JP2006228521A - ファン構造及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 制御回路基板を内蔵したコンパクトな構成のファンにおいて、その制御回路基板への塩分や水分やダストの付着を防止したファン構造を提供する。
【解決手段】 吸入口１３と吐出口２１を有するファンケース２０と、ファンケース２０内に備えられた羽根車１９と、羽根車１９を回す駆動モータ１７と、駆動モータ１７を制御する制御回路基板１６と、ファンケース２０と羽根車１９の間に形成されるうず形室とを備え、羽根車１９が回転することにより流体を吸入口１３から吸入しうず形室を経て吐出口２１より吐出するファン構造であって、ファンケース２０内に駆動モータ１７及び制御回路基板１６を配置し、駆動モータ１７及び制御回路基板１６をうず形室から区分する防水部材２２を設け、防水部材２２に形成された駆動モータ１７の出力軸１８の貫通孔２３をシールするシール筒部２５を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吸気中に水分が含まれている場合の防水性を高めたファン構造及びそれを用いた電池パックに関するものである。

複数の二次電池から成る電池組立体と充放電制御部を内蔵した電池パックにおいて、充放電に伴う発熱で二次電池温度が上昇し、電池出力や電池寿命が低下するのを防止するため、電池組立体の各二次電池の間に冷却通路を設けるとともにその冷却通路に向けて冷却流体を送給する送給通路と冷却通路から流出した冷却流体を排出する排出通路を設け、送給通路又は排出通路に冷却媒体を給排するファンを内蔵したものが知られている。

図７を参照して説明すると、電池パック１は、複数の二次電池３をそれらの間に冷却通路をあけて並列配置した電池組立体２が内蔵されるとともに、その上部に冷却エアを送給する送給通路６が、下部に冷却エアを排出する排出通路７が形成された電池ユニット部５と、電池ユニット部５の一側部に配設された充放電制御部８と、電池ユニット部５の他側部に配設されたファン配置部９にて構成されており、これらが外装ケース１０内に収容されている。

ファン配置部９においては、その上部に一端に外気取入口３１ａが開口し、他端が送給通路６に連通する外気取入通路３１が配設され、その下部にファン３２が配設されるとともに、ファン３２の下面に開口した吸入口３３と排出通路７を接続する接続ダクト３４が設けられている。

ファン３２は、図８に示すように、上端にベース板３５が配設され、その下面にモータを駆動制御する制御回路基板３６と駆動モータ３７が取付けられ、駆動モータ３７の出力軸３８に羽根車３９が固定され、これら制御回路基板３６、駆動モータ３７、及び羽根車３９の周囲を取り囲んでうず形室を形成するファンケース４０の上面の開口部４０ａをベース板３５に固定し、ファンケース４０の下面に羽根車３９と略同軸状の吸入口３３が形成された構成とされている。なお、ファンケース４０の吐出口４１は電池パック１外の排気ダクトに接続されている。

以上の構成において、ファン３２の駆動モータ３７を作動させると、外気取入口３１ａから冷却エアが取り入れられ、送給通路６を介して冷却通路を通り、二次電池３と熱交換して二次電池３を冷却し、その後冷却エアは排出通路７を介してファン３２の吸入口３３に吸引され、羽根車３９とうず形室によるポンプ作用で吐出口４１から吐出され、排気ダクトを介して外部に排気され、二次電池３の温度上昇が防止される。

なお、自動車のクーラー用コンデンサ等を冷却する電動ファンなどにおいて、水や泥の浸入等に対して出力軸受部を保護する防水構造として、電動機の出力軸に固定されたファンから電動機の端面及び外周面の外側に向けて突出する複数の筒状の防水壁を設けるとともに、電動機の両端面から径方向外側に円盤状の防水バリアを延設し、外部から出力軸の軸受部に至る経路に複数段のラビリンス構造を設けたものは知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭５５−１１２１００号公報

