JP2020093671A - 熱交換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】凍結したシャッターを解凍することのできる熱交換ユニットを提供する。【解決手段】熱交換ユニット１０は、ラジエータ２１０と、ラジエータ２１０よりも前方側となる位置に配置されるシャッター３００と、シャッター３００よりも後方側となる位置に配置されるファン４００と、シャッター３００及びファン４００の動作を制御する制御装置１００と、を備える。ファン４００は、前方側から後方側に向かう方向に空気を送り出す正回転動作と、その逆側に向かう方向に空気を送り出す逆回転動作と、のいずれをも行うことができる。制御装置１００は、ファン４００に逆回転動作を行わせることで、ラジエータ２１０を通過した高温の空気をシャッター３００に到達させる処理、である解凍処理を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載される熱交換ユニットに関する。

車両には複数の熱交換器が備えられる。このような熱交換器には、例えば、内燃機関用の冷却水と空気との間で熱交換を行うためのラジエータや、車両用空調装置の一部であるコンデンサ等が挙げられる。下記特許文献１に記載されているように、このような熱交換器の一部は、空気の流れを調整するためのファンやシャッター等の装置と共にユニット化され、全体が１つの熱交換ユニットとして構成されることが多い。熱交換ユニットは、車両のフロントグリルから流入した空気が熱交換器を通過するように、車両の前方側部分に配置されるのが一般的である。

熱交換ユニットが備えるシャッターは、従来のグリルシャッターと同様に、車両のフロントグリルから車両内部へと流入する空気の流れを遮断することができる。これにより、車両の走行中における空気抵抗を低減し、車両の燃費又は電費を向上させることが可能となる。

特開２０１７−１９００９６号公報

外気温が低いときには、シャッターに付着した水分が凍結し、これによりシャッターが動作し得ない状態となってしまうことがある。シャッターが完全に閉じられている状態で上記のような凍結が生じると、ラジエータにおける放熱量を増加させる必要性がその後に生じた場合であっても、シャッターを開くことができなくなってしまう。その結果、ラジエータにおける放熱を十分に行うことができず、所謂オーバーヒートが生じてしまう可能性がある。

そこで、従来においては上記のような事態を防止するために、外気温が低くなりシャッターの凍結が生じる可能性があるような状況の下では、凍結が生じた後においても空気の流入経路が確保されるよう、予めシャッターを開かれた状態としておく必要があった。しかしながら、常にシャッターが開かれた状態で車両を走行させると、車両の受ける空気抵抗が増加してしまう。

このため、車両の燃費又は電費を向上させるためには、シャッターの凍結が生じる可能性がある状況であっても、シャッターが閉じられた状態で車両を走行させることとした上で、シャッターの凍結が生じた場合には解凍できるような構成とすることが好ましい。

本開示は、凍結したシャッターを解凍することのできる熱交換ユニット、を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換ユニットは、車両（ＶＣ）に搭載される熱交換ユニット（１０）であって、空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換器（２１０）と、車両において熱交換器よりも前方側となる位置に配置され、車両の外部から熱交換器に向かう空気の流れを調整するシャッター（３００）と、車両においてシャッターよりも後方側となる位置に配置され、熱交換器を通るように空気を送り出すファン（４００）と、シャッター及びファンの動作を制御する制御装置（１００）と、を備える。ファンは、車両において前方側から後方側に向かう方向に空気を送り出す正回転動作と、車両において後方側から前方側に向かう方向に空気を送り出す逆回転動作と、のいずれをも行うことができるものである。制御装置は、ファンに逆回転動作を行わせることで、熱交換器を通過した高温の空気をシャッターに到達させる処理、である解凍処理を行う。

このような構成の熱交換ユニットでは、シャッターにおいて凍結が生じた場合には、制御装置が解凍処理を行い、これにより凍結したシャッターを解凍することができる。解凍処理とは、ファンに逆回転動作を行わせることで、熱交換器を通過した高温の空気をシャッターに到達させる処理である。このような解凍処理が行われると、ファンにより送り出された空気は、熱交換器を通過しその温度を上昇させた後、前方側にあるシャッターへと到達する。高温の空気が当たることによってシャッターは解凍され、再び動作可能な状態へと戻る。

