JP2021050630A - 車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラの冷却効率及びラジエータの冷却効率の双方の向上が図られる車両用冷却装置を提供する。【解決手段】車両用冷却装置１は、エンジン冷却液を冷却するラジエータ４と、ラジエータ４と対向して配置され、吸入空気を冷却するインタークーラ５と、ラジエータコア部１１とインタークーラコア部１３との間の空間を取り囲むガイド部材６と、を備え、ガイド部材６は、ラジエータコア部１１に面するラジエータ側開口部２２と、インタークーラコア部１３に面するインタークーラ側開口部２３と、を有し、インタークーラ側開口部２３は、インタークーラコア部１３全体を囲むように設けられており、ラジエータコア部１１における冷却管１２の配列方向に交差する交差方向に対するラジエータ側開口部２２の幅Ｗ７は、当該交差方向に対するインタークーラ側開口部２３の幅Ｗ１よりも小さくなっている。【選択図】図２

Description

本開示は、車両用冷却装置に関する。

自動車等に搭載される車両用冷却装置は、エンジン冷却液を冷却するラジエータと、ラジエータの背面に位置し、ラジエータを通じて外気を吸入するファンとを備えて構成されている。また、過給機を備えた自動車に搭載される車両用冷却装置では、過給によって昇温した吸入空気を冷却するインタークーラがラジエータの前面に設けられる。特許文献１に記載の車両用冷却装置では、インタークーラコア部とラジエータコア部との間の空間を取り囲むガイド部材が設けられている。

特開２０１７−５３２３２号公報

上記ガイド部材を配置する場合、ラジエータとインタークーラとの間隔が確保され、ラジエータコア部に対するインタークーラの熱影響の抑制が図られる。また、インタークーラを通過した吸入空気がガイド部材によってラジエータコア部にガイドされるため、インタークーラの周囲からの外気の流入が抑えられ、インタークーラを通過する吸入空気の量を十分に確保できる。このため、インタークーラにおける冷却効率の向上が図られる。

しかしながら、ガイド部材を配置する場合、インタークーラの背面に配置されたラジエータに対しては、インタークーラを通過した熱風がより多く当たるようになる。インタークーラの冷却効率とラジエータの冷却効率とは、トレードオフの関係となっている。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、インタークーラの冷却効率及びラジエータの冷却効率の双方の向上が図られる車両用冷却装置を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る車両用冷却装置は、エンジン冷却液を冷却するラジエータコア部を有するラジエータと、ラジエータコア部と対向して配置されるインタークーラコア部を有し、吸入空気を冷却するラジエータコア部と、インタークーラコア部との間の空間を取り囲むガイド部材と、を備え、ガイド部材は、ラジエータコア部に面するラジエータ側開口部と、インタークーラコア部に面するインタークーラ側開口部と、を有し、インタークーラ側開口部は、インタークーラコア部全体を囲むように設けられており、ラジエータコア部における冷却管の配列方向に交差する交差方向に対するラジエータ側開口部の幅は、交差方向に対するインタークーラ側開口部の幅よりも小さくなっている。

この車両用冷却装置では、インタークーラを通過した吸入空気がガイド部材によってラジエータコア部にガイドされるため、インタークーラの周囲からの外気の流入が抑えられ、インタークーラを通過する吸入空気の量を十分に確保できる。このため、インタークーラにおける冷却効率の向上が図られる。また、車両用冷却装置では、ラジエータコア部における冷却管の配列方向に交差する交差方向について、ガイド部材のラジエータ側開口部の幅がインタークーラ側開口部の幅よりも小さくなっている。これにより、インタークーラを通過した熱風がラジエータに当たる面積を抑えることができるので、インタークーラの冷却効率及びラジエータの冷却効率の双方の向上が図られる。

ラジエータコア部における冷却管の配列方向に対するラジエータ側開口部の幅は、冷却管の配列方向に対するラジエータコア部の幅と等幅となっていてもよい。この場合、ラジエータコア部における冷却管の配列方向に対し、インタークーラを通過した熱風が均一に当たる。したがって、冷却管の配列方向の温度分布差が抑えられ、ラジエータコア部の熱歪みを抑制できる。

ガイド部材は、交差方向の片側に絞り部が設けられていてもよい。この場合、インタークーラの冷却効率及びラジエータの冷却効率をバランス良く向上できる。

ガイド部材は、交差方向の両側に絞り部が設けられていてもよい。この場合、インタークーラを通過した熱風がラジエータコア部に当たる面積が更に抑えられるため、ラジエータの冷却効率を重点的に向上できる。

