CN207936829U - 传热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种传热装置,其由传热介质入口管、传热介质出口管以及多个大致U形传热介质流通体构成,该传热介质流通体的一端部与传热介质入口管连通,另一端部与传热介质出口管连通。传热介质流通体是由第1和第2流通管部以及U型弯管部构成,该第1和第2流通管部是扁平管状,并且在管长度方向、管宽度方向以及管高度方向朝向相同方向的状态下,在管宽度方向隔开间隔地配置,该U型弯管部以使两个流通管部内的传热介质的流动方向相反的方式将两个流通管部的端部彼此连结为一体。传热介质流通体的第1流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质入口管连通,第2流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质出口管连通。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传热装置,该传热装置从高温的物体获取热量以使该物体冷却,或者向低温的物体传递热量以加热该物体。
在本说明书中,“铝”这一用语除了纯铝以外,还包含铝合金。
背景技术
作为例如混合动力汽车、电动汽车等的电动机驱动用电池装置,使用将多个小型单电池串联或者并联连接而形成电池组形态的电池装置,该小型单电池例如由锂离子二次电池等各种二次电池构成。特别是,因为从延长电动汽车的续航距离的需求出发,谋求电池组的大容量化,所以多个电池组以串联或者并联连接的方式组合。
但是,对于二次电池而言,性能、使用寿命根据使用温度而变化,因此,为了长时间高效地使用电池,需要在适当的温度下使用。然而存在如下问题:在上述电池组中,在各单电池之间产生较大的温度差,其结果导致单电池劣化、使用寿命缩短。
因此,以尽量减小电池组中的各单电池之间产生的温度差为目的,本申请人此前提出了一种液冷式冷却装置,其具有:扁平板状的铝挤压型材制冷却液流通体,该冷却液流通体具有隔着分隔壁形成为并列状且两端开口的多条通路;铝制入口集管和出口集管,这些集管在冷却液流通体的通路的长度方向的一端沿着通路的排列方向并排设置;铝制中间集管,其设置在冷却液流通体的通路的长度方向的另一端;铝制入口管,其供冷却液流入入口集管;铝制出口管,其供冷却液流出出口集管,冷却液流通体的平坦的单面是发热体安装面,全部通路中的与冷却液流通体的单侧相连且并排形成的多条通路成为流入侧通路,同时,与冷却液流通体的另一侧相连且并排形成的其余的多条通路成为流出侧通路,入口集管与流入侧通路连通,出口集管与流出侧通路连通,中间集管与流入侧通路和流出侧通路连通而使两者相连通,入口集管、出口集管以及中间集管钎焊于冷却液流通体,入口管钎焊于入口集管、出口管钎焊于出口集管(参照专利文献1)。
在专利文献1记载的液冷式传热装置中,使由多个单电池构成的一个电池组与冷却液流通体的发热体安装面传热接触,在同时冷却多个电池组的情况下,将多个液冷式传热装置串联状连接或者并联状连接。
然而,专利文献1记载的液冷式传热装置具有:铝挤压型材制冷却液流通体、铝制入口集管、铝制出口集管、铝制中间集管、铝制入口管以及铝制出口管,因为需要将入口集管、出口集管以及中间集管与冷却液流通体钎焊在一起,并且需要将入口集管钎焊于入口管以及将出口集管钎焊于出口管,所以在冷却多个电池组的情况下,需要准备多个液冷式传热装置,导致零件个数变得非常多且制造作业变得复杂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-161158号公报
实用新型内容
鉴于上述情况,本实用新型的目的是提供一种传热装置,可减少零件个数且使制造作业变容易,并且可同时对多个物体进行冷却或者加热。
本实用新型为了实现上述目的,由以下方案构成。
1)一种传热装置,其具有:传热介质入口管;传热介质出口管;以及多个大致U形传热介质流通体,其一端部与传热介质入口管连通,另一端部与传热介质出口管连通,
