JP5577863B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は冷却装置に関する。

従来から、電気自動車の充電器や内燃機関の排気ガス循環装置などに冷却装置が配設されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された排気ガス冷却器は、外形が円筒状に形成されており、水平方向に延設された複数の伝熱管をクーラーケース内に収容すると共に、前記伝熱管を網目状の仕切板を介して保持し、該クーラーケースの上端部にエア抜き口を配設している。そして、前記伝熱管内には高温の排気ガスが流通し、クーラーケース内には冷却液が流通する。これによって、排気ガスの熱が伝熱管を介して冷却液に移動することによって排気ガスを冷却すると共に、冷却液中のエアを前記エア抜き口を介してクーラーケース外に排出することができる。

特開２０００−２７４９９０号公報

しかしながら、横方向（略水平方向）のスペースを小さくするために冷却装置を扁平状にして縦置きに配置すると、冷却液中に混入した水泡（エア）を効率的に外部に排出することが困難になるという問題があった。

そこで、本発明は、扁平状にして縦置きに配置した場合でも、冷却液中のエアを効率的に外部に排出することができる冷却装置を提供する。

本発明は、上下方向に沿った一対の縦壁部を前記上下方向に交差する交差方向に離間して配置し、前記一対の縦壁部のうちの一方から他方に向けて仕切壁を延設して冷却液の流路を複数に分割して画成する冷却装置であって、前記仕切壁の先端と、この先端に対向する前記他方の縦壁部とを所定距離を隔てて配置すると共に、前記所定距離は、前記仕切壁の一部で他の部位よりも大きくなるように形成されていることを主要な特徴としている。

本発明に係る冷却装置によれば、仕切壁の先端と他方の縦壁部との距離を、流路の一部で他の部位よりも大きく形成しているため、冷却液に混入した水泡（エア）を前記仕切壁の前記一部を介して上方移動させることができる。従って、流路内の冷却液から水泡を効率的に排出することができ、これによって、扁平状にして縦置きに配置される冷却装置についても、前記冷却装置に対面して配置される被冷却物の冷却効率が向上する。

本発明の実施形態に係る冷却装置を示す分解斜視図である。 図１の冷却装置本体を示す拡大斜視図である。 図２の正面図である。 図３のＡ−Ａ線による断面図である。 図３のＢ−Ｂ線による断面図である。 図３のＣ−Ｃ線による断面図である。 本図において、（ａ）は本発明の実施形態に係るエア入口部に水泡が溜まったときの水面高さを示す断面図であり、図６に対応している。（ｂ）は、比較例に係るエア入口部に水泡が溜まったときの水面高さを示す断面図であり、図７（ａ）に対応している。 本発明の実施形態に係る冷却装置に、冷却させる対象物である被冷却物を当接させた状態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１に示すように、本実施形態に係る冷却装置１は、冷却液が流通する複数の流路３が設けられた冷却装置本体５と、該冷却装置本体５を封鎖するように冷却装置本体５に取り付けられる蓋体７と、を備え、上下方向に沿って配置されている。これらの冷却装置本体５および蓋体７は、正面視で略矩形状に形成されている。冷却装置本体５の外周縁部に形成された取付孔９に、蓋体７の外周縁に形成された貫通孔１１を対応させて配置し、前記貫通孔１１と取付孔９に図外のボルトを挿入して締結することにより冷却装置１を組み付けることができる。

前記蓋体７は、アルミニウム等の金属製の平板からなる。下端部には、冷却装置１内に冷却液が流入する流入管１３と、冷却装置１から冷却液が排出される流出管１５と、冷却液に混入したエア（水泡）が排出されるエア排出管１７とが左右方向に並列して接続されている。また、蓋体７における図１の右端部には、正面視逆Ｌ字状の膨出部１９が上下方向に沿って形成されている。該膨出部１９の下端部２１には、前記エア排出管１７が接続されており、膨出部１９の下端部２１から上端部２３にかけて左右方向の幅寸法が略同一に形成されている。しかし、上端部２３においては、図１の左側に突出した延設部２５が形成されているため、上端部２３の左右方向の幅寸法は、下端部２１から上端部２３までの幅寸法よりも大きく形成されている。なお、前記膨出部１９は、冷却装置本体５の右端部に形成された突設部２７に係合されて、冷却装置１内にエア流通路２９（図３参照）を画成する。このエア流通路２９については、詳細に後述する。

