(57)【要約】【課題】  冷媒を自己循環させて冷却システムの小型化を達成できると共に、冷媒の冷却性能を高めたインホイールモータの冷却装置、冷却方法および冷却装置つき車両を提供する。【解決手段】  ステータ３と冷媒を流通させる冷却流路１２ａ〜１２ｆとを熱的に接続し、冷却流路１２ａ〜１２ｆで気相化した冷媒を液相化するコンデンサ１７を、冷却流路１２ａ〜１２ｆの下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直下方側に配置し、コンデンサ１７で液相化した冷媒を冷却流路１２ａ〜１２ｆの上流側へと戻す冷媒戻し流路９と冷却流路１２ａ〜１２ｆとの間にチェックバルブ１９を介在させ、コンデンサ１７と冷媒戻し流路１８との間にチェックバルブ２９を介在させた。【選択図】      図１
2007215311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インホイールモータの発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置であって、
前記発熱部と熱的に接続し、冷媒を流通させる冷却流路と、
この冷却流路の下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路よりも鉛直下方側に位置し、前記冷却流路で気相化した冷媒を液相化する復水器と、
この復水器で液相化した冷媒を前記冷却流路の上流側へと戻す冷媒戻し流路と、
この冷媒戻し流路と前記冷却流路との間に介在し、冷却流路から冷媒戻し流路への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁と、
前記復水器と冷媒戻し流路との間に介在し、冷媒戻し流路から復水器への冷媒の逆流を阻止する第２逆止弁と、
を備えることを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインホイールモータの冷却装置において、
前記冷媒戻し流路上に、前記冷媒を貯留するリザーバタンクを設けたことを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインホイールモータの冷却装置において、
前記リザーバタンクに、大気開放孔を設けたことを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のインホイールモータの冷却装置において、
前記冷媒戻し流路（第１冷媒戻し流路）と並列し、前記復水器で液相化した冷媒を前記冷却流路の上流側へと戻す第２冷媒戻し流路と、
この第２冷媒戻し流路上で、かつ前記冷却流路よりも鉛直上方に位置する第２リザーバタンクと、
前記復水器の接続経路を、前記第１冷媒戻し流路側と第２冷媒戻し流路側とで切り替える三方弁と、
前記第２冷媒戻し流路上で前記第２リザーバタンクの下流に位置する開閉弁と、
前記冷却流路の温度を検出する温度検出手段と、
検出された温度が設定温度以上の場合、前記三方弁の接続経路を第２冷媒戻し流路側へ切り替えると共に前記開閉弁を開とし、検出された温度が設定温度未満の場合、開閉弁を閉とする制御手段と、
を設けたことを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインホイールモータの冷却装置において、
前記第２リザーバタンクの液面高さを検出する液面高さ検出手段を設け、
前記制御手段は、検出された温度が設定温度未満の場合、検出された液面高さが設定値未満のときには前記三方弁の接続経路を前記第２冷媒戻し流路側へ切り替え、検出された液面高さが設定値以上のときには三方弁の接続経路を前記第１冷媒戻し流路側へ切り替えることを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項６】
インホイールモータの発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置であって、
前記発熱部と冷媒を流通させる冷却流路とを熱的に接続し、
前記冷却流路で気相化した冷媒を液相化する復水器を、前記冷却流路の下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路よりも鉛直下方側に配置し、
前記復水器で液相化した冷媒を前記冷却流路の上流側へと戻す冷媒戻し流路と前記冷却流路との間に、冷却流路から冷媒戻し流路への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁を介在させ、
