(57)【要約】【課題】通常の耐熱使用素材で冷却水流路部とケースとの間隙を吸気がバイパスするのを防ぐチャージエアクーラを提供する。【解決手段】温度の異なる冷却水が流れる複数の流路を形成するチューブと放熱フィンとを交互に積層した熱交換部２０と、過給後の吸気の流路を有し、吸気の後流側が温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となるように熱交換部２０を内部に収容するケース１０と、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる熱交換部２０の外周に設けられ、熱交換部２０とケース１０との間隙を埋めるパッキン３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度の異なる冷却水が流れる複数の流路を形成するチューブと放熱フィンとを交互に積層した熱交換部と、
過給後の吸気の流路を有し、吸気の後流側が前記温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となるように前記熱交換部を内部に収容するケースと、
前記温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる前記熱交換部の外周に設けられ、前記熱交換部と前記ケースとの間隙を埋めるパッキン
とを備えることを特徴とするチャージエアクーラ。
【請求項２】
前記チューブは、少なくとも１回折り返され、前記冷却水の最上流側の流路が前記温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となることを特徴とする請求項１に記載のチャージエアクーラ。
【請求項３】
前記チューブには、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水が流れることを特徴とする請求項１又は２に記載のチャージエアクーラ。
【請求項４】
前記温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路には、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水が流れ、
温度の異なる冷却水のうち高温の冷却水が流れる流路には、エンジン冷却系からの冷却水が流れることを特徴とする請求項１に記載のチャージエアクーラ。
【請求項５】
前記熱交換部は、前記チューブと前記放熱フィンとを積層した最外側に補強板が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャージエアクーラ。
【請求項６】
前記補強板は、前記パッキンが設けられる個所に穴が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のチャージエアクーラ。
【請求項７】
前記熱交換部は、前記チューブと前記放熱フィンとを積層した最外側が前記チューブであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャージエアクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージエアクーラに関し、特に、冷却水によって冷却する水冷式のチャージエアクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、チャージエアクーラ（インタークーラ）は、過給機（ターボチャージャ）を備える内燃機関（エンジン）に用いられる。吸入空気が過給機によって圧縮されると、この圧縮過程で吸入空気温度が上昇する。吸入空気温度が過度に上昇する場合、燃焼特性が悪化する問題があるので、過給機を備える内燃機関では、吸入空気温度を下げるチャージエアクーラが一般に用いられる。
【０００３】
様々な冷却方式のチャージエアクーラがあるが、代表的なものとしては、走行過程で発生する外部空気の流れによって冷却する空冷式チャージエアクーラ、及び冷却水によって冷却する水冷式チャージエアクーラがある。水冷式チャージエアクーラにおいては、作りの簡易化、歩留まり向上を目的に、冷却水流路を構成する熱交換部を個別に作製し、熱交換部をケースに挿入した構造とし、ケース内に吸気を流すことによって、冷却水と吸気とを熱交換させるタイプがある。
【０００４】
しかしながら、そのタイプにおいては、冷却水流路部とケースとの間隙を吸気がバイパスしてしまい、熱交換性能を悪化させてしまうという問題がある。そこで、吸気のバイパス防止用としてパッキン（充填材）を用いる提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、冷却水流路部とケースとの間隙を流れる吸気の温度は高いので、パッキンは一般に自動車用として用いられている通常の耐熱仕様素材では耐えきれないため、高価な素材を使用せざるを得なかった。
【０００５】
また、パッキンは通常粘着剤を用いて貼り付けられるが、粘着剤が熱に耐えられずに、パッキンが剥がれ落ちて脱落する可能性も高かった。
