CN113365867A - 传热介质和车辆用热管理*** - Google Patents
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Abstract
一种传输接受自伴随充放电而发热的车辆行驶用电池(4)的热量的液态传热介质(14),包含液态的基材、与基材相溶的原硅酸酯和分散于基材中的离子吸附材料。离子吸附材料由多个固体粒子(15)构成,并且吸附存在于传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的离子。
Description
[相关申请的相互参照]
本申请基于2019年2月1日提交的日本专利申请2019-17186号,在此参照并引入其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种传热介质和使用其的车辆用热管理***。
背景技术
专利文献1中公开了一种车辆用热管理***。该***具备有:向行驶用马达供给电力的车辆行驶用电池、传输接受自电池的热量的液态传热介质、通过与电池的热交换而使传热介质受热的受热部、通过与制冷循环的制冷剂的热交换而使传热介质散热的热交换器。在该***中,电池的热通过传热介质传递到制冷循环的冷却剂,由此冷却电池。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本专利特开2015-131597号公报
发明内容
所述***中,在传热介质的导电率较高的情况下,当泄漏的传热介质接触电池时,会产生液界。因此,希望传热介质的导电率为较低。
因此,本发明人研究了使用包含液态基材和原硅酸酯的传热介质。原硅酸酯是代替离子性防锈剂而含有的。由此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够减少离子性防锈剂的含量。甚至,可以使传热介质中不含离子性防锈剂。因此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够降低传热介质的导电率。
但是,当传热介质被持续使用的话,传热介质会变成酸,在传热介质中会产生离子。作为传热介质变成酸的原因,可举出传热介质被热分解、或者传热介质含有空气中的二氧化碳。另外,当传热介质被持续使用的话,会有离子从形成传热介质流路的流路形成部件及其附着物溶出而进入到传热介质中。如此,随着时间的经过,传热介质中的离子增大。传热介质的导电率上升。由此,本发明人发现了无法将传热介质的导电率抑制得较低的问题。
本发明的目的在于提供一种即使历经时间也能够将传热介质的导电率抑制得较低的传热介质和车辆用热管理***。
为了达成所述目标,根据本发明的一个观点,
是一种传输接受自伴随充放电而发热的车辆行驶用电池的热量的液态传热介质,包含液态的基材、与基材相溶的原硅酸酯和分散于基材中的离子吸附材料。
离子吸附材料由多个固体粒子构成,并且吸附存在于传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的离子。
由此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够减少离子性防锈剂的含量。或者,可以使传热介质中不含离子性防锈剂。因此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够降低传热介质的导电率。
另外,由此,即使传热介质中的离子增大,也能够通过离子吸附材料吸附增大的离子。因此,能够抑制传热介质中的离子增大。由此,即使历经时间也能够将传热介质的导电率抑制得较低。
此外,根据另一观点,
是一种搭载于车辆的车辆用热管理***,
具备:伴随充放电而发热的车辆行驶用电池、
传输接受自电池的热量的液态传热介质、
通过与电池的热交换而使传热介质受热的受热部、
通过与热交换介质的热交换而使传热介质散热的热交换器,
传热介质包含液态的基材、与基材相溶的原硅酸酯和分散于基材中的离子吸附材料,
离子吸附材料由多个固体粒子构成,并且吸附存在于传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的、从热交换器溶出到传热介质中的来自热交换器的离子。
发明的效果
由此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够减少离子性防锈剂的含量。或者,可以使传热介质中不含离子性防锈剂。因此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够降低传热介质的导电率。