この熱交換ユニットでは、上記のような解凍処理を行うことができるので、凍結に備えて予めシャッターを開かれた状態としておく必要がない。このため、外気温が低いときであってもシャッターを閉じられた状態としておき、車両の受ける空気抵抗を低減することが可能となる。

本開示によれば、凍結したシャッターを解凍することのできる熱交換ユニット、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る熱交換ユニット、及びこれが搭載された車両の構成を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る熱交換ユニットが備える制御装置の構成を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る熱交換ユニットの動作を説明するための図である。 図４は、第１実施形態に係る熱交換ユニットが備える制御装置、によって実行される処理の流れについて説明するための図である。 図５は、第２実施形態に係る熱交換ユニットが備える制御装置、によって実行される処理の流れについて説明するための図である。 図６は、シャッターの開度と、車両の走行中におけるエネルギー効率との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換ユニット１０は、車両ＶＣに搭載されるものであって、車両ＶＣにおける各部の温度調整を行うための装置である。熱交換ユニット１０の説明に先立ち、図１を参照しながら車両ＶＣの構成について先ず説明する。

車両ＶＣは、内燃機関ＥＧの駆動力によって走行する車両である。内燃機関ＥＧは、車両ＶＣのうち前方側部分の空間であるエンジンルームＥＲ内に配置されている。後述の熱交換ユニット１０は、エンジンルームＥＲのうち、内燃機関ＥＧよりも前方側となる位置に配置されている。

尚、熱交換ユニット１０が搭載される車両ＶＣは、本実施形態のように内燃機関ＥＧの駆動力によって走行する車両であってもよいが、モータージェネレータの駆動力によって走行する車両、すなわち、所謂電動車両であってもよい。また、内燃機関及びモータージェネレータのそれぞれの駆動力によって走行する車両、すなわち、所謂ハイブリッド車両であってもよい。

車両ＶＣのうち最も前方側の部分には、フロントグリルの開口ＯＰが形成されている。車両ＶＣが走行しているときには、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に空気が流入する。後に説明するように、当該空気は熱交換ユニット１０における熱交換に供される。また、熱交換ユニット１０が備える後述のシャッター３００が閉じられているときには、開口ＯＰからの空気の流入が抑制される。

引き続き図１を参照しながら、熱交換ユニット１０の構成について説明する。熱交換ユニット１０は、エンジンルームＥＲ内のうち内燃機関ＥＧよりも前方側となる位置であり、且つ開口ＯＰの近傍となる位置に配置されている。熱交換ユニット１０は、ラジエータ２１０と、コンデンサ２２０と、シャッター３００と、ファン４００と、制御装置１００と、を備えている。

ラジエータ２１０は、空気との熱交換によって冷却水を冷却するための熱交換器である。当該冷却水は、ラジエータ２１０と内燃機関ＥＧとの間を循環しており、ラジエータ２１０における「熱媒体」に該当する。冷却水は、内燃機関ＥＧを通る際において加熱されその温度を上昇させる。一方、内燃機関ＥＧは冷却水によって冷却される。内燃機関ＥＧから排出された冷却水は、ラジエータ２１０を通る際において空気によって冷却され、その温度を低下させる。その後、冷却水は再び内燃機関ＥＧへと供給され、内燃機関ＥＧの冷却に供される。

ラジエータ２１０における熱交換に供される空気は、基本的には、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気である。当該空気は、車両ＶＣの前方側から後方側に向かって流れながら、ラジエータ２１０を通過する。

後述のシャッター３００が閉じられており、且つファン４００が動作しているときには、開口ＯＰから流入する空気ではなく、エンジンルームＥＲ内を循環する空気がラジエータ２１０を通過することとなる。

