(57)【要約】【課題】  音振性能の悪化を防止しつつ、複数の冷却媒体を効果的に冷却する。【解決手段】  熱交換部１７に上側タンク部１９，下側タンク部２１を設ける。熱交換部１７は、第１冷却水用の第１冷却水流路１７ａと第２冷却水用の第２冷却水流路１７ｂとを備え、各冷却水流路１７ａ，１７ｂ相互間に温調流路２３を設ける。上側タンク部１９には第１入口側開閉弁２５および第２入口側開閉弁２９を、下側タンク部２１には第１出口側開閉弁２７および第２出口側開閉弁３１をそれぞれ設ける。第１，第２各冷却水の温度が通常温度のとき、第１入口側開閉弁２５，第１出口側開閉弁２７が閉、第２入口側開閉弁２９，第２出口側開閉弁３１が開となり、第２冷却水が温調流路２３を流れる。第１冷却水が設定温度を超えると、第１入口側開閉弁２５，第１出口側開閉弁２７が開、第２入口側開閉弁２９，第２出口側開閉弁３１が閉となり、第１冷却水が温調流路２３を流れる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換を行う熱交換部の両端に、冷却媒体の入口および／または出口を有するタンク部をそれぞれ設け、前記熱交換部に、互いに温度の異なる冷却媒体が別々に流れる冷却媒体流路を複数設け、この各冷却媒体流路にそれぞれ対応して前記一方のタンク部に前記入口を設けるとともに他方のタンク部に前記出口を設け、前記熱交換部の前記各冷却媒体流路相互間に温調流路を設け、この温調流路と、前記タンク部の前記複数の冷却媒体流路にそれぞれ接続される部分とを連通遮断可能な開閉手段を前記タンク部に設け、前記開閉手段は、前記複数の冷却媒体のうち少なくとも一つが、あらかじめ設定してある設定温度を超えたときに、前記一つの冷却媒体を前記温調流路に流すよう作動することを特徴とするラジエータ。
【請求項２】
前記開閉手段は、前記複数の冷却媒体がそれぞれの設定温度以下のときに、他の冷却媒体を前記タンク部から前記温調流路に流すよう作動する一方、前記一つの冷却媒体が前記設定温度を超えたときに、前記他の冷却媒体の温調流路への流入を阻止するとともに、前記一つの冷却媒体を前記温調流路に流すよう作動することを特徴とする請求項１記載のラジエータ。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記複数の冷却媒体がそれぞれ設定温度以上のときに、それぞれの冷却媒体相互を比較し、設定温度から一番離れている冷却媒体を前記温調流路に流すように作動することを特徴とする請求項1記載のラジエータ。
【請求項４】
前記開閉手段を温度により変位して開閉する部材とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のラジエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度が互いに異なる複数の冷却媒体が流れるラジエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のラジエータは、各冷却媒体に対応してそれぞれ冷却ファンを備え、各冷却媒体の温度に応じて対応する冷却ファンを回転させることにより、省電力化を図っている（例えば下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７１９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来のラジエータでは、各冷却媒体の温度に応じて対応する冷却ファンを回転させるので、複数の冷却ファンを異なる回転数で作動させることとなり、共鳴、共振により、音振性能の悪化を招く。
【０００４】
