JP2008201371A - ダクト構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却風の温度上昇が抑制されるダクト構造、を提供する。
【解決手段】吸気ダクト２１のダクト構造は、外表面２３を含み、冷却風が流れる内部空間２５を形成するダクト体２２と、外表面２３に設けられる断熱シート３１とを備える。ダクト体２２には、外表面２３から凹み、内部空間２５に向けて突出する整流リブ２６が形成される。断熱シート３１は、整流リブ２６を覆い、整流リブ２６の内側に空気層２７を形成するように設けられる。
【選択図】図４

Description

この発明は、一般的には、ダクト構造に関し、より特定的には、車両に搭載されるバッテリに冷却風を供給する吸気ダクトのダクト構造に関する。

従来のダクト構造に関して、たとえば、特開２００４−１６８３号公報には、電池の特性の劣化や短寿命化を防止することを目的とした自動車用電池の冷却構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された冷却構造は、吸気ダクトと送風ファンとを備える。吸気ダクトは、電池パックに接続されている。送風ファンは、電池パックを冷却するための冷却風を吸気ダクトに流通させる。

また、特開２００２−２１９９４９号公報には、部品点数を少なくして、製造コストを低くすることを目的とした車両用電源装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２では、電池パックに、排気側の空気流通ダクトである排気ダクトが接続されている。排気ダクトは、車両搭載上の都合により全体として湾曲させられた管状部材であり、その内部には排気路が形成されている。排気ダクトには、排気路内へ向けて突き出す凸部が設けられている。
特開２００４−１６８３号公報 特開２００２−２１９９４９号公報

上述の特許文献１では、車両室内の空気が吸気ダクトを通って電池パックに冷却風として取り込まれる。しかしながら、吸気ダクトの周りの温度が高い場合、吸気ダクトの外側から内側に熱が伝わり、電池パックに供給される冷却風の温度が著しく上昇するおそれが生じる。この場合、電池パックに収容された電池を、効率良く冷却することができない。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、冷却風の温度上昇が抑制されるダクト構造を提供することである。

この発明に従ったダクト構造は、発熱部に向けて冷却風を供給するダクト構造である。ダクト構造は、外表面を含み、冷却風が流れる空間を形成するダクト体と、外表面に設けられる断熱部材とを備える。ダクト体には、外表面から凹み、空間に向けて突出する凹部が形成される。断熱部材は、凹部を覆い、かつ凹部の内側に空気層を形成するように設けられる。

このように構成されたダクト構造によれば、断熱部材および空気層による２重構造によって、冷却風が流れる空間とダクト体の周りの空間との間を断熱できる。これにより、ダクト体の周りの温度が高い場合であっても、ダクト体の外側から内側への伝熱を抑え、冷却風の温度上昇を抑制することができる。

また好ましくは、空気層は、断熱部材によって密閉される。このように構成されたダクト構造によれば、冷却風が流れる空間とダクト体の周りの空間との間の断熱効果を向上させることができる。

また好ましくは、ダクト体は、冷却風の流れ方向を変化させるように湾曲する。凹部は、冷却風の流れ方向に沿って延びる。このように構成されたダクト構造によれば、冷却風流れを整流する目的で設けられた凹部の内側に、空気層が形成される。

また好ましくは、ダクト体は、樹脂成形品である。ダクト体は、凹部によって補強される。このように構成されたダクト構造によれば、ダクト体の補強の目的で設けられた凹部の内側に、空気層が形成される。

また好ましくは、ダクト構造は、ダクト体を貫通し、ダクト体を支持体に固定する固定部材をさらに備える。固定部材は、凹部に配置される。このように構成されたダクト構造によれば、ダクト体を固定する目的で設けられた凹部の内側に、空気層が形成される。

また好ましくは、発熱部は、車両に搭載されるバッテリである。ダクト体は、車両のラゲージルームに配置される。このように構成されたダクト構造によれば、ラゲージルーム内が高温となる条件下であっても、冷却風の温度上昇を抑制することができる。これにより、バッテリの冷却効率を向上させることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、冷却風の温度上昇が抑制されるダクト構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるダクト構造が適用されたハイブリッド車両を示す斜視図である。図中に示すハイブリッド車両は、充放電可能なバッテリから電力供給されるモータと、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動する。図中には、車両室内のリヤシートを、車両前方から見た様子が示されている。