尚、ラジエータ２１０は、不図示のタンク、チューブ、及びフィン等を有しているのであるが、このようなラジエータ２１０の構成としては公知のものを採用することができる。このため、ラジエータ２１０の構成については具体的な図示や説明を省略する。

コンデンサ２２０は、空気との熱交換によって冷媒を冷却するための熱交換器である。コンデンサ２２０は、車両ＶＣにおいてラジエータ２１０よりも前方側となる位置に配置されている。コンデンサ２２０は、不図示の車両用空調装置を構成する冷凍サイクルの一部であって、空気との熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器として用いられるものである。冷媒は、コンデンサ２２０における「熱媒体」に該当する。

コンデンサ２２０における熱交換に供される空気は、ラジエータ２１０の場合と同様に、基本的には、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気である。当該空気は、車両ＶＣの前方側から後方側に向かって流れながら、コンデンサ２２０を通過し、その後、先に述べたようにラジエータ２１０を通過する。

尚、コンデンサ２２０は、不図示のタンク、チューブ、及びフィン等を有しているのであるが、このようなコンデンサ２２０の構成としては公知のものを採用することができる。このため、コンデンサ２２０の構成については具体的な図示や説明を省略する。

シャッター３００は、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気の流れ、すなわち、車両ＶＣの外部からラジエータ２１０等に向かう空気の流れを調整するための装置である。シャッター３００は、車両ＶＣにおいてラジエータ２１０よりも前方側となる位置であり、且つコンデンサ２２０よりも後方側となる位置に配置されている。

シャッター３００は、不図示のブレードを複数枚有している。それぞれのブレードは、不図示のモーターによって回転する。それぞれのブレード間の隙間の大きさは、ブレードの回転によって変化する。

ブレード間の隙間が最大となっているときには、シャッター３００の開度は１００％となり、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気の流量も最大となる。ブレード間の隙間が小さくなると、シャッター３００の開度は１００％よりも小さくなり、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気の流量が減少する。ブレード間の隙間が０になると、シャッター３００の開度は０％となり、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気の流量は０となる。シャッター３００の動作は後述の制御装置１００によって制御される。

尚、複数のブレードの回転によって空気の流量を調整するシャッター３００の構成としては、公知のものを採用することができる。このため、シャッター３００の構成については具体的な図示や説明を省略する。

ファン４００は、ラジエータ２１０やコンデンサ２２０を通るように空気を送り出すための送風装置である。ファン４００は、車両ＶＣにおいてシャッター３００及びラジエータ２１０よりも後方側となる位置に配置されている。ファン４００は、複数の回転翼４１０を所定方向に回転させることにより、車両ＶＣの前方側から後方側へと向かう方向に空気を送り出す。これにより、開口ＯＰからラジエータ２１０に向かうような空気の流れをさらに促進することができる。このように、車両ＶＣにおいて前方側から後方側に向かう方向に空気を送り出すようなファン４００の動作のことを、以下では「正回転動作」とも称する。

ファン４００は、上記の所定方向は逆の方向に回転翼４１０を回転させることにより、車両ＶＣの後方側から前方側へと向かう方向に空気を送り出すことも可能となっている。この場合、ファン４００によって送り出された空気は、ラジエータ２１０を通過した後にシャッター３００に到達することとなる。このように、車両ＶＣにおいて後方側から前方側に向かう方向に空気を送り出すようなファン４００の動作のことを、以下では「逆回転動作」とも称する。ファン４００は、正回転動作及び逆回転動作のいずれをも行うことができる。ファン４００の動作は制御装置１００によって制御される。

熱交換ユニット１０では、上記のようなラジエータ２１０、コンデンサ２２０、シャッター３００、及びファン４００が一体化されており、これらが一つのユニットとして構成されている。図１において符号１１が付されているのは、ラジエータ２１０等を互いに接続し一体化するためのブラケットや、空気の流れる経路を区画するためのシュラウド等を模式的に表すものである。

