JP6064179B2 - 温度調和ユニット、温度調和システムおよび温度調和ユニットを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、被温度調和部材を温度調和する温度調和ユニットや、この温度調和ユニットを備えた温度調和システムに関する。特に、本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される、蓄電装置やインバータ装置などを温度調和する温度調和ユニットや温度調和システムに関する。

従来、ハイブリッド自動車等のように、複数の動力源を備える車両がある。複数の動力源を備える車両は、動力源のひとつとして、二次電池を搭載するものがある。二次電池が搭載される車両において、二次電池に含まれるセルは、充電および放電により、発熱する。

すなわち、二次電池に含まれるセルは、セルの内部に内部抵抗を有する。また、二次電池に含まれるセル同士を接続すれば、セルが有する接続部において、接触抵抗が生じる。これらの電気的抵抗成分を有するセルに対して、セルを充電する電流や、セルから放電される電流が流される。電気的抵抗成分を有するセルに電流が流されると、セルは発熱する。

ところで、二次電池において、温度は、製品の寿命に大きく影響を与える。例えば、二次電池に対する温度対策として、つぎの内容が考えられる。すなわち、通常動作時において、二次電池に含まれるセルには、温度上昇を抑制するために、所定の風量を確保することが求められる。また、極低温下における動作時において、二次電池に含まれるセルには、要求される能力を発揮するために、所定の熱量を加えることが求められる。

これらの温度対策により、二次電池は、供給できる能力が算出される。換言すれば、二次電池を用いた電源システムは、これらの温度対策次第で、供給できる出力を向上できる。また、二次電池を用いた電源システムは、これらの温度対策次第で、必要とするセル数を削減できる。つまり、温度対策は、二次電池にとって、非常に重要である。

一方、移動手段である車両は、活用できる空間に限りがある。一般的に、二次電池が用いられる車両では、搭乗者の居住性や車両の走行性能等が優先される。よって、二次電池が用いられる車両において、二次電池を設置するための空間は、十分な広さを確保することが困難である。よって、二次電池が用いられる車両では、与えられた空間内に設置可能な量の二次電池が搭載される。

通常、二次電池が用いられる車両では、二次電池を強制的に冷却する空冷手段が用いられる。二次電池が用いられる車両では、空冷手段を用いて、二次電池の温度が調節される。当然のことながら、電池の単位質量あたりに取り出せるエネルギーである、出力密度が高くなれば、被温度調整部材である、二次電池を冷却する温度調和ユニット等には、高出力化が求められる。

温度調和ユニット等に対して高出力化を図る場合、温度調和ユニット等の大型化を招く傾向にある。一方、上述したように、車両に搭載される部材には、小型化が求められる。

このように、二次電池が用いられる車両には、大型化の要因となる、温度調和ユニット等の高出力化と、車両に搭載される部材の小型化を図ることの両立が求められる。

特開２０１３−１０４３６５号公報

通常、二次電池が用いられる車両では、二次電池を強制的に冷却する空冷手段が用いられる。二次電池が用いられる車両では、空冷手段を用いて、二次電池の温度が調節される。当然のことながら、電池の単位質量あたりに取り出せるエネルギーである、出力密度が高くなれば、被温度調整部材である、二次電池を冷却する温度調和ユニット等には、高出力化が求められる。

温度調和ユニット等に対して高出力化を図る場合、温度調和ユニット等の大型化を招く傾向にある。一方、上述したように、車両に搭載される部材には、小型化が求められる。

このように、二次電池が用いられる車両には、大型化の要因となる、温度調和ユニット等の高出力化と、車両に搭載される部材の小型化を図ることの両立が求められる。

本発明が対象とする温度調和ユニットは、インペラと、電動機と、ファンケースと、筐体と、を備える。

インペラは、インペラディスクと、複数の動翼と、を有する。インペラディスクは、中心部に回転軸を含む。インペラディスクは、回転軸と交差する方向に延伸する面を有する。複数の動翼は、回転軸に沿った方向に延伸される。複数の動翼は、回転軸と交差する方向の断面形状は、インペラディスクが回転する方向に向かって凸となる円弧状である。複数の動翼は、回転軸側に位置する内周側端部と、反回転軸側に位置する外周側端部とを含む。

電動機は、シャフトを含む。電動機は、シャフトを介して回転軸に回転動作を伝達する。

ファンケースは、インペラを覆うように構成される。ファンケースは、側壁と、吸気孔と、吐出孔と、流路と、を有する。側壁は、回転軸に沿って形成される。吸気孔は、回転軸が含む軸心方向に位置する。吐出孔は、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。電動機から伝達された回転動作によりインペラが回転するとき、流路は、吸気孔から吸い込まれて内周側端部から外周側端部を経た空気を、側壁に沿って吐出孔へと導く。

筐体は、ファンケースが取り付けられる外表面を含む。筐体は、内部には被温度調和部材が収納される。

本発明の温度調和ユニット、温度調和システムおよびこれらを搭載する車両は、小型化、高出力化、高効率化を達成しながら、車両に搭載された電池の温度調整が実現できる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットを示す概要図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットを示す斜視図である。 図１Ｃは、図１Ａに示した温度調和ユニットの要部拡大図である。 図１Ｄは、本発明の実施の形態１におけるインペラを示す斜視図である。 図１Ｅは、図１Ｄに示すインペラからシュラウドを除いた状態を示す斜視概念図である。 図１Ｆは、本発明の実施の形態１におけるインペラの概要を説明する説明図である。 図１Ｇは、図１Ｄに示すインペラが含むシュラウドを説明する説明図である。 図２は、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットの他の構成例を示す概要図である。 図３は、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットの他の構成例を示す概要図である。 図４は、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットの他の構成例を示す概要図である。 図５は、本発明と比較する比較例における温度調和ユニットの概要図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態２における温度調和ユニットを示す概要図である。 図６Ｂは、図６Ａに示した温度調和ユニットの要部拡大図である。 図７は、本発明の実施の形態３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８は、本発明の実施の形態３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９Ａは、本発明と比較する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を示す説明図である。 図９Ｂは、本発明の実施の形態３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を示す説明図である。 図１０Ａは、図９Ａに示す動翼の要部拡大図である。 図１０Ｂは、図９Ｂに示す動翼の要部拡大図である。 図１１は、本発明の実施の形態３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１２は、本発明の実施の形態３における温度調和ユニットを示す概要図である。 図１３は、本発明の実施の形態３における他の温度調和ユニットを示す概要図である。 図１４は、本発明の実施の形態３における、さらに他の温度調和ユニットを示す概要図である。 図１５Ａは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるインペラおよびディフューザを示す斜視図である。 図１５Ｂは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザを示す前方斜視図である。 図１５Ｃは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザを示す後方斜視図である。 図１５Ｄは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザについて、圧力変動を測定した箇所を示す説明図である。 図１５Ｅは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザについて、圧力変動を測定した結果を示す特性図である。 図１６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１７は、本発明の実施の形態５における温度調和システムの他の概要を示すシステム構成図である。 図１８は、本発明の実施の形態５における温度調和システムのさらに他の概要を示すシステム構成図である。 図１９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２０は、本発明の実施の形態５における車両の他の概要を示す概要図である。

