JPH04163230A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は冷却装置に関し、詳しくは冷房装置を備えた車
両（こ用いられる車両用水冷式内燃機関の冷却装置に関
する。

［従来の技術］ 内燃機関を搭載した車両においては、車両の前方に内燃
機関の冷却水が導かれたラジェータを設置し、このラジ
ェータの後方に冷却ファンを設置して、車両の走行に伴
って冷却風がラジェータに効果的に導かれるようにして
いる。

このような内燃機関を搭載した車両において冷房装置を
搭載する場合、この冷房装置の冷媒を通過させる冷媒冷
却用のコンデンサが設けられる。

このコンデンサは、−船釣に第６図に示すように、ラジ
ェータＲの前方に設置され。コンデンサＣを通過した冷
却風がラジェータＲに導かれるようにしている。

冷房装置のコンデンサＣでは、この冷房装置の作動時に
、コンプレッサで加圧された高温冷媒が冷却され液化さ
れる。したがって、車速によって発生された冷却風　お
よび冷却ファン「によって発生された冷却風は、高温冷
媒の供給されているコンデンサＣを通過するときに加熱
さね　この加熱された冷却風がラジェータＲを循環する
内燃機関Ｅの冷却水を冷却し、内燃機関Ｅを適温に制御
している。

ところで、夏場の炎天下の駐車時等では、車室内が高温
にさらされており、このような条件下で車両の運転を開
始する場合、短時間に快適な室内温度にする冷房能力、
つまりクールダウン特性が要求される。このクールダウ
ン特性の改良に対する要求は年々に強まっており、冷房
機器の大容量化は著しいものとなっている。

このようなり−ルダウン特性が要求される場合では、内
燃機関の冷却水温度が低温であることから、内燃機関の
冷却性能には十分な余裕がある。

また、−旦冷やされた車室内の冷房能力は、どんな走行
条件でも十分な余裕がある。特に、車速風−３＝ がある程度期待でき、機関回転数が高い走行条件領域で
の余裕は著しい。

一方、内燃機関の冷却性能は、夏場の低速登板運転時の
ような場合には、内燃機関の発熱量が犬きく、かつ充分
な車速風が期待できないばかりか、冷房能力の増大に伴
し１ラジエータに導入される冷却風の温度上昇が大きい
ため、冷却水温が上昇してラジェータの冷却能力が低下
してしまう。

このため、コンデンサの放熱に伴う冷却風温度の上昇が
ラジェータに影響しないように、ラジェータとコンデン
サとを車両幅方向に１列に並べたものや、実公昭５８−
５５０６０号に開示されるように、ラジェータの下側前
方にコンデンサを斜め上方に向けると共に、各々の通風
路に冷却ファンを設けて、ラジェータの冷却性能を向上
させたものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、最近においては、内燃機関の高出力化に
伴なう機関発熱量の増大、車両の高級化に伴なう補機類
の増加によるエンジンルーム内の過密イし　さらにデザ
イン上のスラントノーズの普及による車速風の利用率の
低減等１こより冷却風量の低下が著しい。従って、ラジ
ェータの大型（Ｉｓさらに冷却ファンの大容量化等が要
求される。

そのため、上記従来装置としてラジェータとコンデンサ
とを車両幅方向に１列に並べたものや、実公昭５８−５
５０６０号に開示される装置では、限られたスペース内
で上記の要求を満たすには、ラジェータのコアの厚さ（
コアの車両進行方向の厚さ二以下コア厚と呼ぶ）を厚く
して対応せざるを得ない。ところが、コア厚を厚くした
場合には、重量増加となるだけでなく、通風抵抗の増加
により冷却ファンの消費動力が増加し、送風効率（消費
動力あたりの送風量の比）が低下する。しかも、冷却フ
ァンを大容量化しても、消費動力の増加の割１こ送風量
の増加は期待できない。たとえば、冷却ファンの消費動
力は、送風量と圧力損失の積に比例し、また、圧力損失
は送風量の二乗に比例していることにより、消費動力は
送風量の三乗にほぼ比例していることになる。つまり、
消費動力の増加に伴ない送風量の増加割合は刻々と低下
していき、期待する送風量を得るためには大巾な消費動
力の増加を伴なうのである。また、重量増カル消費動力
の増加は、車両走行燃費にも悪影響をおよぼす。

