JP7352834B2 - 冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された機器で用いられる流体を冷却する冷却システムに関する。

車両の走行に伴い、車両のグリルからエンジンルームに空気が流入する。この空気はエンジンルームの要素の冷却に利用できるものの、車両の走行にとっては抵抗となり、燃費の悪化を招く。例えば、特許文献１は、車両のグリルに設けられるグリルシャッタ装置を開示している。当該グリルシャッタは、所定条件が成立している場合にグリルを閉止して空気の流入を抑制し、車両が受ける空気抵抗を抑制する。

特開２０１５－２２３９０５号公報

グリルを大型化すれば、エンジンルームに流入する空気の流量を増加させ、上述した冷却の効果を高めることができるものの、それに伴って空気抵抗も増加するという課題がある。近年、エンジンルームの要素の冷却と、空気抵抗の抑制とを、高い次元で両立させることが求められている。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、車両のグリルを大型化することなく、車両に搭載された機器に用いられる流体を効果的に冷却できる冷却システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、車両に搭載された機器で用いられる流体を冷却器内で冷却器用冷却水と熱交換させることにより冷却する冷却システムであって、冷却器に接続された冷却水通路であって、車両の底面を形成するアンダーカバーに設けられ冷却器用冷却水とアンダーカバーの下方の空気とを熱交換させることにより冷却器用冷却水を冷却するアンダーカバー冷却水通路を有する、冷却水通路と、冷却水通路に設けられ、冷却器用冷却水と、車両の前端に設けられた開口部であるグリルからエンジンルームに流入する空気と、を熱交換させることにより冷却器用冷却水を冷却する冷却器用ラジエータと、アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の流量を調整する流量調整部と、流量調整部を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、流体の圧力及び温度の少なくとも一方を取得し、アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の流量が取得した流体の圧力又は温度の上昇に基づいて増加するように、流量調整部を制御する。

上記構成によれば、車両のグリルを大型化することなく、車両に搭載された機器（例えば、空調装置、過給装置、電装部品の冷却装置など）で用いられる流体（例えば、冷媒、圧縮空気、冷却水など）を効果的に冷却することが可能になる。以下、この点について詳述する。

車両に搭載された機器で用いられる流体は、冷却器において冷却器用冷却水と熱交換することにより冷却される。上記構成は、この冷却器用冷却水を冷却するための要素として、アンダーカバー冷却水通路及び冷却器用ラジエータを備えている。アンダーカバー冷却水通路は、車両のアンダーカバーに設けられており、冷却器用冷却水とアンダーカバーの下方の空気とを熱交換させることにより、冷却器用冷却水を冷却する。

また、コントローラは、アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の流量が流体の圧力及び温度の少なくとも一方の上昇に基づいて増加するように、流量調整部を制御する。したがって、車両のグリルを大型化することなく、流体の冷却の必要性の高まりに応じてアンダーカバー冷却水通路における冷却器用冷却水の冷却を促進し、流体を効果的に冷却することが可能になる。

また、冷却システムは、車両のグリルに設けられグリルの有効開口面積を変更するグリルシャッタを備え、コントローラは、車両の走行速度を取得し、取得した走行速度が予め定められた速度閾値よりも大きい場合に、グリルを閉止するように、グリルシャッタを制御する。
車両が高速で走行すると、アンダーカバーの下方を空気が高速で流れるため、アンダーカバー冷却水通路における冷却器用冷却水と空気との熱交換が促進される。この構成によれば、車両が高速で走行している場合は、冷却器用冷却水を効果的に冷却しつつ、グリルを閉止して空気抵抗を抑制することが可能になる。

また、冷却水通路は、冷却器用ラジエータの上流側且つアンダーカバー冷却水通路の下流側の分岐部と、冷却器用ラジエータの下流側且つ冷却器の上流側の合流部と、を接続するバイパス通路を有し、流量調整部は、分岐部と冷却器用ラジエータとの間の冷却水通路を開閉するバルブを有し、コントローラは、取得した走行速度が速度閾値よりも大きい場合に、分岐部と冷却器用ラジエータとの間の冷却水通路を閉止するようにバルブを制御する。
この構成によれば、車両が高速で走行している場合に、冷却器用ラジエータに冷却器用冷却水を供給することなく、バイパス通路を用いて冷却器用冷却水を循環させることができる。これにより、冷却器用ラジエータに冷却器用冷却水を供給した場合と比べて冷却器用冷却水が受ける抵抗を小さくし、アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の流量を増加させ、アンダーカバー冷却水通路における冷却器用冷却水の冷却を促進することができる。この結果、冷却器用ラジエータを用いて冷却器用冷却水を冷却する必要性が低くなるため、グリルを閉止して空気抵抗をさらに抑制することが可能になる。

本発明において、好ましくは、アンダーカバー冷却水通路は、冷却器用冷却水と、車両のグリルからエンジンルームに流入してアンダーカバーの上方に到達する空気と、を熱交換させることにより冷却器用冷却水を冷却するように構成され、車両は、車両のエンジンを冷却するエンジン用冷却水と、車両のグリルからエンジンルームに流入する空気と、を熱交換させることによりエンジン用冷却水を冷却するエンジン用ラジエータを備え、冷却システムは、エンジン用ラジエータからアンダーカバーまでの空気の経路を開閉するフラップをさらに備え、コントローラは、エンジン用ラジエータに供給するエンジン用冷却水の温度が予め定められた温度閾値よりも高い場合に、経路を閉止するようにフラップを制御する。
この構成によれば、アンダーカバーの下方の空気との熱交換に加えて、グリルからエンジンルームに流入してアンダーカバーの上方に到達する空気との熱交換により、冷却水をさらに効果的に冷却することができる。しかしながら、アンダーカバーの上方に到達する空気が、エンジン用ラジエータを通過したことにより高温になっている場合は、アンダーカバー冷却水通路における冷却器用冷却水の冷却が当該高温空気により阻害されるおそれがある。
そこで、上記構成は、さらに、エンジン用ラジエータからアンダーカバーまでの空気の経路を開閉するフラップを備えている。エンジン用ラジエータに供給されるエンジン用冷却水の温度が温度閾値よりも高い場合は、当該エンジン用ラジエータを通過した空気の温度も高くなるため、フラップにより当該経路を閉止する。これにより、冷却器用冷却水の冷却が高温空気により阻害されることを抑制できる。