本発明の実施の形態である温度調和ユニットは、後述する構成により、高密度に配置された部品が内部に収納された筐体に対して、効率的に風を送ることができる。本発明の実施の形態である温度調和ユニットは、小型で、簡易な構成にて実現できる。

つまり、従来の温度調和ユニットには、つぎの改善点があった。すなわち、特許文献１などに示される、従来の温度調和ユニットである車載用空調装置は、スクロールケーシングを有する遠心送風機が用いられる。スクロールケーシングを有する遠心送風機は、スクロールケーシングの出口部分において、所定の直線状に形成された流路が必要である。よって、従来の車載用空調装置は、遠心送風機から筐体までの距離が長くなる。換言すれば、従来の車載用空調装置は、車載用空調装置を設置するために、多くの空間を必要としていた。

また、従来の車載用空調装置は、インペラから吐出された空気の流れがスクロールケーシングを構成する側壁の外側に偏る。よって、従来の車載用空調装置は、筐体内の温度分布を一様にするために、分流ダクトなどの整流機構を必要としていた。従来の車載用空調装置は、整流機構を必要とするため、小型化を図ることが困難であった。なお、インペラは、遠心ファンともいう。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではな
い。

（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットを示す概要図である。図１Ｂは、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットを示す斜視図である。図１Ｃは、図１Ａに示した温度調和ユニットの要部拡大図である。図１Ｄは、本発明の実施の形態１におけるインペラを示す斜視図である。図１Ｅは、図１Ｄに示すインペラからシュラウドを除いた状態を示す斜視概念図である。図１Ｆは、本発明の実施の形態１におけるインペラの概要を説明する説明図である。図１Ｇは、図１Ｄに示すインペラが含むシュラウドを説明する説明図である。

また、図２は、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットの他の構成例を示す概要図である。図３は、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットの他の構成例を示す概要図である。図４は、本発明の実施の形態１における温度調和ユニットの他の構成例を示す概要図である。

さらに、図５は、本発明と比較する比較例における温度調和ユニットの概要図である。

図１Ａ、図１Ｂに示すように、本発明の実施の形態における温度調和ユニット１０は、インペラ１１０と、電動機２００と、ファンケース１２０と、筐体３００と、を備える。

図１Ｄ、図１Ｅに示すように、インペラ１１０は、インペラディスク１１２と、複数の動翼１１１と、を有する。

図１Ｃ、図１Ｆに示すように、インペラディスク１１２は、中心部に回転軸１１２ａを含む。インペラディスク１１２は、回転軸１１２ａと交差する方向に延伸する面を有する。複数の動翼１１１は、回転軸１１２ａに沿った方向に延伸される。図１Ｆに示すように、複数の動翼１１１は、回転軸１１２ａと交差する方向の断面形状が、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。複数の動翼１１１は、回転軸１１２ａ側に位置する内周側端部１１１ａと、反回転軸側に位置する外周側端部１１１ｂとを含む。

図１Ａ、図１Ｃに示すように、電動機２００は、シャフト２１０を含む。電動機２００は、シャフト２１０を介して回転軸１１２ａに回転動作を伝達する。

ファンケース１２０は、インペラ１１０を覆うように構成される。ファンケース１２０は、側壁１２１と、吸気孔１２２と、吐出孔１２３と、流路１１８と、を有する。側壁１２１は、回転軸１１２ａに沿って形成される。吸気孔１２２は、回転軸１１２ａが含む軸心１１２ｂ方向に位置する。吐出孔１２３は、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。電動機２００から伝達された回転動作によりインペラ１１０が回転するとき、流路１１８には、吸気孔１２２から吸い込まれて内周側端部１１１ａから外周側端部１１１ｂを経た空気が、側壁１２１に沿って吐出孔１２３へと導かれる。

なお、図１Ａ、図１Ｃ中、空気の流れは、３０１の符号を付した矢印で示す。空気の流れ３０１は、温度調和ユニット１０内を流れる空気について、模式的に示すものである。

筐体３００は、ファンケース１２０が取り付けられる外表面３０２を含む。筐体３００は、内部には被温度調和部材である、二次電池３０３が収納される。

特に、顕著な作用効果を奏する形態は、以下のとおりである。

すなわち、図１Ａに示すように、筐体３００は、筐体３００内に導入された空気を筐体３００外に排出する排気孔１２５をさらに有する。

また、図１Ｃに示すように、ファンケース１２０は、流路１１８の一部を構成するとともにインペラ１１０と向かい合う内壁面１２０ａをさらに含む。

内壁面１２０ａは、湾曲部１２０ｂを有する。湾曲部１２０ｂは、軸心１１２ｂを含む面において、外周側端部１１１ｂと近接する部分１２０ｅと、吐出孔１２３の縁部１２３ｂとを結んだ線の延長線１２０ｆが、軸心１１２ｂと鋭角に交差するように湾曲する。なお、湾曲部１２０ｂは、軸心１１２ｂと交差する方向に吐出された空気が、吐出孔１２３へなだらかに導かれる壁面であればよい。湾曲部１２０ｂは、軸心１１２ｂを含む面において、ファンケース１２０からインペラ１１０が位置する方向に向かって凹となる曲線であることが好ましい。換言すれば、湾曲部１２０ｂは、軸心１１２ｂを含む面において、インペラ１１０からファンケース１２０が位置する方向に向かって凸となる曲線であることが好ましい。湾曲部１２０ｂは、内壁面１２０ａ上、凹凸が抑制された滑らかな曲面で形成される。滑らかな曲面で形成された湾曲部１２０ｂは、インペラから吐出された空気の流れ３０１に乱流や渦流等を発生させることを抑制できる。

また、ファンケース１２０が筐体３００に取り付けられるとき、吐出孔１２３は、外表面３０２を延伸した面上に位置する。

また、図１Ｄに示すように、インペラ１１０は、シュラウド１１４をさらに有する。シュラウド１１４は、複数の動翼１１１に対してインペラディスク１１２とは反対側に位置する。図１Ｄ、図１Ｅに示すように、シュラウド１１４は、複数の動翼１１１のそれぞれに含まれる反インペラディスク側の端部１１１ｃが接続される。

シュラウド１１４は、吸気孔（１２２）と向かい合う位置に開口部１１１ｄが形成される。回転軸（１１２ａ）に沿った方向において、シュラウド１１４とインペラディスク１１２との間の距離は、内周側端部１１１ａ側よりも外周側端部１１１ｂ側のほうが短い。

特に、被温度調和部材である二次電池３０３は、車載用二次電池を含む。

さらに、図面を用いて、詳細に説明する。

図１Ａから図１Ｃに示すように、遠心送風機１００は、インペラ１１０と、ファンケース１２０と、を有する。

インペラ１１０は、略円板状のインペラディスク１１２上に、複数の動翼１１１が形成される。ファンケース１２０は、側壁１２１と、吸気孔１２２と、を有する。側壁１２１は、インペラ１１０が含む回転軸１１２ａの軸心１１２ｂ方向に延伸する略円筒の側面である。吸気孔１２２は、軸心１１２ｂ方向に位置する。吸気孔１２２は、軸心１１２ｂ方向と交差する面上において、軸心１１２ｂを中心とする円形に開口される。