一方、冷房装置の冷房能力の向上要求も高まり、ラジェ
ータと同様にコンデンサのコア厚を大きくして対応せざ
るを得ない。

結局、上記の装置では、最近の車両に適応することは、
設置スペースの制約上不可能となる。

本発明の冷却装置は上記課題を解決し、限られた冷却系
設置スペース内で、冷却ファンの送風効率を高め、−高
効率冷却を実現することを目的とする。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 本発明の冷却装置は、 冷房装置の冷媒を冷却するコンデンサの少なくとも一部
と、内燃機関の冷却水を冷却するラジェータとを冷却フ
ァンにより並行して通風する車両用水冷式内燃機関の冷
却装置であって、上記ラジェータとコンデンサとを車両
前後方向にずらすと共に、上記ラジェータとコンデンサ
とを合わせた車両前方からの投影形状が、上記ラジェー
タとコンデンサとの重複部と、上記ラジェータおよびコ
ンデンサの各単独部とから構成される装置に配設し、 上記前方となるラジェータあるはコンデンサの通風方向
側に通風路として設けら札上記前方となるラジェータあ
るはコンデンサを通過した空気の、上記後方となるコン
デンサあるいはラジェータへの導入を禁止する導風ダク
トを備えたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の冷却装置は、ラジェータとコ
ンデンサとが、車両前後方向にずれており、しかも、両
者を合わせた車両前方からの投影形状が、ラジェータと
コンデンサとの重複部と、ラジェータおよびコンデンサ
の各単独部とから構成される装置に配置されているため
、冷却ファンが駆動するとラジェータとコンデンサとに
並行して空気が通風される。このとき、前方のラジェー
タあるいはコンデンサを通過して暖められた空気は、通
風路としての導風ダクトに導かれるため、後方のコンデ
ンサあるいはラジェータに導入されない。従って、後方
のコンデンサあるいはラジェータを通風する空気は、前
方のラジェータあるいはコンデンサにより熱交換された
ものではないため、後方のコンデンサあるいはラジェー
タの冷却効率が高くなる。

しかも、ラジェータとコンデンサとを合わせた熱交換器
の車両前方からの投影形状には、ラジェータとコンデン
サとの重複部があるため、その投　　　　゛影面積はラ
ジェータとコンデンサの各前面面積の合計よりも小さく
なる。一方、冷却ファンが通風する熱交換器の面積はラ
ジェータの面積よりも大きくなるため、ラジェータのみ
を通風する場合に比べて、冷却ファンの動作点送風量が
低抵抗で高風量となり、冷却ファンの送風効率が高くな
る。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の冷却装置の好適な実施例について説
明する。

第１図は、第１実施例としての冷却装置の概略構成を表
すブロック図であり、第２図は、車両前部に設けられた
冷却装置の概略を表す側面図である。

冷却装置は、車両のフロントグリル１後方で車両進行方
向に向けて設けられ冷却水を空気と熱交換して冷却する
ラジェータ２と、ラジェータ２とエンジン３との間に設
けられ冷却水の循環経路となる冷却水回路４と、冷却水
回路４内の冷却水を循環させるウォータポンプ５とで通
水系を構成すると共に、エンジン２の駆動により回転し
てラジェータ２および後述するコンデンサを通風する冷
却ファン６を備える。ラジェータ２の後方上部には、冷
房装置のコンプレッサ（図示路）（二よって吐出された
高温高圧の冷媒ガスを凝縮するためのコンデンサ７がラ
ジェータ２と平行に設けられる。

このコンデンサ７は、車両前方からのラジェータ２とコ
ンデンサ７とを合わせた投影形状が、ラジェータ２とコ
ンデンサ７との重複部と、ラジェータ２およびコンデン
サ７の各単独部とから構成されるようにラジェータ２に
対して後方、上方にずらして配設される。

ラジェータ２の後方には、その４方を取り囲んでラジェ
ータ２を通過した冷却風を導く導風ダクト８が、コンデ
ンサ７の載置される平面位置にまで延設される。また、
その上面は下方に湾曲してコンデンサ７の底面に当接し
ている。従って、ラジェータ２を通過した冷却風は、コ
ンデンサ７に導入されない。更に、この導風ダクト８お
よびコンデンサ７の後方には、導風ダクト８の開口部全
域とコンデンサ７後面全域とを覆うファンシュラウド９
が設けられる。尚、第２図において、２点鎖線は車両の
ボディ前部を表す。

