JP2005297801A - 車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両前方から見たときにファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れた位置にある車両用冷却装置において、ファン３１により流通させる冷却空気を熱交換に有効に利用する。
【解決手段】 ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の前方部にコンデンサコア２１を配置し、シュラウド４をラジエータコア１１よりもコンデンサコア２１側まで延長する。これにより、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあっても、ファン３１により流通させる冷却空気はコンデンサコア２１およびラジエータコア１１の少なくとも一方を通過するため、ファン３１により流通させる冷却空気が熱交換に有効に利用される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、冷媒を冷却するコンデンサ、エンジン冷却水を冷却するラジエータ、および冷却空気を流通させるファンを有する車両用冷却装置に関するものである。

従来、自動車のラジエータとファンのレイアウトは、車両前方から見たときにラジエータコアの投影面内にファンの外径を収めるのが一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。以下、本明細書では、車両前方から見たときの投影面を、単に投影面という。
特開平１０−５４２３９号公報 特開平１１−９９９６４号公報

しかしながら、より多くの風量を得るために大径ファンを設置した場合など、ファンの一部がラジエータコアの投影面から外れるレイアウトもある。この場合は、ラジエータコアの投影面から外れた部分は、直接ラジエータコアから空気を吸うことができない。換言すると、ファンにより流通させる冷却空気の一部はラジエータコアを通過しない。したがって、ファンにより流通させる冷却空気の一部が熱交換に利用されないという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、熱交換に利用されていなかった冷却空気を熱交換に利用可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷凍サイクル内を循環する冷媒を冷却するコンデンサコア（２１）を有するコンデンサ（２）と、コンデンサ（２）よりも車両後方側に配置され、エンジン冷却水を冷却するラジエータコア（１１）を有するラジエータ（１）と、ラジエータ（１）よりも車両後方側に配置され、コンデンサ（２）およびラジエータ（１）に冷却空気を流通させるファン（３１）と、ラジエータ（１）からファン（３１）に至る空気通路を形成するシュラウド（４）とを備え、車両前方から見たときにファン（３１）の一部がラジエータコア（１１）の投影面から外れた位置にある車両用冷却装置において、コンデンサコア（２１）は、ラジエータコア（１１）の投影面から外れた位置にあるファン（３１）の前方部に配置され、シュラウド（４）は、ラジエータコア（１１）よりもコンデンサコア（２１）側まで延長されていることを特徴とする。

これによると、ファンの一部がラジエータコアの投影面から外れた位置にあっても、ファンにより流通させる冷却空気はコンデンサコアおよびラジエータコアの少なくとも一方を通過するため、ファンにより流通させる冷却空気が熱交換に有効に利用される。

また、コンデンサコアにおいて、ラジエータコアの投影面から外れた位置にあるファンの前方部に位置する部位では、通風抵抗が小さいため通過風速が増加し、風量が増加して、熱交換効率がアップする。

請求項２に記載の発明のように、ラジエータコア（１１）の上下方向寸法および車両左右方向寸法のうち小さい方の寸法よりも、ファン（３１）の外形寸法が大きい場合に好適である。

すなわち、ファンを電動機で駆動する形式の冷却装置において風量を増加させるには、ファンを大きくするかまたは電動機の能力をアップする方法があり、コスト面を考慮してファンを大きくするのが一般的である。そして、ファンを大きくした結果請求項２のような構成になってファンの一部がラジエータコアの投影面から外れても、ファンにより流通させる冷却空気を熱交換に有効に利用することができる。

請求項３に記載の発明では、冷媒はコンデンサコア（２１）内を車両左右方向に流れ、エンジン冷却水はラジエータコア（１１）内を上下方向に流れることを特徴とする。

これによると、コンデンサコアの投影面外にラジエータのタンクを位置させるとともに、ラジエータコアの投影面外にコンデンサのタンクを位置させることができる。

したがって、タンクは通風抵抗にならないため風量低下を防止することができ、また、コンデンサコアとラジエータのタンクとの干渉およびラジエータコアとコンデンサのタンクとの干渉がないため、コンデンサコアとラジエータコアを近接して配置することができ、冷却装置の車両前後方向寸法を小さくすることができる。