制御装置１００は、熱交換ユニット１０の全体の動作を統括制御するための装置である。先に述べたように、制御装置１００は、シャッター３００及びファン４００の動作を制御する。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００は、ラジエータ２１０等と共に一体化されていてもよいのであるが、一体化されたラジエータ２１０等とは異なる位置に配置されていてもよい。また、制御装置１００が、熱交換ユニット１０の制御を行う専用の装置として構成されているのではなく、車両ＶＣに搭載された他のＥＣＵの一部として構成されているような態様であってもよい。

制御装置１００には、車両ＶＣの各部に設けられたセンサからの信号が、直接又は他のＥＣＵを介して入力されている。これにより、制御装置１００は、車両ＶＣの車速や、車両ＶＣの周囲の外気温等、制御に必要な様々な情報を取得することが可能となっている。

図２に示されるように、制御装置１００は機能的な制御ブロックとして、シャッター制御部１１０と、ファン制御部１２０と、凍結判定部１３０と、を備えている。

シャッター制御部１１０は、シャッター３００の動作を制御する部分である。シャッター制御部１１０は、シャッター３００が有する不図示のモーターに制御信号を送信し、シャッター３００が有する不図示のブレードの回転角度を変化させる。これにより、シャッター制御部１１０はシャッター３００の開度を調整する。

ファン制御部１２０は、ファン４００の動作を制御する部分である。ファン制御部１２０は、ファン４００が有する不図示のモーターに制御信号を送信し、回転翼４１０の回転方向や回転速度を調整する。これにより、シャッター制御部１１０は、シャッター３００から送り出される空気の方向や流量を調整する。

凍結判定部１３０は、シャッター３００が凍結しているか否かを判定する部分である。シャッター３００が凍結している状態とは、シャッター３００が有するブレードに付着した水分が凍結し、これにより各ブレードが回転できなくなっている状態のことである。シャッター３００が凍結しているときには、シャッター３００はその開度を変化させることができなくなる。

シャッター３００が凍結している状態で、シャッター３００が有するモーターを回転させようとすると、当該モーターにおける動作負荷が大きくなる。凍結判定部１３０は、モーターに供給される電流の値を常にモニタリングしている。凍結判定部１３０は、モーターの動作負荷が大きくなったことが当該電流の値から推定される場合に、シャッター３００が凍結していると判定する。

このような態様に換えて、例えば外気温が所定温度を下回っているときのように、シャッター３００で凍結が生じる可能性が高くなっていると推定される場合に、凍結判定部１３０が、シャッター３００が凍結していると判定するような態様であってもよい。

制御装置１００によって行われる制御の一例について、図３を参照しながら説明する。図３（Ａ）に示されるのは、内燃機関ＥＧとラジエータ２１０との間を循環する冷却水の温度の時間変化の例である。図３（Ｂ）に示されるのは、シャッター３００の開度の時間変化の例である。図３（Ｃ）に示されるのは、ファン４００の回転数の時間変化の例である。尚、図３（Ｃ）においては、ファン４００が正回転動作を行っているときの回転数が正値として示されており、ファン４００が逆回転動作を行っているときの回転数が負値として示されている。

図３に示される例では、時刻ｔ１０までの期間においては、車両ＶＣが走行し始めたばかりの暖機運転期間となっている。図３（Ａ）に示されるように、当該期間においては、冷却水の温度がＴ１０よりも低くなっており、時間の経過と共に当該温度が上昇している。

本実施形態の制御装置１００は、冷却水の温度がＴ１０を超えるまでの期間では、図３（Ｂ）に示されるように、シャッター３００の開度を０％として暖機を促進するように設定されている。換言すれば、冷却水の温度がＴ１０を超えた後は、制御装置１００はシャッターの開度を０％よりも大きくし、開口ＯＰから空気を導入し始めるように設定されている。また、図３（Ｃ）に示されるように、冷却水の温度がＴ１０を超えるまでの期間においては、ファン４００の回転数が０とされる。これにより、暖機が更に促進される。

