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1. (WO2015129141) 温調装置
Document

明 細 書

発明の名称 温調装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

発明の概要

0004   0005   0006  

図面の簡単な説明

0007  

発明を実施するための形態

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4  

明 細 書

発明の名称 : 温調装置

技術分野

[0001]
 本発明は、バッテリケース内の温度を調整する温調装置に関するものである。

背景技術

[0002]
 ハイブリッド車両や電気自動車等の動力源としてバッテリが用いられる。バッテリは充放電時に高温となるほか、低温時では効率が低下するため、バッテリを適切な温度に調節する温調装置をバッテリの近傍に設置することが一般的である。
[0003]
 このようなバッテリの温調装置として、JP2013-134876Aには、送風路にヒータコアとエバポレータとを備え、これらにより温調された空気をブロワによりバッテリケース内のバッテリへと送風するバッテリ温調ユニットが開示されている。

発明の概要

[0004]
 バッテリは車両の床下等に配置されることが一般的であるため、バッテリのレイアウトには制限がある。一方で車両の航続距離を多くしたいという要求から、バッテリは充電容量を低下させないように配置される必要がある。そのため、従来技術に記載のような温調装置を搭載するレイアウトに制限が生じ、バッテリレイアウトの自由度の確保のため、温調装置を小型化することが求められる。
[0005]
 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリを温調するための温調装置であって、小型化が可能な温調装置を提供することを目的とする。
[0006]
 本発明のある実施態様によると、羽根車の回転により送風を行う遠心式送風機と、送風された空気と冷媒とを熱交換する第1熱交換器と、を備え、遠心式送風機の送風の温度を調節する温調装置であって、羽根車の回転軸は、第1熱交換器の幅方向中心に対して、幅方向の一方側にオフセットして配置され、第1熱交換器は、幅方向の他方側から冷媒が流通する冷媒配管と接続される温調装置が提供される。

図面の簡単な説明

[0007]
[図1] 図1は、本発明の実施形態のバッテリ温調装置が提供される車両の説明図である。
[図2] 図2は、本発明の実施形態のバッテリ温調装置の説明図である。
[図3] 図3は、本発明の実施形態のバッテリ温調装置の説明図である。
[図4] 図4は、本発明の実施形態の加熱用熱交換器の説明図である。

