JP2007147204A - Cooling method of exothermic part, cooling device of exothermic part, and in-wheel motor using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱部の冷却方法、発熱部の冷却装置およびそれを用いたインホイールモータの技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a cooling method for a heat generating portion, a cooling device for the heat generating portion, and an in-wheel motor using the same.
従来の発熱部の冷却装置では、復水器を発熱部よりも鉛直上方に配置し、復水器で液相化した冷媒を、冷媒の自重を利用して下方の発熱部まで落下させつつ、復水器よりも下流側の液相化した冷媒を、発熱部で気相化した高圧の冷媒を利用して上方へ押し上げることで、ポンプレスの冷却システムを実現している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来技術にあっては、液相冷媒と気相冷媒の密度差を利用して冷媒を循環させる構造上、復水器を発熱部よりも鉛直上方に配置する必要があるため、レイアウト自由度が低いという問題があった。 However, in the above-described prior art, because the refrigerant is circulated using the density difference between the liquid-phase refrigerant and the gas-phase refrigerant, it is necessary to arrange the condenser vertically above the heat generating portion. There was a problem that the degree of freedom was low.
本発明は、上記目的に着目してなされたもので、その目的とするところは、発熱部と復水器との位置関係に制約を無くし、レイアウト自由度の向上を図ることができる発熱部の冷却方法、発熱部の冷却装置およびそれを用いたインホイールモータを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above object, and the purpose of the present invention is to eliminate the restriction on the positional relationship between the heat generating part and the condenser, and to improve the layout flexibility. An object is to provide a cooling method, a cooling device for a heat generating portion, and an in-wheel motor using the same.
上述の目的を達成するため、本発明では、
発熱部と熱的に接続した冷却流路に冷媒を流通させて前記発熱部を冷却し、前記冷却流路から排出される気相化した冷媒を復水器で液相化してリザーバタンクに戻すと共に、このリザーバタンクを前記冷却流路よりも鉛直上方に配置して冷媒を自己循環させる一方、
前記冷却流路の前記発熱部よりも上流側に逆止弁を設けて前記冷却流路から前記リザーバタンクへの冷媒の逆流を防止しつつ、前記冷却流路の冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度まで上昇した場合、前記冷却流路の前記復水器よりも下流側の冷媒の密度を低下させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
The refrigerant is circulated through a cooling channel thermally connected to the heat generating unit to cool the heat generating unit, and the vaporized refrigerant discharged from the cooling channel is converted into a liquid phase by a condenser and returned to the reservoir tank. In addition, the reservoir tank is arranged vertically above the cooling flow path to allow the refrigerant to self-circulate,
A check valve is provided on the upstream side of the heat generating portion of the cooling flow path to prevent the reverse flow of the refrigerant from the cooling flow path to the reservoir tank, and the temperature of the refrigerant in the cooling flow path is equal to or higher than the saturation temperature. When the temperature rises to a set temperature, the density of the refrigerant on the downstream side of the condenser in the cooling flow path is reduced.
本発明の発熱部の冷却方法にあっては、リザーバタンクに蓄えられた液相冷媒が重力によって冷却流路に供給され、発熱部から熱を奪うことで発熱部が冷却される。発熱部で気相化した高圧の冷媒は、第1逆止弁によって上流側、すなわちリザーバタンク側への移動を阻止されているため、復水器側へと移動して液相化する。このとき、復水器よりも下流側の液相冷媒は、膨張した気相冷媒によってより下流側へと押し出されるため、液相冷媒は重力に抗して上昇し、リザーバタンクへと戻される。これにより、リザーバタンク→冷却流路→復水器→リザーバタンクという冷媒の循環を実現することができる。 In the heat generating part cooling method of the present invention, the liquid phase refrigerant stored in the reservoir tank is supplied to the cooling flow path by gravity, and the heat generating part is cooled by removing heat from the heat generating part. Since the high-pressure refrigerant vaporized in the heat generating part is prevented from moving upstream, that is, to the reservoir tank side by the first check valve, it moves to the condenser side and becomes liquid phase. At this time, the liquid-phase refrigerant on the downstream side of the condenser is pushed further downstream by the expanded gas-phase refrigerant, so that the liquid-phase refrigerant rises against gravity and is returned to the reservoir tank. Thereby, circulation of the refrigerant | coolant of a reservoir tank-> cooling flow path-> condenser-> reservoir tank is realizable.
ここで、発熱部と復水器との位置関係、特に発熱部を復水器よりも鉛直上方に配置した場合、発熱部からリザーバタンクまでの冷却流路が長くなるため、気相冷媒の圧力が小さい場合には、液相冷媒を押し上げることができず、気相冷媒の滞留によって第1逆止弁が開弁不能となる。したがって、発熱部にリザーバタンクからの液相冷媒を供給できず、発熱部が設計許容温度変化を超えて温度上昇を起こす、いわゆる「ドライアウト」が発生するおそれがある。 Here, the positional relationship between the heat generating part and the condenser, particularly when the heat generating part is arranged vertically above the condenser, the cooling flow path from the heat generating part to the reservoir tank becomes longer, so the pressure of the gas phase refrigerant Is small, the liquid-phase refrigerant cannot be pushed up, and the first check valve cannot be opened due to the residence of the gas-phase refrigerant. Therefore, the liquid phase refrigerant from the reservoir tank cannot be supplied to the heat generating part, and there is a possibility that a so-called “dry-out” may occur in which the heat generating part exceeds the design allowable temperature change and the temperature rises.
これに対し、本発明では、冷却流路の冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度まで上昇した場合、冷却流路の復水器よりも下流側の冷媒の密度を低下させる。すなわち、冷媒が飽和温度を超えてドライアウトが発生する可能性がある場合には、液相冷媒の押し上げに必要な圧力を小さくすることで、第1逆止弁が開弁不能となるのを抑止し、ドライアウトの発生を防止しようとするものである。
この結果、発熱部を復水器よりも鉛直上方に配置した場合でも、ドライアウトの発生を防止することができるため、発熱部と復水器との位置関係に制約を無くし、レイアウト自由度の向上を図ることができる。
On the other hand, in this invention, when the temperature of the refrigerant | coolant of a cooling flow path rises to the setting temperature which is a temperature more than saturation temperature, the density of the refrigerant | coolant downstream from the condenser of a cooling flow path is reduced. That is, if the refrigerant exceeds the saturation temperature and dryout may occur, the first check valve cannot be opened by reducing the pressure required to push up the liquid-phase refrigerant. It is intended to suppress and prevent the occurrence of dryout.
