JP2020040618A - 導風装置、およびこれを有する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータに到達する風の量を補うことができる導風装置およびこれを備えた車両を提供する。【解決手段】導風装置１０は、車両２０の周囲を流れる空気の一部をラジエータ２３に向かう方向に引き込むための流れを、周囲の気体に生じさせる流れ発生部１１と、流れ発生部１１を制御する制御部１２と、を有する。【選択図】図３Ｂ

Description

本開示は、ラジエータを冷却する空気を誘導する導風装置、およびこれを有する車両に関する。

内燃機関を搭載した車両において、空力特性を考慮した構造を採用することで、燃費向上を図ることが一般に行われている。空力特性とは、空気中で運動する物体の力学的な特性であり、例えば空気抵抗、揚力、横力（空気によって車両に作用する横方向の力）等の要素を含む。例えば特許文献１には、リアアンダーカバーにプラズマアクチュエータを設け、プラズマアクチュエータが誘起する気流によって空力特性を改善する技術が開示されている。

特開２０１６−２２２１５２号公報

車両に搭載された内燃機関を冷却するための方式として、水等の冷却液を用いて冷却を行う水冷式（液冷式）がある。水冷式エンジンでは、エンジンによって暖められた冷却液を、ラジエータにおいて走行風等により冷却している。

例えば車両の高速走行時等、走行風が比較的多い場合には、空力特性を考慮した構造を採用した車両においても、エンジンを十分に冷却することができる。しかしながら、例えば重い荷物を積載した状態で坂道を登る場合等、エンジンに負荷が掛かっているが走行風が比較的少ない場合には、空力特性を考慮した構造を採用した車両では、ラジエータに到達する走行風の量が不足し、ラジエータが十分な冷却能力を発揮できないことがある。

本開示の目的は、ラジエータに到達する空気の量を補うことができる導風装置、およびこれを有する車両を提供することである。

本開示の一態様に係る導風装置は、車両の周囲を流れる空気の一部をラジエータに向かう方向に引き込むための流れを、周囲の気体に生じさせる流れ発生部と、前記流れ発生部を制御する制御部と、を有する。

本開示の一態様に係る車両は、上記導風装置を有する。

本開示によれば、ラジエータに到達する空気の量を補うことができる。

本発明の実施の形態に係る導風装置が設けられる車両について説明するための図 プラズマアクチュエータとしての流れ発生部について説明するための図 導風装置の非動作時における、走行風の流れについて説明するための図 導風装置の動作時における、走行風の流れについて説明するための図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

図１は、本発明の実施の形態に係る導風装置１０が設けられる車両２０について説明するための図である。図１は、例えばトラックである車両２０を側面から見た断面図である。車両２０は、キャブ２１と、エンジン２２と、ラジエータ２３と、ラジエータグリル２４と、フロントバンパー２５と、を有する。

キャブ２１は、車両２０の運転者が搭乗する運転席を内部に含む。キャブ２１の下部には、エンジン２２が配置されている。エンジン２２は、例えば水冷式の内燃機関であって、水等の冷却液によって冷却される。エンジン２２によって暖められた冷却液は、ラジエータ２３において冷却され、再度エンジン２２を冷却する。なお、図１では冷却液の流路については図示を省略している。

ラジエータ２３は、ラジエータ２３を通過する空気と冷却液との熱交換によって冷却液を冷却する。従って、ラジエータ２３の冷却性能は、ラジエータ２３を通過する空気の量が多くなるほど高くなる。

ラジエータグリル２４は、車両２０の前面に設けられ、車両２０が走行する際に、車両２０の前面に突き当たる空気の流れ（以下、走行風と記載する）の一部を通す通気口を有する部品である。ラジエータグリル２４の下部には、フロントバンパー２５が設けられている。図１に示す例では、導風装置１０を構成する流れ発生部１１がフロントバンパー２５の下面に取り付けられている。

導風装置１０は、走行風をラジエータ２３に導くための装置である。図２に示すように、導風装置１０は、流れ発生部１１と、制御部１２とを有する。

流れ発生部１１は、周囲の気体に流れを生じさせる構成であり、例えばプラズマアクチュエータである。

図２は、プラズマアクチュエータとしての流れ発生部１１について説明するための図である。図２に示すように、流れ発生部１１は、薄膜状の誘電体１１１と、第１電極１１２と、第２電極１１３と、電源１１４と、を有する。

第１電極１１２および第２電極１１３は、誘電体１１１を挟むように配置されている。図２に示すように、第１電極１１２および第２電極１１３は、誘電体１１１に沿った方向に互いにずれて配置されている。図２では第１電極１１２と第２電極１１３とが誘電体１１１に沿った方向に重ならないように配置された例が示されているが、第１電極１１２と第２電極１１３とは一部が重なって配置されてもよい。流れ発生部１１は、第１電極１１２が露出し、第２電極１１３が露出しない（例えば、フロントバンパー２５に埋め込まれる）ように、フロントバンパー２５に設けられる。

