JPWO2019035159A1 - Moving body - Google Patents

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Abstract

自動車1は、進行方向前方の自動車1の表面に定めた流体放出位置3から、外気に比べて空気密度が低い流体を自動車1の外へ向けて放出する流体放出装置を備える。The automobile 1 includes a fluid discharge device that discharges a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the automobile 1 from a fluid discharge position 3 defined on the surface of the automobile 1 ahead in the traveling direction.

Description

本発明は、外部へ向けて流体を放出する手段を備える移動体に関する。 The present invention relates to a moving body including means for discharging a fluid to the outside.

従来から、車両エンジン及びエンジンルール内を必要時にエアで冷却するエンジンなど冷却装置が知られている(特許文献1)。エンジンルール内が一定温度以上になると、エンジンルーム内からのエアが、エンジンの車室側端部上方の隙間から車外へ流出する。 Conventionally, cooling devices such as a vehicle engine and an engine that cools the inside of an engine rule with air when necessary have been known (Patent Document 1). When the temperature inside the engine rule exceeds a certain level, air from the engine compartment flows out of the vehicle through a gap above the end of the engine on the passenger compartment side.

特開昭57−48123号公報JP-A-57-48123

一方、本発明の発明者等は、移動体の空気抵抗を低減する為に、移動体の近傍の空気の流速が遅くなる領域(境界層)の外側の領域(主流)の空気密度を下げることが有効であるという知見を得た。 On the other hand, the inventors of the present invention reduce the air density in the region (mainstream) outside the region (boundary layer) where the flow velocity of air in the vicinity of the moving body is slow in order to reduce the air resistance of the moving body. Was found to be effective.

しかし、特許文献1では、エンジンの車室側端部上方の隙間から、エンジンルーム内のエアを放出するため、移動体の周囲の主流の内、限られた狭い範囲の主流の空気密度を下げることしかできない。 However, in Patent Document 1, since the air in the engine compartment is discharged from the gap above the end on the vehicle interior side of the engine, the air density of the mainstream in a limited narrow range among the mainstreams around the moving body is lowered. I can only do that.

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動体の周囲の主流の空気密度を低下させて移動体の空気抵抗を低減することである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to reduce the air density of the mainstream around the moving body to reduce the air resistance of the moving body.

本発明の一態様に係わる移動体は、移動体の進行方向前方の移動体の表面に定めた流体放出位置から、外気に比べて空気密度が低い流体を移動体の外へ向けて放出する。 The moving body according to one aspect of the present invention discharges a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the moving body from a fluid discharge position defined on the surface of the moving body in front of the moving body in the traveling direction.

本発明の一態様によれば、移動体の周囲の主流の空気密度を低下させて移動体の空気抵抗を低減することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to reduce the air density of the mainstream around the moving body to reduce the air resistance of the moving body.

図1は、走行中の自動車1の周りに発生する自動車1の表面に沿った空気の流れを示す模式図、及び流体の圧力係数Cpを示すグラフである。FIG. 1 is a schematic diagram showing the flow of air along the surface of the automobile 1 generated around the traveling automobile 1 and a graph showing the pressure coefficient Cp of the fluid. 図2は、自動車1のフロントバンパ4のバンパフェイシアを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a bumper fascia of the front bumper 4 of the automobile 1. 図3は、フロントバンパ4のバンパフェイシア上に形成されたダクト5を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a duct 5 formed on the bumper fascia of the front bumper 4. 図4は、エンジン8の排気ガスをダクト5から放出する実施例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment in which the exhaust gas of the engine 8 is discharged from the duct 5. 図5は、図1の領域Xeを拡大して表示する拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the area Xe of FIG. 1 in an enlarged manner. 図6Aは、空気の温度と空気密度との関係を示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing the relationship between air temperature and air density. 図6Bは、空気の分子量と空気の密度との関係を示すグラフである。FIG. 6B is a graph showing the relationship between the molecular weight of air and the density of air. 図6Cは、空気中の水蒸気分圧と空気の密度との関係を示すグラフである。FIG. 6C is a graph showing the relationship between the partial pressure of water vapor in the air and the density of the air. 図7は、外気よりも高温の流体を生成する装置の例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an apparatus that generates a fluid having a temperature higher than that of the outside air. 図8は、外気よりも水蒸気の分圧が高い流体を生成する装置の例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for generating a fluid having a higher partial pressure of water vapor than the outside air. 図9は、エンジン8からの排気ガスの放出流量を変化させる流量制御弁66を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing a flow rate control valve 66 that changes the discharge flow rate of the exhaust gas from the engine 8. 図10Aは、移動速度に基づいてブロワー32のエア放出量を制御する3つの制御パターン52a、52b、52cを示すグラフである。FIG. 10A is a graph showing three control patterns 52a, 52b, and 52c that control the air discharge amount of the blower 32 based on the moving speed. 図10Bは、流体の温度に基づいてブロワー32のエア放出量を制御する3つの制御パターン53a、53b、53cを示すグラフである。FIG. 10B is a graph showing three control patterns 53a, 53b, and 53c that control the amount of air discharged from the blower 32 based on the temperature of the fluid. 図10Cは、流体の温度又は自動車1の移動速度に基づいてブロワー32のエア放出量を制御する制御システムの例を示すブロック図である。FIG. 10C is a block diagram showing an example of a control system that controls the amount of air discharged from the blower 32 based on the temperature of the fluid or the moving speed of the automobile 1. 図11Aは、流体の放出流量に応じてラジエータシャッター36の開閉状態を制御する制御システムの例を示すブロック図である。FIG. 11A is a block diagram showing an example of a control system that controls the open / closed state of the radiator shutter 36 according to the discharge flow rate of the fluid. 図11Bは、ラジエータシャッター36が閉じた状態を示す模式図である。FIG. 11B is a schematic view showing a state in which the radiator shutter 36 is closed. 図11Cは、図11Aの制御システムにおける制御手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 11C is a flowchart showing an example of a control procedure in the control system of FIG. 11A. 図11Dは、流体の流量に基づいてラジエータシャッター36の開度を制御する制御パターン54a、54b、54cを示すグラフである。FIG. 11D is a graph showing control patterns 54a, 54b, 54c that control the opening degree of the radiator shutter 36 based on the flow rate of the fluid.

