(57)【要約】【課題】巻き角が小さい場合でも静圧を確保し得る遠心式送風機を提供する。【解決手段】遠心式送風機６は、回転軸３５Ａ周りに複数枚の翼を有し、回転軸３５Ａの軸方向から吸入した空気を遠心方向に吹き出す遠心式多翼ファン３５と、遠心式多翼ファン３５を収納し、かつ複数の空気流路を有するスクロールケーシング６Ｃと、を備える。そして、スクロールケーシング６Ｃの各空気流路は、遠心式多翼ファン３５の外周との距離が最も短くなる舌部３０と、遠心式多翼ファン３５から吹き出された空気を直接受けとめて、かつ、舌部３０を始点として遠心式多翼ファン３５の回転方向に沿って流路断面積が増大する第１スクロール部３１と、第１スクロール部３１とつながるディフューザ３６と、を含んで構成される。【選択図】図５
2016118104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに複数枚の翼を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した空気を遠心方向に吹き出す遠心式多翼ファンと、
前記遠心式多翼ファンを収納し、かつ複数の空気流路を有するスクロールケーシングと、を備え、
前記スクロールケーシングの各空気流路は、
前記遠心式多翼ファンの外周との距離が最も短くなる舌部と、
前記遠心式多翼ファンから吹き出された空気を直接受けとめて、かつ、前記舌部を始点として前記遠心式多翼ファンの回転方向に沿って流路断面積が増大する第１スクロール部と、
前記第１スクロール部とつながるディフューザと、
を含んで構成されることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心式送風機において、
前記ディフューザは、前記遠心式多翼ファンの回転方向に沿って湾曲しながら流路断面積が増大する第２スクロール部を備えることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の遠心式送風機において、
前記ディフューザは、前記第２スクロール部とつながる第３スクロール部を備え、
前記第３スクロール部は、前記第２スクロール部とは反対方向に湾曲しながら流路断面積が増大することを特徴とする遠心式送風機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の遠心式送風機において、
前記スクロールケーシングは、前記第１スクロール部と前記ディフューザとの間に直線部を有することを特徴とする遠心式送風機。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の遠心式送風機において、
前記空気流路を２つ備え、
一方の前記第１スクロール部は、前記舌部を起点として前記遠心式多翼ファンの回転方向に沿う所定範囲が、前記第１スクロール部の外周壁が他方の前記第１スクロール部につながる前記ディフューザの内周壁を兼ねていることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の遠心式送風機と、
バッテリケース内に所定方向に沿って配置されるバッテリモジュール列を形成する複数のバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールとの熱交換後の気体の温度を調節する温調器と、
前記バッテリモジュールとの熱交換後の気体を前記温調器に導くエアダクトと、
を含んで構成され、
前記バッテリケースのバッテリモジュール配列方向の一端側に、前記温調器と前記送風装置とが隣接し、かつ前記温調器の気体の出口と前記送風装置の吸入口とが対向した状態で配置されていることを特徴とするバッテリ温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリケース内の温度調節等に使用される遠心式送風機、及び当該遠心式送風機を含むバッテリ温調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリケース内の温度調節等に使用される送風機として、複数の吹き出し口が形成された遠心式送風機が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１７４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の吹き出し口を備える遠心式送風機では、各吹き出し口までの空気流路が短くなり、巻き角が小さくなるので、吹き出し口が一つの場合に比べて静圧を高め難い。これに加えて、上記文献に記載の送風機のケーシングは、ノーズキャップ部から急激に流路断面積が増大するよう構成されているので、特に渦巻き状の空気流路の下流側において圧損が生じ、その結果、十分な静圧変換が行われない。このように、遠心式送風機において吹き出し口を複数設けることで巻き角が小さくなると、静圧不足により送風量が減少するおそれがある。