請求項４に記載の発明では、ラジエータ（１）は、ラジエータコア（１１）の両端にラジエータタンク（１３、１４）を備え、シュラウド（４）は、ラジエータタンク（１３、１４）が配置された側では、ラジエータコア（１１）における車両後方側の面（１１１）に対向する位置まで延長されていることを特徴とする。

これによると、シュラウドとラジエータタンクとの干渉を避けつつ、ファンにより流通させる冷却空気をコンデンサコアまたはラジエータコアに確実に導くことができる。

請求項５に記載の発明では、コンデンサ（２）は、コンデンサコア（２１）の両端にコンデンサタンク（２２、２５）を備え、シュラウド（４）は、コンデンサタンク（２２、２５）が配置された側では、コンデンサコア（２１）における車両後方側の面（２１１）に対向する位置まで延長されていることを特徴とする。

これによると、シュラウドとコンデンサタンクとの干渉を避けつつ、ファンにより流通させる冷却空気をコンデンサコアまたはラジエータコアに確実に導くことができる。

請求項６に記載の発明では、ラジエータ（１）は、ラジエータコア（１１）の両端にラジエータタンク（１３、１４）を備え、コンデンサ（２）は、コンデンサコア（２１）の両端にコンデンサタンク（２２、２５）を備え、シュラウド（４）は、ラジエータタンク（１３、１４）およびコンデンサタンク（２２、２５）が配置されていない側では、コンデンサコア（２１）における車両後方側の面（２１１）よりも車両前方側まで延長されていることを特徴とする。

これによると、ファンにより流通させる冷却空気をコンデンサコアまたはラジエータコアに確実に導くことができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図、図２は図１のコンデンサを取り外した状態の正面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図１〜図４に示すように、冷却装置は、車両の走行用エンジン（図示せず）の冷却水を冷却するラジエータ１、冷凍サイクル（図示せず）内を循環する冷媒を冷却凝縮させるコンデンサ２、ラジエータ１およびコンデンサ２に冷却空気を流通させる送風機３、送風機３により流通させる冷却空気の通路を形成するシュラウド４を備えている。

冷却装置は、車両のエンジンルーム内における車両前方側に搭載される。そして、コンデンサ２が最も車両前方側に位置し、コンデンサ２よりも車両後方側にラジエータ１が配置され、ラジエータ１よりも車両後方側に送風機３が配置されている。

ラジエータ１は、多数のチューブと多数のフィンを有する周知の構成のラジエータコア１１を備えている。このラジエータコア１１は、矩形状であり、チューブ内を流通するエンジン冷却水とチューブの外を流通する空気とを熱交換させてエンジン冷却水を冷却する。

ラジエータコア１１の上下端には、ラジエータコア１１の補強部材をなすコアプレート１２がろう付けされている。ラジエータコア１１の上端には、ラジエータコア１１の各チューブにエンジン冷却水を分配するラジエータ入口タンク１３を備え、ラジエータコア１１の下端には、ラジエータコア１１の各チューブからのエンジン冷却水を集合させるラジエータ出口タンク１４を備えている。したがって、このラジエータ１は、ラジエータコア１１においてエンジン冷却水が上から下に流れる、いわゆるダウンフロータイプである。このラジエータ１は、アルミニウム製である。なお、ラジエータ入口タンク１３およびラジエータ出口タンク１４は、本発明のラジエータタンクに相当する。

コンデンサ２は、多数のチューブと多数のフィンを有する周知の構成のコンデンサコア２１を備えている。このコンデンサコア２１は、矩形状であり、チューブ内を流通する冷媒とチューブの外を流通する空気とを熱交換させて冷媒を冷却する。

コンデンサコア２１の車両左端側には、コンデンサコア２１の各チューブと連通するコンデンサ第１タンク２２を備え、コンデンサ第１タンク２２の上端近傍には、コンデンサ２への冷媒の入口となる入口ジョイント２３が配置され、コンデンサ第１タンク２２の下端近傍には、コンデンサ２からの冷媒の出口となる出口ジョイント２４が配置されている。

コンデンサコア２１の車両右端側には、コンデンサコア２１の各チューブと連通するコンデンサ第２タンク２５を備え、コンデンサ第２タンク２５には、冷媒の気液を分離して液冷媒を蓄えるモジュレータ２６が接合されている。コンデンサ２は、アルミニウム製である。なお、コンデンサ第１タンク２２およびコンデンサ第２タンク２５は、本発明のコンデンサタンクに相当する。

