JP2025012087A - 冷却モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】空間を有効に活用することができる冷却モジュールを提供する。
【解決手段】冷却モジュールは、流体Ｆを圧送するポンプと、ポンプの装着面が外壁１ｇに設けられ、ポンプによって圧送される流体Ｆが流れる流体流路Ｌを内部に含むマニホールド１と、を備え、マニホールド１の内部にポンプの吐出口１３２が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、冷却モジュールに関する。

電気自動車等の車両が備えるモータ、バッテリ等を冷却するための冷却水が流通する冷却配管の複雑化を回避する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、下基板と上基板とを組み合わせて構成される集積水路板に冷却水流路が設けられる熱管理モジュールランナー構造が開示されている。

中国実用新案第２１６５４５７１０号明細書

特許文献１に開示の熱管理モジュールランナー構造では、ポンプの吐出ポートが集積水路板から外側に突出しているため、熱管理モジュールランナー構造が配置される車両の限られた空間を有効に活用することができない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空間を有効に活用することができる冷却モジュールを提供する点にある。

上記に鑑みた冷却モジュールの特徴構成は、流体を圧送するポンプと、前記ポンプの装着面が外壁に設けられ、前記ポンプによって圧送される前記流体が流れる流体流路を内部に含むマニホールドと、を備え、前記マニホールドの内部に前記ポンプの吐出口が設けられている点にある。

このような特徴構成によれば、ポンプの吐出口がマニホールドの内部に形成される。つまり、ポンプの吐出口がマニホールドの外側へ突出しないため、空間を有効に活用することができる。

実施形態に係る冷却モジュールの構成を示す斜視図である。 図１に示す冷却モジュールの分解斜視図である。 実施形態に係るポンプ及びその近傍の構成を示す図である。 図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

以下、本発明に係る冷却モジュールの実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

〔冷却モジュール〕
図１及び図２を参照して、冷却モジュール１００について説明する。図１は、冷却モジュール１００の構成を示す図である。図２は、図１に示す冷却モジュール１００の分解斜視図である。冷却モジュール１００は、電力により走行する電動式の車両（以下、「電動車両」と称する）等に搭載される。なお、電動車両は、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、バッテリ車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）、燃料電池車（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）等である。

冷却モジュール１００は、電動車両に搭載される車両を駆動するための車両駆動装置（例えば、インバータ／モータ）、バッテリ等の冷却対象装置を冷却する冷却システム（不図示）の一部を構成する。冷却システムは、ラジエータ、チラー、図１に示すポンプ２、バルブ３等の補器類、及び、冷却対象装置を冷却するための流体Ｆが流れる流体流路Ｌ（図２参照）を含む。補器類及び冷却対象装置（インバータ／モータ、バッテリ等）は、流体流路Ｌを介して接続される。なお、流体Ｆは、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の冷却流体である。ただし、流体Ｆは、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の冷却流体に限定されず、パラフィン系等の絶縁油、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等の冷媒であってもよい。

図１及び図２に示すように、冷却モジュール１００は、マニホールド１と、ポンプ２と、バルブ３とを備える。本実施形態では、ポンプ２とバルブ３とが２つずつ設けられ、マニホールド１、２つのポンプ２、及び、２つのバルブ３が一体化されている。なお、ポンプ２は、電動式のウォータポンプであり、マニホールド１に装着される位置が異なる以外の構成は略同一である。また、バルブ３は、図２に示すように、ロータリバルブであり、電力が供給されることにより動力を発生させるアクチュエータ３１と、アクチュエータ３１から動力が伝達されて回転するバルブ本体３２とを有する。

〔マニホールド〕
マニホールド１は、箱型形状であって、図２～図４に示すように、流体流路Ｌを内部に含む。マニホールド１は、樹脂を材料とする第１ハウジング１Ａ及び第２ハウジング１Ｂを有する。マニホールド１は、第１ハウジング１Ａと第２ハウジング１Ｂとが溶着等によって接合されて一体化されることにより構成される。流体流路Ｌは、第１ハウジング１Ａと第２ハウジング１Ｂとの少なくとも一方に形成された溝、孔等によって構成される。