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に連結される。

なお、図２、図３及び図４に示すように、遠心送風機１００は、筐体３００の上面３０２ａ、下面３０２ｂあるいは傾斜面３０２ｃなどにも固定できる。

回転駆動源である電動機２００が回転すれば、シャフト２１０を介して、インペラ１１０が回転する。インペラ１１０が回転すれば、ファンケース１２０に形成された吸気孔１２２から空気が流入する。吸気孔１２２から流入した空気は、動翼１１１によりエネルギーを与えられる。動翼１１１からエネルギーを与えられた空気は、インペラディスク１１２に沿って、回転軸１１２ａとほぼ直交する方向に吐出される。

インペラ１１０から吐出された空気は、ファンケース１２０の内壁面１２０ａに沿って、吐出孔１２３方向へと方向が変換される。なお、ファンケース１２０の内壁面１２０ａの形状は、空気の流れ３０１を妨げないように、なだらかな曲面であることが好ましい。

ファンケース１２０の吐出孔１２３から吐出された空気は、ほぼ一様な空気の流れ３０１として、筐体３００内に供給される。筐体３００内に供給された空気の流れ３０１は、筐体３００内に収納された被温度調和対象である二次電池３０３を冷却、あるいは、加温する。

その後、被温度調和対象である二次電池３０３を冷却、あるいは、加温した空気は、筐体３００に設けられた排気孔１２５から排出される。排気孔１２５は、適宜、筐体３００のいずれかの箇所に設けられる、一つ又は複数の開口である。

また、吸気孔１２２及び排気孔１２５には、防塵用のエアフィルタを付加してもよい。さらに、吸気孔１２２及び排気孔１２５には、除湿装置を取り付けてもよい。

つぎに、図１Ｅに示すように、インペラ１１０は、インペラディスク１１２と、複数の動翼１１１と、を有する。インペラディスク１１２は、回転軸（１１２ａ）に対して直交する面において、略円板に形成される。回転軸（１１２ａ）は、回転駆動源である電動機（２００）のシャフト（２１０）と連結される。複数の動翼１１１は、インペラディスク１１２の一方の面であって、吸気孔（１２２）側に位置する面上に形成される。

図１Ｄに示すように、特に、本実施の形態１におけるインペラ１１０は、シュラウド１１４を有する。シュラウド１１４は、複数の動翼１１１の各々に含まれる反インペラディスク側の端部（１１１ｃ）を、吸気孔（１２２）側で覆うように取り付けられる。シュラウド１１４は、環状の板体である。

図１Ｇに示すように、シュラウド１１４の形状は、漏斗状あるいはテーパー状である。

さらに詳細に説明すれば、シュラウド１１４は、回転軸（１１２ａ）の軸心１１２ｂ方向において、２つの開口を有する。吸気孔（１２２）側に位置する開口部１１４ａは、インペラディスク（１１２）側に位置する開口部１１４ｂよりも狭い。

開口部１１４ａと開口部１１４ｂとは、側面１１４ｃで結合される。本実施の形態１において、側面１１４ｃは、軸心１１２ｂを含む断面の形状が軸心１１２ｂ方向に凸となるよう湾曲している。その他、側面１１４ｃは、所望の性能を得るために、軸心１１２ｂを含む断面の形状が直線であってもよい。

１．比較例との対比
ここで、本実施の形態１に示す温度調和ユニットと、図５に示す、比較例の温度調和ユニットとを比較する。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５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、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った。

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ていた。

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、本実施の形態１における温度調和ユニット１０によれば、遠心送風機１００から吐出される空気の流れ３０１は、筐体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、効果的に筐体３００内に収納された被温度調和部材である二次電池３０３の温度を調節できる。従って、本実施の形態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、本実施の形態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ていた、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、本実施の形態１における温度調和ユニット１０は、遠心送風機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、本実施の形態１における温度調和ユニット１０は、遠心送風機１００を設置する際の高さＨを低くすることができる。その理由は、筐体３００に対する遠心送風機１００の取り付け方向に起因する。すなわち、比較例で示した温度調和ユニット１０１０において、前向きファン４００の回転軸１１１２ａは、吐出孔１２３に向かう空気の流れ３０１と交差している。よって、比較例で示した温度調和ユニット１０１０では、筐体３１０から外部に向けて、前向きファン４００の直径寸法が確保できる空間が必要となる。

一方、本実施の形態１における温度調和ユニット１０において、インペラ１１０の回転軸１１２ａは、吐出孔１２３に向かう空気の流れ３０１と同じ方向である。よって、本実施の形態１における温度調和ユニット１０では、筐体３００から外部に向けて、インペラ１１０の高さ寸法分の空間が確保できればよい。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態１における温度調和ユニットは、遠心送
風機の重心から筐体までの距離Ｌを短くできる。また、本実施の形態１における温度調和ユニットは、気流を拡散させるためのダクトも取り付けなくてもよいため、遠心送風機を筐体に安定して、直接、固定できる。よって、本実施の形態１における温度調和ユニットは、遠心送風機と筐体とを一体に組み合わせた空調装置として、取扱うことができる。また、本実施の形態１における温度調和ユニットは、バランスが安定しているため、周囲の部材に頼った取り付けが不要となる。よって、本実施の形態１における温度調和ユニットは、温度調和ユニットの周囲に応じて、取付部を準備する必要がない。つまり、取付部は、共通化が可能となる。

特に、本実施の形態１における温度調和ユニットは、インペラが回転することで、インペラの半径方向に吹き出す空気が生じる。このインペラから吹き出された空気は、流路を介して、インペラの回転軸に沿った方向に導かれる。よって、筐体内には、渦巻状の空気の流れが生じるため、筐体内を満遍なく流れる空気の流れを得ることが期待できる。

なお、本実施の形態１における温度調和ユニットにおいて、遠心送風機を筐体へ固定する方法は、ねじ止め、溶着、爪部品による掛止めなどが利用できる。

さらに、上述したように、本実施の形態１における温度調和ユニットにおいて、遠心送風機は、筐体からの設置高さを低くできる。よって、図２、図３及び図４に示すように、本実施の形態１における温度調和ユニットにおいて、遠心送風機は、筐体の上面、下面あるいは傾斜面などにも固定できる。つまり、本実施の形態１における温度調和ユニットは、遠心送風機を取り付ける際の自由度が高い。

ところで、本実施の形態１における温度調和ユニットにおいて、インペラは、インペラを構成する部材として、金属又は樹脂のいずれかを含む材料が利用できる。その他、同様の作用効果を得る材料であれば、他の材料でもよく、特に限定しない。

また、本実施の形態１における温度調和ユニットにおいて、電動機が含む固定子巻線の材料は、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含む材料が利用できる。その他、同様の作用効果を得る材料であれば、他の材料でもよく、特に限定しない。

（実施の形態２）
図６Ａは、本発明の実施の形態２における温度調和ユニットを示す概要図である。図６Ｂは、図６Ａに示した温度調和ユニットの要部拡大図である。

なお、本実施の形態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６Ａ、図６Ｂに示すように、本発明の実施の形態２における温度調和ユニットは、以下の構成である。

