JP2013120766A - 温調器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、温調媒体が円滑に流れない領域が挿入孔内に生じることを回避でき、温調効率を向上できる温調器を提供することを目的とするものである。
【解決手段】流路管１は、冷媒３が通される媒体流路１０を形成する管体である。この流路管１には、媒体流路１０に連通された挿入孔１１が設けられている。挿入孔１１には、媒体流路１０側に位置する流路側開口面１１ａと、熱交換器本体２０側に位置する熱交換器側開口面１１ｂとが設けられている。挿入孔１１は、流路側開口面１１ａの上流側の縁部と、熱交換器側開口面１１ｂの上流側の縁部とを結ぶ仮想線１３が冷媒３の流れ方向に対して鋭角で傾斜するように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、被温調体の温度を調整する温調器に関する。

従来の温調器としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構造を挙げることができる。すなわち、従来の温調器には、流路管及び熱交換器が設けられている。流路管は、冷媒が通される媒体流路を形成する管体である。この流路管には、媒体流路に連通された挿入孔が設けられている。熱交換器には、発熱体が取付けられた熱交換器本体と、この熱交換器本体に接合されたフィンとが含まれている。熱交換器本体は流路管の挿入孔を覆うように配置され、フィンは挿入孔を通して媒体流路内に挿入される。フィン及び熱交換器本体を介して、発熱体と冷媒との間で熱交換が行われることで、発熱体が冷却される。流路管の挿入孔は、流路管の板厚方向に直行する方向の断面積が一様となるように形成されている。

特開２０１０−２７７３５号公報

上記のような従来の温調器では、流路管の板厚方向に直行する方向の断面積が一様となるように流路管に挿入孔が形成されているので、流路管の肉厚に起因して、冷媒（温調媒体）が円滑に流れない領域が挿入孔内に生じ、温調効率が低下している。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、温調媒体が円滑に流れない領域が挿入孔内に生じることを回避でき、温調効率を向上できる温調器を提供することである。

本発明に係る温調器は、温調媒体が通される媒体流路を形成する流路管と、熱交換器本体、及び熱交換器本体に接合されたフィンを有する熱交換器とを備え、流路管には、壁面に挿孔が設けられ、熱交換器は、熱交換器本体により挿入孔を覆うとともに、挿入孔を通して媒体流路内にフィンを挿入するように流路管上に配設され、挿入孔は、媒体流路側に位置する流路側開口面における温調媒体の上流側の縁部と、流路側開口面より熱交換器側の少なくとも一部の位置における温調媒体の上流側の縁部とを結ぶ仮想線が温調媒体の上流側から下流側への方向に対して鋭角で傾斜するように形成されている。

本発明の温調器によれば、挿入孔は、媒体流路側に位置する流路側開口面における温調媒体の上流側の縁部と、流路側開口面より熱交換器本体側の少なくとも一部の位置における温調媒体の上流側の縁部とを結ぶ仮想線が温調媒体の上流側から下流側への方向に対して鋭角で傾斜するように形成されているので、温調媒体が円滑に流れない領域が挿入孔内に生じることを回避でき、温調効率を向上できる。

本発明の実施の形態１による温調器を示す分解斜視図である。 図１の熱交換器が流路管に取付けられた状態での温調器の断面図である。 本発明の実施の形態２による温調器の断面図である。 本発明の実施の形態３による温調器の断面図である。 本発明の実施の形態４による温調器の断面図である。 本発明の実施の形態５による温調器の断面図である。 本発明の実施の形態６による温調器の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による温調器を示す分解斜視図である。図において、温調器には、流路管１及び熱交換器２が設けられている。流路管１は、例えば水又は空気等の冷媒３（温調媒体）が通される媒体流路１０を形成する長手状の管体である。以下、媒体流路１０を囲む流路管１の壁面を内壁面１ａ（流路側壁面）と呼び、この内壁面１ａとは反対側の壁面を外壁面１ｂ（反流路側壁面）と呼ぶこととする。流路管１には、挿入孔１１と、外壁面１ｂにおいて挿入孔１１の周囲に設けられたシール溝１２とが設けられている。挿入孔１１は、流路管１の板厚方向に直行する方向の断面が矩形となるように形成されている。

熱交換器２には、熱交換器本体２０及びフィン２１が含まれている。熱交換器本体２０は、例えばアルミニウム又は銅等を素材とする平板部材により構成されており、流路管１の挿入孔１１を覆うように外壁面１ｂ上に配置される。フィン２１は、熱交換器本体２０の下面２０ａ（第１端面）に接合された複数の平板部材により構成されており、熱交換器本体２０が挿入孔１１を覆うように配置された際に挿入孔１１を通して媒体流路１０内に挿入される。フィン２１を構成する各平板部材は、媒体流路１０内に挿入された際に冷媒３の流れ方向に延設するように配置されている。

