JP6386992B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置に係り、特に、複数の熱交換器と、送風機および送風機シュラウドとを有するものに関する。

従来、図２で示すような冷却装置３０１が知られている。冷却装置３０１は、たとえば、車両３０３に搭載されており、空調用コンデンサ３０５と、サブラジエータ３０７と、ラジエータ３０９とを備えている。また、冷却装置３０１には、シュラウド３１１と、ファン（送風機）３１３とが設けられている。

そして、車両３０３が走行しているときには、走行風が、空調用コンデンサ３０５と、ラジエータ３０９（ラジエータ３０９の上側の部位）とを通過し、また、サブラジエータ３０７と、ラジエータ３０９（ラジエータ３０９の下側の部位）とを通過することで、空調用コンデンサ３０５の冷媒と、サブラジエータ３０７の冷媒と、ラジエータ３０９の冷媒とが、冷却されるようになっている。

車両３０３が停車しているとき（アイドル状態にあるとき）には、ファン３１３によって生成された空気流が、空調用コンデンサ３０５と、ラジエータ３０９（ラジエータ３０９の上側の部位）とを通過し、空調用コンデンサ３０５の冷媒と、ラジエータ３０９の冷媒とが、冷却されるようになっている。

なお、従来の技術に関連する文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。

特開２００９−２４８９２０号公報

ところで、冷却装置３０１は、車両３０３がアイドル状態であるときに、ファン３１３が稼働していると、グリル３１５から車両３０３内に空気が入り、その空気が空調用コンデンサ３０５と、ラジエータ３０９の上側の部位とを冷却する他に、図２に矢印Ａ３０１で示すような空気の流れが発生する。

図２に矢印Ａ３０１で示すような空気の流れは、車両３０３のエンジン（冷却装置３０１の後方に設けられている図示しないエンジン）が発する熱で温められた空気（熱気）の流れであり（いわゆる、吹き返しであり）、この空気の流れは、ラジエータ３０９の下側部位と、サブラジエータ３０７とを通過した後、ファン３１３によって生成された空気流により、空調用コンデンサ３０５と、ラジエータ３０９の上側の部位とを通過する。

冷却装置３０１では、このような吹き返しによって、アイドル状態のときに（走行風による冷却が期待できない状況を含む）、空調用コンデンサ３０５の冷却が不足する場合があるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の熱交換器と、送風機とを備えた冷却装置において、走行風による冷却が期待できない状況においても、送風機によって冷却を必要としている熱交換器を十分に冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１の熱交換器と、車両前後方向で前記第１の熱交換器の後方に設けられている第２の熱交換器と、車両前後方向で前記第２の熱交換器の後方に設けられている送風機およびシュラウドとを有し、前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器と重なっている第１熱交換器重なり部位と、前記第１の熱交換器とは重なっていない第１熱交換器非重なり部位とによって構成されており、前記シュラウドの前側の開口部が、前記第１熱交換器重なり部位の少なくとも一部と、前記第１熱交換器非重なり部位の一部とに重なっている冷却装置である。

本発明によれば、複数の熱交換器と、送風機とを備えた冷却装置において、走行風による冷却が期待できない状況においても、送風機によって冷却を必要としている熱交換器を十分に冷却することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。 従来の冷却装置の概略構成を示す図である。

本発明の実施形態に係る冷却装置１は、たとえば、図１で示すように、自動車等の車両３に搭載（設置）されて使用されるものであり、冷却装置１の冷媒を冷やす空気流（冷却空気流）は、車両３の前側から後側に向かって流れるようになっている。

冷却装置１は、第１の熱交換器（たとえば、空調用コンデンサ）５と、第２の熱交換器（たとえば、ラジエータ）７と、シュラウド９と、送風機１１とを備えて構成されている。

ラジエータ７は、車両前後方向で、空調用コンデンサ５と直列になって、空調用コンデンサ５の後方（空気の流れ方向で下流側）に設けられている。

シュラウド９は、車両前後方向でラジエータ７の後方に設けられている。送風機１１は、空気流を生成するためのものである。

車両の前側から後側に向かって見たときに、ラジエータ７は、空調用コンデンサ５と重なっている第１熱交換器重なり部位（空調用コンデンサ重なり部位）１３と、空調用コンデンサ５とは重なっていない（空調用コンデンサ５が非存在である）第１熱交換器非重なり部位（空調用コンデンサ非重なり部位）１５とによって構成されている。なお、空調用コンデンサ非重なり部位１５は、空調用コンデンサ重なり部位１３に隣接している。

