(57)【要約】【課題】車速によらずに熱交換器の好適な冷却効率を実現することのできる車両冷却装置を提供することを実現する。【解決手段】本発明の車両用冷却装置は、車両前部に搭載された熱交換器１と、熱交換器１の車両後方（又は前方）側に配されたクロスフローファン２と、熱交換器１からクロスフローファン２までの間に空気流路を形成するシュラウド３とを備え、車両の走行風及び／又はクロスフローファンの駆動によって発生させた冷却風によって熱交換器１を冷却するものである。そして、熱交換器１の放熱面を放熱率の高い部分と低い部分と二分割すると共に、シュラウド３に開閉自在な開閉部３ａを設け、開閉部３ａによってシュラウド３の内部空間を外部空間に対して開放した場合、放熱面の放熱率の高い部分はクロスフローファン２に通じる流路に面し、放熱面の放熱率の低い部分はシュラウド３の外部空間に通じる流路に面することを特徴としている。【選択図】図９
2007120329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部に搭載された熱交換器と、前記熱交換器の車両前方又は後方側に配されたクロスフローファンと、前記熱交換器から前記クロスフローファンまでの間に空気流路を形成するシュラウドとを備え、前記車両の走行風及び／又は前記クロスフローファンの駆動によって発生させた冷却風によって前記熱交換器を冷却する車両用冷却装置において、
前記熱交換器の放熱面を放熱率の高い部分と低い部分と二分割すると共に、前記シュラウドに開閉自在な開閉部を設け、
前記開閉部によって前記シュラウドの内部空間を外部空間に対して開放した場合、前記放熱面の放熱率の高い部分は前記クロスフローファンに通じる流路に面し、前記放熱面の放熱率の低い部分は前記シュラウドの外部空間に通じる流路に面することを特徴とする車両用冷却装置。
【請求項２】
前記熱交換器の放熱面の放熱率の高い部分は、放熱率の低い部分よりも放熱フィンピッチが密とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置。
【請求項３】
前記熱交換器の放熱面の放熱率の高い部分は、放熱率の低い部分よりも放熱チューブピッチが密とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用冷却装置。
【請求項４】
前記熱交換器の放熱面の放熱率の高い部分は、放熱率の低い部分よりも放熱フィンの車両前後方向となす角度が小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用冷却装置。
【請求項５】
前記熱交換器の放熱面の放熱率の高い部分は、放熱率の低い部分よりも内部を流れる冷却液の単位流路面積あたりの流量が多いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前部に搭載された熱交換器と、この熱交換器の車両後方側（又は前方側）に配されたクロスフローファンと、熱交換器からクロスフローファンまでの間に空気流路を形成するシュラウドとを備え、車両走行風及び／又はクロスフローファンの駆動によって発生させた冷却風によって熱交換器を冷却する車両用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両前部には、エンジン冷却水を冷却する熱交換器（ラジエター）やエアコンの冷媒を冷却液化する熱交換器（コンデンサ）などが配されている。これらの熱交換器は車両走行風によって冷却されるが、車両が低速で走行しているとき（特に渋滞時など）には走行風が十分でなく、熱交換器を十分に冷却できない場合がある。このため、熱交換器の後部にファンを配設し、このファンを駆動して熱交換器の冷却を促進できるようにしてある（下記［特許文献１］など）。
【特許文献１】実開昭５９−７３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
熱交換器を冷却するファンとしてクロスフローファンを用いる場合があるが、クロスフローファンは流速が高まる（風量が大きくなる）と静圧が急激に低下し、ファン自体が通気抵抗となってしまうという特徴がある。このため、車両が高速走行している場合などは、熱交換器の冷却効率が低下してしまうことが懸念される。従って、本発明の目的は、車速によらずに好適な冷却効率を実現することのできる車両冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の車両用冷却装置は、車両前部に搭載された熱交換器と、熱交換器の車両前方又は後方側に配されたクロスフローファンと、熱交換器からクロスフローファンまでの間に空気流路を形成するシュラウドとを備え、車両の走行風及び／又はクロスフローファンの駆動によって発生させた冷却風によって熱交換器を冷却するものである。