(57)【要約】【課題】放熱部において作動流体の液膜の厚さを抑える。【解決手段】ヒートパイプ１２は長手方向Ｌに延びる中心軸Ｃの周りを回転可能である。ヒートパイプ１２は、作動流体が充填され密封された中空部９を備えた管状のコンテナ８を有している。コンテナ８は、長手方向Ｌに沿った一端８ｅと他端８ｆを有しているコンテナ８の長手方向Ｌに沿って、外部から熱を受ける受熱部Ｓ３と、受熱部Ｓ３よりも他端８ｆ側に配され外部へ放熱する放熱部Ｓ１とが位置している。中空部９の、少なくとも一部の放熱部Ｓ１の壁面９ａは、一端８ｅに近づくにつれて中心軸Ｃから離れるように中心軸Ｃに対して傾斜している。【選択図】図１
2016102616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる中心軸の周りを回転可能なヒートパイプであって、作動流体が充填され密封された中空部を備えた管状のコンテナを有し、前記コンテナは前記長手方向に沿った一端と他端を有し、前記コンテナの前記長手方向に沿って、外部から熱を受ける受熱部と、前記受熱部よりも前記他端側に配され外部へ熱を放出する放熱部とが位置しており、前記中空部の、少なくとも一部の前記放熱部の壁面は、前記一端に近づくにつれて前記中心軸から離れるように前記中心軸に対して傾斜している、ヒートパイプ。
【請求項２】
前記中空部の前記受熱部の壁面は、前記中心軸と平行に延びている、請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記中空部の、前記少なくとも一部の放熱部の前記壁面は、前記中心軸に対して１度以上３度以下の角度で傾斜している、請求項１または２に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記中空部の前記放熱部よりも前記一端側の前記中心軸と平行な壁面だけにウイックが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
【請求項５】
前記ウイックは銅の粉体の焼結体からなる、請求項４に記載のヒートパイプ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートパイプと、
前記ヒートパイプを収容し、または前記ヒートパイプと一体形成され、前記中心軸の周りを前記ヒートパイプとともに回転可能なシャフトと、
前記放熱部で前記シャフトを覆い内部を冷却水が循環する水冷ジャケットと、
前記水冷ジャケットの内部で前記水冷ジャケットと前記シャフトのいずれか一方に固定され、前記中心軸の周りをらせん状に延びる板部材と、を有する、回転機械の冷却機構。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートパイプと、
前記ヒートパイプを収容し、または前記ヒートパイプと一体形成され、前記中心軸の周りを前記ヒートパイプとともに回転可能なシャフトと、
前記放熱部において前記シャフトの外側壁面に固定され、複数の窪みを備えるフィンと、を有する、回転機械の冷却機構。
【請求項８】
前記シャフトが車両の駆動用モータの主軸に嵌装され、または前記主軸と一体形成されている、請求項６または７に記載の回転機械の冷却機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートパイプとそれを用いた回転機械の冷却機構に関し、特にヒートパイプの内部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年自動車の電動化が進み、電気自動車や燃料電池車が実用化されつつある。これらの車両には駆動用モータが必要である。高速回転するモータでは発熱するロータの冷却が重要となる。
【０００３】
