(57)【要約】【課題】  熱交換器用モータファンの制御方法の整流作用を利用してコア部に当たる車両走行風の風量分布を均一化でき、これによって、コア部のチューブの付け根の亀裂・破損を防止できる熱交換器用モータファンの制御方法の提供。【解決手段】  熱交換器１に併設され、且つ、熱交換器１のコア部３ｄに強制風を通過させて該コア部のチューブ３ｃ（４ｃ）に流れる流通媒体を冷却する熱交換器用モータファンの制御方法において、車両走行中に外気温が０℃以下である場合に熱交換器用モータファン２ｂを作動させることとした。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器に併設され、且つ、熱交換器のコア部に強制風を通過させて該コア部のチューブに流れる流通媒体を冷却する熱交換器用モータファンの制御方法において、
車両走行中に外気温が０℃以下である場合に熱交換器用モータファンを作動させることを特徴とする熱交換器用モータファンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のラジエータやコンデンサ等の熱交換器を冷却する熱交換器用モータファンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器用モータファンは、ラジエータやコンデンサ等の熱交換器におけるコア部に強制風を通過させて該コア部のチューブに流れる流通媒体を冷却するようになっている。
また、このような熱交換器用モータファンの制御方法は、車速、ラジエータの流通媒体の温度、エアコンのＯＮ／ＯＦＦ、コンデンサの流通媒体の圧力を稼働要因としている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３１７３５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１７４１２０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、従来の熱交換器用モータファンの制御方法では、外気温を稼働要因としていないため、車両走行中の外気温が低温であっても作動せず、図９に示すように、熱交換器０１の車両前方側に配置されたバンパアーマチュア０８、バンパフェイシア０９、フロントグリル０１０の開口部等によって熱交換器０１のコア部に車両走行風が当たり易い部位と当たりにくい部位（例えば図中範囲Ｚで示す部位）が生じ、外気温が低温の時にコア部の温度差に起因する熱応力によってチューブの付け根に亀裂・破損が発生するという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、外気が低温の際に熱交換器用モータファンの整流作用を利用してコア部に当たる車両走行風の風量分布を均一化でき、これによって、コア部のチューブの付け根に亀裂・破損が発生するのを防止できる熱交換器用モータファンの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１記載の発明では、熱交換器に併設され、且つ、熱交換器のコア部に強制風を通過させて該コア部のチューブに流れる流通媒体を冷却する熱交換器用モータファンの制御方法において、車両走行中に外気温が０℃以下である場合に熱交換器用モータファンを作動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、熱交換器に併設され、且つ、熱交換器のコア部に強制風を通過させて該コア部のチューブに流れる流通媒体を冷却する熱交換器用モータファンの制御方法において、車両走行中に外気温が０℃以下である場合に熱交換器用モータファンを作動させるため、外気が低温の際に、熱交換器用モータファンの整流作用を利用してコア部に当たる車両走行風の風量分布を均一化でき、これによって、コア部のチューブの付け根に亀裂・破損が発生するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１では熱交換器をラジエータとコンデンサが一体的に形成された一体型熱交換器に適用した場合について説明する。
図１は本発明の実施例１の熱交換器を示す分解斜視図、図２は同斜視図、図３は本実施例１のコア部の詳細を説明する斜視断面図（レインフォースの一部は二点差線で図示）、図４は本実施例１の熱交換器の正面図である。
図５は本実施例１の熱交換器用モータファンの配置と作用を説明する図、図６は本実施例１の熱交換器の流通媒体の流れを説明する模式図、図７は本実施例１の熱交換器用モータファンの制御を説明するフローチャート図、図８は本実施例１のチューブの歪みを測定した結果を示す図である。
【０００９】
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の熱交換器用モータファンでは、熱交換器１の車両後方側にモータファンシュラウド２が備えられている。
【００１０】
熱交換器１は、ラジエータ３と、その車両前方側に重ねられた状態で配置されるコンデンサ４とが一体的に固設されて成る一体型熱交換器が採用されている。