発明を実施するための形態

[0008]
 以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
[0009]
 図1は、本発明の実施形態の温調装置100が適用される車両5の説明図である。
[0010]
 車両5の車室や荷室の床面には、バッテリケース200が配置される。バッテリケース200には、複数のバッテリモジュール150と温調装置100と制御装置160とが内装される。バッテリモジュール150は、車両5の駆動用のモータや各種電装装置の電源となる。バッテリモジュール150は、制御装置160にハーネス等により電気的に接続されており、制御装置160により充放電が制御される。
[0011]
 温調装置100は、バッテリケース200の端部に配置され、バッテリケース200内の温度を調節する。温調装置100は、後述するように加熱用熱交換器30と冷却用熱交換器40とを備え、送風機20からの送風より、バッテリケース200内を冷却又は加温する。バッテリケース200の内部ではバッテリモジュール150は隙間を有して配置されている。温調装置100は、バッテリモジュール150の隙間へと温調された送風を行なってバッテリケース200内の空気を循環させ、バッテリモジュール150を温調する。
[0012]
 図2及び図3は、本発明の実施形態の温調装置100の説明図である。図2は温調装置100の上面透視図、図3は温調装置100の側面透視図である。
[0013]
 温調装置100は、ケース10内に、送風機20、加熱用熱交換器30(第2熱交換器)、冷却用熱交換器40(第1熱交換器)が備えられて構成される。
[0014]
 送風機20は、回転する羽根車(ファン)21により、上方から吸い込んだ空気を、ファン21の回転による遠心力により、ファン21の回転軸と直交する方向に設けられる吹出口24に向かって送風する遠心送風機である。本実施形態の送風機20は、ファン21の回転軸方向に扁平された構造を有する。
[0015]
 送風機20は、回転による遠心力により径方向に空気を送出するファン21と、ファン21の空気の送出方向を送風の出口となる吹出口24へと送るカバー22とから構成される。送風機20は、上方、すなわち、ファン21の回転軸方向からバッテリケース200内の空気を吸い込み、ファン21の径方向へと空気を送出する。送出された空気は、カバー22の形状に沿ってファン21の回転軸と直行する方向に設けられる吹出口24から、加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40に向けて送風される。
[0016]
 加熱用熱交換器30は、例えば電力により加熱されるPTCヒータ等の加熱部が備えられる外縁部31と、外縁部31に囲繞され、送風機20からの送風が通過する熱交換部32とを備える。加熱用熱交換部30では、送風機20からの送風が熱交換部32を通過することにより、送風が加熱される。加熱用熱交換器30は図4で詳述する。
[0017]
 冷却用熱交換器40は、冷凍サイクルシステムの一部として構成される。冷却用熱交換器40は、冷媒が通過する流路へと送風が通過する熱交換部44を備える。冷却用熱交換部40では、熱交換部44に流通する低温の冷媒と、熱交換部44を通過する送風とで熱交換が行われることにより、送風機20からの送風を冷却する。
[0018]
 制御装置160は、バッテリケース200の内部の空気の温度を検出し、検出された温度に基づいて温調装置100から送風される空気の温度を決定する。温調装置100は、制御装置160の決定に基づいて、加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40による温度を制御し、送風機20によって送風を行う。
[0019]
 送風機20の送風は、加熱用熱交換器30を通過する。バッテリケース200内に加熱した空気を送風する場合は、加熱用熱交換器30の加熱部31を加熱させて、通過する送風との間で熱交換を行い、送風を加熱する。送風を加熱しない場合は加熱部31を加熱させず、送風はそのまま加熱用熱交換器30を通過する。
[0020]
 加熱用熱交換器30を通過した送風は、冷却用熱交換器40を通過する。バッテリケース200内に冷却した空気を送風する場合は、冷却用熱交換器40を通過する冷媒の温度を低下させ、送風を冷却する。冷却を行わない場合は冷却用熱交換器40の冷却を抑制させ、送風がそのまま送風口16からバッテリケース200へと送風される。
[0021]
 このようにして、温調装置100により温調された空気が、送風口16からバッテリケース200の内部に送られる。
[0022]
 冷却用熱交換器40には、冷媒を冷却用熱交換器40に流入させる入口側冷媒配管41と、冷媒を冷却用熱交換器40から流出させる出口側冷媒配管42とが接続される。入口側冷媒配管41と出口側冷媒配管42との間には、冷媒を減圧させて気化を促し、また冷媒流量を最適に調節する膨張弁43が備えられる。
[0023]
 入口側冷媒配管41と出口側冷媒配管42とは、フランジ部45に接続される。フランジ部45は、温調装置100の内部に備えられる入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42を温調装置100の外部の配管と分離可能に接続するコネクタの役割を有する。フランジ部45は、例えばバッテリケース200に形成される接続部に配置され、バッテリケース200の外部に備えられる冷凍サイクルシステム(凝縮器、圧縮器等)へと配管等により接続される。
[0024]
 膨張弁43は、入口側冷媒配管41に小径の流路を形成して冷媒を霧状とし、冷却用熱交換器40内部で媒体を気化させることにより冷却用熱交換器40を冷却する。膨張弁43は、冷却用熱交換器40を通過して出口側冷媒配管42を流通する媒体の温度により入口側冷媒配管41を流通する冷媒の量を調節する。
[0025]
 入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42は、上方から観察した場合(図2参照)、吹出口24の中心線に対してファン21とは逆側に配置される。送風機20は、吹出口24の幅方向の中心線に対してファン21の回転軸の中心がオフセットされて配置されている。このような構造において、送風機20の吹出口24の幅方向の中心と加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40の幅方向の中心とを一致させた場合は、これらの幅方向の中心線に対して、ファン21の構造がオフセットされて配置される。この場合、これら幅方向の中心線に対して、ファン21の構造と逆側に空間が発生する。バッテリモジュール150や制御装置160等は概ね矩形形状の構造であるため、バッテリケース200の内部のスペース効率を向上させるためには、温調装置100についても矩形の構造が望ましい。
[0026]
