JP2009154696A - 発熱体の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車室内空気と共に液体がバッテリに飛散するのを防止できる発熱体の冷却装置の提供。
【解決手段】 車室内６とバッテリ３ｂに連通される管状の吸気ダクト４と、吸気ダクト４を介して車室内空気をバッテリ３ｂに導くブロアファン２と、吸気ダクト４に下方へ凸となるように形成され、車室内６から吸気ダクト４に侵入した液体が流入するトラップ部１４と、トラップ部１４の底部１４ｅから所定高さの位置に設けられ、トラップ部１４の底部１４ｅへ向かう車室内空気をバッテリ３ｂへ導く導風リブ１５を備えることとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱体の冷却装置に関する。

従来、ハイブリッド自動車等には、電動機（主に走行用モータ）に電気を供給するためのバッテリが搭載されると共に、このバッテリには、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池の採用が検討・実施されている。
ところで、バッテリは、内部の化学反応によって発熱して高温になると充放電効率が低下してしまうため、車室内空気を筐体内に収容されたバッテリに通過させて該バッテリを冷却する技術が公知となっている（特許文献１参照）。
特開２００５−２０５９５３号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、車室内空気と共に液体（例えば飲料物、車室内清掃用洗剤等）が筐体内に侵入した場合には、液体がバッテリに飛散して電気絶縁不良、腐食、詰まり等の不具合が生じて、バッテリの性能が低下する虞があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、車室内空気に混入した液体が発熱体に飛散するのを防止できる発熱体の冷却装置を提供することである。

請求項１記載の発明では、車室内空気を発熱体に通過させて該発熱体を冷却するようにした発熱体の冷却装置において、車室内と発熱体に連通される管状の接続手段と、上記接続手段を介して車室内空気を発熱体に導く送風手段と、上記接続手段に下方へ凸となるように形成され、車室内から接続手段に侵入した液体が流入するトラップ手段と、トラップ手段の底部から所定高さの位置に設けられ、該トラップ手段の底部へ向かう車室内空気を発熱体側へ導く導風手段を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、接続手段に下方へ凸となるように形成され、車室内から接続手段に侵入した液体が流入するトラップ手段が設けられるため、送風手段の作動・停止に関わらずトラップ手段に液体を流入させることができ、液体が接続手段を介して発熱体に飛散するのを防止できる。
また、トラップ手段の底部へ向かう車室内空気を発熱体側へ導く導風手段が設けられるため、大量の液体がトラップ手段に流入して溜まった場合に、トラップ手段の底部へ向かう車室内空気により液体が吹き上げられて発熱体側へ侵入するのを防止できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、実施例１では発熱体を車両用バッテリに適用した例を説明する。
図１は実施例１のバッテリ冷却装置を説明する全体図、図２は実施例１の要部拡大断面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、実施例１の発熱体の冷却装置が採用されたバッテリ冷却装置１は、ブロアファン２（請求項の送風手段に相当）と、バッテリパック３と、吸気ダクト４（請求項の接続手段に相当）と、接続ダクト５等が備えられ、これらは、例えばハイブリッド自動車の電動機（主に走行用モータ）へ電気を供給するためのバッテリとして車両後方のトランクルームの側方から下部に亘って配置される。

ブロアファン２は、車室内６の空気（以下車室内空気と称す）を吸気ダクト４を介して吸入した後、接続ダクト５を介してバッテリパック３へ冷却風として供給するためのファンであって、バッテリパック３の上部に配置されている。

バッテリパック３は、横長で箱状の筐体３ａと、この筐体３ａ内に収容されたバッテリ３ｂ等とから構成されている。
筐体３ａの側方上部には、接続ダクト５を介して冷却風を筐体３ａ内に導入するための導入口３ｃが設けられる一方、この導入口３ｃの下方には排気ダクト３ｄを介して筐体３ａ内の冷却風を図外のトランクルームまたは車外へ排出するための排出口３ｅが設けられている。

バッテリ３ｂは、筐体３ａの長手方向に並設された複数（４個のみ図示）のバッテリモジュール３ｆで構成されると共に、隣り合うバッテリモジュール３ｆ間には所定の隙間が設けられている。
各バッテリモジュール３ｆは、公知のものと同様に、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池が採用される他、これらは図示を省略する接続配線で互いに電気的に直列または並列に接続されている。

また、筐体３ａ内には、吸気ダクト４、ブロアファン２、及び接続ダクト５を介して導入口３ｃから導入された冷却風がバッテリモジュール３ｆの外周面に沿って流れる上部通路３ｇと、この上部通路の冷却風が隣り合うバッテリモジュール３ｆ間の隙間を通過するバイパス通路３ｈと、このバイパス通路３ｈを通過後の冷却風が排出口３ｅへ向かう下部通路３ｉとが形成されている。
これにより、筐体３ａ内を通過する冷却風と各バッテリモジュール３ｆを熱交換させて各バッテリモジュール３ｆを冷却できるようになっている。

