JP6652034B2 - 熱交換モジュール - Google Patents

Description

本開示は、熱交換器に冷却ファンとファンシュラウドとを備える熱交換モジュールに関する。

従来、熱交換器と、この熱交換器に並設され、熱交換器のコア部に冷却風を送風するための吸込み式の冷却ファンと、冷却ファンを収容し、冷却風がコア部を通過するように導風するファンシュラウドと、を備える熱交換モジュールが知られている。

この熱交換モジュールは、主に車両に搭載され、車両が冠水道路等の水位の高い路面を水没状態で走行すると、水が熱交換器を通って冷却ファンに達する場合がある。このとき、冷却ファンが作動していると、冷却ファンの推進力によって、冷却ファンが熱交換器側に変形し、熱交換器のコア部と干渉してコア部を損傷させ、この結果、熱交換器の冷却水漏れ、冷却ファンの破損、オーバーヒートなどの車両不具合を引き起こすことがある。特許文献１には、冷却ファンが熱交換器のコア部と干渉してコア部を損傷させるのを防止するために、冷却ファンと熱交換器のコア部との間に突出する規制突起部を冷却ファンの回転軸直下に設け、冷却ファンの変形を抑制するストッパとして機能させる構成が記載されている。

特開２００９−１０９１０３号公報

ここで、特許文献１にも記載されるように、従来の熱交換モジュールでは、複数の翼（ブレード）の先端をリング状の接続部（リング部）で連結されるタイプの冷却ファンが用いられる場合がある。この場合、特許文献１に記載の規制突起部（ストッパ部）を設ける構成では、市場で冷却ファンを交換する際に、作業員がストッパ部の存在を見落としてしまい、これにより、冷却ファンのリング部と、ストッパ部とが干渉し、冷却ファンが変形した状態で組み付けてしまうという虞がある。

本開示は、冷却ファンの組付け不具合の発生を好適に抑制できる熱交換モジュールを提供することを目的とする。

本開示は、コア部（１１）の内部に熱交換媒体が流れる熱交換器（１０）と、回転方向に配設された複数のブレード（５２）を有し、前記コア部に並設される軸流式の冷却ファン（５０）であって、前記コア部の外部を流通して前記熱交換媒体を冷却するための冷却風を前記コア部側から当該冷却ファン側の方向（Ｂ）に発生する冷却ファンと、前記コア部と対向配置されるファンシュラウド（３０）であって、前記冷却ファンを収容する円筒形状の収容部（３１）と、前記収容部から前記コア部側に延びて前記冷却風が前記コア部を通過するように導風するダクト状の導風部（３２）と、を有するファンシュラウドと、前記収容部または前記導風部にて前記冷却ファンの前記ブレードと前記コア部との間に突出するよう設けられ、前記ブレードが所定位置よりも前記コア部に近接することを規制する規制突起部（３３）と、を備え、前記規制突起部は、前記ファンシュラウドと異なる色で形成される、熱交換モジュール（１）である。

この構成により、ファンシュラウドに対する規制突起部の視認性を向上できる。したがって、冷却ファンをファンシュラウドに組み付ける工程において、作業員が規制突起部の存在に気付きやすくなり、また、冷却ファンと規制突起部とが干渉している状態にも気づきやすくなる。これにより、冷却ファンが規制突起部と干渉した状態で組み付けられてしまう状況である、冷却ファンの組み付け不具合の発生を好適に抑制できる。

本開示によれば、冷却ファンの組付け不具合の発生を好適に抑制できる熱交換モジュールを提供することができる。

図１は、実施形態に係る熱交換モジュールの正面図である。 図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ断面図であり、実施形態に係る熱交換モジュールの概略構成を示す断面図である。 図３は、従来の熱交換モジュールの組立工程において発生し得る組み付け不具合を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照して本実施形態に係る熱交換モジュール１の構成を説明する。図１及び図２に示すように、熱交換モジュール１は、ラジエータ１０と電動送風機２０とからなり、自動車用エンジンの冷却水を冷却するものとしている。熱交換モジュール１は、図示しない車両エンジンルーム内において、エンジンに対して車両の進行方向の前側に搭載される。ラジエータ１０と電動送風機２０とは進行方向に沿って並設されており、ラジエータ１０が電動送風機２０よりも進行方向前側に設置される。電動送風機２０は、ラジエータ１０のエンジン側（進行方向後側）に設置されている。