前記復水器と冷媒戻し流路との間に、冷媒戻し流路から復水器への冷媒の逆流を阻止する第２逆止弁を介在させたことを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項７】
インホイールモータの発熱部と熱的に接続した冷却流路の下流に、前記冷却流路で気相化した冷媒を液相化する復水器を接続すると共に、前記復水器の下流と前記冷却流路の上流とを冷媒戻し流路で接続し、
前記冷却流路から前記冷媒戻し流路への冷媒の逆流を防止する第１逆止弁と、冷媒戻し流路から前記復水器への冷媒の逆流を防止する第２逆止弁とを設け、冷却流路での冷媒の膨張と復水器での冷媒の凝縮により、第１逆止弁と第２逆止弁とを交互に開閉させることで、冷媒を循環させることを特徴とするインホイールモータの冷却方法。
【請求項８】
車両を駆動するホイールインモータと、
インホイールモータの発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置とを備える車両において、
前記発熱部と熱的に接続し、冷媒を流通させる冷却流路と、
この冷却流路の下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路よりも鉛直下方側に位置し、前記冷却流路で気相化した冷媒を液相化する復水器と、
この復水器で液相化した冷媒を前記冷却流路の上流側へと戻す冷媒戻し流路と、
この冷媒戻し流路と前記冷却流路との間に介在し、冷却流路から冷媒戻し流路への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁と、
前記復水器と冷媒戻し流路との間に介在し、冷媒戻し流路から復水器への冷媒の逆流を阻止する第２逆止弁と、
を備えることを特徴とするインホイールモータの冷却装置つき車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータの冷却装置、冷却方法および冷却装置つき車両の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動方式の１つとして、タイヤホイールの中にモータを挿入したインホイールドライブ方式が提案されており、このインホイールドライブ方式は車室内の有効利用空間が拡大することや各輪独立駆動による従来の自動車と異なる運転感覚が得られるという特徴がある。
【０００３】
このようなドライブシステムを実現するには、インホイールモータの小型化が必須であるが、モータ体積を小さくすると損失により発生する熱を放熱する面積も減るため、温度の上昇が顕著になり、ひいては、モータの冷却が大きな問題となる。
【０００４】
そのモータの冷却には液冷方式や空冷方式等が知られるが、液冷方式では高い冷却効率が期待できるが、タイヤホイールに取り付けられたモータに冷媒液を循環するためのポンプなどの循環装置や配管部品が必要となり、この場合、一般的にはフロントグリル近傍に冷媒液の熱交換器を設けて、この熱交換器とモータとを長い配管で繋ぐことになり、冷却システム全体が大型化してしまう。
【０００５】
一方、密閉型電動圧縮機で、モータハウジングの外壁に給湯用の水を流通させるチューブを巻き付け、吸入冷媒をモータハウジング内に流通させるようにしたものがあり、この場合、冷媒を循環させるためのポンプを一体に組み付けてある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる従来の密閉型電動圧縮機では、冷媒を循環させるポンプを一体に組み付けた場合にも、その冷媒を冷却するための給湯用チューブ内の水は外部動力で循環させる必要があり、この場合にあっても冷却システムが大型化してしまうと共に、前記冷媒の循環は一体に組付けたとはいえ、やはりポンプが必要となり、その電動圧縮機をモータに適用した場合にもモータの大型化が余儀なくされる。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、冷媒を自己循環させて冷却システムの小型化を達成できると共に、冷媒の冷却性能を高めたインホイールモータの冷却装置および冷却方法および冷却装置つき車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明では、
インホイールモータの発熱部を冷媒によって冷却する冷却装置であって、
前記発熱部と熱的に接続し、冷媒を流通させる冷却流路と、
この冷却流路の下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路よりも鉛直下方側に位置し、前記冷却流路で気相化した冷媒を液相化する復水器と、