另外,本发明人发现了传热介质的导电率的上升,受到来自热交换器的离子溶出的影响很大。根据该车辆用热管理***,即使从热交换器溶出到传热介质中的离子增大,也能够通过离子吸附材料吸附增大的离子。因此,能够抑制传热介质中的离子增大。由此,即使长时间历经也能够将传热介质的导电率抑制得较低。
此外,各构成要素等所附的带括弧的参照符号,表示该构成要素等与后述的实施方式中记载的具体构成要素等的对应关系的一例。
附图说明
[图1]显示第1实施方式的车辆用热管理***的整体构成的示意图,是传热介质的流动状态为第1状态时的传热介质的流动示意图。
[图2]显示第1实施方式的车辆用热管理***的整体构成的示意图,是传热介质的流动状态为第2状态时的传热介质的流动示意图。
[图3]第1实施方式的传热介质的示意图。
[图4]第1实施方式、第2实施方式和比较例中的各个传热介质的导电率的测定结果。
[图5]用于说明第4实施方式效果的图,是显示流路形成部的剖面的示意图。
[图6]用于说明第4实施方式效果的图,是显示流路形成部的剖面的示意图。
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的实施方式。另外,在以下的各实施方式中,对相互相同或均等的部分赋予相同符号进行说明。
(第1实施方式)
图1所示的车辆用热管理***10被搭载在电动车辆上。以下,车辆用热管理***10简称为***10。电动车辆从行驶用电动马达2获得车辆行驶用的驱动力。作为电动车辆,可举出电动汽车、插电式混合动力汽车、电动摩托车等。电动车辆的车轮数量和车辆用途没有限定。电动车辆搭载有行驶用电动马达2、电池4、逆变器6。
行驶用电动马达2是将电池4供给的电力转换为车辆行驶用动力的同时、在减速时将车辆动力转换为电力的电动发电机。行驶用电动马达2随着动力和电力的转换而发热。
电池4是向行驶用电动马达2供给电力的车辆行驶用电池。电池4用车辆减速时从行驶用电动马达2供给的电力进行充电。电池4可以在车辆停车时用外部电源(即,商用电源)供给的电力进行充电。电池4伴随充放电而发热。
逆变器6是将电池4供给行驶用电动马达2的电力从直流转换为交流的电力转换装置。另外,逆变器6将行驶用电动马达2充电给电池4的电力从交流转换为直流。逆变器6伴随电力的转换而发热。
***10对行驶用电动马达2、电池4、逆变器6等的热量进行管理。***10具备有电池4、传热介质14、受热部16、制冷剂热交换器18、空气热交换器20、油热交换器22、逆变器热交换器24、流路切换部28、第1泵30、第2泵32、软管34。
传热介质14传输接受自电池4的热量。传热介质14在使用状态下为液态,不发生相变。传热介质14的详情后述。
受热部16通过与电池4的热交换而使传热介质14受热。热量通过构成受热部16的部件、从电池4向传热介质14移动。另外,受热部16还可以被构造为:使电池4浸渍在传热介质14中,热量从电池4直接移动至传热介质14。
制冷剂热交换器18,是通过与作为热交换介质的制冷循环的制冷剂48进行热交换,使传热介质14散热的热交换器。空气热交换器20,是通过与作为热交换介质的车辆外部的空气21进行热交换,使传热介质14散热的热交换器。通过未图示的送风机的运转,向空气热交换器20供给空气21。
油热交换器22,是通过与接受来自行驶用电动马达2的热的油36进行热交换,使传热介质14受热的热交换器。通过油36流经的配管38,油热交换器22与行驶用电动马达2的油流路部连接。
逆变器热交换器24,是通过与逆变器6的热交换,使传热介质14受热的热交换器。在各个受热部16、制冷剂热交换器18、空气热交换器20、油热交换器22和逆变器热交换器24中,与传热介质14接触的部分由含铝的部件构成。
第1泵30和第2泵32是传输传热介质14的流体机械。软管34是形成传热介质14的流通流路的流路形成部件。
受热部16、制冷剂热交换器18、空气热交换器20、油热交换器22、逆变器热交换器24、流路切换部28、第1泵30、第2泵32通过软管34连接。由此,形成传热介质14循环流动的传热介质回路12。
具体地,受热部16、流路切换部28、第1泵30和制冷剂热交换器18呈环状连接。另外,流路切换部28、逆变器热交换器24、油热交换器22、空气热交换器20和第2泵32呈环状连接。
