(57)【要約】【課題】冷却パイプにおいて、冷媒の流れ方向にかかわらず、複数の吐出口からの吐出流量を均一にすることである。【解決手段】回転電機冷却システム１０は、モータケース１２の内部に、回転電機を構成する回転軸１４、回転子であるロータ１６、固定子であるステータ１８が配置され、ステータ１８のコイルエンド２０，２２を冷却するために、さらに、冷媒ポンプ２４と、冷媒供給パイプ２６と、調整弁付冷却パイプ３０と、終端板２８が設けられる。調整弁付冷却パイプ３０における調整弁５０，６０は、スライド溝３４，３６によって案内される平板部と、この平板部に垂直に設けられ、冷媒の流れを受ける受板５２，６２とを有する。平板部には、受板５２，６２を挟んで、開口面積の小さな小孔５４，６４と、開口面積の大きな大孔５６，６６が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吐出する複数の冷媒吐出口が長手方向に沿って設けられる冷却パイプと、
複数の吐出口のそれぞれに設けられる複数の調整弁であって、冷媒の流れ方向に応じ、冷媒の流れの入口側の吐出口の吐出流量と奥側の吐出口の吐出流量との間の差を抑制するように、冷媒の流れに対する調整量が連動して変更される複数の調整弁と、
を備えることを特徴とする調整弁付冷却パイプ。
【請求項２】
請求項１に記載の調整弁付冷却パイプにおいて、
複数の調整弁のそれぞれは、
冷媒の流れを受ける受板を有し、冷媒の流れの方向に応じて移動し、その移動によって冷媒の流れに対する調整量が自動的に変更されることを特徴とする調整弁付冷却パイプ。
【請求項３】
請求項２に記載の調整弁付冷却パイプにおいて、
複数の調整弁は、
冷媒の流れに沿って配置され、流路断面積が異なる大小の孔を有し、
冷媒圧力が高い吐出口に流路断面積が小さい孔が配置され、冷媒圧力が低い吐出口に流路断面積が大きい孔が配置されることを特徴とする調整弁付冷却パイプ。
【請求項４】
請求項２に記載の調整弁付冷却パイプにおいて、
複数の調整弁は、
冷媒の流れに沿って配置され、絞り量が異なる大小絞り部を有し、
冷媒圧力が高い吐出口に絞り量が大きい絞りが配置され、冷媒圧力が低い吐出口に絞り量が小さい絞りが配置されることを特徴とする調整弁付冷却パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整弁付冷却パイプに係り、冷媒を吐出する複数の冷媒吐出口が長手方向に沿って設けられる冷却パイプにおいて、各冷媒吐出口からの吐出流量を調整する調整弁を有する調整弁付冷却パイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機が動作すると、巻線コイルが発熱し、温度上昇が生じ、それによって性能が変化する。そこで、複数の冷媒吐出口を有する冷却パイプが設けられ、この冷却パイプに冷媒が供給されて、冷媒吐出口から冷媒が巻線コイル等に向けて吐出される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転電機のステータコアの両側に形成される両コイルエンドに冷却冷媒を供給する冷却装置として、ステータコアと両コイルエンドの上方に回転軸に沿って冷却油パイプを配設し、両コイルエンドのそれぞれに冷却油を吐出する吐出孔を設ける構成が述べられている。ここでは、冷却油パイプの上流側の吐出孔が、行き止まりとなる下流側の吐出孔よりも開口面積が大きくすることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、モータの冷却回路として、モータケースとは別体で、コイルエンドの上方に冷却油噴射部を有する冷却回路を設けることが述べられている。冷却回路は、上向きに凸の周方向溝で接続され軸線方向に延びる複数の冷却油路で構成され、冷却油路に冷却油噴射部が設けられ、冷却油の供給は、凸の周方向溝の中央の最も上方のところにされる。これによって、冷却油の流量が少なくても、複数の冷却油路に十分に冷却油が行き渡り、また、噴射がされずにモータケースを伝って下方へ滴下することが防ぐことができると述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１５６５０号公報