传热介质流通体是由第1和第2流通管部以及U型弯管部构成,该第1和第2流通管部是笔直的扁平管状,并且在管长度方向、管宽度方向以及管高度方向分别朝向相同方向的状态下,在管宽度方向隔开间隔地配置,该U型弯管部与第1、第2流通管部设为一体,并且以使第1、第2流通管部内的传热介质的流动方向相反的方式将第1、第2流通管部的端部连结为一体,传热介质流通体在第1流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质入口管连通,并且在第2流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质出口管连通。
2)在上述1)记载的传热装置的基础上,所有的传热介质流通体的第1和第2流通管部的管厚方向的两个侧面,分别位于同一水平面上。
3)在上述2)记载的传热装置的基础上,传热介质入口管和传热介质出口管以其中一种管与另一种管相比位于上方的方式配置在彼此平行的一对直线上,传热介质流通体以第1、第2流通管部的管长度方向与传热介质入口管和传热介质出口管正交的方式配置,与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管连通的流通管部在该位于上方的管侧的端部附近向上方弯曲,传热介质流通体的第1流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部连接于传热介质入口管的周壁,并且第2流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部连接于传热介质出口管的周壁。
4)在上述1)记载的传热装置的基础上,所有的传热介质流通体的第1和第2流通管部的管厚方向的两个侧面,分别位于同一铅垂面上。
5)在上述4)记载的传热装置的基础上,传热介质入口管和传热介质出口管以其中一种管与另一种管相比位于上方的方式配置在彼此平行的一对直线上,传热介质流通体以第1、第2流通管部的管长度方向与传热介质入口管和传热介质出口管正交的方式配置,在传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管的周壁连接有向下方突出且突出端被封闭的向下连通管,在传热介质入口管和传热介质出口管中的位于下方的管的周壁连接有向上方突出且前端被封闭的向上连通管,对于与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管连通的流通管部,其与U型弯管部相反一侧的端部连接于向下连通管的周壁,对于与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于下方的管连通的流通管部,其与U型弯管部相反一侧的端部连接于向上连通管的周壁。
6)在上述1)~5)中任一项记载的传热装置的基础上,传热介质流通体由挤压型材制U形弯曲扁平管构成,U形弯曲扁平管由管厚方向的两个侧面位于同一平面内的两个直管部和将两个直管部的一端彼此连结的连结管部构成,在直管部的利用连结管部连结的上述一端设置有倾斜端缘,该倾斜端缘从两个直管部的彼此靠近的第1侧缘部侧朝向第2侧缘部侧而向两个直管部的另一端部侧倾斜,连结管部由弯曲部和扁平连结部构成,该弯曲部与两个直管部的倾斜端缘设为一体,朝向直管部的管厚方向的同一方向突出且中间部向上述倾斜端缘的外侧突出,该扁平连结部将两个弯曲部的前端彼此连结为一体,U形弯曲扁平管的两个直管部成为传热介质流通体的两个流通管部,连结管部成为传热介质流通体的U型弯管部。
实用新型的效果
