(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給空気が内部を通過するケースと、前記ケース内において前記過給空気が通過するように装着され、前記過給空気と冷却用流体との間で熱交換を行う熱交換器とを有して構成されるインタークーラにおいて、
前記ケースは、前記熱交換器を収納する吸入側ケース部材及び吐出側ケース部材を互いの開口端面を突き合わせて構成され、吸入口および吐出口を同じ側面に形成すると共に、この側面と反対側の側部に迂回空間形成用膨出部を形成し、
前記熱交換器は、一対のタンクと、この一対のタンクを連通する複数のチューブと、前記チューブに接合し、所定の間隔で該チューブに沿って配される複数のフィンとを有して構成され、前記複数のフィンが設けられている部分を複数のブロックに分け、前記過給空気を前記ブロック毎に順次通過させることで、前記ケースの内部に当該熱交換器を複数回通過する空気流路を形成し、
前記吸入口および吐出口が設けられる前記ケースの側面と対峙する前記熱交換器の面に枠体を装着し、
この枠体を、前記熱交換器の過給空気の入口側および出口側の通気部分周縁にあてがわれて、この部分で前記熱交換器の熱交換部と前記ケースの内壁との隙間を減縮する縁板と、前記縁板の中程に架設するように設けられた架設板と、この架設板に続いて形成され、前記ブロック間に相当する位置で前記熱交換器の過給空気の入口側および出口側の面に対して略直角に延びる仕切り板とを有して構成し、
前記架設板は、前記熱交換器の過給空気の入口通気部分と出口通気部分との間で前記熱交換器と前記ケースの内壁との隙間を減縮するように形成され、前記仕切り版は、前記過給空気の入口側および出口側の面に続く両側面に沿って延設されて前記熱交換部と前記ケースの内壁との隙間を減縮させるように形成されている
ことを特徴とするインタークーラ。
【請求項２】
前記熱交換器の過給空気の出口側に網状の通気部材を設けるようにしたことを特徴とする請求項１記載のインタークーラ。
【請求項３】
前記ケースは、アルミニウム又はアルミニウム合金によるダイキャスト製法によって形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のインタークーラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、例えば、モータボートやレジャー用ウォータクラフトなどの小型滑走艇に搭載され、エンジンの吸気ポートの上流側に配されて過給空気を冷却するために用いられるインタークーラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型滑走艇の駆動用エンジンとして、２サイクルエンジンが用いられていたが、騒音や環境などを配慮するために４サイクルエンジンが用いられつつあり、このため、エンジンの吹き上がり速度の向上を図る必要から過給機の搭載が不可欠となってきている。このような過給器を用いる構成においては、過給空気の温度が１２０℃〜１３０℃と高くなるので、この過給空気を冷却し、空気密度を高めてエンジン出力を向上させるためにインタークーラが設けられている。
【０００３】
ところで、小型滑走艇においては、バックファイヤ（以下、吸気側に伝播する火炎を便宜上こう呼ぶ）がエンジンルーム内に吹き出すのを防止するために、フレームアレスタを設けることが義務付けられており、特開平９−３０１２７１号公報や特開平１０−２５８７９４号公報においては、エンジンの吸気ポートに通じる吸気経路に配されたキャブレタの上流側にフレームアレスタを設けるようにした構成が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、小型滑走艇においては、搭乗者の座席の下にエンジンが搭載される場合が多く、エンジンルーム内へのバックファイヤの吹き出しをより厳格に防止することが要求されている。この際、バックファイヤのエンジンルーム内への吹き出しを確実に抑えるためにアレスタ装置を大型にして熱容量を大きくすることも考えられるが、小型滑走艇にとってアレスタ装置の大型化は、省スペース化や軽量化のニーズに反することとなる。