ラジエータ３は、所定間隔をおいて左右両側に対向配置される一対のタンク3a,3bと、後述するコア部３ｄで構成されている。
【００１１】
また、タンク３ａの上部には車両後方側へ突出した入出力ポートＰ１が設けられ、一方、タンク３ｂの下部には車両後方側へ突出した入出力ポートＰ２が設けられている。
【００１２】
図３に示すように、コア部３ｄは、一対のタンク3a,3bの間に挿通し固定された複数のチューブ３ｃと、隣接するチューブ３ｃ同士の間に配置され、且つ、コンデンサ４のコア部４ｄと共用する波状のフィン５で構成されている。
なお、本実施例１のチューブ３ｃは、その内部が中央で仕切られた所謂Ｂ型偏平チューブが採用されているが、この限りではない。
【００１３】
コンデンサ４は、所定間隔をおいて対向配置される一対のタンク4a,4bと、コア部４ｄで構成されている。
図４に示すように、タンク４ａの内部は仕切り板４ｅによって２つの室R1,R4に仕切られ、一方、タンク４ｂの内部は仕切り板４ｆによって２つの室R2,R3に仕切られている。
また、タンク４ａの室Ｒ１に近接した側方には入出力ポートP3,P4設けられる他、入出力ポートＰ３は室Ｒ１に連通され、一方、入出力ポートＰ４は、パイプ４ｇを介して室Ｒ４に連通されている。
また、タンク４ｂには室R3,R4に連通したレシーバ４ｈのパイプ4i,4jが接続されている。
【００１４】
また、コア部４ｄは、一対のタンク4a,4bの間に挿通し固定された複数のチューブ４ｃと、隣接するチューブ４ｃ同士の間に配置される前述のフィン５で構成されている。
【００１５】
そして、ラジエータ３のタンク3a,3b及びコンデンサ４のタンク4a,4bの上下端部には、レインフォース6a,6bが挿通し固定されることにより、これら両者が一体的に連結固定されている。
【００１６】
なお、図３に示すように、本実施例１では、室R1,R2に対応するフィン５に所謂伝熱フィンが採用され、室R3,R4に対応するフィン５に開口部５ａが形成された所謂断熱フィンが採用されているが、この限りではない。
同様に、フィン５における各チューブ3c,4cに近接した部位にはルーバ５ｂが形成されているが、このルーバ５ｂの配置や形状については適宜設定できる。
【００１７】
その他、熱交換器１の各構成部材は全てアルミ製であり、各構成部材の接合部のうちの少なくとも一方側にはろう材からなるクラッド層（ブレージングシート）が設けられ、これらは予め仮組された後、図外の加熱炉で熱処理されることにより一体的にろう付け固定される。
なお、レシーバ４ｈについては、加熱処理後の熱交換器１に対して図外のブラケットや溶接で固定しても良い。
【００１８】
図１に示すように、モータファンシュラウド２は、ファンシュラウド本体２ａと、熱交換器用モータファン２ｂで構成されている。
ファンシュラウド本体２ａは、樹脂製で一体的に形成される他、その前面には熱交換器１の後面に重ね合わせるための平坦な重ね部７が形成されている。
【００１９】
熱交換器用モータファン２ｂは、ファンシュラウド本体２ａの略中央に形成された円筒状のリング部２ｄ内に収容され、複数の羽根２ｃを備えるボス部Ｂとその後方に連結された図外のモータで構成されている。なお、熱交換器用モータファン２ｂの羽根２ｃはリングファンを採用しても良い。
【００２０】
そして、ファンシュラウド本体２ａの左右上部にはボルト孔2f、2gが形成され、一方、左右下部には下方に突出した板状の挿入部2h,2iが形成されており、図２に示すように、ファンシュラウド本体２ａの重ね部７をラジエータ３のコア部３ｄに重ねるように配置し、ファンシュラウド本体２ａの挿入部2h,2iをラジエータ３のタンク3a,3bの下部後面に設けられた袋状のブラケット部（図示せず）に上方から挿入して保持させた後、ボルト孔2f、2gからラジエータ３のタンク3a,3bの上部後面に設けられたボルト孔（図示せず）に図示を省略するボルトを挿入して螺合することにより、両者が固定される。
【００２１】
次に、作用を説明する。
このように構成された交換器１は、図５に示すように、車両のエンジンルームに搭載される他、熱交換器１の車両前方側にはバンパアーマチュア８やバンパフェイシア９、フロントグリル１０が配置される。
【００２２】
そして、図６に示すように、熱交換器１は、図外のエンジン側からラジエータ３の入出力ポートＰ１を介してタンク３ａに流入した約１１０℃前後の流通媒体Ｘが、コア部３ｄの各チューブ３ｃを流通する間にコア部３ｄを通過する車両走行風または熱交換器用モータファン２ｂによる強制風とフィン５を介して熱交換されることにより約６０℃前後まで冷却された後、タンク３ｂに流入して入出力ポートＰ２から再びエンジン側へ排出されることによりラジエータとして機能する。
【００２３】
一方、図外のコンプレッサ側からコンデンサ４の入出力ポートＰ３を介してタンク４ａの室Ｒ１に流入した約７０℃前後の流通媒体Ｙは、コア部４ｄの室R1,R2に対応する各チューブ４ｃを流通する間にコア部４ｄを通過する車両走行風または熱交換器用モータファン２ｂによる強制風とフィン５を介して熱交換された後、タンクの室Ｒ２に流入する。