As a result, even when the heat generating part is arranged vertically above the condenser, it is possible to prevent the occurrence of dryout. Therefore, there is no restriction on the positional relationship between the heat generating part and the condenser, and the degree of freedom in layout is reduced. Improvements can be made.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜3に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on Examples 1 to 3.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の発熱部の冷却装置を内蔵したインホイールモータを車両に搭載した状態を示す車両後部側面図であり、図1において、101は車体、102はタイヤ、103はホイール、105はインホイールモータ、110はタイヤハウスである。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a side view of a rear part of a vehicle, showing a state in which an in-wheel motor incorporating a cooling device for a heat generating part of Example 1 is mounted on a vehicle. In FIG. 1, 101 is a vehicle body, 102 is a tire, 103 is a wheel,
図2は、実施例1のインホイールモータ105の車体取付状態を示すサスペンション装置の斜視図である。タイヤ102は、上下一対のアーム107a,107bおよびショックアブソーバ107cを備えたダブルウィッシュボーン方式のサスペンション装置107により車体101と接続されている。インホイールモータ(以下、モータと略記する。)105は、出力側のハウジング面がアクスル(不図示)に固定されている。
FIG. 2 is a perspective view of the suspension device showing a vehicle body mounting state of the in-
図3は実施例1のモータ105の断面図、図4は図3のS4-S4断面図である。
モータ105は、ハウジング1と、エンドプレート2a,2bと、ステータ3と、ロータ(発熱部)4と、モータ軸7と、モータ軸受け8と、を備えている。
3 is a cross-sectional view of the
The
ステータ3は、ハウジング1の内周に固定されている。ステータ3の内周には、6つのステータ凸極部3'が周方向60°ピッチで突設されている。各ステータ凸極部3'には、モータコイル5がそれぞれ巻回されている。
The
ロータ4は、モータ軸7と一体に形成され、外周をステータ3に囲繞されている。モータ軸7の両端部は、エンドプレート2a,2bにモータ軸受け8を介して回動自在に支持されている。ロータ4の周縁部には、モータ軸7の軸方向に沿って4つのロータ磁石6が周方向90°ピッチで配置されている。
The
実施例1のモータ105は、冷却用の冷媒が貯留されるリザーバタンク21を備えている。このリザーバタンク21の上面には、大気開放口22が形成されている。リザーバタンク21は、流路9と接続され、流路9は、チェックバルブ(第1逆止弁)23を介して流路10と連通している。チェックバルブ23は、流路9から流路10への冷媒の流れを許可し、流路10から流路9への冷媒の流れを阻止する。
The
流路10は、エンドプレート2aに設けられた円弧状の流路11を介して、ステータ3に周方向60°ピッチで設けられた6つの冷却流路12a,12b,12c,12d,12e,12f(以下、12a〜12fと略記する。)とそれぞれ連通している。各冷却流路12a〜12fは、同一の直径を有し、エンドプレート2bに設けられた円弧状の流路13を介して、流路14とそれぞれ連通している。流路14は、コンデンサ(復水器)19と連通している。コンデンサ19は、チェックバルブ25を介して流路20と連通している。
The
流路20は、リザーバタンク21と連通している。チェックバルブ25は、流路14から流路20への冷媒の流れを許可し、流路20から流路14への冷媒の流れを阻止する逆止弁である。
流路13、14および20により、冷却流路12a〜12fから排出された冷媒をリザーバタンク21に戻す冷媒排出流路が構成される。
The
The
流路9は、リザーバタンク21とチェックバルブ23との間の位置から流路15へ分岐している。流路15は、チェックバルブ(第2逆止弁)24を介して流路16と連通している。チェックバルブ24は、流路15から流路16への冷媒の流れを許可し、流路16から流路15への冷媒の流れを阻止する。
流路9、10および11により、リザーバタンク21から冷却流路12a〜12fへ冷媒を供給する冷媒供給流路が構成される。
The flow path 9 branches from the position between the
The
流路16は、開閉弁26を介して流路17と連通している。開閉弁26は、流路17内の冷媒の温度(低密度冷媒供給流路温度)状態に応じて開閉する。流路17は、2つのステータ凸極部3'の間の空間に配置され、チェックバルブ27を介して流路18と連通している。この流路17は、ステータ凸極部3'の間に配置され、ステータ3の内部に配置された各冷却流路12a〜12fよりもモータ105から受ける熱量が大きくなるように設定されている。また、流路17は、大きな位置水頭(重力ポテンシャル)を得るために、冷却流路12a〜12fのうち鉛直最下位置の冷却流路12d付近の位置に配置されている。
The
流路15、16、17および18により、コンデンサ19と熱的に接続され、流路9のチェックバルブ23よりも上流側と流路20のコンデンサ19よりも下流側とを連通する低密度冷媒供給流路が構成される。
Low density refrigerant supply that is thermally connected to the
チェックバルブ27は、流路17から流路18への冷媒の流れを許可し、流路18から流路17への冷媒の流れを阻止する逆止弁である。流路18は、流路20のチェックバルブ25とリザーバタンク21との間、かつ流路20の鉛直最下位置で流路20と連通している。低密度冷媒供給流路(流路16,17,18)は、流路11,12a〜12f,13のいずれとも非連通である。
The
次に、開閉弁26の開閉構造について説明する。図5,6に開閉弁26の閉状態、開状態をそれぞれ示す。開閉弁26は、ロッド28を介して流路17内の所定位置に固定された温度検知コイル部(低密度冷媒供給流路温度検出手段)29と連結されている。温度検知コイル部29は、流路内温度が高くなると伸長し、低くなると縮退するバイメタルや形状記憶合金等で形成され、開閉弁26は、流路内温度が設定温度以下で閉弁し、設定温度よりも高いとき開弁するように設定されている。ここで、開閉弁26が開弁する設定温度は、流路17内の冷媒が蒸発する温度範囲よりも高い温度に設定されている。
Next, the opening / closing structure of the opening / closing
ロッド28および温度検知コイル部29により、ロータ3の温度が設定温度以上の場合、開閉弁26を開弁させる弁開閉手段が構成される。
また、流路17と、開閉弁26と、ロッド28および温度検知コイル29により、冷却流路12a〜12fの冷媒の温度が飽和温度以上まで上昇した場合、冷媒排出流路のコンデンサ19よりも下流側の冷媒の密度を低下させる冷媒密度低下手段が構成される。
The
Further, when the temperature of the refrigerant in the
次に、本発明の主要構成部品である冷媒密度低下手段の作用について述べる。
[冷媒循環動作]
図7は、実施例1の冷媒の流れを示す図であり、図7において、リザーバタンク21内および流路9を通過する流れF1のとき、冷媒は液相である。冷却流路12a〜12f内が沸騰状態でなく内部の冷媒の圧力が低い場合、流路9の流れF1はチェックバルブ23を通り、流路10,11内の液相流れF2,F3となる。
Next, the operation of the refrigerant density lowering means, which is the main component of the present invention, will be described.
