WO2023058498A1

WO2023058498A1 - バッテリ冷却用熱交換器

Info

Publication number: WO2023058498A1
Application number: PCT/JP2022/035893
Authority: WO
Inventors: 明彦高野
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2024-04-05
Also published as: CN117678111A; JPWO2023058498A1; EP4415111A4; EP4415111A1

Abstract

バッテリとの熱交換効率が悪い部分を少なくし、バッテリの冷却効率を高めることが可能なバッテリ冷却用熱交換器を提供する。【解決手段】バッテリ冷却用熱交換器１を、第１金属プレート１０と第２金属プレート２０によって構成し、上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８とを連通するチューブ構成部９を、一方の側縁に沿って設けられた第１サイド間隙部３０ａと、他方の側縁に沿って設けられた第２サイド間隙部３０ｂと、これらサイド間隙部間に設けられた冷却媒体通流部４０と、を有して構成する。冷却媒体通流部４０のうちバッテリＡと接触する膨出面１１ａに臨む領域の幅Ｐを、第１サイド間隙部３０ａのうち膨出面１１ａに臨む領域の幅Ｓ１と第２サイド間隙部３０ｂのうち膨出面１１ａに臨む領域の幅Ｓ２よりも広く形成し、第１サイド間隙部３０ａを、第１閉塞部５０ａによって閉塞し、第２サイド間隙部３０ｂを、第２閉塞部５０ｂによって閉塞する。

Description

バッテリ冷却用熱交換器

　本発明は、車両用バッテリと熱的に接触してバッテリを冷却するためのバッテリ冷却用熱交換器に関する。

　この種のバッテリ冷却用熱交換器として、互いにろう付けされた第１金属板１００と第２金属板２００を備え、これら第１金属板１００と第２金属板２００に適当な凹凸を形成し、この凹凸が組み合わせられることにより、第１金属板と第２金属板との間に冷却媒体流路３００となる空洞を形成するものが公知となっている（特許文献１参照）。

　具体的には、図１０に示されるように、第１金属板１００は、バッテリＡと熱的に接触する平坦面である膨出面１０１ａと、この膨出面１０１ａの両側の側縁に形成された第１側壁面１０１ｂ及び第２側壁面１０１ｃと、を備え、第２金属板２００は、前記膨出面１０１ａに接合されるように平坦部２０１から突出すると共に冷却媒体流路３００の延設方向に沿って延びる複数の突条２０２ａ、２０２ｂを備えている。これにより、前記空洞は、第１サイド間隙部３００ａ、すなわち第１側壁面１０１ｂ、これと隣り合う突条２０２ａ、膨出面１０１ａ及び第２金属板２００の平坦部２０１により形成された部分と、第２サイド間隙部３００ｂ、すなわち第２側壁面１０１ｃ、これと隣り合う突条２０２ｂ、膨出面１０１ａ及び第２金属板２００の平坦部２０１により形成された部分と、冷却媒体通流部３００ｃ、すなわち隣り合う突条２０２ａ、２０２ｂ、膨出面１０１ａ及び第２金属板２００の平坦部２０１により形成された部分とに分割されている。

国際公開２０２０／２１３６７３号

　しかしながら、従来の構成においては、両脇のサイド間隙部３００ａ、３００ｂを含む全ての空洞に冷却媒体を通流させてバッテリと熱交換させるようにしているが、サイド間隙部３００ａ，３００ｂにおいては、突条２０２ａ，２０２ｂとは反対側に位置する第１金属板１００と第２金属板２００との接合代（ロウ付け部）が膨出面１０１ａから離れた領域に突出し、バッテリとの熱交換に寄与しない面積が大きくなる。このため、バッテリ冷却用熱交換器は、サイド間隙部３００ａ、３００ｂを設けないよう構成することが、熱交換効率を向上するうえで望ましい。しかし、第１金属板１００と第２金属板２００とに凹凸を形成し、その凹凸を組み合わせることで冷却媒体が通流する間隙を形成する場合においては、製造誤差や組付け誤差等に起因してサイド間隙部を無くすことは難しい。むしろ、第１金属板１００と第２金属板２００との組付けを確実にしてろう付け不良が生じないようにするためには、意図的にサイド間隙部を形成する（第１側壁部１０１ｂと突条２０２ａ、第２側壁部１０１ｃと突条２０２ｂとを意図的に離す）設計も考えられる。
　このため、バッテリＡとの熱交換効率が劣るサイド間隙部を備えたバッテリ冷却用熱交換器においては、バッテリの冷却効率を高める工夫が求められるものであった。