 そこで、本実施形態の温調装置100は、入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42を、吹出口24の中心線に対してファン21とは逆側に配置することにより、温調装置100の全体の構造を矩形の形状に収めることができるとともに、厚さ方向(図3参照)にも小型化することができる。
[0027]
 なお、入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42を配置する箇所に、送風機20及び加熱用熱交換器30のハーネスを配置してもよい。
[0028]
 図3を参照すると、ケース10の底面側には、凝縮水を貯留する貯留部11が形成される。貯留部11は、冷却用熱交換器40の底面側から風下側にかけて形成されている。冷却用熱交換器40は、低温の冷媒が流通するときに凝縮水が発生する。凝縮水は重力に従って、冷却用熱交換器40の底面側の貯留部11へと滴下し、凝縮水が貯留部11に貯留される。
[0029]
 冷却用熱交換器40の冷媒が流通する入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42の表面にも凝縮水が発生する。本実施形態では、入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42の底面側に、貯留部11へと凝縮水を流下させるように、貯留部11へと傾斜を有する溝部12を形成した。入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42に発生した凝縮水は溝部12へと滴下した後、溝部12の傾斜面を流れて貯留部11へと貯留される。
[0030]
 貯留部11に貯留された凝縮水は、温調装置100による加熱によって蒸発させてもよいし、逆止弁等を設けて車外に排出するようにしてもよい。
[0031]
 このように、温調装置100の内部には凝縮水が貯留されるので、振動等により加熱用熱交換器30における漏電を防止するため、電力により動作する加熱用熱交換器30を絶縁構造とする。
[0032]
 図4は、本実施形態の加熱用熱交換器30の説明図である。
[0033]
 加熱用熱交換器30は、PTCヒータ等の加熱部が備えられる外縁部31と、外縁部31に囲繞され、送風機20からの送風が通過する熱交換部32とを備える。外縁部31の上方には加熱部が内装されており、加熱部に電力を供給するハーネス33が接続される。
[0034]
 加熱用熱交換器30において、外縁部31と、外縁部31に電力を供給するハーネス33に絶縁性の塗料等を塗布することによって、これらを絶縁構造とする。送風機20の送風とで熱交換を行う熱交換部32は、熱交換効率を向上させるため表面を金属表面のままとする。同様に、送風機20のハーネス等の部位を絶縁構造としてもよい。
[0035]
 以上説明した本実施形態の温調装置100は、遠心式送風機である送風機20と、加熱用熱交換器30と、冷却用熱交換器40と、を備え、送風機20の送風の吹き出し口である吹出口24の幅方向の中心と、加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40の幅方向の中心が略同一となるように配置した。
[0036]
 本実施形態は、送風機20の吹出口24と、加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40とが幅方向の中心を略同一となるように配置したので、送風機20のファン21の回転軸の中心が幅方向の中心線に対してオフセットされ、オフセットにより形成される空間を配管やハーネス等を配置することが可能となり、スペース効率が向上することにより、温調装置100を小型化することができる。
[0037]
 さらに、送風機20の吹出口24と、加熱用熱交換器30と、冷却用熱交換器40とが幅方向の中心を略同一となるように配置したので、加熱用熱交換器30と冷却用熱交換器40とに対して均一な送風ができ、熱交換性能の低下を防止できる。
[0038]
 本実施形態の加熱用熱交換器30は、加熱部31として、電力により加熱するPTCヒータ等の電気ヒータを用いた。このような構成により、加熱用熱交換器30がハーネス等の電気配線のみで済み、熱媒体等の配管を配置する必要がなくなるので、レイアウトの自由度が向上し、温調装置100を小型化することができる。
[0039]
 加熱用熱交換器30の加熱部31には絶縁皮膜を設けた。これにより、冷却用熱交換器40において発生する凝縮水による影響を防止することができる。
[0040]
 本実施形態は、羽根車の回転により送風を行う遠心式送風機としての送風機20と、送風された空気と冷媒とを熱交換する第1熱交換器としての冷却用熱交換器40と、を備え、送風機20の送風の温度を調節する温調装置100であって、羽根車の回転軸は、冷却用熱交換器40の幅方向中心に対して、幅方向の一方側にオフセットして配置され、冷却熱交換器40は、幅方向の他方側から冷媒が流通する冷媒配管(入口側冷媒配管41及び出口側冷媒配管42)と接続されることを特徴とする。
[0041]
 本実施形態によると、羽根車の回転軸は、加熱用熱交換器40に対して、幅方向の一方側にオフセットして配置され、加熱用熱交換器40は、幅方向の他方側から冷媒が流通する冷媒配管と接続されるので、送風機20の羽根車(ファン)の回転軸中心が、加熱用熱交換器40の幅方向の中心に対してオフセットされる。オフセットにより生成される空間に配管やハーネス等を配置することが可能となり、スペース効率が向上する。
[0042]
 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つを示したものに過ぎず、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。
[0043]
 上記実施形態では、車両に搭載されるバッテリモジュール150の温度を調節する温調装置100について説明したが、これに限られるものではない。バッテリモジュール150以外の構成、例えば車両用のエアコンユニットについても同様に適用可能である。
[0044]
 上記実施形態では、送風機20の吹出口24と、加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40とが幅方向の中心を略同一としている。これは、送風機20の吹出口24と、加熱洋熱交換器30及び冷却用熱交換器40との幅方向の中心が完全に一致していなくともよく、加熱用熱交換器30及び冷却用熱交換器40との幅方向の中心に対して、送風機20の吹出口24が、例えば幅方向寸法の10分の1程度オフセットしていてもよい。
[0045]
 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主旨ではない。
[0046]
 本願は、2014年2月25日に日本国特許庁に出願された特願2014-34352に基づく優先権を主張する。この出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

