JP2021150982A - 冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を向上させることができる冷却構造を提供することを目的とする。【解決手段】冷却構造１は、主軸２を回転自在に支持する支持部１１と、支持部１１を覆う基部１２と、を有する軸受１０を冷却する冷却構造１である。冷却構造１は、基部１２の内部に形成される主軸２の延びるである軸線方向の所定範囲に延在する空間に配置され、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成される伝達部１５を備えている。伝達部１５は、外部に伝達部１５から伝わった熱を放熱する放熱部を有し、空間を規定する壁面と接触している。【選択図】図２

Description

本開示は、冷却構造に関するものである。

例えば、シャフトやシャフトを支持する軸受など、外部からアクセスし難い箇所が発熱する装置においては、発熱部で生じた熱を放熱部まで輸送し、放熱部で放熱することで発熱部を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、スピンドルモータのシャフトの内部に、真空脱気した状態で純水が作動流体として封入されており、シャフト自体がヒートパイプのコンテナとして形成されている構造が記載されている。作動流体は、シャフトで発生した熱によって蒸発し、放熱板で凝縮することで、シャフトで発生した熱を放熱板まで輸送している。

特許第３７９６０００号公報

しかしながら、特許文献１の構造のように、作動流体を使用する構造では、作動流体を封入する容器の破損等によって、作動流体が漏洩する可能性があった。作動流体が漏洩すると、発熱部を冷却することができず、冷却対象の装置が好適に作動しない可能性があった。また、ヒートパイプは、作動流体を封入する構造とする必要があり、構造が複雑化する可能性があった。特に、ヒートパイプを高効率化すると、構造が複雑化する可能性があった。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、信頼性を向上させることができる冷却構造を提供することを目的とする。
また、本開示は、簡素な構造な冷却構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の冷却構造は以下の手段を採用する。
本開示に一態様に係る冷却構造は、軸部を回転自在に支持する支持部と、前記支持部を覆う基部と、を有する軸受を冷却する冷却構造であって、前記基部の内部に形成されており、前記軸部の延びる方向である軸線方向の所定範囲に延在する空間に配置され、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成される伝達部を備え、前記伝達部は、外部に該伝達部から伝わった熱を放熱する放熱部を有し、前記空間を規定する壁面と接触している。

本開示によれば、信頼性を向上することができる。また、本開示によれば、構造を簡素化することができる。

本開示の第１実施形態に係る軸受及び冷却構造を示す側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面を示す図である。 図２の要部拡大図である。 図２の変形例を示す断面図である。 図４の要部拡大図である。 図２の変形例を示す断面図である。 図６の要部拡大図である。 本開示の第２実施形態に係るバーナノズル及び冷却構造を示す縦断面図である。 図８の要部（ＩＸ部分）の拡大図である。 図９の変形例を示す断面図である。

以下に、本開示に係る冷却構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
本実施形態に係る冷却構造１は、軸受１０に適用されている。
軸受１０は、図１に示すように、主軸（軸部）２を回転自在に支持している。主軸２は、図２に示すように、所定方向（軸線方向）に延在する長尺状の部材であって、所定方向に沿って延びる中心軸線Ｃ１を中心として回転する。なお、本実施形態において、「周方向」と述べた場合には、中心軸線Ｃ１を基準とした周方向を意味する。また、「径方向」と述べた場合には、中心軸線Ｃ１を基準とした径方向を意味する。

軸受１０は、主軸２を支持する支持部１１と、支持部１１を覆う基部１２と、を備えている。
支持部１１は、主軸２を回転自在に支持している。支持部１１は、所定方向に延在する筒状の部材である。支持部１１の内周面は、主軸２の外周面の周方向の略全域と接触している。

基部１２は、例えば、熱伝導率の高い金属材料である銅やアルミニウムで形成されている。なお、基部１２の材料は、これに限定されない。基部１２は、所定方向に延在する筒状の部材である。基部１２の内周面は、支持部１１の外周面の周方向の略全域と接触している。主軸２、支持部１１及び基部１２は、中心軸線Ｃ１を共有するように配置されている。

