JP2014020245A - 冷却ファン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器の全域に空気流を通過させ、熱交換器における熱交換の効率を向上できる冷却ファン装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る冷却ファン装置２０は、送風機２１と、送風機２１から送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付ける空気案内器１００とを備える。空気案内器１００は、送風機２１から空気が送られる側部ダクト１１０と、車幅方向に沿って熱交換器１０の全面に対応して車両上下方向に複数段に配設されるとともに、側部ダクト１１０と連通する前部ダクト１２０と、複数段の前部ダクト１２０の間に立設される板状の案内板１４０とによって構成される。前部ダクト１２０には、側部ダクト１１０から送られた空気を熱交換器１０に向けて吹き付けるエジェクタノズル１３０が形成される。案内板１４０は、車幅方向に対して所定間隔おきに設けられて、エジェクタノズル１３０から吹き出された空気を熱交換器１０へ案内する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換ユニットを構成する冷却ファン装置に関する。

従来から、車両のフロントエンドモジュールには、熱交換ユニットが設けられている。この熱交換ユニットは、ラジエータ及びコンデンサからなる熱交換器と、電動ファン及びファンモータなどからなる冷却ファン装置とによって大略構成されている（例えば、特許文献１参照）。

熱交換器の後部には、熱交換器と電動ファンとの間の流路を形成するシュラウドが設けられている。シュラウドには、正面視で略円形状の左右一対の開口部が形成されており、該開口部には、電動ファンが取り付けられている。

このような熱交換ユニットでは、電動ファンの回転によって、車両前部から導入した空気を熱交換器に通過させ、熱交換器内を循環する冷媒や冷却水を放熱させて冷却できるようになっている。

特開２００５−８３３２１号公報

しかしながら、上述した従来の冷却ファン装置では、シュラウドに形成された開口部が略円形状であることによって、該開口部の周囲の壁部（特に、正面視で四隅）に空気が通過しにくい。つまり、熱交換器の端部（特に、正面視で四隅）に空気が通過しにくいのが現状であった。このため、熱交換器の全域に空気流を通過させて、熱交換器における熱交換の効率をより向上させる技術が望まれていた。

そこで、本発明は、熱交換器の全域に空気流を通過させ、熱交換器における熱交換の効率を向上できる冷却ファン装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、車両前部側に配設される熱交換器に空気を送風する冷却ファン装置であって、送風機と、前記熱交換器の前部に配設されて前記送風機から送られる空気を前記熱交換器に向けて吹き付ける空気案内器とを備え、前記空気案内器は、前記熱交換器の車幅方向の側部に配設され、前記送風機から送られる空気が送られる側部ダクトと、前記熱交換器の前部で前記車幅方向に沿って前記熱交換器の全面に対応して車両上下方向に複数段に配設され、前記側部ダクトと連通する前部ダクトと、複数段の前記前部ダクトの間に立設される板状の案内板とによって構成され、前記前部ダクトには、前記側部ダクトから送られた空気を前記熱交換器に向けて吹き付けるエジェクタノズルが形成され、前記案内板は、前記車幅方向に対して所定間隔おきに設けられて、前記エジェクタノズルから吹き出された空気を前記熱交換器へ案内することを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係る冷却ファン装置であって、前記前部ダクトは、前記熱交換器に向けて延在する本体部と、前記本体部の前部に設けられる先端部とを備え、前記本体部は、前記車幅方向に対して所定間隔おきに設けられて前記先端部が取り付けられる基台を有し、前記案内板は、前記基台上に設けられることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係る冷却ファン装置であって、前記案内板の前記車幅方向に沿った幅は、前記熱交換器に向かって細くなるように形成されることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至第３の特徴に係る冷却ファン装置であって、前記案内板の前記車両上下方向に沿った高さは、前記熱交換器に向かって高くなるように形成されることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、前部ダクトは、熱交換器の前部で車幅方向に沿って熱交換器の全面に対応して車両上下方向に複数段に配設され、前部ダクトに形成されたエジェクタノズルは、側部ダクトから送られた空気を熱交換器に向けて吹き付ける。これにより、エジェクタノズルから放出された空気は、前部ダクトの前部の空気を誘引しながら熱交換器を通過する。つまり、エジェクタノズルから放出された空気は、当該空気に誘引された前部ダクトの前部の空気とともに、熱交換器の全面を通過する。このため、熱交換器の全面を確実に冷却でき、熱交換器における熱交換の効率をより向上できる。

