(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換器を冷却する冷却装置において、従来よりも冷却効率を高めることができる冷却装置を提供する。【解決手段】車輌の熱交換器の前側に設置される冷却装置１において、車輌の幅方向に延びているヘッダ５と、上方向、下方向の少なくともいずれかの方向にヘッダ５から延びている複数のダクト７と、前記ダクト７に設けられ、前記熱交換器に向けて空気を吹き出す空気吹出部９を配設することにより、風量分布の不均一を防止し、前記熱交換器の全体にほぼ均一な強さの空気流を流すことができ、従来よりも冷却効率を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌の熱交換器の前側に設置される冷却装置において、
前記車輌の幅方向に延びているヘッダと、
上方向、下方向の少なくともいずれかの方向に前記ヘッダから延びている複数のダクトと、
前記ダクトに設けられ、前記熱交換器に向けて空気を吹き出す空気吹出部と、
を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、
前記ダクトの間隔が不等になっていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置において、
前記ダクトの間隔が、前記ヘッダ内の空気の流れ方向の上流側で狭く、下流側で広くなっていることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置において、
前記ダクトの空気吹出部がエジェクタで構成されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置において、
前記車輌の一部を構成する車輌部材の後方位置に前記ヘッダが設けられていることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の冷却装置に係り、たとえば、車輌に設置されて使用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器（たとえば、コンデンサ、ラジエータ）の後方にシュラウドと軸流型冷却ファンとを設け、軸流型冷却ファンによって発生した空気流で熱交換器全体を冷却する冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の冷却装置では、シュラウドの一部（たとえば、四隅）での空気流が、軸流型冷却ファンの主流部分における空気流よりも弱くなり、シュラウドの上記一部のところに位置している熱交換器の部位における熱交換率が低くなるという問題がある。この問題を解決するために、熱交換器を大きくする必要が生じる場合もある。
【０００５】
また、走行風で熱交換器を冷却する場合、シュラウドの一部（たとえば、四隅）が空気抵抗になり、冷却風量が減少してしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱交換器を冷却する冷却装置において、従来よりも冷却効率を高めることができるもの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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、車輌の熱交換器の前側に設置される冷却装置において、前記車輌の幅方向に延びているヘッダと、上方向、下方向の少なくともいずれかの方向に前記ヘッダから延びている複数のダクトと、前記ダクトに設けられ、前記熱交換器に向けて空気を吹き出す空気吹出部とを有する冷却装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記ダクトの間隔が不等になっている冷却装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の冷却装置において、前記ダクトの間隔が、前記ヘッダ内の空気の流れ方向の上流側で狭く、下流側で広くなっている冷却装置である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置において、前記ダクトの空気吹出部がエジェクタで構成されている冷却装置である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置において、前記車輌の一部を構成する車輌