JP7433078B2 - 液冷装置及び液冷装置を備えた回転電機 - Google Patents
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Description
従来の継ぎ手構造では、2つの管を長手方向に接続する管継手において、2つの管の一端側をねじで結合し、他端側に2つの管よりも熱膨張率の大きい材料からなる第3の管を設け、2つの管の間に第3の管を挟持して、ねじを締め込むことにより2つの管と第3の管の両シール面を締着するものがあった。
さらに、嵌合部構造としてねじ部を使用すると、ねじ止めする工程とねじを巻く量を管理する必要があり、嵌合に手間がかかり、生産性が低下するという問題点がある。
前記水路部に設けられるとともに、水路と外部を接続する水路接続部と、前記水路接続部に設けられるとともに前記ニップルが圧入される圧入部を備えたものであって、
前記水路接続部に熱固定部を設け、前記熱固定部において前記ニップルの圧入中心軸から径方向に向かって前記ニップル、固定部材、前記水路部の順に配置するとともに、前記ニップルの熱膨張係数は前記水路部の熱膨張係数よりも小さく、前記固定部材の熱膨張係数は前記水路部の熱膨張係数よりも大きく、
前記水路部における円筒形状の前記圧入部の第1内径は、前記水路部における円筒形状の前記熱固定部の一定の値を有する第2内径よりも小さいものである。
前記水路部に設けられるとともに、水路と外部を接続する水路接続部と、前記水路接続部に設けられるとともに前記ニップルが圧入される圧入部を備えたものであって、
前記水路接続部に熱固定部を設け、前記熱固定部において前記ニップルの圧入中心軸から径方向に向かって前記ニップル、前記水路部、固定部材の順に配置するとともに、前記ニップルの熱膨張係数は前記固定部材の熱膨張係数よりも小さく、前記固定部材の熱膨張係数は前記水路部の熱膨張係数よりも小さく、
前記水路部のヤング率よりも前記固定部材のヤング率が大きいものである。
図1は実施の形態1による液冷装置を示す斜視図、図2は液冷装置を示す側面断面図である。図2に示すように、水路部1に水路と外部を接続する水路接続部11が設けられ、水路接続部11に圧入部100と熱固定部110が設けられている。そして水路接続部11の圧入部100の穴径よりも大きい外径を持つニップル3が圧入されている。水路接続部11の熱固定部110はニップル3と、水路部1と、固定部材2を有し、それぞれ異なる部材で構成される。
図2の構成では、部材Aはニップル3、部材Bは固定部材2、部材Cは水路部1となる。熱固定部110においてニップル3、固定部材2、水路部1を備え、熱膨張係数が水路部1より小さいニップル3と、熱膨張係数が水路部1より大きい固定部材2と、ヤング率が水路部1より小さい固定部材2によって構成されることとなり、熱固定部110においてニップル3の圧入中心軸から径方向に向かってニップル3、固定部材2、水路部1の順で配置されることとなる。
また固定部材2の製造方法において、液体状の材料を熱固定部110に封入し硬化させることで樹脂材料を成型する方法でも作成することができる。本実施の形態において、あらかじめリング状の樹脂材料を製作し固定部材2として嵌合させる方法と、液状の材料を硬化させる方法のどちらの方法を採用することができる。
また固定部材2のヤング率より水路部1のヤング率が大きいため、固定部材2が熱膨張した際に、熱膨張による変形を抑制しようとする反力(熱膨張による径方向に広がることを妨害する力)が水路部1から固定部材2にかかる。これにより、固定部材2が水路部1とニップル3の間を取り持つ力を発生させることができる。
さらに圧入時より環境温度が低温になった際、圧入部100においてニップル3の径方向の収縮率よりも水路部1の収縮率が大きいため、ニップル3が締まり、固定力が向上する。以上より、環境温度が高温及び低温になっても固定力が向上するような嵌合構造を提供することができる。
一方低温時、圧入部100において、(ニップル3の熱膨張係数α1)<(水路部1の熱膨張係数α3)なる関係よりニップル3の収縮率より水路部1の収縮率のほうが大きいため、水路部1がニップル3を締め付け、固定力が向上する。
例えば本実施形態とは異なり、単純なニップル3と水路部1の圧入構造のみ採用する場合においては、締りばめにする必要があり、固定力を向上させるため締め代を大きくしなければならない。しかし、ニップル3を鉄、水路部1をアルミで制作するので、ニップル3を水路部1に圧入する際、ニップル3によって水路部1を損傷することがある。
これに対して本実施の形態では、熱固定部110において、固定部材2をニップル3と締まりばめにすることで製造時の固定力を確保できるので、圧入部100においてニップル3と水路部1を隙間ばめとすることにより、ニップル3を水路部1に圧入する際、水路部1を損傷することを防止することができる。
図3は実施の形態2による液冷装置を示す側面断面図である。水路接続部11に圧入部100と熱固定部110を備える液冷装置において、ニップル3の圧入側の端をテーパ加工し応力緩和部33を設けたものである。その他の構成は実施の形態1と同様である。