そして、熱交換器の放熱面を放熱率の高い部分と低い部分と二分割すると共に、シュラウドに開閉自在な開閉部を設け、開閉部によってシュラウドの内部空間を外部空間に対して開放した場合、放熱面の放熱率の高い部分はクロスフローファンに通じる流路に面し、放熱面の放熱率の低い部分はシュラウドの外部空間に通じる流路に面することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用冷却装置によれば、風量（風速）が比較的小さいときは開閉部を閉じて、走行風のみ又は走行風とクロスフローファン駆動による冷却風との併用によって熱交換器で通常の熱交換（放熱）を行う。一方、風量（風速）が比較的大きくなった場合は、放熱効率の低い部分では走行風を用いて熱交換器で熱交換（放熱）を行うと共に、放熱効率の高い部分では走行風とクロスフローファン駆動による冷却風との併用によって熱交換器で熱交換（放熱）を行うことで、熱交換器全体での放熱効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００７】
本発明の車両用冷却装置は、熱交換器を備えている。以下の実施形態では、熱交換器がエンジン冷却水を冷却するラジエターである場合を例に説明する。本実施形態のラジエターコア１は、放熱率の高い部分と低い部分とに二分割されている。図１〜図４に二分割の仕方のバリエーションを示す。放熱率の高い部分と低い部分とは、図１又は図２に示されるように上下に分割してもよいし、図３又は図４に示されるように左右に分割されてもよい。
【０００８】
次に、ラジエターコア１に対して、放熱率の高い部分と低い部分とを設ける具体的手法について説明する。まず、第１の手法を図５に示す。図５はラジエターコア１の一部分を拡大して示したものである。本実施形態のラジエターコア１は、冷却液が上下方向に流れる、いわゆるダウンフロータイプのものである。このラジエターコア１では、冷却液が循環される各放熱チューブ１ａの間に配される放熱フィン１ｂのピッチが、放熱率の高い部分と低い部分とで異なっている。放熱率の高い部分の方が放熱ピッチが狭い。図５（ａ）は、放熱フィンピッチが広い、放熱率の低い部分を示している。一方、図５（ｂ）は、放熱フィンピッチが狭い、放熱率の高い部分を示している。放熱フィンピッチが狭いと、放熱に利用される表面積が増えるため、放熱率が高くなる。
【０００９】
図５では、放熱フィンピッチを上下で異ならせ、下段の放熱率を上段よりも高くしている。このため、図５のラジエターコア１は、図１のような放熱率分割となる。異なるフィンピッチの放熱フィン１ｂの配置方法によって、図２〜図４のような分割方法とすることができる。また、上述した例はダウンフロー（縦流れ）タイプのラジエターコア１についてであったが、クロスフロー（横流れ）タイプのラジエターコアであっても同様に、放熱フィンピッチを異ならせることで図１〜図４のような放熱率分割を実現することができる。
【００１０】
放熱率の高い部分と低い部分とを設ける具体的手法の第二の手法を図６に示す。
【００１１】
図６もラジエターコア１の一部分を拡大して示したものである。本実施形態のラジエターコア１は、冷却液が横方向に流れる、いわゆるクロスフロータイプのものである。このラジエターコア１では、冷却液が循環される各放熱チューブ１ａの配列ピッチが、放熱率の高い部分と低い部分とで異なっている。放熱率の高い部分の方が配列ピッチが狭い。図６（ａ）は、放熱チューブ１ａの配列ピッチが広い、放熱率の低い部分を示している。一方、図６（ｂ）は、配列ピッチが狭い、放熱率の高い部分を示している。配列ピッチが狭いと、放熱面の単位面積あたりの冷却液流量が増えるため、放熱率が高くなる。
【００１２】
図６では、放熱チューブ１ａの配列ピッチを上下で異ならせ、下段の放熱率を上段よりも高くしている。このため、図６のラジエターコア１は、図１のような放熱率分割となる。上段の配列ピッチを狭くし、下段の配列ピッチを広くすれば、図２のような分割方法とすることができる。また、上述した例はクロスフロー（横流れ）タイプのラジエターコア１についてであったが、ダウンフロー（縦流れ）タイプのラジエターコアとすれば、配列ピッチを調整することで、図３や図４のような放熱率分割を実現することができる。
【００１３】
放熱率の高い部分と低い部分とを設ける具体的手法の第三の手法を図７に示す。図７もラジエターコア１の一部分を拡大して示したものである。本実施形態では、放熱フィン１ｂの車両前後方向となす角度を上下で異ならせ、下段の放熱率を上段よりも高くしている。放熱フィン１ｂの車両前後方向となす角度θが小さい（車両前後方向に対して平行となるほど小さい。また、ここにいう「角度が小さい」には角度が０［車両前後方向に対して平行］である場合も含む。）ほど、通気抵抗が小さく冷却風（走行風）の通過流量が増えるため、放熱効率は高くなる。このため、図７のラジエターコア１は、図１のような放熱率分割となる。上段の角度θ小さくし、下段の角度θを大きくすれば、図２のような分割方法とすることができる。
【００１４】