特許文献１には、ヒートパイプを備える車両用のインホイールモータが開示されている。モータの回転はホイールケーシング内の減速機を介して、ホイールに連結されたシャフトに伝えられる。シャフトは長手方向に沿って延びる貫通孔を有している。貫通孔の一部は冷却用オイルの流路となっており、他の部分には直管状のヒートパイプが挿入されている。ヒートパイプの一端はホイールの外部に露出している。冷却用オイルはホイールの回転によって生じる遠心力とオイルポンプの作用により、モータの発熱部と貫通孔との間を循環する。モータの発熱はヒートパイプに伝達され、最終的にホイールの外部に放散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９０５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートパイプでは、内部に封入された作動流体が受熱部で蒸発し放熱部で凝縮することで熱の移動が行われる。特許文献１に記載のヒートパイプにおいては冷却用オイルと接する受熱部で作動流体が蒸発し、ホイールの外部に露出する放熱部で作動流体が凝縮する。放熱部においては、ヒートパイプの中空部の内壁が作動流体の液膜で覆われた状態で凝縮が生じている（このような凝縮を膜状凝縮という）。膜状凝縮において、作動流体の液膜は熱抵抗となるため、作動流体の液膜が厚いほど熱抵抗が大きくなり、熱伝導率が低下することが知られている。従って、ヒートパイプの熱伝達性能を高めるためには、放熱部において作動流体の液膜が厚くなることを抑えることが重要である。
【０００６】
本発明は、放熱部において作動流体の液膜が厚くなることを抑えることができるヒートパイプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のヒートパイプは長手方向に延びる中心軸の周りを回転可能である。ヒートパイプは、作動流体が充填され密封された中空部を備えた管状のコンテナを有している。コンテナは、長手方向に沿った一端と他端を有している。コンテナの長手方向に沿って、外部から熱を受ける受熱部と、受熱部よりも他端側に配され外部へ熱を放出する放熱部とが位置している。中空部の、少なくとも一部の放熱部の壁面は、一端に近づくにつれて中心軸から離れるように中心軸に対して傾斜している。
【０００８】
本発明のヒートパイプはいわゆる回転式のヒートパイプである。中空部の、少なくとも一部の放熱部の壁面は、一端に近づくにつれて中心軸から離れるように中心軸に対して傾斜しているため、凝縮して液体となった作動流体は遠心力によって壁面が中心軸から離れる方向、すなわち一端側に向く力を受ける。この結果、凝縮した作動流体が放熱部から排除されやすくなり、放熱部における液膜が厚くなることを抑えることができる。従って、放熱部における熱伝導率が向上し、ヒートパイプの熱伝達性能が高められる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放熱部において作動流体の液膜が厚くなることを抑えることができるヒートパイプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るヒートパイプを用いたモータの冷却機構の概略断面図である。
【図２】図１に示すヒートパイプの概略断面図である。
【図３】ヒートパイプの変形例を示す概略断面図である。
【図４】図１に示すヒートパイプの放熱部の近傍を拡大して示す概略断面図である。
【図５】本発明のヒートパイプの作用を説明する模式図である。
【図６】第２の実施形態に係るヒートパイプを用いたモータの冷却機構の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のヒートパイプの実施形態について、図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係るヒートパイプは、シャフトに嵌装され、シャフトとともに回転するようにされている。本発明は以下の実施形態で説明するモータに限定されず、エンジン、タービン、圧縮機、ポンプなどの回転機器のシャフトに適用することができる。ヒートパイプはシャフトと一体形成することができ、さらにシャフトを駆動モータの主軸と一体形成することもできる。本実施形態のシャフトは概ね水平に延びているが、シャフトの延びる方向は限定されず、例えば鉛直方向に延びていてもよい。
