JP2014179483A - Heat exchange module, motor structure using the same, method for manufacturing heat exchange module and heating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放熱効率が高く、コンパクトな熱交換モジュール等に関するものである。 The present invention relates to a compact heat exchange module or the like having high heat dissipation efficiency.
たとえば自動車のモータなどの発熱部を冷却するため、発熱部の熱を外気等に放熱する熱交換モジュールが用いられる。この場合、発熱部と放熱部とは、機器のレイアウトによって離れた位置に配置される場合がある。この場合には、発熱部から放熱部までは、例えばヒートパイプなどによって熱輸送が行われる。 For example, in order to cool a heat generating part such as an automobile motor, a heat exchange module that radiates heat of the heat generating part to the outside air or the like is used. In this case, the heat generating part and the heat radiating part may be arranged at positions separated by the layout of the device. In this case, heat transport is performed from the heat generating portion to the heat radiating portion by, for example, a heat pipe.
また、瞬間的なあるいはパルス状の発熱に対しては、熱輸送および放熱が追い付かない場合がある。したがって、このような発熱には、蓄熱部を配置し、発熱部で発熱した熱を蓄熱部に蓄熱する方法がある。 In addition, heat transport and heat dissipation may not catch up with instantaneous or pulsed heat generation. Therefore, for such heat generation, there is a method of arranging a heat storage unit and storing heat generated in the heat generation unit in the heat storage unit.
このような、熱交換モジュールとしては、例えば発熱素子に熱的に接続される受熱部と、発熱素子の熱を一時的に蓄熱する蓄熱部を備える受熱ブロックを備え、受熱部と放熱フィンとがヒートパイプで接続される冷却装置がある(特許文献1)。 As such a heat exchange module, for example, a heat receiving unit thermally connected to the heat generating element and a heat receiving block including a heat storage unit for temporarily storing heat of the heat generating element are provided. There is a cooling device connected by a heat pipe (Patent Document 1).
しかし、特許文献1のような冷却装置では、蓄熱部と放熱部とが離れているため、蓄熱部に蓄熱された熱の放熱効率が悪い。このため、放熱量を確保するために、大きな放熱フィンが必要となる。また、熱輸送部と蓄熱部との伝熱面積が小さいため、蓄熱部へ効率よく熱を移動させることができない。
However, in a cooling device like
一方、蓄熱部に、蓄熱部材を用いる方法がある。しかし、このような蓄熱部材を保持する容器を蓄熱部として用いると、当該容器と発熱体または熱輸送部との間の熱抵抗が生じる。このため、効率よく蓄熱部へ熱移動させることができない。 On the other hand, there is a method of using a heat storage member in the heat storage section. However, when a container holding such a heat storage member is used as the heat storage unit, a thermal resistance between the container and the heating element or the heat transport unit is generated. For this reason, it is not possible to efficiently transfer heat to the heat storage unit.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、放熱効率が高くコンパクトな熱交換モジュール等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchange module and the like that have high heat dissipation efficiency and are compact.
前述した目的を達成するため、第1の発明は、発熱部と接触する熱輸送部と、前記熱輸送部から、熱を蓄熱可能な蓄熱部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、前記熱輸送部と前記蓄熱部とが一体で構成され、前記蓄熱部は、内部に蓄熱部材を収容することを特徴とする熱交換モジュールである。 In order to achieve the above-described object, the first invention includes a heat transport unit that comes into contact with the heat generating unit, a heat storage unit capable of storing heat from the heat transport unit, and a heat dissipation unit provided in the heat transport unit, And the heat transport unit and the heat storage unit are integrally formed, and the heat storage unit houses a heat storage member therein.
前記蓄熱部には、複数のフィンが設けられ、前記フィン同士の間に前記蓄熱部材が充填されてもよい。 The heat storage unit may be provided with a plurality of fins, and the heat storage member may be filled between the fins.
前記フィンの開口方向が、前記熱輸送部の熱輸送方向と略一致することが望ましい。 It is desirable that the opening direction of the fins substantially coincides with the heat transport direction of the heat transport portion.
前記熱輸送部には、ヒートパイプが埋め込まれることが望ましい。 It is desirable that a heat pipe is embedded in the heat transport part.
前記蓄熱部は、少なくとも前記発熱部側に位置する発熱部側蓄熱部と、前記放熱部側に位置する放熱部側蓄熱部と、を有し、前記発熱部側蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点を、前記放熱部側蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点よりも高くしてもよい。 The heat storage part has at least a heat generation part side heat storage part located on the heat generation part side and a heat radiation part side heat storage part located on the heat dissipation part side, and the heat storage member filled in the heat generation part side heat storage part The melting point of the heat storage member may be higher than the melting point of the heat storage member filled in the heat radiating unit side heat storage unit.
前記蓄熱部は、少なくとも前記熱輸送部と接触する第1蓄熱部と、前記第1蓄熱部に積層される第2蓄熱部と、を有し、前記第1蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点を、前記第2蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点よりも高くしてもよい。 The heat storage unit includes at least a first heat storage unit in contact with the heat transport unit, and a second heat storage unit stacked on the first heat storage unit, and a heat storage member filled in the first heat storage unit. You may make melting | fusing point higher than melting | fusing point of the thermal storage member with which the said 2nd thermal storage part is filled.
