JP4110022B2 - 車両用熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オイルクーラが一体化されたコンデンサをラジエータの前方に配置した車両用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンルームの前方には、エンジン冷却水を循環して冷却するためのラジエータが設置されている。また、その前方には、エアコン冷媒を冷却して凝縮させるためのコンデンサが近接状態で設置されている。
【０００３】
コンデンサの前方には左右一対のダクトが形成され、該ダクトにより車両前方より導入される空気流の流路を長くし、空気流の安定化を図っている。
【０００４】
また、ラジエータの後面にはファンシュラウドが取付けられ、ファンシュラウドに設けられた左右一対の開口部には電導回転するファンがそれぞれ取付けられている。ファンは車速風（ラム圧）が期待できない車両停止時等に空気を強制的にラジエータに導いて放熱性能を高めるためのものである。
【０００５】
このように、ダクトから導入した空気流を、コンデンサやラジエータに通過させることにより、コンデンサやラジエータ内を循環する冷媒や冷却水を放熱により冷却できる構造になっている。
【０００６】
そして、コンデンサの前方には、更に前述の空気流を利用してＡＴ用オイルを冷却するためのオイルクーラが設置されている。オイルクーラは通気抵抗とならないように放熱パイプを小さく曲折した構造をしているが、車両前方から導入されてコンデンサに至る前の空気流を利用して冷却するために、どうしてもコンデンサの前方に設置される（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１５８９１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構造にあっては、オイルクーラがコンデンサの前方に設置されているため、コンデンサの不使用時に、コンデンサがオイルクーラを通過した熱い空気流により熱せられて熱くなり、コンデンサを再び使用する際に、適正な熱交換温度に下がるまでに時間を要し、エアコンの効きが遅くなる場合がある。
【０００９】
すなわち、登坂走行のようにエンジン駆動力を大きく必要とするときは、少しでもエンジン負荷を下げるために、夏期でもエアコンのコンプレッサのクラッチを強制的に切って走行する場合があり、そのような場合には、コンデンサに冷媒は循環しないが、ラジエータやオイルクーラのために空気流は流れ続けるため、オイルクーラが設置されたところでは、その空気流がオイルクーラ部分で熱せられて、後方にあるコンデンサを熱くしてしまう。そのため、登坂走行が終了して、通常走行に戻ってから、再びエアコンのコンプレッサのクラッチを接続しても、コンデンサが熱せられている分、エアコンの効きが遅くなる。
【００１０】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、オイルクーラによりコンデンサが熱くならず、更にコンデンサの冷却能力を早期に高めることができる車両用熱交換器を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、ラジエータの前方に、左右片側に仕切部を介してオイルクーラが一体化されたコンデンサを配置し、ラジエータの後方に左右一対のファンを設置すると共に、オイルクーラ一体のコンデンサの前方に左右一対のダクトを設置し、ダクトを介してファンにより車両前方から導入した空気流で、コンデンサ及びオイルクーラと、その後方に位置するラジエータとを冷却可能な車両用熱交換器であって、前記コンデンサの仕切部側の端部を、オイルクーラ側のダクトから導入した空気流の中に位置させると共に、左右一対のダクトの少なくともオイルクーラ側に開閉自在なシャッターを設け、エアコン停止時には、少なくともオイルクーラ側のダクトに設けられたシャッターを開いた状態にし、エアコン使用時には、シャッターによりオイルクーラ側のダクトを閉じ且つコンデンサ側のダクトは開いた状態で、左右両方のファンを回転状態にできることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明にあっては、コンデンサ側のダクトにも開閉自在なシャッターを設け、暖機運転時に、各シャッターによって両方のダクトを閉じた状態にすると共に、両方のファンを回転停止状態にできることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、オイルクーラがコンデンサに一体化されているため、オイルクーラを通過した空気流がコンデンサに当たることはない。しかし、一体化したことにより、オイルクーラの熱が仕切部を介して熱伝導によりコンデンサ側に伝達されることがあるため、コンデンサの仕切部側の端部を、オイルクーラ側のダクトを介してファンにより車両前方から導入した空気流の中に位置させている。