この復水器で液相化した冷媒を前記冷却流路の上流側へと戻す冷媒戻し流路と、
前記冷媒戻し流路と前記冷却流路との間に介在し、冷却流路から冷媒戻し流路への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁と、
前記復水器と冷媒戻し流路との間に介在し、冷媒戻し流路から復水器への冷媒の逆流を阻止する第２逆止弁と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のインホイールモータの冷却装置にあっては、冷却流路の冷媒が気相化しておらず、圧力が低い場合、第１逆止弁が開いて冷却流路に冷媒が供給される。冷却流路の冷媒が発熱部から熱を受けて気相化した場合、高圧の気相冷媒が復水器側へ移動して第２逆止弁が開き、復水器を通過して液相化した冷媒が冷媒戻し流路へと戻される。このとき、第１逆止弁および第２逆止弁によって、冷媒の循環経路は、第１逆止弁→冷却流路→復水器→第２逆止弁→冷媒戻し流路→第１逆止弁の方向に規定される。
【００１０】
すなわち、冷却流路における冷媒の膨張と復水器における冷媒の凝縮とにより、第１逆止弁と第２逆止弁とが時間差を有して開閉することで、冷媒を自己循環させることが可能となり、冷媒の循環経路にポンプ等の動力源を設ける必要が無くなるため、冷却装置の小型化、軽量化を図りつつ、発熱部を効率的に冷却することができる。
【００１１】
また、復水器を発熱部よりも鉛直下方位置に配置したため、走行風を確保することができ、冷却性能を高めることができる。
この結果、冷媒を自己循環させてシステムの小型化を達成しつつ、冷媒の冷却性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１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、１０４はインホイールモータ、１０５はタイヤハウスである。
【００１４】
図２は、実施例１のインホイールモータ１０４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１０６ａ，１０６ｂおよびショックアブソーバ１０６ｃ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１０６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。）１０４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。インホイールモータ１０４の鉛直方向下部には、後述するコンデンサ１７が付設されている。
【００１５】
図３は実施例１のモータ１０４の断面図、図４は図３のS4-S4断面図である。
モータ１０４は、ハウジング１と、エンドプレート２ａ，２ｂと、ステータ（発熱部）３と、ロータ４と、モータ軸７と、モータ軸受け８と、を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
次に、インホイールモータ１０４の冷却装置の構成について説明する。
ハウジング１の鉛直上方に配置された冷媒戻し流路９は、チェックバルブ（第１逆止弁）１９を介して流路１０と連結している。チェックバルブ１９は、冷媒戻し流路９から流路１０への冷媒の流れを許可し、流路１０から冷媒戻し流路９への冷媒の流れを阻止する逆止弁である。
【００１９】
流路１０は、エンドプレート２ａに円弧状に設けられた流路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。）と連結している。そして、冷却流路１２a〜１２ｆは、エンドプレート２ｂに円弧状に設けられた流路１３を通り、流路１４と連結している。流路１４は、流路１５を介して復水器であるコンデンサ１７と連結している。
【００２０】
コンデンサ１７は、ハウジング１の鉛直下部に付設され、冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直下方に位置している。コンデンサ１７は、流路１６およびチェックバルブ（第２逆止弁）２０を介して、冷媒戻し流路１８と連結している。チェックバルブ２０は、流路１６から冷媒戻し流路１８への冷媒の流れを許可し、冷媒戻し流路１８から流路１６への冷媒の流れを阻止する逆止弁である。
なお、図３では、コンデンサ１７は便宜上１本の曲がり管で図示しているが、必ずしも１回の折れ曲りではなく、複数回折れ曲がる管であってもよい。
【００２１】
