JP2000291434A - 車両用クーリングファン及びこれを備えた車両用熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率よく空気を流過させることができる車両
用クーリングファンを提供するものである。 【解決手段】 熱交換部４９の下流側に２機のファン７
９が配置され、隣接するファン７９の間に気流方向に沿
う仕切り板８０が設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用クーリン
グファン及びこれを備えた、例えば、ラジエータやコン
デンサ等の車両用熱交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように自動車等の車両には、エン
ジン冷却用のラジエータや、空気調和装置のコンデンサ
等のような熱交換装置が設けられている。この熱交換装
置は外気を通過させることで、ラジエータにあってはエ
ンジン冷却水を、コンデンサにあっては冷媒ガスを冷却
するためのものである。これらの熱交換装置には冷却効
率を向上させるためにクーリングファンが設けられるの
が一般的である。

【０００３】これをコンデンサを例にして図７によって
説明すると、コンデンサ１００は熱交換部１００Ａとそ
の後面に設けられたクーリングファン１００Ｂとから構
成されている。クーリングファン１００Ｂはファンシュ
ラウド１０２を備え、ファンシュラウド１０２には２つ
の開口部１０３が車幅方向に配置されている。そして、
この開口部１０３にファン１０４が取り付けられ、各フ
ァン１０４はそのファン軸１０５を車両進行方向に平行
にして配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のコンデンサにおいては、クーリングファン１００Ｂ
がファン１０４を２機備えていることにより、ファンモ
ータＭの小型化によるコンデンサ１００後方の占有スペ
ースを小さくすることができる点で有利となるが、２機
のファン１０４によって吸い込まれた空気がファン１０
４の下流で衝接する気流干渉を起こし、各ファン１０４
から出た空気が混合する際にうなり音が発生するため車
両の静粛性が悪化するという問題がある。また、このよ
うな気流干渉は各ファン下流の気流を乱すため吸い込ま
れた空気の停滞を引き起こし、その結果、実質的なファ
ン流量の減少から冷却能力の低下を招いてしまうという
問題がある。したがって、必要なファン流量を確保する
ためにはファン１０４を大型化しなければならないとい
う問題がある。

【０００５】これに対して、各ファン１０４ごとにファ
ンブレードの枚数を減少したり、ファンモータＭの回転
数を変えることにより、拮抗しているファン下流側の空
気の流れに強弱を持たせることでうなりを防止すること
も提案されているが、ファン下流側で空気が干渉してし
まう以上十分な効果を得ることはできない。そこで、こ
の発明は、効率よく空気を流過させることができる車両
用クーリングファン及びこれを備えた熱交換装置を提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、熱交換器の下流側に配
置される複数のファンと、隣接するファンの間に気流方
向に沿う仕切り板とを有することを特徴とする。このよ
うに構成することで、各ファンから下流に流れる空気を
仕切り板により隔絶することが可能となる。

【０００７】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した発明において、前記仕切り板が熱交換器の下流側
に設けられたファンシュラウドに取り付けられているこ
とを特徴とする。このように構成することで、各ファン
の下流側における気流を確実に隔絶できる。

【０００８】請求項３に記載した発明は、熱交換器の下
流側に配置される複数のファンを有し、隣接するファン
が互いに吹き出し方向を外側に指向させた状態で配置さ
れていることを特徴とする。このように構成すること
で、各ファンの下流側における気流の干渉の余地をなく
すことができる。

【０００９】請求項４に記載した発明は、熱交換器の下
流側に配置される複数の軸流型のファンを有し、隣接す
るファンの軸が下流側に向かって拡大する方向に傾斜し
ていることを特徴とする。このように構成することで、
各ファンの下流側における気流の干渉の余地をなくすこ
とができる。

【００１０】請求項５に記載した発明は、請求項３に記
載した発明において、前記各ファンの吹き出し方向が、
ファンの下流側に配置されるエンジンに干渉しない位置
に設定されていることを特徴とする。このように構成す
ることで、エンジンと熱交換器との間での空気の停滞を
防止できる。

【００１１】請求項６に記載した発明は、請求項４に記
載した発明において、前記各ファンのファン軸の傾斜角
度が、ファン下流側に配置されるエンジンと干渉しない
位置に設定されていることを特徴とする。このように構
成することで、エンジンと熱交換器との間での空気の停
滞を防止できる。

