(57)【要約】【課題】電動機の稼動状態に応じて機械的に冷媒の流路を切り替えることのできる電動機冷却装置を提供する。【解決手段】温度に応じて圧力変化する液体と気体とを密閉封入した剛体配管７により電動機２の発熱部と第１の三方弁６との間を接続する。電動機２が通常の稼動状態のときには剛体配管７内の圧力が上昇しないために、第１の三方弁６の流路が冷媒配管側に切り替えられて、主放熱装置４からの冷媒は副放熱装置５のバイパス路９ａを流通し、電動機２が高負荷になり温度上昇したときには剛体配管７内の圧力が上昇して第１の三方弁６の流路が副放熱装置５側に切り替えられて、主放熱装置４からの冷媒は副放熱装置５に流れる。【選択図】      図１
2006014486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機に冷媒配管を通じて冷媒を循環させ、この冷媒を主放熱装置と副放熱装置とを用いて冷却する電動機冷却装置であって、
温度により圧力変化する液体と気体とが密閉封入され、前記電動機の発熱部に接して設けられた剛体配管と、
前記剛体配管内の圧力変化によって、前記主放熱装置からの冷媒が前記副放熱装置または前記副放熱装置のバイパス路を流れるように流路を切り替える三方弁と、
を備えることを特徴とする電動機冷却装置。
【請求項２】
前記三方弁は、前記剛体配管内の圧力が所定の圧力以下のときには前記主放熱装置からの冷媒が前記副放熱装置のバイパス路を流れるように流路を切り替え、前記剛体配管内の圧力が所定の圧力より上昇したときには前記主放熱装置からの冷媒が前記副放熱装置を流れるように流路を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電動機冷却装置。
【請求項３】
前記剛体配管に密閉封入される液体の沸点は前記電動機の作動温度範囲内にあり、前記剛体配管に密閉封入される気体は前記電動機の作動温度範囲内において常に気体状態であることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の冷却装置に係り、特に電動機の稼動状態に応じて機械的に冷媒の流路を切り替える電動機冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関や電動機などの冷却装置では、ラジエータなどの放熱装置を２つ設け、１つをメインの放熱装置とし、もう１つをサブの放熱装置として利用することが行われてきた。そして、このような冷却装置では、それぞれの放熱装置への冷媒の流量を調整するために、冷媒の温度を温度センサで検知し、電気信号を配線で制御装置に伝達することで、電磁可動式の三方弁を制御して冷媒の流量を切り替える構造となっていた。
【０００３】
また、内燃機関の冷却装置では、内燃機関の吸入負圧を利用して機械式の流量調整弁を動かし、冷媒の流路を切り替える構造となっていた。
【０００４】
このような内燃機関の吸入負圧を利用して冷媒の流路を切り替える冷却装置の従来例として、例えば、冷媒の流量を制御する流量制御弁と、流量制御弁と連動して動くダイヤフラムと、ダイヤフラムによって密封される圧力室と、圧力室に内燃機関であるエンジンの吸入負圧を導入する導入管と、ダイヤフラムを押し戻すスプリングとを備え、エンジンの吸入負圧が大きくなると、スプリングの弾性力に打ち勝って圧力室が縮小し、流量制御弁が動いて冷媒の流路を切り替え、逆にエンジンの吸入負圧が小さくなると、スプリングの弾性力によって圧力室が拡大し、流量制御弁が動いて冷媒の流路が元に戻るように構成したものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−７７８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、冷媒の温度を温度センサで検出し、電磁可動式の三方弁を制御して冷媒の流量を切り替える構造では電気制御が必要となるので、構造的に複雑になり、コストが高くなることが考えられる。
【０００６】
