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WO2017051521A1 - 温度調和ユニット、温度調和システム、車両 - Google Patents

温度調和ユニット、温度調和システム、車両 Download PDF

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WO2017051521A1
WO2017051521A1 PCT/JP2016/004227 JP2016004227W WO2017051521A1 WO 2017051521 A1 WO2017051521 A1 WO 2017051521A1 JP 2016004227 W JP2016004227 W JP 2016004227W WO 2017051521 A1 WO2017051521 A1 WO 2017051521A1
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WO
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temperature conditioning
impeller
conditioning unit
air
temperature
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/004227
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
静 横手
登史 小川
黒河 通広
将人 日高
浩二 久山
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority to JP2017541420A priority Critical patent/JP6931774B2/ja
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/30Vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a temperature conditioning unit, a temperature conditioning system, and a vehicle including them.
  • the present invention relates to a power storage device mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, or a temperature conditioning unit, a temperature conditioning system, and the like that temperature-tune an inverter device.
  • the cell of the secondary battery includes the current flowing through the battery due to charge / discharge, the internal resistance of the battery cell, and the cell. Heat is generated due to contact resistance of the connected body.
  • the temperature of the secondary battery greatly affects the life. Cooling the battery cells by blowing air at room temperature or heating at an extremely low temperature is very important for improving the output of the battery system and reducing the number of cells.
  • an axial blower or a centrifugal blower configured separately in a casing including a heating element is frequently used.
  • a blower having the ability to cool the heating element and a region for a flow path through which the cooling air passes are required.
  • the cooling capacity largely depends on the size of the fan.
  • the fan case is not necessarily provided because it conflicts with the downsizing of the housing.
  • the fan case is a mechanism that raises the static pressure of the blower, and has an effect of controlling and rectifying the discharge flow of the fan in an arbitrary direction. Therefore, if the fan case is omitted, there is a problem that the output efficiency of the blower is reduced and turbulent noise is increased.
  • Patent Document 3 and the like show a centrifugal blower that is frequently used in a temperature conditioning unit, a temperature conditioning system, and the like for temperature conditioning a power storage device mounted on a vehicle such as an electric vehicle and a hybrid vehicle, or an inverter device.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit of a comparative example.
  • a temperature-controlled object 350 is accommodated in the housing 310 of the comparative example shown in FIG.
  • the air discharged from the forward fan 400 is integrated in the circumferential direction.
  • the distance between the side wall 1121 and the rotating shaft 1112a gradually increases. Therefore, the air flow 301 discharged from the forward fan 400 is biased toward the inner peripheral surface 1121 a of the side wall 1121. Therefore, in order to make the air flow 301 supplied into the housing 310 uniform, it is necessary to attach a rectifying mechanism 1310 such as a duct 1311 inside the housing 310.
  • the centrifugal blower 1100 using the forward fan 400 has a longer distance L from the center of gravity G of the centrifugal blower 1100 to the discharge hole 1123. Therefore, when attaching the centrifugal blower 1100 to the housing 310, the temperature harmony unit 1010 has a poor balance and an unstable physique. Therefore, the temperature harmony unit 1010 may be fixed to surrounding members via the attachment portion 1124. In this case, the mounting portion 1124 is required to have various shape changes in order to suit the environment in which the temperature harmony unit 1010 is used.
  • the rectifying mechanism 1310 when the rectifying mechanism 1310 is configured separately from the housing 310, it is necessary to consider the distance from the center of gravity G to the rectifying mechanism 1310. In general, the distance from the center of gravity G to the rectifying mechanism 1310 increases. Therefore, the physique of the temperature harmony unit is likely to be unbalanced.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems.
  • the temperature conditioning unit of the present invention includes an impeller, a rotational drive source, a fan case, a casing, a branch duct section, and a plurality of intake chambers.
  • the impeller includes a rotation shaft at the center and a substantially disk-shaped impeller disk disposed on a surface perpendicular to the rotation shaft, and a plurality of the impellers standing on the suction hole side of one side of the impeller disk And a moving blade.
  • the rotational drive source includes a shaft and is coupled to the impeller via the shaft.
  • the fan case has a substantially cylindrical side wall formed around the rotation axis, a circular intake hole centered on the rotation axis in a plane perpendicular to the rotation axis, and the side wall in the direction along the rotation axis. And a discharge hole located on the opposite side of the intake hole.
  • the housing includes an outer surface to which a fan case is attached, and a temperature-controlled object is accommodated therein.
  • the branch duct part branches the air flowing from the discharge hole. In the intake chamber, air accumulates on the inflow surface to be conditioned.
  • a small temperature conditioning unit capable of efficiently sending air to a housing containing components arranged at high density is provided with a simple structure. be able to.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view showing the temperature conditioning unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a shared component in the temperature conditioning unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view showing the temperature conditioning unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a blade shape (blade cross-sectional shape in a plane perpendicular to the rotation axis of the forward-facing fan) of the impeller used in the temperature conditioning unit in the comparative example.
  • FIG. 6B is a diagram showing a blade shape (blade cross-sectional shape in a plane perpendicular to the rotation axis of the rearward fan) of the impeller used in the temperature conditioning unit according to the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing an absolute outflow angle by enlarging the main part of the moving blade (blade shape of the forward-facing fan) shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7B is a diagram showing an absolute outflow angle by enlarging the main part of the moving blade (blade shape of the backward fan) shown in FIG. 6B.
  • FIG. 7C is a graph showing efficiency characteristics regarding the impeller used in the temperature conditioning unit according to the present invention and the impeller of the comparative example.
  • FIG. 7D is a graph showing the relationship between the flow coefficient and the pressure coefficient characteristic regarding the impeller used in the temperature conditioning unit according to the present invention and the impeller of the comparative example.
  • FIG. 7E is a graph showing the relationship between the air volume and the wind pressure related to the impeller used in the temperature conditioning unit according to the present invention and the impeller of the comparative example.
  • FIG. 8A is a perspective view showing a state in which a diffuser is added to the impeller in the first to fourth embodiments.
  • FIG. 8B is a front perspective view showing the diffuser in the first to fourth embodiments.
  • FIG. 8C is a rear perspective view showing the diffuser in the first to fourth embodiments.
  • FIG. 9 is a system configuration diagram showing an outline of the temperature conditioning system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 10 is a system configuration diagram showing an outline of another temperature conditioning system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 11 is a system configuration diagram showing an outline of still another temperature conditioning system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of the vehicle in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an outline of another vehicle in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit of a comparative example.
  • the present invention will be described with reference to the drawings and tables. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, the notation of a figure does not limit the top and bottom of actual installation.
  • the flow (airflow) of the air discharged from the blower 100 is described as a discharge flow.
  • the display of the white arrow drawn on drawing shows the aspect of an air flow (airflow) and a discharge flow typically.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a temperature conditioning unit 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view showing temperature conditioning unit 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a shared component in the temperature conditioning unit 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the temperature conditioning unit 10 is packaged by a housing 300. The following components are accommodated in the housing 300.
  • the blower 100 which is a centrifugal blower element includes a plurality of blades 111, an impeller 110 (centrifugal fan) including a substantially disk-shaped impeller disk 112 connecting the blades 111, and a rotation shaft of the impeller 110.
  • the impeller 110 is connected and fixed to an electric motor 200 that is a rotational drive source via a shaft 210.
  • the electric motor 200 that is a rotational drive source includes a shaft 210.
  • the impeller 110 When the electric motor 200 that is a rotational drive source is rotationally driven, the impeller 110 is rotated, and air energized through the intake holes 122 of the fan case 120 and given energy by the moving blades 111 is substantially perpendicular to the rotational axis. Discharged in the direction. The discharge flow is redirected in the anti-suction direction of the rotating shaft by the side wall of the fan case 120 having an airflow guiding shape.
  • the shape of the inner wall of the side wall is preferably a gentle curved surface so as not to hinder the flow of airflow.
  • the flow of the airflow that has flowed out of the discharge hole 123 of the fan case 120 is communicated with the intake side chamber 311 a that is in contact with the temperature-harmonized object 350.
  • Air accumulated in the intake side chamber 311a is almost uniformly supplied to the temperature-controlled object 350, and cools or heats components such as a battery pack.
  • the electronic device unit 320 for controlling the temperature-controlled object 350 is associated with the temperature-controlled object 350 space.
  • the region facing the suction portion of the blower 100 is isolated from the intake side chamber 311a.
  • the isolation wall 311 is separate from the fan case 120 and may be installed so that no leakage flow occurs between the fan case 120 and the isolation wall 311, or the isolation wall 311 and the fan case 120 are configured integrally. Also good.
  • the impeller 110 includes a rotation shaft of the electric motor 200 that is a rotation drive source in the center, and a substantially disk-shaped impeller disk 112 disposed on a surface perpendicular to the rotation shaft, and one surface of the impeller disk 112. And a plurality of moving blades 111 standing on the side of the intake hole.
  • Impeller 110 includes a shroud 114.
  • the aspect of the shroud 114 is an annular plate that covers each end of the rotor blade 111 of the impeller 110 on the intake hole side.
  • the shape of the shroud 114 is a funnel shape, a morning glory shape, or a trumpet shape having a hole at the center.
  • the shroud 114 is configured such that the wide mouth side of the shroud 114 faces the impeller disk 112 side, and the narrowed mouth side of the shroud 114 faces the intake hole side.
  • the outer peripheral end portion of the impeller disk 112 is provided with an inclined portion 113 that is inclined in the air supply direction so as to reduce the blowing resistance against the flow of the airflow.
  • such a shape is given priority to the fan efficiency, but a planar shroud is also sufficiently effective, and even if the shroud is omitted in order to simplify the manufacturing process, it functions as a fan. Fulfills.
  • blowing resistance that is, pressure loss is increased. Therefore, when the volume occupied by the object to be conditioned is large with respect to the casing, a chamber region in which fluid accumulates is provided on the inflow surface and the outflow surface of the object to be conditioned, and air is blown to the object to be conditioned substantially uniformly.
  • the intake-side chamber and the exhaust-side chamber are often limited to a minimum area in order to reduce the size of electrical equipment.
  • the temperature conditioning unit 10 of the present embodiment employs a centrifugal blower element having a high static pressure, so that sufficient cooling air can be ventilated even if the intake side chamber 311a and the exhaust side chamber 311b are flat. it can.
  • Either or both of the intake side chamber 311a and the exhaust side chamber 311b may be arranged in the blower 100 which is a centrifugal blower element.
  • FIG. 1A shows a state in which a blower 100 which is a centrifugal blower element is installed on the intake side chamber 311a side.
  • the air conditioner of the present embodiment can adjust the physique or detail shape of the impeller 110 within a certain range without increasing the size of the casing 300.
  • the air conditioner according to the present embodiment can optimize the efficiency of the blower 100. Therefore, the air volume of the cooling air can be adjusted.
  • FIG. 2 shows an example of the shared component 500 described above.
  • a branch duct portion 502 that branches the discharge flow of the blower is provided.
  • the centrifugal blower element in this case includes a branch duct portion 502 that couples the blower 100 and each intake chamber 501 in addition to the blower 100.
  • a shared component 500 that integrates the support column of the casing, the other component cover, the fan case, and the branch duct portion is used.
  • the integrated shared component 500 makes the flow path shape smooth, and suppresses leakage flow and turbulent flow loss due to steps.
