JP6097016B2 - 可変コア型熱交換器ユニット - Google Patents
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Description
本発明は可変コア型熱交換器ユニットに係り、より詳しくは、迅速な冷却作用が要求されるエンジンや電場を担当するコアにより多くの低温冷却水量が迅速に供給され、これによってエンジンと電場を担当する熱交換コアの熱交換性能が大きく高まる可変コア型熱交換器ユニットに関する。
一般的に、ガソリン車の冷却系は、エンジン冷却のためのエンジンラジエータとエアコン冷媒を冷却するためのコンデンサとを必要とする反面、ハイブリッド車では、これと共に電装品を冷却させるための電場ラジエータをさらに必要とする。
通常、エンジンラジエータとコンデンサ、および電場ラジエータを熱交換器と称する。
特に、乗用車に適用されるディーゼルおよびガソリンエンジンの場合には、摂氏９５度水準に冷却水温を維持するよう冷却させる反面、モータおよびインバータなどのハイブリッド構成部品では、摂氏５０度以下に冷却水温を維持する必要がある。
従って、ハイブリッド車の冷却系では、上記電場ラジエータをさらに備えることにより、ガソリンエンジンに比べて相対的に低く管理される冷却水温で冷却系の性能が円滑に維持される。
通常、エンジンラジエータとコンデンサ、および電場ラジエータを熱交換器と称する。
特に、乗用車に適用されるディーゼルおよびガソリンエンジンの場合には、摂氏９５度水準に冷却水温を維持するよう冷却させる反面、モータおよびインバータなどのハイブリッド構成部品では、摂氏５０度以下に冷却水温を維持する必要がある。
従って、ハイブリッド車の冷却系では、上記電場ラジエータをさらに備えることにより、ガソリンエンジンに比べて相対的に低く管理される冷却水温で冷却系の性能が円滑に維持される。
図６には、ハイブリッド車の冷却系レイアウトの例を示す。
図６（イ）は、エンジンルーム３００に設置されたエンジンラジエータ４００であり、図６（ロ）は、同じエンジンルーム３００内で別の隔壁によって区画された隔室５００に設置された電場ラジエータ６００を示す。
上記の通り、ハイブリッド車の冷却系は、エンジンラジエータと電場ラジエータが別のシステムで構成され、あるいは同じシステムであっても隔壁によって遮断してコア内の冷却水流を分離させている。
これにより、ハイブリッド車のように冷却水温が相対的に低く管理されても、それに合わせてエンジンラジエータと電場ラジエータの性能が維持される。
図６（イ）は、エンジンルーム３００に設置されたエンジンラジエータ４００であり、図６（ロ）は、同じエンジンルーム３００内で別の隔壁によって区画された隔室５００に設置された電場ラジエータ６００を示す。
上記の通り、ハイブリッド車の冷却系は、エンジンラジエータと電場ラジエータが別のシステムで構成され、あるいは同じシステムであっても隔壁によって遮断してコア内の冷却水流を分離させている。
これにより、ハイブリッド車のように冷却水温が相対的に低く管理されても、それに合わせてエンジンラジエータと電場ラジエータの性能が維持される。
上記の通り別々に構成されたエンジンラジエータ４００と電場ラジエータ６００では、冷却ファンもそれぞれ個別に要求されることにより、冷却ファンの追加による費用上昇はもちろん、２つの冷却ファンを駆動するための追加動力も必要となる。
２つの冷却ファンを駆動するための追加動力は、最終的にはハイブリッド車の燃費改善効果を低下させる。このような燃費低下を償うには、これを改善するための別の制御ロジックを開発することが必要となる。
特に、エンジンラジエータ４００と電場ラジエータ６００が共に構成されることにより、余裕空間がほとんど無いエンジンルーム３００にエンジンラジエータ４００と電場ラジエータ６００のための別の空間を設ける必要があり、ハイブリッド車のエンジンルームは、ガソリン車のエンジンルームに比べ、エンジンルームの空間余裕が無くなることになる。
２つの冷却ファンを駆動するための追加動力は、最終的にはハイブリッド車の燃費改善効果を低下させる。このような燃費低下を償うには、これを改善するための別の制御ロジックを開発することが必要となる。
特に、エンジンラジエータ４００と電場ラジエータ６００が共に構成されることにより、余裕空間がほとんど無いエンジンルーム３００にエンジンラジエータ４００と電場ラジエータ６００のための別の空間を設ける必要があり、ハイブリッド車のエンジンルームは、ガソリン車のエンジンルームに比べ、エンジンルームの空間余裕が無くなることになる。
このようなエンジンルームの空間余裕の不足は、エンジンルームのレイアウトを制約し、エンジンルームのレイアウトの制約は、さらに車室空間の確保や低速衝突（ＲＣＡＲ）用のエンジンルームパッケージの縮小傾向に反することになる。
エンジンルームパッケージの縮小がなされない場合には、多様な装置と機器がエンジンルームに設置できず、これは特に、準中型クラスハイブリッド車の商品価値を低下させる原因となる。
エンジンルームパッケージの縮小がなされない場合には、多様な装置と機器がエンジンルームに設置できず、これは特に、準中型クラスハイブリッド車の商品価値を低下させる原因となる。
本発明は、上記問題点を勘案してなされたものであって、共に構成されて一体化したエンジンラジエータと電場ラジエータに高温冷却水が流入する空間を移動板によって区分し、優先的に高い冷却性能が要求されるラジエータ側のコアに流入する高温冷却水量が増大するように移動板を動かし、低温冷却水の供給量を迅速に増大することができる可変コア型熱交換器ユニットの提供を目的とする。
また、本発明は、高温冷却水量を変化させるように移動板を利用してエンジンラジエータと電場ラジエータを一体化することにより、２つのラジエータが分離していたことによるレイアウトの制約を解消するとともに、低速衝突（ＲＣＡＲ）等級の確保にも有利なエンジンルームが実現できる可変コア型熱交換器ユニットの提供を他の目的とする。
また、本発明は、高温冷却水量を変化させるように移動板を利用してエンジンラジエータと電場ラジエータを一体化することにより、２つのラジエータが分離していたことによるレイアウトの制約を解消するとともに、低速衝突（ＲＣＡＲ）等級の確保にも有利なエンジンルームが実現できる可変コア型熱交換器ユニットの提供を他の目的とする。
本発明は、エンジンとハイブリット車のモータの電場からそれぞれ出た高温冷却水を熱交換により低温冷却水に転換させ、前記低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送るコアからなる熱交換器、