なお、上記の進行方向に関しては、図１の紙面奥側が前側、紙面手前側が後側であり、図２及び図３の紙面右側が前側、紙面左側が後側である。また、以下の説明では、図１〜図３の紙面上下方向を鉛直方向の上下方向として説明する。

ラジエータ１０（熱交換器）は、図２に示すように、チューブの長手方向が上下方向を向くようにして複数配列されることで外形が矩形状に形成されるコア部１１を有し、このチューブの長手方向両端部が一対のタンク、即ち上タンクおよび下タンクに接続される、所謂バーチカルフロータイプのラジエータである。なお、図２にはラジエータ１０のコア部１１のみを図示しており、上タンク及び下タンクの図示を省略している。

ラジエータ１０は、ここではエンジンからの冷却水（熱交換媒体）が上タンクから流入し、コア部１１のチューブ内を図１及び図２中の上側から下側に向けて流れ、下タンクから流出してエンジンに戻るようになっている。なお、ラジエータ１０内の冷却水の流れ方向はこの構成に限られない。

電動送風機２０は、図１及び図２に示すように、主にファンシュラウド３０、電動モータ４０、冷却ファン５０からなり、冷却ファン５０の回転軸が水平方向を向くようにファンシュラウド３０に取り付けられ、ラジエータ１０のコア部１１に冷却用の空気を送風するようになっている。この電動送風機２０は、車両のグリル側からエンジン側に向けて、即ちラジエータ１０のコア部１１からファンシュラウド３０側に送風空気を吸引する、所謂吸込み式の電動送風機である。

ファンシュラウド３０は、概略外形がラジエータ１０のコア部１１に対応した矩形状であり、例えばガラス繊維を含有するポリプロピレン樹脂材からなり、射出成形により一体で形成されている。ファンシュラウド３０は、ラジエータ１０のコア部１１と対向配置される。電動送風機２０のファンシュラウド３０は、ラジエータ１０のコア部１１と共に、矩形状の外形の一辺が設置面に対向するように設置される。

ファンシュラウド３０は、冷却ファン５０の外周となる部位に段付き円筒形状のシュラウドリング部３１（収容部）を備えている。シュラウドリング部３１の中心には、円筒形状のモータ保持部（図示せず）が形成されており、このモータ保持部は、放射状に延びてシュラウドリング部３１に接続される複数のモータステー部（図示せず）によって支持されている。シュラウドリング部３１は、冷却ファン５０をファンシュラウド３０内に回転可能に収容する。

シュラウドリング部３１とラジエータ１０のコア部１１側のシュラウド３０外周縁部との間には、ダクト状のシュラウド導風部３２（導風部）が形成されており、冷却ファン５０によって吸引される空気流をラジエータ１０のコア部１１の全域にわたって効率的に導くようになっている。そして、シュラウドリング部３１とシュラウド導風部３２との接続部の内側面には規制突起部３３が形成されている。

電動モータ４０は、例えばフェライト式の直流モータであり、本体部をなす筒状のハウジングの内周面に固定子としてのフェライト磁石が固定され、さらにその内側に回転子としてのアーマチャ（コイル）が回転可能に装着されている。電動モータ４０は、ファンシュラウド３０のモータ保持部に固定されている。

冷却ファン５０は、扁平有底筒状をなすボス部５１の周方向（回転軸を中心とする回転方向Ａ）に、相互に離間しつつ放射状に延びる複数のブレード５２が形成された軸流式のファンである。複数のブレード５２の外周端部（外方側先端部）５２１は、周状に形成されたリング部５３により相互に連結されて、所謂リングファンとなっている。