  • the constituent members of the centrifugal blower element of the present embodiment are made of metal or resin material, but are not particularly limited.
  • the material of the stator winding of the motor that is the rotational drive source is copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy, but is not particularly limited.
  • the temperature conditioning unit 10 of the present embodiment includes the impeller 110, the rotational drive source, the fan case 120, the housing 300, the branch duct unit 502, and the intake chamber 501.
  • the impeller 110 includes a rotation shaft 112a in the center, and is disposed on a surface substantially perpendicular to the rotation shaft.
  • the impeller disk 112 is disposed on the side of the intake hole 122 on one side of the impeller disk 112.
  • the rotational drive source includes a shaft 210 and is coupled to the impeller 110 via the shaft 210.
  • the fan case 120 includes a substantially cylindrical side wall 121 formed around the rotation shaft 112a, a circular intake hole 122 centered on the rotation shaft 112a in a plane perpendicular to the rotation shaft 112a, and the rotation shaft 112a. And a discharge hole 123 positioned on the side opposite to the intake hole 122 with respect to the side wall 121.
  • the housing 300 includes an outer surface 302 to which the fan case 120 is attached, and a temperature-harmonized object 350 is accommodated therein.
  • the branch duct portion 502 branches the air flowing from the discharge hole 123. In the intake chamber 501, air accumulates on the inflow surface of the temperature-controlled object 350.
  • the inner wall surface of the fan case 120 is a side wall of the fan case 120 that changes the direction of the centrifugal air in which the air sucked from the intake holes 122 is output to the entire circumference of the impeller 110 by the rotation of the impeller 110.
  • 121 a direction component parallel to the rotation shaft 112a of the impeller 110, and a scroll shape in which the distance from the rotation shaft 112a increases toward the discharge hole 123 with respect to the rotation direction of the impeller 110.
  • a curved surface shape is a side wall of the fan case 120 that changes the direction of the centrifugal air in which the air sucked from the intake holes 122 is output to the entire circumference of the impeller 110 by the rotation of the impeller 110.
  • 121 a direction component parallel to the rotation shaft 112a of the impeller 110, and a scroll shape in which the distance from the rotation shaft 112a increases toward the discharge hole 123 with respect to the rotation direction of the impeller 110.
  • the impeller 110 may include a shroud 114 that is an annular plate that covers each end portion of the moving blade 111 on the intake hole 122 side.
  • the rotation drive source may be the electric motor 200.
  • centrifugal fan element may include an impeller 110 and a fan case 120.
  • stator winding of the electric motor that is the rotational drive source may include copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy.
  • the impeller may include at least one of a metal and a resin.
  • the temperature conditioning unit 10 may include a centrifugal blower element including an impeller 110 and a fan case 120.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the temperature conditioning unit 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment has almost the same configuration as the first embodiment. The difference is that, in the first embodiment, part or all of these, such as a part exterior body that covers part or all of the parts group inside the housing 300, a drive case exterior body that covers the fan case 120 and the rotational drive source, etc.
  • the component exterior body that covers a part or all of the component group inside the housing 300, the fan case 120, and the rotation drive source are provided.
  • the driving source outer covering and the like Integration of the driving source outer covering and the like is not intended, and a component outer covering that covers part or all of the parts group inside the housing 300, a drive case outer covering that covers the fan case 120 and the rotational driving source, etc. Each part is composed of individual parts. Therefore, a gap or a step is generated in a component exterior body that covers a part or all of the component group inside the casing 300, a drive source exterior body that covers the fan case 120 and the rotational drive source, and a connection portion between these components. For this reason, the output decreases due to leakage flow, turbulence, and the like.
  • the second embodiment since the gap 503 is provided, air leakage indicated by an arrow 504 occurs using the gap 503 as a flow path.
  • the second embodiment is inferior to the first embodiment in that the output is reduced due to the leaked flow or turbulent flow of the supplied air.
  • the other points are the same as those of the first embodiment, and are not inferior.
  • gaps and steps generated in the connecting portion can be reduced by applying a sealing agent such as a resin filler or adding a packing, thereby reducing leakage flow, turbulence, and the like.
  • a sealing agent such as a resin filler or adding a packing
  • the temperature conditioning unit 10 includes the drive case exterior body that covers the fan case 120 and the rotational drive source, and the component exterior body that covers at least a part of the component group that is housed in the housing 300. You may comprise. Further, the connection portion between the drive source exterior body and the component exterior body may have at least one of a gap and a step.
  • connection portion between the drive source exterior body and the component exterior body may have at least one of a sealant and packing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the temperature conditioning unit 10 according to the third embodiment of the present invention.
  • the temperature conditioning unit 10 of FIG. 4 shows an aspect in which the configuration of the fan case 120 includes a substantially cylindrical side wall 121 centering on the rotation axis.
  • the discharge flow from the impeller 110 centrrifugal fan
  • the impeller 110 centrifugal fan
  • the discharge flow from the impeller 110 is greatly bent from the radial direction to the axial direction and discharged to the anti-suction side in the rotation axis direction.
  • a part of the wall portion of the housing 300 and the fan case 120 are integrated.
  • the isolation wall 311 in the first embodiment is configured so that a part of the wall portion of the housing 300 also serves as the isolation wall 311. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the size (volume) of the temperature harmony unit 10 can be reduced.
  • the radial component of the discharge flow from the impeller increases.
  • the dimension of the side wall 121 of the fan case 120 is set short, the amount of the discharge flow that is redirected by the fan case increases, so that the axial component increases.
  • the ratio between the axial component and the radial component of the discharge flow can be arbitrarily adjusted by the axial height of the side wall 121 of the fan case 120.
  • the forward-facing fan does not increase the static pressure with the fan alone, and the fan case recovers the static pressure.
  • the rear-facing fan has a long blade length in the radial direction, so there is a large flow rate difference between the inlet and outlet of the blade.
  • the static pressure can be increased. Therefore, a combination with a fan case having a substantially cylindrical side wall centered on the rotation axis of the impeller is effective.
  • the inner wall surface of the fan case 120 of the present embodiment has a substantially cylindrical shape including a directional component parallel to the rotation shaft 112a of the impeller 110 and an arc shape centered on the rotation shaft 112a of the impeller 110. It may have a shape.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the temperature conditioning unit 10 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the configuration of the fourth embodiment is almost the same as the configuration of the third embodiment. The difference is that the configuration of the third embodiment does not include a fan case. In other words, in the configuration of the third embodiment, it can be said that the dimension of the side wall 121 of the fan case 120 in the direction of the rotation axis is set to zero.
  • the discharge flow from the impeller 110 directly collides with the inner wall of the housing 300. Therefore, as compared with the third embodiment, turbulent flow is likely to occur at the corners of the housing, and loss and noise increase.
  • the fourth embodiment is inferior to the third embodiment in that turbulent flow is likely to occur at the corners of the housing 300 and the loss and noise increase.
  • the other points are the same as those of the third embodiment and are not inferior.
  • the size (volume) of the temperature harmony unit 10 can be reduced.
  • FIG. 8A is a perspective view showing a state where a diffuser is added to the impeller in the first to fourth embodiments.
  • FIG. 8B is a front perspective view showing the diffuser in the first to fourth embodiments.
  • FIG. 8C is a rear perspective view showing the diffuser in the first to fourth embodiments.
  • a configuration in which a diffuser 115 is further added in addition to the configuration of the impeller 110 is employed.
  • the diffuser 115 is disposed between the impeller 110 and the electric motor 200 that is a rotational drive source.
  • the diffuser 115 is a substantially disk-shaped diffuser plate 116 disposed on a surface perpendicular to the rotation axis of the electric motor 200, and the diffuser plate 116 is erected on the side of the intake hole on one side of the diffuser plate 116. 110 and a plurality of stationary blades 117 that rectify the centrifugal air discharged from 110.
  • the diffuser 115 exerts an action of increasing the pressure while decelerating the output air (centrifugal air) from the impeller 110 between the stationary blades 117 of the diffuser 115, and increases the pressure of the output air from the blower.
  • FIG. 8A shows a state (perspective view) when the above-described diffuser 115 is added to the impeller 110.
  • FIG. 8B shows a front perspective view.
  • FIG. 8C shows a rear perspective view.
  • straightens a centrifugal wind is impaired, you may employ
  • the temperature conditioning unit of the present embodiment decelerates the centrifugal wind output from the impeller 110, and the pressure of the output wind from the centrifugal fan element including the impeller 110 and the fan case 120. May be provided.
  • the diffuser 115 may include at least one of a metal and a resin.
  • the temperature conditioning unit 1010 of the comparative example has a scroll casing 1120 that is also used in a conventional vehicle air conditioner.
  • the forward fan 400 is attached inside the scroll casing 1120.
  • the forward fan 400 is also referred to as a sirocco fan.
  • the forward fan 400 discharges air sucked from the front of FIG. 14 toward the back in the circumferential direction of the forward fan 400.
  • the air flow 301 discharged from the forward fan 400 flows along the side wall 1121 of the scroll casing 1120 to the discharge hole 1123.
  • the air discharged from the forward fan 400 is integrated in the circumferential direction.
  • the distance from the rotating shaft 1112a to the side wall 1121 gradually increases. Therefore, the air flow 301 discharged from the forward fan 400 is biased toward the outer peripheral surface 1121 a of the side wall 1121. Therefore, in order to make the air flow 301 supplied into the housing 310 uniform, it is necessary to attach a rectifying mechanism 1310 such as a duct 1311 inside the housing 310.
  • the centrifugal blower 1100 using the forward fan 400 has a longer distance L from the center of gravity G of the centrifugal blower 1100 to the discharge hole 1123. Therefore, when attaching the centrifugal blower 1100 to the housing 310, the temperature harmony unit 1010 is unbalanced and unstable. Therefore, the temperature harmony unit 1010 may be fixed to surrounding members via the attachment portion 1124. In this case, the mounting portion 1124 is required to have various shape changes in order to suit the environment in which the temperature harmony unit 1010 is used.
  • the rectifying mechanism 1310 when the rectifying mechanism 1310 is configured separately from the housing 310, it is necessary to consider the distance from the center of gravity G to the rectifying mechanism 1310. In general, the distance from the center of gravity G to the rectifying mechanism 1310 increases. Therefore, the balance of the temperature harmony unit becomes worse.
  • the air flow 301 discharged from the blower 100 can provide an air flow with little deviation with respect to the inside of the housing 300. Therefore, it is possible to effectively adjust the temperature of the secondary battery that is the object of temperature adjustment accommodated in the housing 300 without attaching the rectifying mechanism. Therefore, the temperature conditioning unit 10 according to Embodiment 1 does not require a rectifying mechanism such as a duct. That is, the temperature conditioning unit 10 according to Embodiment 1 can reduce pressure loss and friction loss in the air flow 301 that are conventionally generated by attaching a rectifying mechanism. As a result, the temperature conditioning unit 10 according to the first embodiment is based on increasing the efficiency of the blower 100, simplifying and downsizing the structure of the temperature conditioning unit 10, and reducing the components constituting the temperature conditioning unit 10. Cost reduction can be expected.
  • the temperature conditioning unit 10 in the first embodiment can be made smaller in size than the temperature conditioning unit 1010 shown in the comparative example.
  • a space in which the diameter dimension L of the forward-facing fan 400 can be secured from the housing 310 to the outside is required.
