JP7576111B2 - ダクト構造 - Google Patents

Description

本発明は、不織布により形成されたダクト部材を備えるダクト構造に関する。

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池（バッテリとも称する）に関する研究開発が行われている。

車両の駆動源の電動化に伴って、車両にはモータ等に電力を供給するバッテリが搭載される。バッテリは電力供給時や充電時に発熱するので、バッテリを冷却する必要がある。例えば、特許文献１には、自動車に搭載された電池に対して冷却風を送風して電池を冷却する構成が記載されている。

また、特許文献１には、電池ケースや送風ファンに接続され、冷却風を電池に送風するための通気ダクトが記載されている。特許文献１の通気ダクトは、プレス加工によって不織布が賦形された一対の半割れ体を組み合わせて一体化された部材である。

特開２０１１－９９３６７号公報

不織布は吸音性能に優れており、特許文献１のように通気ダクトを不織布により形成することで、ファン等の駆動音の吸音を期待できる。不織布により形成されたダクト部材の吸音性能は優れているが、吸音性能をより高めるためのダクト部材の配置や構成について改善の余地があった。

本発明は、不織布で形成されたダクト部材の吸音性能を向上させることができるダクト構造を提供する。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。

本発明は、
車両に搭載されるバッテリに冷却風を送風するファンに接続されるダクト構造であって、
不織布により形成されたダクト部材を備え、
前記ダクト部材は、前記ファンに連通し且つ前記ファンの回転軸方向に直交する方向に延在する流路を有し、
前記流路を区画する壁部のうち前記ファンに対向する壁部には、肉厚部が設けられており、
前記肉厚部は、前記ダクト部材を成形するときに、前記不織布の圧縮率を前記肉厚部の周囲の部分よりも低くすることにより形成され、又は、前記肉厚部部分を圧縮しないことにより形成され、
前記肉厚部における前記ダクト部材の厚さは、前記肉厚部の周囲における前記ダクト部材の厚さよりも大きい。

本発明によれば、不織布で形成されたダクト部材の吸音性能を向上させることができる。

本発明のダクト構造の一実施形態である吸気ダクト１３が搭載されるバッテリパック１の斜視図である。 バッテリパック１の分解斜視図である。 ファン１２に接続された吸気ダクト１３の斜視図である。 下流側ダクト部材４０を下方から見た斜視図である。 ベースプレート１７１に取り付けられたファン１２、下流側ダクト部材４０、及びブラケット６０の斜視図である。 図５のＡ－Ａ線断面図であり、下流側ダクト部材４０の肉厚部４６を示す図である。

以下、本発明のダクト構造の一実施形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。また、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするために、前後、左右、上下の各方向は、車両の運転者から見た方向に従って記載し、図面には、車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左方をＬ、右方をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

［バッテリパック］
先ず、本発明のダクト構造の一実施形態である吸気ダクト１３が搭載されるバッテリパック１について説明する。図１に示すように、バッテリパック１は、車両Ｖに搭載されている。車両Ｖは、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両であって、バッテリパック１に蓄電された電力によってモータを駆動することで走行可能に構成される。バッテリパック１は、前後方向に沿って延びる左右一対の骨格フレーム部材３の間において、フロアパネル２に載置され、フロアパネル２に固定される。フロアパネル２は車室及び荷室の床部を構成し、バッテリパック１の上方には、後部座席（不図示）が配置される。

図２に示すように、バッテリパック１は、バッテリモジュール１１と、ファン１２と、吸気ダクト１３と、送風ダクト１４と、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５と、ジャンクションボード１６と、これらの部材を収容するバッテリケース１７と、を備える。

バッテリケース１７は、ベースプレート１７１と、ベースプレート１７１を上方から覆うカバー１７２と、を有する。ベースプレート１７１には、バッテリモジュール１１、ファン１２、及び送風ダクト１４が載置される。カバー１７２は、ベースプレート１７１を覆い、フロアパネル２に固定される。カバー１７２の前面には吸気口１７ａが形成されており、吸気口１７ａは通気可能なグリル１８により覆われている。