すなわち、流路１１８ａは、内壁面１２０ａと向かい合って位置する誘導面１２０ｃをさらに含む。誘導面１２０ｃは、外周側端部１１１ｂと近接する部分から吐出孔１２３に至るまでの間において、軸心１１２ｂ方向に傾斜する傾斜部１２０ｄを有する。

あるいは、インペラディスク５１２は、インペラディスク５１２の外周部５１２ａにおいて、吐出孔１２３が位置する方向に向かって傾斜するガイド部１１３を有する。

さらに、図面を用いて、詳細に説明する。

図１Ａに示したように、ファンケース１２０が有する側壁１２１は、回転軸１１２ａを中心とする略円筒状に形成される。この形状において、インペラ１１０から吐出される空気の流れ３０１は、ファンケース１２０の半径方向からファンケース１２０の中心を通る軸心１１２ｂ方向へと大きく方向が変更される。よって、ファンケース１２０内において、空気の流れ３０１が、湾曲部１２０ｂから内壁面１２０ａにかけて衝突する。従って、空気の流れ３０１には、衝突損失や、曲がり損失が生じることがある。

そこで、図６Ａ、図６Ｂに示すように、本発明の実施の形態２における温度調和ユニット１０ａは、インペラ５１０が有するインペラディスク５１２の外周部５１２ａにおいて、回転軸１１２ａと交差する面に対して吐出孔１２３側に傾斜するガイド部１１３を有する。

インペラディスク５１２の外周部５１２ａにガイド部１１３が形成されると、インペラ５１０から吐出された空気の流れ３０１は、ガイド部１１３に沿って、軸心１１２ｂ方向に沿った方向に位置する吐出孔１２３に向けて導き出される。つまり、インペラ５１０から吐出される空気の流れ３０１は、ファンケース１２０の内壁面１２０ａに沿う流れと、ガイド部１１３に沿う流れとが生じる。換言すれば、インペラ５１０から吐出される空気の流れ３０１のうち、ファンケース１２０の内壁面１２０ａと衝突する量を減少できる。よって、空気の流れ３０１は、ファンケース１２０の内壁面１２０ａとの間で生じる衝突損失を低減できる。また、空気の流れ３０１は、ガイド部１１３に沿う流れに導かれて吐出孔１２３へと流れるため、気流の方向転換を円滑に行うことができる。従って、空気の流れ３０１は、曲がり損失を低減できる。

この結果、本実施の形態２における温度調和ユニット１０ａは、遠心送風機５００における送風効率が向上する。よって、本実施の形態２における温度調和ユニット１０ａは、省エネルギー性が向上する。

なお、図６Ａ、図６Ｂに示すように、本実施の形態２における温度調和ユニット１０ａにおいて、内壁面１２０ａと向かい合って位置する誘導面１２０ｃは、回転軸１１２ａと交差する面に対して吐出孔１２３側に傾斜する。誘導面１２０ｃがガイド部１１３と沿うように形成されると、インペラ５１０から吐出された空気の流れ３０１は、ガイド部１１３から誘導面１２０ｃを介して、吐出孔１２３へと円滑に導かれる。よって、本構成とすれば、さらに空気の流れ３０１に生じていた損失を低減できる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３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８は、本発明の実施の形態３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９Ａは、本発明と比較する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を示す説明図である。図９Ｂは、本発明の実施の形態３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を示す説明図である。図１０Ａは、図９Ａに示す動翼の要部拡大図である。図１０Ｂは、図９Ｂに示す動翼の要部拡大図である。図１１は、本発明の実施の形態３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。

また、図１２は、本発明の実施の形態３における温度調和ユニットを示す概要図である。図１３は、本発明の実施の形態３における他の温度調和ユニットを示す概要図である。図１４は、本発明の実施の形態３における、さらに他の温度調和ユニットを示す概要図で
ある。

なお、本実施の形態１、２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９Ｂ、図１２、図１４に示すように、本発明の実施の形態３における温度調和ユニット６００、６００ａ、６００ｂは、以下の構成である。

すなわち、図９Ｂに示すように、それぞれの複数の動翼１１１は、インペラ１１０が回転する方向において、内周側端部１１１ａが外周側端部１１１ｂよりも前方に位置する。

また、図１２に示すように、ファンケース１２０が筐体３００に取り付けられるとき、吐出孔１２３ａは、外表面３０２を延伸した面３０２ｄ上よりも筐体３００の内側に位置する。

また、図１４に示すように、ファンケース１２０が筐体３００に取り付けられるとき、筐体３００は、吐出孔１２３ａと向かい合う部分において、流路１１８から吐出孔１２３ａを介して吹き出される空気の流れ３０１を調整する、調整板３２０をさらに有する。

さらに、図面を用いて、詳細に説明する。

図１２から図１４に示すように、本発明の実施の形態３における温度調和ユニット６００、６００ａ、６００ｂは、車載用二次電池３０３を温度調和することに利用できる。以下、車載用二次電池は、単に二次電池ということもある。

ところで、二次電池３０３には、高出力化による温度上昇の抑制が求められる。また、車載部品である二次電池３０３には、設置面積を少しでも減らすことが求められる。よって、温度調和ユニット６００、６００ａ、６００ｂは、筐体３００内において、二次電池３０３を高密度で収納することが求められる。筐体３００内における二次電池３０３の実装密度が高くなれば、二次電池３０３の温度調和を行うために遠心送風機１００の出力を増やす必要がある。

既に、実施の形態１において、スクロールケーシングを使用しないことの優位性は説明した。本実施の形態３では、後述する、前向きファンと後向きファンとの比較を通して、本実施の形態３における温度調和ユニット６００、６００ａ、６００ｂの有効性を説明する。

２．前向きファンと後向きファンとの対比
図７には、インペラを構成する、前向きファンと後向きファンとについて、無次元数としての比速度ｎ_Sと効率ηとの関係を示す。比速度ｎ_Sは、下記の（１）式にて定義され
る。

ここで、（１）式において、Ｎは回転数である。Ｑは流量である。ｇは重力加速度である。Ｈは羽根のヘッドである。

一般的に、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。

次に、図８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８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は低い。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ため、高速回転化することで高出力を得ることができる。

図９Ａ、図９Ｂには、従来例として例示する前向きファンと、本発明の実施の形態３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１０Ａ、図１０Ｂ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９Ａ、図１０Ａに示すように、前向きファンにおいて、動翼１１１１は、回転軸１１２ａと交差する方向の断面形状がインペラディスク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た場合、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９Ｂ、図１０Ｂに示すように、後向きファンにおいて、動翼１１１は、回転軸１１２ａと交差する方向の断面形状がインペラディスク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、各動翼１１１から吐出される空気の流出角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た場合、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。

また、図１１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している。

一方、図９Ｂ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の長さが長い。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１１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、本実施の形態３における温度調和ユニット６００を用いれば、筐体３００内に収納される二次電池３０３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。

