JP2016190534A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】空気の流路に仕切り材と空気流ガイドとが設けられている車両の冷却システムを提供する。
【解決手段】第１の熱交換器と、第１の熱交換器の下側に配置された第２の熱交換器と、送風機構と、第１の熱交換器と第２の熱交換器との間における、相互方向の空気の流れを制限する仕切り板と、仕切り板の前側に配置され、各熱交換器への空気流を制御する空気流ガイドとを有する車両の冷却システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却システムに係り、特に、空気の流路に仕切り材と空気流ガイドとが設けられている車両の冷却システムに関する。

従来、車両の前から後に向かって、１つ目の熱交換器であるコンデンサ、２つ目の熱交換器であるサブラジエータ、３つ目の熱交換器であるメインラジエータを、この順に３枚重ねるようにして配置した冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第５１６１６３８号公報

ところで、従来の冷却システムでは、コンデンサとサブラジエータとメインラジエータとが３枚重なったような態様で設けられているので（前から後に向かって空気の流れに対して直列的に配置されているので）、たとえば、車両が高速走行等してエンジンが高負荷運転しているときに、メインラジエータの冷却能力が低下する場合があるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンが高負荷運転しているときであっても、メインラジエータの冷却能力の低下を防止することがきる冷却システムを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器の下側に配置された第２の熱交換器と、送風機構と、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間における、相互方向の空気の流れを制限する仕切り板と、前記仕切り板の前側に配置され、前記各熱交換器への空気流を制御する空気流ガイドとを有する冷却システムである。

本発明によれば、エンジンが高負荷運転しているときであっても、メインラジエータの冷却能力の低下を防止することがきる冷却システムを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る冷却システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る冷却システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る冷却システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る冷却システムの動作の一例をまとめた図表である。 本発明の実施形態に係る冷却システムの動作を示すフローチャートである。

車両３には、エンジン（原動機；図示せず）が搭載されており、冷却システム１は、車両３に搭載されて、エンジンの冷却や車両３のキャビン内の供給される空気の冷却（エアーコンディショナ（エアコン）による冷却）や過給機で圧縮された空気等を冷却するようになっている。

図１〜３を参照すると、冷却システム１は、第１の熱交換器（たとえば、コンデンサ；エアコンのコンデンサ）５と、第２の熱交換器（たとえば、サブラジエータ）７と、送風機構（冷却ファン９）とを備える。

サブラジエータ７は、コンデンサ５の下側（車両３の上下方向下側）に配置されており、コンデンサ５に隣接して設けられている。

そして、冷却ファン９の稼働によって発生した空気流が、コンデンサ５側を通過するようになっている。これによってコンデンサ５、サブラジエータ７の少なくともいずれかの強制的な冷却がなされるようになっている。

また、冷却システム１には、仕切り板１１と空気流ガイド（導風ガイド）１３と空気流路開閉機構（シャッタ）１５とが設けられている。仕切り板１１は、コンデンサ５とサブラジエータ７との間における相互方向の空気の流れを制限するようになっている。

また、仕切り板１１は、コンデンサ５とサブラジエータ７との境界から、後側（車両３の前後方向後側）に延出しており、コンデンサ５を通過した空気（コンデンサ５の前側からコンデンサ５を通ってコンデンサ５の後側に抜けた空気）と、サブラジエータ７を通過した空気（サブラジエータ７の前側からサブラジエータ７を通ってサブラジエータ７の後側に抜けた空気）とは、仕切り板１１によって、お互いが遮断されお互いの混ざり合いが防止されるようになっている。

空気流ガイド１３は、仕切り板１１の前側に配置されており（前側に設けられており）、コンデンサ５、サブラジエータ７への空気流の形態を変える制御をするようになっている。

また、空気流ガイド１３は、コンデンサ５とサブラジエータ７との境界から、前側に延出しており、コンデンサ５を通過する空気と、サブラジエータ７を通過する空気とは、コンデンサ５やサブラジエータ７の前方では、空気流ガイド１３によって、お互いが遮断されお互いの混ざり合いが防止されるようになっている。

