JP2019046978A

JP2019046978A - Cooling device

Info

Publication number: JP2019046978A
Application number: JP2017168944A
Authority: JP
Inventors: 賢太郎遠藤; Kentaro Endo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: JP6915463B2

Abstract

To improve the cooling capability of a cooling device.SOLUTION: A cooling device comprises an inflow part, an outflow part, an inflow passage, an outflow passage, a folding passage, a partition, and a through-passage. The inflow part is a portion in which refrigerant flows from outside. The outflow part is a portion from which refrigerant flows to outside. An inflow passage is a flat passage extending from the inflow part. The outflow passage is a flat passage extending from the outflow part and adjacent to the inflow passage in a width direction. The folding passage is a flat passage that folds and connects the inflow passage and the outflow passage. The partition separates the inflow passage and the outflow passage. The through-passage extends through the partition from the inflow passage to the outflow passage. A passage cross-sectional area on the inflow passage side of the through-passage is larger than a passage cross-sectional area on the outflow passage side of the through-passage.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書は、冷却器に関する技術を開示する。 The present specification discloses a technology related to a cooler.

冷媒を用いて発熱体（例えば、車載のリアクトルやコンデンサなど）を冷却する冷却器が知られている。特許文献１には、冷媒を流す主流路と副流路とを隔てる隔壁に貫通流路が形成された冷却器について開示されている。特許文献２には、折り返し形状を有する流路が形成された冷却器によって、２つの発熱体を冷却する技術について開示されている。 There is known a cooler that uses a refrigerant to cool a heating element (for example, an on-board reactor, a capacitor, etc.). Patent Document 1 discloses a cooler in which a through flow passage is formed in a partition that separates a main flow passage through which a refrigerant flows and a sub flow passage. Patent Document 2 discloses a technique for cooling two heating elements by a cooler in which a channel having a folded shape is formed.

特開２００７−２６６４６３号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-266463 特開２００９−１８８１８１号公報JP, 2009-188181, A

冷却器の冷却性能を向上させる観点において、冷却器における２つの流路を接続する貫通流路の形状について十分な検討がなされていなかった。 From the viewpoint of improving the cooling performance of the cooler, the shape of the through flow passage connecting the two flow passages in the cooler has not been sufficiently studied.

本明細書に開示する一形態における冷却器は、冷媒を用いて発熱体を冷却する。冷却器は、流入部と、流出部と、流入流路と、流出流路と、折り返し流路と、隔壁と、貫通流路とを備えている。流入部は、外部から冷媒が流入する部位である。流出部は、外部へと冷媒が流出する部位である。流入流路は、流入部から延びている扁平な流路である。流出流路は、流出部から延びており、流入流路と幅方向に隣り合っている扁平な流路である。折り返し流路は、流入流路と流出流路とを折り返して接続している扁平な流路である。隔壁は、流入流路と流出流路との間を隔てている。貫通流路は、隔壁を流入流路から流出流路へと貫通している流路である。貫通流路における流入流路側の流路断面積が、貫通流路における流出流路側の流路断面積より大きくなっている。 The cooler in one form disclosed herein uses a refrigerant to cool the heating element. The cooler includes an inflow portion, an outflow portion, an inflow passage, an outflow passage, a return passage, a partition wall, and a through passage. The inflow portion is a portion into which the refrigerant flows from the outside. The outflow portion is a portion where the refrigerant flows out to the outside. The inflow channel is a flat channel extending from the inflow portion. The outflow channel is a flat channel extending from the outflow portion and adjacent to the inflow channel in the width direction. The return flow path is a flat flow path connecting the inflow flow path and the outflow flow path in a folded manner. The partition separates the inflow passage and the outflow passage. A penetration channel is a channel which penetrates a partition from an inflow channel to an outflow channel. The flow passage cross-sectional area on the inflow flow passage side in the through flow passage is larger than the flow passage cross-sectional area on the outflow flow passage side in the through flow passage.

