(57)【要約】【課題】走行状態に関わらず、優れた熱交換効率を実現することのできる車両用熱交換モジュール、およびこれを備えた車両を提供することを目的とする。【解決手段】ファンシュラウド２０のシュラウドプレート部２１において、ファン開口部２３の外周側の四方に排出口３０を形成した。排出口３０の内周縁部３０ａは、円弧状で、ファン開口部２３、すなわちクーリングファン１６の中心からほぼ等距離の同心円状に位置するようにした。そして、車両が停止中にクーリングファン１６が回転し、ファンシュラウド２０内は負圧になった状態では、排出口３０から吸い込む流れを抑えつつ、車両が走行中、車両用熱交換モジュール１０の上流側でラム圧が発生した状態では、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気が、クーリングファン１６を経てファン開口部２３から排出されるだけでなく、その外周部に設けられた排出口３０から排出されるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンの前方近傍に配置される、少なくとも一つの熱交換器と、
前記熱交換器に外気を強制的に供給するクーリングファンと、
平面視略円形に開けられた開口部を有し、前記開口部を介して前記熱交換器で熱交換された外気を前記クーリングファンに導くファンシュラウドと、を具備した車両用熱交換モジュールであって、
前記ファンシュラウドにおいて、前記開口部の外周側の四方に、前記車両の走行中に車両用熱交換モジュールの上流側でラム圧が発生したときに、前記熱交換器を通過した外気を排出する排出口が形成されていることを特徴とする車両用熱交換モジュール。
【請求項２】
前記排出口は、前記開口部側の縁部が、前記開口部と同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換モジュール。
【請求項３】
前記排出口は、直角三角形状で、前記ファンシュラウドの隅部を切り欠くことで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換モジュール。
【請求項４】
前記排出口は、前記クーリングファンによって生じる外気の流れに平行で前記熱交換器側から離間する方向において、内径が漸次縮小するテーパ状とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用熱交換モジュール。
【請求項５】
前記排出口の内周面は、前記クーリングファンによって生じる外気の流れに平行な方向に対し、４０°〜１５０°をなす角度で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用熱交換モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用熱交換モジュールを具備してなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前方に設けられる車両用熱交換モジュール、およびこれを備えた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用熱交換モジュールとしては、コンデンサ（熱交換器）と、ラジエータ（熱交換器）と、これらコンデンサおよびラジエータに外気を強制的に供給するクーリングファンと、平面視略円形に開けられた開口部を有し、この開口部を介してコンデンサおよびラジエータで熱交換された外気をクーリングファンに導くファンシュラウドと、を具備するものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の車両用熱交換モジュールにおいては、ファンシュラウドが、開口部を除き、熱交換器の全周を囲んでいる。したがって、熱交換器を経た外気の流路は、クーリングファンへと至る開口部のみとなる。
車両が停止しているときにクーリングファンが回転した状態では、クーリングファンによってファンシュラウド内の外気が吸い出されるため、ファンシュラウド内は負圧になる。ファンシュラウド内が負圧の状態では、熱交換器を通過しない流れ、いわゆる流れのショートサーキットの発生を防止できる。
しかしながら、車両が走行しているときには、車両用熱交換モジュールの上流側でラム圧が発生するため、外気は自然に熱交換器に流入する。
この状態ではファンシュラウドが流れの抵抗となるため、ラム圧の回収効率が悪くなり、結果として熱交換器を通過する風量が低減してしまい、熱交換効率向上の妨げとなっている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、走行状態に関わらず、優れた熱交換効率を実現することのできる車両用熱交換モジュール、およびこれを備えた車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の車両用熱交換モジュールは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用熱交換モジュールは、車両のエンジンの前方近傍に配置される、少なくとも一つの熱交換器と、熱交換器に外気を強制的に供給するクーリングファンと、平面視略円形に開けられた開口部を有し、開口部を介して熱交換器で熱交換された外気をクーリングファンに導くファンシュラウドと、を具備した車両用熱交換モジュールであって、ファンシュラウドにおいて、開口部の外周側の四方に、車両の走行中に車両用熱交換モジュールの上流側でラム圧が発生したときに、熱交換器を通過した外気を排出する排出口が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