なお、仕切り板１１が、コンデンサ５とサブラジエータ７との境界から前側に延出しており、空気流ガイド１３が、仕切り板１１の前端から前側に延出していてもよい。

空気流路開閉機構１５は、空気流ガイド１３の前側（前端部）に配置されている（前側に設けられている）。そして、空気流ガイド１３の下側で空気流ガイド１３に沿い車両３の前側から後側に向かいサブラジエータ７へ流れる空気流を制御する（空気の流量を調整する）ようになっている。

車両３には、バンパー２３が設けられている。バンパー２３は、コンデンサ５、サブラジエータ７の前側に配置されている。

また、バンパー２３は、前後方向では、コンデンサ５、サブラジエータ７から離れており、上下方向では、コンデンサ５、サブラジエータ７の中央の位置している。このバンパー２３の上側にはアッパーグリル２５Ａが形成されており下側にはロアーグリル２５Ｂが形成されている。

ロアーグリル２５Ｂは、上側部位１９と下側部位２１とで形成されており、下側部位２１が空気流路開閉機構１５によって開閉するようになっている。

空気流ガイド１３は、バンパー２３の下側から取り入れた空気をサブラジエータ７へは流さずにコンデンサ５へのみ流す第１の位置（図１参照）と、バンパー２３の下方から取り入れた空気をコンデンサ５へは流さずにサブラジエータ７へのみ流す第２の位置（図１、図２参照）とに、コンデンサ５、サブラジエータ７に対して動くように構成されている。

また、空気流ガイド１３は、後端部がヒンジを介してコンデンサ５とサブラジエータ７との境界の前部に支持されており、図示しないアクチュエータにより、第１の位置から第２の位置に回動し、逆に、第２の位置から第１の位置に回動するようになっている。

さらに説明すると、空気流ガイド１３が第１の位置にあるときには、図１で示すように、空気流ガイド１３の前端がバンパー２３に接しており、ロアーグリル２５Ｂの上側部位１９から入った空気が、サブラジエータ７に到達するようになっている。

空気流ガイド１３が第２の位置にあるときには、図２や図３で示すように、空気流ガイド１３の前端がシャッタ１５の上端に接しており、ロアーグリル２５Ｂの上側部位１９から入った空気が、コンデンサ５に到達するようになっている。

なお、空気流ガイド１３が、第１の位置から第２の位置へ移動し、また、第２の位置から第１の位置へ移動し、第１の位置もしくは第２の位置にのみ停止してとどまるようになっているが、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置で停止しこの停止した位置にとどまるように構成されていてもよい。

また、空気流路開閉機構１５は、図示しないアクチュエータによって駆動し、ロアーグリル２５Ｂの下側部位２１を、全開状態にするか（図１、図３参照）もしくは全閉状態にする（図２参照）ようになっている。なお、空気流路開閉機構１５が、下側部位２１を中途の開状態にするように構成されていてもよい。

空気流ガイド１３や空気流路開閉機構１５は、車両３の走行状態（たとえば、コンデンサ５とサブラジエータ７との熱負荷）に応じて動くように構成されている。熱負荷とは、コンデンサ５やサブラジエータ７が放熱すべき熱量であり、たとえば、コンデンサ５では冷媒の圧力、サブラジエータ７では冷却水の温度によって判断される。

すなわち、冷却システム１には、制御部１７（ＣＰＵとメモリとを備えて構成された制御手段）が設けられている。また、車両３には、たとえば、サブラジエータ７の冷却水の温度を検出するサブラジエータ冷却水温度検出センサ（図示せず）、コンデンサ５の冷媒の圧力を検出するコンデンサ冷媒圧力検出センサ（図示せず）、エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度検出センサ（図示せず）、車両の速度を検出する車両速度検出センサ（図示せず）等が設けられている。

そして、制御部１７は、各センサのうちの少なくともいずれかの検出結果に応じて、空気流ガイド１３を移動し、空気流ガイド空気流路開閉機構１５を開閉する（開度を調整する）ようになっている。

また、冷却システム１には、第３の熱交換器（メインラジエータ）２７が設けられている。メインラジエータ２７は、コンデンサ５とサブラジエータ７との後側に配設されている（前側に設けられている）。