図２，３に示すように、冷却装置本体５には、上下方向に配置された縦壁部３１から複数の仕切壁が略水平方向に突出している。具体的には、前記仕切壁は、流路３の外周側を画成する外周側仕切壁３３と、流路３の内周側を画成する内周側仕切壁３５と、図３の左側に配置された３つの上流側仕切壁３７と、該上流側仕切壁３７の右側に配置された３つの下流側仕切壁３９と、この３つの下流側仕切壁同士３９の間に配置された４つの中間仕切壁４１と、最も下流側に配置された１つの下流端部仕切壁４３とからなる。これらの仕切壁３３〜４３によって、冷却液が流通する流路３を各部位において複数に分岐（分割）させている。例えば、３つの上流側仕切壁３７によって４つの分岐流路が形成され、４つの中間仕切壁４１と３つの下流側仕切壁３９によって８つの分岐流路が形成されている。

前記上流側仕切壁３７は、図３に示すように、上流端４５から下流端４７に至るまで正面視略円弧状に湾曲している。また、前記下流側仕切壁３９は、上流端４９から中間部５１に至る正面視略コ字状の部分と、中間部５１から下流端５３に至る正面視略半円状に部分とから一体に形成されている。なお、上流端４９から中間部５１に至る正面視略コ字状の部分は、略直線状の仕切壁３９を直角に組み合わせて一体に形成される。そして、上流側仕切壁３７の下流端４７と下流側仕切壁３９の上流端４９との間は、二点鎖線で示すように、仕切壁がなく、分岐のない１つの流路５５に形成されている。

前記仕切壁のない１つの流路５５は、下流側仕切壁３９側が上流側仕切壁３７側よりも上方となるよう図３中で右上がりに傾斜しており、上流側仕切壁３７の下流側端部３７ａ及び、上流側端部３９ａも、流路５５と同様に図３中で右上がりに傾斜している。すなわち、上流側仕切壁３７の下流側端部３７ａと下流側仕切壁３９の上流側端部３９ａとは、流路５５を挟んで互いに同一直線上に位置し、図３中で右上がりに傾斜する直線部としてある。

これにより、上流側仕切壁３７で形成される略円弧状の上流側流路の下流端４７から冷却液が流出し、一つに流路５５に合流したのち、略直線状に延びる下流側仕切壁３９の上流端４９から下流側仕切壁３９の上流側端部３９ａに流れこむように構成されている。また、図３に示すように、下流側仕切壁３９における最も上側の屈曲部５７の上方には、冷却液中に混入した水泡（エア）を排出するエア流通路２９が形成されている。

このエア流通路２９は、正面視逆Ｌ字状に形成され、エア入口部５９は下流側流路に連通し、下端部に配置したエア出口部６１は、前記蓋体７に設けたエア排出管１７に連通している。エア流通路２９は、流路３に下端が連通して上下方向に延びる入口流通路２９ａと、入口流通路２９ａの上端に一端が連通する水平流通路２９ｂと、水平流通路２９ｂの他端に上端が連通して上下方向に延びる出口流通路２９ｃとを備え、出口流通路２９ｃの下端が、前述したエア出口部６１に連通する。

なお、前記流入管１３には流路入口部６２が接続され、流出管１５には流路出口部６４が接続され、エア排出管１７にはエア出口部６１が接続されている。

図４に示すように、本実施形態に係る冷却装置１には、それぞれ上下方向に沿って配置されると共に前記上下方向に交差する交差方向（略水平方向）に離間して配置される一対の縦壁部（縦壁部３１および蓋体７）と、前記一対の縦壁部のうちの一方（縦壁部３１）から他方（蓋体７）に向けて前記交差方向（略水平方向）に突出し、冷却液を流通させる複数の流路３を画成する上流側仕切壁３７および下流側仕切壁３９と、が設けられている。

図２，３に示すように、下流側仕切壁３９のうち上流側部分の直線部の一部には、切欠部６３が複数形成されている。具体的には、図３に示す下流側仕切壁３９で画成される冷却液流れが変化する屈曲部５７の手前側（上流側）に一つの下流側仕切壁３９について２つずつ切欠部６３が形成されている。従って、図４，５に示すように、前記切欠部６３の先端面６５が他の部位の先端面６７よりも略水平方向の高さが低く形成されて縦壁部３１により近づいている。