第1の発明によれば、蓄熱部材を収容可能な蓄熱部と熱輸送部が一体で構成されるため、蓄熱部と熱輸送部との間に別途のサーマルインターフェース等を用いる必要がない。このため、蓄熱部と熱輸送部との間の熱抵抗を小さくすることができる。また、蓄熱部と熱輸送部とが一体であるため、熱輸送部の移動中の熱も効率よく蓄熱部に蓄熱することができる。このため、放熱特性に優れ、放熱部をコンパクトにすることができる。 According to the first invention, since the heat storage part and the heat transport part that can accommodate the heat storage member are integrally formed, there is no need to use a separate thermal interface or the like between the heat storage part and the heat transport part. For this reason, the thermal resistance between a heat storage part and a heat transport part can be made small. Moreover, since the heat storage part and the heat transport part are integrated, the heat during movement of the heat transport part can also be efficiently stored in the heat storage part. For this reason, it is excellent in a heat dissipation characteristic and can make a thermal radiation part compact.
また、蓄熱部の内部にフィンを設け、フィン間に蓄熱部材を充填することで、効率よく蓄熱部に熱を蓄熱することができる。この際、フィンの開口方向を熱輸送方向とほぼ一致させることで、押し出しまたは引き抜きにより、フィンを含めた熱交換モジュール本体を熱輸送方向に一体で製造することができる。さらに、熱輸送部にヒートパイプを埋め込むことで、効率よく、熱を輸送することができる。 Moreover, a heat | fever can be efficiently stored in a thermal storage part by providing a fin inside a thermal storage part and filling a thermal storage member between fins. At this time, by making the opening direction of the fins substantially coincide with the heat transport direction, the heat exchange module main body including the fins can be integrally manufactured in the heat transport direction by extrusion or drawing. Furthermore, heat can be efficiently transported by embedding a heat pipe in the heat transport section.
また、蓄熱部を、発熱部側に位置する発熱部側蓄熱部と、放熱部側に位置する放熱部側蓄熱部とに分割し、発熱部側蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点を、放熱部側蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点よりも高くすることで、発熱部に近い側で、蓄熱が先に進みすぎることで、放熱が遅れることを抑制するとともに、放熱部側の熱輸送部から放熱部側蓄熱部に熱を蓄熱できるため、効率よく熱を放熱部に移動させることができる。 Further, the heat storage part is divided into a heat generation part side heat storage part located on the heat generation part side and a heat radiation part side heat storage part located on the heat dissipation part side, and the melting point of the heat storage member filled in the heat generation part side heat storage part is By making it higher than the melting point of the heat storage member filled in the heat radiating part side heat storage part, it is possible to suppress the delay of heat dissipation by suppressing the heat storage on the side close to the heat generating part, and heat on the heat radiating part side. Since heat can be stored from the transport section to the heat dissipation section side heat storage section, heat can be efficiently transferred to the heat dissipation section.
また、熱輸送部と接触する第1蓄熱部と、第1蓄熱部に積層される第2蓄熱部とを設け、第1蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点を、第2蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点よりも高くすることで、蓄熱部の蓄熱効率を確保するとともに、特に発熱初期の熱を効率よく放熱部へ熱輸送することができる。 Moreover, the 1st heat storage part which contacts a heat transport part and the 2nd heat storage part laminated | stacked on a 1st heat storage part are provided, and melting | fusing point of the heat storage member with which a 1st heat storage part is filled is filled into a 2nd heat storage part By making the temperature higher than the melting point of the heat storage member, the heat storage efficiency of the heat storage unit can be secured, and in particular, the heat at the initial stage of heat generation can be efficiently transported to the heat dissipation unit.
第2の発明は、熱交換モジュールと、モータコイルを具備し、前記熱交換モジュールは、発熱部である前記モータコイルと接触する熱輸送部と、前記熱輸送部から、熱を蓄熱可能な蓄熱部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、前記熱輸送部と前記蓄熱部とが一体で構成され、前記蓄熱部は、内部に蓄熱部材が収容され、前記モータコイルの外周に前記熱輸送部が設けられ、前記熱輸送部の外周に、前記蓄熱部が設けられ、前記熱輸送部には、ヒートパイプが埋め込まれて、前記ヒートパイプが、前記モータコイルから突出して前記放熱部と接合されることを特徴とするモータ構造である。 A second invention includes a heat exchange module and a motor coil, and the heat exchange module is a heat transport part that contacts the motor coil that is a heat generating part, and heat storage that can store heat from the heat transport part. And a heat dissipating part provided in the heat transport part, wherein the heat transport part and the heat storage part are integrally formed, and the heat storage part includes a heat storage member therein, and the motor coil The heat transport part is provided on the outer periphery, the heat storage part is provided on the outer periphery of the heat transport part, a heat pipe is embedded in the heat transport part, and the heat pipe protrudes from the motor coil. The motor structure is joined to the heat radiating portion.
