JP2023108784A - 排熱ダクト構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された電気機器の排気のために専用のダクトを配置する必要がない排熱ダクト構造を提供する。【解決手段】排熱ダクト構造１は、インバータ１０からの排熱空気を送風するための第１ダクト１４と、少なくとも暖房用空気を送風するための第２ダクト１５と、第１ダクト１４と第２ダクト１５とが合流する合流部１６とを備える。排熱ダクト構造１は、合流部１６に上流端部１７ｂが接続され、下流端部１７ｃに吹出口１９を有する、排熱空気と暖房用空気との混合空気を送風するための第３ダクト１７を備える。合流部１６における第１ダクト１４の流路断面積は、合流部１６における第２ダクト１５の流路断面積よりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、排熱ダクト構造に関するものである。

電気機器である車載用のインバータは車室内に配置され、そのインバータの内部の半導体を冷却するため、冷却用のファンによって吸気してインバータの内部の半導体を冷却している。

なお、特許文献１には、空気又は混合気を流通する吸気通路を形成する吸気装置に関する技術が開示されている。この吸気装置は、スロットルバルブを有する第１ダクトと、スロットルバルブよりも入口側で吸気通路が合流するように第１ダクトに接続される第２ダクトとを備える。また、吸気装置は、第１ダクトと第２ダクトとの合流部に設けられ、第１ダクト内の吸気通路と第２ダクト内の吸気通路を遮断又は連通させ、第１ダクトから第２ダクトへの空気又は混合気の流入を抑止する可動弁を備える。

特開２０００－６４９１９号公報

車載用の電気機器からの排気のために専用のダクトを車両に配置すると、そのダクトの配置場所を確保する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、車両に搭載された電気機器の排気のために専用のダクトを配置する必要がない排熱ダクト構造を提供することである。

本発明の一態様に係わる排熱ダクト構造は、電気機器からの排熱空気を送風するための第１ダクトと、少なくとも暖房用空気を送風するための第２ダクトと、第１ダクトと第２ダクトとが合流する合流部とを備える。合流部に第３ダクトの上流端部が接続され、第３ダクトは下流端部に吹出口を有する。合流部における第１ダクトの流路断面積は、合流部における第２ダクトの流路断面積よりも小さい。

本発明によれば、車両に搭載された電気機器の排気のために専用のダクトを配置する必要がない排熱ダクト構造を提供することができる。

図１は、一実施形態に係わる排熱ダクト構造の構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示す排熱ダクト構造の概略的な平面図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ線による断面図である。 図４は、図２におけるＢ－Ｂ線による断面図である。 図５は、排熱ダクト構造の要部を示す斜視図である。 図６は、電気機器の一例であるインバータを下方から見た斜視図である。

図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１～図６を参照して、本実施形態に係わる排熱ダクト構造１の構成を説明する。なお、図面において、車両前側をＦＲ、車両後側をＲＲ、車幅方向右側をＲＨ、車幅方向左側をＬＨと示す。

図１に示すように、車両のフロアパネル２には、電気機器の一例であるインバータ１０が配置される。インバータ１０は、車幅方向の中央に位置させて配置される。本実施形態では、インバータ１０は、図示しないセンターコンソールの内部又はセンターコンソールの下方に配置される。

図３に示すように、インバータ１０は、ケース１１と、ケース１１の内部に配置され、半導体等を含む回路機構１２と、回路機構１２の冷却のための冷却用のファン１３とを有する。

図６に示すように、インバータ１０のケース１１の側面には排気口１１ａが設けられる。インバータ１０の内部に吸い込まれた空気は、ファン１３によってインバータ１０の排気口１１ａからインバータ１０の外部に吐き出される。

本実施形態では、電気機器はインバータ１０により構成されるが、これに限定はされず、電気機器が、コンバータ等により構成されてもよい。

図示はしないが、インバータ１０の車両前方には、暖房機器の一例であるリアヒータのブロアーが配置される。このリアヒータのブロアーは、例えば、ダッシュパネルの車両前方側に配置される。

本実施形態では、暖房機器はリアヒータのブロアーにより構成されるが、これに限定はされず、暖房機器が、空調機器（エアコンディショナ―）のヒータ部等より構成されてもよい。