部材の後方位置に前記ヘッダが設けられている冷却装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱交換器を冷却する冷却装置において、従来よりも冷却効率を高めることができるものを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却装置を模式的に示した側面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図であってダクトの断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る冷却装置（熱交換器の冷却装置）１は、図２で示すように、車輌（図示せず）の熱交換器３の前側に設置されて使用されることで、熱交換器３を冷却するようになっており、図１で示すように、ヘッダ（メインダクト）５と、複数のダクト７とを備えて構成されている。
【００１５】
ヘッダ５は、上記車輌の幅方向に長く延びて設けられている。ヘッダ５の断面形状（上記車輌の幅方向に対して直交する平面による断面形状）は、図２で示すように、たとえば、三角形状になっており、上下方向の寸法が、上記車輌の前側で大きく後側に向かうにしたがって次第に小さくなっている。
【００１６】
複数のダクト７は、図１等で示すように、上方向および下方向にヘッダ５から長く延びている。また、各ダクト７は、上記車輌の幅方向で所定の間隔をあけてならんでいる。
【００１７】
さらに説明すると、ダクト７の空気吹出部９から吹き出された空気（誘引された空気も含む）が熱交換器３に均等にあたるようにするために（ダクト７の空気吹出部９から吹き出された空気の流量が熱交換器３の部位によって異なることを極力防止するために）、上記車輌の幅方向でのダクト７の間隔（設置間隔）が不等になっている。すなわち、上記車輌の幅方向でのダクト７の間隔が、ヘッダ５内の空気の流れ方向の上流側で狭く、下流側で広くなっている。
【００１８】
各ダクト７のそれぞれには、熱交換器３に向けて（後方に向けて）ヘッダ５から送られた空気（冷却空気）を吹き出す空気吹出部（空気吹出口）９が設けられている。
【００１９】
なお、空気吹出部９は、たとえば、ダクト７のほぼ全長にわたって連続してもしくは断続的に設けられている。
【００２０】
ヘッダ５には、熱交換器３に向けて（後方に向けて冷却）空気を吹き出す空気吹出口１１が設けられている。
【００２１】
ヘッダ５の空気吹出口１１は、スリットで構成されている。空気吹出口１１を構成しているスリットは、ヘッダ５の、たとえば、全長にわたって連続して設けられている。なお、空気吹出口１１が、複数の貫通孔で構成されていてもよい。空気吹出口１１が複数の貫通孔で構成されている場合には、各貫通孔は、所定の間隔をあけ、ヘッダ５の長手方向（上記車輌の幅方向）でならんでいる。
【００２２】
また、ヘッダ５は、上記車輌の一部を構成する車輌部材（たとえば、バンパ）１３の後方位置に設けられている。
【００２３】
冷却装置１は、熱交換器３の前側で熱交換器３から所定の距離だけ離れている（図２参照）。
【００２４】
熱交換器３は、複数設けられている。熱交換器３として、コンデンサ３Ａやラジエータ３Ｂを掲げることができる。コンデンサ３Ａやラジエータ３Ｂは、たとえば、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、上記車輌のエンジンの前側に設置されている。また、コンデンサ３Ａはラジエータ３Ｂの前側に配置されており、コンデンサ３Ａとラジエータ３Ｂとの間には、空間１５が形成されている。
【００２５】
前から後に向かって熱交換器３を見ると、コンデンサ３Ａとラジエータ３Ｂとがお互いに重なっている。
【００２６】
ヘッダ５は、薄板を適宜な形状にして適宜曲げ加工することで非円筒な筒状（たとえば、三角形状の筒状）に形成されている。ヘッダ５が筒状に形成されていることで、ヘッダ５の内部には、空気を一時的に溜めまた空気が流れる内部空間１７が形成されている。
【００２７】
ヘッダ５の断面形状（外周の断面形状、内部空間１７の断面形状）は、上述したように、たとえば、三角形状になっている。さらに、説明すると、ヘッダ５の断面形状は、図２で示すように、二等辺三角形状になっている。そして、二等辺三角形の底辺がほぼ上下方向に延びて前側に位置し、頂角が後側に位置している。
【００２８】