【特許文献２】特開平８−１３０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷却パイプの長手方向に複数の冷媒吐出口を設けると、冷却パイプを流れる冷媒の圧力あるいは流速が長手方向に沿って異なることから、各冷媒吐出口からの冷媒吐出量が均一にならないことが生じる。この対策として、特許文献１に示されるように、例えば、流れの上流側の吐出口の開口面積を大きく、下流側の吐出口の開口面積を小さくすることが考えられる。
【０００７】
しかし、このように、流れの上流側と下流側とを区別し、それに対応して吐出口の開口面積の大きさを設定すると、冷却パイプにおける流れの方向が決まってしまう。つまり、反対向きには冷媒を流すことができない専用パイプとなり、不便である。例えば、冷却パイプ単体を準備するとして、これを回転電機に設置するときに、一々、冷却パイプの一方端の側と他方端の側を区別して、冷媒の流れ方向に合わせる必要が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、冷媒の流れ方向にかかわらず、複数の吐出口からの吐出流量を均一にできる調整弁付冷却パイプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る調整弁付冷却パイプは、冷媒を吐出する複数の冷媒吐出口が長手方向に沿って設けられる冷却パイプと、複数の吐出口のそれぞれに設けられる複数の調整弁であって、冷媒の流れ方向に応じ、冷媒の流れの入口側の吐出口の吐出流量と奥側の吐出口の吐出流量との間の差を抑制するように、冷媒の流れに対する調整量が連動して変更される複数の調整弁と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る調整弁付冷却パイプにおいて、複数の調整弁のそれぞれは、冷媒の流れを受ける受板を有し、冷媒の流れの方向に応じて移動し、その移動によって冷媒の流れに対する調整量が自動的に変更されることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る調整弁付冷却パイプにおいて、複数の調整弁は、冷媒の流れに沿って配置され、流路断面積が異なる大小の孔を有し、冷媒圧力が高い吐出口に流路断面積が小さい孔が配置され、冷媒圧力が低い吐出口に流路断面積が大きい孔が配置されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る調整弁付冷却パイプにおいて、複数の調整弁は、冷媒の流れに沿って配置され、絞り量が異なる大小絞り部を有し、冷媒圧力が高い吐出口に絞り量が大きい絞りが配置され、冷媒圧力が低い吐出口に絞り量が小さい絞りが配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成により、調整弁付冷却パイプは、冷媒の流れ方向に応じ、冷媒の流れの入口側の吐出口の吐出流量と奥側の吐出口の吐出流量との間の差を抑制するように、冷媒の流れに対する調整量が連動して変更される複数の調整弁を備える。これにより、冷媒の流れ方向にかかわらず、複数の吐出口からの吐出流量を均一にできる。
【００１４】
また、調整弁付冷却パイプにおいて、複数の調整弁のそれぞれは、冷媒の流れを受ける受板を有し、冷媒の流れの方向に応じて移動し、その移動によって冷媒の流れに対する調整量が自動的に変更される。したがって、冷媒の流れ方向にかかわらず、自動的に複数の吐出口からの吐出流量を均一にできる。
【００１５】
また、調整弁付冷却パイプにおいて、複数の調整弁には、冷媒の流れに沿って流路断面積が異なる大小の孔が配置される。そして、冷媒圧力が高い吐出口に流路断面積が小さい孔が配置され、冷媒圧力が低い吐出口に流路断面積が大きい孔が配置される。これにより、冷却パイプの長手方向に沿って冷媒圧力が異なっても、冷媒の流れ方向にかかわらず、自動的に複数の吐出口からの吐出流量を均一にできる。
【００１６】