【０００５】
そこで本発明では、巻き角が小さい場合でも静圧を確保し得る遠心式送風機及び当該遠心式送風機を含むバッテリ温調装置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】
【０００６】
本発明のある態様によれば、回転軸周りに複数枚の翼を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した空気を遠心方向に吹き出す遠心式多翼ファンと、前記遠心式多翼ファンを収納し、かつ複数の空気流路を有するスクロールケーシングと、を備える遠心式送風機が提供される。前記スクロールケーシングの各空気流路は、前記遠心式多翼ファンの外周との距離が最も短くなる舌部と、前記遠心式多翼ファンから吹き出された空気を直接受けとめて、かつ、前記舌部を始点として前記遠心式多翼ファンの回転方向に沿って流路断面積が増大する第１スクロール部と、前記第１スクロール部とつながるディフューザと、を含んで構成される。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、第１スクロール部に加えてディフューザでも動圧が静圧に変換されるので、吹き出し口を複数設けることで各空気流路の巻き角が小さくなった遠心式送風機であっても、静圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態にかかるバッテリ温調装置を含む、バッテリパックの概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、バッテリ温調装置の斜視図である。
【図３】図３は、バッテリ温調装置を図１の上方側から見た図（正面図）である。
【図４】図４は、バッテリ温調装置を図１の下方側から見た図（背面図）である。
【図５】図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿ったブロワの断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態にかかるケーシングの回転軸に直交する断面図である。
【図７】図７は、舌部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかるブロワ６を含むバッテリ温調装置１０を備える、バッテリパック１の概略構成を示す平面図である。図中の白抜き矢印は、バッテリケース２内の空気の流れを示している。
【００１１】
バッテリパック１は、電動モータを駆動源とする電気自動車や、電動モータと内燃機関とを駆動源とするハイブリッド車両等に搭載され、電動モータへの電力供給を行うものであり、例えば、車体のフロア下等に搭載される。
【００１２】
バッテリパック１は、バッテリケース２と、複数のバッテリモジュール３と、バッテリ温調装置１０と、を含んで構成されている。
【００１３】
バッテリモジュール３は、薄板矩形状の複数のバッテリセルがスペーサを介して厚さ方向に積層され、固定ネジ等で固定されたものである。したがって、バッテリモジュール３には、隣り合うバッテリセルの間にスペーサの厚み分の隙間がある。
【００１４】
そして、バッテリケース２には、複数のバッテリモジュール３がバッテリケース２の長手方向（図中の上下方向）に沿って所定間隔で並ぶバッテリモジュール列が二つ形成されている。以下、図中左側のバッテリモジュール列を第１バッテリモジュール列３Ａ、図中右側のバッテリモジュール列を第２バッテリモジュール列３Ｂとする。
【００１５】
第１バッテリモジュール列３Ａと第２バッテリモジュール列３Ｂは所定の距離を開けて並んでおり、両バッテリモジュール列３Ａ、３Ｂに挟まれた空間には後述するエアダクト４が配置される。
【００１６】
バッテリ温調装置１０は、バッテリモジュール３と熱交換した気体の温度を調節するエバポレータ５と、バッテリモジュール３と熱交換した気体をエバポレータ５に導入するエアダクト４と、エバポレータ５を通過した気体を吸入してバッテリモジュール３へ送風するブロワ６と、エバポレータ５を収容するエバポケース７と、を含んで構成されている。そして、バッテリ温調装置１０は、バッテリケース２の、バッテリモジュール配列方向の一端側（図中の下側）のスペースに配置されている。
【００１７】
エバポレータ５は、複数のチューブ及びフィンが積層されたコアを備える熱交換器であり、コアを通過する気体（ここでは、バッテリモジュール３と熱交換した空気）と内部を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせることで、気体の温度を調節する。また、コアの前面及び後面には図示しないヒータが設置されている。
【００１８】