コンデンサ２は、入口ジョイント２３から気相冷媒が流入するようになっており、その気相冷媒は、コンデンサ第１タンク２２における上部空間を通って、コンデンサコア２１における上方側のチューブ内を車両左側から車両右側に向かって流れ、このときに気相冷媒を冷却空気と熱交換させて、冷却、凝縮させる。

冷却された冷媒は、コンデンサ第２タンク２５における上部空間を通ってモジュレータ２６に流入する。モジュレータ２６内部において気液分離された冷媒のうち液冷媒は、コンデンサ第２タンク２５における下部空間を通って、コンデンサコア２１における下方側のチューブ内を車両右側から車両左側に向かって流れ、このときに液冷媒を冷却空気と熱交換させて過冷却する。

過冷却された冷媒は、コンデンサ第１タンク２２における下部空間を通って、出口ジョイント２４からコンデンサ２外へ流出するようになっている。

送風機３は、空気流を発生させるファン３１と、ファン３１を駆動する電動機３２とを有する。ファン３１は、放射状に配置された複数のブレードを有し、回転軸方向の空気流を発生させるものであり、いわゆる軸流ファンである。

ここで、ラジエータコア１１の上下方向寸法をラジエータコア高さＨｒ、ラジエータコア１１の車両左右方向寸法をラジエータコア幅Ｗｒ、コンデンサコア２１の上下方向寸法をコンデンサコア高さＨｃ、コンデンサコア２１の車両左右方向寸法をコンデンサコア幅Ｗｃ、ファン３１の外形寸法をファン径φＤとすると、Ｈｒ＞φＤ＞Ｗｒ、Ｗｃ＞φＤ＞Ｈｃ、の関係になっている。

ファン径φＤがラジエータコア幅Ｗよりも大であるため、特に図２から明らかなように、ラジエータコア１１の車両左右方向両側で、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れている。そして、コンデンサコア２１は、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の前方部に配置されている。換言すると、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の部位は、車両前方から見た状態ではコンデンサコア２１によって覆われている。

また、特に図１から明らかなように、コンデンサコア２１の投影面外に、コアプレート１２、ラジエータ入口タンク１３、およびラジエータ出口タンク１４を位置させている。一方、ラジエータコア１１の投影面外に、コンデンサ第１タンク２２、入口ジョイント２３、出口ジョイント２４、コンデンサ第２タンク２５、およびモジュレータ２６を位置させている。

シュラウド４は、樹脂製であり、前述した冷却空気の通路を形成するとともに、電動機３２を保持している。また、シュラウド４は、車両前方から見た状態では外形形状は４角形であり、シュラウド４の車両左右方向寸法はコンデンサコア幅Ｗｃと略等しく、シュラウド４の上下方向寸法はラジエータコア高さＨｒと略等しくなっている。

シュラウド４は、ラジエータコア１１よりもコンデンサコア２１側まで延長されている。より詳細には、図３に示すように、シュラウド４における車両左右方向両端部、すなわち、コンデンサ第１タンク２２やコンデンサ第２タンク２５が配置された側では、コンデンサコア２１における車両後方側のコンデンサコア後方面２１１の近傍までシュラウド４が延長されて、シュラウド４における車両前方側の端部がコンデンサコア後方面２１１に対向している。また、図４に示すように、コンデンサ第１タンク２２やコンデンサ第２タンク２５が配置されていない部位で、且つラジエータコア１１が位置していない部位では、シュラウド４はコンデンサコア後方面２１１よりも車両前方側まで延長されている。

上記実施形態では、シュラウド４をラジエータコア１１よりもコンデンサコア２１側まで延長しているため、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあっても、ファン３１により流通させる冷却空気はコンデンサコア２１およびラジエータコア１１の少なくとも一方を通過し、ファン３１により流通させる冷却空気が熱交換に有効に利用される。

また、コンデンサコア２１において、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の前方部に位置する部位では、通風抵抗が小さいため通過風速が増加し、風量が増加して、熱交換効率がアップする。

