JP6816474B2

JP6816474B2 - ダクト装置

Info

Publication number: JP6816474B2
Application number: JP2016231948A
Authority: JP
Inventors: 廣江　佳彦; 廣江　　佳彦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP2018086977A

Description

本発明は、ファンの上流側に取り付けられるダクト装置の構造に関する。

近年、ハイブリッド車両や電気自動車のような電動車両が多く用いられるようになってきている。このような電動車両では、車両駆動用のモータに電力を供給したり、モータで発電した回生電力を充電したりする充放電可能なバッテリが搭載されている。バッテリは、充放電によって温度が上昇するので、電動車両にはバッテリと共にバッテリを冷却するバッテリ冷却装置が搭載されている。バッテリ冷却装置は、ファンで冷却空気をバッテリに送給してバッテリの冷却を行うものである。

バッテリ冷却装置は、ファンによって電動車両の室内の空気を吸い込んでバッテリを冷却し、バッテリを冷却した空気を車室内に戻したり車外に排出したりするように構成されているものが多い。このため、ファンの発生音が吸込み側のダクトから車室内に伝わって騒音となる場合がある。また、バッテリ冷却装置では、冷却空気中の塵埃等の異物がバッテリの冷却流路に入り込んで冷却効率の低下等が発生しないように、空気中の塵埃等の異物を除去することが必要となる。

そこで、ダクト内に配置したガイド翼によって空気に遠心力を付与して旋回流を発生させ、異物をダクトの内壁面に配置したグラスウール等で構成されたフィルタで捕集する捕集ダクトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この捕集ダクトは、フィルタにグラスウール等の吸音材料を使用しているので、ある程度ファンの騒音を吸収することもできる。

また、ガスタービンの排気からの騒音を低減するために、排気ダクトの流路内に、吸音材をハニカム型に成形したハニカムブロックをダクトの長手方向及び幅方向に複数個配列した消音器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−１５１８６４号公報特開昭６１−８５５２１号公報

特許文献１に記載された捕集ダクトは、ファンよりも車室に近いガイド翼によって旋回流を発生させる際に、ガイド翼から音が発生してしまう場合がある。このため特許文献１に記載された捕集ダクトは、ファンで発生する音の車室内への伝搬を抑制できても、ガイド翼で発生する音が車室内に伝搬して新たな騒音となる場合があった。

また、特許文献２に記載された消音器は、騒音を低減することはできるものの、冷却空気中の異物を捕集することは困難であった。

そこで、本発明は、吸音効果と集塵効果とを合わせ持つダクト装置を提供することを目的とする。

本発明のダクト装置は、バッテリに冷却空気を送給するファンの上流側に取り付けられるダクト装置であって、筒状のケーシングと、前記ケーシングの内部に充填された多孔質の吸音材とを含み、前記吸音材には、上流側と下流側との間を連通する複数の空気流路であって、内壁面が前記吸音材で構成された空気流路が形成され、複数の前記空気流路の中の少なくとも１つが前記ケーシングの長手方向に延びる前記ケーシングの中心線に対して螺旋状に配置され、前記冷却空気が前記空気流路を通過する際に、前記内壁面において前記冷却空気中の塵埃捕集することを特徴とする。

本発明は、吸音効果と集塵効果とを合わせ持つダクト装置を提供することができる。

本発明の実施形態におけるダクト装置を備えるバッテリ冷却装置の斜視図である。本発明のダクト装置を示す斜視図である。本発明のダクト装置の断面図である。本発明のダクト装置の螺旋状空気流路を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態のダクト装置３０について説明する。初めに、本実施形態のダクト装置３０が取り付けられているバッテリ冷却装置１００について説明する。バッテリ冷却装置１００は、図示しないバッテリに冷却空気を送給するファン１０と、ファン１０の吸込口１１に取り付けられた吸込ダクト２１と、吸込ダクト２１の上流側に取り付けられたダクト装置３０と、ダクト装置３０の上流側に取り付けられて図示しない車室内の吸気ベゼルとの間を接続する接続ダクト２２と、ファン１０の吐出口１２に取り付けられた吐出ダクト２４とを含んでいる。

バッテリを冷却する冷却空気は、接続ダクト２２の開口２３からダクト装置３０、吸込ダクト２１を通って吸込口１１からファン１０に吸い込まれ、ファン１０の吐出口１２から吐出ダクト２４を通ってバッテリに送給される。