また、上述した特許文献１に開示された従来例では、内燃機関の吸入負圧を利用して流量調整弁を動かすものであるため、吸入負圧のない電動機には利用することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる電動機冷却装置は、電動機に冷媒配管を通じて冷媒を循環させ、この冷媒を主放熱装置と副放熱装置とを使って冷却する電動機冷却装置であって、温度に応じて圧力変化する液体と気体とが密閉封入され、前記電動機のコイルエンドなどの発熱部に接して設けられた剛体配管と、前記剛体配管と接合されるとともに、この剛体配管内の圧力変化によって、前記主放熱装置からの冷媒が前記副放熱装置またはこれをバイパスする流路を流れるように流路を切り替える三方弁とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電動機冷却装置では、電動機の温度上昇によって、剛体配管内の液体が気化することによる圧力上昇を利用して三方弁の流路が切り替えられるので、温度センサ等を用いた電気制御が不要となり、部品点数の削減、構造の簡便化、コストの低減を実現することができる。
【０００９】
さらに、剛体配管内の圧力を利用して三方弁の流路を切り替えるので、エンジンの吸入負圧などを利用する必要がなくなり、電動機にも機械式の流量調整弁を設置することが可能になり、これによって電動機の発熱状況に応じた冷媒の流量の調整や流路の切り替えを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態となる実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例に係る電動機冷却装置の構成を示すブロック図である。本実施例の電動機冷却装置１は、循環する冷媒によって稼動時に発生する熱が冷却される電動機２と、冷媒を循環させる循環ポンプ３と、冷媒の熱を放熱させる主放熱装置４及び副放熱装置５と、電動機２の発熱状況に応じて冷媒の流路を切り替える第１の三方弁６と、電動機２の発熱状況を第１の三方弁６に伝達する剛体配管７と、副放熱装置５からの冷媒と第１の三方弁６からの冷媒とを合流させる第２の三方弁８と、各部を接続して冷媒を循環させる冷媒配管９とから構成されている。
【００１２】
ここで、電動機２は電動モータなどの電動機であり、内部を循環する冷媒によって冷却される構造となっている。この電動機２は、通常の稼動状態では冷媒によって冷却されているが、稼動状態が高負荷になった場合や雰囲気温度が上昇した場合などには、発熱部であるコイルエンドの温度が上昇する。
【００１３】
循環ポンプ３は、冷媒配管９に接続され、冷媒である冷却水を循環させるウォーターポンプである。
【００１４】
主放熱装置４及び副放熱装置５は、それぞれラジエータなどの通常の放熱装置であって、循環している冷媒の熱を放熱させ、温度を下げている。そして、後述するように、電動機２が通常の稼動状態のときには主放熱装置４が機能して冷媒の熱を放熱させているが、高負荷状態などにより電動機２の温度が上昇した場合には主放熱装置４だけでなく副放熱装置５も機能し、冷媒の熱を放熱させて温度を下げている。
【００１５】
第１の三方弁６は、電動機２の発熱状況に応じて冷媒の流路を切り替えるような構造となっている。ここで、第１の三方弁６の構造を図２に基づいて説明する。
【００１６】
図２に示すように、第１の三方弁６は、冷媒の流量を制御するピストン６１と、ピストン６１と連動して動くダイヤフラム６２と、ダイヤフラム６２によって密封された圧力チャンバ６３と、ダイヤフラム６２を一定の弾性力で図中左側に押し戻すスプリング６４とを備えて構成され、圧力チャンバ６３には剛体配管７が接続されている。
【００１７】
剛体配管７は、一方の端が電動機２の発熱部である図示しないコイルエンドに接して設けられ、もう一方の端が第１の三方弁６の圧力チャンバ６３に接続されている。そして、圧力チャンバ６３と剛体配管７と電動機２のコイルエンドとは密閉されており、内部には液体と気体とが密閉封入されている。
【００１８】
ここで、剛体配管７内に密閉封入される液体としては、水（沸点、１００℃）やメチルアルコール（沸点、６５℃）など沸点の異なる液体の中から、電動機２の発熱量や作動温度範囲、主放熱装置４の放熱能力などを考慮して第１の三方弁６のピストン６１を作動させるのに十分な圧力を付加することができ、さらに第１の三方弁６の作動開始温度が所定温度となるように、液体の沸点を考慮して液体の種類を選定して密閉封入する。
【００１９】
さらに、密閉封入される液体の沸点が電動機２の作動温度範囲内になるようにし、密閉封入される気体は電動機２の作動温度範囲内において常に気体状態となるようにする。これによって、第１の三方弁６のピストン６１を作動させるのに十分な圧力を得ることができ、冷媒の流量の調整及び流路の切り替えを確実に行うことが可能となる。