具体的には、図５に示すように、前記切欠部６３は、下流側仕切壁３９の端部を平面視略台形状に切り欠いて形成される。また、蓋体７の裏面６９と下流側仕切壁３９の先端面６５，６７との間には、略水平方向に沿った隙間７１，７３が形成されているが、前記切欠部６３の先端面６５と蓋体７の裏面６９との隙間７１は、他の部位の先端面６７と蓋体７の裏面６９との隙間７３よりも大きく形成されている。さらに、図４に示すように、下流側仕切壁３９の下面７５と上面７７とは、先端方向（略水平方向）に向かうにつれて徐々に先細りする断面台形状に形成されている。下流側仕切壁３９の下面７５と水平方向とのなす傾斜角度はαであり、上面７７と水平方向とのなす角度はβであり、αはβよりも大きく形成されている。このように、下面７５は先端に向かうにつれて上方に傾斜する傾斜面に形成されており、上面７７は先端に向かうにつれて下方に傾斜する傾斜面に形成されている。従って、図４のように、冷却液中に混入した水泡（エア）７９は、下流側仕切壁３９の下面に沿って移動し、前記隙間７１，７３から上方に移動する。

なお、前記水泡７９は、図３に示すエア入口部５９からエア流通路２９に入り、入口流通路２９ａ、水平流通路２９ｂ、出口流通路２９ｃ、エア出口部６１を介してエア排出管１７（図１参照）から外部に排出されるように構成されている。

図１で説明したように、蓋体７の膨出部１９における上端部２３には、左側に延びる延設部２５が形成されており、前記蓋体７を冷却装置本体５に組み付けた状態では、図６に示すように、エア流通路２９のエア入口部５９における冷却装置１の厚さ方向の断面積が延設部を設けない場合よりも大きく形成されている。

以下、図７（ａ）、図７（ｂ）を用いて簡単に説明する。図７（ｂ）では、蓋体１０７と縦壁部１３１とによってエア流通路１２９が形成されている。

図７（ａ）に示すように、本実施形態に係るエア流通路２９のエア入口部５９の厚さはＤ、図７（ｂ）に示す比較例に係るエア流通路１２９のエア入口部の厚さはｄであり、Ｄ＞ｄの大小関係に設定されている。このように、本実施形態に係るエア流通路２９の方が比較例に係るエア流通路１２９よりも厚さ方向の断面積が大きく形成されている。ここで、エア入口部５９には、冷却液内に混入した水泡（エア）７９が上方に移動して液面Ｈ１，Ｈ２が低下している。流路３内の水量及び水泡７９の量を同等とした場合に、図７（ａ）に示すように、本実施形態の場合の液面はＨ１であり、図７（ｂ）に示す比較例の場合はＨ２である。従って、本実施形態の方が比較例よりも△Ｈだけ液面が高い位置になっている。

また、図８は本発明の実施形態に係る冷却装置に、冷却させる対象物である被冷却物を当接させた状態を示す正面図である。なお、被冷却物の構成を明瞭に示すために仕切壁を簡略化して示しているが、実際には傾斜面を設けている。

この破線で示した被冷却物は、例えば基板８１であり、該基板８１上に複数の発熱素子８３が配設されている。この発熱素子８３は、下流側仕切壁３９および中間仕切壁４１によって画成された流路に対向して配置されている。特に、中間仕切壁４１を設けた流路は冷却効果が高いため、この部位に発熱素子８３を多く配置することが好ましい。また、流路３における曲がり角部の手前（上流側）では、冷却液の流速が大きいため、この部位に発熱素子９０を配置することが好ましい。

なお、本実施形態に係る冷却装置１は、種々の被冷却物を冷却する場合に適用可能である。例えば、電気自動車に搭載される充電器に組み込むことによって、前記充電器内に配置された基板の発熱素子などを効率的に冷却することができる。

また、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変更および変形が可能である。例えば、外周側仕切壁３３、内周側仕切壁３５、中間仕切壁４１および下流端部仕切壁４３などの下面を、先端に向かうにつれて上方に傾斜する傾斜面に形成しても良い。これによって、冷却液中の水泡７９が傾斜面に沿って上方に移動して、冷却液中の水泡が外部に排出しやすくなるという効果が得られる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

