JP2018058531A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】ファンに対向する熱交換器における通気量のバラツキを抑制し通気量を最適にする。【解決手段】車両１は、放熱フィン２４４を有するラジエータ２０と、ラジエータ２０の空気流入側とは反対側に設けられ、ラジエータ２０へ向かう空気を吸引するラジエータファン３０とを備え、放熱フィン２４４においてラジエータファン３０のファン投影領域Ｃの周囲のフィンピッチは、ファン投影領域Ｃ内のフィンピッチよりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器を有する冷却システムに関する。

トラック等の車両においては、熱交換器が設けられている。例えば、熱交換器として、エンジンルームの前方に、エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータが設けられている。ラジエータは、冷却水が流れる流路部と、放熱に寄与する放熱フィンとを有する。ラジエータにおいては、流路部を流れる冷却水と、放熱フィンを通過する空気（具体的には、走行風）とが熱交換することで、冷却水が冷却される。
また、車両においては、ラジエータを通過する空気を増大させるために、ラジエータの背面側に放熱フィンに対向するようにファンが設けられている。

特開２０００−２８０７６２号公報

ところで、上述したラジエータとファンでは、形状や大きさが異なる。このため、ファンの回転時に放熱フィンを通過する空気の通気量が、放熱フィンの位置に応じて異なる。例えば、放熱フィンにおいてファンの投影領域（ファンに対向する領域）では空気が流れやすいのに対して、放熱フィンにおいてファンの投影領域から外れた領域（ファンに対向しない領域）では空気が流れ難い。これにより、ラジエータ全体において通気量のバラツキが発生し通気量が最適にならない恐れがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ファンに対向する熱交換器における通気量のバラツキを抑制し通気量を最適にすることを目的とする。

本発明の一の態様においては、放熱フィンを有する熱交換器と、前記熱交換器の空気流入側とは反対側に設けられ、前記熱交換器へ向かう空気を吸引するファンと、を備え、前記放熱フィンにおいて前記ファンの投影領域の周囲のフィンピッチは、前記投影領域内のフィンピッチよりも大きい、冷却システムを提供する。
かかる冷却システムによれば、ファンの投影領域内では、フィンピッチが小さいため空気が通過する際の抵抗が大きくなり、投影領域の周囲では、フィンピッチが大きいため抵抗が小さくなる。この結果、ファンが回転する際に、投影領域内の通気量と投影領域周囲の通気量とが均一になり、熱交換器における通気量のバラツキを抑制し通気量を最適にできる。

また、前記放熱フィンのフィンピッチは、前記投影領域の中心から離れるにつれて大きくなっていることとしてもよい。

また、前記放熱フィンは、前記熱交換器の長手方向の一端側から他端側へ亘って、複数回折り曲げられており、前記フィンピッチは、前記長手方向において前記放熱フィンの隣り合う折り曲げ部の間隔であることとしてもよい。

また、前記放熱フィンは、前記長手方向と直交する直交方向に積層された複数のフィンであり、前記複数のフィンの前記長手方向のフィンピッチが、それぞれ異なることとしてもよい。

本発明によれば、ファンに対向する熱交換器における通気量のバラツキを抑制し通気量を最適にできるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。 ラジエータ２０の外観構成の一例を示す斜視図である。 ラジエータ２０の熱交換部２４の構成の一例を説明するための模式図である。 フィンピッチの大きさとファン投影領域Ｃとの関係を説明するための模式図である。

＜車両の構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る冷却システムが搭載された車両１の構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。車両１は、ここではトラック等の大型車両である。車両１は、図１に示すように、車体フレーム１０と、ラジエータ２０と、ラジエータファン３０と、インタークーラー４０とを有する。

車体フレーム１０は、車両１を支える骨格である。車体フレーム１０は、車両１の前後方向に延びている一対のサイドフレームと、一対のサイドフレームを連結するために車幅方向に延びているクロスメンバーとを有する。車体フレーム１０には、不図示のエンジンが取り付けられている。

ラジエータ２０は、エンジンの冷却水を、空気（具体的には、走行風）と熱交換することで冷却する熱交換器である。ラジエータ２０は、冷却水が流れる流路を有すると共に、走行風が通過可能な構成となっている。冷却水は、ラジエータ２０とエンジンとの間で循環しており、ラジエータ２０は、エンジンで温められた冷却水を冷却する。また、ラジエータ２０は、冷却水の放熱（冷却）を促進するための放熱フィン（後述する）を有しており、走行風がフィンを通過する際に冷却水が冷却される。