【００１２】請求項７に記載した発明は、熱交換器の下
流側に配置される複数のファンを有し、隣接するファン
が互いに吹き出し方向を外側に指向させるように配置さ
れた斜流ファンであることを特徴とする。このように構
成することで、各ファンの下流側における気流の干渉の
余地をなくすことができる。請求項８に記載した発明
は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両用ク
ーリングファンを備えたことを特徴とする熱交換装置で
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
と共に説明する。図４から図６は車両用熱交換装置とし
てのコンデンサを備えた車両用空気調和装置の構成を示
すものである。この車両用空気調和装置は、大きくは冷
房等の空気調和を行う空気調和ユニット１と、冷房運転
時に空気調和ユニット１へ熱源となるエンジン冷却水を
供給する冷媒系２と、暖房運転時に空気調和ユニット１
へ熱源となるエンジン冷却水を供給する加熱源系３と、
装置全体の作動制御を行う制御部４とにより構成されて
いる。

【００１４】空気調和ユニット１は、図４に示すよう
に、内外気箱１０、ブロワユニット２０、クーラユニッ
ト３０、ヒータユニット４０が一体に接続されたもので
ある。この空気調和ユニット１は、一般的な乗用車の場
合、図５及び図６に示すように車室内から見て左側の助
手席側で、しかもダッシュボード５の下方に位置するエ
ンジンルーム６の後部に横長に配置されている。以下、
この空気調和ユニット１を空気の流れの順に説明する。

【００１５】内外気箱１０は、空気調和ユニット１に導
入する空気を外気（車室外の空気）ａまたは内気（車室
内の空気）ｂのいずれか一方に選択切り換えする機能を
有する部分である。ここでは、車室外に連通する外気導
入口１１ａと車室内に連通する内気導入口１１ｂとが設
けられており、両導入口１１ａ，１１ｂのいずれか一方
を内外気切り換えダンパ１２により閉じて、導入する空
気（以下、導入空気と呼ぶ）を選択するようになってい
る。

【００１６】ブロワユニット２０は、内外気箱１０の下
流に接続して設けられ、ブロワファン２１の作動により
外気ａまたは内気ｂを選択的に吸引して後述するクーラ
ユニット３０へ送風する機能を有している。このブロワ
ファン２１は、電動モータ２２を駆動源とし、一般的に
は停止位置の他に、複数の風量切り換えができるように
なっている。尚、車両の走行中に外気ａを導入する場合
には、ブロアファン２１が停止していても走行風である
外気ａをクーラユニット３０へ流すことができる。ま
た、空気調和ユニット１によっては、ブロワユニット２
０が後述するクーラユニット３０の後流側に設置される
場合もある。

【００１７】クーラユニット３０は、ブロワユニット２
０から送風されてきた導入空気を冷却して除湿する機能
を有している。このクーラユニット３０は、熱交換器で
あるエバポレータ３１と、このエバポレータ３１を格納
するクーラユニットケース３２とにより構成されてい
る。

【００１８】エバポレータ３１は、冷房運転時に後述す
る冷媒系２から低温低圧の液冷媒の供給を受け、ブロワ
ユニット２０から送風されてきてこのエバポレータ３１
を通過する導入空気と液冷媒との間で熱交換させる。こ
の結果、導入空気は冷媒に熱を奪われて冷却及び除湿さ
れた冷風となり、ヒータユニット４０へ導かれる。クー
ラユニットケース３２は、上流側の端部がブロワユニッ
ト２０と接続され、下流側の端部がヒータユニット４０
と接続されて、導入空気の流路となる空調ダクトＡＤの
一部を形成している樹脂成形部品である。尚、このクー
ラユニット３０は、冷房・除湿機能を必要としない場合
はエバポレータ３１が設置されず、クーラユニットケー
ス３２のみが導入空気の流路として設けられる。

【００１９】ヒータユニット４０は、クーラユニット３
０から送られてきた導入空気を選択的に加熱すると共
に、運転モードに対応した吹き出し口から空調された空
気を吹き出す機能を有している。このヒータユニット４
０は、ヒータユニットケース４１の内部に設置されたヒ
ータコア４２と、このヒータコア４２を通過する導入空
気の流量を調整するエアミックスダンパ４３と、ヒータ
ユニットケース４１に開口しそれぞれが開閉操作可能な
デフロスタダンパ４４ａ，フェイスダンパ４５ａ，フッ
トダンパ４６ａを備えたデフロスタ吹き出し口４４，フ
ェイス吹き出し口４５，フット吹き出し口４６とにより
構成されている。