そこで、本発明は、音振性能の悪化を招くことなく、複数の冷却媒体を効果的に冷却できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、熱交換を行う熱交換部の両端に、冷却媒体の入口および／または出口を有するタンク部をそれぞれ設け、前記熱交換部に、互いに温度の異なる冷却媒体が別々に流れる冷却媒体流路を複数設け、この各冷却媒体流路にそれぞれ対応して前記一方のタンク部に前記入口を設けるとともに他方のタンク部に前記出口を設け、前記熱交換部の前記各冷却媒体流路相互間に温調流路を設け、この温調流路と、前記タンク部の前記複数の冷却媒体流路にそれぞれ接続される部分とを連通遮断可能な開閉手段を前記タンク部に設け、前記開閉手段は、前記複数の冷却媒体のうち少なくとも一つが、あらかじめ設定してある設定温度を超えたときに、前記一つの冷却媒体を前記温調流路に流すよう作動することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、冷却媒体流路に隣接して設けた温調流路に、放熱したい冷却媒体を流すことで、冷却ファンの回転数によることなく、熱交換領域が増大して放熱効率が向上し、これにより音振性能の悪化を防止しつつ、複数の冷却媒体を効果的に冷却でき、消費電力も削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係わるラジエータ１の概略を示す正面図で、図２は、ラジエータ１を使用した燃料電池自動車の冷却システムを示すブロック図である。このラジエータ１は、互いに温度が異なる複数（ここでは二つ）の冷却媒体としての冷却水を冷却するもので、駆動系部品３に対しては第１冷却水が流れる第１冷却水配管５（５ａ，５ｂ）を接続する一方、燃料電池７に対しては第２冷却水が流れる第２冷却水配管９（９ａ，９ｂ）を接続する。各冷却水配管５ａ，９ａにはポンプ１１，１３をそれぞれ設けてある。また、ラジエータ１には冷却ファン１５を設置している。
【０００９】
図１に示すように、上記したラジエータ１は、熱交換部１７の図中で上下両端に、上側タンク部１９および下側タンク部２１をそれぞれ設けている。
【００１０】
熱交換部１７は、前記した駆動系部品３を冷却する第１冷却水が流れる冷却媒体流路としての第１冷却水流路１７ａと、前記した燃料電池７を冷却する第２冷却水が流れる冷却媒体流路としての第２冷却水流路１７ｂとをそれぞれ備えている。
【００１１】
第１冷却水流路１７ａは、上側タンク部１９に形成した第１冷却水入口１９ａに連通するとともに、下側タンク部２１に形成した第１冷却水出口２１ａに連通する。そして第１冷却水入口１９ａを図２に示した第１冷却水配管５ｂに接続するとともに、第１冷却水出口２１ａを第１冷却水配管５ａに接続する。
【００１２】
一方、第２冷却水流路１７ｂは、上側タンク部１９に形成した第２冷却水入口１９ｂに連通するとともに、下側タンク部２１に形成した第２冷却水出口２１ｂに連通する。そして第２冷却水入口１９ｂを図２に示した第２冷却水配管９ｂに接続するとともに、第２冷却水出口２１ｂを第２冷却水配管９ａに接続する。
【００１３】
また、熱交換部１７における第１冷却水流路１７ａと第２冷却水流路１７ｂとの間には、これら各冷却水流路１７ａ，１７ｂに隣接して温調流路２３を設けている。
【００１４】
そして、上記した温調流路２３と第１冷却水流路１７ａとの境界部分（破線で図示）に対応する上側タンク部１９内には、開閉手段としての第１入口側開閉弁２５を設けている。この第１入口側開閉弁２５は図１に実線で示す閉状態から二点鎖線で示す開状態に変位することで、上側タンク部１９内の第１冷却水を温調流路２３に流入させる。
【００１５】
温調流路２３と第１冷却水流路１７ａとの境界部分（破線で図示）に対応する下側タンク部２１内には、開閉手段としての第１出口側開閉弁２７を設けている。この第１出口側開閉弁２７は図１に実線で示す閉状態から二点鎖線で示す開状態に変位することで、温調流路２３内の第１冷却水を下側タンク部２１に流入させる。
【００１６】
また、温調流路２３と第２冷却水流路１７ｂとの境界部分（破線で図示）に対応する上側タンク部１９内には、開閉手段としての第２入口側開閉弁２９を設けている。この第２入口側開閉弁２９は図１に実線で示す閉状態から二点鎖線で示す開状態に変位することで、上側タンク部２１内の第２冷却水を温調流路２３に流入させる。
