JP2011144900A

JP2011144900A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2011144900A
Application number: JP2010007206A
Authority: JP
Inventors: Shingo Aijima; 慎吾相島; Naoki Moriguchi; 直樹森口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】冷却対象の冷却が不要な場合には、冷却対象の冷却を防止することが可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】オイル２０の熱を受熱部３５で受け取り、その熱を冷却部３２に輸送して放熱するヒートパイプ３１を備え、冷却部３２に風を当てて冷却部３２を冷却する冷却装置３０において、冷却部３２よりも風上に設けられ、冷却部３２に風が当たる通風位置と冷却部３２に風が当たることを阻止する遮断位置との間で移動可能なフラップ３３と、ヒートパイプ３１と接触するように設けられ、ヒートパイプ３１の温度に応じて形状を変化させてフラップ３３を通風位置と遮断位置との間で駆動するバイメタル部材３４とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱輸送手段を備えた冷却装置に関する。

一端に受熱部を有し他端に放熱部を有するヒートパイプを備え、受熱部をトランスミッションケース内のオイル槽内に配置し、放熱部をトランスミッションケース外に配置している。そのため、車両の走行時に発生する風又は送風ファンを設けてそのファンによる風を、放熱部に当てて、車両の高速走行時におけるトランスミッションオイルを冷却することができる冷却装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。

特開平７−９８０５４号公報特開平９−１１２６６２号公報特開平６−９４１０６号公報特開２００８−２６０３７４号公報

特許文献１の冷却装置においては、車両の走行中には常に風が発生するため、オイルが熱くなる車両の高速走行時等のオイルの冷却が必要な場合も、オイルの温度が外気温と同じかそれ以下の状態にある冷間状態となっている車両の運転開始時等のオイルの冷却が不要な場合も、常にオイルが冷却されるという問題が生じる。

そこで、本発明は、冷却対象の冷却が不要な場合には、冷却対象の冷却を防止することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の冷却装置は、冷却対象の熱を受熱部で受け取り、その熱を冷却部に輸送して放熱する熱輸送手段を備え、前記冷却部に空気を当てて前記冷却部を冷却する冷却装置において、前記冷却部よりも空気流れの上流側に設けられ、前記冷却部に空気が当たる通風位置と前記冷却部に空気が当たることを阻止する遮断位置との間で移動可能なフラップ部材と、前記熱輸送手段と接触するように設けられ、前記熱輸送手段の温度に応じて形状を変化させて前記フラップ部材を前記通風位置と前記遮断位置との間で駆動する駆動手段と、を備えたものである（請求項１）。

本発明の冷却装置においては、熱輸送手段に駆動手段が接触するように設けられているため、熱輸送手段の温度に応じて駆動手段の形状を変化させることができる。そのため、フラップ部材を通風位置と遮断位置との間で駆動させることができる。これにより、冷却対象の冷却が不要な場合、フラップ部材を遮断位置にすると、冷却部に空気が当たることを阻止することができるので、冷却対象の冷却を防止することができる。

本発明の冷却装置の一態様においては、前記駆動手段は、前記熱輸送手段の温度に応じて形状を変形させて前記フラップ部材を前記通風位置と前記遮断位置との間で駆動するバイメタル部材であってもよい（請求項２）。この形態によれば、熱輸送手段の温度に応じてバイメタル部材を変形させることができる。そのため、フラップ部材を通風位置と遮断位置との間で駆動させることができる。

本発明の冷却装置の一態様においては、前記熱輸送手段はヒートパイプであり、前記ヒートパイプ内に位置し、前記ヒートパイプ内を移動する媒体の温度に応じて形状を変化させて、前記媒体の移動を制限する開度調節可能な制御弁を備えてもよい（請求項３）。この形態によれば、媒体の温度に応じて制御弁の形状を変化させることができる。そのため、媒体の移動を制御弁の開度調節により制限することができる。これにより、冷却対象の冷却が不要な場合、冷却対象の冷却を防止することができる。

