JP4767114B2 - ダクト構造 - Google Patents

Description

本発明は、吸気開口と排気開口とを備えたダクト構造に関する。

従来、例えば車両に搭載される組電池を冷却するために車室内から吸気開口を通じて内部空間（チャンバ）に冷却風を導入し、組電池を収容する筐体内に排気開口を通じて冷却風を排出するダクト構造が知られている（例えば特許文献１）。

この特許文献１に開示されるダクト構造では、当該ダクトを経由して車室内の空気が組電池パック（筐体）内に導入され、当該パック内の組電池が冷却されるようになっており、組電池の温度上昇を抑制することができる。
特開２００２−２２３５０７号公報

この種のダクト構造では、排気開口の周縁からチャンバ（ダクトの内部空間）外側に向けて排気筒を突設し、この排気筒に更に排気ダクトを接続する構成をとる場合があるが、そのとき、排気ダクトの内面と排気筒の内面とで段差があると、その段差で流れの剥離や渦が生じて通気抵抗が増大してしまう。

そこで、排気筒の先端側の径を根元側の径より排気ダクトの肉厚分だけ拡げておき、径が大きい部分に排気ダクトを内嵌することで、筒内で段差を無くす構成が考えられる。

しかし、かかる構成で、排気筒の先端側と根元側とで肉厚を等しくすると、排気筒が根元側でくびれた構造となり、当該容器を樹脂成形する場合に、スライド型が必要となる等、製造に手間がかかりコストが嵩む要因となってしまう。

かと言って、排気筒の根元側で肉厚を厚くすると、樹脂成形時に「ひけ」が生じ所望の形状精度を確保できなくなる虞がある。

そこで、本発明は、内部にチャンバが形成されたダクトの排気開口の周縁からチャンバ（ダクトの内部空間）外側に向けて排気筒を突設し、その排気筒に排気ダクトを内嵌して接続する構成を備える場合に、樹脂による排気筒の成形性を向上することができるとともに、通気抵抗を低減することが可能なダクト構造を得ることを目的とする。

本発明にあっては、内部にチャンバが形成されるとともに排気開口が形成されたダクト構造において、前記排気開口の周縁からチャンバ外側に向けて突設される筒状の外周壁と当該外周壁から筒内側に突出する環状のフランジ壁と当該フランジ壁の内縁からチャンバ内側方向に向けて突出する筒状の内周壁とを有し、筒状の排気ダクトの先端を当該フランジ壁に突き当てた状態で当該排気ダクトを当該外周壁に内嵌させうる排気筒を備え、前記内周壁のチャンバ内側方向の先端が、前記排気開口の端縁よりチャンバ外部側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、排気筒の根元側の領域を、外周壁と内周壁とを有する二重構成としたため、肉厚部分を設ける必要が無い分、ダクトに排気筒を樹脂成形する際に「ひけ」が生じるのを抑制することができる上、くびれ部分を設ける必要が無い分、スライド型を用いることなく比較的容易に排気筒を樹脂成形することができる。また、内周壁の先端を排気開口の端縁よりチャンバ外部側に配置したため、チャンバ内側方向、すなわち上流側に向けて突設された内周壁による通気抵抗の増大を抑えることができる。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかるダクト構造の車両への搭載例を示す斜視図、図２は、ダクト構造のチャンバケース（ダクト）を上側から見た斜視図、図３は、チャンバケース（ダクト）を下側から見た斜視図、図４は、チャンバケース（ダクト）を構成するロワケースを一部破断して内部空間（チャンバ）を露出させた状態を下側から見た斜視図、図５は、チャンバケース（ダクト）を構成するアッパケースを下側から見た平面図、図６は、ロワケースを上側から見た斜視図、図７は、ロワケースを図６のVII−VII断面で切断した状態を上側から見た斜視図、図８は、図７の断面の一部を拡大して示す図である。なお、本明細書では、車両への搭載状態において各方向（前後方向、上下方向、車幅方向）を定義することとする。