基部１２には、図２に示すように、所定方向の端面から凹む複数（本実施形態では、一例として８個）の凹部（空間）１３が形成されている。複数の凹部１３は、周方向に略等間隔に並んで配置されている。すなわち、複数の凹部１３は、支持部１１を取り囲むように配置されている。各凹部１３は、略同一の形状をしている。

凹部１３は、主軸２の延びる方向である軸線方向（以下、「所定方向」と称する場合もある。）に延在している。凹部１３は、所定方向の所定範囲に延在している。凹部１３は、内部に空間を形成している。すなわち、基部１２の内部には、複数の空間が形成されている。凹部１３は、図２及び図３に示すように、内部に形成される空間の側端（所定方向に対する側方の端部）を規定する壁面１３ａと、所定方向の一端を規定する底面１３ｂとを有する。凹部１３の所定方向の他端には、基部１２の端面に開く開口１３ｃが形成されている。

壁面１３ａは、中心軸線Ｃ１に対して傾斜している。具体的には、壁面１３ａは、凹部１３内に形成される空間の所定方向の断面（所定方向と直交する面で切断した際の断面）の形状が、所定方向の一端部に向かうにしたがって小さくなるように傾斜している。すなわち、凹部１３は、所定方向の一端に向かうにしたがって、窄まっている。
開口１３ｃは、図１に示すように、略円形状に形成されている。底面１３ｂは、所定方向から見た際に、略円形状をしている。

凹部１３の内部には、伝達部１５が配置される。伝達部１５は、基部１２よりも熱伝達率の高い高熱伝導材料で形成されている。詳細には、伝達部１５は、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導性材料であるグラファイト、グラフェン（グラファイトを多層に形成したもの）などの炭素化合物によって形成されている。一般的にグラフェン等は、第１方向、第１方向と直交する第２方向、第１方向及び第２方向と直交する第３方向の３つの方向のうち、２つの方向において特に熱伝導性が高い。以下の説明では、熱伝導性が高い方向を「主たる熱伝導方向」と称する。本実施形態に用いられるグラフェンは、主たる熱伝導方向に所定方向が含まれている。

伝達部１５は、図２及び図３に示すように、所定方向に延在する長尺状の部材である。伝達部１５は、所定方向の他の端部に向かうにしたがって所定方向の断面形状が小さくなるように形成されている。すなわち、伝達部１５は、所定方向の他の端部に向かって細くなるテーパ形状とされている。伝達部１５の所定方向の断面の形状は、略円形状とされている（図１参照）。伝達部１５は、外形が略円錐台形状に形成されている。

伝達部１５の所定方向の他の端部には、底面１３ｂと対向する先端面１５ａが形成されている。また、伝達部１５の所定方向の一の端部（他の端部の反対側の端部）には、基端面１５ｂが形成されている。先端面１５ａと、基端面１５ｂとは、側面１５ｃによって接続されている。伝達部１５は、先端面１５ａを先頭にした状態で、開口１３ｃから凹部１３に挿入され、凹部１３に嵌合している。

伝達部１５の側面１５ｃ（所定方向に対する側方の面）は、図３に示すように、凹部１３の壁面１３ａと略平行となるように形成されている。伝達部１５の側面１５ｃは、図３に示すように、略全域において、凹部１３の壁面１３ａと接触している。なお、伝達部１５は、図２に示すように、側面１５ｃの一部が支持部１１に接触するように形成されていてもよい。この場合には、凹部１３は、基部１２の内周面から半径方向外側へ凹むように形成され、この凹部１３内に伝達部１５が、支持部１１の外周面と接触するように配置される。

また、図３に示すように、伝達部１５の先端面１５ａは、基部１２が熱膨張していない状態（常温の状態）において、基部１２の底面１３ｂと離間している。すなわち、基部１２が熱膨張した際に、伝達部１５が底面１３ｂに向かって移動可能とされている。

