JP3450908B2 - バッテリ冷却用ファン構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ冷却用ファン
構造体に関し、一層詳細には複数個整列して配置されて
いるバッテリ群の中、それぞれのバッテリを均等にかつ
効果的に冷却することを可能とするバッテリ冷却用ファ
ン構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリは、バッテリの温度によってそ
の性能が変化することが従来から確認されている。例え
ば、電動車両に搭載されているバッテリは、バッテリの
温度により走行距離、耐久性が変化する。従って、当該
電動車両では、走行距離を確保し、かつバッテリの耐久
性が短縮されるのを防ぐために、定められた温度範囲で
使用することが好ましいとされている。

【０００３】そこで、本出願人は、特開平５−１６９９
８１号等によって電気自動車用バッテリ冷却装置を提案
している。すなわち、前記特開平５−１６９９８１号公
報では、その図１２に示すように、バッテリボックスに
縦×横が合計２０個のバッテリを収納し、バッテリボッ
クスの前面から取り入れた空気を後方に流し、当該バッ
テリを冷却するよう構成している。なお、前記後方に流
れる空気は、実質的にバッテリボックスの後部に配設さ
れた排気ファンを回転することによって行っている。

【０００４】この種の装置と同じ原理で駆動される従来
のバッテリ構造およびその冷却装置を添付の図面に基づ
いて概略的に説明する。

【０００５】図１０は従来技術のバッテリボックスとバ
ッテリと冷却用ファンとの配置関係を示す概略平面図で
あり、図１１は図１０に示す従来技術のバッテリボック
スとバッテリと冷却用ファンとの配置関係を示す概略縦
断面図である。図１０において、バッテリボックス３０
０の前面に当該バッテリボックス３００内に強制的に冷
却風を送り込むファン３０２ａ〜３０２ｃが設けられて
いる。一方、前記バッテリボックス３００の後面に２個
の排気ファン３０４ａ並びに３０４ｂが設けられてい
る。バッテリボックス３００の内部には、図１０から容
易に諒解されるように、４×５＝２０個のバッテリ３０
６が整列して配置されている。

【０００６】そこで、このような配置構成において、フ
ァン３０２ａ〜３０２ｃを駆動するとともに排気ファン
３０４ａ、３０４ｂを駆動する。この結果、ファン３０
２ａ〜３０２ｃによって導入された冷却風は、矢印に示
すように、バッテリ３０６の前側から後側へと通過し、
最終的には排気ファン３０４ａ、３０４ｂによって強制
的に外部に排気される。このために、前記冷却風は、そ
れぞれのバッテリ３０６の前面、二つの側面および後面
を冷却することが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記バッテ
リボックス３００では、ファン３０２ａ〜３０２ｃ、排
気ファン３０４ａ、３０４ｂが用いられており、前記そ
れぞれのファン３０２ａ〜３０２ｃ、３０４ａ、３０４
ｂは個々に回転駆動源としてのモータを備えているのが
通常である。従って、このような構成では、製造コスト
が嵩むとともに重量が一挙に増大するという不都合を露
呈している。

【０００８】さらにまた、それぞれのファン用モータに
対してオン／オフスイッチ、ヒューズ等が必要となる。
従って、電気回路的に複雑になるとともに、製造コスト
の高騰を免れることはできない。

【０００９】そこで、前記の不都合を克服するために、
図１２に示すように、クロスフローファン３１０を構成
するランナー３１２ａ、３１２ｂを長尺に構成し、これ
らのランナー３１２ａ、３１２ｂをケーシング３１４に
同軸的に配置し、前記ランナー３１２ａ、３１２ｂの間
に両軸モータ３１６を設けることも考えられる。しかし
ながら、バッテリボックス３００の内部に配列されるバ
ッテリ３０６の幅方向の長さが大きくなると、当該両軸
モータ３１６によって回転駆動されるランナー３１２
ａ、３１２ｂでは長さに制約があるため、幅方向の全幅
にわたって十分な冷却風を送ることが困難となる。

