JP2020068225A - ダクトの排水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】空気の漏れ及び流れの乱れが増加しないように、排水用の貫通孔を形成する。【解決手段】電気機器１１と冷却ブロワ３０とを接続するダクト２０の排水構造は、ダクト２０の内側に冷却ブロワ３０の開口３１が嵌合されるように、冷却ブロワ３０とダクト２０とが接続され、ダクト２０の下面には、開口３１との嵌合面Ｓに隣接するように貫通孔３５が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータに接続されるダクトの排水構造に関する。

特許文献１には、ブロワファンとＤＣ／ＤＣ変換器とを接続するダクトが記載されている。通常時にブロワファンは、メインバッテリの筐体の内部の空気を吸気して、ＤＣ／ＤＣ変換器を冷却している。また、特許文献２には、ＤＣ／ＤＣコンバータを収容する電源用機器ボックスに接続された給気ダクトが記載されている。この給気ダクトの内部には、空気取出口に近い位置にファンが設けられている。

特開２０１２−２５７３９４号公報 特開２００８−０４１３７６号公報

ＤＣ−ＤＣコンバータを冷却する冷却ブロワに排水用の孔を形成すると、冷却空気の漏れ及び乱れが発生してしまう。その結果、冷却空気の圧力損失及び騒音が発生してしまう。

本発明は、空気の漏れ及び流れの乱れが増加しないように、排水用の貫通孔を形成することを目的とする。

本発明の一態様に係る排水構造は、電気機器と冷却ブロワとを接続するダクトの排水構造であって、前記ダクトの内側に前記冷却ブロワの開口が嵌合されるように、前記冷却ブロワと前記ダクトとが接続され、前記ダクトの下面には、前記開口との嵌合面に隣接するように貫通孔が形成されている。

ダクトの概略側面図。 ダクトの概略上面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面における流速の速さを示す概略図。

以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態において説明する寸法、材料、形状及び構成要素の相対的な位置は任意に設定でき、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されない。なお、本明細書において、上下とは、車を水平面上に載置した場合において、重力方向における車両上側ＵＰＲと、その反対側とにそれぞれ対応する。

図１に示すように、冷却装置１００は、後述する貫通孔３５を備えるダクト２０と、電気機器の一例としてのＤＣ−ＤＣコンバータ１１（以下ＤＤＣという）を冷却する冷却ブロワ３０とを備えている。ＤＤＣ１１は、一例として、車の走行に用いられるエネルギを出力するためにハイブリッド車両及び電気自動車等の車に搭載される電池パック１０に用いられている。

一例として、冷却ブロワ３０は、車室内の空気を吸気流路（不図示）を介して取り込む。この取り込まれた空気は、冷却ブロワ３０から冷却空気としてダクト２０を介してＤＤＣ１１内に送り込まれる。この冷却空気によって、ＤＤＣ１１が冷却される。すなわち、冷却空気は、ＤＤＣ１１を通過する際に、ＤＤＣ１１と熱交換を行う。そして、冷却後の冷却空気は、排気流路（不図示）を介して車室及び電池パック等の外部へ排出される。代替的に、冷却ブロワ３０は、通風方向を逆転させてＤＤＣ１１内の空気を吸気してもよい。

ＤＤＣ１１の筐体は、一例として樹脂製の外装部材であり、ＤＤＣ１１は、電池モジュールからの直流出力を降圧し、コンピュータ等の機器に電力を供給する。そして、ＤＤＣ１１内部のパワー素子が発熱するため、冷却装置１００によってＤＤＣ１１を冷却する必要がある。

ダクト２０は、ＤＤＣ１１と冷却ブロワ３０とを接続するように、車幅方向に延びている。また、ダクト２０には、両端部に中空の吸気端部２１と排気端部２２とがそれぞれ形成されている。そして、ダクト２０は、排気端部２２から吸気端部２１に近づくにつれて車高方向に拡径している。さらに、ダクト２０は、冷却ブロワ３０に向かって下方に湾曲するように伸びている。そして、ダクト２０の一端部である吸気端部２１の内側には、冷却ブロワ３０の開口である排気口３１の少なくとも先端が嵌合されている。また、ダクト２０の他端部である排気端部２２は、ＤＤＣ１１の筐体の開口部１３に連通している。