冷却水が充填される空間であるキャビティハウジングと、キャビティハウジングに連通して冷却水ラインと連結するアッパーニップル、ローニップルを備え、
前記アッパーニップル、ローニップルを経て前記高温冷却水が前記キャビティハウジングに入って来た後に前記熱交換器へ出て行くリザーバタンクと
前記低温冷却水が前記熱交換器から前記キャビティハウジングに入って来た後に前記アッパーニップル、ローニップルを経て前記エンジンと前記電場に出て行くリザーバタンク、および、
コントローラで制御され、前記高温冷却水用前記キャビティハウジングと前記低温冷却水用前記キャビティハウジングの内部空間を可変させ、前記内部空間の変化が同一に連動するアクチュエーターモジュール
を含み、
前記熱交換器は、前記エンジンから出た高温冷却水が流入した後に出て行く区間が形成されるエンジン放熱コアと、前記電場から出た高温冷却水が流入した後に出て行く区間が形成される電場放熱コアとに分けられ、
前記リザーバタンクには、水平配列構造のリザーバータンクと垂直配列構造のリザーバータンクがあり、水平配列構造のリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアに前記エンジンと電場からそれぞれ出た高温冷却水を送る１側のリザーバタンクと、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアから出た低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送る他側のリザーバタンクとで構成され、垂直配列構造のリザーバータンは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアに前記エンジンと電場からそれぞれ出た高温冷却水を送るアッパーリザーバタンクと、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアから出た低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送るローリザーバタンクとで構成され、
前記アクチュエータモジュールは、水平配列構造のリザーバタンクでは左右のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させ、垂直配列構造のリザーバータンクでは上下のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させ、
前記アクチュエータモジュールは、動力を発生させるモータと、前記モータが結合したハウジングブロックに内蔵され、前記モータを通じて回転する回転機構と、前記回転機構の回転方向に応じて前記モータから遠ざかったり前記モータに近付いたりする移動機構と、前記移動機構の移動方向に共に動き、水平配列構造のリザーバタンクでは、前記１側のキャビティハウジングの内部空間と前記他側のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させる隔壁板とから構成され、垂直配列構造のリザーバータンクでは、前記上側のキャビティハウジングの内部空間と前記下側のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させる隔壁板とから構成され
たことを特徴とする。
冷却水が充填される空間であるキャビティハウジングと、キャビティハウジングに連通して冷却水ラインと連結するアッパーニップル、ローニップルを備え、
前記アッパーニップル、ローニップルを経て前記高温冷却水が前記キャビティハウジングに入って来た後に前記熱交換器へ出て行くリザーバタンクと
前記低温冷却水が前記熱交換器から前記キャビティハウジングに入って来た後に前記アッパーニップル、ローニップルを経て前記エンジンと前記電場に出て行くリザーバタンク、および、
コントローラで制御され、前記高温冷却水用前記キャビティハウジングと前記低温冷却水用前記キャビティハウジングの内部空間を可変させ、前記内部空間の変化が同一に連動するアクチュエーターモジュール
を含み、
前記熱交換器は、前記エンジンから出た高温冷却水が流入した後に出て行く区間が形成されるエンジン放熱コアと、前記電場から出た高温冷却水が流入した後に出て行く区間が形成される電場放熱コアとに分けられ、
前記リザーバタンクには、水平配列構造のリザーバータンクと垂直配列構造のリザーバータンクがあり、水平配列構造のリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアに前記エンジンと電場からそれぞれ出た高温冷却水を送る１側のリザーバタンクと、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアから出た低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送る他側のリザーバタンクとで構成され、垂直配列構造のリザーバータンは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアに前記エンジンと電場からそれぞれ出た高温冷却水を送るアッパーリザーバタンクと、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアから出た低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送るローリザーバタンクとで構成され、
前記アクチュエータモジュールは、水平配列構造のリザーバタンクでは左右のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させ、垂直配列構造のリザーバータンクでは上下のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させ、
前記アクチュエータモジュールは、動力を発生させるモータと、前記モータが結合したハウジングブロックに内蔵され、前記モータを通じて回転する回転機構と、前記回転機構の回転方向に応じて前記モータから遠ざかったり前記モータに近付いたりする移動機構と、前記移動機構の移動方向に共に動き、水平配列構造のリザーバタンクでは、前記１側のキャビティハウジングの内部空間と前記他側のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させる隔壁板とから構成され、垂直配列構造のリザーバータンクでは、前記上側のキャビティハウジングの内部空間と前記下側のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させる隔壁板とから構成され
