(57)【要約】【課題】熱交換器の効率を改善することで、発電機負荷による燃料消費を良好に軽減し得る車載熱交換器用補助装置を提供する。【解決手段】車載熱交換器用補助装置１は、雨水排水経路１１の途上に設けられる切替弁１２（切替手段）と、降雨を検知するワイパＳＷ３１、レインセンサ３２（降雨検知手段）と、貯水タンク１３に貯められた雨水をラジエータ２、インタークーラ３（熱交換器）に向けて噴霧するポンプ１５（噴霧手段）と、マイコン２５（車両状態情報取得手段、切替制御手段、噴霧制御手段）と、を備える。マイコン２５は、ワイパＳＷ３１等により降雨が検知されたとき、切替弁１２を排水用切替位置から給水用切替位置に切り替える。また、マイコン２５は、取得した車両状態情報等に応じてポンプ１５を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた雨水排水経路と、
前記雨水排水経路の途上に設けられ、雨水を車外へ排水する排水用切替位置と貯水タンクへ給水する給水用切替位置とのいずれかに切り替えられる切替手段と、
前記貯水タンクに設けられ、水位を検知する水位検知手段と、
降雨を検知する降雨検知手段と、
前記降雨検知手段により降雨が検知されたとき、前記切替手段を前記排水用切替位置から前記給水用切替位置に切り替える一方、前記水位検知手段により設定値以上の水位が検知されたとき、前記切替手段を前記給水用切替位置から前記排水用切替位置に切り替える切替制御手段と、
前記貯水タンクに貯められた雨水を熱交換器に向けて噴霧する噴霧手段と、
前記噴霧手段を駆動するために必要な車両状態情報を取得する車両状態情報取得手段と、
前記取得した車両状態情報に応じて前記噴霧手段を駆動する噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする車載熱交換器用補助装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、電動ファンの動作により放熱効率が高められるものであり、前記噴霧制御手段は、前記取得した車両状態情報に応じて前記噴霧手段を前記電動ファンの動作に優先して駆動する請求項１に記載の車載熱交換器用補助装置。
【請求項３】
前記雨水排水経路は、降雨時にフロントワイパにより掻き集められた雨水を車外へ排水する排水部を利用して形成されている請求項１又は２に記載の車載熱交換器用補助装置。
【請求項４】
前記熱交換器は複数設けられ、各熱交換器に対応して前記貯水タンク及び前記噴霧手段が設けられており、前記噴霧制御手段は、前記取得した車両状態情報に応じて前記各噴霧手段を個別に駆動する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車載熱交換器用補助装置。
【請求項５】
前記切替制御手段は、車両が駐車中であるとき、前記切替手段を前記排水用切替位置から前記給水用切替位置に切り替え可能とされている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車載熱交換器用補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載熱交換器用補助装置に関し、特に雨水を利用して熱交換器の放熱（冷却）性能の向上を図る車載熱交換器用補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のラジエータやインタークーラなどの熱交換器では、走行風を利用して（空冷）、放熱性能を向上させるのが一般的である。そして、車両の停止時や車両の走行時であっても十分な放熱効果が得られない場合には、熱交換器用補助装置としての電動ファンを駆動する等して放熱性能を確保するようにしている。また、例えば下記特許文献１に記載されるように、雨水受部を備え、雨水受部が受けた雨水を熱交換器（水冷式）における冷却水の補給用として冷却水リザーブタンクへ導入するようにした雨水利用式の補助装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−３４０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の車両では、渋滞時等の長時間低速走行状態（あるいは停止状態）にあって、走行風による熱交換器の冷却が期待しずらい場合には、間欠的（あるいは連続的）に電動ファンによる強制送風を行うようにしているが、電動ファンを駆動すると消費電力が大きく、状況によってはエンジン回転数の増加制御（アイドルアップ）を行うこともあり、これによって熱交換器の放熱性能は向上するものの、発電機負荷の増加に伴い余分な燃料を消費してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