ところで、図８に示したようなファン３２の構造では、制御回路基板３６をベース板３５と駆動モータ３７の間に配設しているため、ファン３２の全体を上下にコンパクトな構成とすることができ、車載用の電池パックのように上下寸法が限られた空間に配置するのに好適であるが、例えば台風時や強風時などに自動車が海岸沿いを走行した場合などに吸入口３３に導入される冷却エアに海水ミストが混入することがあり、それ以外にも苛酷な環境条件下を走行した場合に冷却エアに湿気やダストが含まれることがあり、その場合制御回路基板３６が冷却エアの流れに晒されてしまうため、制御回路基板３６に塩分や水分やダストが付着し、短絡等が発生して不具合を発生するという問題がある。

一方、上記特許文献１に開示された防水構造は、出力軸受部への水などの浸入を防止するため、外部から出力軸の軸受部に至る経路に複数段のラビリンス構造を設けたものであって、図８に示すようなファンには適用できないものである。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、制御回路基板を内蔵したコンパクトな構成のファンにおいて、その制御回路基板への塩分や水分やダストの付着を防止したファン構造及び電池パックを提供することを目的とする。

本発明のファン構造は、吸入口と吐出口を有するファンケースと、ファンケース内に備えられた羽根車と、羽根車を回す駆動モータと、駆動モータを制御する制御回路基板と、ファンケースと羽根車の間に形成されるうず形室とを備え、羽根車が回転することにより流体を吸入口から吸入しうず形室を経て吐出口より吐出するファン構造であって、ファンケース内に駆動モータ及び制御回路基板を配置し、駆動モータ及び制御回路基板をうず形室から区分する防水部材を設け、防水部材に形成された駆動モータの出力軸の貫通孔をシールするシール部を設けたものである。

この構成によれば、ファンケース内に制御回路基板と駆動モータと羽根車を収容配置していることでコンパクトな構成のファンを実現することができるとともに、駆動モータと制御回路基板が防水部材にて流体が流動するうず形室に対して区分されているので、吸入する流体に塩水ミストなど、塩分や水分やダストが含まれていても、制御回路基板に塩分や水分やダストが付着して短絡等が発生するのを防止することができる。

また、ファンケースを、吸入口と対向する面にベース板を備えた構成とし、そのベース板に駆動モータと制御回路基板と防水部材を固定した構成とすると、取付構造が簡単で組付性が向上して好適である。

また、シール部を、駆動モータの出力軸に固定されて貫通孔をうず形室側から覆うシール部材にて構成すると、モータ出力軸に防水部材を接触させることなく、流動する冷却エア中の塩水ミストなどが防水部材で遮蔽された空間に貫通孔から侵入するのを確実に防止することができ、さらに防水部材とシール部材とがラビリンス構造を形成するようにするとさらにシール効果が向上する。

また、ベース板を上部とし、ファンケースの吸入口を下向きに設置し、シール部は、防水部材の内部で貫通孔に対向してモータ出力軸に固定され外周に垂下部を有する水返し部材にて構成すると、ベース板を上向きに配置したファンにおいて、防水部材とモータ出力軸の間の隙間から塩水ミストなどが侵入したとしても、侵入した塩水ミストなどが水返し部材に衝突して下方向きに折り返されて隙間から下方に排出されることで、制御回路基板に塩分や水分やダストが付着して短絡等が発生するのを防止することができる。

また、本発明の電池パックは、複数の二次電池をそれらの間に冷却通路をあけて並列配置した電池組立体と、冷却通路に向けて冷却流体を送給する送給通路と、冷却通路から流出した冷却流体を排出する排出通路と、電池組立体の一側に配置されて前記送給通路又は排出通路に吸気口が接続された上記構成のファンとを備えたものであり、上記のように羽根車の回転軸方向にコンパクトな構成のファンを備えているので、二次電池の並列配置方向と直交する方向の寸法のコンパクトな電池パックを実現でき、車載するために上下方向のコンパクト化が要求される車両駆動電源用の電池パックなどに特に効果を発揮する。

