JP2018052169A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状態に応じて、２つの熱交換器を通過する通気量を適切に調整する。
【解決手段】車両１は、メインラジエータ３０と、メインラジエータ３０の空気流入側に設けられ、メインラジエータ３０の上方部３１ａと対向するサブラジエータ４０と、メインラジエータ３０とサブラジエータ４０の間に設けられており、車両１の走行状態に応じて、サブラジエータ４０を通過した空気をメインラジエータ３０の上方部３１ａへ導く第１位置と、サブラジエータ４０を通過していない空気を上方部３１ａへ導く第２位置との間で移動可能な導風部材５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの熱交換器を有する冷却システムに関する。

トラック等の車両においては、エンジンルームの前方に、エンジン用の冷却水（エンジン冷却水とも呼ぶ）を冷却するためのラジエータ（熱交換器）が設けられている。ラジエータは、エンジン冷却水と、車両の前方からラジエータを通過する空気（走行風）とを熱交換することで、エンジン冷却水を冷却する。
また、車両においては、ターボチャージャーによって圧縮された空気を冷却するための空冷式のインタークーラ（熱交換器）が、ラジエータの前方に設けられている。

特開平０２−２７１０３０号公報

しかし、ラジエータとインタークーラが重なる構成の場合には、インタークーラを通過した空気（インタークーラにおいて熱交換して温度が高くなった空気）によって、ラジエータの前面側の温度が高くなってしまう。これにより、温度が高い空気がラジエータを通過することになるので、例えば車両の登坂走行時に、ラジエータにおけるエンジン冷却水の冷却効率が低下してしまう。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両の走行状態に応じて、２つの熱交換器を通過する通気量を適切に調整することを目的とする。

本発明の一の態様においては、第１熱交換器と、前記第１熱交換器の空気流入側に設けられ、前記第１熱交換器の対向部と対向する第２熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に設けられており、車両の走行状態に応じて、前記第２熱交換器を通過した空気を前記第１熱交換器の前記対向部へ導く第１位置と、前記第２熱交換器を通過していない空気を前記対向部へ導く第２位置との間で移動可能な導風部材と、を備える、冷却システムを提供する。
かかる冷却システムによれば、導風部材が第１位置と第２位置との間で移動することで、第１熱交換器と第２熱交換器を通過する通気量をそれぞれ調整しやすい。これにより、例えば車両の高速走行時には、導風部材が第１位置に位置することで第２熱交換器における放熱を増大させ、車両の登坂走行時には、導風部材が第２位置に位置することで第１熱交換器における放熱を増大させることができる。

また、前記導風部材は、前記第１位置と前記第２位置との間で回動し、前記冷却システムは、車両の走行状態に応じて、前記導風部材の回動角度を制御する制御部を更に備えることとしてもよい。

また、前記冷却システムは、空気を前記第２熱交換器へ導く第１ダクト部と、前記第１ダクト部に沿って設けられた第２ダクト部と、を更に備え、前記導風部材は、前記第２位置に位置する際に、前記第２ダクト部を通過した空気を前記対向部へ導くこととしてもよい。

また、前記第１熱交換器は、エンジンの第１冷却水と空気とを熱交換して前記第１冷却水を冷却する第１ラジエータであり、前記第２熱交換器は、水冷式のインタークーラの第２冷却水と空気とを熱交換して前記第２冷却水を冷却する第２ラジエータであることとしてもよい。

本発明によれば、車両の走行状態に応じて、２つの熱交換器を通過する通気量を適切に調整できるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係る車両１の構成を説明するための模式図である。 導風部材５０が第１位置に位置する際の空気の流れを説明するための模式図である。 導風部材５０が第２位置に位置する際の空気の流れを説明するための模式図である。

＜車両の構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る冷却システムが搭載された車両１の構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る車両１の構成を説明するための模式図である。
車両１は、ここではトラックである。車両１は、図１に示すように、エンジン１０と、キャブ１２と、水冷式インタークーラ２０と、第１熱交換器（第１ラジエータ）であるメインラジエータ３０と、ファン３２と、第２熱交換器（第２ラジエータ）であるサブラジエータ４０と、コンデンサ４２と、第１ダクト部４４と、第２ダクト部４６と、導風部材５０と、ＥＣＵ７０とを有する。

エンジン１０は、複数の気筒を含むエンジンであり、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１０は、気筒内で燃料と空気（以下、吸気と呼ぶ）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。吸気は、ターボチャージャーにより圧縮されてエンジン１０の気筒に吸入されている。また、エンジン１０は、燃焼後の排気ガスを排出する。なお、エンジン１０のオーバーヒートを防止するために、エンジン１０とメインラジエータ３０の間で冷却水（以下、エンジン冷却水と呼ぶ）が循環している。