この特性を利用すれば、さらに、温度調和ユニット６００を小型化することも可能となる。すなわち、図１２に示すように、本実施の形態３において、温度調和ユニット６００に取り付けられるインペラ１１０は、筐体３００内に入り込んでいる。つまり、遠心送風機１００の吐出孔１２３ａは、筐体３００の外表面３０２を延伸した面３０２ｄよりも筐体３００の内側に位置する。上述したように、インペラ１１０である後向きファンは、十分な空気の流れを筐体３００内に供給できる。

本構成とすれば、つぎの作用効果を奏することができる。すなわち、遠心送風機１００は、筐体３００内に埋設された構成にできる。よって、本実施の形態３における温度調和ユニット６００は、筐体３００からファンケース１２０が突出する高さを低減できる。従って、本実施の形態３における温度調和ユニット６００は、小型化による省スペース化を図ることができる。

また、本実施の形態３における温度調和ユニット６００は、インペラ１１０から吐出される空気の流れ３０１を直接、筐体３００内に導き入れることができる。換言すれば、インペラ１１０から吐出された空気の流れ３０１が、ファンケース１２０の内壁面１２０ａで衝突する量を低減できる。よって、本実施の形態３における温度調和ユニット６００は、ファンケース１２０の内壁面１２０ａで生じていた、空気の流れ３０１の衝突損失や曲がり損失を低減できる。従って、本実施の形態３における温度調和ユニット６００は、遠心送風機１００における送風効率が向上する。よって、本実施の形態３における温度調和ユニット６００は、省エネルギー性が向上する。

なお、インペラの周囲において、インペラから吐出される空気の流れが成す流速分布は、インペラの仕様やインペラの動作点によって変化する。よって、本実施の形態３における温度調和ユニットにおいて、遠心送風機を筐体内に埋設する深さと、インペラから吐出する空気の流れが抑制できる損失低減量との関係は、一義的には導き出すことができない。

更なる応用例が、図１３に示される。すなわち、図１３に示すように、本実施の形態３における他の温度調和ユニット６００ａの応用例として、遠心送風機１００が、筐体３００の長手方向に取り付けられる。

本構成とすれば、インペラ１１０から吐出された空気の流れ３０１を妨げる要素が、より一層、遠心送風機１００の近傍に少なくなる。また、本構成とすれば、インペラディスク１１２の半径方向に対して、遠くまで空気の流れ３０１を吐出できるという、後向きファンの特性を、より一層活かすことができる。図１３において、インペラディスク１１２の半径方向は、左右方向である。よって、遠心送風機１００の効率は、さらに改善が期待できる。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態３における温度調和ユニットは、後向きファンの特性を活かして、ファンケースで構成される流路の利用を抑制する。後向きファンから吐出される空気の流れは、インペラのみで広範囲に行き渡らせることができる。よって、本実施の形態３における温度調和ユニットは、より一層、効率が高い空調が可能となり、省エネルギー化を図ることが期待できる。

ところで、図５に示すように、比較例である、従来の車載用空調装置では、遠心送風機から吐出された、偏った空気の流れを拡散させるために、ダクトが用いられていた。ダクトが形成された風回路は、複雑な形状となっていた。

ここで、図１４に示すように、本発明の実施の形態３における温度調和ユニット６００ｂにも、調整板３２０を付加する。説明の便宜上、図１４中、図面の上下方向は、筐体３００の上下方向とする。同様に、図１４中、左右方向は、筐体３００の左右方向とする。

本実施の形態３における温度調和ユニット６００ｂは、遠心送風機１００の中央部から筐体３００の長手方向の両端にかけて、順次、調整板３２０が少しずつ高い位置に取り付けられる。本構成のように、筐体３００内に調整板３２０を取り付けることで、空気の流れ３０１を任意に調整できる。

以上の説明では、温度調和ユニットは、車載用二次電池の温度調和装置とした。この場合の車両は、ハイブリッドカーでもよく、電気自動車でもよい。他に本実施の形態３における温度調和ユニットは、被温度調和部材として、電力変換装置でもよい。特に、被温度調和部材である電力変換装置は、車載用電力変換装置を含む。また、他の電力変換装置は、エンジンコントロールユニットやインバータ装置、あるいは、電動機の温度調和などにも適用できる。

（実施の形態４）
図１５Ａは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるインペラおよびディフューザを示す斜視図である。図１５Ｂは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザを示す前方斜視図である。図１５Ｃは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザを示す後方斜視図である。図１５Ｄは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザについて、圧力変動を測定した箇所を示す説明図である。図１５Ｅは、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットに用いられるディフューザについて、圧力変動を測定した結果を示す特性図である。

なお、本実施の形態１から３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１５Ａから図１５Ｃに示すように、本発明の実施の形態４における温度調和ユニットは、以下のインペラおよびディフューザが使用できる。

すなわち、インペラ７１０は、複数の静翼１１７をさらに有する。複数の静翼１１７は、インペラ７１０が回転する方向において、インペラディスクの外周部から前方へ突出する。

あるいは、インペラ７１０ａには、ディフューザプレート１１６と、複数の静翼１１７と、を有するディフューザ１１５がさらに取り付けられる。ディフューザプレート１１６は、インペラディスクと平行して位置する。複数の静翼１１７は、ディフューザプレート１１６が含む吸気孔側に位置する面上において、回転軸（１１２ａ）に沿った方向に延伸する。複数の静翼１１７は、インペラ７１０ａが回転する方向において、インペラディスクの外周部から前方へ突出する。

特に、顕著な作用効果を奏する形態は、つぎのとおりである。

すなわち、複数の動翼（１１１）の枚数をＺｆとする。複数の静翼１１７の枚数をＺｄ
とする。枚数Ｚｆの約数をＦとする。自然数をｎとする。

このとき、温度調和ユニットは、Ｚｄ≠ｎ×Ｆの関係を満たす。

また、他の形態は、複数の動翼（１１１）の枚数をＺｆとする。

複数の静翼１１７の枚数をＺｄとする。自然数をｍ及びｎとする。電動機が含む極数をＰとする。電動機が含むスロット数をＳとする。極数Ｐとスロット数Ｓとの最小公倍数をＣとする。最小公倍数Ｃの約数をＤとする。

このとき、温度調和ユニットは、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｐ、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｓ及びＺｆ≠ｎ×Ｄの関係を満たす。

また、他の形態は、複数の動翼（１１１）の枚数をＺｆとする。

複数の静翼１１７の枚数をＺｄとする。枚数Ｚｆの約数をＦとする。自然数をｍ及びｎとする。電動機が含む極数をＰとする。電動機が含むスロット数をＳとする。極数Ｐとスロット数Ｓとの最小公倍数をＣとする。最小公倍数Ｃの約数をＤとする。

このとき、温度調和ユニットは、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｐ、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｓ、Ｚｆ≠ｎ×Ｄ及びＺｄ≠ｎ×Ｆの関係を満たす。

