JP2020165331A - 車両用熱交換器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の冷却性を向上させる冷却装置を提供する。【解決手段】車両の後方から前方をみたときに冷却ファンよりも熱交換器の幅が大きくため冷却ファンを２つ設け、第１の冷却ファンの後方または第１の冷却ファンと熱交換器の間に第２の冷却ファンを設け、第１の冷却ファンと第２の冷却ファンが車両背面視で一部重ね合わされ、第１の冷却ファンを駆動する駆動部を備え、第２の冷却ファンは、第１の冷却ファンの回転駆動に追随して自由に回転するようにする。走行中は、第１の冷却ファンより幅が大きな部分にシュラウドではなく、自由に回転する第２の冷却ファンがあることで、通風抵抗を低減して、必要な冷却性能を確保することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ラジエータやコンデンサ等の車両用熱交換器の冷却装置に関するものである。

この種の車両用熱交換器は、自動車のエンジンの冷却水を外気で冷やすためのラジエータや、車室の空調を司るエアコン（空調）の冷凍サイクルを循環する冷媒を外気で冷やすためのコンデンサ（凝縮器）が例示される。

特許文献１には、自動車に搭載したラジエータの後面に、送風用ファンを内蔵したファンシュラウドを設け、このシュラウドにより送風ファンよりも大きな面積のラジエータを効率良く送風して冷却する技術が開示されている。

特許文献２には、ラジエータの大きさに合わせて、左右に第１の軸流ファンと第２の軸流ファンとを配置し、これらの軸流ファンを原動機に連結して、両軸流ファンを駆動するようにしたラジエータファンシステムが開示されている。

特許文献３には、特許文献２と同様に、自動車の冷却媒体冷却器を冷却するために２つのファンを設け、駆動される第１のファンの周面および第２のファンの周面に設けられた伝達要素を介して、第２のファンを駆動するダブルファンが開示されている。

特許文献４には、強制駆動される冷却ファンの後方にエンジンを有し、前方に主熱交換器を備えると共に主熱交換器のさらに前方に相互形状および寸法の違う副熱交換器を複数備え、主熱交換器と副熱交換器との間に回転自由に支持された従動ファンを備えたエンジン冷却装置が開示されている。

特許文献４のエンジン冷却装置は、非駆動の取付軸に従動ファンが回転自在に取り付けられているので、冷却ファンで吸い込んだ冷却風の速度エネルギーで従動ファンを回転し、主熱交換器へ吸い込まれる冷却風は、副熱交換器および従動ファンを通過したものが送られ、従動ファン通過後の冷却風が撹拌されて平均化され均一な温度分布となったものが主熱交換器を通過し、冷却ファンによりエンジン後方へ吐出される。

実開平６−８７６３０号公報 特開昭６４−８７８２３号公報 特表２０１２−５２２１６７号公報 実公平６−４０２２号公報

ところで、従来から熱交換効率を上げるため、図４および図５に示すように、幅方向に拡大したラジエータを設定する場合がある。図４はラジエータ１００とコンデンサ１０１およびその冷却装置１０２の一例を示す正面図である。図５は図４の平面断面図を示す。ラジエータ１００は、自動車のエンジンの冷却水を外気で冷やすための熱交換器であり、そのラジエータ１００に隣接してコンデンサ１０１が配置される。コンデンサ１０１は、エアコン（空調）の冷凍サイクルを循環する冷媒を外気で冷やすための熱交換器（凝縮器）である。コンデンサ１０１は、通常、ラジエータ１００よりも車両前方側に配置される。