たことを特徴とする。
前記エンジン放熱コアと電場放熱コアを上下に並んで隣接された状態で配列され、
前記１側のリザーバタンクと前記他側のリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアの左右両側部位にそれぞれ結合されることを特徴とする。
前記１側のリザーバタンクと前記他側のリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアの左右両側部位にそれぞれ結合されることを特徴とする。
前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアは、その内部で冷却水の流れが垂直になるように互いに垂直に重畳した状態で配列され、前記アッパーリザーバタンクと前記ローリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアの上部位と下部位にそれぞれ結合されることを特徴とする。
前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアは、前記熱交換器の全体の大きさを分割する大きさからなることを特徴とする。
前記モーターには検出信号を前記コントローラーに転送するレゾルバセンサーが内蔵されたことを特徴とする。
前記回転機構は、前記ハウジングブロックに支持され、前記モータの回転力を受けて自由回転する出力軸と、前記出力軸に対して平行に配列された状態で前記ハウジングブロックに固定されたガイド軸とで構成され、前記移動機構は、前記出力軸に結合し、前記出力軸の回転方向に応じて前記モータから遠ざかったり前記モータに近付いたりする直線移動が起こる移送ブロックと、前記移送ブロックの移動方向に共に移動して前記隔壁板を移動させる隔壁ブロックとで構成されたことを特徴とする。
前記出力軸と前記移送ブロックはスクリュー結合され、前記ガイド軸と前記隔壁ブロックは互いにスプライン結合されることを特徴とする。
前記移送ブロックに対し隔壁ブロックが挟まれて結合されることを特徴とする。
前記回転機構には、前記ハウジングブロックに固定されたサポート軸が前記ガイド軸に対して平行に配列され、前記移動機構には、前記隔壁ブロックの移動方向に共に移動しながら前記隔壁ブロックの移動をガイドするガイドブロックがさらに備えられたことを特徴とする。
前記隔壁ブロックと前記ガイドブロックは、互いに挟まれて結合されることを特徴とする。
前記コントローラには、前記エンジンの冷却水温と前記電場の冷却水温が有する温度差で前記アクチュエーターモジュールが制御される制御ロジックが更に含まれたことを特徴とする。
前記制御ロジックは、前記アクチュエータモジュールに備えられたレゾルバセンサの信号によって前記アクチュエータモジュールのフィードバック制御を実現することを特徴とする。
本発明によれば、高温冷却水量が変化するように移動する移動壁を利用してエンジンラジエータと電場ラジエータが一体化することにより、それぞれ分離していた２つのラジエータによるレイアウトの制約解消はもちろん、低速衝突（ＲＣＡＲ）等級の確保にもさらに有利なエンジンルームを実現することができる。特に、優先的に高い冷却性能が要求されるラジエータを集中的に冷却させることができる。
また、エンジンラジエータと電場ラジエータの条件に合わせて必要な高温冷却水量が可変できることにより、同一性能の独立的な２つのラジエータに比べてコア全体の面積を約２０％縮小でき、エンジンラジエータ面積を約１１７％増加させると共に、電場ラジエータの面積を約１３７％も拡大させることができる。
さらに、一体化したエンジンラジエータと電場ラジエータに１つの冷却ファンを適用することにより、冷却ファンの数量減少による費用低減と約４０％の消費動力低減による燃費改善効果はもちろん、別の制御ロジックの追加を必要としない効果もある。
また、エンジンラジエータと電場ラジエータの条件に合わせて必要な高温冷却水量が可変できることにより、同一性能の独立的な２つのラジエータに比べてコア全体の面積を約２０％縮小でき、エンジンラジエータ面積を約１１７％増加させると共に、電場ラジエータの面積を約１３７％も拡大させることができる。
さらに、一体化したエンジンラジエータと電場ラジエータに１つの冷却ファンを適用することにより、冷却ファンの数量減少による費用低減と約４０％の消費動力低減による燃費改善効果はもちろん、別の制御ロジックの追加を必要としない効果もある。
図１に示す通り、熱交換器ユニットは、高温冷却水を外部と熱交換させて低温冷却水に転換させるコアが少なくとも２つの区間に区分された熱交換器１と、熱交換器１の左側面部位から高温冷却水が入って来る１側のリザーバタンク１０（以下左リザーバタンク１０）と、熱交換器１の右側面部位から熱交換器１を通過した後に温度が低くなった低温冷却水が入って来る他側のリザーバタンク１０−１（以下右リザーバタンク１０−１）と、熱交換器１の区画された２つの区間の大きさをコントローラ８０の制御によって変更させるアクチュエータモジュール２０とで構成される。
熱交換器１は、エンジンの冷却を担当するエンジン放熱コア２と、電場の冷却を担当する電場放熱コア３とで構成され、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３が共に構成されることにより、高温冷却水が流れるように区別された２つの区間で形成される。
熱交換器１は、エンジンの冷却を担当するエンジン放熱コア２と、電場の冷却を担当する電場放熱コア３とで構成され、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３が共に構成されることにより、高温冷却水が流れるように区別された２つの区間で形成される。
エンジン放熱コア２は、エンジンから出た高温冷却水が低温冷却水に転換されて再びエンジンに送られるように高温冷却水を熱交換させる作用をし、電場放熱コア３は、電場から出た高温冷却水が低温冷却水に転換されて再び電場に送られるように高温冷却水を外部と熱交換させる作用をする。
エンジン放熱コア２と電場放熱コア３は、一側に冷却水が流入して反対側に出て行くように両側終端を開口させたコアで形成され、前記コアは、直線上に多層配列されたコア集合体によって構成される。
