテリー５を配置する際、その組立性が向上する。
この例のホルダー４は方形に形成され、その短手方向の中央位置に仕切部４ｃが形成されているが、バッテリーの形状などにより、ホルダー４の形状は異なるため、それ自体に伝熱性があり、熱伝導シート９を配置するための配置溝８が形成されていない平坦な底面４ａを有していれば、その他のホルダー４の形状の変更は可能である。
【符号の説明】
【0018】
１ 蓋体（プレート）
１ａ 一方の面
１ｂ 他方の面
２ カッププレート
２ａ 周縁部
２ｂ 仕切部
３ 熱交換器
１ａ 一方の面
１ｂ 他方の面
２ カッププレート
２ａ 周縁部
２ｂ 仕切部
３ 熱交換器
【0019】
４ 部品（ホルダー）
４ａ 底面
４ｂ 側壁
４ｃ 仕切部
５ バッテリー（熱交換対象物）
４ａ 底面
４ｂ 側壁
４ｃ 仕切部
５ バッテリー（熱交換対象物）
【0020】
６ 熱媒体である流体（冷却水）
７ 孔部
８ 配置溝
９ 熱伝導シート
１０ ろう材層
１１ パイプ
７ 孔部
８ 配置溝
９ 熱伝導シート
１０ ろう材層
１１ パイプ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】