流路切换部28将传热介质14的流动状态,在第1状态与第2状态之间进行切换。第1状态为,如图1所示,传热介质14按照第1泵30、制冷剂热交换器18、受热部16、第1泵30的顺序循环流动,并且,与该流动分别地,传热介质14按照第2泵32、逆变器热交换器24、油热交换器22、空气热交换器20、第2泵32的顺序循环流动的状态。第2状态如图2所示,是传热介质14按照第1泵30、制冷剂热交换器18、受热部16、逆变器热交换器24、油热交换器22、空气热交换器20、第2泵32、第1泵30的顺序循环流动的状态。
另外,如图1所示,***10具备有压缩机42、制冷剂散热器44和膨胀阀46。这些设备42、44、46以及制冷剂热交换器18构成蒸汽压缩式的制冷循环。这些设备42、44、46以及制冷剂热交换器18通过制冷剂48所流动的配管50连接。
压缩机42将吸入的制冷剂压缩后排出。制冷剂散热器44是通过与制冷剂48和图1、2所示的车辆外部的空气45的热交换,使制冷剂48散热的热交换器。通过未图示的送风机的运转,向制冷剂散热器44供给车辆外部的空气45。膨胀阀46使制冷剂48减压膨胀。制冷剂热交换器18也是通过制冷剂48与传热介质14的热交换,使制冷剂48吸热的吸热器。
在本实施方式的***10中,可以分别实施电池4的第1冷却和电池4的第2冷却,电池4的第1冷却是只使用制冷剂热交换器18作为使传热介质14散热的散热器,电池4的第2冷却是使用制冷剂热交换器18和空气热交换器20双方作为使传热介质14散热的散热器。
(电池4的第1冷却)
此时,如图1所示,在传热介质回路12中,流路切换部28将传热介质14的流动状态设为第1状态。向制冷剂散热器44供给车辆外部的空气45。
通过第1泵30的运转,传热介质14按照受热部16、制冷剂热交换器18的顺序循环。此时,在受热部16中,传热介质14从电池4受热。在制冷剂热交换器18中,传热介质14将热量释放到制冷剂48中。由此,电池4被冷却。另一方面,制冷剂48在制冷剂散热器44中向车辆外部的空气45放出热量。
另外,通过第2泵32的运转,传热介质14按照逆变器热交换器24、油热交换器22、空气热交换器20的顺序循环。此时,在逆变器热交换器24中,传热介质14从逆变器6受热。在油热交换器22中,传热介质14从油36受热。在空气热交换器20中,传热介质14将热量释放到空气21中。由此,逆变器6和行驶用电动马达2被冷却。
(电池4的第2冷却)
此时,如图2所示,在传热介质回路12中,流路切换部28设为第2状态。向制冷剂散热器44供给车辆外部的空气45。
通过第1泵30和第2泵32的运转,传热介质14按照受热部16、逆变器热交换器24、油热交换器22、空气热交换器20、制冷剂热交换器18的顺序循环。此时,传热介质14从电池4、逆变器6和油36受热。传热介质14通过制冷剂热交换器18将热量释放到制冷剂48中,并且通过空气热交换器20将热量释放到空气21中。由此,电池4、逆变器6和行驶用电动马达2被冷却。
接着,对本实施方式的传热介质14进行说明。传热介质14包含液态的基材、原硅酸酯和离子吸附材料,不含离子性防锈剂。
基材是用作传热介质14的基底的材料。液态的基材是指在使用状态下为液体的状态。作为基材,可使用添加了防冻剂(降凝剂)的水。可使用水是因为水的热容量大、价格便宜、粘性低。水中添加防冻剂是为了即使在环境温度低于冰点时也能确保液体状态。防冻剂溶解于水,使水的凝固点降低。作为防冻剂,可使用有机醇,例如烷撑二醇或其衍生物。作为烷撑二醇,可单独或作为混合物使用例如单乙二醇、单丙二醇、聚二醇、二醇醚、丙三醇。作为防冻剂,不限于有机醇,也可使用无机盐等。
原硅酸酯与基材相溶。原硅酸酯是使传热介质14具有防锈功能的化合物。通过传热介质14中含有原硅酸酯,传热介质14具有防锈功能。因此,传热介质14中可以不含离子性防锈剂。
作为原硅酸酯,可使用下述通式表示的化合物。
[化1]
式中,取代基R1~R4相同或不同,并且表示碳原子数1~20的烷基取代基、碳原子数2~20的烯基取代基、碳原子数1~20的羟烷基取代基、取代或非取代的碳原子数6~12的芳基取代基和/或式-(CH2-CH2-O)n-R5的二醇醚取代基。R5表示氢或碳原子数1~5的烷基。n表示1~5的数。
原硅酸酯的典型示例是纯粹的四烷氧基硅烷,例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四(正丙氧基)硅烷、四(异丙氧基)硅烷、四(正丁氧基)硅烷、四(叔丁氧基)硅烷、四(2-乙基丁氧基)硅烷或四(2-乙基己氧基)硅烷,以及四苯氧基硅烷、四(2-甲基苯氧基)硅烷、四乙烯基氧基硅烷、四烯丙氧硅烷、四(2-羟基乙氧基)硅烷、四(2-乙氧基乙氧基)硅烷、四(2-丁氧基乙氧基)硅烷、四(1-甲氧基-2-丙氧基)硅烷、四(2-甲氧基乙氧基)硅烷或四[2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙氧基]硅烷。
