JP6107938B2 - 自動車における発熱電気部品の配設構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車における発熱電気部品の配設構造に関する。

従来、バッテリーの直流電流を交流電流に変換するインバータを、インストルメントパネルの下部に位置するフロア面上に設けた車体構造が公知である（例えば、特許文献１参照）。ここで、インバータ等の電力変換機は、通電によって発熱するため、空冷によって内部を冷却する機能を有するものがある。なお、空冷とは、周辺の空気を電力変換機の内部に吸い込み、当該内部と空気とを熱交換し、暖まった空気を外部に排出することによって電力変換機を冷却する方法である。

特開平1-160755号公報

車室内において、シートの下部などの狭い空間は、熱が篭もりやすい部位である。従って、シートの下部等に前記発熱電気部品を配設すると、熱が篭ってしまい発熱電気部品の冷却効率が低下するおそれがあった。

そこで、本発明は、シートの下部に配置されても、発熱電気部品の冷却効率を高く維持することができる自動車における発熱電気部品の配設構造を提供することを目的とする。

本発明による自動車における発熱電気部品の配設構造は、シートの下側に、発熱電気部品と空調用のダクトとを配置し、前記ダクトの出口部を、前記発熱電気部品に形成した排気孔の近傍に配置している。前記ダクトの出口部は、前記発熱電気部品よりも後方に配置されている。

本発明の実施形態による前席のシートの背面側を斜め後方から見た斜視図である。 本発明の実施形態による取付部材、発熱電気部品、ジャンクションボックスおよび筐体を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態による取付部材とヒーターダクトを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線による断面図である。 図１のＢ−Ｂ線による断面図である。 図５の要部を拡大した断面図であり、排気される空気の流れを示している。 車体側面に対して側突荷重が入力された場合における取付部材の変形状態を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。なお、図面において、ＦＲは車両前方側、ＲＲは車両後方側、ＵＰＲは車両上方側、ＬＷＲは車両下方側、ＲＨは車両右側、ＬＨは車両左側を示すものとする。

図１に示すように、車室内の前席は、右側に配置された運転席１と左側に配置された助手席３とで構成されている。フロア面５の上側には、発熱電気部品９が設けられた取付部材７が配設されている。この取付部材７の上には、運転席１のシート２を構成するシートクッション１１が配設されている。そして、取付部材７の後側を覆うプロテクタ２５の幅方向中央部には、室内コンセント１３およびアース１５が配置されている。前記室内コンセント１３には、開閉可能なカバー１７が取り付けられており、室内コンセント１３を使用するときには、カバー１７を下方に開いて室内コンセント１３を露出させる。このように、室内コンセント１３は、前席のシート２の下部の後側（背面側）に配置されている。

図２に示すように、本実施形態による取付部材７は、自動車のフロア面５（図１参照）から上方に向けて立設すると共に車幅方向に所定間隔をおいて離間する左右一対の２つ（複数）の縦壁１９と、これら一対の縦壁１９の上部同士を連結する上面壁２１と、これらの縦壁１９および上面壁２１の前部の開口を覆う前側カバー２３と、縦壁１９および上面壁２１の後部の開口を覆うプロテクタ２５と、を有する。

前記縦壁１９のそれぞれは、車両前後方向に沿って延在している。縦壁１９の下端には、幅方向の内側に向けて屈曲して延びる下側フランジ２７が形成されており、下側フランジ２７は、ボルトＢＬを介して車両のフロア面５に締結される。また、縦壁１９の上端には、幅方向の内側に向けて屈曲して延びる上側フランジ２９が形成され、前記上面壁２１の幅方向両端が縦壁１９の上側フランジ２９に接合されている。このように、左右一対の縦壁１９の上端は、車幅方向に沿って延在する上面壁２１を介して連結されている。また、縦壁１９の前端２０の下部には、幅方向の内側に向けて延びる舌片３１が設けられている。