ラジエータに対してインタークーラが傾斜していてもよい。インタークーラを傾斜させることで、例えばキャブのフロアパネルなどの形状の逃がし部を車両用冷却装置に持たせることができる。ラジエータに対してインタークーラを傾斜させる場合、インタークーラを通過する吸入空気の量の確保が問題となるが、この車両用冷却装置では、上記のガイド部材によりインタークーラを通過する吸入空気の量を十分に確保できる。したがって、ラジエータに対してインタークーラを傾斜させる場合であっても、インタークーラの冷却効率が損なわれることを回避できる。

本開示によれば、インタークーラの冷却効率及びラジエータの冷却効率の双方の向上が図られる。

車両用冷却装置の構成の一例を示す概略的な平面図である。 車両用冷却装置の構成の一例を示す概略的な側面図である。 ラジエータの温度分布を示す図である。 車両用冷却装置の構成の変形例を示す概略的な側面図である。 車両用冷却装置の構成の別の変形例を示す概略的な側面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る車両用冷却装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、車両用冷却装置の構成の一例を示す概略的な平面図である。また、図２は、その側面図である。図１及び図２に示すように、車両用冷却装置１は、自動車等の車両のエンジン２の前方に設けられている。車両用冷却装置１は、エンジン２を循環するエンジン冷却液やエンジン２が吸入する吸入空気を冷却する装置である。車両用冷却装置１は、ファン３と、ラジエータ４と、インタークーラ５と、ガイド部材６とを含んで構成されている。ファン３は、ファンクラッチ等の動力伝達部材を介してクランクシャフト７に連結され、回転により外気を吸入する。ファン３とラジエータ４との間の空間は、シュラウド８によって囲まれている。

ラジエータ４は、車両の高さ方向Ｄ１及び車幅方向Ｄ２に延在する矩形状のラジエータコア部１１を有している。ラジエータ４は、ラジエータコア部１１を鉛直方向に挟むアッパータンク及びロアタンクを有している。また、ラジエータ４は、ラジエータコア部１１を車幅方向Ｄ２に挟む一対のブラケットを有している。ラジエータ４は、一対のブラケットを介して不図示の車体フレームに対して固定されている。

ラジエータコア部１１は、当該ラジエータコア部１１の頂部と底部とを繋ぐように鉛直方向に延在する複数の冷却管１２（図３参照）を有している。冷却管１２，１２間には、ラジエータコア部１１の表面積を拡大するための不図示のフィンが設けられている。冷却管１２は、車幅方向Ｄ２に配列されている。すなわち、本実施形態では、冷却管１２の配列方向が車幅方向Ｄ２であり、これに交差（直交）する交差方向（直交方向）が高さ方向Ｄ１である。

ラジエータ４は、例えばダウンフロー式のラジエータである。ラジエータ４に流入したエンジン冷却液は、アッパータンクから複数の冷却管１２に分配され、各冷却管１２の内部を下方に向かって流れた後、ロアタンクで合流する。ラジエータ４では、各冷却管１２と、各冷却管１２を流れるエンジン冷却液との間で熱交換が行われる。また、各冷却管１２と冷却管１２間のフィンとがラジエータコア部１１を通過する外気によって冷却されることで、エンジン冷却液が冷却される。

インタークーラ５は、車両の高さ方向Ｄ１及び車幅方向Ｄ２に延在する矩形状のインタークーラコア部１３を有している。本実施形態では、インタークーラコア部１３の高さ方向Ｄ１の幅は、ラジエータコア部１１の高さ方向Ｄ１の幅よりも小さくなっている。また、インタークーラコア部１３の車幅方向Ｄ２の幅は、ラジエータコア部１１の車幅方向Ｄ２の幅よりも小さくなっている。インタークーラ５は、インタークーラコア部１３を車幅方向Ｄ２に挟む入口タンク及び出口タンクを有している。インタークーラ５は、例えば入口タンク及び出口タンクに連結されたブラケットがラジエータ４のブラケットに取り付けられることで、ラジエータ４に対して固定されている。入口タンクには、過給機によって過給された吸入空気をインタークーラ５に流入させる上流側ホース１４が接続され、出口タンクには、インタークーラ５で冷却された吸入空気をエンジンに送出する下流側ホース１５が接続されている（図１参照）。

図１及び図２の例では、インタークーラ５は、ラジエータ４に対して一定の間隔をもって平行に配置され、インタークーラコア部１３の全体がラジエータコア部１１の一部（ロアタンク寄りの位置）に平行に対向した状態となっている。また、インタークーラコア部１３における車幅方向Ｄ２の中心と、ラジエータコア部１１における車幅方向Ｄ２の中心とは、互いに一致した状態となっている。