さらに、ここでは、ラジエターコア１の後方に抜ける冷却風（走行風）が左右の何れかに偏らないように、ラジエターコア１の左右で放熱フィン１ｂの傾ける方向を反対にしている。このような場合の傾きは、車両前方方向にすぼまるようであってもよいし、車両前方に広がるようであってもよい。また、上述した例はクロスフロー（横流れ）タイプのラジエターコア１についてであったが、ダウンフロー（縦流れ）タイプのラジエターコアとすれば、角度θを調整することで、図３や図４のような放熱率分割を実現することができる。この場合も、ラジエターコア１の上下で放熱フィン１ｂの傾ける方向を反対にしてもよいし、すべての放熱フィン１ｂを上側又は下側に向けて傾けてもよい。
【００１５】
放熱率の高い部分と低い部分とを設ける具体的手法の第四の手法を図８に示す。
【００１６】
図８のラジエターコア１では、冷却液の単位流路面積あたりの流量を異ならせることで放熱効率を異ならせている。単位流路面積あたりの流量が多いほど、持ち去られる熱量を大きくできるため、放熱率を高くすることができる。本実施形態のラジエターコア１は、冷却液が横方向に流れる、いわゆるクロスフロータイプのものである。このラジエターコア１では、冷却液の循環経路を二つに分割し、一方はラジエターコア１の上段を流れ、他方は下段を流れる。ラジエターコア１から排出されたそれぞれの冷却液は合流する。
【００１７】
図８に示されるように、ラジエターコア１には、冷却水を供給する供給管１ｃが取り付けられている。供給管１ｃには、ラジエターコア１の手前で分岐され、分岐部には流量調節弁１ｄを設けられている。分岐された後の供給管１ｃは、それぞれ放熱率を高くする部分と低くする部分とに接続される。また、ラジエターコア１の供給管１ｃが接続された側とは反対側には排出管１ｅが取り付けられている。排出管１ｅは、それぞれ放熱率を高くする部分と低くする部分とに接続されており、最終的には合流されている。
【００１８】
供給管１ｃによって供給される冷却液に関して、下段の流量を上段の流量よりも多く設定することで下段の放熱率を高く設定している。このため、図８のラジエターコア１は、図１のような放熱率分割となる。流量を調節して上段の流量を多くすれば、図２のような分割方法とすることができる。また、上述した例はクロスフロー（横流れ）タイプのラジエターコア１についてであったが、ダウンフロー（縦流れ）タイプのラジエターコアとすれば、流量を調節することで、図３や図４のような放熱率分割を実現することができる。
【００１９】
上述した放熱率の高低部分を分割形成させる手法は、それぞれ単独で用いなければならないということはなく、適宜組み合わせて使用することができる。
【００２０】
次に、上述した図１に示すラジエターコア１を用いた車両用冷却装置の実施形態を図９に示す。図９の装置では、ラジエター（ラジエターコア）１の後方に、クロスフローファン２が配設されている。ラジエター１は、通常は走行風で冷却される。しかし、渋滞で停止してるときや低速走行時などは、走行風が発生していなかったり走行風の風量が十分でなかったりすることがあり、強制的に冷却するためのクロスフローファン２が配設されている。
【００２１】
クロスフローファン２は、円筒状に多数のフィン２ａを平行に配設したものである。クロスフローファン２の回転軸は、車両車幅方向に一致している。そして、ラジエター１の後端面からクロスフローファン２までの空間を覆うシュラウド３も配されている。図９に示されるように、シュラウド３の後端はクロスフローファン２よりも車両後方側に位置している。クロスフローファン２の両端は、シュラウド３の内壁一杯にまで届いている。また、シュラウド３の一部は開閉自在な開閉部３ａとして形成されている。開閉部３ａは、一辺をヒンジとして開閉するドア状の部材である。このヒンジ部分はラジエター１の放熱率の高い部分と低い部分との境界近傍の後方に位置しており、開閉部３ａによる開口部はラジエター１の放熱率の低い部分の後方に位置している。
【００２２】
クロスフローファン２の回転軸の一端には、クロスフローファン２を駆動させるモータ７が取り付けられている。モータ７はクロスフローファン２の駆動を制御するＥＣＵ（図示せず）に接続されている。ＥＣＵには車速を検出する車輪速センサ（図示せず）も接続されており、ＥＣＵには車速信号が入力される。このＥＣＵには、上述した開閉部３ａの開閉を駆動するアクチュエータ（図示せず）も接続されており、開閉部３ａの開閉も制御している。
【００２３】
図９からわかるように、シュラウド３はクロスフローファン２近傍が絞り込まれた形態とされている。開閉部３ａが閉じられているとき、ラジエター１を通過してラジエター１を冷却した空気はシュラウド３に導かれてシュラウド３の後端より排出される。シュラウド３の後端から排出された空気は、さらに後方に位置するエンジン（図示せず）を冷却する。
【００２４】
