JP2012116256A

JP2012116256A - 電気部品の換気構造

Info

Publication number: JP2012116256A
Application number: JP2010266132A
Authority: JP
Inventors: Tsunaichiro Watabe; 綱一郎渡部
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-21

Abstract

【課題】電気部品の換気構造において、電気部品の筺体の内部の結露を防止すること、筺体の内部への水の浸入を防止すること、また、電気部品の筺体の搭載性を向上することにある。
【解決手段】フロアパネル（５）の下方に形成した補機収容室（１５）に車両駆動用の電気部品（１６）の筺体（１７）を搭載し、この筺体（１７）から上方の収容室天井面（２１）となるフロアパネル（５）に向かって換気ホース（２２）を延出させて配策し、この換気ホース（２２）の端部の開口（２４）を車室（７）内に連通するように配設している。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気部品の換気構造に係り、特に車両に搭載される電気部品の密閉された筺体内を換気する電気部品の換気構造に関する。

電気自動車やハイブリッド車等の電動車両には、密閉された筺体（ケース）の内部に、基板や磁石等の発熱体（高電圧回路）を有するモータやインバータ等の高電圧の電気部品が配置されている。この電気部品では、動作時に発熱体（高電圧回路）が発熱して筺体内の空気を暖めるため、筺体内の空気が膨張・収縮して、筺体の内部が負圧になり、筺体が外部から圧迫されることになる。
このような電気部品の筺体には、電気部品内の気圧を均一に保ち、電気部品に負荷をかけないように換気を行うために、呼吸穴（通気口）を設けているものがある。

特開平２−２８３５４２号公報特開昭５９−１７７９９５号公報

特許文献１に係るケース用通気脱気装置は、自動車の電装品を受ける筺体であるケースに開口部（通気口）を設け、この開口部に換気構造を設けたものである。
特許文献２に係る電装品の空気抜き構造は、電装品としてのワイパモータの筺体であるケーシングに通気口を形成し、この通気口には外部に延びる通気パイプを設けたものである。

ところで、従来、図７に示すように、モータやインバータの電気部品１０１の筺体１０２は、下側の発熱体（高電圧回路）１０３の熱を取り除くために、下部の冷媒通路１０４に冷却系の冷媒を通過させる冷却構造を持っているものがある。この場合、電気部品１０１の動作時に、筺体１０２内の空気の温度が発熱体１０３からの熱によって暖められると、冷媒との温度差が大きくなるため（範囲Ｒで示す）、結露Ｋが発生する。そして、この結露Ｋにより、筺体１０２の内部に水が溜まった場合に、電気部品１０１の基板等が短絡して電気部品１０１の機能が損なわれるおそれがあった。
また、従来、車両の走行時や洗車時等の際に、電気部品に高圧の水が掛かる状況が想定される場合、水の浸入を防ぐために、高圧の水が直接掛からない場所に呼吸穴を設ける必要があり、車載方向の制限等から電気部品の共通化の面で障害となっていた。
更に、上記の特許文献１、２では、筺体の車両への搭載について考慮されておらず、筺体をどのように搭載するのが望ましいのかの開示がない。
また、一般的な車両では、冠水路の走行を避けるのが基本であるが、近年、水没というべき状態でも、なお走行しようとする無謀な運転者もあり、電気部品を防水する機能を向上する必要性が増している。つまり、電気部品の筺体内に浸水しないようにすることが好ましいものである。

そこで、この発明の目的は、電気部品の筺体の内部の結露を防止すること、筺体の内部への水の浸入を防止すること、また、電気部品の筺体の搭載性を向上する電気部品の換気構造を提供することにある。

この発明は、車室内を空気調和する空調装置を前部に備える車両のフロアパネルの下方には上方に突出して補機を搭載可能な補機収容室を形成し、前記フロアパネルの下方に電気部品を搭載する電気部品の換気構造において、前記補機収容室に車両駆動用の電気部品の筺体を搭載し、この筺体から上方の収容室天井面となる前記フロアパネルに向かって換気ホースを延出させて配策し、この換気ホースの端部の開口を前記車室内に連通するように配設したことを特徴とする。

