(57)【要約】【課題】インタークーラーの熱交換流路部に水分が溜まることを抑制する。【解決手段】インタークーラー４０は、圧縮空気が流入する流入側ヘッダー４２と、長手方向一端側が流入側ヘッダー４２と接続されており、圧縮空気を流して熱交換により冷却させる複数の流路部４４１ａ〜４４１ｆと、流路部４４１ａ〜４４１ｆの長手方向他端側と接続されており、冷却された圧縮空気が流出する流出側ヘッダー４６と、流入側ヘッダー４２に設けられており、流路部４４１ａ〜４４１ｆの中で圧縮空気を流す流路部を選択する流路選択部材４８と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気が流入する流入部と、
長手方向一端側が前記流入部と接続されており、圧縮空気を流して熱交換により冷却させる複数の熱交換流路部と、
前記熱交換流路部の長手方向他端側と接続されており、冷却された圧縮空気が流出する流出部と、
前記流入部に設けられており、前記複数の熱交換流路部の中で前記圧縮空気を流す熱交換流路部を選択する流路選択部材と、
を備える、インタークーラー。
【請求項２】
前記流路選択部材は、前記複数の熱交換流路部の全てに圧縮空気を流させる第１位置と、前記複数の熱交換流路部の一部に圧縮空気を流させる第２位置と、の間で回動する、
請求項１に記載のインタークーラー。
【請求項３】
空気を圧縮する過給機と、前記過給機により圧縮された圧縮空気を冷却するインタークーラーと、を具備する冷却システムであって、
前記インタークーラーは、
圧縮空気が流入する流入部と、
長手方向一端側が前記流入部と接続されており、圧縮空気を流して熱交換により冷却させる複数の熱交換流路部と、
前記熱交換流路部の長手方向他端側と接続されており、冷却された圧縮空気が流出する流出部と、
前記流入部に設けられており、前記複数の熱交換流路部の中で前記圧縮空気を流す熱交換流路部を選択する流路選択部材と、
を備える、冷却システム。
【請求項４】
前記流路選択部材は、前記複数の熱交換流路部の全てに圧縮空気を流させる第１位置と、前記複数の熱交換流路部の一部に圧縮空気を流させる第２位置と、の間で回動し、
前記過給機の高過給時には前記流路選択部材を前記第１位置に位置させ、前記過給機の低過給時には前記流路選択部材を前記第２位置に位置させる制御部を更に備える、
請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記過給機から前記インタークーラーへ前記圧縮空気が流れる吸気通路と、
前記吸気通路において前記インタークーラーよりも上流側へ、エンジンからのブローバイガスを合流させる合流通路と、を更に備える、
請求項３又は４に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を冷却するインタークーラー及び冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック等の車両においては、過給機で圧縮されてエンジンへ送られる圧縮空気を冷却するためのインタークーラーが設けられている。インタークーラーは、内部を流れる圧縮空気と、車両の前方からインタークーラーを通過する走行風とを熱交換することで、圧縮空気を冷却する。
【０００３】
上記のインタークーラーは、圧縮空気が流入する流入部（流入側ヘッダー）と、走行風と熱交換させるために圧縮空気を流す熱交換流路部と、冷却された圧縮空気が流出する流出部（流出側ヘッダー）とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２７１０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、熱交換流路部において、冷却される圧縮空気中から水分が発生し、発生した水分が熱交換流路部内に留まることがある。熱交換流路部内に水分が留まっていると、その後、冷間時等に溜まっていた水分が凍結膨張してしまい、熱交換流路部に悪影響を及ぼして冷却性能低下を及ぼす恐れがある。
【０００６】
