特開 2024-30800 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024030800

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/10 20060101AFI20240229BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

F01P11/10 F

B60K11/04 E

F01P11/10 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022133945

(22)【出願日】2022-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】岡林 功介

【テーマコード（参考）】

3D038

【Ｆターム（参考）】

3D038AA05

3D038AB10

3D038AC02

3D038AC12

3D038AC14

3D038AC15

(57)【要約】

【課題】ラジエータを通過する風量を増大させることができる冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置２０は、ラジエータ２１と、ラジエータ２１に向けて送風するファン２２と、ラジエータ２１とファン２２との間に設けられ、ファン２２による送風をラジエータ２１に導くシュラウド２３とを備えている。ファン２２の回転軸線Ｌは、上下方向におけるラジエータ２１の中心Ｃよりも下方に位置している。シュラウド２３は、上下方向に延びるとともにラジエータ２１と対向する第１壁部２３１と、第１壁部２３１の下端部からファン２２に向かって延びる第２壁部２３２と、第１壁部２３１の上端部からラジエータ２１に向かって延びる第３壁部２３３とを有している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ラジエータと、
前記ラジエータに向けて送風するファンと、
前記ラジエータと前記ファンとの間に設けられ、前記ファンによる送風を前記ラジエータに導くシュラウドと、
を備え、
前記ファンの回転軸線は、上下方向における前記ラジエータの中心よりも下方に位置している冷却装置であって、
前記シュラウドは、
前記上下方向に延びるとともに前記ラジエータと対向する第１壁部と、
前記第１壁部の下端部から前記ファンに向かって延びる第２壁部と、
前記第１壁部の上端部から前記ラジエータに向かって延びる第３壁部と、
を有することを特徴とする冷却装置。

【請求項2】

前記ラジエータから前記第１壁部までの距離は、前記ファンから前記第１壁部までの距離よりも短い請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記第２壁部は、前記ラジエータに近付くにつれて、前記ファンの回転軸線から離れるように傾斜している請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ラジエータと、ファンと、シュラウドとを備える冷却装置が開示されている。ファンは、ラジエータに向けて送風する。シュラウドは、ラジエータとファンとの間に設けられている。シュラウドは、ファンによる送風をラジエータに導く。このような冷却装置では、ファンの回転軸線とラジエータの中心とは、一致しているのが好ましい。しかしながら、冷却装置の配置レイアウトに制約がある場合、冷却装置は、ファンの回転軸線とラジエータの中心とがずれた状態で配置されることがある。例えば、特許文献１では、ファンの回転軸線は、上下方向におけるラジエータの中心よりも下方に位置している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１４１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このようにファンの回転軸線とラジエータの中心とがずれている場合、ラジエータを通過する風量が減少しやすい。ラジエータを通過する風量が減少すると、ラジエータの放熱性が低下するため、冷却効率が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記問題点を解決するための冷却装置は、ラジエータと、前記ラジエータに向けて送風するファンと、前記ラジエータと前記ファンとの間に設けられ、前記ファンによる送風を前記ラジエータに導くシュラウドと、を備え、前記ファンの回転軸線は、上下方向における前記ラジエータの中心よりも下方に位置している冷却装置であって、前記シュラウドは、前記上下方向に延びるとともに前記ラジエータと対向する第１壁部と、前記第１壁部の下端部から前記ファンに向かって延びる第２壁部と、前記第１壁部の上端部から前記ラジエータに向かって延びる第３壁部と、を有することを要旨とする。

【0006】

上記構成では、シュラウドが第２壁部を有していない場合と比較して、ラジエータから第１壁部までの距離が短くなりやすいため、ラジエータと第１壁部と第３壁部とによって囲まれた空間において渦流が発生しにくくなる。よって、ラジエータを通過する風量を増大させることができる。

【0007】

上記冷却装置において、前記ラジエータから前記第１壁部までの距離は、前記ファンから前記第１壁部までの距離よりも短くてもよい。
上記構成では、ラジエータから第１壁部までの距離がファンから第１壁部までの距離以上の場合と比較して、ラジエータと第１壁部と第３壁部とによって囲まれた空間において渦流がより発生しにくくなる。

【0008】

上記冷却装置において、前記第２壁部は、前記ラジエータに近付くにつれて、前記ファンの回転軸線から離れるように傾斜していてもよい。
上記構成では、ファンによる送風は、第２壁部に案内されることによって、ラジエータと第１壁部との間に流入しやすくなる。ラジエータと第１壁部と第３壁部とによって囲まれた空間において渦流は発生しにくくなっているため、ラジエータと第１壁部との間に流入した風はラジエータを通過する。よって、ラジエータを通過する風量をより増大させることができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ラジエータを通過する風量を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態におけるフォークリフトを模式的に示す側面図である。