第１電極１１２および第２電極１１３は、電源１１４と電気的に接続されている。電源１１４は、高周波、高電圧の交流電圧を、制御部１２の制御に応じて、第１電極１１２および第２電極１１３に印加する。制御部１２は、例えば車両２０のＥＣＵ（Electronic Control Unit）の一部である。

制御部１２の制御によって、電源１１４が第１電極１１２および第２電極１１３に所定の交流電圧を印加すると、誘電体１１１のバリア放電によって、図２に示すように第１電極１１２の一端部付近にプラズマＰが発生する。これにより、第１電極１１２から第２電極１１３へ向かうブローイング力（図２の矢印方向の力）が発生する。これにより、流れ発生部１１は、第１電極１１２の周囲の気体に図２の矢印方向へ向かう流れを生じさせることができる。流れ発生部１１にブローイング力を発生させるために必要な電圧を印加することを、以下の説明では単に電圧を印加すると記載する。制御部１２が流れ発生部１１に印加する電圧の値または周波数については、本開示では特に限定せず、必要なブローイング力等に応じて適宜設定されればよい。

電源１１４は、車両２０の電源系統から取ってもよいし、流れ発生部１１専用の独立した電源であってもよい。車両２０の電源系統から電源１１４を取る場合、例えば周波数変換器や電圧変換器を介して高周波、高電圧を得るようにすればよい。

次に、導風装置１０による、ラジエータ２３への走行風の誘導について説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、車両２０における走行風の流れについて説明するための図である。なお、図３Ａおよび図３Ｂに示す走行風の流れは、あくまで一例であり、かつ、概念的なものである。

図３Ａでは、導風装置１０が動作していない状態における、走行風の流れを例示している。車両２０が前方に向かって走行すると、車両２０の前面に走行風が当たり、いくつかの流れに分割される。図３Ａに示す例では、大きく分けて以下の３つの流れに分割される。１つは、キャブ２１の前側から上側に沿って車両２０の後ろ側へ流れる流れ（図３ＡにおけるＡ１）である。１つは、ラジエータグリル２４を通ってラジエータ２３に到達する流れ（図３ＡにおけるＡ２）である。１つは、車両２０の前面に突き当たった後にフロントバンパー２５の下側を通り、そのまま車両２０の下面に沿って後ろ側へ流れる流れ（図３ＡにおけるＡ３）である。なお、実際には車両２０の側面（図３Ａにおける紙面手前側、あるいは奥側）へ流れる流れも存在しうるが、図３Ａおよび後出の図３Ｂに示す例ではこれを考慮しない。

このように、導風装置１０の非動作時においては、車両２０の前面に当たる走行風の一部である流れＡ２が、ラジエータ２３に到達するようになっている。なお、車両２０の前面に当たる全ての走行風のうち、ラジエータ２３に到達する走行風（流れＡ２）の割合は、車両２０が空力特性を考慮した構造であればあるほど、小さくなる傾向がある。これは、空気抵抗を下げるためには、空気抵抗が大きいラジエータ２３が受ける走行風の量は少ない方がよいからである。このため、車両２０が高速走行をしている状態では、走行風の量自体が多いのでラジエータ２３は十分な量の走行風を受けることができる。一方、車両２０が低速走行時、または停止時において、エンジン２２に多くの負荷が掛かった状態では、ラジエータ２３が受ける走行風の量が十分ではなく、冷却水を十分に冷却できない場合が生じうる。

図３Ｂでは、導風装置１０の動作時における、走行風の流れを例示している。キャブ２１の前側から上側に沿って車両２０の後ろ側へ流れる流れ（図３ＢにおけるＡ１）については、上記した導風装置１０の非動作時とほぼ同様である。しかしながら、車両２０の前面に突き当たった後にフロントバンパー２５の下側を通り、そのまま車両２０の下面に沿って後ろ側へ流れる流れ（図３Ｂにおける矢印Ａ３）の一部が、導風装置１０が発生させる流れ（図３ＢにおけるＢ＿Ｇ）に引き込まれることで、ラジエータ２３に向かう流れへと誘導される（図３ＢにおけるＡ３＿Ｇ）。このため、ラジエータ２３に到達する走行風の量が、上記した導風装置１０の非動作時と比較して増大し、ラジエータ２３による冷却水の冷却能力が向上する。

一方、ラジエータグリル２４を通ってラジエータ２３に到達する流れ（図３Ａ、図３ＢにおけるＡ２）の一部が、ラジエータグリル２４を通過した後に、ラジエータ２３に向かわずに車両２０の下側に抜けようとする流れ（図３Ａに示すＡ２＿Ｌ）となることがある。しかしながら、図３Ｂに示すように、導風装置１０の動作時には、フロントバンパー２５の下側から導風装置１０によって誘導された流れ（図３Ｂに示すＡ３＿Ｇ）によって流れＡ２＿Ｌが押し戻され、ラジエータ２３に向かう流れとなりうる。