【特許文献１】特開２００６−３７７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、通常の耐熱使用素材で冷却水流路部とケースとの間隙を吸気がバイパスするのを防ぐチャージエアクーラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、温度の異なる冷却水が流れる複数の流路を形成するチューブと放熱フィンとを交互に積層した熱交換部と、過給後の吸気の流路を有し、吸気の後流側が温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となるように熱交換部を内部に収容するケースと、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる熱交換部の外周に設けられ、熱交換部とケースとの間隙を埋めるパッキンとを備えるチャージエアクーラであることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通常の耐熱使用素材で冷却水流路部とケースとの間隙を吸気がバイパスするのを防ぐチャージエアクーラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。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ていることは勿論である。
【００１０】
（第1の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラは、図１に示すように、温度の異なる冷却水が流れる複数の流路を形成するチューブと放熱フィンとを交互に積層した熱交換部２０と、過給後の吸気の流路を有し、吸気の後流側が温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となるように熱交換部２０を内部に収容するケース１０と、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる熱交換部２０の外周に設けられ、熱交換部２０とケース１０との間隙を埋めるパッキン３０とを備える。
【００１１】
ケース１０は、図１〜図３に示すように、過給機によって圧縮空気とされた吸気を導入する導入管１２と、吸気を冷却して排出する排出管１４とを備え、過給後の吸気の流路を有する。ケース１０は、耐熱性を有する樹脂によって形成される。ケース１０には、図４及び図５に示すように、パッキン３０を外周部へ略コの字状に貼り付けた熱交換部２０を挿入し、ビス等の組み付け部材７０によって組み付けられる。ケース１０と熱交換部２０との勘合部には、ガスケット５０を挟み込むことでシール性を高めることができる。
【００１２】
パッキン３０は、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる熱交換部２０の外周に略コの字状で設けられる。パッキン３０は、熱交換部２０をケース１０に挿入した際、ケース１０の内面によって、ある程度加圧されることで、ケース１０の内面形状に沿った形で変形してケース１０と熱交換部２０との隙間を塞いでいる。パッキン３０には、ウレタン系及びシリコン系で耐熱性を有する発泡材料を用いることができる。
【００１３】
熱交換部２０は、図６及び図７に示すように、チューブ４２と放熱フィン４４からなるコア４０と、最外側の放熱フィン４４の外側に設けられた補強材としての補強板２６ａ，２６ｂと、チューブ４２の端部と補強板２６ａ，２６ｂの端部になる個所に設けられた座板２７ａ，２７ｂと、チューブ４２が連通し、座板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの他面側にはめ込まれて設けられたタンク２８ａ，２８ｂ，２８ｃと、タンク２８ａと接続され、チューブ４２に冷却水を流入させる入口パイプ２２と、タンク２８ｃに接続され、チューブ４２から冷却水を流出させる出口パイプ２４と、入口パイプ２２及び出口パイプ２４を保持するプレート２５とを備える。コア４０は、図６に示すように、吸気の流れ方向に流通経路を有する構造となっている。熱交換部２０を組み付ける方法としては、熱交換部２０を構成する部材を組み付けて、治具で拘束した状態で一体ロウ付けして組み付ける。ここでは、入口パイプ２２及び出口パイプ２４が取り付く側の座板２７ａ，２７ｃ、及びタンク２８ａ，２８ｃは２分割されており、一方は冷却水入口側、他方は出口側となる。
【００１４】
チューブ４２は、内部に冷却水が流れる扁平チューブである。チューブ４２は、図７に示すように、ここでは４列に並べられていて、１回折り返されて配置されている。少なくとも１回折り返されて配置されたチューブ４２においては、入口パイプ２２から供給された冷却水の最上流側の流路が、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる。したがって、ケース１０に熱交換部２０を収容する場合、吸気の後流側が、入口パイプ２２から供給された冷却水の最上流側の流路となるようにする。また、パッキン３０は、入口パイプ２２から供給された冷却水の最上流側の流路である熱交換部２０の外周に略コの字状で設けられる。