[Refrigerant circulation operation]
FIG. 7 is a diagram illustrating the flow of the refrigerant of the first embodiment. In FIG. 7, when the flow F1 passes through the
液相流れF3はステータ3内に設けられた冷却流路12a〜12f内の流れF4a〜F4fとなる。これらの流れは液体に作用する重力により各冷却流路12a〜12fへと供給される。モータ105の鉄損(鉄芯を交流磁束が通るとき、鉄芯内に発生するヒステリシス損と渦電流損とを合わせたもので、鉄芯内で起こる電力損失の総称)や銅損(コイルとして巻いてある電線の電気抵抗によって、電流が熱に変わってしまう損失)による発熱量が多い場合には、冷却流路12a〜12fのステータ熱源に近接している部位において、流れF4a〜F4fは液相から気相に相変化する。
The liquid phase flow F3 becomes the flows F4a to F4f in the
液相から気相へ状態変化した場合、リザーバタンク21からの位置水頭、および、流路の流通抵抗等により流路内の圧力は液相状態に比べて大きくなるが、実施例1では、チェックバルブ23により冷媒の気相の流れをF4a〜F4fの方向に制限しているため、チェックバルブ23より上流側(流路9側)に気相の冷媒が逆流することはない。
When the state changes from the liquid phase to the gas phase, the pressure in the flow path becomes larger than the liquid phase state due to the position head from the
ステータ3で気化した冷媒の流れは、気相のまま流路13または流路14で合流し、上述のように気相流れF6(F4a以外はF5→F6)となってコンデンサ19に流れ込む(流れF12)。このとき、コンデンサ19、流路20内に存在している液相の冷媒は、上述のようにステータ3で液相の冷媒が気化することによる圧力上昇によって、チェックバルブ25を通過した後重力に抗してリザーバタンク21へと戻る液相の流れF13となる。
The flow of the refrigerant vaporized in the
ここで、ステータ3内の冷却流路12a〜12fの液相の冷媒が気化したときの圧力が十分でない場合には、流路20内に存在する液相化した冷媒をリザーバタンク21まで押し上げることができず、気相冷媒が冷却流路12a〜12f内に滞留する。このとき、チェックバルブ23の流路10側の圧力が流路9側の圧力よりも高くなることで、チェックバルブ23が開弁せず、冷却流路12a〜12f内に液相冷媒が存在しない状態が現れる。その結果、冷却流路12a〜12fの温度がモータ105の設計許容範囲を超えて温度上昇を起こす、いわゆる「ドライアウト」が発生する。このドライアウトを避けるためには、流路20内に存在する液相冷媒をリザーバタンク21に戻すことで冷却流路12a〜12f内の気相冷媒を排出し、チェックバルブ23を開弁して液相冷媒を取り入れる必要がある。
Here, when the pressure when the liquid-phase refrigerant in the
実施例1では、リザーバタンク21内から流路9を通り、チェックバルブ23のリザーバタンク側で分岐させた流路15に液相流れF2'を流し、チェックバルブ24を介して流路16内に液相流れF7を供給する。この液相流れF7は、流路17の温度状態で開閉する開閉弁26を介して流路17内に供給させる。
In the first embodiment, the liquid phase flow F2 ′ is caused to flow from the
実施例1では、流路17を冷却流路12a〜12fよりも大きな熱量を受けるモータコイル5の間に配置している。このため、流路17と冷却流路12a〜12fの管の直径および長さが同じである場合、流路17内の冷媒は冷却流路12a〜12f内の冷媒に比べて時間的に早く沸騰する。また、開閉弁26が開弁する温度は、流路17内の冷媒が蒸発する温度範囲よりも高く設定している。
In the first embodiment, the
よって、流路17に供給された冷媒は、冷却流路12a〜12fがドライアウトを起こす前に気相化して流路20に供給され(流れF8→F9)、流路20内の液相冷媒をリザーバタンク21へと押し上げる。これにより、チェックバルブ23の下流側の圧力が上流側の圧力よりも低くなりことでチェックバルブ23が開弁し、冷却流路12a〜12fに液相の冷媒が供給される。この後、流路17内の冷媒の温度は設定温度よりも下がるため、開閉弁26は閉弁し、流路17内への冷媒の供給は停止する。
Therefore, the refrigerant supplied to the
流路17から排出された気相冷媒は、流路20内の液相冷媒をリザーバタンク21に戻した後、コンデンサ19により冷却され飽和温度よりも十分低い流路20内の液相冷媒と接触することで、急速に凝縮し液相に変化する。
The gas-phase refrigerant discharged from the
[ドライアウト防止原理]
以下、図7の実施例1の冷媒密度低下手段(流路15,チェックバルブ24,流路16,開閉弁26,流路17,チェックバルブ27,流路18)を設けず、かつ、図7に図示したように流路14のHoの下部に冷媒が存在する条件でチェックバルブ23の開閉状態を考察する。図7中に示したチェックバルブ23の上流側の圧力Pinは、下記の式(1)の通りである。
Pin = Pt+ρi・g・Hi …(1)
ここで、Ptはリザーバタンク21内の冷媒液面に加わる圧力、ρiは圧力Pinの位置における冷媒の密度、gは重力加速度、Hiは圧力Pinの位置からリザーバタンク21内の冷媒液面までの高さである。
[Dry-out prevention principle]
Hereinafter, the refrigerant density lowering means (flow
Pin = Pt + ρi · g · Hi (1)
Here, Pt is the pressure applied to the coolant level in the
一方、チェックバルブ23の下流側の圧力Poutは、下記の式(2)の通りである。
Pout = Pt+ΔPls+ρo・g・Ho …(2)
ここで、ρoは流路20における冷媒の密度、gは重力加速度、Hoは圧力Poutの位置から流路20がリザーバタンク21に連通した位置までの高さ、ΔPlsは流路14,コンデンサ19および流路20内の冷媒を流動させる場合の流通抵抗である。
On the other hand, the pressure Pout on the downstream side of the
Pout = Pt + ΔPls + ρo · g · Ho (2)
Here, ρo is the density of the refrigerant in the
チェックバルブ23の抵抗を無視すれば、Pin>Poutすなわち、ρi・g・Hi>ΔPls+ρo・g・Hoであればチェックバルブ23は開弁し、Pin<Poutであれば閉弁することになる。ここで、冷媒を水とし、Pinにおける水温および流路20内の水温を50℃と仮定し、Hiを0.5m、Hoを0.6mとすれば、下記の式(3),(4)が成立する。
ρi・g・Hi = 988×9.8×0.5 = 4.84 kPa (kN/m2) …(3)
ρo・g・Ho = 988×9.8×0.6 = 5.81 kPa (kN/m2) …(4)
Ptを標準大気圧101.3kPaとすると、下記の式(5)となる。
Pt+ρo・g・Ho=107.1 kPa …(5)
If the resistance of the
ρi ・ g ・ Hi = 988 × 9.8 × 0.5 = 4.84 kPa (kN / m 2 )… (3)
ρo ・ g ・ Ho = 988 × 9.8 × 0.6 = 5.81 kPa (kN / m 2 )… (4)
When Pt is a standard atmospheric pressure of 101.3 kPa, the following equation (5) is obtained.
Pt + ρo ・ g ・ Ho = 107.1 kPa (5)
水の飽和圧力が107.1 kPaのときに対する飽和温度は約101.3℃である。実験結果によると飽和温度は約102℃であり、水の飽和蒸気表によると飽和温度102℃に対する飽和圧力は109.6kPaである。これらの結果より、下記の式(6)が成立する。
ΔPls=109.6−107.1=2.5 kPa …(6)
The saturation temperature for a water saturation pressure of 107.1 kPa is approximately 101.3 ° C. According to the experimental results, the saturation temperature is about 102 ° C., and according to the saturated steam table of water, the saturation pressure for the saturation temperature of 102 ° C. is 109.6 kPa. From these results, the following equation (6) is established.
