(57)【要約】【課題】車両のエンジンルームの内部と冷却ファンの内部における空気の流れの抵抗が少なくなり、冷却風量の改善と、冷却ファンの動力の軽減とにより、冷却ファンの冷却効率を向上させることができ、しかも、冷却ファンの騒音を低減することができる、車両の放熱器冷却システム、車両、及び車両の放熱器冷却方法を提供する。【解決手段】  車両１０のエンジンルームＲｍにおいて、前方から順に、空気取入口３１、放熱器３２〜３４、冷却ファン３５を配設した車両の放熱器冷却システム３０において、冷却ファン３５を遠心ファンで構成すると共に、冷却ファン３５を、渦巻き形状で、かつ、エンジンルームＲｍに取り付けたときに下側となる部分に吐出口３６ａを設けたファンガイド３６で覆っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンルームにおいて、前方から順に、空気取入口、放熱器、冷却ファンを配設した車両の放熱器冷却システムにおいて、前記冷却ファンを遠心ファンで構成すると共に、前記冷却ファンを、渦巻き形状で、かつ、前記エンジンルームに取り付けたときに車両外部で走行時の静圧が低くなる側の部分に吐出口を設けたファンガイドで覆っていることを特徴とする車両の放熱器冷却システム。
【請求項２】
前記冷却ファンを、回転翼の後側に背面円盤を取り付けている背面円盤付き構造にしていることを特徴とする請求項１に記載の車両の放熱器冷却システム。
【請求項３】
前記背面円盤の横断面形状を、外周側が前方に傾斜している流線型形状としていることを特徴とする請求項２に記載の車両の放熱器冷却システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の放熱器冷却システムを備えて構成されていることを特徴とする車両。
【請求項５】
車両のエンジンルームにおいて、車両前面の空気取入口から流入する空気を、放熱器の後側に配置した冷却ファンにより吸引して、この吸引した空気を前記放熱器を通過させて前記放熱器を冷却する車両の放熱器冷却方法において、遠心ファンで構成している前記冷却ファンで前方から吸引した空気を外周方向に流出させると共に、この外周方向に流出した空気を前記冷却ファンを覆う渦巻き形状のファンガイドで前記冷却ファンの下側に導いて、前記エンジンルームの下側から車両外部に排出することを特徴とする車両の放熱器冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱器の後側に配置された冷却ファンによる吸引風で放熱器を冷却する、車両の放熱器冷却システム、車両、及び車両の放熱器冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関を搭載した車両における冷却システムにおいては、ラジエータなどの放熱器の後側に配設した冷却ファンの仕事によって、車両前面の空気取入口から取り入れた空気を放熱器を通して吸い込み、冷却ファンの後側のエンジン本体側に放出している。そのため、冷却ファンとしては、空気の流れの障害物となる後側のエンジン本体の影響を少なくするために、吐出される空気の流れが回転軸に対して斜流になる斜流ファンが使われることが多い。
【０００３】
一方、排気ガス処理装置、インタークーラ、ＥＧＲクーラの大型化や過給器の複数搭載化などにより、車両のエンジンルームが窮屈になってきている。そのため、冷却ファンを回しても、冷却ファン直後にエンジン本体の壁があるような状態となり、放熱器冷却のための風量が不足してエンジンが過熱（オーバーヒート）し易い状況となっている。
【０００４】
これに関連して、ラジエータに冷却用空気を吸入するための遠心ファンの後側に回転円盤を設けて、この回転円盤を周縁部側が後方になるように傾斜させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４８２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷却ファンを遠心ファンにしただけでは、空気の流れは単に円周方向に排出されるだけであるため、放熱器で暖められた熱気が閉塞的で排出性に劣るエンジンルームの内部に充満することになり、空気の流れをスムーズにエンジンルームの下側の排出口から外部に導くことはできず、空気の流れの流通抵抗が大きくなるため、冷却ファンが吸引する空気量が低下して、放熱器の冷却効率が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、車両のエンジンルームの内部と冷却ファンの翼周囲及び通路の空気の流れの抵抗が少なくなり、冷却風量の改善と、冷却ファンの動力の軽減とにより、冷却ファンの冷却効率を向上させることができ、しかも、冷却ファンの騒音を低減することができる、車両の放熱器冷却システム、車両、及び車両の放熱器冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の車両の放熱器冷却システムは、車両のエンジンルームにおいて、前方から順に、空気取入口、放熱器、冷却ファンを配設した車両の放熱器冷却システムにおいて、前記冷却ファンを遠心ファンで構成すると共に、前記冷却ファンを、渦巻き形状で、かつ、前記エンジンルームに取り付けたときに車両外部で走行時の静圧が低くなる側の部分に吐出口を設けたファンガイドで覆っていることを特徴とする。