フランジ部31を押すことにより、ニップル3を水路部1に圧入嵌合する。例えば水路部1の強度がニップル3の強度よりも低い材料を使用する場合、ニップル3を圧入する際、ニップル3の圧入側の先端と水路部1の間に応力が集中し、水路部1を損傷することがある。本実施の形態によれば、ニップル3の圧入側の先端に応力緩和部33を設けたので、ニップル3の先端の応力集中を緩和することができ、ニップル3を水路部1に圧入する際、水路部1が損傷することを防止できる。
図4は実施の形態3による液冷装置を示す側面断面図である。図5は実施の形態3による液冷装置を示す熱固定部110の圧入中心軸に対して垂直な断面図であり、図4におけるG-G線断面図である。熱固定部110においてニップル3、固定部材2、水路部1を備え、熱膨張係数が固定部材2より小さいニップル3と、熱膨張係数が水路部1より小さい固定部材2と、ヤング率が水路部1より大きい固定部材2によって構成され、熱固定部110のニップル3の圧入中心軸から径方向に向かってニップル3、水路部1、固定部材2の順で配置する。
例えば、水路部1を軽量化と生産性の観点からアルミダイカスト製で構成し、ニップル3を加工性の観点より炭素鋼鋼管で構成し、更に固定部材2を銅合金または鉄鋼系材料で構成することができる。なお熱固定部110の構成以外は、実施の形態1と同様の構成である。
さらに、圧入時より環境温度が低温になった際、圧入部100において、ニップル3の径方向の収縮率より水路部1の収縮率が大きいため、締まり固定力が向上する。
また固定部材2を水路部1の外部に配置することによって、圧入部100を熱固定部110にも利用可能となるため、ニップル3の圧入軸方向の長さを短くすることができる。
実施の形態4を図に基づいて説明する。図6は実施の形態4による液冷装置を示す熱固定部の圧入中心軸に対して垂直な断面図である。実施の形態1では固定部材2の形状について説明しなかったが、本実施形態においては、固定部材2の形状を、圧入中心軸に垂直な断面からみて、内径側を円形に形成するとともに外径側を円形に構成するものである。なお熱固定部110の構成以外は、実施の形態1と同様の構成である。
この構成によると、例えば水路部1の内側に固定部材2を配置するとき、水路部1に座ぐり穴を加工することにより、水路部1に固定部材2を容易に嵌合することができる。例えば製造方法として、初めに水路部1に固定部材2を嵌合する。その後固定部材2と水路部1にニップル3を圧入することでニップル3の圧入時における位置決めが容易となる。以上のように構成することにより、加工及び嵌合を容易に行うことができ、生産性を向上させることができる。
尚図4の構成においても、固定部材2の形状を、圧入中心軸に垂直な断面からみて、内径側を円形に形成するとともに外径側を円形に構成することができる(図5参照)。
図7は実施の形態5による液冷装置を示す熱固定部の圧入中心軸に対して垂直な断面図である。固定部材2の形状を、圧入中心軸に垂直な断面からみて、内径側を円形に形成するとともに、外径側を四角形状にする。なお熱固定部110の構成以外は、実施の形態1と同様の構成である。
水路部1に嵌合される曲げ部を有するニップル3において、ニップル3に対して外部よりホースを接続する際、または稼働時の振動によって外力が発生し、圧入中心軸に対して回転方向のトルクが発生する。そのためニップル3と水路部1の嵌合部が回転トルクにより破壊したりすると水漏れまたは固定強度の低下が発生する。
図7のように構成することにより、例えば水路部1の内側に固定部材2を配置するとき、水路部1に四角形の穴を加工することにより、固定部材2と嵌合させることができる。又固定部材2の外形が四角形状のため、ニップル3の圧入軸に対する回転方向の固定力を向上させることができる。なお図7の構成においても実施の形態4と同様座ぐり穴を設けても良い。又固定部材2の外形は四角形状に限らず三角形等の他の多角形状であっても良い。
図8は実施の形態6による液冷装置を示す熱固定部の圧入中心軸に対して垂直な断面図である。固定部材2がニップル3と水路部1の両方に圧入中心軸に対して円周上に離散的に接するよう配置する。ニップル3と水路部1の間で複数の固定部材2によって複数の接触個所を有するよう固定部材2は配置されている。尚図8においては、それぞれの固定部材2が独立して配置されている例を示したが、図9に示すように連接部21によって複数の固定部材2が接続されていても良い。なお熱固定部の構成以外は、実施の形態1と同様の構成である。
以上のように構成することにより、熱膨張により固定部材2は圧入中心軸に対して垂直である径方向に伸びようとするため、ニップル3と固定部材2が円周の全周に亘って接する構造に比べて、固定部材2の内円の広がりによる固定力の低下を防止できる。
図10は実施の形態7による液冷装置を示す側面断面図である。水路部1とニップル3の間に接着剤たまり部120を備え、接着剤たまり部120に接着剤4を封入するものである。水路部1の外部より内側に向かって、水路接続部11の穴に対してニップル3の径よりも大きい座ぐり穴による段差部を設ける。これによりニップル3を圧入した際に、圧入軸に対して径方向にニップル3と水路部1が向かい合う空間を有することとなる。このようなニップル3と水路部1からなる空間を接着剤たまり部120とし、接着剤4を封入する。図10においては、圧入軸に沿って水路部1の外部より固定部材2、接着剤たまり部120、圧入部100の順に構成される。
