JP6624013B2 - 車両用熱交換システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用熱交換システムに関する。

下記特許文献１には、車両用熱交換システムが開示されている。この熱交換システムでは、車両前部に主熱交換器が配置され、主熱交換器の車両前方側に副熱交換器が配置されている。主熱交換器及び副熱交換器の複数の熱交換器を備えているので、熱交換システムの冷却性能が向上されている。

特開２０１４−１２９９０７号公報

上記熱交換システムでは、冷媒を供給する冷媒用リザーブタンク、主熱交換器、副熱交換器のそれぞれが冷媒用配管により接続されている。冷媒用配管の一部は樹脂製又は金属製配管とされ、主熱交換器の側部に配索されると共に、主熱交換器の側部に締結されて固定されている。
ところで、例えば軽い前面衝突が生じると、主熱交換器よりも車両前方側に配置された部品が車両後方側へ移動して、主熱交換器や樹脂製又は金属製配管に当たる。このため、主熱交換器、樹脂製又は金属製配管、或いはこれらの締結箇所に過度の荷重が加わる。このような荷重を受けないためには、改善の余地があった。

本発明は上記課題を考慮し、熱交換器や冷媒用配管に生じる荷重を効果的に抑制することができる車両用熱交換システムを得ることが目的である。

請求項１に記載された発明に係る車両用熱交換システムは、車両前部に配置された主熱交換器と、主熱交換器の近傍に配置された副熱交換器と、主熱交換器の車両後方側に配置され、主熱交換器を冷却するクーリングファンが組込まれたファンシュラウドと、一端側が主熱交換器、副熱交換器のそれぞれに接続される第１冷媒用配管と、一端側が冷媒供給源に接続される第２冷媒用配管と、主熱交換器、ファンシュラウドのそれぞれの側部に車両前後方向を長手方向として配索され、前端部が主熱交換器よりも車両前方側へ突出し、かつ、第１冷媒用配管の他端側に接続され、後端部が主熱交換器よりも車両後方側へ突出し、かつ、第２冷媒用配管の他端側に接続され、車両前後方向中間部が車両後方側へ移動可能に主熱交換器の側部に支持され、かつ、ファンシュラウドに固定された樹脂製又は金属製の第３冷媒用配管と、を備える。

上記車両用熱交換システムは、主熱交換器と、副熱交換器と、ファンシュラウドと、第１冷媒用配管と、第２冷媒用配管と、第３冷媒用配管とを備える。主熱交換器は車両前部に配置される。副熱交換器は主熱交換器の近傍に配置される。ファンシュラウドは主熱交換器の車両後方側に配置され、ファンシュラウドには主熱交換器を冷却するクーリングファンが組込まれる。
第１冷媒用配管の一端側は主熱交換器、副熱交換器のそれぞれに接続される。第２冷媒用配管の一端側は冷媒供給源に接続される。そして、第３冷媒用配管は、樹脂製又は金属製とされ、主熱交換器、ファンシュラウドのそれぞれの側部に車両前後方向を長手方向として配索される。第３冷媒用配管の前端部は第１冷媒用配管の他端側に接続され、第３冷媒用配管の後端部は第２冷媒用配管の他端側に接続される。

ここで、第３冷媒用配管では、前端部が主熱交換器よりも車両前方側へ突出し、後端部が主熱交換器よりも車両後方側へ突出する。そして、第３冷媒用配管の車両前後方向中間部が、車両後方側へ移動可能に主熱交換器の側部に支持され、かつ、ファンシュラウドに固定される。例えば、軽い前面衝突が生じて、主熱交換器よりも車両前方側に配置された部品が車両後方側へ移動し、第３冷媒用配管に当っても、主熱交換器、副熱交換器のそれぞれに対して独立に、第３冷媒用配管を車両後方側へファンシュラウドと共に移動させることができる。

