JP2020012618A

JP2020012618A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2020012618A
Application number: JP2018136688A
Authority: JP
Inventors: 木下　洋平; Yohei Kinoshita; 洋平木下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2020-01-23

Abstract

【課題】改善された冷却性能を有する、イオン風を用いた熱交換器を提供する。【解決手段】本発明の熱交換器１００は、車両の走行風Ａによって冷却される、放熱部２０を有する熱交換器１００であって、イオン風発生装置１０を具備しており、イオン風発生装置１０が、放熱部２０に向かって、走行風Ａと対向する向きでイオン風Ｂを発生させる。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に関する。

金属電極／絶縁体／金属電極の構成において、金属電極の間に電圧をかけることで空気を帯電させてイオン風を発生させることが知られている。

特許文献１では、面状誘電体の両面に設けた２つの電極のうち、少なくとも一方が多点の末端を有する電極で構成され、両電極に、交流電圧を印加するとともに、どちらか一方を接地してイオン風を誘起することを特徴とする気流発生装置が教示されている。特許文献１では、かかる気流発生装置は、（１）一方の電極に高電圧を印加することにより、面状誘電体を挟んで対向面に存在する接地された電極へのプラズマを誘起するという作用を有すること、（２）交流電圧を電極に印加することにより、プラズマの形態が安定し、同時に、面状誘電体上で電極から板状接地電極へ向かうブローイング力が誘起され、面状誘電体上でイオン風が生まれるという作用を有することが言及されている。

また、かかるイオン風を熱交換手段として用いることも行われている。例えば、特許文献２では、電極基板と薄膜電極とそれらの間に挟まれた電子加速層とを有する電子放出素子と、薄膜電極から離れて薄膜電極に対向し、少なくとも１つの貫通孔を有するホール電極とを備え、電子放出素子とホール電極とを空気中に設置して、電極基板と薄膜電極との間に第１電圧を印加し、薄膜電極とホール電極との間に第２電圧を印加したとき、第１電圧によって、電極基板で生成された電子が電子加速層で加速されて薄膜電極から空気中に放出され負イオンを生成し、第２電圧によって負イオンを含むイオン風が生成されて貫通孔を通過して被熱交換体へ放出されるように構成された熱交換装置が開示されている。

また、特許文献３では、並列に並べたチューブの間にコルゲートフィンを配した熱交換器の前側に高圧電源に結線した電解形成用電極板と放電戦を複数並べて配置し、熱交換器の前から後ろ側にイオン風を発生させるようにしたことを特徴とする熱交換器が開示されている。

特開２００９−２４７９６６号公報特開２０１３−７７７５０号公報特開平２−３７２８６号公報

イオン風を用いて高温部を冷却することが考えられるが、冷却性能に関して改善の余地があった。

そこで、改善された冷却性能を有する、イオン風を用いた熱交換器を提供する必要性が存在する。

本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである：
〈態様１〉車両の走行風によって冷却される、放熱部を有する熱交換器であって、
イオン風発生装置を更に具備しており、
前記イオン風発生装置が、前記放熱部に向かって、前記走行風と対向する向きでイオン風を発生させる、
熱交換器。
〈態様２〉前記イオン風発生装置が、前記放熱部よりも、前記車両の後方側に配置されている、態様１に記載の熱交換器。
〈態様３〉前記イオン風発生装置が、前記放熱部よりも、前記車両の前方側に配置されている、態様１に記載の熱交換器。

本発明によれば、改善された冷却性能を有する、イオン風を用いた熱交換器を提供することができる。

図１（ａ）は本発明の熱交換器の構造、並びにイオン風及び走行風の概念図である。図１（ｂ）は、イオン風及び走行風によりもたらされる乱流の概念図である。図２（ａ）は本発明の別の態様の熱交換器の構造、並びにイオン風及び走行風の概念図である。図２（ｂ）は、イオン風及び走行風によりもたらされる乱流の概念図である。図３は、本発明とは異なる熱交換器の構造及びイオン風の形態の概略図である。

《熱交換器》
図１に示すように、本発明の熱交換器１００は、車両の走行風Ａによって冷却される、放熱部２０を有する熱交換器１００であって、
イオン風発生装置１０を具備しており、
イオン風発生装置１０が、放熱部２０に向かって、走行風Ａと対向する向きでイオン風Ｂを発生させる。

図１に示すように、イオン風発生装置１０は、放熱部２０よりも、車両の前方側に配置されていてよい。

また、図１に示すように、イオン風発生装置１０は、
誘電体１４と、誘電体１４の両面に存在している第一及び第二電極１２，１６とを有する電極体であって、誘電体１４が、第一電極１２が存在しておらず露出している露出領域１４’を有している、電極体、並びに
第一及び第二電極１２，１６に電圧を印加することにより、誘電体１４の露出領域１４’で、第一電極１２から離れる方向にイオン風Ｂを発生させる、電圧印加部１８
を具備していてよい。