図４および図５に示すように、拡幅Ｄのラジエータ１００を冷却する冷却装置１０２においては、ラジエータ１００の後方に配置された電動モータ１０４により駆動される冷却ファン１０３と、ラジエータ１００の外周部から冷却ファン１０３の外周域までを覆うシュラウド１０５とを備えている。この場合、冷却ファン１０３の最大ファン径Ｒは、ラジエータ１００の高さＨで決まるため、ラジエータ１００の横幅Ｄが冷却ファン１０３の最大径Ｒよりも大きくなれば、図４の斜線で示す拡幅部分Ａは、シュラウド１０５により冷却ファン１０３に引き込まなければならず、拡幅部分Ａの引き込み風速が弱くなり、ラジエータ１００の放熱効率が悪くなるといった難点がある。

本発明は、上記に鑑み、図４，５に示すような拡幅の熱交換器であっても、その後方に配置される冷却ファンを工夫することで、アイドル時の熱交換器の冷却性と走行時の熱交換器の冷却性を両立させることができる車両用熱交換器の冷却装置の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の好適な実施形態においては、車両背面視で冷却ファンよりも熱交換器の幅が大きく、冷却ファンを２つ設けた冷却装置において、第１の冷却ファンの後方または第１の冷却ファンと前記熱交換器の間に第２の冷却ファンを設け、第１の冷却ファンと第２の冷却ファンが車両背面視で一部重ね合わされ、第１の冷却ファンを駆動する駆動部を備え、第２の冷却ファンは、第１の冷却ファンの回転駆動により発生する風速エネルギーにより回転するようにしている。

本発明によると、停車時において、第１の冷却ファンでカバーしきれない範囲に非駆動の第２の冷却ファンを設けることで、冷却性能を確保することができると共に第２の冷却ファン専用の駆動源が不要となり、駆動源の配置スペースを確保する必要がなくコンパクト化が図れる。しかも、走行中は、上記拡幅部分において、シュラウドではなく第１の冷却ファンの回転駆動により発生する風速エネルギーにより第２の冷却ファンが回転し、これにより冷却風が発生するので、通風抵抗を低減して必要な冷却性能を確保することができる。しかも、アイドル時に非駆動の第２の冷却ファンが、第１の冷却ファンによる風速エネルギーで回転するので、拡幅部分Ａへエンジン側から熱気が再循環するのを防止することができる。

本発明の実施形態である車両用熱交換器の冷却装置の平面図である。 同じく車両の後方から前方をみたときの背面図である。 同じく熱交換器冷却装置の平面断面図である。 従来の横幅の広い車両用熱交換器の冷却装置の正面図である。 図４の熱交換器冷却装置の平面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車両用熱交換器としてラジエータを例示する。このラジエータ１は、自動車のエンジンの冷却水を外気で冷やすための熱交換器である。ラジエータ１は、後述の冷却ファンの最大径Ｒと同程度の高さＨと、横幅Ｄが冷却ファンの最大径Ｒの１．５ないし２倍程度の幅（冷却ファンの最大径と同程度の幅Ｒ１+拡大幅Ｄ１）を有する。

冷却装置２は、ラジエータ１の後方に配置された冷却ファン３，４と、ラジエータ１の外周部から冷却ファン３，４の外周域までを覆うシュラウド５とを備えている。冷却ファン３，４は、車両背面視で第１の冷却ファン３と第２の冷却ファン４とを備えてなる。両冷却ファン２，３は、例えば軸流ファンであって、車両の前方より走行風を取り入れ、後方のラジエータ４に走行風を送る役割を果たす。

第１の冷却ファン３は、図２に示すように、車両の後方から前方側を見て左側に配置され、電動モータ６やエンジン（図示略）からの駆動力によって回転駆動される。電動モータ６は、第１の冷却ファン３の軸中心後方に配置されている。

第２の冷却ファン４は、第１の冷却ファン３の後方、または第１の冷却ファン３とラジエータ１との間に配置される。本実施形態では、図３に示すように、第１の冷却ファン３の後方に配置した例を示す。この第２の冷却ファン４は、第１の冷却ファン３と車両の後方から前方を見たとき、前後方向にオフセットした状態で配置され、かつ図３に示すように、一部が前後方向で重ね合わされてラップした状態となっている。そして、第２の冷却ファン４は、第１の冷却ファン３の回転駆動により発生した風速エネルギーにより回転するようになっている。すなわち、第２の冷却ファン４は、非駆動のファンであるが、第１の冷却ファン３により吸引され後方に向かう風により自由に回転するようになっている。しかも、第２の冷却ファン４は、第１の冷却ファン３が発生させる後方風によって回転し、同一方向に風を発生させる。

