JP6224012B2 - ディフューザ付き部品を備える自動車用急速冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１の技術的機能である被覆と第２の機能である拡散とを行う自動車部品を備える自動車用冷却装置、および当該装置を装着した車両に関する。

特に、本発明は、対面位置にある部品を被覆する機能を実行し、この対面位置にある部品と車両の構成部分との間で熱伝播および熱伝達を防止する第１の部品に関する。対面位置にある部品は任意の高熱部品であってよく、たとえばエキゾーストマニホールドやバッテリなどの、エンジンルーム内にある任意の高熱部品であってよい。時に遮蔽板と称される第１の部品は、この高熱部品を保護または被覆する任意の構成部分である。

保護または被覆する第１の技術的機能は、多くの目的を有していてもよく、第１に、たとえば特許出願ＦＲ２９３９８４０に記載のように、エキゾーストマニホールドの下に設けられた電磁弁など、近くに設置される部品に熱が伝播して部品を損傷させることを防止する、または、エンジンルームと車両の内装との間で熱が伝わる原因となる、バルクヘッドなどの乗員と接触する中間部品に熱が伝播するのを防止する目的を有していてもよい。

車両部品は、第１の機能である被覆を行う。ただし、第１の機能である被覆が必ずしも充分に行われない可能性があり、たとえば衝撃を受けた状況などの特定の場合においては、たとえばカバーに損傷を受けたことにより第１の被覆機能が果たされないことを防ぐべく、さらに車両内装への熱伝達を防ぐ目的で、この部品において、第１の機能である被覆に加えて急速冷却する第２の機能を持たせるアイデアが考えられた。この急速冷却を行う第２の機能は、部品に組み込まれたディフューザによって行われる。

本発明の目的は、水、水性化合物またはその他の液体をすばやく拡散させることで、高熱部品の表面の表面温度をすばやく低下させることである。

温度をすばやく低下させることで、被覆構成部分の不備に起因して車両内装に熱が伝達されるリスクを低減することが出来る。被覆構成部分の不備とは、この場合、偶然または事故によって本質的に発生したものと想像されるものであり、たとえば激しい衝撃を受けて損傷を受けた結果としてカバーの不浸透性が低下した状態の後などが上げられる。第２の機能である急速冷却を用いて第１の機能である被覆の不備を補填する目的は、付加的に、同一部品によって行われる。

この目的は本発明によって得ることができ、本発明は、対面位置にある近位表面を被覆する第１の技術的機能を実行する自動車部品を備える自動車用急速冷却装置であって、前記車両部品は、前記対面位置にある近位表面の表面温度を低下させる目的で前記対面位置にある近位表面に対して注入される液体をすばやく拡散する技術的機能を実行するための拡散手段を備え、前記液体は爆発のトリガによって生成される気体により与えられる圧力によって注入されることを特徴とする。

有利なことに、部品の被覆機能を損傷させる可能性のある衝撃を受けた際、この部品から、対面位置にある高熱部品に対して液体が非常にすばやく拡散し、対面位置にある部品の温度を低下させることができる。高熱部品の温度が低下することで、部品の熱に関連するリスクを低減することができ、損傷を受けた際に起こり得る車両内装への熱伝播における偶然要因を含めることが出来る。液体を注入してすばやく広げることで、熱伝達を制限する観点においては温度低下をより効果的にさせる。特別な場合であるバッテリに関しては、より早く、すなわち激しい衝撃の直後に温度を低下させることができるとより効果的である。液体が注入される速度は、爆発のトリガによって生成される気体により与えられる圧力によって得られる。