　本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、バッテリとの熱交換効率が悪い部分における冷却媒体とバッテリとの熱交換をできるだけ少なくし、バッテリを効率よく冷却することが可能なバッテリ冷却用熱交換器を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明にかかるバッテリ冷却用熱交換器は、バッテリＡと熱的に接触して前記バッテリＡを冷却するためのバッテリ冷却用熱交換器１であって、前記バッテリＡと熱的に接触可能とする第１金属プレート１０と、この第１金属プレート１０に対して組み付けられる第２金属プレート２０と、を備え、前記第１金属プレート１０と前記第２金属プレート２０の間に冷却媒体を通流させるバッテリ冷却用熱交換器１において、
　前記第１金属プレート１０と前記第２金属プレート２０により、前記冷却媒体を流入する流入口２と通じる上流側ヘッダ部７と、前記冷却媒体を流出する流出口３に通じると共に前記上流側ヘッダ部７と離間する下流側ヘッダ部８と、前記上流側ヘッダ部７と前記下流側ヘッダ部８とを連通するように延設される複数のチューブ構成部９とが形成され、
　前記第１金属プレート１０のうち前記チューブ構成部９を形成する部分は、前記バッテリＡに向かって膨出された膨出面１１ａと、当該膨出面１１ａの一方の側縁に形成された第１側壁面１１ｂと，当該膨出面の他方の側縁に形成された第２側壁面１１ｃとを備え、
前記第２金属プレート２０のうち前記チューブ構成部９を形成する部分は、前記膨出面１１ａに接合されるよう平坦部２１，２１’から膨出すると共に前記チューブ構成部９の延設方向に沿って延びる複数の突条２２を備え、
前記チューブ構成部９は、前記第１側壁面１１ｂ、これと隣り合う前記突条２２、前記膨出面１１ａ、及び前記平坦部２１により形成された第１サイド間隙部３０ａと、前記第２側壁面１１ｃ、これと隣り合う前記突条２２、前記膨出面１１ａ、及び前記平坦部２１により形成された第２サイド間隙部３０ｂのいずれか一方または両方と、隣り合う前記突条２２（２２aと２２ｂ、２２ｂと２２ｃ、２２ｃと２２ｄ）、前記膨出面１１ａ、及び隣り合う突条の間の平坦部２１，２１’とにより形成された冷却媒体通流部４０と、第１閉塞部５０ａと第２閉塞部５０ｂのいずれか一方または両方と、
を有し、
前記冷却媒体通流部４０のうち前記膨出面１１ａに臨んだ通流部熱交換領域の幅Ｐ（Ｐ１,Ｐ２，Ｐ３）は、前記第１サイド間隙部３０ａのうち前記膨出面１１ａに臨んだ第１間隙部熱交換領域の幅Ｓ１、及び前記第２サイド間隙部３０ｂのうち前記膨出面１１ａに臨んだ第２間隙部熱交換領域の幅Ｓ２よりも広く形成され、
　前記第１サイド間隙部３０ａは、前記第１閉塞部５０ａによって前記上流側ヘッダ部７と前記下流側ヘッダ部８との間で閉塞され、前記第２サイド間隙部３０ｂは、前記第２閉塞部５０ｂによって前記上流側ヘッダ部７と前記下流側ヘッダ部８との間で閉塞されていることを特徴としている。

　したがって、冷却媒体通流部４０の膨出面に臨む通流部熱交換領域の幅Ｐを、第１サイド間隙部３０ａの膨出面に臨む第１間隙部熱交換領域の幅Ｓ１及び第２サイド間隙部３０ｂの膨出面に臨む第２間隙部熱交換領域の幅Ｓ２よりも広くしたので、バッテリＡとの熱交換の寄与度が低いサイド間隙部をできるだけ小さくしてバッテリＡと冷却媒体通流部との接触面積を大きく確保することが可能となり、バッテリＡと冷却媒体との熱交換効率を高めることができる。　

　熱交換効率を高めるのであれば、サイド間隙部は無くすことが好ましいが、第１金属プレートの膨出面と第１及び第２側壁面と、第２金属プレートの複数の突条とを重ね合わせて隣り合う突条間に冷却媒体通流部を形成する場合には、突条と側壁部との間隙をチューブ構成部の両側縁でなくすように突条を形成することは、成形誤差を考慮すると難しくなる。このため、第１金属プレートと第２金属プレートの重なり位置を調整して一方の側縁のサイド間隙部を無くすように組み付けたとしても、他の側縁にはサイド間隙部が残ることになるが、このサイド間隙部の膨出面に臨む間隙部熱交換領域の幅を通流部熱交換領域の幅より小さくすることで、バッテリとの熱交換効率を高い状態に維持することが可能となる。

　さらに、第１サイド間隙部を、第１閉塞部によって上流側ヘッダ部と下流側ヘッダ部との間で閉塞し、前記第２サイド間隙部を、第２閉塞部によって上流側ヘッダ部と下流側ヘッダ部との間で閉塞するようにしたので、冷却媒体が上流側ヘッダ部からサイド間隙部を介して下流側ヘッダ部へ通流することはなくなり、全ての冷却媒体を冷却媒体通流部に通流させてバッテリと熱交換させることが可能となり、バッテリと冷却媒体の熱交換効率を更に高めることができる。

　ここで、前記第１閉塞部５０ａは、前記第１金属プレート１０又は前記第２金属プレート２０に形成された前記第１サイド間隙部３０ａに突出する第１ノッチ５１ａによって形成され、前記第２閉塞部５０ｂは、前記第１金属プレート１０又は前記第２金属プレート２０に形成された前記第２サイド間隙部３０ｂに突出する第２ノッチ５１ｂによって形成するとよい。このように閉塞部をノッチで形成することで、閉塞部を第１金属プレート又は第２金属プレートをプレス成形する際に同時に形成することが可能となる。

　また、前記冷却媒体通流部４０は、一端が前記上流側ヘッダ部７に連通し、他端が前記下流側ヘッダ部８に連通し、中間部が前記上流側ヘッダ部７の近傍と前記下流側ヘッダ部８の近傍との間を蛇行する通路を形成するようにしてもよい。このように冷却媒体通流部を蛇行する通路とすることで、上流側ヘッダ近傍に設置されたバッテリと下流側ヘッダ近傍に設置されたバッテリの温度差を縮小可能となる。

