JP2014118103A - 冷却ファン装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 熱交換器の全域に空気流を確実に通過させることができ、熱交換器の熱交換効率を向上できる冷却ファン装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る冷却ファン装置２０は、車両の前側に配設される熱交換器１０に送風機２１を用いて空気を送風するものである。この冷却ファン装置２０は、熱交換器１０の車両前方で複数段に配設され、送風機２１から送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付けるエジェクタノズル１１１が形成されたダクト部材１１０と、複数段のダクト部材１１０の間に設けられ、エジェクタノズル１１１から放出された空気と車両前方からの空気とを熱交換器１０に向けて案内するガイド部材１３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前側に配設された冷却ファン装置に関する。
従来から、車両のフロントエンドモジュールには、熱交換ユニットが設けられている。この種の熱交換ユニットとしては、ラジエータやコンデンサ等からなる熱交換器と、熱交換器に空気を送風する冷却ファン装置とによって構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
冷却ファン装置は、電動ファンやモータ等によって構成され、熱交換器とともにシュラウドに取り付けられている。シュラウドには、正面視で略円形状の左右一対の開口部が形成されており、該開口部には、冷却ファン装置が取り付けられている。
このような熱交換ユニットでは、冷却ファン装置の駆動（電動ファンの回転）に伴って車両前方からの空気を熱交換器に通過させ、熱交換器内を循環する冷媒や冷却水を放熱させて冷却している。
特開２００５−８３３２１号公報
しかしながら、上述した従来の技術では、シュラウドに形成された開口部が略円形状であることで、車両前方からの空気が開口部の周囲（特に、正面視で四隅）に突き当たって通過しにくい。このため、熱交換器の端部（すなわち、正面視で四隅）での熱交換効率が悪化してしまう。従って、熱交換器の全域に空気流を確実に通過させて、熱交換器の熱交換効率を向上させる技術が望まれていた。
そこで、本発明は、熱交換器の全域に空気流を確実に通過させることができ、熱交換器の熱交換効率を向上できる冷却ファン装置の提供を目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、車両前方に配設される熱交換器に送風機を用いて空気を送風する冷却ファン装置であって、前記熱交換器の車両前方で車幅方向に沿って前記熱交換器の車両上下方向に複数段に配設され、前記送風機から送られる空気を前記熱交換器に向けて吹き付けるエジェクタノズルが形成されたダクト部材と、複数段の前記ダクト部材の間に設けられ、前記エジェクタノズルから放出された空気と前記車両前方からの空気とを前記熱交換器に向けて案内するガイド部材とを備えることを要旨とする。
その他の特徴として、前記ダクト部材或いは前記ガイド部材は、前記熱交換器に向けて先細り状に形成されていてもよい。
その他の特徴として、前記ガイド部材は、前記車両の前方側に向かって先細り状に形成されていてもよい。
その他の特徴として、前記ガイド部材の内部は、中空状であってもよい。
その他の特徴として、前記ダクト部材には、前記熱交換器(10)に対して上部側に送風する前記エジェクタノズル、及び、前記熱交換器に対して下部側に送風する前記エジェクタノズルのうち、少なくとも一方が形成されるものであってもよい。
その他の特徴として、前記ダクト部材は、最上段に設けられて前記熱交換器に対して少なくとも下部側に送風する前記エジェクタノズルが形成された上段ダクトと、最下段に設けられて前記熱交換器に対して少なくとも上部側に送風する前記エジェクタノズルが形成された下段ダクトと、前記上段ダクトと前記下段ダクトとの間に設けられて前記熱交換器に対して上部側及び下部側に送風する前記エジェクタノズルが形成された中段ダクトとを備えるものであってもよい。
その他の特徴として、前記ダクト部材は、前記送風機と前記ダクト部材とを中継する中継ダクト部材を介して、前記送風機から送られる空気を前記熱交換器に向けて吹き付けるものであってもよい。
本発明の冷却ファン装置では、エジェクタノズルから放出された空気は、ダクト部材の車両前方の空気を誘引しながら熱交換器を通過する。つまり、エジェクタノズルから放出された空気は、当該空気に誘引された車両前方の空気とともに、熱交換器の全面（全域）を確実に通過し、熱交換器の熱交換効率を向上できる。
図１は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す分解斜視図である。 図２は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す横断面図である。 図３は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す縦断面図である。 図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。
次に、本発明に係る冷却ファン装置を備えた熱交換ユニットの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。
（熱交換ユニットの構成）
