JP2007028750A

JP2007028750A - 車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット及び車両用冷却媒体循環路

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Publication number: JP2007028750A
Application number: JP2005205369A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takasaki; 哲高崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP4661417B2

Abstract

【課題】車両用電動機又は発電機における冷却ジャケットにおいて、蛇行流路に滞留する元々の気体の量を少なくすることである。
【解決手段】車両用の電動機又は発電機においてその側面に設けられる冷却ジャケット５０は、ジャケット本体５２及びカバー５４とを有する。ジャケット本体５２及びカバー５４には蛇行形状の窪み６４，６５がそれぞれ設けられ、ジャケット本体５２とカバー５４とを合わせ面で合わせることで、内部に、重力方向に沿って上方に行くことと下方に行くことを繰り返す蛇行流路用の蛇行空間が形成されるようになっている。蛇行流路の上行部から下行部に移る流路である上曲り部の体積は、蛇行流路の下行部から上行部に移る流路である下曲り部の体積より少ない。また、蛇行流路の上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部との間に連通路が設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット及び車両用冷却媒体循環路に係り、特に、蛇行流路を含む車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット及び車両用冷却媒体循環路に関する。

車両に用いられる電動機等を冷却するため、電動機に冷却用ジャケットを取り付け、その内部に冷却媒体を流すことが行われる。この冷却媒体流路に空気があると、その熱伝導率が低いために冷却効率が低下する。そのために、冷却媒体流路中の空気を排除する工夫がなされる。

例えば、特許文献１には、電動機のステータを支持するジャケットに冷却液を流す場合、入口側と出口側をジャケットの上方に設けると、ジャケット内の空気は、出口側のものは出口孔から排出できるが、入口側のものが排出できない課題が述べられている。そこで、入口孔と出口孔とを連通する連通路を設けることで、入口孔の空気を出口孔から排出する。なお、ジャケット内に、冷却液の流れ方向に対し交差する方向に延びる複数の堰を設け、これにより冷却液を蛇行させ、冷却性を向上させることが述べられている。

また、特許文献２には、複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内にその軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス、伝熱管外部に冷却水を流す場合に冷却水流路に複数のバッフル板を設け、冷却水をらせん状に流す排気冷却器の構造が開示されている。バッフル板は半円形状で、相互に順次９０度ずつ回転させて配置される。半円形の欠けた部分は冷却水が流れる。また、バッフル板には、エア抜きのための一部切欠きが設けられている。

特許文献３には、ブラケットの冷却水路の空気を抜くために、ブラケットの外周に設けられた水路を隔てる壁の外方向に切欠きを設け、その隙間によって、空気抜き穴が直接つながっていない水路に残った空気を空気抜き穴の通じている水路まで到達させるモータの水冷構造が開示されている。

特開２００４−３１２８８６号公報特開２０００−２９２０８９号公報特開平１１−３４１７４４号公報

上記のように、従来技術においては、流路中の空気を排出するために空気を出口側に導く連通路又は切欠きを用いている。これらは一旦流路中に空気が滞留等した場合に、これを出口側に導くものであるが、流路中に滞留する元々の空気の量を抑制するものではない。

例えば、蛇行流路を有する冷却媒体循環路に冷却水等の媒体を最初に満たす場合を考えると、蛇行流路の構造上、曲がり部等に空気が滞留しやすく、この空気を出口側に押し出すには相当の押出圧力が必要で、また時間がかかる。連通路があるとしても、元々の滞留する空気の量が多ければ、連通路を介して多くの空気量を出口側に押し出すには、それなりの容量のポンプを要し、また冷却水等の充填時間が長くかかる。

本発明の目的は、蛇行流路に滞留する元々の気体の量を少なくすることを可能にする車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット及び車両用冷却媒体循環路を提供することである。また、他の目的は、冷却媒体循環路に冷却媒体を満たす時間をより短くできる車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット及び車両用冷却媒体循環路を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献するものである。