【００１２】
図１はモータのシャフトに嵌装されたヒートパイプを示す概略断面図である。図２はヒートパイプだけを取り出して示す概略断面図であり、同図（ａ）は側方断面図を、同図（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。モータ１は一例では電気自動車や燃料電池車の駆動用のモータである。モータ１はケーシング６に固定されたステータ３と、ステータ３に対して回転可能なロータ４と、を有している。ケーシング６は車体（図示せず）に固定されている。ステータ３の巻線（図示せず）を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期してロータ４が中心軸Ｃの周りを回転する。モータ１のシャフト７がロータ４と同軸に設けられている。シャフト７は車両の駆動用のモータ１の主軸であり、ロータ４に嵌装され、ロータ４とともに中心軸Ｃの周りを回転することができる。シャフト７はケーシング６の開口６ａを貫通し、必要に応じて変速機（図示せず）を介し、車両の車軸、ホイール等（図示せず）に連結されている。シャフト７はロータ４の長手方向Ｌ両側で軸受５に保持されている。なお、本明細書において、中心軸Ｃと平行な方向を長手方向Ｌという。
【００１３】
シャフト７は貫通孔７ａを有し、貫通孔７ａには管状のヒートパイプ１２が嵌装されている。ヒートパイプ１２はコンテナ８と、コンテナ８の内壁に設けられたウイック１０と、コンテナ８の中空部９に充填された作動流体と、から構成されている。本実施形態のヒートパイプ１２はウイック１０が設けられているが、ウイック１０は本発明のヒートパイプの必須の要素ではない。本発明のヒートパイプは少なくともコンテナ８と、コンテナ８の中空部９に充填された作動流体とを有していればよい。コンテナ８はシャフト７の貫通孔７ａに嵌装され、モータ１及びシャフト７と共通の長手方向Ｌに延びる中心軸Ｃを有し、中心軸Ｃの周りをシャフト７とともに回転することができる。コンテナ８はシリコングリース１１を介して、シャフト７の貫通孔７ａに挿入され、固定されている。シリコングリース１１は予め貫通孔７ａの内側壁面７ｂに塗布され、貫通孔７ａの内側壁面７ｂとコンテナ８との間の隙間を埋める。シリコングリース１１の厚さは０．１ｍｍ程度である。シリコングリース１１はコンテナ８を貫通孔７ａ内に固定させるとともに、シャフト７からコンテナ８に熱を伝達する。
【００１４】
モータ１の熱は主に、回転するロータ４から発生する（鉄損、コイル損失等）。ステータ３からも若干の発熱が生じ、軸受５からも摺動による発熱が生じる。電気自動車に搭載される出力７５ｋＷ程度のモータの場合、最大回転数が１２０００ｒｐｍに達し、変速機で約１／１０に減速されて回転が車軸に伝えられる。高速回転するモータからの発熱は３５０〜５００Ｗになる。この熱の一部は周囲の空気に放出されるが、電気自動車等に搭載されるモータは近傍に多くの部品が存在しており、空気による冷却効率は高くない。このためモータ１で発生する熱の多くはシャフト７に伝えられる。
【００１５】
コンテナ８は長手方向Ｌに沿って、放熱部Ｓ１と、断熱部Ｓ２と、受熱部Ｓ３とを有している。放熱部Ｓ１の放熱効果を高めるため、シャフト７の端部に水冷ジャケット２１が装着されている。後に詳細に述べるように、水冷ジャケット２１の内部を冷却水が循環している。受熱部Ｓ３はコンテナ８の長手方向Ｌにおいてロータ４と対向している区間を意味し、放熱部Ｓ１はコンテナ８の長手方向Ｌにおいて水冷ジャケット２１の内部空間、すなわち冷却水と対向している区間を意味する。また、コンテナ８の長手方向Ｌにおいて受熱部Ｓ３と放熱部Ｓ１の間の区間を断熱部Ｓ２という。
【００１６】