インタークーラコア部１３は、当該インタークーラコア部１３の車幅方向Ｄ２の両端部を繋ぐように水平方向に延在する複数の冷却管（不図示）を有している。冷却管間には、インタークーラコア部１３の表面積を拡大するための不図示のフィンが設けられている。冷却管は、高さ方向Ｄ１に配列されている。上流側ホース１４からインタークーラ５に流入した吸入空気は、入口タンクから複数の冷却管に分配され、各冷却管の内部を車幅方向Ｄ２に向かって流れた後、出口タンクで合流する。インタークーラ５では、各冷却管と、当該各冷却管を流れる吸入空気と間で熱交換が行われる。また、各冷却管と冷却管間のフィンとがインタークーラコア部１３を通過する外気によって冷却されることで、吸入空気が冷却される。

ガイド部材６は、金属或いは樹脂によって形成された中空部材である。ガイド部材６は、インタークーラコア部１３を通過した吸入空気をラジエータコア部１１に向けて案内する。また、ガイド部材６は、インタークーラコア部１３とラジエータコア部１１との間の空間にインタークーラ５の周囲から外気が流入することを抑制する。ガイド部材６は、例えばラジエータ４のブラケットに連結され、ラジエータ４と共に車体フレームに固定されている。

ガイド部材６は、例えば断面矩形の筒状の本体部２１と、本体部２１の一端側に設けられてラジエータコア部１１に面するラジエータ側開口部２２と、本体部２１の他端側に設けられてインタークーラコア部１３に面するインタークーラ側開口部２３と、を有している。ラジエータ側開口部２２とラジエータコア部１１との間の隙間は、スポンジのような弾性体を用いてシールされていてもよい。同様に、インタークーラ側開口部２３とインタークーラコア部１３との間の隙間は、スポンジのような弾性体を用いてシールされていてもよい。

インタークーラ側開口部２３は、インタークーラコア部１３全体を囲むように設けられている。すなわち、インタークーラ側開口部２３における高さ方向Ｄ１の幅Ｗ１は、インタークーラコア部１３における高さ方向Ｄ１の幅Ｗ２と等幅となっており（図２参照）、インタークーラ側開口部２３における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ３は、インタークーラコア部１３における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ４と等幅となっている（図１参照）。

ラジエータ側開口部２２における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ５は、ラジエータコア部１１における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ６と等幅となっている（図１参照）。一方、ガイド部材６の本体部２１には、図２に示すように、底面側（高さ方向Ｄ１の下側）に絞り部Ｋが設けられている。絞り部Ｋでは、本体部２１の底面側の壁部がインタークーラ側開口部２３からラジエータ側開口部２２に向かって上り傾斜となっている。これにより、ラジエータ側開口部２２における高さ方向Ｄ１の幅Ｗ７は、インタークーラ側開口部２３における高さ方向Ｄ１の幅Ｗ１よりも小さくなっている。

以上のような車両用冷却装置１では、図２に示すように、インタークーラ５を通過した吸入空気がガイド部材６によってラジエータコア部１１にガイドされるため、インタークーラ５の周囲からの外気の流入が抑えられ、インタークーラ５を通過する吸入空気の量を十分に確保できる。このため、インタークーラ５における冷却効率の向上が図られる。また、車両用冷却装置１では、ラジエータコア部１１における高さ方向Ｄ１の幅（冷却管１２の配列方向に交差する交差方向の幅）について、ガイド部材６のラジエータ側開口部２２の幅Ｗ７がインタークーラ側開口部２３の幅Ｗ１よりも小さくなっている。これにより、インタークーラ５を通過した熱風がラジエータ４に当たる面積を抑えることができるので、インタークーラ５の冷却効率及びラジエータ４の冷却効率の双方の向上が図られる。

ガイド部材６を配置する場合、インタークーラ５の背面に配置されたラジエータ４に対しては、インタークーラ５を通過した熱風がより多く当たるようになる。したがって、インタークーラ５の冷却効率とラジエータ４の冷却効率との間には、トレードオフの関係が成立する。車両用冷却装置１では、インタークーラ側開口部２３の幅Ｗ１に対するガイド部材６のラジエータ側開口部２２の幅Ｗ７の比を調整することで、インタークーラ５の冷却効率及びラジエータ４の冷却効率の双方の向上を図りつつ、いずれの冷却効率を優先するかを調整することができる。

車両用冷却装置１では、ラジエータ側開口部２２における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ５は、ラジエータコア部１１における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ６と等幅となっている。これにより、図３に示すように、ラジエータコア部１１には、高さ方向Ｄ１に対して上方から順に、低温領域Ｒ１、高温領域Ｒ２、及び低温領域Ｒ１が形成される。低温領域Ｒ１は、ガイド部材６のラジエータ側開口部２２と対向せず、外気が直接流入する領域である。高温領域Ｒ２は、ガイド部材６のラジエータ側開口部２２と対向し、インタークーラ５を通過した熱風が当たる領域である。