　冷却媒体を蛇行させない場合（上流側ヘッダ部から下流側ヘッダ部に直線状に通流させるだけである場合）には、上流側ヘッダ近傍に対して下流側ヘッダ近傍のバッテリの冷却能力は低下する。冷却媒体通流部を蛇行させて下流側ヘッダ部から上流側ヘッダ部に向けて逆流する流路を形成することで、上流側ヘッダ近傍に対する下流側ヘッダ近傍のバッテリの冷却能力を高めることができ、チューブ構成部の延設方向で温度分布を縮小してバッテリの全体のセルの温度分布を縮小することが可能となる。

さらに、このように冷却媒体通流部を蛇行させて温度分布の縮小を図った熱交換器では、冷却媒体通流部を蛇行させない場合に比べて冷却媒体通流部の通路抵抗が相対的に上昇するため、熱交換効率の低い第１，第２サイド間隙部が閉塞されていない場合には冷却熱媒体がサイド間隙部に通流しやすくなるが、第１，第２サイド間隙部は、上流側ヘッダ部と前記下流側ヘッダ部との間で閉塞部５０ａ，５０ｂによって閉塞されているので、このような不都合を効果的に回避することができる。

　また、前記第１金属プレート１０の前記膨出面１１ａが膨出する寸法Ｈ１は、前記冷却媒体通流部４０における前記膨出面１１ａと前記第２金属プレート２０との距離Ｈ２よりも大きく設定するようにするとよい。膨出面１１ａが膨出する高さを、冷却媒体通流部４０の高さよりも高くすることで、膨出面の膨出量を大きくしてバッテリとの接触を確保したい場合に対応することができ、この場合に冷却媒体通流部をいわゆる上げ底に設定することで冷却媒体通流部の流路断面積の拡大を抑制し、冷却媒体の流速の低下を抑制してチューブ構成部における熱交換効率の低下を回避することが可能となる。

　前記チューブ構成部９は、前記第１サイド間隙部３０ａ及びこれを閉塞する前記第１閉塞部５０ａと、前記第２サイド間隙部３０ｂ及びこれを閉塞する前記第２閉塞部と、は両方を有することが好ましい。前述した如く、チューブ構成部９の側縁にサイド間隙部が形成されないように突条を形成することも考えられるが、精度の高い加工が必要となる。この点、両側のサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ、第２サイド間隙部３０ｂ）にノッチ（第１ノッチ５１a、第２ノッチ５１ｂ）を設けることで、格別なアジャストをすることなく、膨出面や２つの側壁面にノッチを接触させて容易にサイド間隙部を閉塞することが可能となる。

　ここで、第１サイド間隙部３０ａに設けられる第１閉塞部５０aと第２サイド間隙部３０ｂに設けられる第２閉塞部５０bは、前記上流側ヘッダ部７又は前記下流側ヘッダ部８からの距離を異ならせて設けるようにするとよい。一方の側縁に形成される閉塞部の形成位置と他方の側縁に形成される閉塞部の形成位置が冷却媒体通流部の延設方向で同じであれば、プレス成形により相対的に薄肉となる２つの部分が延設方向の同位置に形成されることになり、チューブ構成部の強度の低下が懸念されるが、２つのノッチが延設方向で異なる位置にある場合には、相対的に薄肉となる部分が延設方向でずれて設けられるので、強度低下のおそれを低減することが可能となる。

　なお、前記チューブ構成部９は、前記第１サイド間隙部３０ａ及びこれを閉塞する前記第１閉塞部５０ａと、前記第２サイド間隙部３０ｂ及びこれを閉塞する前記第２閉塞部と、のいずれか一方を有するようにしてもよい。第１側壁面１１ｂとこれに隣り合う突条２２、又は、第２側壁面１１ｃとこれに隣り合う突条２２、のいずれかを隣接させるよう第１金属プレート１０と第２金属プレート２０とを組み付けることで、チューブ構成部の片脇のみにサイド間隙部を形成することが可能となるが、この場合には、チューブ構成部の片脇のみに形成されたサイド間隙部を閉塞部で閉塞する構成とすれば、熱交換の寄与度の低いサイド間隙部の数を減らすことが可能となる。

以上述べたように、本発明によれば、第１金属プレートと第２金属プレートを組み合わせて、上流側ヘッダ部とこれに離間する下流側ヘッダ部と、これらヘッダ部を連通させるチューブ構成部とを備え、チューブ構成部９は、一方の脇に形成された第１サイド間隙部３０ａと、他方の脇に形成された第２サイド間隙部のいずれか一方または両方と、隣り合う突条間に形成された冷却媒体通流部を有し、冷却媒体通流部の通流部熱交換領域の幅は、第１サイド間隙部の第１間隙部熱交換領域の幅、及び、第２サイド間隙部の第２間隙部熱交換領域の幅よりも広く形成され、第１サイド間隙部は、第１閉塞部によって上流側ヘッダ部と下流側ヘッダ部との間で閉塞され、第２サイド間隙部は、第２閉塞部によって上流側ヘッダ部と下流側ヘッダ部との間で閉塞されているので、バッテリＡと冷却媒体通流部との接触面積を大きく確保することが可能となり、バッテリと冷却媒体との熱交換効率を高めることができ、また、冷却媒体が上流側ヘッダ部からサイド間隙部を介して下流側ヘッダ部へ通流することを無くし、全ての冷却媒体を冷却媒体通流部に通流させてバッテリと熱交換させることができるので、バッテリと冷却媒体との熱交換性能を更に高めることが可能となる。