時刻ｔ１０において、冷却水の温度が上記のＴ１０を超えると、制御装置１００はシャッター３００の開度を０％よりも大きくすることを試みる。ただし、このときにおいてシャッター３００が凍結している場合には、シャッター３００の開度を変化させることができない。図３には、このようにシャッター３００が凍結している場合の例が示されている。

時刻ｔ１０の直後において、凍結判定部１３０はシャッター３００が凍結していると判定する。かかる判定がなされると、ファン制御部１２０は、ファン４００に逆回転動作を行わせる。図３（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ１０以降の期間では、ファン４００が逆回転動作を行っており、その回転数はＲ１０となっている。

ファン４００が逆回転動作を行っているときには、ファン４００によって送り出される空気は、前方にあるラジエータ２１０を通ってその温度を上昇させた後、更にその前方にあるシャッター３００に到達する。シャッター３００に対して比較的高温の空気が当たるので、シャッター３００は解凍される。尚、本実施形態のように、車両ＶＣが内燃機関ＥＧを備えている場合には、内燃機関ＥＧによって加熱された空気も前方側のシャッター３００に到達し、シャッター３００の解凍に供されることとなる。

ファン４００が逆回転動作を開始してから一定の期間が経過すると、シャッター３００の解凍が完了し、シャッター３００は再び動作可能な状態となったと推定される。そこで、制御装置１００は、シャッター３００の開度を０％よりも大きくすることを再び試みる。図３の例では、時刻ｔ１５においてシャッター３００の開度が１００％とされている。

シャッター３００が開かれた後は、制御装置１００は、それまで逆回転動作を行っていたファン４００を一旦停止させる。このとき、車両ＶＣは走行しているので、空気は開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入し、ラジエータ２１０を通るようになる。

上記空気との熱交換によって、冷却水の温度は適温となることが期待される。ただし、内燃機関ＥＧの動作負荷が大きいとき等においては、冷却水の温度が引き続き上昇してしまう可能性もある。図３の例では、シャッター３００が開かれた時刻ｔ１５以降においても冷却水の温度が上昇しており、その後の時刻ｔ２０においてＴ２０まで上昇している。

Ｔ２０は、冷却水の温度の上限値として予め設定された温度である。制御装置１００は、冷却水の温度がＴ２０まで上昇すると、ファン４００を動作させて冷却水の冷却を促進するように設定されている。図３（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ２０以降の期間では、ファン４００が正回転動作を行っており、その回転数はＲ２０となっている。このように、制御装置１００はファン４００に正回転動作を行わせることで、ラジエータ２１０における冷却水の冷却を促進する。図３（Ａ）に示されるように、時刻ｔ２０の後は、冷却水の温度が次第に低下している。

上記のように、本実施形態に係る制御装置１００は、ファン４００に逆回転動作を行わせることで、ラジエータ２１０を通過した高温の空気をシャッター３００に到達させる処理を行うように構成されている。当該処理によってシャッター３００は解凍される。このため、当該処理のことを、以下では「解凍処理」とも称する。

以上に説明した制御を実現するために、制御装置１００によって実行される処理の具体的流れについて、図４を参照しながら説明する。図４に示される一連の処理は、車両ＶＣが始動された後、シャッター３００の開度が０％となっている状況で、所定の制御周期が経過する毎に繰り返し実行されるものである。

当該処理の最初のステップＳ０１では、冷却水の温度がＴ１０よりも高いか否かが判定される。当該温度は、例えば内燃機関ＥＧに流入する冷却水の温度であり、内燃機関ＥＧの近傍に設置された不図示の温度センサによって取得されるものである。冷却水の温度がＴ１０以下である場合には、図４に示される一連の処理を終了する。冷却水の温度がＴ１０よりも高い場合にはステップＳ０２に移行する。

ステップＳ０２では、シャッター３００が凍結しているか否かが判定される。当該判定は、既に述べた方法で凍結判定部１３０によってなされる。シャッター３００が凍結していると判定された場合にはステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では上記の解凍処理が行われる。解凍処理は、ファン制御部１２０がファン４００の動作を制御することによって行われる。

