JP2015159085A

JP2015159085A - 温調装置

Info

Publication number: JP2015159085A
Application number: JP2014034352A
Authority: JP
Inventors: 貴之平瀬; Takayuki Hirase
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-09-03
Also published as: WO2015129141A1

Abstract

【課題】小型化が可能な温調装置を提供する。
【解決手段】羽根車（２１）の回転により送風を行う遠心式送風機（２０）と、加熱用熱交換器（３０）と、冷却用熱交換器（４０）と、を備え、遠心式送風機（２０）の送風の温度を調節する温調装置（１００）であって、遠心式送風機（２０）の送風の出口となる吹出口（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）の幅方向の中心を略同一となるように配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ケース内の温度を調整するバッテリ温調装置に関するものである。

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。

このようなバッテリの温調装置として、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（特許文献１参照）。

特開２０１３−１３４８７６号公報

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、バッテリの充電容量を低下させないように配置する必要がある。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。

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。

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、加熱用熱交換器と、冷却用熱交換器と、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、遠心式送風機の送風の出口となる吹出口の幅方向の中心と、加熱用熱交換器及び冷却用熱交換器の幅方向の中心を略同一となるように配置したことを特徴とする。

本発明の実施態様によると、遠心式送風機の送風の吹出口と、加熱用熱交換器及び冷却用熱交換器との幅方向の中心が略同一となるように配置したので、遠心式送風機の羽根車（ファン）の回転軸中心が、熱交換器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。

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。本発明の実施形態のバッテリ温調装置の説明図である。本発明の実施形態のバッテリ温調装置の説明図である。本発明の実施形態の加熱用熱交換器の説明図である。

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。

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。

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。

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ので、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。

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。

温調装置１００は、ケース１０内に、送風機２０、加熱用熱交換器３０、冷却用熱交換器４０が備えられて構成される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に低温の冷媒が流通するときに、冷却用熱交換器４０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。

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。

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。

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。

図４は、本実施形態の加熱用熱交換器３０の説明図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

５車両
１０ケース
１１貯留部
１２溝部
２０送風機
２１ファン
２２カバー
２４吹出口
３０加熱用熱交換器
３１加熱部
３２通風路
４０冷却用熱交換器
４１入口側冷媒配管
４２出口側冷媒配管
４３膨張弁
４４通風路
４５フランジ部
１００温調装置
１５０バッテリモジュール
１６０制御装置
２００バッテリケース

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ことを特徴とする。

本発明の実施態様によると、羽根車の回転軸は、第１熱交換器に対して、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ので、遠心式送風機の羽根車（ファン）の回転軸中心が、熱交換器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。

Claims

羽根車の回転により送風を行う遠心式送風機と、加熱用熱交換器と、冷却用熱交換器と、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、
前記遠心式送風機の送風の出口となる吹出口の幅方向の中心と、前記加熱用熱交換器及び前記冷却用熱交換器の幅方向の中心が略同一となるように配置したことを特徴とする温調装置。
請求項１に記載の温調装置であって、
前記遠心式送風機の吹出口と、加熱用熱交換器及び冷却用熱交換器との幅方向の中心に対して、
前記羽根車の回転軸の中心が位置する側とは反対側に、前記冷却用熱交換器に流通する媒体を供給する配管を配置したことを特徴とする温調装置。
請求項１及び２に記載の温調装置であって、
前記加熱用熱交換器は、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、を備えることを特徴とする温調装置。
請求項３に記載の温調装置であって、
前記加熱用熱交換器の前記外縁部には、絶縁被膜が設けられることを特徴とする温調装置。