【００２４】
次に、室Ｒ２内の流通媒体Ｙは、パイプ４ｉを介してレシーバ４ｈ内で気液分離された後、液状の流通媒体Ｙのみがパイプ４ｊを介してタンクの室Ｒ３に流入して室R3,R4に対応する各チューブ４ｃを流通する間に、コア部４ｄを通過する車両走行風または熱交換器用モータファン２ｂによる強制風とフィン５を介して熱交換されることにより、約４５℃前後まで過冷却されてタンクの室Ｒ４に流入する。
【００２５】
最後に、室Ｒ４内の流通媒体Ｙは、パイプ４ｇを介して入出力ポートＰ４から図外のエバポレータ側へ排出されることによりコンデンサとして機能する。
【００２６】
ここで、本実施例１の熱交換器用モータファン２ｂの稼働条件を、従来の稼働条件と比較して下記表１に示す。なお、外気温以外の数値については一般的な熱交換器用モータファンの制御に採用される数値であって、この限りではない。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示すように、従来の熱交換器用モータファンの稼働要因の１つとしては、車速とラジエータの流通媒体の温度があり、例えば、車速４０ｋｍ／ｈ未満でラジエータの流通媒体の温度が９５℃以上の場合と、車速４０ｋｍ／ｈ以上８０ｋｍ／ｈ未満でラジエータの流通媒体の温度が１００℃以上の場合に作動するように設定されている。また、車速８０ｋｍ／ｈ以上の場合には停止するように設定されている。
また、エアコンのスイッチがＯＮの際と、エアコンのスイッチがＯＦＦでコンデンサの流通媒体の圧力が１６ｋｇ／ｃｍ２以上になった際には作動するように設定されている。
即ち、従来の熱交換器用モータファンの制御方法は、その稼働要因を、車速、ラジエータの流通媒体の温度、エアコンのＯＮ／ＯＦＦ、コンデンサの流通媒体の圧力としている。
【００２９】
これに対し、本実施例１の熱交換器用モータファン２ｂの制御方法は、稼働要因に外気温を加えている。
具体的には、車速とラジエータの流通媒体の温度に応じた稼働条件を全て外気温が０℃よりも高い場合に限るとし、その他の稼働条件は同じであるが車両走行中の外気温が０℃以下の場合には熱交換器用モータファン２ｂを中速〜低速回転（例えば高速回転時の印加電圧を１２Ｖとした場合、１０Ｖ以下）で作動するように制御されている。
なお、車速、ラジエータの流通媒体の温度、エアコンのＯＮ／ＯＦＦ、コンデンサの流通媒体の圧力は、エンジンまたはエアコンのコントロールユニットから得られる値を用いる。
また、外気温はエアコンの制御のために一般的に車室外に設置される外気温センサから得られる値を用いれば良い。
【００３０】
次に、図７のフローチャート図を用いて本実施例１の熱交換器用モータファンの制御を説明する。
先ず、ステップＳ１では、外気温センサにより外気温を測定し、外気温が０℃よりも高い場合にはステップＳ２に移行して表１で説明した稼働条件に基づいて熱交換器用モータファン２ｂを稼働させる。
【００３１】
ステップＳ１において、外気温が０℃以下の場合にはステップＳ３に移行してエンジンコントロールユニット等によりエンジンがアイドリング中かどうかを検出し、アイドリング中の場合にはステップＳ４に移行して熱交換器用モータファン２ｂを停止させる。
【００３２】
ステップＳ３において、エンジンがアイドリング中でなければステップＳ５に移行して熱交換器用モータファン２ｂを中速〜低速回転で作動させて再びステップＳ１に戻る。
従って、本実施例１の熱交換器用モータファンの制御方法では、ステップＳ１で外気温が０℃以下であってもステップＳ３でエンジンがアイドリング中の場合には、ステップＳ４へ移行して熱交換器用モータファン２ｂを停止するように制御される。
【００３３】
ここで、従来の熱交換器用モータファンの制御方法では、車両走行中の外気温が低温であっても作動しないため、車両前方側に配置されたバンパアーマチュアやフロントグリルの開口部等によってコア部に車両走行風が当たり易い部位と当たりにくい部位が生じ、外気温が低温の時にコア部の温度差に起因する熱応力によってチューブの付け根に亀裂・破損が発生するという問題点があった。
なお、このように外気温が０℃以下の場合において、チューブの付け根が熱応力に耐えきれずに亀裂・破損する場合が多いことが分かっている。
【００３４】
これに対し、本実施例１の熱交換器用モータファンの制御方法にあっては、車両走行中の外気温が０℃以下の場合には熱交換器用モータファン２ｂを中速〜低速回転で作動させるため、図５に示すように、熱交換器用モータファン２ｂの整流作用によりバンパアーマチュア８等の裏側となってコア部３ｄ（４ｄ）の風が当たりにくい部位に風を当てることができ、結果、コア部３ｄ（４ｄ）に当たる車両走行風の風量分布を均一化できる。
【００３５】
従って、コア部３ｄ（４ｄ）の温度を均一化してチューブ３ｃ（４ｃ）の付け根に亀裂・破損が発生するのを防止できる。
【００３６】
また、熱交換器用モータファン２ｂを中低速回転で作動させるため、消費電力を節約でき、バッテリ等の負荷を軽減できる。
【００３７】
また、車両前方側または車両下方側から水しぶきが熱交換器用モータファン２ｂに飛散した場合に、熱交換器用モータファン２ｂが凍結して作動しなくなるのを防止できる。