この発明の電気部品の換気構造は、電気部品の筺体の内部の結露を防止でき、筺体の内部への水の浸入を防止でき、また、電気部品の筺体の搭載性を向上できる。

図１は車両の側面図である。（実施例）図２は車室の平面図である。（実施例）図３は車室の一部斜視図である。（実施例）図４は図３の矢印ＩＶによる側面図である。（実施例）図５は電気部品の換気構造の概略構成図である。（実施例）図６は電気部品の換気構造の概略構成図である。（変形例）図７は電気部品の筺体の構成図である。（従来例）

この発明は、電気部品の筺体の内部の結露を防止すること、筺体の内部への水の侵入を防止すること、また、電気部品の筺体の搭載性を向上する目的を、補機収容室に電気部品の筺体を搭載し、この筺体から上方の収容室天井面となるフロアパネルに向かって換気ホースを延出させて配策し、換気ホースの端部の開口を車室内に連通するように配設して実現するものである。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２において、１は電気自動車やハイブリッド車等の電動車両（以下「車両」という）、２はボディ、３は前輪、４は後輪、５はフロアパネル（車体パネル）、６はインストルメントパネル、７は車室、８Ｒは右前席シート、８Ｌは左前席シート、９はコンソールボックス、１０はステアリングホイールである。
車両１には、車室７内を空気調和する空調装置１１が搭載されている。この空調装置１１は、車両１の前部に配置された空調ユニット１２と、インストルメントパネル６に設けられて車室７内に開口する複数のベント１３とを備えている。この空調装置１１は、内部循環モードにより、下部から空気を吸って、温度調節や除湿を行った後、上部のベント１３、デフロスタ、デミスタや、下部のフットベントから空気を吹き出すものである。
車両１には、空調装置１１の風を導入するためのスリット１４が、コンソールボックス９の車両後方に形成されている。

フロアパネル５の下方には、図５に示すように、上方に凸状となり上方に突出して補機を搭載可能な補機収容室１５を形成する。フロアパネル５は、低側パネル部５Ａと、この低側パネル部５Ａに連設して斜め上方に段差状に延びる傾斜パネル部５Ｂと、この傾斜パネル部５Ｂに連設した高側パネル部５Ｃとからなり、下方で、高電圧の電気部品を配置する補機収容室１５を形成している。つまり、補機収容室１５は、右前席シート８Ｒ・左前席シート８Ｌの下方のフロアパネル５によって形成され、上下方向の高さを大きく採ってあり、車両幅方向に長い概ね直方体状の空間である。

補機収容室１５には、車両駆動用の高電圧の電気部品（例えば、インバータ、モータ等）１６の筺体（ケース）１７が搭載される。
この筺体１７は、密閉されて遮音性や断熱性のある樹脂製ケースであって、密閉性を高く確保することも可能であるが、ここでは、換気に利用される空気の流通性を確保するため、隙間や開口を設けている。
筺体１７は、図４、図５に示すように、下部で、電気部品１６を内蔵するとともに、発熱体（高電圧回路）１８と、冷却系で冷媒を通過させる冷媒通路１９とを備えている。

