(57)【要約】【課題】車両用エンジンに使用されるインタークーラに関し、高温となって流入する圧縮空気を均等に効率良くインタークーラ内へ流入させて偏流を軽減し、チューブ位置による温度分布の差を低減して熱応力の影響を防止できる車両用エンジンのインタークーラを提供することを課題とする。【解決手段】コア部１２と、開口部３４から次第に上下間隔が縮小するとともに、後方にむけて屈曲するテーパ筒状のヘッダー本体３６、及びこのヘッダー本体の後端部に形成され圧縮空気が流入する入口パイプ部３８からなる入口ヘッダー３０と、コア部の圧縮空気流出側に接合される出口ヘッダーと、を有するインタークーラにおいて、入口ヘッダー３０のヘッダー本体３６の外側面部３７に内部に向けて突出する凸状部４０，５０を形成し、入口パイプ部３８から流入した圧縮空気を凸状部４０で上下に分散させるようにした構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を通過させる複数のチューブとアウターフィンを上下方向に交互に積層し、上記チューブの両端をそれぞれチューブに連通する孔部を有するエンドプレートで固定して全体を偏平板状に形成し、その前面部からアウターフィンを通過する冷却風を吸い込むコア部と、
このコア部の圧縮空気流入側の上記エンドプレートに被せるように接合した開口部、この開口部から次第に上下間隔が縮小するとともに、後方にむけて屈曲するテーパ筒状のヘッダー本体、及びこのヘッダー本体の後端部に形成され圧縮空気が流入する入口パイプ部からなる入口ヘッダーと、
上記コア部の圧縮空気流出側に接合される出口ヘッダーと、を有するインタークーラにおいて、
上記入口ヘッダーのヘッダー本体の外側面部に内部に向けて突出する凸状部を形成し、上記入口パイプ部から流入した圧縮空気を上記凸状部で上下に分散させるようにしたことを特徴とする車両用エンジンのインタークーラ。
【請求項２】
上記凸状部を、上記ヘッダー本体の入口パイプ部の近傍から開口部の近傍にかけて筋状に突出した形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンのインタークーラ。
【請求項３】
上記凸状部を、上記ヘッダー本体の外側面部に上下に間隔をおいて複数形成したことを特徴とする請求項２記載の車両用エンジンのインタークーラ。
【請求項４】
上記凸状部を、上記ヘッダー本体の内部に向けて屈曲する滑らかな曲面に形成し、この曲面と略同様に上記ヘッダー本体の外部の曲面を形成してヘッダー本体の板厚を全体に一様に形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用エンジンのインタークーラ。
【請求項５】
上記入口ヘッダーを、アルミニウムの鋳造又は合成樹脂の樹脂成形により形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両用エンジンのインタークーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンに使用されるインタークーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エンジンのインタークーラは、エンジンへ圧縮空気を送る過給器により圧縮され高温となった圧縮空気を内部に通過させて熱交換を行ない、冷却した圧縮空気をエンジンの吸気系統へ送る機能を有している。
【０００３】
図４は、従来例に係る車両用エンジンの熱交換器を示すものである。この熱交換器には、インタークーラ２とラジエータ４とが併設され、冷却風の流れ方向へ順にインタークーラ２とラジエータ４と冷却ファン（図示せず）とが直列に配置されている。この冷却ファンの作動により、車両前方から冷却風を吸い込み、冷却風がインタークーラ２、ラジエータ４を順に通過して車両後方へ冷却風を流出させ、それぞれの熱交換を行なわせる。インタークーラ２は、過給器からの圧縮空気を冷却し、ラジエータ４は冷却水入口パイプ３から流入するエンジン冷却水を冷却する。
【０００４】
最前部に配置されたインタークーラ２は、図５，６に示すように、圧縮空気を通過させる複数の偏平なチューブ６とアウターフィン８を交互に積層し、上記チューブ６の両端をエンドプレート１０で固定したコア部１２を有しており、このコア部１２は車両の前方からの冷却風を吸い込む。そして、コア部１２の圧縮空気流入口１４から圧縮空気が各チューブ６に流入し、ここを通過して圧縮空気流出口１６から流出する。
【０００５】