ヘッダ５の長手方向（上記車輌の幅方向）の両端は開口しており、この両端の開口している部位のそれぞれから、図示しない送風機によって、内部空間１７内に空気が送られるようになっている。
【００２９】
ヘッダ５の空気吹出口１１は、上述した二等辺三角形の頂角のところ（ヘッダ５の後端）に設けられている。
【００３０】
バンパ１３の断面形状（上記車輌の幅方向に対して直交する平面による断面の形状）は、概ね矩形状に形成されている。ヘッダ５は、前後方向でバンパ１３から僅かに離れ、バンパ１３の後側に設けられている。
【００３１】
また、ヘッダ５は、上下方向では、バンパ１３とほぼ同じところに位置している。たとえば、ヘッダ５の上下方向の寸法とバンパ１３の上下方向の寸法とがお互いに一致しており、ヘッダ５の上端（上側の底角）と、バンパ１３の上端（上端の辺）とが、上下方向でほぼ同じところに位置しており、ヘッダ５の下端（下側の底角）と、バンパ１３の下端（下端の辺）とが、上下方向でほぼ同じところに位置している。
【００３２】
なお、上記説明では、上下方向で、ヘッダ５の寸法とバンパ１３の寸法とがお互いに等しくなっているが、ヘッダ５の寸法が、バンパ１３の寸法より僅かに大きくなっていてもよいし、バンパ１３の寸法より僅かに小さくなっていてもよい。
【００３３】
ダクト７も、ヘッダ５と同様にして、薄板を適宜な形状にして適宜曲げ加工等することで非円筒な筒状に形成されている。ダクト７が筒状に形成されていることで、ダクト７の内部には、空気を一時的に溜めまた空気が流れる内部空間１９が形成されている。この内部空間１９は、ヘッダ５の内部空間１７とつながっている。
【００３４】
また、ダクト７は、たとえば、エジェクタ（エジェクタノズル）２１で構成されている（換言すれば、ダクト７にはエジェクタノズル２１が設けられている）。このエジェクタ２１によって上述した空気吹出部９が形成されている。
【００３５】
エジェクタノズル２１は、図３で示すように、エジェクタノズル構成材２３と湾曲部材２７とによって構成されている。湾曲部材２７は、エジェクタノズル構成材２３に一体的に設けられている。エジェクタノズル２１の断面形状（上下向に対して直交する平面による断面の形状）は流線型状になっている。
【００３６】
さらに説明すると、エジェクタノズル構成材２３の前側には、貫通孔２５が形成されている。この貫通孔２５を通ってエジェクタノズル構成材２３の内部から空気が吹き出すようになっており、この貫通孔２５から吹き出した空気が湾曲部材２７にあたり、エジェクタノズル構成材２３と、湾曲部材２７との間の間隙２９を通って、後方に流れるようになっている（図３の２点鎖線参照）。
【００３７】
このようにして後方に流れる空気は、エジェクタノズル２１まわりの空気を誘引しながら（巻き込みながら）、熱交換器３に向かって流れるようになっている。
【００３８】
貫通孔２５と湾曲部材２７とは、ダクト７のほぼ全長にわたって設けられている。また、各ダクト７のうちで上記車輌幅方向の中間部に位置しているダクト７Ａは、幅方向の両端に間隙２９が形成されているが、各ダクト７のうちで上記車輌幅方向の両端に位置しているダクト７Ｂは、幅方向の内側にのみ間隙２９が形成されている。なお、ダクト７Ｂにおいて、ダクタ７Ａと同様に、幅方向の両端に間隙２９を形成してもよい。
【００３９】
各ダクト７のそれぞれは、ヘッダ５の上面から上方に所定の高さだけ突出しており、また、ヘッダ５の下面から下方に所定の高さだけ突出している。ヘッダ５の上面からの突出高さとヘッダ５の下面からの突出高さは、お互いが等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００４０】
ヘッダ５の長手方向（上記車輌の幅方向）におけるダクト７の間隔は、ヘッダ５の長手方向の両端側で狭く、ヘッダ５の長手方向の中央側で広くなっている。すなわち、図３で示すピッチＰ１よりもピッチＰ２のほうが大きく、ピッチＰ２よりもピッチＰ３のほうが大きくなっている。
【００４１】
ヘッダ５の上面から突出しているダクト７と、ヘッダ５の下面から突出しているダクト７とは、上記車輌の幅方向でお互いが同じところに位置しているが、上記車輌の幅方向でお互いが異なるところに位置していてもよい。
【００４２】
ヘッダ５の上面から突出している各ダクト７の上端は平板状の１枚の板材３１でふさがれている。ヘッダ５の下面から突出している各ダクト７の下端も平板状の１枚の板材３１でふさがれている。これにより、冷却装置１の剛性が高くなっている。
【００４３】