また、以下では、本発明を車両用組電池の冷却風を導入するダクト（チャンバケース）に適用した場合について例示するが、本発明は、この例に限定されるものではなく、同様の構成を備えたダクトとして他のシステムや装置でも適宜に実施可能である。

図１に示すように、本実施形態では、組電池を内蔵する組電池ケース３が車両１の後部座席の後方に搭載されており、この組電池ケース３内に冷却風を導入するために、車室内から組電池ケース３内に冷却風としての空気を導入し、組電池ケース３から車室外に向けて空気を排出するダクト構造２が構築されている。具体的には、電動ファン４の作動により、車室内側に開口する吸気開口８から導入された空気は、チャンバケース（ダクト）５、電動ファン４、およびダクト６を経由して組電池ケース３内に導入され、さらに当該組電池ケース３からはダクト７を経由して車室外側に開口する排出口９から排出されるようになっている。なお、ダクト６は、電動ファン４と組電池ケース３の開口とを接続するために設けたものであって、必須の構成要素ではなく、電動ファン４と組電池ケース３とが近接配置されている場合等には適宜に省略することができる。

チャンバケース５は、図７に示すように、その内部に形成された空間であるチャンバ（１８Ｗ，１８Ｎ）の内壁面には吸音材１７が設置されている。

このチャンバケース５は、アッパケース１０とロワケース１１とによって、全体として扁平で細長い角筒状（箱状）に形成されており、本実施形態では、その長手方向が車幅方向に沿うように配置される。また、本実施形態では、アッパケース１０の下側開口の周縁に形成されたフランジ１０ｄとロワケース１１の上側開口の周縁に形成されたフランジ１１ｄとを突き合わせ、当該フランジ１０ｄ，１１ｄに形成された係合機構１６（例えばスナップフィット機構）によって、これらを一体化している。

そして、図２に示すように、アッパケース１０の上壁１０ａには略角筒状の吸気筒１２が略上方に向けて突設されており、その筒内がチャンバ内と車室内とを連通する吸気開口８となっている。なお、吸気筒１２の先端（上端）はラッパ状に拡開されている。

一方、図３に示すように、ロワケース１１の底壁１１ｂには、略円筒状の排気筒１３が略下方に向けて突設されており、チャンバ内とこの排気筒１３に接続される排気ダクト１９（図８）内とが排気開口１４を介して連通されている。

ここで、吸気筒１２（および吸気開口８）は、平面視でチャンバケース５の短手方向一方側（車両搭載状態では車両前後方向後方側）に寄せて配置される一方、排気筒１３（および排気開口１４）は他方側（車両搭載状態では車両前後方向前方側）に寄せて配置されている。すなわち、吸気筒１２（および吸気開口８）および排気筒１３（および排気開口１４）は、チャンバケース５の平面視で射影された略長方形において一つの対角線上で相互に対向する隅部に寄せて配置されている。

また、アッパケース１０は、平面視で短手方向一方側（車両搭載状態では車両前後方向後方側）の略半分を深く（高く）、他方側（車両搭載状態では車両前後方向前方側）の略半分を浅く（低く）形成してあり、細長い上壁１０ａ，１０ｂ同士が垂壁１０ｅによってステップ状に連設された形状となっている。一方、ロワケース１１は、排気筒１３を形成する側で浅く（高く）形成してあり、吸気筒１２に近い側の略矩形状の底壁１１ａと排気筒１３に近い側の略矩形状の底壁１１ｂとが、傾斜壁１１ｃを介して連設された形状となっているが、平面視で短手方向には深さの変化が無い。

チャンバケース５の内部の空洞（チャンバ）は電動ファン４の上流側の空気通路となる。すなわち、電動ファン４の作動により、車室内から吸気開口８を介してチャンバ内に空気が導入され、チャンバ内を流れて排気開口１４から排気ダクト１９を経由して、電動ファン４へ排出される。