また、伝達部１５の基端面１５ｂは、基部１２が熱膨張していない状態において、基部１２の所定方向の他端面とは略面一となるように配置されている。すなわち、基端面１５ｂは、軸受１０の外部に露出している。軸受１０の他端部には、外気が供給される（図２の矢印Ａ１参照）。このように、基端面１５ｂを含む軸受１０の他端部に外気が供給されることで、伝達部１５は外部へ放熱する。すなわち、本実施形態では、基端面１５ｂを含む伝達部１５の他端部が放熱部の役割を果たしている。

図２及び図３に示すように、軸受１０の所定方向の一の端部には、付勢部１７が設けられている。付勢部１７は、伝達部１５を、所定方向の他の端部の方向へ付勢している。
付勢部１７は、伝達部１５の基端面１５ｂに接続されるバネ部１８と、バネ部１８の押える押え部１９と、を有している。バネ部１８は、所定方向の一端が基端面１５ｂに接続されている。また、押え部１９は、軸受１０の端面から突出するように延びる２つの脚部１９ａと、２つの脚部１９ａの先端同士を接続する接続部１９ｂと、を有している。各脚部１９ａは、軸受１０の一の端面に固定されている。２つの脚部１９ａは、伝達部１５を跨ぐように、径方向に離間して配置されている。接続部１９ｂの軸受１０側の面には、バネ部１８の他端が接続されている。

なお、付勢部１７の構造は、上記説明の構造に限定されず、他の構造であってもよい。例えば、図４及び図５に示すように、バネ部１８の他端が、棒状または平板状の押え部１９Ａに接続されていてもよい。押え部１９Ａは、開口１３ｃを架橋するように設けられる。この場合には、伝達部１５は、基端面１５ｂも凹部１３の内部に位置するように配置される。これにより、押え部１９Ａと伝達部１５の基端面１５ｂとの間に空間が形成され、この空間にバネ部１８が配置される。

次に、本実施形態に係る冷却構造１の作用について説明する。
まず、軸受１０で生じた熱の流れについて説明する。主軸２が回転すると、主軸２と支持部１１との接触面において摩擦熱が発生する。接触面で生じた熱は、支持部１１を介して基部１２へ伝わる。基部１２へ伝わった熱は、基部１２と伝達部１５との接触部分（伝達部１５の側面１５ｃ）から、伝達部１５へ入熱する。伝達部１５は、主たる熱伝導方向に所定方向が含まれるグラフェンなどの炭素化合物で形成されている。これにより、伝達部１５へ入熱した熱は、所定方向へ輸送される。所定方向の一の端部まで輸送された熱は、供給された外気（図２の矢印Ａ１参照）によって冷却される。このようにして、軸受１０で生じた熱が軸受１０の外部へ放熱される。以上のように、冷却構造１は、軸受１０を冷却する。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、伝達部１５が、主たる熱伝導方向に放熱部へ向かう方向が含まれるグラフェンなどの炭素化合物によって形成されている。これにより、より多くの熱を輸送することができる。したがって、冷却構造１の冷却性能を向上させることができる。

また、伝達部１５が所定方向に延在しており、所定方向に対する側面１５ｃが凹部１３の壁面１３ａと接触している。これにより、例えば、所定方向の端面が壁面１３ａと接触する場合と比較して、凹部１３の壁面１３ａとの接触面積を比較的大きくすることができる。したがって、伝熱面積が大きくなるので、軸受１０の熱を好適に伝達部１５へ伝えることができる。よって、伝達部１５が、より多くの熱を輸送することができるので、冷却構造１の冷却性能を向上させることができる。

また、伝達部１５は、固相とされている。これにより、例えば、作動流体を利用して熱輸送を行う構造（例えば、ヒートパイプ等）と比較して、作動流体の漏洩等が生じ得ないので、故障し難くすることができる。したがって、信頼性を向上することができる。また、凹部１３の内部に固相の伝達部１５を配置しているだけなので、流体等を用いる構造と比較して、構造を簡素化することができる。