【００３８】
さらに、外気温が０℃以下であってもエンジンがアイドリング中の場合には、前述したような車両走行風による問題が発生しないため、図７のフローチャート図で説明したように、ステップＳ１で外気温が０℃以下であってもステップＳ３でエンジンがアイドリング中の場合には、ステップＳ４へ移行して熱交換器用モータファン２ｂを停止させることによって、熱交換器用モータファン２ｂの作動による無駄な消費電力を抑えることができる。
【００３９】
ここで、外気温が−２０℃、車速が４０ｋｍ／ｈで走行中の車両を再現し、熱交換器用モータファン２ｂを停止させる場合と、低速回転（印加電圧６Ｖ）で作動させた場合におけるチューブ３ｃの歪み測定試験を行った結果を図８に示す。なお、測定に際しては、バンパアーマチュア８の裏側となるチューブ３ｃの付け根（タンク3a,3bの近傍の位置）に歪みセンサを装着して行った。
【００４０】
図８に示すように、熱交換器用モータファン２ｂを作動させた場合には、熱交換器用モータファン２ｂを停止させた場合に比べてチューブ３ｃの付け根の歪みを大幅に軽減でき、チューブ３ｃの付け根の亀裂・破損を防止できた。
【００４１】
従って、外気温が−２０℃という極低温下において、低速回転（印加電圧６Ｖ）で作動させた場合であっても十分に効果があることが証明された。
なお、熱交換器用モータファン２ｂは前述したように低速回転であっても十分な効果が得られるため、高速回転で作動させる必要はなく、消費電力等を考慮すると中速〜低速回転で作動させることが好ましい。
【００４２】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の熱交換器用モータファンの制御方法にあっては、熱交換器１に併設され、且つ、熱交換器１のコア部３ｄに強制風を通過させて該コア部３ｄのチューブ３ｃ（４ｃ）に流れる流通媒体を冷却する熱交換器用モータファンの制御方法において、車両走行中に外気温が０℃以下である場合に熱交換器用モータファン２ｂを作動させるため、外気が低温である場合に、熱交換器用モータファン２ｂの整流作用を利用してコア部３ｄ（４ｄ）に当たる車両走行風の風量分布を均一化でき、これによって、コア部３ｄ（４ｄ）のチューブ３ｃ（４ｃ）の付け根に亀裂・破損が発生するのを防止できる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
【００４４】
例えば、本実施例では、熱交換器１をラジエータ３とコンデンサ４が一体的に形成された一体型熱交換器に適用した場合について説明したが、ラジエータ３とコンデンサ４は別体でも良いし、その他の一般的な熱交換器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１の熱交換器を示す分解斜視図である。
【図２】本実施例１の熱交換器を示す斜視図である。
【図３】本実施例１のコア部の詳細を説明する斜視断面図（レインフォースの一部は二点差線で図示）である。
【図４】本実施例１の熱交換器の正面図である。
【図５】本実施例１の熱交換器用モータファンの配置と作用を説明する図である。
【図６】本実施例１の交換器の流通媒体の流れを説明する模式図である。
【図７】本実施例１の熱交換器用モータファンの制御を説明するフローチャート図である。
【図８】本実施例１のチューブの歪みを測定した結果を示す図である。
【図９】従来の熱交換器の流通媒体の流れを説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｂ  ボス部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  入出力ポート
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  室
１  熱交換器
２  モータファンシュラウド
２ａ  ファンシュラウド本体
２ｂ  熱交換器用モータファン
２ｃ  羽根
２ｄ  開口部
２ｆ、２ｇ  ボルト孔
２ｈ、２ｉ  挿入部
３  ラジエータ
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ  タンク
３ｃ、３ｃ  チューブ
３ｄ、４ｄ  コア部
４  コンデンサ
４ｅ、４ｆ  仕切り板
４ｇ、４ｉ、４ｊ  パイプ
４ｈ  レシーバ
５  フィン
５ａ  開口部
５ｂ  ルーバ
６ａ、６ｂ  レインフォース
７  重ね部
８  バンパアーマチュア
９  バンパフェイシア
１０  フロントグリル
【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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【図８】
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【図９】
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