コンテナ８は熱伝導率の高い金属、好ましくは銅、ニッケル等で形成されている。コンテナ８はシャフト７と同軸で回転するように形成されており、長手方向Ｌに沿った一端８ｅと他端８ｆを有している。コンテナ８は側壁８ａと両側端面８ｂ，８ｃとを有し、側壁８ａと両側端面８ｂ，８ｃの間に、密封された、長手方向Ｌに延びる中空部９が形成されている。中空部９はコンテナ８の放熱部Ｓ１、断熱部Ｓ２及び受熱部Ｓ３を介して、シャフト７と対向している。中空部９はモータ１及びシャフト７と共通の中心軸Ｃを有する回転体の形状を有し、放熱部Ｓ１では受熱部Ｓ３から離れるに従い内径３５が徐々に縮小する円錐台形の形状を、それ以外の場所では長手方向Ｌに沿って内径３５が一定の円筒形の形状を有している。中空部９の形状についてはさらに後述する。中空部９は完全に脱気された後、水やアルコールなどの作動流体が充填されている。作動流体の蒸発を促すため、中空部９を減圧してもよい。
【００１７】
コンテナ８の長手方向Ｌの一端８ｅ側はコンテナ８の外部、すなわちシャフト７を介してモータ１から熱を受ける受熱部Ｓ３を構成している。コンテナ８の長手方向Ｌの他端８ｆ側はコンテナ８の外部へ熱を放熱する放熱部Ｓ１を構成している。本実施形態ではコンテナ８の長手方向Ｌの中央部に受熱部Ｓ３が位置しているが、その位置関係はこれに限定されず、より一般的には他端８ｆよりも一端８ｅ側に受熱部Ｓ３が、受熱部Ｓ３よりも他端８ｆ側に放熱部Ｓ１が位置していればよい。
【００１８】
中空部９は、放熱部Ｓ１で、受熱部Ｓ３に近づくに従い内径３５が大きくなっており、受熱部Ｓ３で一定の内径３５を有している。すなわち、中空部９の壁面９ａ（コンテナ８の内側壁面）は、放熱部Ｓ１で、一端８ｅまたは受熱部Ｓ３に近づくに従い中心軸Ｃから離れるように中心軸Ｃに対して傾斜している。図示の実施形態では、中空部９の壁面９ａは放熱部Ｓ１の全域で、中心軸Ｃに対して一律の傾斜角度θ＝３度で傾斜している。傾斜角度θは１度以上３度以下の範囲が望ましい。傾斜角度θは放熱部Ｓ１で一定でなく長手方向Ｌに変化していてもよい。中空部９の壁面９ａは放熱部Ｓ１の一部のみで傾斜していてもよく、放熱部Ｓ１に加えて断熱部Ｓ２の一部または全部で傾斜していてもよい。中空部９の壁面９ａが断熱部Ｓ２の一部または全部で傾斜している場合、傾斜部は放熱部Ｓ１から連続していることが望ましい。本実施形態では、中空部９の壁面９ａは、断熱部Ｓ２と受熱部Ｓ３で中心軸Ｃと平行に延びている。図示しないが、他の実施形態では、中空部９の壁面９ａは、断熱部Ｓ２の一部と受熱部Ｓ３で中心軸Ｃと平行に延びている。さらに他の実施形態では、中空部９の壁面９ａは受熱部Ｓ３のみで、中心軸Ｃと平行に延びている。
【００１９】
本実施形態では中空部９の壁面９ａの傾斜に合わせ、コンテナ８の外側壁面８ｄも同じ傾斜角度θで傾斜している。従って、コンテナ８の側壁８ａの厚さは長手方向Ｌで一定である。コンテナ８に対向するシャフト７の内側壁面７ｂは中空部９の壁面９ａと同じ傾斜角度θで傾斜している。シャフト７の外側壁面７ｃは長手方向Ｌに沿って一定の直径を有しており、シャフト７の側壁７ｄの厚さは放熱部Ｓ１において、他端８ｆに近づくにつれて増加している。シリコングリース１１の厚さはコンテナ８の全長に渡って一定となっており、シリコングリース１１の熱伝達特性はコンテナ８の全長に渡って一定である。
【００２０】
図３（ａ）に示すように、シャフト７の内側壁面７ｂ及び外側壁面７ｃが中空部９の壁面９ａの傾斜に合わせて傾斜していてもよい。シャフト７の側壁７ｄの厚さは長手方向Ｌに一定となっている。シャフト７とコンテナ８を合せた厚さが最少化されるため、冷却効果が高められる。シリコングリース１１の厚さはコンテナ８の全長に渡って一定となっている。
【００２１】
図３（ｂ）に示すように、コンテナ８の側壁８ａの厚さが放熱部Ｓ１において、他端８ｆに近づくにつれて増加していてもよい。シャフト７の側壁７ｄは長手方向Ｌに一定の内径及び同じ外径を有している。シャフト７は単純な中空円筒でよいため製造が容易である。この場合も、シリコングリース１１の厚さはコンテナ８の全長に渡って一定となっている。
【００２２】