本発明において、好ましくは、温度閾値は、アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の温度に基づいて定められる。
アンダーカバー冷却水通路を流れる冷却器用冷却水の温度が、エンジン用ラジエータを通過した空気の温度よりも低い場合、アンダーカバー冷却水通路における冷却器用冷却水の冷却が当該高温空気により阻害されるおそれがある。
そこで、上記構成では、温度閾値は、アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の温度に基づいて定められる。このような温度閾値に基づいてフラップを制御することにより、アンダーカバー冷却水通路における冷却器用冷却水の冷却を促進しつつ、冷却器用冷却水の冷却が高温空気により阻害されることを抑制できる。

本発明によれば、車両のグリルを大型化することなく、車両に搭載された機器に用いられる流体を効果的に冷却できる冷却システムを提供することが可能になる。

第１実施形態に係る冷却システムを搭載した車両の模式図である。 コントローラを示すブロック図である。 冷却システムの動作を模式的に示すタイムチャートである。 コントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 コントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る冷却システムを搭載した車両の模式図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る冷却システム１，１Ａについて説明する。

［第１実施形態］
＜車両＞
まず、図１を参照しながら、第１実施形態に係る冷却システム１を搭載した車両１００について説明する。図１は、冷却システム１を搭載した車両１００の模式図である。車両１００の前方寄りの部分には、エンジン１２０を収容するエンジンルーム１１０が形成されている。エンジン１２０の下方には、アンダーカバー１４０が配置されている。アンダーカバー１４０は、熱伝導性が高い金属材料（例えば、アルミニウム）により形成されている。アンダーカバー１４０は、エンジンルーム１１０の下方を覆っており、車両１００の底面１００ａの少なくとも一部を形成している。

尚、本明細書では、車両１００が前進する方向を「前」と称し、後退する方向を「後」と称する。また、鉛直上方向を「上」と称し、鉛直下方向を「下」と称する。

エンジン１２０は、車両１００の駆動力を発生させる内燃機関である。このエンジン１２０を冷却するための要素として、冷却水通路１３１と、ラジエータ１３２と、ラジエータファン１３３と、がエンジンルーム１１０に配置されている。冷却水通路１３１は、エンジン１２０内に形成されたウォータージャケット１２０ａを有しており、冷却水を循環させるように構成されている。ラジエータ１３２は、本発明に係る「エンジン用ラジエータ」の一例である。また、冷却水通路１３１を流れる冷却水は、本発明に係る「エンジン用冷却水」の一例である。

冷却水は、ウォータージャケット１２０ａを通過する際にエンジン１２０と熱交換することにより、エンジン１２０を冷却する。ウォータージャケット１２０ａを通過した高温の冷却水は、冷却水通路１３１に設けられたラジエータ１３２に供給される。ラジエータ１３２は偏平形状を呈しており、冷却水を流す通路が内部に形成されている。また、ラジエータ１３２は、その厚さ方向が前後方向に沿うように配置されている。冷却水通路１３１によりラジエータ１３２に供給される冷却水の温度Ｔｅは、温度センサ１３４により検知される。

車両１００の走行やラジエータファン１３３の駆動に伴い、矢印Ｗ１で示されるように、グリル１１１からエンジンルーム１１０に空気が流入する。この空気は、後述するラジエータ３４を通過した後、ラジエータ１３２をその厚さ方向に通過する。ラジエータ１３２の内部を流れる冷却水は、この空気と熱交換することにより冷却される。ラジエータ１３２を通過した冷却水は、冷却水通路１３１により再びエンジン１２０内のウォータージャケット１２０ａに供給され、エンジン１２０の冷却に用いられる。ここで、グリル１１１は、車両１００の前端に設けられ、エンジンルーム１１０内に空気を流入させるための開口部である。

＜空調装置＞
車両１００は、冷媒を用いて運転する空調装置８を搭載している。空調装置８は、本発明に係る「車両に搭載された機器」の一例であり、冷媒は、「機器で用いられる流体」の一例である。

空調装置８は、車両１００の車室の温度を調整するために設けられる。車両１００の乗員は、車室に設けられたスイッチ（不図示）を操作することにより、空調装置８に運転開始及び運転停止を指示したり、車室の温度の目標値を設定したりすることができる。

空調装置８は、冷媒を循環させる冷媒通路８１を備えている。冷媒通路８１には、コンプレッサ８２と、コンデンサ３３と、膨張弁８３と、エバポレータ８４と、が設けられている。コンプレッサ８２は、エンジン１２０の出力の一部を受けて駆動し、気相の冷媒を圧縮して下流側に吐出するように構成されている。冷媒は、コンプレッサ８２において圧縮されることにより液相となり、その温度と圧力が上昇する。コンプレッサ８２から吐出された冷媒の圧力は、コンプレッサ８２の下流側に設けられている圧力センサ８５により検知される。

コンプレッサ８２から吐出された液相の冷媒は、次に、コンデンサ３３に供給される。コンデンサ３３は、後述するように冷却システム１の一部でもある（換言すると、コンデンサ３３は、冷却システム１及び空調装置８により共有されている）。コンデンサ３３内には、冷媒を流す通路３３ａと、冷却水を流す通路３３ｂと、が形成されている。コンプレッサ８２から供給される液相の冷媒は、この通路３３ａを流れる際に、通路３３ｂを流れる冷却水と熱交換することにより冷却される。