このようにすることで、モータコイルからの熱を効率よく放熱部へ輸送することができる。 By doing in this way, the heat from a motor coil can be efficiently conveyed to a thermal radiation part.
第3の発明は、発熱部と接触する熱輸送部と、前記熱輸送部から熱を蓄熱可能な蓄熱部と、を具備する本体を、押し出し加工または引き抜き加工により一体で形成し、前記蓄熱部に、蓄熱部材を充填するとともに、前記熱輸送部に放熱部を接合することを特徴とする熱交換モジュールの製造方法である。 According to a third aspect of the present invention, a main body including a heat transporting portion that comes into contact with the heat generating portion and a heat storage portion capable of storing heat from the heat transporting portion is integrally formed by extrusion processing or drawing processing, and the heat storage portion In addition, the heat storage module is filled with a heat storage member, and a heat radiating part is joined to the heat transport part.
第3の発明によれば、蓄熱部材を収容可能な蓄熱部と熱輸送部とを容易に一体で製造することができる。 According to the third aspect of the invention, the heat storage part that can accommodate the heat storage member and the heat transport part can be easily and integrally manufactured.
第4の発明は、第1の発明にかかる熱交換モジュールを複数用い、車内暖房用のエア流路内に前記放熱部を配置することで、発熱体の熱を前記エア流路内のエアに放熱する暖房システムであって、前記エア流路の内部を流れるエアの上流側から下流側に、前記熱交換モジュールを複数併設し、複数の前記熱交換モジュールは、それぞれ発熱体と接触し、上流側から下流側に行くにつれて、それぞれの前記熱交換モジュールの前記蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点が高くなるように、前記熱交換モジュールが複数併設されることを特徴とする暖房システムである。 A fourth invention uses a plurality of heat exchange modules according to the first invention, and disposes the heat dissipating part in an air flow path for heating a vehicle interior, so that the heat of the heating element is transferred to the air in the air flow path. A heating system that dissipates heat, wherein a plurality of the heat exchange modules are provided side by side from the upstream side to the downstream side of the air flowing through the air flow path, and the plurality of heat exchange modules are in contact with the heating elements, respectively, The heating system is characterized in that a plurality of the heat exchange modules are provided so as to increase the melting point of the heat storage member filled in the heat storage section of each of the heat exchange modules as going from the side to the downstream side. .
第4の発明によれば、例えば熱に弱い発熱体を冷却エアの上流側に配置するとともに、蓄熱部材の融点を低くすることで、発熱体の過熱を抑制することができる。また、熱に強い発熱体は、冷却エアの下流側に配置するとともに、蓄熱部材の融点を上げることで、発熱体の温度が所定以上にならないと、蓄熱部への蓄熱が行われず、効率よく、熱を放熱部へ移動させることができる。 According to the fourth aspect of the invention, for example, the heating element that is weak against heat is arranged on the upstream side of the cooling air, and the melting point of the heat storage member is lowered, so that overheating of the heating element can be suppressed. In addition, the heat-resistant heating element is arranged on the downstream side of the cooling air, and by increasing the melting point of the heat storage member, if the temperature of the heating element does not exceed a predetermined value, heat is not stored in the heat storage section, and it is efficient. The heat can be moved to the heat radiating part.
本発明によれば、放熱効率が高くコンパクトな熱交換モジュール等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compact heat exchange module or the like with high heat dissipation efficiency.
以下、本発明の実施の形態にかかる熱交換モジュール1について説明する。図1(a)は熱交換モジュール1を示す側面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線断面図である。熱交換モジュール1は、主に、熱輸送部7および蓄熱部9を有する本体5と、放熱部11等から構成される。
Hereinafter, the
本体5は、熱輸送部7と蓄熱部9が一体で構成される。熱輸送部7の一方の端部には、発熱部3が接触する。また、熱輸送部7の他方の端部近傍には、複数のフィンからなる放熱部11が設けられる。すなわち、熱輸送部7は、発熱部3の熱を放熱部11まで熱輸送する。
In the main body 5, the heat transport unit 7 and the
熱輸送部7には、熱輸送方向に沿ってヒートパイプ13が埋設される。なお、熱輸送部7が十分な熱輸送能力を有すれば、必ずしもヒートパイプ13は必要ではない。また、ヒートパイプ13は、完全に熱輸送部7に埋設されなくてもよく、一部が熱輸送部7の表面に露出していてもよい。 A heat pipe 13 is embedded in the heat transport section 7 along the heat transport direction. In addition, if the heat transport part 7 has sufficient heat transport capability, the heat pipe 13 is not necessarily required. In addition, the heat pipe 13 may not be completely embedded in the heat transport unit 7, and a part of the heat pipe 13 may be exposed on the surface of the heat transport unit 7.
熱輸送部7の下方(発熱部3との接触側とは逆側)には、蓄熱部9が一体で設けられる。蓄熱部9には、蓄熱部材15が充填される。すなわち、蓄熱部9は蓄熱部材15を収容可能な空間部を有する。なお、本体5の両端部は、蓄熱部材15が漏れださないように、閉じられている。
A
蓄熱部材15は、一時的に熱を蓄えることができればよく、例えば、パラフィンや関東商事社製の「パッサーモ」(商品名)といった相変化時に大きな潜熱を蓄えることができる材料を使用することができる。 The heat storage member 15 only needs to be able to temporarily store heat. For example, a material capable of storing a large latent heat at the time of phase change, such as paraffin or “Passermo” (trade name) manufactured by Kanto Shoji Co., Ltd., can be used. .