吸気端部２１の少なくとも排気口３１側の内部流路は、その車幅方向の長さが略一定であるとともに、その車高方向の長さが略一定である。また、車高方向において、排気端部２２の内部流路の高さは、車幅方向における右側ＲＨに向かうにつれて連続的に広がっている。さらに、車幅方向において、排気端部２２の内部流路の幅は、左側ＬＨに進むにつれて連続的に広がっている（図２）。

ダクト２０の吸気端部２１の少なくとも一部は、ダクト２０の排気端部２２よりも低い位置にある。すなわち、ダクト２０の内部流路は、排気端部２２から連続的に拡径した後に、冷却ブロワ３０に向かって下方に湾曲して延びている。そのため、図１の高さの差Ｌが示すように、吸気端部２１の下端は、排気端部２２の下端よりも低い位置にある。このようなダクト２０は、一例として樹脂によって形成できる。また、ＤＤＣ１１の筐体とダクト２０とは、一体であっても別体であってもよい。ダクト２０を別体に構成した場合、ダクト２０の排気端部２２は、ＤＤＣ１１の筐体の吸気側の開口部１３と接続される。ダクト２０の排気端部２２は、当該開口部１３の内側に嵌合されてもよく、外側に嵌合されてもよい。

冷却ブロワ３０は、複数の羽根を有するブロワファン（不図示）と、ブロワファンを回転駆動させるモータユニット（不図示）とを備えている。このブロワファンとモータユニットとは、例えば、樹脂製のケース３２に収容されている。また、モータユニットは、ブロワファンを回転させるブロワモータと、当該ブロワモータの回転を制御するための制御基板とを備えている。一例として、不図示のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、温度をモニタリングして、ブロワモータを制御する。そして、制御基板は、ＥＣＵから送られた制御信号に応じて、ブロワモータに駆動電圧を印加し、ブロワモータを駆動する。

また、冷却ブロワ３０は、冷却用の空気を吸気する吸気口３３と、冷却空気が排出される排気口３１とを備えている。吸気口３３と排気口３１は、いずれもケース３２に形成されている。また、排気口３１は、ケース３２の周面においてＤＤＣ１１と対向する位置に形成され、断面略楕円状の中空形状を有している。代替的に、排気口３１は、断面略円状又は矩形状であってもよい。なお、説明の便宜上、図１においては、吸気口３３を点線にて示している。

排気口３１は、ダクト２０の吸気端部２１の内側に嵌合されている。そして、ダクト２０の内側の下面における嵌合面Ｓは、排気口３１の先端の外面と対向している。すなわち、吸気端部２１の内寸は排気口３１の外寸よりも大きく、排気口３１の先端が吸気端部２１の内に挿入されている。そして、排気口３１には、空気をシールするために、ダクト２０の嵌合面Ｓと当接するシール部材３４が設けられている。一例として、このシール部材３４は、排気口３１の外周に形成され、外方に向かって突出するフランジである。なお、説明の便宜上、図１においては、排気口３１の先端及びシール部材３４を二点鎖線にて示している。

図２に示すように、吸気口３３は車両後側ＲＲに向かって開口している。また、排気口３１は、車両幅方向における左側ＬＨに向かって開口している。そして、ブロワファンの回転軸は、車両幅方向と直交する車両の前後方向と略平行に設定されている。矢印Ａ１が示すように、空気は冷却ブロワ３０の吸気口３３に吸い込まれる。そして、矢印Ａ２が示すように、吸い込まれた空気は、冷却空気として、冷却ブロワ３０の排気口３１を通ってダクト２０内に送り込まれる。さらに、送り込まれた冷却空気は、ダクト２０内を通って、ＤＤＣ１１内に流れ込む。その後、ＤＤＣ１１の内部を通過した冷却後の空気は、排気流路を介して外部に排出される。

