JP7306342B2 - 冷却ユニット - Google Patents

Description

本明細書に開示の技術は、冷却ユニットに関する。

特許文献１には、自動車用エンジンの吸気ダクトが開示されている。

特開２００８－２１３６６８号公報

複数の冷却フィンを有する被冷却部材を冷却する場合に、被冷却部材にダクトを取り付けることができる。被冷却部材にダクトを取り付けた冷却ユニットによれば、ダクトと被冷却部材に囲まれた空間によって複数の冷却フィンの周囲に気体を流す冷却流路を構成することができる。この種の冷却ユニットの内部において、結露が生じる場合がある。本明細書では、結露によって生じた水を外部に好適に排出することが可能な冷却ユニットを提案する。

本明細書が開示する冷却ユニットは、複数の冷却フィンを有する被冷却部材と、前記被冷却部材に固定されているとともに排出口を有するダクトと、を有している。前記ダクトと前記被冷却部材に囲まれた空間によって複数の前記冷却フィンの周囲に気体を流すとともに複数の前記冷却フィンを通過した前記気体を前記排出口から排出する冷却流路が構成されている。前記冷却流路が、複数の前記冷却フィンと前記排出口の間に屈曲部を有している。前記ダクトが、前記屈曲部の外周側の隔壁を構成する外側コーナー部と、前記外側コーナー部を貫通する水抜き孔を有している。

この冷却ユニットでは、複数の冷却フィンを通過した気体は屈曲部を通って排出口から冷却ユニットの外部へ排出される。結露によって冷却ユニット内で水が発生すると、水は風圧によって冷却流路の内壁に沿って流される。屈曲部では、気体の流れが変化するために、カーブの外側（すなわち、外側コーナー部）に向かって強い風圧が発生する。したがって、水は、外側コーナー部に向かって流れ易い。外側コーナー部に水抜き孔が設けられているので、水は水抜き孔に向かって流れ易い。水が水抜き孔まで達すると、水は風圧によって水抜き孔から冷却ユニットの外部に排出される。このように、この冷却ユニットによれば、結露によって生じた水を冷却ユニットの外部に好適に排出することができる。

冷却ユニット１０の平面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図。 ダクト２０を断面化した平面図。

本明細書が開示する技術要素を、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記屈曲部の上流側の前記冷却流路では下側に向かって前記気体が流れ、前記屈曲部の下流側の前記冷却流路では上側に向かって前記気体が流れてもよい。

なお、下側に向かって気体が流れるとは、気体が流れる方向が少なくとも下向きのベクトル成分を含んでいることを意味する。したがて、気体が鉛直下向きに流れてもよいし、気体が斜め下向きに流れてもよい。また、上側に向かって気体が流れるとは、気体が流れる方向が少なくとも上向きのベクトル成分を含んでいることを意味する。したがて、気体が鉛直上向きに流れてもよいし、気体が斜め上向きに流れてもよい。

この構成では、外側コーナー部が屈曲部の下部に位置するので、風圧だけでなく重力によっても水が外側コーナー部（すなわち、水抜き孔）へ流れさる。このため、水を冷却ユニットの外部により好適に排出することができる。

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記水抜き孔が、前記冷却流路から下向きに伸びていてもよい。

なお、水抜き孔は、冷却流路から鉛直下向きに伸びていてもよいし、冷却流路から斜め下向きに伸びていてもよい。

この構成では、水抜き孔に流入した水が重力によって外側へ流れ易くなる。したがって、水を冷却ユニットの外部により好適に排出することができる。

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記屈曲部が線状に伸びる谷部を有していてもよい。前記谷部が、前記水抜き孔に向かって下がるように傾斜していてもよい。

この構成によれば、水が水抜き孔により流入し易くなる。

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記屈曲部において、前記気体の流れの向きが９０°以上変化してもよい。

この構成によれば、外側コーナー部に風圧がより加わり易く、水を冷却ユニットの外部により好適に排出することができる。

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記水抜き孔の面積が、前記排出口の面積の１／１００以下であってもよい。

この構成によれば、水抜き孔からの気体の漏れを最小限に抑えることができる。

図１に示す冷却ユニット１０は、車両（本実施形態では、電動車量）に搭載されている。なお、図１を含む各図において、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＦＲは車両前方向（進行方向）を示し、矢印ＲＨは車両右方向を示す。冷却ユニット１０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２と、ダクト２０と、ブロワ４０を有している。ＤＣ－ＤＣコンバータ１２は、車両のモータに電力を供給する。ダクト２０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２に取り付けられている。ブロワ４０は、空気をダクト２０内に送り込む。ダクト２０の内部を流れる空気は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２を冷却する。