  • the volume corresponding to the space described above is required. Is not required.
  • the temperature-harmonized object 350 may be a secondary battery.
  • the temperature-harmonized object 350 may be a power converter.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a blade shape (blade cross-sectional shape in a plane perpendicular to the rotation axis of the forward-facing fan) of the impeller used in the temperature conditioning unit 1010 in the comparative example.
  • FIG. 6B is a diagram showing a moving blade shape (blade cross-sectional shape in a plane perpendicular to the rotation axis of the rearward fan) of the impeller 110 used in the temperature conditioning unit 10 according to the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing an absolute outflow angle by enlarging the main part of the moving blade (blade shape of the forward-facing fan) shown in FIG. 6A.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a blade shape (blade cross-sectional shape in a plane perpendicular to the rotation axis of the forward-facing fan) of the impeller used in the temperature conditioning unit 1010 in the comparative example.
  • FIG. 6B is a diagram showing a moving blade shape (blade cross-
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an absolute outflow angle by enlarging the main part of the moving blade (blade shape of the backward fan) shown in FIG. 6B.
  • the schematic drawing shown in FIGS. 7A and 7B represents a comparison of velocity triangles of the absolute outlet angle of the fan blade outlet.
  • the absolute outflow angle ⁇ 2 is larger than the absolute outflow angle ⁇ 1 in the case of using a forward-facing fan and is close to 90 degrees. That is, since the radial component of the flow becomes large, the flow can reach far, and it is possible to blow air to a temperature-controlled object larger than the fan case outer diameter.
  • FIG. 7C is a graph showing the efficiency characteristics of the impeller used in the temperature conditioning unit according to the embodiment of the present invention and the impeller of the comparative example.
  • FIG. 7D is a graph showing the relationship between the flow coefficient and pressure coefficient characteristics of the impeller used in the temperature conditioning unit according to the embodiment of the present invention and the impeller of the comparative example.
  • FIG. 7E is a graph showing the relationship between the air volume and the air pressure of the impeller used in the temperature conditioning unit according to the embodiment of the present invention and the impeller of the comparative example.
  • a forward-facing fan has a large reduction rate of the relative speed between the moving blades and a high secondary flow loss.
  • the forward fan is less efficient than the rear fan.
  • FIG. 7D shows the relationship between the flow coefficient and the pressure coefficient for the forward fan and the rear fan.
  • the forward fan has a higher work coefficient than the backward fan.
  • the forward-facing fan has an unstable region 410 in which the pressure coefficient changes in characteristic from lower right to upper right.
  • the backward fan has a lower work coefficient than the forward fan.
  • the backward fan does not have an unstable region in which the characteristics change like the forward fan. Therefore, the backward-facing fan can be used stably in the entire area. Therefore, the backward fan can obtain high output by rotating at high speed.
  • 6A and 6B show the cross-sectional shapes of the moving blades in a plane perpendicular to the rotation shaft 112a of the fan for the forward fan exemplified as a comparative example and the backward fan employed in each embodiment of the present invention.
  • 7A and 7B show a comparison of speed triangles at the blade outlets of the forward and rear fans.
  • the cross-sectional shape of the moving blade 1111 in the direction intersecting the rotating shaft 112a is an arc shape that is concave toward the direction in which the impeller disk 1112 rotates.
  • the inner peripheral end 1111 a located on the rotating shaft 112 a side is located behind the outer peripheral end 1111 b located on the counter rotating shaft side.
  • the outflow angle ⁇ 1 of the air discharged from each rotor blade 1111 is an angle close to the tangential direction on the outer periphery of the impeller disk 1112. Therefore, when a forward-facing fan is used, the air flow has a small component in the radial direction of the impeller disk 1112, so it is difficult to reach the air flow far away.
  • the cross-sectional shape of the moving blade 111 in the direction intersecting the rotating shaft 112 a is an arc shape that is convex toward the direction in which the impeller disk 112 rotates.
  • the inner peripheral end 111a located on the rotating shaft 112a side is located in front of the outer peripheral end 111b located on the counter rotating shaft side.
  • the absolute outflow angle ⁇ 2 of the air discharged from each rotor blade 111 is an angle that is greatly opened from the tangential direction on the outer periphery of the impeller disk 112. Therefore, when the backward fan is used, the air flow has a large component in the radial direction of the impeller disc 112, and therefore the air flow can reach far.
  • the static pressure of the forward-facing fan is not increased by the fan alone. Therefore, when a forward-facing fan is used, static pressure recovery by the fan case is realized by using a scroll casing.
  • the backward fan has a long moving blade 111 in the radial direction of the impeller disk 112. Therefore, when the impeller 110 rotates, the flow velocity difference between the flowing air increases between the inner peripheral end 111 a that is the inlet of the moving blade 111 and the outer peripheral end 111 b that is the outlet of the moving blade 111. Therefore, as shown in FIG. 7E, the backward-facing fan can increase the static pressure by itself. Therefore, if the temperature adjustment unit in each embodiment of the present invention is used, the operating point changes from A to B as the mounting density of the object to be adjusted in temperature accommodated in the housing 300 increases.
  • the temperature conditioning unit in each embodiment of the present invention is miniaturized.
  • the trailing edge of the moving blade 111 is located on the outer peripheral side of the impeller disk 112, the leading edge of the moving blade 111 is the center side of the rotating shaft 112a, and It is located on the forward side in the rotational direction of the impeller 110 with respect to the rear edge.
  • the trailing edge of the moving blade 111 is located on the outer peripheral side of the impeller disk 112, the leading edge of the moving blade 111 is located on the center side of the rotating shaft 112a, and is located on the front side in the rotation direction of the impeller 110 with respect to the trailing edge.
  • the moving blade 111 may have a convex curved surface on the front side in the rotational direction of the impeller 110.
  • FIG. 9 is a system configuration diagram showing an outline of the temperature conditioning system 20 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 10 is a system configuration diagram showing an outline of another temperature conditioning system 20a according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 11 is a system configuration diagram showing an outline of still another temperature conditioning system 20b according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of the vehicle 30 in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an outline of another vehicle 30a according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the temperature conditioning system according to the fifth embodiment of the present invention has the following configuration.
  • the temperature conditioning system 20 includes a first temperature conditioning unit 711a, a second temperature conditioning unit 711b, and a plurality of ducts 700, 700a, 700b, 700 c and 700 d, a switching unit 701, a rotation speed control unit 702, and a control unit 703.
  • the temperature conditioning unit 10 described in the first embodiment can be used as the first temperature conditioning unit 711a and the second temperature conditioning unit 711b.
  • FIG. 9 shows the temperature conditioning unit described with reference to FIG. 1A in the first embodiment.
  • Ducts 700b and 700c which are a part of the plurality of ducts, connect the exhaust hole 125a included in the first temperature adjustment unit 711a and the intake hole 122b included in the second temperature adjustment unit 711b.
  • the intake hole 122b sucks air into the housing.
  • the exhaust hole 125a exhausts the sucked air out of the housing.
  • the ducts 700 and 700a which are a part of the plurality of ducts connect the intake hole 122a included in the first temperature adjustment unit 711a and the exhaust hole 125b included in the second temperature adjustment unit 711b.
  • the switching unit 701 switches the state in which the ducts 700, 700a, and 700d are connected.
  • the rotation speed control unit 702 controls at least one of the rotation speed of the electric motor 200a included in the first temperature adjustment unit 711a and the rotation speed of the electric motor 200b included in the second temperature adjustment unit 711b.
  • the control unit 703 controls the switching unit 701 and the rotation speed control unit 702.
  • the control unit 703 controls the flow path of air flowing in the plurality of ducts 700, 700a, 700b, 700c, and 700d or the air volume of the air.
  • the temperature conditioning system 20a includes a first temperature conditioning unit 720a, a second temperature conditioning unit 720b, and a plurality of ducts 700, 700e, and 700f.
  • FIG. 10 shows the temperature conditioning unit described with reference to FIG. 1A in the first embodiment.
  • Ducts 700 and 700e which are a part of the plurality of ducts, connect the intake hole 122a included in the first temperature adjustment unit 720a and the intake hole 122b included in the second temperature adjustment unit 720b.
  • the plurality of ducts 700, 700e, and 700f may connect the exhaust hole 125a included in the first temperature adjustment unit 720a and the exhaust hole 125b included in the second temperature adjustment unit 720b.
  • the switching unit 701 switches the connection state of the plurality of ducts 700, 700e, and 700f.
  • the rotation speed control unit 702 controls at least one of the rotation speed of the electric motor 200a included in the first temperature adjustment unit 720a and the rotation speed of the electric motor 200b included in the second temperature adjustment unit 720b.
  • the control unit 703 controls the switching unit 701 and the rotation speed control unit 702.
  • the control unit 703 controls a flow path of air flowing in the plurality of ducts 700, 700e, and 700f or an air volume of air.
  • the temperature conditioning system 20b includes a temperature conditioning unit 10a, first ducts 730, 730a, and 730b, and second ducts 730c, 730d, Switching units 701a and 701b, a rotation speed control unit 702, and a control unit 703 are provided.
  • the temperature conditioning unit described in the first embodiment can be used as the temperature conditioning unit 10a.
  • FIG. 11 shows the temperature conditioning unit described with reference to FIG. 1A in the first embodiment.
  • the first ducts 730, 730a, and 730b allow air to flow without passing through the temperature conditioning unit 10a.
  • the second duct 730c flows the air supplied to the temperature conditioning unit 10a.
  • the second duct 730d allows the air discharged from the temperature conditioning unit 10a to flow. Air is sucked from the suction holes 122. Air is exhausted from the exhaust hole 125.
  • the first ducts 730, 730a, 730b and the second ducts 730c, 730d are connected to the switching units 701a, 701b.
  • the switching units 701a and 701b switch the air flow.
  • the rotation speed control unit 702 controls at least the rotation speed of the electric motor 200 included in the temperature conditioning unit 10a.
  • the control unit 703 controls the switching units 701a and 701b and the rotation speed control unit 702.
  • the control unit 703 controls the flow path of air flowing in the first ducts 730, 730a, and 730b and the air flow rate in the second ducts 730c and 730d.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of the vehicle 30 in the fifth embodiment of the present invention.
  • the vehicle 30 includes a power source 800, drive wheels 801, a travel control unit 802, and a temperature conditioning system 803.
  • the driving wheel 801 is driven by the power supplied from the power source 800.
  • the travel control unit 802 controls the power source 800.
  • the temperature conditioning system 803 can use the temperature conditioning systems 20, 20a, and 20b described above.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an outline of another vehicle 30a according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the vehicle 30a includes a power source 800, drive wheels 801, a travel control unit 802, and a temperature conditioning unit 804.
  • the driving wheel 801 is driven by the power supplied from the power source 800.
  • the travel control unit 802 controls the power source 800.
  • the temperature conditioning system 803 As shown in FIG. 12, the temperature conditioning system 803 according to the fifth embodiment of the present invention is mounted on the vehicle 30.
  • the temperature conditioning system 803 When the temperature conditioning system 803 is mounted on the vehicle 30, if the following configuration is adopted, cooling and heating of a temperature-harmonized object are effectively performed.
  • the temperature adjustment system 803 includes a plurality of ducts that connect the intake holes and the vent holes of each temperature adjustment unit.
