JP2020083154A - 車両冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラ及びコンデンサを含む車両冷却装置において、インタークーラとコンデンサの冷却のバランスを向上させる。【解決手段】車両冷却装置１０では、コンデンサ１２及びインタークーラ１４が上下に並べて設置されており、その後方にはラジエータ１６が設置されている。ラジエータ１６の後方にはファン１８が設置されており、ファン１８の周囲におけるラジエータ１６との対向面はファンシュラウド２０によって覆われている。ファンシュラウド２０では、コンデンサ１２の後方部位は通気を遮る壁面２０ａによって形成され、インタークーラ１４の後方部位には通気孔２０ｃが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの吸入空気を冷却するインタークーラを備えた車両冷却装置に関する。

一般的な車両では、エンジンルームの前部に、冷媒を冷却するための車両冷却装置が設置されている。

下記特許文献１には、エンジンを冷却するためのラジエータの前面下部に、エンジンの吸入空気を冷却するインタークーラが設けられた車両冷却装置が記載されている。ラジエータの後方にはファンが設けられ、ファンの周囲はファンシュラウドによって覆われている。

下記特許文献２には、ラジエータの前面側に、空調機を冷却するコンデンサが設けられ、ラジエータの後方にファン及びファンシュラウドが設けられた車両冷却装置が記載されている。ファンシュラウドの後壁面には、ファンの外周側の四方に排出口（通気孔）が設けられている。排出口は、車両後方側ほど内径が縮小する形状に形成されているため、車両冷却装置内部から外部に向かう通気に対しては流路抵抗が小さく、外部から車両冷却装置内部に向かう通気に対しては流路抵抗が大きくなる。このため、車両が走行している場合には、車両前方から流れ込む空気は排出口からも排出され、車両の停止中にファンを回転させる場合には、排出口からの逆流が低減される。

特開２０１７−５３２３２号公報 特開２０１０−１３２１８２号公報

インタークーラ及びコンデンサを含む車両冷却装置では、コンデンサに比べてインタークーラの方が高温化する傾向にある。したがって、コンデンサとインタークーラとを同程度に冷却したのでは、インタークーラの冷却が不十分となることが考えられる。

本発明の目的は、インタークーラ及びコンデンサを含む車両冷却装置において、インタークーラとコンデンサの冷却のバランスを向上させることを目的とする。

本発明にかかる車両冷却装置は、車両の横断面内に並べて設置されるコンデンサ及びインタークーラと、前記コンデンサ及び前記インタークーラの後方に設置されるラジエータと、前記ラジエータの後方に設置されるファンと、前記ファンの周囲における前記ラジエータと対向面を覆うファンシュラウドと、を備え、前記ファンシュラウドでは、前記コンデンサの後方部位は通気を遮る壁面によって形成され、前記インタークーラの後方部位は通気孔を有する壁面によって形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両の走行時にコンデンサに比べてインタークーラの冷却効率が高められ、インタークーラに必要な冷却量を確保することが可能となる。

実施形態にかかる車両冷却装置の分解図である。 図１のＡＡ面における端面図である。 図１の車両冷却装置における空気の流れを説明する図である。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

図１は、本実施形態にかかる車両冷却装置１０の分解図である。図中の座標系におけるＦ軸は車両前方向、Ｕ軸は上方向、Ｒ軸は搭乗者の右手方向を示している（図２、図３でも同様）。車両冷却装置１０は、過給機が附属するエンジン（内燃機関）を備えた車両において用いられる装置である。車両冷却装置１０は、コンデンサ１２、インタークーラ１４、ラジエータ１６、ファン１８及びファンシュラウド２０を備えている。これらの各部品は一体的に結合されているが、図１においては、説明の便宜上、Ｆ軸方向に複数に分解した形で図示している。

コンデンサ１２は、車両の空調機の冷媒を冷却する熱交換器である。空調機では、コンデンサ１２において冷却した冷媒を室内機に供給することにより、車室空間の冷房を行っている。冷媒としては、例えば代替フロンが用いられる。コンデンサ１２は、車両の車幅方向及び上下方向に拡がり前後方向に薄い形状に形成されている。これにより、車両前方からの風を受ける面積が大きくなり、冷却効率が高められている。コンデンサ１２の上下方向の長さはラジエータ１６の２／３程度であり、コンデンサ１２は車両冷却装置１０における前方の上部から中央部付近に設置されている。

インタークーラ１４は、過給機における冷媒を冷却する熱交換器である。エンジンに圧縮空気を供給する過給機では、圧縮によって高温化した空気を、インタークーラ１４で冷却された冷媒によって冷却している。冷媒としては、例えば不凍液などの冷却水が用いられる。インタークーラ１４は、図１では一部しか図示されていないが、コンデンサ１２と同様に、車両の車幅方向及び上下方向に拡がり、前後方向に薄い形状に形成されて、冷却効率が高められている。インタークーラ１４の上下方向の長さは、ラジエータ１６の１／３程度である。そこで、インタークーラ１４は、コンデンサ１２の下部に設置されている。すなわち、コンデンサ１２とインタークーラ１４は、車両冷却装置１０における前方付近にあって、同じ横断面内（Ｒ軸とＵ軸で形成される平面内）に上下に並んで設置されている。インタークーラ１４は、装置の大きさにもよるが、一般的に、コンデンサ１２よりも高温化する。