采用上述1)~6)的传热装置,该传热装置具有:传热介质入口管;传热介质出口管;以及多个大致U形传热介质流通体,其一端部与传热介质入口管连通,另一端部与传热介质出口管连通,因此,从传热介质入口管输送来的传热介质在所有的传热介质流通体内并行状地流动之后,经由传热介质出口排出。而且,传热介质流通体是由第1和第2流通管部以及U型弯管部构成,该第1和第2流通管部是笔直的扁平管状,并且在管长度方向、管宽度方向以及管高度方向分别朝向相同方向的状态下,在管宽度方向隔开间隔地配置,该U型弯管部与第1和第2流通管部设为一体,并且以使第1和第2流通管部内的传热介质的流动方向相反的方式将第1和第2流通管部的端部彼此连结为一体,传热介质流通体在第1流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质入口管连通,并且在第2流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质出口管连通,因此,在使物体与第1和第2流通管部的管高度方向的至少一侧面传热接触时,将在该物体和在第1、第2流通管部内流动的传热介质之间发生热传递。因此,通过使低温传热介质流动,能够向多个低温物体传递热量而同时冷却该物体,与此相反,通过使高温传热介质流动,能够从多个高温物体获取热量而同时对该物体加热。
而且,各传热介质流通体由第1和第2流通管部以及U型弯管部构成,该U型弯管部与第1、第2流通管部设为一体,并且以使第1、第2流通管部内的传热介质的流动方向相反的方式将第1、第2流通管部的端部彼此连结为一体,因此,可使用一根扁平管制作出各传热介质流通体,与准备多个专利文献1记载的传热装置的情况相比,可减少零件个数且使制造作业变容易。
采用上述2)和3)的传热装置,通过使物体与各传热介质流通体的第1、第2流通管部的上表面和下表面中的至少一个面传热接触,可在物体和在流通管部内流动的传热介质之间进行热传递。
采用3)的传热装置,即使在传热介质入口管和传热介质出口管中的一种管与另一种管相比配置在上方的情况下,也能够使各传热介质流通体的第1、第2流通管部的上表面和下表面分别位于同一水平面上。因此,在使物体与各传热介质流通体的两流通管部的上表面和下表面中的至少一个面传热接触的情况下,物体和在流通管部内流动的传热介质之间的热传递效率提高。
采用上述4)和5)的传热装置,通过使物体与各传热介质流通体的第1、第2流通管部的两侧面传热接触,可在多个物体和在流通管部内流动的传热介质之间进行热传递。
采用上述5)的传热装置,在所有的传热介质流通体的第1和第2流通管部的管厚方向的两个侧面分别位于同一铅垂面上的状态下,能够仅使用向下连通管和向上连通管就将两个流通管部连接于传热介质入口管和传热介质出口管。
采用上述6)的传热装置,能够利用比较简单的方法制作出大致U形传热介质流通体。例如,大致U形传热介质流通体的制造方法的一例记载于日本专利第5133771号公报中。
附图说明
图1是表示该实用新型的传热装置的整体构造的立体图。
图2是表示传热介质流通体的一方的流通管部的横剖视图。
图3是放大表示传热介质流通体的一部分的俯视图。
图4是表示传热介质流通体中的与图3相同的部分的侧视图。
图5是表示图1的传热装置的使用例的立体图。
图6是表示该实用新型的传热装置的其他实施方式的使用例的立体图。
附图标记说明
1、20:传热装置
2:传热介质入口管
3:传热介质出口管
4:传热介质流通体
5:第1流通管部
6:第2流通管部
6a:上方弯曲部
7:U型弯管部
10:U形弯曲扁平管
11:直管部
11a:倾斜端缘
12:连结管部
12a:弯曲部
12b:扁平连结部
21:向下连通管
22:向上连通管
具体实施方式
以下,参照附图说明该实用新型的实施方式。在本实施方式中,将本实用新型的传热装置用作冷却由多个长方体形状的方形单电池构成的电池组,并且使用冷却液作为传递冷热的传热介质。
在以下说明中,“铝”这一用语除了纯铝以外,还包含铝合金。
此外,在所有附图中,针对相同物体和相同部分标注相同的附图标记。
图1表示本实用新型的传热装置的整体构造,图2至图4表示传热装置的局部构造。此外,图5表示图1的传热装置的使用例。
在图1中,传热装置1具有:铝制传热介质入口管2;铝制传热介质出口管3;以及多个铝制大致U形传热介质流通体4,其一端部与传热介质入口管2连通,另一端部与传热介质出口管3连通。