〔ポンプ〕
ポンプ２は、流体Ｆを流体流路Ｌ内で流通されるために流体Ｆを圧送する。なお、以下では、流体流路Ｌのうちポンプ２よりも上流側を「第１流路Ｌ１」（図３参照）と称し、ポンプ２よりも下流側を「第２流路Ｌ２」（図４参照）と称する。

図３に示すように、ポンプ２は、電力が供給されることにより動力を発生する電動モータ２１と、電動モータ２１からの動力によって回転するインペラ２２とを有する。

電動モータ２１は、電力が供給されることにより磁束を発生させるステータ２１１と、ステータ２１１が磁束を発生することにより回転軸ＡＸを中心として回転するロータ２１２と、ステータ２１１及びロータ２１２を収容するモータカバー２１３とを含む。なお、以下では、回転軸ＡＸに沿う方向を「Ｘ方向」と称する。また、Ｘ方向のうち、電動モータ２１からインペラ２２へ向かう方向を「Ｘ１方向」と称し、その反対方向を「Ｘ２方向」と称する。

電動モータ２１（ステータ２１１、ロータ２１２及びモータカバー２１３）は、マニホールド１のＸ１方向における外壁１ｇに設けられた装着面１ｅ（図３参照）にボルト等の締結部材等によって装着される。なお、装着面１ｅは、Ｘ方向と直交する平面であって、マニホールド１の外壁１ｇの一部である。すなわち、ポンプ２は、電動モータ２１のみがマニホールド１の外側に設けられる。

図３及び図４に示すように、マニホールド１は、ポンプ２の一部の機能を兼ね備えている。なお、上記のように、本実施形態では、マニホールド１に２つのポンプ２が装着されるが、マニホールド１における２つのポンプ２が装着される部分の構成は、略同一である。このため、以下では、マニホールド１の一方（Ｘ２方向の端部）の構成について説明する。

図４に示すように、マニホールド１は、第１流路Ｌ１との接続口である吸込口１１（ポンプ２の吸入口）、吸込口１１と連通する渦室１２、及び、渦室１２と連通する吐出部１３を有する。吸込口１１、渦室１２及び吐出部１３は、装着面１ｅよりもＸ１方向（マニホールド１の内部）に設けられる（形成されている）。

吸込口１１は、Ｘ方向に見て円形であり、吸込口１１の軸心はＸ方向と平行である。また、図３に示すように、吸込口１１は、第１ハウジング１Ａのうちのバルブ３（バルブ本体３２）を収容する部分（以下、「バルブハウジング１Ｃ」と称する）とＸ方向において対向する。これにより、流体Ｆの圧力損失を低減することができる。また、バルブ３と吸込口１１との間の流体流路Ｌ（第１流路Ｌ１）の構成が複雑となることを回避することができる。

図４に示すように、渦室１２は、Ｘ方向に沿って見て吸込口１１を中心とする円形であって、Ｘ２方向へ向かうほど拡径している。渦室１２には、図３に示すように、インペラ２２が回転自在に配置される。本実施形態において、インペラ２２は、Ｘ１方向に沿って見て反時計回りに回転する。これにより、流体Ｆが第１流路Ｌ１から吸込口１１を介して渦室１２へと吸い込まれる。渦室１２に流入した流体Ｆは、インペラ２２の回転に伴って、旋回（Ｘ１方向に沿って見て反時計回りに旋回）した後、吐出部１３へと流れる。

図４に示すように、吐出部１３は、渦室１２において流体Ｆの流通方向（インペラ２２の回転方向）の下流側に設けられる。吐出部１３は、渦室１２から流入した流体Ｆが流れる吐出通路１３１、及び、吐出通路１３１の終端に設けられる吐出口１３２（ポンプ２の吐出口）を含む。吐出口１３２の軸心は、吸込口１１の軸心と直交する。以下、吐出口１３２の軸心に沿う方向を「Ｚ方向」と称し、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向を「Ｙ方向」と称する。

吐出通路１３１は、Ｚ方向に沿って延在し、吐出口１３２へ向かうにつれて拡径している（Ｚ１方向へ向かうにつれて、少なくともＹ方向における長さが大きい）。つまり、吐出通路１３１は、吐出口１３２へ向かうにつれて流路断面積（流体Ｆの主流の流通方向と直交する方向に沿って切断したときの吐出通路１３１の断面積）が大きくなるように形成されている。詳しくは、吐出通路１３１を構成する第１外縁１３１ａは、Ｚ方向に沿って延在し、吐出部１３の第２外縁１３１ｂは、円形の渦室１２の外周の接線方向に延在する。なお、第１外縁１３１ａは、Ｘ方向に沿って見たときの渦室１２に近い側の吐出通路１３１の外縁であり、第２外縁１３１ｂは、Ｘ方向に沿って見たときの渦室１２から遠い側の吐出通路１３１の外縁である。