導風装置１０によるこのような効果を実現させるためには、流れＡ２＿Ｌの量よりも流れＡ３＿Ｇの量の方が多くなっていることが望ましい。また、流れＡ２＿Ｌが、導風装置１０の発生させる流れＢ＿Ｇの近くを流れていると、流れＡ３＿Ｇによって押し戻されるよりも、流れＢ＿Ｇによって引き込まれてしまい、車両２０の下側へ抜けてしまう可能性が高くなる。このため、ラジエータグリル２４の開口位置を高くする等して、流れＡ２＿Ｌと導風装置１０の発生させる流れＢ＿Ｇとの距離をできるだけ長く取ることが望ましい。あるいは、例えばラジエータグリル２４を通過した走行風が下側へ抜けない（流れＡ２＿Ｌが発生しない）ように、上向きに誘導する流れを発生させる他の誘導装置を、例えばラジエータグリル２４の裏側、かつキャブ２１の下側等に設けるようにしてもよい。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示に係る導風装置１０は、車両２０の周囲を流れる空気の一部をラジエータ２３に向かう方向に引き込むための流れを、周囲の気体に発生させる流れ発生部１１と、流れ発生部１１を制御する制御部１２と、を有する。

このような構成により、導風装置１０の流れ発生部１１が発生させる空気の流れによって、本来なら車両２０の後ろ側へ抜ける走行風の一部を、ラジエータ２３へ向かう方向に誘導することができる。これにより、導風装置１０の非動作時と比較して、ラジエータ２３が受ける走行風の量が増大する。このように、導風装置１０によれば、ラジエータ２３に到達する走行風の量を補うことができる。このため、例えば車両２０の低速走行時、または停止時において、エンジン２２に多くの負荷が掛かった状態等、ラジエータ２３の冷却能力が不足しがちな場面においても、導風装置１０を動作させることによりラジエータ２３の冷却能力を補うことができる。

なお、車両２０の高速走行時等のように、導風装置１０を動作させなくても十分な量の走行風がラジエータ２３に到達する場合には、制御部１２により導風装置１０を動作させないように制御すればよい。これにより、空気抵抗が大きいラジエータ２３が過剰な走行風を受けることによる、空力性能の低下を防止することができる。

また、本開示に係る導風装置１０において、流れ発生部１１は、プラズマアクチュエータであって、車両２０のフロントバンパー２５の下部に設けられている。従って、本開示に係る導風装置１０は、簡単な構造のプラズマアクチュエータを車両２０に取り付けるだけであるため、小さな設置コストでラジエータ２３の冷却能力を補うことができる。

＜変形例＞
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせられてもよい。

上記した実施の形態では、フロントバンパー２５の下面に導風装置１０の流れ発生部１１を設置する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。流れ発生部１１は、ラジエータ２３に向かう方向に走行風を誘導できる場所であれば、車両２０のどの位置に設置してもよい。具体例として、ラジエータグリル２４の上側（キャブ２１のフロントガラスの下側）に、下向きの流れを発生させるような向きに設置し、車両２０の前面に当たって上側へ抜ける流れ（図３ＡにおけるＡ１）の一部をラジエータグリル２４側へ誘導するようにしてもよい。また、他の具体例として、フロントバンパー２５の前面に、上向きの流れを発生させるような向きに設置し、車両２０の前面に当たって下側へ抜ける流れ（図３ＡにおけるＡ３）の一部をラジエータグリル２４側へ誘導するようにしてもよい。なお、車両２０に設ける流れ発生部１１の個数は１つでなくてもよく、複数の流れ発生部１１の発生させる流れを組み合わせてラジエータ２３へ向かう方向の走行風の量をより増大させるようにしてもよい。

本開示は、水冷式エンジンを有する車両の導風装置に有用である。

１０ 導風装置
１１ 流れ発生部
１１１ 誘電体
１１２ 第１電極
１１３ 第２電極
１１４ 電源
１２ 制御部
２０ 車両
２１ キャブ
２２ エンジン
２３ ラジエータ
２４ ラジエータグリル
２５ フロントバンパー

Claims (4)

1. 車両の周囲を流れる空気の一部をラジエータに向かう方向に引き込むための流れを、周囲の気体に生じさせる流れ発生部と、
   前記流れ発生部を制御する制御部と、
   を有する、導風装置。
2. 前記流れ発生部は、プラズマアクチュエータである、
   請求項１に記載の導風装置。
3. 前記流れ発生部は、前記車両のフロントバンパーの下面に設けられている、
   請求項１または２に記載の導風装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の導風装置を有する、車両。

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