加えて、案内板は、エジェクタノズルから吹き出された空気を熱交換器へ案内する。つまり、エジェクタノズルから放出された空気は、コアンダ効果により案内板に沿って送風される。これにより、案内板に沿った空気は、熱交換器に向かうに連れて除々に前部ダクトから離れるように流れる。従って、熱交換器を通過する際の空気の風速分布が均等になりやすく、熱交換器の全面をさらに確実に冷却できる。

その上、案内板は、車幅方向に対して所定間隔おきに設けられる。これにより、案内板により前部ダクトの間を支持することができ、前部ダクトの剛性を確保できる。

図１は、本実施形態に係る熱交換ユニットを示す分解斜視図である。 図２は、本実施形態に係る熱交換ユニットを示す平面図である。 図３は、本実施形態に係る熱交換ユニットを示す側面図（一部断面図）である。 図４（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。 図５は、本実施形態に係る案内板近傍を示す斜視図である。 図６は、本実施形態に係る空気案内器と比較するための図である。 図７は、変更例に係る案内板１４０近傍を示す斜視図である。

次に、本発明に係る冷却ファン装置を備えた熱交換ユニットの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

（熱交換ユニットの構成）
まず、本実施形態に係る熱交換ユニット１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す分解斜視図である。図２は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す平面図（一部断面図）である。図３は、本実施形態に係る熱交換ユニット１を示す側面図（一部断面図）である。なお、以下の説明においては、車両の前方（ＦＤ）を「前部」と称し、車両の後方（ＲＤ）を「後部」と称し、車両の幅方向（ＷＤ）を「車幅方向」や「側部」と称し、車両の上下方向（ＵＤ・ＤＤ）を「上部」或いは「下部」と称することがある。

本実施形態に係る熱交換ユニット１は、車両のフロントエンドモジュールに設けられるものである。図１〜図３に示すように、熱交換ユニット１は、熱交換器１０と、冷却ファン装置２０と、ラジエータコアサポート３０とによって大略構成される。

熱交換器１０は、ラジエータ１１とコンデンサ１２とによって構成されており、ラジエータコアサポート３０に固定される。冷却ファン装置２０は、熱交換器１０の車幅方向の両側部に取り付けられる一対の送風機２１と、各送風機２１から送られる空気を熱交換器１０に向けて吹き付ける空気案内器１００とを備えている。各送風機２１は、ラジエータコアサポート３０の近傍の空気を空気案内器１００に送風するものである。なお、空気案内器１００の詳細については、後述する。

ラジエータコアサポート３０は、車両前部に設けられている。ラジエータコアサポート３０には、熱交換器１０が収容される熱交換器収容部３１が設けられている。熱交換器収容部３１には、熱交換器１０を通過した空気がエンジンルーム（不図示）側に送風される空気送風開口３１Ａが形成されている。熱交換器収容部３１の車幅方向の側部には、空気案内器１００の一部（後述する側部ダクト１１０）が収容されるダクト収容部３２が設けられている。

ダクト収容部３２には、車両前部に向かって突出する係止突起３２Ａ（図２参照）が形成されている。ダクト収容部３２の車幅方向の側部には、送風機２１が収容される送風機収容部３３が下方に設けられ、壁面３５を介してライト（不図示）が収容されるライト収容部３４が上方に設けられている。ダクト収容部３２と送風機収容部３３及びライト収容部３４との間には、壁面３５が設けられている。この壁面３５には、送風機２１から送られる空気が通過可能な空気通過開口３５Ａが形成されている。

（空気案内器の構成）
次に、上述した空気案内器１００の構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。図４（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図５は、本実施形態に係る案内板１４０近傍を示す斜視図である。

図１〜図３に示すように、空気案内器１００は、樹脂やアルミ等によって形成されており、熱交換器１０の周囲に配設されている。空気案内器１００は、熱交換器１０が固定されるラジエータコアサポート３０に取り付けられる。空気案内器１００は、熱交換器１０の車幅方向の両側部に配設される一対の側部ダクト１１０と、側部ダクト１１０に取り付けられてエジェクタノズル１３０が形成された前部ダクト１２０と、複数段の前部ダクト１２０の間に立設される板状の案内板１４０とによって構成される。

（側部ダクト）
各側部ダクト１１０は、送風機２１から送られた空気を前部ダクト１２０に分岐させる。各側部ダクト１１０には、送風機２１から送られる空気が通過する内部空間１１１（図２参照）が形成されている。各側部ダクト１１０の熱交換器１０側の面１１２には、熱交換器１０側に向けて突出して前部ダクト１２０が取り付けられる取付部１１３が形成されている。取付部１１３は、車両上下方向に等間隔で複数（本実施形態では、４つ）設けられている。この取付部１１３の内面には、前部ダクト１２０の外周が嵌合されるようになっている。側部ダクト１１０の車両後部に向かう側縁には、係止突起３２Ａと係止する係止凹部１１４（図２参照）が形成されている。