また、コア部１２の圧縮空気流入口１４のエンドプレート１０には過給器からの圧縮空気を入力する入口ヘッダー２０が連結され、圧縮空気流出口１６のエンドプレートには圧縮空気を出力する出口ヘッダー２２が連結され、それぞれ溶接またはかしめにより接合されている。
【０００６】
この入口ヘッダー２０は、圧縮空気流入口１４に接合されコア部１２のエンドプレートの形状に合う形状に形成された開口部２４、この開口部２４から次第に上下間隔が縮小するとともに後方にむけて屈曲するテーパ筒状のヘッダー本体２６、及びこのヘッダー本体２６の後端部に形成され圧縮空気が流入する入口パイプ部２８を有している。出口ヘッダー２２も、入口ヘッダー２０と同様な形状である。
【０００７】
このように、入口ヘッダー２０の形状は、流入する圧縮空気を効率良くコア部内に流入させる形状となっており、圧縮空気の入口パイプ部がヘッダー本体とは一体成形されたもの、或いは別体となったものがある。出口ヘッダー２２についても同様である。
【０００８】
近年の排気ガス規制の強化や燃費低減のため、エンジンは過給圧を上げる傾向があり、このため過給器による圧縮空気の温度は上昇している。高温となった圧縮空気は、インタークーラの入口ヘッダー２０の先端にある入口パイプ部２８からヘッダー本体２６内に流入するが、ヘッダー本体へ流れ込む際にヘッダー本体の内部形状の急激な変化により偏流が発生する。
【０００９】
上記偏流によりコア部１２内のチューブ６間において温度分布の差が発生し、その結果チューブ６とエンドプレート１０との接合部において高い熱応力が発生することになる。この高い熱応力を軽減するため、偏流に対する様々な対応策がとられており、高温となった圧縮空気が均等に効率良くインタークーラ内を流れるように、入口パイプとヘッダー本体との間を曲面で形成し、また入口パイプを大径とし、或いはヘッダー本体の内部を滑らかな形状としたりしていた。
【００１０】
他に熱交換器における上記偏流の問題の対策に関連して、特許文献１には、ヘッダータンク内にバッフルプレートを配置し、流体入口から遠い奥側への流体の流入を減らして偏流の改善を図ることが示されている。また、特許文献２には、ハウジングの空気通路内にガイド部を設け、空気を給気通路に一様に分散させて偏りをなくする記載がある。特許文献３には、タンク内の流路を複数に仕切る仕切り板を設置し、多数本の各チューブへの流体流量の均一化を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３１０５９３号公報
【特許文献２】特開２００３−５６９９３号公報
【特許文献３】特許第３６２７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のインタークーラの入口ヘッダーでは、上記圧縮空気の偏流に対する様々な対策がとられていたが、図５，６に示すようにインタークーラ内の流れにおいて、ヘッダー本体の中央部は圧縮空気の流速が速く（図中実線矢印Ｘ）、またヘッダー本体の上下周辺部は圧縮空気の流速が遅く（図中破線矢印Ｙ）なっていた。このため、ヘッダー本体の中央部は高流速による高温部（Ｈ）が、またヘッダー本体の上下周辺部は低流速による低温部（Ｌ）がそれぞれ形成され、高温の圧縮空気の偏流を抑えるには限界があった。
【００１３】
この場合、別部品としてヘッダー本体の内部に整流板を設置して偏流を軽減する方法が考えられるが、整流板は別部品であるためその製造工程数、取り付け工程数が増加し、コストアップとなるという問題があり、また整流板を取り付ける部位の形状によっても偏流を発生させる要因があることが懸念されていた。
また、特許文献１〜３の発明は、何れも内部にプレート或いはガイド部などの部材を取り付ける必要があることから、構造が複雑となりまた偏流の懸念もあり、製造工程数も増えるという問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、高温となって流入する圧縮空気を均等に効率良くインタークーラ内へ流入させて偏流を軽減し、チューブ位置による温度分布の差を低減して熱応力の影響を防止できる車両用エンジンのインタークーラを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る車両用エンジンのインタークーラは、図１，２等に示すように、圧縮空気を通過させる複数のチューブ６とアウターフィン８を上下方向に交互に積層し、上記チューブ６の両端をそれぞれチューブに連通する孔部を有するエンドプレート１０で固定して全体を偏平板状に形成し、その前面部からアウターフィンを通過する冷却風を吸い込むコア部１２と、このコア部の圧縮空気流入側の上記エンドプレート１０に被せるように接合した開口部３４、この開口部から次第に上下間隔が縮小するとともに、後方にむけて屈曲するテーパ筒状のヘッダー本体３６、及びこのヘッダー本体の後端部に形成され圧縮空気が流入する入口パイプ部３８からなる入口ヘッダー３０と、上記コア部の圧縮空気流出側に接合される出口ヘッダーと、を有するインタークーラにおいて、上記入口ヘッダー３０のヘッダー本体３６の外側面部３７に内部に向けて突出する凸状部４０，５０を形成し、上記入口パイプ部３８から流入した圧縮空気を上記凸状部４０，５０で上下に分散させるようにした構成である。
