JP2018202967A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の熱交換器のうちの空気の取り込み側の熱交換器における冷却効率の低下を抑制する。【解決手段】車両１は、外部から空気を取り込むファン６０と、ファン６０の前方に設けられ、冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却する第１熱交換器（ラジエータ３０、空冷式インタークーラ４０）と、第１熱交換器の前方に設けられ、ガス状冷媒と空気とを熱交換してガス状冷媒を冷却する第２熱交換器（コンデンサー５０）と、第２熱交換器の上部からファン６０に向かって延出され、空気の第２熱交換器の通過を促進させる整流板７０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の冷却システムに関する。

トラック等の車両においては、エンジンルームの前方に、冷却用の熱交換器が設けられている。例えば、エンジン用の冷却水を冷却するためのラジエータや、エアコンの冷媒を冷却するためのコンデンサーが、設けられている。

ラジエータは、車両の前方からラジエータを通過する空気と冷却水とを熱交換して冷却水を冷却する。コンデンサーは、ラジエータの前方に設けられ、車両の前方からコンデンサーを通過する空気と冷媒とを熱交換して冷媒を冷却する。また、ラジエータの後方には、ラジエータやコンデンサーを通過する空気を取り込むために、回転可能なファンが設けられている。

特開平１０−５４２３９号公報

ところで、コンデンサーがラジエータの前方に配置された場合には、ファンが車両の外部から空気を取り込む際に、空気の流路においてコンデンサーが抵抗となってしまうため、空気がコンデンサーを迂回してラジエータへ向かう流れが生じる。このような流れが生じると、コンデンサーを通過する空気の量が少なくなるため、コンデンサーにおける冷媒の冷却効率が低下してしまう。

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、複数の熱交換器のうちの空気の取り込み側の熱交換器における冷却効率の低下を抑制することを目的とする。

本発明の一の態様においては、車両の外部から空気を取り込むファンと、前記ファンの前方に設けられ、第１流体と前記空気とを熱交換して前記第１流体を冷却する第１熱交換器と、前記第１熱交換器の前方に設けられ、第２流体と前記空気とを熱交換して前記第２流体を冷却する第２熱交換器と、前記第２熱交換器の上部から前記ファンに向かって延出され、前記空気の前記第２熱交換器の通過を促進させる整流板と、を備える、冷却システムを提供する。
かかる冷却システムによれば、第２熱交換器の前方の空気は、回転するファンにより整流板に沿って引き込まれやすくなるので、空気が第２熱交換器を通過しやすくなる。これにより、ファンによって取り込まれる空気の第２熱交換器に対する通過を促進できる。この結果、複数の熱交換器のうちの空気の取り込み側の熱交換器における冷却効率の低下を抑制できる。

また、前記整流板の延出方向は、回転する前記ファンの中心部に向かっていることとしてもよい。

また、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器は、前記車両のキャブの下方に設けられ、前記第２熱交換器は、鉛直方向に対して傾いて配置された前記第１熱交換器の下方と対向していることとしてもよい。

また、前記第１熱交換器は、前記第１流体として冷却水を冷却するラジエータであり、前記第２熱交換器は、前記第２流体として空調用の冷媒を冷却するコンデンサーであることとしてもよい。

本発明によれば、複数の熱交換器のうちの空気の取り込み側の熱交換器における冷却効率の低下を抑制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。 比較例における空気の流れを説明するための模式図である。 整流板７０による空気の流れ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、一例としてトラックである。車両１は、図１に示すように、キャブ１０と、エンジン２０と、ラジエータ３０と、空冷式インタークーラ４０と、コンデンサー５０と、ファン６０と、整流板７０とを有する。なお、本実施形態では、ラジエータ３０及び空冷式インタークーラ４０が第１熱交換器に該当し、コンデンサー５０が第２熱交換器に該当する。

キャブ１０は、乗員が座る車室であり、エンジン２０の上方に設けられている。すなわち、車両１は、キャブオーバー型車両である。キャブ１０は、エンジン２０のメンテナンス等が可能となるように、車体フレームに対して回動（チルト）可能に取り付けられている。