【００１４】
更に、エアコン停止時には、少なくともオイルクーラ側のダクトに設けられたシャッターが開いた状態になるため、エアコンの停止時に、コンデンサにおいてオイルクーラに一番近い部分を空気流により冷却し続けることができ、コンデンサ側にオイルクーラの熱が伝達するのを最も効果的に阻止できる（コンデンサ側の空気流に入ってから冷却するのでは遅く、効果的でない）。従って、エアコン停止状態におけるコンデンサを、再び使用される時のために冷却状態のまま維持することができ、再びエアコンのコンプレッサのクラッチを接続した時に、エアコンの効きが早くなる。
【００１５】
そして、エアコンが使用状態になると、今度は、オイルクーラ側のダクトを閉じ、コンデンサ側のダクトを開いた状態にして、左右両方のファンを回転させるため、２つのファンによる強力な空気流が、使用状態となったコンデンサに集中し、コンデンサの冷却効率が早期に高まって、エアコンの効きが更に良くなる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、両方のダクトを閉じて、両方のファンも停止状態にするため、ラジエータが空気流により冷却されず、エンジンの暖機が早まる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。尚、各図は、上から見た断面図で、図の左側が車両前方である。
【００１８】
エンジンルームの前方には、樹脂一体成型品であるフロントエンドパネル１が組み付けられ、このフロントエンドパネル１の中央に形成された貫通部に、エンジン冷却水を循環して冷却するラジエータ２が設置されている。
【００１９】
ラジエータ２の後面にはフロントエンドパネル１に固定されたファンシュラウド３が設置されている。ファンシュラウド３には、左右に略同一開口径の円筒の開口部４Ｒ、４Ｌが形成され、この開口部４Ｒ、４Ｌ内に図示せぬステーにて支持された電動のファン５Ｒ、５Ｌがそれぞれ設けられている。
【００２０】
ラジエータ２の前方には、フロントエンドパネル１に固定された左右一対のダクト１０Ｒ、１０Ｌが設置されている。このダクト１０Ｒ、１０Ｌは、開口部４Ｒ，４Ｌに対応した車両前方側の位置に設定され、ダクト１０の後方には開口部４Ｒが位置するよう、またダクト１０Ｌの後方には開口部４Ｌが位置するよう、それぞれ前後方向に整列して配置される。ダクト１０Ｒ、１０Ｌの入口には、それぞれ開閉自在なシャッター１１Ｒ、１１Ｌが設けられている。車両走行時には、走行風（ラム圧）の作用により、各ダクト１０Ｒ、１０Ｌから空気が導入され、そのまま空気流６Ｒ、６Ｌとなって、ラジエータ２を通過し、ファンシュラウド３の開口部４Ｒ、４Ｌより後方の図示せぬエンジンに送られる。シャッター１１Ｒ、１１Ｌは、両方を同時に開閉することもできるし、それぞれを別々に開閉させることもできる。尚、ダクト１０Ｒ、１０Ｌは、フロントエンドパネル１の前方を覆うもので、ラジエータ２や後述するコンデンサ７等の熱交換器への空気流の導入は、このダクト１０Ｒ、１０Ｌの入口のみから基本的に行うようにしてある。
【００２１】
また、開口部４Ｒ、４Ｌにはファン５Ｒ、５Ｌも設けられているため、車両停車中（アイドリング時）であっても、このファン５Ｒ、５Ｌを回転させることで、ラジエータ２とファンシュラウド３との間の空間を負圧にし、空気を強制的に吸引して、各ファン５Ｒ、５Ｌに応じた空気流６Ｒ、６Ｌを発生させることができる。車両走行中にファン５Ｒ、５Ｌを回転させれば、前記走行風（ラム圧）による作用も加わるため、更に強力な空気流６Ｒ、６Ｌが得られる。また、これらのファン５Ｒ、５Ｌは、両方を回転させることもできるし、片方だけを回転させるようにも制御できる。以上のように、前後に並んだダクト１０Ｒ、１０Ｌ、開口部４Ｒ，４Ｌ、ファン５Ｒ，５Ｌの配列では、シャッター１１Ｒ，１１Ｌの開放状態では基本的にダクト１０Ｒの入口から真っ直ぐに入った空気流６Ｒは、そのまま開口部４Ｒへ流れて通過していくようになっている。また、ダクト１０Ｌの入口から真っ直ぐに入った空気流６Ｌも同様に開口部４Ｌへ流れていく。
