JP2006347423A - 車両用吸気ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化が可能なシンプルな構造でありながら、異物の吸い込みを確実に阻止しつつ車室内の冷気を効率良く電装機器に誘導することのできる車両用吸気ダクトを提供する。
【解決手段】 車室側に開口するダクト本体２２の導入口２４を上方に向けて形成し、電装ボックス１６に接続されるダクト本体２２の接続口２５を、導入口２４に対して水平方向にオフセットした位置に下方に向けて形成する。ダクト本体２２内の導入口２４の鉛直下方位置に、導入口２４から入り込んだ異物を捕獲する異物捕獲部２７を設ける。ダクト本体２２内の導入口２４と接続口２５の間のオフセット領域ｓに、導入口２４と異物捕獲部２７をほぼストレートに結ぶ鉛直通路２８を隔成しつつ、導入口２４から接続口２５に誘導される空気を整流する仕切壁２９を設ける。
【選択図】 図４

Description

この発明は、バッテリーやインバータ等の電装機器を冷却するために、車室内から電装機器に冷却空気を誘導する車両用吸気ダクトに関するものである。

電気自動車や所謂ハイブリッド車両等においては、バッテリーやモータ駆動用のインバータ、電圧変換用のコンバータ等の発熱を伴う電装機器を搭載している。この種の電装機器は通常電装ボックスの内部にまとめて配置され、電装ボックス内で放熱される電装機器の熱をファン吸引される空気によって冷却するようになっている。
例えば、電装ボックスがリヤシートの後部に配置されるものの場合、リヤパーセルから吸気ダクトを延ばし、その吸気ダクトを通して車室内の冷却空気を電装ボックス内に誘導するものが案出されている（例えば、特許文献１等参照）。

ここで用いられる吸気ダクトは、一端がリヤパーセル上のグリルを通して車室内に開口し、他端が電装ボックスの吸入口に接続されている。そして、吸気ダクトの車室内側に開口する導入口の上方は、グリルによって覆われることにより吸気ダクト内への異物の落下が防止されている。

ところが、グリルによる異物の落下防止はある程度サイズの大きい異物に限られ、吸気に混入する比較的サイズの小さい異物の吸い込みを確実に阻止することは難しい。

一方、内燃機関の吸気系の技術においては、吸気ダクトの手前側に吸気のぶつかる複雑な通路を設けたり、フィルターを配置することによって小サイズの異物を除去する技術が知られている（例えば、特許文献２等参照）。
現在、電装機器用の前述の吸気ダクトにおいても、これらの技術を適用することが検討されている。
特開２００３−１１２５３１号公報 特開平１０−１５７６８３号公報

しかし、電装機器用の吸気ダクトに前者の技術を適用する場合、吸気ダクトの手前に導入空気のぶつかる複雑な通路を配置するために電装ボックスの周囲に大きなスペースを確保する必要があり、電装ボックスをリヤシートの後方等の狭小スペースに配置する場合にはこの技術の適用は難しい。

また、吸気通路にフィルターを配置する後者の技術を適用する場合、フィルターによる圧力損失が大きくなるため、冷却空気吸引用のファンを大型化しなければ充分な流量の冷気を電装機器に誘導することが難しくなる。

そこでこの発明は、小型化が可能なシンプルな構造でありながら、異物の吸い込みを確実に阻止しつつ車室内の冷却空気を効率良く電装機器に誘導することのできる車両用吸気ダクトを提供しようとするものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、車室内から導入した冷却空気を電装機器の冷却部に誘導する車両用吸気ダクト（例えば、後述の実施形態における吸気ダクト２０）において、車室側に開口する導入口（例えば、後述の実施形態における導入口２４）を上方に向けて形成する一方で、電装機器側に接続される接続口（例えば、後述の実施形態における接続口２５）を、前記導入口に対して水平方向にオフセットした位置に下方に向けて形成し、ダクト本体（例えば、後述の実施形態におけるダクト本体２２）内の前記導入口の鉛直下方位置に、前記導入口から入り込んだ異物を捕獲する異物捕獲部（例えば、後述の実施形態における異物捕獲部２７）を設けるとともに、ダクト本体内の前記導入口と接続口の間のオフセット領域（例えば、後述の実施形態におけるオフセット領域ｓ）に、前記導入口と異物捕獲部をほぼストレートに結ぶ鉛直通路（例えば、後述の実施形態における鉛直通路２８）を隔成しつつ、前記導入口から接続口に誘導される空気を整流する仕切壁（例えば、後述の実施形態における第１の仕切壁２９）を設けるようにした。