また、前から後に向かって見ると、冷却装置１におけるヘッダ５と各ダクト７の外形（包絡線）は概ね矩形状になっており、この矩形状の外形によって熱交換器３が覆われている。
【００４４】
また、すでに理解されるように、図示しない送風機からヘッダ５内に送られてきた空気が、ヘッダ５の長手方向の両端部からヘッダ５内に供給され、ヘッダ５内を通ってダクト７内に送られ、ダクト７内に送られた空気が、ダクト７の空気吹出部９から熱交換器３に向かって吹き出されるようになっている。また、ヘッダ５内の空気が空気吹出口１１から熱交換器３に向かって吹き出されるようになっている。
【００４５】
ところで、上記説明では、ヘッダ５の空気吹出口１１としてスリットを採用しているが、スリットに代えてもしくは加えて、ヘッダ５にダクト７と同様なエジェクタノズル２１を設けてもよい（ヘッダ５が、冷却空気を熱交換器３に向けて吹き出すエジェクタノズル２１で構成されていてもよい）。
【００４６】
また、ダクト７にエジェクタノズル２１を設けることに代えてもしくは加えて、ヘッダ５のものと同様なスリットもしくは複数の貫通孔を設けてもよい。
【００４７】
次に、冷却装置１の動作について説明する。熱交換器３は冷却装置１による冷却が必要な温度になっているものとする。
【００４８】
上記車輌が停止してエンジンが稼動しているアイドリング状態では、上記送風機が稼動しておりダクト７やヘッダ５から空気が吹き出している。これにより、図２に矢印Ａ１，Ａ２で示すような空気の流れが発生し、熱交換器３を冷却している。
【００４９】
上記車輌が走行している状態では、走行風（車輌の走行時に車輌と外気との相対速度により発生する空気流）が熱交換器３にあたるとともに、走行風により、図２に矢印Ａ３で示すような、ヘッダ５の斜めになっている上下面に沿う空気の流れが発生し、この空気の流れが熱交換器３にあたる。
【００５０】
なお、上記車輌が走行している状態では、上記送風機（ヘッダ５に空気を送る送風機）が稼動している場合もあるし、上記送風機が停止している場合もある。
【００５１】
冷却装置１によれば、上方向および下方向にヘッダ５から延びている複数のダクト７を備えているので、従来のようなシュラウドと軸流型冷却ファンと用いて熱交換器を冷却する場合に比べて風量分布が不均一になることが防止され、熱交換器３の全体にほぼ均一な強さの空気流を流すことができ、従来よりも冷却効率を高めることができる。
【００５２】
すなわち、従来の冷却装置では、熱交換器が矩形状に形成されており、この矩形な熱交換器の後方をシュラウドで覆い、このシュラウドに設けられている円形状の貫通孔のところに円形状の空気の主流を生成する軸流型冷却ファンを設置しているので、シュラウドの四隅のところにおける熱交換器の部位における空気流が弱くなり、四隅のところにおける熱交換効率が低下してしまう。
【００５３】
これに対して、冷却装置１では、ヘッダ５から上下方向に延びたダクト７から熱交換器３に向けて空気を吹き出すので、熱交換器３が矩形状等の非円形状に形成されていても、熱交換器３の全体にほぼ均一な強さの空気流を流すことができ、従来よりも冷却効率を高めることができる。そして、冷却効率が高められることで、熱交換器３が大型化することが防止される。また、シュラウドが設けられていないので、走行風で熱交換器３を冷却する場合における空気抵抗が小さくなり、冷却風量が増大する。
【００５４】
また、冷却装置１によれば、ダクト７の間隔を、ヘッダ５内の空気の流れ方向の上流側（幅方向の端側）で狭く下流側（幅方向の中央側）で広くする等、不等間隔にしているので、幅方向における空気流の強さを均一にすることができる。
【００５５】
ヘッダ５内の空気の圧力は、空気の流れ方向の上流側で低く空気の流れ方向の下流側で高くなっている。すなわち、ヘッダ５の長手方向の両端からヘッダ５内に空気を供給しているので、ヘッダ５の長手方向の両端で、ヘッダ５内の空気の圧力が低く、ヘッダ５の長手方向の両端から供給された空気がぶつかるヘッダ５の長手方向の中央部に向かうにしたがって、ヘッダ５内の空気の圧力が高くなっている。
【００５６】
そこで、ダクト７の間隔をヘッダ５の長手方向の端部側で狭くし、ヘッダ５の長手方向の中央側で広くしている。これによって、上記車輌の幅方向における空気流の強さをほぼ均一にすることができ、熱交換器３の部位による冷却効率の差が小さくなり、熱交換器３全体を効率良く冷却することができる。
【００５７】
また、冷却装置１によれば、ダクト７がヘッダ５の上方向と下方向との両方向に延びているので、ダクト７がヘッダ５の一方の方向（たとえば、上方向のみ）に延びている場合に比べて、上下方向における空気流の強さを均一にすることができる。