次に、冷却装置の通風系における送風量１通風抵抗等に
ついて説明する。

冷却ファン６は、導風ダクト８の開口面積とコンデンサ
７の前面面積とによって動作点風量が決まる。つまり、
冷却ファン６が回転することによって生じる圧力につり
合う送風量がラジェータ２とコンデンサ７とに通風され
る。詳述すれば、ラジェータ２を通風する冷却風Ａの風
量は、冷却ファン６の圧力と等しいラジェータ２の通風
抵抗値であり、コンデンサ７を通風する冷却風Ｂの風量
は、同様にコンデンサ７の通風抵抗値であり、冷却ファ
ン６の送風量は、冷却風Ａと冷却風Ｂとの合計である。

従って、ラジェータ２およびコンデンサ７（以下、これ
らを特定しない場合には熱交換器と呼ぶ）の通風抵抗を
低減すれば、個々の熱交換器を通過する送風量は増大す
る。即ち、個々の熱交換器の前面面積を大きくすること
により通風抵抗を低減することが可能となる。

本実施例の冷却装置では、冷却ファン６により２つの熱
交換器を同時に通風するため、実質的には熱交換器の前
面面積が犬きくなり、従来のように各熱交換器毎に冷却
ファンを設けて別々に通風したものに比へ　非常に通風
抵抗が低減される。

従って、個々の熱交換器の前面面積を大きくしなくても
、送風効率が高まる。しかも、車両前方から見てラジェ
ータ２とコンデンサ７とが一部重なっているため、限ら
れたスペース内にも十分設置できる。

また、第６図に示したコンデンサＣとラジェータＲとを
直列に配置した従来からの冷却装置では、ラジェータＲ
の冷却能力を夏場の極めて厳しい低速登板時の内燃機関
Ｅの熱負荷に対応するように設定されていん従って、コ
ンデンサＣのよる冷却風の温度上昇と、直列配置による
通風抵抗の増加とによって、冷却ファンＦは高圧力場で
動作点送風量が設定されており、気水温度差を十分確保
できないばかりか低風量となり、冷却効率は悪かった。

これに対して、本実施例の冷却装置によれば、導風ダク
ト８を設けてラジェータ２とコンデンサ７とを別々の冷
却風で熱交換することで気水温度差を大きくでき、しか
も、通風抵抗を低減できるため、ラジェータ２の冷却能
力を２５〜４０％小さくすることができる。このため、
ラジェータ２の前面面積をほぼ２５〜４０％小さくする
ことができる。また、例えば、コンデンサ７のコア厚を
２倍にすれば、前面面積を１／２近くまで小さくするこ
とができ、はぼ同一放熱能力を確保することができる。

この場合、コンデンサ７の効率は低下するが、ラジェー
タ２および冷却ファン６の効率向上となり、トータルす
れば現車両にとって最適化が図られる。

尚、冷房能力は、車両停車時および低速走行時の車速風
の期待できない走行条件下で要求されるものであり、逆
に、高速走行時では十分な能力（エンジン回転数に比例
してコンプレッサが回転するため）となっている。この
ため、本実施例の冷却装置では、車速風を期待するラジ
ェータ２を車両進行方向に向けて前方に配設して車速風
の有効利用を図り、車速風の有効利用を必要としないコ
ンデンサ７をラジェータ２の後方に配設して冷却ファン
６の能力で補っている。

以上説明したように、本実施例の冷却装置によれば、限
られた車両の設置スペース内で冷却ファン６の動作点送
風量を低抵抗で高風量とすることができ、エンジン３の
熱負荷に応じた高効率の薄型ラジェータを用いることが
可能となる。また、ラジェータ２を通風する冷却風がコ
ンデンサ７の熱影響を受けないため、気水温度差を犬き
くすることができる。一方、コンデンサ７は、クールダ
ウン特性を満足する冷房能力に応じた大きさに設定でき
る。これらの結果、高効率冷却を実現することができる
。また、冷却ファン６の消費動力が小さく、装置全体の
重量も軽くすることができるため、車両走行燃費が向上
する。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

第３図は、第２実施例の冷却装置の概略構成を表すブロ
ック図である。尚、第１実施例と同一部分については、
同一符号を付して説明を省略する。

第２実施例の冷却装置は、第１実施例の冷却装置にシャ
ッタ開閉機構を備えたものである。シャッタ開閉機構は
、ラジェータ２の前方に設置されベーン１０ａを開閉し
てラジェータ２の送風量を制御するシャッタ］０と、シ
ャッタ１０の各ベーン１０ａを作動させるアクチュエー
タ１１　（本実施例ではステッピングモータを用いる）
と、エンジン３の冷却水温を検出する温度検出器コ２と
、温度検出器］２からの信号に基づいてアクチュエータ
］１を駆動制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ
）１３とから構成される。