請求項１に記載された発明に係る車両用熱交換システムは、熱交換器や冷媒用配管に生じる荷重を効果的に抑制することができるという優れた効果を有する。

実施の形態に係る車両用熱交換システムの車両前方側から見た斜視図である。 図１に示される車両用熱交換システムの一部を車両側面から見た側面図である。 （Ａ）は図１及び図２に示される車両用熱交換システムの冷媒用配管の一部を車両側面から見た側面図、（Ｂ）は（Ａ）に示される冷媒用配管の一部を車両前方側から見た前面図である。 （Ａ）は図１に示される車両用熱交換システムの一部を車両底面側から見た拡大底面図、（Ｂ）は図１に示される車両用熱交換システムの他の一部を車両底面側から見た（Ａ）に対応する拡大底面図である。

（第１実施の形態）
図１〜図４を用いて、本発明の一実施の形態に係る車両用熱交換システムについて説明する。なお、図中、適宜示される矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示す。また、矢印ＵＰは車両上方向を示す。

［車両用熱交換システムの構成］
図１に示されるように、本実施の形態に係る車両用熱交換システム１０は、自動車等の車両前部に配置されている。具体的には、車両用熱交換システム１０は、図示を省略したラジエータグリルよりも車両後方側であって、同様に図示を省略したパワーユニットよりも車両前方側に配置されている。車両用熱交換システム１０は、主熱交換器２０と、副熱交換器３０と、図示を省略したクーリングファンが組込まれたファンシュラウド４０と、第１冷媒用配管５０と、第２冷媒用配管６０と、第３冷媒用配管７０とを含んで構成されている。クーリングファンは主に主熱交換器２０を冷却する。

図１及び図２に示されるように、主熱交換器２０は、第１ラジエータ２２と、第２ラジエータ２４と、エアコンデンサ２６とを一体的に組付けた組立体として構成されている。詳しく説明すると、主熱交換器２０は、車両前方側から車両後方側へ向かって、エアコンデンサ２６、第１ラジエータ２２、第２ラジエータ２４の順番に配置されている。第１ラジエータ２２は、車両幅方向を長手方向とし、車両上下方向を短手方向とし、かつ、車両前後方向を厚さ方向とする矩形状に形成されている。ここで、本実施の形態の車両では過給機システムが採用され、第１ラジエータ２２では、図示を省略したインタークーラを循環し冷却する冷媒と主にラジエータグリルから導入される外気との間において熱交換が行われる。冷媒としては、例えば冷却水又は冷却油が使用されている。

第２ラジエータ２４は、第１ラジエータ２２の車両後方側に第１ラジエータ２２に対して離間して配置されている。第２ラジエータ２４は、車両前方側から見て、第１ラジエータ２４と重合う同様の矩形状に形成され、第１ラジエータ２４よりも厚さが厚く形成されている。言い換えると、第１ラジエータ２２の熱交換能力に対して、第２ラジエータ２４の熱交換能力が高い設定とされている。第２ラジエータ２４では、図示を省略したパワーユニット、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、モータ、又はガソリンエンジンとモータとのハイブリッドシステムを循環し冷却する冷媒と外気との間において熱交換が行われる。また、第２ラジエータ２４は、図示を省略したトランスミッション、具体的にはオートマチックトランスミッション（ＡＴ）或いは無段変速機（ＣＶＴ）を循環し冷却する冷媒と外気との間の熱交換に使用されてもよい。冷媒としては、例えば冷却水又は冷却油が使用されている。

エアコンデンサ２６は、第１ラジエータ２２の車両前方側に第１ラジエータ２２に対して離間して配置されている。エアコンデンサ２６は、第１ラジエータ２２、第２ラジエータ２４のそれぞれと重合う矩形状に形成されている。エアコンデンサ２６では、図示を省略した空調機の冷凍サイクルの冷媒と外気との間において熱交換が行われる。

主熱交換器２０は、図４（Ａ）に一部が示されるように、車両幅方向の両側面、上面及び底面に沿って取囲むラジエータサポート８４に組付けられている。このラジエータサポート８４は、車両幅方向の両側に配設された図示を省略したクラッシュボックスを介してフロントサイドメンバに組付けられている。