【００１６】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラは、上記凸状部４０，５０を、上記ヘッダー本体３６の入口パイプ部３８の近傍から開口部３４の近傍にかけて筋状に突出した形状に形成した構成である。
【００１７】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラは、上記凸状部５０を、上記ヘッダー本体３６の外側面部３７に上下に間隔をおいて複数形成した構成である。
【００１８】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラは、上記凸状部４０，５０を、上記ヘッダー本体３６の内部に向けて屈曲する滑らかな曲面に形成し、この曲面と略同様に上記ヘッダー本体３６の外部の曲面を形成してヘッダー本体３６の板厚を全体に一様に形成した構成である。
【００１９】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラは、上記入口ヘッダー３０を、アルミニウムの鋳造又は合成樹脂の樹脂成形により形成した構成である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラによれば、入口ヘッダーのヘッダー本体の外側面部に、内部に向けて突出する凸状部を形成し、入口パイプ部から流入した圧縮空気を凸状部で上下に分散させるようにした構成を採用したから、高温となった圧縮空気が入口ヘッダー内部に流入する際、圧縮空気がヘッダー本体に当たる外側面部で流れが分散されて偏流が防止され、圧縮空気を均等に効率良くコア部へ流入させることができるため、圧縮空気流入口の位置による温度分布の差を低減することができて熱応力の発生が防止され、また圧縮空気がコア部に均等に流れるため、インタークーラの性能を十分に発揮することが可能となり、コンパクトなインタークーラを実現できるという効果を奏する。
【００２１】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラによれば、凸状部を、ヘッダー本体の入口パイプ部の近傍から開口部の近傍にかけて筋状に突出した形状に形成した構成としたから、圧縮空気が良好にガイド分散され、圧縮空気を均等に拡散させて効率良くコア部へ流入させることができるという効果がある。
【００２２】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラによれば、凸状部を、ヘッダー本体の外側面部に上下に複数形成した構成としたから、圧縮空気の流れがより細かく分散され、均等に効率良くコア部へ流入させることができ、車両に合わせた最適な圧縮空気の流れをコントロールすることができるため、製造のコストアップをすることなく、多くの車両に対応させることができ、また圧縮空気がコア部に均等に流れるため、インタークーラの性能を十分に発揮することが可能となり、コンパクトなインタークーラを実現できるという効果がある。
【００２３】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラによれば、凸状部を、ヘッダー本体の内部に向けて屈曲する滑らかな曲面に形成し、この曲面と略同様にヘッダー本体の外部の曲面を形成してヘッダー本体の板厚を全体に一様に形成した構成としたから、無駄な肉厚部を設けることが無いため材料費を抑えることができ、またヘッダー本体を滑らかな曲面形状とすることで、ヘッダー本体の内部形状の急激な変化を抑え、圧縮空気の偏流の発生を抑えることができ、また圧縮空気を均等に効率良くコア部へ流入させることができるため、圧縮空気流入口の位置による温度分布の差を低減することができるという効果がある。
【００２４】