【００１０】すなわち、図１２に示すクロスフローファ
ン３１０のランナー３１２ａ、３１２ｂの長さは一般的
に５００ｍｍ程度に制約されている。ランナー３１２
ａ、３１２ｂの強度を考慮した時、ランナー３１２ａ、
３１２ｂの回転時（送風時）にその長さが５００ｍｍを
越えると、偏心量がきわめて大きくなり、ランナー３１
２ａ、３１２ｂの軸受部に過大な負荷がかかり、軸受部
の寿命を著しく低下させてしまうおそれがあるからであ
る。

【００１１】例えば、図１０に示すバッテリボックスで
は、合計２０個のバッテリ３０６の発熱をすべて抑制す
るために１５００ｍｍ以上の吹出口を持つクロスフロー
ファンの配設が要求される。従来技術では、クロスフロ
ーファンのランナーの長さを最大限求めても、３個のフ
ァン３０２ａ〜３０２ｃが必要となり、それぞれにモー
タを使用しようとする時、製造コストが増加し、かつ重
量の増大を免れることはできず、また、保守点検も煩雑
となる等、種々の不都合を露呈する。

【００１２】本発明は前記の種々の不都合を克服するた
めになされたものであって、ケーシングの内部に複数個
配置されたバッテリに対し連結手段で同軸上に連結され
た複数個のファンを単一の回転駆動源によって回転せし
め、前記バッテリ間に温度差を生ずることなく効果的に
冷却することを可能とし、さらに重量も低減され、製造
コストも低廉となり、しかも保守点検も容易なバッテリ
冷却用ファン構造体を提供することを目的とする。

【００１３】本発明の他の目的は、同軸上に配設された
３個以上のランナーのいずれか一つに単一の回転駆動源
を装着し、残余のランナーを連結手段で連結し、前記の
回転駆動源により同時に効果的に全てのランナーを回転
させることができるバッテリ冷却用ファン構造体を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ケーシングの内部に複数のバッテリを
収納配置し、前記各バッテリに対して冷却風を送給する
ファン構造体を備えたバッテリボックスにおいて、前記
ケーシングの一側に沿って配設され、前記冷却風を生起
する複数のランナーと、 前記複数のランナーの外周部に
配設され、前記冷却風を前記各バッテリに案内する案内
板と、 前記複数のランナーを同軸的に連結する連結手段
と、 前記複数のランナーのいずれか一つに連結される回
転駆動源と、 を備え、 前記連結手段は、前記各ランナー
に係合するブッシュと、前記ブッシュに係着されるジョ
イントと、前記ジョイントに嵌合して隣接する前記各ラ
ンナー同士を連結する駆動軸と、前記案内板によって保
持され、前記駆動軸をベアリングを介して支持する隔壁
とからなることを特徴とする。

【００１５】

【作用】単一の回転駆動源を駆動すると、その回転駆動
軸に連結されたランナーが回転する。これと同時に、連
結手段で連結されている他のランナーも回転し、これら
のランナーによって生起された冷却風はバッテリ内部に
導入されて個々のバッテリが強制的に冷却される。

【００１６】

【実施例】本発明に係るバッテリ冷却用ファン構造体に
ついて好適な実施例を挙げ、添付の図面に基づき以下詳
細に説明する。

【００１７】図１は本発明に係るバッテリ冷却用ファン
構造体を組み込むバッテリボックスの分解概略斜視図で
ある。バッテリボックス１０は、有底箱形状のボックス
本体１２を含む。このボックス本体１２は、ボックス外
箱１４と、このボックス外箱１４の４つの側面の内側に
固着されたインナフレーム１６と、前記インナフレーム
１６の中央を縦断するように配設されたセンタフレーム
１８と、該ボックス外箱１４を保持するためのサポート
フレーム２０とから基本的に構成される。バッテリボッ
クス１０は、さらにボックス本体１２の底部に付設され
る複数のエアダクト２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、当該エ
アダクト２２ａ〜２２ｃの一端から空気を圧送するファ
ン構造体２４と、前記ボックス本体１２の底部に敷きつ
められる下部断熱材２６とを含む。エアダクト２２ａ〜
２２ｃは断面が中空の矩形状であり、一方の端部が前記
ファン構造体２４側に開口し、他方の端部側は三角形状
に先細りとなり、終端部は閉塞されている。従って、こ
の構成のエアダクト２２ａ〜２２ｃでは、ファン構造体
２４を構成するファンを回転すると、冷却風は前記中空
部分を通り、途上に画成されているスリット４４からボ
ックス本体１２の内部に導入される。この場合、エアダ
クト２２ａ、２２ｃは１個であり、その中間に配置され
るエアダクト２２ｂは１１個である。