【０００５】
そこで、この発明においては、アレスタ装置を個別に設けなくてもすみ、過給空気を冷却するために搭載されるインタークーラにフレームアレスタ機能を持たせることによってバックファイヤを確実に抑えることができ、もって、省スペース化や軽量化のニーズに応えることができるインタークーラを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を達成するための手段】
上記課題を達成するために、この発明に係るインタークーラは、過給空気が内部を通過するケースと、前記ケース内において前記過給空気が通過するように装着され、前記過給空気と冷却用流体との間で熱交換を行う熱交換器とを有して構成されるインタークーラにおいて、前記ケースは、前記熱交換器を収納する吸入側ケース部材及び吐出側ケース部材を互いの開口端面を突き合わせて構成され、吸入口および吐出口を同じ側面に形成すると共に、この側面と反対側の側部に迂回空間形成用膨出部を形成し、前記熱交換器は、一対のタンクと、この一対のタンクを連通する複数のチューブと、前記チューブに接合し、所定の間隔で該チューブに沿って配される複数のフィンとを有して構成され、前記複数のフィンが設けられている部分を複数のブロックに分け、前記過給空気を前記ブロック毎に順次通過させることで、前記ケースの内部に当該熱交換器を複数回通過する空気流路を形成し、前記吸入口および吐出口が設けられる前記ケースの側面と対峙する前記熱交換器の面に枠体を装着し、この枠体を、前記熱交換器の過給空気の入口側および出口側の通気部分周縁にあてがわれて、この部分で前記熱交換器の熱交換部と前記ケースの内壁との隙間を減縮する縁板と、前記縁板の中程に架設するように設けられた架設板と、この架設板に続いて形成され、前記ブロック間に相当する位置で前記熱交換器の過給空気の入口側および出口側の面に対して略直角に延びる仕切り板とを有して構成し、前記架設板は、前記熱交換器の過給空気の入口通気部分と出口通気部分との間で前記熱交換器と前記ケースの内壁との隙間を減縮するように形成され、前記仕切り版は、前記過給空気の入口側および出口側の面に続く両側面に沿って延設されて前記熱交換部と前記ケースの内壁との隙間を減縮させるように形成されていることを特徴としている。
【０００７】
したがって、熱交換器に装着される枠体によって熱交換器の過給空気の入口側および出口側においてケースの内壁との隙間が減縮されるので、過給空気を熱交換器に確実に通過させて冷却するとともに、熱交換器とケースとの隙間から回り込もうとするバックファイヤをなくすことができ、そのため、上記課題を達成することができるようになる。
【０００８】
また、熱交換器を、一対のタンクと、この一対のタンクを連通する複数のチューブと、このチューブに接合し、所定の間隔で該チューブに沿って配される複数のフィンとを有して構成し、複数のフィンが設けられている部分を複数のブロックに分け、過給空気をブロック毎に順次通過させることで、ケースの内部に熱交換器を複数回通過する空気流路が形成されているので、過給空気はインタークーラの内部で熱交換器を複数回通過して流出されることとなり、過給空気の冷却を促進することができると共に、バックファイヤも熱交換器を複数回通過しなければならなくなり、バックファイヤを確実に消炎させることができるようになる。
【０００９】
さらに、枠体に、ブロック間に相当する位置で熱交換器の過給空気の入口側および出口側の面に対して略直角に延び、熱交換器とケースの内壁との隙間を減縮する仕切り板が設けられているので、過給空気やバックファイヤが熱交換器を複数回通過せずにバイパスして流れるのを防ぐことができるようになる。
【００１０】
ここで、バックファイヤをより効果的に抑えるために、熱交換器の過給空気の出口側に網状の通気部材を設けるようにしてもよい。
このような構成を付加することで、バックファイヤをより確実に捕捉しやすくすると共に、エンジンの吸気ポート側への異物の進入を抑えることが可能となる。