このとき、排気開口１４の近傍で旋回流が生じる場合がある。かかる旋回流は、例えば、本実施形態のように非対称な流路断面を有する場合や、吸気開口８と排気開口１４とが流路断面中心に対して相反する側にオフセット配置されている場合、電動ファン４が渦流を生じる場合等に生じやすくなるが、いずれの場合にも、このような旋回流が生じると、通気抵抗が増大して、所期の流量を確保できなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、チャンバ内に旋回流規制部材としてプレート１５を設け、排気開口１４近傍において旋回流が生じるのを抑制するようにしている。

次に、図７および図８を参照して、排気筒１３および排気開口１４の構造について詳細に説明する。

排気筒１３は、ロワケース１１の底壁１１ｂから下方に向けて略円筒状に突設されており、円管状の排気ダクト１９を内嵌するものである。

また、排気筒１３は、底壁１１ｂに突設される略円筒状の外周壁１３ｂと、この外周壁１３ｂから筒内側に向けて一定幅で外周壁１３ｂの延在方向に対して垂直に突出する環状のフランジ壁１３ｃと、フランジ壁１３ｃの内縁（フランジ壁１３ｃの排気筒内側先端縁）からチャンバ内側方向（チャンバ内部側）に向けて排気開口１４の中心軸Ｃと平行に突出する略円筒状の内周壁１３ｄとを備えている。

図８に示すように、排気ダクト１９は、排気筒１３の外周壁１３ｂに対してチャンバ外部側（排気筒１３の先端側）から内嵌され、その先端１９ａがフランジ壁１３ｃの下面１３ｈに突き当てられて、位置決めされるようになっている。また、このとき、当該下面１３ｈと先端１９ａとの境界で、内周壁１３ｄの内周面１３ｉと排気ダクト１９の内壁面１９ｂとが滑らかに連続し、一連の円筒内面が形成されるようにしてある。

この排気筒１３は、排気開口１４の端縁１３ａ側では外周壁１３ｂと内周壁１３ｄとの二重構成となり、外周壁１３ｂと内周壁１３ｄとの間に空隙２０（図８参照）が形成されている。仮に空隙２０が埋められて肉厚に形成された場合、樹脂成形の際、この部分に所謂「ひけ」が生じて形が歪み、所期の形状精度を確保できなくなる虞があるが、本実施形態のように空隙２０を形成して各部を薄肉化することで、かかる「ひけ」の発生を回避することができる。

また、外周壁１３ｂおよび内周壁１３ｄともに上下方向に延伸させているため、横方向（水平方向や斜め方向）に移動させるスライド型等を用いることなくフランジ壁１３ｃの上下で分離された上下の合わせ型のみで樹脂成形が可能となり、その分、型構造を簡略化することができ、製造コストを削減することができる。

ここで、本実施形態では、図８に示すように、内周壁１３ｄを排気筒１３の先端側に引き込めて、当該内周壁１３ｄのチャンバ内側方向の先端１３ｆを、排気開口１４の端縁１３ａよりチャンバ外部側に配置している。こうすることで、チャンバ内から排気筒１３（排気開口１４）を経由して排気ダクト１９内に流れ込む空気流が、端縁１３ａ近傍を通過する際に内周壁１３ｄと干渉して通気抵抗が増大するのを抑制することができる。

また、本実施形態のように空隙２０が形成される場合、当該空隙２０内に渦（キャビティ流れ）が生じ、通気抵抗が増大する虞があるが、このように内周壁１３ｄを低くしておくことで、空隙２０を小さくし、渦を小さくして通気抵抗を低減できるという利点もある。