前記コアには、通過する冷却水の熱交換性能が高くなるように、放熱ピン形状をさらに形成することができる。
エンジン放熱コア２と電場放熱コア３は、一側に冷却水が流入して反対側に出て行くように両側終端を開口させたコアで形成され、前記コアは、直線上に多層配列されたコア集合体によって構成される。
前記コアには、通過する冷却水の熱交換性能が高くなるように、放熱ピン形状をさらに形成することができる。
熱交換器１の全体の大きさは、１／２の大きさのエンジン放熱コア２と、１／２の大きさの電場放熱コア３とで構成されることを基本とする。
しかし、ハイブリッド車の仕様に応じ、エンジン放熱コア２が電場放熱コア３に比べて相対的により大きく構成され、またはその逆に構成されることができる。
左・右リザーバタンク１０、１０−１は、左リザーバタンク１０と右リザーバタンク１０−１であって、それぞれ別の部品で製造される。
その反面、左・右リザーバタンク１０、１０−１の構成は、冷却水が充填する空間であるキャビティハウジング１１と、キャビティハウジング１１に連通して冷却水ラインと連結する１対のアッパー・ローニップル１２、１３とを備えるものであって、互いに同じ構成からなる。
しかし、ハイブリッド車の仕様に応じ、エンジン放熱コア２が電場放熱コア３に比べて相対的により大きく構成され、またはその逆に構成されることができる。
左・右リザーバタンク１０、１０−１は、左リザーバタンク１０と右リザーバタンク１０−１であって、それぞれ別の部品で製造される。
その反面、左・右リザーバタンク１０、１０−１の構成は、冷却水が充填する空間であるキャビティハウジング１１と、キャビティハウジング１１に連通して冷却水ラインと連結する１対のアッパー・ローニップル１２、１３とを備えるものであって、互いに同じ構成からなる。
左リザーバタンク１０は、エンジンの高温冷却水を熱交換器１のエンジン放熱コア２に送り、電場の高温冷却水を熱交換器１の電場放熱コア３に送る作用をする。
このために、左リザーバタンク１０のアッパー・ローニップル１２はエンジンの冷却水排出ラインと連結し、ローニップル１３は電場の冷却水排出ラインと連結したレイアウトを有する。
また、右リザーバタンク１０−１は、エンジン放熱コア２で冷却した低温冷却水をエンジンに再び送り、電場放熱コア３で冷却した低温冷却水を電場に再び送る作用をする。
このために、左リザーバタンク１０のアッパー・ローニップル１２はエンジンの冷却水排出ラインと連結し、ローニップル１３は電場の冷却水排出ラインと連結したレイアウトを有する。
また、右リザーバタンク１０−１は、エンジン放熱コア２で冷却した低温冷却水をエンジンに再び送り、電場放熱コア３で冷却した低温冷却水を電場に再び送る作用をする。
このために、右リザーバタンク１０−１のアッパー・ローニップル１２はエンジンの冷却水復帰ラインと連結し、ローニップル１３は電場の冷却水復帰ラインと連結したレイアウトを有する。
これにより、左リザーバタンク１０が熱交換器１の一側面部位に設置されれば、右リザーバタンク１０−１は対向する反対側面部位に設置される。
一方、図２に示す通り、アクチュエータモジュール２０は、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３に送られる高温冷却水量を相違させるように左リザーバタンク１０に装着され、さらにエンジン放熱コア２と電場放熱コア３から出る低温冷却水量も相違させるように右リザーバタンク１０−１に装着される。
前記１対のアクチュエータモジュール２０は互いに連動制御し、その構成も同じようになされる。
これにより、左リザーバタンク１０が熱交換器１の一側面部位に設置されれば、右リザーバタンク１０−１は対向する反対側面部位に設置される。
一方、図２に示す通り、アクチュエータモジュール２０は、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３に送られる高温冷却水量を相違させるように左リザーバタンク１０に装着され、さらにエンジン放熱コア２と電場放熱コア３から出る低温冷却水量も相違させるように右リザーバタンク１０−１に装着される。
前記１対のアクチュエータモジュール２０は互いに連動制御し、その構成も同じようになされる。
アクチュエータモジュール２０は、動力を発生させるモータ３０と、モータ３０を結合して空間を形成したハウジングブロック４０と、ハウジングブロック４０に内蔵され、モータ３０を通じて回転する回転機構５０と、回転機構５０の回転方向に応じてモータ３０から遠ざかったりモータ３０に近付いたりする移動機構６０と、移動機構６０の移動方向に共に動く隔壁板７０とで構成される。
モータ３０にはステップモータが適用されるが、同じ作用および効果が実現される多様なモータを適用することができる。
また、モータ３０には、移動機構６０の移動距離を検出するレゾルバセンサが内蔵され、レゾルバセンサの検出信号はコントローラ８に送信される。
モータ３０にはステップモータが適用されるが、同じ作用および効果が実現される多様なモータを適用することができる。
また、モータ３０には、移動機構６０の移動距離を検出するレゾルバセンサが内蔵され、レゾルバセンサの検出信号はコントローラ８に送信される。
ハウジングブロック４０は、外部から保護されるように全体的に密閉した構造となっているが、隔壁板７０が露出する面は、隔壁板７０の移動を許容するように開口される。
これにより、ハウジングブロック４０の開口面積は、隔壁板７０の移動距離に応じて決定される。
回転機構５０は、回転するモータ３０に直接連結され、その外周面にスクリューが加工された出力軸５１と、出力軸５１の配列方向に対して平行に配列されるが回転しないガイド軸５２と、ガイド軸５２の配列方向に対して平行に配列されるが回転しないサポート軸５３とで構成される。
これにより、ハウジングブロック４０の開口面積は、隔壁板７０の移動距離に応じて決定される。
回転機構５０は、回転するモータ３０に直接連結され、その外周面にスクリューが加工された出力軸５１と、出力軸５１の配列方向に対して平行に配列されるが回転しないガイド軸５２と、ガイド軸５２の配列方向に対して平行に配列されるが回転しないサポート軸５３とで構成される。
出力軸５１の自由端部位はハウジングブロック４０に支持され、必要に応じ、ハウジングブロック４０に固定されたベアリングを介して支持される。
ガイド軸５２は、ハウジングブロック４０を利用して両側終端部位が固定され、その外周面にはスプラインが形成される。
サポート軸５３は、ハウジングブロック４０を利用して両側終端部位が固定される。