、熱交換器の効率を改善することで、発電機負荷による燃料消費を良好に軽減し得る車載熱交換器用補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車載熱交換器用補助装置は、車両に設けられた雨水排水経路と、雨水排水経路の途上に設けられ、雨水を車外へ排水する排水用切替位置と貯水タンクへ給水する給水用切替位置とのいずれかに切り替えられる切替手段と、貯水タンクに設けられ、水位を検知する水位検知手段と、降雨を検知する降雨検知手段と、降雨検知手段により降雨が検知されたとき、切替手段を排水用切替位置から給水用切替位置に切り替える切替制御手段と、貯水タンクに貯められた雨水を熱交換器に向けて噴霧する噴霧手段と、噴霧手段を駆動するために必要な車両状態情報を取得する車両状態情報取得手段と、取得した車両状態情報に応じて噴霧手段を制御する噴霧制御手段と、を備えたことを特徴とする。ここで、車両状態情報には、例えば、熱交換器がラジエータである場合の冷却水温度、電動ファンの動作状態信号、発電機負荷信号、エンジンに対する高出力要求信号などが含まれ、対応する制御ユニットから車内通信線を介して取得される。
【０００７】
本発明によれば、降雨検知手段により降雨が検知されると、切替手段が排水用切替位置から給水用切替位置に切り替えられ、雨水が雨水排水経路を経て貯水タンクに貯められる。水位検知手段により設定値以上の水位が検知されると、切替手段が給水用切替位置から排水用切替位置に切り替えられ、貯水量が制限される。そして、車両状態情報取得手段により取得された車両状態情報に応じて噴霧手段が駆動され、貯水タンクの雨水が熱交換器に噴霧される。このように貯水タンクの雨水を熱交換器に噴霧し、雨水が熱交換器から気化熱を奪うことで熱交換器の冷却性能を向上させることができる。つまり、雨水を積極的に利用して熱交換器の冷却性能の改善を図ることで、バッテリ容量の低下、発電容量の増加を抑制することが可能となり、ひいては発電機負荷による燃料消費を軽減することが可能となる。
【０００８】
この場合、熱交換器は、電動ファンの動作により放熱効率が高められるものであり、噴霧制御手段は、取得した車両状態情報に応じて噴霧手段を電動ファンの動作に優先して駆動するように構成することができる。これによれば、電動ファンの動作を最小限に制限し、その電気的負荷を軽減することで、発電機負荷による燃料消費を良好に軽減することができる。
【０００９】
また、雨水排水経路は、降雨時にフロントワイパにより掻き集められた雨水を車外へ排水する排水部を利用して形成されている構成とすることができる。これによれば、雨水を効率良く貯水タンクに集めることができる。
【００１０】
また、熱交換器は複数設けられ、各熱交換器に対応して貯水タンク及び噴霧手段が設けられており、噴霧制御手段は、取得した車両状態情報に応じて各噴霧手段を個別に駆動するように構成することができる。これによれば、熱交換器の種類に応じて雨水の噴霧量を変えることができ、各熱交換器を効率良く冷却することができる。
【００１１】
また、切替制御手段は、車両が駐車中であるとき、切替手段を排水用切替位置から給水用切替位置に切り替え可能な構成とすることもできる。これによれば、車両の駐車中に自動的に貯水タンクへの給水が可能となるため、雨水を補充する等の定期的なメインテナンス負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る車載熱交換器用補助装置の一例を模式的に示すブロック図。
【図２】図１の雨水排水経路の概略図。
【図３】図１のマイクロコンピュータによって実行される弁制御プログラムを示すフローチャート。
【図４】図１のマイクロコンピュータによって実行されるポンプ制御プログラムを示すフローチャート。
【図５】貯水タンクが複数設けられる場合の一例（要部）を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る車載熱交換器用補助装置１の一例を示すブロック図である。本実施例１の適用車両は、エンジン（図示省略）を水冷方式で冷却するものであり、冷却水の放熱を行うラジエータ２と、過給機（図示省略）による圧縮空気の放熱を行うインタークーラ３とを備えている。ラジエータ２及びインタークーラ３が本発明の熱交換器に相当している。そして、車載熱交換器用補助装置１は、降雨時に貯水した雨水を利用してラジエータ２及びインタークーラ３の放熱効率を改善するものであり、雨水を自動給水する給水ユニット１０と、車両状態に応じて給水ユニット１０を制御する制御ユニット２０とを含んで構成されている。
【００１５】