コンデンサ５の高さ寸法とサブラジエータ７の高さ寸法との和（合計の高さ寸法）は、メインラジエータ２７の高さ寸法と等しくなっている。

すなわち、コンデンサ５の外形とサブラジエータ７の外形とメインラジエータ２７の外形とはそれぞれが矩形な平板状に形成されており、厚さ方向が前後方向になって配置されている。

前後方向では、コンデンサ５とサブラジエータ７とは同じところに位置しており、メインラジエータ２７は、コンデンサ５およびサブラジエータ７の後側で、コンデンサ５およびサブラジエータ７から所定の距離だけ離れている。

コンデンサ５とサブラジエータ７とは上下方向にならんでいる。そして、上下方向において、コンデンサ５の上端の位置とメインラジエータ２７の上端の位置とはお互いに一致しており、サブラジエータ７の下端の位置とメインラジエータ２７の下端の位置とはお互いに一致しており、コンデンサ５およびサブラジエータ７は、メインラジエータ２７と同じところに位置している。

横方向（車両３の横方向）において、コンデンサ５の横方向（左右方向）の一方の端（左端）の位置と、サブラジエータ７の横方向（左右方向）の一方の端（左端）の位置と、メインラジエータ２７の横方向（左右方向）の一方の端（左端）の位置とは、お互いが一致しており、コンデンサ５の横方向（左右方向）の他方の端（右端）の位置と、サブラジエータ７の横方向（左右方向）の他方の端（右端）の位置と、メインラジエータ２７の横方向（左右方向）の他方の端（右端）の位置とは、お互いが一致しており、コンデンサ５とサブラジエータ７とメインラジエータ２７とは同じところに位置している。

これにより、前後方向から見ると、コンデンサ５の全体とサブラジエータ７の全体とに、メインラジエータ２７の全体が重なっている。

また、冷却システム１では、送風機構（冷却ファン）９が、たとえば、コンデンサ５の後方のみに設けられている。

すなわち、上述したように、冷却ファン９の稼働によって発生した空気流が、コンデンサ５を通過するようになっている。さらには、冷却ファン９の稼働によって発生する空気流の総てが、コンデンサ５の全体にわたってほぼ均一に流れるようになっている。

冷却システム１についてさらに説明する。冷却システム１は矩形な筒状のダクト（フード）２９を備えている。ダクト２９の前端におけるバンパー２３の上側の開口部がアッパーグリル２５Ａを形成しており、ダクト２９の前端におけるバンパー２３の下側の開口部がロアーグリル２５Ｂを形成している。

冷却ファン９は、ダクト３１内に設けられており、冷却ファン９が稼働することで、コンデンサ５を通過する空気流（前から後に向かう空気流）が強制的に発生するようになっている。図示しないエンジンは、冷却システム１の後側に設けられている。

仕切り板１１は矩形な平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になるようにして、ダクト２９内でコンデンサ５およびサブラジエータ７とメインラジエータ２７との間に設けられている。

また、仕切り板１１は、上下方向では、コンデンサ５とサブラジエータ７との境界のところに位置している。仕切り板１１が設けられていることで、ダクト２９内のコンデンサ５およびサブラジエータ７とメインラジエータ２７との間の空間が、上側の空間３３と下側の空間３５とに区画されており、上側の空間３３と下側の空間３５との間では、空気の行き来ができないようになっている。

導風ガイド１３は、矩形な平板状のものの後側が円弧状に曲げて形状になっており、厚さ方向が概ね上下方向になるようにして、ダクト２９内で、ダクト２９の前端とコンデンサ５およびサブラジエータ７との間に設けられている。

また、第２の位置に位置している導風ガイド１３は、図２や図３で示すように、上下方向では、コンデンサ５とサブラジエータ７との境界のところから前側斜め下方に延出している。ただし、導風ガイド１３は、前側ではほぼ水平に延出している。導風ガイド１３が第１の位置に位置している状態では、第２の位置に位置している場合よりも、導風ガイド１３が上方に回動している。

導風ガイド１３が設けられていることで、ダクト２９内のコンデンサ５およびサブラジエータ７の前側の空間が、上側の空間３７と下側の空間３９とに区画されており、上側の空間３７と下側の空間３９との間では、空気の行き来ができないようになっている。