さらに、このとき、排気開口１４の端縁１３ａを丸める（曲面形状とする）とともに、当該端縁１３ａ（すなわち角Ｒ部（丸め部）の内周面１３ｅ）の排気開口１４の中心軸Ｃを含む断面での円弧ｒ１（曲率半径Ｒ１）上に、内周壁１３ｄのチャンバ内側方向の先端１３ｆの筒内側端縁１３ｇを配置している。こうすることで、端縁１３ａの内周面１３ｅに沿う空気流が内周壁１３ｄに当たりにくくなるため、チャンバ内から排気筒１３（排気開口１４）を経由して排気ダクト１９内に流れ込む空気流が、排気筒１３の根元側内部を通過する際に、内周壁１３ｄと干渉して通気抵抗が増大するのをより一層抑制することができる。

また、本実施形態では、端縁１３ａを丸めるとともにチャンバ内側方向に膨出させて膨出部１３ｊを形成している。膨出形成することなく、上記曲率半径Ｒ１で端縁１３ａを丸めて底壁１１ｂの内面と滑らかに連続させようとすると、図８中ｒ１’で示すように、端縁１３ａの内周面１３ｅは、中心軸Ｃの半径方向に拡径されるとともに、排気筒１３の突出高さが増大してしまう。すなわち、本実施形態のように、端縁１３ａを丸めるとともにチャンバ内側方向に膨出させて膨出部１３ｊを形成することで、排気開口１４の端縁１３ａの直径をより小さくできるとともに排気筒１３をより低く形成することができる。かかる構成は、排気筒１３を突設する底壁１１ｂを広く確保できない場合や、排気筒１３の高さに制限がある場合等、レイアウト的な制約がある場合に極めて有効である。

（第２実施形態）図９は、本実施形態にかかるダクト構造における図６のVII−VII断面に相当する断面の一部を拡大して示す図である。なお、本実施形態にかかるダクト構造は、上記第１実施形態にかかるダクト構造と同様の構成要素を備えている。よって、同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかるチャンバケース（ダクト）５Ａは、ロワケース１１Ａに、上記第１実施形態にかかる排気筒１３に替えて、排気筒１３Ａを設け、この排気筒１３Ａのチャンバ外部側に排気ダクト１９Ａを内嵌したものである。この排気筒１３Ａも、排気筒１３と同様に、外周壁１３ｂ、フランジ壁１３ｃ、および内周壁１３ｄを備えるが、特に、内周壁１３ｄの形状に特徴がある。

すなわち、本実施形態では、内周壁１３ｄの先端１３ｆの筒内側端縁を丸めて（曲面形状として）、内周面１３ｉを略ラッパ状に形成してある。こうすることで、チャンバ内から排気筒１３Ａ（排気開口１４Ａ）を経由して排気ダクト１９Ａ内に流れ込む空気流が排気筒１３Ａの根元側内部をスムーズに通過することができ、通気抵抗を低減することができる。

また、本実施形態でも、排気開口１４Ａの端縁１３ａを丸めた上で、さらに、排気開口１４の中心軸Ｃを含む断面で当該排気開口１４の端縁１３ａ（内周面１３ｅ）の成す円弧ｒ２１（曲率半径Ｒ２）と、内周壁１３ｄの内周面１３ｉの同じ断面での円弧ｒ２２とを、曲率半径Ｒ２の同一の円弧の一部としている。こうすることで、チャンバ内から排気筒１３Ａ（排気開口１４Ａ）を経由して排気ダクト１９Ａ内に流れ込む空気流は、端縁１３ａの内周面１３ｅと内周壁１３ｄの内周面１３ｉに沿ってスムーズに流れることになり、より一層通気抵抗を低減することができる。

さらに、本実施形態では、内周壁１３ｄの内周面１３ｉと排気ダクト１９の内壁面１９ｂとが滑らかに連続するように形成したため、内周壁１３ｄと排気ダクト１９との境界においても空気がスムーズに流れることになり、さらに一層通気抵抗を低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、排気筒を略角筒状等の他の形状とした場合にも、同様の効果を得ることができる。また、本発明は、上述した組電池を備えたシステムに限らず、例えばエアコン等に接続されるダクトについても、同様に実施することが可能である。