また、調整弁付冷却パイプにおいて、複数の調整弁には、冷媒の流れに沿って絞り量が異なる大小絞り部が配置される。そして、冷媒圧力が高い吐出口に絞り量が大きい絞りが配置され、冷媒圧力が低い吐出口に絞り量が小さい絞りが配置される。これにより、冷却パイプの長手方向に沿って冷媒圧力が異なっても、冷媒の流れ方向にかかわらず、自動的に複数の吐出口からの吐出流量を均一にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る実施の形態の調整弁付冷却パイプが適用される回転電機冷却システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、調整弁付冷却パイプの初期状態を示す図である。
【図３】図２において、紙面の左側から冷媒が供給されるときの調整弁の作用を説明する図である。
【図４】図２において、紙面の右側から冷媒が供給されるときの調整弁の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。以下では、調整弁付冷却パイプが回転電機のステータのコイルエンドを冷却するために用いられる場合を述べるが、これは説明のための例示であって、他の冷却目的に用いてもよい。また、以下では、直線的に延びる調整弁付冷却パイプを述べるが、これも説明のための例示であって、冷却対象の形状等に応じ、適宜曲げられた冷却パイプとしてもよい。また、以下では、調整弁の数が２の場合を述べるが、これは説明のための例示であって、３以上であっても構わない。また、以下で述べる調整弁の開口形状、受板の形状等は、説明のための例示であって、適宜変更が可能である。
【００１９】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２０】
図１は、調整弁付冷却パイプ３０が配置される回転電機冷却システム１０の構成を示す図である。回転電機冷却システム１０は、モータケース１２の内部に、回転電機を構成する回転軸１４、回転子であるロータ１６、固定子であるステータ１８が配置され、ステータ１８のコイルエンド２０，２２を冷却するために、さらに、冷媒ポンプ２４と、冷媒供給パイプ２６と、調整弁付冷却パイプ３０と、終端板２８が設けられる。
【００２１】
回転電機は、ステータ１８に巻回される巻線コイルに通電することで、回転磁界を生成し、ロータ１６の磁石等と協働して回転トルクを発生し、ロータ１６とロータ１６の中心に固定された回転軸１４を回転させる。コイルエンド２０，２２は、ステータ１８に巻回される巻線コイルの部分で、ステータ１８の軸方向の両端側に突き出す部分である。
【００２２】
冷媒ポンプ２４は、ステータ１８の巻線コイルに通電することで巻線コイルが発熱し、巻線コイルおよびステータ１８等の温度が上昇するので、特にコイルエンド２０，２２を冷却するために、冷媒をコイルエンド２０，２２に供給する機能を有するポンプである。
【００２３】
冷媒としては、回転電機の潤滑に用いられる潤滑油を冷却油として兼用される。具体的には、モータケース１２の底部に溜まる潤滑油を冷媒ポンプ２４で汲み上げ、冷媒供給パイプ２６を経由して調整弁付冷却パイプ３０に供給する。調整弁付冷却パイプ３０の末端は終端板２８で閉じられているので、供給された潤滑油はそこで行き止まりになる。調整弁付冷却パイプ３０には吐出口３８，４０が設けられるので、潤滑油は、この吐出口３８，４０から吐出され、コイルエンド２０，２２を冷却し、モータケース１２の底部に戻る。戻った潤滑油は、冷媒ポンプ２４で再び汲み上げられる。このようにして、潤滑油は冷却油としても作用して、モータケース１２内を循環する。以下では、潤滑油兼冷却油のことを、単に冷媒として述べることにする。
【００２４】
調整弁付冷却パイプ３０は、パイプ３２と、２つの調整弁５０，６０を含んで構成される。調整弁付冷却パイプ３０は、モータケース１２の内部で、ステータ１８の上部に配置される。上部とは、重力方向に対しての上部である。モータケース１２において冷媒が溜まる底部が下部で、上部とは、これに対する位置を示すものである。したがって、上部に供給され、吐出された冷媒は、重力の作用を受けて、下部に向かって落ちる。
【００２５】
パイプ３２は、一方端４２の側が冷媒供給パイプ２６を介して冷媒ポンプ２４に接続され、他方端４４の側が終端板２８で閉じられ、冷媒が流れる管である。パイプ３２は、円管であってもよく、角型パイプであってもよく、その他の断面形状を有する管であってもよい。
【００２６】