ディフューザ１１５は、ディフューザ１１５を構成する部材として、金属又は樹脂のいずれかを含む。

さらに、図面を用いて、詳細に説明する。

本発明の実施の形態４における温度調和ユニットは、上述した実施の形態１から実施の形態３で示した構成に対して、さらにディフューザを含む構成である。

ディフューザは、インペラと回転駆動源である電動機との間に位置する。図１５Ａに示すように、ディフューザ１１５は、ディフューザプレート１１６と、複数の静翼１１７と、を有する。ディフューザプレート１１６は、電動機（２００）が含むシャフト（２１０）に対して交差する方向に延伸する、面上に形成される。ディフューザプレート１１６は、略円板形状である。複数の静翼１１７は、ディフューザプレート１１６が含む面であって、吸気孔（１２２）が位置する側の面に形成される。複数の静翼１１７は、インペラ１１０から吐出される空気の流れである、遠心風を整流する。

ディフューザ１１５は、つぎの作用効果を奏する。ディフューザ１１５は、インペラ７１０から吐出される遠心風を、複数の静翼１１７の翼間で減速させる。併せて、ディフューザ１１５は、インペラ７１０から吐出される遠心風の圧力を昇圧する。よって、ディフューザ１１５を有する遠心送風機から吐出される遠心風は、圧力が高められる。

図１５Ａには、インペラ７１０に上述したディフューザ１１５が付加された状態が示される。図１５Ｂには、上述したディフューザ１１５が、前方斜め方向から見た状態が示される。同様に、図１５Ｃには、上述したディフューザ１１５が、後方斜め方向から見た状態が示される。

ところで、インペラ７１０、７１０ａから吐出される遠心風をディフューザ１１５が有する複数の静翼１１７を用いて整流する場合、騒音が発生する。この騒音は、インペラ７
１０、７１０ａが有する複数の動翼１１１とディフューザ１１５が有する複数の静翼１１７との間で生じる、乱流等に起因する。この騒音は、ＢＰＦノイズ（Ｂｌａｄｅ Ｐａｓｓｉｎｇ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｏｉｓｅ）や動翼通過周波数騒音、あるいは、離散化周波数騒音などとも呼ばれる。この騒音は、以下の説明において、ＢＰＦノイズという。

そこで、本実施の形態４における温度調和ユニットは、この騒音を低減するために、後述する構成例を採用する。

（構成例１）
インペラ７１０、７１０ａが有する複数の動翼（１１１）の枚数をＺｆとする。ディフューザ１１５が有する複数の静翼１１７の枚数をＺｄとする。インペラ７１０、７１０ａが有する複数の動翼（１１１）の枚数Ｚｆの約数をＦとする。自然数をｎとする。

このとき、本実施の形態４における温度調和ユニットは、Ｚｄ≠ｎ×Ｆの関係を満たす構成である。

本構成とすれば、ＢＰＦノイズの発生を抑制できる。

ところで、インペラ７１０、７１０ａの回転数をＮ［ｒ／ｍｉｎ］とした場合、ＢＰＦノイズの周波数Ｆｎは、Ｆｎ＝Ｎ／６０×Ｚｆとなる。

（構成例２）
インペラ７１０、７１０ａが有する複数の動翼（１１１）の枚数をＺｆとする。ディフューザ１１５が有する複数の静翼１１７の枚数をＺｄとする。自然数をｍ及びｎとする。電動機が含む極数をＰとする。電動機が含むスロット数をＳとする。電動機が含む極数Ｐと電動機が含むスロット数Ｓとの最小公倍数をＣとする。この最小公倍数Ｃは、電動機に含まれるコギングトルクの次数を表す。最小公倍数Ｃの約数をＤとする。

このとき、本実施の形態４における温度調和ユニットは、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｐ、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｓ及びＺｆ≠ｎ×Ｄの関係を満たす構成である。

本構成とすれば、ＢＰＦノイズの発生を抑制できる。

ところで、電動機に含まれるコギングトルクに起因する騒音の周波数Ｆｃは、インペラの回転数をＮ［ｒ／ｍｉｎ］とした場合、Ｆｃ＝Ｎ／６０×Ｌ［Ｈｚ］となる。

なお、電動機に含まれるコギングトルクに起因する騒音は、電動機に含まれるコギングトルクに起因する振動ということもできる。

（構成例３）
構成例３は、上述した構成例１と構成例２とを満たす構成である。つまり、本実施の形態４における温度調和ユニットは、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｐ、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｓ、Ｚｆ≠ｎ×Ｄ及びＺｄ≠ｎ×Ｆの関係を満たす構成である。

３．比較例の検証
以下、具体的な比較例の検証を説明する。

一般的に、電動機が含む極数Ｐは、２の倍数である。また、三相電動機の場合、電動機が含むスロット数Ｓは、３の倍数である。よって、インペラが有する複数の動翼の枚数Ｚｆは、素数であることが好ましい。

この理由は、インペラが有する複数の動翼の枚数Ｚｆが、電動機が含む極数Ｐの倍数やこの極数Ｐの約数となる場合、あるいは、電動機が含むスロット数Ｓの倍数やこのスロット数Ｓの約数となる場合、お互いが加振力となる。よって、電動機とインペラとにおいて、お互いの振動が励起され、騒音の増加を招くことになる。

また、電動機を製造する際、何らかの要因によって、電動機を構成する部品に歪が生じることがある。このような場合、コギングトルクの次数Ｃの約数をＤとするとき、電動機の回転数に対して、Ｄ倍の周波数の振動が生じることがある。

この対策として、つぎのものがある。すなわち、電動機が含む極数Ｐと電動機が含むスロット数Ｓとの最小公倍数Ｃの約数をＤとする。このとき、温度調和ユニットでは、約数Ｄとインペラが有する複数の動翼の枚数とを一致させないようにする。本構成とすれば、温度調和ユニットは、振動や騒音の増加を抑制できる。

なお、車載用の温度調和ユニットには、出力が数十ワットであるインペラが用いられることが多い。よって、車載用の温度調和ユニットでは、インペラが有する複数の動翼は、７枚から１５枚程度の範囲で形成されることが多い。その理由は、ディフューザを用いた翼間流れによる整流効果と、ディフューザを構成する静翼の表面で生じる摩擦損失との兼ね合いに起因する。

ここで、具体例を示す。具体例の仕様は、以下のとおりである。すなわち、電動機が含む極数Ｐは、１０である。電動機が含むスロット数Ｓは、１２である。インペラが有する複数の動翼の枚数は、１１枚である。このとき、ディフューザが有する複数の静翼の枚数を変化させて比較した。準備したディフューザは、複数の静翼の枚数が、２１枚、２２枚、２３枚である。

本比較では、ディフューザが有する複数の静翼において、前縁部における圧力変動の様子を、流体解析することで算出した。対象とする前縁部は、図１５Ｄ中、丸印が付与される。図１５Ｅには、圧力変動をＦＦＴ分析した結果が示される。

図１５Ｅに示すように、ディフューザが有する複数の静翼の枚数を２２枚とした場合、最も圧力変動が大きくなった。この２２枚という数字は、インペラが有する複数の動翼の枚数を整数倍した数である。

また、ディフューザが有する複数の静翼の枚数を２１枚とした方が、同枚数を２３枚とするよりも良好な結果を得ることができた。なお、ここで示した圧力変動は、ＢＰＦ騒音の原因となる。