ΔPls = 109.6−107.1 = 2.5 kPa (6)
ΔPlsはρo・g・Hoと同じオーダーの値となる。したがって、実施例1のように、コンデンサ19からリザーバタンク21へ戻る流路20内の冷媒を、外部の熱源(流路17で気相化した冷媒)を利用してリザーバタンク21へ送り込むことにより、Pin>Poutが達成でき、ドライアウト時でもチェックバルブ23が開き、その結果として、ドライアウトを回避できることがわかる。
ΔPls is in the same order as ρo · g · Ho. Accordingly, as in the first embodiment, the refrigerant in the
[ドライアウト防止作用]
図8は、実施例1のドライアウト防止作用を示すタイムチャートである。なお、図8(a)の破線は、比較例として、実施例1の構成に対し、冷媒密度低下手段(流路15,チェックバルブ24,流路16,開閉弁26,流路17,チェックバルブ27,流路18)を省略した場合の、冷却流路12a内の温度変化を示す。
[Dry-out prevention]
FIG. 8 is a time chart showing the dryout prevention effect of the first embodiment. In addition, the broken line of Fig.8 (a) is a refrigerant density reduction means (flow
図8(a)のTsat1は、冷却流路12a内での冷媒の飽和温度を示している。冷却流路12a内の冷媒の温度がTsat1で一定状態のとき流路内は沸騰状態にあり、冷媒は気液二相状態である。Iは、冷却流路12a内の温度は沸騰状態からチェックバルブ23を通る冷媒の供給によって温度が低下した正常な運転状態を示す。
Tsat1 in FIG. 8A represents the saturation temperature of the refrigerant in the
IIは、冷却流路12aの冷媒が沸騰状態から気相のみとなり、温度上昇によるドライアウト状態となった後、チェックバルブ23を通る冷媒の供給によって温度が低下した状態を示す。ドライアウトは、その極大温度が設計許容範囲を越える可能性があるため、できるだけ回避するのが好ましい。また、IIIは、沸騰状態からドライアウト状態になり、温度上昇が続く状態であるため、回避しなければならない。
II shows a state in which the temperature of the refrigerant in the
図8(c)は、実施例1の流路17内の温度変化を示す。ここで、Tsat1は、冷却流路12a内での冷媒の飽和温度、Tsat2は、流路17での冷媒の飽和温度、Topはあらかじめ設定された開閉弁26の開弁温度(設定温度)を示している。また、設定温度Topは、Top>Tsat1となるように設定されている。
FIG. 8C shows a temperature change in the
上述のように、流路17は冷却流路12a〜12fよりも受ける熱量が大きなモータコイル5の間に位置しているため、冷却流路12a〜12fよりも早く沸騰状態(温度Tsat2)に達し、その後、気相のみの状態となり流路17内温度は上昇し始める。すなわち、流路17内の温度がTop付近の温度となったとき、冷却流路12a内の冷媒は沸騰を開始する。
As described above, since the
図8(b)の時点t1では、流路内温度がTopに達し、開閉弁26が開弁するため、流路15からチェックバルブ24、流路16および開閉弁26を介して流路17へ冷媒が供給される。そして、流路17に冷媒が供給されると、流路17内の温度は冷媒の飽和温度Tsat2よりも高いため、すぐに蒸発が開始し、流路17内の冷媒の温度はTsat2になる。その後、流路17内に冷媒が供給される状態が続く。実施例1では、開閉弁26が閉弁する温度TclをTcl≒Tsat2としてあるため、流路内温度がTclに達した後、温度検知コイル部29の縮退に必要な時間遅れの後、開閉弁26は閉弁状態となる(図8(b)の時点t2)。
At time t1 in FIG. 8 (b), the temperature in the flow path reaches Top and the on-off
再び冷却流路12a内の温度が上昇し、流路内が再び気液二相状態となった後、流路内温度がTopに達すると、開閉弁26が開き(図8(b)の時点t3)、上述のサイクルが繰り返される。
After the temperature in the
図8(a)の実線は、実施例1における冷却流路12a内の温度変化を示している。実施例1では、冷却流路12aが気液二相状態になった場合に開閉弁26を開弁して流路20内に存在する冷媒をリザーバタンク21に戻す。よって、冷却流路12a〜12f内の冷媒の圧力が低い場合でも、チェックバルブ23の流路10側の圧力をチェックバルブ23の流路9側の圧力よりも低くしてチェックバルブ23を開弁することができる。この結果、冷却流路12a〜12fに液相冷媒を供給することができるため、冷却流路12a〜12fのドライアウトを回避することができる。
A solid line in FIG. 8A indicates a temperature change in the
実施例1では、冷却流路12a〜12fの直径を同一としているため、冷媒の位置水頭の影響により、リザーバタンク液面から流路までの距離が長いほど冷媒が流れやすくなり、また、リザーバタンク液面から流路までの距離が長い方が、位置水頭の圧力上昇により飽和温度が高くなる。すなわち、リザーバタンク液面からの距離が短い冷却流路の方がドライアウトしやすくなり、冷却流路12a〜12fの位置により流路内のドライアウト状況に差が生じることになる。
In the first embodiment, since the
例えば、開閉弁26を開弁する流路17内の温度を、冷却流路12dの冷媒の飽和温度とした場合、開閉弁26の開弁時には、冷却流路12dよりも鉛直上方に位置する冷却流路12a,12b,12c,12e,12fは既に飽和状態であり、ドライアウトが開始している可能性がある。
For example, when the temperature in the
これに対し、実施例1では、開閉弁26を開弁する設定温度Topを、冷却流路12a〜12fのうち、リザーバタンク21の液面から流路までの距離が最も短い冷却流路12aの冷媒の飽和温度に設定したため、すべての冷却流路12a〜12fでドライアウトの発生を防止することができる。
On the other hand, in the first embodiment, the set temperature Top for opening the on-off
実施例1では、流路17を、冷却流路12a〜12fのうちリザーバタンク液面からの距離が最も長い冷却流路12d付近に設置したため、冷却流路12aがドライアウトを起こし始める条件下においても、開閉弁26が開弁状態のとき、冷却流路12aの位置水頭よりも大きな位置水頭によって確実に流路17に冷媒が供給でき、すべての冷却流路12a〜12fにおいてドライアウトの発生を回避できる。
In the first embodiment, since the
また、上述したように、冷却流路12a内での冷媒の飽和温度Tsat1より位置水頭の圧力上昇により流路17における飽和温度Tsat2のほうが高くなる。よって、冷却流路12aの冷媒の飽和圧力よりも流路17の冷媒の飽和圧力のほうが高くなり、冷却流路12aがドライアウトを起こし始める条件下においても、開閉弁26が開弁状態のとき、冷却流路12aよりも大きな飽和圧力により、確実に流路20内に存在する液相の冷媒をリザーバタンク21に戻すことができる。特に、車両の坂道走行、加速等の車両に加わる重力以外の力が加わった場合でもドライアウトの発生を防ぐことができる。
Further, as described above, the saturation temperature Tsat2 in the
また、実施例1の発熱部の冷却装置では、冷媒密度低下手段によってコンデンサ19の位置や車両の走行状態にかかわらず、冷却流路12a〜12fにおけるドライアウトの発生を防止することができるため、コンデンサ19をステータ3に対し任意の位置に配置することが可能である。
Further, in the cooling device for the heat generating part of Example 1, it is possible to prevent the occurrence of dry-out in the
よって、インホイールモータの冷却装置として適用した場合、コンデンサ19を冷却効率の高い位置に配置することができるため、車体からモータに至る複雑な配管系を不要とし、ポンプレスによるバネ下荷重の抑制を図りつつ、モータの冷却効率を高めて走行時におけるモータ効率の維持を図ることができる。
Therefore, when applied as a cooling device for an in-wheel motor, the
次に、効果を説明する。