図２、３に示すように、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２は、ヒートシンク１４を有している。ヒートシンク１４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２の後側の表面に設けられている。ヒートシンク１４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２の内部で生じる熱を放熱する。ヒートシンク１４は、ベースプレート１４ａと、複数の冷却フィン１４ｂを有している。各冷却フィン１４ｂは、ベースプレート１４ａ上に立設されている。各冷却フィン１４ｂは、ベースプレート１４ａから後側に向かって突出している。各冷却フィン１４ｂは、上下方向に沿って直線状に伸びている。

図１に示すように、ダクト２０は、流入口２０ａから排出口２０ｂまで伸びる筒状の樹脂部品である。ダクト２０は、上流部２２と、メイン部２４と、下流部２６を有している。メイン部２４は、箱形状を有している。上流部２２は、流入口２０ａとメイン部２４を接続している。下流部２６は、メイン部２４と排出口２０ｂを接続している。図２～４に示すように、メイン部２４の前側の隔壁２４ａには矩形の貫通孔２８が設けられている。ダクト２０は、貫通孔２８内に複数の冷却フィン１４ｂが挿入された状態でＤＣ－ＤＣコンバータ１２に固定されている。したがって、複数の冷却フィン１４ｂは、箱状のメイン部２４内に収容されている。図２、３に示すように、メイン部２４の後側の隔壁２４ｂは、複数の冷却フィン１４ｂの先端と対向している。ダクト２０とＤＣ－ＤＣコンバータ１２の接続箇所には、パッキン５０が設けられている。パッキン５０は、ダクト２０とＤＣ－ＤＣコンバータ１２の接続箇所を密閉している。パッキン５０によって、接続箇所における空気の漏れが防止される。

図１、４に示すように、ブロワ４０は、ダクト２０の流入口２０ａに接続されている。ブロワ４０は、電動のブロワであり、ダクト２０の流入口２０ａ内に空気を送り込む。ダクト２０とブロワ４０の接続箇所には、パッキン５２が設けられている。パッキン５２は、ダクト２０とブロワ４０の接続箇所を密閉している。パッキン５２によって、接続箇所における空気の漏れが防止される。

ブロワ４０が動作すると、図４の矢印１００に示すように、ブロワ４０からダクト２０の上流部２２に空気が送り込まれる。上流部２２内を流れる空気は、図３、４の矢印１００、１０２に示すように、上側からメイン部２４内に流入する。メイン部２４内では、ダクト２０とヒートシンク１４によって囲まれた空間によって空気の流路が構成されている。メイン部２４内では、空気は、上から下へ流れる。空気がメイン部２４内を流れるときに、空気と冷却フィン１４ｂとの熱交換によって冷却フィン１４ｂが冷却される。すなわち、メイン部２４内でＤＣ－ＤＣコンバータ１２が冷却される。上述したように、複数の冷却フィン１４ｂは上下方向に沿って直線状に伸びている。メイン部２４内では、冷却フィン１４ｂが伸びる方向（上下方向）に沿って空気が流れる。このため、メイン部２４内では、空気が滞留し難く、冷却フィン１４ｂが空気によって効率的に冷却される。図３の矢印１０２に示すように、メイン部２４を通過した空気は、下流部２６を通って排出口２０ｂから外部に排出される。このように、ダクト２０とＤＣ－ＤＣコンバータ１２によって囲まれた空間によって、冷却フィン１４ｂを冷却する空気を流す冷却流路が構成されている。

図３の矢印１０２に示すように、複数の冷却フィン１４ｂの下側において冷却流路（すなわち、空気の流れの向き）が屈曲している。以下では、冷却流路のこの部分を屈曲部３０という。屈曲部３０は、メイン部２４（すなわち、複数の冷却フィン１４ｂ）と排出口２０ｂの間に設けられている。屈曲部３０の上流側（すなわち、メイン部２４内）では、空気は上から下へ流れる。屈曲部３０内において空気の流れの向きが９０°以上変化する。屈曲部３０よりも下流側（すなわち、排出口２０ｂ近傍）では、空気は斜め上向きに流れる。

図４に示すように、メイン部２４内において、複数の冷却フィン１４ｂは車幅方向に間隔を開けてされている。屈曲部３０は、メイン部２４の下部において、メイン部２４の車幅方向の全域に設けられている。また、図１に示すように、排出口２０ｂは、車幅方向に長く伸びている。排出口２０ｂは、屈曲部３０の最下部よりも上側に配置されている。図４の矢印１００に示すように、メイン部２４の車幅方向の全域（すなわち、各冷却フィン１４ｂの周囲）において空気が上から下へ流れる。したがって、屈曲部３０の車幅方向全域において空気が上から屈曲部３０内に流入する。屈曲部３０内では、その車幅方向全域において、図３の矢印１０２に示すように空気の流れが斜め上向きに変化する。このため、排出口２０ｂの車幅方向全域において、空気が斜め上向きに排出される。