ラジエータファン３０は、ラジエータ２０の空気流入側とは反対側(具体的には、ラジエータ２０の背面側)に設けられている。ラジエータファン３０は、例えばエンジンに連結されており、エンジンから動力を受けて回転する回転体である。ラジエータファン３０は、ラジエータ２０よりも前方の空気（走行風）を吸引して排気する。すなわち、ラジエータファン３０は、冷却水を冷却する走行風を、ラジエータ２０を通過させる。

インタークーラー４０は、ラジエータ２０の前面の下部と対向するように設けられている。インタークーラー４０は、車両１の過給機（不図示）によって加圧された空気（以下、加圧空気とも呼ぶ）を、走行風と熱交換することで冷却する熱交換器である。インタークーラー４０は、加圧空気が流れる流路を有すると共に、走行風が通過可能な構成となっている。

ところで、ラジエータ２０とラジエータファン３０では、形状や大きさが異なる。このため、ラジエータファン３０の回転時にラジエータ２０の放熱フィンを通過する空気の通気量が、放熱フィンの位置に応じて異なる。例えば、放熱フィンにおいてラジエータファン３０の投影領域（ラジエータファン３０に対向する領域）では空気が流れやすいのに対して、放熱フィンにおいてラジエータファン３０の投影領域から外れた領域（ラジエータファン３０に対向しない領域）では空気が流れ難い。これにより、ラジエータ２０全体において通気量のバラツキが発生し通気量が最適にならない恐れがある。
これに対して、本実施形態では、詳細は後述するが、通気量のバラツキを抑制するために、ラジエータ２０における放熱フィンのフィンピッチを領域に応じて異ならせている。

＜ラジエータの構成＞
図２及び図３を参照しながら、ラジエータ２０の構成の一例について説明する。

図２は、ラジエータ２０の外観構成の一例を示す斜視図である。図３は、ラジエータ２０の熱交換部２４の構成の一例を説明するための模式図である。ラジエータ２０は、図２に示すように、流入側ヘッダー２２と、熱交換部２４と、流出側ヘッダー２６とを有する。なお、本実施形態では、上下方向が長手方向に該当し、幅方向が長手方向に直交する直交方向に該当する。

流入側ヘッダー２２は、冷却水の循環経路と接続されており、冷却水がラジエータ２０へ流入する部分である。流入側ヘッダー２２は、ラジエータ２０の上下方向の一端側に位置している。流入側ヘッダー２２は、熱交換部２４と接続されており、冷却水が熱交換部２４へ流れ込む構成となっている。

熱交換部２４は、冷却水と走行風とを熱交換させる部分である。熱交換部２４は、図３に示すように、複数の流路部２４２と、複数の放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇとを有する。複数の流路部２４２と放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇは、幅方向に積層された構成となっている。

流路部２４２は、冷却水が流れる流路である。流路部２４２は、幅方向に所定間隔で配置されている。流路部２４２の長手方向（ラジエータ２０の上下方向）の一端側は、流入側ヘッダー２２に接続されており、流路部２４２の長手方向の他端側は、流出側ヘッダー２６に接続されている。

放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇは、ラジエータ２０の幅方向において、流路部２４２間に配置されている。放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇは、通過する走行風に接することで、流路部２４２内の冷却水の熱を放熱する。放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇは、ラジエータ２０の上下方向の一端側から他端側へ亘って、複数回折り曲げられている。例えば、放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇは、一枚の板を、所定形状に繰り返し折り曲げた構成となっている。

放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇのフィンピッチは、図３に示すように、それぞれ上下方向において異なる。ここで、フィンピッチは、ラジエータ２０の上下方向において放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇの隣り合う折り曲げ部の間隔を意味する。本実施形態では、熱交換部２４に対向するラジエータファン３０の回転に起因する通気量のバラツキを抑制するように、放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇのフィンピッチが、ラジエータファン３０のファン投影領域との関係で設定されている。

図４は、フィンピッチの大きさとファン投影領域Ｃとの関係を説明するための模式図である。図４において、ファン投影領域Ｃは、ラジエータファン３０の外形と同じ円形の領域であり、熱交換部２４の中央側に位置しているものとする。

放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇにおいてファン投影領域Ｃの周囲のフィンピッチは、ファン投影領域Ｃ内のフィンピッチよりも大きい。かかる場合には、以下に説明するように、ラジエータファン３０が回転する際の熱交換部２４全体における通気量のバラツキを抑制できる。

すなわち、ラジエータファン３０が回転する際には、熱交換部２４のファン投影領域Ｃでは、ラジエータファン３０によりラジエータ２０の前方の空気が吸引されやすいため、空気が流れやすい。これに対して、熱交換部２４のファン投影領域Ｃの周囲では、ラジエータファン３０によりラジエータ２０の前方の空気が吸引され難いため、空気が流れ難い。
一方で、熱交換部２４において、放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇは、空気が通過する際の抵抗となる。このため、フィンピッチが大きい部分では、抵抗が小さいなり、フィンピッチが小さい部分では、抵抗が大きくなる傾向を示す。