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、インタークーラーの熱交換流路部に水分が溜まることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、圧縮空気が流入する流入部と、長手方向一端側が前記流入部と接続されており、圧縮空気を流して熱交換により冷却させる複数の熱交換流路部と、前記熱交換流路部の長手方向他端側と接続されており、冷却された圧縮空気が流出する流出部と、前記流入部に設けられており、前記複数の熱交換流路部の中で前記圧縮空気を流す熱交換流路部を選択する流路選択部材と、を備える、インタークーラーを提供する。
かかるインタークーラーによれば、例えば流入部に流入する圧縮空気の流速が小さい場合には、流路選択部材により圧縮空気を流す流路部の数を限定することで、圧縮空気を流す断面積が小さくなるので、圧縮空気の流速が大きくなる。そして、流速が大きくなった圧縮空気が流路部の内部に溜まった水分を吹き飛ばすので、流路部の内部に水分が溜まることを抑制できる。
【０００８】
また、前記流路選択部材は、前記複数の熱交換流路部の全てに圧縮空気を流させる第１位置と、前記複数の熱交換流路部の一部に圧縮空気を流させる第２位置と、の間で回動することとしてもよい。
【０００９】
本発明の第２の態様においては、空気を圧縮する過給機と、前記過給機により圧縮された圧縮空気を冷却するインタークーラーと、を具備する冷却システムであって、前記インタークーラーは、圧縮空気が流入する流入部と、長手方向一端側が前記流入部と接続されており、圧縮空気を流して熱交換により冷却させる複数の熱交換流路部と、前記熱交換流路部の長手方向他端側と接続されており、冷却された圧縮空気が流出する流出部と、前記流入部に設けられており、前記複数の熱交換流路部の中で前記圧縮空気を流す熱交換流路部を選択する流路選択部材と、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、例えば流入部に流入する圧縮空気の流速が小さい場合には、流路選択部材により圧縮空気を流す流路部の数を限定することで、圧縮空気を流す断面積が小さくなるので、圧縮空気の流速が大きくなる。そして、流速が大きくなった圧縮空気が流路部の内部に溜まった水分を吹き飛ばすので、流路部の内部に水分が溜まることを抑制できる。
【００１０】
また、前記流路選択部材は、前記複数の熱交換流路部の全てに圧縮空気を流させる第１位置と、前記複数の熱交換流路部の一部に圧縮空気を流させる第２位置と、の間で回動し、前記過給機の高過給時には前記流路選択部材を前記第１位置に位置させ、前記過給機の低過給時には前記流路選択部材を前記第２位置に位置させる制御部を更に備えることとしてもよい。
【００１１】
また、冷却システムは、前記過給機から前記インタークーラーへ前記圧縮空気が流れる吸気通路と、前記吸気通路において前記インタークーラーよりも上流側へ、エンジンからのブローバイガスを合流させる合流通路と、を更に備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インタークーラーの熱交換流路部に水分が溜まることを抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。
【図２】インタークーラー４０の外観構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すインタークーラー４０を正面側から見た図である。
【図４】図２に示すインタークーラー４０を正面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜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。
【００１５】
図１は、一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。車両１は、ここではトラック等の大型車両である。車両１は、図１に示すように、エンジン１０と、吸気通路２０と、排気通路２５と、過給機３０と、インタークーラー４０と、ＰＣＶ通路５０と、ＥＣＵ７０とを有する。