传热介质入口管2和传热介质出口管3以其中一种管与另一种管相比位于上方的方式配置在彼此平行的一对直线上,在本实施方式中,一种管是指传热介质出口管3,另一种管是指传热介质入口管2。此外,也可以是,传热介质入口管2和传热介质出口管3以传热介质入口管2与传热介质出口管3相比位于比上方的方式配置在彼此平行的一对直线上。
传热介质流通体4是由第1流通管部5和第2流通管部6以及U型弯管部7构成,该第1流通管部5和第2流通管部6是笔直的扁平管状,并且在管长度方向、管宽度方向以及管高度方向分别朝向相同方向的状态下,在管宽度方向隔开间隔地配置,该U型弯管部7与两流通管部5、6设为一体,并且以使两流通管部5、6内的传热介质的流动方向相反的方式将两流通管部56的端部彼此连结为一体。如图2所示,在传热介质流通体4的第1流通管部5和第2流通管部6以及U型弯管部7中,借助分隔壁9在宽度方向并排形成多条流路8。
传热介质流通体4在第1流通管部5的与U型弯管部7相反一侧的端部与传热介质入口管2连通,在第2流通管部6的与U型弯管部7相反一侧的端部与传热介质出口管3连通。传热介质流通体4以两流通管部5、6的管长度方向与传热介质入口管2和传热介质出口管3的长度方向正交,且两流通管部5、6的管宽度方向朝向传热介质入口管2和传热介质出口管3的长度方向的方式配置,与传热介质入口管2和传热介质出口管3中的位于上方的传热介质出口管3连通的第2流通管部6,在传热介质出口管3侧的端部附近向上方弯曲。6a表示上方弯曲部。第1流通管部5的与U型弯管部7相反一侧的端部连接于传热介质入口管2的周壁,并且第2流通管部6的与U型弯管部7相反一侧的端部、即上方弯曲部6a的前端部连接于传热介质出口管3的周壁。所有的传热介质流通体4的第1流通管部5和第2流通管部6的管高度方向朝向铅垂方向,两流通管部5、6的上表面和下表面(管厚方向的两侧面)分别位于同一水平面上。
如图3和图4所示,传热介质流通体4由通过使铝挤压型材制的笔直扁平管弯曲而形成的铝挤压型材制U形弯曲扁平管10构成。U形弯曲扁平管10由管厚方向的两个侧面位于同一平面内的两个直管部11和将两直管部11的一端彼此相连结的连结管部12构成。在直管部11的利用连结管部12连结的端部设置有倾斜端缘11a,该倾斜端缘11a从两直管部11的彼此靠近的第1侧缘部侧朝向第2侧缘部侧而向两直管部11的另一端部侧倾斜。连结管部12由弯曲部12a和扁平连结部12b构成,该弯曲部12a与两直管部11的倾斜端缘11a设为一体,朝向两直管部11的管厚方向的同一方向、在这里是下方突出且中间部向倾斜端缘11a的外侧突出,该扁平连结部12b将两弯曲部12a的前端彼此连结为一体。U形弯曲扁平管10的两直管部11成为传热介质流通体4的两流通管部5、6,U形弯曲扁平管10的连结管部12成为U型弯管部7。此外,在本实施方式中,传热介质流通体4的U型弯管部7以比两流通管部5、6向下方突出的方式设置,但是也可以与此相反,以向上方突出的方式设置。
如图5所示,上述的传热装置1如下所示,用于同时对多个电池组16进行冷却,该电池组16例如由多个四边形锂离子二次电池的扁平状四边形单电池15构成。
即、准备电绝缘封装17,该封装17设有数量与传热装置1的传热介质流通体4的数量相同的电池组配置部17a,且多个电池组配置部17a之间的间隔与相邻的传热介质流通体4之间的间隔相同,多个电池组16配置于各电池组配置部17a。虽省略图示,但单电池15以突出状设有一对端子,通过利用端子将所有的单电池15以串联状或并联状连接而构成电池组16。此外,使传热装置1的各传热介质流通体4的两流通管部5、6的上表面中构成为水平面的部分,与封装17底面的与各电池组配置部17a相对应的部分面接触。
而且,如果向传热介质入口管2供给作为传热介质的冷却液,那么冷却液在各传热介质流通体4内按照第1流通管部5、U型弯管部7以及第2流通管部6的顺序流动之后,经由传热介质出口管3排出,冷却液在各传热介质流通体4内流动的期间,对载置于封装17的电池组配置部17a的多个电池组16的所有单电池15进行冷却。因此,能够抑制在所有的电池组16的单电池15之间产生较大的温度差。