以下、吸気ダクト４について詳述する。
図１に示すように、吸気ダクト４は樹脂製で管状に形成される他、その一端側開口部７がブロアファン２に連通接続される一方、他端側開口部８が車室内６に連通されている。
具体的には、図２に示すように、車室内後席の後方に設けられたリアパーシェル９には開口部１６ａが形成され、ここに吸気ダクト４の他端側開口部８が臨んだ状態で配置されている。
また、吸気ダクト４の他端側開口部８の内側にはキャップ１０が嵌合した状態で装着されると共に、このキャップ１０には複数の連通孔１０ａが貫通形成されており、これによって、車室内６と吸気ダクト４の他端側開口部８とが連通状態となっている。
なお、連通穴１０ａの形状、形成数、及び開口面積等は適宜設定できる。

吸気ダクト４の全体形状は、前述した他端側開口部８から縮径した縮径部１１ａを有して下方へ延設された垂直部１１から略Ｕ字状に屈曲した後、さらに、水平な水平部１２を介してブロアファン２の上部に連通接続された形状となっている。

そして、吸気ダクト４の前述した略Ｕ字状の下部付近は、下方に凸となるように形成され、これにより、吸気ダクト４の途中に空間１３を有するトラップ部１４（請求項のトラップ手段に相当）が形成されている。
また、空間１３内のトラップ部１４の底部１４ｅから所定高さ位置には、導風リブ１５（請求項の導風手段に相当）が該トラップ部１４と一体的に設けられている。
導風リブ１５は、水平部１２側へ行くにつれて高くなるように傾斜した上面１５ａを有する平板状に形成されている。
さらに、導風リブ１５の上端部は、水平部１２の下端よりも低い位置に配置されている。

トラップ部１４の底部１４ｅ中央には、下方へ突出した排出パイプ１６が空間１３と連通した状態で接続されている。
なお、図示を省略するが、排出パイプ１６の下端開口部には、車外に連通したホース（図示せず）が接続される。
その他、吸気ダクト４（導風リブ１５共）の材質、導風リブ１５における長さ、傾斜角度、配置、水平部１２との高低差、トラップ部１４の対向する側壁14a,14bとの寸法等については適宜設定できる。

次に、作用を説明する。
以下、図２を用いてバッテリ冷却装置１の作用を説明する。

［バッテリ冷却時における車室内空気の導入について］
このように構成されたバッテリ冷却装置１では、バッテリ冷却時において、即ち、ブロアファン２が作動し、車室内空気（図２中破線矢印で図示）を吸気ダクト４の他端側開口部８から吸入した後、垂直部１１、トラップ部１４、水平部１２を介してブロアファン２に導く。
この際、導風リブ１５の上面１５ａが水平部１２側に行くにつれて高くなるように設けられているため、トラップ部１４に流入した車室内空気の略全量を導風リブ１５の上面１５ａに沿って水平部１２へ導くことができる。
また、車室内空気の一部は、導風リブ１５の下方を通過して水平部１２へ向かうが、この際、トラップ部１４の対向する両側壁14a,14bの下部には大きな曲部14c,14dが形成されているため、車室内空気をスムーズに水平部１２へ導くことができる。

［バッテリ冷却時における液体の侵入について］
ここで、従来の発明にあっては、車室内空気と共に液体（例えば飲料物、車室内清掃用洗剤等）が筐体内に侵入した場合には、液体がバッテリに飛散して電気絶縁不良、腐食、詰まり等の不具合が生じて、バッテリの性能が低下する虞があった。
これに対し、実施例１では、車室内空気と共にトラップ部１４に流入した液体（図２中一点鎖線矢印で図示）は、トラップ部１４の底部に移動して排出パイプ１６から排出される一方、車室内空気は導風リブ１５の上面１５ａに沿って水平部１２へ誘導されるため、車室内空気と液体を完全に分離でき、液体が水平部１２側（バッテリ３ｂ側）に向かうのを防止できる。
また、液体の一部Ｘ１は、垂直部１１の縮径部１１ａ及び壁面を伝って導風リブ１５の上面１５ａに落下した後、該上面１５ａを伝ってトラップ部１４の底部１４ｅに至り、液体の一部Ｘ２は、垂直部１１の縮径部１１ａ及び壁面、トラップ部１４の曲部を伝ってトラップ部１４の底部１４ｅに至るため、液体がトラップ部１４の底部１４ｅに勢い良く落下して飛散するのを低減できる。

また、トラップ部１４に大量の流入した液体が流入した場合において、液体がトラップ部１４の底部１４ｅに一時的に溜まると、この液体（図２中二点鎖線で図示）が車室内空気で吹き上げられて水平部１２へ侵入する虞がある。
これに対し、実施例１では、車室内空気を導風リブ１５の上面１５ａに沿って水平部１２へ導くことができるため、トラップ部１４の底部１４ｅに溜まった液体が車室内空気で吹き上げられるのを防止でき、車室内空気と液体を良好に分離できる。
また、液体の液面が車室空気や車両振動等の影響により大きく波打った際に、この波を導風リブ１５に衝突させて緩衝でき、好適となる。
さらに、導風リブ１５の上端部は水平部１２の下端よりも低い位置に配置されているため、トラップ部１４を通過する車室内風の負圧、あるいはトラップ１４の壁面を毛細管現象によって液体が導風リブ１５の上端部に達した場合であっても、液体が水平部１２側へ飛散して侵入する虞がない。