コンデンサ３３を通過した冷媒は、次に、膨張弁８３に供給される。冷媒は膨張弁８３において膨張し、その温度が低下する。

膨張弁８３を通過した冷媒は、次にエバポレータ８４に供給される。エバポレータ８４の内部には、冷媒を流す通路が形成されている。冷媒は、当該通路を流れる際に、エバポレータ８４の外表面を流れる空気と熱交換することにより、蒸発する。すなわち、エバポレータ８４の外表面を流れる空気は、熱交換により冷却される。エバポレータ８４内の通路から排出された気相の冷媒は、冷媒通路８１により再びコンプレッサ８２に供給される。エバポレータ８４の外表面を流れ、冷却された空気は、ダクト（不図示）を介して車両１００の車室に供給される。

＜冷却システムの構成＞
冷却システム１は、空調装置８で用いられる冷媒を冷却することを目的として車両１００に搭載される。具体的には、冷却システム１は、コンデンサ３３において冷媒が適切に冷却されるように、冷媒よりも低温の冷却水をコンデンサ３３に供給するように構成されている。

図１及び図２を参照しながら、冷却システム１の構成について説明する。図２は、コントローラ６を示すブロック図である。図１に示されるように、冷却システム１は、冷却水通路２と、グリルシャッタ４と、フラップ５と、コントローラ６と、を備えている。また、冷却システム１は、冷却水通路２に設けられたポンプ３１と、第１バルブ３２１と、第２バルブ３２２と、コンデンサ３３と、ラジエータ３４と、を備えている。

冷却水通路２は、冷却水を循環させるように構成されている。冷却水通路２を流れる冷却水は、本発明に係る「冷却器用冷却水」の一例である。

冷却水通路２は、供給通路２１と、帰還通路２２と、を有している。供給通路２１は、ポンプ３１が吐出した冷却水を、ラジエータ３４の入口３４ａに供給するように構成されている。帰還通路２２は、ラジエータ３４の出口３４ｂから流出した冷却水を、ポンプ３１に帰還させるように構成されている。

また、冷却水通路２は、アンダーカバー冷却水通路２３と、バイパス通路２４と、を有している。アンダーカバー冷却水通路２３は、供給通路２１の一部であり、アンダーカバー１４０の内部に形成されている。バイパス通路２４は、供給通路２１のうちアンダーカバー冷却水通路２３の下流側に設けられた分岐部２１ａと、帰還通路２２に設けられた合流部２２ａと、を接続している。つまり、バイパス通路２４は、ラジエータ３４を迂回して供給通路２１から帰還通路２２に冷却水を流すように構成されている。

ポンプ３１、第１バルブ３２１、及び第２バルブ３２２は、本発明に係る「流量調整部」の一例である。また、第２バルブ３２２は、本発明に係る「バルブ」の一例である。ポンプ３１は、制御信号に基づいて駆動し、冷却水を加圧して下流側に吐出する。ポンプ３１の吐出圧力は、制御信号を変更することにより調整可能である。第１バルブ３２１及び第２バルブ３２２は、制御信号を受信していない場合は開状態となり、制御信号を受信している場合は閉状態となるように構成された電磁弁である。第１バルブ３２１はバイパス通路２４に設けられており、第２バルブ３２２は供給通路２１のうち分岐部２１ａの下流側に設けられている。

コンデンサ３３は、本発明に係る「冷却器」の一例である。上述したように、コンデンサ３３内には、通路３３ａ，３３ｂが形成されている。コンデンサ３３は、空調装置８の冷媒通路８１を流れる冷媒を通路３３ａに流すとともに、ポンプ３１から供給される冷却水を通路３３ｂに流すように配置されている。

コンデンサ３３の下流側且つアンダーカバー冷却水通路２３の上流側には、温度センサ２５が配置されている。温度センサ２５は、冷却水の温度Ｔｕを検知する。温度センサ２５は、アンダーカバー冷却水通路２３の近傍に配置されている。

ラジエータ３４は、本発明に係る「冷却器用ラジエータ」の一例である。ラジエータ３４は偏平形状を呈しており、ラジエータ１３２（「エンジン用ラジエータ」の一例）よりも前方の位置に、その厚さ方向が前後方向に沿うように配置されている。ラジエータ３４の内部には通路が形成されており、冷却水は入口３４ａから当該通路に流入するとともに、出口３４ｂから流出する。

グリルシャッタ４は、その開度を変更することにより、グリル１１１の有効開口面積を変更するユニットであり、複数のシャッタ板４１と、シャッタ軸４２と、を有している。シャッタ板４１は板形状を呈しており、シャッタ軸４２により、全閉位置Ｇ０と全開位置Ｇ１との間で揺動可能に支持されている。グリルシャッタ４の開度を変更し、グリル１１１の有効開口面積を変更することにより、エンジンルーム１１０に流入する空気の流量を変更することができる。

グリルシャッタ４は、さらに、制御ユニット（不図示）と、モータ（不図示）と、リンク機構（不図示）と、を有している。制御ユニットは、要求信号を受信し、当該要求信号に基づいてシャッタ板４１の目標位置を設定する。そして、制御ユニットは、当該目標位置に基づいて制御信号を生成し、この制御信号をモータに送信する。

モータは、ブラシレスモータである。モータは、制御ユニットから受信する制御信号に基づいてトルクを発生させ、複数のシャッタ板４１のうち１つを、シャッタ軸４２回りに揺動させる。

この１つのシャッタ板４１の揺動は、リンク機構を介して他のシャッタ板４１に伝達される。これにより、全てのシャッタ板４１を、全閉位置Ｇ０と全開位置Ｇ１との間で同方向に揺動させるとともに、全閉位置Ｇ０と全開位置Ｇ１との間の任意の位置で静止させることができる。シャッタ板４１が全閉位置Ｇ０に位置している場合は、隣り合うシャッタ板４１，４１間の隙間が最小となり、グリル１１１の有効開口面積は最小となる。シャッタ板４１が全開位置Ｇ１に位置している場合、隣り合うシャッタ板４１，４１間の隙間が最大となり、グリル１１１の有効開口面積は最大となる。