ファンシュラウドに排出口を形成することで、車両の走行中に車両用熱交換モジュールの上流側でラム圧が発生したときに、熱交換器を通過した外気を排出できる。
このとき、排出口は、開口部の四方に形成されているため、クーリングファンに流入する外気の流れが偏るのを抑えることができる。
【０００８】
さらに、本発明の車両用熱交換モジュールでは、排出口は、開口部側の縁部が、開口部と同心円状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
排出口の開口部側の縁部を、開口部と同心円状に形成することで、クーリングファンに流入する外気の流れが偏るのを、より有効に抑えることができる。
【００１０】
さらに、本発明の車両用熱交換モジュールでは、排出口は、直角三角形状で、ファンシュラウドの隅部を切り欠くことで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、排出口を簡易に設けることができる。
【００１２】
さらに、本発明の車両用熱交換モジュールでは、排出口は、クーリングファンによって生じる外気の流れに平行で熱交換器側から離間する方向において、内径が漸次縮小するテーパ状とされていることを特徴とする。
このような排出口は、断面円形とするのが好ましいが、他に、断面矩形としたり、上記のように直角三角形状等とすることも可能である。
【００１３】
排出口をテーパ状とすると、車両の走行中にラム圧が生じた状態で熱交換器を通過した外気が排出口を通るときには、排出口における圧力損失を抑えることができるのに対し、車両が停止中にクーリングファンが回転し、ファンシュラウド内が負圧になったときには、排出口における流路抵抗が大きいために、この排出口からエンジンルーム内の外気が吸い込まれるのを抑制することができる。
【００１４】
この場合、特に、排出口の内周面を、クーリングファンによって生じる外気の流れに平行な方向に対し、４０°〜１５０°をなす角度で形成するのが好ましい。排出口の内周面の傾斜角度（テーパ角度）をこのような範囲に設定すると、ファンシュラウド内が負圧になったときに生じる流れ方向において、排出口における流路抵抗を１以上とすることができる。
【００１５】
本発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用熱交換モジュールを具備してなることを特徴とする車両とすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ファンシュラウドの開口部の外周側の四方に、排出口を形成することで、車両の走行中に車両用熱交換モジュールの上流側でラム圧が発生したときに、熱交換器を通過した外気を排出できる。このとき、排出口は、開口部の四方に形成されているため、クーリングファンに流入する外気の流れが偏るのを抑えることができる。これにより、走行状態に関わらず、優れた熱交換効率を実現することが可能となる。
【００１７】
また、排出口をテーパ状とすることで、車両の走行中にラム圧が生じた状態で熱交換器を通過した外気が排出口を通るときには、排出口における圧力損失を抑えることができるのに対し、車両が停止中にクーリングファンが回転し、ファンシュラウド内が負圧になったときには、排出口における流路抵抗が大きいために、この排出口からエンジンルーム内の外気が吸い込まれるのを抑制することができ、車両の走行状態にかかわらず、より優れた熱交換効率を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、車両用熱交換モジュール（「コンデンサ・ラジエータ・ファン・モジュール（Condenser Radiator Fan Module：CRFM）」ともいう）１０は、エンジン１１などとともに、車両１００の前部に配置されたエンジンルームＥ内に設けられている。
エンジンルームＥ内において、車両用熱交換モジュール１０の下流側（車両１００の進行方向後方側）には、エンジン１１（および／またはエンジン１１の周りに配置された機器類など）が近接して配置されている。
車両用熱交換モジュール１０は、バンパ１２の後面側に近接して設けられており、フロントグリル１２ａを通過した外気が、この車両用熱交換モジュール１０の前面側に導かれるようになっている。
【００１９】
車両用熱交換モジュール１０は、コンデンサ（熱交換器）１３と、ラジエータ（熱交換器）１４と、ファンシュラウド２０と、クーリングファン１６とを主たる要素として構成されたものであり、上流側（図において左側）からコンデンサ１３、ラジエータ１４、およびクーリングファン１６の順に配置されている。
コンデンサ１３およびラジエータ１４はそれぞれ、平面視矩形状を有する熱交換器である。
コンデンサ１３は、車両用空調装置の一構成要素であり、コンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒ガスを、このコンデンサ１３を通過する外気との熱交換により冷却し、凝縮液化させるように構成されたものである。
また、ラジエータ１４は、このラジエータ１４を通過する外気との熱交換により、エンジン冷却水の温度を下げるように構成されたものである。クーリングファン１６は、ラジエータ１４に外気を強制的に供給するためのものである。
これらコンデンサ１３、ラジエータ１４、およびクーリングファン１６はそれぞれ、従来周知のものであるので、ここではその詳しい説明を省略する。
【００２０】
