JP7040068B2

JP7040068B2 - 冷却構造

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Publication number: JP7040068B2
Application number: JP2018016442A
Authority: JP
Inventors: 清一郎冨川; 遥斗越水
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-02-01
Also published as: WO2019151209A1; CN111699102A; DE112019000635T5; JP2019131098A; US20210078386A1

Description

本開示は、車両の各部を冷却する冷却構造に関する。

従来、車両には、冷却構造が設けられている。特許文献１には、車両の前後方向において並べて配置されている複数の熱交換器を有する冷却構造が開示されている。

特開２００８－２３８８５５号公報

車両の前後方向において複数の熱交換器が並べて配置されている冷却構造の場合、車両の高さ方向及び車両の車幅方向において複数の熱交換器が重なっている領域と重なっていない領域とで偏りが生じている場合がある。この場合、冷却構造は、各熱交換器を通過する空気の風速分布に偏りが生じてしまい、冷却構造の冷却性能が低下してしまうという問題が生じていた。

そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、風速分布の偏りが生じづらく、冷却性能が向上する車両の冷却構造を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様においては、車両に設けられている第１熱交換器と、前記車両に設けられており、かつ前記車両の前後方向において前記第１熱交換器よりも前方に設けられている第２熱交換器と、前記車両に設けられており、かつ前記車両の前後方向において前記第２熱交換器よりも前方に設けられている第３熱交換器と、を有し、前記第１熱交換器の上端は、前記第２熱交換器の上端よりも前記車両の高さ方向において上方に位置し、前記第３熱交換器の上端は、前記車両の高さ方向において前記第１熱交換器の上端と前記第２熱交換器の上端との間に位置することを特徴とする冷却構造を提供する。

また、前記第３熱交換器の前記車両の車幅方向における幅は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の前記車両の車幅方向における幅よりも小さく、前記第３熱交換器の前記車両の車幅方向における左端は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の前記車両の車幅方向における左端よりも右側に位置し、前記第３熱交換器の前記車両の車幅方向における右端は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の前記車両の車幅方向における右端よりも左側に位置していてもよい。また、前記第３熱交換器の下端は、前記第２熱交換器の下端よりも前記車両の高さ方向において上方に位置していてもよい。

本開示によれば、車両の冷却構造において風速分布の偏りが生じづらくなり、冷却性能が向上するという効果を奏する。

本実施形態に係る冷却構造が車両に設けられている状態の構成を示す。本実施形態に係る冷却構造の構成を示す。比較例としての冷却構造が車両に設けられている状態の構成を示す。比較例としての冷却構造の構成を示す。本実施形態に係る冷却構造及び比較例としての冷却構造における空気の風速分布の一例を示す。

＜本実施形態＞
［本実施形態に係る冷却構造１の概要］
図１は、本実施形態に係る冷却構造１が車両に設けられている状態の構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る冷却構造１の構成を示す図である。なお、図２は、本実施形態に係る冷却構造１を車両の前方側から見た構成を示す図である。

車両は、冷却構造１、及びサイドフレーム２を有する。冷却構造１は、車両の各部を冷却する機能を有する。サイドフレーム２は、車両の前後方向において延伸する複数の部材である。冷却構造１は、複数のサイドフレーム２の間に位置する。冷却構造１は、複数のサイドフレーム２に図示しないフレームを介して固定されている。また、冷却構造１は、図示しない車両の車体の下方に位置している。

冷却構造１は、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３を有する。第１熱交換器１１は、例えば車両のエンジンを冷却するための熱交換器である。具体的には、第１熱交換器１１は、走行風又はファンにより送風される空気と、エンジンを冷却するための冷却水（以下、「エンジン用冷却水」とする。）とを熱交換することで、エンジン用冷却水を冷却する。走行風は、車両が走行することで生じる空気の流れである。ファンは、例えば誘引ファンであり、冷却構造１よりも車両の前後方向における後方に設けられていることで、車両の前後方向における前方から後方への空気の流れを生じさせる。