【００１１】
尚、前記ケースは、アルミニウム又はアルミニウム合金によるダイキャスト製法によって形成されたものであってもよい。
【００１２】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。図１及び図２において、インタークーラ１が示され、このインタークーラは、モータボートやレジャー用ウォータクラフトなどの小型滑走艇に搭載される４サイクルエンジンに過給空気を提供する図示しない過給機と図示しないエンジンの吸入ポートとの間に位置して、過給機から送出される過給空気の温度を低下させ、空気密度を高めてエンジン出力の向上を図る役目を担うものであり、過給空気が通過する冷却空間２を画成するケース３と、このケース３内の前記冷却空間２に配される熱交換器４とによって少なくとも構成されている。そして、この実施の形態に係るインタークーラ１は、前記ケース３内を通過する過給空気を冷却する冷却用流体として海水や河水、湖水等の滑走箇所の液体を用いるようにしている。
【００１３】
前記ケース３は、熱交換器４を収納する吸入側ケース部材３ａ及び吐出側ケース部材３ｂと、過給空気の吸入口５を形成する空気吸入ケース部材３ｃとよって構成され、この例において各ケース部材は、アルミニウム、アルミニウム合金等によるダイキャスト製法によって形成されている。吸入側ケース部材３ａと吐出側ケース部材３ｂとは互いの開口端面を突き合わせてボルト６によって固定され、空気吸入ケース部材３ｃは、吸入側ケース部材３ａのケース３の長手方向に沿った側面３１にボルト７によって固定されている。また、吸入側ケース部材３ａの前記ケース３の長手方向端面に位置する側面３２には、熱交換器４の出口パイプ４１の挿通部８が突出形成されている。これに対して、前記吐出側ケース部材３ｂには、前記ケース３の長手方向の沿った側面３３に吐出口９が一体に形成され、さらに吐出側ケース部材３ｂの前記ケース３の長手方向端面に位置する側面３４に、熱交換器４の入口パイプ４２の挿通部１０が突出形成されている。
【００１４】
この例において、吸入口５と吐出口９とは同じ側の側面（図中、上側の側面）に形成され、これら吸入口５及び吐出口９が設けられた側と反対側のケース３の側部（図中、ケースの下部）には、前記冷却空間２の一部を構成する迂回空間１１を画成するための迂回空間形成用膨出部１２が形成されている。尚１３は、インタークーラ１を所定の場所に係止固定するために迂回空間形成用膨出部１２に形成された係止ロッドである。
【００１５】
前記ケース３内に収納される熱交換器４は、図３に示すように、一対のタンク４３，４４と、これら一対のタンク間に設けられてこれら一対のタンク４３，４４を連通する複数のチューブ４５と、これら複数のチューブ４５が貫通すると共に、これらチューブ４５の延出方向に垂直に且つこれらチューブ４５の延出方向に沿って所定の間隔で配された複数のプレート状のフィン４６と、前記タンクの一方４３から前記チューブ４５の延出方向と同方向に熱交換器４の外方へ延出する入口パイプ４２と、前記タンクの他方４４から前記チューブ４５の延出方向と同方向に熱交換器４の外方に延出する出口パイプ４１とによって構成されており、入口パイプ４２から海水や河水、湖水等の滑走箇所の液体を流入させ、タンク４３を介して各チューブ４５を流した後にタンク４４から出口パイプ４１を介して排出させるようにしている。ここで、前記フィン４６はアルミニウム合金によって形成され、表面処理として耐食性樹脂皮膜、親水性樹脂皮膜の少なくとも１種類が被覆されることが望ましい。
【００１６】
前記タンク４３（４４）は、入口パイプ４２（出口パイプ４１）と共に合成樹脂等によって一体に成形されたタンク本体部４７と、このタンク本体部４７の開口側を閉塞するチューブ装着プレート４８とによって構成され、このチューブ装着プレート４８には、複数のチューブ４５が嵌着されている。ここで、チューブ４５は、海水に対して高い耐食性を有するキュプロニッケル材（銅ニッケル合金）などによって形成するとよい。また、前記チューブ装着プレート４８とフィン４６との間には、前記合成樹脂製のタンク４３（４４）のエージング防止のために、ＥＰＤＭ（エチレン‐プロピレン三量体）ゴムなどによって形成されたバッフルプレート４９が設けられる。