本発明に係る車両用電動機又は発電機における冷却ジャケットは、車両用の電動機又は発電機においてその側面に設けられる冷却ジャケットであって、冷却媒体が供給される冷却媒体入口と、冷却媒体が搬出される冷却媒体出口と、冷却媒体入口と冷却媒体出口との間に設けられ、電動機又は発電機の側面に沿って冷却媒体が上行する上行部と下行する下行部とをそれぞれ複数含む蛇行流路と、蛇行流路の上行部から下行部に移る流路である上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部とを連通する連通路と、を有し、蛇行流路の上曲り部の体積が、蛇行流路の下行部から上行部に移る流路である下曲り部の体積より少ないことを特徴とする。

また、本発明に係る車両用電動機又は発電機における冷却ジャケットにおいて、蛇行流路の上曲り部の高さ方向の幅である上曲り幅が、蛇行流路の下曲り部の高さ方向に沿った下曲り幅より狭いことが好ましい。

また、連通路は、蛇行流路の流路断面積の０．５％以上５％以下の流路断面積を有することが好ましい。

また、冷却ジャケットは、蛇行流路を形成する蛇行窪みを有するジャケット本体と、ジャケット本体に合わせられるカバーとを含み、連通路は、ジャケット本体とカバーとの合わせ目においてジャケット本体又はカバーの少なくともいずれか１に設けられる窪みであることが好ましい。

また、本発明に係る車両用冷却媒体循環路において、高い位置に設けられる冷却媒体注入部と、低い位置に設けられる車両用の電動機又は発電機においてその側面に設けられる冷却ジャケットと、循環ポンプと、を接続して循環経路を形成する車両用冷却媒体循環路であって、冷却ジャケットは、冷却媒体注入部側から冷却媒体が供給される冷却媒体入口と、冷却媒体注入部側へ冷却媒体が搬出される冷却媒体出口と、冷却媒体入口と冷却媒体出口との間に設けられ、電動機又は発電機の側面に沿って冷却媒体が上行する上行部と下行する下行部とをそれぞれ複数含む蛇行流路と、蛇行流路の上行部から下行部に移る流路である上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部とを連通する連通路と、を有し、蛇行流路の上曲り部の体積が、蛇行流路の下行部から上行部に移る流路である下曲り部の体積より少ないことを特徴とする。

上記構成により、車両用の電動機又は発電機の側面に設けられる冷却ジャケットは冷却媒体が上行する上行部と下行する下行部とをそれぞれ複数含む蛇行流路を有し、ここで、蛇行流路の上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部とを連通する連通路を含み、また、蛇行流路における上曲り部の体積が、その下曲り部の体積より狭い。一般的に、冷却ジャケットの上方にある冷却媒体注入部から冷却媒体を蛇行流路に充填するとき、液体である冷却媒体は途中に蛇行部分があっても、その最も高い位置が媒体注入部より下方にある限り、上方から下方に向かって流れるが、上曲り部において空気等の気体が滞留しやすい。上記構成では、上曲り部において下流側と接続する連通路を設け、この滞留する気体を逃がしやすくでき、また、上曲り部の体積を、その下曲り部の体積より狭くしたので、上曲り部に残る空気の量を相対的に減らすことができる。したがって、蛇行流路に滞留する元々の気体の量を少なくすることが可能になる。また、蛇行流路に滞留して押し出すべき気体の量が少なくなるので、冷却媒体を満たす時間をより短くできる。

また、蛇行流路の上曲り部の高さ方向の幅である上曲り幅を、下曲り部の高さ方向に沿った下曲り幅より狭くする。これにより、蛇行流路に滞留する元々の気体の量を少なくすることが可能になる。

また、連通路は、蛇行流路の流路断面積の０．５％以上５％以下の流路断面積を有することとしたので、冷却媒体のほとんどは連通路でなく蛇行流路、すなわち、車両用の電動機又は発電機を冷却する流路を流れる。したがって、連通路を設けても、本来の蛇行流路を流れる冷却媒体の量の変化は少なく、そのことによる冷却性能の低下を少なくすることができる。

また、連通路は、ジャケット本体とカバーとの合わせ目における窪みで形成されるので、簡単な加工又は成形で連通路を設けることができる。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、冷却媒体循環路が設けられる車両として、エンジンと、後輪用の電動機及び発電機を有する、いわゆるＦＲ型（フロントエンジンリア駆動）のハイブリッド車両について説明する。これは説明のための１例であって、電動機又は発電機を有する車両であれば、他の形式、種類の車両であってもよい。例えば、ＦＦ型（フロントエンジンフロント駆動）であってもよく、電動機と発電機との機能を１台で行ういわゆる電動／発電機を備える車両であってもよく、さらにエンジンを搭載せずに、電動機等を有する車両であってもよい。