【００１７】
温調流路２３と第２冷却水流路１７ｂとの境界部分（破線で図示）に対応する下側タンク部２１内には、開閉手段としての第２出口側開閉弁３１を設けている。この第２出口側開閉弁３１は図１に実線で示す閉状態から二点鎖線で示す開状態に変位することで、温調流路２３内の冷却水を下側タンク部２１に流入させる。
【００１８】
上記した各開閉弁２５，２７，２９，３１は、いずれも温度によって変位する部材、例えばバイメタルで構成する。
【００１９】
次に作用を説明する。
【００２０】
第１，第２各冷却水の温度がいずれも通常温度のとき、すなわち各冷却水が、冷却水毎に設定してある設定温度（第１冷却水は設定温度ＡIN(REG)、第２冷却水は設定温度ＢIN(REG)）以下のときには、図３に示すように、第１入口側開閉弁２５および第１出口側開閉弁２７が閉、第２入口側開閉弁２９および第２出口側開閉弁３１が開である。したがって、このとき上側タンク部１９内の第２冷却水は、第２冷却水流路１７ｂに流れるほか温調流路２３にも流れて冷却された後、下側タンク部２１に流れ込む。
【００２１】
冷却後の第２冷却水は、第２冷却水出口２１ｂから図２に示す第２冷却水配管９ａを経て燃料電池７に達する。燃料電池７を冷却後の第２冷却水は、第２冷却水配管９ｂを流れ、第２冷却水入口１９ｂから上側タンク部１９に戻る。
【００２２】
一方上側タンク部１９内の第１冷却水は、第１冷却水流路１７ａを流れて冷却された後、下側タンク部２１に流れ込む。冷却後の第１冷却水は、第１冷却水出口２１ａから第１冷却水配管５ａを経て駆動系部品３に達する。駆動系部品３を冷却後の第１冷却水は、第１の却水配管５ｂを流れ、第１冷却水入口１９ａから上側タンク部１９に戻る。
【００２３】
ここで、第１入口側開閉弁２５は、上側タンク部１９内の冷却水温度を、温調流路２３と反対側にて規定温度ＡIN（前記した設定温度ＡIN(REG)より高い温度）として感知すると、図４（ａ）のように開放する。これにより上側タンク部１９内の第１冷却水は温調流路２３にも流入して第２冷却水側の下側タンク部２１に流れ込む。
【００２４】
そして、図４（ａ）の状態で第２入口側開閉弁２９が、温調流路２３側にて冷却水を、前記した規定温度ＡIN（あるいはＡINより若干低い温度）として感知すると、図４（ｂ）のように閉じる。
【００２５】
一方、図４（ｂ）の状態で第２出口側開閉弁３１が、第１出口側開閉弁２７と反対側の下側タンク部２１内にて冷却水を、規定温度ＡOUT（ＡINより低く第１冷却水の設定温度ＡOUT(REG)より高い温度）として感知すると、図４（ｃ）のよう閉じる。
【００２６】
そして、図４（ｃ）の状態で第１出口側開閉弁２７が、第２出口側開閉弁３１側の下側タンク部２１内にて冷却水を、上記規定温度ＡOUTとして感知すると、図４（ｄ）のように開放する。
【００２７】
これにより、図５に示すように、前記した図３とは逆に、第１入口側開閉弁２５および第１出口側開閉弁２７が開、第２入口側開閉弁２９および第２出口側開閉弁３１が閉となり、温調流路２３には、図３での第２冷却水に代わり第１冷却水が流れるようになる。
【００２８】
なお、図５の状態で、第１入口側開閉弁２５は規定温度ＡINより低い温度を感知すると、第１出口側開閉弁２７は規定温度ＡOUTより低い温度を感知すると、それぞれ図３の閉状態に戻る。
【００２９】
また、図５の状態で、第２入口側開閉弁２９は規定温度ＢINより低い温度を感知すると、第２出口側開閉弁３１は規定温度ＢOUTより低い温度を感知すると、それぞれ図３の開状態に戻る。
【００３０】
以下に、第１，第２各冷却水の温度および設定温度，規定温度の大小関係を示す。なお、Ａは第１冷却水、Ｂは第２冷却水に対応している。
【００３１】
ＡIN＞ＡIN(REG)＞ＢIN(REG)
ＡOUT＞ＡOUT(REG)＞ＢOUT(REG)
ＡIN＞ＡOUT
ＢIN＞ＢOUT