発熱体１８は、車両１の走行時に、電力量が多くなって発熱量が多くなる一方、停車時には、電力量が極めて少なくなって発熱量も少なくなる。このため、発熱体１８を収納した電気部品１６の内部温度は、車両１の走行時には、概して高温に向かって温度上昇し、そして、連続走行している場合には、極めて高い温度で平衡状態となる反面、停車の場合には、温度上昇が緩慢になったり、高い温度での平衡状態から温度が下がったりする。また、停車時間が長い場合や、車両１の走行時間に対する停車時間の比率が高い場合にも、発熱体１８の温度が下がる。そのように車両１の走行状態に応じて高電圧の電気部品１６の内部温度の温度が頻繁に上下することになるため、高電圧の電気部品１６の内部の空気が膨張・収縮を繰り返し、単なる換気ではなく呼吸ともいうべき出入切替の頻度が高い換気を行うようになる。
そのような頻度の高い換気をする場合、その積算量が多くなる程、その空気に含まれ結露の原因となる湿気（水分）も必然的に多くなる。この結露の発生を防ぐには、湿気としての水分が少ない空気を換気に使うことと、換気に使う空気量を絶対的に少なくすることが重要である。湿気としての水分が少ない空気は、空調装置１１によって除湿された空気か、飽和水蒸気量が少なくなる低温の空気である。
連続した車両１の走行時のように、電気部品１６の内部温度が上昇し続けて内部の空気が膨張し続ける場合、常温を越えて高くなる筺体１７内の温度の最高到達温度（平衡状態）を、従来のそれよりも低く抑えることは極めて難しいが、停車に基づいて電気部品１６の内部温度が下降して内部の空気が収縮する状態がある場合に、換気用の空気に空調された車室７内の空気を利用することにより、収縮に応じて吸い込まれる空気の温度が著しく高い筺体１７を略無くすことができるので、停車を含めた全走行を通じて見た場合の電気部品１６の内部の平均温度は低くなる。収縮の機会が多い程、平均温度が下がる傾向となる。
そして、ＰＶ＝ｎＲＴの式から、圧力が略一定であるとして、膨張・収縮の差体積△Ｖが温度差△Ｔには略比例することが分かる。

そこで、補機収容室１５には、筺体１７の側面の通気口（呼吸口）２０から上方の収容室天井面２１となるフロアパネル５の傾斜パネル部５Ｂに向かって換気ホース（ゴムホース）２２を延出させて配策する。
この換気ホース２２は、グロメット２３によって収容室天井面２１に固定され、端部の開口２４を車室７内に連通するように配設している。つまり、収容室天井面２１は、右前席シート８Ｒ・左前席シート８Ｌの直下となり、右前席シート８Ｒ・左前席シート８Ｌの座面に対応する位置に、換気ホース２２の端部の開口２４を配置している。
図１に示すように、車両１の前部に搭載される空調装置１１の送風によって想起される車室７内の循環サイクルでの風の流れ（図１、図５の一点鎖線の矢印Ｆで示す）は、概して、車室７の内部空間の上半部では前から後ろに向かって流れ、後部で反転し、車室７の内部空間の下半部では後ろから前に向かって流れ、再び空調装置１１に戻ることになる。
この場合、換気ホース２２を通じて大きく換気されるのは、温度が上昇または下降に変化している過渡状態の時であり、温度が安定した平衡伏態では、空気の出入りが少ない。長い換気ホース２２の内部の空気の置換が終わった後、電気部品１６の筺体１７の内部の空気や車室７内の空気が流れる。
この実施例では、電気部品１６の内部における冷却経路と内部空気との温度差を小さくするように平均温度を下げるようにしているので、膨張・収縮の差体積△Ｖの積算もわずかながら小さくなる傾向にある。
ここで、個々の換気における差体積は、温度差の影響を受け、温度そのものの影響はあまり受けないため、一回の差体積が小さくても、運転中に繰り返した場合の積算では、頻度の影響が大きく、出入りする空気の絶対量を少なくすることは難しい。それでも、車室７内の温度と湿度が調和された空気を用いることで、電気部品１６の内部に入る絶対的な水分量（湿気）を抑制することができる。
このような構造により、筺体１７内の換気に伴う内部結露を低く抑制することができる。また、車両１の走行状態に依存する高電圧の電気部品１６の温度変化に依存する頻度の高い換気において、内部に取り込む水分量を抑えることができる。更に、高電圧の電気部品１６の筺体１７が、外部から、直接水液にさらされる状況であっても、内部に水液が浸入することを防止できる。