まず、本実施形態に係る熱交換ユニット１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す分解斜視図である。図２は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す横断面図である。図３は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す縦断面図である。なお、図面においては、車両の前方を「ＦＤ」と示し、車両の後方を「ＲＤ」と示し、車両幅方向（側方）を「ＷＤ」と示し、車両の上下方向を「ＵＤ」或いは「ＤＤ」と示している。
本実施形態に係る熱交換ユニット１は、車両のフロントエンドモジュールに設けられるものである。図１〜図３に示すように、熱交換ユニット１は、エンジンの冷却や車室内の空調に利用する熱交換器１０と、熱交換器１０に空気を送風する冷却ファン装置２０と、熱交換器１０や冷却ファン装置２０が取り付けられるラジエータコアサポート３０とによって大略構成される。
熱交換器１０は、コンデンサ１１と、コンデンサ１１の車両後方に設けられたラジエータ１２とによって構成されている。コンデンサ１１は、車両の空調装置に利用する冷媒と冷却風との間で熱交換して冷媒を冷却する。ラジエータ１２は、車両のエンジンの冷却に利用する冷却水と冷却風との間で熱交換して冷却水を冷却する。
冷却ファン装置２０は、熱交換器１０の両側方に取り付けられる一対の送風機２１と、各送風機２１から送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付ける空気案内器１００とを備えている。なお、空気案内器１００の詳細については、後述する。
ラジエータコアサポート３０には、熱交換器１０や冷却ファン装置２０が取り付けられる。具体的には、ラジエータコアサポート３０には、熱交換器１０が収容される熱交換器収容部３１が設けられている。熱交換器収容部３１には、熱交換器１０を通過した空気がエンジンルーム（不図示）側に送風される正面視で矩形状の空気送風開口３１Ａが形成されている。熱交換器収容部３１の側方には、空気案内器１００の一部（後述する中継ダクト部材１２０）が収容されるダクト収容部３２が設けられている。
ダクト収容部３２の側方には、下方に送風機２１が収容される送風機収容部３３が設けられ、上方にライト（不図示）が収容されるライト収容部３４が設けられている。ダクト収容部３２と送風機収容部３３及びライト収容部３４との間は、壁面３５により区画されている。この壁面３５の下方（送風機収容部３３側）には、送風機２１から送られる空気が通過する空気通過開口３５Ａが形成されている。
（空気案内器の構成）
次に、上述した空気案内器１００の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。
図１〜図３に示すように、空気案内器１００は、樹脂やアルミ等によって形成されており、熱交換器１０の車両前方に配設されている。空気案内器１００は、送風機２１から送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付けるエジェクタノズル１１１（図１参照）が形成されたダクト部材１１０と、ダクト部材１１０の両側方に配設される一対の中継ダクト部材１２０と、エジェクタノズル１１１から放出された空気と車両前方からの空気とを熱交換器１０に向けて案内するガイド部材１３０とを備えている。
ダクト部材１１０は、熱交換器１０の車両前方で車幅方向に沿って熱交換器１０の車両上下方向に複数段（図面では４段）に配設されている。このダクト部材１１０は、最上段に設けられた上段ダクト１１０Ａと、最下段に設けられた下段ダクト１１０Ｂと、上段ダクト１１０Ａと下段ダクト１１０Ｂとの間に設けられた２つの中段ダクト１１０Ｃとを備えている。
上段ダクト１１０Ａには、熱交換器１０に対して少なくとも下部側に送風するエジェクタノズル１１１（１１１Ａ）が形成されている。下段ダクト１１０Ｂには、熱交換器１０に対して少なくとも上部側に送風するエジェクタノズル１１１（１１１Ｂ）が形成されている。各中段ダクト１１０Ｃは、熱交換器１０に対して上部側及び下部側に送風する上下一対のエジェクタノズル１１１（１１１Ｃ）が形成されている。
これらの上段ダクト１１０Ａ、下段ダクト１１０Ｂ及び各中段ダクト１１０Ｃは、中継ダクト部材１２０を介して送風機２１から送られる空気をエジェクタノズル１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ）から熱交換器１０に向けて吹き付けている。上段ダクト１１０Ａ、下段ダクト１１０Ｂ及び各中段ダクト１１０Ｃでは、図３及び図４に示すように、前方側が湾曲状に形成されており、後方側が熱交換器１０に向かって先細り状に形成されている。
各中継ダクト部材１２０は、送風機２１とダクト部材１１０とを中継し、送風機２１から送られた空気をダクト部材１１０に分岐させている。中継ダクト部材１２０は、ダクト部材１１０（上段ダクト１１０Ａ、下段ダクト１１０Ｂ及び各中段ダクト１１０Ｃ）の両端、及びガイド部材１３０の両端を支持している。各中継ダクト部材１２０の熱交換器１０側の面１２０Ａには、熱交換器１０側に向けて突出する複数（図面では、８つ）の取付支持部１２１（図１参照）が形成されている。この取付支持部１２１の内面に、ダクト部材１１０の両端外周及びガイド部材１３０の両端外周が嵌合する。
ガイド部材１３０は、図３に示すように、複数段のダクト部材１１０の間に設けられ、内部が中空状に形成されている。ガイド部材１３０は、車両の前方側及び熱交換器１０側に向けて先細り状に形成されている。
