特許ウォッチ

公開番号2024055511
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162510
出願日2022-10-07
発明の名称熱交換器
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人個人,個人
主分類F28F 1/40 20060101AFI20240411BHJP(熱交換一般)
要約【課題】消費電力が少なく出力が小さなポンプを用いても冷却効率が高く、冷却器全体の抜熱量ばらつきを抑制できる熱交換器を提供する。
【解決手段】本発明の熱交換器は、発熱体に熱的に接続して設けられた冷却液流路を備える。
そして、上記冷却液流路を流れる冷却液のレイノルズ数が臨界レイノルズ数未満であり、上記冷却液流路が、その発熱体側の内壁に立設し、冷却液流路方向と直交する方向に横断して設けられた堰を複数有し、上記堰の形状が、冷却液流路方向にうねった波形であり、上記冷却液流路の下流側が上流側よりも上記発熱体から上記冷却液への熱伝達率が高くなるように、上記堰が配置されていることとしたため、冷却効率が高く、冷却器全体の抜熱量ばらつきを抑制できる熱交換器を提供できる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発熱体に熱的に接続して設けられた冷却液流路を備える熱交換器であって、
上記冷却液流路を流れる冷却液のレイノルズ数が臨界レイノルズ数未満であり、
上記冷却液流路が、その発熱体側の内壁に立設し、冷却液流路方向と直交する方向に横断して設けられた堰を複数有し、
上記堰の形状が、冷却液流路方向にうねった波形であり、
上記冷却液流路の下流側が上流側よりも上記発熱体から上記冷却液への熱伝達率が高くなるように、上記堰が配置されていることを特徴とする熱交換器。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
上記複数の堰の間隔が、上流側よりも下流側が狭いことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
下流側に配置された堰は、その上流側に配置された堰よりも波形の頂角が小さいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
下流側に配置された堰は、その上流側に配置された堰よりも冷却液流路方向の厚さが薄いことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
上記複数の堰は、隣接する堰同士の頂点位置の冷却液流路方向と直交する方向のオフセット周期が、上流側よりも下流側が小さいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
上記冷却液流路が枝分かれした支流路を複数有し、
各支流路は、上記冷却液流路の上流端から等距離離れた領域の熱伝達率が等しくなるように、上記堰が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つの項に記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に係り、更に詳細には、電池モジュール等の発熱体を効率よく冷却し、局所的な温度上昇を防止できる熱交換器に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電動車の電池モジュールは急速充電能力が要求され、充電時に流せる電流は電池モジュールの最も高い箇所の温度に制限されるので、電池モジュールの温度が均一になるように冷却する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、電池モジュールの単電池に当接した板状フィンの長さを、空気流路の下流側に向かうにつれて短くし、空気流に対するフィン表面の温度境界層を小さくすることで、空気温度が上昇した下流域においても効率良く熱伝達を行うことができる旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５９４２７６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、冷却媒体として液体を用い、出力が大きなポンプを用いて冷却液の流れを乱流にすることで温度境界層が形成され難くなり、冷却効率を向上させることができる。
【０００６】
しかし、電動車の電池モジュール用の熱交換器は、その冷却面積が広く冷却液流路の流路長が長くなる一方で、冷却液を流すポンプの消費電力が大きくなっては、冷却効率を向上させることができても、冷却に電力が消費されて充電速度が低下し、また航続可能距離が短くなるので、ポンプ出力が制限される。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消費電力が少なく、出力が小さなポンプであっても冷却効率が高く、冷却器全体の抜熱量ばらつきを抑制できる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、冷却液が層流となる条件で流れる冷却液流路に、所定の形状の堰を設けることにより、圧力損失の増大を防止しつつ旋回流を発生させることができ、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明の熱交換器は、発熱体に熱的に接続して設けられた冷却液流路を備える。
そして、上記冷却液流路を流れる冷却液のレイノルズ数が臨界レイノルズ数未満であり、上記冷却液流路が、その発熱体側の内壁に立設し、冷却液流路方向と直交する方向に横断して設けられた堰を複数有し、上記堰の形状が、冷却液流路方向にうねった波形であり、上記冷却液流路の下流側が上流側よりも上記発熱体から上記冷却液への熱伝達率が高くなるように、上記堰が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却水が層流となる条件で流れる冷却液流路に、所定の形状の堰を設けることとしたため、圧力損失の増大を防止しつつ旋回流を発生させることができ、冷却効率が高く、冷却器全体の抜熱量ばらつきを抑制できる熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許