蓄熱部9は、以下のように機能する。例えば、発熱部3がパルス状の発熱量で発熱する場合や、瞬間的に大きな発熱を行うが、平均するとその発熱量が小さい場合など、蓄熱部9を設けないと、その大きな発熱量をそのタイミングで放熱する必要が生じる。このため、大きな放熱部(例えば大きな放熱フィン)が必要となる。これに対し、蓄熱部9は、所定以上の温度となると機能し、熱を一時的に蓄熱することができる。したがって、急激な発熱時には、その一部の熱を蓄熱し、発熱が安定した後に、蓄熱された熱を徐々に放熱することができる。このため、放熱部11を過剰に大きくする必要がない。
The
熱交換モジュール1は、以下のようにして製造することができる。まず、本体5の素材は、例えば押し出し加工や引き抜き加工によって製造することができる。このようにすることで、熱輸送部7と蓄熱部9を一体で容易に製造することができる。この場合、例えば、ヒートパイプ13用の穴や溝を熱輸送方向に容易に形成することができる。本体5の素材を所定長さで切断後、ヒートパイプ13を孔または溝に半田付けすることで、熱輸送部7が形成される。また、蓄熱部9の空間に蓄熱部材15を充填して、両端を閉じることで、蓄熱部9が形成される。本体5の上面に放熱フィンを半田等で接合することで、放熱部11が形成される。
The
本実施の形態によれば、パルス状または瞬間的な発熱に対して、その熱の一部を蓄熱可能であるため、放熱部11の大きさを過剰に大きくする必要がない。また、蓄熱部9は熱輸送部7と一体で形成される。このため、蓄熱部9と熱輸送部7との間に他のサーマルインターフェースマテリアルなどを用いる必要がなく、熱抵抗を小さくすることができる。
According to the present embodiment, a part of the heat can be stored in response to the pulsed or instantaneous heat generation, so that it is not necessary to excessively increase the size of the heat radiating part 11. The
また、蓄熱部9は、熱輸送部7に沿って、熱輸送部7と発熱部3との接触部から放熱部11までの範囲に設けられる。このため、熱輸送部7の一部が高温となると、その部位において蓄熱部9が機能する。したがって、熱輸送部7の各部において、蓄熱部9との熱交換が可能である。
In addition, the
また、本体5が押し出し加工または引き抜き加工によって、熱輸送方向に一定の断面で形成されるため、ヒートパイプ13の設置部や蓄熱部材15の収容部の形成が容易である。 Moreover, since the main body 5 is formed with a constant cross section in the heat transport direction by extrusion processing or drawing processing, it is easy to form the installation portion of the heat pipe 13 and the storage portion of the heat storage member 15.
次に、第2の実施形態について説明する。図2は、第2の実施も形態にかかる熱交換モジュール10を示す図であり、図2(a)は側面図、図2(b)は図2(a)のB−B線断面図である。なお、以下の説明において、熱交換モジュール1と同様の構成については、図1と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Next, a second embodiment will be described. 2A and 2B are views showing the heat exchange module 10 according to the second embodiment, where FIG. 2A is a side view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A. is there. In the following description, the same components as those of the
熱交換モジュール10は、熱交換モジュール1とほぼ同様の構成であるが、蓄熱部9の構造が異なる。熱交換モジュール10の蓄熱部9には、フィン17が設けられる。蓄熱部材15は、フィン17同士の間に充填される。なお、フィン17は、図示したように、波型のフィン形状であってもよく、他の形状であってもよい。また、フィン17は、本体5と一体で形成してもよく、別体で形成した後に接合してもよい。なお、フィン17を、熱輸送方向(図2(a)の左右方向)に開口する方向で形成することで、本体5の押し出し加工または引き抜き加工の際に、フィン17を一体で加工することができる。
The heat exchange module 10 has substantially the same configuration as the
第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、蓄熱部9にフィン17を設けることで、蓄熱部9と熱輸送部7との熱交換が促進される。また、フィン17を、熱輸送方向に開口する方向で形成することで、本体5とフィン17を一体で製造することができる。
According to the second embodiment, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained. In addition, by providing the
次に、第3の実施の形態について説明する。図3は、第3の実施も形態にかかる熱交換モジュール20を示す図であり、図3(a)は側面図、図3(b)は図3(a)のC−C線断面図である。熱交換モジュール20は、熱交換モジュール10とほぼ同様の構成であるが、蓄熱部9の構造が異なる。
Next, a third embodiment will be described. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a heat exchange module 20 according to the third embodiment, in which FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. is there. The heat exchange module 20 has substantially the same configuration as the heat exchange module 10, but the structure of the
熱交換モジュール20では、蓄熱部が蓄熱部9a、9bに区分される。なお、蓄熱部9a、9b内のフィン17は必要に応じて設けられる。蓄熱部9aは、熱輸送方向に対して、発熱部3との接触部側に設けられる。また、蓄熱部9bは、放熱部11側に設けられる。すなわち、蓄熱部9a、9bは、それぞれ熱輸送部7と接触するように、熱輸送方向に併設される。
In the heat exchange module 20, the heat storage unit is divided into