図５は、実施例１の冷却装置における冷媒の流れを示す図であり、図５において、F1は、冷媒戻し流路９内を流れる冷媒の流れの方向を示している。F2はチェックバルブ１９を介して流路１０内に流れ込む流れ方向であり、F2は流路１１の流れF3になる。F3は、冷却流路１２ａ〜１２ｆの流れF4a〜F4Fに分流し、流路１３で合流して流れF5となり、さらに、流路１４内の流れF6となる。流れF6は流路１５内の流れF7、コンデンサ１７内の流路の流れF8、流路１６内の流れF9となり、チェックバルブ２０を通った後、冷媒戻し流路１８内の流れF10となり、冷媒戻し流路９へと戻る。
【００２２】
次に、実施例１の冷却装置における冷媒循環作用について説明する。
図５において、冷媒戻し流路９内の流れF1の冷媒は、液相状態である。冷却流路１２ａ〜１２ｆ内が沸騰状態ではなく流路内の圧力が低い場合、冷媒戻し流路９の流れF1は、チェックバルブ１９を通り、流路１０，１１内の液相流れF2,F3となる。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。
【００２３】
これらの流れF4a〜F4fは、チェックバルブ１９の前後に図示した点における圧力、Pin，PoutがPin>Poutの場合、この圧力差（Pin−Pout）によりチェックバルブ１９を開状態とし、各冷却流路１２ａ〜１２ｆへと供給される。モータ１０４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。
【００２４】
冷却流路１２ａ〜１２ｆ内の冷媒が液相から気相へ状態変化した場合、流路の流通抵抗等により冷却流路１２ａ〜１２ｆ内の圧力は液相状態に比べて大きくなるが、チェックバルブ１９により冷媒の気相の流れがF4a〜F4fの方向に制限されるため、チェックバルブ１９よりも上流側の冷媒戻し流路９に、気相の冷媒が逆流することはない。
【００２５】
ステータ３で気化した冷媒流れは、気相のまま流路１４で合流して気相流れF6→F7となり、コンデンサ１７の流れF8となる。このとき、コンデンサ１７、流路１６および冷媒戻し流路１８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２０を通過後、重力に逆らい冷媒戻し流路９へ戻る液相の流れF9，F10となる。
【００２６】
次に、実施例１の冷却装置における冷媒循環原理を、図６に示す実験結果に基づいて説明する。
図６(a)は、横軸に時間、縦軸に圧力を設定し、図５に示したチェックバルブ１９前後の圧力PinとPoutとの差圧ΔP1（＝Pin−Pout）と、チェックバルブ２０前後の圧力PcndとPrtとの差圧ΔP2（＝Pcnd−Prt）をプロットしたグラフである。また、図６(b)は、横軸に時間、縦軸に流量を設定し、チェックバルブ１９の上流側（位置Pin側）の流量をプロットしたグラフである。
【００２７】
図６(a)に示すように、ΔP1とΔP2とは逆位相の波形となっており、ΔP1がチェックバルブ１９のクラッキング圧力Pcr（チェックバルブ１９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）を越えたとき（ΔP1>Pcr）、チェックバルブ１９は開となり、チェックバルブ１９を通り液冷媒が冷却流路１２ａ〜１２ｆへ流れ込む。このとき、チェックバルブ２０は閉となっている。
【００２８】
ここで、チェックバルブ１９は、慣性力のため、図６(b)に示すようにΔP1>Pcrとなった後、少し遅れて（実施例１では、100ms経過後）開となるため、液冷媒は、ΔP1>Pcrとなってから少し遅れてチェックバルブ１９を通過することとなる。また、チェックバルブ１９および流体の慣性力のため、ΔP1<Pcrとなった後でも、液冷媒はチェックバルブ１９を流れる。逆に、ΔP2>Pcrとなった場合には、チェックバルブ２０は開、チェックバルブ１９は閉となり、チェックバルブ２０を通過した液冷媒が冷媒戻し流路１８に供給される。
【００２９】
次に、ΔP1>０かつΔP2<０となる場合の流路内の状態を説明する。この場合、冷却流路１２ａ〜１２ｆで気相化した冷媒がコンデンサ１７で凝縮され、チェックバルブ１９と、冷却流路１２ａ〜１２ｆを通りチェックバルブ２０に挟まれた位置にあるPoutとPcndの値は同じオーダとなり、Pin>Pout、Pcnd<Prtとなっている。
【００３０】
一方、ΔP1<０かつΔP2>０となる場合、冷却流路１２ａ〜１２ｆで冷媒が気相化し、チェックバルブ１９と、冷却流路１２ａ〜１２ｆを通りチェックバルブ２０に挟まれた位置にあるPoutおよびPcndは、それぞれ、PinおよびPrtより大きくなっている（Pin<Pout、Pcnd>Prt）。
【００３１】
