特許 7359089 冷却ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-02

(45)【発行日】2023-10-11

(54)【発明の名称】冷却ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/467 20060101AFI20231003BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 C

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020119351

(22)【出願日】2020-07-10

(65)【公開番号】P2022016078

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2022-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植山 稔正

(72)【発明者】

【氏名】芝 健史郎

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１８７７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０４０１６８１（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２３／２９

Ｈ０１Ｌ２３／３４ －２３／３６

Ｈ０１Ｌ２３／３７３－２３／４２７

Ｈ０１Ｌ２３／４４

Ｈ０１Ｌ２３／４６７－２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、複数の前記冷却フィンに対向する隔壁を有し、複数の前記冷却フィンの周囲に流体を流すダクトと、
前記隔壁と複数の前記冷却フィンの間に配置されており、前記隔壁に固定されている緩衝材と、
を有し、
前記隔壁の内側表面が、凹部を有しており、
前記緩衝材が前記凹部内に配置されており、
前記緩衝材が、前記内側表面の前記凹部の周囲の部分よりも複数の前記冷却フィンに近い側に突出している、
冷却ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、冷却ユニットに関する。

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－０３６８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。すなわち、ダクトの隔壁が複数の冷却フィンに対向するようにダクトを被冷却部材に取り付け、複数の冷却フィンの周囲に流体を流すことができる。この構成によれば、冷却フィンを流体によって効率的に冷却することができる。但し、この構造では、複数の冷却フィンに対向する隔壁に反りが生じた場合に、隔壁が冷却フィンに接触する。隔壁が冷却フィンに接触すると、その接触部が異音の発生源となる。本明細書では、冷却ユニットにおいて、異音の発生を抑制する技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する冷却ユニットは、被冷却部材とダクトと緩衝材を有している。前記被冷却部材は、複数の冷却フィンを有する。前記ダクトは、前記被冷却部材に固定されており、複数の前記冷却フィンに対向する隔壁を有し、複数の前記冷却フィンの周囲に流体を流す。前記緩衝材は、前記隔壁と複数の前記冷却フィンの間に配置されており、前記隔壁に固定されている。

【0006】

なお、上記の流体は、気体であってもよいし液体であってもよい。

【0007】

この冷却ユニットは、ダクトの隔壁に固定された緩衝材を有している。緩衝材は、隔壁と複数の冷却フィンの間に配置されている。したがって、隔壁に反りが生じると、緩衝材が冷却フィンに接触する。これによって、隔壁が冷却フィンに直接接触することが防止される。緩衝材は柔軟性を有するので、緩衝材が冷却フィンに接触してもその接触部は異音の発生源とはならない。したがって、この冷却ユニットによれば、異音の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】冷却ユニット１０の平面図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図。

【図4】ダクト２０を断面化した平面図。

【図5】隔壁２４ｂの反りの説明図。

【図6】隔壁２４ｂの反りの説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、複数の前記冷却フィンが、前記隔壁に沿う一方向に線状に伸びていてもよい。前記ダクトが、前記一方向に沿って前記流体を流すように構成されていてもよい。

【0011】

この構成によれば、複数の冷却フィンを効率的に冷却することができる。

【0012】

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記緩衝材がその内部に前記流体を通さない構造を有していてもよい。

【0013】

この構成によれば、複数の冷却フィンの周囲に流体が流れやすくなり、複数の冷却フィンを効率的に冷却することができる。

【0014】

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記緩衝材が、独立気泡のスポンジにより構成されていてもよい。

【0015】

独立気泡のスポンジは、その内部に流体をほとんど通さない。したがって、この構成によれば、複数の冷却フィンの周囲に流体が流れやすくなり、複数の冷却フィンを効率的に冷却することができる。

【0016】

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記隔壁の内側表面が、凹部を有していてもよい。前記緩衝材が前記凹部内に配置されていてもよい。

【0017】

なお、前記内側表面は、前記隔壁の表面のうち複数の冷却フィンに近い方の表面（複数の冷却フィンに対向する表面）である。

【0018】

本明細書が開示する一例の冷却ユニットでは、前記緩衝材が、前記内側表面の前記凹部の周囲の部分よりも複数の前記冷却フィンに近い側に突出していてもよい。

【0019】

この構成によれば、緩衝材と複数の冷却フィンの間をより狭くすることができ、複数の冷却フィンの周囲に流体が流れやすくなり、複数の冷却フィンを効率的に冷却することができる。

【0020】

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３０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３０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。

【0021】

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。

【0022】

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４０が設けられている。パッキン４０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４０によって、接続箇所における空気の漏れが防止される。

【0023】

図１～３に示すように、隔壁２４ｂには、段差部６０が形成されている。図２、３に示すように、段差部６０は、隔壁２４ｂがその厚さ方向に変位している部分である。段差部６０によって、隔壁２４ｂが補強されている。段差部６０によって、隔壁２４ｂの反りが抑制される。このように段差部６０が設けられていることで、段差部６０によって囲まれた範囲内の隔壁２４ｂの内側表面に凹部６２が形成されている。凹部６２は、複数の冷却フィン１４ｂに対向する位置に配置されている。