移動機構６０は、スクリュー結合した出力軸５１の回転方向に応じてモータ３０から遠ざかったりモータ３０に近付いたりする直線移動ができる移送ブロック６１と、移送ブロック６１の移動方向に共に移動するように移送ブロック６１から力が伝達される隔壁ブロック６２と、隔壁ブロック６２の移動を支持して安定的な移動をガイドするガイドブロック６３とで構成される。
ガイド軸５２は、ハウジングブロック４０を利用して両側終端部位が固定され、その外周面にはスプラインが形成される。
サポート軸５３は、ハウジングブロック４０を利用して両側終端部位が固定される。
移動機構６０は、スクリュー結合した出力軸５１の回転方向に応じてモータ３０から遠ざかったりモータ３０に近付いたりする直線移動ができる移送ブロック６１と、移送ブロック６１の移動方向に共に移動するように移送ブロック６１から力が伝達される隔壁ブロック６２と、隔壁ブロック６２の移動を支持して安定的な移動をガイドするガイドブロック６３とで構成される。
移送ブロック６１の内周面にはスクリューが形成され、隔壁ブロック６２の内周面にはスプラインが形成される。
そして、隔壁ブロック６２は隔壁板７０と共に構成され、隔壁板７０と一体に形成されたり、スクリュー結合することができる。
また、隔壁ブロック６２の移動距離は、モータ３０に内蔵されたレゾルバセンサによって検出され、検出信号はコントローラ８に送信される。
このように構成された移動機構６０は、移送ブロック６１と隔壁ブロック６２の結合と、隔壁ブロック６２とガイドブロック６３の結合がすべて凹凸形状を利用して互いに挟まれる構造となっている。
そして、隔壁ブロック６２は隔壁板７０と共に構成され、隔壁板７０と一体に形成されたり、スクリュー結合することができる。
また、隔壁ブロック６２の移動距離は、モータ３０に内蔵されたレゾルバセンサによって検出され、検出信号はコントローラ８に送信される。
このように構成された移動機構６０は、移送ブロック６１と隔壁ブロック６２の結合と、隔壁ブロック６２とガイドブロック６３の結合がすべて凹凸形状を利用して互いに挟まれる構造となっている。
このために、隔壁ブロック６２には突出部位を形成する段差爪が形成され、移送ブロック６１とガイドブロック６３には段差溝が形成される。
このように、隔壁ブロック６２は、モータ３０によって回転する出力軸５１を通じて直線移動する移送ブロック６１に連携して動き、さらにサポート軸５３に結合したガイドブロック６３に連携して支持される。
これにより、隔壁板７０は、隔壁ブロック６２と共により安定的に動くことができる。
一方、コントローラ８０は、車の多様な情報を利用して車を制御するロジックを基本とし、これに加えてエンジンの冷却水温と共に電場の冷却水温の温度差を考慮したアクチュエータモジュール２０の制御によってエンジン放熱コア２と電場放熱コア３に送られる冷却水量を可変とする制御ロジックがさらに含まれる。
このように、隔壁ブロック６２は、モータ３０によって回転する出力軸５１を通じて直線移動する移送ブロック６１に連携して動き、さらにサポート軸５３に結合したガイドブロック６３に連携して支持される。
これにより、隔壁板７０は、隔壁ブロック６２と共により安定的に動くことができる。
一方、コントローラ８０は、車の多様な情報を利用して車を制御するロジックを基本とし、これに加えてエンジンの冷却水温と共に電場の冷却水温の温度差を考慮したアクチュエータモジュール２０の制御によってエンジン放熱コア２と電場放熱コア３に送られる冷却水量を可変とする制御ロジックがさらに含まれる。
冷却水量を可変させる制御ロジックは、エンジンの冷却水温と電場の冷却水温の温度差を基盤とし、これと共にレゾルバセンサから検出された隔壁ブロック６２や隔壁板７０の移動距離と検出されたエンジンの冷却水温と電場の冷却水温の温度差を共に考慮する。
このような制御がなされるとき、コントローラ８０は、アクチュエータモジュール２０をフィードバック制御（Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）し、コントローラ８０には、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）やＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が適用される。
このような制御がなされるとき、コントローラ８０は、アクチュエータモジュール２０をフィードバック制御（Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）し、コントローラ８０には、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）やＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が適用される。
図３に示す通り、アクチュエータモジュール２０を駆動するために、コントローラ８０は、検出されたエンジンの冷却水温と電場の冷却水温をそれぞれの要求面積に対してマッチングした後、マッチングによる結果によってエンジン放熱コア２に入って行くエンジンの高温冷却水量と電場放熱コア３に入って行く電場の高温冷却水量を導き出した後、その結果を出力信号に転換してアクチュエータモジュール２０に送信する。
このような過程において、前記エンジンの高温冷却水量と前記電場の高温冷却水量は、それぞれに対する比率によって定められる。
その一例として、熱交換器１の容量を１００％とするとき、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３はそれぞれ５０％に定義される。
これにより、エンジン放熱コア２が電場放熱コア３に比べて相対的にさらに低い熱交換作用を必要とするということは、エンジン放熱コア２の容量を３０％にする反面、電場放熱コア３の容量を７０％に変更することを意味する。
このような過程において、前記エンジンの高温冷却水量と前記電場の高温冷却水量は、それぞれに対する比率によって定められる。
その一例として、熱交換器１の容量を１００％とするとき、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３はそれぞれ５０％に定義される。
これにより、エンジン放熱コア２が電場放熱コア３に比べて相対的にさらに低い熱交換作用を必要とするということは、エンジン放熱コア２の容量を３０％にする反面、電場放熱コア３の容量を７０％に変更することを意味する。