【００２２】
そして、ラジエータ２の前方にはエアコン用のコンデンサ７が設置されている。コンデンサ７の車両進行方向に向かって左側には、仕切部８を介してオイルクーラ９が一体化されている。オイルクーラ９の方がコンデンサ７に比べてサイズが小さいため、仕切部８は左右中心でなく、左側（オイルクーラ９側）にオフセットしている。従って、コンデンサ７においてオイルクーラ９に一番近い仕切部８側の端部７ａ（図中斜線図示）付近は、オイルクーラ９側の左側のダクト１０Ｌから導入された空気流６Ｌの中に位置している。即ち、開口部４Ｌの開口の前方側に、仕切部８が位置することになる。
【００２３】
通常時（図１参照）：
次に、作用を説明する。通常時においては、図１に示すように、両方のダクト１０Ｒ、１０Ｌにおけるシャッター１１Ｒ、１１Ｌを開き、両方のファン５Ｒ、５Ｌも回転させた状態にする。そうすることにより、右側のダクト１０Ｒから導入した空気流６Ｒでは、コンデンサ７の大部分と、ラジエータ２の右半分を冷却することができる。また、左側のダクト１０Ｌから導入した空気流６Ｌでは、コンデンサ７の端部７ａ付近と、オイルクーラ９を冷却すると共に、ラジエータ２の左半分を冷却することができる。
【００２４】
エアコン停止時（図１及び図２参照）：
このような状態で、仮にエンジン負荷低減のために、エアコンのコンプレッサのクラッチを強制的に切り、コンデンサ７に冷媒が循環しない状態になっても、オイルクーラ９がコンデンサ７に一体化されているため、従来のように、オイルクーラ９を通過した空気流がコンデンサ７に当たって、コンデンサ７が熱せられることはない。
【００２５】
そして、オイルクーラ９をコンデンサ７に一体化したことにより、そのままでは、オイルクーラ９の熱が仕切部８を介して熱伝導によりコンデンサ７側に伝達されるところであるが、この実施形態では、コンデンサ７の仕切部８側の端部７ａを、オイルクーラ９側のダクト１０Ｌによる空気流６Ｌの中に位置させているため、コンデンサ７においてオイルクーラ９に一番近い端部７ａ付近を、空気流６Ｌにより冷却し続けることができ、コンデンサ７側にオイルクーラ９の熱が伝達するのを最も効果的に阻止できる（コンデンサ７側の空気流６Ｒに入ってから冷却するのでは遅く、効果的でない）。従って、不使用時のコンデンサ７を再び使用される時のために冷却状態のまま維持することができ、再びエアコンのコンプレッサのクラッチを接続した時に、エアコンの効きが早くなる。
【００２６】
また、ダクト１０Ｒ、１０Ｌは必ずしも両方とも開く必要はなく、ラジエータ２側の熱交換能力に余裕がある場合（エンジン冷却水の温度が低い場合）には、図２に示すように、右側のダクト１０Ｒは閉じて、左側（オイルクーラ９側）のダクト１０Ｌだけを開くようにしても良い。また、この時には、オイルクーラ９側のファン５Ｌだけを回転状態にする（尚、両方を回転状態にしても良い）。
【００２７】
このように、左側のダクト１０Ｌだけを開いた状態にしても、コンデンサ７の仕切部８側の端部７ａ付近を冷却することができ、両方のダクト１０Ｒ、１０Ｌを開いた場合と同様に、不使用時のコンデンサ７を再び使用される時のために冷却状態のまま維持することができる。また、片方のダクト１０Ｒを閉じることにより、車両走行時の空気抵抗が低減し、燃費の向上を図ることができる。
【００２８】
すなわち、空気を両方のダクト１０Ｒ、１０Ｌ内に取り入れてコンデンサ７やラジエータ２に通過させることは車両走行時の空気抵抗を非常に増すことになるが、その片方を閉じているため、その分、空気抵抗の低減が図れる。このように片方のファン５Ｌを回転させるだけで済む場合は、両方を回転させる場合に比べて、消費電力の低減を図ることができる。尚、ファン５Ｌを高速あるいは通常回転させている場合において、ファン５Ｌ，５Ｒの後方のエンジン等のレイアウト（図示せず）によっては、ファン５Ｒが止まって、開口部４Ｒ前方のダクト１０Ｒのシャッター１１Ｒが閉じていると、開口部４Ｒ側を流れる空気がないため、ファン５Ｌで吐き出される空気流６Ｌの一部が、開口部４Ｒを通って前方に吹き戻され、再び、ファン５Ｌによって吸い込まれるという、空気流の循環現象が発生してしまい、冷却効率が落ちてしまう場合が想定されるが、ファン５Ｌの回転速度よりも落として（微速で）右側のファン５Ｒを回転させてやれば、所謂「吹き返し（吹き戻し）」現象を抑制することができる。