この発明の場合、異物を含む冷却空気がダクト本体の導入口から流入すると、冷却空気中の異物は重力によって下方に落下し、鉛直通路を通って異物捕獲部内に収容される。こうして異物を除去された冷却空気は仕切壁によって整流されつつ接続口から電装機器側に誘導される。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記仕切壁を接続口の近傍まで延出させるようにした。
この場合、導入口から流入した冷却空気は仕切壁に案内され、接続口の適正位置に誘導されるようになる。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、ダクト本体内の前記オフセット領域の下方位置に、前記接続口の近傍から導入口側に延出する第２の仕切壁（例えば、後述の実施形態における第２の仕切壁３０）を設け、この第２の仕切壁によって前記異物捕獲部の壁を構成するようにした。
この場合、接続口の近傍から延出する第２の仕切壁によってダクト本体の底部に異物捕獲部が隔成されるため、吸気ダクトの大型化を招くことなく異物捕獲部を形成することが可能になる。

この発明によれば、冷却空気中の異物を導入口の鉛直下方の異物捕獲部内に落下させる一方で、残余の冷却空気を導入口と水平方向にオフセットした接続口に対して仕切壁によって整流しつつ誘導することができるため、冷却空気の吸い込み効率の低下や構造の複雑化を招くことなく、電装機器側の異物の吸い込みを確実に阻止することができる。

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＬＨは車両左方を夫々指向している。

図１〜図３において、符号１は、所謂パラレル型のハイブリッド車両を示す。図１に示すように、このハイブリッド車両の車体前部のエンジンルーム２には、エンジン３、モータジェネレータ４（モータ）、及びオートマチックトランスミッション５が直列に設けられ、これらによってパワーユニット６が構成されている。モータジェネレータ４は三相のＤＣブラシレスモータによって構成されている。このモータジェネレータ４とエンジン３の動力はオートマチックトランスミッション５を介して駆動輪である前輪に伝達される。

また、このハイブリッド車両は、減速時等に前輪からモータジェネレータ４に駆動力が伝達されると、モータジェネレータ４が発電機として機能してエネルギーを所謂回生制動力として回収する。回収された電気エネルギーは、モータ用インバータ８を介してバッテリ５０に充電される。

また、パワーユニット６には、エアコン（空調装置）用コンプレッサ９が設けられている。このコンプレッサ９は図示しないモータによって駆動される。このモータは三相モータであり、駆動時にコンプレッサ用インバータ１０から電力を供給される。なお、この実施形態の場合、バッテリ５０、モータ用インバータ８、コンプレッサ用インバータ１０等がこの発明における電装機器を構成している。

エンジンルーム２の後方には車室１３が設けられ、車室１３の後方にはトランクルーム１４が設けられている。そして、車室１３に配置されるリヤシート１２のシートバックとトランクルーム１４の間には箱型の電装ボックス１６が配置されている。この電装ボックス１６は、略直方体状に形成され、その内部にバッテリ５０が収容されるとともに、モータ用インバータ８とコンプレッサ用インバータ１０、さらに他の電装機器を集合配置した電装ユニット１５が収容されている。なお、モータ用インバータ８とコンプレッサ用インバータ１０は、バッテリ５０から直流電流を得るとともに、直流電流を三相交流電流に変換し、その電流をモータジェネレータ４やエアコン用コンプレッサ９に供給してこれらを駆動する。また、電装ボックス１６は、リヤシート１２の背部の車体フレーム（図示せず）に取り付けられている。

なお、図１に示すようにモータジェネレータ４とモータ用インバータ８は三相のモータ用電力ケーブル（電装ケーブル）１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗによって接続され、同様に、エアコン用コンプレッサ９とコンプレッサ用インバータ１０は三相のコンプレッサ用電力ケーブル（電装ケーブル）１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗによって接続されている。

また、電装ボックス１６内に配置されるバッテリ５０は、円筒状のバッテリ単体がバッテリケース（図示せず）の内部に複数配置されて成り、バッテリケースの上部開口から内部に冷却空気を取り入れ、バッテリ５０で熱交換を終えた空気を同ケースの下部開口から排出するようになっている。このバッテリ５０に導入される冷却空気はこの発明にかかる吸気ダクト２０を通して車室１３内から取り入れられる。また、電装ボックス１６には、バッテリ５０の下部開口から電装ユニット１５のヒートシンク（図示せず）を通して吸引ファン２１に連なる内部通路が形成されている。車室１３内の冷却空気は、図３中矢印で示すように吸引ファン２１によって吸引され、吸気ダクト２０を通してバッテリ５０内に流入した後、電装ユニット１５のヒートシンクを通過して車外に排出される。このように冷却空気が電装ボックス１６内を通過する間、冷却空気はバッテリ５０や電装ユニット１５との間で熱交換を行う。