キャブ１２は、エンジン１０の上方に設けられている。キャブ１２の内部には、運転手等の乗員が座る運転席である車室が形成されている。キャブ１２は、エンジン１０のメンテナンス等が可能となるように、車体フレームに対して回動（チルト）可能に取り付けられている。

水冷式インタークーラ２０は、ターボチャージャーによって圧縮された吸気を冷却するための装置である。具体的には、水冷式インタークーラ２０は、冷却水と吸気を熱交換することで、圧縮された吸気が冷却される。なお、冷却水は、水冷式インタークーラ２０とサブラジエータ４０とを繋ぐ流路を介して循環している。

メインラジエータ３０は、エンジン冷却水を冷却するための冷却装置である。メインラジエータ３０は、メインラジエータ３０を通過する空気（例えば、走行風）と、エンジン冷却水（第１冷却水）とを熱交換して、エンジン冷却水を冷却する。メインラジエータ３０においては、通過する空気の温度が低いほど、エンジン冷却水の冷却効率が高い。

ファン３２は、メインラジエータ３０の背後に回転可能に設けられている。ファン３２は、回転することで、空気を吸い込んで吐き出す。これにより、空気がメインラジエータ３０を通過することが、促進される。

サブラジエータ４０は、水冷式インタークーラ２０の冷却水（以下、インタークーラ冷却水とも呼ぶ）を冷却するための冷却装置である。サブラジエータ４０は、サブラジエータ４０を通過する空気（例えば、走行風）と、インタークーラ冷却水とを熱交換して、インタークーラ冷却水（第２冷却水）を冷却する。サブラジエータ４０は、メインラジエータ３０の空気流入側に設けられている。具体的には、サブラジエータ４０は、メインラジエータ３０の前面の上方部３１ａ（対向部）と対向するように、上方部３１ａから所定距離だけ離れて設けられている。

なお、本実施形態では、サブラジエータ４０は低水温ラジエータであり、メインラジエータ３０は高水温ラジエータである。例えば、エンジン冷却水は、メインラジエータ３０において８０℃程度に調温され、インタークーラ冷却水は、サブラジエータ４０においてメインラジエータ３０よりも低い温度に調温される。

コンデンサ４２は、メインラジエータ３０の前面の下方部３１ｂと対向するように設けられている。コンデンサ４２は、エアコンのガス状冷媒を冷却する。コンデンサ４２は、コンデンサ４２を通過する空気と、ガス状冷媒とを熱交換して、ガス状冷媒を冷却する。なお、コンデンサ４２を通過した空気は、メインラジエータ３０の下方部３１ｂを通過することになる。

第１ダクト部４４は、サブラジエータ４０の前方に設けられており、サブラジエータ４０の前方から空気をサブラジエータ４０へ導く。第１ダクト部４４は、車両１のフロントグリルの開口から流入した空気をサブラジエータ４０へ導く。

第２ダクト部４６は、コンデンサ４２の前方に設けられており、コンデンサ４２の前方から空気をコンデンサ４２へ導く。第２ダクト部４６は、第１ダクト部４４の下方に、第１ダクト部４４に沿って設けられている。

導風部材５０は、メインラジエータ３０とサブラジエータ４０の間に移動可能に設けられている。具体的には、導風部材５０は、車両１の走行状態に応じて、サブラジエータ４０を通過した空気をメインラジエータ３０の上方部３１ａへ導く第１位置と、サブラジエータ４０を通過していない空気を上方部３１ａへ導く第２位置との間で回動可能である。なお、図示していないが、導風部材５０は、モータ等によって第１位置と第２位置との間を回動する。また、導風部材５０は、バネによって第２位置へ向かって付勢されており、モータによって第１位置へ回動してもよい。

ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）である。本実施形態では、ＥＣＵ７０は、車両１の走行状態に応じて、導風部材５０の回動角度を制御する制御部の機能を有する。

ここで、図２及び図３を参照しながら、導風部材５０の回動位置と空気の流れとの関係について説明する。
図２は、導風部材５０が第１位置に位置する際の空気の流れを説明するための模式図である。図３は、導風部材５０が第２位置に位置する際の空気の流れを説明するための模式図である。なお、図２及び図３では、第１ダクト部４４を通過する空気の流れが、破線の矢印で示され、第２ダクト部４６を通過する空気の流れが、一点鎖線の矢印で示されている。

導風部材５０は、例えば軸５１を中心に、第１位置と第２位置との間で回動するフラップである。第１位置は、図２に示すように導風部材５０の先端がサブラジエータ４０の下端よりも下方に位置する位置であり、第２位置は、図３に示すように導風部材５０の先端がサブラジエータ４０の下端よりも上方に位置する位置である。
ＥＣＵ７０は、車両１の高速走行時には導風部材５０を第１位置に位置させ、車両１の登山走行時には導風部材５０を第２位置に位置させる。例えば、ＥＣＵ７０は、エンジン冷却水の温度、車速、吸気の温度に基づいて、高速走行又は登山走行を判定し、導風部材５０の位置を制御してもよい。