フィン２１が接合された下面２０ａとは反対側の熱交換器本体２０の上面２０ｂ（第２端面）には、例えば複数のパワーモジュール等により構成された発熱体４（被温調体）が取付けられている。熱交換器２が流路管１に取付けられた後に、熱交換器本体２０及びフィン２１を介して発熱体４と冷媒３との間で熱交換が行われることで、発熱体４の冷却（温度調整）が行われる。

熱交換器２が流路管１に取付けられる際には、熱交換器本体２０の下面２０ａと流路管１の外壁面１ｂとの間にシール部材５が挟み込まれる。流路管１の外壁面１ｂに設けられたシール溝１２は、シール部材５の位置決めに用いられる。熱交換器本体２０の下面２０ａと流路管１の外壁面１ｂとの間にシール部材５が挟み込まれることで、冷媒３の漏れが防止される。

次に、図２は、図１の熱交換器２が流路管１に取付けられた状態での温調器の断面図である。図において、挿入孔１１には、媒体流路１０側に位置する開口（挿入孔１１内に向けて開かれた開口）の流路側開口面１１ａと、熱交換器本体２０側に位置する開口（挿入孔１１外に向けて開かれた開口）の熱交換器側開口面１１ｂとが設けられている。挿入孔１１は、流路側開口面１１ａにおける冷媒３の上流側の縁部と、流路側開口面１１ａより熱交換器本体２０側の少なくとも一部の位置における冷媒３の上流側の縁部とを結ぶ仮想線１３が冷媒３の上流側から下流側への方向（流れ方向）に対して鋭角で傾斜するように形成されている。

本実施の形態では、挿入孔１１は、流路側開口面１１ａの上流側の縁部と、熱交換器側開口面１１ｂの上流側の縁部とを結ぶ仮想線１３が冷媒３の流れ方向に対して鋭角で傾斜するように形成されている。また、挿入孔１１は、流路側開口面１１ａの面積が熱交換器側開口面１１ｂの面積より大きくなるように形成されている。さらに、挿入孔１１は、流路管１の板厚方向１ｃに直交する方向の断面積が流路側開口面１１ａから熱交換器側開口面１１ｂに向けて連続的に小さくなるように形成されている。流路側開口面１１ａの上流側の縁部と、熱交換器側開口面１１ｂの上流側の縁部との間には、冷媒３の流れ方向に対して例えば３０°程度（流路管１の板厚方向１ｃに対して６０°程度）傾斜した傾斜面１５が形成されている。

流路管１には、冷媒３の流れ方向に沿う挿入孔１１の上流側（冷媒３が挿入孔１１に流れ込む側）に配置された第１桁部１６と、冷媒３の流れ方向に沿う挿入孔１１の下流側（挿入孔１１から冷媒３が流れ出る側）に配置された第２桁部１７とが含まれている。第１及び第２桁部１６，１７は、流路管１を構成する壁体であり、熱交換器本体２０を支持している。

これら第１及び第２桁部１６，１７は、冷媒３の流れ方向に沿う挿入孔１１の中央位置１１ｃに向かうにつれて、流路管１の内壁面１ａが流路管１の外壁面１ｂに近づくように薄肉化されている。このような薄肉化により、上述のような挿入孔１１の形状（流路側開口面１１ａの上流側の縁部と、流路側開口面１１よりも熱交換器本体２０に近い少なくとも一部の位置の上流側の縁部とを結ぶ仮想線１３が冷媒３の流れ方向に対して鋭角で傾斜された形状）が達成される。傾斜面１５は、第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面を構成している。また、傾斜面１５は、第１及び第２桁部１６，１７の流路側端部（流路側開口面１１ａの縁部）から延在されている。

次に、傾斜面１５が形成されていることによる作用について説明する。従来構成のように、挿入孔１１が、流路管１の板厚方向１ｃに直交する方向の断面積が一様となるように挿入孔１１が形成されている場合には、第１及び第２桁部１６，１７の断面は矩形となる。この場合、第１及び第２桁部１６，１７の肉厚に応じて、冷媒３の流れ方向に沿う第１桁部１６の下流側及び第２桁部１７の上流側の領域において冷媒３が円滑に流れない。これに対して、本実施の形態のように、流路側開口面１１ａの縁部から傾斜面１５を延在させることで、傾斜面１５に沿って冷媒３を円滑に流すことができる。