【００１７】
さらに、タンク４３（４４）の周側面および端面には、緩衝部材５０が設けられ、熱交換器４をケース３に装着したときに熱交換器４がケース３と直接接触しないようにし、ケース３の振動が熱交換器４に影響しないようにすると共に、熱交換器４の長手方向の熱伸縮を吸収するようにしている。
【００１８】
また、熱交換器４において、チューブ４５及びフィン４６によって構成される熱交換部４Ａには、前記冷却空間２を、迂回空間１１を除いて吸入側と吐出側とに分割すると共に、熱交換器４とケース３との間の隙間を減縮するための枠体１５が装着されている。
【００１９】
図４乃至図６において、熱交換器４に装着される枠体１５が示され、この枠体１５は、吸入口５と吐出口９とが設けられるケースの側面と対峙する熱交換器４の面（図中、熱交換部４Ａの上面）に装着されているもので、熱交換器４の過給空気の入口側及び出口側の通気部分周縁（熱交換部４Ａの上面周縁）にあてがわれてこの部分で熱交換部４Ａとケース３の内壁との隙間を減縮する略矩形形状に形成された縁板１５ａと、この縁板１５ａの長手方向の側縁に沿って設けられ、熱交換部４Ａの上面に続く両側面にあてがわれる垂下板１５ｂと、前記縁板１５ａの中程に架設するように設けられた架設板１５ｃと、この架設板１５ｃに続いて形成された仕切り板１５ｄとを有して構成されている。架設板１５ｃは、熱交換器４の過給空気の入口通気部分と出口通気部分との間で熱交換器４とケース３の内壁との隙間を減縮するように形成されている。また、仕切り板１５ｄは、熱交換器４の過給空気の入口側および出口側の面に対して略直角に延びるよう、熱交換部４Ａの上面に続く両側面に沿って前記縁板１５ａから下方へ延び、この部分で熱交換部４Ａとケース３の内壁との隙間を減縮させるようにしている。
【００２０】
また、縁板１５ａには、バッフルプレート４９に形成された係止孔４９ａに挿入するための係止片１６や、吐出側ケース部材３ｂに位置する側であって、前記吐出口９と対向する位置に配された金属または樹脂によって構成される所定の粗さの網状に形成された通気部材１７を保持する係止片１８が設けられている。
【００２１】
以上の枠体１５と通気部材１７を熱交換器４に装着するには、枠体１５を垂下板１５ｂや仕切板１５ｄを下方に向けて熱交換部４Ａの上方に位置させ、そのまま枠体１５を下に降ろして垂下板１５ｂを熱交換部４Ａの両脇にあてがうように装着し、係止片１６をバッフルプレート４９の係止孔４９ａに係止させると共に、通気部材１７を枠体１５の上方から係止片１８に係止させて組付ければよい。
【００２２】
そして、この枠体１５を取り付けた熱交換器４をケース３に装着するには、熱交換器４の両側から吸入側ケース部材３ａと吐出側ケース部材３ｂとを組付け、入口パイプ４２及び出口パイプ４１を対応するパイプ挿通部１０，８から延出させ、円筒状のシール部材１９をパイプ挿通部８，１０に外嵌して熱交換器４の入口パイプ４２及び出口パイプ４１とパイプ挿通部１０，８との間をシールすると共に、吸入側ケース部材３ａと吐出側ケース部材３ｂとをボルト８によって固定すればよい。
【００２３】
したがって、このような枠体１５を熱交換部４Ａに装着して熱交換器４をケース３に収納すれば、図７乃至図９に示されるように、枠体１５の架設板１５ｃによって、冷却空間２の上部が吸入側と吐出側とに分けられ、これにより熱交換部４Ａのフィン４６が設けられている部分が吸入側ブロックと吐出側ブロックとに分割されることとなり、熱交換部４Ａの吸入側ブロックにおいて過給空気が熱交換器４を通過する第１の熱交換流路２０が形成され、また、吐出側ブロックにおいて過給空気が熱交換器４を通過する第２の熱交換流路２１が形成され、吸入口５から吐出口９に至るケース３の内部に、過給空気が熱交換器４を２回通過する空気流路が形成されるようになる。よって、吸入口５から流入する過給空気は、図７の矢印で示されるように、第１の熱交換流路２０を通過して迂回空間１１に至り、この迂回空間１１を経て第２の熱交換流路２１を通過して吐出口９からエンジンの吸入ポートへ送出されることとなる。