本発明のファン構造によれば、ファンケース内に制御回路基板と駆動モータと羽根車を収容配置していることでコンパクトな構成を実現することができ、かつ駆動モータと制御回路基板が防水部材にて流体が流動するうず形室に対して区分されているので、吸入する流体に塩水ミストなど、塩分や水分やダストが含まれていても、制御回路基板に塩分や水分やダストが付着して短絡等が発生するのを防止することができる。

以下、本発明のファン構造を適用した電池パックの第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１において、１は車載される車両駆動用の電池パックであり、複数の二次電池３をそれらの間に冷却通路（図示せず）をあけて並列配置し、その両端に配置した端部材４ａ、４ｂ間を拘束して組み立てた電池組立体２が内蔵されている。電池組立体２の配置部は、その下部に各冷却通路に冷却エアを送給する送給通路６を、上部に各冷却通路から出た冷却エアを排出する排出通路７を配設した電池ユニット部５とされている。電池ユニット部５の一側部には充放電制御用の機器を設置した充放電制御部８が、電池ユニット部５の他側部にはファン配置部９が配設されている。電池パック１は、これら電池ユニット部５と充放電制御部８とファン配置部９を外装ケース１０内に収容して構成されている。

ファン配置部９においては、その下部に一端に外気取入口１１ａが開口し、他端が送給通路６に接続された外気取入通路１１が配設され、その上部にファン１２が配設されるとともに、ファンの上面に開口した吸入口１３と排出通路７とが接続ダクト１４にて接続されている。

ファン１２は、図２に示すように、下端にベース板１５が配設され、その上面上にモータを駆動制御する制御回路基板１６と駆動モータ１７が配設され、駆動モータ１７の出力軸１８に、シロッコファンを構成するように円筒状の外周部に多数の羽根１９ａが配設された羽根車１９が固定されている。そして、これら制御回路基板１６、駆動モータ１７、及び羽根車１９の周囲を取り囲むように、うず形室を形成するファンケース２０が配設され、このファンケース２０の下面の開口部２０ａがベース板１５に接合固定されている。かくして、ベース板１５はファン１２のファンケースの一部を構成している。ファンケース２０の上面には羽根車１９と略同軸状の吸入口１３が形成され、周側壁に吐出口２１が開口され、外装ケース１０に開口された排出口（図示せず）を介して外部に排出する排出ダクト（図示せず）に接続されている。

ベース板１５上には、制御回路基板１６及び駆動モータ１７の周囲を取り囲みつつ上方に延出する防水部材２２が取付けられ、この防水部材２２の上端部に開口された貫通孔２３を駆動モータ１７の出力軸１８が貫通している。貫通孔２３からは上方に筒状部２４が延出され、この筒状部２４の外周及び上端に隙間をあけて嵌合するシール筒部２５が出力軸１８に装着固定され、これら筒状部２４とシール筒部２５にてラビリンス構造２６が形成されている。なお、図示例では、出力軸１８に固定されるシール筒部２５の取付ボス部２７が下方に延出されて筒状部２４の内周に隙間をあけて嵌合されている。

なお、制御回路基板１６及び駆動モータ１７は、ベース板１５に固定スリーブ２８の下端部を固定し、この固定スリーブ２８の下端近傍に制御回路基板１６を貫通固定するとともに、固定スリーブ２８の外周に駆動モータ１７のステータ１７ａを装着固着し、固定スリーブ２８の内周に配設した軸受２９にて出力軸１８を回転自在に支持し、この出力軸１８に駆動モータ１７のロータ１７ｂの内周を固定して取付けられている。