作为原硅酸酯,优选使用在上述通式中,取代基R1~R4相同,并且表示碳原子数1~4的烷基取代基或式-(CH2-CH2-O)n-R5的二醇醚取代基,R5表示氢、甲基或乙基,n表示数为1、2或3的化合物。
传热介质14中含有原硅酸酯,相对于传热介质14整体的硅浓度为1~10000质量ppm。该硅浓度优选为1质量ppm以上、2000质量ppm以下。此外,该硅浓度优选为高于2000质量ppm、10000质量ppm以下。
所述原硅酸酯可以为市售品,或者通过将1当量的四甲氧基硅烷用4当量的相应的长链醇或苯酚简单地进行酯交换、蒸馏去除甲醇而制造。另外,在传热介质14中,除了原硅酸酯之外,也可以含有作为防锈剂的唑衍生物。
离子吸附材料分散于基材中。离子吸附材料与传热介质14一起流过传热介质回路12。如图3所示,离子吸附材料由多个固体粒子15构成。多个固体粒子15分别由作为离子交换体的离子交换树脂构成。离子交换树脂是含有合成树脂的骨架和导入骨架的离子交换基团的有机离子交换体。骨架为立体网眼结构。离子交换基团是可以进行离子交换的基团。离子交换基团通过与交换目标离子的交换而释放离子。
在本实施方式中,作为多个固体粒子15,使用的是由阳离子交换树脂所构成的和由阴离子交换树脂所构成的这两者。阳离子交换树脂作为离子交换树脂,是将导入骨架的阳离子与交换目标阳离子进行交换。被导入骨架的阳离子是氢离子。阴离子交换树脂是将导入骨架的阴离子与交换目标阴离子进行交换。被导入骨架的阴离子是氢氧根离子。
多个固体粒子15的各自的粒径优选为100nm以上、50μm以下。通过在100nm以上,可以使吸附了离子的多个固体粒子15的流动性低于离子单独的流动性。由此,通过多个固体粒子15吸附离子,可以降低导电率。通过在50μm以下,可以抑制传热介质14的流动流路中产生堵塞。
接着,说明本实施方式的作用效果。
本实施方式的传热介质14含有添加了防冻剂的水和原硅酸酯,不含离子性防锈剂。由此,由于不含离子性防锈剂,所以与传热介质14中含有离子系防锈剂的情况相比,能够降低传热介质14的导电率。具体地,传热介质14的导电率可以在50μS/cm以下,优选在1μS/cm以上、5μS/cm以下。
但是,与本实施方式不同,当传热介质14中不含离子吸附材料时,如果传热介质14在传热介质回路12中持续流动,则由于种种原因,随着时间的经过,传热介质14中的离子会增大。因此,传热介质14的导电率会上升。因而不能将传热介质14的导电率抑制得较低。
本发明人发现,此种传热介质14的导电率的上升,最大的影响是来自附着在构成制冷剂热交换器18的部件上的助焊剂的离子溶出。具体地,制冷剂热交换器18是板层叠型热交换器。板之间的接合使用焊料。在制冷剂热交换器18中使用了许多焊料和助焊剂。构成制冷剂热交换器18部件的板上,附着有助焊剂。当传热介质14流经制冷剂热交换器18时,助焊剂会溶出到传热介质14中。因此,当传热介质14中不含离子吸附材料时,传热介质14中会含有许多从助焊剂生成的阳离子和阴离子。
构成制冷剂热交换器18的部件含铝时,作为助焊剂,使用KF。此时,从助焊剂生成的阳离子和阴离子是钾离子和氟离子。在本实施方式中,钾离子和氟离子相当于从制冷剂热交换器18溶出到传热介质中的来自热交换器的离子。
因此,本实施方式的传热介质14含有离子吸附材料。该离子吸附材料吸附钾离子和氟离子两者。
具体地,多个固体粒子15中的部分固体粒子,由具有以氢离子为离子交换基团的阳离子交换树脂构成。因此,该部分固体粒子吸附传热介质14中的钾离子,将氢离子释放到传热介质14中。如此,传热介质14中的钾离子与固体粒子中的氢离子交换。
另外,多个固体粒子15中的另一部分固体粒子,由具有以氢氧根离子为离子交换基团的阴离子***换树脂构成。因此,该部分的固体粒子吸附传热介质14中的氟离子,将氢氧根离子释放到传热介质14中。如此,传热介质14中的氟离子与固体粒子中的氢氧根离子交换。释放到传热介质14中的氢离子与氢氧根离子反应而变成水。
由此,即使钾离子和氟离子两者溶出到传热介质14中,也可以通过离子吸附材料料吸附这两种离子。因此,与传热介质14中不含离子吸附材料的情况相比,能够抑制传热介质14中的离子增大。因此,即使经过较长时间,也能够将传热介质14的导电率抑制得较低。
图4显示的是确认了本实施方式的传热介质14的效果的实验结果。在该实验中,准备了传热介质100ml、KF50mg、由阴离子交换树脂构成的多个固体粒子1.8g、由阳离子交换树脂构成的多个固体粒子0.8g。准备的传热介质含有水、防冻剂和原硅酸酯,不含离子性防锈剂。