図１を参照して、ハイブリッド車両は、人が搭乗するスペースである車両室内１２と、パッケージトレイ１４により車両室内１２と区画されたラゲージルーム１３とを含む。パッケージトレイ１４は、リヤシート１１の後方に配置されている。

パッケージトレイ１４には、吸気口１５が形成されている。吸気口１５は、車両室内１２に向けて略矩形形状に開口している。吸気口１５は、鉛直上方向に開口している。図示されていないが、パッケージトレイ１４上には、吸気口１５を覆うようにエアインテーク用のダクトが設けられている。吸気口１５が開口する形状は、略矩形形状に限定されず、たとえば、円形や楕円形、矩形形状以外の多角形であってもよい。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったラゲージルーム内の断面図である。図１および図２を参照して、ラゲージルーム１３は、パッケージトレイ１４の下方に形成されている。ラゲージルーム１３には、空調装置としてのリヤクーラ１６が配置されている。リヤクーラ１６は、温度調節された気流をリヤシート１１の乗員に向けて導入する。

ラゲージルーム１３には、バッテリパック４３が配置されている。バッテリパック４３は、バッテリ４４と機器４７とを含む。バッテリ４４は、発進時、加速時、登坂時などにモータに電力供給するとともに、減速時にモータジェネレータにより回生発電した電力を蓄える。バッテリ４４は、充放電可能な２次電池であれば特に限定されず、たとえば、ニッケル水素電池であってもよいし、リチウムイオン電池であってもよい。バッテリ４４は、複数のバッテリセル４４ｐを含む。複数のバッテリセル４４ｐは、一方向に積層されている。バッテリパック４３は、吸気チャンバ４５および排気チャンバ４６を含む。機器４７は、バッテリコンピュータ、バッテリ４４の高電圧回路を制御するリレー、バッテリ４４の総電圧と充放電電流とを検知する各種センサ、バッテリパック４３の点検・整備時に高電圧回路を遮断するサービスプラグ等の複数の機器から構成されている。

ラゲージルーム１３には、ファン４１が配置されている。ファン４１は、回転ファンの中央部から回転軸方向に吸気して、回転軸の半径方向に空気を排出する電動のシロッコファンである。ファン４１の種類は、シロッコファンに限られず、たとえば、クロスフロー型のファンやプロペラファンであってもよい。ファン４１は、バッテリパック４３に向けて冷却風を供給する押し込み型のファンである。

吸気口１５とファン４１との間は、吸気ダクト１７により接続されている。リヤクーラ１６とファン４１との間は、吸気ダクト１８により接続されている。ラゲージルーム１３には、吸気ダクト２１が配置されている。吸気ダクト２１は、車両室内１２とは区画された空間としてのラゲージルーム１３に配置される。ファン４１とバッテリパック４３との間が、吸気ダクト２１により接続されている。ファン４１は、切り替えバルブ４２を含む。吸気ダクト１７および１８は、切り替えバルブ４２に接続されている。切り替えバルブ４２は、吸気ダクト１７を通じて導かれる車両室内１２の空気と、リヤクーラ１６で温度調整され、吸気ダクト１８を通じて導かれる冷気とを選択的に冷却風としてファン４１に導入する。

図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見たラゲージルーム内を示す斜視図である。図２および図３を参照して、吸気ダクト２１は、ファン４１に導入された冷却風をバッテリパック４３に供給する。冷却風は、吸気チャンバ４５からバッテリセル４４ｐ間に形成された隙間に流入し、この隙間を流れる間、バッテリ４４を冷却する。バッテリ４４との熱交換により温度上昇した冷却風は、排気チャンバ４６からバッテリパック４３の外部へと排出される。