また、作動流体を用いるヒートパイプ等では、容量や使用圧力次第で法規制を受け、設計点が限られる可能性がある。一方、本実施形態では固相の伝達部１５によって熱の輸送を行っているので、設計する際に法規制の影響を受けないので、設計の自由度を向上させることができる。

また、作動流体として、代替フロンなどを使用する場合には、環境負荷が高くなる可能性がある。一方、本実施形態では、固相の伝達部１５によって熱の輸送を行っているので、代替フロンなどを使用する構造と比較して、環境負荷を低減することができる。

また、軸受１０の基部１２は、主軸２と支持部１１とが摺動することで生じた熱によって、膨張する場合がある。基部１２が膨張すると、基部１２の内部に形成されている空間も広がる。一方、伝達部１５は、グラフェン等で形成されている。したがって、伝達部１５の線膨張率が、基部１２の線膨張率よりも小さい。よって、伝達部１５は、基部１２ほど膨張しないので、基部１２が熱膨張することで、伝達部１５の側面１５ｃと凹部１３の壁面１３ａとの間に隙間が空く可能性がある。
本実施形態では、付勢部１７によって伝達部１５が付勢されている。これにより、空間が広がるように基部１２が膨張すると（すなわち、基部１２の壁面１３ａが伝達部１５から遠ざかるように移動すると）、付勢部１７によって伝達部１５が他の端部の方向へ移動する。また、本実施形態では、壁面１３ａが傾斜しており、伝達部１５も他の端部に向って細くなるテーパ形状とされている。すなわち、伝達部１５の側面１５ｃも傾斜している。これにより、伝達部１５が他の端部方向へ移動することで、伝達部１５と壁面１３ａとが接触した状態が維持される。
このように、本実施形態では、基部１２が熱膨張した場合であっても、伝達部１５と壁面１３ａとが接触した状態を維持することができる。したがって、基部１２が熱膨張した場合であっても、軸受１０で発生した熱を伝達部１５に好適に伝え、軸受１０を冷却することができる。

なお、図６及び図７に示すように、伝達部１５を軸受１０の基端部よりも突出させてもよい。すなわち、伝達部１５を凹部１３の外側の空間である外部空間へ突出させてもよい。そして、この突出部分にフィン２０を設けてもよい。フィン２０は伝達部１５の突出部分の外周面に複数固定されている。複数のフィン２０は、周方向に所定の間隔で配置されている。各フィン２０は、板状の部材であって、伝達部１５の外周面から放射状に延びている。また、各フィン２０は、主たる熱伝導方向に延在方向（伝達部１５の放射方向）が含まれているグラフェン等によって形成されている。
脚部１９ａは、フィン２０と干渉しないように配置される。

このように構成することで、外気と伝達部１５との熱交換面積が増大するので、より好適に、伝達部１５を冷却することができる。よって、冷却構造１の冷却性能をより向上させることができる。
また、フィン２０が伝達部１５に直接接続されている。また、フィンが２０主たる熱伝導方向にフィンの延在方向が含まれているグラフェン等によって形成されている。これにより、伝達部１５が輸送した熱を効率的に冷却することができる。したがって、冷却効率を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。
本実施形態に係る冷却構造２１は、バーナノズル３０に適用されている。
バーナノズル３０は、図８に示すように、内部を燃料が流通する燃料供給管（燃料供給部）３１と、燃料供給管３１の外側に設けられる空気供給管（空気供給部）３２と、を備えている。バーナノズル３０は、燃料供給管３１から吐出される燃料によって火炎を形成する。
燃料供給管３１及び空気供給管３２は、中心軸線Ｃ２に沿って延在している。なお、本実施形態において、「周方向」と述べた場合には、中心軸線Ｃ２を基準とした周方向を意味する。また、「径方向」と述べた場合には、中心軸線Ｃ２を基準とした径方向を意味する。