図１に示されるように、副熱交換器３０は主熱交換器２０の近傍に配置されている。本実施の形態では、副熱交換器３０は、主熱交換器２０の車両前方側であって、車両前方側から見て主熱交換器２０と重合う位置に配置されている。副熱交換器３０は第１冷媒用配管５０を通して主熱交換器２０の第１ラジエータ２２に接続され、この副熱交換器３０を含めて、車両用熱交換システム１０では、第１ラジエータ２２の全体の熱交換能力が高められて冷却性能が向上されている。
なお、副熱交換器３０は、副熱交換器３０の形状、主熱交換器２０の形状、車両前部の内部形状や内部の空きスペースの形状に基づいて、主熱交換器２０の上部又は側部に配置されてもよい。このとき、車両前方側から見て一部が重合ってもよい。ここで、主熱交換器２０の「近傍」とは、車両前部において、主熱交換器２０の近くであって、副熱交換器３０が配置可能な主熱交換器２０の車両前方側、側部、上部、下部のいずれも含む意味で使用されている。

副熱交換器３０はサブラジエータサポート３４に組付けられている。サブラジエータサポート３４は、ここでは図４（Ａ）に一部が示されるラジエータサポート８４に組付けられている。

図１に示されるように、第１冷媒用配管５０は、配管５１〜配管５４を含んで構成されている。配管５１の一端側は、車両前面側から見て、主熱交換器２０の右端部の上側に配設された第１ラジエータ２２の冷媒供給口２８Ａに接続されている。配管５２の一端側は、車両前面側から見て、副熱交換器３０の右端部の上側に配設された冷媒供給口３２Ａに接続されている。配管５３の一端側は、主熱交換器２０の冷媒供給口２８Ａの下側に配設された第１ラジエータ２２の冷媒排出口２８Ｂに接続されている。配管５４の一端側は、副熱交換器３０の冷媒供給口３２Ａの下側に配設された冷媒排出口３２Ｂに接続されている。配管５１〜配管５４のそれぞれには、例えば円形の断面形状に形成され、樹脂製や金属製に比べて柔軟性を有するゴム製の配管が使用されている。

第２冷媒用配管６０は、配管６１及び配管６２を含んで構成されている。配管６１の一端側は、図示を省略したウォータポンプを介して、冷媒供給源としての冷媒用リザーブタンク８０の冷媒供給口に接続されている。一方、配管６２の一端側は、冷媒用リザーブタンク８０の冷媒排出口に接続されている。配管６１、配管６２のそれぞれには配管５１〜配管５４のそれぞれと同様のものが使用されている。なお、接続構造は省略するが、図１に示されるように、主熱交換器２０の車両後方側には第２ラジエータ２４に接続される冷媒用リザーバタンク８２が配置されている。

図１、図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、第３冷媒用配管７０は、配管７１及び配管７２を含んで構成されている。配管７１は、車両前方側から見て、主熱交換器２０、ファンシュラウド４０のそれぞれの右側部であって、主熱交換器２０及びファンシュラウド４０の車両上下方向の中間部に、車両前後方向を長手方向として延設され配索されている。配管７１の前端部７１１は主熱交換器２０よりも車両前方側へ突出されている。この前端部７１１は、車両上方側へ分岐されて曲げられた第１前端部７１１Ａと、車両下方側へ分岐されて曲げられた第２前端部７１１Ｂとを有する。第１前端部７１１Ａは第１冷媒用配管５０の配管５１の他端側に接続されている。第２前端部７１１Ｂは配管５２の他端側に接続されている。配管７１の後端部７１２は、主熱交換器２０よりも車両後方側へ突出され、若干、車両幅方向内側へ曲げられている。後端部７１２は第２冷媒用配管６０の配管６１の他端側に接続されている。