図１、図２に示すように、ファンシュラウド２０は、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気をクーリングファン１６に導くように構成されたものであり、外周部２１ａがラジエータ１４の外周部に連結され、ラジエータ１４の後面側を覆うシュラウドプレート部２１を有している。シュラウドプレート部２１において、クーリングファン１６に対応した位置には、クーリングファン１６の外径よりも一定寸法大きな内径を有し、車体の後方に向けて延びる円筒状のベルマウス２２が形成されている。このベルマウス２２の内周側はファン開口部２３とされている。コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気は、ファン開口部２３を通って下流側に導かれるようになっている。
【００２１】
ベルマウス２２には、ファン開口部２３の中心側に向けて延びる複数本の棒状の支柱部材２４が設けられており、これら支柱部材２４によりクーリングファン１６のモータ１７が支持されている。そして、モータ１７の回転軸は、支柱部材２４に対しラジエータ１４側に配置されており、この回転軸に、クーリングファン１６のボス１６ａが装着されている。
【００２２】
さてここで、ファンシュラウド２０のシュラウドプレート部２１には、ファン開口部２３の外周側に、複数の排出口３０が形成されている。
これら排出口３０は、矩形のシュラウドプレート部２１の四隅に形成されており、内周縁部３０ａが円弧状で、ファン開口部２３、すなわちクーリングファン１６の中心からほぼ等距離の同心円状に位置している。
【００２３】
以上の通り、本実施形態にかかる車両用熱交換モジュール１０によれば、車両が停止中にクーリングファン１６が回転した状態では、クーリングファン１６によってファンシュラウド２０内の外気が吸い出されるため、ファンシュラウド２０内は負圧になる。
ファンシュラウド２０内が負圧の状態では、熱交換器を通過しない流れ、いわゆる流れのショートサーキットの発生を防止できる。
また、車両が走行中、車両用熱交換モジュール１０の上流側でラム圧が発生した状態では、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気は、クーリングファン１６を経てファン開口部２３から排出されるだけでなく、その外周部に設けられた排出口３０から排出される。
したがって、ラム圧の回収効率が向上し、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過する風量を従来よりも増大させることができ、熱交換効率を向上させる事が可能となる。
ここで、排出口３０は、クーリングファン１６の外周側を囲むように四方に設けたので、クーリングファン１６に流入する外気の流れ（量）が偏らないようになっている。
【００２４】
なお、上記第一実施形態において、クーリングファン１６を車両用熱交換モジュール１０の中央部に一基のみ設ける構成としたが、クーリングファン１６を複数備える場合においても本発明を同様に適用することができる。
図３に示すものは、クーリングファン１６を二基備えた車両用熱交換モジュール１０である。この図３に示すように、クーリングファン１６を二基備える場合も、排出口３０は、ファン開口部２３の四方に配置され、その内周縁部３０ａが円弧状で、ファン開口部２３、すなわちクーリングファン１６の中心からほぼ等距離の同心円上に位置している。
【００２５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態は、第一実施形態の排出口３０に代えて、排出口４０を、ファンシュラウド２０を切欠くように形成した点が大きく異なる。したがって、第一実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
図４に示すように、第二実施形態に係る車両用熱交換モジュール１０において、ファンシュラウド２０に形成された排出口４０は、ファンシュラウド２０の四隅を三角形状に切り欠くことで形成されている。
【００２６】
以上の通り、本実施形態にかかる車両用熱交換モジュール１０によれば、上記第一実施形態と同様、また、車両が走行中、車両用熱交換モジュール１０の上流側でラム圧が発生した状態では、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気は、クーリングファン１６を経てファン開口部２３から排出されるだけでなく、その外周部に設けられた排出口４０から排出されるので、ラム圧の回収効率が向上し、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過する風量を従来よりも増大させることができ、熱交換効率を向上させる事が可能となる。
また、排出口４０も、クーリングファン１６の外周側を囲むように四方に設けたので、クーリングファン１６に流入する外気の流れ（量）が偏らない。
また、三角形状の排出口４０は、形成が容易であり、低コストで上記効果を得ることができる。
【００２７】
なお、上記第二実施形態においても、クーリングファン１６を車両用熱交換モジュール１０の中央部に一基のみ設ける構成としたが、クーリングファン１６を複数備える場合においても本発明を同様に適用することができる。