前記上面壁２１は、下方に凹む複数のエンボス３３によって高い剛性に形成されており、後述するように、発熱電気部品９、ジャンクションボックス３５および筐体３７を上面壁２１に取り付ける取付孔が複数設けられている。これらの取付孔は、車幅方向の右側から左側に向かって、第１取付孔４１、第２取付孔４２、第３取付孔４３、第４取付孔４４、第５取付孔４５、第６取付孔４６に設定されている。前記第３〜第６取付孔はエンボス３３の底面に穿設されている。なお、上面壁２１の前縁部４７は、車両前方に行くに従って斜め下方に向けて屈曲している。

また、前記前側カバー２３は、上端部４９が斜め上方に向けて屈曲しており、上面壁２１の前縁部４７と縦壁１９の舌片３１にボルトＢＬを介して締結される。

そして、前記プロテクタ２５は、側面視でコ字状に形成されており、上下方向の中央側に配置される縦面５１と該縦面５１の上端から屈曲して前方に延びる上部フランジ５３と前記縦面５１の下端から屈曲して前方に延びる延設部５５とから構成されている。プロテクタ２５の上部フランジ５３が前記上面壁２１の後縁部５７にボルトＢＬを介して締結されることにより、プロテクタ２５が上面壁２１に固定される。また、矩形状のコンセント用カバー５９には、室内コンセント１３とアース１５が設けられている。ここで、前記プロテクタ２５の縦面５１の中央には、矩形状の開口部６１が形成され、この開口部６１を塞ぐように前記コンセント用カバー５９がプロテクタ２５に装着される。

一方、前記取付部材７の上面壁２１の下側には、発熱電気部品９とジャンクションボックス３５と筐体３７とが取り付けられる。

発熱電気部品９は、具体的には本実施形態ではインバータおよび電圧変換器としたが、インバータのみとしても良く、通電によって発熱する種々の電気部品としても良い。発熱電気部品９の前面６３には、複数の丸い吸気孔６５が穿設されており、後面６７には発熱電気部品９の内部に連通する複数の丸い排気孔６９が形成されている。発熱電気部品９の側部７１における後端部の上端には、取付ブラケット７３が設けられ、発熱電気部品９の前端には、左右一対のネジ７５が上方に突出して設けられている。発熱電気部品９の車両右側には、ジャンクションボックス３５が配置される。前記筐体３７は、上部が開口した蓋形状に形成されており、底面７７と前面７９と後面８１と側面８３とによって形成されている。また、側面８３の上端には、幅方向の外側に屈曲して延びる取付フランジ８５が形成されており、該取付フランジ８５を前記上面壁２１の下側にボルトＢＬを介して締結することにより、筐体３７を取付部材７に固定する。そして、これらの発熱電気部品９およびジャンクションボックス３５を下側から覆うように筐体３７で囲んでいる。なお、筐体３７の前面７９には矩形状の吸入孔８７が開口し、後面８１には矩形状の排出孔８９が形成されている。また、発熱電気部品９で変換された電流を、前記室内コンセント１３によって車室内で取り出し可能にしている。

次いで、発熱電気部品９、ジャンクションボックス３５および筐体３７を取付部材７に固定する部位について説明する。

取付部材７の上面壁２１における第５取付孔４５に、発熱電気部品９の取付ブラケット７３に形成された第５挿通孔９５を対応させる。また、上面壁２１における第６取付孔４６に、発熱電気部品９の前端のネジ７５を対応させる。この状態で、ボルトＢＬとネジ７５で締結することにより、発熱電気部品９を取付部材７の上面壁２１に固定する。これにより、発熱電気部品９は、上面壁２１の下側に、フロア面５から上下方向に離間した状態で配置される。

また、取付部材７の上面壁２１における第３取付孔４３にジャンクションボックス３５の第３挿通孔９３を対応させる。また、上面壁２１における第４取付孔４４にジャンクションボックス３５の第４挿通孔９４を対応させる。この状態でボルトを取付孔と挿通孔に挿入して締結することにより、ジャンクションボックス３５を取付部材７の上面壁２１に固定する。