配管７１は、本実施の形態において樹脂製とされ、様々な形状に製作し易くなっている。ここでは、配管７１の前端部７１１、後端部７１２はいずれも円形の断面形状とされ、配管７１の車両前後方向の中間部７１３は車両上下方向を長軸とする楕円の断面形状に扁平化されている。これにより、車両幅方向に空きスペースを稼ぐことができる。

配管７２は、配管７１と同様に、配管７１の下方に車両前後方向を長手方向として延設され配索されている。配管７２の前端部７２１は、主熱交換器２０よりも車両前方側へ突出され、車両幅方向内側へ曲げられている。前端部７２１は、前端部７１１とは異なり、分岐されていない。前端部７２１は第１冷媒用配管５０の配管５３の他端側に接続されている。配管７２の後端部７２２は、主熱交換器２０よりも車両後方側へ突出され、後端部７１２と同様に、車両幅方向内側へ曲げられている。後端部７２２は第２冷媒用配管６０の配管６２の他端側に接続されている。

配管７２は配管７１と同一材料により形成されている。配管７１と同様に、配管７２の前端部７２１、後端部７２２のそれぞれは円形の断面形状に形成され、配管７２の車両前後方向の中間部７２３は扁平化されている。

図２及び図３（Ａ）に示されるように、第３冷媒用配管７０では、配管７１の中間部７１３から車両下方側へ突出する前後一対の連結部７１４Ａ及び７１４Ｂが、配管７１に一体に設けられている。一方、連結部７１４Ａ及び７１４Ｂに対応する位置において、配管７２の中間部７２３から車両上方側へ突出する前後一対の被連結部７２４Ａ及び７２４Ｂが、配管７２に一体に設けられている。連結部７１４Ａは被連結部７２４Ａに締結部材７４Ａを用いて締結されて連結されている。締結部材７４Ａには、例えばボルト及びナットが使用されている。同様に、連結部７１４Ｂは被連結部７２４Ｂに締結部材７４Ｂを用いて連結されている。

また、図２に示されるように、被連結部７２４Ａには車両幅方向外側へ突出された符号を省略したピンが設けられている。このピンは、位置決め用ピン或いは仮止め用ピンとして形成され、連結部７１４Ａに設けられた符号を省略した孔に嵌込まれている。同様に、被連結部７２４Ｂにもピンが設けられ、このピンは連結部７１４Ｂの孔に嵌込まれている。このように、配管７１及び配管７２は相互に連結されて一体的に構成されている。

図２に示されるように、第３冷媒用配管７０は矢印Ｓ方向である車両後方側へ移動可能に主熱交換器２０の右側部に支持されている。少し詳しく説明すると、図１、図２、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示されるように、配管７１の中間部７１３には被支持部７６が配設されている。被支持部７６は、中間部７１３から車両幅方向内側の主熱交換器２０へ向けて突出された台形ブロック状の台座７６Ａと、台座７６Ａの前壁から車両前方側へ突出されたピン７６Ｂとを含んで構成されている。台座７６Ａ並びにピン７６Ｂは中間部７１３に一体に形成されている。
一方、主熱交換器２０のここでは第１ラジエータ２２の右側部であって被支持部７６に対応する位置には、車両前後方向へ貫通する貫通孔を有し、この貫通孔内にピン７６Ｂを摺動自在に支持するリング状の支持部２２Ｓが配設されている。つまり、支持部２２Ｓの貫通孔内にピン７６Ｂが挿入されて、第１ラジエータ２２の右側部に配管７１を含めて第３冷媒用配管７０が、車両後方側へ移動可能に支持されている。

なお、本実施の形態では、主熱交換器２０の重心位置又はそれに近い位置に支持部２２Ｓが配設されているが、支持部２２Ｓは第２ラジエータ２４又はエアコンデンサ２６の右側部に配設してもよい。