冷却システム１では、車両３（エンジン）がコールドスタート状態であるか否か、車両３（エンジン）がアイドル状態であるか否か、車両３の走行速度、の少なくともいずれかに応じて、空気流ガイド１３、空気流路開閉機構１５の少なくともいずれかを、制御部１７で制御するようになっている。

すなわち、制御部１７は、車両３がアイドル状態もしくは低速走行中（例えば、４０ｋｍ／ｈ未満の速度で走行中）にあるときには、空気流ガイド１３が第１の位置で、シャッタ１５を閉とし（図２参照）、車両が中速走行中（例えば、４０ｋｍ／ｈ以上、８０ｋｍ／ｈ未満の速度で走行中）であるときには、空気流ガイド１３が第１の位置で、シャッタ１５を開とし（図３参照）、車両３が高速走行中（例えば、８０ｋｍ／ｈ以上の速度で走行中）であるときには、空気流ガイド１３が第２の位置で、シャッタ１５を開（図１参照）とするように空気流ガイド１３と、空気流路開閉機構１５を制御するよう構成されている（図４もあわせて参照）。

図４で示すように、車両３がアイドル状態のとき、コンデンサ５は高負荷であり、サブラジエータ７は低負荷であり、メインラジエータ２７は低負荷である（図２参照）。

低速運転中（４０ｋｍ／ｈ未満）のときコンデンサ５は高負荷であり、サブラジエータ７は低負荷であり、メインラジエータ２７は低負荷である（図２参照）。

中速運転中（４０ｋｍ／ｈ以上、８０ｋｍ／ｈ未満の速度で走行中）のときコンデンサ５は高負荷であり、サブラジエータ７は低負荷であり、メインラジエータ２７は低負荷である（図３参照）。

高速運転中（８０ｋｍ／ｈ以上の速度で走行中）のときコンデンサ５は高負荷であり、サブラジエータ７は低負荷であり、メインラジエータ２７は低負荷である（図１参照）。

次に冷却システム１の動作について、図５を参照しつつ説明する。冷却システム１は、制御部１７の制御の下、メモリに予め記憶されている動作プログラムにしたがって動作するようになっている。

初めに、ステップＳ１では、車両３がアイドル状態であるか否かを判断する。アイドル状態であると判断したとき処理はステップＳ９に進む。アイドル状態でないと判断した場合処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、車両３が低速走行中であるか否かを判断する。低速走行中であると判断した場合に処理はステップＳ９に進む。低速走行中でないと判断した場合に処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、車両３が中速走行中であるか否かを判断する。中速走行中であると判断した場合に処理はステップＳ１１に進む。低速走行中でないと判断した場合に処理はステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、空気流ガイドが第２の位置でシャッタ開（図１）となる。そして、ステップＳ１に処理が戻る。ステップＳ９では、空気流ガイドが第１の位置でシャッタ閉（図２）となる。そして、ステップＳ１に処理が戻る。ステップＳ１１では、空気流ガイドが第１の位置でシャッタ開（図３）となる。そして、ステップＳ１に処理が戻る。

このように、条件に応じて最適な風流れに制御し、空力性能向上とメインラジエータ２７と、サブラジエータ７の冷却を効率良く行うことができる。また、サブラジエータ７を通過しない冷却風をコンデンサ５に利用できる。サブラジエータ７側に流入するはずの車速風を効率良くコンデンサ５側で利用することができる。

そして、ロアーグリル２５Ｂ側（シャッタ１５側）とアッパーグリル２５Ａ側を分けることで、下部からのサクションが少なくなるため、アイドル時エンジンルームからの吹き返しを低減できる（図２の破線の矢印参照）。

冷却システム１によれば、コンデンサ５の下側にサブラジエータ７が配置されているので、コンデンサ５とサブラジエータ７との後側にメインラジエータ２７を設けても、コンデンサ５、サブラジエータ７、メインラジエータ２７が従来のように３枚重なることがない。これにより、エンジンが高負荷運転しているときであっても、メインラジエータ２７の冷却能力の低下を防止することがきる。

また、冷却システム１によれば、コンデンサ５とサブラジエータ７との間の相互方向の空気の流れを制限する仕切り板１１と、仕切り板１１の前側に配置され各熱交換器（コンデンサ５、サブラジエータ７、メインラジエータ２７）への空気流を制御する空気流ガイド１３とを備えて構成されているので、車両３の運転状態や各熱交換器の負荷等に応じて、空気の流れの態様を適宜設定することができる。これにより、エンジン、過給機、エアーコンディショナを効率良く冷却することができる。