フラップ５は、ラジエータ１３２からアンダーカバー１４０までの空気の経路を開閉するユニットであり、少なくとも１つのフラップ板５１と、アクチュエータ（不図示）と、を有している。フラップ板５１は板形状を呈しており、フラップ軸５２により支持されている。制御信号に基づいてアクチュエータが駆動すると、フラップ板５１がフラップ軸５２回りに揺動する。フラップ板５１は、ラジエータ１３２からアンダーカバー１４０までの空気の経路を閉止する全閉位置Ｆ０と、当該経路を開放する全開位置Ｆ１と、の間で揺動可能である。

コントローラ６は、電子制御ユニットである。図２に示されるように、コントローラ６は、温度センサ２５、圧力センサ８５、温度センサ１３４、車速センサ１５０、及びグリルシャッタ４の制御ユニット（不図示）から検知信号を受信するように構成されている。コントローラ６は、各検知信号に基づいて所定の演算を行うことにより、アンダーカバー冷却水通路２３の上流側の冷却水の温度Ｔｕ、コンプレッサ８２の下流側の冷媒の圧力Ｐｒ、ラジエータ１３２に供給される冷却水の温度Ｔｅ、車両１００の走行速度Ｖ、及びグリルシャッタ４の異常の有無、等の情報を取得する。

コントローラ６は、取得した情報に基づいて所定の演算を行い、制御信号や要求信号を生成する。コントローラ６は、制御信号や要求信号をポンプ３１、第１バルブ３２１、第２バルブ３２２、グリルシャッタ４、及びフラップ５に送信することにより、各要素を制御する。

＜冷却システムの動作＞
次に、図１及び図３を参照しながら、冷却システム１の動作の一例について説明する。図３は、冷却システム１の動作を模式的に示すタイムチャートである。

図３は、エンジン１２０の始動から短時間（例えば、１分）のうちに、車両１００の走行速度Ｖが、閾値Ｖ１よりも大きい値で一定となった後の状態を示している。ここで、閾値Ｖ１は、本発明に係る「速度閾値」の一例である。

時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、空調装置８は運転していない。このため、空調装置８で用いられる冷媒の圧力Ｐｒは０である。このとき、冷却システム１のポンプ３１は駆動しない。このため、アンダーカバー冷却水通路２３やラジエータ３４における冷却水の流量も０である。コントローラ６は、圧力センサ８５から受信する検知信号に基づいて、空調装置８で用いられる冷媒の圧力Ｐｒを取得し、その変化をモニタしている。また、コントローラ６は、第１バルブ３２１及び第２バルブ３２２に制御信号を送信しないため、第１バルブ３２１及び第２バルブ３２２は開状態となっている。

時刻ｔ１に、空調装置８が車両１００の乗員から運転開始指示を受け、コンプレッサ８２が駆動を開始したものとする。これにより、コンプレッサ８２の下流側の冷媒の圧力Ｐｒが上昇を開始する。

冷媒の圧力Ｐｒが０よりも大きくなったことに基づいて、ポンプ３１が駆動を開始する。また、第１バルブ３２１が開状態のまま、第２バルブ３２２が閉状態に移行する。これにより、分岐部２１ａからバイパス通路２４への冷却水の供給が可能になる一方で、分岐部２１ａからラジエータ３４への冷却水の供給が禁止される。すなわち、ポンプ３１から吐出された冷却水は、図１に矢印Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で示されるように、ラジエータ３４を迂回する経路で循環する。

また、グリルシャッタ４のシャッタ板４１は、全閉位置Ｇ０に配置される。これにより、図１に矢印Ｗ２で示されるように、グリル１１１からエンジンルーム１１０への空気の流入がシャッタ板４１により阻止される。この結果、車両１００が走行時に受ける空気抵抗を抑制することが可能になる。

ポンプ３１から吐出された冷却水は、まずコンデンサ３３に供給され、コンデンサ３３内の通路３３ｂを流れる。冷却水は、通路３３ｂを流れる際に、コンデンサ３３内のもう一方の通路３３ａを流れる冷媒と熱交換することにより、当該冷媒を冷却する。すなわち、冷却水は、コンデンサ３３を通過することにより吸熱し、その温度が上昇する。

コンデンサ３３を通過した冷却水は、次にアンダーカバー冷却水通路２３に供給される。冷却水は、アンダーカバー冷却水通路２３を流れる際に、アンダーカバー１４０の下方の空気と熱交換することにより、冷却される。詳細には、アンダーカバー冷却水通路２３を流れる冷却水は、矢印Ｗ３で示されるようにアンダーカバー１４０の下方を流れる空気と、アンダーカバー１４０を介して熱交換する。このとき、アンダーカバー１４０は、冷却水から空気に放熱させる放熱板として機能する。

このように、冷却システム１は、時刻ｔ１から、コンデンサ３３を通過して温度が上昇した冷却水を、ラジエータ３４に供給することなくアンダーカバー冷却水通路２３に供給し、アンダーカバー冷却水通路２３において冷却するように動作する。冷却水の温度が比較的低い間は、グリル１１１を閉止して空気抵抗を抑制しつつも、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気との熱交換により、冷却水を十分に冷却することができる。

時刻ｔ２で、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水の温度Ｔｕが閾値Ｔｕ２よりも大きくなると、第１バルブ３２１は閉状態に移行し、第２バルブ３２２は開状態に移行する。これにより、分岐部２１ａからバイパス通路２４への冷却水の供給が禁止される一方で、分岐部２１ａからラジエータ３４への冷却水の供給が可能になる。すなわち、ポンプ３１から吐出された冷却水は、図１に矢印Ｃ１，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ４で示されるように、ラジエータ３４を通過する経路で循環する。