続いて、コントローラ８０から出た出力信号がアクチュエータモジュール２０に伝達されれば、モータ３０が駆動されることにより、これに連結した出力軸５１も共に回転（時計回りと仮定）し、出力軸５１の回転により、これにスクリュー結合した移送ブロック６１がモータ３０から遠ざかる。
このような移送ブロック６１の移動は、これに結合した隔壁ブロック６２を同じ方向に移動させ、隔壁ブロック６２の移動により、これに結合した隔壁板７０は、隔壁ブロック６２と同じ方向に移動する。
このような隔壁ブロック６２の移動は、互いにスプライン結合したガイド軸５２を通じてなされると共に、サポート軸５３に結合したガイドブロック６３を通じて支持され、これによって隔壁ブロック６２がより安定的な動きを実現できる。
このような移送ブロック６１の移動は、これに結合した隔壁ブロック６２を同じ方向に移動させ、隔壁ブロック６２の移動により、これに結合した隔壁板７０は、隔壁ブロック６２と同じ方向に移動する。
このような隔壁ブロック６２の移動は、互いにスプライン結合したガイド軸５２を通じてなされると共に、サポート軸５３に結合したガイドブロック６３を通じて支持され、これによって隔壁ブロック６２がより安定的な動きを実現できる。
また、隔壁板７０の移動は、ハウジングブロック４０の開口した部位を通じて行われることにより、隔壁板７０は何らの妨害もなく動くことができる。
ここで、隔壁板７０の移動による隔壁板７０の移動位置は、初期位置（ａ）から第１移動位置（ｂ）と仮定し、これにより、エンジン放熱コア２の容量は３０％に縮小する反面、電場放熱コア３の容量は７０％に拡張するものと仮定する。
このような隔壁板７０の移動結果は、左リザーバタンク１０のキャビティハウジング１１内の空間で起こる。
これにより、隔壁板７０は、キャビティハウジング１１内の空間において、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３が互いに繋がった初期区間（ａ−１）に位置した後、第１可変区間（ｂ−１）に移動する。
ここで、隔壁板７０の移動による隔壁板７０の移動位置は、初期位置（ａ）から第１移動位置（ｂ）と仮定し、これにより、エンジン放熱コア２の容量は３０％に縮小する反面、電場放熱コア３の容量は７０％に拡張するものと仮定する。
このような隔壁板７０の移動結果は、左リザーバタンク１０のキャビティハウジング１１内の空間で起こる。
これにより、隔壁板７０は、キャビティハウジング１１内の空間において、エンジン放熱コア２と電場放熱コア３が互いに繋がった初期区間（ａ−１）に位置した後、第１可変区間（ｂ−１）に移動する。
隔壁板７０が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に移動すれば、その結果として、左リザーバタンク１０のキャビティハウジング１１内の空間では、エンジン放熱コア２が占有していた空間が縮小する反面、電場放熱コア３が占有していた空間が拡張する。
一方、前記と共に左リザーバタンク１０に装着したアクチュエータモジュール２０が駆動すれば、これと同時に右リザーバタンク１０−１に装着したアクチュエータモジュール２０も駆動される。
これにより、左リザーバタンク１０に装着されたアクチュエータモジュール２０の駆動によってキャビティハウジング１１内の空間が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に移動し、これと同時に、右リザーバタンク１０−１に装着したアクチュエータモジュール２０の駆動によってキャビティハウジング１１内の空間が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に移動する。
一方、前記と共に左リザーバタンク１０に装着したアクチュエータモジュール２０が駆動すれば、これと同時に右リザーバタンク１０−１に装着したアクチュエータモジュール２０も駆動される。
これにより、左リザーバタンク１０に装着されたアクチュエータモジュール２０の駆動によってキャビティハウジング１１内の空間が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に移動し、これと同時に、右リザーバタンク１０−１に装着したアクチュエータモジュール２０の駆動によってキャビティハウジング１１内の空間が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に移動する。
このとき、右リザーバタンク１０のアクチュエータモジュール２０の作動は、左リザーバタンク１０のアクチュエータモジュール２０と同じようになされ、これはコントローラ８０の制御によって同期化する。
このように、左リザーバタンク１０と右リザーバタンク１０−１内の空間が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に転換されれば、左リザーバタンク１０のアッパー・ローニップル１２を通じて流入するエンジンの高温冷却水量は、初期区間（ａ−１）と第１可変区間（ｂ−１）の差だけが減った状態でエンジン放熱コア２に供給される。
この反面、ローニップル１３を通じて流入する電場の高温冷却水量は、初期区間（ａ−１）と第１可変区間（ｂ−１）の差だけ増えた状態で電場放熱コア３に供給される。
このように、左リザーバタンク１０と右リザーバタンク１０−１内の空間が初期区間（ａ−１）から第１可変区間（ｂ−１）に転換されれば、左リザーバタンク１０のアッパー・ローニップル１２を通じて流入するエンジンの高温冷却水量は、初期区間（ａ−１）と第１可変区間（ｂ−１）の差だけが減った状態でエンジン放熱コア２に供給される。
この反面、ローニップル１３を通じて流入する電場の高温冷却水量は、初期区間（ａ−１）と第１可変区間（ｂ−１）の差だけ増えた状態で電場放熱コア３に供給される。
これにより、エンジン放熱コア２を出た低温冷却水が右リザーバタンク１０−１のアッパー・ローニップル１２を通じて出る量も入って来る量に比例して減る反面、電場放熱コア３から出て来た低温冷却水が右リザーバタンク１０−１のローニップル１３を通じて出て来る量も入って来る量に比例して増加する。
そのため、エンジン放熱コア２を通じるエンジンの高温冷却水熱交換性能は低下するが、電場放熱コア３を通じる電場の高温冷却水熱交換性能はさらに高まる。
この結果により、エンジンの熱管理に比べてさらに集中されなければならない電場の熱管理状況に合わせ、最適に対処することができる。
そのため、エンジン放熱コア２を通じるエンジンの高温冷却水熱交換性能は低下するが、電場放熱コア３を通じる電場の高温冷却水熱交換性能はさらに高まる。