【図2】実施形態における冷却装置を示す斜視図である。

【図3】実施形態における冷却装置を示す断面図である。

【図4】比較例における冷却装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、冷却装置を具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。本実施形態の冷却装置は、エンジン駆動のフォークリフトに搭載されている。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」とは、フォークリフトを運転する作業者が車両前方（前進方向）を向いた状態を基準とした場合の「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」のことをいう。

【0012】

図１に示すように、フォークリフト１０は、車体１１を備えている。車体１１の上面には、運転席１２が設けられている。車体１１は、カウンタウェイト１３を有している。カウンタウェイト１３は、運転席１２よりも後方に位置している。カウンタウェイト１３には、排出通路１３ａが設けられている。排出通路１３ａは、前後方向に延びている。排出通路１３ａは、車体１１の後面において開口している。

【0013】

車体１１の内部には、エンジン１４と、エンジン１４を冷却する冷却装置２０とが収容されている。車体１１におけるエンジン１４及び冷却装置２０を収容する空間は、排出通路１３ａと繋がっている。エンジン１４は、運転席１２の下方に位置している。エンジン１４は、図示しないウォータジャケットを有している。ウォータジャケットには、エンジン１４を冷却するための冷却流体が流れる。冷却流体は、例えば、冷却水である。冷却装置２０は、エンジン１４よりも後方に位置している。

【0014】

＜冷却装置の構成＞
冷却装置２０は、ラジエータ２１と、ファン２２と、シュラウド２３とを備えている。ラジエータ２１は、エンジン１４を冷却する。ファン２２は、ラジエータ２１に向けて送風する。シュラウド２３は、ファン２２による送風をラジエータ２１に導く。

【0015】

ラジエータ２１は、カウンタウェイト１３の前部、詳しくは排出通路１３ａの前方に設けられている。ラジエータ２１は、エンジン１４と前後方向に並ぶ部分と、エンジン１４よりも上方に位置する部分とを有している。ラジエータ２１の内部には、冷却流体が流れる図示しない熱交換流路が設けられている。

【0016】

ラジエータ２１の熱交換流路は、図示しない第１配管及び第２配管によってエンジン１４のウォータジャケットと接続されている。第１配管は、ラジエータ２１からエンジン１４に向けて冷却流体を流すための配管である。第２配管は、エンジン１４からラジエータ２１に向けて冷却流体を流すための配管である。

【0017】

ファン２２は、ラジエータ２１よりも前方に位置している。ファン２２は、回転することによってラジエータ２１に向けて送風する。本実施形態のファン２２は、エンジン１４によって回転駆動される。詳しくは、ファン２２は、エンジン１４から突出する回転軸１５に連結されている。エンジン１４が回転軸１５を回転させると、ファン２２は回転軸１５と一体的に回転する。したがって、ファン２２の回転軸線Ｌは、回転軸１５の軸線と一致している。

【0018】

車体１１の内部におけるエンジン１４及び冷却装置２０の搭載レイアウトの制約によって、ファン２２の回転軸線Ｌは、上下方向におけるラジエータ２１の中心Ｃに対してずれている。ファン２２の回転軸線Ｌは、上下方向におけるラジエータ２１の中心Ｃよりも下方に位置している。ファン２２の上端部は、ラジエータ２１の上端部よりも下方に位置している。ファン２２の下端部は、ラジエータ２１の下端部よりも下方に位置している。

【0019】

図２及び図３に示すように、シュラウド２３は、前後方向においてラジエータ２１とファン２２との間に設けられている。シュラウド２３は、第１壁部２３１と、第２壁部２３２と、第３壁部２３３と、第４壁部２３４と、一対の第５壁部２３５とを有している。

【0020】

第１壁部２３１は、平板状である。第１壁部２３１は、上下方向に延びている。第１壁部２３１は、ラジエータ２１と対向している。
第２壁部２３２は、第１壁部２３１の下端部からファン２２に向かって延出している。第２壁部２３２は、アーチ状である。第２壁部２３２は、ファン２２の回転軌跡よりも外周に位置している。本実施形態の第２壁部２３２は、ラジエータ２１に近付くにつれて、ファン２２の回転軸線Ｌから離れるように傾斜している。

【0021】

第３壁部２３３は、第１壁部２３１の上端部からラジエータ２１に向かって延出している。第３壁部２３３の先端部は、ラジエータ２１の上端部よりも上側に位置している。本実施形態の第３壁部２３３は、ラジエータ２１に近付くにつれて、ファン２２の回転軸線Ｌから離れるように傾斜している。