在传热介质中添加KF。由此,再现了从助焊剂生成的钾离子和氟离子存在于传热介质中的状态。另外,将由阴离子交换树脂构成的多个固体粒子和由阳离子交换树脂构成的多个固体粒子添加到传热介质中。将该传热介质在45℃下保持55天。测定保持后的传热介质的导电率。
另外,作为本实施方式的比较例,是将添加了KF、未添加由阴离子交换树脂构成的多个固体粒子和阳离子交换树脂构成的多个固体粒子的传热介质在45℃下保持55天。测定保持后的传热介质的导电率。
如图4所示,在比较例的传热介质中,保持后的导电率比添加KF前的初始导电率有很大上升。与此相对,在本实施方式的传热介质中,保持后的导电率低于比较例的传热介质。经确认,较之初始导电率的导电率上升得到了抑制。
另外,在本实施方式中,离子吸附材料吸附的离子不限于钾离子、氟离子。即使助焊剂是KF以外的化合物,离子吸附材料也能吸附从助焊剂生成的阳离子和阴离子双方。另外,离子吸附材料可以吸附因其他原因而存在于传热介质14中的其他阳离子和阴离子。作为其他阳离子,可举出从构成制冷剂热交换器18、空气热交换器20、油热交换器22等热交换器的部件中溶出的金属离子。作为其他阴离子,可举出由于传热介质14含有空气中的二氧化碳而产生的碳酸根离子。由此,可以抑制传热介质14中的离子增大。因此,即使经过较长时间,也能够将传热介质14的导电率抑制得较低。
另外,根据本实施方式的传热介质14,多个固体粒子15的骨架是由合成树脂形成的离子交换树脂所构成的。由于骨架是合成树脂,因此在制造多个固体粒子15时,容易制造。另外,由于骨架是合成树脂,因此在制造多个固体粒子15时,容易调整固体粒子的尺寸。另外,由于骨架是合成树脂,因此与骨架由无机材料等合成树脂以外的材料构成的情况相比,能够降低制造成本。
另外,在本实施方式中,作为多个固体粒子15,可以使用由阳离子交换树脂构成的和由阴离子交换树脂构成的双方。然而,作为多个固体粒子15,也可以使用由预先在相同骨架中导入了阳离子和阴离子双方的离子交换树脂所构成的。
另外,在本实施方式中,传热介质14中不含离子性防锈剂。然而,如果传热介质14的导电率较低,则传热介质14中也可以含有离子性防锈剂。即,通过在传热介质14中含有原硅酸酯,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够减少离子性防锈剂的含量。因此,与含有离子性防锈剂的现有的传热介质相比,能够降低传热介质的初始导电率。
(第2实施方式)
在本实施方式中,作为多个固体粒子15,使用由阴离子交换树脂所构成的。不使用由阳离子交换树脂所构成的。除此之外的***10的结构与第1实施方式相同。
根据本实施方式,可以通过离子吸附材料吸附传热介质14中的阴离子。因此,能够得到与第1实施方式相同的效果。
图4显示的是确认了第2实施方式的传热介质14的效果的实验结果。图4中的第2实施方式的导电率,是将添加有KF和由阴离子交换树脂构成的多个固体粒子的传热介质在45℃下保持55天后的传热介质的导电率。如图4所示,第2实施方式的传热介质的导电率低于比较例的传热介质。
另外,在本实施方式中,离子吸附材料吸附的离子不限于来自热交换器的离子。离子吸附材料可以吸附因其他原因而存在于传热介质中的其他阴离子。作为其他阴离子,可举出由于传热介质中含有空气中的二氧化碳而产生的碳酸根离子。
(第3实施方式)
在本实施方式中,作为多个固体粒子15,使用由阳离子交换树脂所构成的。不使用由阳离子交换树脂所构成的。除此以外的***10的结构与第1实施方式相同。
即使在制冷剂热交换器18没有附着助熔剂的情况下,如果传热介质14在传热介质回路12中持续流动,则会从构成制冷剂热交换器18的部件向传热介质14中溶出离子。例如,当构成制冷剂热交换器18的部件含有Al时,从构成制冷剂热交换器18的部件会向传热介质14中溶出Al离子。本发明人发现这是传热介质14的导电率上升的一个主要原因。
根据本实施方式,可以通过离子吸附材料吸附该Al离子。因此,能够得到与第1实施方式同样的效果。在本实施方式中,Al离子相当于从热交换器溶出到传热介质中的来自热交换器的离子。
另外,在本实施方式中,离子吸附材料吸附的离子不限于来自热交换器的离子。离子吸附材料可以吸附因其他原因而存在于传热介质14中的其他阳离子。
(第4实施方式)
在本实施方式中,传热介质14还包含下式(I)、(II)或(III)表示的Si化合物。
[化2]
式(I)中的R1~R3相同或不同,表示不包含与式中的Si直接键合的氧的基团。式(I)中的Z表示包含与式中的Si直接键合的氧的基团。不包含与式中的Si直接键合的氧的基团,可任意为水溶性或非水溶性。不包含与式中的Si直接键合的氧的基团,是不含氧的基团或者含有不与式中的Si直接键合的氧的基团。