取付部材７の上面壁２１における第１取付孔４１に筐体３７の取付フランジ８５の第１挿通孔９１を対応させる。また、上面壁２１における第２取付孔４２に筐体３７の取付フランジ８５の第２挿通孔９２を対応させる。この状態でボルトを取付孔と挿通孔に挿入して締結することにより、筐体３７を取付部材７の上面壁２１に固定する。

以上をまとめると、本実施形態による取付部材７の組付手順は、まず、上面壁２１に縦壁１９を溶接等で結合させたのち、上面壁２１の下側に、発熱電気部品９およびジャンクションボックス３５を固定させる。次いで、前記発熱電気部品９およびジャンクションボックス３５を覆うように、筐体３７を上面壁２１に取り付けた後、縦壁１９の下側フランジ２７をフロア面５に締結させる。最後に、前側カバー２３およびプロテクタ２５を縦壁１９および上面壁２１に固定させる。

図３に示すように、車室内の前部には、車幅方向に沿ってインストルメントパネル９９が配設されており、該インストルメントパネル９９の内方には、空調ユニット１０１が配設されている。この空調ユニット１０１には、ヒーターダクト１０３（ダクト）の端部１０５が接続されている。ヒーターダクト１０３は、インストルメントパネル９９の内方において、空調ユニット１０１から下方に延びたのちに車両右側に屈曲して車幅方向に沿って延びる。その後、車両後方に向けて屈曲して延びてインストルメントパネル９９から出た後、車両右側の取付部材７の下方まで延在している。前記ヒーターダクト１０３は、内部を暖かい温調風が流れる中空形状のダクトである。なお、取付部材７から延びるハーネス１０７は、前記空調ユニット１０１に接続される。

図４に示すように、フロアパネル１０９（フロア面５）の側方には、車両前後方向に延在するサイドシル１１１が設けられている。シートクッション１１の車幅方向における中央部に対応するフロアパネル１０９の部位の下面には、車両前後方向に延びるメンバ１１３が接合されている。そして、取付部材７の縦壁１９の下側フランジ２７は、ボルトＢＬを介してフロアパネル１０９に締結されている。これによって、取付部材７がフロア面５に固定される。また、取付部材７の縦壁１９の上には、シート用スライドレール１１５が固定されている。このように、自動車のシート２を構成するシートクッション１１の下側に、前記取付部材７を配設している。前記シート用スライドレール１１５は、車両前後方向に沿って延在しており、シート２が前後にスライド可能に保持されている。従って、シート２を前後にスライドさせたときでも、取付部材７はフロア面５に固定された状態に維持される。

図５，６に示すように、シート２のシートクッション１１とフロア面５との間には、発熱電気部品９とヒーターダクト１０３（ダクト）が配設されている。具体的には、フロア面５の上に取付部材７が固定され、該取付部材７の上にシート２が配設されている。取付部材７の内方には、フロア面５よりも上方側に配置されたヒーターダクト１０３と、該ヒーターダクト１０３の上方に配置された発熱電気部品９と、が設けられている。前記ヒーターダクト１０３の後部は、筐体３７の前端の近傍で後方に向かうに従って斜め上方に屈曲する屈曲部１１７と、該屈曲部１１７の後端から車両後方に向けてフロア面５に沿って（フロア面５とほぼ平行に）延在する後端部１１９と、を有する。また、後端部１１９の端縁が温調風１２９の出口部１２１に形成されている。

ここで、発熱電気部品９の内部の機器本体１２３は、通電によって発熱するため、機器本体１２３を冷却するための冷却機構が設けられている。この冷却機構は、発熱電気部品９の前面６３の吸気孔６５と、内部の吸気ファン１２５と、後面６７の排気孔６９と、から構成される。これにより、吸気ファン１２５を回転させて前面６３の吸気孔６５から周囲の空気を吸い込んで発熱電気部品９の内部の機器本体１２３と熱交換する。その後、熱交換で熱せられた空気を後面６７の排気孔６９から排出することにより、発熱電気部品９の機器本体１２３を冷却する。