吸気ダクト２０のダクト本体２２は、図３，図４に示すように正面視が略Ｌ字状の中空構造とされ、Ｌ字の屹立した部位（以下、この部位を「屹立部２２ａ」と呼ぶ。）の上端に、リヤパーセル２３の車幅方向中央位置（同図中向かって右側位置）で車室１３内に上方に向かって開口する導入口２４が形成されるとともに、Ｌ字の底辺に相当する部位（以下、この部位を「Ｌ字底部２２ｂ」と呼ぶ。）に電装ボックス１６（バッテリケースの上部開口）に接続される接続口２５が形成されている。この接続口２５は、導入口２４の鉛直下方位置に対して車幅方向（水平方向）にオフセットした位置に下方に向けて形成されている。また、接続口２５は車幅方向に延びる長孔状に形成され、その長孔形状によってバッテリケース内のバッテリ収容幅全域に冷却空気をほぼ均一に行き渡らせるようになっている。なお、リヤパーセル２３上には導入口２４の上方を覆うグリル２６が設けられている。

また、ダクト本体２２の屹立部２２ａは、図４に示すように車体幅方向に設定幅をもって形成されているが、この屹立部２２ａの上面に形成される導入口２４は、屹立部２２ａの車体中心側（同図中向かって右側）に偏寄した位置に配置されおり、この導入口２４の鉛直下方位置には、導入口２４を通してダクト本体２２内に落下した異物を捕獲するための異物捕獲部２７が設けられている。また、ダクト本体２２内の導入口２４と接続口２５の間の車幅方向のオフセット領域ｓには、導入口２４と異物捕獲部２７を鉛直方向にほぼストレートに結ぶ鉛直通路２８を隔成しつつ、導入口２４から接続口２５に誘導される空気を整流する第１の仕切壁２９が形成されている。

第１の仕切壁２９は、詳細には、ダクト本体２２の屹立部２２ａの幅方向略中間位置から鉛直下方に延出する垂下部２９ａと、この垂下部２９ａから接続口２５の幅方向略中間位置の近傍に向かって斜め下方に延出する傾斜延長部２９ｂと、を備えている。垂下部２９ａの上端はダクト本体２２内の屹立部２２ａの上壁から設定距離離間した位置に配置されており、垂下部２９ａから傾斜延長部２９ｂにかけてがダクト本体２２内の導入口２４から接続口２５に向かう流路を上下に二分し、それによって接続口２５に誘導される冷却空気を車幅方向にほぼ均等に分配するようになっている。つまり、導入口２４と接続口２５がオフセットして配置されている状況下において、仮に、第１の仕切壁２９が無いとすると、導入口２４に流入した冷却空気がほぼ直線的に接続口２５に進もうとして接続口２５の車幅方向内側寄りに空気の流れが集中してしまうが、この実施形態の場合、導入口２４から接続口２５に直線的に進もうとする空気の流れを、第１の仕切壁２９、特にそのうちの傾斜延長部２９ｂによって確実に遮り、かつ接続口２５の車幅方向外側に向かう流れを積極的に作ることによって接続口２５における冷却空気の流れを均一にしている。

また、ダクト本体２２の前記Ｌ字底部２２ｂのうちのオフセット領域Ｓ内で接続口２５に近接する位置には、異物捕獲部２７の側壁の一部を構成する第２の仕切壁３０が設けられている。この第２の仕切壁３０は、ダクト本体２２の内側底面から垂直に立ち上がり、そり先端部３０ａが導入口２４側に斜め上方に傾斜した後に略水平になるように屈曲している。これにより、異物捕獲部２７の接続口２５側には、一度異物捕獲部２７内に収容された異物が接続口２５側に吸い込まれるのを防止する返し構造が作られている。

また、吸気ダクト２０はポリプロピレン等の樹脂材料によって形成されているが、その製造に際しては、吸気ダクト２０が図５（Ａ）に示すようにほぼ前後に二分割して型成形され（各型成形部品は符号３５ａ，３５ｂで示す。）、これらが後に、図５（Ｂ）に示すように溶着や接着等によって相互に接合される。なお、第１の仕切壁２９と第２の仕切壁３０は一方の型成形部品３５ａ側に突設され、他方の型成形部品３５ｂの内面には仕切壁２９，３０の先端部が係合される溝３６が形成されている。