これにより、本発明は、第１の機能である被覆に加えられた急速冷却機能によって、特に衝撃を受けた際に熱伝播を持続的に制限することを可能とする。

これらの２つの機能は有利に同一の部品によって行われるため、特に部品数を抑え、車両レベルにおける質量を抑えることが出来る。

本発明の好ましい実施形態において、上記特徴に加え、適切な場合において、以下の手段を単体または組み合わせて用いることが可能である。

−前記車両部品は拡散組立体を備え、前記車両部品内に形成された流路の形式をとる拡散手段を備える。

−前記形成された流路は管状である。

−前記液体は外部指示の動作の下で前記車両部品に注入される。

−前記車両部品は前記拡散組立体への注入口に、外部液体注入がトリガされた場合に液体が流入可能となるように開く可溶体を備える。

−前記自動車部品は前記エンジンルームの遮熱板である。

−前記車両部品の対面位置にある表面はエキゾーストマニホールドの表面である。

−前記車両部品はバッテリーパックカバーであり、前記対面位置にある表面はバッテリーモジュールの表面である。

−前記液体は水性である。

−前記外部指示は爆発によってトリガされる。

最後に、本発明はまた、前述のいずれか一つに係る特徴を単体または組み合わせで考慮した急速冷却装置を備える自動車に関する。

本発明における他の特徴および有利な点は、添付図面を参照して示される非限定的な実施例によって記載される以下のいくつかの実施形態において明白になるであろう。本出願の明細書において、「前」「後ろ」「左」「右」の用語は、自動車を参照した従来のフレームに基づいて理解される。また、さまざまな図において同一の参照符号は同一または同様の構成部分を示す。

本発明の概略図である。 第１の実施形態に係るエキゾーストマニホールドを示す図である。 第１の実施形態に係る、エキゾーストマニホールド上に載置された、本発明に係る遮熱板の例を示す図である。 図３のＡＡ’の断面を示す図である。 第２の実施形態に係るバッテリを示す図である。 図５のＢＢ’の断面を示す図である。

図１は、本発明に係る急速冷却装置の原理を示している。自動車部品１は、対面位置にある高熱の近位表面２を被覆する第１の技術的機能を実行する。さらに、前記対面位置にある近位表面２の表面温度を低下させる目的で、前記対面位置にある近位表面に対して注入液体４をすばやく拡散する追加の技術的機能を実行するための手段３を備える。液体は、たとえば爆発によってトリガされる外部発生装置（図式せず）の動作の下で車両部品に非常にすばやく注入される。この場合のトリガは、たとえばエアバッグ安全装置などの他の車両安全設備を発動させるコンピュータによって行われる。外部発生装置は、供給ラインを介して車両部品の注入口まで爆発式トリガによって生成される気体によって印加される圧力を受けて運搬される液体を含む、リザーバを設けている。このような爆発式にトリガされた指示は、液体を注入するのに必要な速度および圧力を与える。爆発式にトリガされた指示によって、液体を加圧下に維持する装置を不要とすることができる点で有利である。

車両部品は拡散組立体３への注入口８に可溶体７を有する。この可溶体７が開くことで、車両部品１の中に位置する拡散回路３に、発生装置のリザーバから液体４が入ることが出来る。この特定の場合における供給ラインは空である。あるいは、液体を、拡散組立体から注入口８まで、発生装置およびタンクからの供給ラインに供給してもよい。この場合、供給ラインは追加のリザーバとして作用する。拡散組立体３は、カバー部品の中で形成された流路５またはダクトの形をとる。これらは、冷却される領域にできるだけ近く液体を持ってくるようにすることが有利にできる。チューブまたはチャネルは、高熱表面に面するカバー部品の内装壁に面している。有利なことに、対面位置にある部品の高熱表面のサーマルマッピングから得られた所定の情報に基づいて、開口端６は冷却される高熱領域にできるだけ近くに位置される。流路回路の開口端は、温度低下を最も効果的に得る目的で高度に的を絞った方法で、最も熱い領域に出来るだけ近く位置している。液体は、高熱部品に向かって流れるかジェットによって、部品に向かって拡散される。チャネルの端６は、拡散ノズル９または単に孔からなっていてもよい。有利なことに、拡散開口６は流路端に位置し、流路５の各終枝は１つの拡散端だけに接続されており、拡散回路内において液体の循環を改善させることができる。

第１の実施形態において、対面位置にある表面は、図２に図示するようにエキゾーストマニホールド１２の表面であり、被覆車両部品は、図３に図示するようにエンジンルームの遮熱板１１である。

エキゾーストマニホールド１２はエンジンルーム内における最も熱い部品の１つである。鋼または鋳鉄からなり、およそ４〜６ｍｍの厚さを有し、動作中は、その温度が８００℃近くまで上昇することもある。遮熱板はマニホールドから放出される熱を封じ込めて、車両内装に向かって熱が伝播するのを防止する。遮熱板は、図４に示すように、２つのジャケット、すなわち外側ジャケット５１および内側ジャケット５２からなり、ジャケットの間に液体拡散回路１３が配置されている。遮熱板は比較的硬い材料からなり、たとえば外側ジャケットの場合は鋼またはエンボス加工されたアルミニウムのシートからなる。これらのシートを、注入された液体を拡散するチャネルの流路１３を固定するように区切られた特定の溶接スペース５３にて、具体的には溶接することでつなぎ合わせる。液体を拡散させる流路１５は実質的に管状である。図４および図５に示すように、外側のシートには流路チューブの位置をマーキングする曲線状の外形を有するレリーフを有していてもよい。２つのジャケットの間に空気で充満された空隙５５によって形成される絶縁表面５４を、外側ジャケット５１と内側ジャケット５２との間に、拡散回路１３および拡散回路を区別するために溶接によって接続されたスペースから離れて組み込まれてもよい。あるいは、図示されていない実施形態において、断熱材料を２つのジャケットに配置し、流路回路がその２つのジャケットの間のスペースに配置された断熱材料内に形成される流路からなってもよい。あるいは、２つの内側および外側ジャケットの間に、注入口および各出口開口に接続される絶縁材料からなる事前に作成されたチューブからなる流路回路も考えられる。