また、図１に示すように、インバータ１０の車両後方側には、車載バッテリ３が配置される。本実施形態では、車両前後方向に間隔をおいて一対のクロスメンバ４が配置され、これら一対のクロスメンバ４の間に車載バッテリ３が配置される。なお、図１においては、車両前後方向に配置される一対のクロスメンバ４の内、車両前方側に配置されるクロスメンバ４のみが示される。

本実施形態では、車載バッテリ３は、図示しない前部座席の下方に配置される。車載バッテリ３の車幅方向外側の端部には、バッテリ冷却吸気路を構成する冷却用吸気ダクト５が配置される。冷却用吸気ダクト５は、車幅方向外側に向けて開口された吸気口５ａを有する。

図１～図５に示すように、車両に搭載されたインバータ１０の排熱ダクト構造１は、第１ダクト１４と、第２ダクト１５と、合流部１６と、第３ダクト１７と、を備える。

第１ダクト１４は、インバータ１０からの排熱空気を送風するためのものであり、内部に第１流路１４ａが形成される。第１ダクト１４の上流端部１４ｂは、インバータ１０の排気口１１ａに接続される。

第１ダクト１４における後述する湾曲部１４ｃの流路断面積は、上流側（インバータ１０側）から下流側（合流部１６側）に向かうにしたがい小さくなっている。「流路断面積」とは、ダクトの内部の流路における空気流れ方向に直交する断面での断面積のことをいう。なお、第１ダクト１４全体の流路断面積が、上流側（インバータ１０側）から下流側（合流部１６側）に向かうにしたがい小さくなっていてもよい。

第２ダクト１５は、暖房用空気を送風するためのものであり、内部に第２流路１５ａが形成される。図示はしないが、第２ダクト１５の上流端部１５ｂは、前述のブロアーからの暖房用空気を送風するリアヒータダクトに接続される。

第１ダクト１４は、合流部１６にかけて湾曲する湾曲部１４ｃを有し、第２ダクト１５は、合流部１６にかけて湾曲する湾曲部１５ｃを有する。第１ダクト１４の湾曲部１４ｃ及び下流端部１４ｄは、第２ダクト１５の湾曲部１５ｃ及び下流端部１５ｄの内周側に配置される。すなわち、第２ダクト１５の湾曲部１５ｃ及び下流端部１５ｄは、第１ダクト１４の湾曲部１４ｃ及び下流端部１４ｄの外周側に配置される。

本実施形態では、第１ダクト１４の湾曲部１４ｃと第２ダクト１５の湾曲部１５ｃとは、連結部１８により連結されている。

また、第１ダクト１４の下流端部１４ｄは、第１ダクト１４の下流端部１４ｄにおける排熱空気の流れ方向が第２ダクト１５の下流端部１５ｄにおける暖房用空気の流れ方向に沿うように配向されている。すなわち、第１ダクト１４の下流端部１４ｄに設けられた第１ダクト側開口１４ｅと、第２ダクト１５の下流端部１５ｄに設けられた第２ダクト側開口１５ｅとが同一平面上に並んでいる。

合流部１６は、第１ダクト１４と第２ダクト１５とが合流するためのものである。合流部１６における第１ダクト１４の流路断面積は、合流部１６における第２ダクト１５の流路断面積よりも小さい。

第３ダクト１７は、上流端部１７ｂが合流部１６に接続され、下流端部１７ｃに吹出口１９を有し、第１ダクト１４からの排熱空気と第２ダクト１５からの暖房用空気との混合空気を送風するためのものである。第３ダクト１７の内部には、合流後流路としての第３流路が形成されている。前述の吹出口１９は、例えば後部座席の足元の位置に配置されており、吹出口１９から後部座席の足元に暖房用空気が吹き出される。

第３ダクト１７は、平面視において直線状に延びている。本実施形態では、第３ダクト１７は、前部座席の下方に配置されて、車両前後方向に直線状に延びている。

また、第３ダクト１７は、車載バッテリ３の冷却用吸気ダクト５と熱交換可能に配置されている。本実施形態では、第３ダクト１７は、車載バッテリ３の冷却用吸気ダクト５の上方に位置させて配置されている。