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付し説明を省略する。以下では、移動体が自動車である場合を挙げて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the following, a case where the moving body is an automobile will be described.

<走行中の自動車1の周りの空気の流れ>
図1に示すように、自動車1の静止系で見たとき、走行中の自動車1の周りには、自動車1の表面に沿った空気の流れが発生する。図5は、図1の領域Xeを拡大して表示する。自動車1の表面20F近傍では、空気と車体20の表面20Fとの間に生じる粘性摩擦によって空気の流れは遅くなっており、境界層41が形成されている。境界層41では、車体20の表面20Fから離れるほど空気の速度は大きくなり、空気の速度は、空気に対する自動車1の相対速度に近づいていく。
<Air flow around the moving car 1>
As shown in FIG. 1, when viewed in a stationary system of the automobile 1, an air flow along the surface of the automobile 1 is generated around the traveling automobile 1. FIG. 5 enlarges and displays the area Xe of FIG. In the vicinity of the surface 20F of the automobile 1, the flow of air is slowed by the viscous friction generated between the air and the surface 20F of the vehicle body 20, and the boundary layer 41 is formed. In the boundary layer 41, the speed of air increases as the distance from the surface 20F of the vehicle body 20 increases, and the speed of air approaches the relative speed of the automobile 1 with respect to air.

車体20の表面20Fから離れて境界42よりも外側の外部領域43では、もはや空気と車体20の表面20Fとの間に生じる粘性摩擦の影響はなくなっており、空気の速度は、空気に対する自動車の相対速度にほぼ等しくなっている。外部領域43における空気の流れを主流2と呼ぶ。 In the outer region 43, away from the surface 20F of the vehicle body 20 and outside the boundary 42, the effect of viscous friction between the air and the surface 20F of the vehicle body 20 is no longer present, and the velocity of the air is the velocity of the vehicle relative to the air. It is almost equal to the relative velocity. The air flow in the outer region 43 is called the mainstream 2.

図1に戻り、自動車1は、自動車1の進行方向前方の自動車1の表面に定めた流体放出位置から、外気に比べて空気密度が低い流体を自動車1の外へ向けて放出する流体放出装置を備える。図1の上部の断面図に示すように、流体放出位置は、例えば、自動車1の進行方向前方のよどみ点3である。よどみ点3は、図1の下部のグラフに示すように、流体の圧力が最大となる点であるため、よどみ点3から放出された流体は、主流2として、自動車1の表面全体へ流れる。よって、広い範囲の主流2の空気密度を低下させることができる。また、よどみ点3からの湧き出しは、一様流の流線を乱しにくく最も影響が小さい。よって、流体は自動車1の表面全体へ流れるため、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。図1の下部のグラフの横軸は、自動車1の進行方向の位置を示し、縦軸は、圧力係数Cpを示す。 Returning to FIG. 1, the automobile 1 is a fluid discharge device that discharges a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the automobile 1 from a fluid discharge position defined on the surface of the automobile 1 in front of the automobile 1 in the traveling direction. To be equipped with. As shown in the upper sectional view of FIG. 1, the fluid discharge position is, for example, the stagnation point 3 in front of the automobile 1 in the traveling direction. As shown in the graph at the bottom of FIG. 1, the stagnation point 3 is the point where the pressure of the fluid becomes maximum, so that the fluid discharged from the stagnation point 3 flows as the mainstream 2 to the entire surface of the automobile 1. Therefore, the air density of the mainstream 2 in a wide range can be reduced. Further, the spring from the stagnation point 3 does not easily disturb the streamline of the uniform flow and has the least influence. Therefore, since the fluid flows over the entire surface of the automobile 1, the air resistance of the automobile 1 can be reduced. The horizontal axis of the graph at the bottom of FIG. 1 indicates the position of the automobile 1 in the traveling direction, and the vertical axis indicates the pressure coefficient Cp.

実施形態において、流体放出位置はよどみ点3に限らない。この他にも、例えば、図2に示すように、自動車1のフロントバンパ4のバンパフェイシアに、流体放出位置を定めることもできる。つまり、流体放出装置は、自動車1のフロントバンパ4のバンパフェイシア上に定めた流体放出位置から、外気に比べて空気密度が低い流体を自動車1の外へ向けて放出してもよい。詳細には、フロントバンパ4の上端4aから下端4bの間において、流体放出位置を任意に定めることができる。 In the embodiment, the fluid discharge position is not limited to the stagnation point 3. In addition to this, for example, as shown in FIG. 2, the fluid discharge position can be determined on the bumper fascia of the front bumper 4 of the automobile 1. That is, the fluid discharge device may discharge a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the vehicle 1 from a fluid discharge position defined on the bumper fascia of the front bumper 4 of the vehicle 1. Specifically, the fluid discharge position can be arbitrarily determined between the upper end 4a and the lower end 4b of the front bumper 4.

なお、図1のよどみ点3が、フロントバンパ4のバンパフェイシア上に位置するか否かにかかわらず、フロントバンパ4のバンパフェイシアに、流体放出位置を定めることができる。フロントバンパ4のバンパフェイシアから放出される流体は、主流2として、自動車1の表面の広い範囲へ流れる。よって、広い範囲の主流2の空気密度を低下させることができる。 Regardless of whether or not the stagnation point 3 in FIG. 1 is located on the bumper fascia of the front bumper 4, the fluid discharge position can be determined on the bumper fascia of the front bumper 4. The fluid discharged from the bumper fascia of the front bumper 4 flows to a wide range on the surface of the automobile 1 as the mainstream 2. Therefore, the air density of the mainstream 2 in a wide range can be reduced.