また、グリルシャッタ４は、グリル１１１を開放する。このときのグリル１１１の有効開口面積は、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水の温度Ｔｕに基づいて決定される。具体的には、温度Ｔｕが高いほど、グリル１１１の有効開口面積は大きい。

グリル１１１の開放により、図１に矢印Ｗ１で示されるように、グリル１１１からエンジンルーム１１０に空気が流入する。当該空気は、まず、ラジエータ３４をその厚さ方向に通過し、次にラジエータ１３２を通過する。ラジエータ３４の内部を流れる冷却水は、この空気と熱交換することにより冷却される。ラジエータ３４を通過した冷却水は、冷却水通路２の帰還通路２２により、再びポンプ３１に供給される。

矢印Ｗ１で示されるように、ラジエータ３４及びラジエータ１３２を通過した空気は、ラジエータ１３２からアンダーカバー１４０までの空気の経路をフラップ板５１が開放している場合、アンダーカバー１４０の上方に供給される。アンダーカバー冷却水通路２３を流れる冷却水は、アンダーカバー１４０の上方に到達した空気とも熱交換することにより、冷却される。すなわち、アンダーカバー冷却水通路２３を流れる冷却水は、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気だけでなく、アンダーカバー１４０の上方を流れる空気にも放熱する。

このように、冷却システム１は、時刻ｔ２以降、コンデンサ３３を通過して温度が閾値Ｔｕ２よりも高くなった冷却水を、アンダーカバー冷却水通路２３及びラジエータ３４により冷却するように動作する。

ここで、ラジエータ３４及びラジエータ１３２を通過した空気が高温になっている場合は、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水の冷却が、この高温空気により阻害されるおそれがある。したがって、この場合は、フラップ板５１を全閉位置Ｆ０に配置し、図１に矢印Ｗ４で示されるように、アンダーカバー１４０の上方への高温空気の到達を抑制してもよい。

＜コントローラが実行する処理＞
次に、図１、図４、及び図５を参照しながら、コントローラ６が実行する処理について説明する。図４及び図５は、コントローラ６が実行する処理を示すフローチャートである。

まず、コントローラ６は、図４に示されるステップＳ１～Ｓ３で、検知信号に基づいて種々の情報を取得する。具体的には、コントローラ６は、ステップＳ１で、圧力センサ８５から受信する検知信号に基づいて、空調装置８のコンプレッサ８２の下流側の冷媒の圧力Ｐｒを取得する。また、コントローラ６は、ステップＳ２で、温度センサ２５から受信する検知信号に基づいて、コンデンサ３３の下流側且つアンダーカバー冷却水通路２３の上流側の冷却水の温度Ｔｕを取得する。さらに、コントローラ６は、ステップＳ３で、車速センサ１５０から受信する検知信号に基づいて、車両１００の走行速度Ｖを取得する。

ステップＳ４で、コントローラ６は、冷媒の圧力Ｐｒが、予め設定されている閾値Ｐｒ１よりも大きいか否かを判定する。閾値Ｐｒ１は、コンプレッサ８２が駆動しているか否かを判断するための基準値である。冷媒の圧力Ｐｒがこの閾値Ｐｒ１以下である場合は、空調装置８のコンプレッサ８２は駆動していないと判断でき、圧力Ｐｒが上昇してこの閾値Ｐｒ１よりも大きくなった場合は、コンプレッサ８２が駆動していると判断できる。尚、図３に示したタイムチャートでは、閾値Ｐｒ１は０に設定されている。冷媒の圧力Ｐｒが閾値Ｐｒ１よりも大きいと判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５で、コントローラ６は、ポンプ３１を駆動させる。これにより、ポンプ３１から冷却水通路２の供給通路２１に冷却水が吐出される。

ステップＳ６で、コントローラ６は、車両１００の走行速度Ｖが、予め設定されている閾値Ｖ１よりも大きいか否かを判定する。上述したように、閾値Ｖ１は、本発明に係る「速度閾値」の一例であり、アンダーカバー冷却水通路２３に期待できる冷却能力を判断するための基準値である。走行速度Ｖが閾値Ｖ１よりも大きい場合、空気がアンダーカバー１４０の下方を高速で流れるため、アンダーカバー冷却水通路２３に比較的高い冷却能力を期待することができる。走行速度Ｖが閾値Ｖ１よりも大きいと判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７で、コントローラ６は、冷却水の温度Ｔｕが、予め設定されている閾値Ｔｕ２よりも低いか否かを判定する。閾値Ｔｕ２は、冷却水の温度が、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気との熱交換のみで（つまり、ラジエータ３４における熱交換や、アンダーカバー１４０の上方に到達した空気との熱交換を用いることなく）十分に冷却できるほど低いか否かを判断するための基準値である。温度Ｔｕが閾値Ｔｕ２よりも低い場合、冷却水は、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気との熱交換のみにより十分に冷却できると判断できる。温度Ｔｕが閾値Ｔｕ２よりも低いと判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ８に進む。

コントローラ６は、ステップＳ８で、第１バルブ３２１を開状態とし、ステップＳ９で、第２バルブ３２２を閉状態とする。さらに、コントローラ６は、ステップＳ１０で、グリルシャッタ４のシャッタ板４１を全閉位置Ｇ０に配置する。これにより、冷却システム１は、図３に示した時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間のように、冷却水をラジエータ３４に供給することなく、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気との熱交換のみによって、冷却水を冷却するように動作する。

一方、車両１００の走行速度Ｖが閾値Ｖ１よりも大きくない場合（つまり、走行速度Ｖが閾値Ｖ１以下である場合）や、冷却水の温度Ｔｕが閾値Ｔｕ２よりも低くない場合（すなわち、温度Ｔｕが閾値Ｔｕ２以上である場合）は、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気との熱交換のみによって冷却水を十分に冷却することは困難だと判断できる。したがって、ステップＳ６で、走行速度Ｖが閾値Ｖ１よりも大きいと判定しなかった場合（Ｓ６：ＮＯ）、又は、ステップＳ７で、冷却水の温度Ｔｕが閾値Ｔｕ２よりも低いと判定しなかった場合（Ｓ７：ＮＯ）、コントローラ６は、ステップＳ１１に進む。