車両の前側から後側に向かって見たときに、空調用コンデンサ５は、車両上下方向でラジエータ７よりも小さくなっている。

さらに具体的に説明すると、ラジエータ７を所定の境界線、たとえば、水平の境界線で上下２つの部位に分けると、一方の部位（たとえば、上側の部位）が空調用コンデンサ重なり部位１３になっており、他方の部位（たとえば、下側の部位）が空調用コンデンサ非重なり部位１５になっている。

また、車両の前側から後側に向かって見たときに、シュラウド９の前側の開口部（前端の開口部）１７が、空調用コンデンサ重なり部位１３の少なくとも一部と、空調用コンデンサ非重なり部位１５の一部とに重なっている。

たとえば、シュラウド９の前側の開口部１７が空調用コンデンサ重なり部位１３の総てと、空調用コンデンサ非重なり部位１５の一部とに重なっている。

そして、車両３がアイドル状態にある等、走行風が期待できない場合であっても、送風機１１を稼働することで、空気流が各熱交換器５，７と、次に記載する第３の熱交換器１９とを通過するようになっている。

冷却装置１には、第３の熱交換器（たとえば、サブラジエータ）１９が設けられている。車両前後方向で、サブラジエータ１９は、空調用コンデンサ５と並列に配置されている。

そして、車両の前側から後側に向かって見たときに、ラジエータ７の空調用コンデンサ非重なり部位１５の少なくとも一部に、第３熱交換器重なり部位（サブラジエータ重なり部位）２１が形成されている。サブラジエータ重なり部位２１では、ラジエータ７にサブラジエータ１９が重なっている。

また、車両の前側から後側に向かって見たときに、シュラウド９の前側の開口部（前端の開口部）１７が、サブラジエータ重なり部位２１の少なくとも一部に重なっている。

たとえば、サブラジエータ１９は、ラジエータ７よりも車両上下方向で小さくなっており、空調用コンデンサ非重なり部位１５の内側に存在している。

さらに説明すると、車両の前側から後側に向かって見たときに、ラジエータ７を所定の境界線で２つの部位に分けたとき、一方の部位が空調用コンデンサ重なり部位１３になっており、他方の部位が、サブラジエータ重なり部位２１（空調用コンデンサ非重なり部位１５）になっている。

より具体的には、空調用コンデンサ重なり部位１３の総てに、空調用コンデンサ５が重なっており、サブラジエータ重なり部位２１（空調用コンデンサ非重なり部位１５）の総てに、サブラジエータ１９が重なっている。

また、車両上下方向で、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９とは、並列に配置されており、空調用コンデンサ５はサブラジエータ１９の上側に配置されている。

さらに、冷却装置１には、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９との間での空気の流れを遮断するための仕切り板２３が設けられている。

ここで、冷却装置１についてさらに説明する。

冷却装置１は、車両３のエンジンルーム２５内で前方に搭載されている。エンジンルーム２５の後方には車両３を駆動するエンジン（図示せず）が搭載されている。車両３の前部には、バンパー２７が設けられており、バンパー２７の下側にはロアグリル２９が設けられており、上側にはアッパグリル３１が設けられている。

そして、ロアグリル２９やアッパグリル３１から空気がエンジンルーム２５内に入り、冷却空気として冷却装置１を通過し、エンジンに至るようになっている。エンジンルーム２５内に入った空気は、エンジンルーム２５の、たとえば、下側から車両３の外部に出ていくようになっている。

空調用コンデンサ５、ラジエータ７、サブラジエータ１９は、それぞれが、チューブと、フィンとを備えて、たとえば、矩形な板状に形成されている。冷却装置１が車両３に設置された状態では、空調用コンデンサ５、ラジエータ７、サブラジエータ１９の厚さ方向が車両３の前後方向になっており、空調用コンデンサ５、ラジエータ７、サブラジエータ１９それぞれのフィンと、チューブとの間隙を通過して車両３の前側から後側に向かって流れる空気によって、空調用コンデンサ５、ラジエータ７、サブラジエータ１９それぞれのチューブ内を流れる冷却媒体が冷却されるようになっている。

空調用コンデンサ５の下方に、サブラジエータ１９が隣接して配置されており、車両上下方向で、空調用コンデンサ５の下端の位置と、サブラジエータ１９の上端の位置とがお互いにほぼ一致している。

車両の前側から後側に向かって見ると、空調用コンデンサ５の総てと、サブラジエータ１９の総てとに、ラジエータ７が重なっている。また、車両前後方向では、空調用コンデンサ５およびサブラジエータ１９と、ラジエータ７とは、お互いが所定の距離だけ離れている。