ＥＣＵｌ　３は、エンジン３の冷却水温度が所定値（例
えば、８０°Ｃ）に達したときに、アクチュエータ１］
に駆動信号を出力し、シャッタ１０のベーン１０ａを閉
状態から開状態に切り換える。

つまり、冷却水が所定温度以上のときに、ラジェータ２
に冷却風を通風する。従って、クールダウン特性が要求
される時（冷却水は低温）にコンデンサ７の送風量が増
加し、速やかに車両の室内温度を適温にすることができ
る。また、−旦、車室内が冷却された後は、はとんどの
走行条件における冷房能力は余剰能力であり、その分、
ラジェータ２の送風量増加の抵抗バランスの系を設定す
ることが可能となる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

第４図は、第３実施例の冷却装置の概略構成を表すブロ
ック図である。尚、第１実施例と同一部分１こついては
、同一符号を付して説明を省略する。

第３実施例の冷却装置は、第１実施例の冷却装置のコン
デンサ７の前方に、コンデンサ７への送風量を制御する
電動ファン２０を配設したものである。冷房サイクルの
高圧圧力が所定値（例えば、ＰＨ＝　１５　ｋ　ｇ／　
ｃｍ？）に達したときに電動ファン２０を作動させるこ
とで、コンデンサ７の能力向上を図ることができる。こ
の結果、コンデンサ７の前面面積を一層縮小することが
可能となり、冷却系をコンパクトにすることができる。

また、電動ファン２０をラジェータ２の前方に設置した
構成や、ラジェータ２およびコンデンサ７双方の前方に
設置した構成１こして、各熱交換器の能力向上を図って
もよい。

次に、本発明の第４実施例について説明する。

第５図は、第４実施例の冷却装置の概略構成を表すブロ
ック図である。尚、第］実施例と同一部分については、
同一符号を付して説明を省略する。

第４実施例の冷却装置は、ラジェータ２の通風路となる
導風ダクト８の開口部全域とコンデンサ７の一部とを覆
う第１フアンシユラウド３０に第１電動フアン３１を設
けると共に、コンデンサ７の残りのコア面を覆う第２フ
アンシユラウド３２に第２電動フアン３３を設けたもの
である。

通常の車両走行中においては、上述したように冷房能力
はほとんど余剰能力となることがら、第２電動フアン３
３を駆動させなくても、車速風および第１電動フアン３
］による通風で十分車内を適温に保つことができる。ま
た、クールダウン特性が要求される時には、第２電動フ
アン３３を駆動することで、コンデンサ７の送風量を増
加させて速やか１こ車両の室内温度を適温１こすること
ができる。

尚、上述した第２〜第４実施例においては、第１実施例
にて示した効果も奏する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の冷却装置によれば、限ら
れた設置スペース内で冷却ファンにより通風する熱交換
器の面積を大きくとれるため、冷却ファンの動作点送風
量が低抵抗で高風量となり、冷却ファンの送風効率が高
くなる。また、ラジェータおよびコンデンサには、別々
の空気が通風されるため気水温度差を大きくすることが
できる。

この結果、広い設置スペースをとらなくても高効率冷却
を実現することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第コ実施例の冷却装置の概略構成を表すブロッ
ク図、第２図はその冷却装置が車両に搭載された状態を
表す側面図、第３図は第２実施例の冷却装置の概略構成
を表すブロック図、第４図は第３実施例の冷却装置の概
略構成を表すブロック図、第５図は第４実施例の冷却装
置の概略構成を表すブロック図、第６図は従来の冷却装
置を表す側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　冷房装置の冷媒を冷却するコンデンサの少なくとも
   一部と、内燃機関の冷却水を冷却するラジエータとを冷
   却ファンにより並行して通風する車両用水冷式内燃機関
   の冷却装置であって、上記ラジエータとコンデンサとを
   車両前後方向にずらすと共に、上記ラジエータとコンデ
   ンサとを合わせた車両前方からの投影形状が、上記ラジ
   エータとコンデンサとの重複部と、上記ラジエータおよ
   びコンデンサの各単独部とから構成される位置に配設し
   、 上記前方となるラジエータあるはコンデンサの通風方向
   側に通風路として設けられ、上記前方となるラジエータ
   あるはコンデンサを通過した空気の、上記後方となるコ
   ンデンサあるいはラジエータへの導入を禁止する導風ダ
   クトを備えてなる冷却装置。