<流体放出装置の具体的な構成例>
次に、流体放出装置の具体的な構成例を説明する。流体放出装置は、流体放出位置に形成された流体放出孔を備える。流体放出装置は、流体放出孔として、図3に示すように、フロントバンパ4のバンパフェイシア上に形成されたダクト5を備える。流体放出装置は、外気に比べて空気密度が低い流体をダクト5から放出する。流体放出装置は、その一端がダクト5に接続された配管7を備える。配管7の他端は、例えば、図4に示すように、自動車1の駆動源の一例であるエンジン8の排気口に接続されている。エンジン8から排出される排気ガスは配管7を通り、ダクト5から自動車1の外へ放出される。即ち、流体放出装置は、外気に比べて空気密度が低い流体の一例として、エンジン8から排出される排気ガスを放出する。
<Specific configuration example of the fluid discharge device>
Next, a specific configuration example of the fluid discharge device will be described. The fluid discharge device includes a fluid discharge hole formed at the fluid discharge position. The fluid discharge device includes a duct 5 formed on the bumper fascia of the front bumper 4 as a fluid discharge hole, as shown in FIG. The fluid discharge device discharges a fluid having a lower air density than the outside air from the duct 5. The fluid discharge device includes a pipe 7 having one end connected to a duct 5. The other end of the pipe 7 is connected to, for example, the exhaust port of the engine 8 which is an example of the drive source of the automobile 1 as shown in FIG. The exhaust gas discharged from the engine 8 passes through the pipe 7 and is discharged from the duct 5 to the outside of the automobile 1. That is, the fluid discharge device discharges the exhaust gas discharged from the engine 8 as an example of a fluid having a lower air density than the outside air.

エンジン8から排出される排気ガスは、大気よりも水蒸気を多く含み、且つ大気よりも高温である。このため、主流2の空気の分子量が下がり、且つ主流2の温度が上昇する。よって、主流2の空気密度が低下するので、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The exhaust gas discharged from the engine 8 contains more water vapor than the atmosphere and is hotter than the atmosphere. Therefore, the molecular weight of the air in the mainstream 2 decreases, and the temperature of the mainstream 2 rises. Therefore, since the air density of the mainstream 2 is lowered, the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

なお、自動車1の駆動源には、エンジン8のみならず、燃料電池及びモータも含まれる。つまり、自動車1は、燃料電池車(FCV)、電気自動車(EV)、及びこれら2以上の駆動源を持つハイブリッドカー(HV、PHV)が含まれる。燃料電池には、少なくとも、固体酸化物形燃料電池(SOFC)、固体高分子形燃料電池(PEFC)が含まれる。また、エンジン8、燃料電池及びモータは発熱部品でもあり、その周囲の空気は大気よりも高温である。また、燃料電池から排出されるガスは水蒸気を多く含む。よって、駆動源の周囲の高温なガス、或いは駆動源から排出されるガスを回収し、ダクト5から放出することにより、主流2の空気密度が低減する。 The drive source of the automobile 1 includes not only the engine 8 but also a fuel cell and a motor. That is, the automobile 1 includes a fuel cell vehicle (FCV), an electric vehicle (EV), and a hybrid vehicle (HV, PHV) having two or more of these drive sources. The fuel cell includes at least a solid oxide fuel cell (SOFC) and a polymer electrolyte fuel cell (PEFC). Further, the engine 8, the fuel cell and the motor are also heat generating parts, and the air around them is hotter than the atmosphere. In addition, the gas discharged from the fuel cell contains a large amount of water vapor. Therefore, the air density of the mainstream 2 is reduced by recovering the high-temperature gas around the drive source or the gas discharged from the drive source and discharging it from the duct 5.

<空気抵抗低減のメカニズム>
次に、主流2の空気密度を低下させることによって自動車1の空気抵抗が低減されるメカニズムを説明する。
<Mechanism for reducing air resistance>
Next, a mechanism for reducing the air resistance of the automobile 1 by reducing the air density of the mainstream 2 will be described.

一般に、走行中の自動車1が空気から受ける力は、自動車1の前後、左右、上下の各軸方向の力と各軸周りのモーメントで表され、総称して空力六分力と呼ばれる。通常、走行中の自動車1が空気から受ける力は無次元化して表され、特に前後方向の力である空気抵抗Fは、次の式(1)によって表される空気抵抗係数Cdによって表される。ここで、ρは、外部領域43の空気の密度、Aは、自動車1の進行方向に対する前面投影面積、Vは、主流に対する自動車1の相対速度である。 Generally, the force received from the air by the traveling automobile 1 is represented by the force in each of the front-rear, left-right, and up-down axial directions of the automobile 1 and the moment around each axis, and is collectively called an aerodynamic six-component force. Normally, the force received from the air by the moving automobile 1 is expressed dimensionlessly, and in particular, the air resistance F, which is a force in the front-rear direction, is expressed by the air resistance coefficient Cd expressed by the following equation (1). .. Here, ρ is the density of air in the outer region 43, A is the front projected area with respect to the traveling direction of the automobile 1, and V is the relative velocity of the automobile 1 with respect to the mainstream.

Figure 2019035159
Figure 2019035159

空気抵抗係数Cdは、空気の動圧「ρV/2」と前面投影面積Aの積によって、空気抵抗Fを除した値である。空気抵抗係数Cdは、自動車1の形状に依存して決まる量であり、走行時の燃費、最高速度、加速性能などに影響を及ぼす。自動車1のような物体の空気抵抗Fは、自動車1全体でみたときには圧力抵抗が支配的であり、航空機で問題となる摩擦抵抗は自動車1では小さい。そのため、自動車1において空気抵抗Fを低減するためには、圧力抵抗を小さくすることに着目するのが効果的である。Drag coefficient Cd is the product of the air dynamic pressure "pV 2/2" and front projection area A, a value obtained by dividing the air resistance F. The air resistance coefficient Cd is an amount determined depending on the shape of the automobile 1, and affects fuel efficiency, maximum speed, acceleration performance, and the like during traveling. The air resistance F of an object such as the automobile 1 is dominated by the pressure resistance when viewed as a whole of the automobile 1, and the frictional resistance which becomes a problem in the aircraft is small in the automobile 1. Therefore, in order to reduce the air resistance F in the automobile 1, it is effective to pay attention to reducing the pressure resistance.