実施例1の発熱部の冷却装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the cooling device for the heat generating portion of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) ステータ3を冷媒によって冷却する冷却装置であって、ステータ3と熱的に接続され、冷媒を流通させる冷却流路12a〜12fと、この冷却流路12a〜12fよりも鉛直上方に配置され、冷媒を貯留するリザーバタンク21と、このリザーバタンク21から冷却流路12a〜12fへ冷媒を供給する冷媒供給流路(流路9、10および11)と、冷却流路12a〜12fから排出された冷媒をリザーバタンク21に戻す冷媒排出流路(流路13、14および20)と、この冷媒排出流路に設けられ、気相化した冷媒を液相化するコンデンサ19と、冷媒供給流路に設けられ、冷却流路12a〜12fからリザーバタンク21への冷媒の逆流を防止するチェックバルブ23と、冷却流路12a〜12fの冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度Top以上の場合、冷媒排出流路のコンデンサ19よりも下流側の冷媒の密度を低下させる冷媒密度低下手段(流路17と、開閉弁26と、ロッド28および温度検知コイル29)と、を備える。これにより、ステータ3とコンデンサ19との位置関係に制約を無くし、レイアウト自由度の向上を図ることができる。
(1) A cooling device that cools the
(2) 冷媒密度低下手段は、ステータ3と熱的に接続され、冷媒供給流路のチェックバルブ23よりも上流側と冷媒排出流路のコンデンサ19よりも下流側とを連通する低密度冷媒供給流路(流路15、16、17および18)と、この低密度冷媒供給流路のステータ3よりも上流側に設けられた常閉の開閉弁26と、流路17の冷媒の温度が設定温度Top以上の場合、開閉弁26を開弁させる弁開閉手段(ロッド28および温度検知コイル部29)と、を備える。これにより、冷媒密度低下手段として別の装置を追加することなく、ステータ3の熱を利用して冷媒排出流路の冷媒をリザーバタンク21に戻すことができると共に、ステータ3の冷却効果を高めることができる。
(2) Refrigerant density lowering means is a low density refrigerant supply that is thermally connected to the
(3) 低密度冷媒供給流路(流路17)は、冷却流路12a〜12fよりもステータ3からより大きな熱量を受ける位置に配置するため、冷却流路12a〜12fがドライアウトを起こす前に、流路17内の冷媒を気相化して流路20内の冷媒を確実にリザーバタンク21に戻すことができる。
(3) Since the low-density refrigerant supply flow path (flow path 17) is disposed at a position that receives a larger amount of heat from the
(4) 低密度冷媒供給流路(流路17)は、冷却流路12dの除く他の冷却流路12a,12b,12c,12e,12fよりも鉛直下方に配置するため、冷却流路12aの位置水頭よりも大きな位置水頭によって確実に流路17に冷媒が供給でき、すべての冷却流路12a〜12fにおいてドライアウトの発生を回避できる。
(4) Since the low density refrigerant supply channel (channel 17) is arranged vertically below the
(5) 流路17の温度を検出する温度検知コイル部29を設け、弁開閉手段は、流路17の温度が設定温度Top以上の場合、開閉弁26を開弁させるため、正確な温度検出値に基づいて流路17に冷媒を供給することができ、ドライアウト回避の確実性を向上させることができる。
(5) A temperature
(6) 6つの冷却流路12a〜12fを備え、弁開閉手段は、流路17の温度が最も鉛直上方に位置する冷却流路12a内の冷媒の飽和温度以上の場合、開閉弁26を開弁させるため、すべての冷却流路12a〜12fにおいてドライアウトを回避することができる。
(6)
(7) チェックバルブ23よりも鉛直下方位置、かつ低密度冷媒供給流路の開閉弁26よりも上流側に設けられ、低密度冷媒供給流路からリザーバタンク21への冷媒の逆流を防止するチェックバルブ24を設けた。これにより、冷却流路12a〜12f内の圧力ではチェックバルブ23を開弁することができない場合であっても、チェックバルブ24を開弁することができ、流路17へ冷媒を供給することができる。
(7) Check that is provided vertically below the
(8) 車輪の駆動源としてホイールにモータを内蔵したインホイールモータにおいて、モータ105のステータ3を冷却する冷却装置として、実施例1の発熱部の冷却装置をホイール103に内蔵した。これにより、車体からモータに至る複雑な配管系を不要とし、ポンプレスによるバネ下荷重の抑制を図りつつ、モータの冷却効率を高めて走行時におけるモータ効率の維持を図ることができる。
(8) In the in-wheel motor in which the motor is incorporated in the wheel as a drive source of the wheel, the cooling device for the heat generating portion of Example 1 is incorporated in the
(9) ステータ3を冷媒により冷却する冷却装置であって、ステータ3と熱的に接続された冷却流路12a〜12fに、この冷却流路12a〜12fよりも鉛直上方に配置したリザーバタンク21に貯留した冷媒を供給し、冷却流路12a〜12fで気相化した冷媒を、コンデンサ19を通過させて液相化し、コンデンサ19で液相化した冷媒をステータ3で気相化した冷媒の圧力によりリザーバタンク21まで押し上げ、冷媒供給流路12a〜12fに第1逆止弁23を設けて冷却流路12a〜12fからリザーバタンク21への冷媒の逆流を防止し、冷却流路12a〜12fの冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度Topまで上昇した場合、流路20のコンデンサ19よりも下流側の冷媒の密度を低下させる。これにより、ステータ3とコンデンサ19との位置関係に制約を無くし、レイアウト自由度の向上を図ることができる。
(9) A cooling device that cools the
(10) ステータ3を冷媒により冷却する冷却装置であって、ステータ3と冷却流路12a〜12fとを熱的に接続し、冷却流路12a〜12fよりも鉛直上方に冷媒を貯留するリザーバタンク21を配置し、このリザーバタンク21から冷媒供給回路を介して冷却流路12a〜12fに冷媒を供給し、冷媒供給流路と冷却流路12a〜12fとの間にチェック弁23を介装して冷却流路12a〜12fから冷媒供給回路への冷媒の逆流を防止し、冷却流路12a〜12fで気相化した冷媒をコンデンサ19で液相化し、液相化された冷媒を、冷媒排出回路を介してリザーバタンク21まで戻し、冷却流路12a〜12fの冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度Topまで上昇した場合、コンデンサ19で液相化した冷媒の密度を低下させる。これにより、ステータ3とコンデンサ19との位置関係に制約を無くし、レイアウト自由度の向上を図ることができる。
(10) A cooling device that cools the
(11) ステータ3と熱的に接続した冷却流路12a〜12fに、この冷却流路12a〜12fよりも鉛直上方に配置したリザーバタンク21から冷媒を供給してステータ3を冷却し、ステータ3で気相化した冷媒を、コンデンサ19で液相化した後、ステータ3で気相化した冷媒の圧力を用いてリザーバタンク21まで押し上げる一方、ステータ3で気相化した冷媒のリザーバタンク21側への逆流を防止しつつ、冷却流路12a〜12fの冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度Topまで上昇したとき、コンデンサ19で液相化した冷媒の密度を低下させる。これにより、ステータ3とコンデンサ19との位置関係に制約を無くし、レイアウト自由度の向上を図ることができる。
(11) Refrigerant is supplied to the
まず、構成を説明する。
図9は、実施例2のモータ105の断面図であり、実施例2の発熱部の冷却装置は、図3に示した実施例1の構成に対し、流路16のチェックバルブ24を省略した構成である。なお、他の構成は、実施例1と同一である。
First, the configuration will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
次に、本発明の主要構成部品である冷媒密度低下手段の作用について述べる。
[ドライアウト防止作用]
図10は、実施例2のドライアウト防止作用を示すタイムチャートである。なお、図10(a)の破線は、比較例として、実施例2の構成に対し、冷媒密度低下手段(流路15,流路16,開閉弁26,流路17,チェックバルブ27,流路18)を省略した場合の、冷却流路12a内の温度変化を示す。
Next, the operation of the refrigerant density lowering means, which is the main component of the present invention, will be described.