以上の構成において、ファン１２の駆動モータ１７を作動させると、外気取入口１１ａから冷却エアが取り入れられ、外気取入通路１１と送給通路６を介して電池組立体２における各二次電池３、３間の冷却通路に冷却エアが送給され、各冷却通路を通って二次電池３を冷却する。熱交換した冷却エアは、排出通路７と接続ダクト１４を介してシロッコファンから成るファン１２の吸入口１３に吸引され、羽根車１９とファンケース２０にて形成されたうず形室によるポンプ作用で吐出口２１から吐出され、排気ダクト（図示せず）を介して外部に排気される。こうして、電池パック１の各二次電池３の温度上昇が防止され、電池出力や電池寿命の低下が防止される。

また、上記ファン１２においては、ファンケース２０内に、制御回路基板１６と駆動モータ１７と羽根車１９を収容配置しているので、小型で大風量が得られるシロッコファンから成るファン１２をその羽根車１９の回転軸方向にコンパクトに構成することができ、二次電池３の並列配置方向と直交する上下方向の寸法のコンパクトな電池パック１を実現することができ、車載するために上下方向のコンパクト化が要求される車両駆動電源用の電池パックなどに特に効果を発揮する。

更に、駆動モータ１７と制御回路基板１６が配置されている空間を、防水部材２２によって冷却エアの流動空間に対して遮蔽しているので、吸入エアに塩水ミストなど、塩分や水分やダストが含まれていても、制御回路基板１６に塩分や水分やダストが付着して短絡等が発生するのを防止することができる。特に、防水部材２２に駆動モータ１７の出力軸１８の外周に隙間をあけて嵌合する筒状部２４を設け、この筒状部２４の外周に隙間をあけて嵌合するシール筒部２５を回転側の出力軸１８に設けて、筒状部２４とシール筒部２５にてラビリンス構造２６を形成しているので、モータ出力軸１８に防水部材２２を接触させることなく、防水部材２２で遮蔽された空間に流動する冷却エア中の塩水ミストなどが侵入するのを確実に防止することができる。

なお、図２に示した例では、ラビリンス構造２６を構成するシール筒部２５を出力軸１８に装着固定した例を示したが、図３に示すように、羽根車１９の出力軸１８に対する取付ボス部１９ｂからシール筒部２５を垂下しても良い。こうすると、部品点数を削減でき、コスト低下を図ることができる。

また、以上の説明では、防水部材２２の上端部における出力軸１８の貫通孔２３の部分にラビリンス構造２６を形成した例を示したが、図４に示すように、防水部材２２の貫通孔２３から上方に向けて筒状部２４を立ち上げ形成し、その先端薄肉部２４ａと出力軸１８の外周に微小な隙間を形成するように、若しくは僅かに接触するように構成することもでき、そうすると構成を一層簡単にすることができる。

次に、本発明のファン構造を適用した電池パックの第２の実施形態について、図５、図６を参照して説明する。

上記第１の実施形態では、図１に示したように、送給通路６が下部に、排出通路７が上部に配設されており、それに伴ってファン１２はそのベース板１５が下端に配設され、吸入口１３が上端で上向きに開口されている例を示したが、本実施形態の電池パック１においては、図７を参照して説明した従来例と同様に、送給通路６が上部に、排出通路７が下部に配設されており、それに伴ってファン１２は、図５に示すように、第１の実施形態とは上下が逆となっている。

図５において、ファン１２は、そのベース板１５が上端に配置され、このベース板１５にファンケース２０の開口部２０ａが接合固定され、ファンケース２０の吸入口１３は下端で下向きに開口されている。ファン１２の内部構造については基本的に第１の実施形態と同様であるため、説明を省略し、主な相違点についてのみ以下に説明する。

本実施形態においては、図６に詳細に示すように、防水部材２２の下端に出力軸１８が貫通する貫通孔２３が形成されるとともに、防水部材２２の内部で貫通孔２３に対向させて外周に垂下部３０ａを有する水返し部材３０が配設され、駆動モータ１７の出力軸１８に取付けられている。また、羽根車１９の取付ボス部１９ｂの外側近傍に水抜き穴１９ｃが形成されている。