なお、以上の説明では、第１及び第２桁部１６，１７の両方が薄肉化され、第１及び第２桁部１６，１７の両方の挿入孔１１に接する面が傾斜面１５とされるように説明しているが、挿入孔１１の上流側のみで冷媒３の流れを円滑にすればよいときには、第１桁部１６のみが薄肉化されて、第１桁部１６側のみに傾斜面１５が形成されてもよい。

このような温調器では、挿入孔１１は、流路側開口面１１ａにおける冷媒３の上流側の縁部と、流路側開口面１１ａより熱交換器本体２０側の少なくとも一部の位置における冷媒３の上流側の縁部とを結ぶ仮想線１３が冷媒３の上流側から下流側への方向に対して鋭角で傾斜するように形成されているので、流路側開口面１１ａの縁部から傾斜面１５を延在させることができ、この傾斜面１５に沿って冷媒３を円滑に流すことができる。これにより、冷媒３が円滑に流れない領域が挿入孔１１内に生じることを回避でき、温調効率を向上できる。

また、挿入孔１１は、流路側開口面１１ａの面積が熱交換器側開口面１１ｂの面積より大きくなるように形成されているので、より確実に傾斜面１５を形成でき、冷媒３が円滑に流れない領域が挿入孔１１内に生じることをより確実に回避できる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による温調器の断面図である。実施の形態１では、実施の形態１では、挿入孔１１は略台形の断面を有するように説明されているが、図３に示すように、挿入孔１１は略平行四辺形の断面を有していてもよい。このような形状でも、仮想線１３が冷媒３の流れ方向の方向に対して鋭角で傾斜していることにより、冷媒３が円滑に流れない領域が挿入孔１１内に生じることを回避できる。すなわち、実施の形態１では、挿入孔１１は、流路側開口面１１ａの面積が熱交換器側開口面１１ｂの面積よりも大きくなるように形成されると説明しているが、仮想線１３が冷媒３の流れ方向の方向に対して鋭角で傾斜していれば、流路側開口面１１ａの面積が熱交換器側開口面１１ｂの面積よりも大きい必要はない。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３による温調器の断面図である。実施の形態１では、流路側開口面１１ａの上流側の縁部から傾斜面１５を延在させるように説明したが、図４に示すように、傾斜面１５に代えて円弧面１８を形成してもよい。換言すると、実施の形態１では、第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面を傾斜面１５により構成すると説明したが、当該挿入孔１１に接する面を円弧面１８により構成してもよい。第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面は、仮想線１３と一致していなくてもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、傾斜面１５に代えて円弧面１８を採用した場合でも、傾斜面１５の場合と同様に冷媒３を円滑に流すことができ、冷媒３が円滑に流れない領域が挿入孔１１内に生じることを回避できる。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４による温調器の断面図である。実施の形態１では、流路側開口面１１ａの上流側の縁部から傾斜面１５を延在させるように説明したが、図５に示すように、傾斜面１５に代えて階段状面１９を形成してもよい。換言すると、実施の形態１では、第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面を傾斜面１５により構成すると説明したが、当該挿入孔１１に接する面を階段状面１９により構成してもよい。なお、階段状面１９の段数は、任意であり、１段でも２段以上でもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、傾斜面１５に代えて階段状面１９を採用した場合でも、傾斜面１５の場合と同様に冷媒３を円滑に流すことができ、冷媒３が円滑に流れない領域が挿入孔１１内に生じることを回避できる。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態４による温調器の断面図である。実施の形態１では、挿入孔１１は、流路側開口面１１ａの上流側の縁部と、熱交換器側開口面１１ｂの上流側の縁部とを結ぶ仮想線１３が冷媒３の流れ方向に対して鋭角で傾斜するように形成される説明したが、例えばシール溝１２（図１参照）の位置等の要因により、このように形成できない場合もある。このような場合には、図５に示すように、流路側開口面１１ａの上流側の縁部と、流路側開口面１１ａよりも熱交換器本体２０に近い途中位置１１ｄの上流側縁部とを結ぶ仮想線１３を冷媒３の流れ方向に対して鋭角で傾斜するように挿入孔１１を形成してもよい。本実施の形態では、挿入孔１１の断面積は、途中位置１１ｄから熱交換器側開口面１１ｂまで一様とされている。

換言すると、実施の形態１では、第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面の全体が傾斜面１５により構成されるように説明したが、第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面の一部を傾斜面１５としてもよい。