【００２０】ヒータコア４２は、暖房運転時に後述する
加熱源系３から高温のエンジン冷却水の供給を受け、ク
ーラユニット３０から送風されてきた導入空気を加熱す
る。ヒータユニット４０に送られた導入空気は、エアミ
ックスダンパ４３の開度に応じて、ヒータコア４２を通
過して加熱されるものと、ヒータコア４２を通過しない
ものとに分類される。

【００２１】上述したデフロスタ吹き出し口４４は、冬
季走行前のフロントガラスの霜取り及び雨天走行中のフ
ロントガラスの曇りを除去するために、フロントガラス
などの内面に直接当たるよう温風及び除湿した風を吹き
出すものであり、このような空調運転モードはデフロス
タ吹き出しモードと呼ばれている。また、フェイス吹き
出し口４５は、主として夏季の冷房運転時に乗員の上半
身へ向けて冷風を吹き出すものであり、このような空調
運転モードはフェイス吹き出しモードと呼ばれている。

【００２２】そして、フット吹き出し口４６は、主とし
て冬季の暖房運転時に乗員の足元へ温風を吹き出すもの
であり、フット吹き出しモードと呼ばれている。尚、主
として春や秋の中間期に用いられ、フェイス吹き出し口
４５及びフット吹き出し口４６の両方から空調された空
気を吹き出すバイレベル吹き出しモードと呼ばれる空調
運転モードもあり、この場合は、フェイス吹き出し口４
５からの吹き出し風をフット吹き出し口４６より低温と
する頭寒足熱とするのが一般的である。

【００２３】次に、冷媒系２の構成を図５に基づいて説
明する。この冷媒系２は、エバポレータ３１に低温低圧
の液冷媒を供給するもので、コンプレッサ５１、コンデ
ンサ５２、レシーバ５３及び図示を省略した膨張弁とを
具備している。尚、この冷媒系２は、冷房・除湿機能を
必要としない場合は、上述したエバポレータ３１と共に
設置が省略される。コンプレッサ５１は、エバポレータ
３１で車室内の熱を奪って気化した低温低圧のガス冷媒
を圧縮し、高温高圧のガス冷媒としてコンデンサ５２へ
送り出すものである。自動車用空気調和装置の場合、コ
ンプレッサ５１は、通常エンジン５４よりベルト及びク
ラッチを介して駆動力を受ける。

【００２４】コンデンサ５２は、エンジンルーム６の前
部に配設され、コンプレッサ５１から供給された高温高
圧のガス冷媒を外気で冷却し、ガス状の冷媒を凝縮液化
させるものである。こうして液化された冷媒は、レシー
バ５３へ送られて気液の分離がなされ、高温高圧の液冷
媒として図示省略の膨張弁に送られる。この膨張弁で
は、高温高圧の液冷媒を減圧・膨張させることによって
低温低圧の液（霧状）冷媒とし、エバポレータ３１へ供
給する。尚、膨張弁は通常エバポレータ３１と共にクー
ラユニット３０内の適所に設置される。

【００２５】続いて、加熱源系３の構成を図５、図６に
基づいて簡単に説明する。この加熱源系３は、ヒータコ
ア４２に熱源となる高温のエンジン冷却水を供給するも
ので、エンジン５４とラジエータ５５との間を循環する
エンジン冷却水系から、その一部をウォータバルブ５６
による流量制御を行って空気調和装置に導入するもので
ある。

【００２６】最後に、制御部４の構成を図６に基づいて
簡単に説明する。この制御部４は、空気調和装置を構成
している空気調和ユニット１、冷媒系２及び加熱源系３
の作動制御を行うもので、通常、乗員が各種の設定を行
う操作パネル５７に制御回路を組み込んで、インスツル
メントパネル７の中央部に設置されている。この制御部
４では、内外気切り換えダンパ１２の切り換え操作、各
種運転モードの選択切り換え、ブロワファン２１の風量
切り換え及び所望の温度設定操作などを行うことができ
る。

【００２７】ここで、上述した冷媒系２の構成要素であ
るコンデンサ５２の構造を説明する。図１、図２はコン
デンサ５２の第１実施形態を示し、図１は平面図、図２
は背面図を示す。同図において、コンデンサ（車両用熱
交換装置）５２は熱交換部４９と、熱交換部４９の後
面、つまり下流側のクーリングファン（車両用クーリン
グファン）５０とで構成されている。熱交換部４９は左
右に一対設けられたヘッダ７１，７２の間が水平方向に
複数配列された冷媒チューブ７３で連通され、各冷媒チ
ューブ７３間にはそれぞれフィン７４が配設されたもの
である。尚、７５は冷媒入口、７６は冷媒出口を示す。