給水ユニット１０は、雨水排水経路１１、切替弁１２、貯水タンク１３、水位センサ１４及びポンプ１５を備えている。雨水排水経路１１は、図２に示すように、降雨時にフロントワイパ４により掻き集められた雨水を車外へ排水するためにカウル部５に設けられた導水口５ａ及び導水路５ｂ（排水部）を利用して形成されており、雨水を効率良く貯水タンク１３に集めることができるように構成されている。なお、雨水排水経路１１は、カウル部５以外にも、雨水が集められやすい例えば車両ドアのウェザーストリップ等を利用して構成してもよい。
【００１６】
図１に戻って、切替弁１２（切替手段）は、雨水排水経路１１の途上に設けられ、制御ユニット２０によるアクチュエータ１２ａの駆動によって、雨水を車外へ排水する排水用切替位置（図中実線で示す位置）と、貯水タンク１３へ給水する給水用切替位置（図中破線で示す位置）とのいずれかに切り替えられる。
【００１７】
切替弁１２は、通常時は排水用切替位置に位置するように設定されており、雨水排水経路１１を経由して流れ込む雨水が原則として車外へ排水されるように構成されている。切替弁１２が通常時において給水用切替位置に位置するように設定すると、フロントウインドガラスに付着等していた塵等の異物が雨水と共に貯水タンク１３に混入するおそれがあるからである。この場合、降雨の当初は、切替弁１２を排水用切替位置に維持し、ある程度の時間が経過してから切替弁１２を給水用切替位置に切り替えるように制御したり、雨水排水経路１１の途上にフィルタを設けることで、貯水タンク１３に貯められる雨水をきれいなものとすることができる。
【００１８】
貯水タンク１３は、切替弁１２が給水用切替位置に切り替えられることで雨水排水経路１１を経由して流れ込む雨水を貯水する。水位センサ１４は、貯水タンク１３に貯められる雨水の水位に対応する水位信号を制御ユニット２０に出力する。
【００１９】
ポンプ１５は、雨水を汲み上げる電動モータ１５ａを備え、例えば電動モータ１５ａの正転駆動によりノズル１５ｂを介して雨水をラジエータ２に向けて噴霧する一方、電動モータ１５ａの逆転駆動によりノズル１５ｃを介して雨水をインタークーラ３に向けて噴霧するように構成されている。なお、ポンプ１５の消費電力は、後述する電動ファン６の消費電力に比べて小さく設定されている。ポンプ１５が本発明の噴霧手段に相当する。
【００２０】
制御ユニット２０は、通信回路２１、駆動回路２２〜２４、及びこれらが接続されるマイクロコンピュータ２５（以下、マイコン２５という）を備えている。通信回路２１（例えば、ＣＡＮトランシーバ）は、多重通信線ＢＵＳ（例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮなどの車内通信線）に接続されている。駆動回路２２は、切替弁１２を動作させるアクチュエータ１２ａ（例えば、電動モータ、電磁ソレノイドなど）を駆動する。また、駆動回路２３は電動ファン６を駆動し、駆動回路２４はポンプ１５の電動モータ１５ａを駆動する。
【００２１】
マイコン２５は、通信回路２１及び多重通信線ＢＵＳを介してエンジンＥＣＵ等から、冷却水温度、圧縮空気温度、エンジンの高出力要求信号（例えば、エンジン回転数）、ラジエータ２の放熱効率を高める電動ファン６の動作状態信号（例えば、ファン回転数）、発電機（図示省略）の負荷信号（例えば、オルタネータ出力）などを取得する。冷却水温度、エンジンの高出力要求信号、電動ファン６の動作状態信号、発電機の負荷信号などが本発明の車両状態情報に相当し、通信回路２１、マイコン２５などが本発明の車両状態情報取得手段に相当する。
【００２２】
また、マイコン２５には、ワイパＳＷ３１、レインセンサ３２及び上記水位センサ１４が接続されている。ワイパＳＷ３１は、フロントワイパ４の動作状態信号（例えば、間欠動作、低速動作、高速動作及び一時動作のうちいずれの動作状態であるかを示す信号）を出力する。レインセンサ３２は、降雨を検知したときレイン検知信号を出力する。ワイパＳＷ３１及びレインセンサ３２が本発明の降雨検知手段に相当する。
【００２３】
マイコン２５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ,Ａ／Ｄ変換部，インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路などを主要構成部としており、ＲＯＭ等に記憶されている図３の弁制御プログラムを実行し、その実行に応じた制御信号を駆動回路２２に出力して切替弁１２を駆動する。また、マイコン２５は、図４のポンプ制御プログラムを実行し、その実行に応じた制御信号を駆動回路２４に出力してポンプ１５を駆動する一方で、必要に応じて制御信号を駆動回路２３に出力して電動ファン６を駆動する。
【００２４】