再び図１，２を参照すると、中空部９の壁面９ａのうち中心軸Ｃと平行な壁面には、ウイック１０が設けられている。好ましい実施形態では、ウイック１０は中空部９の壁面９ａのうち中心軸Ｃと平行な壁面だけに設けられている。中心軸Ｃと平行な壁面は、放熱部Ｓ１よりも一端８ｅ側に位置しており、本実施形態では断熱部Ｓ２及び受熱部Ｓ３の全長に渡って設けられている。図２（ｂ）に示すように、ウイック１０は中空部９の壁面９ａの全周に設けられている。ウイック１０は毛細管力により液体を保持し移動させる。
【００２３】
ウイック１０は銅の焼結体からなっている。ウイック１０を形成するためには、まずコンテナ８に中子（図示せず）を挿入する。中空部９のうち壁面９ａが中心線Ｃに対して傾斜している領域（以下、傾斜領域９ｂという。本実施形態では放熱部Ｓ１に対応する領域である。）は完全に中子で埋められており、傾斜領域９ｂでは、壁面９ａと中子の間に隙間がない。これに対し、中空部９のうち壁面９ａが中心線Ｃと平行に延びている領域（以下、平行領域９ｃという。本実施形態では断熱部Ｓ２と受熱部Ｓ３に対応する領域である。）では壁面９ａと中子の間に隙間が形成されている。次に、中空部９の壁面９ａと中子との間の隙間に銅の粉体を充填し、１０００℃程度の高温で焼結する。銅の粉体は傾斜領域９ｂには充填されず、平行領域９ｃだけに充填される。直径５０μｍ程度の銅の粉体を充填した場合、空間率（粉体間の空隙の全容積を隙間の容積で除した値）は５０％程度となる。焼結によって粉体同士が固着されるとともに、粉体の間に空隙が確保される。銅の粉体は中空部９の壁面９ａにも強固に固定される。これによって多孔質のウイック１０が形成される。このようにして形成されたウイック１０は回転による遠心力に対し十分な安定性を有している。銅の粉体の代わりに銅線を隙間に充填することもできる。銅線を用いる場合も同様に、中空部９の壁面９ａと中子との間の平行領域９ｃに銅線を充填し、焼結する。
【００２４】
ウイック１０は断熱部Ｓ２と受熱部Ｓ３の全長に渡って形成されなくてもよく、コンテナ８の放熱部Ｓ１よりも一端８ｅ側において、平行領域９ｃ（本実施形態では断熱部Ｓ２と受熱部Ｓ３）の少なくとも一部に形成されればよい。これに対し、傾斜領域９ｂ（本実施形態では放熱部Ｓ１）にはウイック１０は形成されない。すなわち、傾斜領域９ｂでは中空部９の壁面９ａは露出している。
【００２５】
次に、図４を参照してヒートパイプの冷却機構について説明する。シャフト７の一端側は水冷ジャケット２１で覆われており、水冷ジャケット２１の内部２１ａを冷却水が循環する。冷却水がシャフト７とコンテナ８を介してコンテナ８の内部の作動流体を冷却する。冷却水は水や油でもよいが、ヒートパイプ１２が自動車に用いられる場合は、冷却水の凍結を防止するためにロングライフクーラント（ＬＬＣ）またはＬＬＣを水で薄めた希釈液を用いることが好ましい。水冷ジャケット２１は冷却水の入口２２と出口２３を有し、ポンプ（図示せず）によって冷却水が水冷ジャケット２１の内部２１ａを循環する。冷却水の入口２２はヒートパイプ１２の長手方向Ｌに関し水冷ジャケット２１の一方の端部に、出口２３は水冷ジャケット２１の他方の端部に設けられているが、逆でも構わない。水冷ジャケット２１とシャフト７の間には、水冷ジャケット２１に固定され、中心軸Ｃの周りをらせん状に延びる板部材２４が設けられている。板部材２４は水冷ジャケット２１の内部２１ａにらせん状の流路を形成し、冷却水のシャフト７との接触長及び接触時間を増加させる。板部材２４はシャフト７に固定されていてもよい。水冷ジャケット２１の一端８ｅ側はメカニカルシール２５で封止されている。メカニカルシール２５はシャフト７に嵌められたスリーブ２６と、水冷ジャケット２１の肩部２１ｂと、水冷ジャケット２１に係合する保持リング２７と、によって位置決めされている。スリーブ２６とシャフト７の間はガスケット２８でシールされている。シャフト７は軸受２９で支持され、水冷ジャケット２１に対して回転することができる。軸受２９は水冷ジャケット２１の肩部２１ｃと保持リング３０で位置決めされている。ヒートパイプ１２とシャフト７と水冷ジャケット２１は回転機械の冷却機構２を構成する。
【００２６】