（前部ダクト）
前部ダクト１２０は、側部ダクト１１０により分岐された空気を熱交換器１０に向けて吹き付ける。前部ダクト１２０は、車幅方向に沿って延在しており、熱交換器１０の全面に対応して車両上下方向に複数段（本実施形態では、４段）設けられている。

前部ダクト１２０には、側部ダクト１１０から送られた空気を熱交換器１０に向けて吹き付けるエジェクタノズル１３０が形成されている。エジェクタノズル１３０は、図３に示すように、熱交換器１０に対して上部側或いは下部側に送風している。

前部ダクト１２０は、熱交換器１０に向かって先細状に延在する本体部１２１と、本体部１２１の前部側に連結されて側面視で湾曲状に形成された湾曲部１２２（先端部）とによって構成されている（図３及び図４参照）。湾曲部１２２の端縁１２２ｅが本体部１２１の端縁１２１ｅをラップした状態で端縁１２１ｅの外周に位置しており、本体部１２１と湾曲部１２２との間の隙間が上述したエジェクタノズル１３０になっている。

図４に示すように、湾曲部１２２は、本体部１２１の湾曲部１２２側に設けられた連結基台１２３にビスＢを介して連結されている。連結基台１２３は、車幅方向に対して所定間隔おき（図５参照）に設けられている。

（案内板）
各案内板１４０は、エジェクタノズル１３０から吹き出された空気を熱交換器１０へ案内する。図５に示すように、各案内板１４０は、前部ダクト１２０同士の間に取り付けられている。つまり、各案内板１４０の上端及び下端は、前部ダクト１２０に取り付けられている。

各案内板１４０は、車幅方向に対して所定間隔おきに設けられている。本実施形態では、各案内板１４０は、連結基台１２３上に設けられている（図４（ｂ）参照）。また、案内板１４０の車幅方向に沿った幅Ｗは、熱交換器１０に向かって除々に細くなるよう（先細状）に形成されている。

（熱交換ユニットの組立方法）
次に、上述した熱交換ユニット１の組立方法について、図面を参照しながら簡単に説明する。

まず、側部ダクト１１０の取付部１１３に前部ダクト１２０を取り付けて、前部ダクト１２０に案内板１４０を取り付けることによって、空気案内器１００を形成する。なお、案内板１４０については、前部ダクト１２０が側部ダクト１１０に取り付けられる前に前部ダクト１２０に取り付けられてもよく、前部ダクト１２０に固定されればよい。

次いで、図２〜図４に示すように、ラジエータコアサポート３０に、熱交換器１０や送風機２１、空気案内器１００、ライト（不図示）を組み付けて熱交換ユニット１を組み立てる。つまり、熱交換器収容部３１に熱交換器１０を組み付け、ダクト収容部３２に空気案内器１００を組み付け、送風機収容部３３に送風機２１を組み付け、ライト収容部３４にライト（不図示）を組み付ける。

この際、ダクト収容部３２の係止突起３２Ａに側部ダクト１１０の係止凹部１１４が圧入されることによって、空気案内器１００がラジエータコアサポート３０に係止されるとともに熱交換器１０の前部に配設される。

（空気の流れ）
次に、上述した熱交換ユニット１の空気の流れについて、図面を参照しながら簡単に説明する。図６は、本実施形態に係る前部ダクト１２０と比較するための図であり、図６（ａ）は、案内板１４０が設けられていない空気案内器の前部ダクトを示す断面図であり、図６（ｂ）は、案内板１４０が設けられた空気案内器１００の前部ダクト１２０示す断面図である。

まず、送風機２１が駆動すると、送風機２１から側部ダクト１１０へ空気が送り込まれる。側部ダクト１１０へ送り込まれた空気は、側部ダクト１１０の各取付部１１３から分岐して前部ダクト１２０に導入される。なお、送風機２１の回転速度等を調整することによって空気の速度を制御できる。

そして、前部ダクト１２０に導入された空気は、前部ダクト１２０内を通過してエジェクタノズル１３０から熱交換器１０に対して送風される（図４参照）。エジェクタノズル１３０から放出された空気は、前部ダクト１２０の前部の空気を誘引する（巻き込む）とともに、コアンダ効果によって案内板１４０に沿って送風される。つまり、エジェクタノズル１３０から放出された空気は、当該空気に誘引された前部ダクト１２０の前部の空気とともに、案内板１４０に案内されながら熱交換器１０の全面を通過している。

