JP2014208978A - 熱交換器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器のコア部全面にほぼ均一に空気を流す。
【解決手段】熱交換器８、９の冷却装置は、空冷式の熱交換器８、９と、熱交換器８、９のコア部に臨んで配設され、熱交換器８、９のコア部を通過する空気流を発生させる空気流発生機１０とを備え、空気流発生機１０は、空気取入口１７が形成された空気取入部１３と、空気吹出口２０が形成された空気吹出部１４と、空気吹出部１４と空気取入部１３とを連通する連通管１５と、空気取入部１３に配設され、空気取入口１７から取り入れた空気を連通管１５を介して空気吹出口２０に供給する送風機１６とを有し、空気吹出部１４は、略直線状に形成され、且つ、長手方向が互いに平行となるように複数並設され、空気吹出口２０は、隣接する空気吹出部１４間に形成される空気流通路１９に臨んで開口し、空気吹出部１４の長手方向に沿って延びる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空冷式の熱交換器を冷却するための装置に関する。

一般的に、トラック用のエンジンにおいては、エンジンの前方に位置させてラジエータが装着されており、エンジンとラジエータとの狭い隙間の間に、ファンシュラウド及びファンが配設されている。ファンシュラウドは、空気をラジエータからファンに導くための通気空間を区画するものであり、その通気空間の断面形状は、エンジンとラジエータとの狭い隙間の間で、ラジエータの形状に合わせた四角形状からファンの形状に合わせた丸形状に変化する。

また、乗用車のエンジンにおいても、装着位置は若干異なるものの、エンジンにラジエータが装着されており、エンジンとラジエータとの狭い隙間の間に、ファンシュラウド及びファンが配設されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２３３０２４号公報

上述のように、ファンシュラウドの通気空間の断面形状は、エンジンとラジエータとの狭い隙間の間で、ラジエータの形状に合わせた四角形状からファンの形状に合わせた丸形状に変化する。そのため、ラジエータのコア部全面に均一に空気が流れず、特にコア部の四隅において他箇所に比べて風量が多くなく放熱量が低くなるという現象が起こり得る。

そこで、本発明の目的は、熱交換器のコア部全面にほぼ均一に空気を流すことができる熱交換器の冷却装置を提供することにある。

前述の目的を達成するために、本発明に係る熱交換器の冷却装置は、空冷式の熱交換器と、前記熱交換器のコア部に臨んで配設され、前記熱交換器のコア部を通過する空気流を発生させる空気流発生機とを備え、前記空気流発生機は、空気取入口が形成された空気取入部と、空気吹出口が形成された空気吹出部と、前記空気吹出部と前記空気取入部とを連通する連通管と、前記空気取入部に配設され、前記空気取入口から取り入れた空気を前記連通管を介して前記空気吹出口に供給する送風機とを有し、前記空気吹出部は、略直線状に形成され、且つ、長手方向が互いに平行となるように複数並設され、前記空気吹出口は、隣接する前記空気吹出部間に形成される空気流通路に臨んで開口し、前記空気吹出部の長手方向に沿って延びるものである。

複数並設された前記空気吹出部は、前記空気流通路の断面形状が空気流の流れ方向に向かって順次狭くなるように構成されていても良い。

本発明によれば、熱交換器のコア部全面にほぼ均一に空気を流すことができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る冷却装置（空気流発生機）の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る冷却装置（空気流発生機）の正面図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る冷却装置（空気流発生機）の側断面図である。 本発明の他の実施形態に係る冷却装置（空気流発生機）の斜視図である。 冷却装置（空気流発生機）を装着した過給機付エンジンの概略構成図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず、本実施形態に係る冷却装置（空気流発生機）が装着される過給機付エンジンについて図５を用いて説明する。なお、図５中、矢印Ｉは吸気ガスの流れを示し、矢印Ｅは排気ガスの流れを示し、矢印Ａｃは走行による空気流或いは冷却装置（空気流発生機）の吸い込みによる空気流を示している。

図５に示す過給機付エンジン（以下、単にエンジンという）１は、例えばディーゼルエンジンであって、トラック等の車両に搭載されるものである。なお、エンジン１は、ディーゼルエンジンには限定はされず、ガソリンエンジン等であっても良い。