【００１５】
第１の実施の形態に係るチャージエアクーラを用いる過給機付エンジン車の冷却装置は、図８に示すように、チャージエアクーラ１００の冷却水を外気によって冷却するサブラジエータ１１０と、エンジン冷却水用のラジエータ１３０と、及び居室内空調用のコンデンサ１２０とを備え、エンジンルーム内前方に設置される。
【００１６】
チャージエアクーラ１００は、サブラジエータ１１０及びポンプ１１２に接続されている。チャージエアクーラ１００は、サブラジエータ１１０にて外気により冷却された冷却水がポンプ１１２を介して供給される。ここでは、チャージエアクーラ１００は、エンジン冷却系のラジエータ１３０とは別のサブラジエータ１１０からの冷却水によって冷却される。
【００１７】
サブラジエータ１１０にて外気により冷却された冷却水は、ポンプ１１２を通過後、チャージエアクーラ１００の入口パイプ２２よりタンク２８ａ内へ流入し、各チューブ４２へ分散して流入する（図１及び図７参照）。チューブ４２内を通過後、他方のタンク２８ｂにてターンし、復路側のチューブ４２、出口側タンク２８ｃを通って、出口パイプ２４より流出し、再び、サブラジエータ１１０へと流れていく。
【００１８】
また、チャージエアクーラ１００は、吸気を圧縮して供給するタービン（過給機）１５０及びエンジン１４０に接続されている。チャージエアクーラ１００は、タービン１５０で圧縮された吸気を冷却してエンジン１４０に供給する。
【００１９】
タービン１５０により加圧され、高温になった吸気は、チャージエアクーラ１００のケース１０へ導入管１２から導入し、ケース１０に内蔵されている熱交換部２０の放熱フィン４４を通過する（図１及び図７参照）。この時、吸気の熱は放熱フィン４４、チューブ４２を介して冷却水へと伝わるので、温度が低下する。冷却された吸気は、ケース１０の排出管１４より排出され、エンジン１４０内へと流れていく。
【００２０】
第１の実施形態に係るチャージエアクーラによれば、パッキン３０を用いることによって、冷却水流路部である熱交換部２０とケース１０との間隙を塞いでいるため、ケース１０に流入した吸気がバイパスするのを防ぐことができ、効率よく熱交換させることができる。
【００２１】
また、第１の実施形態に係るチャージエアクーラによれば、パッキン３０は、吸気流れの後流側、即ち、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる熱交換部２０の外周に設けられるため、流入した吸気の温度が熱交換部２０で十分に低下したところに設けられていることになる。したがって、パッキン３０は、高温の吸気に晒されることがないので、一般に自動車用として用いられている通常の耐熱仕様素材を用いることができる。
【００２２】
更に、第１の実施形態に係るチャージエアクーラによれば、パッキン３０は高温の吸気に晒されることがないので、熱による剥がれ等を防ぐことができ、チャージエアクーラの耐久信頼性を向上させることが可能となる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るチャージエアクーラは、図９及び図１０に示すように、第１の実施の形態に係るチャージエアクーラと比して、最外側のチューブ４２の外側に補強板２６ａ，２６ｂが設けられ、補強板２６ａ，２６ｂのパッキン３０が設けられる個所に穴６０ａ，６０ｂが設けられている点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００２４】
補強板２６ａ，２６ｂに設けられる穴６０ａ，６０ｂは、図１０に示すように、複数で示しているが、１つであっても構わない。また、穴６０ａ，６０ｂは、矩形で示しているが、丸形や楕円形等の種々の形状であっても構わない。
【００２５】
このように構成された第２の実施の形態に係るチャージエアクーラでも、第１の実施の形態に係るチャージエアクーラと同様の効果を得ることができる。
【００２６】
更に、第２の実施の形態に係るチャージエアクーラによれば、補強板２６ａ，２６ｂのパッキン３０が設けられる個所に穴６０ａ，６０ｂが設けられることによって、パッキン３０は穴６０ａ，６０ｂを介して直接温度の低いチューブ４２と接する。パッキン３０が直接温度の低いチューブ４２と接するので、パッキン３０はチューブ４２によって冷やされ、耐熱性が向上する。
【００２７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るチャージエアクーラは、図１１及び図１２に示すように、第１の実施の形態に係るチャージエアクーラと比して、熱交換部２０の最外側がチューブ４２となっていて、補強板２６ａ，２６ｂが無い点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００２８】
このように構成された第３の実施の形態に係るチャージエアクーラでも、第１の実施の形態に係るチャージエアクーラと同様の効果を得ることができる。
【００２９】
更に、第３の実施の形態に係るチャージエアクーラによれば、補強板２６ａ，２６ｂが無いので、パッキン３０は直接温度の低いチューブ４２と接する。パッキン３０が直接温度の低いチューブ４２と接するので、パッキン３０はチューブ４２によって冷やされ、耐熱性が向上する。