また、発熱電気部品９の後面６７には、発熱電気部品９の内部の空気を排出して当該内部の冷却を行う排気孔６９が形成されている。また、筐体３７の後面８１にも、外方に向けて筐体３７内の空気を排出して筐体３７の内部の冷却を行う排出孔８９が形成されている。発熱電気部品９の排気孔６９よりも筐体３７の排出孔８９が後方側に配置され、筐体３７の排出孔８９よりもヒーターダクト１０３の出口部１２１が後方側に配置されている。なお、ヒーターダクト１０３の出口部１２１は、発熱電気部品９の排気孔６９および筐体３７の排出孔８９の近傍に配置されている。そして、発熱電気部品９の内部には、機器本体１２３の前方側に吸気ファン１２５が配設されている。また、発熱電気部品９の後側にプロテクタ２５が対向して配置されている。該プロテクタ２５には、延設部５５がヒーターダクト１０３の出口部１２１に向けて斜め前方に延在している。即ち、プロテクタ２５の延設部５５は、プロテクタ２５の縦面５１の下端から前方に向かうに従ってやや下方に向かうように傾斜して延びている。また、プロテクタ２５に取り付けられた室内コンセント１３は、ハーネス１２７を介して発熱電気部品９に接続されている。

次いで、図６を用いて、発熱電気部品９の内部を流れる冷却風（空気）とヒーターダクト１０３の出口部１２１から排出される温調風１２９の流れを説明する。

前記発熱電気部品９の内部に配設された機器本体１２３は、通電によって発熱するため、冷却風によって冷却する必要がある。

発熱電気部品９の吸気ファン１２５を作動させると、筐体３７の吸入孔８７から発熱電気部品９の吸気孔６５を介して周辺の空気１３５が発熱電気部品９の内部に吸入される。次いで、車両後方に向けて空気１３５が流れることによって機器本体１２３を冷却する。そして、発熱電気部品９の排気孔６９から筐体３７の排出孔８９を介して筐体３７の後部に排出される。

一方、ヒーターダクト１０３の出口部１２１からは、温調風１２９が後方に向けて吹き出ている。このため、前記筐体３７の後面８１、プロテクタ２５の上部フランジ５３、縦面５１および延設部５５によって囲まれた出口側空間部１３１は、大気圧よりも低い負圧になっている。

従って、前記筐体３７の排出孔８９から排出された排出空気１３３は、負圧になっている前記出口側空間部１３１を通って下方に流れ、ヒーターダクト１０３の出口部１２１に引き寄せられ、この出口部１２１からの温調風１２９と共に後方に吹き出される。

なお、発熱電気部品９の排気孔６９の後方で排気孔６９の周辺に室内コンセント１３を配置し、発熱電気部品９の排気孔６９の下方にヒーターダクト１０３の出口部１２１を配置している。

次に、図７を用いて車両の側突時における取付部材７の変形状態を説明する。

前述したように、取付部材７の縦壁１９の下端はフロア面５に固定されている。

従って、図７に示すように、車両右側から側突荷重Ｆが取付部材７に入力された場合、縦壁１９は、下端がフロア面５に固定されたまま、上端が車幅方向内側である車両左側に移動する変形をする。

即ち、側突荷重Ｆの入力前においては、二点鎖線で示すように取付部材７とフロア面５とで横長の矩形状を形成している。しかし、側突荷重が入力された後は、実線で示すように、左右両側の縦壁１９，１９が下端を中心として車両左側に倒れる変形をするため、変形後は取付部材７とフロア面５とで平行四辺形の形状をなす。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係る自動車における発熱電気部品９の配設構造は、自動車のシート２とフロア面５との間に、発熱電気部品９と空調ユニット１０１から延在するヒーターダクト１０３（ダクト）とを配置している。前記発熱電気部品９には、該発熱電気部品９の内部の空気を排出して当該内部の冷却を行う排気孔６９が形成されており、前記ヒーターダクト１０３の出口部１２１を、前記発熱電気部品９の排気孔６９の近傍に配置している。