【００２０】
一方、第２の三方弁８は、主放熱装置４からの冷媒と副放熱装置５からの冷媒とを合流させる通常の三方弁である。
【００２１】
次に、本実施例に係る電動機冷却装置１の動作を図３及び図４に基づいて説明する。図３は電動機２が通常の稼動状態のときにおける電動機冷却装置１の動作を説明するための図であり、図４は電動機２が高負荷の稼動状態で温度上昇しているときの電動機冷却装置１の動作を説明するための図である。なお各図において、（ａ）は図２に対応し、（ｂ）は図１に対応している。
【００２２】
まず、電動機２が通常の稼動状態のときには、電動機２のコイルエンドは温度上昇していないので、剛体配管７内の圧力は低下している。したがって、図３（ａ）に示すように、スプリング６４によってダイヤフラム６２は押し戻されてピストン６１が図中左側に移動し、これによって主放熱装置４からの冷媒は図３（ｂ）に示すように、副放熱装置５のバイパス路９ａを流通して第２の三方弁８へ流れることになる。
【００２３】
そして、電動機２が高負荷の稼動状態となり、コイルエンドで温度上昇が発生すると、剛体配管７に密閉封入されている液体及び気体の温度が上昇し、液体が気化するなどして剛体配管７内の圧力が上昇する。すると、図４（ａ）に示すように圧力チャンバ６３がスプリング６４の弾性力に打ち勝って拡大し、ダイヤフラム６２に押されてピストン６１が図中右側に移動する。これによって主放熱装置４からの冷媒は図４（ｂ）に示すように副放熱装置５に流れることになる。
【００２４】
したがって、電動機２が高負荷状態となって温度上昇が発生した場合でも、冷媒を主放熱装置４と副放熱装置５の両方を通過させて十分に冷却することが可能となる。
【００２５】
上述したように、本実施例に係る電動機冷却装置１では、剛体配管７内の液体が気化することによる圧力を利用して第１の三方弁６における流路を切り替えるようにしたので、電気制御が不要となり、部品点数の削減、構造の簡便化、コストの低減を実現することができる。また、エンジンの吸入負圧などを利用する必要がないため、電動機であっても機械制御により第１の三方弁６を切り替えることが可能になり、これによって電動機２の発熱状況に応じた冷媒の流量の調整や流路の切り替えを容易に実現することができる。
【００２６】
また、本実施例に係る電動機冷却装置１では、剛体配管７内の圧力が所定の圧力以下のときには主放熱装置４のみに冷媒が流れるように流路を設定し、剛体配管７内の圧力が所定の圧力より上昇したときには主放熱装置４と副放熱装置５の両方に冷媒が流れるように流路を切り替えるので、電動機２と第１の三方弁６との間で機械的なフリクションを発生させることなしに、電動機２の発熱状況に応じた冷媒の流量の調整や流路の切り替えを行うことができる。
【００２７】
さらに、本実施例に係る電動機冷却装置１では、剛体配管７に密閉封入される液体の沸点が電動機２の作動温度範囲内にあり、剛体配管７に密閉封入される気体は電動機２の作動温度範囲内において常に気体状態となるようにしたので、第１の三方弁６のピストン６１を作動させるのに十分な圧力を得ることができ、冷媒の流量の調整及び流路の切り替えを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例に係る電動機冷却装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の三方弁の構成図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は電動機が通常の稼動状態のときにおける電動機冷却装置の動作を説明するための図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は電動機が温度上昇しているときの電動機冷却装置の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００２９】
１…電動機冷却装置
２…電動機
３…循環ポンプ
４…主放熱装置
５…副放熱装置
６…第１の三方弁
７…剛体配管
８…第２の三方弁
９…冷媒配管
９ａ…バイパス路
６１…ピストン
６２…ダイヤフラム
６３…圧力チャンバ
６４…スプリング
【図１】
2006014486.tif 000003
【図２】
2006014486.tif 000004
【図３】
2006014486.tif 000005
【図４】
2006014486.tif 000006