ラジエータ１６は、エンジンの冷却を行う熱交換器である。ラジエータ１６で冷却された冷媒をエンジンに供給することで、エンジンの冷却が行われる。冷媒としては、例えば不凍液などの冷却水、あるいは冷却油が用いられる。ラジエータ１６も、車両の車幅方向及び上下方向に拡がり、前後方向に薄い形状に形成されて、放熱効率が高められている。ラジエータ１６は、コンデンサ１２及びインタークーラ１４の後方に、これらと重ねられるようにして設置されている。ラジエータ１６は、エンジンの熱によって温度が非常に高くなる。このため、コンデンサ１２あるいはインタークーラ１４を通過したやや高温化した空気によっても、ラジエータ１６を十分に冷却することができる。

ファン１８は、ラジエータ１６の後方に設置されている。ファン１８はモータを備えており、車両のＥＣＵ（エレクトロコントロールユニット）からの指令に応じて駆動される。ファン１８は、主として、車両の停止中に駆動される。ファン１８が駆動した場合、車両冷却装置１０では、車両前方から空気が吸引され、コンデンサ１２、インタークーラ１４及びラジエータ１６の冷却が行われる。

ファンシュラウド２０は、樹脂によって形成された部品であり、ファン１８の周囲におけるラジエータ１６との対向面を覆うように設置されている。すなわち、ファンシュラウド２０は、ファン１８が駆動した場合に、ファン１８とラジエータ１６との間の空間が負圧となり、車両冷却装置１０の前面から空気が吸入されるように、この空間をほぼ密閉状態に保つ（ただし、次に述べるように、通気孔２０ｃが設けられている）。ファンシュラウド２０は、車両冷却装置１０の後壁をなす板状の壁面２０ａを備える。この壁面２０ａは、車幅方向及び上下方向にはラジエータ１６と同程度の大きさに作られている。壁面２０ａの中央には、ファン１８を設置するためのファン用開口部２０ｂが設けられている。また、ファンシュラウド２０の下部における車幅方向の両サイドには、車幅方向に長く形成された通気孔２０ｃがそれぞれ４個設けられている。通気孔２０ｃが設けられている部位は、インタークーラ１４の後方に位置している。

ここで、図２を参照して、通気孔２０ｃについて説明する。図２は、図１のＡＡ面における車両冷却装置１０の概略的な端面図である。壁面２０ａに設けられた４つの通気孔２０ｃは、いずれも、車両後方側ほど開口が狭い形状に形成されている。この形状により、車両の前方側から後方側に向かう空気はあまり乱れることなく流れることが可能であり流路抵抗が小さく、車両の後方側から前方側に向かう空気は流れが乱れる傾向にあり流路抵抗が大きいと考えられる。つまり、符号３０で記した車両冷却装置１０の前方からの空気は、インタークーラ１４及びラジエータ１６を通過した後に、容易に通気孔２０ｃを通り抜けることができる。しかし、車両冷却装置１０の後方に位置する符号４０で示した空気は、通気孔２０ｃを通り抜けることが困難であり、少量しか通り抜けることができない。

続いて、図３を参照して、車両冷却装置１０の動作について説明する。図３は、図１に典型的な空気の流れを追記した図である。

まず、車両が走行中の場合について説明する。車両の走行中は、通常、ファン１８は停止されている。しかし、車両冷却装置１０の前方には走行に伴う風圧（いわゆるラム圧）が作用するため、車両冷却装置１０に空気が流れ込む。

符号５０で示した空気の流跡線は、ファン１８の前方に位置する空気の流れを単純化して示したものである。この空気は、コンデンサ１２を通過し、この過程でコンデンサ１２から熱を奪って高温化する。次に、この空気は、ラジエータ１６を通過し、ラジエータ１６から熱を奪ってさらに高温化する。その後、この空気は、ファン１８の隙間を抜けて、ファン用開口部２０ｂから後方に排出される。ファン１８の隙間は比較的大きいため、空気はあまり停滞することなく、ファン用開口部２０ｂを通過することができる。したがって、符号５０で示した空気の流れは速く、流量も多い。そして、コンデンサ１２及びラジエータ１６から奪う熱量も大きい。

符号６０で示した空気の流跡線は、壁面２０ａの前方に位置する空気の流れを単純化して示したものである。この空気は、コンデンサ１２を通過し、さらにラジエータ１６を通過する。しかし、ラジエータ１６を通過した後は、ファンシュラウド２０の壁面２０ａによって遮られるために、後方に通過することはできない。そこで、この空気は、車両冷却装置１０の中を中央側に移動した後に、ファン用開口部２０ｂを通り抜けて排出される。しかし、壁面２０ａの付近では空気の圧力が高まり、ラム圧との圧力差が小さくなるため、符号６０で示した空気の流れは遅く流量も少ない。そして、コンデンサ１２及びラジエータ１６から奪う熱量は小さい。