車両用冷却装置１では、ラジエータ側開口部２２における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ５がラジエータコア部１１における車幅方向Ｄ２の幅Ｗ６と等幅となっているため、ラジエータコア部１１における冷却管１２の配列方向に対し、インタークーラ５を通過した熱風が均一に当たる。したがって、冷却管１２の配列方向の温度分布差が抑えられ、ラジエータコア部１１の熱歪みを抑制できる。

車両用冷却装置１では、ガイド部材６において高さ方向Ｄ１の片側に絞り部Ｋが設けられていてもよい。これにより、インタークーラ５の冷却効率及びラジエータ４の冷却効率をバランス良く向上できる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ガイド部材６において高さ方向Ｄ１の片側に絞り部Ｋが設けられているが、図４に示すように、ガイド部材６において高さ方向Ｄ１の両側に絞り部Ｋが設けられていてもよい。この絞り部Ｋでは、本体部２１の底面側の壁部がインタークーラ側開口部２３からラジエータ側開口部２２に向かって上り傾斜となっていると共に、本体部２１の上面側の壁部がインタークーラ側開口部２３からラジエータ側開口部２２に向かって下り傾斜となっている。これにより、ラジエータ側開口部２２における高さ方向Ｄ１の幅Ｗ７は、インタークーラ側開口部２３における高さ方向Ｄ１の幅Ｗ１よりも一層小さくなっている。このような構成によれば、インタークーラ５を通過した熱風がラジエータコア部１１に当たる面積が更に抑えられるため、ラジエータ４の冷却効率を重点的に向上できる。

また、上記実施形態では、ラジエータ４に対して一定の間隔をもって平行に配置されているが、図５に示すように、ラジエータ４に対してインタークーラ５が傾斜していてもよい。インタークーラ５を傾斜させることで、例えばキャブのフロアパネルＰなどの形状の逃がし部を車両用冷却装置１に持たせることができる。図５の例では、インタークーラ５が高さ方向Ｄ１の下方側を向くように傾斜しているが、ラジエータ４に対するインタークーラ５の傾斜方向は、任意である。インタークーラ５は、高さ方向Ｄ１の上方側を向くように傾斜していてもよく、車幅方向Ｄ２の左右いずれかを向くように傾斜していてもよい。

ラジエータ４に対してインタークーラ５を傾斜させる場合、インタークーラ５を通過する吸入空気の量の確保が問題となるが、この車両用冷却装置１では、上記のガイド部材６によりインタークーラ５を通過する吸入空気の量を十分に確保できる。したがって、ラジエータ４に対してインタークーラ５を傾斜させる場合であっても、インタークーラ５の冷却効率が損なわれることを回避できる。また、インタークーラコア部１３における車幅方向Ｄ２の中心と、ラジエータコア部１１における車幅方向Ｄ２の中心とは、必ずしも一致していなくてもよい。インタークーラコア部１３における車幅方向Ｄ２の中心と、ラジエータコア部１１における車幅方向Ｄ２の中心とは、車幅方向Ｄ２についてずれていてもよい。

１…車両用冷却装置、４…ラジエータ、５…インタークーラ、６…ガイド部材、１１…ラジエータコア部、１２…冷却管、１３…インタークーラコア部、２２…ラジエータ側開口部、２３…インタークーラ側開口部、Ｄ１…高さ方向（交差方向）、Ｄ２…車幅方向（配列方向）、Ｋ…絞り部。

Claims (5)

1. エンジン冷却液を冷却するラジエータコア部を有するラジエータと、
   前記ラジエータコア部と対向して配置されるインタークーラコア部を有し、吸入空気を冷却するインタークーラと、
   前記ラジエータコア部と前記インタークーラコア部との間の空間を取り囲むガイド部材と、を備え、
   前記ガイド部材は、前記ラジエータコア部に面するラジエータ側開口部と、前記インタークーラコア部に面するインタークーラ側開口部と、を有し、
   前記インタークーラ側開口部は、前記インタークーラコア部全体を囲むように設けられており、
   前記ラジエータコア部における冷却管の配列方向に交差する交差方向に対する前記ラジエータ側開口部の幅は、前記交差方向に対する前記インタークーラ側開口部の幅よりも小さくなっている車両用冷却装置。
2. 前記ラジエータコア部における冷却管の配列方向に対する前記ラジエータ側開口部の幅は、前記配列方向に対する前記ラジエータコア部の幅と等幅となっている請求項１記載の車両用冷却装置。
3. 前記ガイド部材は、前記交差方向の片側に絞り部が設けられている請求項1又は２記載の車両用冷却装置。
4. 前記ガイド部材は、前記交差方向の両側に絞り部が設けられている請求項１又は２記載の車両用冷却装置。
5. 前記ラジエータに対して前記インタークーラが傾斜している請求項１〜４のいずれか一項記載の車両用冷却装置。

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