ところで、案内板１４０が設けられていない場合、本体部１２１の連結基台１２３上では、エジェクタノズル１３０から放出された空気が通過しなくなっており、加えて、各前部ダクト１２０の中間の風速が遅くなっている。従って、図６（ａ）に示すように、案内板１４０が設けられていない場合、熱交換器１０を通過する際の空気の風速分布が均等になりにくくなっている。

これに対して、本実施形態では、本体部１２１の連結基台１２３上には、先細状の案内板１４０が設けられている。これにより、エジェクタノズル１３０から放出された空気は、上述したように、コアンダ効果によって案内板１４０に沿って送風される。つまり、図６（ｂ）に示すように、案内板１４０に沿った空気は、熱交換器１０に向かうに連れて除々に前部ダクト１２０から離れるように流れる。従って、熱交換器１０を通過する際の空気の風速分布が均等になりやすくなる。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態では、前部ダクト１２０は、熱交換器１０の前部で車幅方向に沿って熱交換器１０の全面に対応して車両上下方向に複数段に配設され、前部ダクト１２０に形成されたエジェクタノズル１３０は、側部ダクト１１０から送られた空気を熱交換器１０に向けて吹き付ける。これにより、エジェクタノズル１３０から放出された空気は、前部ダクト１２０の前部の空気を誘引しながら熱交換器１０を通過する。つまり、エジェクタノズル１３０から放出された空気は、当該空気に誘引された前部ダクト１２０の前部の空気とともに、熱交換器１０の全面を通過する。このため、熱交換器１０の全面を確実に冷却でき、熱交換器１０における熱交換の効率をより向上できる。

加えて、案内板１４０は、エジェクタノズル１３０から吹き出された空気を熱交換器１０へ案内する。つまり、エジェクタノズル１３０から放出された空気は、コアンダ効果により案内板１４０に沿って送風される。これにより、案内板１４０に沿った空気は、熱交換器１０に向かうに連れて除々に前部ダクト１２０から離れるように流れる。従って、熱交換器１０を通過する際の空気の風速分布が均等になりやすく、熱交換器１０の全面をさらに確実に冷却できる。

その上、案内板１４０は、車幅方向に対して所定間隔おきに設けられる。これにより、案内板１４０により前部ダクト１２０の間を支持することができ、前部ダクト１２０の剛性を確保できる。

本実施形態では、案内板１４０は、連結基台１２３上に設けられる。これにより、エジェクタノズル１３０から放出された空気が通過しないとされる連結基台１２３上を有効活用して、エジェクタノズル１３０から放出された空気の風量のロスを軽減でき、熱交換器１０を通過する際の空気の風速分布がさらに均等になりやすい。

本実施形態では、案内板１４０の幅Ｗは、熱交換器１０に向かって細くなるように形成される。これにより、エジェクタノズル１３０から放出された空気は、案内板１４０により車幅方向に仕切られていても、案内板１４０の後部（熱交換器１０寄りの端部）で合流しやすくなる。従って、エジェクタノズル１３０から放出された空気の風量のロスをより軽減でき、熱交換器１０を通過する際の空気の風速分布がさらに均等になりやすい。

本実施形態では、送風機２１及び空気案内器１００は、熱交換器１０が固定されるラジエータコアサポート３０に取り付けられる。これにより、送風機２１及び空気案内器１００を別途固定するための部材が不要である。このため、車両重量の増大を招くことなく、熱交換ユニット１の製造コストの低減にも寄与する。

本実施形態では、各前部ダクト１２０の湾曲部１２２は、ビスＢを介して本体部１２１の連結基台１２３に連結されている。これにより、本体部１２１と湾曲部１２２との固定強度（保持力）を増大させることでき、エジェクタノズル１３０の周囲の剛性を確保できる。つまり、エジェクタノズル１３０の周囲がばたつくことなく、異音の発生を防止できるとともに、エジェクタノズル１３０放出する空気を安定させることができる。

（変更例）
次に、上述した案内板１４０の変更例について、図面を参照しながら説明する。図７は、変更例に係る案内板１４０近傍を示す斜視図である。なお、上述した実施形態に係る案内板１４０と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。

変更例では、上述した実施形態と各案内板１４０の形状が異なっている。なお、変更例では、上述した実施形態の各案内板１４０と同様に、各案内板１４０の車幅方向に沿った幅Ｗは、熱交換器１０に向かって除々に細くなるように形成されている。