ヒートパイプ１２の作動原理は以下の通りである。図１を参照すると、モータ等で生じた熱Ｈがシャフト７を通ってヒートパイプ１２の受熱部Ｓ３に伝達される。この熱移動によりヒートパイプ１２の中空部９に封入された作動流体が蒸発する。この際作動流体は、蒸発に伴う潜熱（気化熱）を吸収し、内部エネルギを増加させる。これによってヒートパイプ１２はモータ１等で生じた熱を効率的に吸収する。蒸発した作動流体はヒートパイプ１２の中空部９を拡散移動し、断熱部Ｓ２を通って放熱部Ｓ１に達し、そこで冷却される。この熱移動により、蒸発した作動流体が凝縮する。この際作動流体は、凝縮に伴う潜熱（凝縮熱）を放出し、内部エネルギを減少させる。これによってヒートパイプ１２はモータ１等で生じた熱を効率的に放出する。放出された熱は熱交換の原理によって、水冷ジャケット２１内を循環する冷却水に伝達され、図示しないラジエータ等を介して最終的に大気に放熱される。凝縮して液相になった作動流体は遠心力によってヒートパイプ１２の中空部９の壁面９ａに付着している。放熱部Ｓ１では連続的に気相の作動流体が凝縮し、新たな液相の作動流体が発生し続けるため、液相の作動流体は遠心力によって中空部９の壁面９ａに押し付けられながら、中空部９の壁面９ａ上を受熱部Ｓ３の方に押し出されるように移動する。断熱部Ｓ２と受熱部Ｓ３にはウイック１０が設けられているため、毛細管力による駆動力が加えられ、液相の作動流体はウイック１０に沿って受熱部Ｓ３に運搬され、再び蒸発する。
【００２７】
放熱部Ｓ１における作動流体の凝縮は膜状凝縮であると考えられる。すなわち、作動流体の凝縮は、伝熱面である中空部９の壁面９ａに液相の作動流体が膜状に付着した状態で生じていると考えられる。膜状凝縮は、液体が伝熱面に液滴状に付着した状態で蒸気の凝縮が生じる滴状凝縮に比べ、熱伝導率が悪い。また、膜状凝縮の熱伝導率は液膜の厚さと相関関係にあり、液膜の厚さが小さいほど熱伝導率が向上することが知られている。従って、膜状凝縮の熱伝導率を改善するためには、凝縮が生じる位置で作動流体の液膜の厚さをできるだけ抑えることが必要となる。
【００２８】
図５は本発明の作用を示す模式図であり、同図（ａ）は本実施形態の、同図（ｂ）は比較例のヒートパイプを示している。本実施形態のヒートパイプ１２の内壁は放熱部Ｓ１で傾斜しているのに対し、比較例のヒートパイプ１１２は長手方向Ｌに均一の断面を有しており、放熱部Ｓ１に傾斜が設けられていない。いずれの例でも受熱部Ｓ３と断熱部Ｓ２にはウイック１０が設けられている。
【００２９】
本実施形態では、放熱部Ｓ１における中空部９の内径３５は一端８ｅに近づくにつれて大きくなっている。換言すれば、中空部９の壁面９ａは、放熱部Ｓ１で、一端８ｅに近づくにつれて中心軸Ｃから離れるように中心軸Ｃに対して傾斜している。このため、放熱部Ｓ１において中空部９の壁面９ａに付着した液相の作動流体に、遠心力の一部が内径３５の大きい方に向かう駆動力として作用し、一端８ｅに向けた液相の作動流体の流れが促進される。図５（ａ）を参照すると、遠心力Ｆは中心軸Ｃと直交する方向に生じ、壁面９ａと平行な方向の分力Ｆｓｉｎθが液相の作動流体を壁面９ａに沿って一端８ｅに向けて駆動する。従って、放熱部Ｓ１で膜状凝縮によって連続的に発生する液相の作動流体は、遠心力の分力Ｆｓｉｎθによって連続的に放熱部Ｓ１から排除され、放熱部Ｓ１に存在する液相の作動流体３１の液膜の厚さが減少し、熱伝導率が向上する。これに対し図５（ｂ）を参照すると、中空部９の壁面９ａは中心軸Ｃと平行であるため、壁面９ａと平行な方向の分力はゼロとなる。従って、同図に示すように図５（ａ）と比べ厚い液相の作動流体３１の膜が定常的に滞留し、熱伝導率が悪化する。
【００３０】
一端８ｅ（受熱部Ｓ３）に向けた液相の作動流体の流れをさらに促進するため、放熱部Ｓ１において、中空部９の壁面９ａにはウイック１０が設けられていない。ウイック１０内部の空隙はランダムな方向に延びているため、遠心力による駆動を阻害するように作用する場合がある。すなわち、ウイック１０は遠心力によるスムーズな液相の作動流体の移動を妨げるおそれがある。本実施形態では、放熱部Ｓ１で中空部９の壁面９ａが露出しており、液相の作動流体の動きが阻害されにくい。これに対し、断熱部Ｓ２及び受熱部Ｓ３では中空部９の壁面９ａは傾斜しておらず、遠心力による液相の作動流体の駆動力は得られない。このため、断熱部Ｓ２及び受熱部Ｓ３にウイック１０が設けられ、凝縮して液体になった作動流体が毛細管力によって長手方向Ｌに運搬される。放熱部Ｓ１における液相の作動流体の移動抵抗をさらに軽減するため、放熱部Ｓ１の壁面９ａに研磨等による表面平滑化処理、テフロン（登録商標）加工など施してもよい。