渦室１２から吐出部１３へ流入した流体Ｆは、吐出通路１３１を流れた後、吐出口１３２から吐出される。以下、Ｚ方向のうち、吐出口１３２から流体Ｆ（流体Ｆの主流）が吐出される方向に沿う方向を「Ｚ１方向」と称し、その反対方向を「Ｚ２方向」と称する。

〔流路接続室〕
マニホールド１は、吐出口１３２から吐出された流体Ｆが流入する流路接続室１４を更に有する。

流路接続室１４は、吐出通路１３１（吐出口１３２）と連通し、第２流路Ｌ２にも連通している。つまり、流路接続室１４は、吐出口１３２と第２流路Ｌ２（流体流路Ｌ）との間に設けられる。

本実施形態において、流路接続室１４は、略直方体形状であって、Ｘ方向に沿って見たときに、Ｙ方向を長手方向とする略矩形形状である。

流路接続室１４は、吐出通路１３１（吐出口１３２）と連通する流入口１４１、及び、流体流路Ｌ（第２流路Ｌ２）と連通する流出口１４２を有する。吐出口１３２及び流出口１４２を介して流路接続室１４に流入した流体Ｆは、流入口１４１を介して第２流路Ｌ２へと流れる。

流入口１４１と流出口１４２とはＹ方向において離間して設けられる（本実施形態では、流路接続室１４のＹ方向のうちの最も離れた位置にそれぞれ設けられる）。なお、Ｙ方向のうちの流入口１４１から流出口１４２へ向かう方向を「Ｙ１方向」と称し、その反対方向を「Ｙ２方向」と称する。

流入口１４１の軸心は、Ｚ方向と平行であり、流出口１４２及び第２流路Ｌ２の軸心は、Ｘ方向と平行である。つまり、流出口１４２の軸心は、流入口１４１（吐出口１３２）の軸心方向と直交し、吸込口１１の軸心と平行である。

流路接続室１４は、ポンプ２から吐出された流体Ｆが円滑に第２流路Ｌ２へ流れるためのバッファ（余力スペース）として設けられ、流体Ｆの圧力損失に影響を与えないように十分な容積を有している。本実施形態では、流路接続室１４は、第２流路Ｌ２よりも流体Ｆが流通可能な空間（流路断面積）が大きく構成されている。

また、本実施形態において、流路接続室１４の流路断面積（以下、「第１流路断面積Ｓ１」と称する）は、吸込口１１の流路断面積（以下、「第２流路断面積Ｓ２」と称する）よりも大きく構成されている。第１流路断面積Ｓ１は、Ｚ方向に沿って流路接続室１４を切断したときの切断面の面積であり、第２流路断面積Ｓ２は、Ｘ方向に沿って見たときの吸込口１１の面積である。

以上のように、上記の構成によれば、吐出部１３（吐出口１３２）がマニホールド１の内部に設けられる。つまり、吐出部１３がマニホールド１の外側へ突出しない。換言すると、Ｚ方向に沿った冷却モジュール１００の投影面積が減少する。このため、冷却モジュール１００の小型化を図ることができる。これにより、冷却モジュール１００の周辺空間の設計の自由度が向上し、冷却モジュール１００が配置される車両の空間を有効に活用することができる（スペース効率が向上する）。

例えば、ポンプの吐出ポートがマニホールド１の外側へ突出する構成では、流体が流れるホース類を、外側に突出した吐出ポートに締結する作業が必要になる。しかしながら、本実施形態によれば、吐出部１３（吐出口１３２）がマニホールド１の内部に設けられ、吐出口１３２が流路接続室１４を介して第２流路Ｌ２と連通する。このため、吐出部１３にホース類を締結する作業が不要となる。この結果、車両に冷却モジュール１００を搭載する作業の効率（搭載作業性）が向上する。