開閉部３ａを閉じておく場合（図９の状態）は、車速が予め定められた所定車速以下である場合である。この場合は、エンジン１０の運転領域が低負荷領域であり、走行風だけの冷却で十分な場合（クロスフローファン２は駆動されない）と、エンジン１０の運転負荷がある程度高く、走行風だけでは十分にラジエター１を冷却できない場合（クロスフローファン２を駆動）とがある。このとき、ラジエター１は、放熱効率の高い部分と低い部分とで通常通り熱交換（放熱）を行う。
【００２５】
一方、開閉部３ａを開放しておく場合（図１０の状態）は、車速が予め定められた所定車速を超えている場合である。この場合は、車速が高くてシュラウド３内の走行風の流速が高くなっており、クロスフローファン２が通気抵抗となって通気量が減って冷却効率が低下するおそれがある。このため、開閉部３ａを開放してシュラウド３内の走行風の一部はクロスフローファン２を回避させる。開閉部３ａを開放することで、開閉部３ａの先端辺は、ラジエター１の冷却効率の高い部分と低い部分との境界近傍に位置し、シュラウド３の内部で隔壁として機能する。
【００２６】
開放された開閉部３ａは、その上方にラジエター１の放熱率の低い部分を通過してシュラウド３の外部に直接抜ける流路を形成すると共に、その下方にラジエター１の放熱率の高い部分を通過してクロスフローファン２を通過してシュラウド３の外部に抜ける流路を形成する。このようにすることで、放熱率の低い部分では放熱率は低いが通気量が多くなるので放熱量を稼ぐことができ、放熱率の高い部分ではクロスフローファン２によって通気量が制限されたとしても放熱率が高いことから放熱量を稼ぐことになる。この結果、ラジエター１全体でみれば、車速が高いときに開閉部３ａを閉じた状態よりも総放熱（熱交換）量を向上させることができる。
【００２７】
本発明の車両用冷却装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態では熱交換器がラジエターである場合であったが、熱交換器はエアコンの冷媒を液化させるコンデンサなどの他の熱交換器であってもよい。また、熱交換器の放熱チューブは、シングルロータイプであってもいいし、ダブルロータイプのものであってもよい。さらに、上述した図９及び図１０は、クロスフローファン２及びシュラウド３をラジエター１の車両後方側に配置した例であるが、図１１に示されるように、クロスフローファン２及びシュラウド３をラジエター１の車両前方側に配置してもよい。
【００２８】
またさらに、図９〜図１１は、ラジエター１の放熱効率の高い部分を下段に配置した例であるが、上段や右又は左側に配置してもよく、これらの場合は、開閉部の開放によって放熱効率が高い部分がクロスフローファンに連通するように、クロスフローファンを配置することとなる。また、上述した実施形態では、開閉部３ａをドア状に形成したが、開閉自在な形態であれば、開閉部はスライド式やフィルム式の開閉機構とされても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコア（第一例）を示す斜視図である。
【図２】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコア（第二例）を示す斜視図である。
【図３】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコア（第三例）を示す斜視図である。
【図４】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコア（第四例）を示す斜視図である。
【図５】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコアの詳細構造（フィンピッチ調整の場合）を示す斜視図である。
【図６】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコアの詳細構造（チューブピッチ調整の場合）を示す斜視図である。
【図７】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコアの詳細構造（フィン角度調整の場合）を示す斜視図（端面図）である。
【図８】本発明の車両用冷却装置の実施形態におけるラジエターコアの構造（流量調整の場合）を示す正面図である。
【図９】本発明の車両用冷却装置の一実施形態の断面図（ドア閉時）である。
【図１０】本発明の車両用冷却装置の一実施形態の断面図（ドア開時）である。
【図１１】本発明の車両用冷却装置の他の実施形態の断面図（ドア閉時）である。
【符号の説明】
【００３０】
１…ラジエター（ラジエターコア）
１ａ…放熱チューブ
１ｂ…放熱フィン
１ｃ…供給管
１ｄ…流量調節弁
１ｅ…排出管
２…クロスフローファン
２ａ…フィン
３…シュラウド
３ａ…開閉部
【図１】
2007120329.tif 000003
【図２】
2007120329.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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