符号７０で示した空気の流跡線は、壁面２０ａの通気孔２０ｃの前方に位置する空気の流れを単純化して示したものである。この空気は、インタークーラ１４を通過し、さらにラジエータ１６を通過する。そして、壁面２０ａの通気孔２０ｃを通過して、後方に排出される。通気孔２０ｃは、車両前方からの空気に対する流路抵抗が小さいため、空気はあまり停滞することなく、通気孔２０ｃを通過することができる。したがって、符号７０で示した空気の流れは速く、流量も多い。また、インタークーラ１４及びラジエータ１６から奪う熱量も大きい。

インタークーラ１４を通過する空気のうち、通気孔２０ｃの前方に位置する空気の多くは、符号７０で示した空気のように通気孔２０ｃから排出され、ファン１８の前に位置する空気は符号５０で示した空気のようにファン用開口部２０ｂから排出される。したがって、インタークーラ１４では、ほぼ全面的に大量の空気が速く流れ、十分に冷却されることになる。

他方、コンデンサ１２の前方に位置する空気は、ファン１８の前方にあれば、符号５０で示した空気のようにファン用開口部２０ｂを通過することができるが、壁面２０ａの前方にある場合には符号６０で示した空気のように流れが停滞する。したがって、コンデンサ１２は全体として、あまり冷却を受けないことになる。ただし、コンデンサ１２は、インタークーラ１４に比べて当初から温度が低いため、空調機を駆動する上での問題は生じない。

次に車両が停止した場合を考える。停止した車両では、車両冷却装置１０の前方にラム圧が作用しない。そこで、ファン１８が駆動される。これにより、空気が強制的に排気されるため、ファンシュラウド２０とラジエータ１６との間の空間は負圧（大気圧よりも低い圧力）となる。特に、ファン１８の前面では負圧の度合いが高くなる。

ファンシュラウド２０の壁面２０ａに設けられた通気孔２０ｃでは、負圧に引かれて、若干の空気が逆流する。しかし、通気孔２０ｃを逆流する流れにとっては、通気孔２０ｃの流路抵抗が大きく、逆流量はそれほど多くはならない。

車両冷却装置１０の前方に位置する空気は、負圧に引かれて、車両冷却装置１０に入り込む。そして、コンデンサ１２あるいはインタークーラ１４を通過し、ラジエータ１６を通過して、ファン用開口部２０ｂから後方に排出される。この流れは、特に、ファン１８の前面付近に位置する空気において強く、それ以外の部分では弱い。

このようにして、車両の停止時には、インタークーラ１４の冷却は、主としてファン１８付近で行われることとなり、それ以外の部位の冷却は非常に小さくなる。しかし、車両の停止時には、エンジンの回転が落ち、過給機による空気の圧縮量も低下する。このため、インタークーラ１４において冷却すべき熱量も低下することから、特段の問題が生じることはない。

以上の説明では、車両冷却装置１０において、コンデンサ１２を上側にし、インタークーラ１４を下側にして並べた。しかし、例えば、コンデンサ１２を下側にし、インタークーラ１４を上側にして並置することも可能であるし、コンデンサ１２とインタークーラ１４を左右に並べて設置することも可能である。いずれの形態であっても、走行時の冷却必要性が高いインタークーラ１４の後方において、壁面２０ａに通気孔２０ｃを設けることで、同様の効果が得られる。

また、以上の説明では、通気孔２０ｃは、図１、図３に示すように、車幅方向に長い形状であるとした。しかし、通気孔２０ｃは、例えば、上下方向に長い形状とすることも可能であるし、円形や正方形のように車幅方向と上下方向の長さが同程度の形状とすることも可能である。いずれの形状であっても、車両後方側の開口面積を小さくすることで、逆流を低減することが可能となる。ただし、通気孔２０ｃにおいて、例えば、車両前方側と後方側の開口面積を等しくするなどの態様をとることも可能である。この場合には、車両停止中にファン１８を駆動する際に逆流する空気が増大するが、少なくとも車両走行中にインタークーラ１４を十分に冷却することは可能である。

１０ 車両冷却装置、１２ コンデンサ、１４ インタークーラ、１６ ラジエータ、１８ ファン、２０ ファンシュラウド、２０ａ 壁面、２０ｂ ファン用開口部、２０ｃ 通気孔。

Claims (1)

1. 車両の横断面内に並べて設置されるコンデンサ及びインタークーラと、
   前記コンデンサ及び前記インタークーラの後方に設置されるラジエータと、
   前記ラジエータの後方に設置されるファンと、
   前記ファンの周囲における前記ラジエータとの対向面を覆うファンシュラウドと、
   を備え、
   前記ファンシュラウドでは、前記コンデンサの後方部位は通気を遮る壁面によって形成され、前記インタークーラの後方部位は通気孔を有する壁面によって形成されている、ことを特徴とする車両冷却装置。