なお、このような構成に限られず、車両室内１２の空気のみが冷却風としてバッテリパック４３に供給されてもよい。ファン４１に替えて、バッテリパック４３から冷却風を吸引する引き込み型のファンが、排気経路上に配置されてもよい。

図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った吸気ダクトの断面図である。図３および図４を参照して、ラゲージルーム１３には、ハイブリッド車両のサスペンションを収容するホイルハウス２０が配置されている。バッテリパック４３とホイルハウス２０とは隣り合って配置されている。ファン４１は、ホイルハウス２０の壁面に固定されている。

吸気ダクト２１は、ダクト体２２を含む。ダクト体２２は、樹脂成形品である。ダクト体２２は、たとえばブロー成形により形成されている。ダクト体２２は、一方端２２ｍと他方端２２ｎとを含む。一方端２２ｍは冷却風流れの最も上流側に位置し、他方端２２ｎは冷却風流れの最も下流側に位置する。一方端２２ｍは、ファン４１に対して接続され、他方端２２ｎは、バッテリパック４３に対して接続されている。ダクト体２２は、冷却風の流れ方向を変化させるように一方端２２ｍと他方端２２ｎとの間で湾曲して延びる。ダクト体２２は、ホイルハウス２０との干渉を避けるように湾曲して延びる。

ダクト体２２は、一方端２２ｍおよび他方端２２ｎでそれぞれ開口する管状部材である。ダクト体２２は、冷却風が流通する内部空間２５を形成する。後述の整流リブ２６が形成されないダクト体２２を冷却風の流れ方向に直交する平面で切断すると、ダクト体２２は、略矩形の断面形状を有する。ダクト体２２は、外表面２３を含む。外表面２３は、内部空間２５の外側の空間に面する。

ダクト体２２には、整流リブ２６が形成されている。整流リブ２６は、外表面２３から凹み、内部空間２５に向けて突出するように形成されている。整流リブ２６は、内部空間２５の容積を減じるように形成されている。整流リブ２６は、内部空間２５に向けて突出する深さが大きくなるほど徐々に幅が狭くなるテーパ状の断面形状を有する。整流リブ２６は、ダクト体２２の互いに対向する側辺同士が接合するように形成されている。複数の整流リブ２６が、互いに間隔を設けて形成されている。ダクト体２２内は、整流リブ２６によって複数の内部空間２５に分割されている。

整流リブ２６は、一方端２２ｍおよび他方端２２ｎにそれぞれ形成されたダクト体２２の開口に重ならないように形成されている。整流リブ２６は、冷却風の流れ方向に沿って延びる。ダクト体２２が湾曲する場合、内部空間２５を流通する冷却風に遠心力が作用する。このため、他方端２２ｎからバッテリパック４３に導入される冷却風の流量に、回転半径の大きい位置と小さい位置との間でばらつきが生じる。整流リブ２６は、内部空間２５を流通する冷却風の流れ方向を調整することによって、このような流量のばらつきを抑える。

吸気ダクト２１は、断熱シート３１を含む。断熱シート３１は、ダクト体２２を形成する樹脂材料よりも小さい熱伝導率を有する材料から形成されている。断熱シート３１は、空気をその場に留める機能を有する。断熱シート３１は、たとえばスポンジ部材や不織布（フェルト）から形成されている。

断熱シート３１は、外表面２３に接着されている。断熱シート３１は、整流リブ２６を覆い、かつ整流リブ２６が外表面２３から凹む内側に空気層２７を形成するように設けられている。空気層２７は、断熱シート３１によって密閉されている。空気層２７は、整流リブ２６と断熱シート３１とによって区画形成されている。空気層２７は、整流リブ２６によって分割された複数の内部空間２５の間にそれぞれ介在する。１枚の断熱シート３１によって、複数の整流リブ２６が全て覆われている。

なお、図中では、整流リブ２６が形成された外表面２３にのみ断熱シート３１が接着されているが、整流リブ２６が形成されない外表面２３にも別の断熱シート３１が接着されてもよい。断熱シート３１は、空気層２７を完全に密閉するように形成されなくてもよい。