【００２８】熱交換部４９の後面には熱交換部４９を通
過した空気をガイドするクーリングファン５０のファン
シュラウド７７が設けられている。そして、このファン
シュラウド７７には車幅方向に２つの開口部７８が形成
され、各開口部７８に軸流型のファン７９がファン軸８
１を互いに平行で、かつ後方に向けて配置されている。
そして、前記ファンシュラウド７７には、各ファン７９
の中間部に、上下方向に仕切り板８０が取り付けられて
いる。この仕切り板８０はファン７９の下流側において
各ファン軸８１に沿う方向、つまり気流方向に沿って延
出する板状の部材である。尚、この実施形態ではファン
７９は４枚羽根と５枚羽根のものであるが、羽根の枚数
はこれに限られない。

【００２９】したがって、ファン７９が回転してコンデ
ンサ５２の熱交換部４９内を通過した空気はファンシュ
ラウド７７により各ファン７９に振り分けられ、仕切り
板８０により隔絶された状態で干渉することなく後方に
流れることとなる。その結果、各ファン７９を通過した
空気は互いに干渉することなくスムーズに流れるため静
粛性が確保できる。よって、ファン７９の下流側で空気
流が干渉を起こしていた場合に比較して空気流がスムー
ズになる分だけコンデンサ５２の熱交換効率を高めるこ
とができる。尚、前述した実施形態ではファン７９を２
機並べたものについて説明したが、ファン７９を３機並
列に配置したものでもよい。この場合には、外側の２つ
のファン７９は吹き出し方向を外側に指向させた状態で
配置し、中央のファン７９は吹き出し方向をそのまま後
方に向けるようにすればよい。このようにすることで、
３機のファン７９の吹き出し方向は互いに干渉すること
はなく、うなり音等の騒音の発生はなくなり、静粛性を
高めることができる。

【００３０】実験により、仕切り板８０のファンシュラ
ウドの縁からの突出方向をプラスとした（逆方向はマイ
ナス）長さ（Ｌｍｍ）、高さ（Ｈｍｍ）を変化させて、
うなり音を測定すると下記表１に示す結果が得られた。

【表１】 この実験結果によればレイアウト上も問題がなく、か
つ、騒音を抑えることができるのはＬ＝０、Ｈ＝３４０
であることが判明した。また、このときの騒音レベルは
仕切り板８０を設けない場合（６０ｄＢ）に比較して
８．５ｄＢも低い値５１．５ｄＢとなった。

【００３１】次に、図３はコンデンサの第２実施形態を
示す平面図である。この実施形態におけるコンデンサ５
２Ａは、クーリングファン５０Ａのファンシュラウド７
７Ａに仕切り板は設けられておらず、その代わりにファ
ンシュラウド７７Ａの開口部７８Ａ、７８Ａが車幅方向
に広がるように指向して形成されたものである。すなわ
ち、この開口部７８Ａ，７８Ａに配置される、ファン７
９Ａのファン軸８１が下流側に向かって車幅方向に拡大
するように傾斜して配置されている。尚、ファン７９Ａ
のファン軸８１を車両上下方向に拡大するように傾斜し
て配置してもよい。

【００３２】また、このファン軸８１の傾斜角度は、各
ファン７９Ａの吹き出し方向が、ファン７９Ａの下流側
に配置されたエンジン５４に干渉しない位置に設定され
ている。尚、他の構成については第１実施形態と同様で
あるので同一部分にＡを付加した符号を付して説明は省
略する。

【００３３】したがって、この実施形態によれば、ファ
ン７９Ａのファン軸８１が下流側に向かって車幅方向に
拡大するように傾斜して配置されているので、各ファン
７９Ａの下流側において気流が干渉することがなくな
り、その結果、気流はスムーズに流れ静粛性を高めるこ
とができる。また、各ファン７９Ａの吹き出し方向が、
ファン７９Ａの下流側に配置されたエンジン５４に干渉
しない位置に設定され、エンジン５４とコンデンサ５２
Ａの熱交換部４９Ａとの間での空気の停滞を防止できる
ため、風抜け性を良くしてコンデンサ５２Ａの熱交換効
率を向上することができる。したがって、前述のような
配置をしない同性能のファン７９Ａに比較して風量を増
加させることができる。