作为不含氧的基团,可举出非取代或被部分取代的烃基等。烃基可以任意为饱和或不饱和、环状、侧链、直链、任一或者它们的组合。作为烃基,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数2~20的烯基、碳原子数6~12的芳基等。
作为被部分取代的烃基,可举出烃基的部分氢被卤素或拟卤素取代的。作为卤素,可举出氯、氟、溴、碘等。拟卤素是具有与卤素原子类似性质的原子团。作为拟卤素,可举出硫氰酸盐、CN等。作为被部分取代的烃基,可举出例如,CF3(CF2)m(CH2)n。m、n表示整数。
作为含有不与式中的Si直接键合的氧的基团,可举出醛基、羰基、羧基、硝基、磺基、含酯键的基团以及含醚键的基团等。
Z是由O-R4表示的基团。R4是氢或烃基等。该烃基不仅包括非取代的,也包括被部分取代的。作为烃基,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数2~20的烯基、碳原子数6~12的芳基等。R4也可以是含氧的基团。
[化3]
式(II)中的R1、R2彼此相同或不同,表示不包含与式中的Si直接键合的氧的基团。式(II)中的Z1、Z2彼此相同或不同,表示包含与式中的Si直接键合的氧的基团。不包含与式中的Si直接键合的氧的基团的说明与式(I)中的说明相同。
Z1是由O-R4表示的基团。Z2是由O-R5表示的基团。R4、R5可以相同或不同。R4、R5是氢或烃基等。该烃基不仅包括非取代的,也包括被部分取代的。作为烃基,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数2~20的烯基、碳原子数6~12的芳基等。R4、R5也可以是含氧的基团。
[化4]
式(III)中的R表示不包含与式中的Si直接键合的氧的非水溶性基团。式(III)中的Z1、Z2、Z3彼此相同或不同,表示包含与式中的Si直接键合的氧的基团。
非水溶性的基团是指没有极性的基团,是不与水分子水合的基团。不包含与式中的Si直接键合的氧的基团,是不含氧的基团或者含有不与式中的Si直接键合的氧的基团。含有不与式中的Si直接键合的氧的基团的说明与式(I)中的说明相同。
作为不包含与式中的Si直接键合的氧的非水溶性的基团,可举出例如,烷基(例如甲基、乙基等)、不饱和烃基(例如乙烯基、烯丙基、亚甲基等)、环状烃基(例如环己基、苯基等)。这些基团不仅包括非取代的,也包括被部分取代的。
作为被部分取代的,可举出部分氢被卤素或拟卤素取代的。作为卤素,可举出氯、氟、溴、碘等。拟卤素是具有与卤素原子类似性质的原子团。作为拟卤素,可举出硫氰酸盐、CN等。作为被部分取代的,可举出例如,CF3(CF2)m(CH2)n。m、n表示整数。
Z1是由O-R4表示的基团。Z2是由O-R5表示的基团。Z3是由O-R6表示的基团。R4、R5、R6可以相同或不同。R4、R5、R6是氢或烃基等。该烃基不仅包括非取代的,也包括被部分取代的。作为烃基,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数2~20的烯基、碳原子数6~12的芳基等。R4、R5和R6也可以是含氧的基团。
式(I)、式(II)或式(III)表示的Si化合物,例如经由原硅酸酯制造。
传热介质中并不限定于只含有任意1个式(I)、式(II)和式(III)表示的Si化合物。传热介质中也可以含有2个以上的式(I)、式(II)和式(III)表示的Si化合物。
在这里,使用不含式(I)、式(II)或式(III)表示的Si化合物、但含有原硅酸酯的传热介质的情况下,如图5所示,含有以原硅酸酯为前驱体的Si的化合物62结合在流路形成部60的表面。流路形成部60是形成传热介质的流动流路的部分。作为流路形成部60,可举出例如,制冷剂热交换器18等热交换器中形成传热介质的流路的部分等。通过使该化合物62覆盖流路形成部60的表面,能够抑制由于流路形成部60的表面接触传热介质而导致的流路形成部60的劣化。
然而,在流路形成部60的表面会产生未被该化合物62覆盖的部分。未被该化合物62覆盖的部分会由于接触传热介质而产生劣化。由于该劣化,会从构成流路形成部60的部件向传热介质14中溶出离子。
更详细说明的话,原硅酸酯的分子中,Si原子上直接键合有4个氧原子。这些氧原子与其他原子或基团键合。原硅酸酯的分子,在该氧原子部分,分解成含有Si的部分和除此之外的部分。在分解后的含有Si的部分,会重新结合其他的物质。即,在该氧原子部分,会发生水解、缩聚等反应。