図２に示すように、ダクト装置３０は、円筒状のケーシング３１と、ケーシング３１の内側に充填された多孔質の吸音材３７とを含んでいる。吸音材３７は、例えば、多孔質の吸音材を成形したものである。図２、図３に示すように吸音材３７には、空気流れの上流側から下流側に連通する複数の円形断面の空気流路３２〜３６が配置されている。中心空気流路３２は、ケーシング３１の中心線３９と同軸に上流側から下流側に向かって吸音材３７を貫通する円形断面の直線状空気流路である。中心空気流路３２の周囲には、４つの螺旋状空気流路３３〜３６が形成されている。図４に示すように、螺旋状空気流路３５は、垂直上方に位置している上流側開口３５ａからケーシング３１の中心線３９の周囲を上流側から見て時計周りにねじれながら下流側開口３５ｂに向かって延びる円形断面の螺旋状の空気流路である。なお、図４において符号３５ｃは、螺旋状空気流路３５の中心線を示す。図４に示すように、下流側開口３５ｂの周方向位置は、上流側開口３５ａの周方向位置から時計周りに約２７０°回転している。図２に示すように、他の螺旋状空気流路３３、３４、３６も螺旋状空気流路３５と同様、上流側開口３３ａ、３４ａ、３６ａからケーシング３１の中心線３９の周囲を上流側から見て時計周りにねじれながら下流側開口３３ｂ、３４ｂ、３６ｂに向かって延びる円形断面の螺旋状の空気流路である。図３に示すように、螺旋状空気流路３２〜３６は、ケーシング３１の中心線３９の周囲に周方向の角度間隔が約９０°となるように配置されている。中心空気流路３２、および、４つの螺旋状空気流路３３〜３６の内壁面は塵埃捕集性能の優れた多孔質の吸音材３７で構成されている。また、ケーシング３１の中心空気流路３２、および、４つの螺旋状空気流路３３〜３６以外の部分は吸音材３７により冷却空気が流れないよう構成されている。

以上のように構成されたダクト装置３０の中の冷却空気の流れについて説明する。図１、２に示す接続ダクト２２の開口２３からダクト装置３０の上流側に流入した冷却空気は、中心空気流路３２、および、螺旋状空気流路３３〜３６の各上流側開口３２ａ〜３６ａから中心空気流路３２、および、螺旋状空気流路３３〜３６に流入する。中心空気流路３２に流入した冷却空気は、そのまま直進して下流側開口３２ｂからダクト装置３０の下流側に流出していく。螺旋状空気流路３３〜３６に流入した冷却空気は、各空気流路３３〜３６の流路形状に従ってケーシング３１の中心線３９の周囲を上流側から見て時計周りにねじれながら下流側開口３３ｂ〜３６ｂに向かって螺旋状に流れていく。この際、冷却空気は、ケーシングの中心線３９に対して旋回流となるので、冷却空気中に含まれている塵埃は、旋回流の遠心力でケーシング３１の外周側に位置する螺旋状空気流路３３〜３６の各内壁面に押し付けられる。各内壁面は、多孔質の吸音材３７で構成されているので、各内壁面に押し付けられた塵埃はケーシング３１の外周側に位置する螺旋状空気流路３３〜３６の各内壁面に捕集される。そして、螺旋状空気流路３３〜３６を通った冷却空気は、各下流側開口３３ｂ〜３６ｂからダクト装置３０の下流側に流出していく。冷却空気は中心空気流路３２、螺旋状空気流路３３〜３６にスムーズに流れ込んでいき、従来技術のガイド翼のように空気の流れの方向が急変しない。このため、本実施形態のダクト装置３０では、空気が中心空気流路３２、螺旋状空気流路３３〜３６に流れ込む際に従来技術のガイド翼のような騒音を発生することはない。

また、ファン１０が発生した音は、ファンの吸込口１１から吸込ダクト２１を通ってダクト装置３０に伝搬し、ダクト装置３０の下流側開口３２ｂ〜３６ｂを通って中心空気流路３２、および、螺旋状空気流路３３〜３６に入って来る。各空気流路３２〜３６の内壁面は吸音材３７で構成されているので、下流側開口３２ｂ〜３６ｂから各空気流路３２〜３６に入ったファン１０の音は、各空気流路３２〜３６を上流側開口３２ａ〜３６ａに向かって伝搬する途中に各内壁面を構成する吸音材３７で減衰する。このため、上流側開口３２ａ〜３６ａから接続ダクト２２に向かって伝搬するファン１０の音は大きく抑制され、ファン１０の音が接続ダクト２２の上流側に伝搬して車室内に騒音として入ることを抑制することができる。

以上、説明したように、本実施形態のダクト装置３０は、ファン１０の音を吸音して車室内に騒音として伝搬することを抑制すると同時に、冷却空気中の塵埃を捕集し、バッテリの冷却流路の中に異物が流入することを抑制することができる。

以上説明した実施形態のダクト装置３０では、ケーシング３１は、円筒状であるとして説明したが、円筒状に限らず、四角あるいは六角、八角状等の多角筒状であってもよい。また、各空気流路３２〜３６は、円形断面の流路として説明したが、円形断面に限らず、四角、六角、八角、楕円、長円等の断面形状の流路でもよい。

１０ファン、１１吸込口、１２吐出口、２１吸込ダクト、２２接続ダクト、２３開口、２４吐出ダクト、３０ダクト装置、３１ケーシング、３２中心空気流路、３２ａ〜３６ａ上流側開口、３２ｂ〜３６ｂ下流側開口、３３〜３６螺旋状空気流路、３７吸音材、３９、３５ｃ中心線、１００バッテリ冷却装置。

Claims

バッテリに冷却空気を送給するファンの上流側に取り付けられるダクト装置であって、
筒状のケーシングと、前記ケーシングの内部に充填された多孔質の吸音材とを含み、
前記吸音材には、上流側と下流側との間を連通する複数の空気流路であって、内壁面が前記吸音材で構成された空気流路が形成され、
複数の前記空気流路の中の少なくとも１つが前記ケーシングの長手方向に延びる前記ケーシングの中心線に対して螺旋状に配置され、
前記冷却空気が前記空気流路を通過する際に、前記内壁面において前記冷却空気中の塵埃捕集することを特徴とするダクト装置。