バッテリモジュール１１は、車幅方向に長い略直方体形状を有し、ベースプレート１７１に固定されている。バッテリモジュール１１は、車幅方向に積層された複数のバッテリセルを有する。隣り合うバッテリセルの間には、セル間流路（不図示）が形成されており、送風ダクト１４から送出された冷却風がセル間流路を流れることで、バッテリモジュール１１が冷却される。

ファン１２は、ベースプレート１７１に固定されている。ファン１２は、例えばシロッコファンである。ファン１２は、回転軸方向（本実施形態では上下方向）に設けられた吸込口１２ａから冷却風を吸い込んで、遠心方向に設けられた吹出口１２ｂから冷却風を送風ダクト１４へ吹き出す。

吸気ダクト１３は、図２及び図３に示すように、カバー１７２に設けられた吸気口１７ａとファン１２の吸込口１２ａとを接続する。吸気ダクト１３は、車室の空気を冷却風として、吸気口１７ａからファン１２まで案内する。

吸気ダクト１３は、上流側ダクト部材３０と下流側ダクト部材４０とを備える。上流側ダクト部材３０は、吸気口１７ａに接続され、バッテリモジュール１１の上方に配置される。下流側ダクト部材４０は、ファン１２の吸込口１２ａに接続され、バッテリモジュール１１の右側に配置される。吸気ダクト１３の詳細については、後述する。

送風ダクト１４は、バッテリモジュール１１とファン１２の間に設けられ、ファン１２の吹出口１２ｂと連結している。送風ダクト１４は、吹出口１２ｂから吹き出された冷却風をバッテリモジュール１１の下面に沿うように送出する。バッテリモジュール１１の下方に送出された冷却風は、セル間流路を下方から上方に流れてバッテリモジュール１１を冷却し、バッテリモジュール１１の上面から排出される。その後、冷却風は、バッテリケース１７内を流れ、図１の矢印が示すように、バッテリケース１７の外部に排出される。

バッテリＥＣＵ１５は、バッテリモジュール１１の充電及び放電を制御する。バッテリＥＣＵ１５は、バッテリモジュール１１に取り付けられたブラケット１９に載置されており、上流側ダクト部材３０とバッテリモジュール１１との間に配置されている。バッテリＥＣＵ１５は、プロセッサ、メモリ、インターフェース等を備える。

ジャンクションボード１６は、バッテリモジュール１１と外部機器（不図示）とを電気的に接続し、バッテリモジュール１１の充電電力及び放電電力が流れる配線部品を含む。ジャンクションボード１６は、下流側ダクト部材４０の上方、且つ上流側ダクト部材３０の右側に配置される。ジャンクションボード１６は、下流側ダクト部材４０の上方に設けられたブラケット６０に載置される。

［吸気ダクト］
次に、吸気ダクト１３の詳細について、図３～図６を参照して説明する。

吸気ダクト１３は、前述のとおり、車両Ｖに搭載されるバッテリパック１の内部に設けられている。吸気ダクト１３は、バッテリパック１の吸気口１７ａとファン１２とを接続する。

図３に示すように、吸気ダクト１３は上流側ダクト部材３０と下流側ダクト部材４０とを備える。上流側ダクト部材３０と下流側ダクト部材４０とは、上流側ダクト部材３０の端部を下流側ダクト部材４０の端部内に上方から挿入することで接続される。

上流側ダクト部材３０は、正面視で略Ｌ字形状のダクトである。上流側ダクト部材３０は、例えば樹脂により形成される。上流側ダクト部材３０には、前方に開口した吸気口接続部３０ａが設けられており、吸気口接続部３０ａは、カバー１７２の内側から吸気口１７ａに接続する。