エアダクト４は、エバポケース７の一部として形成された直線状の中空部材である。エアダクト４のエバポケース７側の端部（基端部）は、エバポレータ５と対向して開口している。エアダクト４のエバポケース７とは反対側の端部（先端部）は、両バッテリモジュール列３Ａ、３Ｂの他端（図中の上側）付近に、バッテリケース２の他端（図中の上側）の壁面と対向して開口している。
【００１９】
なお、エアダクト４をエバポケース７とは別体として形成し、ボルト等を用いてエバポケース７に接続するようにしても構わない。
【００２０】
ブロワ６は、いわゆる遠心式送風機であり、それぞれ異なる方向に気体を吐出する第１吐出ダクト６Ａと第２吐出ダクト６Ｂとを備える二方向ブロワである。なお、ブロワ６の具体的な構成については後述する。
【００２１】
ブロワ６とエバポケース７とはボルト等によって接続されている。エバポケース７に収容されたエバポレータ５は、エバポレータ５とブロワ６とが隣接し、かつエバポレータ５の気体の出口、つまりコアが、ブロワ６の吸入口６Ｄと対向した状態になっている。
【００２２】
第１吐出ダクト６Ａと第２吐出ダクト６Ｂは、互いに反対方向に開口し、かつ、いずれもバッテリケース２の短手方向（図中の左右方向）の外側に向けて気体を吐出する。
【００２３】
第１吐出ダクト６Ａから吐出された空気は、バッテリケース２の内壁によって進路を変えられて、第１バッテリモジュール列３Ａに向かう。そして、バッテリモジュール３には上述したように隙間があるので、空気は第１バッテリモジュール列３Ａを通過しながら各バッテリモジュール３と熱交換を行い、第１バッテリモジュール列３Ａの他端（図中の上側）に到達する。第１バッテリモジュール列３Ａの他端に到達した空気は、バッテリケース２の壁面に沿って進路をバッテリケース２の中央側に変える。上記の空気の流路を第１送風路Ｆ１という。
【００２４】
第２吐出ダクト６Ｂから吐出された空気も、上記と同様に第２バッテリモジュール列３Ｂの各バッテリモジュール３と熱交換をし、バッテリケース２の他端（図中の上側）側に到達したら、バッテリケース２の壁面に沿って進路をバッテリケース２の中央側に変える。上記の空気の流路を第２送風路Ｆ２という。
【００２５】
第１送風路Ｆ１を流れる空気と、第２送風路Ｆ２を流れる空気とは、バッテリケース２の他端側の壁面に沿って互いに対向する向きに流れ、衝突することによって進路をバッテリ温調装置１０が設置されている方向に変え、エアダクト４に流入する。エアダクト４に流入した空気はエバポレータ５を通過することで温度が調節され、エバポレータ５の出口側に隣接したブロワ６の吸入口６Ｄに流入し、再び吐出される。上記のようにして、バッテリケース２の内部に気体の循環流れを形成し、バッテリモジュール３の温度を調節する。
【００２６】
例えば、充電時や車両走行時のようにバッテリモジュール３が発熱する場合には、エバポレータ５に冷媒を流す。これにより、バッテリモジュール３と熱交換することによって温度上昇した空気は、エバポレータ５で冷却されてから再びバッテリモジュール３へ向かうこととなるので、バッテリモジュール３の温度上昇を抑制できる。また、寒冷地での走行時のようにバッテリモジュール３が適正温度より低温化するおそれがある場合には、エバポレータ５に設置したヒータを作動させることによって、エバポレータ５を通過する空気の温度を上昇させる。
【００２７】
次に、第１実施形態にかかるバッテリ温調装置１０の具体的な構成について説明する。
【００２８】
図２は、バッテリ温調装置１０の斜視図、図３はバッテリ温調装置１０を図１の上方側から見た図（正面図）、図４はバッテリ温調装置１０を図１の下方側から見た図（背面図）である。なお、図２ではエアダクト４を省略している。
【００２９】
バッテリ温調装置１０は、上述したようにブロワ６と、エバポケース７と、エバポケース７に収容されたエバポレータ５と、を含んで構成される。エバポレータ５に熱媒体を供給、排出する配管２１、２２は、一端がエバポレータ５の側面に接続されており、そこからエバポレータ５との接続部に近い第２吐出ダクト６Ｂと、第２吐出ダクト６Ｂに繋がるスクロールケーシング（以下、「スクロール」ともいう）６Ｃの外壁とに挟まれる領域（図３、４においては第２吐出ダクト６Ｂの下方）を通って、ブロワ６に対してエバポレータ５とは反対側に他端が引き出されている。配管２１、２２の他端には接続用フランジ２０が設けられており、この接続用フランジ２０には、図示しない熱媒体用ポンプに繋がる配管が接続される。
【００３０】
図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿ったブロワ６の断面図である。
【００３１】
ブロワ６は、旋回流を生成するファン３５とファン駆動用のモータ（図示せず）とを備えるファンユニット２３と、ファンユニット２３を収容するケーシング６Ｃと、を備える。
【００３２】
