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公開番号2021134778
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210913
出願番号2020033831
出願日20200228
発明の名称冷却装置
出願人日本電産株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F01P 3/20 20060101AFI20210816BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】冷却効率を向上できる構造を有する冷却装置を提供すること。
【解決手段】本発明の冷却装置の一つの態様は、冷媒が流れる冷却流路を備える。冷却流路は、冷媒が流入する流入口と、冷媒が流出する流出口と、を有する。冷却流路を構成する壁部の少なくとも一部は、多孔質材料で構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
冷媒が流れる冷却流路を備え、
前記冷却流路は、
前記冷媒が流入する流入口と、
前記冷媒が流出する流出口と、
を有し、
前記冷却流路を構成する壁部の少なくとも一部は、多孔質材料で構成されている、冷却装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記冷却流路は、隔壁部を挟んで配置された一対の流路部を有し、
前記隔壁部の少なくとも一部は、多孔質材料で構成され、かつ、前記一対の流路部のうち一方の流路部の内壁面から前記一対の流路部のうち他方の流路部の内壁面まで設けられている、請求項1に記載の冷却装置。
【請求項3】
前記冷却流路は、前記一対の流路部として、前記流入口に繋がる流入流路部および前記流出口に繋がる流出流路部を有する、請求項2に記載の冷却装置。
【請求項4】
前記隔壁部は、板状である、請求項2または3に記載の冷却装置。
【請求項5】
前記冷却流路を構成する壁部は、互いに空隙率が異なる多孔質材料で構成された部分を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項6】
前記冷却流路を構成する壁部は、多孔質材料で構成された第1壁部および第2壁部を有し、
前記冷却流路のうち前記第2壁部が構成する部分は、前記冷却流路内の前記冷媒の流れ方向において、前記冷却流路のうち前記第1壁部が構成する部分よりも下流側に位置し、
前記第1壁部を構成する多孔質材料の空隙率は、前記第2壁部を構成する多孔質材料の空隙率よりも大きい、請求項5に記載の冷却装置。
【請求項7】
前記多孔質材料は、金属製である、請求項1から6のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項8】
前記多孔質材料は、銅製またはアルミニウム製である、請求項7に記載の冷却装置。
【請求項9】
内部に前記冷却流路が設けられた筐体をさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項10】
前記筐体を構成する壁部は、前記冷却流路の壁部の一部を構成している、請求項9に記載の冷却装置。
【請求項11】
前記筐体は、冷却対象に接触する接触部を有し、
前記接触部と前記冷却流路との間には、多孔質材料で構成された介在壁部が設けられている、請求項9または10に記載の冷却装置。
【請求項12】
前記接触部は、金属製である、請求項11に記載の冷却装置。
【請求項13】
前記筐体の内部に収容され、多孔質材料で構成された多孔質部材をさらに備え、
前記冷却流路の少なくとも一部は、前記多孔質部材に設けられたスリットによって構成されている、請求項9から12のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項14】
前記筐体の内部に配置された複数の板状部をさらに備え、
前記複数の板状部は、多孔質材料で構成され、
前記冷却流路は、前記複数の板状部と前記筐体とによって構成されている、請求項9から12のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項15】
前記冷却流路は、前記流入口から前記流出口までU字形状に延びている、請求項1から14のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項16】