以上の構成において、車両の運転時に吸引ファン２１が作動すると、車室１３内の冷却空気が吸気ダクト２０を通して電装ボックス１６内に導入されるが、このとき吸気ダクト２０内においては図６に示すような冷却空気の流れが生じる。
即ち、車室１３内の冷却空気は、導入口２４を通してダクト本体２２内に導入されるが、冷却空気中に混入している比重の重い金属等の異物ｍは重力によって下方に落下し、導入口２４の鉛直下方に位置されている異物捕獲部２７に収容されることとなる。こうして異物ｍを取り除かれた冷却空気は第１の仕切り壁２９の上下に別れ、第１の仕切壁２９の上方側に回り込んだ冷却空気は同仕切壁２９に案内されて接続口２５の車幅方向外側領域に吸い込まれるようになり、第１の仕切壁２９の下方側に回り込んだ冷却空気は同仕切壁２９と第２の仕切壁３０の間を通って接続口２５の車幅方向内側領域に吸い込まれるようになる。
なお、第２の仕切壁３０は、接続口２５の近傍から上方に立ち上がり、先端部が第１壁の仕切壁２９の傾斜延長部２９ｂにほぼ沿うように傾斜しているため、第１の仕切壁２９の下方側に回り込んだ冷却空気は第１の仕切壁２９の傾斜に滑らかに沿って接続口２５側に吸い込まれる。

この吸気ダクト２０においては、ダクト本体２２内の接続口２５を導入口２４に対して水平方向にオフセットさせるとともに、導入口２４の鉛直下方位置に異物捕獲部２７を形成することによって冷却空気中の異物ｍを異物捕獲部２７内に落下させる構造としているため、ダクト本体２２内に冷却空気のぶつかる複雑な形状を設けたり、フィルターを介装する場合と異なり、装置の複雑・大型化や冷却空気の吸い込み効率の低下を招くことなく、冷却空気中の異物を確実に取り除くことができる。
そして、この吸気ダクト２０においては、ダクト本体２２内のオフセット領域ｓに第１の仕切壁２９を配置して、鉛直通路２８の隔成と、導入口２４から接続口２５に向かう冷却空気の整流を行うようにしているため、異物ｍの確実な分離と、接続口２５から吸い込まれる冷却空気量の均一化を図ることができる。

特に、この実施形態の場合、第１の仕切壁２９に接続口２５の略中央部の近傍まで延出する傾斜延長部２９ｂを形成しているため、接続口２５における流量の均一化がより確実なものとなっている。

また、この実施形態の吸気ダクト２０の場合、接続口２５の近傍から導入口２４側に屈曲するように第２の仕切壁３０を設けるようにしているため、この第２の仕切壁３０によってダクト本体２２内に異物捕獲部２７を容易に形成することが可能になるとともに、この第２の仕切壁２９による返し構造によって一旦捕獲された異物ｍが吸い出される不具合を確実に無くすことが可能になる。

なお、吸気ダクト２０内の異物捕獲部２７に捕獲された異物ｍは、例えば、リヤパーセル側のグリルを外し、ダクト本体２２の導入口２４から異物捕獲部２７内に掃除機の吸引ダクト等を入れて取り除くことができる。このとき、導入口２４から異物捕獲部２７の間はストレートな鉛直通路２８で接続されているため、異物ｍの除去を容易に行なうことができる。

この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上の実施形態では、ダクト本体２２内のオフセット領域ｓに仕切壁２９，３０を二つ配置したが、この仕切壁は二つに限らず、一つであっても、さらには三つ以上であっても良い。

この発明の一実施形態を示すものであり、車両を上方側から見た構成説明図。 同実施形態を示すものであり、車両の後部を側方側から見た構成説明図。 同実施形態を示すものであり、車両を正面側から見た構成説明図。 同実施形態を示す図３のＡ部の拡大断面図。 同実施形態の吸気ダクトの分解状態の側面図（Ａ）と、組付状態の側面図（Ｂ）を併せて記載した図。 同実施形態の吸気ダクト内の空気の流れを示す説明図。

符号の説明

２０…吸気ダクト
２２…ダクト本体
２４…導入口
２５…接続口
２７…異物捕獲部
２８…鉛直通路
２９…第１の仕切壁（仕切壁）
３０…第２の仕切壁
ｓ…オフセット領域

Claims (3)

1. 車室内から導入した冷却空気を電装機器の冷却部に誘導する車両用吸気ダクトにおいて、
   車室側に開口する導入口を上方に向けて形成する一方で、
   電装機器側に接続される接続口を、前記導入口に対して水平方向にオフセットした位置に下方に向けて形成し、
   ダクト本体内の前記導入口の鉛直下方位置に、前記導入口から入り込んだ異物を捕獲する異物捕獲部を設けるとともに、
   ダクト本体内の前記導入口と接続口の間のオフセット領域に、前記導入口と異物捕獲部をほぼストレートに結ぶ鉛直通路を隔成しつつ、前記導入口から接続口に誘導される空気を整流する仕切壁を設けたことを特徴とする車両用吸気ダクト。
2. 前記仕切壁を接続口の近傍まで延出させたことを特徴とする請求項１に記載の車両用吸気ダクト。
3. ダクト本体内の前記オフセット領域の下方位置に、前記接続口の近傍から導入口側に延出する第２の仕切壁を設け、この第２の仕切壁によって前記異物捕獲部の壁を構成するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用吸気ダクト。
   
   

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