コントローラ６は、ステップＳ１１で、第１バルブ３２１を閉状態とし、ステップＳ１２で、第２バルブ３２２を開状態とする。さらに、コントローラ６は、ステップＳ１３で、グリルシャッタ４のシャッタ板４１を開く。このとき、コントローラ６は、冷却水の温度Ｔｕが高いほど、グリル１１１の有効開口面積を大きくする。これにより、冷却システム１は、図３に示した時刻ｔ２以降のように、アンダーカバー１４０の下方を流れる空気との熱交換と、アンダーカバー１４０の上方に到達する空気との熱交換と、ラジエータ３４における空気との熱交換とによって、冷却水を冷却するように動作する。

さらに、ステップＳ１４で、コントローラ６は、フラップ５の開閉制御を実行する。図５を参照しながら、このフラップ５の開閉制御について説明する。

まず、ステップＳ２１で、コントローラ６は、温度センサ１３４から受信する検知信号に基づいて所定の演算を行い、ラジエータ１３２に供給される冷却水の温度Ｔｅを取得する。

ステップＳ２２で、コントローラ６は、温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１よりも高いか否かを判定する。閾値Ｔｅ１は、本発明に係る「温度閾値」の一例であり、ラジエータ１３２を通過する空気の温度が、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水の冷却を阻害するほど高くなるか否かを判断するための基準値である。また、閾値Ｔｅ１は、アンダーカバー冷却水通路２３に供給する冷却水の温度Ｔｕに基づいて定められており、具体的には、温度Ｔｕが高いほど閾値Ｔｅ１は大きい。温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１よりも高い場合は、ラジエータ１３２を通過した空気の温度は比較的高く、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水の冷却がこの高温空気により阻害されるおそれがある。温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１よりも高いと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ２３に進む。

コントローラ６は、ステップＳ２３で、フラップ５のフラップ板５１を、全閉位置Ｆ０に配置する。これにより、図１に矢印Ｗ４で示されるように、アンダーカバー１４０の上方への高温空気の供給が抑制される。

一方、ラジエータ１３２に供給される冷却水の温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１よりも高くない場合（つまり、温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１以下である場合）は、ラジエータ１３２を通過した空気の温度は比較的低く、当該空気はアンダーカバー冷却水通路２３における冷却水の冷却を促進すると判断できる。温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１よりも高いと判定しなかった場合（Ｓ２２：ＮＯ）、コントローラ６は、ステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４で、コントローラ６は、フラップ５を開状態とし、ラジエータ１３２を通過した空気をアンダーカバー１４０に供給する。

再び図４を参照しながら説明を続ける。ステップＳ４で、冷媒の圧力Ｐｒが閾値Ｐｒ１よりも大きいと判定しなかった場合（つまり、圧力Ｐｒが閾値Ｐｒ１以下である場合）（Ｓ４：ＮＯ）、コントローラ６は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５で、コントローラ６は、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水の温度Ｔｕが、予め設定されている閾値Ｔｕ１よりも低いか否かを判定する。閾値Ｔｕ１は、上述した閾値Ｔｕ２よりも小さい。空調装置８のコンプレッサ８２が駆動しておらず、冷却水の温度Ｔｕが閾値Ｔｕ１よりも低い場合は、当該冷却水を冷却する必要性は低い。したがって、温度Ｔｕが閾値Ｔｕ１よりも低いと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ１６に進む。

コントローラ６は、ステップＳ１６で、第１バルブ３２１を開状態とし、ステップＳ１７で、第２バルブ３２２を開状態とする。さらに、コントローラ６は、ステップＳ１８で、グリルシャッタ４のシャッタ板４１を全閉位置Ｇ０に配置する。冷却システム１のポンプ３１は駆動せず、冷却水は冷却水通路２を循環しないため、冷却水の冷却は行われない。

一方、ステップＳ１５で、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される温度Ｔｕが閾値Ｔｕ１よりも低いと判定しなかった場合（つまり、温度Ｔｕが閾値Ｔｕ１以上である場合）（Ｓ１５：ＮＯ）、コントローラ６は、ステップＳ５に進む。そして、コントローラ６は、上述したステップＳ５以降の処理を実行し、冷却水通路２の冷却水を適宜冷却する。

＜作用効果＞
上記構成によれば、コントローラ６は、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水（冷却器用冷却水）の流量が冷媒（流体）の圧力Ｐｒの上昇に基づいて増加するように、ポンプ３１、第１バルブ３２１、及び第２バルブ３２２（流量調整部）を制御する。したがって、車両１００のグリル１１１を大型化することなく、冷媒（流体）の冷却の必要性の高まりに応じてアンダーカバー冷却水通路２３における冷却水（冷却器用冷却水）の冷却を促進し、冷媒（流体）を効果的に冷却することが可能になる。

また、冷却システム１は、車両１００のグリル１１１に設けられグリル１１１の有効開口面積を変更するグリルシャッタ４を備えている。コントローラ６は、車両１００の走行速度Ｖを取得し、取得した走行速度Ｖが予め定められた閾値Ｖ１（速度閾値）よりも大きい場合に、グリル１１１を閉止するように、グリルシャッタ４を制御する。

車両１００が高速で走行すると、アンダーカバー１４０の下方を空気が高速で流れるため、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水（冷却器用冷却水）と空気との熱交換が促進される。この構成によれば、車両１００が高速で走行している場合は、冷却水（冷却器用冷却水）を効果的に冷却しつつ、グリル１１１を閉止して空気抵抗を抑制することが可能になる。