蓄熱部9a、9bは、内部に充填される蓄熱部材が異なる。ここで、蓄熱部9aに充填される蓄熱部材の融点は蓄熱部9bに充填される蓄熱部材の融点よりも高い。すなわち、蓄熱部9aは蓄熱部9bに対して、より高い温度まで上がらないと個体から液体への相変化が行われない。したがって、蓄熱部9aは、熱輸送部7の発熱部3側がある程度以上の温度まで上がらないと、蓄熱が行われない。このようにすることで、発熱部3近傍が所定温度となるまでは、発熱部3から発熱した熱を蓄熱せずに、効率よく放熱部11側に熱輸送して放熱することができる。
The
一方、熱輸送部7の放熱部11側では、より低温から蓄熱を開始する。このようにすることで、放熱部11による放熱量が足りない場合に、直ちに蓄熱が開始され、熱輸送部7の温度勾配を維持することができる。したがって、発熱部3側の熱を効率よく放熱部11側に輸送することができる。なお、蓄熱部9a、9b間には、それぞれの蓄熱部材同士が混ざらないように、仕切りを設けることが望ましい。仕切りとしては、端部からフィン間に挿入してもよく、外部から仕切り部に切れ込みを入れて仕切り部材を挿入してもよい。
On the other hand, on the heat radiating part 11 side of the heat transport part 7, heat storage is started from a lower temperature. By doing in this way, when the heat dissipation amount by the heat radiating part 11 is insufficient, heat storage is started immediately and the temperature gradient of the heat transport part 7 can be maintained. Therefore, the heat of the heat generating part 3 side can be efficiently transported to the heat radiating part 11 side. In addition, it is desirable to provide a partition between the
第3の実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、蓄熱部9a、9bに区分し、熱の上流側と下流側とで蓄熱開始温度を変えることで、効率よく熱を放熱部に輸送することができる。
According to the third embodiment, an effect similar to that of the second embodiment can be obtained. Moreover, by dividing into
次に、第4の実施の形態について説明する。図4は、第4の実施も形態にかかる熱交換モジュール30を示す図であり、図4(a)は側面図、図4(b)は図4(a)のD−D線断面図である。熱交換モジュール30は、熱交換モジュール10とほぼ同様の構成であるが、蓄熱部9の構造が異なる。
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 4 is a view showing a heat exchange module 30 according to the fourth embodiment, FIG. 4 (a) is a side view, and FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the line DD in FIG. 4 (a). is there. The heat exchange module 30 has substantially the same configuration as the heat exchange module 10, but the structure of the
熱交換モジュール30は、蓄熱部9c、9dが積層される。蓄熱部9cは、熱輸送部7と接するように、熱輸送部7の下面に設けられる。蓄熱部9dは、蓄熱部9cの下面に積層される。なお、蓄熱部9c、9dともに、熱輸送部7の全長にわたって設けられる。 In the heat exchange module 30, the heat storage units 9c and 9d are stacked. The heat storage unit 9 c is provided on the lower surface of the heat transport unit 7 so as to be in contact with the heat transport unit 7. The heat storage unit 9d is stacked on the lower surface of the heat storage unit 9c. Both the heat storage units 9c and 9d are provided over the entire length of the heat transport unit 7.
蓄熱部9c、9dは、内部に充填される蓄熱部材が異なる。ここで、蓄熱部9cに充填される蓄熱部材の融点は蓄熱部9dに充填される蓄熱部材の融点よりも高い。すなわち、蓄熱部9cは蓄熱部9dに対して、より高い温度まで上がらないと個体から液体への相変化が行われない。したがって、蓄熱部9cは、熱輸送部7の温度がある程度以上まで上がらないと、蓄熱が行われない。このようにすることで、熱輸送部7が所定温度となるまでは、蓄熱をせずに効率よく熱を放熱部11側に熱輸送することができる。 The heat storage parts 9c and 9d are different in the heat storage member filled therein. Here, the melting point of the heat storage member filled in the heat storage unit 9c is higher than the melting point of the heat storage member filled in the heat storage unit 9d. That is, the phase change from an individual to a liquid is not performed unless the heat storage unit 9c rises to a higher temperature than the heat storage unit 9d. Therefore, the heat storage unit 9c does not store heat unless the temperature of the heat transport unit 7 rises to a certain level. By doing in this way, heat can be efficiently transported to the heat radiating part 11 side without storing heat until the heat transport part 7 reaches a predetermined temperature.