以上説明したように、実施例１では、ステータ３を冷却する冷却流路１２ａ〜１２ｆの上流にチェックバルブ１９を設け、コンデンサ１７の下流にチェックバルブ２０を設けたため、冷却流路１２ａ〜１２ｆにおける冷媒の気相化と、コンデンサ１７における冷媒の凝縮とにより、ΔP1（＝Pin−Pout）>PcrとΔP2（＝Pcnd−Prt）>Pcrの状態を時間差で発生させることができる。
【００３２】
よって、チェックバルブ１９とチェックバルブ２０とを交互に開閉させることができるため、冷媒を自己循環させることが可能となり、冷媒の循環経路にポンプ等の動力源を設ける必要が無くなるため、冷却装置の小型化、軽量化を図りつつ、発熱部を効率的に冷却することができる。加えて、サスペンションのばね下荷重が小さく抑えられるため、走行時における路面の凹凸に対する追従性を高め、乗り心地を良好に保つことができる。
【００３３】
次に、効果を説明する。
実施例１のインホイールモータの冷却装置にあっては、以下の効果を奏する。
【００３４】
・インホイールモータ１０４のステータ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と熱的に接続し、冷媒を流通させる冷却流路１２ａ〜１２ｆと、この冷却流路１２ａ〜１２ｆの下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直下方側に位置し、冷却流路１２ａ〜１２ｆで気相化した冷媒を液相化するコンデンサ１７と、このコンデンサ１７で液相化した冷媒を冷却流路１２ａ〜１２ｆの上流側へと戻す冷媒戻し流路１８，９と、冷媒戻し流路９と冷却流路１２ａ〜１２ｆとの間に介在し、冷却流路１２ａ〜１２ｆから冷媒戻し流路９への冷媒の逆流を阻止するチェックバルブ１９と、コンデンサ１７と冷媒戻し流路１８との間に介在し、冷媒戻し流路１８からコンデンサ１７への冷媒の逆流を阻止するチェックバルブ２０と、を備えるため、冷媒を自己循環させてシステムの小型化を達成しつつ、冷媒の冷却性能を高めることができる。また、コンデンサ１７をモータ１０４の鉛直下部に取り付けた状態で冷媒の自己循環を実現しているため、走行風を確保でき、高い冷却性能を維持することができる。
【００３５】
・インホイールモータ１０４のステータ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と冷媒を流通させる冷却流路１２ａ〜１２ｆとを熱的に接続し、冷却流路１２ａ〜１２ｆで気相化した冷媒を液相化するコンデンサ１７を、冷却流路１２ａ〜１２ｆの下流側と接続すると共に、車両組み付け時に冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直下方側に配置し、コンデンサ１７で液相化した冷媒を冷却流路１２ａ〜１２ｆの上流側へと戻す冷媒戻し流路９と冷却流路１２ａ〜１２ｆとの間に、冷却流路１２ａ〜１２ｆから冷媒戻し流路９への冷媒の逆流を阻止するチェックバルブ１９を介在させ、コンデンサ１７と冷媒戻し流路１８との間に、冷媒戻し流路１８からコンデンサ１７への冷媒の逆流を阻止するチェックバルブ２９を介在させたため、冷媒を自己循環させてシステムの小型化を達成しつつ、冷媒の冷却性能を高めることができる。
【００３６】
・インホイールモータ１０４のステータ３と熱的に接続した冷却流路１２ａ〜１２ｆの下流に、冷却流路１２ａ〜１２ｆで気相化した冷媒を液相化するコンデンサ１７を接続すると共に、コンデンサ１７の下流と冷却流路１２ａ〜１２ｆの上流とを冷媒戻し流路１８，９で接続し、冷却流路１２ａ〜１２ｆから冷媒戻し流路９への冷媒の逆流を防止するチェックバルブ１９と、冷媒戻し流路１８からコンデンサ１７への冷媒の逆流を防止するチェックバルブ２０とを設け、冷却流路１２ａ〜１２ｆでの冷媒の膨張とコンデンサ１７での冷媒の凝縮により、チェックバルブ１９，２０を交互に開閉させることで、冷媒を自己循環させてシステムの小型化を達成しつつ、冷媒の冷却性能を高めることができる。
【実施例２】
【００３７】
実施例２は、冷媒戻し流路上に、冷媒を貯留するリザーバタンクを設けた例である。
【００３８】
まず構成を説明する。
図７は、実施例２のモータ１０４の断面図であり、実施例２では、冷媒戻し流路１８の下流にリザーバタンク２１を設置し、リザーバタンク２１と冷媒戻し流路９を、冷媒戻し流路２３を介して連結している。図７において、F11は冷媒戻し流路２３内の液冷媒の流れ方向を示している。
【００３９】
実施例２のリザーバタンク２１は、大気開放孔の無い密閉タイプのリザーバタンクを用いている。このリザーバタンク２１の鉛直方向位置は、冷却流路１２ａ〜１２ｆのいずれよりも低い位置に設定されている。