具体的には、ガイド部材１３０は、車両の前方から後方に向けて先端部１３１、中間部１３２、後端部１３３を有し、先端部１３１及び後端部１３３が先細り状に形成されている。つまり、図４に示すように、中間部１３２の高さＨは、先端部１３１及び後端部１３３と比べて最も高くなっている。また、車両前方から後方に沿った先端部１３１の長さＤ１３１は、後端部１３３の長さＤ１３３よりも短くなっている。
このようなガイド部材１３０と車両上下方向に隣接するダクト部材１１０との空気流路Ｄは、先端部１３１から中間部１３２に向かって狭くなり、中間部１３２から後端部１３３の位置に向かって広くなっている（図４参照）。
（空気の流れ）
次に、上述した熱交換ユニット１の空気の流れについて、図３及び図４を参照しながら簡単に説明する。
まず、送風機２１が駆動すると中継ダクト部材１２０へ空気が送り込まれる。中継ダクト部材１２０へ送り込まれた空気は、中継ダクト部材１２０の各取付支持部１２１から分岐してダクト部材１１０（上段ダクト１１０Ａや下段ダクト１１０Ｂ、中段ダクト１１０Ｃ）に導入する。なお、送風機２１の回転速度の速度を調整することによって空気の速度を制御できる。
そして、図３及び図４に示すように、ダクト部材１１０に導入された空気は、エジェクタノズル１１１から熱交換器１０に対して送風される。エジェクタノズル１１１から放出された空気は、ダクト部材１１０の車両前方の空気を誘引しながら（巻き込みながら）、熱交換器１０を通過する。このとき、エジェクタノズル１１１から放出された空気は、ダクト部材１１０から除々に離れるように流れるが、ガイド部材１３０により熱交換器１０へ案内されている。
（作用・効果）
以上説明した本実施形態では、エジェクタノズル１１１から放出された空気は、ダクト部材１１０の車両前方の空気を誘引しながら熱交換器１０を通過する。つまり、エジェクタノズル１１１から放出された空気は、当該空気に誘引された車両前方の空気とともに、熱交換器１０の全面（全域）を通過し、熱交換器１０の熱交換効率を維持できる。
このとき、エジェクタノズル１１１から放出された空気は、ダクト部材１１０から除々に離れるように流れるが、ガイド部材１３０により熱交換器１０へ案内される。このガイド部材１３０に案内される空気流は、ガイド部材１３０の後方へ向かうに従って空気流路Ｄが拡大することで流速が低下する。加えて、該空気流は、熱交換器１０の前面（例えば、図４のハッチング部分（特に、１点鎖線内））での静圧が増大し、熱交換器１０の前面と後面との圧力差により熱交換器１０を空気が通過する。
この結果、エジェクタノズル１１１から放出された空気や車両前方から流れる空気が熱交換器１０に突き当たって周囲に広がってしまう（すなわち、はね返る）ことを防止できる。従って、熱交換器１０でのはね返りによる風量の損失を低減でき、熱交換器１０の熱交換効率を向上できる。
本実施形態では、ダクト部材１１０及びガイド部材１３０が熱交換器１０に向けて先細り状に形成されている。これにより、ダクト部材１１０とガイド部材１３０との間を通過する空気が熱交換器１０へ向かいやすく、熱交換器１０の熱交換効率を維持できる。
本実施形態では、ガイド部材１３０は、車両の前方側に向けても先細り状に形成されている。これにより、ダクト部材１１０とガイド部材１３０との間に入り込む空気を案内しやすくなる。
本実施形態では、ガイド部材１３０の内部は、中空状である。これにより、ガイド部材１３０の重量の増大をも防止できる。
本実施形態では、各ダクト部材１１０には、熱交換器１０に対して上部側に送風するエジェクタノズル１１１、及び、熱交換器１０に対して下部側に送風するエジェクタノズル１１１のうち、少なくとも一方が形成されている。これにより、エジェクタノズル１１１から放出された空気が不要な箇所へ流れにくく、当該空気を熱交換器１０の全面に対して効率的に通過させることができる。
（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、熱交換ユニット１は、ラジエータコアサポート（不図示）に取り付けられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、車両の前方（フロントエンドモジュール）に設けられていればよい。なお、熱交換器１０のコンデンサ１１及びラジエータ１２の配置は、実施形態と逆であってもよいことは勿論である。
また、ダクト部材１１０は、車幅方向に沿って車両上下方向に複数段に配設されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、車両上下方向に沿って車幅方向に複数配設されるものであってもよい。
また、ダクト部材１１０と中継ダクト部材１２０とは、別体に設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、一体形成されていてもよい。また、ダクト部材１１０の形状については、実施形態で説明した形状に限定されるものではなく、熱交換器１０に向けて吹き付けられる形状であればよいことは勿論である。
また、ダクト部材１１０は、上段ダクト１１０Ａ、下段ダクト１１０Ｂ及び２つの中段ダクト１１０Ｃを備えるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、少なくとも何れか一つのダクトによって構成されていればよく、例えば、上段ダクト１１０Ａ及び下段ダクト１１０Ｂのみによって構成されていてもよい。
また、上段ダクト１１０Ａは、熱交換器１０に対して下部側に送風するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、熱交換器１０に対して上部側にも送風してもよい。同様に、下段ダクト１１０Ｂについても、熱交換器１０に対して上部側に加えて下部側にも送風してもよい。つまり、各ダクト部材１１０には、熱交換器１０に対して上部側に送風するエジェクタノズル１１１、及び、熱交換器１０に対して下部側に送風するエジェクタノズル１１１のうち、少なくとも一方が形成されていればよい。