燃料供給管３１は、所定方向に延在する管状の部材である。燃料供給管３１内には、矢印Ｆで示すように、燃料が流通している。
空気供給管３２は、所定方向に延在する管状の部材であって、内部に燃料供給管３１を収容している。空気供給管３２内には、燃焼用空気が流通している。詳細には、矢印Ａ２で示すように、空気供給管３２の内周面と、燃料供給管３１の外周面との間を燃焼用空気が流通している。空気供給管３２の所定方向の先端部は、燃料供給管３１の先端部よりも、突出している。

図９に示すように、燃料供給管３１の内周面と外周面との間には、所定方向に延在する閉空間３３が複数形成されている。複数の閉空間３３は、周方向に略等間隔に並んで配置されている。各閉空間３３は、略同一の形状をしている。

閉空間３３は、所定方向に延在している。燃料供給管３１は、図９に示すように、内部に形成される閉空間３３の側端（所定方向に対する側方の端部）を規定する壁面３３ａと、所定方向の他端側（燃料流れの上流側）を規定する他の端部（図示省略）と、所定方向の一端側（燃料流れの下流側）を規定する一の端部３３ｂと、を有する。閉空間３３の一端は、空気供給管３２の先端部の近傍に配置されている。

壁面３３ａは、中心軸線Ｃ２に対して傾斜している。具体的には、壁面３３ａは、閉空間３３の所定方向の断面の形状が、所定方向の他の端部に向かうにしたがって小さくなるように傾斜している。すなわち、閉空間３３は、所定方向の他端に向かうにしたがって、窄まっている。

閉空間３３には、伝達部３５が配置される。本実施形態に係る伝達部３５の材料は、第１実施形態の伝達部３５と同一であるので、説明を省略する。また、本実施形態に係る伝達部３５の形状は、第１実施形態の伝達部３５と略同一であるので、同一の部分については、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の伝達部３５の先端面（図示省略）は、燃料供給管３１の他の端部と対向している。また、本実施形態の伝達部３５の基端面３５ｂは、燃料供給管３１の一の端部３３ｂと対向している。基端面３５ｂと一の端部３３ｂとは離間している。本実施形態の伝達部３５の側面３５ｃは、壁面３３ａと略平行となるように形成されている。伝達部３５の側面３５ｃは、略全域において、壁面３３ａと接触している。

図９に示すように、閉空間３３の内部には、付勢部３７が設けられている。付勢部３７は、伝達部３５を、所定方向の他の端部の方向へ付勢している。付勢部３７は、バネ状の部材であって、伝達部３５の基端面３５ｂと燃料供給管３１の一の端部３３ｂと接続している。すなわち、付勢部３７は、基端面３５ｂと一の端部３３ｂとの間に設けられている。

次に、本実施形態に係る冷却構造２１の作用効果について説明する。なお、第１実施形態と同様の効果については適宜記載を省略する。
本実施形態では、燃料供給管３１から燃料が噴射され、火炎が形成されると、火炎の輻射により燃料供給管３１の先端部が昇温する。先端部の熱は、燃料供給管３１と伝達部３５との接触部分（伝達部３５の側面３５ｃ）から、伝達部３５へ入熱する。伝達部３５は、主たる熱伝導方向に所定方向が含まれるグラフェン等で形成されている。これにより、伝達部３５へ入熱した熱は、所定方向へ輸送される。燃料供給管３１は、先端部から離れるにしたがって温度が低くなるので、所定方向に輸送された熱は、適宜燃料供給管３１によって冷却される。すなわち、伝達部３５の熱が燃料供給管３１に放熱される。このように、本実施形態では、伝達部３５の他の端部（燃料流れの上流側）が放熱部の役割を果たしている。以上のように、冷却構造２１は、局所的に昇温する燃料供給管３１の先端部を冷却することができる。