図３に示す熱交換器１１０は、第一電極１２及び第二電極１６に電圧を印加することにより、イオン風Ｂを発生させ、このイオン風Ｂ、及び車両の進行方向Ｘと逆向きの走行風Ａを放熱部２０に接触させることにより冷却効果をもたらすものである。しかしながら、この場合、イオン風Ｂ及び走行風Ａが同じ向きとなるため、得られる風が層流となり、それによってこの風の同じ部分が放熱部２０に接触し続けることとなり、その結果、十分な冷却効果が得られないと考えられる。

これに対し、本発明者らは、図１（ａ）に示すように、放熱部２０に向かって、走行風Ａと対向する向きでイオン風Ｂを発生させることにより、走行風Ａとイオン風Ｂとを正面から衝突させ、それによって、図１（ｂ）に示すように乱流を生じさせて、放熱部２０から熱を受け取った空気を良好に引きはがすことができ、その結果、冷却効率を更に高めることができることを見出した。

本発明の別の態様においては、図２（ａ）に示すように、イオン風発生装置１０が、放熱部２０よりも、車両の後方側に配置されていてよい。この態様によれば、走行風Ａとイオン風Ｂとの衝突を放熱部２０の直上で生じさせることができ、その結果、図２（ｂ）に示すように、上記の乱流を、放熱部２０の直上で効果的に生じさせることができる。

また、図示していないが、走行風とは別途に、放熱部上で上記のイオン風と衝突させる他の風を、送風機等の随意の機構により生じさせてもよい。

以下では、本発明の各構成要素について説明する。

〈イオン風発生装置〉
イオン風発生装置は、電極体及び電圧印加部を具備していてよい。

（電極体）
電極体は、誘電体と、誘電体の両面に存在している第一及び第二電極とを有する電極体であってよい。この誘電体は、第一電極が存在しておらず露出している露出領域を有していてよい。また、第二電極は、電気的に接地していてよい。

（電極体：第一及び第二電極）
第一及び第二電極は、導電性を示す材料で構成されていてよく、例えば、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、白金、ニクロム、イリジウム、タングステン、ニッケル、鉄等の金属であってよい。また、第一及び第二の電極は、銀ペーストやカーボンペースト等の導電性ペーストにポリエステル系樹脂やエポキシ樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩ビ系樹脂、フェノール系樹脂等とブレンドした導電性インクを用いることができる。

（電極体：誘電体）
誘電体としては、随意の絶縁体を用いることができ、例えばマイカ、ガラス、セラミック、樹脂等を用いることができる。

セラミックとしては、例えばアルミナ、ジルコニア窒化ケイ素、窒化アルミ二ウム等を用いることができる。

樹脂としては、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリエステル、エポキシ、シリコン、ポリエチレン、ポリスチロール、軟質エンビ、硬質エンビ、酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、テフロン（登録商標）、生ゴム、軟質ゴム、エボナイト、ステアタイト、ブチルゴム、ネオプレーン等を用いることができる。

イオン風による乱流の発生を促進するため、誘電体の露出領域は、第一誘電部、及び第一誘電部より低い比誘電率を有する第二誘電部を具備していてよい。異なる誘電率の誘電部を組み合わせることにより、速いイオン風及び遅いイオン風を同時に発生させることができ、その結果、イオン風による乱流の発生が促進されることとなる。

（電圧印加部）
電圧印加部は、第一及び第二電極に電圧を印加することにより、イオン風を発生させる電圧印加部であってよい。

イオン風による乱流の発生を促進するため、電圧印加部は、オン／オフを制御できるものであってよい。この電圧印加部により、電圧を変化させてイオン風を乱流化させ、その結果、イオン風による乱流の発生を促進することができる。この場合、オン／オフの切り替え時間は、例えば０．５秒以上、０．７秒以上、又は１．０秒以上であってよく、又は３．０秒以下、２．５秒以下、２．０秒以下、又は１．５秒以下であってよい。

〈放熱部〉
放熱部としては、随意の放熱部を用いることができる。

１０電極体
１２第一電極
１４誘電体
１４’ 誘電体の露出領域
１６第二電極
１８電圧印加部
３０放熱部
１００本発明の熱交換器
１１０従来の熱交換器
Ｘ車両の進行方向
Ａ走行風
Ｂイオン風

Claims

車両の走行風によって冷却される、放熱部を有する熱交換器であって、
イオン風発生装置を更に具備しており、
前記イオン風発生装置が、前記放熱部に向かって、前記走行風と対向する向きでイオン風を発生させる、
熱交換器。
前記イオン風発生装置が、前記放熱部よりも、前記車両の後方側に配置されている、請求項１に記載の熱交換器。
前記イオン風発生装置が、前記放熱部よりも、前記車両の前方側に配置されている、請求項１に記載の熱交換器。