【００１６】
エンジン１０は、内燃機関であり、ここではディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、ガソリンエンジン等であってもよい。エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。エンジン１０は、ピストン及びシリンダを含む複数の気筒１１を有する。
【００１７】
吸気通路２０は、エンジン１０での燃焼に必要な吸気を、エンジン１０へ送るための通路である。吸気通路２０は、エンジン１０の吸気マニホールド１２と接続されている。吸気通路２０には、吸気中の異物を除去するエアークリーナー（不図示）が設けられている。
【００１８】
排気通路２５は、エンジン１０での燃焼後の排気を車両１の外部へ排出するための通路である。排気通路２５は、エンジン１０の排気マニホールド１３と接続されている。排気通路２５には、排気中の有害成分を浄化するための後処理装置（不図示）が設けられている。
【００１９】
過給機３０は、吸気通路２０においてエンジン１０へ送られる吸気（空気）を過給する。例えば、過給機３０は、吸気を加圧圧縮するターボチャージャーである。過給機３０は、排気通路２５に設けられたタービン３１と、吸気通路２０に設けられたコンプレッサ３２とを有する。コンプレッサ３２は、連結軸３３を介してタービン３１と連結されている。過給機３０においては、排気通路２５を流れる排気のエネルギーを受けてタービン３１が回転することに連動して、コンプレッサ３２が回転して吸気を過給する。
【００２０】
インタークーラー４０は、吸気通路２０においてコンプレッサ３２よりもエンジン１０側に設けられている。インタークーラー４０は、コンプレッサ３２によって圧縮されて温度が上昇した吸気（以下、圧縮空気と呼ぶ）と、大気（例えば走行風）とを熱交換する熱交換器である。インタークーラー４０は、圧縮空気を、走行風と熱交換することで冷却する。なお、インタークーラー４０の詳細構成については、後述する。
【００２１】
ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）通路５０は、吸気通路２０においてインタークーラー４０よりも上流側（具体的には、吸気通路２０においてコンプレッサ３２よりも上流側の部分）と接続されており、エンジン１０からのブローバイガスを吸気通路２０へ導くための通路である。すなわち、ＰＣＶ通路５０は、エンジン１０からのブローバイガスを吸気通路２０の圧縮空気に合流させる合流通路である。
ブローバイガスは、エンジン１０のシリンダとピストンの隙間を通って燃焼室から漏れる燃料ガスや未燃燃料である。ブローバイガスは、エンジン１０内の潤滑油の劣化や燃費の悪化の原因となるため、ブローバイガスを吸気通路２０に還流させて混合気とともに燃焼室で再度燃焼させるＰＣＶ装置が利用されている。なお、吸気通路２０へ還流したブローバイガスは、インタークーラー４０を通過してエンジン１０へ至る。
【００２２】
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）であり、車両１に関する様々な処理を行う。例えば、ＥＣＵ７０は、車両１の運転状態（具体的には、過給機３０の過給状態）に応じて、インタークーラー４０内の圧縮空気の流れを制御する。
【００２３】
ところで、圧縮空気がインタークーラー４０を通過する際に、冷却される圧縮空気中から水分が発生することがある。そして、発生した水分がインタークーラー４０の内部（具体的には、図３に示す流路部４４１ａ〜４４１ｆ）に留まっていると、例えばエンジン１０の冷間時等に溜まっていた水分が凍結膨張してしまい、インタークーラー４０に悪影響を及ぼして冷却性能を低下させる恐れがある。
これに対して、本実施形態に係る車両１は、詳細は後述するが、過給機３０の過給状態に応じてインタークーラー４０内の圧縮空気の流れを制御して、インタークーラー４０の内部に水分が留まることを抑制している。