図５に示すものは、クーリングファン１６を二基備えた車両用熱交換モジュール１０である。この図５に示すように、クーリングファン１６を二基備える場合も、排出口４０をファン開口部２３の四方に設けることで、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００２８】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態は、第一、第二実施形態の排出口３０、４０に代えて、排出口５０の断面形状を異ならせた。したがって、第一実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
図６に示すように、第三実施形態に係る車両用熱交換モジュール１０において、ファンシュラウド２０に形成された排出口５０は、ファンシュラウド２０の四隅に形成されている。
【００２９】
各排出口５０は、内周面５０ａを断面円形とするのが好ましい。この他、内周面５０ａの断面形状は、四角形状としても良いし、上記第一実施形態または第二実施形態と同様の形状としても良く、さらに他の適宜形状としても良い。そして、本実施形態においては、排出口５０を、シュラウドプレート部２１から、車体の方向に向けて突出させて形成し、さらに、その内周面５０ａの断面積を、車体前方に位置する前端５０ｆから車体後方の後端５０ｒ、つまり外気の流れ方向に平行な方向において上流側から下流側に向けて漸次縮小させるテーパ形状とする。
排出口５０の内周面５０ａの、車体前後方向に対する角度（両頂角）θは、４０°〜１８０°、好ましくは４０°〜１５０°、具体的には例えば６０°に設定するのが好ましい。
これは、図７に示すように、前記の角度θを変化させていったときに、排出口５０の後端５０ｒ側から前端５０ｆ側に外気を流した場合の流路抵抗値ξが、前記の４０°〜１５０°の範囲内とすることで、ξ＞１となるからである。
一方、排出口５０に車体前方から後方側に外気が流れる時の流路抵抗値は常に１以下である。したがって、排出口５０における流れの方向に応じて、その流路抵抗の差が大きくなっている。
すると、車両が走行中、車両用熱交換モジュール１０の上流側でラム圧が発生した状態で、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気が排出口５０を通るときには、排出口５０における圧力損失を抑えることができるのに対し、車両が停止中にクーリングファン１６が回転し、ファンシュラウド２０内が負圧になったときには、排出口５０における流路抵抗が大きいために、この排出口５０からエンジンルームＥ内の外気が吸い込まれるのを抑制することができる。
【００３０】
以上の通り、本実施形態にかかる車両用熱交換モジュール１０によれば、上記第一実施形態と同様、また、車両が走行中、車両用熱交換モジュール１０の上流側でラム圧が発生した状態では、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過した外気は、クーリングファン１６を経てファン開口部２３から排出されるだけでなく、その外周部に設けられた排出口５０から排出されるので、ラム圧の回収効率が向上し、コンデンサ１３およびラジエータ１４を通過する風量を従来よりも増大させることができ、熱交換効率を向上させる事が可能となる。
さらに、車両が停止中にクーリングファン１６が回転し、ファンシュラウド２０内が負圧になったときにも、排出口５０からエンジンルームＥ内の外気が吸い込まれるのを抑制することができ、排出口５０を設けることによって車両停止中における熱交換効率が影響を受けるのを抑えることができる。
【００３１】
なお、上述した第三実施形態では、クーリングファン１６を一基のみ備える構成を例に挙げたが、本実施形態においても、上記第一、第二実施形態と同様、クーリングファン１６を複数備える構成とすることも可能である。
【００３２】
また、上記各実施形態では、車両用熱交換モジュール１０にコンデンサ１３、ラジエータ１４の双方を備える構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンデンサ１３のみ、あるいはラジエータ１４のみを備えるものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる車両用熱交換モジュールを搭載した車両の一部を示す概略構成図である。
【図２】車両用熱交換モジュールを、車両の後方側から見た図である。
【図３】第一実施形態に係る車両用熱交換モジュールの変形例であり、クーリングファンを二基備えた車両用熱交換モジュールを示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる車両用熱交換モジュールを、車両の後方側から見た図である。
【図５】第二実施形態に係る車両用熱交換モジュールの変形例であり、クーリングファンを二基備えた車両用熱交換モジュールを示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかる車両用熱交換モジュールの側断面図である。
【図７】排出口の内周面のテーパ角度と流路抵抗との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  車両用熱交換モジュール
１１  エンジン
１３  コンデンサ
１４  ラジエータ
１６  クーリングファン
２０  ファンシュラウド
２１  シュラウドプレート部
２１ａ  外周部
２３  ファン開口部
２４  支柱部材
３０  排出口
３０ａ  内周縁部
４０  排出口
５０  排出口
５０ａ  内周面
５０ｆ  前端
５０ｒ  後端
１００  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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