さらに、図２に示されるように、第３冷媒用配管７０はファンシュラウド４０に固定されている。詳しく説明すると、図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、配管７１の連結部７１４Ｂよりも車両後端側には、車両幅方向内側へ立設された取付部７１５が配設されている。取付部７１５には車両前後方向へ貫通する符号を省略した貫通孔が形成され、この貫通孔を通して締結部材４２Ａを締めつけることにより、取付部７１５がファンシュラウド４０の車両後方側の背面に固定されている。
一方、図２、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示されるように、配管７２の被連結部７２４Ｂよりも車両後端側には、車両幅方向内側へ立設された取付部７２５が配設されている。同様に、取付部７２５には貫通孔が形成され、締結部材４２Ｂを用いて取付部７２５がファンシュラウド４０に固定されている。

なお、主熱交換器２０は、エアコンデンサ２６を第１ラジエータ２２と第２ラジエータ２４との間に配設してもよい。また、第３冷媒用配管７０は主熱交換器２０、ファンシュラウド４０のそれぞれの左側部に配索されてもよい。

［本実施の形態の作用及び効果］
本実施の形態に係る車両用熱交換システム１０は、図１及び図２に示されるように、主熱交換器２０と、副熱交換器３０と、ファンシュラウド４０と、第１冷媒用配管５０と、第２冷媒用配管６０と、第３冷媒用配管７０とを備える。主熱交換器２０は車両前部に配置される。副熱交換器３０は主熱交換器２０の近傍に配置される。ファンシュラウド４０は主熱交換器２０の車両後方側に配置され、ファンシュラウド４０には主熱交換器２０を冷却する図示を省略したクーリングファンが組込まれる。

第１冷媒用配管５０の配管５１、配管５３のそれぞれの一端側は主熱交換器２０に接続される。第１冷媒用配管５０の配管５２、配管５４のそれぞれの一端側は副熱交換器３０に接続される。第２冷媒用配管６０の配管６１の一端側、配管６２の一端側はそれぞれ冷媒用リザーブタンク８０に接続される。
そして、第３冷媒用配管７０は、樹脂製とされ、主熱交換器２０、ファンシュラウド４０のそれぞれの右側部に車両前後方向を長手方向として延設されて配索される。図１、図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、第３冷媒用配管７０の配管７１の前端部７１１は第１冷媒用配管５０の配管５１、配管５２のそれぞれの他端側に接続される。配管７２の前端部７２１は第１冷媒用配管５０の配管５３（又は配管５４）の他端部に接続される。さらに、配管７１の後端部７１２は第２冷媒用配管６０の配管６１の他端側に接続され、配管７２の後端部７２２は配管６２の他端側に接続される。

ここで、図１及び図２に示されるように、第３冷媒用配管７０では、前端部７１１、前端部７２１のそれぞれが主熱交換器２０よりも車両前方側へ突出する。また、後端部７１２、後端部７２２のそれぞれが主熱交換器２０よりも車両後方側へ突出する。車両前後方向の中間部７１３、中間部７２３のそれぞれは、図４（Ａ）に示されるように車両後方側（矢印Ｓ方向）へ移動可能に主熱交換器２０の側部に支持され、かつ、図４（Ｂ）に示されるようにファンシュラウド４０に固定される。
図２に示されるように、例えば軽い前面衝突が生じて、車両前方側から車両後方側へ向かって衝突荷重Ｆが発生したとする。衝突荷重Ｆにより、主熱交換器２０よりも車両前方側に配置された図示を省略した部品、例えばフロントバンパエネルギアブソーバ、フロントバンパリインホースメント等が車両後方側へ移動する。そして、これらの部品が、主熱交換器２０よりも先に第３冷媒用配管７０に接触し、第３冷媒用配管７０を車両後方側へ押込む。このとき、主熱交換器２０、副熱交換器３０のそれぞれに対して独立に、矢印Ｓ方向の車両後方側へ第３冷媒用配管７０をファンシュラウド４０と共に移動させることができる。
従って、車両用熱交換システム１０では、主熱交換器２０、副熱交換器３０、そして第３冷媒用配管７０に生じる荷重を効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態に係る車両用熱交換システム１０では、図２及び図４（Ａ）に示されるように、第３冷媒用配管７０の配管７１の中間部７１３に配設された被支持部７６が、主熱交換器２０に配設された支持部２２Ｓに移動可能に支持される。特に、被支持部７６は、台形ブロック状の台座７６Ａと、この台座７６Ａから突出されたピン７６Ｂとを含んで単純な構成とされている。支持部２２Ｓはピン７６Ｂが摺動自在なリング状とされている。このため、被支持部７６と支持部２２Ｓとを備えた簡易な構成により、第３冷媒用配管７０の車両後方側へ移動可能な支持構造を構築することができる。
一方、第３冷媒用配管７０の配管７１には取付部７１５が、配管７２には取付部７２５がそれぞれ構成される。取付部７１５は締結部材４２Ａを用いて、取付部７２５は締結部材４２Ｂを用いて、ファンシュラウド４０に固定される。このため、取付部７１５及び取付部７２５有する簡易な固定構造により、第３冷媒用配管７０をファンシュラウド４０に固定することができる。