この結果により、エンジンの熱管理に比べてさらに集中されなければならない電場の熱管理状況に合わせ、最適に対処することができる。
この反面、エンジン放熱コア２が電場放熱コア３に比べて相対的にさらに高い熱交換作用を必要とすれば、コントローラ８０は、隔壁板７０が初期位置（ａ）から第２移動位置（ｃ）に移動するようにアクチュエータモジュール２０を制御する。
このような制御は、アクチュエータモジュール２０が初期位置（ａ）から第１移動位置（ｂ）に移動する場合において、すべての過程を逆に実行する場合である。
このような制御は、アクチュエータモジュール２０が初期位置（ａ）から第１移動位置（ｂ）に移動する場合において、すべての過程を逆に実行する場合である。
一方、図４に示す通り、可変コア型熱交換器ユニットのレイアウト変形は、熱交換器１を構成するエンジン放熱コア２−１と電場放熱コア３−１の垂直配列構造によるものであることが分かる。
すなわち、熱交換器１の上面にはアッパーリザーバタンク１００が装着される反面、下面にはローリザーバタンク１００−１が装着され、この場合にも、コントローラ８０の制御を受ける１対のアクチュエータモジュール２０は、アッパーリザーバタンク１００とローリザーバタンク１００−１にそれぞれ装着される。
ここで、アッパーリザーバタンク１００は、同じ構成を有する左リザーバタンク１０の他の名称であり、ローリザーバタンク１００−１は、同じ構成を有する右リザーバタンク１０−１の他の名称である。
しかし、このように垂直配列構造であるエンジン放熱コア２−１と電場放熱コア３−１を有する熱交換器１も、上述した水平配列構造と同じ作用および効果を実現することができる。
すなわち、熱交換器１の上面にはアッパーリザーバタンク１００が装着される反面、下面にはローリザーバタンク１００−１が装着され、この場合にも、コントローラ８０の制御を受ける１対のアクチュエータモジュール２０は、アッパーリザーバタンク１００とローリザーバタンク１００−１にそれぞれ装着される。
ここで、アッパーリザーバタンク１００は、同じ構成を有する左リザーバタンク１０の他の名称であり、ローリザーバタンク１００−１は、同じ構成を有する右リザーバタンク１０−１の他の名称である。
しかし、このように垂直配列構造であるエンジン放熱コア２−１と電場放熱コア３−１を有する熱交換器１も、上述した水平配列構造と同じ作用および効果を実現することができる。
図５に示す通り、熱交換器１を構成するエンジン放熱コア２−１と電場放熱コア３−１が垂直配列構造であっても、それぞれの冷却能力が変化することが分かる。
この場合にも、コントローラ８０によって制御されるアクチュエータモジュール２０を通じて隔壁板７０が動き、これによってアッパーリザーバタンク１００とローリザーバタンク１００−１の初期区間を可変区間に変更することができる。
このような作動は、エンジン放熱コア２−１と電場放熱コア３−１に供給される高温冷却水量を調節する結果として現われ、これは上述した水平配列構造であるエンジン放熱コア２と電場放熱コア３と同じ作用および効果であることが分かる。
この場合にも、コントローラ８０によって制御されるアクチュエータモジュール２０を通じて隔壁板７０が動き、これによってアッパーリザーバタンク１００とローリザーバタンク１００−１の初期区間を可変区間に変更することができる。
このような作動は、エンジン放熱コア２−１と電場放熱コア３−１に供給される高温冷却水量を調節する結果として現われ、これは上述した水平配列構造であるエンジン放熱コア２と電場放熱コア３と同じ作用および効果であることが分かる。
上記の通り、本実施形態に係る可変コア型熱交換器ユニットは、エンジンラジエータと電場ラジエータを共に結んで一体化した熱交換器１と、高温冷却水が入って来て熱交換された低温冷却水が出て行く左・右リザーバタンク１０、１０−１の空間を隔壁板７０によって可変するように、コントローラ８０によって制御されるアクチュエータモジュール２０とで構成される。
このような構成により、エンジンと電場のうちで優先的に先に冷却されなければならない対象に集中することがき、特に、エンジンラジエータと電場ラジエータが１つの熱交換器１に一体されることによるレイアウトの制約解消はもちろん、エンジンルームを低速衝突（ＲＣＡＲ）等級の確保にもより有利に実現することができる。
このような構成により、エンジンと電場のうちで優先的に先に冷却されなければならない対象に集中することがき、特に、エンジンラジエータと電場ラジエータが１つの熱交換器１に一体されることによるレイアウトの制約解消はもちろん、エンジンルームを低速衝突（ＲＣＡＲ）等級の確保にもより有利に実現することができる。
１ ・・・熱交換器
２ ・・・エンジン放熱コア
３ ・・・電場放熱コア
１０、１０−１ ・・・左・右リザーバタンク
１１ ・・・キャビティハウジング
１２、１３ ・・・アッパー・ローニップル
２０ ・・・アクチュエータモジュール
３０ ・・・モータ
４０ ・・・ハウジングブロック
５０ ・・・回転機構
５１ ・・・出力軸
５２ ・・・ガイド軸
５３ ・・・サポート軸
６０ ・・・移動機構
６１ ・・・移送ブロック
６２ ・・・隔壁ブロック
６３ ・・・ガイドブロック
７０ ・・・隔壁板
８０ ・・・コントローラ
２ ・・・エンジン放熱コア
３ ・・・電場放熱コア
１０、１０−１ ・・・左・右リザーバタンク
１１ ・・・キャビティハウジング
１２、１３ ・・・アッパー・ローニップル
２０ ・・・アクチュエータモジュール
３０ ・・・モータ
４０ ・・・ハウジングブロック
５０ ・・・回転機構
５１ ・・・出力軸
５２ ・・・ガイド軸
５３ ・・・サポート軸
６０ ・・・移動機構
６１ ・・・移送ブロック
６２ ・・・隔壁ブロック
６３ ・・・ガイドブロック
７０ ・・・隔壁板
８０ ・・・コントローラ
Claims (12)
- エンジンとハイブリット車のモータの電場からそれぞれ出た高温冷却水を熱交換により低温冷却水に転換させ、前記低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送るコアからなる熱交換器、
冷却水が充填される空間であるキャビティハウジングと、キャビティハウジングに連通して冷却水ラインと連結するアッパーニップル、ローニップルを備え、
前記アッパーニップル、ローニップルを経て前記高温冷却水が前記キャビティハウジングに入って来た後に前記熱交換器へ出て行くリザーバタンクと
前記低温冷却水が前記熱交換器から前記キャビティハウジングに入って来た後に前記アッパーニップル、ローニップルを経て前記エンジンと前記電場に出て行くリザーバタンク、および、