本実施形態においては、ベース板１５を上端に配置したファン１２において、上記実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、防水部材２２の貫通孔２３と駆動モータ１７の出力軸１８の間の隙間から塩水ミストなどが防水部材２２の内部に侵入したとしても、図６に矢印で示すように、侵入した塩水ミストなどが水返し部材３０に衝突して下方向きに折り返されて隙間から下方に排出される。また、排出された塩水ミストなどは羽根車１９の水抜き穴１９ｃから吸入口１３を通って外部に排出される。したがって、制御回路基板１６に塩分や水分やダストが付着して短絡等が発生するのを防止することができる。

本発明のファン構造は、ファンケース内に制御回路基板と駆動モータと羽根車を収容配置していることでコンパクトな構成を実現することができ、かつ駆動モータと制御回路基板が防水部材にて流体が流動するうず形室に対して区分されているので、吸入する流体に塩水ミストなど、塩分や水分やダストが含まれていても、制御回路基板に塩分や水分やダストが付着して短絡等が発生するのを防止することができ、特に車両に積載される電池パックのファンなどに有用である。

本発明の第１の実施形態のファンが配設された電池パックの縦断正面面図である。 同実施形態のファンの縦断正面図である。 同実施形態のファンの第１の変形例の縦断正面図である。 同実施形態のファンの第２の変形例の縦断正面図である。 本発明の第２の実施形態の電池パックに配設されるファンの縦断正面面図である。 同実施形態のファンの要部の詳細断面図である。 従来例のファンが配設された電池パックの縦断正面面図である。 従来例のファンの縦断正面図である。

符号の説明

１ 電池パック
２ 電池組立体
３ 二次電池
６ 送給通路
７ 排出通路
１２ ファン
１３ 吸入口
１５ ベース板
１６ 制御回路基板
１７ 駆動モータ
１８ 出力軸
１９ 羽根車
２０ ファンケース
２２ 防水部材
２３ 貫通孔
２４ 筒状部
２５ シール筒部
２６ ラビリンス構造
３０ 水返し部材
３０ａ 垂下部

Claims (6)

1. 吸入口と吐出口を有するファンケースと、ファンケース内に備えられた羽根車と、羽根車を回す駆動モータと、駆動モータを制御する制御回路基板と、ファンケースと羽根車の間に形成されるうず形室とを備え、羽根車が回転することにより流体を吸入口から吸入しうず形室を経て吐出口より吐出するファン構造であって、ファンケース内に駆動モータ及び制御回路基板を配置し、駆動モータ及び制御回路基板をうず形室から区分する防水部材を設け、防水部材に形成された駆動モータの出力軸の貫通孔をシールするシール部を設けたことを特徴とするファン構造。
2. ファンケースは吸入口と対向する面にベース板を備え、駆動モータと制御回路基板と防水部材をベース板に固定したことを特徴とする請求項１記載のファン構造。
3. シール部は、駆動モータの出力軸に固定されて貫通孔をうず形室側から覆うシール部材にて構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のファン構造。
4. 防水部材とシール部材とが、ラビリンス構造を形成することを特徴とする請求項３記載のファン構造。
5. ベース板を上部とし、ファンケースの吸入口を下向きに設置し、シール部は、防水部材の内部で貫通孔に対向してモータ出力軸に固定され外周に垂下部を有する水返し部材にて構成したことを特徴とする請求項２記載のファン構造。
6. 複数の二次電池をそれらの間に冷却通路をあけて並列配置した電池組立体と、冷却通路に向けて冷却流体を送給する送給通路と、冷却通路から流出した冷却流体を排出する排出通路と、電池組立体の一側に配置されて前記送給通路又は排出通路に吸入口が接続された請求項１〜５の何れかに記載のファンとを備えたことを特徴とする電池パック。

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