また、冷却システム１によれば、空気流ガイド１３が、コンデンサ５へのみ空気を流す第１の位置と、サブラジエータ７へのみ空気を流す第２の位置とに動くように構成されているので、簡素な構成で、エンジン、過給機、エアーコンディショナを効率良く冷却することができる。

また、冷却システム１によれば、空気流ガイド１３が車両３の走行状態に応じて開閉するように構成されているので、コンデンサ５、サブラジエータ７における熱交換を効率良く行うことができる。

また、冷却システム１によれば、シャッタ１５が空気流ガイド１３の前端部設けられているので、シャッタ１５を閉じたときに車両３の走行風がダクト２９の下側の空間３９内に入らない（図２の破線の矢印参照）。これにより、車両３の走行時における空力性能を向上させることができる。

冷却システム１によれば、送風機構９がコンデンサ５の後方のみに設けられているので、送風機構９を大型化することなく、アイドル時や低速走行時におけるメインラジエータ２７およびコンデンサ５における冷却を確実に行うことができる。

また、冷却システム１によれば、シャッタ１５が車両３の走行状態に応じて開閉するように構成されているので、コンデンサ５、サブラジエータ７における熱交換と車両３の走行時における空力性能とをバランスさせ、効率良く車両３を運転することができる。

また、冷却システム１によれば、コンデンサ５の高さ寸法とサブラジエータ７の高さ寸法との和がメインラジエータ２７の高さ寸法と等しくなっており、前後方向でコンデンサ５およびサブラジエータ７とメインラジエータ２７とがお互いに重なっているので、冷却システム１を小型化しつつ、コンデンサ５とサブラジエータ７とメインラジエータ２７とにおける放熱を効率良く行うことができる。

１ 冷却システム
３ 車両
５ コンデンサ（第１の熱交換器）
７ サブラジエータ（第２の熱交換器）
９ 冷却ファン（送風機構）
１１ 仕切り板
１３ 空気流ガイド
１５ シャッタ（空気流路開閉機構）
１７ 制御部
２３ バンパー
２７ メインラジエータ（第３の熱交換器）

Claims (9)

1. 第１の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器の下側に配置された第２の熱交換器と、
   送風機構と、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間における、相互方向の空気の流れを制限する仕切り板と、
   前記仕切り板の前側に配置され、前記各熱交換器への空気流を制御する空気流ガイドと、
   を有することを特徴とする車両の冷却システム。
2. 請求項１に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記各熱交換器の前側にはバンパーが設けられており、
   前記空気流ガイドは、前記バンパーの下側から取り入れた空気を前記第１の熱交換器へ流す第１の位置と、前記バンパーの下方から取り入れた空気を前記第２の熱交換器へ流す第２の位置とに動くように構成されていることを特徴とする車両の冷却システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記空気流ガイドは、前記車両の走行状態に応じて動くように構成されていることを特徴とする車両の冷却システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記空気流ガイドの前側に配置され、前記第２の熱交換器へ流れる空気流を制御する空気流路開閉機構を有することを特徴とする車両の冷却システム。
5. 請求項４に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記空気流路開閉機構は、前記車両の走行状態に応じて開閉するように構成されていることを特徴とする車両の冷却システム。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記第１の熱交換交換器と前記第２の熱交換器との後側には、第３の熱交換器が設けられていることを特徴とする車両の冷却システム。
7. 請求項６に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記第１の熱交換器の高さと前記第２の熱交換器の高さとの和は、前記第３の熱交換器の高さと等しいことを特徴とする車両の冷却システム。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記送風機構は、前記第１の熱交換器の後方側に設けられていることを特徴とする車両の冷却システム。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の車両の冷却システムにおいて、
   前記車両がコールドスタート状態であるか否か、前記車両がアイドル状態であるか否か、前記車両の走行速度、の少なくともいずれかに応じて、前記空気流ガイド、前記空気流路開閉機構の少なくともいずれかを制御する制御部を有することを特徴とする車両の冷却システム。
   

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