【００２４】
よって、過給器から圧送された高温の過給空気は、インタークーラ１の熱交換器４のフィン間を通過する際に低温の海水と熱交換して冷却され、空気密度が高められることとなる。
【００２５】
また、熱交換器４の熱交換部４Ａに取り付けらた枠体１５の縁板１５ａによって、過給空気を確実に熱交換部４Ａに導くことができるようになり、また、万が一吐出口９側からバックファイア５１が侵入した場合においても、このバックファイヤ５１を確実に熱交換部４Ａに導くことができるようになる。このため、バックファイヤ５１は、熱交換部４Ａの所定の間隔に配置された多数のフィン４４によって分散されると共に、これらのフィン４６によって冷却されて消炎されることとなる。特に、この例においては、熱交換器４の過給空気の出口側において、網状の通気部材１７が吐出口９と対向する熱交換部４Ａの部分に設けられているので、バックファイヤ５１をより効果的に抑えることができるようになり、また、エンジンの吸気ポートへの異物の進入を抑えることができるようになる。
【００２６】
さらに、この例では、第１の熱交換流路２０を構成する吸入側ブロックと第２の熱交換流路２１を構成する吐出側ブロックとの間に相当する位置に、熱交換器４とケース３の内壁との隙間を減縮させる仕切り板１５ｄを枠体１５の縁板１５ａに対して略直角に設けるようにしたので、過給空気やバックファイヤが熱交換流路を迂回空間１１まで流れずに熱交換部４Ａの脇をバイパスするのを抑えることができるようになり、熱容量のある熱交換部４Ａを確実に複数回通過させることで、過給空気の冷却を確実に行うと共に、バックファイヤが吸入口５から吹き出す恐れを無くすことができるようになる。
【００２７】
以上の構成においては、枠体１５によって熱交換器４とケース３との間の隙間を減縮するようにした構成を示したが、熱交換器４とケース３の内壁との距離をフィン４６のピッチと同程度又はそれ以下にして枠体１５を省略するようにしてもよい。たとえば、図１０に示されるように、熱交換部４Ａを構成するフィン４６の幅をケース３の内壁間の幅にほぼ等しくして、熱交換器４の過給空気の入口側および出口側の通気部分において熱交換部４Ａとケース３の内壁との隙間を減縮するようにしてもよい。尚、５２は、ケース３又は熱交換部４Ａの上部に設けられて、熱交換部４Ａを第１の熱交換流路２０を構成する吸入側ブロックと第２の熱交換流路２１を構成する吐出側ブロックとを分ける隔壁である。その他の構成については前記構成例と同様であるので同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。
【００２８】
このような構成とすることで、熱交換器４とケース３との間を通過しようとするバックファイヤをフィン４６間を通過する場合と同様に抑えることができるようになり、枠体を用いずにフレームアレスタ機能をインタークーラ１に持たせることが可能となる。
【００２９】
尚、上述の構成においては、熱交換器４の過給空気の出口側に網状の通気部材１７を設けるようにしたが、この通気部材１７を無くすようにしてもバックファイヤの吹き出しを十分に抑えられることが確認されている。また、上述の構成においては、フィンが設けられている部分を２つのブロックに分割し、過給空気を熱交換器４に２回通過させる２パス構造の例を示したが、３つ以上のブロックに分割した場合においても、熱交換器の過給空気の入口側および出口側の通気部分周縁に同様に枠体を設けたり、熱交換部４Ａとケース３の内壁との隙間をフィン４６のピッチと同程度又はそれ以下にすることで同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、インタークーラのケース内に装着される熱交換器に、過給空気の入口側および出口側の通気部分周縁でケースの内壁との隙間を減縮する枠体を装着し、バックファイヤが生じた場合でも確実に熱交換器を通過させるようにしたので、バックファイヤが熱交換器とケースとの隙間から抜けて吹き出ることがなくなり、アレスタ装置を個別に設けなくてもインタークーラによってバックファイヤを確実に抑えることができるようになる。また、アレスタ装置を個別に設けなくても済むことから、搭載スペースの削減や吸気系の軽量化を図ることができるようになる。