  • the temperature conditioning system 803 includes a switching unit that switches an amount of airflow flowing in the duct or a path for flowing the airflow.
  • a plurality of temperature conditioning units are connected by a duct. With this configuration, it is possible to efficiently harmonize the temperature-controlled object.
  • the temperature conditioning system 803 in the fifth embodiment has a plurality of ducts connected to the intake holes and the vent holes of the temperature conditioning unit.
  • the temperature conditioning system 803 includes a switching unit that switches an amount of airflow flowing in the duct or a path for flowing the airflow.
  • a plurality of ducts are connected to the intake holes and the air holes of the temperature conditioning unit in the present embodiment.
  • the duct 730 has one end connected to the outside of the vehicle and the other end connected to the switching unit 701a.
  • the duct 730a has one end connected to the switching unit 701a and the other end connected to the switching unit 701b.
  • one end of the duct 730c is connected to the switching unit 701a, and the other end is connected to the intake hole 122 of the temperature conditioning unit 10a.
  • One end of the duct 730d is connected to the exhaust hole 125 of the temperature conditioning unit 10a, and the other end is connected to the switching unit 701b.
  • the air outside the vehicle when the outside air temperature of the vehicle 30 is within a predetermined range, the air outside the vehicle can be directly taken into the vehicle 30 through the duct.
  • the outside air temperature of the vehicle 30 is outside the predetermined range, air outside the vehicle can be taken into the vehicle 30 through the duct and the temperature conditioning unit.
  • the temperature conditioning system 803 can switch the air to be provided to the object to be conditioned according to the outside air temperature of the vehicle. Therefore, the temperature harmony system 803 can realize temperature harmonization of the temperature subject to be conditioned while realizing energy saving efficiently.
  • the threshold of the external temperature of the vehicle for switching the duct may be set as appropriate according to the purpose.
  • the intake of air outside the vehicle for switching the duct can be switched by atmospheric pressure instead of the temperature outside the vehicle.
  • the temperature conditioner for a hybrid car battery has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the temperature conditioning unit according to the embodiment of the present invention can be applied to engine control units, inverter devices, temperature conditioning of electric motors, and the like.
  • the temperature conditioning unit of the present embodiment includes the centrifugal fan element control unit 703 at least on the inside or the outside of the housing.
  • the temperature conditioning unit may further include an exhaust hole 125 for exhausting the air introduced into the casing to the outside of the casing 300.
  • the temperature conditioning system 20 of the present embodiment includes the first temperature conditioning unit 711a and the second temperature conditioning unit 711b described in the first embodiment, and the exhaust gas included in the first temperature conditioning unit 711a.
  • a plurality of ducts 700, 700a, 700b, 700c, and 700d that connect the holes 125a or the intake holes 122a and the intake holes 122b or the exhaust holes 125b of the second temperature conditioning unit 711b are provided.
  • the temperature conditioning system 20 includes a switching unit 701 that switches a state in which a plurality of ducts are connected, at least the rotational speed of the rotational drive source included in the first temperature conditioning unit 711a, or the second temperature conditioning unit 711b.
  • a rotation speed control unit 702 that controls any one of the rotation speeds of the rotation drive source included in the.
  • the temperature conditioning system 20 includes a control unit 703 that controls the switching unit 701 and the rotation speed control unit 702 to control the flow paths of air flowing through a plurality of ducts or the air volume of the air. Thereby, cooling of the object to be temperature-matched and heating are effectively performed.
  • the temperature conditioning system 20b of the present embodiment includes the temperature conditioning unit 10a described in the first embodiment, the first ducts 730, 730a, and 730b that flow air without going through the temperature conditioning unit 10a, 2nd ducts 730c and 730d that flow air supplied to the conditioning unit 10a or flow air discharged from the temperature conditioning unit 10a.
  • the temperature conditioning system 20b includes a switching unit 701a that connects the first ducts 730, 730a, and 730b and the second ducts 730c and 730d, and switches the flow of air, and the rotation of a rotational drive source included in the temperature conditioning unit 10a.
  • the vehicle 30 includes a power source 800, drive wheels 801 that are driven by power supplied from the power source 800, a travel control unit 802 that controls the power source 800, and the present embodiment.
  • the temperature conditioning system 803 is provided. Thereby, cooling of the object to be temperature-matched and heating are effectively performed.
  • the vehicle 30a of the present embodiment includes a power source 800, drive wheels 801 that are driven by the power supplied from the power source 800, a travel control unit 802 that controls the power source 800, and the first embodiment.
  • a temperature conditioning unit 804. Thereby, cooling of the object to be temperature-matched and heating are effectively performed.
  • the temperature conditioning unit and temperature conditioning system of the present invention can be reduced in size, increased in output, and improved in efficiency, and are useful for on-vehicle battery temperature control applications. Moreover, the mounting of the temperature conditioning unit and the temperature conditioning system of the present invention on a vehicle can suppress excessive vibration and noise.