図１に示すように、少なくともダクト２０の上記領域Ｒに対応する部分は、下方に向かって傾斜している。すなわち、ダクト２０の吸気端部２１の下端は、排気端部２２の下端よりも低い位置にある。そのため、結露等によってダクト２０内に生じた水滴は、ダクト２０の傾斜に従って、吸気端部２１に向かって流れることになる。そして、排気口３１と冷却ブロワ３０の内部とは、ケース３２に形成された流路によって連通している。この流路も下方に向かって傾斜しているため、水滴が吸気端部２１を介して排気口３１に進入すると、水滴が冷却ブロワ３０内に進入する可能性がある。

水滴が冷却ブロワ３０内に進入すると、冷却ブロワ３０のブロワファン、並びにモータユニットのモータ及び制御基板に水が付着して動作不良を起こす可能性がある。そこで、ダクト２０は、排水構造の少なくとも一部として、冷却ブロワ３０の排気口３１との嵌合面Ｓに隣接するように形成された、排水用の貫通孔３５を備えている。この貫通孔３５は、下側に開口しており、一例として略円状の外形を有している。そして、貫通孔３５は、排気口３１の付近に形成される結果、排気端部２２よりも低い位置に位置している。

そのため、ダクト２０内の水滴は、吸気端部２１から冷却ブロワ３０内に進入する前に、貫通孔３５を介してダクト２０外に排水される。すなわち、冷却ブロワ３０の排気口３１とダクト２０との境界には、シール部材３４に起因する段差が形成されている。これにより、ダクト２０内において、水は排気口３１付近の領域Ｒに溜まる。そして、溜まった水は、冷却ブロワ３０内に進入する前に、貫通孔３５を介してダクト２０外に排出される。その結果、冷却ブロワ３０のブロワファン及びモータユニットに水が付着することを抑制できる。

さらに、貫通孔３５がダクト２０に形成されているため、冷却ブロワ３０の搭載角度が制限されない。すなわち、冷却ブロワ３０に進入する前に水が排出されるため、冷却ブロワ３０の搭載角度に関わらず排水することができる。そのため、冷却ブロワ３０の搭載位置の自由度を高めることができる。例えば、排水用の孔がブロワファン等の下方に位置するような角度で、冷却ブロワ３０を搭載する必要がなくなる。

また、排気口３１付近の領域Ｒでは、流路の断面積が非連続的に拡大している。すなわち、冷却空気の流路の内寸は、排気口３１内の流路の内寸Ｄ１から排気端部２２内の流路の内寸Ｄ２へと、両流路の境界を境に急激に大きくなる。そのため、領域Ｒでは、冷却空気の流速が低くなっている。以下、図３を参照して、貫通孔３５が形成される領域Ｒと冷却空気の流速について説明する。

図３は、排気口３１及びダクト２０を通過する冷却空気の流速を示しており、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面における流速の速さを示している。また、図３においては、グレースケールの濃淡によって流速を示しており、色が濃くなるにつれて流速が低くなり、色が薄くなるにつれて流速が高くなっている。

図３の点線Ｂよりも下方の領域Ｒは、貫通孔３５が形成される排気口３１付近の領域Ｒに対応し、他の領域と比較して濃い色で示されている。すなわち、この領域Ｒでは空気の流速が低く（一例として流速１．４５ｍ／ｓ以下である）、貫通孔３５は、空気の流速が低い領域Ｒに形成されている。上述したように、冷却ブロワ３０の排気口３１とダクト２０との境界には段差が形成されている。そのため、排気口３１付近の領域Ｒ、すなわち接続箇所の周辺の領域Ｒでは、流路の断面積が非連続的に拡大している。これにより、この領域Ｒでは空気の流速が低くなり、空気の流れがほとんどない。

そして、空気の流れがほとんどないため、貫通孔３５を形成しても空気の漏れ及び流れの乱れの発生を抑制できる。その結果、冷却空気の圧力損失及び騒音の発生を抑制できる。このように、排気口３１付近の領域Ｒに排水用の貫通孔３５を設定することによって、空気の漏れ及び流れの乱れの発生を抑制しながら、排水することができる。