なお、図１０に示すように、伝達部３５の所定方向の途中位置から空気供給管３２に向かって突出するフィン３９を設けてもよい。フィン３９は、空気供給管３２の内周面と、燃料供給管３１の外周面との間に配置され、燃焼用空気と接触する。フィン３９は、例えば、熱伝導率の高い金属材料である銅やアルミニウムで形成されている。なお、フィン３９の材料は、これに限定されない。
このように構成することで、フィン３９と燃焼用の空気とが熱交換する。これにより、フィン３９が燃焼用空気によって冷却される。したがって、伝達部３５をより好適に冷却することができる。よって、冷却構造２１の冷却性能をより向上させることができる。また、フィン３９と燃焼用空気とが熱交換することで、燃焼用空気が加熱される。これにより、燃焼用の空気を予熱することができるので、バーナノズル３０から吐出した燃料を好適に燃焼させることができる。

なお、本開示は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本開示の権利範囲に含まれるものとする。

例えば、上記第１実施形態では、軸受１０に冷却構造２１を適用する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、軸受１０ではなく主軸２に伝達部１５を埋設し、主軸２に埋設された伝達部１５によって、軸受１０と主軸２とが摺動する際に生じた熱を輸送してもよい。また、軸受１０及び主軸２の両方に伝達部１５を埋設し、各部材に埋設された伝達部１５によって、軸受１０と主軸２とが摺動する際に生じた熱を輸送してもよい。

また、上記各実施形態では、伝達部を付勢する部材として、バネを適用する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。伝達部を付勢する部材は、伝達部を押圧可能であればよく、例えば、空気ばねでもよい。

また、上記各実施形態では、伝達部及び伝達部が配置される空間が、所定方向の他の端部方向に向かうにしたがって窄まり、伝達部が付勢部によって他の端部方向へ付勢される例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、伝達部及び伝達部が配置される空間が、所定方向の一の端部方向に向かうにしたがって窄まり、伝達部が付勢部によって一の端部方向へ付勢されてもよい。

以上説明した各実施形態に記載の冷却構造は例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る冷却装置は、軸部（２）を回転自在に支持する支持部（１１）と、前記支持部を覆う基部（１２）と、を有する軸受（１０）を冷却する冷却構造（１）であって、前記基部の内部に形成されており、前記軸部の延びる方向である軸線方向の所定範囲に延在する空間（１３）に配置され、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成される伝達部（１５）を備え、前記伝達部は、外部に該伝達部から伝わった熱を放熱する放熱部（１５ｂ）を有し、前記空間を規定する壁面（１３ａ）と接触している。

上記構成では、伝達部の側面と壁面とが接触し、伝達部が外部へ放熱する放熱部を有している。これにより、軸部と支持部とが摺動することで生じた熱が、伝達部へ入熱する。伝達部に伝わった熱は、放熱部まで移動し、放熱部から放熱される。このように、伝達部によって、軸受で発生した熱を輸送し、輸送先で放熱することができる。したがって、軸受を冷却することができる。
また、伝達部は、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成されている。これにより、例えば伝達部を金属材料で形成する場合と比較して、より多くの熱を輸送することができる。したがって、冷却構造の冷却性能を向上させることができる。
また、伝達部は、固相とされている場合には、例えば、作動流体を利用して熱輸送を行う構造と比較して、作動流体の漏洩等が生じ得ないので、故障し難くすることができる。したがって、信頼性を向上することができる。また、空間に固相の伝達部を配置しているだけなので、流体等を用いる構造と比較して、構造を簡素化することができる。

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記放熱部は、前記軸線方向に沿って、前記基部から外部空間に突出した突出部を有し、該突出部にはフィン（２０）が設けられている。

上記構成では、放熱部にフィンが設けられている。これにより、より好適に、放熱部を冷却することができる。よって、冷却構造の冷却性能をより向上させることができる。

本開示の一態様に係る冷却装置は、内部を燃料が流通し、先端部から前記燃料を噴射する管状の燃料供給部（３１）を有するノズル（３０）を冷却する冷却構造（２１）であって、前記燃料供給部の内周面と外周面との間に形成されており、前記燃料の流通方向の所定範囲に延在する空間（３３）に配置され、前記流通方向に延在して金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成される伝達部（３５）を備え、前記伝達部は、外部に該伝達部から伝わった熱を放熱する放熱部を有し、前記空間を規定する壁面（３３ａ）と接触している。