【００１８】バッテリボックス１０は、さらに前記セン
タフレーム１８の中央中空部分に充填される中央断熱材
２８と、前記インナフレーム１６に付設される側面断熱
材３０と、ボックス本体１２の内部に収納される２４個
のバッテリ３２と、前記バッテリ３２の相互の間の上部
隙間を塞ぐ目地部材３４と、上部断熱材３６と、蓋部材
３８とを含む。なお、本発明の要旨であるファン構造体
２４の詳細については、追って説明する。

【００１９】前記バッテリボックス１０の構造について
さらに詳細に説明すれば、ボックス本体１２の底部に
は、バッテリ３２の広い面積側の側面（長側面という）
と、隣のバッテリ３２の長側面との間の間隙を臨む位置
に複数の吸気スリット４０が平行に設けられ、また、前
記ファン構造体２４の取り付け位置から一番遠い側のボ
ックス本体１２の側面に３個の縦長な長円形状の排気孔
４２が複数個穿設されている。複数個のエアダクト２２
ａ〜２２ｃには、前記吸気スリット４０に臨むスリット
４４が複数個平行に配設されている。下部断熱材２６に
もそれぞれ長円状に分離構成されているスリット４６
ａ、４６ｂが画成されている。前記スリット４６ａ、４
６ｂはスリット４４に対応していることは勿論である。

【００２０】この場合、図６に示すように、それぞれ隣
設するスリット４６ａ、４６ａと４６ｂ、４６ｂとの間
にエアダクト２２ａ〜２２ｃと当該下部断熱材２６とを
一体化するためのクリップ４３を挿入すべく孔４５が設
けられている。従来、このように孔４５を複数個設ける
ことによってエアダクト２２ａ〜２２ｃと下部断熱材２
６とを一体化しようとする時、クリップ４３が下部断熱
材２６を押し上げることが予想されたが、このように孔
４５を設け、クリップ４３の先端部がこの孔４５に入り
込めるように構成すれば、下部断熱材２６の押し上げに
よる損傷を防ぐことができる。

【００２１】中央断熱材２８にもスリット４８がボック
ス本体１２の底部の吸気スリット４０に対応した位置に
設けられ、さらにまた、側面断熱材３０にも、同様に、
スリット５０が複数個並列に設けられている。

【００２２】図２は、図１に示すファン構造体を構成す
るランナー８０ａ〜８０ｃとモータ９２との連結関係を
示す一部分解斜視説明図である。この図２から容易に諒
解される通り、ファン構造体２４はケーシング６０を構
成すべく一対の側壁６２ａ、６２ｂを所定間隔離間して
配置し、前記側壁６２ａ、６２ｂの間にダクトを兼用す
る橋架部材６４が配設される。図２並びに図３から容易
に諒解されるように、前記橋架部材６４は、屈曲した第
１の板体６６ａと第２の板体６６ｂとからなり、前記第
１板体６６ａと第２板体６６ｂの一方の端部はエアダク
ト２２ａ〜２２ｃ側へと延在している。すなわち、第１
板体６６ａの屈曲する先端部と第２板体６６ｂの屈曲す
る先端部とによって冷却風導入口６８が画成され、その
先端部は、前記の通り、エアダクト２２ａ〜２２ｃに臨
んでいる。

【００２３】一方、第１板体６６ａと第２板体６６ｂの
垂直方向に延在する部位によって室７０が画成され、前
記室７０の内部にランナー８０ａ〜８０ｃが回転自在に
支承されている。このランナー８０ａ〜８０ｃの構造に
ついては、後に詳細に説明する。