シュラウド９は、ラジエータ７の後側に設けられている。冷却装置１が車両３に設置された状態では、シュラウド９の前端の開口部１７は、ラジエータ７の後面に接しているか、もしくは、僅かに離れている。空気は、シュラウド９の前側の開口部１７から、シュラウド９の後側の開口部に向かって、シュラウド９内を流れるようになっている。

シュラウド９の前側の開口部１７は、矩形状に形成されている。車両の前側から後側に向かって見ると、前側の開口部１７は空調用コンデンサ５の総てと、サブラジエータ１９の上側の部位とに重なっている。

送風機１１は、回転することで空気の流れを発生する羽根３３と、この羽根を回転させるモータ３５とを備えて構成されている。また、送風機１１は、シュラウド９の後方に設置されている。

仕切り板２３は、矩形な薄い板状に形成されており、厚さ方向が車両の上下方向になって、空調用コンデンサ５およびサブラジエータ１９と、ラジエータ７との間の空間内に設置されている。

車両の横方向で、仕切り板２３の左端は、空調用コンデンサ５、およびラジエータ７の左端と一致しており、仕切り板２３の右端は、空調用コンデンサ５、およびラジエータ７の右端と一致している。

車両の前後方向で、仕切り板２３の前端は、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９との境界に接しており、仕切り板２３の後端は、ラジエータ７の前面に接している。なお、仕切り板２３の前端が、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９との境界から僅かに離れていてもよいし、仕切り板２３の後端が、ラジエータ７の前面から僅かに離れていてもよい。

このように構成されていることにより、空調用コンデンサ５およびサブラジエータ１９と、ラジエータ７との間の空間が、上側の空間３７と、下側の空間３９とに仕切られている。上側の空間３７では、空調用コンデンサ５を通過した空気がラジエータ７の上側の部位に向かって流れ、下側の空間３９では、サブラジエータ１９を通過した空気がラジエータ７の下側の部位に向かって流れるようになっている。

空調用コンデンサ５を通過した空気と、サブラジエータ１９を通過した空気とが、仕切り板２３によって、ラジエータ７に到達する前にお互いが遮断され、お互いが混じり合わないようになっている。

なお、図１では、仕切り板２３の後端が、ラジエータ７の前面のところに位置しているが、仕切り板２３の後端が、ラジエータ７のフィンを突きって、ラジエータ７の後面まで延びていてもよいし、さらに、ラジエータ７の後面からシュラウド９内に延びていてもよい。

なお、ラジエータ７は、車両３のエンジンの冷却水（冷却媒体）を冷却するものであり、空調用コンデンサ５は、車両３のキャビン内の空調をするエアコンディショナーの冷媒を冷却するものである。また、サブラジエータ１９として、水冷チャージエアクーラの放熱器、電気機器の冷却器の放熱器等を掲げることができる。

次に、冷却装置１の動作を説明する。

車両３の走行風が発生している場合には、主としてアッパグリル３１からエンジンルーム２５内に入ってきた空気が、空調用コンデンサ５と、ラジエータ７の上部と、シュラウド９内をこの順に流れ、空調用コンデンサ５と、ラジエータ７とが冷却される。

また、主としてロアグリル２９からエンジンルーム２５内に入ってきた空気が、サブラジエータ１９と、ラジエータ７の下部と、シュラウド９内およびシュラウド９の下側の空間をこの順に流れ、サブラジエータ１９と、ラジエータ７とが冷却される。このとき、送風機１１は稼働している場合もあるし、稼働していない場合もある。

車両３がアイドル状態等になっていることで走行風がほとんど発生していない場合には、送風機１１が稼働することで羽根３３が回転する。

そして、主としてアッパグリル３１からエンジンルーム２５内に入った空気が、空調用コンデンサ５と、ラジエータ７の上部と、シュラウド９内をこの順に流れ（図１の矢印Ａ１参照）、空調用コンデンサ５と、ラジエータ７とが冷却される。

また、主としてロアグリル２９からエンジンルーム２５内に入った空気が、サブラジエータ１９と、ラジエータ７の下部と、シュラウド９内をこの順に流れ（図１の矢印Ａ２参照）、サブラジエータ１９と、ラジエータ７とが冷却される。

冷却装置１によれば、シュラウド９の前側の開口部１７が、空調用コンデンサ重なり部位１３と、空調用コンデンサ非重なり部位１５（サブラジエータ重なり部位２１）の一部とに重なっているので、走行風による冷却が期待できない状況においても、送風機１１によって冷却を必要としている空調用コンデンサ５を十分に冷却することができる。