さらに、本実施の形態に係る車両用熱交換システム１０では、図１及び図２に示される第３冷媒用配管７０が樹脂製とされている。このため、第３冷媒用配管７０の断面形状は、樹脂成形により任意に設定可能であるので、ゴム製配管の円形の断面形状と異なる、例えば車両幅方向よりも車両上下方向の寸法が長い扁平断面形状に形成される。従って、少ない配索スペースでも車両前部に第３冷媒用配管７０を配索することができる。また、言い換えると、車両幅方向の寸法が小さくなるので、車両を小型化することができる。

［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本発明は、第３冷媒用配管を金属製としてもよい。また、本発明は、第３冷媒用配管の断面形状を矩形状としてもよい。
さらに、本発明は、車室内の空調用ダクトを熱交換器の側部に第３冷媒用配管として配索してもよい。空調ダクトには、冷媒として空気が使用されている。このような場合、第３冷媒用配管は３本以上の配管を含んで構成される。なお、第３冷媒用配管として１本の配管が主熱交換器の側部に配索されてもよい。
また、上記実施の形態では、冷媒用リザーブタンクが冷媒供給源とされているが、本発明は、冷媒供給源として、上記ガソリンエンジン等のパワーユニット、上記ＡＴ等のトランスミッション、或いはポンプ（ウォータポンプやオイルポンプが含まれる）を含む。
さらに、本発明では、第１冷媒用配管の一部、第２冷媒用配管の一部を樹脂製或いは金属製配管としてもよい。

１０ 車両用熱交換システム
２０ 主熱交換器
３０ 副熱交換器
４０ ファンシュラウド
５０ 第１冷媒用配管
６０ 第２冷媒用配管
７０ 第３冷媒用配管
７１１、７２１ 前端部
７１２、７２２ 後端部
７１３、７２３ 中間部

Claims (1)

1. 車両前部に配置された主熱交換器と、
   前記主熱交換器の近傍に配置された副熱交換器と、
   前記主熱交換器の車両後方側に配置され、前記主熱交換器を冷却するクーリングファンが組込まれたファンシュラウドと、
   一端側が前記主熱交換器、前記副熱交換器のそれぞれに接続される第１冷媒用配管と、
   一端側が冷媒供給源に接続される第２冷媒用配管と、
   前記主熱交換器、前記ファンシュラウドのそれぞれの側部に車両前後方向を長手方向として配索され、前端部が前記主熱交換器よりも車両前方側へ突出し、かつ、前記第１冷媒用配管の他端側に接続され、後端部が前記主熱交換器よりも車両後方側へ突出し、かつ、前記第２冷媒用配管の他端側に接続され、車両前後方向中間部が車両後方側へ移動可能に前記主熱交換器の側部に支持され、かつ、前記ファンシュラウドに固定された樹脂製又は金属製の第３冷媒用配管と、
   を備えた車両用熱交換システム。