図５に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２の吸気ポートに接続された吸気マニホールド３と、吸気マニホールド３に接続された吸気管４と、吸気管４に配設されエンジン本体２に供給する吸気ガスを過給する過給機５のコンプレッサ５ｃと、エンジン本体２の排気ポートに接続された排気マニホールド６と、排気マニホールド６に接続された排気管７と、排気管７に配設されコンプレッサ５ｃを駆動する過給機５のタービン５ｔと、コンプレッサ５ｃよりも吸気下流側の吸気管４に配設され吸気ガスを冷却する空冷式のインタークーラ（熱交換器）８と、エンジン本体２内を循環するエンジン冷却水を冷却する空冷式のラジエータ（熱交換器）９と、ラジエータ９の後面に取り付けられた空気流発生機１０とを備える。

図５に示すエンジン１では、エンジン本体２の前方から後方に向かって順に、インタークーラ８、ラジエータ９、空気流発生機１０が一直線上に配設されている。そのため、図５に示すエンジン１においては、走行による空気流或いは空気流発生機１０による空気流Ａｃは、インタークーラ８を通過し、さらにラジエータ９を通過して空気流発生機１０に流れるようになっている。

次に、本実施形態に係る冷却装置（空気流発生機１０）について図１から図３を用いて説明する。

本実施形態に係る冷却装置は、図１及び図３に示す空気流発生機１０を備えている。この空気流発生機１０は、ボルト１１等を用いてラジエータ９の後面に取り付けられる（図３（ｂ）参照）。なお、ラジエータ９の前面には、ボルト１２等を用いてインタークーラ８が取り付けられている（図３（ｂ）参照）。

空気流発生機１０は、空気取入部１３と、空気吹出部１４と、連通管１５と、送風機１６とから主に構成されている。

空気取入部１３は、略直線状に形成されており、空気取入部１３の長手方向中間部に空気取入口１７が設けられている。また、空気取入部１３の内部には、連通管１５に繋がる内部空気通路１８が設けられており、空気取入口１７から取り入れられた空気が内部空気通路１８を経て連通管１５に流れるようになっている。

空気吹出部１４は、略直線状に形成され、且つ、長手方向が互いに平行となるように複数並設されている。各空気吹出部１４には、隣接する空気吹出部１４間に形成される空気流通路１９に臨んで開口し、空気吹出部１４の長手方向に沿って延びる空気吹出口（長穴）２０が設けられている。この空気吹出口２０は、空気流発生機１０の後方側に向かい開口するように空気吹出部１４に設けられている。また、空気吹出部１４の内部には、連通管１５に繋がる内部空気通路２１が設けられており、連通管１５から流入した空気が内部空気通路２１を経て空気吹出口２０から空気流発生機１０の後方側に吹き出されるようになっている。

本実施形態では、空気吹出部１４の一端部から他端部まで空気吹出口２０を複数に分割して設けているが、空気吹出部１４の一端部から他端部まで一つの空気吹出口２０を連続して設けても良い。

また、本実施形態では、空気吹出部１４は、空気流通路１９の断面形状が空気流の流れ方向に向かって順次狭くなるように構成されている。即ち、空気吹出部１４は、その高さ方向（複数の空気吹出部１４が配設される方向）の寸法が、空気流発生機１０の後方側に向かって順次大きくなるように形成されており、空気流通路１９の断面形状がノズル形状（図２参照）とされている。

なお、各空気吹出部１４の長手方向寸法Ｌ（図３（ａ）参照）は、ラジエータ９のコア部の幅方向寸法とほぼ等しい。また、複数の空気吹出部１４における最外側の空気吹出部１４同士の間隔（ピッチ）Ｐ１（図３（ｂ）参照）は、ラジエータ９のコア部の高さ方向寸法とほぼ等しい。さらに、隣接する空気吹出部１４間の間隔（ピッチ）Ｐ２（図３（ｂ）参照）は、ラジエータ９のコア部の高さ方向寸法の１０分の１程度とされる。

連通管１５は、空気吹出部１４の内部空気通路２１と空気取入部１３の内部空気通路１８とを連通する。本実施形態では、連通管１５は長手方向が互いに平行となるように一対並設されており、これら一対の連通管１５の間に、複数の空気吹出部１４が架け渡されている。

送風機１６は、空気取入部１３の内部に配設されており、空気取入部１３の空気取入口１７から取り入れた空気を連通管１５を介して空気吹出部１４の空気吹出口２０に供給する。そのため、送風機１６の吸込口２２は空気取入部１３の空気取入口１７に接続されており、送風機１６の吹出口２３は空気取入部１３の内部空気通路１８に接続されている。送風機１６としては、例えば、シロッコファンや軸流ファン等の電動ファン、又は、ルーツブロア等の電動ブロアを用いることができる。