【００３１】
中空部９の壁面９ａが断熱部Ｓ２と受熱部Ｓ３で傾斜していないことはヒートパイプ１２の最大直径を抑制するためにも有効である。例えば図１において、一例ではヒートパイプ１２の全長Ｌ１が３００ｍｍ、直径ｄ１が１５．９ｍｍ、放熱部Ｓ１の長さが１０〜５０ｍｍである。放熱部Ｓ１の長さが３０ｍｍであると仮定すると、その他の部分の長さは２７０ｍｍとなる。ヒートパイプ１２の全長に渡って３度の傾斜が付いていると、２×２７０ｔａｎ３°＝２８．３ｍｍの直径増加につながる。１度の傾斜でも９．４ｍｍの直径増加となり、ヒートパイプ１２の直径ｄ１＝１５．９ｍｍと比べても極めて大きな値である。ヒートパイプ１２の最大直径が増加するとそれを収容するシャフト７の直径もそれに応じて増加する必要があり、ひいてはモータ１の寸法増加にもつながる。これに伴うコストや車両設計への影響は多大なものとなる。さらに、中空部９の壁面９ａが受熱部Ｓ３で大きく傾斜していると、液相の作動流体が長手方向Ｌの一方に偏りすぎて受熱部Ｓ３全体に作動流体が保持されないため、熱伝導率が低下する。中空部９の壁面９ａが受熱部Ｓ３で中心軸Ｃと平行に延びている場合は、液相の作動流体が受熱部Ｓ３全体に均一に分布し、熱伝導率の低下を防止することができる。
【００３２】
図６は本発明の第２の実施形態を示している。同図（ａ）は第１の実施形態と同様のヒートパイプの概略断面図を、同図（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線からみた側面図を、同図（ｃ）は図６（ｂ）のＡ部拡大図を示している。以下に述べる構成を除き、本発明の第２の実施形態は第１の実施形態と同じである。本実施形態のヒートパイプ１２は空冷方式を採用している。具体的には、放熱部Ｓ１において、シャフト７の外側壁面７ｃに多数のフィン３２が固定されている。フィン３２はシャフト７とともに回転し、ヒートパイプ１２からシャフト７を介して伝達する熱を空気中に放熱する。フィン３２は多数の窪み３３を備えている。窪み３３は空気の流れを局所的に攪乱し、フィン３２の表面における乱流熱伝達を促進する。乱流熱伝達では空気塊がランダムに混合しあうことで熱移動が促進され、層流熱伝達と比べて熱伝熱率が大きく向上する。層流熱伝達ではフィン３２の表面における空気の流れが層流であり、熱移動が生じにくいため、乱流熱伝達と比べて熱伝熱率が低下する。ヒートパイプ１２とシャフト７とフィン３２は回転機械の冷却機構３４を構成する。
【００３３】
空冷方式と水冷方式を併用することも可能であり、図示は省略するがヒートパイプ１２とシャフト７を放熱部Ｓ１側で延長し、シャフト７上に第１の実施形態で述べた水冷ジャケット２１と第２の実施形態で述べたフィン３２を直列に配置することができる。この場合、フィン３２の熱伝達効率を高めるため、フィン３２をシャフト７の端部に、水冷ジャケット２１をその内側（一端８ｅ側）に設けることが望ましい。
【符号の説明】
【００３４】
１  モータ
２  回転機械の冷却機構
４  ロータ
７  シャフト
８  コンテナ
９  中空部
９ａ  中空部の壁面
１０  ウイック
１１  シリコングリース
１２  ヒートパイプ
２１  水冷ジャケット
２４  板部材
３２  フィン
３３  窪み
Ｃ  中心軸
Ｌ  長手方向
Ｓ１  放熱部
Ｓ２  断熱部
Ｓ３  受熱部
【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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