上記着目に基づいて数式(1)を見直すと、通常の自動車の設計において、前面投影面積Aは、圧力抵抗を小さくするために車両の設計で対応可能なパラメータとしてみなされる。一方、主流の空気密度ρ、および、速度Vについては、自動車の走行環境に応じて変動しうるものであるため、車両の設計で対応可能なパラメータとしてみなされない。 Reviewing the mathematical formula (1) based on the above attention, in the design of a normal automobile, the front projected area A is regarded as a parameter that can be dealt with in the design of the vehicle in order to reduce the pressure resistance. On the other hand, the mainstream air density ρ and the speed V are not regarded as parameters that can be dealt with in the design of the vehicle because they can fluctuate according to the driving environment of the automobile.

しかしながら、上記の既存概念の枠にとらわれることなく、本発明の発明者は、主流の空気密度ρは、圧力抵抗を小さくするために車両の設計で対応可能なパラメータとなりうると考えた。そして、空気抵抗Fの大部分を占める圧力抵抗が主流の空気密度ρに比例することに着目し、主流2の空気密度ρを下げることで、空気抵抗Fを低減することが可能であるとの知見を得た。 However, without being bound by the above-mentioned existing concept, the inventor of the present invention considered that the mainstream air density ρ can be a parameter that can be dealt with in vehicle design in order to reduce the pressure resistance. Focusing on the fact that the pressure resistance that occupies most of the air resistance F is proportional to the mainstream air density ρ, it is possible to reduce the air resistance F by lowering the air density ρ of the mainstream 2. I got the knowledge.

図5に示すように、主流2の空気は、車体20の表面20Fから離れた場所にあるため、直接に加熱することはできない。しかしながら、流体放出装置が、自動車1の進行方向前方の自動車1の表面に定めた流体放出位置から、外気に比べて空気密度が低い流体を自動車1の外へ向けて放出する。放出された流体は、流体放出位置よりも進行方向後方に位置する主流2を形成する。これにより、主流2の空気密度ρを下げることできるため、自動車1の空気抵抗Fを低減することができる。 As shown in FIG. 5, since the air in the mainstream 2 is located away from the surface 20F of the vehicle body 20, it cannot be directly heated. However, the fluid discharge device discharges a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the vehicle 1 from a fluid discharge position defined on the surface of the vehicle 1 in front of the vehicle 1 in the traveling direction. The discharged fluid forms a mainstream 2 located behind the fluid discharge position in the traveling direction. As a result, the air density ρ of the mainstream 2 can be lowered, so that the air resistance F of the automobile 1 can be reduced.

<流体の各物性値と流体の密度の関係>
次に、流体放出位置から放出される流体(空気)の各物性値と空気密度との関係を説明する。図6Aは、空気の温度と空気密度との関係を示すグラフである。空気の温度が高いほど、空気の密度は低くなる。よって、外気よりも高温の流体を排出することにより、主流2の温度が高くなるので、主流2の空気密度を下げることできる。
<Relationship between each physical property value of fluid and fluid density>
Next, the relationship between each physical property value of the fluid (air) discharged from the fluid discharge position and the air density will be described. FIG. 6A is a graph showing the relationship between air temperature and air density. The higher the temperature of the air, the lower the density of the air. Therefore, by discharging the fluid having a temperature higher than that of the outside air, the temperature of the main stream 2 becomes higher, and the air density of the main stream 2 can be lowered.

外気よりも高温の流体には、図4に示したエンジン8の排気ガスが含まれる。この他にも、例えば、図7に示すように、自動車1に搭載された発熱部品31に対して、ブロワー32(コンプレッサを含む)がエアを送り、発熱部品31によって加熱された高温のエアを回収して、配管7を介してダクト5へ送ってもよい。自動車1に搭載された発熱部品31には、エンジン8、燃料電池、ラジエータ、ブレーキ、ショックアブソーバ、強電部品(駆動用バッテリ、駆動用モータ、当該モータを駆動するインバータを含む)が含まれる。 The fluid having a temperature higher than that of the outside air includes the exhaust gas of the engine 8 shown in FIG. In addition to this, for example, as shown in FIG. 7, the blower 32 (including the compressor) sends air to the heat generating component 31 mounted on the automobile 1, and the high temperature air heated by the heat generating component 31 is sent. It may be collected and sent to the duct 5 via the pipe 7. The heat generating component 31 mounted on the automobile 1 includes an engine 8, a fuel cell, a radiator, a brake, a shock absorber, and a high electric component (including a drive battery, a drive motor, and an inverter for driving the motor).

図6Bは、空気の分子量と空気の密度との関係を示すグラフである。空気の分子量が小さいほど、空気の密度は低くなる。よって、外気よりも分子量が小さい流体を放出することにより、主流2の分子量が小さくなるので、主流2の空気密度を下げることできる。 FIG. 6B is a graph showing the relationship between the molecular weight of air and the density of air. The smaller the molecular weight of air, the lower the density of air. Therefore, by releasing a fluid having a molecular weight smaller than that of the outside air, the molecular weight of the mainstream 2 becomes smaller, so that the air density of the mainstream 2 can be lowered.