[Dry-out prevention]
FIG. 10 is a time chart showing the dryout prevention effect of the second embodiment. In addition, the broken line of Fig.10 (a) is a refrigerant density reduction means (the
図10(c)において、流路17は冷却流路12a〜12fよりも熱量が大きなモータコイル5の間に位置しているため、冷却流路12a〜12fよりも早く沸騰状態(温度Tsat2)に達し、その後、気相のみの状態となり流路内温度は上昇し始める。ここで、Topは実施例1と同様に設定されている。
In FIG. 10 (c), since the
流路内温度がTopに達したとき、開閉弁26が開き(図10(b)の時点t1)、流路15,16および開閉弁26を介して流路17へ冷媒が供給される。冷媒が供給されると、流路17の流路内温度が高いことにより、直ぐに蒸発が開始し流路温度はTsat2になる。その後、流路17内に冷媒が供給される状態が続く。
When the temperature in the flow path reaches Top, the open /
ここで、開閉弁26が閉弁する流路内温度Tclは、Tcl>Tsat2,Tcl<Topとしてあるため、管内がTclに達した後、温度検知コイル部29が縮退するために必要なある時間遅れの後に開閉弁26は閉となり(図10(b)の時点t2)、流路17内が気液二相状態となった後、この流路17の温度が上昇して流路内温度が再びTopに達して開閉弁26が開き(図10(b)の時点t3)、上述のサイクルが繰り返される。
Here, since the temperature Tcl in the flow path at which the on-off
また、実施例2では、流路16にチェックバルブ(実施例1のチェックバルブ24)が存在しないため、クラッキング圧力(チェックバルブの入口側圧力を上昇させて、出口側へある一定の流量が認められる圧力)の分だけ抵抗が少ない。このため、流路17とリザーバタンク21からの高さがほぼ同じである冷却流路12dと比較して、流路17へ冷媒が供給され易い。この結果、何らかの理由で、冷却流路12dがドライアウトを起こした場合であっても、流路17内へ確実に冷媒を供給することができ、冷却流路12a〜12fのドライアウトを回避することができる。
In the second embodiment, the check valve (the
次に、効果を説明する。
実施例2の発熱部の冷却装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7),(9),(10)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In addition to the effects (1) to (7), (9), and (10) of the first embodiment, the cooling device for the heat generating part of the second embodiment can obtain the following effects.
(1) 低密度冷媒供給流路(流路15、16、17および18)は、流路抵抗を増加させる弁体として開閉弁26のみを備えるため、低密度冷媒供給流路の抵抗を小さく抑えて流路17内への冷媒の供給を促進し、ドライアウト回避の確実性を高めることができる。
(1) Since the low density refrigerant supply flow path (flow
まず、構成を説明する。
図11は、実施例3のモータ105の断面図である。
実施例3の発熱部の冷却装置は、図9に示した実施例2の構成に対し、開閉弁26に換えて開閉弁30、バルブ27に換えて三方弁31を設けると共に、流路32、温度センサ(低密度冷媒供給流路温度検出手段)43、温度センサ(冷却流路温度検出手段)44、コントローラ45およびアクチュエータ46を追加した点で構成が異なる。
First, the configuration will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the
The cooling device for the heat generating portion of the third embodiment is different from the configuration of the second embodiment shown in FIG. 9 in that a three-
開閉弁30は、アクチュエータ46の駆動により開閉し、流路16と流路17との連通状態を切り替える。三方弁31は、流路17と流路18との間の位置に設けられ、アクチュエータ46の駆動により、流路17の連通経路を流路18と流路32との間で切り替える。流路32は、流路14と三方弁31とに連通している。図11に示すように、流路17と流路18とが連通した場合の冷媒の流れを経路A、流路17と流路32とが連通した場合を冷媒の流れを経路Bとする。
The on-off
温度センサ43は、流路17内に設置され、流路内温度をコントローラ45へ出力する。温度センサ44は、冷却流路12a内に設置され、流路内温度(冷却流路温度)をコントローラ45へ出力する。コントローラ45は、温度センサ43,44からの温度入力信号に基づいて、アクチュエータ46に駆動信号を出力し、開閉弁30の開閉および三方弁31の連通経路の切り替えをそれぞれ制御する。
The
コントローラ45は、流路17内の冷媒の温度が設定温度以上の場合、開閉弁30を開弁させる。また、コントローラ45は、流路12a内の冷媒の温度が、設定温度よりも高くモータ105の耐熱温度よりも低い温度である耐熱温度設定値よりも低い場合、三方弁31を経路Bに切り替え、流路12a内の冷媒の温度が耐熱温度設定値以上の場合、三方弁31を経路Aに切り替える。
The controller 45 opens the on-off
コントローラ45およびアクチュエータ46により、ロータ3の温度が設定温度以上の場合、開閉弁30を開弁させる弁開閉手段が構成される。また、三方弁31、流路32により、経路切替手段が構成される。
The controller 45 and the actuator 46 constitute valve opening / closing means for opening the opening / closing
次に、本発明の主要構成部品である冷媒密度低下手段の作用について述べる。
[バルブ開閉制御処理]
図12は、実施例3のコントローラ45で実行されるバルブ開閉制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、モータ105の作動信号ONをスタートのトリガーとする。
Next, the operation of the refrigerant density lowering means, which is the main component of the present invention, will be described.