ノズルから噴射された燃料によってバーナに火炎が形成されると、火炎の輻射によって燃料供給部の温度が上昇する。特に、火炎に最も近い燃料供給部の先端部の温度が上昇する。上記構成では、伝達部と壁面とが接触し、伝達部が外部へ放熱する放熱部を有している。これにより、火炎から燃料供給部に伝達された熱が、燃料供給部と伝達部との接触部分から伝達部へ入熱する。伝達部に伝わった熱は、放熱部まで移動し、放熱部から放熱される。このように、伝達部によって、燃料供給部の熱を輸送し、輸送先で放熱することができる。したがって、燃料供給部を冷却することができる。
また、伝達部は、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成されている。これにより、例えば伝達部を金属材料で形成する場合と比較して、より多くの熱を輸送することができる。したがって、冷却構造の冷却性能を向上させることができる。
また、伝達部が固相とされている場合には、例えば、作動流体を利用して熱輸送を行う構造と比較して、作動流体の漏洩等が生じ得ないので、故障し難くすることができる。したがって、信頼性を向上することができる。また、凹部の内部に固相の伝達部を配置しているだけなので、流体等を用いる構造と比較して、構造を簡素化することができる。

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記ノズルは、内部を燃焼用の空気が流通する空気供給部（３２）を有し、前記伝達部は、前記空気供給部の内部を流通する空気と接触するように、該伝達部から突出するフィンが設けられている。

上記構成では、放熱部にフィンが設けられ、フィンが空気供給管の内部を流通する空気と接触する。これにより、フィンと燃焼用の空気とが熱交換することで、フィンが冷却される。したがって、放熱部をより好適に冷却することができる。よって、冷却構造の冷却性能をより向上させることができる。また、フィンと燃焼用空気とが熱交換することで、燃焼用空気が加熱される。これにより、燃焼用の空気を予熱することができるので、熱効率が向上し、ノズルから吐出した燃料を好適に燃焼させることができる。

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記壁面は、前記空間の断面形状が前記放熱部側の一の端部の反対側の他の端部に向かうにしたがって小さくなるように傾斜していて、前記伝達部は、前記他の端部に向かうにしたがって断面形状が小さくなるように形成され、前記一の端部には前記伝達部を、前記他の端部の方向へ付勢する付勢部（１７、３７）を備える。

空間を形成する部材（例えば、軸受の基部やノズルの燃料供給部）は、熱によって膨張する場合がある。空間を形成する部材（以下、「空間形成部材」と称する。）が膨張すると、空間形成部材の内部に形成されている空間も広がる。一方、伝達部の線膨張率が空間形成部材よりも小さい場合には、伝達部は空間形成部材ほど膨張しないので、伝達部の側面と、空間を形成する壁面との間に隙間が空く可能性がある。
上記構成では、付勢部によって伝達部が他の端部の方向へ付勢されている。これにより、空間が広がるように空間形成部材が膨張すると（すなわち、空間形成部材の壁面が伝達部から遠ざかるように移動すると）、付勢部によって伝達部が他の端部方向へ移動する。また、上記構成では、壁面が傾斜しており、伝達部も他の端部に向って細くなるテーパ形状とされている。すなわち、伝達部の側面も傾斜している。これにより、伝達部が他の端部方向へ移動しても、伝達部と壁面とが接触した状態が維持される。
このように、上記構成では、空間形成部材が熱膨張した場合であっても、伝達部と壁面とが接触した状態を維持することができる。したがって、空間形成部材が熱膨張した場合であっても、軸受で発生した熱を伝達部に好適に伝え、軸受を冷却することができる。

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記高熱伝導材料は、熱伝導方向を有し、前記伝達部を形成する前記高熱伝導材料の主たる前記熱伝導方向に、前記壁面と接触する部分から前記放熱部へ向かう方向が含まれる。
また、本開示の一態様に係る冷却装置は、高熱伝導材料は、グラフェンを有する。