【0022】

第１壁部２３１からの第３壁部２３３の延出量は、第１壁部２３１からの第２壁部２３２の延出量よりも少ない。したがって、ラジエータ２１から第１壁部２３１までの距離Ｄ１は、ファン２２から第１壁部２３１までの距離Ｄ２よりも短い。本実施形態では、距離Ｄ１：距離Ｄ２は、１：２に設定されている。

【0023】

第４壁部２３４は、第２壁部２３２の下方に位置している。第４壁部２３４は、第２壁部２３２の両下端部を左右方向に接続している。第４壁部２３４は、平板状である。第４壁部２３４は、ラジエータ２１に近付くにつれて、ファン２２の回転軸線Ｌに近付くように傾斜している。

【0024】

一対の第５壁部２３５は、左右方向における第１壁部２３１の両端部からラジエータ２１に向かって延出している。一対の第５壁部２３５の上端部は、左右方向における第３壁部２３３の両端部と繋がっている。

【0025】

＜エンジンの冷却＞
エンジン１４は、次のように冷却される。
冷却流体は、ラジエータ２１の熱交換流路から第１配管を通ってエンジン１４のウォータジャケットに流入する。エンジン１４の熱は、ウォータジャケットを流れる冷却流体に放熱される。これにより、エンジン１４が冷却される。エンジン１４の熱を奪って高温となった冷却流体は、第２配管を通ってラジエータ２１の熱交換流路に流入する。熱交換流路を流れる冷却流体の熱は外気に放熱される。これにより、冷却流体が冷却される。このとき、ファン２２は、ラジエータ２１に向けて送風している。ファン２２による送風は、シュラウド２３によってラジエータ２１に導かれた後、ラジエータ２１を通過する。これにより、ラジエータ２１の放熱性が向上するため、冷却流体の冷却効率が向上する。ラジエータ２１を通過した風は、排出通路１３ａを通ってフォークリフト１０の後方に排出される。そして、ラジエータ２１の熱交換流路を通過することによって温度の下がった冷却流体は、第１配管を通ってエンジン１４のウォータジャケットに戻る。このように冷却流体が第１配管、エンジン１４のウォータジャケット、第２配管、及びラジエータ２１の熱交換流路を循環することによって、エンジン１４が冷却される。

【0026】

［本実施形態の作用］
本実施形態の作用について、比較例を用いて説明する。
図４は、比較例の冷却装置２０を示す。なお、シュラウド２４の構成以外は実施形態の冷却装置２０と同じである。比較例のシュラウド２４は、上下方向に延びるとともにラジエータ２１と対向する第１部位２４１と、第１部位２４１の上端部からラジエータ２１に向かって延びる第２部位２４２とを有している。つまり、比較例のシュラウド２４は、実施形態のシュラウド２３の第２壁部２３２に相当する部位を有していない。この場合、ラジエータ２１から第１部位２４１までの距離Ｄ３が長いため、ラジエータ２１と第１部位２４１と第２部位２４２とによって囲まれた空間において渦流が発生することによって、ラジエータ２１を通過する風量が減少する。

【0027】

これに対し、実施形態のシュラウド２３は、第１壁部２３１と、第２壁部２３２と、第３壁部２３３とを有している。第１壁部２３１は、上下方向に延びるとともにラジエータ２１と対向している。第２壁部２３２は、第１壁部２３１の下端部からファン２２に向かって延びている。第３壁部２３３は、第１壁部２３１の上端部からラジエータ２１に向かって延びている。実施形態では、シュラウド２３が第２壁部２３２を有していることによって、ラジエータ２１から第１壁部２３１までの距離Ｄ１は、比較例におけるラジエータ２１から第１部位２４１までの距離Ｄ３よりも短くなりやすい。その結果、ラジエータ２１と第１壁部２３１と第３壁部２３３とによって囲まれた空間において渦流が発生しにくくなるため、ラジエータ２１を通過する風量が増大する。

【0028】

［本実施形態の効果］
本実施形態の効果を説明する。
（１）シュラウド２３は、第１壁部２３１と、第２壁部２３２と、第３壁部２３３とを有している。第１壁部２３１は、上下方向に延びるとともにラジエータ２１と対向している。第２壁部２３２は、第１壁部２３１の下端部からファン２２に向かって延びている。第３壁部２３３は、第１壁部２３１の上端部からラジエータ２１に向かって延びている。シュラウド２３が第２壁部２３２を有していることによって、第２壁部２３２を有していない場合と比較して、ラジエータ２１から第１壁部２３１までの距離Ｄ１が短くなりやすい。これにより、ラジエータ２１と第１壁部２３１と第３壁部２３３とによって囲まれた空間において渦流が発生しにくくなる。よって、ラジエータ２１を通過する風量を増大させることができる。その結果、ラジエータ２１の放熱性が向上することによって、エンジン１４の冷却効率が向上する。また、渦流によって生じる騒音を低減できる。