また、ＦＲ型のハイブリッド車両について説明するので、後輪用の電動機及び発電機は、車両の室内部の床下、具体的には運転席と助手席の間の床を持ち上げてそこに配置する構造であるとして説明するが、もちろんそれ以外の配置構造であってもよい。例えば、電動機及び発電機が、車両の室内部に影響を与えないボンネット内部に配置されるものとしてもよい。

また、以下において、冷却ジャケットは電動機の側面に設けられるものとして説明するが、蛇行流路が上行部と下行部とをそれぞれ複数有する冷却ジャケットであれば、取り付ける対象は発電機であってもよい。また、冷却ジャケットにおける蛇行流路の形状は１例であり、複数の上行部と複数の下行部とを有するものであればよい。また、その具体的形状は、電動機又は発電機の外形形状、要求冷却性能、冷却ジャケットに与えられる配置空間等によって具体的に設定することができる。

図１は、車両１０に搭載される車両用冷却媒体循環路３０の構成を示す図である。ここで、蛇行流路を有する冷却ジャケット５０は、車両用冷却媒体循環路３０の一部として、車両用電動機１８に設けられている。車両１０は、運転席１２を含む車両室内と分離された前方のボンネット部にエンジン１４を備え、さらにエンジン１４に接続される発電機１６と電動機１８とを備える。発電機１６及び電動機１８は車両１０の後輪の駆動軸２０についての回生及び駆動用であり、図示されていない車両用電源に接続される。すなわち、図１に示される車両１０は、いわゆるＦＲ型のハイブリッド車両に属する。発電機１６及び電動機１８は後輪駆動のために、エンジン１４が配置されるボンネット部より後輪側に配置されることが好ましいので、図１に示されるように、運転席の横、より具体的には車室内において運転席と助手席の間の床を持ち上げてそこに配置される。

車両用冷却媒体循環路３０は、車両１０に搭載される発熱要素を冷却するために、冷却媒体３２を循環パイプ３４中に流し、循環パイプ３４が各発熱要素等を巡るようにするものである。具体的には、車両用冷却媒体循環路３０は次のように冷却媒体３２を循環させる構成を有する。すなわち、フィラー及びフィラータンクと呼ばれる冷却媒体注入部３６を始発点とし、インバータ回路部２２を冷却し、循環ポンプ３８を経由し、エンジン１４を迂回し、電動機１８に設けられる冷却ジャケット５０を流れ、発電機１６に設けられる別の冷却ジャケット４０を流れ、再びエンジン１４を迂回し、ラジエータ２４において放熱し、元の冷却媒体注入部３６に戻る。

冷却媒体注入部３６は、冷却媒体３２を注入する注入口と冷却媒体３２を抜き取る排出口を有する冷却媒体容器で、通常時には循環する冷却媒体３２のバッファタンクとして機能するフィラータンクである。冷却媒体３２としては、液体を用い、例えば不凍液等の成分を例えば３０％程度含む冷却水で、ＬＬＣ（ＬｏｎｇＬｉｆｅＣｏｏｌａｎｔ）と呼ばれるものを用いることができる。

車両用冷却媒体循環路３０に冷却媒体３２を最初に充填するときは、冷却媒体注入部３６の注入部からタンクの中に冷却媒体３２を注入し、重力の作用により、循環パイプ３４の中を巡らせる。最初の時点では循環パイプ３４の中は空気であるので、循環ポンプ３８はほとんど機能しない。したがって、重力による冷媒充填作用を効果的にするために、冷却媒体注入部３６は車両用冷却媒体循環路３０において、最も高い位置に配置される。

循環パイプ３４は、冷却媒体３２を流すチューブで、冷却媒体３２に対する化学的耐性と、耐熱性等を満足する樹脂製チューブ、例えばテフロン（登録商標）チューブ等を用いることができる。