上記形態における冷却器によれば、貫通流路における流入流路側と流出流路側との流路断面積が同じ場合と比較して、貫通流路を流れる冷媒の流速を向上させることができる。これによって、流入流路から折り返し流路へと流れる冷媒の流量を低減できるため、折り返し流路における冷媒の圧力損失を抑制できるとともに、貫通流路に対向するように冷却器に取り付けられた発熱体に対する冷却効率を高めることができる。 According to the cooler in the above aspect, the flow velocity of the refrigerant flowing through the through flow passage can be improved as compared with the case where the flow passage cross sectional areas of the inflow passage side and the outflow flow passage side in the through flow passage are the same. Thus, the flow rate of the refrigerant flowing from the inflow channel to the return channel can be reduced, so that the pressure loss of the refrigerant in the return channel can be suppressed, and the heating element attached to the cooler to face the through channel Cooling efficiency can be increased.

冷却器の構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing composition of a cooler. 冷却器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a cooler. 図２の矢視Ｆ３−Ｆ３における断面図である。It is sectional drawing in arrow F3-F3 of FIG. 図２の矢視Ｆ４−Ｆ４における断面図である。It is sectional drawing in arrow F 4- F 4 of FIG.

図１は、冷却器１０の構成を示す斜視図である。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸におけるＸ軸およびＹ軸は、水平方向に延びた座標軸である。図１のＸＹＺ軸におけるＺ軸は、重力方向の下方から上方に向かう座標軸である。 FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the cooler 10. XYZ axes orthogonal to one another are illustrated in FIG. The X and Y axes in the XYZ axes of FIG. 1 are coordinate axes extending in the horizontal direction. The Z axis in the XYZ axes in FIG. 1 is a coordinate axis from the bottom to the top in the direction of gravity.

冷却器１０は、冷媒（冷却水）を用いて、発熱体２０および発熱体３０を冷却する。発熱体２０および発熱体３０は、リアクトルおよびコンデンサの少なくとも一方を含む電気機器である。発熱体２０および発熱体３０は、通電によって高温になる。発熱体２０および発熱体３０は、冷却器１０の外側に取り付けられる。冷却器１０は、発熱体２０および発熱体３０と共に不図示の車両に搭載される。冷却器１０は、流入部１１０と、流出部１２０と、本体部１３０と、流路１４０とを備えている。 The cooler 10 cools the heating element 20 and the heating element 30 using a refrigerant (cooling water). Heating element 20 and heating element 30 are electrical devices including at least one of a reactor and a capacitor. The heating element 20 and the heating element 30 become high temperature by energization. The heating element 20 and the heating element 30 are attached to the outside of the cooler 10. The cooler 10 is mounted on a vehicle (not shown) together with the heating element 20 and the heating element 30. The cooler 10 includes an inflow portion 110, an outflow portion 120, a main body portion 130, and a flow path 140.

冷却器１０の流入部１１０は、冷却器１０の外部から冷媒が流入する部位である。図１の矢印ＩＮは、冷媒が冷却器１０へと流入する方向を示す。流入部１１０は、円筒状を成している。流入部１１０は、本体部１３０の内部に形成された流路１４０に連通している。冷却器１０に流入する冷媒は、流入部１１０を通じて流路１４０へと流れる。 The inflow portion 110 of the cooler 10 is a portion into which the refrigerant flows from the outside of the cooler 10. Arrow IN in FIG. 1 indicates the direction in which the refrigerant flows into the cooler 10. The inflow portion 110 has a cylindrical shape. The inflow portion 110 is in communication with the flow path 140 formed inside the main body portion 130. The refrigerant flowing into the cooler 10 flows into the flow path 140 through the inflow portion 110.

冷却器１０の流出部１２０は、冷却器１０の外部へと冷媒が流出する部位である。図１の矢印ＯＵＴは、冷媒が冷却器１０から流出する方向を示す。流出部１２０は、円筒状を成している。流出部１２０は、本体部１３０の内部に形成された流路１４０に連通している。流路１４０を流れる冷媒は、流出部１２０を通じて冷却器１０から流出する。 The outflow portion 120 of the cooler 10 is a portion where the refrigerant flows out of the cooler 10. Arrow OUT in FIG. 1 indicates the direction in which the refrigerant flows out of the cooler 10. The outflow portion 120 has a cylindrical shape. The outflow portion 120 is in communication with the flow path 140 formed inside the main body portion 130. The refrigerant flowing through the flow path 140 flows out of the cooler 10 through the outflow portion 120.