本発明の冷却装置の一態様においては、前記制御弁は、前記媒体の温度に応じて形状を変形させて、前記媒体の移動を制限する開度調節可能なバイメタル弁であってもよい（請求項４）。この形態によれば、媒体の温度に応じてバイメタル弁を変形させることができる。そのため、媒体の移動をバイメタル弁の開度調整により制限することができる。

以上説明したように、本発明の冷却装置においては、熱輸送手段に駆動手段が接触するように設けられているため、熱輸送手段の温度に応じて駆動手段の形状を変化させることができる。そのため、フラップ部材を通風位置と遮断位置との間で駆動させることができる。これにより、冷却対象の冷却が不要な場合、フラップ部材を遮断位置にすると、冷却部に空気が当たることを阻止することができるので、冷却対象の冷却を防止することができる。

本発明の一形態に係る冷却装置が適用された駆動装置の要部を概略的に示す図。本発明の冷却装置の詳細を示す図。ヒートパイプの詳細を示す図。ヒートパイプ内に制御弁を備えた図。

図１は、本発明の一形態に係る冷却装置が適用された駆動装置の要部を概略的に示している。駆動装置１は不図示の車両に搭載される。この車両は内燃機関を走行用の駆動力源として備えており、駆動輪と駆動力源とが車両前部に位置するＦＦ型車両として構成されている。駆動装置１には、不図示の内燃機関の回転を伝達するインプットシャフト５と、インプットシャフト５の回転を変速する変速装置６と、変速装置６からの回転を不図示の左右輪と連結されたドライブシャフト７に伝達する差動装置８とが設けられている。図１の変速装置６には、インプットシャフト５の回転をアウトプットシャフト９に伝達する１〜４速ギア１０〜１３が設けられている。また、アウトプットシャフト９に伝達された回転は、ファイナルギア１４を介して差動装置８に伝達される。この変速装置６は、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）である。ＭＴには他にも部品が設けられているが、それらの図示は省略した。

図１の駆動装置１の下部に溜まっている１〜４速ギア１０〜１３を潤滑する冷却対象としてのオイル２０は、図１の矢印で示したようにオイル流路２１を介して駆動装置１の上部に移送される。この上部への移送は、不図示のポンプ等によって、オイル２０を駆動装置１の下部から上部へと移送できるものであればよい。上部に移送されたオイル２０は、駆動装置１の上部に設けられた後述する冷却装置３０の熱輸送手段としてのヒートパイプ３１を介して、１〜４速ギア１０〜１３に供給される。なお、図１では、ヒートパイプ３１と、その他の構成とを明確にするために、ヒートパイプ３１を黒く塗りつぶしてある。

駆動装置１の上部には、冷却装置３０が設けられている。図２には、本発明の冷却装置の詳細が示されている。冷却装置３０は、ヒートパイプ３１と、冷却部３２と、フラップ部材としてのフラップ３３と、このフラップ３３を回転駆動する駆動手段としてのバイメタル部材３４とを備えている。

図３には、ヒートパイプ３１の詳細が示されている。ヒートパイプ３１は、オイル２０の熱を受け取る受熱部３５と熱を放熱する冷却部３２との間に、パイプを５往復させて構成されている。このヒートパイプ３１は、内部を真空にした後、液状の媒体３１ａを半分ほど封入してある。ヒートパイプ３１内では、冷却部３２の凝固による圧力低下及び受熱部３５の蒸発による圧力上昇により、振動が発生する。この振動により、図３の矢印Ｂで示すように、媒体３１ａが上下に移動するため、オイル２０の熱を受熱部３５で受け取り、この熱を冷却部３２に輸送して放熱することができる。このヒートポンプ３１は、いわゆる自励振動ヒートパイプである。

図３に示すように、冷却部３２には、冷却フィン３２ａが設けられている。冷却フィン３２ａは、オイル２０の熱を受け取った媒体３１ａの熱を放熱させることができる。冷却部３２には、放熱効果を高めるために、車両の走行時に発生する空気としての風（図２の矢印Ａ）が当たるように構成されている。このように、冷却部３２に風を当てて冷却部３２を冷却する。