従って、ヒーターダクト１０３の出口部１２１から排出される空調風によって、発熱電気部品９の排気孔６９の近傍を負圧にして、発熱電気部品９からの排出空気１３３をヒーターダクト１０３の出口部１２１に引き寄せる。これによって、排出空気１３３の排出量を増大させ、発熱電気部品９の冷却を効率的に行うことができる。

（２）前記発熱電気部品９の排気孔６９は、発熱電気部品９の後面６７に形成され、前記ヒーターダクト１０３の出口部１２１は、前記発熱電気部品９の排気孔６９よりも後方に配置されている。

従って、ヒーターダクト１０３からの空調風が暖かい温調風１２９の場合でも、その暖かい温調風１２９が発熱電気部品９に直接に当ることを防止することができる。また、排気孔６９よりも後方にヒーターダクト１０３の空気流を形成することで、発熱電気部品９の内部の熱が再び発熱電気部品９内に戻らないようにすることができる。このように、発熱電気部品９からの排出空気１３３をヒーターダクト１０３の出口部１２１に引き寄せて排出空気１３３の排出量を増大させる効果が増大する。

なお、排気孔６９より前方にヒーターダクト１０３の出口部１２１を配置すると、発熱電気部品９の外部へ出た排出空気１３３が再び発熱電気部品９内に戻ってしまうおそれがある。

（３）前記ダクトは、暖かい温調風１２９を流すヒーターダクト１０３である。

これによれば、ヒーターダクト１０３から排出された暖かい温調風１２９に、発熱電気部品９からの熱せられた排出空気１３３が加わって流れるため、車室内の暖房効果が高くなる。

（４）前記シートは、前席のシート２であり、前記発熱電気部品９の後側にプロテクタ２５を配設し、該プロテクタ２５に、前記ヒーターダクト１０３の出口部１２１に向けて延在する延設部５５を設けている。

前記延設部５５によって、ヒーターダクト１０３の出口部１２１から排出される空調風が発熱電気部品９側に吹き込むことを抑制することができる。このため、前記空調風が乱れることなく確実に排出される。従って、発熱電気部品９の排気孔６９からの熱せられた排出空気１３３を効率的にヒーターダクト１０３の空気流に引き込んで発熱電気部品９を冷却することができる。

（５）前記発熱電気部品９をヒーターダクト１０３の上側に配置している。

これによって、フロア面５と発熱電気部品９との間にヒーターダクト１０３が配置される。従って、車両衝突などによってシート２が下方へ沈み込んだとき、フロア面５と発熱電気部品９との間に介在する中空状のダクトが衝突エネルギーの一部を吸収し、発熱電気部品９に入力される負荷を低減することができる。

（６）前記発熱電気部品９の排気孔６９の後方で排気孔６９の周辺に室内コンセント１３を配置し、発熱電気部品９の排気孔６９の下方にヒーターダクト１０３の出口部１２１を配置している。

これによれば、発熱電気部品９からの熱せられた排出空気１３３が室内コンセント１３に当たることを抑制することができる。つまり、発熱電気部品９の排気孔６９は室内コンセント１３と同等の高さ位置に配置されている。このため、排気孔６９からの熱せられた排出空気１３３は、室内コンセント１３に向けて流れようとする。しかし、ヒーターダクト１０３の出口部１２１から後方へ流れる空気流によって、発熱電気部品９からの排出空気１３３は下方に引き寄せられ、後方へ流れる。よって、発熱電気部品９の後方に配置された室内コンセント１３に、発熱電気部品９から排出される熱せられた排出空気１３３が当たることを抑制することができる。

（７）自動車のシート２とフロア面５との間に、発熱電気部品９と該発熱電気部品９の外側を取り囲む筐体３７と空調ユニット１０１から延在するヒーターダクト１０３とを配置している。また、前記筐体３７に、外方に向けて筐体３７内の空気を排出して筐体３７の内部の冷却を行う排出孔８９が形成されており、前記ヒーターダクト１０３の出口部１２１を、前記筐体３７の排出孔８９の近傍に配置している。