また、各ダクト部材１１０（上段ダクト１１０Ａ、下段ダクト１１０Ｂ及び各中段ダクト１１０Ｃ）は、中継ダクト部材１２０を介して送風機２１から送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付けるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、送風機２１から直接送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付けてもよい。
さらに、ガイド部材１３０は、車両の前方側及び熱交換器１０側に向けて先細り状に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車両の前方側（先端部１３１）が円弧状三角状に形成されていてもよく、ダクト部材１１０とガイド部材１３０との間を通過する空気を熱交換器１０に向けて案内できる形状であればよい。また、ガイド部材１３０の内部が必ずしも中空状に形成されている必要もなく、ガイド部材１３０の先端部１３１や中間部１３２、後端部１３３の形状も実施形態では一例に過ぎない。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。
１…熱交換ユニット
１０…熱交換器
２０…冷却ファン装置
２１…送風機
１００…空気案内器
１１０…ダクト部材
１１０Ａ…上段ダクト
１１０Ｂ…下段ダクト
１１０Ｃ…中段ダクト
１１１…エジェクタノズル
１２０…中継ダクト部材
１３０…ガイド部材

Claims (7)

  1. 車両前方に配設される熱交換器(10)に送風機(21)を用いて空気を送風する冷却ファン装置(20)であって、
    前記熱交換器(10)の車両前方で複数段に配設され、前記送風機(21)から送られる空気を前記熱交換器(10)に向けて吹き付けるエジェクタノズル(111)が形成されたダクト部材(110)と、
    複数段の前記ダクト部材(110)の間に設けられ、前記エジェクタノズル(111)から放出された空気と前記車両前方からの空気とを前記熱交換器(110)に向けて案内するガイド部材(130)と
    を備えることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
  2. 請求項１に記載の冷却ファン装置(20)であって、
    前記ダクト部材(110)或いは前記ガイド部材(130)は、前記熱交換器(110)に向けて先細り状に形成されることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の冷却ファン装置(20)であって、
    前記ガイド部材(130)は、前記車両の前方側に向かって先細り状に形成されることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
  4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷却ファン装置(20)であって、
    前記ガイド部材(130)の内部は、中空状であることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
  5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷却ファン装置(20)であって、
    前記ダクト部材(110)には、前記熱交換器(10)に対して上部側に送風する前記エジェクタノズル(111)、及び、前記熱交換器(10)に対して下部側に送風する前記エジェクタノズル(111)のうち、少なくとも一方が形成されることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
  6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の冷却ファン装置(20)であって、
    前記ダクト部材(110)は、
    最上段に設けられて前記熱交換器(10)に対して少なくとも下部側に送風する前記エジェクタノズル(111A)が形成された上段ダクト(110A)と、
    最下段に設けられて前記熱交換器(10)に対して少なくとも上部側に送風する前記エジェクタノズル(111B)が形成された下段ダクト(110B)と、
    前記上段ダクト(110A)と前記下段ダクト(110B)との間に設けられて前記熱交換器(10)に対して上部側及び下部側に送風する一対の前記エジェクタノズル(111C)が形成された中段ダクト(110C)と
    を備えることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
  7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の冷却ファン装置(20)であって、
    前記ダクト部材(110)は、前記送風機(21)と前記ダクト部材(110)とを中継する中継ダクト部材(120)を介して、前記送風機(21)から送られる空気を前記熱交換器(10)に向けて吹き付けることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
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