図１は、本発明に係るバッテリ冷却用熱交換器の全体構成と、このバッテリ冷却用熱交換器を含む熱媒体サイクルの概略図である。図２は、バッテリ冷却用熱交換器の第１実施例の一部を拡大して示した平面図である。図３は、図２のバッテリ冷却用熱交換器について、第１金属プレートと第２金属プレートとを組み付ける前の分解斜視図である。図４は、図２のバッテリ冷却用熱交換器について、チューブ構成部の断面を示した図であり、（ａ）は、１つのチューブ構成部を延設方向と略垂直な面で切断した概略断面図、（ｂ）は、第２サイド間隙部の部分を拡大した拡大断面図、（ｃ）は、第１サイド間隙部の部分を拡大した拡大断面図である。図５は、図２のバッテリ冷却用熱交換器について、サイド間隙部の途中に設けられる閉塞部及びその近傍を示した斜視図であり、（ａ）と（ｂ）は、第１サイド間隙部の途中を異なる角度から示した斜視図、（ｃ）と（ｄ）は、第２サイド間隙部の途中を異なる角度から示した斜視図である。図６は、バッテリ冷却用熱交換器の第２実施例の一部を拡大して示した平面図である。図７は、図６のバッテリ冷却用熱交換器について、第１金属プレートと第２金属プレートとを組み付ける前の分解斜視図である。図８は、第１変形例が採用されたバッテリ冷却用熱交換器について、チューブ構成部の断面を示した図であり、（ａ）は、１つのチューブ構成部を延設方向と略垂直な面で切断した概略断面図、（ｂ）は、第２サイド間隙部の部分を拡大した拡大断面図、（ｃ）は、第１サイド間隙部の部分を拡大した拡大断面図である。図９は、第３変形例のバッテリ冷却用熱交換器について、第１金属プレートと第２金属プレートとを組み付ける前の、分解斜視図である。図１０は、バッテリを冷却する従来のバッテリ冷却用熱交換器を示す概略断面図であり、（ａ）は、バッテリと熱的に接触させた状態を示す全体断面図、（ｂ）は、サイド間隙部の付近を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は、本発明に係るバッテリ冷却用熱交換器の全体構成と、このバッテリ冷却用熱交換器を含む冷却媒体サイクルの概略図である。一点鎖線で示される多数のバッテリＡは、バッテリ冷却用熱交換器１の上に熱的に結合されるように載置されている。バッテリ冷却用熱交換器１は、冷水等の冷却媒体を流入する流入口２と、冷却媒体を流出する流出口３とを備える。流入口２と流出口３は、配管４を介して、冷却媒体を冷却するチラー等の外部熱交換器５に接続される。冷却媒体は、配管４に設置されたポンプ６が作動することで、配管４内を圧送される。これにより、冷却媒体は、ポンプ６から圧送されて外部熱交換器５に流入し、冷却され、外部熱交換器５から流出して流入口２に流入し、バッテリ冷却用熱交換器１でバッテリＡと熱交換し、加熱されて流出口３から流出し、配管４を経由してポンプ６に流入する。すなわち、冷却媒体は、配管４に設置されたポンプ６によってバッテリ冷却用熱交換器１と外部熱交換器５との間を、熱の輸送を伴いつつ循環する。

＜第１実施例＞
　図２は、バッテリ冷却用熱交換器の第１実施例の一部を拡大して示した平面図である。バッテリ冷却用熱交換器１は、流入口２と通じる上流側ヘッダ部７と、流出口３に通じると共に上流側ヘッダ部７と離間し、該上流側ヘッダ部７と略平行に延設された下流側ヘッダ部８と、上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８とを連通するように延設される複数のチューブ構成部９と、を有している。

図３を参照する。図３は、図２のバッテリ冷却用熱交換器について、第１金属プレート１０と第２金属プレート２０とを組み付ける前の分解斜視図である。上流側ヘッダ部７、下流側ヘッダ部８，及びチューブ構成部９は、第１金属プレート１０と、これに組み付けられる第２金属プレート２０とによって形成されている。第１金属プレート１０と第２金属プレート２０は、それぞれが所定の形状となるようにプレス加工されたのち積層され、ろう付け工程により接合される。第１金属プレート１０と第２金属プレート２０の材質は、アルミニウム合金や銅合金が用いられることが好ましい。ろう付けを行うことができる。

第１金属プレート１０は、ろう付け代を残して、所定の間隔を開けて膨出された複数のメイン膨出部１１と、隣り合うメイン膨出部１１の両端部を連通するように膨出された中継膨出部１２とを備え、第２金属プレート２０は、第１金属プレート１０とほぼ同じ大きさに形成され、平坦に形成された平坦部２１に後述する突条２２を備えている。第１金属プレート１０のメイン膨出部１１と第２金属プレート２０の突条２２が形成された部分によってチューブ構成部９（図１、図２参照）が形成され、第１金属プレート１０のメイン膨出部１１の端部及び中継膨出部１２と第２金属プレート２０の平坦部２１によって上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８が形成される。

　図３と図４を参照する。図４は、図２のバッテリ冷却用熱交換器についてチューブ構成部９の断面を示した図であり、下流側ヘッダ部８から上流側ヘッダ部７を見ている。第１金属プレート１０のうちチューブ構成部９を形成する部分、即ち、メイン膨出部１１は、バッテリＡに向かって膨出された平坦な膨出面１１ａと、当該膨出面１１ａの一方の側縁に形成された第１側壁面１１ｂと，当該膨出面の他方の側縁に形成された第２側壁面１１ｃとを備えている。また、第２金属プレート２０のうちチューブ構成部９を形成する部分は、膨出面１１ａに接合されるよう膨出すると共に、チューブ構成部９の延設方向に沿って延びる複数の突条２２（２２ａ，２２ｂ,２２ｃ,２２ｄ）を備えている。