【００３０】
更に、第３の実施の形態に係るチャージエアクーラによれば、補強板２６ａ，２６ｂが無いので、構成する部品点数を削減することができる。
【００３１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係るチャージエアクーラは、図１３及び図１４に示すように、第１〜３の実施の形態に係るチャージエアクーラと比して、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路には、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水が流れ、温度の異なる冷却水のうち高温の冷却水が流れる流路には、エンジン冷却系からの冷却水が流れる点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００３２】
熱交換部２０は、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水をチューブ４２に流入させる入口パイプ２２ａと、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水をチューブ４２から流出させる出口パイプ２４ａと、エンジン冷却系からの冷却水をチューブ４２に流入させる入口パイプ２２ｂと、エンジン冷却系からの冷却水をチューブ４２から流出させる出口パイプ２４ｂとを備える。入口パイプ２２ａ，２２ｂ及び出口パイプ２４ａ，２４ｂが取り付く、それぞれのタンク２８ａ，２９ａ及びタンク２８ａ，２９ｃは２分割されており、一方は冷却水入口側、他方は出口側となる。
【００３３】
チューブ４２は、ここでは４列に並べられて配置されている。４列並べられたチューブ４２のうち２列には、入口パイプ２２ａ及び出口パイプ２４ａが接続され、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水が流される。他の２列のチューブ４２には、入口パイプ２２ｂ及び出口パイプ２４ｂが接続され、エンジン冷却系からの冷却水が流される。
【００３４】
エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水の温度と、エンジン冷却系からの冷却水の温度とを比較した場合、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水の方が低くなっている。つまり、入口パイプ２２ａ及び出口パイプ２４ａが接続され、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水が流される流路が、温度の異なる冷却水のうち低温の冷却水が流れる流路となる。したがって、ケース１０に熱交換部２０を収容する場合、吸気の後流側が、入口パイプ２２ａ及び出口パイプ２４ａが接続され、エンジン冷却系とは別の冷却水系からの冷却水が流される流路となるようにする。また、パッキン３０は、入口パイプ２２から供給された冷却水の最上流側の流路である熱交換部２０の外周に略コの字状で設けられる。
【００３５】
ケース１０は、図１５に示すように、熱交換部２０を挿入した際、出口パイプ２４ａ，２４ｂをそれぞれ外部へ導く貫通穴１６ａ，１６ｂを備える。
【００３６】
第４の実施の形態に係るチャージエアクーラを用いる過給機付エンジン車の冷却装置は、図１６に示すように、チャージエアクーラ１００の冷却水を外気によって冷却するサブラジエータ１１０と、エンジン冷却水用のラジエータ１３０と、及び居室内空調用のコンデンサ１２０とを備え、エンジンルーム内前方に設置される。
【００３７】
チャージエアクーラ１００は、サブラジエータ１１０及びポンプ１１２に接続されている。チャージエアクーラ１００は、サブラジエータ１１０にて外気により冷却された冷却水がポンプ１１２を介して供給される。また、チャージエアクーラ１００は、ラジエータ１３０及びエンジン１４０に接続されている。チャージエアクーラ１００は、エンジン１４０の冷却に用いられた冷却水も供給される。ここでは、チャージエアクーラ１００は、エンジン冷却系のラジエータ１３０とは別のサブラジエータ１１０からの冷却水と、エンジン冷却系のラジエータ１３０からの冷却水によって冷却される。
【００３８】
サブラジエータ１１０にて外気により冷却された冷却水は、ポンプ１１２を通過後、チャージエアクーラ１００の入口パイプ２２ａよりタンク２８ａ内へ流入し、チューブ４２へ流入する（図１３参照）。チューブ４２内を通過後、出口側タンク２８ｃを通って、出口パイプ２４ａより流出し、再び、サブラジエータ１１０へと流れていく。
【００３９】
ラジエータ１３０にて冷却された冷却水は、エンジン１４０を通過後、チャージエアクーラ１００の入口パイプ２２ｂよりタンク２９ａ内へ流入し、チューブ４２へ流入する（図１３参照）。チューブ４２内を通過後、出口側タンク２９ｃを通って、出口パイプ２４ｂより流出し、再び、ラジエータ１３０へと流れていく。
【００４０】