一方、蓄熱部9dは、より低温から蓄熱を開始する。このようにすることで、熱輸送部7の温度が上昇し、蓄熱部9cによる蓄熱では不足する場合に、直ちに蓄熱部9d蓄熱が開始され、蓄熱部9cへの蓄熱を維持するとともに、放熱部11からの放熱を維持することができる。なお、蓄熱部9a、9b内には、それぞれ、必要に応じてフィン17を設ければよい。
On the other hand, the heat storage unit 9d starts to store heat from a lower temperature. By doing in this way, when the temperature of the heat transport part 7 rises and the heat storage by the heat storage part 9c is insufficient, the heat storage part 9d heat storage is immediately started, and the heat storage to the heat storage part 9c is maintained and the heat dissipation part The heat dissipation from 11 can be maintained. In addition, what is necessary is just to provide the fin 17 in the
第4の実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、蓄熱部9c、9dに区分し、蓄熱部を2段階に積層することで、効率よく熱を放熱部に輸送することができる。 According to the fourth embodiment, an effect similar to that of the second embodiment can be obtained. Moreover, it can divide | segment into the thermal storage part 9c, 9d, and can thermally convey a heat | fever to a thermal radiation part efficiently by laminating | stacking a thermal storage part in two steps.
次に、前述した熱交換モジュールを用いたモータ構造40について説明する。モータ構造40は、熱交換モジュール40a、モータ41等から構成される。モータ41を構成するケースは、略円筒形状に一体で形成され、略中央にはコイル43が収容される。コイル43が発熱部となる。 Next, the motor structure 40 using the heat exchange module described above will be described. The motor structure 40 includes a heat exchange module 40a, a motor 41, and the like. The case constituting the motor 41 is integrally formed in a substantially cylindrical shape, and the coil 43 is accommodated in the approximate center. The coil 43 becomes a heat generating part.
コイル43の外周には、孔が設けられ、ヒートパイプ13が挿入される。コイル43の外周部のブロック部51と、これに一部が埋設されたヒートパイプ13とが熱輸送部45を構成する。ブロック部51から突出するヒートパイプ13の端部には放熱部47が設けられる。放熱部47は、ヒートパイプ13に複数のフィンが接合されて構成される。 A hole is provided in the outer periphery of the coil 43 and the heat pipe 13 is inserted. The block portion 51 on the outer peripheral portion of the coil 43 and the heat pipe 13 partially embedded in this constitute the heat transport portion 45. A heat radiating portion 47 is provided at the end of the heat pipe 13 protruding from the block portion 51. The heat dissipation part 47 is configured by joining a plurality of fins to the heat pipe 13.
ブロック部51の外周部には、蓄熱部49が設けられる。蓄熱部49は、中空部の内部に蓄熱部材15が充填されて構成される。なお、蓄熱部49には、熱輸送方向に開口するフィンを形成してもよい。このようにすることで、ケース全体を一体で、押し出し加工または引き抜き加工によって形成することができる。なお、蓄熱部49の両端は、図示を省略した蓋によって閉じられる。 A heat storage unit 49 is provided on the outer periphery of the block unit 51. The heat storage part 49 is configured by filling the heat storage member 15 in the hollow part. Note that the heat storage section 49 may be formed with fins that open in the heat transport direction. By doing in this way, the whole case can be integrally formed by an extrusion process or a drawing process. Note that both ends of the heat storage unit 49 are closed by lids not shown.
このようなモータ構造40は、コイル43からの熱を熱輸送部45で放熱部47に輸送するとともに、蓄熱部49で蓄熱することができる。この際、蓄熱部49が熱輸送部7と一体で構成される。このため、蓄熱部9と熱輸送部7との間に他のサーマルインターフェースマテリアルなどを用いる必要がなく、熱抵抗を小さくすることができる。
Such a motor structure 40 can transport heat from the coil 43 to the heat radiating section 47 by the heat transport section 45 and store heat by the heat storage section 49. At this time, the heat storage unit 49 is configured integrally with the heat transport unit 7. For this reason, it is not necessary to use another thermal interface material etc. between the
なお、蓄熱部49の構造としては、前述したように複数に区分しても良い。 In addition, as a structure of the thermal storage part 49, you may divide into multiple as mentioned above.
次に、前述した熱交換モジュールを用いた暖房システム50について説明する。暖房システム50は、自動車用の暖房システムである。暖房システム50は、複数の熱交換モジュール1a、1b、1cと、エア流路57、エア噴出し部53等から構成される。なお、熱交換モジュール1a、1b、1cは、前述した熱交換モジュール1、10、20、30のいずれを適用してもよい。また、モータ55aと組み合わされる熱交換モジュール1aは、モータ構造40を適用してもよい。また、熱交換モジュールの配置数は、図示した例には限られない。
Next, the heating system 50 using the heat exchange module described above will be described. The heating system 50 is a heating system for automobiles. The heating system 50 includes a plurality of heat exchange modules 1a, 1b, and 1c, an air flow path 57, an air ejection unit 53, and the like. Note that any of the
複数の熱交換モジュール1a、1b、1cを併設し、それぞれ、発熱部であるモータ55a、DCDCコンバータ55b、インバータ55cが接合される。熱交換モジュール1a、1b、1cそれぞれの放熱部11は、エア流路57内に配置される。この際、エア流路57を流れるエアの上流側から順に、熱交換モジュール1a、1b、1cが配置される。 A plurality of heat exchange modules 1a, 1b, and 1c are provided, and a motor 55a, a DCDC converter 55b, and an inverter 55c, which are heat generating parts, are joined to each other. The heat radiating portions 11 of the heat exchange modules 1a, 1b, and 1c are arranged in the air flow path 57. At this time, the heat exchange modules 1a, 1b, and 1c are arranged in order from the upstream side of the air flowing through the air flow path 57.