ステップＳ０３の解凍処理が開始されてから、予め設定された一定の期間が経過すると、ステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４では、シャッター３００の開度を大きくする処理が、シャッター制御部１１０によって行われる。

尚、ステップＳ０２において、シャッター３００が凍結していないと判定された場合には、ステップＳ０３を経ることなくステップＳ０４に移行し、シャッター３００の開度を大きくする処理が行われる。

図３に示される一連の処理が行われた以降においては、冷却水の温度が適温の範囲内に維持されるように、シャッター３００及びファン４００のそれぞれの動作が制御される。例えば、冷却水の温度が上昇し過ぎた場合には、図３（Ｃ）に示される例のように、ファン４００を正回転動作させる処理が行われる。

また、上記とは逆に冷却水の温度が低下し過ぎた場合には、ファン４００の動作を停止させる処理が行われる。当該処理に換えて、又は当該処理と共に、シャッター３００の開度を小さくする処理が行われてもよい。冷却水の温度を適温の範囲内に維持するためのシャッター３００等の制御としては、従来と同様の種々の制御を採用することができる。

以上のように、本実施形態に係る熱交換ユニット１０では、シャッター３００において凍結が生じた場合には、制御装置１００が解凍処理を行い、これにより凍結したシャッター３００を解凍することができる。高温の空気が当たることによってシャッター３００は解凍され、再び動作可能な状態へと戻る。

熱交換ユニット１０では、制御装置１００が上記のような解凍処理を行うことができるので、凍結に備えて予めシャッター３００を開かれた状態としておく必要がない。図３（Ｂ）に示される例のように、外気温が低いときであってもシャッター３００を完全に閉じられた状態としておき、車両ＶＣの受ける空気抵抗を低減することが可能となる。このため、車両ＶＣの燃費を向上させることが可能となる。尚、車両ＶＣが電動車両である場合には、車両ＶＣの電費を向上させることが可能となる。

また、外気温が低いときにシャッター３００を完全に閉じられた状態とすることで、上記のように車両ＶＣの空気抵抗を低減できることに加えて、内燃機関ＥＧ等の暖機を早期に完了させることができる、という利点も得られる。これにより、車両ＶＣのエネルギー効率を更に高めることができる。

本実施形態に係る制御装置１００は、シャッター３００が全閉となっている状態から、シャッター３００の開度を大きくする前に解凍処理を行う。つまり、図４の例において、ステップＳ０４の処理が行われるよりも前に、ステップＳ０３で解凍処理を行う。解凍処理を行うことにより、シャッター３００が解凍され動作可能な状態となった後に、確実にシャッター３００を開状態とすることが可能となる。

本実施形態に係る熱交換ユニット１０は、シャッター３００が凍結しているか否かを判定する凍結判定部１３０を更に備えている。制御装置１００は、シャッター３００が凍結していると凍結判定部１３０によって判定された場合に解凍処理を行う。これにより、シャッター３００が凍結している場合、すなわち解凍が必要な場合においてのみ、解凍処理を行うことが可能となる。

第２実施形態について説明する。本実施形態では、制御装置１００によって行われる処理の内容において第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図５に示される一連の処理は、車両ＶＣの暖機が完了した後の期間において、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１００により繰り返し実行されるものである。

当該処理の最初のステップＳ１１では、シャッター３００が凍結しているか否かが判定される。当該判定は、既に述べた方法で凍結判定部１３０によってなされる。シャッター３００が凍結していないと判定された場合には、図５に示される一連の処理を終了する。シャッター３００が凍結していると判定された場合にはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、シャッター３００が開かれているか否かが判定される。当該判定は、例えばロータリーエンコーダのような、シャッター３００に設けられた不図示の開度センサからの信号に基づいて行われる。シャッター３００が開かれている場合、すなわち、シャッター３００の開度が０％よりも大きい場合には、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、車両ＶＣが走行中であるか否かが判定される。当該判定は、例えば、車両ＶＣに設けられた不図示の車速センサからの信号に基づいて行われる。車両が走行中である場合には、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４に移行した場合には、シャッター３００は開かれた状態のままで凍結しており、その状態で車両ＶＣは走行しているということである。このような状態では、車両ＶＣが受ける空気抵抗が大きくなるので、解凍処理を行ってからシャッター３００の開度を小さくする必要がある。