在寒冷地区,在使用开始前必须将单电池15加热到适当温度的情况下,在图5所示的状态下,向传热介质入口管2供给用于供给热量的传热介质即高温的加热液体。这样一来,加热液体在各传热介质流通体4内按照第1流通管部5、U型弯管部7以及第2流通管部6的顺序流动之后,经由传热介质出口管3排出,在加热液体在各传热介质流通体4内流动的期间,将载置于封装17的电池组配置部17a的电池组16的所有单电池15加热到适当温度。
图6表示该实用新型的传热装置的其他实施方式的使用例。
如图6所示,在传热装置20中,在传热介质入口管2和传热介质出口管3中的位于上方的传热介质出口管3的周壁连接有向下方突出且突出端被封闭的向下连通管21,在传热介质入口管2和传热介质出口管3中的位于下方的传热介质入口管2的周壁连接有向上方突出且前端被封闭的向上连通管22。对于与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管连通的流通管部,其与U型弯管部相反一侧的端部连接于向下连通管的周壁,对于与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于下方的管连通的流通管部,其与U型弯管部相反一侧的端部连接于向上连通管的周壁。
此外,传热介质流通体4以两流通管部5、6的管长度方向与传热介质入口管2和传热介质出口管3的长度方向正交,且两流通管部5、6的管宽度方向朝向传热介质入口管2和传热介质出口管3的长度方向的方式配置,所有的传热介质流通体4的第1流通管部5和第2流通管部6的管厚方向的两侧面分别位于同一铅垂面上。此外,在第2流通管部6未设置弯曲部(参照图1的6a)。
对于传热介质流通体4中的与传热介质入口管2连通的第1流通管部5,其与U型弯管部7相反一侧的端部连接于向上连通管22的周壁,对于传热介质流通体4中的与传热介质出口管3连通的第2流通管部6,其与U型弯管部7相反一侧的端部连接于向下连通管21的周壁。
在使用传热装置20对由多个四边形锂离子二次电池的扁平状方形单电池15构成的多个电池组16同时进行冷却的情况下,使电池组16以横跨传热装置20的第1流通管部5和第2流通管部6的方式配置,并且与两流通管部5、6的两侧面面接触。虽然省略图示,但优选的是,通过在单电池15和第1流通管部5和第2流通管部6之间夹设电绝缘膜,或者在第1流通管部5和第2流通管部6实施电绝缘涂层,使单电池15和第1流通管部5和第2流通管部6之间处于电绝缘状态。
而且,如果向传热介质入口管2供给冷却液作为传热介质,冷却液在各传热介质流通体4内按照第1流通管部5、U型弯管部7以及第2流通管部6的顺序流动之后,经由传热介质出口管3排出,冷却液在各传热介质流通体4内流动的期间,多个电池组16的所有单电池15被冷却。因此,能够抑制在所有的电池组16的单电池15之间产生较大温度差。
在寒冷地区,在使用开始前必须将单电池15加热到适当温度的情况下,在图6所示的状态下,向传热介质入口管2供给用于供给热量的传热介质即高温的加热液体,。这样一来,加热液体在各传热介质流通体4内按照第1流通管部5、U型弯管部7以及第2流通管部6的顺序流动之后,经由传热介质出口管3排出,加热液体在各传热介质流通体4内流动的期间,将多个电池组16的所有单电池15加热到适当温度。
本申请基于2016年12月28日提出申请的日本专利申请的特愿2016-254686号主张优先权,其公开的内容直接构成本申请的一部分。
文中所使用的用语和表述是为了进行说明而使用的,并非用作限定性的解释,也不排除文中所示和描述的特征事项的任意等同特征,应知本实用新型的权利要求范围内的各种变形也包含在本实用新型中。
本实用新型的传热装置在具有电池组的电动汽车中用于单电池的冷却,该电池组例如由多个Li离子二次电池的单电池构成。
Claims (6)