図６に示すように、途中位置１１ｄと熱交換器側開口面１１ｂとの間には、流路管１の板厚方向１ｃと平行な平面部３０が形成されている。冷媒３の流れ方向に沿う平面部３０の下流側及び上流側の領域においては、冷媒３が円滑に流れない可能性がある。このため、平面部３０とフィン２１との間に所定幅の空隙を形成し、冷媒３が円滑に流れる領域においてフィン２１と冷媒３との熱交換が行われるように構成する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、流路側開口面１１ａの縁部と途中位置１１ｄとの間に傾斜面１５を形成しても（第１及び第２桁部１６，１７の挿入孔１１に接する面の一部を傾斜面１５としても）、実施の形態１の構成と同様に、冷媒３が円滑に流れない領域が挿入孔１１内に生じることを回避でき、温調効率を向上できる。

実施の形態６．
図７は、本発明の実施の形態６による温調器の断面図である。図において、本実施の形態の挿入孔１１は、流路側開口面１１ａから途中位置１１ｄに向けて挿入孔１１の断面積が小さくなるとともに、途中位置１１ｄから熱交換器側開口面１１ｂに向けて挿入孔１１の断面積が大きくなるように形成されている。熱交換器側開口面１１ｂの面積は、流路側開口面１１ａの面積以上とされている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、流路側開口面１１ａよりも熱交換器本体２０に近い位置での挿入孔１１の断面積（熱交換器側開口面１１ｂの面積）が流路側開口面１１ａの面積以上とされていても、途中位置１１ｄのように、流路側開口面１１ａよりも熱交換器本体２０に近い位置で流路側開口面１１ａの面積よりも小さな面積を有する位置があれば、流路側開口面１１ａの縁部から傾斜面１５を延在させることができる。すなわち、必ずしも、実施の形態１のように、流路側開口面１１ａの面積が、該流路側開口面１１ａよりも熱交換器本体２０に近いすべての位置での挿入孔１１の断面積よりも大きい必要はない。

なお、実施の形態６では、途中位置１１ｄの縁部と熱交換器側開口面１１ｂの縁部との間は傾斜面により繋げられているが、これら縁部間の壁面の形状は任意であり、円弧面又は１段若しくは２段以上の階段状面でもよい。

また、実施の形態５，６では、流路側開口面１１ａと途中位置１１ｄとの間に傾斜面１５を形成するように説明しているが、実施の形態２，３と同様に、傾斜面１５に代えて円弧面１８又は１段若しくは２段以上の階段状面１９でもよい。

さらに、実施の形態１〜６では、熱交換器本体２０に発熱体４が取付けられて、冷媒３との熱交換により発熱体４の冷却が行われるように説明しているが、交換器本体に被加温体が取付けられて、流路管を通される温媒（温調媒体）との熱交換により被加温体が加温されてもよい。

さらにまた、実施の形態１〜６では、熱交換器本体２０に取付けられた発熱体４の温度を調整することが主目的であるように説明しているが、冷媒３を加熱することを主目的としてもよい。これは、交換器本体に取付けられた被加温体と、流路管を通される温媒との間で熱交換が行われる場合でも同様である。すなわち、被温調体は、熱交換器本体に取付けられた発熱体又は被加温体であってもよいし、流路管を通される冷媒又は温媒であってもよい。

１ 流路管、１ａ 内壁面、１ｂ 外壁面、２ 熱交換器、３ 冷媒（温調媒体）、１０ 媒体流路、１１ 挿入孔、１１ａ 流路側開口面、１１ｂ 熱交換器側開口面、１１ｃ 中央位置、１５ 傾斜面、１６，１７ 第１及び第２桁部、１８ 円弧面、１９ 階段状面、２０ 熱交換器本体、２１ フィン。

Claims (3)

1. 温調媒体が通される媒体流路を形成する流路管と、
   熱交換器本体、及び前記熱交換器本体に接合されたフィンを有する熱交換器と
   を備え、
   前記流路管には、壁面に挿孔が設けられ、
   前記熱交換器は、前記熱交換器本体により前記挿入孔を覆うとともに、前記挿入孔を通して前記媒体流路内に前記フィンを挿入するように前記流路管上に配設され、
   前記挿入孔は、前記媒体流路側に位置する流路側開口面における前記温調媒体の上流側の縁部と、前記流路側開口面より前記熱交換器本体側の少なくとも一部の位置における前記温調媒体の上流側の縁部とを結ぶ仮想線が前記温調媒体の上流側から下流側への方向に対して鋭角で傾斜するように形成されていることを特徴とする温調器。
2. 前記流路側開口面における前記温調媒体の上流側の縁部からは、傾斜面、円弧面、及び階段状面のいずれか一つが延在されていることを特徴とする請求項１記載の温調器。
3. 前記挿入孔は、前記流路側開口面の面積が熱交換器側開口面の面積より大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の温調器。

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