循環ポンプ３８は、車両用冷却媒体循環路３０の中を冷却媒体３２が適当な循環速度で循環するようにする小型の液体循環ポンプである。例えば小型の電気ポンプを用いることができる。循環ポンプ３８は、液体を循環させる機能を有するものなので、循環パイプ３４の中が空気のみのときに冷却媒体３２を循環させるのは効率が悪く、場合によってはほとんど不可能な場合がある。循環パイプ３４の中に十分冷却媒体３２が満たされる場合には、多少の気体が含まれていてもこれを循環させ、その気体を車両用冷却媒体循環路３０の開放出口である冷却媒体注入部３６において放出することは可能である。しかし、空気等の気体は圧縮性であるので、気体が含まれると著しくその送液性能が低下する。したがって、排出すべき気体の量が多ければ、それに応じて循環ポンプ３８の性能も高い必要があり、大型化することになる。

図１における車両用冷却媒体循環路３０において、冷却すべきものとして発電機１６と電動機１８は、上記のように車室内において運転席と助手席の間の床を持ち上げてそこに配置されるため、冷却ジャケット４０，５０を配置する空間に制限がある。すなわち図１において、発電機１６、電動機１８にそれぞれ設けられる冷却ジャケット４０，５０は、好ましくは発電機１６、電動機１８の全周を取り囲むことがよいが、その場合は車室内が狭くなる。このように、冷却ジャケット４０，５０を配置する空間に制限があるため、図１においては、発電機１６の冷却ジャケット４０は発電機１６の底部に取り付けられ、電動機１８の冷却ジャケット５０は電動機１８の片側側面の一部に設けられる。

冷却ジャケット５０は、冷却媒体をその内部で循環させて電動機１８からの発熱を冷却媒体に移し、電動機１８を冷却する機能を有する。図２は、冷却ジャケット５０が電動機１８に設けられる様子を示す図である。ここで重力方向をＺ方向として図２中に示した。冷却ジャケット５０は電動機１８の軸方向に沿った側面の一方側の一部に、Ｚ方向に対しほぼ平行であるがやや傾いて設けられる。冷却ジャケット５０は、電動機１８の外周側壁に設けられるジャケット本体５２と、ジャケット本体５２と組み合わされるカバー５４とを含んで構成される。ジャケット本体５２は、電動機１８と別体として製作される。このことで設計の自由度等が向上し、また、車両１０の車室内空間の設計にも好都合である。そしてジャケット本体５２を電動機１８の外周側壁に密着して取り付け、これに合わせてカバー５４を取り付けて、冷却ジャケット５０を電動機１８に設ける。

これに代わって、電動機１８のケースの一部としてジャケット本体５２を作りこむこととしてもよい。この構成の場合には、冷却ジャケット５０の電動機１８からの張り出し量を少なくできる可能性があり、また、冷却性も向上することが期待できる。

冷却ジャケット５０は、冷却効率を向上させるために、内部に蛇行流路を有する。図３は、冷却ジャケット５０を開いた状態、すなわちジャケット本体５２からカバー５４を取り外した各合わせ面の状態を示す図で、図３の右側に、ジャケット本体５２の合わせ面の様子を、左側にカバー５４の合わせ面の様子を、ちょうど開いた状態で表してある。ここで、重力方向を図３においてＺ方向として示した。ジャケット本体５２及びカバー５４には、蛇行形状の窪み６４，６５がそれぞれ設けられ、ジャケット本体５２とカバー５４とを合わせ面で合わせることで、内部に、Ｚ方向に沿って上方に行くことと下方に行くことを繰り返す蛇行流路用の蛇行空間が形成されるようになっている。

また、ジャケット本体５２とカバー５４の底面側には、冷却媒体入口６０と冷却媒体出口６２が設けられ、これらは、蛇行形状の窪み６４，６５のそれぞれ一方側端部と他方側端部と接続される。さらに、ジャケット本体５２には、蛇行形状の窪み６４を短絡するように細い連通路６８が設けられる。また、ジャケット本体５２とカバー５４とを組み付けるために、カバー５４に貫通穴７０が、ジャケット本体５２にこれに対応するネジ穴７２がそれぞれ設けられる。かかるジャケット本体５２とカバー５４は、熱伝導のよい金属材料で形成され、例えばアルミニウム軽合金を成形したものを用いることができる。なお、図３においてジャケット本体５２を電動機１８に取り付けるための取付手段については図示を省略してある。