第１の冷却ファン３と第２の冷却ファン４は、同径の軸流ファンを後方にオフセットさせて重ねる。そのラップ量は、多い方が第２の冷却ファン４の回転数をモータ駆動の第１の冷却ファン３に近付けることができるが、電動モータ６の直後は風がなく、両冷却ファン３，４を重ねることで横幅を拡大させるメリットもなくなるので、第２の冷却ファン４の外周が電動モータ６の中央付近までとするのが好ましい。

ファンシュラウド５は、ラジエータ１と２つの冷却ファン３，４の外周との間に配設された筒状のものであり、冷却ファン３，４のそれぞれ車両後方側に形成された開口５ａ，５ｂから冷却風を後方に送るようになっており、これによりラジエータ１前の風速を向上させるようになっている。開口５ａ，５ｂは、冷却ファン３，４の径に合わせて円形に形成されており、両ファン３，４が重なっているため、開口５ａ，５ｂの左右方向で内側部分では互いに連通した状態となっている。

上記構成において、第１の冷却ファン３の回転駆動により、その後方風により第２の冷却ファン４を回転することができる。第２の冷却ファン４の回転により、前方から引き込む風が発生しており、アイドル時のラジエータ前の風速が向上する。また、走行時にも第２の冷却ファン４の回転により、ラジエータ１の拡幅部分Ａにおいて、走行風が前方から後方に抜けるので、ラジエータ１における熱交換効率も向上する。

さらに、アイドル時には、拡幅部分Ａにおいては、第２の冷却ファン４が第１の冷却ファン３による風で回転して車両後方への風を発生させるので、後方から熱気が再循環するのを防止することができる。

さらに、実車搭載時には、第２の冷却ファン４側にもシュラウド５が設けられているので、少ない風速でもラジエータ１のコアの風速を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では、第１の冷却ファン３の駆動は電動モータによって行ったが、エンジンからファンベルトにより駆動されるようにしてもよい。また、上記実施形態では、熱交換器としてラジエータを例示したが、図５の従来例に示すように、コンデンサとの組み合わせ、あるいは、コンデンサ単独であってもよい。また、冷却ファンとして前後方向で走行風が抜ける軸流ファンを例示したが、シロッコファン等の多翼ファンであってもよく、駆動される第１の冷却ファンと非駆動で第１の冷却ファンの風により駆動されるものであれば、特に限定されるものではない。

さらに、上記実施形態では、第１の冷却ファンの後方に第２の冷却ファンを前後方向にオフセット状態で配置する構成を例示したが、第２の冷却ファンはラジエータ等の熱交換器と第１の冷却ファンとの間に一部が重なり合うように配置する構成であってもよい。この場合、第１の冷却ファンの吸引による風速エネルギーにより発生する風により第２の冷却ファンを回転させる態様となる。

１ ラジエータ
２ 冷却装置
３ 第１の冷却ファン
４ 第２の冷却ファン
５ ファンシュラウド
６ 電動モータ

Claims (1)

1. 車両背面視で冷却ファンよりも熱交換器の幅が大きく、冷却ファンを２つ設けた冷却装置において、第１の冷却ファンの後方または第１の冷却ファンと前記熱交換器の間に第２の冷却ファンを設け、第１の冷却ファンと第２の冷却ファンが車両背面視で一部重ね合わされ、第１の冷却ファンを駆動する駆動部を備え、第２の冷却ファンは、第１の冷却ファンの回転駆動により発生する風速エネルギーにより回転するようにしたことを特徴とする車両用熱交換器の冷却装置。
   

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