しかしながら、車両ＶＣが走行しているときは、開口ＯＰから流入した空気が後方側に向かって流れている。このため、ファン４００に逆回転動作を行わせても、高温の空気がシャッター３００には十分に到達せず、シャッター３００の解凍が行われない可能性がある。

そこで、ステップＳ１４に移行した場合には、解凍処理を直ちに行うのではなく、車両ＶＣが停車するまで待機する処理が行われる。車両ＶＣが停車していない場合には、ステップＳ１４の処理が繰り返し行われる。車両ＶＣが停車した場合にはステップＳ１５に移行する。

尚、ステップＳ１３において車両ＶＣが既に停車していた場合や、ステップＳ１２においてシャッター３００が完全に閉じられていた場合にも、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、先に述べた解凍処理が行われる。解凍処理は、ファン制御部１２０がファン４００の動作を制御することによって行われる。これにより、凍結していたシャッター３００が解凍され、動作可能な状態とされる。

ステップＳ１５の解凍処理が開始されてから、予め設定された一定の期間が経過すると、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、シャッター３００の開度を所定開度とする処理が、シャッター制御部１１０によって行われる。この所定開度とは、車両ＶＣ
の走行中におけるエネルギー効率が最大となるような開度として、予め設定された開度である。この所定開度については後に説明する。

以上のように、本実施形態に係る制御装置１００は、シャッター３００が凍結していると凍結判定部１３０によって判定され、且つシャッター３００が開かれていた場合には、車両ＶＣが停車している状態となってから解凍処理を行うように構成されている。これにより、逆回転動作を行うファン４００から送り出された空気の流れが、開口ＯＰから流入する空気によって妨げられてしまうことが防止される。

本実施形態に係る制御装置１００は、ステップＳ１５において解凍処理を行った後に、ステップＳ１６においてシャッター３００の開度を所定開度とする処理を行う。この所定開度について、図６を参照しながら説明する。

図６では、シャッター３００の開度が横軸に示されており、車両ＶＣにおけるエネルギー効率が縦軸に示されている。

図６に示される線Ｌ２は、シャッター３００の開度と、シャッター３００で車両ＶＣの空気抵抗が低減されることによるエネルギー効率の向上分と、の関係を示すグラフである。線Ｌ２に示される例では、シャッター３００の開度が０％からＯＧ２までの間においては、シャッター３００によるエネルギー効率の向上分が最大となっている。また、シャッター３００の開度がＯＧ２よりも大きくなると、シャッター３００によるエネルギー効率の向上分が次第に小さくなっている。これは、開口ＯＰからの空気の流入量が次第に大きくなることに伴い、車両ＶＣの受ける空気抵抗が次第に大きくなることによる。シャッター３００の開度が１００％になると、シャッター３００によるエネルギー効率の向上分は０となる。

図６に示される線Ｌ３は、シャッター３００の開度と、ファン４００の駆動によって電力が消費されることによるエネルギー効率の低下分と、の関係を示すグラフである。線Ｌ３に示される例では、シャッター３００の開度が０％からＯＧ０までの間においては、ファン４００によるエネルギー効率の低下分が最大となっている。これは、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気の流れが殆ど生じておらず、正回転動作を行うファン４００の動作が空気の流れによってはアシストされないことによる。

シャッター３００の開度がＯＧ０よりも大きくなると、開口ＯＰからエンジンルームＥＲ内に流入する空気が次第に大きくなり、それに伴ってファン４００の動作負荷が小さくなる。このため、ファン４００によるエネルギー効率の低下分は次第に小さくなってき、０に近づいていく。シャッター３００の開度がＯＧ１よりも大きくなると、ファン４００によるエネルギー効率の低下分は０となる。図６の例では、ＯＧ１はＯＧ２よりも小さい。