【００３１】
また、熱交換器は、一対のタンクと、この一対のタンクを連通する複数のチューブと、このチューブに接合して所定の間隔で該チューブに沿って配される複数のフィンとを有して構成し、複数のフィンが設けられている部分を複数のブロックに分け、過給空気をブロック毎に順次通過させることで、ケースの内部に熱交換器を複数回通過する空気流路が形成されているので、熱交換器を通過する通路長を長くすることができるようになり、バックファイヤを確実に消炎させることができるようになる。
【００３２】
しかも、このような複数回熱交換器を通過する空気流路を形成する構成において、枠体に、ブロック間に相当する位置で、熱交換器の過給空気の入口側および出口側の面に対して略直角に延び、熱交換器とケースの内壁との隙間を減縮する仕切り板が設けられているので、バックファイヤが熱交換器を複数回通過せずにバイパスして流れることを防ぐことができるようになり、熱容量のあるフィン間を確実に複数回通過させることで、バックファイヤがインタークーラの上流側へ吹き出す恐れを無くすことができるようになる。
【００３３】
尚、熱交換器の過給空気の出口側に網状の通気部材を設けるようにすれば、バックファイヤをより効果的に抑えることができるようになり、また、エンジンの吸気ポートへの異物の進入を抑えることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、インタークーラの構成例を示す一部分を切り欠いた正面図である。
【図２】図２は、図１に示すインタークーラの平面図である。
【図３】図３は、インタークーラの熱交換器を示す図であり、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩ−Ｉ線で切断した断面図である。
【図４】図４は、インタークーラの熱交換器に挿着される枠体を示す斜視図である。
【図５】図５は、インタークーラの熱交換器に挿着される枠体を示す図であり、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）はその正面図、図５（ｃ）はその側面図である。
【図６】図６は、インタークーラの熱交換器に枠体を装着し、通気部材をさらに組付ける状態を示す斜視図である。
【図７】図７は、枠体を装着した熱交換器をケース内に装着した状態を正面から見たインタークーラの一部分切り欠きの断面図である。
【図８】図８は、枠体を装着した熱交換器をケース内に装着し、通気部材を外した状態を示すインタークーラの平断面図である。
【図９】図９は、図７のII−II線で切断した断面図である。
【図１０】図１０は、枠体を用いずにフレームアレスタ機能を持たせたインタークーラの構成例を示す平断面図である。
【符号の説明】
１  インタークーラ
３  ケース
４  熱交換器
１５  枠体
１５ｄ  仕切り板
１７  通気部材
２０  第１の流路
２１  第２の流路
４３，４４  タンク
４５  チューブ
４６  フィン
【図１】
0004565372.tif 000002
【図２】
0004565372.tif 000003
【図３】
0004565372.tif 000004
【図４】
0004565372.tif 000005
【図５】
0004565372.tif 000006
【図６】
0004565372.tif 000007
【図７】
0004565372.tif 000008
【図８】
0004565372.tif 000009
【図９】
0004565372.tif 000010
【図１０】
0004565372.tif 000011