蛇行形状の窪み６４，６５は、冷却媒体入口６０と冷却媒体出口６２との間に設けられ、合わせて冷却媒体を冷却媒体入口６０から導入し、電動機１８の発熱を効率よく冷却媒体に移すために蛇行する蛇行流路を通して冷却媒体出口６２から排出させるための冷却媒体流路を形成する機能を有するものである。蛇行形状の窪み６４，６５は、それぞれジャケット本体５２とカバー５４において、冷却媒体が流れやすいように窪みの底面にやや丸みをつけ、また蛇行形状の曲り部も滑らかに変化するように成形される。また、冷却媒体との接触面積を増加させるために、ジャケット本体５２側の蛇行形状の窪み６４には、冷却媒体の流れる方向に沿って、フィン６６が設けられる。フィン６６は、蛇行形状の窪み６４の流路を分けるように、窪みの底面から突き出した部分である。

蛇行形状の窪み６４，６５によって形成される冷却媒体流路は、次のような形状配置を有する。すなわち、冷却媒体流路はまず、冷却ジャケット５０の底面側の冷却媒体入口６０から、冷却ジャケット５０の底面にほぼ沿って冷却ジャケット５０の一方側の側面に向かって延びる。冷却ジャケット５０の一方側の側面とは、図３のジャケット本体５２において右側の側面Ａである。底面にほぼ沿って延びる冷却媒体流路は、そこで上方に向かって方向を変える。冷却媒体はここでＺ方向の上方側に向かって上行することになるので、この部分を上行部と呼ぶことにする。

最初の上行部８０は、次に冷却媒体がＺ方向の下方側に向かって下行するように、冷却ジャケット５０における他方側の側面の方へその方向を変える。冷却ジャケット５０における他方側の側面とは、図３のジャケット本体５２において左側の側面Ｂである。冷却媒体が下行する部分を下行部と呼ぶことにすると、上行部は、上に凸の形状で曲がる遷移部を経て下行部に移る。この上に凸の形状部分を上曲り部と呼ぶことにすると、冷却媒体は、最初の上行部８０−最初の上曲り部８８−最初の下行部８２の順序で蛇行する。

最初の下行部８２も、次に冷却媒体がＺ方向の上方側に向かって上行するようにその方向を変える。すなわち最初の下行部８２は、下に凸の形状で曲がる遷移部を経て第２の上行部に移る。この下に凸の形状部分を下曲り部と呼ぶことにすると、冷却媒体は、最初の上行部８０−最初の上曲り部８８−最初の下行部８２−最初の下曲り部９０−第２の上行部の順序で蛇行する。

以下、第２の上行部−第２の上曲り部−第２の下行部−第２の下曲り部−第３の上行部−第３の上曲り部−第３の下行部９８の順に、ジャケット本体５２において一方側の側面Ａから他方側の側面Ｂの方向に複数回蛇行し、第３の下行部９８は下行した先で冷却ジャケット５０の底面側の冷却媒体出口６２に接続される。

図３において、冷却ジャケット５０の内部における冷却媒体流路は、３つの上行部、３つの下行部、３つの上曲り部、２つの下曲り部を含む蛇行流路によって構成される。フィンは、適当に設けられるが、但し、各上曲り部には設けられない。ここで、３つの上曲り部は、上流側から下流側の方向、すなわち側面Ａから側面Ｂの方向に行くにつれて、Ｚ方向の高さが次第に高くなるように配置される。また、３つの上曲り部、２つの下曲り部を含む蛇行流路によって構成される。また、２つの下曲り部は、上流側から下流側の方向に行くにつれて、Ｚ方向の高さが次第に低くなるように配置される。

また、冷却媒体流路は、各上曲り部の部分を除いて、その冷却媒体が流れる断面積が流路に沿ってほぼ同じとなるように、蛇行形状の窪み６４，６５の幅、深さ等が定められる。この例外は、空気が滞留しやすい各上曲り部の部分であって、この部分の流路体積は、冷却媒体の流れを著しく損なわない程度、すなわち、循環ポンプ３８によって滑らかに循環できる程度の範囲で、出来るだけ小さく設定される。上曲り部以外の流路として、比較しやすい下曲り部で代表させると、具体的には、各上曲り部の体積は、各下曲り部の体積より小さく設定される。また、各上曲り部のＺ方向の幅である上曲り幅が、各下曲り部のＺ方向に沿った下曲り幅より狭く設定される。