前記冷却流路は、複数設けられている、請求項1から15のいずれか一項に記載の冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却装置に関する。
続きを表示(約 5,900 文字)【背景技術】
【0002】
流路内に冷媒を流すことで対象を冷却する冷却装置が知られている。例えば、特許文献1には、そのような冷却装置として、電動機に用いられる冷却装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017−56922号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような冷却装置においては、さらなる冷却効率の向上が求められていた。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて、冷却効率を向上できる構造を有する冷却装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の冷却装置の一つの態様は、冷媒が流れる冷却流路を備える。前記冷却流路は、前記冷媒が流入する流入口と、前記冷媒が流出する流出口と、を有する。前記冷却流路を構成する壁部の少なくとも一部は、多孔質材料で構成されている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一つの態様によれば、冷却装置による冷却対象の冷却効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、第1実施形態の冷却装置の一部を示す斜視図である。
図2は、第1実施形態の冷却装置の一部を示す断面図であって、図1におけるII−II断面図である。
図3は、第1実施形態の冷却装置の一部を上側から見た図である。
図4は、空隙率と熱通過率との関係の一例を示すグラフである。
図5は、空隙率と圧力損失との関係の一例を示すグラフである。
図6は、第1実施形態の変形例における冷却装置の一部を示す断面図である。
図7は、第2実施形態の冷却装置の一部を上側から見た図である。
図8は、第3実施形態の冷却装置の一部を上側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の説明においては、各図に適宜示すZ軸と平行な方向を「上下方向Z」と呼び、X軸と平行な方向を「前後方向X」と呼び、Y軸と平行な方向を「左右方向Y」と呼ぶ。前後方向Xおよび左右方向Yは、互いに直交し、かつ、上下方向Zと直交する方向である。上下方向ZのうちZ軸の正の側(+Z側)を「上側」と呼び、上下方向ZのうちZ軸の負の側(−Z側)を「下側」と呼ぶ。前後方向XのうちX軸の正の側(+X側)を「前側」と呼び、前後方向XのうちX軸の負の側(−X側)を「後側」と呼ぶ。左右方向YのうちY軸の正の側(+Y側)を「左側」と呼び、左右方向YのうちY軸の負の側(−Y側)を「右側」と呼ぶ。
【0010】
なお、上下方向、前後方向、および左右方向等は、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
【0011】
<第1実施形態>
図1から図3に示す本実施形態の冷却装置10は、冷却対象Cを冷却する。冷却対象Cは、例えば、車両に搭載される機器である。図2では、冷却装置10が冷却対象Cの上側に取り付けられた状態を示している。図1に示すように、冷却装置10は、筐体20と、流入コネクタ23と、流出コネクタ24と、多孔質部材30と、を備える。筐体20は、多孔質部材30を内部に収容している。本実施形態において筐体20は、金属製である。筐体20は、例えば、銅製またはアルミニウム製である。図1および図2に示すように、筐体20は、筐体本体部21と、蓋部22と、を有する。
【0012】
図1に示すように、筐体本体部21は、上側に開口し、上下方向Zに扁平な箱状である。筐体本体部21は、例えば、上下方向Zに見て、前後方向Xに沿った辺と左右方向Yに沿った辺とを有する正方形状である。図2に示すように、筐体本体部21は、底壁部21aと、周壁部21bと、を有する。
【0013】
底壁部21aは、板面が上下方向Zを向く板状である。底壁部21aは、例えば、上下方向Zに見て、前後方向Xに沿った辺と左右方向Yに沿った辺とを有する正方形状である。本実施形態において底壁部21aは、冷却対象Cに接触する接触部に相当する。すなわち、筐体20は、接触部として底壁部21aを有する。本実施形態において筐体20は金属製であるため、接触部としての底壁部21aも金属製である。図2では、底壁部21aの下側の面が、冷却対象Cの上側の面に接触している。