すなわち、車両３がアイドル状態や低速走行状態になっていて走行風による冷却が期待できない場合において送風機１１が稼働すると、図１に矢印Ａ１で示す空気の流れと、図１に矢印Ａ２で示す空気の流れと、図１に矢印Ａ３で示す吹き返しとが発生する。

図１に矢印Ａ１で示す空気の流れは、空調用コンデンサ５（空調用コンデンサ５の全面）と、ラジエータ７の上側部位（第１熱交換器重なり部位１３）とを通過することで、空調用コンデンサ５の冷媒と、ラジエータ７の冷媒とを冷却するようになっている。

図１に矢印Ａ２で示す空気の流れは、シュラウド９の開口部１７の一部が車両の前後方向から見てサブラジエータ１９にかかっていることで、サブラジエータ１９と、ラジエータ７の下側部位（下側部位のうちの上側の部位）４１とを通過し、サブラジエータ１９の冷媒と、ラジエータ７の冷媒とを冷却するようになっている。

これによって、車両３がアイドル状態等になっても、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９と、ラジエータ７との冷却性能を確保することができる。

また、図１に矢印Ａ３で示す吹き返しは、図２で説明したものと同様なエンジンによって温められた空気の流れであるが、この温められた空気は、車両の後側から前側に向かって流れることでラジエータ７の下側部位（下側部位のうちの下側の部位）４３を通過した後に、シュラウド９の開口部１７の一部が車両の前後方向から見てサブラジエータ１９にかかっていることで、送風機１１によって車両の後方側へ吸い込まれる。つまり、エンジンによって温められた空気は、サブラジエータ１９を通過することなくただちに上昇して、ラジエータ７の下側部位（下側部位のうちの上側の部位）４１を通過するようになっている。

これによって、アイドル時に送風機１１が稼働していても、エンジンによって温められた空気が空調用コンデンサ５を通過することがほぼ無くなり、アイドル時に最も要求される頻度の高い場合が多い空調用コンデンサ５の冷媒を十分に冷却することができる。

一方、車両３が走行していることで、冷却のための十分な走行風が発生していれば、主としてアッパグリル３１から入ってきた空気が、空調用コンデンサ５の全面と、ラジエータ７の上側部位（第１熱交換器重なり部位１３）とを通過し、主としてロアグリル２９から入ってきた空気が、サブラジエータ１９の全面と、ラジエータ７の下側部位（第１熱交換器非重なり部位１５）とを通過する。つまり、空調用コンデンサ５の全面と、サブラジエータ１９と、ラジエータ７の全面とを空気が通過する。これにより、空調用コンデンサ５の冷媒と、サブラジエータ１９の冷媒と、ラジエータ７の冷媒とを十分に冷却することができる。

ところで、図２で示す従来の冷却装置３０１において、吹き返しを防止するために、フラッパ３１７を設ける場合がある。

そして、アイドル状態のときには、フラッパ３１７を矢印Ａ３０２の方向に移動させて、ラジエータ３０９の下側部位（シュラウド３１１より下側の部位）の総てに蓋をし、エンジンで暖まった空気がフラッパ３１７（ラジエータ３０９）よりも前側に移動することを遮断する。

なお、走行しているときには、フラッパ３１７を矢印Ａ３０３の方向に移動させて、ラジエータ３０９の下側部位（シュラウド３１１より下側の部位）の総てを解放する。これによって、走行風が、空調用コンデンサ３０５の全面と、サブラジエータ３０７と、ラジエータ３０９の全面とを通過するようになっている。

これに対して、本発明の実施形態に係る冷却装置１では、フラッパを設けることなく簡素な構成で、吹き返しを防ぐことができる。なお、本発明の実施形態に係る冷却装置１において、従来の冷却装置３０１と同様に、フラッパ（図示せず）を設けてもよい。

また、冷却装置１によれば、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９とが車両上下方向でならんで配置されており、空調用コンデンサ５がサブラジエータ１９の上側に配置されているので、アイドル状態のときに、エンジンで温められた空気（比重が外気よりも小さくなった空気）が、空調用コンデンサ５を通過することを確実に防止することができる。

また、冷却装置１によれば、空調用コンデンサ５と、サブラジエータ１９との間での空気の流れを遮断する仕切り板２３が設けられているので、アイドル状態で送風機１１が稼働しているときでも、ラジエータ７の下側部位（下側部位の下側の部位）４３と、ラジエータ７の下側部位（下側部位の上側の部位）４１とに、吹き返しの空気を確実に通過させることができる。