また、冷媒はコンデンサコア２１内を車両左右方向に流れ、エンジン冷却水はラジエータコア１１内を上下方向に流れるようにしているため、コンデンサコア２１の投影面外に、コアプレート１２、ラジエータ入口タンク１３、およびラジエータ出口タンク１４を位置させるとともに、ラジエータコア１１の投影面外に、コンデンサ第１タンク２２、入口ジョイント２３、出口ジョイント２４、コンデンサ第２タンク２５、およびモジュレータ２６を位置させることができる。

これにより、タンク等は通風抵抗にならないため風量低下を防止することができ、また、コンデンサコア２１とラジエータ１のタンク等との干渉およびラジエータコア２１とコンデンサ２のタンク等との干渉がないため、コンデンサコア２１とラジエータコア１１を近接して配置することができ、冷却装置の車両前後方向寸法を小さくすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、エンジン冷却水がラジエータコア１１内を上下方向に流れるダウンフロータイプのラジエータ１を用いたが、本実施形態では、エンジン冷却水がラジエータコア１１内を車両左右方向に流れるクロスフロータイプのラジエータ１を用いている。

図５に示すように、本実施形態のラジエータ１は、ラジエータコア１１の車両左右両端にコアプレート１２がろう付けされ、ラジエータコア１１の車両左端側にラジエータ入口タンク１３が配置され、ラジエータコア１１の車両右端側にラジエータ出口タンク１４が配置されている。

そして、ラジエータコア１１の下方側で、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れており、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の部位は、車両前方から見た状態ではコンデンサコア２１によって覆われている。

図６に示すように、シュラウド４における上端部および下端部、すなわち、ラジエータ入口タンク１３、ラジエータ出口タンク１４、コンデンサ第１タンク２２、およびコンデンサ第２タンク２５が配置されていない側では、シュラウド４はコンデンサコア後方面２１１よりも車両前方側まで延長されている。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図７は第３実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図、図８は図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図９は図７のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態は、図７に示すように、クロスフロータイプのラジエータ１を用いるとともに、コンデンサコア２１が縦長（Ｈｃ＞Ｗｃ）のコンデンサ２を用いている。また、ラジエータコア１１の上方側で、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れており、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の部位は、車両前方から見た状態ではコンデンサコア２１によって覆われている。

図８に示すように、シュラウド４における車両左右方向両端部、すなわち、ラジエータ入口タンク１３やラジエータ出口タンク１４が配置された側では、ラジエータコア１１における車両後方側のラジエータコア後方面１１１の近傍までシュラウド４が延長されて、シュラウド４における車両前方側の端部がラジエータコア後方面１１１に対向している。

一方、図９に示すように、シュラウド４における上端部および下端部、すなわち、ラジエータ入口タンク１３、ラジエータ出口タンク１４、コンデンサ第１タンク２２、およびコンデンサ第２タンク２５が配置されていない側では、シュラウド４はコンデンサコア後方面２１１よりも車両前方側まで延長されている。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図１０は第４実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図、図１１は図１０のＦ−Ｆ線に沿う断面図、図１２は図１０のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態は、図１０に示すように、２台の送風機３を車両左右方向に配置している。また、ラジエータコア１１の車両左右方向両側で、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れており、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の部位は、車両前方から見た状態ではコンデンサコア２１によって覆われている。

図１１に示すように、シュラウド４における車両左右方向両端部、すなわち、すなわち、コンデンサ第１タンク２２やコンデンサ第２タンク２５が配置された側では、コンデンサコア後方面２１１の近傍までシュラウド４が延長されて、シュラウド４における車両前方側の端部がコンデンサコア後方面２１１に対向している。

一方、図１２に示すように、シュラウド４における上端部および下端部、すなわち、ラジエータ入口タンク１３やラジエータ出口タンク１４が配置された側では、ラジエータコア後方面１１１の近傍までシュラウド４が延長されて、シュラウド４における車両前方側の端部がラジエータコア後方面１１１に対向している。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図１３は第５実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図、図１４は図１３のＨ−Ｈ線に沿う断面図、図１５は図１３のＩ−ＩＧ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態は、図１３に示すように、２台の送風機３を車両左右方向に配置するとともに、クロスフロータイプのコンデンサ２を用いている。また、ラジエータコア１１の上方側で、ファン３１の一部がラジエータコア１１の投影面から外れており、ラジエータコア１１の投影面から外れた位置にあるファン３１の部位は、車両前方から見た状態ではコンデンサコア２１によって覆われている。