なお、この車両外部で走行時の静圧が低くなる側の部分は通常は、車両のエンジンルームの下側となるが、エンジンルームの上方側の大気の静圧が低い車両、あるいは静圧を低くする形状であれば、上方のボンネット部から冷却ファンの吐出空気を排出することも可能であるので、この場合は、エンジンルームの上側としてもよい。
【０００９】
また、上記の目的を達成するための本発明の車両は、上記の車両の放熱器冷却システムを備えて構成される。
【００１０】
そして、上記の目的を達成するための本発明の車両の放熱器冷却方法は、車両のエンジンルームにおいて、車両前面の空気取入口から流入する空気を、放熱器の後側に配置した冷却ファンにより吸引して、この吸引した空気を前記放熱器を通過させて、前記放熱器を冷却する車両の放熱器冷却方法において、遠心ファンで構成している前記冷却ファンで前方から吸引した空気を外周方向に流出させると共に、この外周方向に流出した空気を前記冷却ファンを覆う渦巻き形状のファンガイドで前記冷却ファンの下側に導いて、前記エンジンルームの下側から車両外部に排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両の放熱器冷却システム、車両、及び車両の放熱器冷却方法によれば、遠心ファンと渦巻き形状で下側に排出口を有するファンガイドとの組み合わせにより、放熱器を通過する空気流れを、遠心ファンで正面から吸引して、外周側の渦巻き形状のファンガイドに沿って円滑に車両下側から車両外部に排出することで、車両走行時の下方の外部流の吸出し効果を利用できるようになるので、送風抵抗が少なくなり、冷却風量の改善と、冷却ファンの動力の軽減と、エンジンの主要音源の一つである冷却ファンの騒音の低減を図ることができる。
【００１２】
つまり、冷却風の主な流れを専用に設けた通路に通すことで、車両走行時の外部流の吸出し効果を利用して冷却ファンの冷却効率を向上して、エンジンの中で最も損失馬力の大きい冷却ファンの小型化又は低回転数化を図ることで、燃料消費量を少なくでき、冷却ファンの騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施の形態の車両の放熱器冷却システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】遠心ファンと渦巻き形状のファンガイドの構成を模式的に示す図である。
【図３】遠心ファンと背面円盤の構成を模式的に示す図である。
【図４】遠心ファンと平板形状の背面円盤の構成を模式的に示す、冷却ファンの横断面図である。
【図５】遠心ファンと流線型形状の背面円盤の構成を模式的に示す、冷却ファンの横断面図である。
【図６】比較例の斜流ファンを備えている車両の放熱器冷却システムの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態の車両の放熱器冷却システム、車両、及び車両の放熱器冷却方法について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本発明に係る実施の形態の車両の放熱器冷却システム３０は、乗用車やトラックなどの車両１０に搭載される冷却システムであり、車両１０の上側を覆うボンネット２１及びエンジンルームの後方壁２７と図示しないタイヤハウスやフレームとバンパー２２とで囲まれたエンジンルームＲｍの内部に配置されている。
【００１５】
この車両の放熱器冷却システム３０は、車両１０の前方から順に、空気取入口(フロントグリル)３１、インタークーラ３２、コンデンサ３３、ラジエータ３４、冷却ファン３５、エンジン本体２５が配置されている。インタークーラ３２は過給器(図示しない)で昇温した給気を冷却するための放熱器であり、コンデンサ３３は、エアコン用の高圧冷媒を空冷するための放熱器であり、ラジエータ３４は、エンジン本体２５からの昇温したエンジン冷却水を空冷するための放熱器である。また、エンジンルームＲｍの両側には車輪(タイヤ)２６が配置されている。
【００１６】
このような、ディーゼルエンジン等の内燃機関を搭載した車両１０における車両の放熱器冷却システム３０においては、放熱器３２〜３４の後側に配設した冷却ファン３５の仕事によって、車両１０の前面の空気取入口３１から取り入れた空気Ａを放熱器３２〜３４を通して吸い込み、冷却ファン３５から車両１０の外部に放出している。