【００５８】
すなわち、ダクト７がヘッダ５の上方向のみに延びているとすると、ダクト７の長さが長くなり、ダクト７内部の空気圧の差がダクト７の長手方向（上下方向）で大きくなる。これによって、ダクト７の空気吹出部９から熱交換器３に向かって吹き出される空気流の強さの差が、ダクト７の長手方向で大きくなってしまう。そして、熱交換器３の部位によって冷却効率に大きな差が発生してしまう。
【００５９】
これに対して、冷却装置１では、ダクト７がヘッダ５の上方向と下方向との両方向に延びているので、ダクト７の長さ（上下方向の寸法）が、ダクト７がヘッダ５の上方向のみに延びている場合に比べて小さくなる。これによって、ダクト７内部の空気圧の差がダクト７の長手方向で小さくなり、ダクト７の空気吹出部９から熱交換器３に向かって吹き出される空気流の強さの差が、ダクト７の長さ方向で小さくなり、熱交換器３の部位による冷却効率の差が小さくなり、熱交換器３全体を効率良く冷却することができる。
【００６０】
また、冷却装置１によれば、ダクト７がヘッダ５の上下方向に延びていることで、熱交換器３の幅寸法が上下方向の寸法に比べて大きくなった場合（扁平率が大きくなった場合）に、ダクト７の長さを一層短くすることができ、熱交換器３全体を一層効率良く冷却することができる。
【００６１】
また、冷却装置１によれば、上記車輌の一部を構成する車輌部材（たとえば、バンパ）１３の後方位置にヘッダ５が設けられているので、熱交換器３の開口率が向上している。すなわち、前後方向から見たときに、ヘッダ５にバンパ１３が重なっているので、ヘッダ５の位置がバンパ１３の位置に対してずれている場合に比べ、ヘッダ５やバンパ１３によって隠される熱交換器３の部位の面積が減少している。これにより、熱交換器３の冷却効率の低下を防止することができる。
【００６２】
また、冷却装置１によれば、ヘッダ５の断面の上下方向の寸法が前側で大きく後側に向かうにしたがって次第に小さくなっているので、走行風やダクト７から吹き出した空気流によって引き起こされる空気の流れが、コアンダ効果によって、ヘッダ５の斜めになっている上下面に沿って流れる。これにより、ヘッダ５の後方で空気流が弱まることが防止され、ヘッダ５の後方における熱交換器３の部位の冷却効率の低下を抑制することができ、ヘッダ５が設けられていることによる冷却効率の低下を防止することができる。
【００６３】
また、冷却装置１によれば、熱交換器３に向けて空気を吹き出す空気吹出口１１がヘッダ５に設けられているので、ヘッダ５の後方における熱交換器３の部位にも、空気をあてることができ、冷却効率を一層高めることができる。
【００６４】
特に、上記車輌がアイドル状態になっていて走行しておらず走行風が発生していない場合であっても、ヘッダ５の後方における熱交換器３の部位に空気を確実にあてることができ、冷却効率を高めることができる。
【００６５】
また、冷却装置１によれば、ヘッダ５の空気吹出口１１がスリットや複数の貫通孔で構成されているので、ヘッダ５の後方における熱交換器３の部位に直接空気をあてることができ、冷却効率を一層高めることができるとともに、スリットの幅や貫通孔の直径、ピッチを適宜変えることで、ヘッダ５から吹き出す空気量を容易に調整することができる。
【００６６】
また、冷却装置１においてヘッダ５をエジェクタ２１で構成すれば、ヘッダ５まわりの空気を誘引して、ヘッダ５の後方における熱交換器３の部位にあてることができ、冷却効率を一層高めることができる。
【００６７】
なお、熱交換器３が複数設けられている場合、熱交換器３の間に冷却装置１を設けてもよい。たとえば、図２で示すコンデンサ３Ａとラジエータ３Ｂとの間に、冷却装置１を設けてもよい。
【００６８】
また、上記説明では、ダクト７が上方向および下方向に向けてヘッダ５から延出しているが、ダクト７が、上方向、下方向の少なくともいずれかの方向にヘッダ５から延びている構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  冷却装置
３  熱交換器
５  ヘッダ
７  ダクト
９  空気吹出口
１３  車輌部材（バンパ）
２１  エジェクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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