パイプ３２に設けられる吐出口３８，４０は、パイプ３２を流れてくる冷媒をコイルエンド２０，２２に向けて吐出させるための冷媒吐出口である。吐出口３８，４０は、ステータ１８の軸方向の両端のコイルエンド２０，２２の配置位置に合わせた位置で、開口部が下向きとなるように配置される。吐出口３８，４０の吐出開口面積は、同じ広さに設定される。
【００２７】
パイプ３２に設けられるスライド溝３４，３６は、吐出口３８，４０のそれぞれに対応し、調整弁５０，６０がパイプ３２の長手方向に移動可能に案内する案内溝である。すなわち、スライド溝３４は、吐出口３８のところに設けられ、調整弁５０がパイプ３２の長手方向に沿って吐出口３８の配置位置の前後で移動することを案内する。同様に、スライド溝３６は、吐出口４０のところに設けられ、調整弁６０がパイプ３２の長手方向に沿って吐出口４０の配置位置の前後で移動することを案内する。
【００２８】
調整弁５０，６０は、パイプ３２のスライド溝３４，３６にそれぞれ配置され、冷媒の流れの方向に応じて移動し、その移動によって、吐出口３８，４０に対する冷媒の流れに対する調整量を変更する流れ調整板である。
【００２９】
調整弁５０，６０は、共に基本的に同じ形状を有し、スライド溝３４，３６に配置されるときに、互いに前後逆となる配置関係となることが相違する。調整弁５０で説明すると、調整弁５０は、スライド溝３４によって案内される平板部と、この平板部に垂直方向に立てて設けられ、冷媒の流れを受ける受板５２とを有する。平板部には、受板５２を挟んで、開口面積の小さな小孔５４と、小孔５４よりも大きな開口面積を有する大孔５６が設けられる。同様に、調整弁６０は、受板６２と、小孔６４と大孔６６を有する。
【００３０】
調整弁５０は、スライド溝３４に配置されるとき、大孔５６がパイプ３２の一方端４２の側となるようにされ、調整弁６０は、スライド溝３６に配置されるとき、大孔６６がパイプ３２の他方端４４の側になるようにされる。つまり、同じように受板と大孔と小孔とを有する調整弁が、パイプ３２の一方端４２の側に配置されるときは、大孔が一方端４２の側となるようにされて調整弁５０となり、パイプ３２の他方端４４の側に配置されるときは、大孔が他方端４４の側となるようにされて調整弁６０となる。
【００３１】
図２は、調整弁付冷却パイプ３０を抜き出して、その初期状態を示す図である。調整弁５０、６０のそれぞれの大孔５６，６６と小孔５４，６４は、開口径の異なる円形孔として示されている。図２には説明の便宜のために、冷却対象のコイルエンド２０，２２の位置も示してあるが、調整弁付冷却パイプ３０の単体が製造された初期状態は、冷媒が流されていないので、このような状態である。図２に示されるように、同じ形状で作られた２つの調整弁が、パイプ３２の一方端４２の側に配置されるときは、大孔５６が一方端４２の側となるようにされて調整弁５０となり、パイプ３２の他方端４４の側に配置されるときは、大孔６６が他方端４４の側となるようにされて調整弁６０となる。
【００３２】
上記構成の調整弁付冷却パイプ３０の作用を図３と図４とを用いて説明する。図３は、図２において、紙面の左側から、つまりパイプ３２の一方端４２の側から冷媒が供給される場合を示し、図４は、紙面の右側から、つまりパイプ３２の他方端４４の側から冷媒が供給される場合を示す。図３と図４の違いは、図１において、調整弁付冷却パイプ３０の配置をそのままとして、冷媒ポンプ２４の配置がステータ１８に対し、紙面において左右逆となった場合に相当する。あるいは、図１において、冷媒ポンプ２４の配置はそのままとして、調整弁付冷却パイプ３０の配置が紙面において左右逆となった場合に相当する。
【００３３】
図３のように、冷媒がパイプ３２の一方端４２の側から供給され、他方端４４の側が閉じられている場合には、調整弁５０と調整弁６０は、それぞれの受板５２，５４が、一方端４２の側から他方端４４の側に向かう冷媒の流れを受ける。これによって、調整弁５０，６０は、スライド溝３４，３６に案内され、パイプ３２の一方端４２の側から他方端４４の側に向かう方向に移動する。これによって、一方端４２の側の吐出口３８には、調整弁５０の大孔５６が連通する。また、他方端４４の側の吐出口４０には、調整弁６０の小孔６４が連通する。
【００３４】