【００２４】
＜インタークーラーの詳細構成＞
図２〜図４を参照しながら、インタークーラー４０の詳細構成の一例について説明する。
【００２５】
図２は、インタークーラー４０の外観構成の一例を示す斜視図である。図３及び図４は、図２に示すインタークーラー４０を正面側から見た図である。インタークーラー４０は、図３に示すように、流入側ヘッダー４２と、熱交換部４４と、流出側ヘッダー４６と、流路選択部材４８とを有する。なお、図３では過給機３０の高過給時のインタークーラー４０の状態が示され、図４では低過給時のインタークーラー４０の状態が示されている。
【００２６】
流入側ヘッダー４２は、吸気通路２０（図１）と接続されており、コンプレッサ３２を通過した圧縮空気が流入する流入部である。流入側ヘッダー４２の内部は、空洞となっている。流入側ヘッダー４２は、インタークーラー４０の幅方向の一端側に位置している。流入側ヘッダー４２は、熱交換部４４と接続されており、圧縮空気が熱交換部４４へ流れ込む構成となっている。
【００２７】
熱交換部４４は、圧縮空気と走行風とを熱交換させて、圧縮空気を冷却する部分である。熱交換部４４の流路部の長手方向（インタークーラー４０の幅方向）の一端側は、流入側ヘッダー４２に接続されており、流路部の長手方向の他端側は、流出側ヘッダー４６に接続されている。
【００２８】
熱交換部４４は、図３に示すように、複数の流路部４４１ａ〜４４１ｆと、複数の放熱フィン４４２とを有する。流路部４４１ａ〜４４１ｆは、走行風と熱交換される圧縮空気が流れる熱交換流路部である。放熱フィン４４２は、通過する走行風に接することで、流路部４４１ａ〜４４１ｆ内の圧縮空気の熱を放熱する。流路部４４１ａ〜４４１ｆと放熱フィン４４２は、幅方向と直交する上下方向に沿って交互に積層した構成となっている。なお、図２では、流路部４４１ａ〜４４１ｆ及び放熱フィン４４２が、省略されている。
【００２９】
流出側ヘッダー４６は、吸気通路２０と接続されており、熱交換部４４において冷却された圧縮空気が吸気通路２０へ流出する流出部である。流出側ヘッダー４６は、インタークーラー４０の幅方向の他端側に位置して、熱交換部４４と接続されている。また、流出側ヘッダー４６の内部は、熱交換部４４で冷却された圧縮空気が流れ込めるように空洞となっている。
【００３０】
流路選択部材４８は、流入側ヘッダー４２の内部に設けられており、流入側ヘッダー４２から流路部４４１ａ〜４４１ｆの中で圧縮空気を流す流路部を選択する機能を有する。そして、流路選択部材４８は、複数の流路部の全てに圧縮空気を流させる第１位置（図３に示す位置）と、複数の流路部の一部に圧縮空気を流させる第２位置（図４に示す位置）と、の間で回動する。流路選択部材４８は、ここでは流入側ヘッダー４２の上下方向の中央側に設けられた板状の部材であり、軸４８ａを中心に回動して第１位置又は第２位置に位置する。
【００３１】
流路選択部材４８は、過給機３０の高過給時には図３に示す第１位置に位置し、過給機３０の低過給時には図４に示す第２位置に位置する。
流路選択部材４８が第１位置に位置する場合には、図３に示すように、流入側ヘッダー４２に流入した圧縮空気は、熱交換部４４の全ての流路部４４１ａ〜４４１ｆに流れる。そして、過給機３０の高過給時には、流入側ヘッダー４２へ流入する圧縮空気の流速は大きいため、仮に流路部４４１ａ〜４４１ｆにおける熱交換に起因して圧縮空気中の水分が溜まっても、流速の大きい圧縮空気が水分を流出側ヘッダー４６へ吹き飛ばす。このため、流路部４４１ａ〜４４１ｆに水分が溜まることを抑制できる。
【００３２】
流路選択部材４８が第２位置に位置する場合には、図４に示すように、流入側ヘッダー４２に流入した圧縮空気は、流路部４４１ａ〜４４１ｆのうちの流路部４４１ａ〜４４１ｃを流れる。一方で、第２位置に位置する流路選択部材４８が流路部４４１ｄ〜４４１ｆへの流路を遮断するので、圧縮空気が流路部４４１ｄ〜４４１ｆを流れない。すなわち、圧縮空気は、流路部４４１ａ〜４４１ｆのうちの半分の数の流路部を流れる。