因此,使用含有原硅酸酯的传热介质时,原硅酸酯的分子中的4个氧原子中的1个氧原子的部分被水解。由此,原硅酸酯分解成含有Si的部分和除此以外的部分。在分解后的含有Si的部分所具有的羟基与存在于流路形成部60表面的羟基发生脱水缩合。由此,分解后的含有Si的部分结合到流路形成部60的表面。分解后的含有Si的部分是以原硅酸酯为前驱体的化合物62。
在结合到流路形成部60表面的化合物62上,会重新结合以传热介质中的其他原硅酸酯为前驱体的化合物62。因此,在流路形成部60的表面会产生未被以原硅酸酯为前驱体的化合物62覆盖的部分。未被该化合物62覆盖的部分会由于接触传热介质而劣化。
与此相对,根据本实施方式,传热介质14除了原硅酸酯之外,还包含式(I)、式(II)或式(III)表示的Si化合物。该Si化合物的分子中,有3个以下的氧元素与Si原子直接键合。因此,该Si化合物的分子也会在氧原子部分分解,如图6所示,分解后的含有Si的部分64结合在流路形成部60的表面。分解后的含有Si的部分64是以传热介质中的Si化合物为前驱体的化合物64。
而且,该Si化合物的分子与原硅酸酯相比,与Si原子直接键合的氧原子的数量少,产生分解和结合的化学反应的部分少。因此,与原硅酸酯相比,以传热介质中的Si化合物为前驱体的化合物64不与结合在流路形成部60表面的化合物64结合,可以增加在流路形成部60表面的结合。换言之,将存在于传热介质中的分子数量设定为相同而进行比较的情况下,与原硅酸酯相比,可以增加结合在流路形成部60表面的化合物64的数量。
因此,根据本实施方式,较之于使用不含式(I)、式(II)或式(III)表示的Si化合物、含有原硅酸酯的传热介质的情况,可以减少流路形成部60表面中没有被化合物62、64覆盖的部分。由此,与该情况相比,能够抑制来自流路形成部60的离子的溶出。因此,即使经过较长时间,也能够将传热介质的导电率抑制得较低。
(其他实施方式)
(1)在第1实施方式等中,离子吸附材料在吸附传热介质14中的阳离子的同时,将氢离子释放到传热介质14中。但是,离子吸附材料也可以释放氢离子以外的阳离子。此时,与所吸附的阳离子存在于传热介质14中的情况相比,释放的阳离子只要是可以降低传热介质14的导电率的即可。即,释放的阳离子的电负性低于吸附的阳离子即可。
另外,在第1实施方式等中,离子吸附材料在吸附传热介质14中的阴离子的同时,将氢氧根离子释放到传热介质14中。但是,离子吸附材料也可以释放氢氧根离子以外的阴离子。此时,与所吸附的阴离子存在于传热介质14中的情况相比,释放的阴离子只要是可以降低传热介质14的导电率的即可。即,释放的阴离子的电负性低于吸附的阳离子即可。
(2)在所述各实施方式中,多个固体粒子15由离子交换树脂构成。但是,多个固体粒子15也可以由其他有机离子交换体构成。此外,多个固体粒子15也可以由其他离子交换体、即无机离子交换体构成。作为无机离子交换体,可举出沸石、胶态二氧化硅等。
(3)在所述各实施方式中,离子吸附材料由离子交换体构成。但是,离子吸附材料也可以不交换离子,而是吸附离子。
(4)在所述各实施方式中,油热交换器22是通过与受热自行驶用电动马达2的油36进行热交换而使传热介质14受热的热交换器。但是,油热交换器22也可以是通过与作为热交换介质的油进行热交换而使传热介质散热的热交换器。
(5)本发明并不限于所述的实施方式,可以适当进行变更,也包含各种变形例和同等范围内的变形。此外,所述各实施方式彼此并非没有关系,除了明显无法组合的情况,也可以适当进行组合。另外,在所述各实施方式中,构成实施方式的要素,除了明确表示为必须的情况以及原理上明显认为是必须的情况,当然不一定是必须的。另外,在所述各实施方式中,除了提及实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等数值的情况、明确表示为必须的情况以及原理上明显限定为特定数量的情况等以外,不限定于该特定的数量。另外,在所述各实施方式中,在言及构成要素等的材质、形状、位置关系等时,除了特别明示的情况以及原理上限定为特定的材质、形状、位置关系等的情况以外,并不限定该材质、形状、位置关系等。
(总结)
根据所述各实施方式的一部分或全部所示的第1观点,传输接受自伴随充放电而发热的车辆行驶用电池的热量的液态传热介质,包含液态的基材、与基材相溶的原硅酸酯和分散于基材中的离子吸附材料。离子吸附材料由多个固体粒子构成,并且吸附存在于传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的离子。