本実施形態に係る冷却装置１には、上流側仕切壁３７および下流側仕切壁３９が設けられ、これらの仕切壁３７，３９の先端面６５，６７は、この先端面６５，６７に対向する蓋体７の裏面６９から所定距離をおいて配置されており、これによって先端面６５，６７と蓋体７の裏面６９との間に隙間７１，７３が形成されている。前記流路３の一部である切欠部６３における先端面６５と蓋体７の裏面６９との所定距離は、他の一般部位における先端面６７と蓋体７の裏面６９との所定距離よりも大きくなるように形成されている。

水泡７９が冷却液中に混入していると、冷却装置１に対面して取り付けられる被冷却物（例えば本実施形態では基板８１の発熱素子８３）を冷却する効率が低下するため、冷却液中の水泡７９は極力少なくすることが好ましい。本実施形態によれば、冷却液中に混入した水泡（エア）７９は、隙間７１，７３から上方移動したのち、エア流通路２９を介して外部に排出することができるため、流路３内の冷却液から水泡７９を効率的に排出することができる。これによって、冷却装置１に対面配置した被冷却物の冷却効率が向上するという効果が得られる。特に、一般部位の隙間７３よりも切欠部６３の隙間７１の方が大きく、切欠部６３の隙間７１を介して水泡７９が上方に向けて非常に効率良く移動するため、流路３内の冷却液から水泡７９を非常に効率的に排出することができる。

また、本実施形態では、前記切欠部６３を、冷却液の流れが変化する流路３の屈曲部５７の手前側（上流側）に配置している。この屈曲部５７の手前側は、冷却液の流速が遅くなる部位であるため、冷却液中の水泡７９が多い。そこで、この部位に切欠部６３を配設することにより、水泡７９を切欠部６３の隙間７１を介して上方移動させて、流路３内の冷却液から水泡を効率的に排出することができる。これによって、前記被冷却物の冷却効率がさらに向上するという効果が得られる。

なお、前記流路３内に上流側仕切壁３７および下流側仕切壁３９を流路３に沿って並設することにより、前記流路３を幅方向に複数に分割している。前記仕切壁３７，３９自体にも冷却作用があるため、これらの仕切壁３７，３９を配設することによって、冷却装置１の全体の冷却効率を向上させることができる。また、流路３が一本の場合は、流れの角部において冷却液が遠心力によって外周側に偏って流れるが、仕切壁３７，３９によって流路３を複数に分割すれば、角部においても冷却液の偏りが軽減されるため、角部での冷却液の整流化が図られて冷却効果も向上する。

１ 冷却装置
３ 流路
７ 蓋体（縦壁部）
３１ 縦壁部
３３ 外周側仕切壁（仕切壁）
３５ 内周側仕切壁（仕切壁）
３７ 上流側仕切壁（仕切壁）
３９ 下流側仕切壁（仕切壁）
４１ 中間仕切壁（仕切壁）
４３ 下流端部仕切壁（仕切壁）
５７ 屈曲部
６３ 切欠部
６５，６７ 先端面（先端）
７１，７３ 隙間

Claims (6)

1. それぞれ上下方向に沿って配置されると共に前記上下方向に交差する交差方向に離間される一対の縦壁部と、
   前記一対の縦壁部のうちの一方から他方に向けて前記交差方向に突出して形成され、冷却液を流通させる複数の流路を画成する仕切壁と、を備えた冷却装置であって、
   前記仕切壁の先端は、この先端に対向する前記他方の縦壁部から所定距離をおいて配置されることにより、前記仕切壁の先端と前記他方の縦壁部との間に隙間が形成され、
   前記所定距離は、前記仕切壁の一部の所定部位で他の部位よりも大きくなるように形成され、
   前記仕切壁の前記所定部位は、前記仕切壁の冷却液流通方向の上流側端部と冷却液流通方向の下流側端部との間に形成され、
   前記仕切壁の前記所定部位から前記仕切壁の冷却液流通方向の下流側端部までの流路の途中の上部に、エアを外部に排出するためのエア入口部を設けたことを特徴とする冷却装置。
2. 前記仕切壁の前記所定部位よりも下方に流路入口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記仕切壁は、上下方向に亘って形成され、前記仕切壁の前記所定部位は、前記仕切壁の最上部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記所定部位は、前記仕切壁の一部に設けた切欠部であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の冷却装置。
5. 前記切欠部を、冷却液の流れが変化する流路の屈曲部の冷却液流通方向の上流側に配置したことを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記仕切壁の下面は、前記仕切壁の基端から先端に向かうにつれて上方に傾斜する傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の冷却装置。

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