また、チャージエアクーラ１００は、吸気を圧縮して供給するタービン（過給機）１５０及びエンジン１４０に接続されている。チャージエアクーラ１００は、タービン１５０で圧縮された吸気を冷却してエンジン１４０に供給する。
【００４１】
タービン１５０により加圧され、高温になった吸気は、チャージエアクーラ１００のケース１０へ導入管１２から導入し、ケース１０に内蔵されている熱交換部２０の放熱フィン４４を通過する（図１及び図７参照）。この時、吸気の熱は放熱フィン４４、チューブ４２を介して冷却水へと伝わるので、温度が低下する。冷却された吸気は、ケース１０の排出管１４より排出され、エンジン１４０内へと流れていく。
【００４２】
このように構成された第４の実施の形態に係るチャージエアクーラでも、第１〜３の実施の形態に係るチャージエアクーラと同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。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になるはずである。
【００４４】
例えば、第１〜第４の実施の形態において、サブラジエータ１１０で冷却した冷却水は、チャージエアクーラのみの冷却用として用いているが、比較的高温にならい範囲であれば、他の発熱体を冷却しても良い。
【００４５】
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等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラの模式的平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラの概観図（その１）である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラの概観図（その２）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラの組み付けイメージを示す模式的平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラの組み付けイメージを示す模式的概観図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る熱交換部の概観図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る熱交換部の組み付けイメージを示す模式的概観図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るチャージエアクーラを用いる冷却装置のシステム概略図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る熱交換部の概観図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る熱交換部の組み付けイメージを示す模式的概観図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る熱交換部の概観図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る熱交換部の組み付けイメージを示す模式的概観図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るチャージエアクーラの模式的平面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るチャージエアクーラの概観図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係るチャージエアクーラの組み付けイメージを示す模式的平面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係るチャージエアクーラを用いる冷却装置のシステム概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…ケース
１２…導入管
１４…排出管
１６ａ，１６ｂ…貫通穴
２０…熱交換部
２２，２２ａ，２２ｂ…入口パイプ
２４，２４ａ，２４ｂ…出口パイプ
２５…プレート
２６ａ，２６ｂ…補強板
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…座板
２７ａ，２７ｃ…座板
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２９ａ，２９ｃ…タンク
３０…パッキン
４０…コア
４２…チューブ
４４…放熱フィン
５０…ガスケット
６０ａ，６０ｂ…穴
７０…組み付け部材
１００…チャージエアクーラ
１１０…サブラジエータ
１１２…ポンプ
１２０…コンデンサ
１３０…ラジエータ
１４０…エンジン
１５０…タービン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010127143.tif 000017
【図１６】
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