【００２９】
エアコン使用時（図３参照）：
そして、エアコンが使用状態になった時点で、オイルクーラ９の熱交換能力に余裕がある場合（オイルの温度が低い場合）には、図２の状態とは逆に、左側ダクト１０Ｌのシャッター１１Ｌを閉じ、右側ダクト１０Ｒのシャッター１１Ｒを開くと共に、左右両方のファン５Ｒ、５Ｌを回転させる。すると、２つのファン５Ｒ、５Ｌによる強力な空気流６Ｒが、使用状態となったコンデンサ７に集中するため、コンデンサ７の冷却効率が早期に高まり、エアコンの効きが更に良くなる。しかも、右側のダクト１０Ｒから左側のファン５Ｌへ向けて斜めに導入される小さな空気流６Ｒ′が仕切部８側の端部７ａ付近に当たるため、コンデンサ７の略全体が空気流６Ｒ、６Ｒ′により冷却されることになる。尚、上記では、左右両方のファン５Ｒ，５Ｌを回転させる例を示したが、消費電力低減のためにファン５Ｌの回転を止めるような場合でも、上述したのと同様に開口部４Ｌ側を前方側へ流れる所謂「吹き返し（吹き戻し）」現象を抑制するため、ファン５Ｒの回転速度よりも落として（微速で）ファン５Ｌを回転させることもできる。そして、上述したファン５Ｌやファン５Ｒの微速回転は、低速走行時や停車時のように走行風がなく、熱気がこもり易い状況の場合に行うように、ファン５Ｌ，５Ｒを制御してもよい。
【００３０】
暖機運転時（図４参照）：
エンジン始動時の暖機運転をする場合には、シャッター１１Ｒ、１１Ｌにより、両方のダクト１０Ｒ、１０Ｌを閉じて、両方のファン５Ｒ、５Ｌも停止状態にする。そうすることにより、ラジエータ２が空気流により冷却されず、エンジンの暖機が早まる。
【００３１】
尚、上記の実施形態において、ファンシュラウド３は、フロントエンドパネル１に一体に形成されたものであってもよく、その場合、ラジエータ２等の熱交換器は、前方からフロントエンドパネル１に取付けられることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用熱交換器の通常状態を上から見た断面図。
【図２】片方のファンだけを回転させたエアコン停止状態を示す図１相当の断面図。
【図３】エアコン使用状態を示す図１相当の断面図。
【図４】エンジンの暖機運転状態を示す図１相当の断面図。
【符号の説明】
１ フロントエンドパネル
２ ラジエータ
３ ファンシュラウド
４Ｒ、４Ｌ 開口部
５Ｒ、５Ｌ ファン
６Ｒ、６Ｌ 空気流
７ コンデンサ
７ａ 端部
８ 仕切部
９ オイルクーラ
１０Ｒ、１０Ｌ ダクト
１１Ｒ、１１Ｌ シャッター

Claims (2)

1. ラジエータ（２）の前方に、左右片側に仕切部（８）を介してオイルクーラ（９）が一体化されたコンデンサ（７）を配置し、
   ラジエータ（２）の後方に左右一対のファン（５Ｒ，５Ｌ）を設置すると共に、オイルクーラ（９）一体のコンデンサ（７）の前方に左右一対のダクト（１０Ｒ，１０Ｌ）を設置し、
   ダクト（１０Ｒ，１０Ｌ）を介してファン（５Ｒ，５Ｌ）により車両前方から導入した空気流（６Ｒ，６Ｌ）で、コンデンサ（７）及びオイルクーラ（９）と、その後方に位置するラジエータ（２）とを冷却可能な車両用熱交換器であって、
   前記コンデンサ（７）の仕切部（８）側の端部（７ａ）を、オイルクーラ（９）側のダクト（１０Ｌ）から導入した空気流（６Ｌ）の中に位置させると共に、左右一対のダクト（１０Ｒ，１０Ｌ）の少なくともオイルクーラ（９）側に開閉自在なシャッター（１１Ｌ）を設け、
   エアコン停止時には、少なくともオイルクーラ（９）側のダクト（１０Ｌ）に設けられたシャッター（１１Ｌ）を開いた状態にし、
   エアコン使用時には、シャッター（１１Ｌ）によりオイルクーラ（９）側のダクト（１０Ｌ）を閉じ且つコンデンサ（７）側のダクト（１０Ｒ）は開いた状態で、左右両方のファン（５Ｒ，５Ｌ）を回転状態にできることを特徴とする車両用熱交換器。
2. 請求項１記載の車両用熱交換器であって、
   コンデンサ（７）側のダクト（１０Ｒ）にも開閉自在なシャッター（１１Ｒ）を設け、暖機運転時に、各シャッター（１１Ｒ，１１Ｌ）によって両方のダクト（１０Ｒ，１０Ｌ）を閉じた状態にすると共に、両方のファン（５Ｒ，５Ｌ）を回転停止状態にできることを特徴とする車両用熱交換器。

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