冷却器１０の本体部１３０は、内部に流路１４０が形成された部位である。本体部１３０は、Ｘ軸方向に幅広く、Ｙ軸方向を長手方向とする扁平な直方体状を成している。本体部１３０のＹ軸負方向側には、流入部１１０および流出部１２０が設けられている。流路１４０は、Ｙ軸方向に延びており、本体部１３０のＹ軸正方向側において折り返した形状を成している。本体部１３０のＺ軸負方向を向く面には、Ｙ軸負方向側に発熱体２０が取り付けられ、Ｙ軸正方向側に発熱体３０が取り付けられる。 The main body portion 130 of the cooler 10 is a portion in which the flow passage 140 is formed. The main body portion 130 has a flat rectangular parallelepiped shape which is wide in the X-axis direction and whose longitudinal direction is the Y-axis direction. An inflow portion 110 and an outflow portion 120 are provided on the Y axis negative direction side of the main body portion 130. The flow path 140 extends in the Y-axis direction, and has a shape that is folded at the Y-axis positive direction side of the main body portion 130. The heating element 20 is attached to the Y axis negative direction side and the heating element 30 is attached to the Y axis positive direction side on the surface of the main body 130 facing the Z axis negative direction.

図２は、冷却器１０の構成を示す断面図である。図２には、ＸＹ平面に平行な平面で切断した冷却器１０の断面が図示されている。図２には、図１に対応するＸＹＺ軸が図示されている。図２の矢印ＩＮは、図１と同様に、冷媒が冷却器１０へと流入する方向を示す。図２の矢印ＯＵＴは、図１と同様に、冷媒が冷却器１０から流出する方向を示す。図２の流路１４０には、冷媒が流れる方向を示す矢印が図示されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the cooler 10. FIG. 2 shows a cross section of the cooler 10 cut in a plane parallel to the XY plane. XYZ axes corresponding to FIG. 1 are shown in FIG. Arrows IN in FIG. 2 indicate the direction in which the refrigerant flows into the cooler 10, as in FIG. Arrow OUT in FIG. 2 indicates the direction in which the refrigerant flows out of the cooler 10, as in FIG. In the flow path 140 of FIG. 2, an arrow indicating the direction in which the refrigerant flows is illustrated.

図３は、冷却器１０の構成を示す断面図である。図３には、図２の矢視Ｆ３−Ｆ３において切断した冷却器１０の断面が図示されている。図３には、図１に対応するＸＹＺ軸が図示されている。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the cooler 10. In FIG. 3, the cross section of the cooler 10 cut | disconnected in arrow F3-F3 of FIG. 2 is shown in figure. XYZ axes corresponding to FIG. 1 are shown in FIG.

図４は、冷却器１０の構成を示す断面図である。図４には、図２の矢視Ｆ４−Ｆ４において切断した冷却器１０の断面が図示されている。図４には、図１に対応するＸＹＺ軸が図示されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the cooler 10. The cross section of the cooler 10 cut | disconnected in arrow F4-F4 of FIG. 2 is shown in figure by FIG. XYZ axes corresponding to FIG. 1 are illustrated in FIG.

冷却器１０の流路１４０は、流入流路１４２と、折り返し流路１４４と、流出流路１４６と、貫通流路１４８で構成されている。さらに、本体部１３０の内部には、流入流路１４２と流出流路１４６とを隔てる隔壁１３２が形成されている。 The flow path 140 of the cooler 10 is configured by an inflow path 142, a return flow path 144, an outflow flow path 146, and a through flow path 148. Furthermore, in the inside of the main body portion 130, a partition 132 which separates the inflow passage 142 and the outflow passage 146 is formed.

流入流路１４２は、流入部１１０から延びている扁平な流路である。流入流路１４２は、Ｘ軸方向に幅広く、Ｙ軸方向を長手方向とする扁平な流路である。流入流路１４２は、Ｙ軸負方向側において流入部１１０と連通している。流入部１１０から流入した冷媒は、Ｙ軸正方向へ流入流路１４２内を流れる。流入流路１４２は、Ｙ軸正方向側において折り返し流路１４４と連通している。 The inflow passage 142 is a flat passage extending from the inflow portion 110. The inflow passage 142 is a flat passage which is wide in the X-axis direction and whose longitudinal direction is the Y-axis direction. The inflow passage 142 communicates with the inflow portion 110 on the Y axis negative direction side. The refrigerant flowing in from the inflow portion 110 flows in the inflow path 142 in the positive direction of the Y-axis. The inflow passage 142 communicates with the return passage 144 on the Y-axis positive direction side.