[Valve open / close control processing]
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of a valve opening / closing control process executed by the controller 45 of the third embodiment. Each step will be described below. In this process, the operation signal ON of the
ステップS1では、流路17内に設置された温度センサ43、冷却流路12a内に設置された温度センサ44からの温度信号T1,T2を読み込み、ステップS2へ移行する。
In step S1, temperature signals T1 and T2 from the
ステップS2では、ステップS1で読み込んだ流路17内の温度T1が、冷却流路12a内での飽和温度であるTop以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。
In step S2, it is determined whether or not the temperature T1 in the
ステップS3では、ステップS1で読み込んだ冷却流路12aの温度T2が、あらかじめ設定された耐熱温度設定値Td以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。ここで、耐熱温度設定値Tdは、冷却流路12aの実験等であらかじめ分かっている飽和温度Tsat1以上(Td≧Tsat1)であり、かつ、モータ105が耐えうる耐熱温度をTmとするとき、Td=α・Tm(α<1、例えば、0.8)とする。
In step S3, it is determined whether or not the temperature T2 of the
ステップS4では、開閉弁30が開、三方弁31が経路Aとなるようにアクチュエータ46に駆動信号を出力し、ステップS7へ移行する。
In step S4, a drive signal is output to the actuator 46 so that the on-off
ステップS5では、開閉弁30が開、三方弁31が経路Bとなるようにアクチュエータ46に駆動信号を出力し、ステップS7へ移行する。
In step S5, a drive signal is output to the actuator 46 so that the on-off
ステップS6では、開閉弁30が閉、三方弁31が経路Bとなるようにアクチュエータ46に駆動信号を出力し、ステップS7へ移行する。
In step S6, a drive signal is output to the actuator 46 so that the on-off
ステップS7で、モータ105がOFFであるか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS1へ移行する。
In step S7, it is determined whether or not the
[バルブ開閉制御動作]
冷却流路12a内の温度T1が飽和温度Top以上である場合には、図12のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3へと進み、冷却流路12a内の温度T2が耐熱温度設定値Td以上の場合にはステップS3→ステップS4へと進み、ステップS4では、開閉弁30が開、三方弁31が経路Aに切り替えられる。一方、冷却流路12a内の温度T2が耐熱温度設定値Tdよりも小さい場合にはステップS3→ステップS5へと進み、開閉弁30が開、三方弁31が経路Bに切り替えられる。
[Valve open / close control operation]
When the temperature T1 in the
流路17内の温度T1が飽和温度Topよりも小さい場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS6へと進み、ステップS6では、開閉弁30が閉、三方弁31が経路Bに切り替えられる。
When the temperature T1 in the
[ドライアウト防止作用]
実施例1で述べたように、T1≧Topの場合には、流路17内は蒸気相で温度も高いため、図12のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4(またはステップS5)へと進み、開閉弁30を開弁して流路17へ冷媒を供給する。一方、T1<Topの場合には、開閉弁30を閉弁する。
[Dry-out prevention]
As described in the first embodiment, when T1 ≧ Top, the
ここで、ステップS3において、T2≧Tdの場合には、冷却流路12aがドライアウト状態であり、かつ、モータ温度状態が適切な温度範囲を大きく超えた状態である。この場合は、ステップS3からステップS4へと進み、三方弁31を経路Aに切り替える。すなわち、実施例1,2と同様に、流路18を介して流路17と流路20を連通させ、流路20内に存在する冷媒をリザーバタンク21に戻す。よって、チェックバルブ23の流路10側の圧力をチェックバルブ23の流路9側の圧力よりも低くしてチェックバルブ23を開弁することができる。これにより、流路9の冷媒が冷却流路12a〜12fに供給され、冷却流路12a〜12fのドライアウトを回避することができる。
Here, in step S3, when T2 ≧ Td, the
一方、T2<Tdの場合には、適切な温度範囲ではないと判断し、ステップS3からステップS5へと進み、三方弁31を経路Bに切り替える。すなわち、流路17の高圧蒸気を流路14およびコンデンサ19を介して流路20へと移動させ、リザーバタンク21に戻す。よって、蒸気がリザーバタンク21へ達することなしに、チェックバルブ23の流路10側の圧力をチェックバルブ23の流路9側の圧力よりも低くしてチェックバルブ23を開弁することができる。これにより、流路9の冷媒が冷却流路12a〜12fに供給され、冷却流路12a〜12fのドライアウトを回避できる。
On the other hand, if T2 <Td, it is determined that the temperature is not in an appropriate temperature range, the process proceeds from step S3 to step S5, and the three-
次に、効果を説明する。
実施例3の発熱部の冷却装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7),(9),(10)、実施例2の効果(11)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In addition to the effects (1) to (7), (9), (10) of the first embodiment and the effect (11) of the second embodiment, the cooling device for the heat generating part of the third embodiment has the following effects. can get.
(1) 冷却流路12aの温度T2を検出する温度センサ44と、温度T2が設定温度よりも高くロータ3の耐熱温度よりも低い温度である耐熱温度設定値Tdよりも低い場合、流路17の連通位置を流路14に切り替え、温度T2が耐熱温度設定値Td以上の場合、流路17の連通位置を流路20に切り替える経路切替手段と、を設けた。よって、ロータ3の温度が適切な温度範囲ではない場合には、冷却流路12a〜12fのドライアウトを回避しつつ、リザーバタンク21に流路17から排出された気相冷媒が直接到達することに起因する冷却効率の低下を防止することができる。
(1) The
1 ハウジング
2a,2b エンドプレート
3 ステータ
3' ステータ凸極部
4 ロータ
5 モータコイル
6 ロータ磁石
7 モータ軸
8 モータ軸受け
9 流路
10 流路
11 流路
12a,12b,12c,12d,12e,12f 冷却流路
13 流路
14 流路
15 流路
16 流路
17 流路
18 流路
19 コンデンサ
20 流路
21 リザーバタンク
22 大気開放口
23 チェックバルブ
24 チェックバルブ
25 チェックバルブ
26 開閉弁
27 チェックバルブ
28 ロッド
29 温度検知コイル部
30 開閉弁
31 三方弁
32 流路
43 温度センサ
44 温度センサ
45 コントローラ
46 アクチュエータ
102 タイヤ
105 インホイールモータ
107 サスペンション装置
107a,107b アーム
107c ショックアブソーバ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記発熱部と熱的に接続され、冷媒を流通させる冷却流路と、
この冷却流路よりも鉛直上方に配置され、冷媒を貯留するリザーバタンクと、
このリザーバタンクから前記冷却流路へ冷媒を供給する冷媒供給流路と、
前記冷却流路から排出された冷媒を前記リザーバタンクに戻す冷媒排出流路と、
この冷媒排出流路に設けられ、気相化した冷媒を液相化する復水器と、
前記冷媒供給流路に設けられ、前記冷却流路から前記リザーバタンクへの冷媒の逆流を防止する第1逆止弁と、
前記冷却流路の冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度まで上昇した場合、前記冷媒排出流路の前記復水器よりも下流側の冷媒の密度を低下させる冷媒密度低下手段と、
を備えることを特徴とする発熱部の冷却装置。 A cooling device for cooling the heat generating part with a refrigerant,
A cooling passage that is thermally connected to the heat generating portion and circulates the refrigerant;
A reservoir tank that is arranged vertically above the cooling flow path and stores the refrigerant;
A refrigerant supply channel for supplying a refrigerant from the reservoir tank to the cooling channel;
A refrigerant discharge flow path for returning the refrigerant discharged from the cooling flow path to the reservoir tank;
A condenser that is provided in the refrigerant discharge passage and liquefies the vaporized refrigerant;
A first check valve provided in the refrigerant supply flow path, for preventing a reverse flow of the refrigerant from the cooling flow path to the reservoir tank;
When the temperature of the refrigerant in the cooling channel rises to a set temperature that is equal to or higher than a saturation temperature, refrigerant density lowering means for lowering the density of the refrigerant on the downstream side of the condenser in the refrigerant discharge channel;
A cooling device for a heat generating part.