例えば、水の分子量(18.01528g/mol)は、空気の平均分子量(28.966g/mol)よりも小さい。図6Cは、空気中の水蒸気分圧と空気の密度との関係を示すグラフである。空気中の水蒸気分圧が高いほど、空気の密度は低くなる。よって、外気よりも水蒸気の分圧が高い流体を放出することにより、主流2の分子量が小さくなるので、主流2の空気密度を下げることできる。 For example, the molecular weight of water (18.01528 g / mol) is smaller than the average molecular weight of air (28.966 g / mol). FIG. 6C is a graph showing the relationship between the partial pressure of water vapor in the air and the density of the air. The higher the partial pressure of water vapor in the air, the lower the density of the air. Therefore, by releasing a fluid having a higher partial pressure of water vapor than the outside air, the molecular weight of the main stream 2 becomes smaller, so that the air density of the main stream 2 can be lowered.

外気よりも水蒸気の分圧が高い流体は、エンジン8または燃料電池から排出される排気ガスの他に、図8に示す装置を用いて生成してもよい。即ち、自動車1が備えるエアコン35から排出される水を容器33に回収し、容器33の底部に配置された超音波振動子34を用いて微細な霧を発生させ、ブロワー32を用いてこの霧を配管7からダクト5へ送る。 The fluid having a higher partial pressure of water vapor than the outside air may be generated by using the device shown in FIG. 8 in addition to the exhaust gas discharged from the engine 8 or the fuel cell. That is, the water discharged from the air conditioner 35 included in the automobile 1 is collected in the container 33, a fine mist is generated by using the ultrasonic vibrator 34 arranged at the bottom of the container 33, and the mist is generated by using the blower 32. Is sent from the pipe 7 to the duct 5.

<流体の放出流量の制御>
流体放出装置は、流体の放出流量を制御することができる。例えば、自動車1の移動速度が速くなるほど、主流2の速度も速くなり、主流2の流量も増加する。そこで、流体放出装置は、自動車1の移動速度に応じて流体の放出流量を変化させる。具体的には、流体放出装置は、自動車1の移動速度が速いほど、流体の放出流量を増加させる。
<Control of fluid discharge flow rate>
The fluid discharge device can control the discharge flow rate of the fluid. For example, as the moving speed of the automobile 1 increases, the speed of the mainstream 2 also increases, and the flow rate of the mainstream 2 also increases. Therefore, the fluid discharge device changes the fluid discharge flow rate according to the moving speed of the automobile 1. Specifically, the fluid discharge device increases the fluid discharge flow rate as the moving speed of the automobile 1 increases.

例えば、流体放出装置は、図10Cに示すように、コントローラ61を備える。コントローラ61は、車速センサ63が検出した移動速度に基づいて、ブロワー32のエア放出量を制御する。制御パターンとしては、図10Aのグラフに示す3つの制御パターン52a、52b、52cのいずれかを用いることができる。 For example, the fluid discharge device includes a controller 61, as shown in FIG. 10C. The controller 61 controls the amount of air discharged from the blower 32 based on the moving speed detected by the vehicle speed sensor 63. As the control pattern, any one of the three control patterns 52a, 52b, and 52c shown in the graph of FIG. 10A can be used.

また、流体放出装置が放出する流体の温度が高いほど、少ない放出流量によって、主流2の温度を高めることができる。そこで、流体放出装置は、放出する流体の温度に応じて流体の放出流量を変化させる。具体的には、流体放出装置は、放出する流体の温度が高いほど、流体の放出流量を減少させる。 Further, as the temperature of the fluid discharged by the fluid discharge device is higher, the temperature of the mainstream 2 can be raised by a smaller discharge flow rate. Therefore, the fluid discharge device changes the discharge flow rate of the fluid according to the temperature of the discharged fluid. Specifically, the fluid discharge device reduces the discharge flow rate of the fluid as the temperature of the discharged fluid increases.

例えば、コントローラ61は、図10Cに示すように、温度センサ62が検出した流体の温度に基づいて、ブロワー32のエア放出量を制御する。具体的には、コントローラ61は、流体の温度が高いほど、エア放出量を減少させる。制御パターンとしては、図10Bのグラフに示す3つの制御パターン53a、53b、53cのいずれかを用いることができる。 For example, as shown in FIG. 10C, the controller 61 controls the amount of air discharged from the blower 32 based on the temperature of the fluid detected by the temperature sensor 62. Specifically, the controller 61 reduces the amount of air released as the temperature of the fluid increases. As the control pattern, any one of the three control patterns 53a, 53b, and 53c shown in the graph of FIG. 10B can be used.

なお、図9に示すように、流体放出装置が放出する流体がエンジン8からの排気ガスである場合、コントローラ61は、流量制御弁66の開度を制御する。流量制御弁66は、エンジン8から排出される排気ガスの全体流量のうち、ダクト5から放出される流量とエキゾーストマニフォールド65へ送られる流量との比率を調整する。流量制御弁66の開度を大きくすると、ダクト5から放出される流量の割合が増加し、流量制御弁66の開度を小さくすると、ダクト5から放出される流量の割合が減少する。 As shown in FIG. 9, when the fluid discharged by the fluid discharge device is the exhaust gas from the engine 8, the controller 61 controls the opening degree of the flow rate control valve 66. The flow rate control valve 66 adjusts the ratio of the flow rate discharged from the duct 5 to the flow rate sent to the exhaust manifold 65 in the total flow rate of the exhaust gas discharged from the engine 8. Increasing the opening degree of the flow rate control valve 66 increases the proportion of the flow rate discharged from the duct 5, and decreasing the opening degree of the flow rate control valve 66 decreases the proportion of the flow rate discharged from the duct 5.

<エンジン8の冷却と空気抵抗の低減の両立>
自動車1の進行方向前方のよどみ点3又はフロントバンパ4の付近には、エンジン8からの熱を外気に放熱するラジエータが配置されている場合がある。ところが、流体放出位置から外気温よりも高温の流体を放出してしまうと、外気温よりも高温の流体がラジエータに流入するため、ラジエータの冷却性能を低下させてしまう可能性がある。
<Both cooling of engine 8 and reduction of air resistance>
A radiator that dissipates heat from the engine 8 to the outside air may be arranged near the stagnation point 3 or the front bumper 4 in front of the automobile 1 in the traveling direction. However, if a fluid having a temperature higher than the outside air temperature is discharged from the fluid discharge position, the fluid having a temperature higher than the outside air temperature flows into the radiator, which may deteriorate the cooling performance of the radiator.