【００２４】さらに、前記室７０には、当該ランナー８
０ａ〜８０ｃによって生起された冷却風を前記冷却風導
入口６８側へと効果的に送り込むために屈曲した案内板
７２ａと湾曲した案内板７２ｂとが配設されている。こ
こで、図中、参照符号７４は、当該ランナー８０ａ〜８
０ｃの回転によって外部から冷却風を導入するためのケ
ーシングを兼ねたダクトを示している。

【００２５】そこで、ファン構造体２４について説明す
る。本実施例では、３本のランナー８０ａ〜８０ｃを同
軸的に３本配設し、第１のランナー８０ａと第２ランナ
ー８０ｂとの間に隔壁８２を設けている。前記隔壁８２
には、略その中央部に一組のベアリング８４ａ、８４ｂ
が装着され、前記ベアリング８４ａ、８４ｂを貫通して
駆動軸８６が第１のランナー８０ａから第２のランナー
８０ｂ側へと延在している。図４から容易に諒解される
通り、ランナー８０ａ、８０ｂを構成する円形状の保持
プレート８７ａ、８７ｂに硬質ゴムからなるブッシュ８
８ａ、８８ｂがそれぞれ嵌合し、各々のブッシュ８８
ａ、８８ｂの中心部分に軸方向に孔部が穿設されたジョ
イント９０ａ、９０ｂが嵌合する。前記ブッシュ８８
ａ、８８ｂ、ジョイント９０ａ、９０ｂ、駆動軸８６に
よって連結手段が形成される。この場合、隔壁８２は、
第１板体６６ａと第２板体６６ｂによって保持されてい
る。ランナー８０ｂと８０ｃとの間にも前記と同様に連
結手段が配設されている。

【００２６】次に、図２に示すように、一方の側壁６２
ａの外側には回転駆動源としてのモータ９２が軸着され
ている。このモータ９２の図示しない回転駆動軸は前記
ランナー８０ａの駆動軸９４に軸着されている。

【００２７】なお、図中、参照符号９６は、ボックス本
体１２の外側に設けられた排気口を示す。

【００２８】本実施例に係るバッテリボックスおよびそ
れに組み込まれる冷却用ファン構造体は基本的には以上
のように構成されるものであり、次にその作用について
説明する。

【００２９】モータ９２を回転駆動することによってこ
のモータ９２の図示しない回転駆動軸に駆動軸９４を介
して連結されているランナー８０ａと駆動軸８６が回転
し、この駆動軸８６の回転とともにランナー８０ｂおよ
び８０ｃが回転する。すなわち、モータ９２の回転力は
ランナー８０ａに伝達されるとともに駆動軸８６を介し
てランナー８０ｂ、８０ｃに伝達される。この結果、ダ
クト７４から導入される空気は、このランナー８０ａ〜
８０ｃの図８において矢印方向への回転に伴い、室７０
から案内板７２ａ、７２ｂの作用下に冷却風導入口６８
に至り、エアダクト２２ａ〜２２ｃのスリット４４から
ボックス本体１２の底板に画成された吸気スリット４０
を通り、下部断熱材２６のスリット４６ａ、４６ｂから
バッテリ３２の側部へと到達する。そして、それぞれの
バッテリ３２を冷却した後、排気口９６に到達し、開閉
扉９８の開成時に外部へと放出されることになる。

【００３０】以上のように、本実施例では、ランナーを
同軸的に必要本数連結し、単一の回転駆動源によってこ
れらを回転させて冷却風を強制的にバッテリボックス内
に導入できるよう構成している。その際、特に、ランナ
ー相互をジョイントを含む連結手段によって連結してい
る。従って、回転駆動源の回転力が確実にそれぞれのラ
ンナーに伝達されるとともに、単一の回転駆動源でよい
ために構造が簡素化し、重量が低減され、かつ保守管理
が容易化するとともに製造コストも一段と低廉になると
いう利点がある。