具体的には、図７に示すように、各案内板１４０は、複数段の前部ダクト１２０の間に立設されており、上端及び下端の少なくとも一方が前部ダクト１２０に取り付けられている。各案内板１４０の車両上下方向に沿った高さＨは、熱交換器１０に向かって高くなるように形成されている。なお、案内板１４０の側面視の形状については、図７（ａ）に示すように略三角状であってもよく、図７（ｂ）に示すように略台形状であってもよい。

このような変更例であっても、上述した実施形態と同様に、熱交換器１０を通過する際の空気の風速分布が均等になりやすく、熱交換器１０の全面を確実に冷却できる。

加えて、案内板１４０の高さＨは、熱交換器１０に向かって高くなるように形成される。これにより、案内板１４０の材料費や重量を低減でき、車両重量の増大を招くことなく、熱交換ユニット１の製造コストの低減にも寄与する。

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、冷却ファン装置２０は、一対の送風機２１を備えているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、熱交換器１０の車幅方向のいずれか一方の側部に取り付けられる一つの送風機２１を備えるものであってもよい。この場合、空気案内器１００は、熱交換器１０の車幅方向のいずれか一方の側部に取り付けられる一つの側部ダクト１１０を備えることになる。

また、側部ダクト１１０と前部ダクト１２０とは、別体に設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、一体形成されていてもよい。また、前部ダクト１２０の形状については、実施形態で説明した形状に限定されるものではなく、熱交換器１０に向けて吹き付けられる形状であればよいことは勿論である。

また、前部ダクト１２０は、４段設けられているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、複数段（少なくとも２段）設けられていればよい。

また、各前部ダクト１２０には、熱交換器１０に対して上部側に送風するエジェクタノズル１３０、及び、熱交換器１０に対して下部側に送風するエジェクタノズル１３０のうち、少なくとも一方が形成されていればよい。なお、各前部ダクト１２０には、必ずしも連結基台１２３が設けられる必要はなく、複数の前部ダクト１２０のうちの最上段及び最下段に位置する前部ダクト１２０では、本体部１２１と湾曲部１２２とが一体形成されていてもよい。

また、案内板１４０の配置箇所や個数、形状等については、実施形態や変更例で説明したものに限定されるものではなく、適宜設定できることは勿論である。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

１…熱交換ユニット
１０…熱交換器
２０…冷却ファン装置
２１…送風機
３０…ラジエータコアサポート
１００…空気案内器
１１０…側部ダクト
１２０…前部ダクト
１２１…本体部
１２２…湾曲部（先端部）
１２３…連結基台（基台）
１３０…エジェクタノズル
１４０…案内板

Claims (4)

1. 車両前部側に配設される熱交換器(10)に空気を送風する冷却ファン装置(20)であって、
   送風機(21)と、
   前記熱交換器(10)の前部に配設されて前記送風機(21)から送られる空気を前記熱交換器(10)に向けて吹き付ける空気案内器(100)と
   を備え、
   前記空気案内器(100)は、
   前記熱交換器(10)の車幅方向の側部に配設され、前記送風機(21)から送られる空気が送られる側部ダクト(110)と、
   前記熱交換器(10)の前部で前記車幅方向に沿って前記熱交換器(10)の全面に対応して車両上下方向に複数段に配設され、前記側部ダクト(110)と連通する前部ダクト(120)と、
   複数段の前記前部ダクト(120)の間に立設される板状の案内板(140)と
   によって構成され、
   前記前部ダクト(120)には、前記側部ダクト(110)から送られた空気を前記熱交換器(10)に向けて吹き付けるエジェクタノズル(130)が形成され、
   前記案内板(140)は、前記車幅方向に対して所定間隔おきに設けられて、前記エジェクタノズル(130)から吹き出された空気を前記熱交換器(10)へ案内することを特徴とする冷却ファン装置(20)。
2. 請求項１に記載の冷却ファン装置(20)であって、
   前記前部ダクト(120)は、
   前記熱交換器(10)に向けて延在する本体部(121)と、
   前記本体部(121)の前部に設けられる先端部(122)と
   を備え、
   前記本体部(121)は、前記車幅方向に対して所定間隔おきに設けられて前記先端部が取り付けられる基台(123)を有し、
   前記案内板(140)は、前記基台(123)上に設けられることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
3. 請求項１又は請求項２に記載の冷却ファン装置(20)であって、
   前記案内板(140)の前記車幅方向に沿った幅(W)は、前記熱交換器(10)に向かって細くなるように形成されることを特徴とする冷却ファン装置(20)。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷却ファン装置(20)であって、
   前記案内板(140)の前記車両上下方向に沿った高さ(H)は、前記熱交換器(10)に向かって高くなるように形成されることを特徴とする冷却ファン装置(20)。

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