【0024】

図２、３に示すように、ダクト２０の隔壁２４ｂの内側表面に、緩衝材７０が固定されている。緩衝材７０は、凹部６２内に固定されている。緩衝材７０は、隔壁２４ｂと複数の冷却フィン１４ｂの間に配置されている。緩衝材７０と複数の冷却フィン１４ｂの間には、間隔Ｃ２が設けられている。緩衝材７０は、隔壁２４ｂの内側表面のうちの凹部６２の周囲の部分６４よりも複数の冷却フィン１４ｂに近い方に突出している。このため、緩衝材７０と複数の冷却フィン１４ｂの間の間隔Ｃ２は狭い。緩衝材７０は、独立気泡のスポンジにより構成されている。したがって、緩衝材７０は、その内部に気体をほとんど通さない。

【0025】

図１、４に示すように、ブロワ３０は、ダクト２０の流入口２０ａに接続されている。ブロワ３０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３０の接続箇所には、パッキン４２が設けられている。パッキン４２は、ダクト２０とブロワ３０の接続箇所を密閉している。パッキン４２によって、接続箇所における空気の漏れが防止される。

【0026】

ブロワ３０が動作すると、図４の矢印１００に示すように、ブロワ３０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。また、上述したように、緩衝材７０は、その内部に気体をほとんど通さない。したがって、メイン部２４内では、空気が、緩衝材７０を避けて、ヒートシンク１４の間の間隔Ｃ１（図２参照）、及び、緩衝材７０と複数の冷却フィン１４ｂの間の間隔Ｃ２に流れる。このように、緩衝材７０がその内部に空気をほとんど通さないことで、間隔Ｃ１、Ｃ２により空気が流れやすくなっている。さらに、緩衝材７０が凹部６２の周囲の部分６４よりも冷却フィン１４ｂに近い側に突出しているので、間隔Ｃ２は狭い。このため、メイン部２４内では、空気は、ヒートシンク１４の間の間隔Ｃ１により流れ易い。このように、冷却フィン１４ｂの間の間隔Ｃ１により多くの空気が流れるようになっているので、冷却フィン１４ｂをより効率的に冷却することができる。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。

【0027】

隔壁２４ｂは面積が広い平板形状を有しているため、反り易い。なお、段差部６０によって隔壁２４ｂが補強されているものの、隔壁２４ｂで反りが生じる場合がある。例えば、ダクト２０を射出成型によって成形するときに、隔壁２４ｂで反りが生じやすい。緩衝材７０を有さない冷却ユニット（以下、比較例の冷却ユニットという）では、隔壁２４ｂで反りが生じているときに、異音が発生し易い。これに対し、実施形態の冷却ユニット１０では、隔壁２４ｂで反りが発生しても、異音の発生を抑制できる。以下に、比較例の冷却ユニットと実施形態の冷却ユニット１０の特性について説明する。

【0028】

比較例の冷却ユニットは、隔壁２４ｂと冷却フィン１４ｂの間に緩衝材を有さない。したがって、隔壁２４ｂが反ることで隔壁２４ｂが冷却フィン１４ｂに近づくと、図５に示すように、隔壁２４ｂが一部の冷却フィン１４ｂと接触する。このように隔壁２４ｂが一部の冷却フィン１４ｂと接触していると、振動により隔壁２４ｂと冷却フィン１４ｂとの接触部が擦れて異音が発生する。比較例の冷却ユニットにおいて異音の発生を防止するためには、隔壁２４ｂと冷却フィン１４ｂとの間の間隔Ｃ３を広く確保し、隔壁２４ｂが反っても隔壁２４ｂが冷却フィン１４ｂと接触しないようにする必要がある。しかしながら、間隔Ｃ３を広く確保すると、隔壁２４ｂに反りが生じていないときに間隔Ｃ３に空気が流れやすくなり、冷却フィン１４ｂの間の間隔Ｃ１（図２参照）に空気が流れ難くなる。このため、冷却フィン１４ｂの冷却効率が低下する。

【0029】

これに対し、実施形態の冷却ユニット１０は、隔壁２４ｂと冷却フィン１４ｂの間に緩衝材７０を有する。したがって、隔壁２４ｂが反ることで隔壁２４ｂが冷却フィン１４ｂに近づくと、図６に示すように、緩衝材７０が一部の冷却フィン１４ｂと接触する。緩衝材７０が柔軟性を有するので、緩衝材７０と冷却フィン１４ｂが接触していても、その接触部で異音は発生しない。このように、実施形態の冷却ユニット１０では、緩衝材７０が冷却フィン１４ｂと接触しても異音が発生しないので、緩衝材７０と冷却フィン１４ｂの間の間隔Ｃ２（図２、３参照）を狭くすることができる。したがって、上述したように、冷却フィン１４ｂの間の間隔Ｃ１に空気が流れ易く、効率的に冷却フィン１４ｂを冷却することができる。

【0030】

なお、上述した実施形態では、緩衝材７０が独立気泡のスポンジにより構成されていたが、緩衝材７０がその他の部材により構成されていてもよい。但し、緩衝材７０が、独立気泡のスポンジ構造、または、その他の内部に気体を通さない構造を有していると、冷却フィン１４ｂをより効率的に冷却することができる。

【0031】

また、上述した実施形態では、ダクト２０の内部に空気を流したが、ダクト２０の内部に空気以外の気体を流してもよい。また、ダクト２０の内部に液体（例えば、水）を流してもよい。すなわち、冷却ユニット１０が液冷式であってもよい。

【0032】

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。

【符号の説明】

【0033】

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
２２：上流部
２４：メイン部
２４ｂ：隔壁
２６：下流部
２８：貫通孔
３０：ブロワ
６０：段差部
６２：凹部
７０：緩衝材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】