冷却ファン５０は、例えばナイロンやガラス繊維を含有するポリプロピレン樹脂材からなり、ボス部５１、ブレード５２、リング部５３が一体成形されている。冷却ファン５０は、ファンシュラウド３０のシュラウドリング部３１の内側に収容されて（内包されて）、電動モータ４０の回転シャフトに固定され、電動モータ４０によって回転作動されるようになっている。つまり、冷却ファン５０は、ラジエータ１０のコア部１１に並設され、コア部１１の外部を流通して内部の冷却水を冷却するための冷却風をコア部１１側から冷却ファン５０側の方向Ｂに発生させる。

冷却ファン５０のリング部５３は、回転軸５１１を軸として回転軸５１１と平行に延びる円筒形状をなし内周側面が各ブレード５２の外周端部５２１にそれぞれ接続する円筒部５３１と、円筒部５３１のラジエータ１０側部から全周にわたって径外方向に拡がるように延びる拡がり部５３２とにより構成されている。

また、リング部５３の拡がり部５３２の車両後方側となる位置には、シュラウドリング部３１の段部３１１が配設されている。すなわち、冷却ファン５０の拡がり部５３２は、ファンシュラウド３０の規制突起部３３と段部３１１との間に突出している。したがって、冷却ファン５０が車両後方側に変位した場合には、冷却ファン５０は、シュラウドリング部３１の段部３１１よりも車両後方側には変位できないようになっている。

前述の規制突起部３３は、ファンシュラウド３０のシュラウドリング部３１とシュラウド導風部３２との接続部（シュラウドリング部３１のコア部１１側端部）から径内方向（回転軸に向かう方向）に突出している。規制突起部３３は、例えばファンシュラウド３０の他の部分と同様な厚さの薄板状に形成されて略矩形形状をなしている。規制突起部３３は、例えば図２に示すように、冷却ファン５０の回転軸５１１よりも下方側の領域に設けられている。

規制突起部３３は、冷却ファン５０のブレード５２及びリング部５３と、ラジエータ１０のコア部１１との間に突出するよう設けられる。上述のように、熱交換モジュール１が搭載される車両が冠水道路等の水位の高い路面を水没状態で走行すると、水がラジエータ１０を通って冷却ファン５０に達する場合がある。このとき、冷却ファン５０が作動していると、ブレード５２が水中を通過する際にコア部１１側に推進力を受け、この推進力によってブレード５２の遠心方向端部とリング部５３とがコア部１１側（進行方向前側）に変形する。規制突起部３３は、このような冷却ファン５０のブレード５２及びリング部５３に変形が生じたときに、ブレード５２及びリング部５３が所定位置よりもコア部１１に近接することを規制することができる。

ところで、電動送風機２０のうち主に樹脂材により形成されるファンシュラウド３０及び冷却ファン５０は、エンジンルーム内で目立たないように、意図的に黒色で形成されるのが一般的である。この黒色を出すためには材料にカーボンが混合されることが多い。また、カーボンを混合することによって、外観を良くすることができ、また、紫外線劣化を抑えることができるという効果も得ることができる。そして、従来は、規制突起部３３はファンシュラウド３０と一体的に形成される構成であることが多いため、規制突起部３３もファンシュラウド３０や冷却ファン５０と同様に黒色で形成されるのが一般的である。ここで、規制突起部３３がファンシュラウド３０や冷却ファン５０と同様に黒色で形成される場合には、冷却ファン５０をファンシュラウド３０に組み付ける際に不具合が生じる虞がある。図３を参照してこの問題について説明する。

熱交換モジュール１の組立工程において、ファンシュラウド３０に冷却ファン５０を組み付ける工程を考える。この工程では、図３（ａ）に示すように、冷却ファン５０は、ファンシュラウド３０のシュラウド導風部３２側からシュラウドリング部３１に組み付けられる。このとき、シュラウド導風部３２に規制突起部３３が突設されているので、冷却ファン５０を軸方向に沿って組み付けようとすると、図３（ｂ）に示すように、リング部５３の拡がり部５３２が規制突起部３３に突き当たってしまい、拡がり部５３２のうち規制突起部３３の干渉を受けている部分が、シュラウドリング部３１の段部３１１と当接する位置まで進入していない状態となる。