折り返し流路１４４は、流入流路１４２と流出流路１４６とを折り返して接続する扁平な流路である。折り返し流路１４４の断面形状は、流入流路１４２および流出流路１４６と同様である。折り返し流路１４４は、Ｘ軸負方向側において流入流路１４２と連通しており、Ｘ軸正方向側において流出流路１４６と連通している。Ｙ軸正方向へ流入流路１４２内を流れる冷媒は、折り返し流路１４４においてＹ軸負方向へと折り返した後、流出流路１４６へと流れる。 The return flow path 144 is a flat flow path connecting the inflow flow path 142 and the outflow flow path 146 in a folded manner. The cross-sectional shape of the return channel 144 is similar to that of the inflow channel 142 and the outflow channel 146. The return channel 144 communicates with the inflow channel 142 on the X axis negative direction side, and communicates with the outflow channel 146 on the X axis positive direction side. The refrigerant flowing in the inflow passage 142 in the positive Y-axis direction flows in the negative flow direction of the Y-axis in the return flow passage 144 and then flows into the outflow passage 146.

流出流路１４６は、流出部１２０から延びている扁平な流路である。流出流路１４６は、Ｘ軸方向に幅広く、Ｙ軸方向を長手方向とする扁平な流路である。流出流路１４６は、流入流路１４２と幅方向（Ｘ軸方向）で隣り合っている。流出流路１４６は、Ｙ軸正方向側において折り返し流路１４４と連通している。折り返し流路１４４から流入した冷媒は、Ｙ軸負方向へ向けて流出流路１４６内を流れる。流出流路１４６は、Ｙ軸負方向側において流出部１２０と連通している。Ｙ軸負方向へ流出流路１４６内を流れる冷媒は、流出部１２０を通じて冷却器１０の外部へと流出する。 The outlet channel 146 is a flat channel extending from the outlet 120. The outflow channel 146 is a flat channel which is wide in the X-axis direction and whose longitudinal direction is the Y-axis direction. The outflow channel 146 is adjacent to the inflow channel 142 in the width direction (X-axis direction). The outflow flow channel 146 communicates with the return flow channel 144 on the Y-axis positive direction side. The refrigerant flowing in from the return flow path 144 flows in the outflow flow path 146 in the negative Y-axis direction. The outflow passage 146 is in communication with the outflow portion 120 on the Y axis negative direction side. The refrigerant flowing in the outflow passage 146 in the negative Y-axis direction flows out of the cooler 10 through the outflow portion 120.

貫通流路１４８は、隔壁１３２を流入流路１４２から貫通流路１４８へと貫通している流路である。貫通流路１４８は、隔壁１３２の発熱体２０側（Ｚ軸負方向側）を貫通している。Ｚ軸方向における貫通流路１４８の高さは、流入流路１４２側（Ｘ軸負方向側）から流出流路１４６側（Ｘ軸正方向側）にわたって同じである（図３を参照）。図２に示すように、Ｙ軸方向における貫通流路１４８の幅は、流入流路１４２側（Ｘ軸負方向側）から流出流路１４６側（Ｘ軸正方向側）に向かうに連れて狭くなっている。言い換えると、貫通流路１４８における流入流路１４２側の流路断面積は、貫通流路１４８における流出流路１４６側の流路断面積より大きくなっている。 The through flow passage 148 is a flow passage which penetrates the partition wall 132 from the inflow passage 142 to the through flow passage 148. The through flow passage 148 penetrates the heat generating body 20 side (the Z axis negative direction side) of the partition wall 132. The heights of the through channels 148 in the Z-axis direction are the same from the inflow channel 142 side (X-axis negative direction side) to the outflow channel 146 side (X-axis positive direction side) (see FIG. 3). As shown in FIG. 2, the width of the through flow passage 148 in the Y-axis direction narrows from the inflow passage 142 side (X-axis negative direction side) to the outflow flow passage 146 side (X-axis positive direction side) It has become. In other words, the flow passage cross-sectional area of the through flow passage 148 on the inflow passage 142 side is larger than the flow passage cross-sectional area of the through flow passage 148 on the outflow passage 146 side.