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Abstract

温度調和ユニット(10)は、インペラ(110)と、回転駆動源(200)と、ファンケース(120)と、筐体(300)と、吸気チャンバと、を備える。インペラ(110)は、回転軸を中心部に含み、回転軸に対して垂直方向の面に配置される実質的に円板形状のインペラディスク(112)と、インペラディスク(112)の片面の吸気孔(122)の側に立設する複数の動翼(111)と、を有する。回転駆動源(200)は、シャフト(210)を含み、シャフト(210)を介してインペラ(110)に連結されている。ファンケース(120)は、回転軸を中心として形成された実質的に円筒状の側壁と、回転軸に垂直な面で回転軸を中心とする円形状の吸気孔(122)と、回転軸に沿った方向において、側壁に対して吸気孔(122)とは反対側に位置する吐出孔(123)と、を有する。筐体(300)は、ファンケース(120)が取り付けられる外表面を含み、内部には被温度調和対象が収納される。分岐ダクト部は、吐出孔(123)から流れる空気を分岐する。吸気チャンバにおいては、被温度調和対象の流入面に流体が溜まる。

Description

温度調和ユニット、温度調和システム、車両
 本発明は、被温度調和対象を温度調和する温度調和ユニット、温度調和システム、及びそれらを備えた車両に関する。特に、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両に搭載される蓄電装置、又は、インバータ装置などを温度調和する温度調和ユニット、温度調和システム等に関する。
 複数の動力源を持ち、そのうちのひとつとして二次電池を搭載しているハイブリッド自動車などの車両において、二次電池のセルは、充放電により電池内部を流れる電流と、電池セルの内部抵抗およびセル接続体の接触抵抗などにより発熱する。二次電池の温度は寿命に大きく影響する。常温の空気の送風などによる電池セルの冷却、又は極低温時の加温は、電池システムの出力向上、及び、セル数削減に対して非常に重要である。
 しかし、車両内での空間の確保から、二次電池の設置領域を十分広く取ることには限界があり、限られたサイズの筐体内に複数の電池セルが配列される。通常では、強制空冷手段を用いて空気の送風による空冷を図り、被温度調和対象である二次電池の温度を調節している。当然、電池の出力密度が高くなると、温度調和ユニット及び温度調和システム等の装置の高出力化が希求される。高出力化を図ると装置の大型化を招く。一方では、装置の小型化も求められる。このように、高出力化と小型化とを同時に図ることは、難度の高いテーマであることはいうまでも無い。
 特許文献1などに示される冷却装置には、発熱体を包含する筐体内に別体で構成された軸流送風機又は遠心送風機が多用されている。機器として独立した送風機を筐体内に配設するためには、発熱体を冷却する能力を有する送風機と、冷却風が通る流路のための領域が必要となる。冷却能力はファンの大きさに起因するところが大きい。特許文献2などに示される冷却装置では、筐体の小型化と相反するため、ファンケースを設けない構成を余儀なくされる場合がある。ファンケースは、送風機の静圧を上昇させる機構であり、ファンの吐出流を任意の方向へ制御し、且つ、整流する効果を有する。したがって、ファンケースを省略すると、送風機の出力効率が低下するとともに、乱流騒音の増加にもつながるという問題がある。
 特許文献3などには、電気自動車及びハイブリッド自動車などの車両に搭載される蓄電装置、又はインバータ装置などを温度調和する温度調和ユニット、温度調和システム等において、多用される遠心送風機が示される。
 特許文献3などに示される遠心送風機を用いた温度調和ユニットに関して、比較例として代表的なケースについて説明する。図14は、比較例の温度調和ユニットを示す断面図である。図14に示す比較例の筐体310の内部には、被温度調和対象350が収容されている。スクロールケーシング1120内において、前向きファン400から吐出された空気は、周方向に積分される。スクロールケーシング1120は、側壁1121が回転軸1112aからの距離が徐々に大きくなる。よって、前向きファン400から吐出された空気の流れ301は、側壁1121の内周面1121a側に偏る。従って、筐体310内に供給される空気の流れ301を一様にするために、筐体310の内部には、ダクト1311などの整流機構1310を取り付ける必要がある。
 しかしながら、前向きファン400を用いた遠心送風機1100は、遠心送風機1100の重心Gから吐出孔1123までの距離Lが長くなる。よって、遠心送風機1100を筐体310に取り付ける場合、温度調和ユニット1010は、バランスが悪く、不安定な体格となる。従って、温度調和ユニット1010は、取付部1124を介して、周囲の部材に固定されることがある。この場合、取付部1124は、温度調和ユニット1010が使用される環境に適合するため、多様な形状変更が求められる。
 特に、整流機構1310が筐体310と分離して構成される場合、重心Gから整流機構1310までの距離を考慮する必要がある。一般的に、重心Gから整流機構1310までの距離は長くなる。よって、温度調和ユニットの体格は、バランスの欠けたものになり易い。
 このように、比較例による温度調和ユニットにおいては、更なる高性能化を意図して、騒音の低減及び温度調和ユニット自体の体格の小型化・合理化という技術動向の高まりがある。本発明は上記の問題点を解決することを目的とする。
特開平10-93274号公報 特開2005-93793号公報 特開2013-104365号公報
 上記の目的を達成するために、本発明の温度調和ユニットは、インペラと、回転駆動源と、ファンケースと、筐体と、分岐ダクト部と、複数の吸気チャンバとを備える。インペラは、回転軸を中心部に含み、回転軸に対して垂直方向の面に配置される実質的に円板形状のインペラディスクと、インペラディスクの片面の吸気孔の側に立設する複数の動翼と、を有する。回転駆動源は、シャフトを含み、シャフトを介してインペラに連結されている。ファンケースは、回転軸を中心として形成された実質的に円筒状の側壁と、回転軸に垂直な面で回転軸を中心とする円形状の吸気孔と、回転軸に沿った方向において、側壁に対して吸気孔とは反対側に位置する吐出孔と、を有する。筐体は、ファンケースが取り付けられる外表面を含み、内部には被温度調和対象が収納される。分岐ダクト部は、吐出孔から流れる空気を分岐する。吸気チャンバにおいては、被温度調和対象の流入面に空気が溜まる。
 以上のように、本発明によれば、高密度に配置された部品を内包する筐体に対しても効率的に送風することが可能な、小型の温度調和ユニットを簡易な構造にて提供することができる。
図1Aは、本発明の実施の形態1の温度調和ユニットを示す断面図である。 図1Bは、本発明の実施の形態1の温度調和ユニットを示す斜視図である。 図2は、本発明の実施の形態1の温度調和ユニットにおける共用部品の一例を示す斜視図である。 図3は、本発明の実施の形態2の温度調和ユニットを示す断面図である。 図4は、本発明の実施の形態3の温度調和ユニットを示す断面図である。 図5は、本発明の実施の形態4の温度調和ユニットを示す断面図である。 図6Aは、比較例における温度調和ユニットに用いられるインペラの動翼形状(前向きファンの回転軸に垂直な面における翼断面形状)を示す図である。 図6Bは、本発明における温度調和ユニットに用いられるインペラの動翼形状(後向きファンの回転軸に垂直な面における翼断面形状)を示す図である。 図7Aは、図6Aに示す動翼(前向きファンの翼形状)の要部を拡大して絶対流出角を示す図である。 図7Bは、図6Bに示す動翼(後向きファンの翼形状)の要部を拡大して絶対流出角を示す図である。 図7Cは、本発明における温度調和ユニットに用いられるインペラと比較例のインペラとに関する効率特性を示すグラフである。 図7Dは、本発明における温度調和ユニットに用いられるインペラと比較例のインペラとに関する流量係数と圧力係数特性との関係を示すグラフである。 図7Eは、本発明における温度調和ユニットに用いられるインペラと比較例のインペラとに関する風量と風圧との関係を示すグラフである。 図8Aは、実施の形態1~4におけるインペラにディフューザを付加した場合の様態を示す斜視図である。 図8Bは、実施の形態1~4におけるディフューザを示す前方斜視図である。 図8Cは、実施の形態1~4におけるディフューザを示す後方斜視図である。 図9は、本発明の実施の形態5における温度調和システムの概要を示すシステム構成図である。 図10は、本発明の実施の形態5における他の温度調和システムの概要を示すシステム構成図である。 図11は、本発明の実施の形態5におけるさらに他の温度調和システムの概要を示すシステム構成図である。 図12は、本発明の実施の形態5における車両の概要を示す概要図である。 図13は、本発明の実施の形態5における他の車両の概要を示す概要図である。 図14は、比較例の温度調和ユニットを示す断面図である。
 以下、本発明について、図面及び表を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図の表記は実際の設置の天地を限定するものではない。以下では、送風機100から吐き出される空気の流れ(気流)を吐出流れと記述する。なお、図面に描いた白抜きの矢印の表示は、空気の流れ(気流)及び吐出流れの様態を模式的に示す。
 (実施の形態1)
 図1Aは、本発明の実施の形態1の温度調和ユニット10を示す断面図である。図1Bは、本発明の実施の形態1の温度調和ユニット10を示す斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1の温度調和ユニット10における共用部品の一例を示す斜視図である。温度調和ユニット10は、筐体300によって外装される。筐体300の内部に、以下に記す構成要素を収容する。遠心送風機要素である送風機100は、複数の動翼111と、動翼111を連結する実質的に円板状のインペラディスク112を具備するインペラ110(遠心ファン)と、インペラ110の回転軸と実質的に並行でインペラの回転方向に対して吐出孔123に向かうにつれて回転軸からの距離が大きくなるスクロール形状をなす側壁と回転軸に垂直な面で回転軸を中心とする円形状の吸気孔122を具備するファンケース120とから構成されている。インペラ110は、シャフト210を介して回転駆動源である電動機200に連結固定されている。回転駆動源である電動機200はシャフト210を含む。
 回転駆動源である電動機200が回転駆動することにより、インペラ110が回転し、ファンケース120の吸気孔122から流入して動翼111によりエネルギーを与えられた空気が回転軸と実質的に垂直な方向に吐出される。吐出流れは、気流誘導形状であるファンケース120の側壁により回転軸の反吸込み方向へ方向変換される。なお、側壁の内壁の形状は、気流の流れを妨げないようになだらかな曲面が好ましい。ファンケース120の吐出孔123から流出された気流の流れは、被温度調和対象350に接した吸気側チャンバ311aに連通されている。吸気側チャンバ311aにためられた空気がほぼ一様に被温度調和対象350に送気され、電池パックなどの部品を冷却又は加温する。被温度調和対象350を制御するための電子機器部320が被温度調和対象350空間内に同胞されている場合もある。送風機100の吸込み部が面する領域は吸気側チャンバ311aと隔絶されている。隔絶壁311はファンケース120と別体で、ファンケース120と隔絶壁311間に漏洩流れが生じないように設置されていても良いし、隔絶壁311とファンケース120が一体で構成されていても良い。
 インペラ110は、回転駆動源である電動機200の回転軸を中心部に含み、回転軸に対して垂直方向の面に配置される実質的に円板形状のインペラディスク112と、インペラディスク112の片面の吸気孔の側に立設する複数の動翼111とを含む。インペラ110はシュラウド114を含む。シュラウド114の様態は、インペラ110の動翼111の各々の端部を吸気孔側にて覆設する環状板体である。
 シュラウド114の形状は、中央部に孔部を有する漏斗状、朝顔状又はラッパ状である。シュラウド114は、シュラウド114の広口側をインペラディスク112の側に向け、シュラウド114の窄まり口側を吸気孔側に向ける構成である。インペラディスク112の外周端部は、送気方向へ傾斜する傾斜部113を具備し、気流の流れに対する送風抵抗の低減を図っている。本実施の形態においては、送風機効率を優先してこのような形状としているが、平面状のシュラウドでも十分効果はあり、製造工程の簡素化のために、シュラウドを省略しても送風機としての機能は果たす。
 従来、被温度調和対象に送風する場合、発熱体近傍に送風機構を配置する手法がとられている。しかしながら、本実施の形態のように、筐体に対して被温度調和対象が大きく、発熱体が多数密集して配置されている電気機器では、送風抵抗すなわち圧力損失が高くなってしまう。そこで、筐体に対する被温度調和対象の占有体積が大きい場合は、被温度調和対象の流入面と流出面に流体が溜まるチャンバ領域が設けられ、被温度調和対象にほぼ一様に送風される。吸気側チャンバ及び排気側チャンバは、電気機器の小型化のために最小領域に抑えられることが多い。一方、筐体の通風抵抗が高いため、送風機構には、高出力が求められており、おのずと送風機構が大型化し、筐体内に送風機構を収容することが困難である。そこで、筐体外に送風機構を設置し、送風機の吐出孔と筐体の流入口をダクトなどで連結して流路を構成する事例も多い。なお、この場合は、被温度調和対象と温度調和システムを含む電気機器の小型化も難しい。