具体的には、ＥＣＵ７０は、エンジン冷却水の温度が低くかつ車速が高い場合、又は、エンジン冷却水の温度が低くかつ吸気の温度が高い場合には、導風部材５０を第１位置に位置させる。一方で、ＥＣＵ７０は、エンジン冷却水の温度が高くかつ車速が低い場合、又は、エンジン冷却水の温度が高くかつ吸気の温度が低い場合には、導風部材５０を第２位置に位置させる。

導風部材５０が第１位置に位置する際には、図２に示すように、第１ダクト部４４を流れてサブラジエータ４０を通過した空気が、メインラジエータ３０の上方部３１ａへ流れる。一方で、第２ダクト部４６を流れた空気は、第１位置に位置する導風部材５０によって上方部３１ａへ向かう流れが規制されているため、コンデンサ４２へ流れる。なお、導風部材５０が第１位置に位置する場合には、第２位置に位置する場合に比べてサブラジエータ４０の通気量が多くなるので、サブラジエータ４０における放熱が増大する。これにより、吸気の温度が低下するので、燃費向上に貢献できる。

導風部材５０が第２位置に位置する際には、図３に示すように、第２ダクト部４６を流れた空気が、メインラジエータ３０の上方部３１ａへ流れる。これにより、サブラジエータ４０及びコンデンサ４２のいずれも通過していない空気が、メインラジエータ３０へ流れることになる。すなわち、フレッシュな空気がメインラジエータ３０へ流れることになるので、メインラジエータ３０における放熱が増大する。これにより、エンジン１０のオーバーヒートを防止できる。

なお、上記では、ＥＣＵ７０が、車両１の走行状態に応じて導風部材５０の回動を制御することとしたが、これに限定されない。例えば、導風部材５０は、車両１の走行状態に応じて、第１位置と前記第２位置との間で、自動で回動することとしてもよい。具体的には、導風部材５０はバネによって第１位置に付されており、登坂走行（低速）時のように導風部材５０の下側の圧力がファン風によって上側の圧力よりも大きくなると、導風部材５０は、バネの付勢力に抗い第２位置へ回動する。

また、上記では、導風部材５０が板状のフラップであることとしたが、これに限定されず、他の形状であってもよい。

また、上記では、メインラジエータ３０の前方に、水冷式インタークーラ２０の冷却水を冷却するサブラジエータ４０が設けられていることとしたが、これに限定されない。例えば、サブラジエータ４０の代わりに、空冷式のインタークーラが設けられてもよい。

また、上記では、コンデンサ４２が、メインラジエータ３０の前方に設けられていることとしたが、これに限定されない。例えば、コンデンサ４２は、メインラジエータ３０の前方に設けられていなくてもよい。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態によれば、互いに対向するメインラジエータ３０とサブラジエータ４０との間に設けられた導風部材５０は、車両１の走行状態に応じて、サブラジエータ４０を通過した空気をメインラジエータ３０の上方部３１ａ（対向部）へ導く第１位置と、サブラジエータ４０を通過していない空気を上方部３１ａへ導く第２位置との間で移動する。
かかる場合には、導風部材５０が第１位置と第２位置との間で移動することで、メインラジエータ３０とサブラジエータ４０を通過する通気量を調整しやすい。これにより、高速走行時には、導風部材５０が第１位置に位置することでサブラジエータ４０における放熱を増大させ、登坂走行時には、導風部材５０が第２位置に位置することでメインラジエータ３０における放熱を増大させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 車両
３０ メインラジエータ
３１ａ 上方部
４０ サブラジエータ
４４ 第１ダクト部
４６ 第２ダクト部
５０ 導風部材
７０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器の空気流入側に設けられ、前記第１熱交換器の対向部と対向する第２熱交換器と、
   前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に設けられており、車両の走行状態に応じて、前記第２熱交換器を通過した空気を前記第１熱交換器の前記対向部へ導く第１位置と、前記第２熱交換器を通過していない空気を前記対向部へ導く第２位置との間で移動可能な導風部材と、
   を備える、冷却システム。
2. 前記導風部材は、前記第１位置と前記第２位置との間で回動し、
   車両の走行状態に応じて、前記導風部材の回動角度を制御する制御部を更に備える、
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 空気を前記第２熱交換器へ導く第１ダクト部と、
   前記第１ダクト部に沿って設けられた第２ダクト部と、を更に備え、
   前記導風部材は、前記第２位置に位置する際に、前記第２ダクト部を通過した空気を前記対向部へ導く、
   請求項１又は２に記載の冷却システム。
4. 前記第１熱交換器は、エンジンの第１冷却水と空気とを熱交換して前記第１冷却水を冷却する第１ラジエータであり、
   前記第２熱交換器は、水冷式のインタークーラの第２冷却水と空気とを熱交換して前記第２冷却水を冷却する第２ラジエータである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却システム。
   
   

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