図２に示すように、Ｚ軸方向から見た場合、発熱体２０は、流入流路１４２、流出流路１４６および貫通流路１４８と重なる部位に配置される。Ｚ軸方向から見た場合、発熱体３０は、流入流路１４２、折り返し流路１４４および流出流路１４６と重なる部位に配置される。別言すれば、発熱体２０は、貫通流路１４８と対向するように冷却器１０に取り付けられており、発熱体３０は、折り返し流路１４４と対向するように冷却器１０に取り付けられている。 As shown in FIG. 2, when viewed from the Z-axis direction, the heat generating body 20 is disposed at a position overlapping the inflow passage 142, the outflow passage 146 and the through passage 148. When viewed from the Z-axis direction, the heating element 30 is disposed at a position overlapping the inflow passage 142, the return passage 144, and the outflow passage 146. In other words, the heat generating body 20 is attached to the cooler 10 so as to face the through flow passage 148, and the heat generating body 30 is attached to the cooler 10 so as to face the return flow passage 144. .

以上、説明した実施形態によれば、貫通流路１４８における流入流路１４２側と流出流路１４６側との流路断面積が同じ場合と比較して、貫通流路１４８を流れる冷媒の流速を向上させることができる。これによって、流入流路１４２から折り返し流路１４４へと流れる冷媒の流量を低減できる。その結果、折り返し流路１４４における冷媒の圧力損失を抑制できる。即ち、冷却器１０の冷却能力を向上させることができる。 As described above, according to the embodiment described above, the flow velocity of the refrigerant flowing through the through flow passage 148 is compared with the case where the flow passage cross sectional areas of the inflow passage 142 side and the outflow flow passage 146 side in the through flow passage 148 are the same. It can be improved. As a result, the flow rate of the refrigerant flowing from the inflow passage 142 to the return passage 144 can be reduced. As a result, the pressure loss of the refrigerant in the return flow path 144 can be suppressed. That is, the cooling capacity of the cooler 10 can be improved.

また、貫通流路１４８における流入流路１４２側と流出流路１４６側との流路断面積が同じ場合と比較して、貫通流路１４８を流れる冷媒の流速を向上させることができるため、貫通流路１４８に対向して配置されている発熱体２０に対する冷却能力を向上させることができる。 Further, the flow velocity of the refrigerant flowing through the through flow passage 148 can be improved as compared with the case where the flow passage cross sectional areas of the inflow passage 142 side and the outflow flow passage 146 side in the through flow passage 148 are the same. It is possible to improve the cooling capacity for the heating element 20 disposed opposite to the flow path 148.

以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The art set forth in the claims includes various modifications and alterations of the embodiment described above. In addition, the technical elements described in the specification or the drawings exert technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Further, the techniques described in the present specification or the drawings simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of the purposes itself has technical utility.

１０；冷却器
２０、３０；発熱体
１１０；流入部
１２０；流出部
１３０；本体部
１３２；隔壁
１４０；流路
１４２；流入流路
１４４；折り返し流路
１４６；流出流路
１４８；貫通流路 10: cooler 20, 30; heating element 110; inflow portion 120; outflow portion 130; main body portion 132; partition wall 140; flow path 142; inflow flow path 144; return flow path 146; outflow flow path 148; through flow path

Claims

A cooler that cools a heating element using a refrigerant, and
An inflow portion into which the refrigerant flows from the outside;
An outlet from which the refrigerant flows out;
A flat inflow passage extending from the inflow portion;
A flat outflow channel extending from the outflow section and adjacent to the inflow channel in the width direction;
A flat folded channel connecting the inflow channel and the outflow channel in a folded manner;
A partition separating the inflow passage and the outflow passage;
And a through channel that penetrates the partition wall from the inflow channel to the outflow channel;
The cooler whose channel cross-sectional area by the side of the inflow channel in the penetration channel is larger than the channel cross-sectional area by the side of the outflow channel in the penetration channel.