【００４０】
実施例２では、コンデンサ１７およびリザーバタンク２１を、冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直下方に配置しているが、実施例１と同様、冷却流路１２ａ〜１２ｆにおける冷媒の膨張と、コンデンサ１７による冷媒の凝縮により、ΔP1（＝Pin−Pout）>PcrとΔP2（＝Pcnd−Prt）>Pcrの状態を時間差で持って発生させることができる。
【００４１】
よって、リザーバタンク２１を冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直上方位置に配置することなく、すなわち、リザーバタンク２１の位置水頭を利用することなく、サイフォン効果によって冷媒を循環させることができるため、リザーバタンク２１を任意の位置に配置でき、レイアウト自由度が高い。
【００４２】
次に、実施例２のリザーバタンク２１による冷媒温度低減作用を説明する。
実施例２では、冷媒戻し流路１８と冷媒戻し流路２３との間にリザーバタンク２１を設けたため、コンデンサ１７から排出された高温の冷媒を、リザーバタンク２１内の低温の冷媒と混合して冷却することができる。よって、実施例１の構成に対し、冷却流路１２ａ〜１２ｆ内に供給する冷媒の温度をより低い温度に抑えることができ、冷却性能を高めることができる。
【００４３】
また、冷媒戻し流路１８，２３，９における冷媒の圧力変動の一部を、リザーバタンク２１内で吸収できるため、実施例１と比較して、冷媒戻し流路１８，２３，９の圧力振動が抑えられ、静粛性の向上を図ることができる。
【００４４】
次に、効果を説明する。
実施例２のインホイールモータの冷却装置にあっては、以下の効果を奏する。
【００４５】
・冷媒戻し流路１８と冷媒戻し流路２３との間に、冷媒を貯留するリザーバタンク２１を設けたため、冷却流路１２ａ〜１２ｆ内の冷媒温度の低減と圧力振動の減少とを共に図ることができる。また、リザーブタンク２１の設置場所に制約が無いため、インホイールモータ１０４をコンパクトに構成することができる。
【実施例３】
【００４６】
実施例３は、リバースタンクに大気開放孔を設けた例である。
【００４７】
まず、構成を説明する。
図８は、実施例３のモータ１０４の断面図であり、実施例３では、図７に示した実施例２の構成に対し、リザーバタンク２１に大気開放孔２２を設けた点で異なる。
【００４８】
次に、実施例３の大気開放孔２２による圧力変動抑制作用を説明する。
実施例３では、リザーバタンク２１に大気開放孔２２を設けたため、冷媒戻し流路１８における圧力変動を、冷媒戻し流路２３に伝えることなく、リザーバタンク２１内で吸収することができると共に、リザーバタンク２１内に貯留された冷媒を大気と熱交換させることができる。この結果、密閉タイプのリザーバタンクを用いた実施例２と比較して、冷却流路１２ａ〜１２ｆ内の飽和圧力および温度をより低く抑えることができ、冷却性能を高めることができる。
【００４９】
次に、効果を説明する。
実施例３のインホイールモータの冷却装置にあっては、以下の効果を奏する。
【００５０】
・リザーバタンク２１に、大気開放孔２２を設けたため、冷却流路１２ａ〜１２ｆ内の冷媒温度の低減と飽和圧力とを共に減少させ、冷却性能を高めることができる。また、リザーブタンク２１の設置場所に制約が無いため、インホイールモータ１０４をコンパクトに構成することができる。
【実施例４】
【００５１】
まず、構成を説明する。
図９は、実施例４のインホイールモータ１０４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。実施例４では、モータ１０４の側部に付設されたリザーバタンク（以下、第１リザーバタンクと）２１と、モータ１０４の鉛直方向上部に付設された第２リザーバタンク２６との２つのリザーバタンクを備えている。
【００５２】
図１０は、実施例４のモータ１０４の断面図であり、実施例４では、冷媒戻し流路１８の下流に三方弁２４が設けられている。この三方弁２４は、冷媒戻し流路１８の接続経路を、第１冷媒戻し流路２３側（経路Ｂ）と第２冷媒戻し流路２５側（経路Ａ）とで切り替える。図１０のF12は、第２冷媒戻し流路２５内の液冷媒の流れ方向を示している。
【００５３】
上述した第２リザーバタンク２６は、第２冷媒戻し流路２５の下流に設けられている。このリザーバタンク２６は、冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直上方に位置し、大気開放孔２６ａを備えている。第２リザーバタンク２６の下流は、開閉弁２７を介して第２冷媒戻し流路２８と接続し、第２冷媒戻し流路２８は、チェックバルブ１９の上流で第１冷媒戻し流路９と接続している。F13は、第２冷媒戻し流路２８内の液冷媒の流れ方向を示している。