【0014】
周壁部21bは、底壁部21aの外周縁部から上側に突出している。周壁部21bは、例えば、上下方向Zに見て、前後方向Xに沿った辺と左右方向Yに沿った辺とを有する正方形枠状である。図1に示すように、周壁部21bは、周壁部21bのうち後側(−X側)の壁部を前後方向Xに貫通する貫通部21c,21dを有する。貫通部21c,21dは、周壁部21bの上側の端面に開口している。貫通部21cと貫通部21dとは、左右方向Yに間隔を空けて配置されている。貫通部21dは、貫通部21cよりも左側(+Y側)に位置する。
【0015】
図2に示すように、蓋部22は、板面が上下方向Zを向く板状である。図示は省略するが、蓋部22は、例えば、上下方向Zに見て、前後方向Xに沿った辺と左右方向Yに沿った辺とを有する正方形状である。蓋部22は、筐体本体部21の上側に固定されている。より詳細には、蓋部22の外周縁部が、周壁部21bの上端面に固定されている。蓋部22の筐体本体部21への固定方法は、特に限定されず、溶接であってもよいし、ネジ止めであってもよいし、接着剤による固定であってもよい。蓋部22は、筐体本体部21の上側の開口を塞いでいる。図示は省略するが、蓋部22は、貫通部21c,21dの上側の開口も塞いでいる。なお、図1および図3においては、蓋部22の図示を省略している。
【0016】
図1に示すように、流入コネクタ23および流出コネクタ24は、筐体20に接続されている。本実施形態において流入コネクタ23および流出コネクタ24は、周壁部21bの後側(−X側)の壁部から後側に延びるパイプである。流入コネクタ23および流出コネクタ24は、前後方向Xの両側に開口している。流入コネクタ23の前側(+X側)の端部は、貫通部21cに繋がっている。流入コネクタ23の内部は、貫通部21cを介して筐体20の内部と繋がっている。流出コネクタ24の前側の端部は、貫通部21dに繋がっている。流出コネクタ24の内部は、貫通部21dを介して筐体20の内部と繋がっている。流入コネクタ23および流出コネクタ24は、例えば、金属製である。
【0017】
多孔質部材30は、多孔質材料で構成されている。すなわち、多孔質部材30は、無数の孔を有する。本実施形態において多孔質部材30を構成する多孔質材料は、金属製である。すなわち、多孔質部材30は、無数の孔を有する金属部材からなる。多孔質部材30を構成する多孔質材料は、例えば、銅製またはアルミニウム製である。
【0018】
多孔質部材30は、筐体20の内部に収容されている。本実施形態において多孔質部材30は、筐体20の内部に充填されている。多孔質部材30の外形は、例えば、前後方向Xに沿った辺と左右方向Yに沿った辺とを有する正方形状である。多孔質部材30は、筐体20の内部に嵌め合わされている。図2に示すように、多孔質部材30の下側の面は、底壁部21aの上側の面21eと接触している。多孔質部材30の上側の面は、蓋部22の下側の面と接触している。多孔質部材30における前後方向Xの両側面および左右方向Yの両側面は、周壁部21bの内側面と接触している。
【0019】
なお、「多孔質部材30が筐体20の内部に充填されている」とは、例えば、筐体20の内部のうち後述する冷却流路40が設けられた部分を除く80%以上の部分に、多孔質部材30が配置されていることを含む。本実施形態では、筐体20の内部のうち後述する冷却流路40が設けられた部分を除く全体に多孔質部材30が配置されている。
【0020】
図3に示すように、多孔質部材30は、スリット32を有する。スリット32は、多孔質部材30を上下方向Zに貫通している。スリット32は、多孔質部材30のうち貫通部21cと対向する部分から、多孔質部材30のうち貫通部21dと対向する部分まで、上下方向Zと直交する平面に沿って延びている。スリット32は、貫通部21cの内部と貫通部21dの内部とを繋いでいる。スリット32は、貫通部21c,21dを介して、流入コネクタ23の内部と流出コネクタ24の内部とを繋いでいる。スリット32は、例えば、多孔質部材30を2つの部分に分断している。
【0021】
本実施形態においては、スリット32のうち上下方向Zの両側の開口が底壁部21aと蓋部22とによって塞がれ、かつ、貫通部21c,21dの上側の開口が蓋部22によって塞がれることで、冷媒Rが流れる冷却流路40が構成されている。これにより、冷却装置10は、冷媒Rが流れる冷却流路40を備える。冷却流路40は、筐体20の内部に設けられている。冷媒Rは、例えば、水である。