図１に示す排熱ダクト構造１の動作について説明する。

インバータ１０のファン１３は常時駆動されるものではない。リアヒータは乗員が選択的にＯＮとＯＦＦとを切り替える。このリアヒータは主に冬季等の寒いときに暖房として使用される。

また、インバータ１０からの排熱空気は流量が少なく、その排熱空気の流速は小さい。リアヒータからの暖房用空気は流量が多く、その暖房用空気の流速は大きい。

インバータ１０のファン１３がＯＮであり、リアヒータがＯＮである場合には、インバータ１０からの排熱空気が第１ダクト１４に導入され、リアヒータのブロアーからの暖房用空気が第２ダクト１５に導入される。そして、排熱空気と暖房用空気が合流部１６において混合されて、排熱空気と暖房用空気との混合空気が第３ダクト１７を通過して吹出口１９から車室内に吹き出される。

インバータ１０のファン１３がＯＮであり、リアヒータがＯＦＦである場合には、インバータ１０からの排熱空気が第１ダクト１４に導入される。前述のようにインバータ１０からの排熱空気は流量が少なく、その排熱空気の流速は小さいため、第１ダクト１４、合流部１６及び第３ダクト１７を流れる過程で外部空気との熱交換により排熱空気の温度は低下する。

インバータ１０のファン１３がＯＦＦであり、リアヒータがＯＮである場合には、リアヒータのブロアーからの暖房用空気が第２ダクト１５に導入され、暖房用空気が合流部１６及び第３ダクト１７を通過して吹出口１９から車室内に吹き出される。

以下に、本実施形態に係わる作用効果を説明する。

（１）排熱ダクト構造１は、電気機器（インバータ１０）からの排熱空気を送風するための第１ダクト１４と、少なくとも暖房用空気を送風するための第２ダクト１５と、第１ダクト１４と第２ダクト１５とが合流する合流部１６とを備える。また、排熱ダクト構造１は、合流部１６に上流端部１７ｂが接続され、下流端部１７ｃに吹出口１９を有する、排熱空気と暖房用空気との混合空気を送風するための第３ダクト１７を備える。合流部１６における第１ダクト１４の流路断面積は、合流部１６における第２ダクト１５の流路断面積よりも小さい。

本実施形態においては、第１ダクト１４と第２ダクト１５とが合流する合流部１６が設けられ、合流部１６に第３ダクト１７の上流端部１７ｂが接続され、第３ダクト１７は下流端部１７ｃに吹出口１９を有する。このため、インバータ１０の排気のために専用のダクトを配置する必要がない。また、インバータ１０の排気はリアヒータの吹出口１９から車室内に吹き出されることになるので、インバータ１０の排気によって車両の乗員に不快感を与えることを抑制することができる。

また、本実施形態においては、合流部１６における第１ダクト１４の流路断面積は、合流部１６における第２ダクト１５の流路断面積よりも小さい。このため、リアヒータからの暖房用空気は、合流部１６から第３ダクト１７に向かって流れやすくなる。よって、合流部１６に可動弁を用いなくても、リアヒータからの暖房用空気はインバータ１０の排気ダクト側（第１ダクト１４側）に逆流しづらくなり、インバータ１０の排熱（冷却）を妨げることを抑制することができる。

（２）第１ダクト１４の下流端部１４ｄは、第１ダクト１４の下流端部１４ｄにおける排熱空気の流れ方向が第２ダクト１５の下流端部１５ｄにおける暖房用空気の流れ方向に沿うように配向されている。

このため、リアヒータからの暖房用空気は、合流部１６から第３ダクト１７に向かって流れやすくなる。よって、合流部１６に可動弁を用いなくても、リアヒータからの暖房用空気はインバータ１０の排気ダクト側（第１ダクト１４側）に逆流しづらくなり、インバータ１０の排熱（冷却）を妨げることを抑制することができる。