図６に示される線Ｌ１は、線Ｌ２で示されるエネルギー効率の向上分から、線Ｌ３で示されるエネルギー効率の低下分を差し引いたものである。つまり、シャッター３００による空気抵抗の向上と、ファン４００による電力消費と、の両方を考慮したことによる、車両ＶＣの走行中における総合的なエネルギー効率を示すグラフである。当該エネルギー効率は、シャッター３００の開度がＯＧ１からＯＧ２までの範囲であるときに最大となっている。そこで、図５のステップＳ１６における「所定開度」を、ＯＧ１からＯＧ２までの範囲内の開度として設定しておけば、以降における車両ＶＣの走行中のエネルギー効率を最大とすることができる。本発明者らが行った実験によれば、上記の所定開度を２０％から３０％までの範囲内に設定したときに、エネルギー効率を最大とすることができた。

尚、シャッター３００の開度を上記のように所定開度とする処理は、第１実施形態の例において行うこととしてもよい。つあり、図４のステップＳ０４において、図５のステップＳ１６と同様の処理が行われることとしてもよい。

車両ＶＣの走行中のエネルギー効率を最大化する必要がない場合には、ステップＳ１６におけるシャッター３００の開度を、所定開度とは異なる開度としてもよい。例えば、ラジエータ２１０における放熱性能の確保を最優先とする場合には、シャッター３００の開度を１００％としてもよい。

以上に説明した各実施形態では、ファン４００が、ラジエータ２１０よりも後方側となる位置に配置されている。このような態様に換えて、ファン４００の位置が、シャッター３００とラジエータ２１０との間となる位置となっているような態様であってもよい。

また、熱交換ユニット１０が、コンデンサ２２０を備えていない態様であってもよく、ラジエータ２１０やコンデンサ２２０とは別に他の熱交換器を更に備えているような態様であってもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

ＶＣ：車両
１０：熱交換ユニット
１００：制御装置
２１０：ラジエータ
３００：シャッター
４００：ファン

Claims (6)

1. 車両（ＶＣ）に搭載される熱交換ユニット（１０）であって、
   空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換器（２１０）と、
   前記車両において前記熱交換器よりも前方側となる位置に配置され、前記車両の外部から前記熱交換器に向かう空気の流れを調整するシャッター（３００）と、
   前記車両において前記シャッターよりも後方側となる位置に配置され、前記熱交換器を通るように空気を送り出すファン（４００）と、
   前記シャッター及び前記ファンの動作を制御する制御装置（１００）と、を備え、
   前記ファンは、
   前記車両において前方側から後方側に向かう方向に空気を送り出す正回転動作と、
   前記車両において後方側から前方側に向かう方向に空気を送り出す逆回転動作と、のいずれをも行うことができるものであり、
   前記制御装置は、
   前記ファンに前記逆回転動作を行わせることで、前記熱交換器を通過した高温の空気を前記シャッターに到達させる処理、である解凍処理を行う熱交換ユニット。
2. 前記制御装置は、
   前記シャッターが全閉となっている状態から、前記シャッターの開度を大きくする前に前記解凍処理を行う、請求項１に記載の熱交換ユニット。
3. 前記シャッターが凍結しているか否かを判定する凍結判定部（１３０）を更に備え、
   前記制御装置は、
   前記シャッターが凍結していると前記凍結判定部によって判定された場合に前記解凍処理を行う、請求項１に記載の熱交換ユニット。
4. 前記制御装置は、
   前記シャッターが凍結していると前記凍結判定部によって判定され、且つ前記シャッターが開かれていた場合には、前記車両が停車している状態となってから前記解凍処理を行う、請求項３に記載の熱交換ユニット。
5. 前記制御装置は、
   前記解凍処理を行った後に前記シャッターの開度を所定開度とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱交換ユニット。
6. 前記所定開度とは、前記車両の走行中におけるエネルギー効率が最大となるような前記シャッターの開度である、請求項５に記載の熱交換ユニット。

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