【0022】
冷却流路40は、冷媒Rが流入する流入口40aと、冷媒Rが流出する流出口40bと、第1延伸流路部41と、第2延伸流路部42と、第3延伸流路部43と、第4延伸流路部44と、第1湾曲流路部45と、第2湾曲流路部46と、第3湾曲流路部47と、を有する。
【0023】
本実施形態において流入口40aは、貫通部21cの上側の開口が蓋部22によって閉じられて作られている。流入口40aには、流入コネクタ23の前側(+X側)の端部が接続されている。流入口40aには、流入コネクタ23から冷媒Rが流入する。本実施形態において流出口40bは、貫通部21dの上側の開口が蓋部22によって閉じられて作られている。流出口40bには、流出コネクタ24の前側の端部が接続されている。流出口40bからは、冷却流路40内の冷媒Rが流出コネクタ24内に流出する。
【0024】
第1延伸流路部41、第2延伸流路部42、第3延伸流路部43、および第4延伸流路部44は、前後方向Xに直線状に延びている。第1延伸流路部41と第2延伸流路部42と第3延伸流路部43と第4延伸流路部44とは、左右方向Yに互いに間隔を空けて並んで配置されている。第1延伸流路部41は、流入口40aから前側(+X側)に延びている。第2延伸流路部42は、第1延伸流路部41の左側(+Y側)に間隔を空けて並んで配置されている。第3延伸流路部43は、第2延伸流路部42の左側に間隔を空けて並んで配置されている。第4延伸流路部44は、第3延伸流路部43の左側に間隔を空けて並んで配置されている。第4延伸流路部44は、流出口40bから前側に延びている。
【0025】
第1湾曲流路部45は、第1延伸流路部41の前側(+X側)の端部と第2延伸流路部42の前側の端部とを繋いでいる。第1湾曲流路部45は、上下方向Zに見て、前側に凸となる半円弧状である。第2湾曲流路部46は、第2延伸流路部42の後側(−X側)の端部と第3延伸流路部43の後側の端部とを繋いでいる。第2湾曲流路部46は、上下方向Zに見て、後側に凸となる半円弧状である。第3湾曲流路部47は、第3延伸流路部43の前側の端部と第4延伸流路部44の前側の端部とを繋いでいる。第3湾曲流路部47は、上下方向Zに見て、前側に凸となる半円弧状である。
【0026】
多孔質部材30のうち第1延伸流路部41と第2延伸流路部42との左右方向Yの間に位置する部分は、隔壁部31aである。多孔質部材30のうち第2延伸流路部42と第3延伸流路部43との左右方向Yの間に位置する部分は、隔壁部31bである。多孔質部材30のうち第3延伸流路部43と第4延伸流路部44との左右方向Yの間に位置する部分は、隔壁部31cである。
【0027】
本実施形態において第1延伸流路部41と第2延伸流路部42とは、隔壁部31aを挟んで配置された一対の流路部に相当する。第2延伸流路部42と第3延伸流路部43とは、隔壁部31bを挟んで配置された一対の流路部に相当する。第3延伸流路部43と第4延伸流路部44とは、隔壁部31cを挟んで配置された一対の流路部に相当する。
【0028】
隔壁部31aの少なくとも一部は、多孔質材料で構成されている。本実施形態において隔壁部31aは、全体が多孔質材料で構成されている。隔壁部31aは、第1延伸流路部41の内壁面から第2延伸流路部42の内壁面まで設けられている。本実施形態において隔壁部31aは、第1延伸流路部41の左側(+Y側)の内壁面と第2延伸流路部42の右側(−Y側)の内壁面とを構成している。
【0029】
隔壁部31bの少なくとも一部は、多孔質材料で構成されている。本実施形態において隔壁部31bは、全体が多孔質材料で構成されている。隔壁部31bは、第2延伸流路部42の内壁面から第3延伸流路部43の内壁面まで設けられている。本実施形態において隔壁部31bは、第2延伸流路部42の左側(+Y側)の内壁面と第3延伸流路部43の右側(−Y側)の内壁面とを構成している。
【0030】
隔壁部31cの少なくとも一部は、多孔質材料で構成されている。本実施形態において隔壁部31cは、全体が多孔質材料で構成されている。隔壁部31cは、第3延伸流路部43の内壁面から第4延伸流路部44の内壁面まで設けられている。本実施形態において隔壁部31cは、第3延伸流路部43の左側(+Y側)の内壁面と第4延伸流路部44の右側(−Y側)の内壁面とを構成している。
(【0031】以降は省略されています)

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