筐体３７の内部は閉空間になるため、筐体３７の内部には発熱電気部品９からの熱せられた排出空気１３３が滞留している。ここで、ヒーターダクト１０３の出口部１２１から排出される空調風によって、筐体３７の排出孔８９の近傍を負圧にする。これによって、筐体３７の排出孔８９からの排出空気１３３をヒーターダクト１０３の出口部１２１に引き寄せて排出空気１３３の排出量を増大させ、発熱電気部品９の冷却を効率的に行うことができる。

（８）取付部材７の内方で、ヒーターダクト１０３をフロア面５よりも上方に屈曲させているため、ヒーターダクト１０３の出口部１２１がフロア面５よりも上方に配置される。従って、フロア面５のほこりや塵などがヒーターダクト１０３の出口部１２１からの空気流によって巻き上げられることを抑制することができる。また、ヒーターダクト１０３の下部に他の部材を配置する空間を確保できるため、取付部材７の内部空間の有効利用を図ることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されずに種々の変更および変形が可能である。例えば、前記実施形態では、発熱電気部品９を囲む筐体３７を設けたが、この筐体３７がなくても良い。また、本実施形態では、前席である運転席１のシート２を例にとって説明したが、例えば前後に３列並ぶシートのうち前後方向の中央側のシートの下部に取付部材７などを設けても良い。さらに、ヒーターダクト１０３に代えて、通常の空調風を流すダクトを適用しても良い。

なお、特願２０１３―０７９３５３号（出願日：２０１３年４月５日）の全内容は、ここに援用される。

本発明による自動車における発熱電気部品の配設構造によれば、ダクトの出口部から排出される空調風によって、発熱電気部品の排気孔の近傍が負圧になり、発熱電気部品からの排出空気がダクトの出口部に引き寄せられる。これによって、発熱電気部品からの排出空気の排出量を増大させ、発熱電気部品の冷却を効率的に行うことができる。

２ シート
５ フロア面
９ 発熱電気部品
５５ 延設部
６７ 後面
６９ 排気孔
１０１ 空調ユニット
１０３ ヒーターダクト（ダクト）
１２１ 出口部
１２９ 温調風

Claims (6)

1. 発熱電気部品と、
   空調ユニットから延在するダクトと、を備え、これらの発熱電気部品およびダクトは、自動車のシートとフロア面との間に配置され、
   前記発熱電気部品には、該発熱電気部品の内部の空気を排出して当該内部の冷却を行う排気孔が形成されており、
   前記ダクトの出口部を、前記発熱電気部品の排気孔の近傍に配置し、
   前記ダクトの出口部は、前記発熱電気部品よりも後方に配置されたことを特徴とする自動車における発熱電気部品の配設構造。
2. 前記ダクトは、暖かい温調風を流すヒーターダクトであることを特徴とする請求項１に記載の自動車における発熱電気部品の配設構造。
3. 前記シートは、前席のシートであり、
   前記発熱電気部品の後側にプロテクタを配設し、該プロテクタに、前記ダクトの出口部に向けて延在する延設部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車における発熱電気部品の配設構造。
4. 前記発熱電気部品をダクトの上側に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車における発熱電気部品の配設構造。
5. 前記発熱電気部品の排気孔の後方で排気孔の周辺に室内コンセントを配置し、発熱電気部品の排気孔の下方にダクトの出口部を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車における発熱電気部品の配設構造。
6. 発熱電気部品と、
   該発熱電気部品の外側を取り囲む筐体と、
   空調ユニットから延在するダクトと、を備え、これらの発熱電気部品、筐体およびダクトは、自動車のシートとフロア面との間に配置され、
   前記筐体に、外方に向けて筐体内の空気を排出して筐体内部の冷却を行う排出孔が形成されており、
   前記ダクトの出口部を、前記筐体の排出孔の近傍に配置し、
   前記ダクトの出口部は、前記筐体よりも後方に配置されたことを特徴とする自動車における発熱電気部品の配設構造。

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