また、連通路６８は、上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部とを接続して設けられる。図３においては、最初の上曲り部８８と第２の上行部とが接続され、また第２の上曲り部と第３の上行部とが接続される。連通路６８は必ずしも隣接する上曲り部同士を接続しなくてもよい。また、連通路６８は上曲りの最も高い位置に一方側の端部が接続されるのが好ましい。但し、たとえば、ネジ穴７２等の配置設計の都合によっては、隣接する上曲り部同士を接続できないことがあり、また、上曲りの最も高い位置に一方端の端部が接続できないことがありえるが、その場合には、連通路６８の一方端は上曲り部のできるだけ高い位置として、他方端は、これに隣接する下流側の上行部においてＺ方向に沿ったできるだけ上側の部分に接続する。

連通路６８の流路断面積は、冷却媒体が本来流れる冷却媒体流路の流路断面積の０．５％から５％程度がよい。より好ましくは、１％から２％程度がよい。これにより、冷却媒体のほとんどを冷却媒体流路に流すことができ、十分な冷却性能を確保することができる。なお、上曲り部、下曲り部、連通路のさらに詳細な内容は、作用と関連させて後述する。

図４は、図３におけるＣ−Ｃ線に沿った冷却ジャケット５０の断面図である。図示されるように、フィン６６は、発熱する電動機１８に取り付けられるジャケット本体５２のほうにのみ設けられる。また、連通路６８は、ジャケット本体５２とカバー５４との合わせ面において、ジャケット本体５２の表面側を窪ませて形成される。これにより、簡単な加工で連通路６８を形成することができる。もちろん、カバー５４の表面側を窪ませて連通路６８を形成するものとしてもよく、ジャケット本体５２及びカバー５４の双方の表面側を窪ませて連通路６８を形成するものとしてもよい。

上記構成の車両用冷却媒体循環路３０の作用、特に冷却ジャケット５０の作用を以下に説明する。車両用冷却媒体循環路３０は、冷却媒体を循環させる機能を有するものであるが、冷却ジャケット５０の蛇行流路の構造が特に問題になるのは、冷却媒体を注入するとき、あるいは逆に、冷却媒体を抜き取るときである。これらの場合において、車両用冷却媒体循環路３０の構成、特に冷却ジャケット５０の蛇行流路の構造によって、冷却媒体の注入時間、抜き取り時間が大きく影響されることがあるからである。以下では、冷却媒体を注入するときを例として、車両用冷却媒体循環路３０の作用等を説明する。

上記のように、車両用冷却媒体循環路３０に冷却媒体３２を最初に注入充填するときは、冷却媒体注入部３６の注入部からタンクの中に冷却媒体３２を注入する。冷却媒体注入部３６は車両用冷却媒体循環路３０において最も高い位置に配置されるので、注入された冷却媒体は重力の作用により、冷却媒体注入部３６からその先に流れてゆく。車両用冷却媒体循環路３０の途中に、冷却媒体３２が上方に行き、また下方に行く蛇行部分がなければ、冷却媒体３２は循環パイプ３４の中における空気等の気体を下流側に押し出しながら充填される。

冷却ジャケット５０においては上記のように上行部及び下行部を複数含む蛇行流路があるので、空気等が滞留しやすい。その様子を図５に示す。図５は、冷却ジャケット５０の内部において、蛇行形状の窪み６４，６５によって形成される蛇行流路６３の一部を拡大して示すものである。ここでは、図３に関連して説明した最初の上行部８０から第２の下行部８６までの部分が示される。すなわち、最初の上行部８０−最初の上曲り部８８−最初の下行部８２−最初の下曲り部９０−第２の上行部８４−第２の上曲り部９２−第２の下行部８６の部分が示される。