ここで、インペラが有する動翼の枚数が１１枚のとき、インペラが回転することで生じる回転周波数の１１次を基本高調波とする。換言すれば、基本高調波は、インペラが回転することで生じる回転周波数の１１次であり、インペラが有する動翼の羽枚数の倍数である、１１倍である。基本高調波は、Ｎｚで示される。つまり、インペラが回転することで生じる回転周波数の２２次は、２次高調波を意味する２Ｎｚとなる。

Ｎｚは、つぎの式で算出できる。

Ｎｚ＝回転周波数Ｎ（Ｈｚ）×インペラが有する動翼の枚数ｚ
ここで、回転周波数Ｎを示す単位（Ｈｚ）は、１秒間あたりの回転数を示す「ｒｐｓ」とも表現される。また、インペラが有する動翼の枚数ｚは、単位がない無次元数である。

上述したＦＦＴ分析の結果より、圧力変動において、回転周波数の１１次であるＮｚの振幅の大きさと、回転周波数の２２次である２Ｎｚの振幅の大きさに顕著な差異が認められた。

また、温度調和ユニットは、電動機が含む極数Ｐを多数極とすることで、コギングトルクの次数を高次にできる可能性がある。しかしながら、電動機が含む極数Ｐを多数極とすることによるコギングトルクの次数の高次化は、電動機が有する主磁束に対する極間の漏洩磁束の割合が多くなる。よって、電動機が利用できる有効磁束量が減少するため、電動機の効率の低下を招く。

従って、上述した具体例では、電動機の効率の向上や、コギングトルクの次数の高次化を考慮した上で、インペラが有する複数の動翼の枚数との最小公倍数が高くなるように、１０極１２スロットの電動機が選択された。

（実施の形態５）
図１６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１７は、本発明の実施の形態５における温度調和システムの他の概要を示すシステム構成図である。図１８は、本発明の実施の形態５における温度調和システムのさらに他の概要を示すシステム構成図である。

また、図１９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２０は、本発明の実施の形態５における車両の他の概要を示す概要図である。

なお、本実施の形態１から４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１６から図１８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１６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、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および第２の温度調和ユニット７１１ｂは、上述した実施の形態１から４で説明した温度調和ユニットが使用できる。図１６には、実施の形態１において、図２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。

あるいは、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、複数のダクト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、または、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、７００ｄ内を流れる空気の流路あるいは空気の風量を制御する。

また、図１７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、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および第２の温度調和ユニット７２０ｂは、上述した実施の形態１から４で説明した温度調和ユニットが使用できる。図１７には、実施の形態２において、図６Ａ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。

あるいは、複数のダクトは、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、７００ｆ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７２０ａが有する電動機２００ａの回転数、または、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、７００ｆ内を流れる空気の流路あるいは空気の風量を制御する。

あるいは、図１８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、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は、上述した実施の形態１から４で説明した温度調和ユニットが使用できる。図１８には、実施の形態２において、図６Ａ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、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。あるいは、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。

切替部７０１ａ、７０１ｂは、第１のダクト７３０、７３０ａ、７３０ｂおよび第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、７３０ｂ内と、第２のダクト７３０ｃ、７３０ｄ内とを流れる空気の流路あるいは空気の風量を制御する。

また、図１９に示すように、本発明の実施の形態５における車両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で駆動される。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、２０ｂが利用できる。

また、図２０に示すように、本発明の実施の形態５における車両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は、上述した実施の形態１から４で説明した各温度調和ユニットが利用できる。

図面を用いて、さらに、詳細に説明する。

図１９に示すように、本発明の各実施の形態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、被温度調和部材の冷却、及び、加温が効果的に行える。

つまり、本実施の形態５における温度調和システム８０３は、複数の、上述した本発明の各実施の形態における温度調和ユニットが利用できる。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や、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。本構成とすれば、被温度調和部材を効率よく温度調和できる。

また、本実施の形態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。本実施の形態５における温度調和システムは、ダクト内を流れる気流の量や、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。

ダクトは、一端が車両の外部に接続され、他端が切替部に接続される。ダクトは、一端が切替部に接続され、他端が切替部に接続される。また、ダクトは、一端が切替部に接続
され、他端が温度調和ユニットが有する吸気孔に接続される。ダクトは、一端が温度調和ユニットが有する排気孔に接続され、他端が切替部に接続される。

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。また、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、本実施の形態５における温度調和システムは、車両の外部気温に応じて、被温度調和部材に提供する空気を切り替えることができる。よって、本実施の形態５における温度調和システムは、効率よく、かつ、省エネルギー化を実現しながら、被温度調和部材の温度調和を実現できる。

なお、上述した温度調和システムにおいて、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、上述した温度調和システムにおいて、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２０に示した形態は、図１９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。

本発明の温度調和ユニット、温度調和システムおよびこれらを搭載する車両は、小型化、高出力化、高効率化を達成しながら、車両に搭載された電池の温度調整が実現できる。

また、本発明の温度調和ユニット、温度調和システムおよびこれらを搭載する車両は、被温度調和部材を温度調和するにあたり、過剰な振動や騒音を招くことがない。

１０，１０ａ，６００，６００ａ，６００ｂ，８０４，１０１０ 温度調和ユニット
２０，２０ａ，２０ｂ，８０３ 温度調和システム
３０，３０ａ 車両
１００，５００，１１００ 遠心送風機
１１０，５１０，７１０，７１０ａ インペラ
１１１，１１１１ 動翼
１１１ａ，１１１１ａ 内周側端部
１１１ｂ，１１１１ｂ 外周側端部
１１１ｃ 反インペラディスク側の端部
１１１ｄ 開口部
１１２，５１２，１１１２ インペラディスク
１１２ａ，１１１２ａ 回転軸
１１２ｂ 軸心
１１３ ガイド部
１１４ シュラウド
１１４ａ，１１４ｂ 開口部
１１４ｃ 側面
１１５ ディフューザ
１１６ ディフューザプレート
１１７ 静翼
１１８，１１８ａ 流路
１２０ ファンケース
１２０ａ 内壁面
１２０ｂ 湾曲部
１２０ｃ 誘導面
１２０ｄ 傾斜部
１２０ｅ 近接する部分
１２０ｆ 延長線
１２１，１１２１ 側壁
１２２，１２２ａ，１２２ｂ 吸気孔
１２３，１２３ａ，１１２３ 吐出孔
１２３ｂ 縁部
１２５，１２５ａ，１２５ｂ 排気孔
２００，２００ａ，２００ｂ 電動機
２１０ シャフト
３００，３１０ 筐体
３０１ 空気の流れ
３０２ 外表面
３０２ａ 上面
３０２ｂ 下面
３０２ｃ 傾斜面
３０２ｄ 外表面３０２を延伸した面
３０３ 二次電池（被温度調和部材，車載用二次電池）
３２０ 調整板
４００ 前向きファン
４１０ 不安定領域
５１２ａ 外周部
７００，７００ａ，７００ｂ，７００ｃ，７００ｄ，７００ｅ，７００ｆ，１３１１
ダクト
７０１，７０１ａ，７０１ｂ 切替部
７０２ 回転数制御部
７０３ 制御部
７１１ａ，７２０ａ 第１の温度調和ユニット
７１１ｂ，７２０ｂ 第２の温度調和ユニット
７３０，７３０ａ，７３０ｂ 第１のダクト
７３０ｃ，７３０ｄ 第２のダクト
８００ 動力源
８０１ 駆動輪
８０２ 走行制御部
１１２０ スクロールケーシング
１１２１ａ 外周面
１１２４ 取付部
１３１０ 整流機構