また、冷却水通路２は、ラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）の上流側且つアンダーカバー冷却水通路２３の下流側の分岐部２１ａと、ラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）の下流側且つコンデンサ３３（冷却器）の上流側の合流部２２ａと、を接続するバイパス通路２４を有している。流量調整部は、分岐部２１ａとラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）との間の冷却水通路２を開閉する第２バルブ３２２（バルブ）を有している。コントローラ６は、取得した走行速度Ｖが閾値Ｖ１（速度閾値）よりも大きい場合に、分岐部２１ａとラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）との間の冷却水通路２を閉止するように第２バルブ３２２（バルブ）を制御する。

この構成によれば、車両１００が高速で走行している場合に、ラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）に冷却水（冷却器用冷却水）を供給することなく、バイパス通路２４を用いて冷却水（冷却器用冷却水）を循環させることができる。これにより、ラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）に冷却水（冷却器用冷却水）を供給した場合と比べて冷却水（冷却器用冷却水）が受ける抵抗を小さくし、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水（冷却器用冷却水）の流量を増加させ、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水（冷却器用冷却水）の冷却を促進することができる。この結果、ラジエータ３４（冷却器用ラジエータ）を用いて冷却水（冷却器用冷却水）を冷却する必要性が低くなるため、グリル１１１を閉止して空気抵抗をさらに抑制することが可能になる。

また、アンダーカバー冷却水通路２３は、冷却水（冷却器用冷却水）と、車両１００のグリル１１１からエンジンルーム１１０に流入してアンダーカバー１４０の上方に到達する空気と、を熱交換させることにより冷却水（冷却器用冷却水）を冷却するように構成されている。車両１００は、車両１００のエンジン１２０を冷却する冷却水（エンジン用冷却水）と、車両１００のグリル１１１からエンジンルーム１１０に流入する空気と、を熱交換させることにより冷却水（エンジン用冷却水）を冷却するラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）を備えている。冷却システム１は、ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）からアンダーカバー１４０までの空気の経路を開閉するフラップ５をさらに備えている。コントローラ６は、ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）に供給する冷却水（エンジン用冷却水）の温度Ｔｅが予め定められた閾値Ｔｅ１（温度閾値）よりも高い場合に、経路を閉止するようにフラップ５を制御する。

この構成によれば、アンダーカバー１４０の下方の空気との熱交換に加えて、グリル１１１からエンジンルーム１１０に流入してアンダーカバー１４０の上方に到達する空気との熱交換により、冷却水（冷却器用冷却水）をさらに効果的に冷却することができる。しかしながら、アンダーカバー１４０の上方に到達する空気が、ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）を通過したことにより高温になっている場合は、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水（冷却器用冷却水）の冷却が当該高温空気により阻害されるおそれがある。

そこで、冷却システム１は、さらに、ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）からアンダーカバー１４０までの空気の経路を開閉するフラップ５を備えている。ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）に供給される冷却水（エンジン用冷却水）の温度Ｔｅが閾値Ｔｅ１（温度閾値）よりも高い場合は、ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）を通過した空気の温度も高くなるため、フラップ５により当該経路を閉止する。これにより、冷却水（冷却器用冷却水）の冷却が高温空気により阻害されることを抑制できる。

また、閾値Ｔｅ１（温度閾値）は、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水（冷却器用冷却水）の温度Ｔｕに基づいて定められる。

アンダーカバー冷却水通路２３を流れる冷却水（冷却器用冷却水）の温度が、ラジエータ１３２（エンジン用ラジエータ）を通過した空気の温度よりも低い場合、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却器用冷却水の冷却が当該高温空気により阻害されるおそれがある。

そこで、冷却システム１では、閾値Ｔｅ１（温度閾値）は、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水（冷却器用冷却水）の温度Ｔｕに基づいて定められる。このような閾値Ｔｅ１（温度閾値）に基づいてフラップ５を制御することにより、アンダーカバー冷却水通路２３における冷却水（冷却器用冷却水）の冷却を促進しつつ、冷却水（冷却器用冷却水）の冷却が高温空気により阻害されることを抑制できる。

［第２実施形態］
次に、図６を参照しながら、第２実施形態に係る冷却システム１Ａについて説明する。この冷却システム１Ａは、車両１００Ａに搭載された過給装置９で用いられる空気を冷却する。冷却システム１Ａの構成のうち、第１実施形態と同一のものについては同一の符号を付して、説明を適宜省略する。図６は、冷却システム１Ａを搭載した車両１００Ａの模式図である。

＜過給装置＞
車両１００Ａは、空気を圧縮して供給する過給装置９を搭載している。過給装置９は、本発明に係る「車両に搭載された機器」の一例であり、圧縮された空気は、「機器で用いられる流体」の一例である。

過給装置９は、吸気通路９１と、コンプレッサ９２と、インタークーラ９３と、を備えている。コンプレッサ９２は、エンジン１２０の出力の一部を受けて駆動し、外部から空気を吸引して圧縮する。吸気通路９１は、コンプレッサ９２により圧縮された空気を流し、エンジン１２０の燃焼室（不図示）に供給する。コンプレッサ９２において圧縮されることにより、空気の温度と圧力が上昇する。空気の温度Ｔａは、コンプレッサ９２の下流側に設けられている温度センサ９４により検知される。

コンプレッサ９２で圧縮された空気は、インタークーラ９３に供給される。インタークーラ９３は、後述するように冷却システム１Ａの一部でもある（換言すると、インタークーラ９３は、冷却システム１Ａ及び過給装置９により共有されている）。インタークーラ９３の内部には、通路９３ａ，９３ｂが形成されており、コンプレッサ９２から供給される高温の空気は、通路９３ａのみを流れる。

＜冷却システムの構成＞
冷却システム１Ａは、インタークーラ９３を備えている。インタークーラ９３は、本発明に係る「冷却器」の一例である。インタークーラ９３は、上述したようにコンプレッサ９２から供給される高温の空気を通路９３ａに流すとともに、ラジエータ３４から供給される冷却水を通路９３ｂに流すように配置されている。空気は、通路９３ａを流れる際に、通路９３ｂを流れる冷却水と熱交換することにより冷却される。