上記構成では、伝達部が、主たる熱伝導方向に放熱部へ向かう方向が含まれる高熱伝導材料（例えば、グラフェン等）によって形成されている。これにより、放熱部へ好適に熱を伝えることができる。したがって、冷却構造の冷却性能を向上させることができる。
なお、高熱伝導材料には、例えば、グラファイトやグラフェン等のように、第１方向、第１方向と直交する第２方向、第１方向及び第２方向と直交する第３方向の３つの方向のうち、２つの方向において特に熱伝導性が高いものがある。「主たる熱伝導方向」とは、高熱伝導材料において、熱伝導性が高い方向を意味する。

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、伝達部は、主たる熱伝導方向に、前記フィンに向かう方向が含まれるグラフェンで形成されている。

上記構成では、フィンへ好適に熱を伝えることができる。したがって、冷却構造の冷却性能を向上させることができる。

１ ：冷却構造
２ ：主軸（軸部）
１０ ：軸受
１１ ：支持部
１２ ：基部
１３ ：凹部（空間）
１３ａ ：壁面
１３ｂ ：底面
１３ｃ ：開口
１５ ：伝達部
１５ａ ：先端面
１５ｂ ：基端面
１５ｃ ：側面
１７ ：付勢部
１８ ：バネ部
１９ ：押え部
１９ａ ：脚部
１９ｂ ：接続部
２０ ：フィン
２１ ：冷却構造
３０ ：バーナノズル
３１ ：燃料供給管（燃料供給部）
３２ ：空気供給管（空気供給部）
３３ ：閉空間
３３ａ ：壁面
３３ｂ ：一の端部
３５ ：伝達部
３５ｂ ：基端面
３５ｃ ：側面
３７ ：付勢部
３９ ：フィン

Claims (8)

1. 軸部を回転自在に支持する支持部と、前記支持部を覆う基部と、を有する軸受を冷却する冷却構造であって、
   前記基部の内部に形成されており、前記軸部の延びる方向である軸線方向の所定範囲に延在する空間に配置され、金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成される伝達部を備え、
   前記伝達部は、外部に該伝達部から伝わった熱を放熱する放熱部を有し、前記空間を規定する壁面と接触している冷却構造。
2. 前記放熱部は、前記軸線方向に沿って、前記基部から外部空間に突出した突出部を有し、該突出部にはフィンが設けられている請求項１に記載の冷却構造。
3. 内部を燃料が流通し、先端部から前記燃料を噴射する管状の燃料供給部を有するノズルを冷却する冷却構造であって、
   前記燃料供給部の内周面と外周面との間に形成されており、前記燃料の流通方向の所定範囲に延在する空間に配置され、前記流通方向に延在して金属よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料で形成される伝達部を備え、
   前記伝達部は、外部に該伝達部から伝わった熱を放熱する放熱部を有し、前記空間を規定する壁面と接触している冷却構造。
4. 前記ノズルは、内部を燃焼用の空気が流通する空気供給部を有し、
   前記伝達部は、前記空気供給部の内部を流通する空気と接触するように、該伝達部から突出するフィンが設けられている請求項３に記載の冷却構造。
5. 前記壁面は、前記空間の断面形状が前記放熱部側の一の端部の反対側の他の端部に向かうにしたがって小さくなるように傾斜していて、
   前記伝達部は、
   前記他の端部に向かうにしたがって断面形状が小さくなるように形成され、
   前記一の端部には前記伝達部を、前記他の端部の方向へ付勢する付勢部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却構造。
6. 前記高熱伝導材料は、熱伝導方向を有し、
   前記伝達部を形成する前記高熱伝導材料の主たる前記熱伝導方向に、前記壁面と接触する部分から前記放熱部へ向かう方向が含まれる請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷却構造。
7. 前記高熱伝導材料は、グラフェンを有する請求項６に記載の冷却構造。
8. 前記伝達部は、主たる熱伝導方向に、前記フィンに向かう方向が含まれるグラフェンで形成されている請求項４に記載の冷却構造。
   

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