本発明の実施形態にかかるダクト構造の車両への搭載例を示す斜視図。 本発明の第１実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを上側から見た斜視図。 本発明の第１実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを下側から見た斜視図。 本発明の第１実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを構成するロワケースを一部破断して内部（チャンバ）を露出させた状態を下側から見た斜視図。 本発明の第１実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを構成するアッパケースを下側から見た平面図。 本発明の第１実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを構成するロワケースを上側から見た斜視図。 本発明の第１実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを構成するロワケースを図６のVII−VII断面で切断した状態を上側から見た斜視図。 図７の断面の一部を拡大して示す図。 本発明の第２実施形態にかかるダクト構造のチャンバケースを構成するロワケースの図８と同じ断面での断面図。

符号の説明

Ｃ （排気開口の）中心軸
ｒ１，ｒ２１ （排気開口の端縁の排気開口の中心軸を含む断面での）円弧
ｒ２２ （内周壁の筒内側端縁を丸めて形成された内周面の前記断面での）円弧
１ 車両
２ ダクト構造
５，５Ａ チャンバケース（容器）
１１ｂ 底壁（容器の壁）
１３，１３Ａ 排気筒
１３ａ 開口縁
１３ｂ 外周壁
１３ｃ フランジ壁
１３ｄ 内周壁
１３ｆ （内周壁のチャンバ内側方向の）先端
１３ｇ （内周壁のチャンバ内側方向の先端の）筒内側端縁
１３ｉ （内周壁の）内周面
１４ 排気開口
１９，１９Ａ 排気ダクト
１９ａ （排気ダクトの）先端
１９ｂ 内壁面

Claims (7)

1. 内部にチャンバが形成されるとともに排気開口が形成されたダクト構造において、
   前記排気開口の周縁からチャンバ外部側に向けて突設される筒状の外周壁と当該外周壁から筒内側に突出する環状のフランジ壁と当該フランジ壁の内縁からチャンバ内側方向に向けて突出する筒状の内周壁とを有し、筒状の排気ダクトの先端を当該フランジ壁に突き当てた状態で当該排気ダクトを当該外周壁に内嵌させうる排気筒を備え、
   前記内周壁のチャンバ内側方向の先端が、前記排気開口の端縁よりチャンバ外部側に配置されていることを特徴とするダクト構造。
2. 前記排気開口の端縁部は、排気開口の中心軸を含む断面形状がチャンバ内側方向に凸の円弧状となる曲面状に形成され、
   前記内周壁のチャンバ内側方向の先端の筒内側端縁が、前記排気開口の中心軸を含む断面において、前記排気開口の端縁部が成す円弧と同一の円弧上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のダクト構造。
3. 前記排気開口の端縁部は、前記チャンバ内側方向に凸状の曲面形状であり、
   前記内周壁のチャンバ内側方向の先端の筒内側端縁は、チャンバ内側方向に凸状の曲面形状であることを特徴とする請求項１に記載のダクト構造。
4. 前記内周壁のチャンバ内側方向の先端の筒内側端縁部が、排気開口の中心軸を含む断面形状がチャンバ内側方向に凸の円弧状となる曲面状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のダクト構造。
5. 前記排気開口の端縁部は、排気開口の中心軸を含む断面形状がチャンバ内側方向に凸の円弧状となる曲面状に形成されるとともに、
   前記内周壁のチャンバ内側方向の先端の筒内側端縁部は、排気開口の中心軸を含む断面形状がチャンバ内側方向に凸の円弧状となる曲面状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のダクト構造。
6. 前記排気開口の中心軸を含む断面において、前記排気開口の端縁部が成す円弧と、前記内周壁のチャンバ内側方向の先端の筒内側端縁部が成す円弧とが同一の円弧の一部であることを特徴とする請求項５に記載のダクト構造。
7. 前記排気開口の端縁部がチャンバ内側方向に膨出形成されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一つに記載のダクト構造。

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