そこで、本実施形態では、上記の２つの点に着目して、放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇにおいてファン投影領域Ｃ内ではフィンピッチを小さくし、ファン投影領域Ｃの周囲ではフィンピッチを大きくしている。これにより、ファン投影領域Ｃ内では空気が通常通り流れ、ファン投影領域Ｃの周囲では空気が通常より流れやすくなる。この結果、ラジエータファン３０が回転する際に、上述したフィンピッチによってファン投影領域Ｃ内の通気量とファン投影領域Ｃの周囲の通気量とが均一になり、熱交換部２４全体における通気量のバラツキを抑制できると共に、通気量を増加させることが可能となる。これにより、熱交換部２４における冷却効率の向上が見込まれる。

放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇのフィンピッチは、ファン投影領域Ｃの中心から離れるにつれて大きくなっている。すなわち、幅方向及び上下方向において、フィンピッチがファン投影領域Ｃの中心から離れる程大きくなるように、放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇが形成されている。このため、複数の放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇの幅方向のフィンピッチは、それぞれ異なることになる。ファン投影領域Ｃの中心から離れるほど、ラジエータファン３０の回転の際の空気の吸引量が少なくなりやすい。このため、ファン投影領域Ｃの中心から離れるほどフィンピッチを大きくすることで、熱交換部２４の全体において通気量を均一にしやすくなる。

また、上記では、ファン投影領域Ｃ内のフィンピッチが、ファン投影領域Ｃの中心に近いほど小さくなることとしたが、これに限定されない。例えば、ファン投影領域Ｃ内のファンピッチは、中心からの距離に関係なく一定の大きさであってもよい。

図２に戻り、流出側ヘッダー２６は、冷却水の循環経路と接続されており、熱交換部２４で冷却された冷却水がラジエータ２０から流出する部分である。流出側ヘッダー２６は、ラジエータ２０の上下方向の他端側に位置している。流出側ヘッダー２６は、熱交換部２４（具体的には、流路部２４２）と接続されており、熱交換部２４で熱交換された冷却水が流れ込む構成となっている。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態によれば、ラジエータ２０の放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇにおいてラジエータファン３０の投影領域であるファン投影領域Ｃの周囲のフィンピッチは、ファン投影領域Ｃ内のフィンピッチよりも大きい。
かかる場合には、ファン投影領域Ｃ内では、フィンピッチが小さいため空気が通過する際の抵抗が大きくなり、ファン投影領域Ｃの周囲では、フィンピッチが大きいため抵抗が小さくなる。この結果、ラジエータファン３０が回転する際に、ファン投影領域Ｃ内の通気量とファン投影領域Ｃの周囲の通気量とが均一になり、熱交換部２４全体における通気量のバラツキを抑制し通気量を最適にできる。

なお、上記では、ラジエータ２０の放熱フィン２４４ａ〜２４４ｇのフィンピッチについて説明したが、これに限定されない。例えば、ラジエータ２０と同様に放熱フィンを有するインタークーラー４０において、ファン投影領域内のフィンピッチを小さくし、ファン投影領域の周囲のフィンピッチを大きくしてもよい。また、エアコンのコンデンサーにおいても、ファン投影領域内のフィンピッチを小さくし、ファン投影領域の周囲のフィンピッチを大きくしてもよい。

また、上記では、本発明に係る冷却システムがトラックに搭載されていることとしたが、これに限定されない。例えば、冷却システムがバスや船舶等に搭載されていてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 車両
２０ ラジエータ
３０ ラジエータファン
４０ インタークーラー
２４４ａ〜２４４ｇ 放熱フィン
Ｃ ファン投影領域

Claims (4)

1. 放熱フィンを有する熱交換器と、
   前記熱交換器の空気流入側とは反対側に設けられ、前記熱交換器へ向かう空気を吸引するファンと、
   を備え、
   前記放熱フィンにおいて前記ファンの投影領域の周囲のフィンピッチは、前記投影領域内のフィンピッチよりも大きい、冷却システム。
2. 前記放熱フィンのフィンピッチは、前記投影領域の中心から離れるにつれて大きくなっている、
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記放熱フィンは、前記熱交換器の長手方向の一端側から他端側へ亘って、複数回折り曲げられており、
   前記フィンピッチは、前記長手方向において前記放熱フィンの隣り合う折り曲げ部の間隔である、
   請求項１又は２に記載の冷却システム。
4. 前記放熱フィンは、前記長手方向と直交する直交方向に積層された複数のフィンであり、
   前記複数のフィンの前記長手方向のフィンピッチが、それぞれ異なる、
   請求項３に記載の冷却システム。