　チューブ構成部９は、第１側壁面１１ｂ、これと隣り合う突条２２ａ、膨出面１１ａ、及び平坦部２１によって形成された第１サイド間隙部３０ａと、第２側壁面１１ｃ、これと隣り合う突条２２ｄ、膨出面１１ａ、及び平坦部２１により形成された第２サイド間隙部３０ｂと、隣り合う前記突条２２（２２ａと２２ｂ、２２ｂと２２ｃ、２２ｃと２２ｄ）、膨出面１１ａ、及び隣り合う突条の間の平坦部２１とにより形成された冷却媒体通流部４０と、を有している。

　冷却媒体通流部４０は、並列に形成された直線状の通路４０ａ,４０ｂ，４０ｃによって形成されている。図３や図４では、通路の数は３つとして示されているが、これに限らない。１つのチューブ構成部９に形成される通路の数は１つ、あるいは複数でよく、適宜設定される。

　冷却媒体通流部４０のうち膨出面１１ａに臨む通流部熱交換領域の幅Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、第１サイド間隙部３０ａのうち膨出面１１ａに臨む第１間隙部熱交換領域の幅Ｓ１、及び、第２サイド間隙部３０ｂのうち膨出面１１ａに臨む第２間隙部熱交換領域の幅Ｓ２よりも広く形成されている。

　図２を参照する。前記第１サイド間隙部３０ａは、後述する第１閉塞部５０ａによって上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８との間で閉塞され、また、第２サイド間隙部３０ｂは、後述する第２閉塞部５０ｂによって上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８との間で閉塞されている。

　図５を参照する。図５は、図２のバッテリ冷却用熱交換器について、サイド間隙部に設けられる閉塞部及びその近傍を示した斜視図である。第１閉塞部５０ａは、第２金属プレートに設けられた第１ノッチ５１ａにより形成される。第１ノッチ５１ａは、第１サイド間隙部３０ａを閉塞するように、突条２２ａから側壁面１１ｂに向けて突出した部分である。第２閉塞部５０ｂは、第２金属プレートに設けられた第２ノッチ５１ｂにより形成される。第２ノッチ５１ｂは、第２サイド間隙部３０ｂを閉塞するように、突条２２ｄから側壁面１１ｃに向けて突出した部分である。

より詳しくは、ノッチ（第１ノッチ５１ａ，第２ノッチ５１ｂ）は、それぞれの側壁面（１１ｂ、１１ｃ）だけでなく膨出面１１ａにも当接するように突出され、冷却媒体通流部４０の通路の延設方向から見たときに、サイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）の断面形状と略同じ形状に形成されている。これにより、ろう付け工程において、ノッチ（第１ノッチ５１ａ，第２ノッチ５１ｂ）の上面が第１金属プレート１０の膨出面１１ａにろう付され、ノッチ（第１ノッチ５１ａ，第２ノッチ５１ｂ）の側面が第１金属プレート１０の側壁面１１ｂ、１１ｃにろう付けすることが可能となる。

ノッチ（第１ノッチ５１ａ，第２ノッチ５１ｂ）は、例えば、第２金属プレート２０をプレス加工する工程で、形成される。

　図２及び図３を参照する。第１サイド間隙部３０ａを閉塞する第１閉塞部５０ａは、チューブ構成部９の延設方向の中間位置よりも上流側ヘッダ部７寄りの位置に設けられ、第２サイド間隙部３０ｂを閉塞する第２閉塞部５０ｂは、チューブ構成部９の前記中間位置よりも下流側ヘッダ部８寄りの位置に設けられる。

　以上の構成において、流入口２から流入された冷却媒体は、上流側ヘッダ部７を流れ、各チューブ構成部９の冷却媒体通流部４０へ分岐して流れる。各チューブ構成部９の冷却媒体通流部４０は、並設された複数の直線状の通路によって形成されているので、上流側ヘッダ部７から各冷却媒体通流部４０に流れ込んだ冷却媒体は、下流側ヘッダ部８に向かって移動する。この移動する過程で、バッテリＡと接触する膨出面１１ａを介して、バッテリＡと冷却媒体とが熱交換し、バッテリＡを冷却する。各冷却媒体通流部４０を流れた冷却媒体は、下流側ヘッダ部８に流入し、ここで集められて流出口３から流出し、外部熱交換器５へ送られる。

　各チューブ構成部９では、第１サイド間隙部３０ａ及び第２サイド間隙部３０ｂにも冷却媒体が入り込むが、これらサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）において、膨出面１１ａに臨む第１間隙部熱交換領域の幅Ｓ１、及び、第２間隙部熱交換領域の幅Ｓ２は、それぞれの冷却媒体通流部４０のうち膨出面１１ａに臨む通流部熱交換領域の幅Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３よりも狭く形成されているので、バッテリＡとの熱交換の寄与度が低いサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）を小さくしてバッテリＡと冷却媒体通流部４０との接触面積を大きく確保することが可能となる。このため、バッテリＡと冷却媒体との熱交換効率を高めることが可能となる。