エンジン２０は、キャブ１０のフロア１２の下方に設けられている。エンジン２０は、複数の気筒を含むエンジンであり、一例としてディーゼルエンジンである。エンジン２０は、気筒内で燃料と空気（以下、吸気と呼ぶ）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。吸気は、ターボチャージャーにより圧縮されてエンジン２０の気筒に吸入されている。また、エンジン２０は、燃焼後の排気ガスを排出する。なお、エンジン２０が異常高温になることを防止するために、エンジン２０とラジエータ３０の間で冷却水（以下、エンジン冷却水とも呼ぶ）が循環している。

ラジエータ３０は、エンジン２０の前方に設けられ、エンジン冷却水を冷却するための熱交換器である。ラジエータ３０は、ラジエータ３０を通過する空気と、エンジン冷却水とを熱交換して、エンジン冷却水を冷却する。ラジエータ３０においては、通過する空気の温度が低いほど、エンジン冷却水の冷却効率が高い。

また、ラジエータ３０は、キャブ１０のフロア１２の下方に、斜めに（具体的には、鉛直方向に対して傾いて）配置されている。これにより、垂直に配置する場合に比べて、フロア１２の下方の狭い空間にラジエータ３０を配置できる。特に、ラジエータ３０を斜めに配置させることで、車両１のより前方に配置できるので、ラジエータ３０の冷却効率を高めることが可能となる。

空冷式インタークーラ４０は、ターボチャージャーによって圧縮された圧縮吸気を空気で冷却するための熱交換器である。空冷式インタークーラ４０は、空冷式インタークーラ４０を通過する空気と、圧縮空気とを熱交換して、圧縮空気を冷却する。空冷式インタークーラ４０は、ラジエータ３０よりも小型であり、ラジエータ３０の前方に斜めに配置されている。具体的には、空冷式インタークーラ４０は、フロア１２の下方に、ラジエータ３０の下部側に対向するように配置されている。

コンデンサー５０は、車両１の空調エアコン用のガス状冷媒を冷却する熱交換器である。コンデンサー５０は、コンデンサー５０を通過する空気と、ガス状冷媒とを熱交換して、ガス状冷媒を冷却する。コンデンサー５０は、空冷式インタークーラ４０よりも小型であり、キャブ１０のフロア１２の下方に、空冷式インタークーラ４０の前方に垂直に配置されている。具体的には、コンデンサー５０は、空冷式インタークーラ４０の下方側に対向するように配置されている。
なお、本実施形態では、エンジン冷却水及び圧縮空気が第１流体に該当し、ガス状冷媒が第２流体に該当する。

ファン６０は、ラジエータ３０の背後に回転可能に設けられており、車両１の外部から空気を取り込む。ファン６０は、ここではエンジン２０に連結されているエンジンファンである。ファン６０は、回転することで、車両１の前方側から空気を取り込む。ファン６０によって取り込まれた空気は、コンデンサー５０、空冷式インタークーラ４０、ラジエータ３０を通過する。

整流板７０は、コンデンサー５０の上部から空冷式インタークーラ４０側へ延出するように、設けられている。整流板７０は、例えば、コンデンサー５０の上部から水平に配置されている。整流板７０は、詳細は後述するが、ファン６０が回転して空気を取り込む際に、コンデンサー５０に対する空気の通過を促進させる機能を有する。

＜整流板７０による空気の流れ＞
整流板７０による空気の流れを説明する前に、整流板７０を設けていない比較例における空気の流れについて説明する。

図２は、比較例における空気の流れを説明するための模式図である。なお、空気の流れを破線で示している。
比較例においては、図２に示すように、図１の整流板７０が設けられていない。かかる場合に、ファン６０が車両１の前方から空気を取り込む際に、空気はファン６０に向かう流路を流れようとするが、コンデンサー５０が大きな抵抗となる。空気は、抵抗が小さい側へ流れようとする性質を有するため、図２に示すように空気がコンデンサー５０を迂回して流れる（図２の破線の矢印を参照）。このような流れが生じると、コンデンサー５０を通過する空気の量が少なくなるため、コンデンサー５０におけるガス状冷媒の冷却効率が低下してしまう。

これに対して、本実施形態のようにコンデンサー５０の上部からファン６０へ向かって延出した整流板７０を設ける場合には、図３に示すように、空気がコンデンサー５０を迂回して流れてしまうことを抑制できる。