本発明に係る車両用エンジンのインタークーラは、入口ヘッダーを、アルミニウムの鋳造又は合成樹脂の樹脂成形により形成したから、凸状部は鋳造または樹脂成形によるヘッダーの製造時に一体形成されるため、工程数を増加させることなく成形でき製造容易であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るインタークーラの入口ヘッダーの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の断面を示す図である。
【図３】実施の形態に係り、他の入口ヘッダーを用いたインタークーラの断面を示す図である。
【図４】従来例に係るインタークーラ等の斜視図である。
【図５】従来例に係るインタークーラの入口ヘッダーの斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る車両用エンジンのインタークーラの実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２に示すように、このインタークーラ１の基本的な形状は、上記従来例に係るインタークーラ２（図４で示す）と同様であり、最前列にインタークーラ１を配置しこの後部にラジエータ４を配置し、さらにこの後部に配置される冷却ファン（図示せず）により車両前方から吸い込んだ冷却風をインタークーラ１、ラジエータ４と順に通過させて車両後方へ流出する。
【００２７】
このインタークーラ１は、圧縮空気を通過させる複数のチューブ６とアウターフィン８を交互に上下方向に長く多層に積層し、上記チューブ６の両端をチューブ６に連通する孔を有する縦に長いエンドプレート１０にて固定し、車両の前方から冷却風を偏平な前面部から吸い込むコア部１２を有している。
コア部１２は、圧縮空気がチューブ６に流入する側のエンドプレート１０により圧縮空気流入口１４が形成され、圧縮空気がチューブ６から流出する側のエンドプレート１０により圧縮空気流出口が形成される。
【００２８】
上記コア部１２は全体の外形が矩形状の厚さの薄い偏平板状であり、左右の側部に配置されたエンドプレート１０には、それぞれ入口ヘッダー３０及び出口ヘッダー（図示せず）の開口部が溶接またはかしめにより取り付けられている。上記入口ヘッダー３０及び出口ヘッダーは、ともにアルミニウムの鋳造、または合成樹脂の樹脂成形（射出成形等）などにより製造される。
【００２９】
図１，２に示すように上記入口ヘッダー３０は、開口部３４、ヘッダー本体３６及び入口パイプ部３８を有している。上記開口部３４は、コア部１２の圧縮空気流入口１４のエンドプレート１０の形状に合う形状に形成され、このエンドプレート１０に被せるように接合されている。上記ヘッダー本体３６は、開口部３４から次第に内部の上下間隔が縮小するとともに後方にむけて屈曲するテーパ筒状に形成され、前面から後方に屈曲する外側面部３７と、後面から後方に屈曲する内側面部３９とを有している。また、上記入口パイプ部３８は、ヘッダー本体３６の後端部にヘッダー本体３６と一体形成され、圧縮空気が流入する。
【００３０】
また出口ヘッダーも、入口ヘッダー３０と同様な形状である。過給器により圧縮され高温となった圧縮空気は入口ヘッダー３０から流入し、コア部１２で冷却されて出口ヘッダーから流出する。
【００３１】
さらに、入口ヘッダー３０のヘッダー本体３６の外側面部３７の中央部付近には、ヘッダー本体３６の内部に向けて突出する断面Ｖ字状の凸状部４０が形成されている。この凸状部４０は、ヘッダー本体３６の入口パイプ部３８の近傍から開口部３４の中央部より少し上方の部位の近傍にかけて、筋状に突出した形状に形成されている。この筋状の凸状部４０は、入口パイプ部３８から流入する圧縮空気の流入方向にほぼ沿っている。
このように凸状部４０は、ヘッダー本体３６の内部に向けて突条に設けられ、開口部３４の近傍では突条の幅を次第に広く形成して上方及び下方に導く流路を形成し、ヘッダー本体３６内に圧縮空気の空気流を上下方向に分散させ、中央方向に偏らせないようにしている。
【００３２】
また凸状部４０は、ヘッダー本体３６の内部の壁面を滑らかな曲面で形成し、その曲面に合せてヘッダー本体３６の外部の形状も変化させており、この凸状部４０においてもヘッダー本体３６の板厚はその他の部位とほぼ同じ板厚であり、ヘッダー本体３６の板厚を全体に一様に形成している。
【００３３】
したがって、入口ヘッダー３０の内部に設けた凸状部４０により、入口パイプ部３８から流入する圧縮空気がヘッダー本体３６の外側面部３７に当たる部位において上方及び下方の方向にガイドされ分散し、この分散した空気流（図１，２中の（Ｆ））がコア部１２の圧縮空気流入口１４の全体に均等に分散し、コア部１２の各チューブ６内に流入させる。この凸状部４０は、圧縮空気を圧縮空気流入口１４の中央部付近に集中させることなく上方及び下方にも分散させるもので、空気流の流路分散部として機能する。