パイプ３２の他方端４４は閉じられているので、一方端４２の側から冷媒が供給されると、パイプ３２の中の冷媒の流れは、行き止まりとなる他方端４４の側の方の圧力が、一方端４２の側の圧力より高くなる。したがって、調整弁５０、６０が設けられない場合には、吐出口３８，４０の吐出開口面積が同じであるので、圧力の高い吐出口４０からの流速が速く、したがって吐出口４０からの吐出流量が、圧力の低い吐出口３８からの吐出流量よりも多くなり、吐出口３８と吐出口４０との間で、吐出流量の差が生じる。
【００３５】
調整弁５０，６０を用いる場合は、冷媒の流れによって調整弁５０，６０が移動し、これにより、自動的に、圧力の高い吐出口４０には、小孔６４が連通し、圧力の低い吐出口３８には、大孔５６が連通する。したがって、調整弁５０，６０を用いない場合に比べ、吐出口３８と吐出口４０との間の吐出流量の差が抑制される。大孔の開口面積と小孔の開口面積の設定を適切に行うことで、吐出口３８の吐出流量と吐出口４０の吐出流量を同じとすることができる。これによって、コイルエンド２０，２２を均等に冷却することができる。
【００３６】
図４のように、冷媒がパイプ３２の他方端４４の側から供給され、一方端４２の側が閉じられている場合には、調整弁５０と調整弁６０は、それぞれの受板５２，５４が、調整弁５０と調整弁６０は、それぞれの受板５２，５４が、他方端４４の側から一方端４２の側に向かう冷媒の流れを受ける。これによって、調整弁５０，６０は、スライド溝３４，３６に案内され、パイプ３２の他方端４４の側から一方端４２の側に向かう方向に移動する。これによって、他方端４４の側の吐出口４０には、調整弁６０の大孔６６が連通する。また、一方端４２の側の吐出口３８には、調整弁５０の小孔５４が連通する。
【００３７】
パイプ３２の一方端４２は閉じられているので、他方端４４の側から冷媒が供給されると、パイプ３２の中の冷媒の流れは、行き止まりとなる一方端４２の側の方の圧力が、他方端４４の側の圧力より高くなる。したがって、調整弁５０、６０が設けられない場合には、吐出口３８，４０の吐出開口面積が同じであるので、圧力の高い吐出口３８からの吐出流量が、圧力の低い吐出口４０からの吐出流量よりも多くなり、吐出口３８と吐出口４０との間で、吐出流量の差が生じる。
【００３８】
調整弁５０，６０を用いる場合は、冷媒の流れによって調整弁５０，６０が移動し、これにより、自動的に、圧力の高い吐出口３８には、小孔５４が連通し、圧力の低い吐出口４０には、大孔６６が連通する。したがって、調整弁５０，６０を用いない場合に比べ、吐出口３８と吐出口４０との間の吐出流量の差が抑制される。これによって、コイルエンド２０，２２を均等に冷却することができる。
【００３９】
このように、図２の構成の調整弁付冷却パイプを用いることによって、冷媒の流れ方向にかかわらず、複数の吐出口からの吐出流量を均一にすることができる。
【００４０】
なお、上記では、吐出口の位置における冷媒の流れの圧力が相違するときに、複数の吐出口からの吐出流量を均一化するために、大孔と小孔とを用いた。これに代えて、調整弁として、冷媒の流れに沿って配置され、絞り量が異なる大小絞り部を有するものとし、冷媒圧力の高い吐出口に絞り量が大きい絞りを配置し、冷媒圧力の低い吐出口に絞り量が小さい絞りを配置するものとしてもよい。絞りとしては、局部的に流路断面積を狭くするオリフィス絞りを用いてもよい。また、絞りとして、多孔質フィルタを用い、多孔質率の大小で絞り量を加減するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る調整弁付冷却パイプは、回転電機の冷却システムに利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  回転電機冷却システム、１２  モータケース、１４  回転軸、１６  ロータ、１８  ステータ、２０，２２  コイルエンド、２４  冷媒ポンプ、２６  冷媒供給パイプ、２８  終端板、３０  調整弁付冷却パイプ、３２  パイプ、３４，３６  スライド溝、３８，４０  吐出口、４２  一方端、４４  他方端、５０，６０  調整弁、５２，６２  受板、５４，６４  小孔、５６，６６  大孔。
【図１】
2013051830.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013051830.tif 000005
【図４】
2013051830.tif 000006