図３は、整流板７０による空気の流れを説明するための模式図である。本実施形態では、図３に示すように、整流板７０の延出方向は、ファン６０の中心部６１へ向かっている。これにより、コンデンサー５０の前方の空気は、回転するファン６０の下側半分側の羽根により、整流板７０に沿って引き込まれやすくなるので、コンデンサー５０を通過しやすくなる。これにより、ファン６０によって取り込まれる空気のコンデンサー５０に対する通過を促進できる。

なお、整流板７０を設けることで、コンデンサー５０を通過した空気は、その後、空冷式インタークーラ４０及びラジエータ３０の下部へ向かって流れる。一方で、コンデンサー５０の上方を流れる空気は、空冷式インタークーラ４０及びラジエータ３０の上部へ直接流れることになる。これにより、温度が上昇していない空気が空冷式インタークーラ４０やラジエータ３０へ流れるので、空冷式インタークーラ４０やラジエータ３０における冷却効率が低下することを抑制できる。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態によれば、図１に示すように、空気を取り込むファン６０が後方に配置された熱交換器（ラジエータ３０及び空冷式インタークーラ４０）の前方に、コンデンサー５０が設けられている。そして、整流板７０は、コンデンサー５０の上部からファン６０へ向かって延出されており、ファン６０が取り込む空気のコンデンサー５０の通過を促進させる機能を有する。
かかる場合には、コンデンサー５０の前方の空気は、回転するファン６０により整流板７０に沿って引き込まれやすくなるので、空気がコンデンサー５０を通過しやすくなる。これにより、ファン６０によって取り込まれる空気のコンデンサー５０に対する通過を促進できる。この結果、コンデンサー５０の冷却効率の低下を抑制できる。

なお、上記では、整流板７０が水平に配置されていることとしたが、これに限定されない。例えば、整流板７０は斜めに配置されていてもよい。また、整流板７０は可動式の板であってもよい。

また、上記では、整流板７０がコンデンサー５０の上部から延出するように配置することとしたが、これに限定されない。例えば、コンデンサー５０の位置に空冷式インタークーラ４０を配置して、空冷式インタークーラ４０の上部からラジエータ３０側へ延出するように配置してもよい。かかる場合には、ラジエータ３０が第１熱交換器に該当し、空冷式インタークーラ４０が第２熱交換器に該当する。

また、上記では、ラジエータ３０の前方に、空冷式インタークーラ４０が設けられていることとしたが、これに限定されない。例えば、空冷式インタークーラ４０の代わりに、水冷式インタークーラ用の第２ラジエータが設けられてもよい。ここで、水冷式インタークーラは、ターボチャージャーによって冷却された吸気を、冷却水で冷却する装置である。第２ラジエータは、第２ラジエータを通過する空気と、インタークーラ冷却水とを熱交換して、インタークーラ冷却水を冷却する熱交換器である。

また、上記では、ファン６０がエンジンファンであることとしたが、これに限定されない。例えば、ファン６０は、電動ファンであってもよい。

また、上記では、ラジエータ３０及び空冷式インタークーラ４０が斜めに配置されているが、これに限定されない。例えば、ラジエータ３０及び空冷式インタークーラ４０は、コンデンサー５０と同様に、垂直に配置されてもよい。

また、上記では、車両１がキャブオーバー型車両であることとしたが、これに限定されない。例えば、車両１は、ピックアップトラックやバス等であってもよい。

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
１０ キャブ
１２ フロア
３０ ラジエータ
４０ 空冷式インタークーラ
５０ コンデンサー
６０ ファン
７０ 整流板

Claims (4)

1. 車両の外部から空気を取り込むファンと、
   前記ファンの前方に設けられ、第１流体と前記空気とを熱交換して前記第１流体を冷却する第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器の前方に設けられ、第２流体と前記空気とを熱交換して前記第２流体を冷却する第２熱交換器と、
   前記第２熱交換器の上部から前記ファンに向かって延出され、前記空気の前記第２熱交換器の通過を促進させる整流板と、
   を備える、冷却システム。
2. 前記整流板の延出方向は、回転する前記ファンの中心部に向かっている、
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器は、前記車両のキャブの下方に設けられ、
   前記第２熱交換器は、鉛直方向に対して傾いて配置された前記第１熱交換器の下方と対向している、
   請求項１又は２に記載の冷却システム。
4. 前記第１熱交換器は、前記第１流体として冷却水を冷却するラジエータであり、
   前記第２熱交換器は、前記第２流体として空調用の冷媒を冷却するコンデンサーである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却システム。
   
   

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