第１熱交換器１１は、略直方体形状である。第１熱交換器１１は、車両に設けられており、かつ冷却構造１が有する複数の熱交換器のうちで車両の前後方向における最も後方に設けられている。第１熱交換器１１は、複数のサイドフレーム２の間に位置している。第１熱交換器１１は、第１熱交換器１１の上端が第１熱交換器１１の下端よりも車両の前後方向における後方に位置するように、車両の高さ方向に対して所定の角度で傾斜している。

第２熱交換器１２は、例えばインタークーラである。第２熱交換器１２は、走行風又はファンにより送風される空気と、ターボチャージャから循環してきた空気（以下、「燃焼用空気」とする。）とを熱交換することで、燃焼用空気を冷却する。

第２熱交換器１２は、略直方体形状である。第２熱交換器１２は、車両に設けられており、かつ車両の前後方向において第１熱交換器１１よりも前方に設けられている。第２熱交換器１２は、複数のサイドフレーム２の間に位置している。第２熱交換器１２は、第２熱交換器１２の上端が第２熱交換器１２の下端よりも車両の前後方向における後方に位置するように、車両の高さ方向に対して所定の角度で傾斜している。

第３熱交換器１３は、例えばエアコン用コンデンサである。第３熱交換器１３は、走行風又はファンにより送風される空気と、車両に設けられているエアコンで用いられる冷媒（以下、「エアコン用冷媒」とする。）とを熱交換することで、エアコン用冷媒を冷却する。

第３熱交換器１３は、略直方体形状である。第３熱交換器１３は、車両に設けられており、かつ車両の前後方向において第２熱交換器１２よりも前方に設けられている。第３熱交換器１３は、複数のサイドフレーム２の間に位置している。第３熱交換器１３は、第３熱交換器１３の上端が第３熱交換器１３の下端よりも車両の前後方向における後方に位置するように、車両の高さ方向に対して所定の角度で傾斜している。

第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３は、例えば、略同様の構造を有する熱交換器である。例えば、第１熱交換器１１を例として説明すると、第１熱交換器１１は、第１熱交換器１１の内側をエンジン用冷却水が流れる複数の管を有する。そして、当該複数の管の外側を、空気、例えば走行風が第１熱交換器１１の前方から後方に向かって流れる。当該複数の管の内側を流れるエンジン用冷却水は、当該複数の管の外側の空間（以下、「空気流路」とする。）を流れる空気によって冷却される。第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３においては、当該複数の管の内側には、それぞれ燃焼用空気、エアコン用冷媒が流れている。

図１及び図２で示す第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３においては、当該複数の管が第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３の略全域に形成されている。よって、車両の前方から後方に向かって流れる空気は、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３の略全領域において、それぞれの熱交換器を前方から後方に向かって通過可能であり、当該通過可能な領域は、複数の管の内側を流れる流体、例えばエンジン用冷却水を冷却するための領域として用いられる。

第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３は、車両の前後方向における前方から後方に向かって、第３熱交換器１３、第２熱交換器１２、及び第１熱交換器１１の順に車両に設けられている。また、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３は、略平行である。よって、車両の前後方向における前方から後方に向かって流れる空気、例えば走行風は、第３熱交換器１３、第２熱交換器１２、及び第１熱交換器１１の順にそれぞれの熱交換器に形成されている空気流路を通過する。

この結果、第３熱交換器１３、第２熱交換器１２、第１熱交換器１１の順にそれぞれの熱交換器の空気流路を通過した空気は、それぞれ、エアコン用冷媒、燃焼用空気、エンジン用冷却水と熱交換することで加熱される。よって、第３熱交換器１３、第２熱交換器１２、第１熱交換器１１の順にそれぞれの熱交換器の空気流路を通過した空気は、第３熱交換器１３の前面における空気の温度、第２熱交換器１２の前面における空気の温度、第１熱交換器１１の前面における空気の温度、第１熱交換器１１の後面における空気の温度の順に、空気の温度が高くなる。

［本実施形態に係る冷却構造１の詳細］
ここで、比較例としての冷却構造１００について説明する。図３は、比較例としての冷却構造１００が車両に設けられている状態の構成を示す図である。図４は、比較例としての冷却構造１００の構成を示す図である。なお、図４は、比較例としての冷却構造１００を車両の前方側から見た構成を示す図である。