フラップ３３は、平板上に形成され、風が当たる冷却部３２の面よりも大きく、冷却部３２よりも空気の流れの上流側、すなわち、風が当たる冷却部３２の風上に位置している。フラップ３３は、冷却部３２に風が当たる通風位置と、冷却部３２に風が当たることを阻止する遮断位置との間で移動可能である。後述するバイメタル部材３４によって、フラップ３３を通風位置と遮断位置との間で回転駆動させる。

バイメタル部材３４は、異種の材料が組み合わされた周知のものである。図２に示すように、バイメタル部材３４は、冷却部３２内のヒートパイプ３１と接触するように設けられている。バイメタル部材３４は、冷却部３２からフラップ３３の軸３３ａの下方へと直線的に延びるとともに、その軸３３ａに巻きつけられるように接続される。そして、バイメタル部材３４は、その軸３３ａの上方から冷却部３２へと直線的に延びるとともに、冷却部３２内にて固定される。フラップ３３を遮断位置にして、フラップ３３とバイメタル部材３４とを接続する。

バイメタル部材３４は、ヒートパイプ３１と接触するように設けられているため、ヒートパイプ３１の温度に応じて形状を変化（変形）させて、フラップ３３を遮断位置と通風位置との間で回転駆動させる。図２に示すように、バイメタル部材３４は、フラップ３３の中央を軸３３ａとしてフラップ３３を回転駆動させる。例えば、回転方向は右回りである。ヒートパイプ３１の温度が上昇すると、バイメタル部材３４はその温度上昇に合わせて徐々に内側へと湾曲状に変形する。この変形により、バイメタル部材３４は、フラップ３３を遮断位置から通風位置へと徐々に回転駆動させることができる。また、所定の温度以上のとき、バイメタル部材３４が変形を開始するようにバイメタル部材３４の諸条件を設定することができる。

以上の形態によれば、フラップ３３は、風が当たる冷却部３２の面よりも大きく、風が当たる冷却部３２の風上に位置していることにより、フラップ３３が遮断位置のときは、冷却部３２に風が当たることを阻止することができる。また、フラップ３３を遮断位置から通風位置へと回転駆動させることにより、冷却部３２に当たる風量を増加させることができる。また、バイメタル部材３４は温度の上昇に合わせて徐々に変形するので、フラップ３３を遮断位置と通風位置との間で調節することができる。これにより、冷却部３２に当たる風量を調節することができる、すなわち、冷却部３２の冷却量を調節することができる。さらに、オイル２０の温度が外気温と同じかそれ以下の状態にある冷間状態となっている車両の運転開始時等のオイル２０の冷却が不要な場合には、所定の温度までバイメタル部材３４が変形しないようにバイメタル部材３４の諸条件を設定することにより、フラップ３３を遮断位置に維持することができる。これにより、オイル２０の冷却が不要な場合には、冷却部３２に風が当たることを阻止することができるので、冷却対象としてのオイル２０の冷却を防止することができる。このようにオイル２０の冷却を防止することができるので、オイルの潤滑の効率化を図ることができる。さらに、このような構成により、１〜４速ギア１０〜１３を潤滑する冷却対象としてのオイル２０のみを、冷却することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。図４に示すように、上述したヒートパイプ３１内に制御弁としてのバイメタル弁４０を備えてもよい。バイメタル弁４０の一端部が、ヒートパイプ３１の内壁の一部に固定されている。バイメタル弁４０は、ヒートパイプ３１内の媒体３１ａが移動できないようにヒートパイプ３１の流路を閉鎖している。バイメタル弁４０は、バイメタル部材３４と同様に、異種の材料が組み合わされた周知のものである。バイメタル弁４０は、ヒートパイプ３１内を移動する媒体３１ａの温度に応じて形状を変化（変形）させて、ヒートパイプ３１の流路の開度を調節する。媒体３１ａの温度が上昇すると、バイメタル弁４０はその温度上昇に合わせて徐々にヒートパイプ３１の流路を開放する方向に湾曲状に変形して、ヒートパイプ３１の流路が開放される。また、所定の温度以上のときバイメタル弁４０が変形を開始するように、バイメタル弁４０の諸条件を設定することができる。