ファン３５は、回転軸３５Ａ周りに他数枚の翼を有し、回転軸３５Ａの軸方向から吸入した気体を遠心方向に吹き出す遠心式多翼ファンである。ケーシング６Ｃは複数の空気流路を有する。ケーシング６Ｃの各々の空気流路は、最も流路断面積が小さい舌部３０と、ファン３５から吹き出された気体を直接受け止め、かつ舌部３０を始点して回転軸３５Ａの回転方向に沿って流路断面積が徐々に大きくなる第１スクロール部３１と、第１スクロール部３１に繋がるディフューザ３６と、を備える。
【００３３】
ディフューザ３６は、直線部３４に繋がりかつ回転軸３５Ａの回転方向に沿って湾曲する第２スクロール部３２と、第２スクロール部３２に繋がりかつ第２スクロール部３２とは反対方向に湾曲する第３スクロール部３３と、を含んで構成され、第１スクロール部３１の巻き終わり部分と直線部３４を介してつながっている。
【００３４】
第１スクロール部３１から第３スクロール部３３まで、流路断面積は徐々に拡大しており、舌部３０の流路断面積（図中のＳａ）と、第２スクロール部３２の流路断面積（図中のＳｂ）と、第３スクロール部３３の流路断面積（図中のＳｃ）とは、Ｓａ＜Ｓｂ＜Ｓｃという関係にある。
【００３５】
一般に、複数の吐出口を有するブロワは、スクロール部分の巻き角（図５ではθ１、θ２）が小さくなるので、吐出口が一つのブロワに比べて吸入口から吐出口までの空気流路が短くなり、静圧も低くなる。しかし、本実施形態のブロワ６では、第１スクロール部３１に加えて、ディフューザ３６でも動圧が静圧に変換されるので、巻き角の減少に伴う静圧の低下を回避することができる。
【００３６】
また、ディフューザ３６の第２スクロール部３２が回転軸３５Ａの回転方向に向かって湾曲している。つまり、一方のディフューザ３６の第２スクロール部３２が、他方のディフューザ３６に繋がる第１スクロール部３１に近づくように湾曲している。これにより、ディフューザ３６を設けることによるケーシング６Ｃの大型化を抑制できる。
【００３７】
さらに、ブロワ６の設置スペースに高さ方向（図５の上下方向）の制限がある場合には、仮に第２スクロール部３２がそのまま連続すると、上記制限に対応できなくなる場合が生じる。しかし、実施形態では第３スクロール部３３が第２スクロール部３２とは反対方向に湾曲しているので、上記制限にも対応し、かつ静圧を高めることが可能である。例えば、第２スクロール部３２、第３スクロール部３３の流路を、一方の第１スクロール部３１の巻き終わり部分の外周壁から他方の第１スクロール部３１の巻き終わり部分の外周壁までの範囲（図５のＬ）に収めれば、ディフューザ３６を備えない場合と同等の高さ制限に対応できる。
【００３８】
なお、上述した配管２１、２２も図５の範囲Ｌに収まるように配置すれば、バッテリ温調装置１０の大型化を抑制できる。
【００３９】
次に、本実施形態にかかるブロワ６の作用効果について説明する。
【００４０】
本実施形態のブロワ６は、回転軸３５Ａ周りに複数枚の翼を有し、回転軸３５Ａの軸方向から吸入した空気を遠心方向に吹き出すファン３５と、ファン３５を収納しかつ複数の空気流路を有するケーシング６Ｃとを備える。そして、ケーシング６Ｃの各空気流路は、ファン３５の外周との距離が最も短くなる舌部３０と、ファン３５から吹き出された空気を直接受けとめて、かつ、舌部３０を始点としてファン３５の回転方向に沿って流路断面積が増大する第１スクロール部３１と、第１スクロール部３１とつながるディフューザ３６とを含んで構成される。これにより、遠心式送風機で吹き出し口を複数備えることによって巻き角が小さくなっても、第１スクロール部３１に加えてディフューザ３６でも動圧を静圧に変換することで静圧を確保することができる。なお、ここでいうディフューザ３６とは、流れを減速し、運動エネルギを静圧に変換することを目的とした形状の流路を指しており、単に流路断面積が徐々に大きくなる形状の流路は含まれない。
【００４１】
本実施形態のディフューザ３６は、ファン３５の回転方向に沿って湾曲しながら流路断面積が増大する第２スクロール部３２を備える。すなわち、ディフューザ３６は内側に向かって湾曲するので、ディフューザ３６を設けることによるブロワ６の大型化を抑制できる。
【００４２】
本実施形態のディフューザ３６は、第２スクロール部３２とつながり第２スクロール部３２とは反対方向に湾曲しながら流路断面積が増大する第３スクロール部３３を備える。ブロワ６の設置スペースに高さ方向（図５の上下方向）の制限がある場合には、仮に第２スクロール部３２がそのまま連続すると、上記制限に対応できなくなる場合が生じる。しかし、本実施形態では第３スクロール部３３が第２スクロール部３２とは反対方向に湾曲しているので、上記制限にも対応し、かつ静圧を高めることが可能である。
【００４３】