図５は、本実施形態に係る冷却構造１及び比較例としての冷却構造１００における空気の風速分布の一例を示す図である。図５（ａ）は、冷却構造１００の第３熱交換器１０３における空気の風速分布の一例を示す図である。図５（ｂ）は、冷却構造１００の第２熱交換器１２における空気の風速分布の一例を示す図である。図５（ｃ）は、冷却構造１００の第１熱交換器１１における空気の風速分布の一例を示す図である。図５（ｄ）は、冷却構造１の第３熱交換器１３における空気の風速分布の一例を示す図である。図５（ｅ）は、冷却構造１の第２熱交換器１２における空気の風速分布の一例を示す図である。図５（ｆ）は、冷却構造１の第１熱交換器１１における空気の風速分布の一例を示す図である。

比較例としての冷却構造１００は、本実施形態に係る冷却構造１と比べて、第３熱交換器１０３の形状と第３熱交換器１０３が設けられている位置が異なる。第３熱交換器１０３の上端は、車両の高さ方向において第２熱交換器１２の上端よりも低い位置に位置する。

また、第３熱交換器１０３の車両の高さ方向における長さは、第３熱交換器１３の車両の高さ方向における長さよりも短い。また、第３熱交換器１０３の車両の車幅方向における長さは、第３熱交換器１３の車両の車幅方向における長さよりも長い。冷却構造１００は、第３熱交換器１０３がこのように設けられているので、各熱交換器の空気流路を流れる空気の風速分布に偏りが生じ易い。

具体的には、冷却構造１００は、車両の高さ方向において下方から上方に向かうにつれて第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１０３が重なっている領域、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２が重なっている領域、第１熱交換器１１のみの領域となっている。よって、冷却構造１００は、冷却構造１００における下方の領域においては、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１０３が重なって配置されていることで抵抗が大きく、冷却構造１００における上方の領域においては、第１熱交換器１１のみの領域となっていることで抵抗が小さい。

この結果、図５（ｃ）に示すように、冷却構造１００は、例えば、第１熱交換器１１の上方を流れる空気の風速は大きいが、第２熱交換器１２及び第３熱交換器１０３と重なる下方を流れる空気の風速は小さくなってしまう。

本実施形態に係る冷却構造１の第１熱交換器１１の上端は、第２熱交換器１２の上端よりも車両の高さ方向において上方に位置する。冷却構造１は、このように第１熱交換器１１の上端が、第２熱交換器１２の上端及び第３熱交換器１３の上端よりも車両の高さ方向において上方に位置することで、第１熱交換器１１の車両の車幅方向及び高さ方向において第２熱交換器１２及び第３熱交換器１３とは重なっていない領域１１１を有する。図５（ｆ）に示すように、領域１１１の空気流路を流れる空気の風速は、第１熱交換器１１における第２熱交換器１２又は第３熱交換器１３のうちの少なくともいずれか一方の熱交換器と重なっている領域の空気流路を流れる空気の風速に比べて大きい。

また、第１熱交換器１１は、領域１１１を有することで、第３熱交換器１３又は第２熱交換器１２のうちのいずれの熱交換器の空気流路も流れていない空気が第１熱交換器１１の空気流路を流れる量を増加させることができる。よって、第１熱交換器１１は領域１１１を有することで、第１熱交換器１１の空気流路を流れる空気の温度を、第２熱交換器１２又は第３熱交換器１３のうちの少なくともいずれか一方の熱交換器を流れることで加熱された空気の温度に比べて低くすることができる。これらの結果、冷却構造１は、第１熱交換器１１が領域１１１を有することで、冷却性能が向上する。

また、比較例としての冷却構造１００に対して、本実施形態に係る冷却構造１においては、第３熱交換器１３の上端は、車両の高さ方向において第１熱交換器１１の上端と第２熱交換器１２の上端との間に位置する。冷却構造１は、このように第３熱交換器１３の上端が、車両の高さ方向において第１熱交換器１１の上端と第２熱交換器１２の上端との間に位置することで、第３熱交換器１３が、車両の高さ方向において第２熱交換器１２と重ならない領域１３１を有する。領域１３１は、第３熱交換器１３の車両の高さ方向における上端と第２熱交換器１２の上端と同じ位置との間の領域である。