1.一种传热装置,其具有:传热介质入口管;传热介质出口管;以及多个大致U形的传热介质流通体,其一端部与传热介质入口管连通,另一端部与传热介质出口管连通,该传热装置的特征在于,
传热介质流通体由第1流通管部、第2流通管部以及U型弯管部构成,该第1流通管部和第2流通管部是笔直的扁平管状,并且在管长度方向、管宽度方向以及管高度方向分别朝向相同方向的状态下,在管宽度方向隔开间隔地配置,该U型弯管部与第1流通管部、第2流通管部设为一体,并且以使第1流通管部、第2流通管部内的传热介质的流动方向相反的方式将第1流通管部、第2流通管部的端部彼此连结为一体,传热介质流通体在第1流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质入口管连通,并且在第2流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部与传热介质出口管连通。
2.根据权利要求1所述的传热装置,其特征在于,
所有的传热介质流通体的第1流通管部和第2流通管部的管厚方向的两个侧面,分别位于同一水平面上。
3.根据权利要求2所述的传热装置,其特征在于,
传热介质入口管和传热介质出口管以其中一种管与另一种管相比位于上方的方式配置在彼此平行的一对直线上,传热介质流通体以第1流通管部、第2流通管部的管长度方向与传热介质入口管和传热介质出口管正交的方式配置,与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管连通的流通管部在该位于上方的管侧的端部附近向上方弯曲,传热介质流通体的第1流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部连接于传热介质入口管的周壁,并且第2流通管部的与U型弯管部相反一侧的端部连接于传热介质出口管的周壁。
4.根据权利要求1所述的传热装置,其特征在于,
所有的传热介质流通体的第1流通管部和第2流通管部的管厚方向的两个侧面,分别位于同一铅垂面上。
5.根据权利要求4所述的传热装置,其特征在于,
传热介质入口管和传热介质出口管以其中一种管与另一种管相比位于上方的方式配置在彼此平行的一对直线上,传热介质流通体以第1流通管部、第2流通管部的管长度方向与传热介质入口管和传热介质出口管正交的方式配置,在传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管的周壁连接有向下方突出且突出端被封闭的向下连通管,在传热介质入口管和传热介质出口管中的位于下方的管的周壁连接有向上方突出且前端被封闭的向上连通管,对于与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于上方的管连通的流通管部,其与U型弯管部相反一侧的端部连接于向下连通管的周壁,对于与传热介质入口管和传热介质出口管中的位于下方的管连通的流通管部,其与U型弯管部相反一侧的端部连接于向上连通管的周壁。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的传热装置,其特征在于,
传热介质流通体由挤压型材制的U形弯曲扁平管构成,U形弯曲扁平管由管厚方向的两个侧面位于同一平面内的两个直管部和将两个直管部的一端彼此相连结的连结管部构成,在直管部的利用连结管部连结的所述一端设置有倾斜端缘,该倾斜端缘从两个直管部的彼此靠近的第1侧缘部侧朝向第2侧缘部侧而向两个直管部的另一端部侧倾斜,连结管部由弯曲部和扁平连结部构成,该弯曲部与两个直管部的倾斜端缘设为一体,朝向直管部的管厚方向的同一方向突出且中间部向所述倾斜端缘的外侧突出,该扁平连结部将两个弯曲部的前端彼此连结为一体,U形弯曲扁平管的两个直管部成为传热介质流通体的两个流通管部,连结管部成为传热介质流通体的U型弯管部。
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