なお、マイコン２５は、貯水タンク１３に雨水が貯まっていない等の場合には図３及び図４のプログラムを実行する代わりにファン制御プログラム（図示省略）を実行し、その実行に応じた制御信号を駆動回路２３に出力して電動ファン６のみを個別に駆動するようになっている。マイコン２５が本発明の切替制御手段、噴霧制御手段に相当する。
【００２５】
次に、上記のように構成された実施例１の作動について説明する。イグニッションスイッチのオンにより、マイコン２５は、図３の弁制御プログラム及び図４のポンプ制御プログラムの実行を開始する。
【００２６】
最初に、図３の弁制御プログラムについて説明する。マイコン２５は、ワイパＳＷ３１がオンであるか、又はレインセンサ３２により降雨が検知された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、切替弁１２が排水位置に位置していることを条件として（Ｓ２：ＹＥＳ）、切替弁１２を給水位置に切り替えるように駆動回路２２を介してアクチュエータ１２ａを駆動する（Ｓ３）。なお、ワイパＳＷ３１がオフであり、しかも、レインセンサ３２により降雨が検知されない場合には（Ｓ１：ＮＯ）、直ちにこの弁制御プログラムの実行を終了する。
【００２７】
マイコン２５は、水位センサ１４からの水位信号に応じて貯水タンク１３内の雨水が所定の水位に達したと判定すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、切替弁１２を排水位置に切り替えるように駆動回路２２を介してアクチュエータ１２ａを駆動する（Ｓ５）。なお、貯水タンク１３内の雨水が所定の水位に達するまでは、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４の処理を繰り返し実行し、この処理の間に降雨が検知されなくなれば（Ｓ１：ＮＯ）、この弁制御プログラムの実行を終了する。このとき、切替弁１２は通常時の排水位置に戻される。
【００２８】
次に、図４のポンプ制御プログラムについて説明する。マイコン２５は、通信回路２１及び多重通信線ＢＵＳを介してエンジンＥＣＵ等から、冷却水温度、圧縮空気温度、エンジンの高出力要求信号、電動ファン６の動作状態信号、発電機の負荷信号などの車両状態情報を取得する（Ｓ１１）。
【００２９】
マイコン２５は、冷却水温度が所定の温度よりも高く、かつ、圧縮空気温度が所定の温度よりも高い場合には、ラジエータ２とインタークーラ３の両者に雨水を噴霧する必要があると判定し（Ｓ１２，Ｓ１３：ＹＥＳ）、車両状態情報及び貯水タンク１３の水位に応じて駆動回路２４を介してポンプ１５ａが正転逆転を繰り返すように駆動する。このとき、必要に応じて駆動回路２３を介して電動ファン６を駆動する（Ｓ１４）。
【００３０】
なお、貯水タンク１３の水位を参照することとしたのは、その水位に応じてポンプ１５の動作時間や正逆転のタイミング、あるいは正転と逆転の動作時間の比率などが異なってくると考えられるからである。この場合、水位センサ１４の水位信号に加えて、ワイパＳＷ３１の動作状態信号又はレインセンサ３２の降雨検知信号を利用し、降雨が続いていることを条件として（降雨の量を加味することもできる）、ポンプ１５を積極的に駆動し、電動ファン６を極力駆動しないようにすることができる。
【００３１】
給水ユニット１０が設けられていない従来の車両では、冷却水温度を低下させること、エンジン出力を高くすること、発電機負荷を小さくすること等の各種要求が競合した場合、いずれの要求を優先するかについては車両状態との関係に応じてさまざまな考え方があり、冷却水温度の低減を優先するものもあれば、エンジンの高出力要求や発電機負荷の低減を優先するものもあった。
【００３２】
この実施例１では、冷却水温度が所定の温度よりも高い場合には、電動ファン６よりも消費電力の小さいポンプ１５ａを優先して駆動し、冷却水温度が依然として所定の温度よりも高い場合に限り電動ファン６を駆動するようにしている。このため、エンジンの高出力要求がある場合や発電機負荷の低減要求がある場合であっても、それぞれの要求を適切なものとすることが可能となる。
【００３３】
同様にして、冷却水温度は所定の温度よりも高いが、圧縮空気温度が所定の温度よりも低い場合には、ラジエータ２のみに雨水を噴霧する必要があると判定し（Ｓ１２：ＹＥＳ、Ｓ１３：ＮＯ）、車両状態情報及び貯水タンク１３の水位に応じて駆動回路２４を介してポンプ１５を正転駆動し、必要に応じて駆動回路２３を介して電動ファン６を駆動する（Ｓ１５）。
【００３４】
一方、冷却水温度は所定の温度よりも低いが、圧縮空気温度が所定の温度よりも高い場合には、インタークーラ３のみに雨水を噴霧する必要があると判定し（Ｓ１２：ＮＯ、Ｓ１６：ＹＥＳ）、車両状態情報及び貯水タンク１３の水位に応じて駆動回路２４を介してポンプ１５を逆転駆動する（Ｓ１７）。