又図4の構成においても、水路部1とニップル3の間に接着剤たまり部120を備え、接着剤たまり部120に接着剤4を封入することができる。
図12は実施の形態8による回転電機を示す断面図である。回転電機は回転電機本体200と、電力供給ユニット500と、液冷装置300を備える。電力供給ユニット500は回転電機本体200の軸方向延長部に配置され、回転電機本体と一体化されるとともに回転電機本体200に電力を供給する。又液冷装置300は電力供給ユニット500と接するように配置される。回転電機本体200は、内燃機関(図示せず)を駆動する電動機として動作し、あるいは内燃機関により駆動されて発電する発電機として動作することができる。
電力供給ユニット500は電力変換回路部と制御回路部を備えた電力制御装置51と、回転子73に電力を供給するブラシ52とを備える。
図14は実施の形態9による液冷装置を示す側面断面図である。回転電機には、電力変換回路部と制御回路部とを備えた電力制御装置51を設け、電力制御装置51と水路部1が接するように配置される。更にニップル3の圧入側の端をテーパ加工し、応力緩和部33を設ける。その他の構成は実施の形態8と同様である。
本実施の形態においては、ニップル3の圧入側の先端に応力緩和部33を設けることで、ニップル3の先端の応力集中を緩和することができ、ニップル3を水路部1に圧入する際、水路部1が損傷することを防止できる。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
33 応力緩和部、100 圧入部、110 熱固定部、120 接着剤たまり部、
300 液冷装置。
Claims (10)
- 水路部と、前記水路部に接続されるニップルを備え、
前記水路部に設けられるとともに、水路と外部を接続する水路接続部と、
前記水路接続部に設けられるとともに前記ニップルが圧入される圧入部を備えた液冷装置であって、
前記水路接続部に熱固定部を設け、前記熱固定部において前記ニップルの圧入中心軸から径方向に向かって前記ニップル、固定部材、前記水路部の順に配置するとともに、
前記ニップルの熱膨張係数は前記水路部の熱膨張係数よりも小さく、前記固定部材の熱膨張係数は前記水路部の熱膨張係数よりも大きく、
前記水路部における円筒形状の前記圧入部の第1内径は、前記水路部における円筒形状の前記熱固定部の一定の値を有する第2内径よりも小さい液冷装置。 - 前記熱固定部において、前記固定部材と前記ニップルとは締まりばめされ、前記固定部材と前記水路部とは締まりばめされている請求項1に記載の液冷装置。
- 前記固定部材のヤング率よりも前記水路部のヤング率が大きい請求項1又は請求項2に記載の液冷装置。
- 水路部と、前記水路部に接続されるニップルを備え、
前記水路部に設けられるとともに、水路と外部を接続する水路接続部と、
前記水路接続部に設けられるとともに前記ニップルが圧入される圧入部を備えた液冷装置であって、
前記水路接続部に熱固定部を設け、前記熱固定部において前記ニップルの圧入中心軸から径方向に向かって前記ニップル、前記水路部、固定部材の順に配置するとともに、
前記ニップルの熱膨張係数は前記固定部材の熱膨張係数よりも小さく、前記固定部材の熱膨張係数は前記水路部の熱膨張係数よりも小さく、
前記水路部のヤング率よりも前記固定部材のヤング率が大きい液冷装置。 - 前記固定部材の形状を、圧入中心軸に垂直な断面からみて、内径側を円形に形成するとともに外径側を円形に構成する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液冷装置。
- 前記固定部材の形状を、圧入中心軸に垂直な断面からみて、内径側を円形に形成するとともに外径側を多角形状に構成する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液冷装置。
- 前記固定部材が前記ニップルと前記水路部の両方に円周上に離散的に接するよう配置する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液冷装置。
- 前記水路部と前記ニップルの間に接着剤たまり部を備え、前記接着剤たまり部に接着剤を封入する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の液冷装置。
- 前記ニップルの圧入側の先端をテーパ加工し応力緩和部を設けた請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の液冷装置。
- 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の液冷装置における前記水路部と、電力変換回路部と制御回路部を備えた電力制御装置とが接するように配置される液冷装置を備えた回転電機。
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