ケーシング６Ｃは、第１スクロール部３１とディフューザ３６との間に直線部３４を有する。直線部３４は、図５に示すように、二つの吹き出し口を結ぶ直線に沿うように伸びる。直線部３４を設けない場合には、例えば第１スクロール部３１を回転方向にさらに伸ばして第２スクロール部３２と接続することとなり、ケーシング６Ｃの上下方向寸法（図５のＬ）が増大してしまう。これに対し、直線部３４を設けると、ケーシング６Ｃの上下方向寸法の増大を抑制できる。また、直線部３４を設ける分、第１スクロール部３１の巻き角が小さくなるが、第２スクロール部３２および第３スクロール部３３を備えるので、静圧を高めることが可能である。すなわち、直線部３４を設けることで、ケーシング６Ｃの寸法の増大を抑制しつつ、静圧を高めることができる。
【００４４】
本実施形態のバッテリ温調装置１０は、上述したブロワ６と、バッテリケース２内に所定方向に沿って配置されるバッテリモジュール列を形成する複数のバッテリモジュール３と、バッテリモジュール３との熱交換後の気体の温度を調節するエバポレータ５と、バッテリモジュール３との熱交換後の気体をエバポレータ５に導くエアダクト４と、を含んで構成される。そして、バッテリケース２のバッテリモジュール配列方向の一端側に、エバポレータ５とブロワ６とが隣接し、かつエバポレータ５の気体の出口とブロワ６の吸入口６Ｄとが対向した状態で配置されている。これにより、エアダクト４からブロワ６までの流路長をより短くしてバッテリ温調装置１０を小型化することができ、ひいてはバッテリパック１の小型化を図ることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
本実施形態は、ケーシング６Ｃの形状が第１実施形態と異なる。以下、ケーシング６Ｃの形状を中心に説明する。
【００４６】
図６は、第２実施形態にかかるブロワ６のケーシング６Ｃの、回転軸３５Ａに直交する断面図である。図７は、図６の舌部３０（Ａ部）を拡大した図である。なお、図７の黒丸はよどみ点を示しており、物理的な構成を示すものではない。
【００４７】
本実施形態のケーシング６Ｃは、一方の空気流路の舌部３０を起点としてファン３５の回転方向に沿う所定範囲において、第１スクロール部３１の外周壁が他方の空気流路のディフューザ３６の内周壁を兼ねている。なお、本実施形態のディフューザ３６は、上述した第２スクロール部３２に相当する。
【００４８】
そして、舌部３０の先端は、ディフューザ３６側の半径Ｒ１の円弧と第１スクロール部３１側の半径Ｒ２の円弧とがつながった形状になっている。
【００４９】
また、半径Ｒ１は半径Ｒ２より大きい。第１スクロール部３１では空気に遠心力が作用し、かつ、舌部３０はファン３５の外周との距離が空気流路中で最小なので、一方の第１スクロール部３１を流れる空気は、舌部３０を通過する際に、他方の第１スクロール部３１よりもディフューザ３６に流れ易い。これに加えて半径Ｒ１＞半径Ｒ２とすることで、さらにディフューザ３６へ流入する空気量を多くすることができる。
【００５０】
なお、いずれか一方の吹き出し口からの吹き出し量を抑制したい場合には、第１スクロール部３１の外周壁とディフューザ３６の内周壁とを兼ねている部分にバイパス通路を設けて、一方の空気流路の第１スクロール部３１と他方の空気流路のディフューザ３６とを連通させればよい。
【００５１】
上記のような構成にすることで、巻き角を大きくして静圧を増大させつつ、第１スクロール部３１の外周壁とディフューザ３６の内周壁とケーシング６Ｃとを別体にする場合に比べてケーシング６Ｃの最外径寸法を小さくすることができる。
【００５２】
また、舌部３０の先端形状を半径Ｒ１＞半径Ｒ２とすることにより、空気はディフューザ３６へ流れ込み易くなるので、吹き出し量の低下を抑制できる。
【００５３】
なお、図６のディフューザ３６（第２スクロール部３２）に繋がるように、第１実施形態で説明した第３スクロール部３３を設けてもよい。これにより、静圧をより高めることができる。
【００５４】
また、ダクトを第２スクロール３２に接続して吹き出し口までの流路を延長してもよいし、接続するダクトを屈曲させることで吹き出し方向を変更してもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００５６】
１    バッテリパック
２    バッテリケース
３    バッテリモジュール
４    エアダクト
５    エバポレータ
６    ブロワ
７    エバポケース
１０  温調装置
３１  第１スクロール部
３２  第２スクロール部
３３  第３スクロール部
３４  直線部
３６  ディフューザ
【図１】
2016118104.tif 000003
【図２】
2016118104.tif 000004
【図３】
2016118104.tif 000005
【図４】
2016118104.tif 000006
【図５】
2016118104.tif 000007
【図６】
2016118104.tif 000008
【図７】
2016118104.tif 000009