最初の上行部８０の底面側から冷却媒体３２が供給されると、冷却媒体注入部３６はこれより高い位置にあるので、冷却媒体３２は上行部８０を上行し、その水位を上げて上行部８０から下行部８２へ移る境界Ｄの高さに達する。この境界Ｄに水位が到達すると、冷却媒体３２は下行部８２に流れ落ちる。すなわち、境界Ｄは堰あるいは敷居の役割を有する。ここで仮に連通路６８がなければ、水位は境界Ｄの高さ以上にはそのままでは上昇せず、上曲り部８８及びその下流の一部にはその分の空気等の気体が残ったままとなることがある。ここで連通路６８があることで、水位はその下流側も含め連通路６８の高さまで上昇でき、残された気体は、最大でも上曲り部８８の体積となる。

ここで、上記のように蛇行流路６３は、各上曲り部の部分を除いて、その冷却媒体３２が流れる断面積が流路に沿ってほぼ同じとなるように、蛇行形状の窪み６４，６５の幅、深さ等が定められる。上曲り部はこの基本設計思想の例外で、具体的には、各上曲り部の体積は、各下曲り部の体積より小さく設定される。また、各上曲り部のＺ方向に沿って測られる幅である上曲り幅が、各下曲り部のＺ方向に沿った下曲り幅より狭く設定される。例えば、図５において、上曲り部８８のＺ方向に沿って測った幅である上曲り幅Ｈ１は、蛇行流路６３における他の部分の流路幅よりも狭い。代表的には、下曲り部９０のＺ方向に沿って測った幅である上曲り幅Ｈ２より狭い。これにより、上曲り部８８に残される空気等の気体の体積を相対的に減少させることができる。例えば図５の例では、下曲り部９０の体積の１／３程度まで上曲り部８８の体積を減少させることができ、また、連通路６８の配置をより高い位置にすることで、上曲り部８８の残される空気等の気体の体積をさらに少なくできる。

同様にして、最初の下行部８２を流れ落る冷却媒体３２は、最初の下曲り部９０の体積を満たし、最初の下行部８２及び第２の上行部８４を満たしながら、第２の上行部８４から第２の下行部８６へ移る境界Ｅの高さまで水位が達する。境界Ｅの高さが最初の境界Ｄの高さより高い位置にあっても、冷却媒体注入部３６の高さ位置がこれよりさらに高ければ水位は十分に上がってゆく。

ここでも連通路６８が上曲り部９２からその下流側の次の上行部に接続される。そして上曲り部９２のＺ方向に沿って測った幅である上曲り幅は、蛇行流路６３における他の部分の流路幅よりも狭く、代表的には、下曲り部９０のＺ方向に沿って測った幅である下曲り幅Ｈ２より狭い。これにより、上曲り部９２に残される空気等の気体の体積を相対的に減少させることができる。

このようにして、極力体積を少なくした上曲り部８８，９２等に若干の空気を残したまま、冷却媒体３２が一通り冷却ジャケット５０の内部に充填される。冷却ジャケット５０の下流側において、他に上行部、下行部を含む蛇行流路がなければ、冷却媒体３２はそれらの流路を順次満たして、再び元の冷却媒体注入部３６に戻る。

ここで循環ポンプ３８を駆動すると冷却媒体３２が加圧され、上曲り部８８，９２等に残された空気等の気体を押し出すように働く。すなわち図５において上曲り部８８，９２等をさらに上げて、残された空気等を下流側に押し出そうとする。その際に、連通路６８が効果的に作用する。すなわち、連通路６８は、上曲り部８８，９２等から、次の下流側の上行部８４等に連通しているので、残された空気等が加圧されると、その圧力で、残された空気等は、連通路６８を通って直接次の上行部８４等に押し出される。すなわち、連通路６８の存在によって、残された空気等は、蛇行流路６３の蛇行部分をバイパスして、容易に下流側に押し出される。したがって、循環ポンプ３８は、上曲り部８８，９２等に残された空気等を蛇行しながら押し出す必要がなく、より小さな循環性能を有するもので済ますことができる。最後の上曲り部に残された空気等の処理は、その量が少なければそのままにしておいてもよい。また、循環ポンプ３８の容量に余裕があれば、これを押し出すこともできる。また、最後の上曲り部のみに空気抜きバルブを設けてもよい。