【００１７】
この車両１０のエンジンルームＲｍの内部においては、冷却ファン３５の後側において、略全面にエンジン本体２５が近接して存在して、冷却ファン３５の上側のボンネット２１と左右側のタイヤハウス(図示しない)と後方のエンジン本体２５により４方向が遮蔽物で遮蔽されている。そのため、冷却ファン３５から吹き出された空気Ａが外部に出る場所としては、車両１０の下側のみとなっている。
【００１８】
しかしながら、この排出場所となるエンジンルームＲｍの下部には、車両１０の剛性を確保するためのクロスメンバー２３と、前輪(タイヤ)２６の舵取り機構であるタイロッド２４が配置されており、空気Ａの流れを妨げている。
【００１９】
このような環境下では、冷却ファン３５によって吐出される空気Ａの流れは、行き場がなくなってしまうため、冷却ファン３５の背圧が高くなり、吸引する空気Ａの流量が低下するので、放熱器３２〜３４の冷却性能が低下して、エンジンがオーバーヒートし易くなる。
【００２０】
そこで、図１及び図２に示すように、本発明においては、冷却ファン３５を遠心ファンで構成すると共に、冷却ファン３５を、渦巻き形状で、かつ、エンジンルームＲｍに取り付けたときに下側となる部分に吐出口３６ａを設けたファンガイド３６で覆う構成とするつまり、エンジン本体２５の前方の冷却ファン３５を、遠心ファンとした上で、この遠心ファンの周囲を、下方向に開口部となる吐出口３６ａを持つ渦巻き形状のファンガイド３６で覆う。なお、図２では、冷却ファン３５の回転軸３５ａと回転翼３５ｂと背面円盤３５ｃはＲ方向に回転する。
【００２１】
このファンガイド３６は、吐出口３６ａに向けて回転方向Ｒに受所に通路面積が増加するこの渦巻き形状に形成され、吐出口３６ａに向けて、回転翼３５ｂから集まってくる空気Ａの流量に適合するようにして、通路抵抗の増加を防止する。
【００２２】
そして、このファンガイド３６は、図１の構成では、ラジエータ３４に取り付けられているが、エンジン本体２５側のどちらか一方、又は両方に取り付けてもよい。しかし、エンジン本体２５は車両１０のエンジンルームＲｍの内部にマウント(図示しない)により弾性支持されているので、車両１０の走行開始時や制動時には、エンジン本体２５は、２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度、前後方向に動くことになる。一方、エンジン本体２５からの駆動力を得る冷却ファン３５はエンジン本体２５に固定されているので、ラジエータ３４と冷却ファン３５の間の隙間は、車両１０の走行開始時や制動時及び運転中のエンジンの振動によって、狭くなったり広くなったりすることになる。
【００２３】
従って、ファンガイド３６は、ラジエータ３４か、エンジン本体２５側のどちらか一方に取り付ける方がファンガイド３６の構成を単純化できる。そして、ファンガイド３６をラジエータ３４側に設けると、ラジエータ３４とファンガイド３６との間に隙間がなくなり、冷却ファン３５で吸引する空気Ａがラジエータ３４を通過する空気Ａのみとなるので、放熱器３２〜３４に対する冷却効率が高くなる。
【００２４】
なお、このファンガイド３６を車両側のラジエータ３４に取り付けている構造では、エンジン本体２５に接続されている冷却ファン３５とファンガイド３６の前後方向の隙間として、エンジン本体２５の相対移動分の隙間を確保する必要がある。
【００２５】
この構成により、図２に示すように、空気Ａは、冷却ファン３５の回転翼３５ｂの回転に従って、冷却ファン３５の前側の正面から吸引され、回転翼３５ｂに沿って流れ、遠心力により外周方向に流れる。この外周方向に流れた空気Ａは、回転方向Ｒに向かって流路面積が増加していく渦巻き形状のファンガイド３６に沿って流れて、下側に設けられた吐出口３６ａから排出される。
【００２６】
この吐出口３６ａは、図１に示すように、車両のエンジン本体２５の前側の下部に配置されているので、空気Ａは、この吐出口３６ａから、車両１０の外部に排出される。つまり、吐出した空気Ａを後側に流さずに、この空気Ａの流れがエンジン本体２５の前面の壁上の部分に当たって、背圧が上昇し、冷却ファン３５の送風抵抗が増加して冷却効率が低下するのを回避する。
【００２７】
さらに、図３に示すように、冷却ファン３５を、回転軸３５ａと共に回転する回転翼３５ｂの後側に背面円盤３５ｃを取り付けている背面円盤付き構造にして構成する。この背面円盤３５ｃは回転翼３５ｂの後側に固定され、回転翼３５ｂと共に回転する。この背面円盤３５ｃを取り付けることにより、回転翼３５ｂを通過して後方へ流れる空気Ａの流れを確実に阻止できて、回転翼３５ｂとこの背面円盤３５ｃによって回転軸方向から流入する空気Ａを円周方向に滑らかな円弧状にガイドすることができる。
【００２８】