コントローラで制御され、前記高温冷却水用前記キャビティハウジングと前記低温冷却水用前記キャビティハウジングの内部空間を可変させ、前記内部空間の変化が同一に連動するアクチュエーターモジュール
を含み、
前記熱交換器は、前記エンジンから出た高温冷却水が流入した後に出て行く区間が形成されるエンジン放熱コアと、前記電場から出た高温冷却水が流入した後に出て行く区間が形成される電場放熱コアとに分けられ、
前記リザーバタンクには、水平配列構造のリザーバータンクと垂直配列構造のリザーバータンクがあり、水平配列構造のリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアに前記エンジンと電場からそれぞれ出た高温冷却水を送る１側のリザーバタンクと、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアから出た低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送る他側のリザーバタンクとで構成され、垂直配列構造のリザーバータンは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアに前記エンジンと電場からそれぞれ出た高温冷却水を送るアッパーリザーバタンクと、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアから出た低温冷却水を前記エンジンと前記電場にそれぞれ送るローリザーバタンクとで構成され、
前記アクチュエータモジュールは、水平配列構造のリザーバタンクでは左右のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させ、垂直配列構造のリザーバータンクでは上下のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させ、
前記アクチュエータモジュールは、動力を発生させるモータと、前記モータが結合したハウジングブロックに内蔵され、前記モータを通じて回転する回転機構と、前記回転機構の回転方向に応じて前記モータから遠ざかったり前記モータに近付いたりする移動機構と、前記移動機構の移動方向に共に動き、水平配列構造のリザーバタンクでは、前記１側のキャビティハウジングの内部空間と前記他側のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させる隔壁板とから構成され、垂直配列構造のリザーバータンクでは、前記上側のキャビティハウジングの内部空間と前記下側のキャビティハウジングの内部空間を同時に可変させる隔壁板とから構成され
たことを特徴とする可変コア型熱交換器ユニット。
- エンジン放熱コアと電場放熱コアを上下に並んで隣接された状態で配列され、
前記１側のリザーバタンクと前記他側のリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアの左右両側部位にそれぞれ結合されることを特徴とする請求項１に記載の可変コア型熱交換器ユニット。 - 前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアは、その内部で冷却水の流れが垂直になるように互いに垂直に重畳した状態で配列され、前記アッパーリザーバタンクと前記ローリザーバタンクは、前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアの上部位と下部位にそれぞれ結合されることを特徴とする請求項１に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 前記エンジン放熱コアと前記電場放熱コアは、前記熱交換器の全体の大きさを分割する大きさからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 前記モーターには検出信号を前記コントローラーに転送するレゾルバセンサーが内蔵されたことを特徴とする請求項４に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 前記回転機構は、前記ハウジングブロックに支持され、前記モータの回転力を受けて自由回転する出力軸と、前記出力軸に対して平行に配列された状態で前記ハウジングブロックに固定されたガイド軸とで構成され、
前記移動機構は、前記出力軸に結合し、前記出力軸の回転方向に応じて前記モータから遠ざかったり前記モータに近付いたりする直線移動が起こる移送ブロックと、前記移送ブロックの移動方向に共に移動して前記隔壁板を移動させる隔壁ブロックとで構成されたことを特徴とする請求項４に記載の可変コア型熱交換器ユニット。 - 前記出力軸と前記移送ブロックはスクリュー結合され、前記ガイド軸と前記隔壁ブロックは互いにスプライン結合されることを特徴とする請求項６に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 移送ブロックに対し隔壁ブロックが挟まれて結合されることを特徴とする
請求項６に記載の可変コア型熱交換器ユニット。 - 前記回転機構には、前記ハウジングブロックに固定されたサポート軸が前記ガイド軸に対して平行に配列され、前記移動機構には、前記隔壁ブロックの移動方向に共に移動しながら前記隔壁ブロックの移動をガイドするガイドブロックがさらに備えられたことを特徴とする請求項６に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 前記ガイドブロックに対し隔壁ブロックが挟まれて結合されることを特徴とする請求項９に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 前記コントローラには、前記エンジンの冷却水温と前記電場の冷却水温が有する温度差で前記アクチュエーターモジュールが制御される制御ロジックが更に含まれたことを特徴とする請求項１に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
- 前記制御ロジックは、前記アクチュエータモジュールに備えられたレゾルバセンサの信号によって前記アクチュエータモジュールのフィードバック制御を実現することを特徴とする請求項１１に記載の可変コア型熱交換器ユニット。
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