【0029】

（２）本実施形態では、ラジエータ２１から第１壁部２３１までの距離Ｄ１は、ファン２２から第１壁部２３１までの距離Ｄ２よりも短い。この場合、ラジエータ２１から第１壁部２３１までの距離Ｄ１がファン２２から第１壁部２３１までの距離Ｄ２以上である場合と比較して、ラジエータ２１と第１壁部２３１と第３壁部２３３とによって囲まれた空間において渦流がより発生しにくくなる。

【0030】

（３）本実施形態では、第２壁部２３２は、ラジエータ２１に近付くにつれて、ファン２２の回転軸線Ｌから離れるように傾斜している。これにより、ファン２２による送風は、第２壁部２３２に案内されることによって、ラジエータ２１と第１壁部２３１との間に流入しやすくなる。ラジエータ２１と第１壁部２３１と第３壁部２３３とによって囲まれた空間において渦流は発生しにくくなっているため、ラジエータ２１と第１壁部２３１との間に流入した風はラジエータ２１を通過する。よって、ラジエータ２１を通過する風量をより増大させることができる。

【0031】

（４）ラジエータ２１から第１壁部２３１までの距離Ｄ１が短くなることによって、第２壁部２３２の上方のスペースに他の部品を配置することができる。
（５）例えば、ファン２２が電動モータによって回転駆動される場合、エンジン１４の配置とファン２２の配置とを個別に設定できるため、ファン２２の回転軸線Ｌとラジエータ２１の中心Ｃとを一致させやすい。これに対し、本実施形態のファン２２は、エンジン１４によって回転駆動される。この場合、エンジン１４の配置によってファン２２の配置が決まるため、ファン２２の回転軸線Ｌはラジエータ２１の中心Ｃに対してずれやすい。したがって、実施形態のシュラウド２３によってラジエータ２１を通過する風量を増大させることが特に効果的である。

【0032】

（６）本実施形態の冷却装置２０は、フォークリフト１０に搭載されている。この場合、冷却装置２０が乗用車に搭載されている場合と比較して、冷却装置２０の搭載レイアウトに制約が生じやすいため、ファン２２の回転軸線Ｌは、ラジエータ２１の中心Ｃに対してずれやすい。したがって、実施形態のシュラウド２３によってラジエータ２１を通過する風量を増大させることが特に効果的である。

【0033】

［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。

【0034】

○ ファン２２は、エンジン１４によって回転駆動されるものに限定されない。ファン２２は、電動モータによって回転駆動されるものであってもよい。
○ ラジエータ２１からシュラウド２３の第１壁部２３１までの距離Ｄ１と、ファン２２からシュラウド２３の第１壁部２３１までの距離Ｄ２の比率であるＤ１：Ｄ２は、１：２に限定されない。

【0035】

距離Ｄ１は、例えば、ファン２２の回転速度等に応じて設定される。なお、距離Ｄ１は短い方が渦流の発生を抑制できるが、距離Ｄ１が短すぎると、ファン２２による送風がラジエータ２１と第１壁部２３１との間に流入しにくくなるため、ラジエータ２１を通過する風量が減少するおそれがある。したがって、距離Ｄ１は、ラジエータ２１と第１壁部２３１と第３壁部２３３とによって囲まれた空間において渦流が発生せず、かつラジエータ２１を通過する風量が確保される程度の距離に設定されるのが好ましい。

【0036】

○ 第２壁部２３２は、傾斜せず、水平に延びていてもよい。
○ 第３壁部２３３は、傾斜せず、水平に延びていてもよい。
○ 第４壁部２３４は、省略されてもよい。

【0037】

○ 第４壁部２３４は、ラジエータ２１に近付くにつれてファン２２の回転軸線Ｌに近付くように傾斜する傾斜部と、傾斜部よりもラジエータ２１側に位置するとともに水平に延びる水平部とを有していてもよい。

【0038】

○ 冷却装置２０による冷却対象は、エンジン１４に限定されない。例えば、フォークリフト１０が燃料電池式のフォークリフトの場合、冷却装置２０の冷却対象は燃料電池であってもよい。

【0039】

○ 冷却装置２０は、フォークリフト１０以外の車両や装置に適用されてもよい。

【符号の説明】

【0040】

２０…冷却装置、２１…ラジエータ、２２…ファン、２３…シュラウド、２３１…第１壁部、２３２…第２壁部、２３３…第３壁部、Ｃ…中心、Ｄ１…距離、Ｄ２…距離、Ｌ…回転軸線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】