このように入口ヘッダー３０は、ヘッダー本体３６内における圧縮空気の空気流を、凸状部４０の上部側の流路と下部側の流路とに分散し、コア部１２の上下に長い圧縮空気流入口１４の全体に拡散し（図２中の範囲（Ｅ））、均等にコア部１２の内部へ流入させる。
【００３４】
上記形態に係る車両用エンジンのインタークーラによれば、高温となった圧縮空気が入口ヘッダー内部に流入する際、圧縮空気がヘッダー本体３６に当たる外側面部３７で流れが分散されて偏流が防止され、圧縮空気を均等に効率良くコア部１２へ流入させることができるため、圧縮空気流入口の位置による温度分布の差を低減することができて熱応力の発生が軽減され、また圧縮空気がコア部に均等に流れるため、効率よく熱交換をすることができてインタークーラの性能を十分に発揮することが可能となり、またコンパクトなインタークーラを実現できるという効果がある。
【００３５】
なお、上記凸状部４０は上記筋状の形状に限らず、例えば筋を部分的に形成した形状、三角状に突出した形状等の形状であってもよく、入口ヘッダー３０の入口パイプ部３８から流入する圧縮空気を、ヘッダー本体３６内において上下に分散させ一様に拡散できるものであれば採用することができる。
【００３６】
図３は、入口ヘッダー３０に凸状部５０，５０を上下に２箇所設けた形態を示したものである。各凸状部５０は、上記凸状部４０と同様に、ヘッダー本体３６の入口パイプ部３８の近傍から開口部３４の近傍にかけて、ヘッダー本体３６内に筋状に突出した形状に形成されている。上記凸状部５０，５０は、ヘッダー本体３６の外側面部３７に、その中央部の上下の２箇所に設けられている。
【００３７】
このように上記凸状部５０，５０は、それぞれ入口パイプ部３８の近傍から開口部３４の近傍にかけてヘッダー本体３６内に向けて突条に設けられ、開口部３４の近傍では突条の幅が次第に広く形成されており、圧縮空気の空気流を上方部、中央部及び下方部に等しく分散させるもので、空気流の流路分散部として機能する。
【００３８】
また凸状部５０，５０は、ヘッダー本体３６の内部の壁面を滑らかな曲面で形成し、その曲面に合せてヘッダー本体３６の外部の形状も変化させており、これら凸状部５０，５０においてもヘッダー本体３６の板厚はその他の部位とほぼ同じ板厚であり、ヘッダー本体３６の板厚を全体に一様に形成している。
【００３９】
したがって入口ヘッダー３０の内部に設けた凸状部５０，５０により、入口パイプ部３８から流入する圧縮空気がヘッダー本体３６の外側面部３７に当たる部位において、この圧縮空気の空気流を凸状部５０の上部側の流路、凸状部５０，５０間の流路及び凸状部５０下部側の流路に分散する。これにより空気流（図３中の（Ｆ））を、コア部１２の圧縮空気流入口１４の上方部、中央部及び下方部に分散し、全体に均等に拡散させ（図３中の範囲（Ｅ））、コア部１２の各チューブ６内へ流入させる。
【００４０】
よって、この形態に係るインタークーラによれば、コア部の大きさによって凸状部を増やすことで圧縮空気が上方、中央方向及び下方へと均等に分散され、圧縮空気を一様に拡散して効率良くコア部１２へ流入させることができる。このため、圧縮空気流入口の位置による温度分布の差を低減することができて熱応力の発生が軽減され、また圧縮空気がコア部に均等に流れるため、効率よく熱交換をすることができてインタークーラの性能を十分に発揮することが可能となり、またコンパクトなインタークーラを実現できるという効果がある。
【００４１】
なお、入口ヘッダーのヘッダー本体の凸状部４０，５０は一つ又は複数設けることができ、入口パイプ部の配置位置、パイプ径、コア部の大きさにより、圧縮空気が分散され最適な流れとなるような位置、数を設定する。
【符号の説明】
【００４２】
１  インタークーラ
４  ラジエータ
６  チューブ
８  アウターフィン
１０  エンドプレート
１２  コア部
１４  圧縮空気流入口
３０  入口ヘッダー
３４  開口部
３６  ヘッダー本体
３７  外側面部
３８  入口パイプ部
４０，５０  凸状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010223508.tif 000005
【図４】
2010223508.tif 000006
【図５】
2010223508.tif 000007
【図６】
2010223508.tif 000008