次に、本実施形態に係る冷却装置による作用効果を説明する。

送風機１６が駆動されると、図２に矢印ａで示すように、空気吹出部１４の空気吹出口２０から空気が空気流通路１９に吹き出され、空気吹出口２０から吹き出された空気流ａが空気流通路１９を空気流発生機１０の後方側に流れる。すると、空気吹出口２０から吹き出された空気流ａに引きずられ、大量の空気流Ａｃが空気流発生機１０の前方側から空気流通路１９にまんべんなく流入してくる。そのため、インタークーラ８及びラジエータ９にコア部を通過して空気流発生機１０へ向かう空気流Ａｃが生じ、インタークーラ８及びラジエータ９による熱交換（冷却）が促進される。

本実施形態に係る冷却装置（空気流発生機１０）においては、隣接する空気吹出部１４間に形成される空気流通路１９が正面視で全体として四角形状のため（図３（ａ）参照）、ラジエータ９のコア部全面にほぼ均一に空気が流れるようになる。特に、空気吹出口２０が形成された空気吹出部１４を複数並設することにより、ラジエータ９のコア部における風量及び放熱量の偏りを最小限とすることができる。

以上要するに、本実施形態に係る冷却装置（空気流発生機１０）を用いることで、ラジエータ９のコア部全面にほぼ均一に空気が流れるようになる。そのため、ラジエータ９のコア部全面をほぼ放熱に利用することができ、ラジエータ９の放熱量が従来に対して増加する。従って、エンジン冷却水がラジエータ９によってより冷却され、エンジン１のオーバーヒートに対するポテンシャル増大が達成される。また、ラジエータ９の放熱量が従来と同等で良いのであれば、ラジエータ９を従来に対して小型化することができる。

さらに、本実施形態に係る冷却装置（空気流発生機１０）を用いることで、ラジエータ９の前面に取り付けられているインタークーラ８のコア部全面にもほぼ均一に空気が流れるようになる。そのため、インタークーラ８も同様に、インタークーラ８のコア部全面をほぼ均一に放熱に利用することができ、インタークーラ８の放熱量が従来に対して増加する。従って、給気がインタークーラ８によってより冷却され、エンジン１の燃費向上及び排ガス低減が達成される。また、インタークーラ８の放熱量が従来と同等で良いのであれば、インタークーラ８を従来に対して小型化することができる。

また、本実施形態では、隣接する空気吹出部１４間に形成される空気流通路１９の断面形状をノズル形状（図２参照）としたことにより、空気流通路１９で空気流Ａｃの流速が増すと共に、インタークーラ８のコア部及びラジエータ９のコア部を通過する空気流Ａｃの流速も増し、インタークーラ８のコア部及びラジエータ９のコア部における放熱量が従来に対してより増加する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、上述の実施形態では、冷却装置（空気流発生機１０）をラジエータ９の後面に取り付けるとしたが、これには限定はされず、空気流発生機１０が熱交換器（インタークーラ８、ラジエータ９）のコア部に臨んで配設されていれば良い。具体的には、空気流発生機１０をラジエータ９の前面に取り付けても良く、インタークーラ８がある場合は、空気流発生機１０をインタークーラ８とラジエータ９との間に挟み込む等しても良い。

また、上述の実施形態では、連通管１５を間隔を隔てて一対配設するとしたが、これには限定はされず、図４に示すように、連通管１５は一つのみ配設されていても良い。

８ インタークーラ（熱交換器）
９ ラジエータ（熱交換器）
１０ 空気流発生機
１３ 空気取入部
１４ 空気吹出部
１５ 連通管
１６ 送風機
１７ 空気取入口
１９ 空気流通路
２０ 空気吹出口

Claims (2)

1. 空冷式の熱交換器と、
   前記熱交換器のコア部に臨んで配設され、前記熱交換器のコア部を通過する空気流を発生させる空気流発生機とを備え、
   前記空気流発生機は、空気取入口が形成された空気取入部と、空気吹出口が形成された空気吹出部と、前記空気吹出部と前記空気取入部とを連通する連通管と、前記空気取入部に配設され、前記空気取入口から取り入れた空気を前記連通管を介して前記空気吹出口に供給する送風機とを有し、
   前記空気吹出部は、略直線状に形成され、且つ、長手方向が互いに平行となるように複数並設され、
   前記空気吹出口は、隣接する前記空気吹出部間に形成される空気流通路に臨んで開口し、前記空気吹出部の長手方向に沿って延びる
   ことを特徴とする熱交換器の冷却装置。
2. 複数並設された前記空気吹出部は、前記空気流通路の断面形状が空気流の流れ方向に向かって順次狭くなるように構成されている請求項１に記載の熱交換器の冷却装置。

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