そこで、流体放出装置は、ラジエータに流入する空気流量を制御するラジエータシャッターの開度を、流体放出装置が放出する流体の放出流量に応じて変化させる。これにより、ラジエータのエンジン冷却性能を低下させることなく、自動車1の空気抵抗を低減することができる。具体的には、流体放出装置が放出する流体の放出流量が多いほど、ラジエータシャッターの開度を小さくする。流体の放出流量が少なければ、外気温よりも高温の流体がラジエータに流入しにくいため、ラジエータシャッターの開度を大きくてもラジエータの冷却性能への影響は小さい。流体の放出流量が多ければ、ラジエータシャッターの開度を小さくして、外気温よりも高温の流体をラジエータに流入させない。これにより、エンジン8の冷却と自動車1の空気抵抗の低減とを両立させることができる。 Therefore, the fluid discharge device changes the opening degree of the radiator shutter that controls the flow rate of the air flowing into the radiator according to the discharge flow rate of the fluid discharged by the fluid discharge device. As a result, the air resistance of the automobile 1 can be reduced without deteriorating the engine cooling performance of the radiator. Specifically, the larger the discharge flow rate of the fluid discharged by the fluid discharge device, the smaller the opening degree of the radiator shutter. If the discharge flow rate of the fluid is small, it is difficult for the fluid having a temperature higher than the outside air temperature to flow into the radiator, so even if the opening degree of the radiator shutter is large, the influence on the cooling performance of the radiator is small. If the discharge flow rate of the fluid is large, the opening degree of the radiator shutter is reduced so that the fluid having a temperature higher than the outside air temperature does not flow into the radiator. As a result, it is possible to achieve both cooling of the engine 8 and reduction of the air resistance of the automobile 1.

例えば、図11A及び図11Bに示すように、ラジエータシャッター36の各々は、固定軸37に回転可能に支持され、各ラジエータシャッター36の一端が可動リンク38に連結されている。可動リンク38がモータ60及びギア39により上下方向に駆動される。これにより、図11Aに示すラジエータシャッター36が開いた状態と図11Bに示すラジエータシャッター36が閉じた状態との間で、ラジエータシャッター36の開度が変化する。コントローラ61は、流量センサ64が検出した、流体放出装置が放出する流体の放出流量に基づいてモータ60を制御することにより、ラジエータシャッター36の開度を制御する。 For example, as shown in FIGS. 11A and 11B, each of the radiator shutters 36 is rotatably supported by a fixed shaft 37, and one end of each radiator shutter 36 is connected to a movable link 38. The movable link 38 is driven in the vertical direction by the motor 60 and the gear 39. As a result, the opening degree of the radiator shutter 36 changes between the state in which the radiator shutter 36 shown in FIG. 11A is open and the state in which the radiator shutter 36 shown in FIG. 11B is closed. The controller 61 controls the opening degree of the radiator shutter 36 by controlling the motor 60 based on the discharge flow rate of the fluid discharged by the fluid discharge device detected by the flow rate sensor 64.

例えば、コントローラ61は、図11Dに示す制御パターン54a、54b、54cのいずれかを用いて、流量センサ64が検出した流体の流量に基づいて、ラジエータシャッター36の開度を制御する。 For example, the controller 61 controls the opening degree of the radiator shutter 36 based on the flow rate of the fluid detected by the flow rate sensor 64 by using any of the control patterns 54a, 54b, and 54c shown in FIG. 11D.

図11Dの制御パターン54a、54b、54cは、ラジエータシャッター36の開度を連続的に変化させる。コントローラ61は、ラジエータシャッター36の開度を、非連続的に変化させてもよい。例えば、図11Cに示すように、流量センサ64が流体の流量を検出し(S01)、検出流量が予め定めたしきい値(所定値)以上であるか否かを判断する(S03)。しきい値以上である場合(S03でYES)、コントローラ61は、ラジエータシャッター36の開度を図11Bに示した閉状態に制御する(S05)。しきい値未満である場合(S03でNO)、コントローラ61は、ラジエータシャッター36の開度を図11Aに示した開状態に制御する(S07)。 The control patterns 54a, 54b, 54c of FIG. 11D continuously change the opening degree of the radiator shutter 36. The controller 61 may change the opening degree of the radiator shutter 36 discontinuously. For example, as shown in FIG. 11C, the flow rate sensor 64 detects the flow rate of the fluid (S01) and determines whether or not the detected flow rate is equal to or higher than a predetermined threshold value (predetermined value) (S03). When it is equal to or higher than the threshold value (YES in S03), the controller 61 controls the opening degree of the radiator shutter 36 to the closed state shown in FIG. 11B (S05). When it is less than the threshold value (NO in S03), the controller 61 controls the opening degree of the radiator shutter 36 to the open state shown in FIG. 11A (S07).

以上説明したように、実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。 As described above, according to the embodiment, the following effects can be obtained.