【００３１】本発明の第２の実施例を図９に示す。この
実施例では、図から容易に諒解される通り、単一の回転
駆動源としてのモータ９２を両軸モータで構成し、この
モータ９２を第１のランナー８０ａと第２のランナー８
０ｂとの間に設け、第２のランナー８０ｂと第３のラン
ナー８０ｃとの間はジョイントを含む連結手段によって
連結している。モータ９２を外部に露呈させたくない構
造の時に好適である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ファン
構造体を構成するランナーを連結手段によって連結し、
単一の回転駆動源によってそれぞれのランナーを同時に
回転させて冷却風をバッテリボックス内に導入するよう
構成している。この結果、構造が簡素化し、しかも、個
々のランナーにそれぞれ回転駆動源を装着するものに比
し、重量が低減し、さらに保守管理が容易となるととも
に製造コストが低廉になるという特有の効果が得られ
る。また、ランナーの外周部に案内板を配設し、この案
内板によって冷却風をバッテリに効果的に供給して冷却
することができるとともに、案内板に連結手段を保持さ
せることにより、各ランナーの偏心を回避してファン構
造体を堅牢で長寿命なものとすることができる。 さら
に、前記案内板を湾曲して形成し、冷却風をエアダクト
を介してケーシングの底面部からバッテリに供給するこ
とにより、一層効率的にバッテリを冷却することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るファン構造体を組み込むバッテリ
ボックスの分解概略斜視図である。

【図２】本実施例に係るファン構造体を構成するランナ
ーと回転駆動源との連結関係を示す斜視説明図である。

【図３】本実施例に係るランナーと冷却風導入口との関
係を示す概略縦断面図である。

【図４】本実施例に係るランナー相互の間に設けられた
連結手段によって該ランナーが相互に連結される関係を
示す概略縦断説明図である。

【図５】図４に示すランナーと連結手段の連結関係を示
す一部省略分解斜視図である。

【図６】本実施例に組み込まれる下部断熱材の斜視説明
図である。

【図７】図６に示す下部断熱材とダクトとバッテリとの
接合関係を示す概略縦断説明図である。

【図８】バッテリボックスと本実施例に係るファン構造
体との組立状態を示す縦断説明図である。

【図９】本発明に係るファン構造体を組み込むバッテリ
ボックスのさらに別の実施例の概略平面説明図である。

【図１０】従来技術のバッテリボックスとバッテリと冷
却用ファンとの配置関係を示す概略平面図である。

【図１１】図１０に示す従来技術のバッテリボックスと
バッテリと冷却用ファンとの配置関係を示す概略縦断面
図である。

【図１２】両軸モータを用いてランナーを連結した状態
の斜視説明図である。

【符号の説明】

１０…バッテリボックス １２…ボックス本
体 ２２…エアダクト ２４…ファン構造
体 ６６ａ、６６ｂ…板体 ６８…冷却風導入
口 ８０ａ〜８０ｃ…ランナー ８４ａ、８４ｂ…
ベアリング ８８ａ、８８ｂ…ブッシュ ９０ａ、９０ｂ…
ジョイント ９２…モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/50 F04D 17/00 - 23/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングの内部に複数のバッテリを収納
   配置し、前記各バッテリに対して冷却風を送給するファ
   ン構造体を備えたバッテリボックスにおいて、 前記ケーシングの一側に沿って配設され、前記冷却風を
   生起する複数のランナーと、 前記複数のランナーの外周部に配設され、前記冷却風を
   前記各バッテリに案内する案内板と、 前記複数のランナーを 同軸的に連結する連結手段と、 前記複数の ランナーのいずれか一つに連結される回転駆
   動源と、 を備え、 前記連結手段は、前記各ランナーに係合するブッシュ
   と、前記ブッシュに係着されるジョイントと、前記ジョ
   イントに嵌合して隣接する前記各ランナー同士を連結す
   る駆動軸と、前記案内板によって保持され、前記駆動軸
   をベアリングを介して支持する隔壁とからな ることを特
   徴とするバッテリ冷却用ファン構造体。
2. 【請求項２】請求項１記載のファン構造体において、前
   記案内板は、湾曲して形成され、前記複数のランナーに
   よって生起された前記冷却風を前記ケーシングの底面部
   から前記複数のバッテリに供給するエアダクトに連結さ
   れることを特徴とするバッテリ冷却用ファン構造体。