上流側ダクト部材３０は、水平部３１と、鉛直部３２と、屈曲部３３と、を有する。水平部３１は、バッテリモジュール１１の上面に沿って水平方向に延在する。鉛直部３２は、バッテリモジュール１１の右面に沿って鉛直方向に延在する。鉛直部３２の下端は、下方に開口しており、下流側ダクト部材４０に接続する。屈曲部３３は、水平部３１と鉛直部３２とを接続する。屈曲部３３は、水平部３１内を流れる冷却風の進行方向を水平方向から鉛直方向に変更させて、冷却風を鉛直部３２に案内する。

下流側ダクト部材４０は、正面視で略Ｌ字形状のダクトである。図４に示すように、下流側ダクト部材４０には、下方に開口した開口部４０ａが設けられており、開口部４０ａは、上方からファン１２の吸込口１２ａと連通する。また、開口部４０ａには、下流側ダクト部材４０内の流路を流れる冷却風を開口部４０ａに案内するガイド部７０が設けられている。

図３に戻り、下流側ダクト部材４０は、上側部材４０Ａと下側部材４０Ｂとにより構成される。下側部材４０Ｂは、前述した開口部４０ａを有し、ファン１２に接続される。上側部材４０Ａは、下側部材４０Ｂに上方から取り付けられる。上側部材４０Ａと下側部材４０Ｂとは、水平方向に延在する外縁部において当接し、接着剤等により接合され、ファン１２に連通する流路を区画形成する。

下流側ダクト部材４０は、水平部４１と、鉛直部４２と、屈曲部４３と、を有する。水平部４１は、ファン１２の上方で水平方向に延在する。鉛直部４２は、バッテリモジュール１１の右面に沿って鉛直方向に延在する。鉛直部４２の上端は、上方に開口しており、上流側ダクト部材３０に接続する。屈曲部４３は、水平部４１と鉛直部４２とを接続する。屈曲部４３は、鉛直部４２内を流れる冷却風の進行方向を鉛直方向から水平方向に変更させて、冷却風を水平部４１に案内する。以下では、水平部４１の内部の流路を水平流路４１０とも称する。この水平流路４１０は、ファン１２に連通し且つファン１２の回転軸方向に直交する方向（本実施形態では水平方向）に延在する。水平流路４１０は、下流側ダクト部材４０の上壁部４１１、側壁部４１２、及び底壁部４１３により区画形成されている（図６参照）。

下流側ダクト部材４０の上側部材４０Ａ及び下側部材４０Ｂの外縁部における当接部４４には、３つの固定部１３ａが設けられている。固定部１３ａは、例えば、不図示のピン状のクリップのような締結手段が挿通可能な挿通孔を有する。下流側ダクト部材４０は、固定部１３ａとベースプレート１７１に設けられた固定部（不図示）とにクリップを差し込むことで、ベースプレート１７１に固定される。なお、締結手段はボルト等でもよい。また、ベースプレート１７１に対する下流側ダクト部材４０の固定は、これらに限られず、任意の固定方法を採用できる。

図５に示すように、下流側ダクト部材４０の上方にはブラケット６０が設けられている。ブラケット６０は、板状の部材であり、前述のとおりジャンクションボード１６が載置される（図２参照）。ブラケット６０は、複数の（本実施形態では３つの）固定部６１を有する。固定部６１は、ボルト等の締結手段が挿通可能な挿通孔を有する。固定部６１においてベースプレート１７１に固定される。このとき、下流側ダクト部材４０は、ブラケット６０とファン１２との間に挟まれて配置される。

ところで、下流側ダクト部材４０は、不織布により形成される。具体的には、シート状の不織布をプレス加工して上側部材４０Ａ及び下側部材４０Ｂを成形し、上側部材４０Ａ及び下側部材４０Ｂを接合して下流側ダクト部材４０が形成される。不織布は、吸音性能に優れており、ファン１２が駆動する時に発生する駆動音や、冷却風が流れる時に発生する流体音の音響エネルギーを吸収する。ファン１２に連通する下流側ダクト部材４０を不織布により形成することで、ファン１２の駆動音を吸音し、吸気ダクト１３を伝って吸気口１７ａから車室に漏れる駆動音を低減できる。