図３に示す参照符号３２は、ダクト２０の隔壁のうちの屈曲部３０の外周側の隔壁を構成する外側コーナー部を示している。外側コーナー部３２は、メイン部２４から下向きに伸びる第１部分３２ａと、排出口２０ｂに向かって斜め上向きに伸びる第３部分３２ｃと、第１部分３２ａと第３部分３２ｃを接続する第２部分３２ｂを有している。図３に示す断面（車両前後方向に沿う鉛直断面）において、第２部分３２ｂの内面は、メイン部２４と排出口２０ｂの間の冷却流路の最下部（最も下側に位置する部分）を構成する谷部３８である。図４に示すように、谷部３８は、車幅方向に沿って線状に伸びている。第２部分３２ｂ（すなわち、谷部３８）は、メイン部２４の車幅方向の中央に向かうにしたがって下側に変位するように傾斜している。第２部分３２ｂの最下部（すなわち、車幅方向の中央）には、第２部分３２ｂを貫通する水抜き孔３４が設けられている。このため、図４に示すように、谷部３８は、水抜き孔３４に向かって下がるように傾斜している。水抜き孔３４は、谷部３８（第２部分３２ｂの上面）から下方向に伸びている。なお、水抜き孔３４の直径は約３ｍｍであり、水抜き孔３４の面積は排出口２０ｂの面積の１／１００以下である。

冷却ユニット１０の内部で結露により水（水滴）が生じる場合がある。例えば、メイン部２４内（冷却フィン１４ｂやその周囲のダクト２０の内面）に水滴が付着する場合がある。メイン部２４内で結露により水が生じると、空気の流れ及び重力によって、水がメイン部２４の内面を伝って下方向に流れる。これによって、水が、メイン部２４から屈曲部３０内に流入する。屈曲部３０内では、下向きの空気の流れ（すなわち、外側コーナー部３２に向かう空気の流れ）が斜め上向き（排出口２０ｂに向かう向き）に変化する。このため、屈曲部３０内では、外側コーナー部３２に向かって強い風圧が生じている。特に、屈曲部３０内で空気の流れが９０°以上変化するので、外側コーナー部３２に向かって生じる風圧が強い。この風圧によって水が外側コーナー部３２へ流される。また、重力によっても、水が外側コーナー部３２へ流される。水が外側コーナー部３２の谷部３８上に到達すると、風圧及び重力によって水は図４に示す谷部３８に沿って谷部３８の中央（すなわち、水抜き孔３４）に向かって流される。水が水抜き孔３４に到達すると、風圧及び重力によって水が水抜き孔３４内を下側へ移動して冷却ユニット１０の外部へ排出される。

以上に説明したように、実施形態の冷却ユニット１０によれば、冷却ユニット１０の内部で生じた水を水抜き孔３４から冷却ユニット１０の外部へ好適に排出することができる。したがって、冷却ユニット１０内に水が溜まることを防止することができる。また、冷却ユニット１０では、水抜き孔３４の面積は排出口２０ｂの面積の１／１００以下である。このため、水抜き孔３４から漏れる空気の量は、排出口２０ｂから排出される空気の量に比べて極めて小さい。したがって、高温の空気が冷却ユニット１０の下部へ大量に排出されることを防止できる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：冷却ユニット
１２：ＤＣ－ＤＣコンバータ
１４：ヒートシンク
１４ｂ：冷却フィン
２０：ダクト
２０ａ：流入口
２０ｂ：排出口
２２：上流部
２４：メイン部
２６：下流部
３０：屈曲部
３２：外側コーナー部
３４：水抜き孔
３８：谷部
４０：ブロワ

Claims (6)

1. 冷却ユニットであって、
   複数の冷却フィンを有する被冷却部材と、
   前記被冷却部材に固定されており、排出口を有するダクトと、
   を有し、
   前記ダクトと前記被冷却部材に囲まれた空間によって複数の前記冷却フィンの周囲に気体を流すとともに複数の前記冷却フィンを通過した前記気体を前記排出口から排出する冷却流路が構成されており、
   前記冷却流路が、複数の前記冷却フィンと前記排出口の間に屈曲部を有し、
   前記ダクトが、前記屈曲部の外周側の隔壁を構成する外側コーナー部と、前記外側コーナー部を貫通する水抜き孔と、を有している、
   冷却ユニット。
2. 前記屈曲部の上流側の前記冷却流路では下側に向かって前記気体が流れ、
   前記屈曲部の下流側の前記冷却流路では上側に向かって前記気体が流れる、
   請求項１の冷却ユニット。
3. 前記水抜き孔が、前記冷却流路から下向きに伸びている、請求項２の冷却ユニット。
4. 前記屈曲部が、線状に伸びる谷部を有し、
   前記谷部が、前記水抜き孔に向かって下がるように傾斜している、
   請求項２または３の冷却ユニット。
5. 前記屈曲部において、前記気体の流れの向きが９０°以上変化する、請求項１～４のいずれか一項の冷却ユニット。
6. 前記水抜き孔の面積が、前記排出口の面積の１／１００以下である、請求項１～５のいずれか一項の冷却ユニット。

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