図５（ｄ）に示すように第３熱交換器１３の領域１３１の空気流路を流れる空気の風速は、第３熱交換器１３の車両の高さ方向において第２熱交換器１２と重っている領域を流れる空気の風速に比べて大きい。また、図５（ｆ）に示すように、第１熱交換器１１における領域１３１と車両の高さ方向及び車幅方向において重なっている領域の空気流路を流れる空気の風速は小さくなるが、第１熱交換器１１における領域１３１と車両の高さ方向及び車幅方向と重なっていない領域の空気流路を流れる空気の風速は上昇する。

よって、冷却構造１は、各熱交換器の空気流路を流れる空気の風速分布の偏りを生じづらくすることができる。また、図５（ｄ）に示すように、冷却構造１は、第３熱交換器１３が領域１３１を有することで、第３熱交換器１３を流れる空気の風速が大きくなるので、冷却性能が向上する。

また、第３熱交換器１３の下端は、第２熱交換器１２の下端よりも車両の高さ方向において上方に位置する。具体的には、第３熱交換器１３の下端は、第１熱交換器１１の下端及び第２熱交換器１２の下端よりも車両の高さ方向において上方に位置する。よって、第２熱交換器１２は、第２熱交換器１２の車両の高さ方向において第３熱交換器１３と重なっていない領域１２１を有する。領域１２１は、車両の高さ方向における第２熱交換器１２の下端と第３熱交換器１３の下端と同じ位置との間の領域である。

第２熱交換器１２の領域１２１の空気流路を流れる空気の風速は、第２熱交換器１２における車両の高さ方向において第３熱交換器１３と重なっている領域の空気流路を流れる空気の風速に比べて大きい。この結果、冷却構造１は、第２熱交換器１２が領域１２１を有することで、各熱交換器の空気流路を流れる空気の風速分布の偏りを生じづらくすることができる。

また、第２熱交換器１２は、領域１２１を有することで、第３熱交換器１３の空気流路を流れていない空気が第２熱交換器１２の空気流路を流れる量を増加させることができる。よって、第２熱交換器１２は領域１２１を有することで、第２熱交換器１２の空気流路を流れる空気の温度を、第３熱交換器１３を流れることで加熱された空気の温度に比べて低くすることができる。これらの結果、冷却構造１は、第２熱交換器１２が領域１２１を有することで、冷却性能が向上する。

また、第２熱交換器１２の車両の車幅方向における幅は、第１熱交換器１１の車両の車幅方向における幅と略同じである。第２熱交換器１２の車両の車幅方向における左端は、第１熱交換器１１の車両の車幅方向における左端と略同じ位置に位置する。第２熱交換器１２の車両の車幅方向における右端は、第１熱交換器１１の車両の車幅方向における右端と略同じ位置に位置する。

また、第３熱交換器１３の車両の車幅方向における幅は、第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２の車両の車幅方向における幅よりも小さい。第３熱交換器１３の車両の車幅方向における左端は、第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２の車両の車幅方向における左端よりも右側に位置する。第３熱交換器１３の車両の車幅方向における右端は、第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２の車両の車幅方向における右端よりも左側に位置する。

よって、第２熱交換器１２は、第３熱交換器１３と車両の車幅方向において重なっていない領域１２２を有する。領域１２２は、車両の車幅方向における第２熱交換器１２の左端と第３熱交換器１３の左端と同じ位置との間の領域、及び車両の車幅方向における第２熱交換器１２の右端と第３熱交換器１３の右端と同じ位置との間の領域である。第２熱交換器１２の領域１２２の空気流路を流れる空気の風速は、第２熱交換器１２における車両の車幅方向において第３熱交換器１３と重なっている領域の空気流路を流れる空気の風速に比べて大きい。

また、第２熱交換器１２は、領域１２２を有することで、第３熱交換器１３の空気流路を流れていない空気が第２熱交換器１２の空気流路を流れる量を増加させることができる。よって、第２熱交換器１２は、領域１２２を有することで、第２熱交換器１２の空気流路を流れる空気の温度を、第３熱交換器１３を流れることで加熱された空気の温度に比べて低くすることができる。これらの結果、冷却構造１は、第２熱交換器１２が領域１２２を有することで、冷却性能が向上する。