【００５４】
実施例４の冷却流路１２ａには、流路内の冷媒の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）４０が設けられている。また、リザーバタンク２６内には、タンク内の液面の高さを検出する液面センサ（液面高さ検出手段）４１が設けられている。温度センサ４０からの温度信号Tと、液面センサ４１からの液面センサ信号Sは、コントローラ（制御手段）４２へ入力される。コントローラ４２は、温度信号Tと液面センサ信号Sとに基づいて、アクチュエータ４３に指令信号を送り、三方弁２４の接続経路Ａ，Ｂおよび開閉弁２７の開閉を制御する。
【００５５】
図１１は、実施例４のコントローラ４２で実行されるバルブ制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、例えば、モータ１０４の作動信号がOnのとき開始され、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００５６】
ステップS1では、冷却流路１２ａ内に設置された温度センサ４０からの温度信号T、リザーバタンク２６内に設置された液面センサ４１からの液面センサ信号Sを読み込み、ステップS2へ移行する。
【００５７】
ステップS2では、あらかじめ設定された設定温度Tdと検出温度Tとを比較し、検出Tが設定温度Td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S4へ移行する。
【００５８】
ステップS3では、三方弁２４を接続経路Ｂに切り替えると共に、開閉弁２７を開とする指令信号をアクチュエータ４３へ出力し、ステップS8へ移行する。
【００５９】
ステップS4では、開閉弁２７を閉とする指令信号をアクチュエータ４３へ出力し、ステップS5へ移行する。
【００６０】
ステップS5では、液面センサ信号SがONであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS6へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。ここで、液面センサ信号Sは液面センサ４１が液冷媒に触れている状態であればONの信号を出し、液冷媒がこの水位より下にあればOFFとなるように設定されている。
【００６１】
ステップS6では、三方弁２４を接続経路Ｂに切り替える指令信号をアクチュエータ４３へ出力し、ステップS8へ移行する。
【００６２】
ステップS7では、三方弁２４を接続経路Ａに切り替える指令信号をアクチュエータ４３へ出力し、ステップS8へ移行する。
【００６３】
ステップS8では、モータ１０４がOFF（停止中）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。
【００６４】
次に、実施例４のコントローラ４２によるバルブ切替制御作用を説明する。
ステップS2において検出温度Tとの比較に用いる設定温度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以上であり（Td>Tsat1）、かつ、モータ１０４が耐えうる耐熱温度をTmとするとき、Td＝α・Tm（α<１）とする。例えば、α＝0.8とした場合には、検出温度T≧設定温度Tdのとき、冷却流路１２ａはドライアウト状態の可能性があり、かつモータが高温となっている。
【００６５】
実施例４では、検出温度Tが設定温度Td以上の場合、図１１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、開閉弁２７を開にすることにより、冷却流路１２ａ〜１２ｆより鉛直上方にあるリザーバタンク２６から位置水頭を利用して液冷媒を冷媒戻し流路９、チェックバルブ１９を介して冷却流路１２ａ〜１２ｆに供給する。同時に、三方弁２４を接続経路Ｂとし、冷媒戻し流路２８の流れF13が冷却流路１２ａ〜１２ｆに供給された後、冷媒戻し流路９の流れF1が直ぐに冷却流路１２ａ〜１２ｆに供給できるようにしている。この結果、冷却流路１２ａ〜１２ｆのドライアウトを回避することができる。
【００６６】
一方、検出温度Tが設定温度Td未満の場合、ステップS1→ステップS2→ステップS4へと進み、開閉弁２７は閉とする。また、ステップS5において、リザーバタンク２６の水位が高い場合（液面センサ信号SがON）には、ステップS6へと進んで実施例３と同じサイクルとなり、水位が低い場合（液面センサ信号SがOFF）には、ステップS7へと進んで三方弁２４を接続経路Ａとすることにより、十分量の冷媒をリザーバタンク２６に確保し、ドライアウト状態に備える。