この形態によれば、バイメタル弁４０は媒体３１ａの温度の上昇に合わせて徐々に変形するので、ヒートパイプ３１の流路の開度を調節することができる。これにより、媒体３１ａの移動を制限することができる、すなわち、オイル２０の熱の輸送を調節することができる。さらに、オイル２０の温度が外気温と同じかそれ以下の状態にある冷間状態となっている車両の運転開始時等のオイル２０の冷却が不要な場合には、所定の温度までバイメタル弁４０が変形しないようにバイメタル弁４０の諸条件を設定することにより、ヒートパイプ３１の流路を閉鎖することができる。これにより、オイル２０の冷却が不要な場合には、媒体１３ａが移動できないので、オイル２０の冷却を防止することができる。また、ヒートパイプ３１内にて熱の輸送を制限することができるので、バイメタル弁４０の他に特別な冷却制御機構を設ける必要がないので、冷却装置３０を小型化することができる。

図３及び図４のヒートパイプ３１は、冷却部３２と受熱部３５との間を５往復させているが、上述した形態と同様の効果が得られる限りにおいてヒートパイプ３１の往復数は適宜に設定してよい。

上述した形態では、１〜４速ギア１０〜１３のみを潤滑するオイルのみを冷却したが、その他のギア及びシャフト等を潤滑するオイルを冷却するようにしてもよい。

上述したヒートパイプ３１の取り付け位置は、設置面に対して水平又は垂直等と限定されないので、取り付け位置に関係なく本発明の冷却装置３０を適用することができる。また、本発明の冷却装置３０は、小型であり、熱輸送力も高いので、局所的に冷却することもできる。例えば、ハイブリッド車両に備えられるモータジェネレータをオイルで冷却する場合には、そのオイルを冷却対象として本発明の冷却装置３０を適用することができる。

上述した形態では、オイルを冷却対象としたが、上述した構成により冷却対象を冷却することができる限りにおいて、オイル以外の液体その他の媒体を冷却対象としてもよい。

２０オイル（冷却対象）
３０冷却装置
３１ヒートパイプ（熱輸送手段）
３２冷却部
３３フラップ（フラップ部材）
３４バイメタル部材（駆動手段）
３５受熱部
４０バイメタル弁（制御弁）

Claims

冷却対象の熱を受熱部で受け取り、その熱を冷却部に輸送して放熱する熱輸送手段を備え、
前記冷却部に空気を当てて前記冷却部を冷却する冷却装置において、
前記冷却部よりも空気流れの上流側に設けられ、前記冷却部に空気が当たる通風位置と前記冷却部に空気が当たることを阻止する遮断位置との間で移動可能なフラップ部材と、前記熱輸送手段と接触するように設けられ、前記熱輸送手段の温度に応じて形状を変化させて前記フラップ部材を前記通風位置と前記遮断位置との間で駆動する駆動手段と、を備えた冷却装置。
前記駆動手段は、前記熱輸送手段の温度に応じて形状を変形させて前記フラップ部材を前記通風位置と前記遮断位置との間で駆動するバイメタル部材である請求項１に記載の冷却装置。
前記熱輸送手段はヒートパイプであり、
前記ヒートパイプ内に位置し、前記ヒートパイプ内を移動する媒体の温度に応じて形状を変化させて、前記媒体の移動を制限する開度調節可能な制御弁を備えた請求項１又は２に記載の冷却装置。
前記制御弁は、前記媒体の温度に応じて形状を変形させて、前記媒体の移動を制限する開度調節可能なバイメタル弁である請求項３に記載の冷却装置。