 一方、本実施の形態の温度調和ユニット10は、静圧の高い遠心送風機要素を採用することにより、吸気側チャンバ311a及び排気側チャンバ311bの様態が偏平形状でも十分な冷却風を通気させることができる。遠心送風機要素である送風機100には、吸気側チャンバ311a及び排気側チャンバ311bのどちらか又は両方を配置してもよい。図1Aは、吸気側チャンバ311a側に遠心送風機要素である送風機100を設置した様態を示す。
 また、本実施の形態の空調装置は、筐体300を大型化することなしに、インペラ110の体格又は細部の形状をある程度の範囲で調整可能である。本実施の形態の空調装置は、送風機100の効率の最適化を図ることができる。従って、冷却風の風量を調整することができる。また、筐体内の各々の部品及び部品群、この筐体内の部品群の一部又は全部を覆う部品外装体、ファンケース及び回転駆動源を覆う駆動源外装体など、これらの一部又は全部を一体化して、共用部品500として構成することができる。これにより、流路形状が滑らかになり、漏洩流れ、及び段差による乱流損失が抑制される。
 図2は、上記の共用部品500の一例を示す。遠心送風機要素である送風機100に対して複数の吸気チャンバ501を配置する場合は、送風機の吐出流を分岐する分岐ダクト部502を設ける。この場合の遠心送風機要素は、送風機100に加えて、送風機100と各々の吸気チャンバ501とを結合する分岐ダクト部502とを含む。図2に示すとおり、本実施の形態では、筐体の支柱と他部品カバーとファンケースと分岐ダクト部とを一体化する共用部品500を用いる。一体化した共用部品500によって、流路形状が滑らかになり、漏洩流れ、及び段差による乱流損失が抑制される。
 上記被温度調和対象と送風機構を含むことにより、電気機器を小型化することができる。これにより、この電気機器を車両に搭載した場合は、室内空間を広くとることができる。従って、搭乗者の快適性が向上する。
 本実施の形態の遠心送風機要素の構成部材は、金属又は樹脂材料で構成されるが、特に限定しない。
 回転駆動源である電動機の固定子巻線の材質は、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金であるが、特に限定しない。
 以上のように、本実施の形態の温度調和ユニット10は、インペラ110と、回転駆動源と、ファンケース120と、筐体300と、分岐ダクト部502と、吸気チャンバ501とを備える。インペラ110は、回転軸112aを中心部に含み、回転軸に対して垂直方向の面に配置される実質的に円板形状のインペラディスク112と、インペラディスク112の片面の吸気孔122の側に立設する複数の動翼111と、を有する。回転駆動源は、シャフト210を含み、シャフト210を介してインペラ110に連結されている。ファンケース120は、回転軸112aを中心として形成された実質的に円筒状の側壁121と、回転軸112aに垂直な面で回転軸112aを中心とする円形状の吸気孔122と、回転軸112aに沿った方向において、側壁121に対して吸気孔122とは反対側に位置する吐出孔123と、を有する。筐体300は、ファンケース120が取り付けられる外表面302を含み、内部には被温度調和対象350が収納される。分岐ダクト部502は、吐出孔123から流れる空気を分岐する。吸気チャンバ501においては、被温度調和対象350の流入面に空気が溜まる。
 これにより、高密度に配置された部品を内包する筐体300に対しても効率的に送風することが可能な、小型の温度調和ユニット10を提供することができる。
 また、ファンケース120の内壁面は、吸気孔122から吸気される空気が、インペラ110の回転によってインペラ110の外周方向の全周に出力される、遠心風を方向変換する、ファンケース120の側壁121である気流誘導形状と、インペラ110の回転軸112aと平行な方向成分と、インペラ110の回転方向に対して、吐出孔123に向かうにつれて回転軸112aからの距離が大きくなるスクロール形状とを含む曲面形状と、を具備してもよい。
 また、インペラ110は、動翼111の各々の端部を吸気孔122側にて覆設する環状板体であるシュラウド114を含んでもよい。
 また、回転駆動源は電動機200であってもよい。
 また、遠心送風機要素は、インぺラ110とファンケース120とを含んでもよい。
 また、回転駆動源である電動機の固定子巻線が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金を含んでもよい。
 また、インペラが少なくとも金属と樹脂とのいずれかを含んでもよい。
 また、温度調和ユニット10は、インペラ110とファンケース120とからなる遠心送風機要素を含んでもよい。
 (実施の形態2)
 図3は、本発明の実施の形態2の温度調和ユニット10を示す断面図である。実施の形態2は、実施の形態1とほぼ同一の構成である。相違点は、実施の形態1では、筐体300の内部の部品群の一部又は全部を覆う部品外装体、ファンケース120及び回転駆動源を覆う駆動源外装体など、これらの一部又は全部を一体化して共用部品500として構成しているのに対して、実施の形態2では、筐体300の内部の部品群の一部又は全部を覆う部品外装体、ファンケース120及び回転駆動源を覆う駆動源外装体などについての一体化は図っておらず、筐体300の内部の部品群の一部又は全部を覆う部品外装体、ファンケース120及び回転駆動源を覆う駆動源外装体などの部品は、各々個別の部品にて構成する。したがって、筐体300の内部の部品群の一部又は全部を覆う部品外装体、ファンケース120及び回転駆動源を覆う駆動源外装体、これら部品の互いの接続部には、隙間又は段差が生じるため、漏洩流れ、乱流などによる出力低下が生じる。例えば、実施の形態2においては、隙間503を有するため、この隙間503を流路として矢印504で示す空気の漏れが生じる。このように、送気された空気の漏洩流れ、乱流などによる出力低下が生じる点で、実施の形態1に比べて、実施の形態2は劣る。しかし、その他の点では、実施の形態1と同様であり、遜色は無い。
 なお、上記の接続部に生じる隙間や段差は、樹脂充填剤などのシール剤の塗布やパッキンの追加などによって覆うことで、漏洩流れ、乱流などの低減が可能である。
 以上のように、本実施の形態の温度調和ユニット10は、ファンケース120及び回転駆動源を覆う駆動源外装体、及び、筐体300に内装される部品群の少なくとも一部を覆う部品外装体を具備してもよい。また、駆動源外装体と部品外装体の接続部には、少なくとも隙間と段差のどちらかを有してもよい。
 また、駆動源外装体と前記部品外装体の接続部には、少なくともシール剤とパッキンのどちらかを有してもよい。
 (実施の形態3)
 図4は、本発明の実施の形態3の温度調和ユニット10を示す断面図である。図4の温度調和ユニット10は、ファンケース120の構成に、回転軸を中心とする実質的に円筒状の側壁121を具備する様態を示す。本実施の形態では、インペラ110(遠心ファン)からの吐出流は、半径方向から軸方向に大きく方向を曲げられ、回転軸方向の反吸込み側に吐出される。このようなファンケースでは、筐体300の壁部の一部とファンケース120が一体化される。また、本実施の形態においては、実施の形態1における隔絶壁311を、筐体300の壁部の一部が兼ねる構成である。したがって、本実施の形態の構成によれば、温度調和ユニット10の体格(体積)の小型化が可能である。
 なお、ファンケース120の側壁121の回転軸方向の寸法を短く設定すると、インペラからの吐出流れの半径方向成分が多くなる。一方、ファンケース120の側壁121の回転軸方向の寸法を短く設定すると、吐出流れがファンケースによって方向転換させられる量が増加するので、軸方向成分が多くなる。このように、ファンケース120の側壁121の軸方向高さによって、吐出流れの軸方向成分と半径方向成分との割合は、任意に調整可能である。前向きファンではファンのみでは静圧が上昇せず、ファンケースによって静圧回復をしているが、後向きファンでは半径方向に翼長が長いため翼の入口と出口で流速差が大きく、ファン独自で静圧を上昇させることができる。従って、インペラの回転軸を中心とする実質的に円筒形状の側壁を具備するファンケースとの組み合わせが有効である。
 以上のように、本実施の形態のファンケース120の内壁面は、インペラ110の回転軸112aと平行な方向成分と、インペラ110の回転軸112aを中心とする円弧形状とを含む実質的な円筒形状を具備してもよい。
 (実施の形態4)
 図5には、本発明の実施の形態4の温度調和ユニット10を示す断面図である。実施の形態4の構成は、実施の形態3の構成とほぼ同一である。相違点は、実施の形態3の構成から、ファンケースを具備しない構成としている点である。また、換言すると、実施の形態3の構成において、ファンケース120の側壁121の回転軸方向の寸法を零に設定した構成とも言える。
 実施の形態4の構成では、インペラ110からの吐出流が直接筐体300の内壁に衝突する。そのため、実施の形態3に比べて、筐体隅部等で乱流が生じやすく、損失や騒音が増加する。筐体300の隅部等で乱流が生じやすく、損失や騒音が増加する点で、実施の形態3に比べて、実施の形態4は劣る。しかし、その他の点では、実施の形態3と同様であり、遜色は無い。また、実施の形態4においても、実施の形態3と同様に、温度調和ユニット10の体格(体積)の小型化が可能である。
 図8Aは、実施の形態1~4におけるインペラにディフューザを付加した場合の様態を示す斜視図である。図8Bは、実施の形態1~4におけるディフューザを示す前方斜視図である。図8Cは、実施の形態1~4におけるディフューザを示す後方斜視図である。各実施の形態においては、インペラ110の構成に加えて、さらにディフューザ115を付加する構成を採用している。ディフューザ115は、インペラ110と回転駆動源である電動機200との間に配置される。ディフューザ115は、電動機200の回転軸に対して垂直方向の面に配置される実質的に円板形状のディフューザプレート116と、このディフューザプレート116の片面の吸気孔の側に立設されて、インペラ110から吐出される遠心風を整流する複数の静翼117とを具備する。
 ディフューザ115は、インペラ110からの出力風(遠心風)を、ディフューザ115の静翼117の翼間で減速させつつ、圧力を昇圧する作用を発揮し、送風機からの出力風の圧力を高める。図8Aは、インペラ110に上述のディフューザ115を付加した場合の様態(斜視図)を示す。また、上述のディフューザの様態について、図8Bには、前方斜視図を示す。同じく図8Cには、後方斜視図を示す。なお、遠心風を整流する作用は損なわれるが、ディフューザ115を除いてインペラ110のみとする構成を、各実施の形態に採用しても良い。例えば、ディフューザ115による遠心風を整流する作用が、過剰である場合には、ディフューザ115を除いて、スペック・ダウンを図ることも有用である。
 以上のように、本実施の形態の温度調和ユニットは、インぺラ110から出力される遠心風を減速させつつ、インぺラ110とファンケース120とを含む遠心送風機要素からの出力風の圧力を高めるディフューザ115を具備してもよい。また、ディフューザ115が少なくとも金属と樹脂のいずれかを含んでもよい。
 (本発明と比較例との対比)
 ここで、本発明の実施の形態1に示す温度調和ユニット10と、図14に示す、比較例の温度調和ユニット1010を比較する。比較例の温度調和ユニット1010は、従来の車載用空調装置にも用いられたスクロールケーシング1120を有する。
 スクロールケーシング1120の内部には、前向きファン400が取り付けられる。前向きファン400は、シロッコファンともいう。前向きファン400は、図14の手前から奥に向けて吸込まれた空気を、前向きファン400の周方向に向かって吐出する。前向きファン400から吐出された空気の流れ301は、スクロールケーシング1120の側壁1121に沿って、吐出孔1123に流される。
 さらに、詳細に説明する。
 比較例として示すスクロールケーシング1120内において、前向きファン400から吐出された空気は、周方向に積分される。スクロールケーシング1120は、回転軸1112aから側壁1121までの距離が徐々に大きくなる。よって、前向きファン400から吐出された空気の流れ301は、側壁1121の外周面1121a側に偏る。従って、筐体310内に供給される空気の流れ301を一様にするために、筐体310の内部には、ダクト1311などの整流機構1310を取り付ける必要がある。
 しかしながら、前向きファン400を用いた遠心送風機1100は、遠心送風機1100の重心Gから吐出孔1123までの距離Lが長くなる。よって、遠心送風機1100を筐体310に取り付ける場合、温度調和ユニット1010は、バランスが悪く、不安定となる。従って、温度調和ユニット1010は、取付部1124を介して、周囲の部材に固定されることがある。この場合、取付部1124は、温度調和ユニット1010が使用される環境に適合するため、多様な形状変更が求められる。
 特に、整流機構1310が筐体310と分離して構成される場合、重心Gから整流機構1310までの距離を考慮する必要がある。一般的に、重心Gから整流機構1310までの距離は長くなる。よって、温度調和ユニットのバランスは、より悪くなる。
 一方、図1Aに示すように、実施の形態1における温度調和ユニット10によれば、送風機100から吐出される空気の流れ301は、筺体300の内部に対して偏りが少ない気流を提供できる。よって、整流機構を取り付けなくても、効果的に筺体300内に収納された被温度調和対象である二次電池の温度を調節できる。従って、実施の形態1における温度調和ユニット10は、ダクトなどの整流機構が不要となる。つまり、実施の形態1における温度調和ユニット10は、従来、整流機構を取り付けることで生じる、空気の流れ301における、圧力損失や摩擦損失を低減できる。この結果、実施の形態1における温度調和ユニット10は、送風機100の高効率化と、温度調和ユニット10の構造の簡略化と小型化、および、温度調和ユニット10を構成する部品を減少させることによるコスト削減が期待できる。