［バッテリ非冷却時における液体の侵入について］
一方、バッテリ非冷却時、即ち、ブロアファン２が停止していて、吸気ダクト４内に車室内空気の流れがない場合に、液体が吸気ダクト４内に侵入した際にも前述した場合と同様にトラップ部１４で液体を受け取った後、排出パイプ１６を介して車外へ排出できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、実施例１では、吸気ダクト４に下方へ凸となるように形成され、車室内６から吸気ダクト４に侵入した液体が流入するトラップ部１４が設けられるため、ブロアファン２の作動・停止に関わらずトラップ部１４に液体を流入させることができ、液体が吸気ダクト４を介してバッテリ３ｂに飛散するのを防止できる。

また、トラップ部１４の底部１４ｅへ向かう車室内空気をバッテリ３ｂ側へ導く導風リブ１５が設けられるため、大量の液体がトラップ部１４に流入して溜まった場合に、この液体がトラップ部１４の底部１４ｅへ向かう車室内空気により吹き上げられてバッテリ３ｂ側へ侵入するのを防止できる。

以下、実施例２を説明する。
実施例２において、上記実施例と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図３は実施例２のバッテリ冷却装置を説明する全体図である。

図３に示すように、実施例２では、実施例１で説明した垂直部１１を途中から斜め下方へ屈折させて、ここにトラップ部１４側に行くにつれて低くなるように傾斜した傾斜状の傾斜部２０を形成したという点が実施例１と異なる。
従って、実施例１の作用・効果を得ることができることに加えて、吸気ダクト４に侵入した液体を自重により傾斜部２０に伝わせてトラップ部１４にスムーズに流入させることができ、液体がトラップ部１４に直接落下して飛散するのを防止できる。

以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、バッテリパック３内の構成については適宜設定できる。
また、実施例１では、発熱体を車両用バッテリに適用した例を説明したが、走行用モータのインバータ回路やその他の電気機器に適用しても良く、この際、筐体３ａを省略して接続手段から直接冷却風を吹き付けるようにしても良い。

また、実施例１では、吸気ダクト４の略Ｕ字状の下部にトラップ手段を設けたが、図４に示すように、垂直部１１と同じ径でトラップ部１４を形成すると共に、導風リブ１５を水平な状態で配置しても良く、この場合、トラップ部１４のコンパクト化を図れる。
なお、この場合も導風リブ１５は水平部１２の下端よりも低い位置に配置する。

実施例１のバッテリ冷却装置を説明する全体図である。 実施例１の要部拡大断面図である。 実施例２のバッテリ冷却装置を説明する全体図である。 その他の実施例のバッテリ冷却装置を説明する全体図である。

符号の説明

１ バッテリ冷却装置
２ ブロアファン
３ バッテリパック
３ａ 筐体
３ｂ バッテリ
３ｃ 導入口
３ｄ 排気ダクト
３ｅ 排出口
３ｆ バッテリモジュール
３ｇ 上部通路
３ｈ バイパス通路
３ｉ 下部通路
４ 吸気ダクト
５ 接続ダクト
６ 車室内
７ 一端側開口部
８ 他端側開口部
９ リアパーシェル
１０ キャップ
１０ａ 連通孔
１１ 垂直部
１１ａ 縮径部
１２ 水平部
１３ 空間
１４ トラップ部
１４ａ、１４ｂ 側壁
１４ｃ、１４ｄ 曲部
１４ｅ 底部
１５ 導風リブ
１６ 排出パイプ
２０ 傾斜部

Claims (4)

1. 車室内空気を発熱体に通過させて該発熱体を冷却するようにした発熱体の冷却装置において、
   車室内と発熱体に連通される管状の接続手段と、
   前記接続手段を介して車室内空気を発熱体に導く送風手段と、
   前記接続手段に下方へ凸となるように形成され、車室内から接続手段に侵入した液体が流入するトラップ手段と、
   前記トラップ手段の底部から所定高さの位置に設けられ、該トラップ手段の底部へ向かう車室内空気を発熱体側へ導く導風手段を備えることを特徴とする発熱体の冷却装置。
2. 請求項１記載の発熱体の冷却装置において、
   前記トラップ手段は、液体を車外へ排出するための排出手段を備えることを特徴とする発熱体の冷却装置。
3. 請求項１または２記載の発熱体の冷却装置において、
   前記接続手段におけるトラップ手段の上流側を、導風手段側に行くにつれて低くなるように傾斜状にしたことを特徴とする発熱体の冷却装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれかに記載の発熱体の冷却装置において、
   前記発熱体は、車両用バッテリであることを特徴とする発熱体の冷却装置。

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