自動車1は、自動車1の進行方向前方の自動車1の表面に定めた流体放出位置から、外気に比べて空気密度が低い流体を自動車1の外へ向けて放出する流体放出装置を備える。これにより、自動車1の周囲の主流2の内、広い範囲の主流2の空気密度が低下するので、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The automobile 1 includes a fluid discharge device that discharges a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the automobile 1 from a fluid discharge position defined on the surface of the automobile 1 in front of the automobile 1 in the traveling direction. As a result, the air density of the mainstream 2 in a wide range among the mainstreams 2 around the automobile 1 is lowered, so that the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

流体放出位置は、進行方向前方のよどみ点3である。よどみ点3は流体の圧力が最大となる点であるため、よどみ点3から放出される流体は自動車1の表面全体へ流れる。よって、広い範囲の主流2の空気密度を低下させることができる。よどみ点3からの湧き出しは、一様流の流線を乱しにくく最も影響が小さい。よって、よどみ点3から放出される流体は自動車1の表面全体へ流れ、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The fluid discharge position is the stagnation point 3 in front of the traveling direction. Since the stagnation point 3 is the point where the pressure of the fluid is maximized, the fluid discharged from the stagnation point 3 flows over the entire surface of the automobile 1. Therefore, the air density of the mainstream 2 in a wide range can be reduced. The spring from the stagnation point 3 is less likely to disturb the streamline of the uniform flow and has the least effect. Therefore, the fluid discharged from the stagnation point 3 flows over the entire surface of the automobile 1, and the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

流体放出位置は、自動車1のフロントバンパ4のバンパフェイシアに定められていてもよい。バンパフェイシア上の流体放出位置から放出される流体は自動車1の表面全体へ流れる。よって、広い範囲の主流2の空気密度を低下させることができる。 The fluid discharge position may be set in the bumper fascia of the front bumper 4 of the automobile 1. The fluid discharged from the fluid discharge position on the bumper fascia flows over the entire surface of the automobile 1. Therefore, the air density of the mainstream 2 in a wide range can be reduced.

流体放出位置から放出される流体は、外気温よりも高温の流体である。流体が外気温よりも高温であれば、主流2の温度を上昇させることができる。主流2の温度上昇により、主流2の空気密度が低下するので、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The fluid discharged from the fluid discharge position is a fluid whose temperature is higher than the outside air temperature. If the fluid is hotter than the outside air temperature, the temperature of the mainstream 2 can be raised. As the temperature of the mainstream 2 rises, the air density of the mainstream 2 decreases, so that the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

流体放出位置から放出される流体は、外気よりも分子量の小さい流体である。流体の分子量が外気よりも小さいため、主流2の空気の分子量が下がる。よって、主流2の空気密度が低下するので、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The fluid discharged from the fluid discharge position is a fluid having a molecular weight smaller than that of the outside air. Since the molecular weight of the fluid is smaller than that of the outside air, the molecular weight of the air in the mainstream 2 is lowered. Therefore, since the air density of the mainstream 2 is lowered, the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

流体放出位置から放出される流体は、外気よりも水蒸気の分圧が高い流体である。水の分子量は空気より小さいため、水蒸気の分圧を外気よりも高くすると主流2の空気密度が低下する。よって、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The fluid discharged from the fluid discharge position is a fluid having a higher partial pressure of water vapor than the outside air. Since the molecular weight of water is smaller than that of air, if the partial pressure of water vapor is made higher than that of the outside air, the air density of the mainstream 2 decreases. Therefore, the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

流体放出位置から放出される流体は、自動車1が備えるエンジン8から排出される排気ガスである。エンジン8から排出される排気ガスは、大気よりも水蒸気を多く含み、且つ高温である。このため、主流2の空気の分子量が下がり、主流2の温度が上昇する。よって、主流2の空気密度が低下するので、自動車1の空気抵抗を低減させることができる。 The fluid discharged from the fluid discharge position is the exhaust gas discharged from the engine 8 included in the automobile 1. The exhaust gas discharged from the engine 8 contains more water vapor than the atmosphere and has a high temperature. Therefore, the molecular weight of the air in the mainstream 2 decreases, and the temperature of the mainstream 2 rises. Therefore, since the air density of the mainstream 2 is lowered, the air resistance of the automobile 1 can be reduced.

流体放出装置は、自動車1の移動速度に応じて流体の放出流量を変化させる。自動車1の空気抵抗を低減するために必要な放出流量の流体を放出することができる。 The fluid discharge device changes the discharge flow rate of the fluid according to the moving speed of the automobile 1. It is possible to discharge a fluid having a discharge flow rate required to reduce the air resistance of the automobile 1.

流体放出装置は、流体の温度に応じて流体の放出流量を変化させる。主流2の温度を上昇させるために必要な放出流量の流体を放出することができる。 The fluid discharge device changes the discharge flow rate of the fluid according to the temperature of the fluid. A fluid with a discharge flow rate required to raise the temperature of the mainstream 2 can be discharged.

流体放出装置は、流体の放出流量に応じて、自動車1が備えるラジエータシャッター36の開度を変化させる。ラジエータのエンジン冷却性能を低下させることなく、自動車1の空気抵抗を低減することができる。つまり、エンジンの冷却と空気抵抗の低減とを両立させることができる。 The fluid discharge device changes the opening degree of the radiator shutter 36 included in the automobile 1 according to the discharge flow rate of the fluid. The air resistance of the automobile 1 can be reduced without deteriorating the engine cooling performance of the radiator. That is, it is possible to achieve both engine cooling and reduction of air resistance.

以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。 Although the contents of the present invention have been described above with reference to the embodiments, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to these descriptions and various modifications and improvements can be made.

上述の実施例では、移動体が自動車である場合を挙げて説明したが、自動車の他にも、空気中を運動する移動体に対して本発明は適用可能である。移動体の例としては、自動車の他に、二輪車、鉄道、航空機、ロケットなどが挙げられる。 In the above-described embodiment, the case where the moving body is an automobile has been described, but the present invention is applicable to a moving body moving in the air other than the automobile. Examples of moving objects include motorcycles, railroads, aircraft, rockets, etc., in addition to automobiles.

上述の実施例では、流体放出位置から放出される流体が、外気に比べて、温度が高い、分子量が小さい、又は水蒸気の分圧が高いという条件のいずれかを満たす場合を述べたが、流体はこれに限らない。流体は、上記の中から任意に選んだ2以上の条件を同時に満たしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the fluid discharged from the fluid discharge position satisfies any of the conditions of higher temperature, lower molecular weight, and higher partial pressure of water vapor as compared with the outside air has been described. Is not limited to this. The fluid may simultaneously satisfy two or more conditions arbitrarily selected from the above.