　第１間隙部熱交換領域の幅Ｓ１と第２間隙部熱交換領域の幅Ｓ２を通流部熱交換領域の幅Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３より狭くした場合においても、それぞれのサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）に冷却媒体が通流する場合には、その分の冷却媒体が冷却媒体通流部４０に流れる場合に比べて熱交換効率が劣ることになる。しかし、第１サイド間隙部３０ａは、第１閉塞部５０ａによって上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８との間が閉塞され、第２サイド間隙部３０ｂは、第２閉塞部５０ｂによって上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８との間が閉塞されている。このため、それぞれのサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）を介して冷却媒体が通流することはなく、チューブ構成部９に分岐される冷却媒体の全てを冷却媒体通流部４０に流すことができ、バッテリＡとの熱交換効率を高くすることが可能となる。

　本実施例においては、両側のサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）にノッチ５１ａ，５１ｂが設けられているので、第１金属プレート１０と第２金属プレート２０との間で格別なアジャストを行うことなく、膨出面１１ａや２つの側壁面１１ｂ、１１ｃに第２金属プレート２０に形成されたノッチ５１ａ，５２ｂを接触させてサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）を容易に閉塞することが可能となる。この際、第１側壁面１１ｂとこれに対峙する突条２２ａの側面、及び、第２側壁面１１ｃとこれに対峙する突条２２ｄの側面は、バッテリＡから離れるにつれて外側へ広がるように傾斜させ、第１金属プレートと第２金属プレートの組み付けを容易に行えるようにするとよい。

　なお、熱交換効率を高めるのであれば、サイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）は無くすことが好ましいが、チューブ構成部９の両側縁でサイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）を無くすように突条２２を形成することは、成形誤差や組付け誤差を考慮すると難しい。このため、第１金属プレート１０と第２金属プレート２０の重なり位置を調整してチューブ構成部９の一方の側縁でサイド間隙部を無くことができたとしても、他の側縁にはサイド間隙部が残ることになる。このため、第１サイド間隙部３０ａと第２サイド間隙部３０ｂのいずれか一方のみを形成しようとする場合には、そのサイド間隙部に対応する閉塞部のみを形成するとよい。

　第１サイド間隙部３０ａに設けられる第１閉塞部５０ａと第２サイド間隙部３０ｂに設けられる第２閉塞部５０ｂは、上流側ヘッダ部７又は下流側ヘッダ部８からの距離を異ならせて設けられている（チューブ構成部９の延設方向で形成位置を異ならせている）ので、チューブ構成部９の強度を損なうこともなくなる。ノッチを形成部分は第２金属プレート２０にプレス加工によってノッチを形成すると、ノッチが形成された部分は相対的に薄肉となり、ノッチの周囲には歪みが蓄積される。このため、第１サイド間隙部３０ａを閉塞する第１閉塞部５０ａと第２サイド間隙部３０ｂを閉塞する第２閉塞部５０ｂの形成位置がチューブ構成部９の延設方向で同じ位置に形成される場合であれば、薄肉となる部分がチューブ構成部９の両側縁で延設方向の同じ位置に形成されることになり、強度の低下が懸念される。しかし、本実施例では、第１閉塞部５０ａを構成する第１ノッチ５１ａと第２閉塞部５０ｂを構成する第２ノッチ５１ｂは、チューブ構成部９の延設方向で異なる位置に設けられているので、相対的に薄肉となる部分や歪みが蓄積された部分が延設方向でずれた位置となり、強度低下のおそれを低減することが可能となる。

　なお、サイド間隙部（第１サイド間隙部３０ａ，第２サイド間隙部３０ｂ）を閉塞する閉塞部は、１つのサイド間隙部において２つ以上設けることも考えられるが、２つ以上設ける場合には、隣り合う閉塞部によってサイド間隙部に気体（空気）が密封された密閉空間が形成される。密封された気体と冷却媒体とでは温度に対する膨張率が異なるため、熱交換器の温度の変化に応じて意図しない応力が発生する懸念がある。このため、１つのサイド間隙部に設ける閉塞部は、１つであることが好ましい。

＜第２実施例＞
　以上の例においては、チューブ構成部９とバッテリＡとの間で高い熱交換効率が得られる構成を提供できるものであるが、チューブ構成部９を流れる冷却媒体は、上流側ヘッダ部７から下流側ヘッダ部８に向けて直線状に流れるだけであるので、上流側ヘッダ部７に近いバッテリＡのセルは下流側ヘッダ部８に近いバッテリＡのセルよりも相対的によく冷却されることになり、バッテリ全体が均一に冷却されない不都合が懸念される。そこで、第２実施例として図６及び図７に示されるように、冷却媒体通流部４０の形状を工夫することでバッテリＡを均一に冷却するようにしてもよい。なお、以下の第２実施例の説明では、第１実施例と共通する部分については同じ符号を用いて説明を省略し、第１実施例との相違点を中心に説明する。

図６と図７を参照する。図６は、バッテリ冷却用熱交換器の第２実施例の一部を拡大して示した平面図である。図７は、図６のバッテリ冷却用熱交換器について、第１金属プレートと第２金属プレートとを組み付ける前の分解斜視図である。冷却媒体通流部４０は、一端が上流側ヘッダ部７に連通し、他端が下流側ヘッダ部８に連通し、中間部が上流側ヘッダ部７の近傍と下流側ヘッダ部８の近傍との間を蛇行する通路によって形成されている。第２実施例では、上流側ヘッダ部７に連通し、下流側ヘッダ部８の近傍まで延びる第１通流部４０ａ’と、第１通流部４０ａ’と折返し通流部４０ｄを介して接続され下流側ヘッダ部８の近傍から上流側ヘッダ部７の近傍まで延びる第２通流部４０ｂ’と、第２通流部４０ｂ‘と折返し通流部４０ｅを介して接続され上流側ヘッダ部７の近傍から下流側ヘッダ部８に連通する第３通流部４０ｃ’と、を有して全体がＳ字状に形成されている。