一部の流路部４４１ａ〜４４１ｃのみを圧縮空気が流れる場合には、図３の場合に比べて、圧縮空気が流れる面積が小さくなるので、流路部４４１ａ〜４４１ｃを流れる圧縮空気の流速が大きくなる。このため、本来ならば圧縮空気の流速が小さい過給機３０の低過給時に、仮に流路部４４１ａ〜４４１ｃに熱交換に起因して圧縮空気中の水分が溜まっても、流速の大きい圧縮空気が水分を流出側ヘッダー４６へ吹き飛ばすことができる。このため、流路部４４１ａ〜４４１ｆに水分が溜まることを抑制できる。
【００３３】
また、本実施形態では、ＰＣＶ通路５０（図１）によりブローバイガスが吸気通路２０に還流され、ブローバイガスがインタークーラー４０を通過することになる。ブローバイガスには、ミスト状や液状のオイル成分が含まれる。かかる場合に、上記のように流路選択部材４８を回動させることで、水分だけでなく、ブローバイガス中のオイル成分も吹き飛ばすことができる。これにより、流路部４４１ａ〜４４１ｆにオイル成分が溜まることを抑制できる。
【００３４】
流路選択部材４８の回動は、ＥＣＵ７０（図１）によって制御される。例えば、ＥＣＵ７０は、過給機３０の高過給時には流路選択部材４８を第１位置に位置させ、過給機３０の低過給時には流路選択部材４８を第２位置に位置させる。ここで、ＥＣＵ７０は、過給機３０の過給状態を、例えばエンジン１０の回転数によって判定してもよい。具体的には、ＥＣＵ７０は、エンジン１０の回転数が大きい場合には、過給機３０による高過給状態であると判定し、エンジン１０の回転数が小さい場合には、過給機３０による低過給状態であると判定する。
【００３５】
＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態によれば、インタークーラー４０の流入側ヘッダー４２には、熱交換部４４の複数の流路部４４１ａ〜４４１ｆの中で、流入側ヘッダー４２から圧縮空気を流す流路部を選択する流路選択部材４８が設けられている。
これにより、例えば流入側ヘッダー４２に流入する圧縮空気の流速が小さい場合には、流路選択部材４８により圧縮空気を流す流路部の数を限定することで、圧縮空気を流す断面積が小さくなるので、圧縮空気の流速が大きくなる。そして、流速が大きくなった圧縮空気が流路部の内部に溜まった水分を吹き飛ばすので、流路部の内部に水分が溜まることを抑制できる。
【００３６】
また、本実施形態では、過給機３０の過給状態に応じて流路選択部材４８を動作させることで、過給機３０の動作時に熱交換部４４の流路部４４１ａ〜４４１ｆの内部に水分が溜まることを抑制できる。特に、過給機３０の低過給時に圧縮空気を流す流路部の数を少なくして、流路部を流れる圧縮空気の流速を大きくすることで、流路部の内部に水分が溜まることを効果的に抑制できる。なお、過給機３０の高過給時には、全ての流路部４４１ａ〜４４１ｆに圧縮空気を流すことで、圧縮空気の冷却を維持しつつ、流路部４４１ａ〜４４１ｆの内部に水分が溜まることを抑制できる。
【００３７】
なお、上記では、流路選択部材４８が図３に示すように軸４８ａを中心に回動可能な板状の部材であることとしたが、これに限定されず、他の形状や他の回動方式であることとしてもよい。
【００３８】
また、上記では、本発明に係る冷却システムがトラックに搭載されていることとしたが、これに限定されない。例えば、冷却システムがバスや船舶等に搭載されていてもよい。
【００３９】
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。
【符号の説明】
【００４０】
１    車両
２０    吸気通路
３０    過給機
４０    インタークーラー
４２    流入側ヘッダー
４４    熱交換部
４６    流出側ヘッダー
４８    流路選択部材
５０    ＰＣＶ通路
７０    ＥＣＵ
４４１ａ〜４４１ｆ    流路部
【図１】
2018059473.tif 000003
【図２】
2018059473.tif 000004
【図３】
2018059473.tif 000005
【図４】
2018059473.tif 000006