 さらに、実施の形態1における温度調和ユニット10は、比較例で示す温度調和ユニット1010よりも、その体格の小型化が可能である。比較例で示す温度調和ユニット1010では、筐体310から外部に向けて、前向きファン400の直径寸法Lを確保できる空間が必要となるが、実施の形態1においては、上記の空間に相当する体積を要しない。
 以上のように、本実施の形態の温度調和ユニットにおいて、被温度調和対象350が二次電池であってもよい。
 また、被温度調和対象350が電力変換装置であってもよい。
 (前向きファンと後向きファンとの対比)
 図6Aは、比較例における温度調和ユニット1010に用いられるインペラの動翼形状(前向きファンの回転軸に垂直な面における翼断面形状)を示す図である。図6Bは、本発明における温度調和ユニッ10トに用いられるインペラ110の動翼形状(後向きファンの回転軸に垂直な面における翼断面形状)を示す図である。図7Aは、図6Aに示す動翼(前向きファンの翼形状)の要部を拡大して絶対流出角を示す図である。同じく、図7Bは、図6Bに示す動翼(後向きファンの翼形状)の要部を拡大して絶対流出角を示す図である。この図7A及び図7Bに示す模式的描画によって、ファンの翼出口の絶対流出角の速度三角形の比較を表現する。少なくとも一部が回転方向前方に凸形状で構成されている後向きファンを用いた場合には、絶対流出角α2が前向きファンを用いた場合の絶対流出角α1よりも大きく、90度に近くなる。すなわち、流れの半径方向成分が大きくなるため、遠方まで流れを到達させることができ、ファンケース外径よりも大きな被温度調和対象に送風することが可能である。
 図7Cは、本発明の実施の形態における温度調和ユニットに用いられるインペラと比較例のインペラの効率特性を示すグラフである。図7Dは、本発明の実施の形態における温度調和ユニットに用いられるインペラと比較例のインペラの流量係数と圧力係数特性の関係を示すグラフである。図7Eは、本発明の実施の形態における温度調和ユニットに用いられるインペラと比較例のインペラの風量と風圧の関係を示すグラフである。
 一般に、前向きファンは、動翼間における相対速度の減速率が大きく、二次流れ損失が高い。よって、前向きファンは、後向きファンよりも効率が低い。
 図7Dには、前向きファンと後向きファンとについて、流量係数と圧力係数との関係を示す。
 図7Dに示すように、前向きファンは、後向きファンと比べて仕事係数は高い。しかしながら、低流量で動作した場合、前向きファンには、圧力係数が右下がりから右上がりへと特性に変化が生じる、不安定領域410が存在する。
 一方、後向きファンは、前向きファンと比べて、仕事係数が低い。しかしながら、後向きファンには、前向きファンのように特性が変化する不安定領域は存在しない。よって、後向きファンは、全領域で安定して使用できる。従って、後向きファンは、高速回転することで高出力を得ることができる。
 図6A、図6Bには、比較例として例示する前向きファンと、本発明の各実施の形態に採用する後向きファンについて、ファンの回転軸112aに垂直な面における動翼の断面形状を示す。図7A、図7Bには、前向きファンと後向きファンの動翼出口における速度三角形の比較を示す。
 図6A、図7Aに示すように、前向きファンにおいて、動翼1111の、回転軸112aと交差する方向の断面形状は、インペラディスク1112が回転する方向に向かって凹となる円弧状である。動翼1111は、回転軸112a側に位置する内周側端部1111aが反回転軸側に位置する外周側端部1111bよりも後方に位置する。
 前向きファンを回転した場合、各々の動翼1111から吐出される空気の流出角α1は、インペラディスク1112の外周における接線方向に近い角度となる。よって、前向きファンを用いる場合、空気の流れは、インペラディスク1112の半径方向に向かう成分が小さいため、遠方まで空気の流れを到達させることが困難である。
 一方、図6B、図7Bに示すように、後向きファンにおいて、動翼111の、回転軸112aと交差する方向の断面形状は、インペラディスク112が回転する方向に向かって凸となる円弧状である。動翼111は、回転軸112a側に位置する内周側端部111aが反回転軸側に位置する外周側端部111bよりも前方に位置する。
 後向きファンを回転した場合、各々の動翼111から吐出される空気の絶対流出角α2は、インペラディスク112の外周における接線方向から大きく開いた角度となる。よって、後向きファンを用いる場合、空気の流れは、インペラディスク112の半径方向に向かう成分が大きいため、遠方まで空気の流れを到達させることができる。
 図7Eに示すように、前向きファンは、ファンのみでは静圧が上昇しない。よって、前向きファンを使用する場合、スクロールケーシングを用いるなどして、ファンケースによる静圧回復を実現する。
 一方、図6Bに示すように、後向きファンは、インペラディスク112の半径方向において、動翼111が長い。よって、インペラ110が回転する際、動翼111の入口である内周側端部111aと、動翼111の出口である外周側端部111bとの間において、流れる空気の流速差が大きくなる。従って、図7Eに示すように、後向きファンは、ファン自体で静圧を上昇できる。よって、本発明の各実施の形態における温度調和ユニットを用いれば、筐体300内に収納される被温度調和対象の実装密度が高くなることに伴い、動作点がAからBに変化する。
 この特性を利用することで、本発明の各実施の形態における温度調和ユニットは、小型化を図っている。
 以上のように、本実施の形態の温度調和ユニットにおいて、動翼111の後縁はインペラディスク112の外周側に位置し、動翼111の前縁は回転軸112aの中心側であり、かつ、後縁よりもインペラ110の回転方向の前進側に位置する。これにより、温度調和ユニットの小型化を図ることができる。
 また、動翼111の後縁はインペラディスク112の外周側に位置し、動翼111の前縁は回転軸112aの中心側であり、かつ、後縁よりもインペラ110の回転方向前方側に位置し、動翼111はインペラ110の回転方向前方側に凸状の湾曲面を有してもよい。これにより、空気の流れの半径方向成分が大きくなるため、遠方まで流れを到達させることができ、ファンケース外径よりも大きな被温度調和対象に送風することが可能である。
 (実施の形態5)
 図9は、本発明の実施の形態5における温度調和システム20の概要を示すシステム構成図である。図10は、本発明の実施の形態5における他の温度調和システム20aの概要を示すシステム構成図である。図11は、本発明の実施の形態5におけるさらに他の温度調和システム20bの概要を示すシステム構成図である。
 また、図12は、本発明の実施の形態5における車両30の概要を示す概要図である。図13は、本発明の実施の形態5における他の車両30aの概要を示す概要図である。
 なお、実施の形態1における温度調和ユニットと同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
 図9から図11に示すように、本発明の実施の形態5における温度調和システムは、以下の構成である。
 すなわち、図9に示すように、本発明の実施の形態5における温度調和システム20は、第1の温度調和ユニット711aと、第2の温度調和ユニット711bと、複数のダクト700、700a、700b、700c、及び700dと、切替部701と、回転数制御部702と、制御部703と、を備える。
 第1の温度調和ユニット711a及び第2の温度調和ユニット711bは、実施の形態1で説明した温度調和ユニット10を使用できる。図9には、実施の形態1において、図1Aを用いて説明した温度調和ユニットを示す。
 複数のダクトの一部であるダクト700b、700cは、第1の温度調和ユニット711aが有する排気孔125aと、第2の温度調和ユニット711bが有する吸気孔122bとを接続する。吸気孔122bは筐体内に空気を吸気する。排気孔125aは吸気された空気を筐体の外に排気する。
 又は、複数のダクトの一部であるダクト700、700aは、第1の温度調和ユニット711aが有する吸気孔122aと第2の温度調和ユニット711bが有する排気孔125bとを接続する。
 切替部701は、ダクト700、700a、700dが接続された状態を切り替える。
 回転数制御部702は、少なくとも、第1の温度調和ユニット711aが有する電動機200aの回転数、又は、第2の温度調和ユニット711bが有する電動機200bの回転数のいずれか一方を制御する。
 制御部703は、切替部701と回転数制御部702とを制御する。制御部703は、複数のダクト700、700a、700b、700c、及び700d内を流れる空気の流路又は空気の風量を制御する。
 また、図10に示すように、本発明の実施の形態5における温度調和システム20aは、第1の温度調和ユニット720aと、第2の温度調和ユニット720bと、複数のダクト700、700e、及び700fと、切替部701と、回転数制御部702と、制御部703と、を備える。
 第1の温度調和ユニット720a及び第2の温度調和ユニット720bには、実施の形態1で説明した温度調和ユニットを使用できる。図10には、実施の形態1において、図1Aを用いて説明した温度調和ユニットを示す。
 複数のダクトの一部であるダクト700、700eは、第1の温度調和ユニット720aが有する吸気孔122aと、第2の温度調和ユニット720bが有する吸気孔122bとを接続する。
 又は、複数のダクト700、700e、及び700fは、第1の温度調和ユニット720aが有する排気孔125aと第2の温度調和ユニット720bが有する排気孔125bとを接続してもよい。
 切替部701は、複数のダクト700、700e、及び700fの接続状態を切り替える。
 回転数制御部702は、少なくとも、第1の温度調和ユニット720aが有する電動機200aの回転数と、第2の温度調和ユニット720bが有する電動機200bの回転数のいずれか一方を制御する。
 制御部703は、切替部701と回転数制御部702とを制御する。制御部703は、複数のダクト700、700e、及び700f内を流れる空気の流路又は空気の風量を制御する。
 又は、図11に示すように、本発明の実施の形態5における温度調和システム20bは、温度調和ユニット10aと、第1のダクト730、730a、及び730bと、第2のダクト730c、730dと、切替部701a、701bと、回転数制御部702と、制御部703と、を備える。
 温度調和ユニット10aには、実施の形態1で説明した温度調和ユニットを使用できる。図11には、実施の形態1において、図1Aを用いて説明した温度調和ユニットを示す。
 第1のダクト730、730a、及び730bは、温度調和ユニット10aを介することなく空気を流す。
 第2のダクト730cは、温度調和ユニット10aへ供給される空気を流す。第2のダクト730dは、温度調和ユニット10aから吐出される空気を流す。なお、吸気孔122から空気は吸気される。排気孔125から空気は排気される。
 切替部701a、701bには、第1のダクト730、730a、730b及び第2のダクト730c、730dが接続される。切替部701a、701bは、空気の流れを切り替える。
 回転数制御部702は、少なくとも、温度調和ユニット10aが有する電動機200の回転数を制御する。
 制御部703は、切替部701a、701bと回転数制御部702とを制御する。制御部703は、第1のダクト730、730a、及び730b内と、第2のダクト730c、730d内とを流れる空気の流路又は空気の風量を制御する。
 図12は、本発明の実施の形態5における車両30の概要を示す概要図である。車両30は、動力源800と、駆動輪801と、走行制御部802と、温度調和システム803と、を備える。
 駆動輪801は、動力源800から供給される動力によって駆動される。走行制御部802は、動力源800を制御する。温度調和システム803は、上述した温度調和システム20、20a、及び20bを利用できる。
 また、図13は、本発明の実施の形態5における他の車両30aの概要を示す概要図である。車両30aは、動力源800と、駆動輪801と、走行制御部802と、温度調和ユニット804と、を備える。
 駆動輪801は、動力源800から供給される動力で駆動する。走行制御部802は、動力源800を制御する。温度調和ユニット804には、実施の形態1で説明した各温度調和ユニットを利用できる。
 図12と13を用いて、さらに、詳細に説明する。
 図12に示すように、本発明の実施の形態5における温度調和システム803は、車両30に搭載される。車両30に温度調和システム803を搭載する際、以下の構成を採用すれば、被温度調和対象の冷却、及び、加温が効果的に行われる。
 つまり、本実施の形態5における温度調和システム803には、複数の、上述した本発明の実施の形態における温度調和ユニットを利用できる。温度調和システム803は、各温度調和ユニットが有する、吸気孔及び通気孔どうしを接続する、複数のダクトを備える。温度調和システム803は、ダクト内を流れる気流の量、又は、気流を流すための経路を切り替える切替部を備える。
 例えば、吸気側の気温が常温より低い場合、複数の温度調和ユニットをダクトで接続する。この構成とすれば、被温度調和対象を効率よく温度調和できる。
 また、実施の形態5における温度調和システム803は、温度調和ユニットの吸気孔及び通気孔と接続される、複数のダクトを有する。温度調和システム803は、ダクト内を流れる気流の量、又は、気流を流すための経路を切り替える切替部を備える。
 例えば、本実施の形態における温度調和ユニットが有する、吸気孔及び通気孔には、複数のダクトが接続される。