【００３５】
なお、冷却水温度が所定の温度よりも低く、かつ、圧縮空気温度が所定の温度よりも低い場合には、ラジエータ２及びインタークーラ３の両者に雨水を噴霧する必要はないと判定し（Ｓ１２，Ｓ１６：ＮＯ）、ポンプ１５を停止状態とする（Ｓ１８）。
【００３６】
以上の説明からも明らかなように、上記実施例１では、雨水をラジエータ２等に噴霧し、雨水がラジエータ２等から気化熱を奪うことでラジエータ２等の冷却性能を向上させることができる。すなわち、雨水を積極的に利用しラジエータ２等の冷却性能の改善を図ることで、バッテリ容量の低下、発電容量の増加を抑制することができ、発電機負荷による燃料消費を軽減することができる。
【００３７】
特に、この実施例１では、ポンプ１５が電動ファン６の動作に優先して駆動されるため、電動ファン６の動作を最小限に制限し、その電気的負荷を軽減することで、発電機負荷による燃料消費を良好に軽減することができる。
【実施例２】
【００３８】
上記実施例１では、熱交換器としてのラジエータ２及びインタークーラ３に対して、貯水タンク１３、水位センサ１４及びポンプ１５を共用するように構成したが、これに限らず、例えば図５に示すように、ラジエータ２に対応して貯水タンク１３、水位センサ１４及びポンプ１５を設けるとともに、インタークーラ３に対応して貯水タンク１１３、貯水タンク１１３の水位を検出してマイコン２５に出力する水位センサ１１４、及び電動モータ１１５ａを有するポンプ１１５を設けるように構成してもよい。その他の構成は上記実施例１とほぼ同じである。
【００３９】
この実施例２において、雨水排水経路１１には、雨水を貯水タンク１１３に導く分岐路１１１が形成されるとともに、切替弁１２に加えて切替弁１１２が設けられている。切替弁１１２（切替手段）は、制御ユニット２０によるアクチュエータ１１２ａの駆動によって、貯水タンク１３へ給水する第一給水切替位置（図中実線で示す位置）と、貯水タンク１１３へ給水する第二給水切替位置（図中破線で示す位置）とのいずれかに切り替えられる。また、ポンプ１１５は、電動モータ１１５ａの正転駆動によりノズル１１５ｃを介して雨水をインタークーラ３に向けて噴霧するように構成されている。
【００４０】
この実施例２によれば、ラジエータ２とインタークーラ３とで噴霧のための貯水量及び雨水の噴霧量をそれぞれ個別に設定することができる。これにより、車両状態情報及び貯水タンク１３，１１３の水位に応じてラジエータ２とインタークーラ３をそれぞれ効率良く冷却することができる。
【００４１】
なお、上記実施例２では、切替手段として二つの切替弁１２，１１２を用いるように構成したが、切替弁の構成は適宜変更可能であり、一つの弁機構で切替弁１２，１１２の両機能を備えるように構成することも可能である（ロータリー弁のように回転位置に応じて流路を分ける、スプール弁のようにスライド位置に応じて流路を分ける等）。
【００４２】
（変形例）
上記実施例１等では、イグニッションスイッチのオンにより、マイコン２５が図３の弁制御プログラムを実行し、切替弁１２等を所定の切替位置に変更するように構成したが、これに限らず、例えばイグニッションスイッチがオンとされない車両の駐車中であっても、マイコン２５が定期的にレインセンサ３２の信号をサンプリングし、レインセンサ３２の検知信号に応じて切替弁１２等を所定の切替位置に切り替えるように構成することもできる。
【００４３】
この変形例によれば、車両の駐車中に自動的に貯水タンク１３等への給水が可能となるため、雨水を補充する等の定期的なメインテナンス負荷を軽減することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  車載熱交換器用補助装置
２  ラジエータ（熱交換器）
３  インタークーラ（熱交換器）
４  フロントワイパ
５  カウル部
５ａ  導水口（排水部）
５ｂ  導水路（排水部）
６  電動ファン
１０  給水ユニット
１１  雨水排水経路
１２，１１２  切替弁（切替手段）
１３，１１３  貯水タンク
１４，１１４  水位センサ（水位検知手段）
１５，１１５  ポンプ（噴霧手段）
１５ａ，１１５ａ  電動モータ
１５ｂ，１５ｃ，１１５ｃ  ノズル
２０  制御ユニット
２１  通信回路（車両状態情報取得手段）
２２〜２４  駆動回路
２５  マイコン（マイクロコンピュータ、車両状態情報取得手段、切替制御手段、噴霧制御手段）
３１  ワイパＳＷ（降雨検知手段）
３２  レインセンサ（降雨検知手段）
【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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