　このような構成においては、第１実施例と同様の作用効果が得られることに加え、上流側ヘッダ部７を流れる冷却媒体は、下流側ヘッダ部８に至るまでにチューブ構成部９を延設方向で一往復半するので、上流側ヘッダ部７の近傍に設置されたバッテリＡのセルと下流側ヘッダ部８の近傍に設置されたバッテリＡのセルとの温度差を縮小することが可能となる。冷却媒体を蛇行させない場合（上流側ヘッダ部７から下流側ヘッダ部８に直線状に流す第１実施例の場合）には、上流側ヘッダ部近傍に対して下流側ヘッダ部近傍でのバッテリＡの冷却能力が低下し、バッテリＡのセルの温度分布が大きくなるが、冷却媒体通流部４０を蛇行させて下流側ヘッダ部８から上流側ヘッダ部７に向けて逆流する流路を形成する本実施例においては、第２通流部４０ｂ′を流れる冷却媒体の温度は下流側ヘッダ部８の近傍の方が上流側ヘッダ部７の近傍よりも低く、上流側ヘッダ部近傍に対する下流側ヘッダ部近傍のバッテリＡの冷却能力を高めることができ、チューブ構成部９の延設方向でバッテリの温度分布を縮小することが可能となる。

また、上述のように冷却媒体通流部４０を蛇行させて温度分布の縮小を図ろうとすると、第１サイド間隙部３０ａと第２サイド間隙部３０ｂが閉塞部５０ａと５０ｂによって閉塞されない場合には、冷却媒体通流部４０の通路抵抗が第１サイド間隙部３０ａ、及び、第２サイド間隙部３０ｂに対して相対的に高くなるので、熱交換効率の低い第１サイド間隙部３０ａ及び第２サイド間隙部３０ｂを通流しやすくなるが、第１サイド間隙部３０ａは第１閉塞部５０ａによって閉塞され、また、第２サイド間隙部３０ｂは第２閉塞部５０ｂによって閉塞されているので、ここを流れる冷却媒体を阻止し、熱交換効率の低下を効果的に阻止することが可能となる。

　続いて、第１実施例、第２実施例に適用可能な変形例について、説明する。

＜第１変形例＞
　図８を参照する。図８は、変形例１のバッテリ冷却用熱交換器についてチューブ構成部９の断面を示した図であり、下流側ヘッダ部８から上流側ヘッダ部７を見ている。第１金属プレート１０の膨出面１１ａが膨出する寸法（Ｈ１）は、冷却媒体通流部４０における膨出面１１ａと第２金属プレート２０との距離（Ｈ２）よりも大きく設定されている。第１サイド間隙部３０ａと第２サイド間隙部３０ｂにおける膨出面１１ａと第２金属プレート２０との距離は、膨出面１１ａが膨出する寸法と同じに形成されているが、冷却媒体通流部４０における膨出面１１ａと第２金属プレート２０との距離より大きく形成されるので、チューブ構成部９の冷却媒体通流部４０の下端を形成する平坦部２１’は、サイド間隙部３０ａ，３０ｂの下端を形成する平坦部２１よりも上方に位置している（所謂、上げ底にすることで、冷却媒体通路４０の深さが深くなることを回避している）。
　なお、他の構成は、前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一符号を付して説明を省略する。

　さらに、この第１変形例では、メイン膨出部１１の高さ（膨出面１１ａが膨出する寸法Ｈ１）を、冷却媒体通流部４０の高さ（冷却媒体通流部４０における膨出面１１ａと第２金属プレート２０との距離Ｈ２）よりも大きく形成しているので、膨出面１１ａの膨出量を大きくしてバッテリＡとの接触を確保したい場合に対応することが可能となる。すなわち、車両に搭載されるバッテリＡのレイアウトに応じて、バッテリ冷却用熱交換器をバッテリＡと熱的に結合することが容易となる。また、冷却媒体通流部４０をいわゆる上げ底に設定することで冷却媒体通流部４０の流路断面積の拡大を抑制し、冷却媒体の流速の低下を抑制してチューブ構成部９における熱交換効率の低下を回避することが可能となる。

＜第２変形例＞
　ここまで、閉塞部５０ａ，５０ｂを第２金属プレート２０に形成したノッチ５１ａ,５１ｂによって形成した例を示したが、第１金属プレート１０に形成されたノッチによって形成しても、あるいは、第１金属プレート１０と第２金属プレート２０のそれぞれに形成されたノッチを突き合せて形成してもよい。

＜第３変形例＞
　図９を参照する。図９は、第３変形例のバッテリ冷却用熱交換器について、第１金属プレート１０と第２金属プレート２０とを組み付ける前の、分解斜視図である。実施例１及び実施例２で説明した上流側ヘッダ部７と下流側ヘッダ部８は、第１金属プレートに形成されたメイン膨出部１１と中継膨出部１２を設けることで形成したが、図９に示すように、メイン膨出部１１間を連通するように第２金属プレート２０に凹部２３を形成することで第１金属プレート１０に中継膨出部１２の形成を無くすようにしてもよい。あるいは、中継膨出部１２と凹部２３との両方を形成してもよい。

以上に説明した３つの変形例は、第１実施例や第２実施例に対してそれぞれ単独で用いることができるほか、２つ、あるいは３つの変形例を適宜組み合わせたうえで用いることもできる。