【００３４】ここで、この第２実施形態においては、フ
ァン軸８１を傾斜させることで、ファン７９Ａの下流側
における気流の干渉の余地をなくしているが、ファン７
９Ａのファン軸８１を傾斜させることなく、ファン軸８
１に対して傾斜した方向に空気を流すことができる斜流
ファンを用いれば、ファン下流側で干渉しないような空
気流を形成させることができる。この場合には、斜流フ
ァンの配置は、ファン下流側の空気流が外側（車両上下
方向や車幅方向）に広がるように配置することはいうま
でもない。尚、この発明は上記実施形態に限られるもの
ではなく、例えば、熱交換器はコンデンサに限られず、
ラジエータにも適用することができる。また、仕切り板
はファンシュラウド以外に設けたフレームに取り付ける
ようにしても良く、ファンシュラウドが設けられていな
いものについても適用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、各ファンから下流側に流れる空気
を仕切り板により隔絶することが可能となるため、各フ
ァンの下流側における気流を干渉を防止して気流をスム
ーズに流すことで静粛性を高めることができる効果があ
る。請求項２に記載した発明によれば、各ファンの下流
側における気流を確実に隔絶できるため、確実に静粛性
を高めることができる効果がある。

【００３６】請求項３に記載した発明によれば、各ファ
ンの下流側における気流の干渉の余地をなくし、気流を
スムーズに流すことで静粛性を高めることができる効果
がある。請求項４に記載した発明によれば、各ファンの
下流側における気流の干渉の余地をなくし、気流をスム
ーズに流すことで静粛性を高めることができる効果があ
る。

【００３７】請求項５に記載した発明によれば、エンジ
ンと熱交換部との間での空気の停滞を防止できるため、
風抜け性を向上して熱交換部の熱交換効率を向上するこ
とができる効果がある。請求項６に記載した発明によれ
ば、エンジンと熱交換部との間での空気の停滞を防止で
きるため、風抜け性を向上して熱交換部の熱交換効率を
向上することができる効果がある。

【００３８】請求項７に記載した発明によれば、各ファ
ンの下流側における気流の干渉の余地をなくし、気流を
スムーズに流すことで静粛性を高めることができる効果
がある。請求項８に記載した発明によれば、請求項１か
ら請求項７のいずれかに記載の車両用クーリングファン
を備えていることにより、熱交換効率の高い熱交換装置
を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施形態の平面図である。

【図２】 図１の背面図である。

【図３】 この発明の第２実施形態の平面図である。

【図４】 空気調和ユニットの断面図である。

【図５】 エンジンルーム内を示す斜視図である。

【図６】 車室内側から見たエンジンルーム側の斜視図
である。

【図７】 従来技術の図１に相当する平面図である。

【符号の説明】

４９，４９Ａ 熱交換部 ５０，５０Ａ クーリングファン（車両用クーリングフ
ァン） ５２，５２Ａ コンデンサ（車両用熱交換装置） ５４ エンジン ７７，７７Ａ ファンシュラウド ７９，７９Ａ ファン ８０ 仕切り板 ８１ ファン軸（ファンの軸）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換部の下流側に配置される複数のフ
   ァンと、隣接するファンの間に気流方向に沿って設けら
   れる仕切り板とを有することを特徴とする車両用クーリ
   ングファン。
2. 【請求項２】 前記仕切り板が熱交換部の下流側に配置
   されるファンシュラウドに取り付けられていることを特
   徴とする請求項１に記載の車両用クーリングファン。
3. 【請求項３】 熱交換部の下流側に配置される複数のフ
   ァンを有し、隣接するファンが互いに吹き出し方向を外
   側に指向させた状態で配置されていることを特徴とする
   車両用クーリングファン。
4. 【請求項４】 熱交換部の下流側に配置される複数の軸
   流型のファンを有し、隣接するファンの軸が下流側に向
   かって拡大する方向に傾斜していることを特徴とする車
   両用クーリングファン。
5. 【請求項５】 前記各ファンの吹き出し方向が、ファン
   の下流側に配置されるエンジンに干渉しない位置に設定
   されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用ク
   ーリングファン。
6. 【請求項６】 前記各ファンのファン軸の傾斜角度が、
   ファンの下流側に配置されるエンジンと干渉しない位置
   に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の車
   両用クーリングファン。
7. 【請求項７】 熱交換部の下流側に配置される複数のフ
   ァンを有し、隣接するファンが互いに吹き出し方向を外
   側に指向させるように配置された斜流ファンであること
   を特徴とする車両用クーリングファン。
8. 【請求項８】 上記請求項１から請求項７のいずれかに
   記載の車両用クーリングファンを備えたことを特徴とす
   る車両用熱交換装置。