このように、上曲り部の体積を減少させ、連通路を設けることで、車両用冷却媒体循環路３０への冷却媒体３２の注入充填時間を短縮することができる。冷却媒体３２が車両用冷却媒体循環路３０に充填された後は、循環ポンプ３８を適当に作動させ、冷却媒体３２を、上記のように、冷却媒体注入部３６−インバータ回路部２２−循環ポンプ３８−電動機１８に設けられる冷却ジャケット５０−発電機１６に設けられる冷却ジャケット４０−ラジエータ２４−冷却媒体注入部３６の循環経路を循環させる。上記のように、冷却ジャケット５０の上曲り部等には空気等の気体が排除されているか、残っていてもごく僅かであるので、冷却性能も向上し、また循環ポンプ３８の負荷も軽減できる。

本発明に係る実施の形態において、蛇行流路を有する冷却ジャケットを一部に有する車両用冷却媒体循環路の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態において、冷却ジャケットが電動機に設けられる様子を示す図である。本発明に係る実施の形態において、冷却ジャケットを開いた状態を示す図である。図３におけるＣ−Ｃ線に沿った冷却ジャケットの断面図である。本発明に係る実施の形態において、冷却ジャケットの内部の蛇行流路の一部を拡大して示す図である。

符号の説明

１０車両、１２運転席、１４エンジン、１６発電機、１８電動機、２０後輪の駆動軸、２２インバータ回路部、２４ラジエータ、３０車両用冷却媒体循環路、３２冷却媒体、３４循環パイプ、３６冷却媒体注入部、３８循環ポンプ、４０，５０冷却ジャケット、５２ジャケット本体、５４カバー、６０冷却媒体入口、６２冷却媒体出口、６３蛇行流路、６４，６５蛇行形状の窪み、６６フィン、６８連通路、７０貫通穴、７２ネジ穴、８０，８４上行部、８２，８６，９８下行部、８８，９２上曲り部、９０下曲り部。

Claims

車両用の電動機又は発電機においてその側面に設けられる冷却ジャケットであって、
冷却媒体が供給される冷却媒体入口と、
冷却媒体が搬出される冷却媒体出口と、
冷却媒体入口と冷却媒体出口との間に設けられ、電動機又は発電機の側面に沿って冷却媒体が上行する上行部と下行する下行部とをそれぞれ複数含む蛇行流路と、
蛇行流路の上行部から下行部に移る流路である上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部とを連通する連通路と、
を有し、
蛇行流路の上曲り部の体積が、蛇行流路の下行部から上行部に移る流路である下曲り部の体積より少ないことを特徴とする車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット。
請求項１に記載される車両用電動機又は発電機における冷却ジャケットにおいて、
蛇行流路の上曲り部の高さ方向の幅である上曲り幅が、蛇行流路の下曲り部の高さ方向に沿った下曲り幅より狭いことを特徴とする車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット。
請求項１又は請求項２に記載される車両用電動機又は発電機における冷却ジャケットにおいて、
連通路は、蛇行流路の流路断面積の０．５％以上５％以下の流路断面積を有することを特徴とする車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット。
請求項１又は請求項２に記載される車両用電動機又は発電機における冷却ジャケットにおいて、
冷却ジャケットは、蛇行流路を形成する蛇行窪みを有するジャケット本体と、ジャケット本体に合わせられるカバーとを含み、連通路は、ジャケット本体とカバーとの合わせ目においてジャケット本体又はカバーの少なくともいずれか１に設けられる窪みであることを特徴とする車両用電動機又は発電機における冷却ジャケット。
高い位置に設けられる冷却媒体注入部と、
低い位置に設けられる車両用の電動機又は発電機においてその側面に設けられる冷却ジャケットと、
循環ポンプと、
を接続して循環経路を形成する車両用冷却媒体循環路であって、
冷却ジャケットは、
冷却媒体注入部側から冷却媒体が供給される冷却媒体入口と、
冷却媒体注入部側へ冷却媒体が搬出される冷却媒体出口と、
冷却媒体入口と冷却媒体出口との間に設けられ、電動機又は発電機の側面に沿って冷却媒体が上行する上行部と下行する下行部とをそれぞれ複数含む蛇行流路と、
蛇行流路の上行部から下行部に移る流路である上曲り部と、これに隣接する下流側の上行部とを連通する連通路と、
を有し、
蛇行流路の上曲り部の体積が、蛇行流路の下行部から上行部に移る流路である下曲り部の体積より少ないことを特徴とする車両用冷却媒体循環路。