ところが、このようにリング部５３の拡がり部５３２の一部が規制突起部３３と干渉している状態でも、図３に示すように、規制突起部３３がファンシュラウド３０や冷却ファン５０と同じ黒色の場合には、作業員がこの干渉に気付かず、または、そもそも規制突起部３３の存在に気付かずに、このまま反対側から電動モータ４０を冷却ファン５０に設置して、組み付けに不具合があるままで組み付け工程を完了してしまう場合がある。このような組み付け不具合がある場合、冷却ファン５０が十分に回転できないので、電動送風機２０によってラジエータ１０を十分に冷却することができず、オーバーヒートを引き起こす虞がある。

このような問題の解決手段として、本実施形態の熱交換モジュール１では、図２に示すように、規制突起部３３は、ファンシュラウド３０と異なる色で形成されている。この構成により、ファンシュラウド３０に対する規制突起部３３の視認性を向上できる。したがって、冷却ファン５０をファンシュラウド３０に組み付ける工程において、作業員が規制突起部３３の存在に気付きやすくなり、また、冷却ファン５０のリング部５３と規制突起部３３とが干渉している状態にも気づきやすくなる。これにより、冷却ファン５０が規制突起部３３と干渉した状態で組み付けられてしまう状況である、冷却ファン５０の組み付け不具合の発生を好適に抑制できる。

また、規制突起部３３とファンシュラウド３０との色の違いについてさらに述べると、ファンシュラウド３０は黒色で形成されているのに対して、規制突起部３３は黒色より明るい色で形成されている。また、規制突起部３３は、白色、黄色、赤色のいずれかの色で形成されるのが好ましい。この構成により、ファンシュラウド３０に対する規制突起部３３の視認性をさらに向上でき、組み付け工程の作業員に規制突起部３３の存在をより確実に気付かせることができるので、冷却ファン５０の組み付け不具合の発生をより一層抑制できる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

上記実施形態では、ファンシュラウド３０及び冷却ファン５０が黒色で形成され、規制突起部３３は黒色より明るい色（白色、黄色、または赤色）で形成される構成を例示したが、規制突起部３３の色がファンシュラウド３０及び冷却ファン５０の色と異なれば他の色を適用してもよい。

１：熱交換モジュール
１０：ラジエータ（熱交換器）
１１：コア部
３０：ファンシュラウド
３１：シュラウドリング部（収容部）
３２：シュラウド導風部（導風部）
３３：規制突起部
５０：冷却ファン
５２：ブレード

Claims (3)

1. コア部（１１）の内部に熱交換媒体が流れる熱交換器（１０）と、
   回転方向に配設された複数のブレード（５２）を有し、前記コア部に並設される軸流式の冷却ファン（５０）であって、前記コア部の外部を流通して前記熱交換媒体を冷却するための冷却風を前記コア部側から当該冷却ファン側の方向（Ｂ）に発生する冷却ファンと、
   前記コア部と対向配置されるファンシュラウド（３０）であって、前記冷却ファンを収容する円筒形状の収容部（３１）と、前記収容部から前記コア部側に延びて前記冷却風が前記コア部を通過するように導風するダクト状の導風部（３２）と、を有するファンシュラウドと、
   前記収容部または前記導風部にて前記冷却ファンの前記ブレードと前記コア部との間に突出するよう設けられ、前記ブレードが所定位置よりも前記コア部に近接することを規制する規制突起部（３３）と、
   を備え、
   前記規制突起部は、前記ファンシュラウドと異なる色で形成される、
   熱交換モジュール（１）。
2. 前記ファンシュラウドは黒色で形成され、
   前記規制突起部は黒色より明るい色で形成される、
   請求項１に記載の熱交換モジュール。
3. 前記規制突起部は、白色、黄色、赤色のいずれかの色で形成される、
   請求項２に記載の熱交換モジュール。

Images