エア流路57には、上流側から例えば外気が取り入れられる(図中矢印E方向)。エア流路57に取り入れられたエアは、まず、熱交換モジュール1aの放熱部11と熱交換が行われる。次いで、熱交換モジュール1b、1cの順に各放熱部11との熱交換を終えた後、エア噴出し部53から車内へ暖められたエアが送られる(図中矢印F方向)。なお、暖房使用時以外においては、エアは外気に放出される。 For example, outside air is taken into the air channel 57 from the upstream side (in the direction of arrow E in the figure). The air taken into the air flow path 57 is first subjected to heat exchange with the heat radiating portion 11 of the heat exchange module 1a. Next, after the heat exchange with the heat radiating units 11 is completed in the order of the heat exchange modules 1b and 1c, the warmed air is sent from the air ejection unit 53 into the vehicle (in the direction of arrow F in the figure). In addition, air is discharged | emitted to external air except the time of heating use.
ここで、熱交換モジュール1a、1b、1cのそれぞれに充填される蓄熱部材の融点は、熱交換モジュール1a、1b、1cの順に高いものが使用される。すなわち、熱交換モジュール1aに用いられる蓄熱部材の融点が最も低く、熱交換モジュール1cに用いられる蓄熱部材の融点が最も高い。したがって、熱交換モジュール1aの蓄熱部はより低温から機能する。 Here, the heat storage member filled in each of the heat exchange modules 1a, 1b, and 1c has a higher melting point in the order of the heat exchange modules 1a, 1b, and 1c. That is, the melting point of the heat storage member used in the heat exchange module 1a is the lowest, and the melting point of the heat storage member used in the heat exchange module 1c is the highest. Therefore, the heat storage part of the heat exchange module 1a functions from a lower temperature.
また、熱交換モジュール1aの放熱部11は、エア流路57の最も上流側に配置されるため、エアの温度も低く、熱交換効率が優れる。したがって、熱交換モジュール1aは、放熱量も多く、蓄熱開始のタイミングも早いため、冷却対象であるモータ55aの冷却効率が大きい。同様に、熱交換モジュール1b、1cの順に、それぞれの冷却対象であるDCDCコンバータ55b、インバータ55cの冷却効率が悪くなる。 Moreover, since the thermal radiation part 11 of the heat exchange module 1a is arrange | positioned in the most upstream side of the air flow path 57, the temperature of air is also low and heat exchange efficiency is excellent. Therefore, since the heat exchange module 1a has a large amount of heat radiation and the timing for starting the heat storage is early, the cooling efficiency of the motor 55a to be cooled is large. Similarly, the cooling efficiency of the DCDC converter 55b and the inverter 55c, which are the objects of cooling, deteriorates in the order of the heat exchange modules 1b and 1c.
一方、モータ55aは熱に弱いため、高い冷却効率が必要となる。したがって、熱交換モジュール1aには最も高い冷却効率が要求される。これに対し、DCDCコンバータ55b、インバータ55cの順に耐熱性が高くなる。このため、蓄熱部が機能する温度を高くして、これにより機器の温度が上昇しても、機器の故障の恐れがない。したがって、機器が耐熱温度以下の使用状態においては、熱を蓄熱部に蓄熱せずに放熱部に輸送することで、熱を有効に利用することができる。このように、熱に対して弱い機器から順にエア流路57の上流側から配置するとともに、蓄熱部材の融点を上流側から順に高くすることで、効率よく熱を放熱させることができる。 On the other hand, since the motor 55a is vulnerable to heat, high cooling efficiency is required. Therefore, the highest cooling efficiency is required for the heat exchange module 1a. On the other hand, the heat resistance increases in the order of the DCDC converter 55b and the inverter 55c. For this reason, even if the temperature at which the heat storage unit functions is increased so that the temperature of the device rises, there is no risk of device failure. Therefore, when the device is in use at a temperature lower than the heat-resistant temperature, the heat can be effectively used by transporting the heat to the heat radiating unit without storing the heat in the heat accumulating unit. Thus, while arrange | positioning from the upstream of the air flow path 57 in order from the apparatus weak with respect to a heat | fever, heat | fever can be thermally radiated efficiently by making melting | fusing point of a thermal storage member high in order from an upstream.
本実施の形態によれば、発熱部である機器の冷却を行うとともに、発熱した熱を有効に車内暖房に利用することができる。また、機器の配置とこれに用いられる熱交換モジュール1a、1b、1cの構成を適正にすることで、各機器の熱を有効にエア側に輸送することができる。このため、効率の良い暖房システムを得ることができる。 According to the present embodiment, it is possible to cool the equipment that is the heat generating portion and to effectively use the generated heat for heating the vehicle interior. Moreover, the heat of each apparatus can be effectively conveyed to the air side by making arrangement | positioning of an apparatus and the structure of the heat exchange module 1a, 1b, 1c used for this appropriate. For this reason, an efficient heating system can be obtained.