【００６７】
この結果、コンデンサ１７に流速の速い冷媒を流すことが可能になると共に、冷媒が冷却流路１２ａ〜１２ｆで蒸発した後、再びステータ３に供給されまでに時間遅れが生じ、冷却流路１２ａ〜１２ｆの配管温度が上昇して冷却不能となるドライアウトを回避できる。さらに、車両の坂道走行、加速等の車両に加わる重力以外の力が作用した場合であっても、冷媒の循環が可能であるため、冷却流路１２ａ〜１２ｆの配管温度が上昇して冷却不能となるのを回避することができる。
【００６８】
次に、効果を説明する。
実施例４のインホイールモータの冷却装置にあっては、以下の効果を奏する。
【００６９】
・第１冷媒戻し流路２３と並列し、コンデンサ１７で液相化した冷媒を冷却流路１２ａ〜１２ｆの上流側へと戻す第２冷媒戻し流路２５と、この第２冷媒戻し流路２５上で、かつ冷却流路１２ａ〜１２ｆよりも鉛直上方に位置する第２リザーバタンク２６と、コンデンサ１７の接続経路を、第１冷媒戻し流路２３側（接続経路Ｂ）と第２冷媒戻し流路２５側（接続経路Ａ）とで切り替える三方弁２４と、第２冷媒戻し流路２５上で第２リザーバタンク２６の下流に位置する開閉弁２７と、冷却流路１２ａの温度を検出する温度センサ４０と、検出された温度が設定温度Td以上の場合、三方弁２４を接続経路Ｂとすると共に開閉弁２７を開とし、検出された温度が設定温度Td未満の場合、開閉弁２７を閉とするコントローラ４２と、を設けたため、冷媒の循環速度を高めて冷却流路１２ａ〜１２ｆのドライアウトを回避することができる。
【００７０】
・第２リザーバタンク２６の液面高さを検出する液面センサ４１を設け、コントローラ４２は、検出された温度が設定温度Td未満の場合、検出された液面高さが設定値未満のときには三方弁２４を接続経路Ａとし、検出された液面高さが設定値以上のときには三方弁２４を接続経路Ｂとするため、ドライアウトの可能性が低い場合には、第２リザーバタンク２６に十分量の冷媒を確保でき、ドライアウト発生に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１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る。
【図２】実施例１のインホイールモータ１０４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。
【図３】実施例１のモータ１０４の断面図である。
【図４】図３のS4-S4断面図である。
【図５】実施例１の冷却装置における冷媒の流れを示す図である。
【図６】実施例１の冷媒循環原理を示す、チェックバルブ１９，２０の入口と出口との差圧(a)と、チェックバルブ１９の入口側流量(b)とを示すグラフである。
【図７】実施例２のモータ１０４の断面図である。
【図８】実施例３のモータ１０４の断面図である。
【図９】実施例４のインホイールモータ１０４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。
【図１０】実施例４のモータ１０４の断面図である。
【図１１】実施例４のコントローラ４２で実行されるバルブ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
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
９  冷却流路
１０  流路
１１  流路
１２ａ〜１２ｆ  冷却流路
１３  流路
１４  流路
１５  流路
１６  流路
１７  コンデンサ
１８  冷媒戻し流路
１９  チェックバルブ
２０  チェックバルブ
２１  リザーバタンク
２２  大気開放孔
２３  冷媒戻し流路
２４  三方弁
２５  流路
２６  リザーバタンク
２６ａ  大気開放孔
２７  開閉弁
２８  第２冷媒戻し流路
２９  チェックバルブ
４０  温度センサ
４１  液面センサ
４２  コントローラ
４３  アクチュエータ
１０１  車体
１０２  タイヤ
１０４  インホイールモータ
１０５  タイヤハウス
１０６  サスペンション装置
１０６ａ，１０６ｂ  アーム
１０６ｃ  ショックアブソーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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