真夏に車両を始動させた直後や、そのあとアイドリング状態が長時間続いた場合など、ラゲージルーム１３内は高温になる。この場合、ダクト体２２の外側から内側に熱が伝わり、内部空間２５に流通する冷却風が温度上昇する。特に、リヤクーラ１６で温度調整された冷気がバッテリパック４３に供給される場合、冷気とラゲージルーム１３内との温度差が大きいため、冷却風の温度上昇が著しくなる。これに対して、本実施の形態では、ダクト体２２の外側から内側に熱が伝わる経路上に、断熱効果を有する断熱シート３１および空気層２７が配置されている。このため、内部空間２５への伝熱を抑え、冷却風の温度上昇を抑制することができる。

この発明の実施の形態１におけるダクト構造は、発熱部としてのバッテリ４４に向けて冷却風を供給するダクト構造である。ダクト構造は、外表面２３を含み、冷却風が流れる空間としての内部空間２５を形成するダクト体２２と、外表面２３に設けられる断熱部材としての断熱シート３１とを備える。ダクト体２２には、外表面２３から凹み、内部空間２５に向けて突出する凹部としての整流リブ２６が形成される。断熱シート３１は、整流リブ２６を覆い、整流リブ２６の内側に空気層２７を形成するように設けられる。

バッテリ４４は、車両としてのハイブリッド車両に搭載される。ダクト体２２は、ハイブリッド車両のラゲージルーム１３に配置される。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるダクト構造によれば、バッテリパック４３に供給される冷却風の温度上昇を抑制することで、バッテリ４４の冷却効率を向上させることができる。

なお、吸気ダクト２１が配置される場所は、ラゲージルーム１３に限られず、バッテリパック４３の設置場所に対応して適宜、変更される。吸気ダクト２１は、たとえばセンターコンソールの内部やフロアパネルの下、シート下などに配置される。吸気ダクト２１を搭載する車両は、ハイブリッド車両に限られず、たとえば電気自動車であってもよい。本発明は、以上に説明した吸気ダクト２１に限られず、高温下に置かれる一般的な吸気ダクトにも適用される。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した吸気ダクト２１のダクト構造の各種変形例について説明を行なう。実施の形態１で説明した内容と重複する説明は、繰り返さない。

図５は、図４中の吸気ダクトの第１変形例を示す断面図である。図５を参照して、本変形例では、空気層２７を形成する整流リブ２６の表面に、断熱シート５１が接着されている。空気層２７は、断熱シート３１と断熱シート５１とによって区画形成されている。このような構成により、断熱シート３１、空気層２７および断熱シート５１の３重構造によって、ラゲージルーム１３および内部空間２５間の断熱効果をさらに向上させることができる。

図６は、図４中の吸気ダクトの第２変形例を示す断面図である。図６を参照して、本変形例では、ダクト体２２が凸部５６を含む。凸部５６は、内部空間２５から断熱シート３１に向けて突出するように形成されている。凸部５６によって、ダクト体２２と断熱シート３１との間に空気層５７が形成されている。このような構成により、内部空間２５とラゲージルーム１３との間に介在する空気層の容積を増大させる。これにより、ラゲージルーム１３および内部空間２５間の断熱効果をさらに向上させることができる。

図７は、図４中の吸気ダクトの第３変形例を示す断面図である。図７を参照して、ダクト体２２は、外表面２３ｓおよび２３ｔを含む。外表面２３ｓと外表面２３ｔとは、互いに反対側を向く。外表面２３ｓと外表面２３とは、略矩形の断面形状を有するダクト体２２の側辺のうち、互いに対向する側辺に形成されている。

本変形例では、ダクト体２２に補強リブ６１および６２が形成されている。補強リブ６１は、外表面２３ｓから凹み、内部空間２５に向けて突出するように形成されている。補強リブ６２は、外表面２３ｔから凹み、内部空間２５に向けて突出するように形成されている。補強リブ６１と補強リブ６２とは、接合されている。補強リブ６１および６２は、ダクト体２２の強度を向上させるために形成されている。