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs.
1、1a、1b、1c、10、20、30、40a………熱交換モジュール
3………発熱部
5………本体
7………熱輸送部
9、9a、9b、9c、9d………蓄熱部
11………放熱部
13………ヒートパイプ
15………蓄熱部材
17………フィン
40………モータ構造
41………モータ
43………コイル
45………熱輸送部
47………放熱部
49………蓄熱部
50………暖房システム
51………ブロック部
53………エア噴出し部
55a………モータ
55b………DCDCコンバータ
55c………インバータ
57………エア流路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記熱輸送部から、熱を蓄熱可能な蓄熱部と、
前記熱輸送部に設けられる放熱部と、
を具備し、
前記熱輸送部と前記蓄熱部とが一体で構成され、前記蓄熱部は、内部に蓄熱部材を収容することを特徴とする熱交換モジュール。 A heat transport section in contact with the heat generating section;
From the heat transport section, a heat storage section capable of storing heat, and
A heat dissipating part provided in the heat transporting part;
Comprising
The heat transfer module, wherein the heat transport unit and the heat storage unit are integrally formed, and the heat storage unit houses a heat storage member therein.
前記発熱部側蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点が、前記放熱部側蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点よりも高いことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の熱交換モジュール。 The heat storage part has at least a heat generation part side heat storage part located on the heat generation part side, and a heat radiation part side heat storage part located on the heat dissipation part side,
5. The melting point of the heat storage member filled in the heat generating unit side heat storage unit is higher than the melting point of the heat storage member filled in the heat dissipation unit side heat storage unit. Heat exchange module.
前記第1蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点が、前記第2蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点よりも高いことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の熱交換モジュール。 The heat storage unit includes at least a first heat storage unit that is in contact with the heat transport unit, and a second heat storage unit stacked on the first heat storage unit,
The heat according to any one of claims 1 to 4, wherein a melting point of the heat storage member filled in the first heat storage part is higher than a melting point of the heat storage member filled in the second heat storage part. Replacement module.
前記熱交換モジュールは、発熱部である前記モータコイルと接触する熱輸送部と、前記熱輸送部から、熱を蓄熱可能な蓄熱部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、前記熱輸送部と前記蓄熱部とが一体で構成され、前記蓄熱部は、内部に蓄熱部材が収容され、
前記モータコイルの外周に前記熱輸送部が設けられ、前記熱輸送部の外周に、前記蓄熱部が設けられ、前記熱輸送部には、ヒートパイプが埋め込まれて、前記ヒートパイプが、前記モータコイルから突出して前記放熱部と接合されることを特徴とするモータ構造。 A heat exchange module and a motor coil;
The heat exchange module includes a heat transport unit that contacts the motor coil that is a heat generating unit, a heat storage unit that can store heat from the heat transport unit, and a heat dissipation unit that is provided in the heat transport unit. The heat transport part and the heat storage part are configured integrally, and the heat storage part contains a heat storage member inside,
The heat transport part is provided on the outer periphery of the motor coil, the heat storage part is provided on the outer periphery of the heat transport part, a heat pipe is embedded in the heat transport part, and the heat pipe is connected to the motor. A motor structure that protrudes from a coil and is joined to the heat radiating portion.
前記熱輸送部から熱を蓄熱可能な蓄熱部と、を具備する本体を、押し出し加工または引き抜き加工により一体で形成し、
前記蓄熱部に、蓄熱部材を充填するとともに、前記熱輸送部に放熱部を接合することを特徴とする熱交換モジュールの製造方法。 A heat transport section in contact with the heat generating section;
A main body comprising a heat storage section capable of storing heat from the heat transport section is integrally formed by extrusion or drawing,
The heat storage module is filled with a heat storage member, and a heat radiating section is joined to the heat transport section.
車内暖房用のエア流路内に前記放熱部を配置することで、発熱体の熱を前記エア流路内のエアに放熱する暖房システムであって、
前記エア流路の内部を流れるエアの上流側から下流側に、前記熱交換モジュールを複数併設し、
複数の前記熱交換モジュールは、それぞれ発熱体と接触し、
上流側から下流側に行くにつれて、それぞれの前記熱交換モジュールの前記蓄熱部に充填される蓄熱部材の融点が高くなるように、前記熱交換モジュールが複数併設されることを特徴とする暖房システム。 Using a plurality of heat exchange modules according to any one of claims 1 to 6,
A heating system that dissipates the heat of the heating element to the air in the air flow path by disposing the heat dissipating part in the air flow path for heating in the vehicle,
A plurality of the heat exchange modules are provided side by side from the upstream side to the downstream side of the air flowing in the air flow path,
Each of the plurality of heat exchange modules is in contact with a heating element,
A heating system, wherein a plurality of the heat exchange modules are provided so that a melting point of a heat storage member filled in the heat storage section of each of the heat exchange modules increases from the upstream side to the downstream side.
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