図１４に示すように、シュラウド４における車両左右方向両端部、すなわち、ラジエータ入口タンク１３やラジエータ出口タンク１４が配置された側では、ラジエータコア後方面１１１の近傍までシュラウド４が延長されて、シュラウド４における車両前方側の端部がラジエータコア後方面１１１に対向している。

一方、図１５に示すように、シュラウド４における上端部および下端部、すなわち、ラジエータ入口タンク１３、ラジエータ出口タンク１４、コンデンサ第１タンク２２、およびコンデンサ第２タンク２５が配置されていない側では、シュラウド４はコンデンサコア後方面２１１よりも車両前方側まで延長されている。

（他の実施形態）
上記各実施形態の冷却装置は、車両のボディに一体に設けられた取り付けパネルに装着される構成であってもよいし、あるいは、冷却装置を車両のボディに取り付けるためのラジエータサポート部材と一体化した構成でもよい。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図である。 図１のコンデンサを取り外した状態の正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図である。 図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図７のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 本発明の第４実施形態に係る冷却装置を車両前方から見た正面図である。 図１０のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 図１０のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 本発明の第５実施形態にに係る冷却装置を車両前方から見た正面図である。 図１３のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。 図１３のＩ−ＩＧ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…ラジエータ、２…コンデンサ、４…シュラウド、１１…ラジエータコア、２１…コンデンサコア、３１…ファン。

Claims (6)

1. 冷凍サイクル内を循環する冷媒を冷却するコンデンサコア（２１）を有するコンデンサ（２）と、
   前記コンデンサ（２）よりも車両後方側に配置され、エンジン冷却水を冷却するラジエータコア（１１）を有するラジエータ（１）と、
   前記ラジエータ（１）よりも車両後方側に配置され、前記コンデンサ（２）および前記ラジエータ（１）に冷却空気を流通させるファン（３１）と、
   前記ラジエータ（１）から前記ファン（３１）に至る空気通路を形成するシュラウド（４）とを備え、
   車両前方から見たときに前記ファン（３１）の一部が前記ラジエータコア（１１）の投影面から外れた位置にある車両用冷却装置において、
   前記コンデンサコア（２１）は、前記ラジエータコア（１１）の投影面から外れた位置にある前記ファン（３１）の前方部に配置され、
   前記シュラウド（４）は、前記ラジエータコア（１１）よりも前記コンデンサコア（２１）側まで延長されていることを特徴とする車両用冷却装置。
2. 前記ラジエータコア（１１）の上下方向寸法および車両左右方向寸法のうち小さい方の寸法よりも、前記ファン（３１）の外形寸法が大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置。
3. 冷媒は前記コンデンサコア（２１）内を車両左右方向に流れ、エンジン冷却水は前記ラジエータコア（１１）内を上下方向に流れることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
4. 前記ラジエータ（１）は、前記ラジエータコア（１１）の両端にラジエータタンク（１３、１４）を備え、
   前記シュラウド（４）は、前記ラジエータタンク（１３、１４）が配置された側では、前記ラジエータコア（１１）における車両後方側の面（１１１）に対向する位置まで延長されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷却装置。
5. 前記コンデンサ（２）は、前記コンデンサコア（２１）の両端にコンデンサタンク（２２、２５）を備え、
   前記シュラウド（４）は、前記コンデンサタンク（２２、２５）が配置された側では、前記コンデンサコア（２１）における車両後方側の面（２１１）に対向する位置まで延長されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷却装置。
6. 前記ラジエータ（１）は、前記ラジエータコア（１１）の両端にラジエータタンク（１３、１４）を備え、
   前記コンデンサ（２）は、前記コンデンサコア（２１）の両端にコンデンサタンク（２２、２５）を備え、
   前記シュラウド（４）は、前記ラジエータタンク（１３、１４）および前記コンデンサタンク（２２、２５）が配置されていない側では、前記コンデンサコア（２１）における車両後方側の面（２１１）よりも車両前方側まで延長されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷却装置。

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