また、流体放出装置は、流体の放出流量を、自動車1の移動速度と流体の温度との組合せに基づいて、制御してもよい。 Further, the fluid discharge device may control the discharge flow rate of the fluid based on the combination of the moving speed of the automobile 1 and the temperature of the fluid.

1 移動体
20F 表面
3 よどみ点(流体放出位置)
4 バンパフェイシア
8 エンジン
36 ラジエータシャッター
1 Moving body 20F Surface 3 Stagnation point (fluid discharge position)
4 Bumper Fascia 8 Engine 36 Radiator Shutter

従来から、車両エンジン及びエンジンルー内を必要時にエアで冷却するエンジンなど冷却装置が知られている(特許文献1)。エンジンルー内が一定温度以上になると、エンジンルーム内からのエアが、エンジンの車室側端部上方の隙間から車外へ流出する。 Conventionally, a cooling device such as an engine to be cooled by air are known at the time of need within the engine and engine Lou beam of a vehicle (Patent Document 1). When the engine Lou beam becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the air from the engine room, and flows out from the cabin side end portion above the gap of the engine to the outside of the vehicle.

例えば、水の分子量(18.01528g/mol)は、空気の平均分子量(28.966g/mol)よりも小さい。図6Cは、空気中の水蒸気分圧と空気の密度との関係を示すグラフである。空気中の水蒸気分圧が高いほど、空気の密度は低くなる。よって、外気よりも水蒸気の分圧が高い流体を放出することにより、主流2の分子量が小さくなるので、主流2の空気密度を下げることできる。 For example, the molecular weight of water (18.01528 g / mol) is smaller than the average molecular weight of air (28.966 g / mol). FIG. 6C is a graph showing the relationship between the partial pressure of water vapor in the air and the density of the air. The higher the partial pressure of water vapor in the air, the lower the density of the air. Thus, by releasing the fluid high partial pressure of water vapor than the outside air, since the molecular weight of the main 2 is reduced, it is possible to lower the air density mainstream 2.

そこで、流体放出装置は、ラジエータに流入する空気流量を制御するラジエータシャッターの開度を、流体放出装置が放出する流体の放出流量に応じて変化させる。これにより、ラジエータのエンジン冷却性能を低下させることなく、自動車1の空気抵抗を低減することができる。具体的には、流体放出装置が放出する流体の放出流量が多いほど、ラジエータシャッターの開度を小さくする。流体の放出流量が少なければ、外気温よりも高温の流体がラジエータに流入しにくいため、ラジエータシャッターの開度を大きくてもラジエータの冷却性能への影響は小さい。流体の放出流量が多ければ、ラジエータシャッターの開度を小さくして、外気温よりも高温の流体をラジエータに流入させない。これにより、エンジン8の冷却と自動車1の空気抵抗の低減とを両立させることができる。 Therefore, the fluid discharge device changes the opening degree of the radiator shutter that controls the flow rate of the air flowing into the radiator according to the discharge flow rate of the fluid discharged by the fluid discharge device. As a result, the air resistance of the automobile 1 can be reduced without deteriorating the engine cooling performance of the radiator. Specifically, the larger the discharge flow rate of the fluid discharged by the fluid discharge device, the smaller the opening degree of the radiator shutter. The less release the fluid flow rate, since the high temperature fluid than the outside air temperature is less likely to flow into the radiator, the influence of the cooling performance of the radiator even by increasing the degree of opening of the radiator shutters is small. If the discharge flow rate of the fluid is large, the opening degree of the radiator shutter is reduced so that the fluid having a temperature higher than the outside air temperature does not flow into the radiator. As a result, it is possible to achieve both cooling of the engine 8 and reduction of the air resistance of the automobile 1.

Claims (10)

移動体の進行方向前方の前記移動体の表面に定めた流体放出位置から、外気に比べて空気密度が低い流体を前記移動体の外へ向けて放出する流体放出装置を備える移動体。 A moving body including a fluid discharging device that discharges a fluid having a lower air density than the outside air toward the outside of the moving body from a fluid discharging position defined on the surface of the moving body in front of the moving body in the traveling direction. 前記流体放出位置は、進行方向前方のよどみ点である請求項1に記載の移動体。 The moving body according to claim 1, wherein the fluid discharge position is a stagnation point in front of the traveling direction. 前記流体放出位置が、前記移動体のバンパフェイシアに定められた請求項1又は2に記載の移動体。 The moving body according to claim 1 or 2, wherein the fluid discharge position is defined in the bumper fascia of the moving body. 前記流体は、外気温よりも高温の流体である請求項1〜3のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluid is a fluid having a temperature higher than the outside air temperature. 前記流体は、外気よりも分子量の小さい流体である請求項1〜4のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 4, wherein the fluid is a fluid having a molecular weight smaller than that of the outside air. 前記流体は、外気よりも水蒸気の分圧が高い流体である請求項1〜5のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluid is a fluid having a higher partial pressure of water vapor than the outside air. 前記流体は、前記移動体が備えるエンジンから排出される排気ガスである請求項1〜6のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 6, wherein the fluid is an exhaust gas discharged from an engine included in the moving body. 前記流体放出装置は、前記移動体の移動速度に応じて前記流体の放出流量を変化させる請求項1〜7のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 7, wherein the fluid discharging device changes the discharge flow rate of the fluid according to the moving speed of the moving body. 前記流体放出装置は、前記流体の温度に応じて前記流体の放出流量を変化させる請求項1〜8のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 8, wherein the fluid discharge device changes the discharge flow rate of the fluid according to the temperature of the fluid. 前記流体放出装置は、前記流体の放出流量に応じて、前記移動体が備えるラジエータシャッターの開度を変化させる請求項1〜9のいずれか一項に記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 9, wherein the fluid discharging device changes the opening degree of the radiator shutter included in the moving body according to the discharge flow rate of the fluid.
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