図６は、図５のＡ－Ａ線断面図であり、ファン１２が設けられる位置における下流側ダクト部材４０の断面を示す。本実施形態では、水平流路４１０を区画する下流側ダクト部材４０の壁部のうちファン１２に対向する上壁部４１１には、肉厚部４６が設けられている。肉厚部４６における下流側ダクト部材４０の厚さは、肉厚部４６の周囲における下流側ダクト部材４０の厚さよりも大きい。ここで、肉厚部４６の周囲とは、上壁部４１１のうち肉厚部４６が設けられていない部分や、側壁部４１２、底壁部４１３を指す。例えば、不織布をプレス加工して下流側ダクト部材４０を成形するときに、肉厚部４６に対応する部分に対しては圧縮率を低くする（若しくは圧縮を行わない）ことで、下流側ダクト部材４０に肉厚部４６を設けることができる。

ファン１２に対向する上壁部４１１に肉厚部４６が設けられているので、ファン１２から伝わる駆動音（図６中の黒矢印）を肉厚部４６で直接受けることができ、吸気ダクト１３の吸音性能を向上させることができる。

肉厚部４６は、下流側ダクト部材４０の外側に突出した凸形状を有する。本実施形態では、凸形状の肉厚部４６は、上面視で円形状に設けられている。肉厚部４６の直径は、ファン１２に連通する開口部４０ａの直径と略同一かそれ以上であることが好ましい。肉厚部４６を下流側ダクト部材４０の外側に突出した凸形状とすることで、肉厚部４６が下流側ダクト部材４０の内側（流路側）に突出した場合と比較して水平流路４１０を狭めない構成とすることができる。

下流側ダクト部材４０の上方に配置されるブラケット６０には孔部６２が設けられており、凸形状の肉厚部４６は孔部６２に嵌め込まれる。肉厚部４６と孔部６２は上面視で略同一の大きさを有している。ブラケット６０を下流側ダクト部材４０の上方に設けるとき、肉厚部４６を孔部６２に嵌め込むことでブラケット６０を容易に位置決めすることができる。この嵌め込みによる位置決め後、固定部６１においてブラケット６０をベースプレート１７１に固定する。

ブラケット６０は、ファン１２に対して下流側ダクト部材４０を押し付けるようにして、ベースプレート１７１に固定される。このように、ジャンクションボード１６が載置されるブラケット６０を下流側ダクト部材４０の固定にも用いることができ、部品点数を削減できる。

なお、下流側ダクト部材４０の上壁部４１１がブラケット６０に押し付けられる構成では、上壁部４１１の上面の面精度が高く求められる。ここで、一般に、不織布部材を肉厚に形成すると面精度が低くなるので、本実施形態の上壁部４１１の肉厚部４６は面精度が低い。しかしながら、本実施形態では、凸形状の肉厚部４６はブラケット６０の孔部６２に嵌め込まれるので、肉厚部４６はブラケット６０に押し付けられず、肉厚部４６の面精度は問題とならない。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、前述した実施形態では、吸気ダクト１３をバッテリパック１の内部に配置したがこれに限られない。例えば、吸気ダクト１３をバッテリパック１の外部に配置した構成であってもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 車両（車両Ｖ）に搭載されるバッテリ（バッテリモジュール１１）に冷却風を送風するファン（ファン１２）に接続されるダクト構造（吸気ダクト１３）であって、
不織布により形成されたダクト部材（下流側ダクト部材４０）を備え、
前記ダクト部材は、前記ファンに連通し且つ前記ファンの回転軸方向に直交する方向に延在する流路（水平流路４１０）を有し、
前記流路を区画する壁部のうち前記ファンに対向する壁部（上壁部４１１）には、肉厚部（肉厚部４６）が設けられており、
前記肉厚部における前記ダクト部材の厚さは、前記肉厚部の周囲における前記ダクト部材の厚さよりも大きい、
ダクト構造。

（１）によれば、ダクト部材の壁部のうちファンに対向する上壁部に肉厚部が設けられているので、ファンから伝わる駆動音を肉厚部で直接受けることができ、吸音効果を向上させることができる。