冷却装置の目的は、温度をおよそ１００℃〜２００℃下げることで熱伝播においてより危険度が低い高熱部品温度を得ることである。この温度低下はすばやく行われることが好ましい。この目的のために、液体が水性の液体であると仮定した場合、一つまたは複数のリザーバにおよそ４００ｇ〜１ｋｇの質量の水を貯蔵することが必要となる。装置が動作しはじめると、液体は外側ジャケット５１の面に位置する注入開口１８を介して注入される。液体はその後、拡散システム１３に広がり、内側ジャケット５２に設けられた出口開口に向けて排出される。拡散システムへの注入口にて、吸気ラインよりも幅を有する突入スペース５６を、注入口における圧力を管理して突入スペースから広がるさまざまなチャネルに液体を最適に分布させるために設ける。注入は非常にすばやく、およそ０．１秒の時間で行われる。注入された後、拡散はほぼ同時に行われる。主流量のあと、残留流量が続いても良い。

図５および図６に図示される第２の実施形態では、車両カバー部品はバッテリーパックカバー２１であり、対面位置にある表面はバッテリーモジュール表面２２である。対面位置にある表面は直接的にバッテリーモジュール表面であってもよく、その場合は間隔があけられたバッテリーセル４０の表面からなるために非連続的な形状であるが、バッテリーセル表面上に載置された連続的な冷却板４１であってもよい。

同様に、図５に図示するように、外部指示がトリガされた後、この場合はバッテリーカバー２１である車両部品に水またはその他の液体が注入される。液体は拡散回路２３を通り、この場合はバッテリーモジュール表面２２である対面位置にある部品に拡散される出口開口２６まで液体が広がる。液体は、前述の拡散ノズル２９または孔である拡散回路の終端によって、目標の表面上を広がる。高熱表面の上を液体が拡散することで高熱部品の表面温度を下げることができ、この部品を冷却することが可能となる。さらに、液体にさまざまな添加物を加えて液体が吸収できる熱量を最大限にすることができる。

応用例はエキゾーストマニホールドの遮熱板またはバッテリーパックのカバーに限定されない。したがって、第１の機能である被覆を行う、たとえばバッテリーセル４０の表面に載置された冷却板４１であるバッテリーモジュールのカバーを本発明に係るディフューザに変え、対面位置にある部品をバッテリーセルの表面とすることも考えられる。

したがって、同一原理に従う他の実施形態も考慮することが出来る。

Claims (7)

1. 対面位置にある近位表面（２、１２、２２）を被覆する自動車部品（１、１１、２１）を備える自動車用急速冷却装置であって、前記自動車部品（１、１１、２１）は、自動車の衝突事故時に、前記近位表面（２、１２、２２）の表面温度を低下させる目的で、前記対面位置にある近位表面（２、１２、２２）に対して、注入される液体をすばやく拡散するための拡散手段（３、１３、２３）を備え、前記液体は爆発のトリガによって生成される気体により与えられる圧力によって注入され、前記拡散手段（３、１３、２３）は、前記自動車部品内に形成された流路（５、１５、２３）の形式をとる拡散組立体（３、１３、２３）によって形作られ、前記自動車部品は前記拡散組立体への注入口（８、１８、２８）に、前記液体注入がトリガされた場合に前記液体（４）が流入可能となるように開く可溶体（７、１７、２７）を備えることを特徴とする、装置。
2. 前記形成された流路が管状であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記自動車部品がエンジンルームの遮熱板（１３）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記対面位置にある表面がエキゾーストマニホールド（１２）の表面であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記自動車部品がバッテリーパックカバー（２１）であり、前記対面位置にある表面がバッテリーモジュール（４０）の表面（２２）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
6. 前記液体（４）が水性であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の急速冷却装置を備える、自動車。

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