他の例として、冷却ブロワ３０の排気口３１に排水用の孔を形成する構成も考えられる。しかし、図３に示すように、排気口３１の内部では比較的に流速が高い。そのため、排気口３１に排水用の孔を形成すると、空気の漏れ及び流れの乱れが発生してしまう。その結果、圧力損失が生じて風量が低下し、冷却性能が低下してしまう。すると、必要な冷却性能を確保するために、冷却ブロワ３０の回転数を上げる必要が生じる。その結果、冷却ブロワ３０の駆動音が大きくなるとともに、消費電量が増加してしまう。加えて、排水用の孔を通過する空気によって、笛吹き音等の騒音が生じてしまう。

一方、本発明に係る排水構造によれば、空気の漏れ及び流れの乱れが増加しないように、かつ冷却ブロワ３０の搭載位置の自由度が制限されないように、排水用の貫通孔３５を形成することができる。その結果、冷却空気の圧力損失及び騒音の発生を抑制できる。

以上、各実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、各実施形態及び各変形形態は、本発明に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。

例えば、貫通孔３５は、一つ又は複数形成してもよい。複数の貫通孔３５の配列方向は、ダクト２０の幅方向であってもよく、幅方向に直交する長さ方向であってもよい。また、貫通孔３５は、楕円状又は多角形状であってもよい。さらに、貫通孔３５として、ダクト２０の領域Ｒに、一つ又は複数のスリットを形成してもよい。このスリットの延在方向は、ダクト２０の幅方向であってもよく長さ方向であってもよい。さらに、ダクト２０は、ＤＤＣ１１を介して不図示の車載用電池パックに接続されていてもよい。

以下、上述した各実施形態及び各変形例から導き出される各種の態様を記載する。なお、各態様の理解を容易にするため、添付図面に図示された参照符号を付記する。ただし、参照符号は、本発明を図示の形態に限定する意図で付記するものではない。

電気機器１１と冷却ブロワ３０とを接続するダクト２０の排水構造は、前記ダクト２０の内側に前記冷却ブロワ３０の開口３１が嵌合されるように、前記冷却ブロワ３０と前記ダクト２０とが接続され、前記ダクト２０の下面には、前記開口３１との嵌合面Ｓに隣接するように貫通孔３５が形成されている。

嵌合面Ｓに隣接する領域Ｒでは、空気の流れがほとんどないため、貫通孔３５を形成しても空気の漏れ及び流れの乱れの発生を抑制できる。そのため、空気の漏れ及び流れの乱れが増加しないように、排水用の貫通孔３５を形成することができる。その結果、冷却空気の圧力損失及び騒音の発生を抑制できる。

前記嵌合面Ｓに隣接する領域Ｒでは、前記ダクト２０内の他の領域と比較して、冷却空気の流速が低くなっている。すなわち、嵌合面Ｓに隣接する領域Ｒでは、流路の断面積が非連続的に拡大しているため、冷却空気の流速が低くなっている。これにより、当該領域Ｒでは、空気の漏れ及び流れの乱れが増加しないように、排水用の貫通孔３５を形成することができる。

前記ダクト２０の前記領域Ｒに対応する部分は、下方に向かって傾斜している。これにより、ダクト２０内で生じた水は、貫通孔３５に向かって流れる。そのため、貫通孔３５を介して効率的に外部に排水することができる。

１１：電気機器
２０：ダクト
３０：冷却ブロワ
３１：開口
３５：貫通孔
Ｓ：嵌合面

Claims (1)

1. 電気機器と冷却ブロワとを接続するダクトの排水構造であって、
   前記ダクトの内側に前記冷却ブロワの開口が嵌合されるように、前記冷却ブロワと前記ダクトとが接続され、
   前記ダクトの下面には、前記開口との嵌合面に隣接するように貫通孔が形成されている、排水構造。