（３）第２ダクト１５は、合流部１６にかけて湾曲する湾曲部１５ｃを有しており、第１ダクト１４の少なくとも下流端部１４ｄは、湾曲部１５ｃの内周側に配置されている。

本実施形態においては、第１ダクト１４の下流端部１４ｄは、第２ダクト１５の湾曲部１５ｃの内周側に配置されているため、第２ダクト１５の下流端部１５ｄが、第１ダクト１４の湾曲部１４ｃの外周側に配置される。このため、第２ダクト１５の内部の空気が、第２ダクト１５の外周側面に沿って滑らかに流れるので、リアヒータからの暖房用空気が第２ダクト１５から合流部１６に向かってより流れやすくなる。よって、合流部１６に可動弁を用いなくても、リアヒータからの暖房用空気はインバータ１０の排気ダクト側（第１ダクト１４側）により逆流しづらくなり、インバータ１０の排熱（冷却）を妨げることを抑制することができる。

（４）第１ダクト１４の流路断面積は、上流側から合流部１６に向かうにしたがい小さくなっている。

このため、インバータ１０の排気ダクト（第１ダクト１４）から合流部１６に導入される空気の流速を高めることができ、リアヒータからの暖房用空気がインバータ１０の排気ダクト側（第１ダクト１４側）により逆流しづらくなる。

（５）第３ダクト１７は、平面視において直線状に延びている。

このため、インバータ１０の排気ダクト（第１ダクト１４）から合流部１６に導入される排熱空気と、第２ダクト１５から合流部１６に導入される暖房用空気との双方が、第３ダクト１７へと流れやすくなる。

（６）第３ダクト１７が、車載バッテリ３の冷却用吸気ダクト５と熱交換可能に配置されている。

一般的に、車載バッテリ３の冷却用吸気ダクト５の内部の空気の方が、インバータ１０の排気ダクト（第１ダクト１４）の内部の空気の温度よりも低い。本実施形態では、第３ダクト１７が車載バッテリ３の冷却用吸気ダクト５と熱交換可能に配置される。これにより、インバータ１０の排気ダクト（第１ダクト１４）から排出されて第３ダクト１７を流れる空気が、車載バッテリ３の冷却用吸気ダクト５の内部の空気との熱交換によって冷やされる。よって、夏季等の外気温度が高くリアヒータを使用しないような状況において、インバータ１０の排気ダクト（第１ダクト１４）から排出されて第３ダクト１７を流れる排熱空気の温度を下げることができるので、車両の乗員への不快感を抑えられる。

また、インバータ１０の排気口１１ａから吐き出される排熱空気の流量は少ないため、車載バッテリ３側が受熱して影響を受けることは抑制される。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１ 排熱ダクト構造
３ 車載バッテリ
５ 冷却用吸気ダクト
１０ インバータ
１４ 第１ダクト
１４ｄ 下流端部
１５ 第２ダクト
１５ｃ 湾曲部
１５ｄ 下流端部
１６ 合流部
１７ 第３ダクト
１７ｂ 上流端部
１７ｃ 下流端部
１９ 吹出口

Claims (6)

1. 車両に搭載された電気機器の排熱ダクト構造であって、
   前記電気機器からの排熱空気を送風するための第１ダクトと、
   少なくとも暖房用空気を送風するための第２ダクトと、
   前記第１ダクトと前記第２ダクトとが合流する合流部と、
   前記合流部に上流端部が接続され、下流端部に吹出口を有する、前記排熱空気と前記暖房用空気との混合空気を送風するための第３ダクトと、を備え、
   前記合流部における前記第１ダクトの流路断面積は、前記合流部における前記第２ダクトの流路断面積よりも小さい、排熱ダクト構造。
2. 前記第１ダクトの下流端部は、前記第１ダクトの下流端部における前記排熱空気の流れ方向が前記第２ダクトの下流端部における前記暖房用空気の流れ方向に沿うように配向されている、請求項１に記載の排熱ダクト構造。
3. 前記第２ダクトは、前記合流部にかけて湾曲する湾曲部を有しており、
   前記第１ダクトの少なくとも下流端部は、前記湾曲部の内周側に配置されている、請求項２に記載の排熱ダクト構造。
4. 前記第１ダクトの流路断面積は、上流側から前記合流部に向かうにしたがい小さくなっている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排熱ダクト構造。
5. 前記第３ダクトは、平面視において直線状に延びている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排熱ダクト構造。
6. 前記第３ダクトが、車載バッテリの冷却用吸気ダクトと熱交換可能に配置されている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排熱ダクト構造。

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