ダクト体２２は、一方端２２ｍと他方端２２ｎとの間で直線状に延びて形成されてもよい。ダクト体２２に補強リブ６１および補強リブ６２のいずれか一方のみが形成されてもよい。

吸気ダクト２１は、断熱シート３１ｓおよび３１ｔを含む。断熱シート３１ｓは、補強リブ６１を覆い、かつ補強リブ６１が外表面２３ｓから凹む内側に空気層２７を形成するように設けられている。断熱シート３１ｔは、補強リブ６２を覆い、かつ補強リブ６２が外表面２３ｔから凹む内側に空気層２７を形成するように設けられている。

図８は、図４中の吸気ダクトの第４変形例を示す断面図である。図８を参照して、ダクト体２２は、支持体としての車両本体７６に支持されている。本変形例では、ダクト体２２にダクト固定用凹部７２が形成されている。ダクト固定用凹部７２は、外表面２３から凹み、内部空間２５に向けて突出するように形成されている。ダクト固定用凹部７２によって、互いに向い合うダクト体２２の側辺同士が重なった座部７４が形成されている。座部７４には、貫通孔７３が形成されている。

吸気ダクト２１は、固定部材としてのクリップ７１を含む。クリップ７１は、ダクト固定用凹部７２に配置されている。クリップ７１は、貫通孔７３に挿入され、車両本体７６に係止されている。このような構成により、クリップ７１によって、ダクト体２２が車両本体７６に固定されている。固定部材は、クリップ７１に限られず、たとえばボルトやリベット等であってもよい。

吸気ダクト２１は、断熱シート３１を含む。断熱シート３１は、ダクト固定用凹部７２を覆い、かつダクト固定用凹部７２が外表面２３から凹む内側に空気層２７を形成するように設けられている。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるダクト構造によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

なお、実施の形態１および２で説明したダクト構造を適宜組み合わせて、新たな吸気ダクトを構成してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１におけるダクト構造が適用されたハイブリッド車両を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったラゲージルーム内の断面図である。 図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見たラゲージルーム内を示す斜視図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った吸気ダクトの断面図である。 図４中の吸気ダクトの第１変形例を示す断面図である。 図４中の吸気ダクトの第２変形例を示す断面図である。 図４中の吸気ダクトの第３変形例を示す断面図である。 図４中の吸気ダクトの第４変形例を示す断面図である。

符号の説明

１３ ラゲージルーム、２１ 吸気ダクト、２２ ダクト体、２３，２３ｓ，２３ｔ 外表面、２５ 内部空間、２６ 整流リブ、２７ 空気層、３１，３１ｓ，３１ｔ 断熱シート、４４ バッテリ、６１，６２ 補強リブ、７１ クリップ、７２ ダクト固定用凹部、７６ 車両本体。

Claims (6)

1. 発熱部に向けて冷却風を供給するダクト構造であって、
   外表面を含み、冷却風が流れる空間を形成するダクト体と、
   前記外表面に設けられる断熱部材とを備え、
   前記ダクト体には、前記外表面から凹み、前記空間に向けて突出する凹部が形成され、
   前記断熱部材は、前記凹部を覆い、かつ前記凹部の内側に空気層を形成するように設けられる、ダクト構造。
2. 前記空気層は、前記断熱部材によって密閉される、請求項１に記載のダクト構造。
3. 前記ダクト体は、冷却風の流れ方向を変化させるように湾曲し、
   前記凹部は、冷却風の流れ方向に沿って延びる、請求項１または２に記載のダクト構造。
4. 前記ダクト体は、樹脂成形品であり、前記凹部によって補強される、請求項１から３のいずれか１項に記載のダクト構造。
5. 前記ダクト体を貫通し、前記ダクト体を支持体に固定する固定部材をさらに備え、
   前記固定部材は、前記凹部に配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載のダクト構造。
6. 前記発熱部は、車両に搭載されるバッテリであり、
   前記ダクト体は、前記車両のラゲージルームに配置される、請求項１から５のいずれか１項に記載のダクト構造。

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