 図11に示すように、ダクト730は、一端が車両の外部に接続され、他端が切替部701aに接続される。ダクト730aは、一端が切替部701aに接続され、他端が切替部701bに接続される。また、ダクト730cは、一端が切替部701aに接続され、他端が温度調和ユニット10aの有する吸気孔122に接続される。ダクト730dは、一端が温度調和ユニット10aの有する排気孔125に接続され、他端が切替部701bに接続される。
 本構成において、車両30の外部気温が所定範囲内の場合、ダクトを介して、直接、車外の空気を車両30内に取り込むことができる。車両30の外部気温が所定範囲外の場合、ダクトと、温度調和ユニットとを介して、車外の空気を車両30内に取り込むことができる。
 つまり、温度調和システム803は、車両の外部気温に応じて、被温度調和対象に提供する空気を切り替えることができる。よって、温度調和システム803は、効率よく、かつ、省エネルギー化を実現しながら、被温度調和対象の温度調和を実現できる。
 なお、温度調和システム803において、ダクトを切り替えるための車両の外部気温の閾値は、目的に応じて、適宜設定すればよい。また、温度調和システム803において、ダクトを切り替えるための車両外部の空気の取り込みは、車両外部の気温に代えて、気圧による切替とすることもできる。
 また、図13に示した形態は、図12に示した形態の温度調和システム803を温度調和ユニット804に読み替えることで、その説明を援用できる。
 上述の各実施の形態においては、一例としてハイブリッドカーの電池の温度調和装置として説明したが、これに限定するものではない。本発明の実施の形態の温度調和ユニットは、その他に、エンジンコントロールユニット、インバータ装置、電動機の温度調和などにも適用可能である。
 以上のように、本実施の形態の温度調和ユニットは、筐体の少なくとも内側と外側とのいずれかに遠心送風機要素の制御部703を具備する。
 また、温度調和ユニットは、筐体内に導入された空気を筐体300の外に排気する排気孔125をさらに有してもよい。
 また、本実施の形態の温度調和システム20は、各々が実施の形態1に記載された第1の温度調和ユニット711a及び第2の温度調和ユニット711bと、第1の温度調和ユニット711aが有する排気孔125a又は吸気孔122aと、第2の温度調和ユニット711bが有する吸気孔122b又は排気孔125bと、を接続する複数のダクト700、700a、700b、700c、及び700dと、を備える。また、温度調和システム20は、複数のダクトが接続された状態を切り替える切替部701と、少なくとも、第1の温度調和ユニット711aが有する回転駆動源の回転数、又は、第2の温度調和ユニット711bが有する回転駆動源の回転数のいずれか一方を制御する回転数制御部702と、を備える。また、温度調和システム20は、切替部701と回転数制御部702とを制御して、複数のダクト内を流れる空気の流路又は前記空気の風量を制御する制御部703を備える。これにより、被温度調和対象の冷却、及び、加温が効果的に行われる。
 また、本実施の形態の温度調和システム20bは、実施の形態1に記載された温度調和ユニット10aと、温度調和ユニット10aを介することなく空気を流す第1のダクト730、730a、730bと、温度調和ユニット10aへ供給される空気を流す、又は、温度調和ユニット10aから吐出される空気を流す、第2のダクト730c、730dと、を備える。また、温度調和システム20bは、第1のダクト730、730a、730b及び第2のダクト730c、730dが接続され、空気の流れを切り替える切替部701aと、温度調和ユニット10aが有する回転駆動源の回転数を制御する回転数制御部702と、切替部701aと回転数制御部702とを制御して、複数のダクト内を流れる空気の流路又は空気の風量を制御する制御部703と、を備える。これにより、被温度調和対象の冷却、及び、加温が効果的に行われる。
 また、本実施の形態の車両30は、動力源800と、動力源800から供給される動力で駆動する駆動輪801と、動力源800を制御する走行制御部802と、本実施の形態に記載の温度調和システム803と、を備える。これにより、被温度調和対象の冷却、及び、加温が効果的に行われる。
 また、本実施の形態の車両30aは動力源800と、動力源800から供給される動力で駆動する駆動輪801と、動力源800を制御する走行制御部802と、実施の形態1に記載の温度調和ユニット804と、を備える。これにより、被温度調和対象の冷却、及び、加温が効果的に行われる。
 本発明の温度調和ユニット及び温度調和システムは、小型化、高出力化、高効率化が可能であり、車載電池温度調節用途などに有用である。また、本発明の温度調和ユニット及び温度調和システムの車両への搭載は、過剰な振動や騒音を抑制可能である。
 10  温度調和ユニット
 10a  温度調和ユニット
 20  温度調和システム
 20a  温度調和システム
 20b  温度調和システム
 30  車両
 30a  車両
 100  送風機
 110  インペラ(遠心ファン)
 111  動翼
 111a  内周側端部
 111b  外周側端部
 112  インペラディスク
 112a  回転軸
 113  傾斜部
 114  シュラウド
 115  ディフューザ
 116  ディフューザプレート
 117  静翼
 120  ファンケース
 α1  絶対流出角
 α2  絶対流出角
 121  側壁
 122  吸気孔
 122a  吸気孔
 122b  吸気孔
 123  吐出孔
 125  排気孔
 125a  排気孔
 125b  排気孔
 200  電動機
 200a  電動機
 200b  電動機
 210  シャフト
 300  筐体
 301  空気の流れ
 302  外表面
 310  筐体
 311  隔絶壁
 311a  吸気側チャンバ
 311b  排気側チャンバ
 320  電子機器部
 350  被温度調和対象
 400  前向きファン
 410  不安定領域
 500  共用部品
 501  吸気チャンバ
 502  分岐ダクト部
 503  隙間
 504  矢印
 700  ダクト
 700a  ダクト
 700b ダクト
 700c  ダクト
 700d  ダクト
 700e  ダクト
 700f  ダクト
 701  切替部
 701a  切替部
 701b  切替部
 702  回転数制御部
 703  制御部
 711a  第1の温度調和ユニット
 711b  第2の温度調和ユニット
 720a  第1の温度調和ユニット
 720b  第2の温度調和ユニット
 730  第1のダクト
 730a  第1のダクト
 730b  第1のダクト
 730c  第2のダクト
 730d  第2のダクト
 800  動力源
 801  駆動輪
 802  走行制御部
 803  温度調和システム
 804  温度調和ユニット
 1010  温度調和ユニット
 1111  動翼
 1111a  内周側端部
 1111b  外周側端部
 1112  インペラディスク
 1120  スクロールケーシング
 1121  側壁
 1121a  内周面
 1123  吐出孔
 1124  取付部
 1310  整流機構
 1311  ダクト

Claims (21)

  1.       回転軸を中心部に含み、前記回転軸に対して垂直方向の面に配置される実質的に円板形状のインペラディスクと、
          前記インペラディスクの片面の吸気孔の側に立設する複数の動翼と、
       を有するインペラと、
       シャフトを含み、前記シャフトを介して前記インペラに連結されている回転駆動源と、
          前記回転軸を中心として形成された実質的に円筒状の側壁と、
          前記回転軸に垂直な面で回転軸を中心とする円形状の吸気孔と、
          前記回転軸に沿った方向において、前記側壁に対して前記吸気孔とは反対側に位置する吐出孔と、
       を有するファンケースと、
       前記ファンケースが取り付けられる外表面を含み、内部には被温度調和対象が収納される筐体と、
       前記吐出孔から流れる空気を分岐する分岐ダクト部と、
       前記被温度調和対象の流入面に前記空気が溜まる複数の吸気チャンバと、
    を備える温度調和ユニット。
  2. 前記ファンケースの内壁面は、
    前記吸気孔から吸気される空気が、前記インペラの回転によって前記インペラの外周方向の全周に出力される、遠心風を方向変換する、前記ファンケースの前記側壁である気流誘導形状と、
    前記インペラの回転軸と平行な方向成分と、前記インペラの回転方向に対して、前記吐出孔に向かうにつれて回転軸からの距離が大きくなるスクロール形状とを含む曲面形状と、
    を具備する請求項1記載の温度調和ユニット。
  3. 前記ファンケースの内壁面は、
    前記インペラの前記回転軸と平行な方向成分と、前記インペラの回転軸を中心とする円弧形状とを含む実質的な円筒形状を
    具備する請求項1記載の温度調和ユニット。
  4. 前記インペラは、
    前記動翼の各々の端部を前記吸気孔側にて覆設する環状板体であるシュラウドを含む請求項1記載の温度調和ユニット。
  5. 前記動翼の後縁は前記インペラディスクの外周側に位置し、
    前記動翼の前縁は前記回転軸の中心側であり、かつ、前記後縁よりも前記インペラの回転方向の前進側に位置する請求項1記載の温度調和ユニット。
  6. 前記動翼の後縁は前記インペラディスクの外周側に位置し、
    前記動翼の前縁は前記回転軸の中心側であり、かつ、前記後縁よりも前記インペラの回転方向前方側に位置し、
    前記動翼は前記インペラの回転方向前方側に凸状の湾曲面を有する請求項1記載の温度調和ユニット。
  7. 前記回転駆動源は電動機である請求項1記載の温度調和ユニット。
  8. 遠心送風機要素は、前記インぺラと前記ファンケースとを含み、
    前記筐体の少なくとも内側と外側とのいずれかに前記遠心送風機要素の制御部を具備する請求項1記載の温度調和ユニット。
  9. 前記被温度調和対象が二次電池である請求項1記載の温度調和ユニット。
  10. 前記被温度調和対象が電力変換装置である請求項1記載の温度調和ユニット。
  11. 前記回転駆動源である電動機の固定子巻線が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金を含む請求項1記載の温度調和ユニット。
  12. 前記インペラが少なくとも金属と樹脂とのいずれかを含む請求項1記載の温度調和ユニット。
  13. 前記インぺラから出力される遠心風を減速させつつ、前記インぺラと前記ファンケースとを含む遠心送風機要素からの出力風の圧力を高めるディフューザを具備し、
    前記ディフューザが少なくとも金属と樹脂のいずれかを含む請求項1記載の温度調和ユニット。
  14. 前記ファンケース及び前記回転駆動源を覆う駆動源外装体、及び、前記筐体に内装される部品群の少なくとも一部を覆う部品外装体を具備し、
    前記駆動源外装体と前記部品外装体の接続部には、少なくとも隙間と段差のどちらかを有する請求項1記載の温度調和ユニット。
  15. 前記ファンケース、及び前記回転駆動源を覆う駆動源外装体、及び、前記筐体に内装される部品群の少なくとも一部を覆う部品外装体を具備し、
    前記駆動源外装体と前記部品外装体の接続部には、少なくともシール剤とパッキンのどちらかを有する請求項1記載の温度調和ユニット。
  16. 前記インペラと前記ファンケースとからなる遠心送風機要素を含む請求項1記載の温度調和ユニット。
  17. 前記筐体内に導入された空気を前記筐体の外に排気する排気孔をさらに有する請求項1記載の温度調和ユニット。
  18. 請求項17に記載の温度調和ユニットを2つ有し、
    各々の前記温度調和ユニットのうち、その一方を第1の温度調和ユニットとするとともに、もう一方を第2の温度調和ユニットとし、
    前記第1の温度調和ユニットが有する前記排気孔又は前記吸気孔と、前記第2の温度調和ユニットが有する前記吸気孔又は前記排気孔と、を接続する複数のダクトと、
    前記複数のダクトが接続された状態を切り替える切替部と、
    少なくとも、前記第1の温度調和ユニットが有する回転駆動源の回転数、又は、前記第2の温度調和ユニットが有する回転駆動源の回転数のいずれか一方を制御する回転数制御部と、
    前記切替部と前記回転数制御部とを制御して、前記複数のダクト内を流れる空気の流路又は前記空気の風量を制御する制御部と、
    を備える温度調和システム。
  19. 請求項17に記載された温度調和ユニットと、
    前記温度調和ユニットを介することなく空気を流す第1のダクトと、
    前記温度調和ユニットへ供給される前記空気を流す、又は、前記温度調和ユニットから吐出される前記空気を流す、第2のダクトと、
    前記第1のダクト及び前記第2のダクトが接続され、前記空気の流れを切り替える切替部と、前記温度調和ユニットが有する回転駆動源の回転数を制御する回転数制御部と、前記切替部と前記回転数制御部とを制御して、前記複数のダクト内を流れる空気の流路又は前記空気の風量を制御する制御部と、
    を備える温度調和システム。
  20. 動力源と、
    前記動力源から供給される動力で駆動する駆動輪と、
    前記動力源を制御する走行制御部と、
    請求項18に記載の温度調和システムと、を備える車両。
  21. 動力源と、
    前記動力源から供給される動力で駆動する駆動輪と、
    前記動力源を制御する走行制御部と、
    請求項1に記載の温度調和ユニットと、を備える車両。
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