上記実施形態では、第１熱交換器１１は、エンジン冷却用の熱交換器であり、第２熱交換器１２は、インタークーラであり、第３熱交換器１３は、エアコン用コンデンサであるとしたが、これに限定されない。第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び第３熱交換器１３は、車両の各部を冷却するために用いられる熱交換器であればよく、どの熱交換器を車両のどの部分を冷却ための熱交換器とするのかは任意である。

［本実施形態に係る冷却構造１による効果］
本実施形態に係る冷却構造１は、車両に設けられている第１熱交換器１１と、車両に設けられており、かつ車両の前後方向において第１熱交換器１１よりも前方に設けられている第２熱交換器１２と、車両に設けられており、かつ車両の前後方向において第２熱交換器１２よりも前方に設けられている第３熱交換器１３と、を有する。そして、第１熱交換器１１の上端は、第２熱交換器１２の上端よりも車両の高さ方向において上方に位置し、第３熱交換器１３の上端は、車両の高さ方向において第１熱交換器１１の上端と第２熱交換器１２の上端との間に位置する。

本実施形態に係る冷却構造１は、このように第３熱交換器１３の上端が、車両の高さ方向において第１熱交換器１１の上端と第２熱交換器１２の上端との間に位置する。車両の高さ方向において第３熱交換器１３の上端が第２熱交換器１２の上端よりも上方に位置することで形成される第３熱交換器１３の領域１３１では、領域１３１の空気流路を流れる空気の風速が、領域１３１以外の領域の空気流路を流れる空気の風速に比べて大きくなる。よって、冷却構造１は、第３熱交換器１３の空気流路を流れる空気の風速が大きくなる。この結果、冷却構造１は、各熱交換器を通過する空気の風速分布に偏りが生じづらくなり、冷却性能が向上する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１、１００・・・冷却構造
１１・・・第１熱交換器
１１１・・・領域
１２・・・第２熱交換器
１２１・・・領域
１２２・・・領域
１３、１０３・・・第３熱交換器
１３１・・・領域
２・・・サイドフレーム

Claims

車両に設けられている第１熱交換器と、
前記車両に設けられており、かつ前記車両の前後方向において前記第１熱交換器よりも前方に設けられており、下面が前記第１熱交換器の上面と接する第２熱交換器と、
前記車両に設けられており、かつ前記車両の前後方向において前記第２熱交換器よりも前方に設けられており、下面の一部の領域が前記第２熱交換器の上面と接する第３熱交換器と、
を有し、
前記第１熱交換器の上端は、前記第２熱交換器の上端よりも前記車両の高さ方向において上方に位置し、
前記第３熱交換器の上端は、前記車両の高さ方向において前記第１熱交換器の上端と前記第２熱交換器の上端との間に位置し、
前記第３熱交換器の下端は、前記第２熱交換器の下端よりも前記車両の高さ方向において上方に位置し、
前記第１熱交換器は、前記第１熱交換器の上端が前記第１熱交換器の下端よりも前記車両の前後方向における後方に位置するように、前記車両の高さ方向に対して所定の角度で傾斜しており、
前記第２熱交換器は、前記第２熱交換器の上端が前記第２熱交換器の下端よりも前記車両の前後方向における後方に位置するように、前記車両の高さ方向に対して前記所定の角度で傾斜しており、
前記第３熱交換器は、前記第３熱交換器の上端が前記第３熱交換器の下端よりも前記車両の前後方向における後方に位置するように、前記車両の高さ方向に対して前記所定の角度で傾斜していることを特徴とする冷却構造。
前記第３熱交換器の前記車両の車幅方向における幅は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の前記車両の車幅方向における幅よりも小さく、
前記第３熱交換器の前記車両の車幅方向における左端は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の前記車両の車幅方向における左端よりも右側に位置し、
前記第３熱交換器の前記車両の車幅方向における右端は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の前記車両の車幅方向における右端よりも左側に位置することを特徴とする、
請求項１に記載の冷却構造。