Claims (26)

1. 中心部に回転軸を含み、前記回転軸と交差する方向に延伸する面を有するインペラディスクと、
   前記回転軸に沿った方向に延伸するとともに、前記回転軸と交差する方向の断面形状は前記インペラディスクが回転する方向に向かって凸となる円弧状であり、前記回転軸の側に位置する内周側端部と前記回転軸に対して反回転軸の側に位置する外周側端部とを含む、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回転軸に回転動作を伝達する電動機と、
   前記インペラを覆うように構成されて前記回転軸の軸心（１１２ｂ）の方向に延伸する側壁と、前記回転軸の軸心（１１２ｂ）の方向に位置する吸気孔と、を含むファンケースと、
   前記吸気孔とは反対側に位置する吐出孔と、を有し、
   更に、前記ファンケースには、前記電動機から伝達された回転動作により前記インペラが回転するとき、前記吸気孔から吸い込まれて前記内周側端部から前記外周側端部を経た空気を、前記側壁に沿って前記吐出孔へと導く流路を有し、
   更には、前記ファンケースを取り付ける外表面を含み、且つ前記外表面の内部に被温度調和部材を収納する筐体と、を備える温度調和ユニット。
2. 前記筐体は、前記筐体の内に導入された前記空気を前記筐体の外に排出する排気孔をさらに有する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
3. 前記ファンケースは、前記流路の一部を構成するとともに前記インペラと向かい合う内壁面をさらに含み、
   前記内壁面は、前記軸心を含む面において、前記外周側端部と近接する部分と前記吐出孔の縁部とを結んだ線の延長線が前記軸心と鋭角に交差するように湾曲する湾曲部を有する請求項１に記載の温度調和ユニット。
4. 前記流路は、前記内壁面と向かい合って位置する誘導面をさらに含み、
   前記誘導面は、前記外周側端部と近接する部分から前記吐出孔に至るまでの間において、前記軸心方向に傾斜する傾斜部を有する請求項１に記載の温度調和ユニット。
5. 前記インペラディスクは、前記インペラディスクの外周部において、前記吐出孔が位置する方向に向かって傾斜するガイド部を有する請求項１に記載の温度調和ユニット。
6. 前記インペラは、前記複数の動翼に対して前記インペラディスクとは反対側に位置し、前記複数の動翼のそれぞれに含まれる反インペラディスク側の端部に接続されるシュラウドをさらに有し、
   前記シュラウドは、前記吸気孔と向かい合う位置に開口部が形成され、
   前記回転軸に沿った方向において、前記シュラウドと前記インペラディスクとの間の距離は、前記内周側端部側よりも前記外周側端部側のほうが短い、請求項１に記載の温度調和ユニット。
7. それぞれの前記複数の動翼は、前記インペラが回転する方向において、前記内周側端部を前記外周側端部よりも前方に位置する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
8. 前記ファンケースを前記筐体に取り付ける構成において、前記筐体は、前記吐出孔と向かい合う部分に、前記流路から前記吐出孔を介して吹き出される前記空気の流れを調整する、調整板をさらに有する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
9. 前記ファンケースを前記筐体に取り付ける構成において、前記吐出孔は、前記外表面を延伸した面上に位置する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
10. 前記ファンケースを前記筐体に取り付ける構成において、前記吐出孔は、前記外表面を延伸した面上よりも前記筐体の内側に位置する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
11. 前記インペラは、前記インペラが回転する方向において、前記インペラディスクの外周部から前方へ突出する、複数の静翼をさらに有する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
12. 前記インペラには、
    前記インペラディスクと平行して位置するディフューザプレートと、
    前記ディフューザプレートが含む前記吸気孔側に位置する面上に、前記回転軸に沿った方向に延伸する、複数の静翼と、
    を有するディフューザをさらに取り付ける構成を有し、
    前記複数の静翼は、前記インペラが回転する方向に、前記インペラディスクの外周部から前方へ突出する、請求項１に記載の温度調和ユニット。
13. 前記複数の動翼の枚数をＺｆとし、
    前記複数の静翼の枚数をＺｄとし、
    前記枚数Ｚｆの約数をＦとし、
    自然数をｎとするとき、
    Ｚｄ≠ｎ×Ｆの関係を満たす、請求項１１または１２のいずれか一項に記載の温度調和ユニット。
14. 前記複数の動翼の枚数をＺｆとし、
    前記複数の静翼の枚数をＺｄとし、
    自然数をｍ及びｎとし、
    前記電動機が含む極数をＰとし、
    前記電動機が含むスロット数をＳとし、
    前記極数Ｐと前記スロット数Ｓとの最小公倍数をＣとし、
    前記最小公倍数Ｃの約数をＤとするとき、
    ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｐ、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｓ及びＺｆ≠ｎ×Ｄの関係を満たす、請求項１１または１２のいずれか一項に記載の温度調和ユニット。
15. 前記複数の動翼の枚数をＺｆとし、
    前記複数の静翼の枚数をＺｄとし、
    前記枚数Ｚｆの約数をＦとし、
    自然数をｍ及びｎとし、
    前記電動機が含む極数をＰとし、
    前記電動機が含むスロット数をＳとし、
    前記極数Ｐと前記スロット数Ｓとの最小公倍数をＣとし、
    前記最小公倍数Ｃの約数をＤとするとき、
    ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｐ、ｍ×Ｚｆ≠ｎ×Ｓ、Ｚｆ≠ｎ×Ｄ及びＺｄ≠ｎ×Ｆの関係を満たす、請求項１１または１２のいずれか一項に記載の温度調和ユニット。
16. 前記被温度調和部材は、二次電池である請求項１に記載の温度調和ユニット。
17. 前記被温度調和部材は、車載用二次電池である請求項１に記載の温度調和ユニット。
18. 前記被温度調和部材は、電力変換装置である請求項１に記載の温度調和ユニット。
19. 前記被温度調和部材は、車載用電力変換装置である請求項１に記載の温度調和ユニット。
20. 前記電動機が含む固定子巻線の材料は、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含む、請求項１に記載の温度調和ユニット。
21. 前記インペラは、前記インペラを構成する部材として、金属又は樹脂のいずれかを含む、請求項１に記載の温度調和ユニット。
22. 前記ディフューザは、前記ディフューザを構成する部材として、金属又は樹脂のいずれかを含む、請求項１２に記載の温度調和ユニット。
23. 請求項２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、前記排気孔または前記吸気孔と、前記第２の温度調和ユニットが有する、前記吸気孔または前記排気孔と、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電動機の回転数、または、前記第２の温度調和ユニットが有する電動機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あるい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。
24. 請求項２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、あるいは、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のダクトおよび前記第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、
    少なくとも、前記温度調和ユニットが有する電動機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あるい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。
25. 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２３または請求項２４のいずれか一項に記載の温度調和システムと、を備える車両。
26. 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または請求項２のいずれか一項に記載の温度調和ユニットと、を備える車両。
    

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