また、換気ホース２２の車室７内に連通する開口２４は、図１、図５に示すように、車両１の前部に設けた空調装置１１による車室７内の循環サイクルの中で空調ユニット１２の上流近傍となる車室７の前部下半部に位置し、つまり、サービスリッドの周辺に位置し、且つフロアパネル５の高所に設けられている。
これにより、車室７内で空調された空気を利用し、効果的に結露を抑制して換気できる。また、車室７内では、循環サイクルの下流になるので空調による快適性への影響がない。更に、循環サイクルの空調された空気の流れを確実に利用できるので、換気に利用する空気の温度を低く抑えることができる。更にまた、換気ホース２２の車室７内に連通する開口２４の位置が高いので、水液から隔離できる。

更に、図４に示すように、補機収容室１５の上方に設けた前席シートとしての左前席シート８Ｌの側方脇に小空間２５を形成し、この小空間２５に換気ホース２２の車室７内に連通する開口２４を位置させている。小空間２５は、筺体１７の小物室を形成する際に構造上必要となる内部背面空間によって換気に利用される空気を一時的に保留するものである。
また、小空間２５が設けられる左前席シート８Ｌの脇では、車室７内の循環サイクルの中で、シートバックによる阻害を受けた風の逃げ場となり、流れが集中するため、風の流通量が多いものである。
このように、開口２４の上方を覆っているので、車室７内で水分が入り込む可能性を極めて低く抑えることができる。また、循環サイクルの中でも流通量が多い場所であり、適温に安定する場所なので、温度を低く保つ点で優れる。更に、換気の排気を、直接車室７に放出しないので、乗員への不快感等の影響を抑えることができる。

図６は、この発明の変形例を示すものである。
この変形例では、換気ホース２２の車室７内に連通する開口２４に対向させて、車室７とフロアパネル５との間に吸音材２６を設けている。
これにより、フロアパネル５と吸音材２６との間で空間２７が形成されるので、この空間２７に換気ホース２２の開口２４を配置することで、電気部品としてのモータ２８からの騒音Ｓを抑制することができ、また、モータ２８が音Ｓを発生する場合にも好適である。

なお、この発明においては、車両の走行状態によって温度が逐次変化する駆動用の高電圧の電気部品は、インバータを例にしたが、インバータに接続される駆動用モータや発電用モータ（発電機）とすることも可能である。
また、筺体には、例えば、その前後方向の端面に、積極的に通気させる開口を設けることも可能である。
更に、換気ホースの開口に対向する吸音材を、筺体の内部の小空間に設けて筺体で騒音を抑えるようすることも可能である。

この発明に係る電気部品の換気構造を、電動車両にのみならず、各種車両に適用可能である。

１車両
５フロアパネル
６インストルメントパネル
７車室
８Ｒ右前席シート
８Ｌ左前席シート
１１空調装置
１２空調ユニット
１３ベント
１５補機収容部
１６電気部品
１７筺体
１８発熱体
２１収容室天井面
２２換気ホース
２４換気ホースの開口
２５小空間
２６吸音材

Claims

車室内を空気調和する空調装置を前部に備える車両のフロアパネルの下方には上方に突出して補機を搭載可能な補機収容室を形成し、前記フロアパネルの下方に電気部品を搭載する電気部品の換気構造において、前記補機収容室に車両駆動用の電気部品の筺体を搭載し、この筺体から上方の収容室天井面となる前記フロアパネルに向かって換気ホースを延出させて配策し、この換気ホースの端部の開口を前記車室内に連通するように配設したことを特徴とする電気部品の換気構造。
前記換気ホースの前記車室内に連通する前記開口を、前記車両の前部に設けた前記空調装置による前記車室内の循環サイクルの中で空調ユニットの上流近傍となる前記車室の前部下半部に位置させ且つ前記フロアパネルの高所に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気部品の換気構造。
前記補機収容室の上方に設けた前席シートの側方脇に小空間を形成し、この小空間に前記換気ホースの前記車室内に連通する前記開口を位置させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気部品の換気構造。
前記換気ホースの前記車室内に連通する前記開口に対向させて、吸音材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気部品の換気構造。