另外,根据第2观点,离子吸附材料吸附阴离子和阳离子双方。
由此,即使传热介质中阴离子和阳离子双方的离子增大,也能够通过离子吸附材料吸附双方的离子。因此,与离子吸附材料仅吸附阴离子和阳离子之一的离子的情况相比,能够抑制传热介质中的离子增大。因此,即使经过较长时间,也能够将传热介质的导电率抑制得较低。
另外,根据第3观点,多个固体粒子的骨架由合成树脂形成的离子交换树脂构成。
由此,由于骨架为合成树脂,因此在制造多个固体粒子时容易制造。另外,由于骨架为合成树脂,因此在制造多个固体粒子时,固体粒子的尺寸容易调整。另外,由于骨架为合成树脂,因此与骨架由无机材料等合成树脂以外的材料构成的情况相比,能够降低制造成本。
另外,根据第4观点,传热介质还包含式(I)、(II)或(III)表示的Si化合物。
由此,与原硅酸酯和Si化合物中仅含有原硅酸酯的情况相比,能够抑制形成传热介质的流动流路的流路形成部件的离子溶出。因此,即使经过较长时间,也能够将传热介质的导电率抑制得较低。
另外,根据第5观点,搭载于车辆的车辆热管理***具备:伴随充放电而发热的车辆行驶用电池、传输接受自电池的热量的液态传热介质、通过与电池的热交换而使传热介质受热的受热部、通过与热交换介质的热交换而使传热介质散热的热交换器。传热介质包含液态的基材、与基材相溶的原硅酸酯和分散于基材中的离子吸附材料。离子吸附材料由多个固体粒子构成,并且吸附存在于传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的、从热交换器溶出到传热介质中的来自热交换器的离子。
另外,根据第6观点,构成热交换器的部件上附着有钎焊用的助焊剂。来自热交换器的离子是从助焊剂生成的阳离子和阴离子的两者。
本发明人发现,附着在构成热交换器的部件上的助焊剂的离子溶出,对传热介质导电率的上升的影响最大。因此,由此可以最有效地抑制导电率的上升。
另外,根据第7观点,热交换介质是空气、油或制冷循环的制冷剂。可以使用此种与热交换介质进行热交换的热交换器。
Claims (7)
1.一种传热介质,是传输接受自伴随充放电而发热的车辆行驶用电池(4)的热量的液态传热介质(14),
包含:液态的基材、
和与所述基材相溶的原硅酸酯、
和分散于所述基材中的离子吸附材料,
所述离子吸附材料由多个固体粒子(15)构成,并且吸附存在于所述传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的离子。
2.根据权利要求1所述的传热介质,其中,所述离子吸附材料吸附所述阴离子和所述阳离子双方。
3.根据权利要求1或2所述的传热介质,其中,所述多个固体粒子由骨架由合成树脂形成的离子交换树脂构成。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的传热介质,其中,所述传热介质还包含下式(I)、(II)或(III)表示的Si化合物;
[化5]
式(I)中的R1~R3彼此相同或不同,表示不包含与式中的Si直接键合的氧的基团,式(I)中的Z表示包含与式中的Si直接键合的氧的基团;
[化6]
式(II)中的R1、R2彼此相同或不同,表示不包含与式中的Si直接键合的氧的基团,式(II)中的Z1、Z2彼此相同或不同,表示包含与式中的Si直接键合的氧的基团;
[化7]
式(III)中的R表示不包含与式中的Si直接键合的氧的非水溶性基团,式(III)中的Z1、Z2、Z3彼此相同或不同,表示包含与式中的Si直接键合的氧的基团。
5.一种车辆用热管理***,是搭载于车辆的车辆用热管理***,
具备:伴随充放电而发热的车辆行驶用电池(4)、
和传输接受自所述电池的热量的液态传热介质(14)、
和通过与所述电池的热交换而使所述传热介质受热的受热部(16)、
和通过与热交换介质的热交换而使所述传热介质散热的热交换器(18),
所述传热介质包含液态的基材,和与所述基材相溶的原硅酸酯和分散于所述基材中的离子吸附材料,
所述离子吸附材料由多个固体粒子(15)构成,并且吸附存在于所述传热介质中的阴离子和阳离子中的至少一方的、从所述热交换器溶出到所述传热介质中的来自热交换器的离子。
6.根据权利要求5所述的车辆用热管理***,其中,构成所述热交换器的部件上附着有钎焊用的助焊剂,
来自所述热交换器的离子是从所述助焊剂生成的阳离子和阴离子的两者。
7.根据权利要求5或6所述的车辆用热管理***,其中,所述热交换介质是空气、油或制冷循环的制冷剂。
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