さらに、この背面円盤３５ｃの横断面形状は、図４に示すように、平板形状に構成すると製作が容易となるが、図５に示すように、外周側が前方に傾斜している流線型形状に形成することが好ましい。この背面円盤３５ｃの横断面形状を流線型形状に形成することにより、回転翼３５ｂによって回転軸方向から外周方向に空気Ａの流れが変更されるときに、平板形状の背面円盤３５ｃに比べてより円滑に空気Ａの流れを導くことができる。
【００２９】
また、本発明の実施の形態の車両の放熱器冷却方法について説明する。この車両の放熱器冷却方法は、車両１０のエンジンルームＲｍにおいて、車両前面の空気取入口３１から流入する空気Ａを、放熱器３２〜３４の後側に配置した冷却ファン３５により吸引して、この吸引した空気Ａを放熱器３２〜３４を通過させて、放熱器３２〜３４を冷却する車両の放熱器冷却方法である。この車両の放熱器冷却方法において、遠心ファンで構成している冷却ファン３５で前方から吸引した空気Ａを外周方向に流出させると共に、この外周方向に流出した空気Ａを冷却ファン３５を覆う渦巻き形状のファンガイド３６で冷却ファン３５の下側に導いて、エンジンルームＲｍの下側から車両外部に排出する。
【００３０】
上記の構成の実施の形態の車両の放熱器冷却システム及び車両の放熱器冷却方法によれば、この遠心ファンの冷却ファン３５と、渦巻き形状で下側に吐出口３６ａを有するファンガイド３６との組み合わせにより、放熱器３２〜３４を通過する空気Ａの流れを、冷却ファン３５で正面から吸引して、外周側の渦巻き形状のファンガイド３６に沿って円滑に車両１０の下側に排出することで、車両１０の走行時における下方の外部流の吸出し効果を利用できるようになる。その結果、送風抵抗が少なくなり、冷却風量の改善と、冷却ファン３５の動力の軽減を図ることができる。
【００３１】
言い換えれば、空気Ａの主な流れを専用に設けたファンガイド３６の通路を通して、外気の相対流速が早く静圧が低下している車両下方へ導くことで、この外気の流れによる吸出し効果により空気Ａの排出を円滑にできるようになり、冷却ファン３５の冷却効率を向上させることができる。その結果、エンジンの中でも最も損失馬力の大きい冷却ファン３５を小さくするか、冷却ファン３５の回転翼３５ｂの回転速度を低回転速度にすることができるようになるので、エンジンの燃料消費量を少なくすること、及び、エンジンの主要音源の一つである冷却ファン３５の騒音を低減することが可能となる。
【００３２】
なお、このファンガイド３６の吐出口３６ａの位置に関しては、車両速度の遅い農耕機の場合は冷却ファン３５に対して左右の吐出口としてもよいが、乗用車やトラックの場合はタイヤハウスやフレームが存在する場合があるので、横に出す構造にすることが困難となり、また、車両１０のエンジンルームＲｍの内部に放出する場合は、静圧が高く、吐出口３６ａの位置としては不適切となる。
【００３３】
但し、上方側大気の静圧が低い車両、あるいは静圧を低くする形状であれば、上方のボンネット部から排出することも可能である。つまり、本発明は外部の低圧部へファンが吸い出した冷却風の流れを集中的に低圧な外気へ導き排出する構造を提供するものである。
【００３４】
そして、本発明の実施の形態の車両は、上記の車両の放熱器冷却システム３０を備えて構成されている。これにより、上記の車両の放熱器冷却システム３０と同様の効果を発揮できる。
【００３５】
次に、本発明の車両の放熱器冷却システム３０と従来の比較例の車両の放熱器冷却システム３０Ｘとを比較すると、図６に示す比較例の車両の放熱器冷却システム３０Ｘにおいては、冷却ファン３５Ｘとして、空気Ａの流れの障害物となる後側のエンジン本体２５の影響を少なくするために、空気Ａの流れが斜流になる斜流ファンが使われている。この場合には、冷却用の空気Ａは、車両正面の空気取入口３１から、インタークーラ３２、コンデンサ３３、ラジエータ３４を通過して冷却ファン３５Ｘに吸引されるが、この斜流ファンで構成されている冷却ファン３５Ｘを通過した空気Ａは、エンジンルームＲｍの内部に流れ込んで滞留してしまうので、円滑に外部に流れず、冷却効率が低下してしまう。
【００３６】
一方、本発明の図１に示す車両の放熱器冷却システム３０においては、冷却ファン３５を通過した空気Ａはファンガイド３６により円滑に車両下部に導かれるため、冷却効率が向上する。
【符号の説明】
【００３７】
１０、１０Ｘ  車両
３０、３０Ｘ  車両の放熱器冷却システム
３１  空気取入口
３２  インタークーラ（放熱器）
３３  コンデンサ（放熱器）
３４  ラジエータ（放熱器）
３５、３５Ｘ  冷却ファン
３５ａ  回転軸
３５ｂ  回転翼
３５ｃ  背面円盤
３６  ファンガイド
３６ａ  吐出口
Ａ  空気
Ｒ  回転方向
Ｒｍ  エンジンルーム
【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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