コントローラ６Ａは、温度センサ２５、温度センサ９４、温度センサ１３４、車速センサ１５０、及びグリルシャッタ４の制御ユニット（不図示）から検知信号を受信するように構成されている。コントローラ６Ａは、各検知信号に基づいて所定の演算を行うことにより、アンダーカバー冷却水通路２３の上流側の冷却水の温度Ｔｕ、コンプレッサ９２の下流側の空気の温度Ｔａ、ラジエータ１３２に供給される冷却水の温度Ｔｅ、車両１００の走行速度Ｖ、及びグリルシャッタ４の異常の有無、等の情報を取得する。

＜コントローラが実行する処理＞
コントローラ６Ａは、第１実施形態に係るコントローラ６と同様に、取得した情報に基づいて流量調整部やグリルシャッタ４、フラップ５を制御する。第１実施形態に係るコントローラ６が実行する処理では、コンプレッサ８２の下流側の冷媒の圧力Ｐｒが用いられるのに対し、第２実施形態に係るコントローラ６Ａが実行する処理では、コンプレッサ９２の下流側の空気の温度Ｔａが用いられる。

＜作用効果＞
上記構成によれば、コントローラ６Ａは、アンダーカバー冷却水通路２３に供給される冷却水（冷却器用冷却水）の流量が、空気（流体）の温度Ｔａに基づいて増加するように、ポンプ３１、第１バルブ３２１、及び第２バルブ３２２（流量調整部）を制御する。したがって、車両１００Ａのグリル１１１を大型化することなく、空気（流体）の冷却の必要性の高まりに応じてアンダーカバー冷却水通路２３における冷却水（冷却器用冷却水）の冷却を促進し、空気（流体）を効果的に冷却することが可能になる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、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。

上述した実施形態では、アンダーカバー冷却水通路２３は、アンダーカバー１４０の内部に形成されている。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。例えば、配管をアンダーカバー１４０の上面に当接するように配置し、当該配管内の通路をアンダーカバー冷却水通路として用いてもよい。すなわち、アンダーカバー冷却水通路は、アンダーカバー１４０を介して空気と熱交換することができるものであれば、種々の形態を採用し得る。

１，１Ａ 冷却システム
２ 冷却水通路
２１ａ 分岐部
２２ａ 合流部
２３ アンダーカバー冷却水通路
２４ バイパス通路
３１ ポンプ（流量調整部）
３２１ 第１バルブ（流量調整部）
３２２ 第２バルブ（流量調整部、バルブ）
３３ コンデンサ（冷却器）
３４ ラジエータ（冷却器用ラジエータ）
４ グリルシャッタ
５ フラップ
６，６Ａ コントローラ
８ 空調装置（機器）
９ 過給装置（機器）
９３ インタークーラ（冷却器）
１００，１００Ａ 車両
１００ａ 底面
１１０ エンジンルーム
１１１ グリル
１２０ エンジン
１３２ ラジエータ（エンジン用ラジエータ）
１４０ アンダーカバー

Claims (3)

1. 車両に搭載された機器で用いられる流体を冷却器内で冷却器用冷却水と熱交換させることにより冷却する冷却システムであって、
   前記冷却器に接続された冷却水通路であって、前記車両の底面を形成するアンダーカバーに設けられ冷却器用冷却水と該アンダーカバーの下方の空気とを熱交換させることにより該冷却器用冷却水を冷却するアンダーカバー冷却水通路を有する、冷却水通路と、
   前記冷却水通路に設けられ、冷却器用冷却水と、前記車両の前端に設けられた開口部であるグリルからエンジンルームに流入する空気と、を熱交換させることにより該冷却器用冷却水を冷却する冷却器用ラジエータと、
   前記アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の流量を調整する流量調整部と、
   前記流量調整部を制御するコントローラと、
   前記車両のグリルに設けられ該グリルの有効開口面積を変更するグリルシャッタと、を備え、
   前記冷却水通路は、前記冷却器用ラジエータの上流側且つ前記アンダーカバー冷却水通路の下流側の分岐部と、前記冷却器用ラジエータの下流側且つ前記冷却器の上流側の合流部と、を接続するバイパス通路を有し、
   前記流量調整部は、前記分岐部と前記冷却器用ラジエータとの間の前記冷却水通路を開閉するバルブを有し、
   前記コントローラは、
   前記流体の圧力及び温度の少なくとも一方を取得し、前記アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の流量が取得した前記流体の圧力又は温度の上昇に基づいて増加するように、前記流量調整部を制御し、
   前記車両の走行速度を取得し、前記取得した走行速度が予め定められた速度閾値よりも大きい場合に、前記グリルを閉止するように、前記グリルシャッタを制御し、
   前記取得した走行速度が前記速度閾値よりも大きい場合に、前記分岐部と前記冷却器用ラジエータとの間の前記冷却水通路を閉止するように前記バルブを制御する、冷却システム。
2. 前記アンダーカバー冷却水通路は、冷却器用冷却水と、前記車両のグリルからエンジンルームに流入して前記アンダーカバーの上方に到達する空気と、を熱交換させることにより該冷却器用冷却水を冷却するように構成され、
   前記車両は、前記車両のエンジンを冷却するエンジン用冷却水と、前記車両のグリルからエンジンルームに流入する空気と、を熱交換させることにより該エンジン用冷却水を冷却するエンジン用ラジエータを備え、
   前記冷却システムは、前記エンジン用ラジエータから前記アンダーカバーまでの空気の経路を開閉するフラップをさらに備え、
   前記コントローラは、前記エンジン用ラジエータに供給するエンジン用冷却水の温度が予め定められた温度閾値よりも高い場合に、前記経路を閉止するように前記フラップを制御する、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記温度閾値は、前記アンダーカバー冷却水通路に供給される冷却器用冷却水の温度に基づいて定められる、請求項２に記載の冷却システム。

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