請求の範囲

[請求項1]
 羽根車の回転により送風を行う遠心式送風機と、送風された空気と冷媒とを熱交換する第1熱交換器と、を備え、前記遠心式送風機からの送風の温度を調節する温調装置であって、
 前記羽根車の回転軸は、前記第1熱交換器の幅方向中心に対して、前記幅方向の一方側にオフセットして配置され、
 前記第1熱交換器は、前記冷媒が流通する冷媒配管に、前記幅方向の他方側で接続される温調装置。
[請求項2]
 請求項1に記載の温調装置であって、
 前記第1熱交換器とは異なる第2熱交換器をさらに備え、
 前記遠心式送風機は、前記羽根車の回転軸が、前記第2熱交換器の幅方向中心に対して、前記幅方向の一方側にオフセットして配置されている温調装置。
[請求項3]
 請求項2に記載の温調装置であって、
 前記第2熱交換器は、電力により加熱する加熱部を有する外縁部と、前記外縁部に囲繞された熱交換部と、を備える温調装置。
[請求項4]
 請求項3に記載の温調装置であって、
 前記第2熱交換器の前記外縁部には、絶縁被膜が設けられる温調装置。
[請求項5]
 羽根車の回転により送風を行う遠心式送風機と、送風された空気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、前記熱交換器を収容し、風路を形成する筐体と、を備え、前記遠心式送風機からの送風の温度を調節する温調装置であって、
 前記羽根車の回転軸は、前記風路の幅方向中心に対して、前記幅方向の一方側にオフセットして配置され、
 前記熱交換器は、前記冷媒が流通する冷媒配管に、前記幅方向の他方側で接続される温調装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]