〔上記実施形態の概要〕
上記した実施形態では、下記の構成が想起される。

（１）冷却モジュール１００は、流体Ｆを圧送するポンプ２と、ポンプ２の装着面１ｅが外壁１ｇに設けられ、ポンプ２によって圧送される流体Ｆが流れる流体流路Ｌを内部に含むマニホールド１と、を備え、マニホールド１の内部にポンプ２の吐出口１３２が設けられている。

本構成によれば、ポンプ２の吐出口１３２がマニホールド１の内部に設けられている。つまり、ポンプ２の吐出口１３２がマニホールド１の外側へ突出しないため、マニホールド１の小型化を図ることができる。また、これとともに、マニホールド１の外観形状の複雑化を回避することができる。この結果、マニホールド１が配置される空間を有効に活用することができる。

（２）（１）の冷却モジュール１００において、マニホールド１は、吐出口１３２と流体流路Ｌとの間に流路接続室１４を有すると好適である。

本構成によれば、ポンプ２から吐出された流体Ｆの流通を円滑にすることができる。

（３）（２）の冷却モジュール１００において、吐出口１３２の軸心に沿って流路接続室１４を切断した断面積は、ポンプ２へ流体Ｆが吸込まれる吸込口１１の流路断面積よりも大きいと好適である。

本構成によれば、流体Ｆの圧力損失を低減することができる。

（４）（３）の冷却モジュール１００において、マニホールド１の内部には、吸込口１１が更に設けられていると好適である。

本構成によれば、吸込口１１がマニホールド１の外側へ突出しないため、マニホールド１の小型化を図ることができる。また、これとともに、マニホールド１の外観形状の複雑化を回避することができる。この結果、マニホールド１が配置される空間を有効に活用することができる。

〔その他の実施形態〕
次に、冷却モジュールのその他の実施形態について説明する。

（１）冷却モジュール１００において、マニホールド１と一体化されるポンプ２の数量は特に限定されない。また、マニホールド１と一体化されるバルブ３の数量も特に限定されない。マニホールド１の構成は、一体化されるポンプ２及びバルブ３の数量に応じて適宜変更される。

（２）上記の実施形態では、インペラ２２がＸ１方向に見て反時計回りに回転する場合を説明したが、インペラ２２の回転方向は反対方向（Ｘ１方向に見て時計回り）であってもよい。なお、この場合、吐出部１３及び流路接続室１４が設けられる位置は、インペラ２２の回転方向に応じて変更される。

（３）上記の実施形態では、吐出口１３２と第２流路Ｌ２との間に流路接続室１４が設けられたが、流路接続室１４は省略することも可能である。

（４）上記の実施形態では、第１流路断面積Ｓ１が第２流路断面積Ｓ２よりも大きい場合を説明したが、第１流路断面積Ｓ１は第２流路断面積Ｓ２と等しくてもよい。また、第１流路断面積Ｓ１が第２流路断面積Ｓ２よりも小さい場合もあり得る。

（５）上記の実施形態では、吐出通路１３１が吐出口１３２へ向かうにつれて流路断面積が大きくなるように形成されていたが、吐出通路１３１の流路断面積は一定であってもよい。

（６）なお、上記の各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。したがって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

本開示に係る技術は、冷却モジュールに利用することができる。

１：マニホールド、１ｅ：装着面、１ｇ：外壁、２：ポンプ、１１：吸込口、１４：流路接続室、１００：冷却モジュール、１３２：吐出口、Ｆ：流体、Ｌ：流体流路、Ｓ１：第１流路断面積（流路接続室を切断した断面積）、Ｓ２：第２流路断面積（吸込口の流路断面積）

Claims (4)

1. 流体を圧送するポンプと、
   前記ポンプの装着面が外壁に設けられ、前記ポンプによって圧送される前記流体が流れる流体流路を内部に含むマニホールドと、を備え、
   前記マニホールドの内部に前記ポンプの吐出口が設けられている冷却モジュール。
2. 前記マニホールドは、前記吐出口と前記流体流路との間に流路接続室を有する請求項１に記載の冷却モジュール。
3. 前記吐出口の軸心に沿って前記流路接続室を切断した断面積は、前記ポンプへ前記流体が吸込まれる吸込口の流路断面積よりも大きい請求項２に記載の冷却モジュール。
4. 前記マニホールドの内部には、前記吸込口が更に設けられている請求項３に記載の冷却モジュール。

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