以上のように、第１冷却水流路１７ａと第１冷却水流路１７ｂとの間に設けた温調流路２３に、放熱したい冷却媒体を流すことで、冷却ファンの回転数によることなく、熱交換領域が増大して放熱効率が向上し、これにより音振性能の悪化を防止しつつ、二つの冷却水を効果的に冷却でき、消費電力も削減できる。
【００３２】
ここで、温調流路２３を利用しても冷却水が目標温度に達しない場合には、冷却ファン１５を作動させてもよい。
【００３３】
なお、開閉手段は、温度により変位する開閉弁２５，２７，２９，３１に代えて、温度センサを設けて機械的に開閉する構造としてもよく、冷却水の設定温度も上記した実施形態に限定するものではない。
【００３４】
開閉手段を温度センサを設けて機械的に開閉する場合には、第１，第２各冷却水がそれぞれの設定温度を超えた場合に、温度の高い方の冷却水を温調流路に流すことができる。この場合、特に冷却を必要とする冷却媒体を優先的に温調流路２３に流せるので、冷却ファン１５を回す回数を減らせ、消費電力を削減できる。
【００３５】
また、冷却媒体として三つ以上の冷却水を流すようしてもよく、この場合には熱交換部に設ける三つの冷却水流路相互間に温調流路をそれぞれ設けることが望ましい。つまり温調流路が二つ必要となる。
【００３６】
さらに、図１の実施形態では、第１，第２各冷却水を上下方向に流しているが、水平方向に流す構造でもよく、また第１冷却水と第２冷却水を同方向とせずに、互いに逆方向に流すようにしてもよい。
【００３７】
また、冷却水をＵターン状に流す構造のラジエータにも本発明を適用することができる。
【００３８】
本発明によれば、前記開閉手段は、前記複数の冷却媒体がそれぞれの設定温度以下のときに、他の冷却媒体を前記タンク部から前記温調流路に流すよう作動する一方、前記一つの冷却媒体が前記設定温度を超えたときに、前記他の冷却媒体の温調流路への流入を阻止するとともに、前記一つの冷却媒体を前記温調流路に流すよう作動することで、放熱したい冷却媒体を温調流路に流すことができる。
【００３９】
また、前記開閉手段は、前記複数の冷却媒体がそれぞれ設定温度以上のときに、それぞれの冷却媒体相互を比較し、設定温度から一番離れている冷却媒体を前記温調流路に流すように作動することで、温調流路両側の冷却媒体の温度が、共に設定温度を超えている場合に、設定温度から、より離れている冷却媒体が温調流路に流れることになり、これにより放熱したい冷却媒体を温調流路に流すことができる。
【００４０】
前記開閉手段を温度により変位して開閉する部材とすることで、消費電力を削減できる上に、電子制御を行わなくてもよいので、車両全体のシステムを簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係わるラジエータの構造を示す正面図である。
【図２】図１のラジエータを使用した燃料電池自動車の冷却システムを示すブロック図である。
【図３】第２冷却水が温調流路を流れる状態を示す、図１に対応する正面図である。
【図４】各開閉弁の開閉動作を示す説明図である。
【図５】第１冷却水が温調流路を流れる状態を示す、図１に対応する正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１７  熱交換部
１７ａ  第１冷却水流路（冷却媒体流路）
１７ｂ  第２冷却水流路（冷却媒体流路）
１９  上側タンク部
１９ａ  第１冷却水入口（冷却媒体の入口）
１９ｂ  第１冷却水出口（冷却媒体の出口）
２１  下側タンク部
２１ａ  第２冷却水入口（冷却媒体の入口）
２１ｂ  第２冷却水出口（冷却媒体の出口）
２３  温調流路
２５  第１入口側開閉弁（開閉手段）
２７  第１出口側開閉弁（開閉手段）
２９  第２入口側開閉弁（開閉手段）
３１  第２出口側開閉弁（開閉手段）
【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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