前記冷媒密度低下手段は、
前記発熱部と熱的に接続され、前記冷媒供給流路の前記第1逆止弁よりも上流側と前記冷媒排出流路の前記復水器よりも下流側とを連通する低密度冷媒供給流路と、
この低密度冷媒供給流路の前記発熱部よりも上流側に設けられた常閉の開閉弁と、
前記冷却流路の冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度まで上昇した場合、前記開閉弁を開弁させる弁開閉手段と、
を備えることを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part according to claim 1,
The refrigerant density lowering means is
A low-density refrigerant supply flow that is thermally connected to the heat generating section and communicates the upstream side of the refrigerant check passage with respect to the first check valve and the downstream side of the condenser with respect to the condenser discharge passage. Road,
A normally closed on-off valve provided on the upstream side of the heat generating portion of the low density refrigerant supply flow path;
A valve opening / closing means for opening the opening / closing valve when the temperature of the refrigerant in the cooling channel rises to a set temperature that is a temperature equal to or higher than a saturation temperature;
A cooling device for a heat generating part.
前記低密度冷媒供給流路は、前記冷却流路よりも前記発熱部からより大きな熱量を受ける位置に配置することを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the heat generating unit cooling device according to claim 2,
The low-density refrigerant supply channel is disposed at a position that receives a larger amount of heat from the heat generating unit than the cooling channel.
前記低密度冷媒供給流路は、前記冷却流路の鉛直最下位置付近に配置することを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part according to claim 2 or claim 3,
The heat generating part cooling device, wherein the low-density refrigerant supply flow path is disposed near a vertical lowest position of the cooling flow path.
前記低密度冷媒供給流路の温度を低密度冷媒供給流路温度として検出する低密度冷媒供給流路温度検出手段を設け、
前記弁開閉手段は、前記低密度冷媒供給流路温度が前記設定温度以上の場合、前記開閉弁を開弁させることを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part according to any one of claims 2 to 4,
A low density refrigerant supply channel temperature detecting means for detecting the temperature of the low density refrigerant supply channel as a low density refrigerant supply channel temperature;
The heating / cooling device according to claim 1, wherein the valve opening / closing means opens the opening / closing valve when the low-density refrigerant supply flow path temperature is equal to or higher than the set temperature.
前記冷却流路の温度を冷却流路温度として検出する冷却流路温度検出手段と、
前記冷却流路温度が前記設定温度よりも高く前記発熱部の耐熱温度よりも低い温度である耐熱温度設定値よりも低い場合、前記低密度冷媒供給流路の前記冷媒排出流路との連通位置を前記復水器の下流側から上流側へと切り替え、前記冷却流路温度が前記耐熱温度設定値以上の場合、前記低密度冷媒供給流路の前記冷媒排出流路との連通位置を前記復水器の上流側から下流側へと切り替える経路切替手段と、
を設けたことを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part according to claim 5,
Cooling channel temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling channel as a cooling channel temperature;
When the cooling channel temperature is higher than the set temperature and lower than a heat-resistant temperature setting value that is lower than the heat-resistant temperature of the heat generating portion, the communication position of the low-density refrigerant supply channel with the refrigerant discharge channel Is switched from the downstream side to the upstream side of the condenser, and when the cooling channel temperature is equal to or higher than the heat resistant temperature setting value, the communication position of the low density refrigerant supply channel with the refrigerant discharge channel is Path switching means for switching from the upstream side to the downstream side of the water device;
An apparatus for cooling a heat generating portion.
前記冷却流路を複数設け、
前記弁開閉手段は、前記低密度冷媒供給流路温度が前記複数の冷却流路のうち、最も鉛直上方に位置する冷却流路内の冷媒の飽和温度以上の場合、前記開閉弁を開弁させることを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part according to claim 5 or 6,
A plurality of the cooling channels are provided,
The valve opening / closing means opens the opening / closing valve when the temperature of the low-density refrigerant supply channel is equal to or higher than the saturation temperature of the refrigerant in the cooling channel that is located at the uppermost vertical position among the plurality of cooling channels. A cooling device for a heat generating part.
前記第1逆止弁よりも鉛直下方位置、かつ前記低密度冷媒供給流路の前記開閉弁よりも上流側に設けられ、前記低密度冷媒供給流路から前記リザーバタンクへの冷媒の逆流を防止する第2逆止弁を設けたことを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part of the heat generating part according to any one of claims 2 to 7,
Provided vertically below the first check valve and upstream of the open / close valve of the low density refrigerant supply flow path to prevent reverse flow of refrigerant from the low density refrigerant supply flow path to the reservoir tank A cooling device for a heat generating part, wherein a second check valve is provided.
前記低密度冷媒供給流路は、前記開閉弁よりも上流側に流路抵抗を増加させる弁体として前記開閉弁のみを備えることを特徴とする発熱部の冷却装置。 In the cooling device of the heat generating part according to any one of claims 2 to 8,
The low-density refrigerant supply flow path includes only the open / close valve as a valve body that increases flow path resistance upstream of the open / close valve.
前記モータの発熱部を冷却する冷却装置として、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の発熱部の冷却装置を前記ホイールに内蔵したことを特徴とするインホイールモータ。 In-wheel motor with a built-in motor in the wheel as the drive source of the wheel,
An in-wheel motor comprising the heating unit cooling device according to any one of claims 1 to 9 built in the wheel as a cooling device for cooling the heating unit of the motor.
発熱部と冷却流路とを熱的に接続し、
前記冷却流路よりも鉛直上方に冷媒を貯留するリザーバタンクを配置し、
このリザーバタンクから冷媒供給回路を介して前記冷却流路に冷媒を供給し、
前記冷媒供給流路と前記冷却流路との間に第1逆止弁を介装して前記冷却流路から前記冷媒供給回路への冷媒の逆流を防止し、
前記冷却流路で気相化した冷媒を復水器で液相化し、
液相化された冷媒を、冷媒排出回路を介して前記リザーバタンクまで戻し、
前記冷却流路の冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度まで上昇した場合、前記復水器で液相化した冷媒の密度を低下させることを特徴とする発熱部の冷却装置。 A cooling device for cooling the heat generating part with a refrigerant,
Thermally connecting the heat generating part and the cooling flow path,
A reservoir tank for storing the refrigerant vertically above the cooling flow path;
The refrigerant is supplied from the reservoir tank to the cooling flow path via the refrigerant supply circuit,
A first check valve is interposed between the refrigerant supply flow path and the cooling flow path to prevent the reverse flow of the refrigerant from the cooling flow path to the refrigerant supply circuit;
The refrigerant vaporized in the cooling channel is liquefied with a condenser,
The liquid phase refrigerant is returned to the reservoir tank through the refrigerant discharge circuit,
The cooling device for a heat generating portion, wherein when the temperature of the refrigerant in the cooling channel rises to a set temperature that is a temperature equal to or higher than a saturation temperature, the density of the refrigerant liquidified by the condenser is reduced.
前記発熱部で気相化した冷媒の前記リザーバタンク側への逆流を防止しつつ、前記冷却流路の冷媒の温度が飽和温度以上の温度である設定温度まで上昇したとき、前記復水器で液相化した冷媒の密度を低下させることを特徴とする発熱部の冷却方法。 Cooling the heat generating part by supplying a refrigerant from a reservoir tank arranged vertically above the cooling flow path to the cooling flow path thermally connected to the heat generating part, After the liquid phase in the condenser, while pushing up to the reservoir tank using the pressure of the refrigerant vaporized in the heat generating part,
When the temperature of the refrigerant in the cooling channel rises to a set temperature that is equal to or higher than the saturation temperature while preventing the refrigerant vaporized in the heat generating part from flowing back to the reservoir tank side, A method for cooling a heat generating portion, characterized by reducing the density of a liquid phase refrigerant.
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