　１　バッテリ冷却用熱交換器
　２　流入口
　３　流出口
７　上流側ヘッダ部
８　下流側ヘッダ部
９　チューブ構成部
１０　第１金属プレート
１１　メイン膨出部
１１ａ　膨出面
１１ｂ　第１側壁面
１１ｃ　第２側壁面
２０　第２金属プレート
２１，２１’　平坦部
２２、２２ａ～２２ｄ　突条
３０ａ　第１サイド間隙部
３０ｂ　第２サイド間隙部
４０　冷却媒体通流部
５０ａ　第１閉塞部
５０ｂ　第２閉塞部
５１ａ　第１ノッチ
５１ｂ　第２ノッチ
Ａ　バッテリ

Claims

　バッテリＡと熱的に接触して前記バッテリＡを冷却するためのバッテリ冷却用熱交換器１であって、前記バッテリＡと熱的に接触可能とする第１金属プレート１０と、この第１金属プレート１０に対して組み付けられる第２金属プレート２０と、を備え、前記第１金金属プレート１０と前記第２金属プレート２０の間に冷却媒体を通流させるバッテリ冷却用熱交換器１において、
　前記第１金属プレート１０と前記第２金属プレート２０により、前記冷却媒体を流入する流入口２と通じる上流側ヘッダ部７と、前記冷却媒体を流出する流出口３に通じると共に前記上流側ヘッダ部７と離間する下流側ヘッダ部８と、前記上流側ヘッダ部７と前記下流側ヘッダ部８とを連通するように延設される複数のチューブ構成部９とが形成され、
　前記第１金属プレート１０のうち前記チューブ構成部９を形成する部分は、前記バッテリＡに向かって膨出された膨出面１１ａと、当該膨出面１１ａの一方の側縁に形成された第１側壁面１１ｂと，当該膨出面１１ａの他方の側縁に形成された第２側壁面１１ｃとを備え、
　前記第２金属プレート２０のうち前記チューブ構成部９を形成する部分は、前記膨出面１１ａに接合されるよう平坦部２１，２１’から膨出すると共に前記チューブ構成部９の延設方向に沿って延びる複数の突条２２ａ～２２ｄを備え、
　前記チューブ構成部９は、前記第１側壁面１１ｂ、これと隣り合う前記突条２２ａ、前記膨出面１１ａ、及び前記平坦部２１により形成された第１サイド間隙部３０ａと、前記第２側壁面１１ｃ、これと隣り合う前記突条２２ｄ、前記膨出面１１ａ、及び前記平坦部２１により形成された第２サイド間隙部３０ｂのいずれか一方または両方と、隣り合う前記突条２２ａ～２２ｄ、前記膨出面１１ａ、及び隣り合う突条の間の平坦部２１，２１’とにより形成された冷却媒体通流部４０と、第１閉塞部５０ａと第２閉塞部５０ｂのいずれか一方または両方と、
を有し、
　前記冷却媒体通流部４０のうち前記膨出面１１ａに臨んだ通流部熱交換領域の幅Ｐは、前記第１サイド間隙部３０ａのうち前記膨出面１１ａに臨んだ第１間隙部熱交換領域の幅Ｓ１及び前記第２サイド間隙部３０ｂのうち前記膨出面１１ａに臨んだ第２間隙部熱交換領域の幅Ｓ２よりも広く形成され、
　前記第１サイド間隙部３０ａは、前記第１閉塞部５０ａによって前記上流側ヘッダ部７と前記下流側ヘッダ部８との間で閉塞され、前記第２サイド間隙部３０ｂは、前記第２閉塞部５０ｂによって前記上流側ヘッダ部７と前記下流側ヘッダ部８の間で閉塞されていることを特徴とするバッテリ冷却用熱交換器。
　前記第１閉塞部５０ａは、前記第１金属プレート１０又は前記第２金属プレート２０に形成された前記第１サイド間隙部３０ａに突出する第１ノッチ５１ａによって形成され、前記第２閉塞部５０ｂは、前記第１金属プレート１０又は前記第２金属プレート２０に形成された前記第２サイド間隙部３０ｂに突出する第２ノッチ５１ｂによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却用熱交換器。
　前記冷却媒体通流部４０は、一端が前記上流側ヘッダ部７に連通し、他端が前記下流側ヘッダ部８に連通し、中間部が前記上流側ヘッダ部７の近傍と前記下流側ヘッダ部８の近傍との間を蛇行する通路を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ冷却用熱交換器。
　前記第１金属プレート１０の前記膨出面１１ａが膨出する寸法Ｈ１は、前記冷却媒体通流部４０における前記膨出面１１ａと前記第２金属プレート２０との距離Ｈ２よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバッテリ冷却用熱交換器。
　前記チューブ構成部９は、前記第１サイド間隙部３０ａ及びこれを閉塞する前記第１閉塞部５０ａと、前記第２サイド間隙部３０ｂ及びこれを閉塞する前記第２閉塞部５０ｂと、の両方を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバッテリ冷却用熱交換器。
　第１サイド間隙部３０ａに設けられる第１閉塞部５０ａと第２サイド間隙部３０ｂに設けられる第２閉塞部５０ｂは、前記上流側ヘッダ部７又は前記下流側ヘッダ部８からの距離を異ならせて設けられることを特徴とする請求項５に記載のバッテリ冷却用熱交換器。
　前記チューブ構成部９は、前記第１サイド間隙部３０ａ及びこれを閉塞する前記第１閉塞部５０ａと、前記第２サイド間隙部３０ｂ及びこれを閉塞する前記第２閉塞部５０ｂと、のいずれか一方を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバッテリ冷却用熱交換器。