（２） （１）に記載のダクト構造であって、
前記ダクト部材の前記肉厚部は、前記ダクト部材の外側に突出した凸形状を有する、
ダクト構造。

（２）によれば、肉厚部をダクト部材の外側に突出した凸形状とすることで、肉厚部がダクト内部の流路を狭めない構成とすることができる。

（３） （２）に記載のダクト構造であって、
前記ダクト構造は、前記車両に搭載されるバッテリパック（バッテリパック１）の内部に設けられ、該バッテリパックの吸気口（吸気口１７ａ）と前記ファンとを接続し、
前記ダクト部材の前記流路は、前記ファンの上方に配置されて水平方向に延在する流路であり、
前記ダクト部材の上方には、他の部品（ジャンクションボード１６）が載置される板状のフレーム部材（ブラケット６０）が設けられ、
前記フレーム部材は、前記バッテリパックのベースプレート（ベースプレート１７１）に載置された前記ファンに対して前記ダクト部材を挟むようにして、前記ベースプレートに固定され、
前記フレーム部材には、凸形状の前記肉厚部が嵌め込まれる孔部（孔部６２）が設けられている、
ダクト構造。

（３）によれば、肉厚部が嵌め込まれる孔部をフレーム部材に設けることにより、フレーム部材の取り付け時の位置決めを行うことができる。

（４） （３）に記載のダクト構造であって、
前記フレーム部材は、前記ファンに対して前記ダクト部材を押し付ける、
ダクト構造。

（４）によれば、他の部品が載置されるフレーム部材をダクト部材の固定に用いることができる。

１ バッテリパック
１１ バッテリモジュール（バッテリ）
１２ ファン
１３ 吸気ダクト（ダクト構造）
１６ ジャンクションボード（他の部品）
１７ａ 吸気口
１７１ ベースプレート
４０ 下流側ダクト部材（ダクト部材）
４１０ 水平流路（流路）
４１１ 上壁部（壁部）
４６ 肉厚部
６０ ブラケット（フレーム部材）
６２ 孔部
Ｖ 車両

Claims (4)

1. 車両に搭載されるバッテリに冷却風を送風するファンに接続されるダクト構造であって、
   不織布により形成されたダクト部材を備え、
   前記ダクト部材は、前記ファンに連通し且つ前記ファンの回転軸方向に直交する方向に延在する流路を有し、
   前記流路を区画する壁部のうち前記ファンに対向する壁部には、肉厚部が設けられており、
   前記肉厚部は、前記ダクト部材を成形するときに、前記不織布の圧縮率を前記肉厚部の周囲の部分よりも低くすることにより形成され、又は、前記肉厚部部分を圧縮しないことにより形成され、
   前記肉厚部における前記ダクト部材の厚さは、前記肉厚部の周囲における前記ダクト部材の厚さよりも大きい、
   ダクト構造。
2. 請求項１に記載のダクト構造であって、
   前記ダクト部材の前記肉厚部は、前記ダクト部材の外側に突出した凸形状を有する、
   ダクト構造。
3. 請求項２に記載のダクト構造であって、
   前記ダクト構造は、前記車両に搭載されるバッテリパックの内部に設けられ、該バッテリパックの吸気口と前記ファンとを接続し、
   前記ダクト部材の前記流路は、前記ファンの上方に配置されて水平方向に延在する流路であり、
   前記ダクト部材の上方には、他の部品が載置される板状のフレーム部材が設けられ、
   前記フレーム部材は、前記バッテリパックのベースプレートに載置された前記ファンに対して前記ダクト部材を挟むようにして、前記ベースプレートに固定され、
   前記フレーム部材には、凸形状の前記肉厚部が嵌め込まれる孔部が設けられている、
   ダクト構造。
4. 請求項３に記載のダクト構造であって、
   前記フレーム部材は、前記ファンに対して前記ダクト部材を押し付ける、
   ダクト構造。

Images