なお、上述した冷却装置１は、空気の流れ方向で直列にならんで設けられた複数の熱交換器と、車両の前側から後側に向かって見たときに、前記各熱交換器の後方に設けられた送風機およびシュラウドとを有し、車両の前側から後側に向かって見たときに、前記複数の熱交換器のうちの最も後方に設けられている後方熱交換器（１つの後方熱交換器）は、前記複数の熱交換器のうちの前記後方熱交換器よりも前側に設けられている前方熱交換器と重なっている重なり部位と、前記前方熱交換器のいずれの熱交換器もが重なっていない（非存在である）非重なり部位（重なり部位につながっている非重なり部位）とによって構成されており、車両の前側から後側に向かって見たときに、前記シュラウドの前側の開口部が、前記重なり部位の少なくとも一部と、前記非重なり部位の一部とに重なっている冷却装置の例である。

また、第１の熱交換器と、車両の前側から後側に向かって見たときに、前記第１の熱交換器と並列に配置されている第２の熱交換器と、車両の前側から後側に向かって見たときに、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との後方に設けられており、前側から後側に向かって見たときに、前側の開口部が、前記第１の熱交換器の総て（全面）と、前記第２の熱交換器の一部とに重なっているシュラウドと、前記シュラウド内を流れる空気流を生成する送風機とを有する冷却装置の例である。

１ 冷却装置
５ 第１の熱交換器（空調用コンデンサ）
７ 第２の熱交換器（ラジエータ）
９ シュラウド
１１ 送風機
１３ 第１熱交換器重なり部位（空調用コンデンサ重なり部位）
１５ 第１熱交換器非重なり部位（空調用コンデンサ非重なり部位）
１７ シュラウドの前側の開口部（前端の開口部）
１９ 第３の熱交換器（サブラジエータ）
２１ 第３熱交換器重なり部位（サブラジエータ重なり部位）

Claims (4)

1. 第１の熱交換器と、
   車両前後方向で前記第１の熱交換器の後方に設けられている第２の熱交換器と、
   車両前後方向で前記第２の熱交換器の後方に設けられている送風機およびシュラウドと、
   を有し、前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器と重なっている第１熱交換器重なり部位と、前記第１の熱交換器とは重なっていない第１熱交換器非重なり部位とによって構成されており、
   前記シュラウドの前側の開口部が、前記第１熱交換器重なり部位と、前記第１熱交換器非重なり部位の少なくとも一部とに重なっており、
   前記第１の熱交換器と並列に配置されている第３の熱交換器を備え、
   前記第２の熱交換器の第１熱交換器非重なり部位の少なくとも一部に、前記第３の熱交換器の少なくとも一部が重なっている第３熱交換器重なり部位が形成されており、
   前記シュラウドの前側の開口部が、前記第３熱交換器重なり部位の、前記第１の熱交換器側の一部に重なっており、
   前記シュラウドの前側の開口部が、前記第２の熱交換器の後面に接しているか、もしくは、前記第２の熱交換器の後面から僅かに離れており、
   前記第１の熱交換器は、空調用コンデンサであり、
   前記第２の熱交換器は、ラジエータであり、
   前記第３の熱交換器は、チャージエアクーラの放熱器であることを特徴とする冷却装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置において、
   前記第１の熱交換器は前記第３の熱交換器の上側に配置されており、前記シュラウドの前側の開口部が、前記第３熱交換器重なり部位の上側の部位に重なっていることを特徴とする冷却装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の冷却装置において、
   前記第１の熱交換器と前記第３の熱交換器との間での冷却空気の流れを遮断する仕切り板を有することを特徴とする冷却装置。
4. 空調用コンデンサと、
   車両前後方向で前記空調用コンデンサの後方に設けられているラジエータと、
   車両前後方向で前記ラジエータの後方に設けられている送風機およびシュラウドと、
   を有し、前記ラジエータは、前記空調用コンデンサと重なっている空調用コンデンサ重なり部位と、前記空調用コンデンサとは重なっていない空調用コンデンサ非重なり部位とによって構成されており、
   前記シュラウドの前側の開口部が、前記空調用コンデンサ重なり部位の総てと、前記空調用コンデンサ非重なり部位の一部とに重なっており、
   前記シュラウドの前側の開口部が、前記ラジエータの後面に接しているか、もしくは、前記ラジエータの後面から僅かに離れており、
   前記空調用コンデンサと並列に配置されているサブラジエータを備え、
   前記ラジエータの空調用コンデンサ非重なり部位の総てに、前記サブラジエータが重なっているサブラジエータ重なり部位が形成されており、
   前記シュラウドの前側の開口部が、前記サブラジエータ重なり部位の前記空調用コンデンサ側の部位に重なっていることを特徴とする冷却装置。

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