(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のタンクと、該一対のタンクを連通する複数のチューブと、該チューブに沿って所定の間隔で配された複数のフィンと、前記タンクの各々と連通する円筒状の出入口パイプと、それぞれのタンクから延出する円筒状の出入口パイプとによって少なくとも構成される熱交換器と、該熱交換器が収容されると共に過給空気が通過する冷却空間を画成するケースとからなるインタークーラにおいて、
前記ケースには、前記出入口パイプのそれぞれが挿通して外部に延出する一対の円筒状のパイプ挿通部が形成され、
該パイプ挿通部には、該パイプ挿通部の外周面に密着する第１の円筒部と前記出入口パイプの外周面に密着する第２の円筒部とによって段付き円筒状に形成された弾性材料からなるシール部材が配され、このシール部材によって前記出入口パイプと前記パイプ挿通部の間をシールすると共に、前記熱交換器を前記ケースに遊嵌することを特徴とするインタークーラ。
【請求項２】
前記シール部材の第１の円筒部及び第２の円筒部は、環状クランプによってそれぞれ前記パイプ装着部及び出入口パイプに固定される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】
前記出入口パイプは、それぞれ前記タンクから前記チューブの軸方向外方に延出して形成されると共に、前記ケースは前記軸方向に分割可能であることを特徴とする請求項１又は２記載のインタークーラ。
【請求項４】
前記熱交換器のタンクと前記ケースの内面との間には、弾性材料からなる緩衝部材が配されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインタークーラ。
【請求項５】
前記緩衝部材は、前記タンクの側面周囲と前記ケースの内面との間に配される側面緩衝部材と、前記出入口パイプの延出方向両端に位置する前記タンク端面と前記ケースの内面との間に配される端面緩衝部材とによって構成されることを特徴とする請求項４記載のインタークーラ。
【請求項６】
前記ケースはアルミニウムを主成分とする材料から形成されると共に、前記熱交換器の一対のタンク及び出入口パイプは合成樹脂材料から形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のインタークーラ。
【請求項７】
前記熱交換器の一対のタンク及びそれぞれのタンクに連通する前記出入口パイプは、合成樹脂材料によって一体に成形されることを特徴とする請求項６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る４サイクルエンジンに過給空気を提供する過給機のインタークーラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型滑走艇は車両と異なり、スロットル全開状態若しくはアイドル状態で使用することが多かったので、エンジンの吹き上がり等を考慮して、特開平１０−２５８７９４号公報に開示されるように、２サイクルエンジンを搭載していた。しかしながら、小型滑走艇の巡航距離の延長、エンジン振動の円滑さ等から４サイクルエンジンを搭載する要望があったが、４サイクルエンジンを搭載する場合にはエンジンの吹き上がり速度を向上させるために過給機の搭載が必須条件となっている。
【０００３】
また、過給機を用いた場合、過給機から吐出される過給空気の温度は、コンプレッサによる圧縮によって生じる温度上昇と、タービン側の排気ガスから伝導される熱によって略１２０℃〜１３０℃と高くなり、そのままシリンダに供給してもノッキングが発生しやすく、また空気密度の低下により出力の向上はわずかしか期待できない。このため、例えば、特開平４−３２６９４号公報や、特開平４−２０８３９１号公報に開示されるような水冷式インタークーラを設けて、過給空気の冷却を行い、空気密度を上げて過給機の効果を高めるようにするものである。
【０００４】
しかしながら、これらのインタークーラにおいて、冷却水管路は、吸入気の温度変化に伴って膨張・収縮を繰り返すことから、冷却水管路とケーシングとの接続部分に応力がかかり、この部分で歪みを生じて、亀裂が発生しやすいという問題点があった。
【０００５】
このために、実開平５−５７３１８号公報に開示されるインタークーラでは、吸入空気冷却用の流体の管路の始端と終端を支持部材に固定し、この管路の中間部を折り返すように形成した組立体を、前記折り返し部分とケーシングとの間に隙間ができるように収納し、冷却水管路の膨張・収縮をこの隙間で吸収するようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、実開平５−５７３１８号公報に開示されるインタークーラでは、冷却水の管路を折り返して形成することから、太く形成することができないため、管の流路抵抗が高くなるという不具合がある。また、管を折り返して形成する場合、流路長を等しくすることは管の配置が難しく、無駄な空間が多くなるという不具合を有し、さらに配置を簡単にしようとすると流路長が異なることとなるため、冷却部分の温度分布にばらつきが生じ、熱交換率が低下するという不具合を有する。
【０００７】
このため、この発明は、簡易な構造で、過給空気の冷却を可能とすると共に過給空気の熱による冷却水管やケーシングの伸縮を吸収する構造を具備するインタークーラを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
よって、この発明は、一対のタンクと、該一対のタンクを連通する複数のチューブと、該チューブに沿って所定の間隔で配された複数のフィンと、前記タンクの各々と連通する円筒状の出入口パイプと、それぞれのタンクから延出する円筒状の出入口パイプとによって少なくとも構成される熱交換器と、該熱交換器が収容されると共に過給空気が通過する冷却空間を画成するケースとからなるインタークーラにおいて、前記ケースには、前記出入口パイプのそれぞれが挿通して外部に延出する一対の円筒状のパイプ挿通部が形成され、該パイプ挿通部には、該パイプ挿通部の外周面に密着する第１の円筒部と前記出入口パイプの外周面に密着する第２の円筒部とによって段付き円筒状に形成された弾性材料からなるシール部材が配され、このシール部材によって前記出入口パイプと前記パイプ挿通部の間をシールすると共に、前記熱交換器を前記ケースに遊嵌することにある。
【０００９】
これによって、ケースに形成された円筒状のパイプ挿通部に、ケース内に画成される冷却空間内に収容される熱交換器の出入口パイプを挿通すると共に、前記パイプ挿通部に密着する第１の円筒部と、前記出入口パイプに密着する第２の円筒部とによって段付き円筒状に形成された弾性部材からなるシール部材によって、前記出入口パイプと前記挿通部との間をシールすると共に前記熱交換器を前記ケースに遊嵌するようにしたので、熱による熱交換器やケースの伸縮をシール部材によって吸収できるため、上記課題を解決できるものである。
【００１０】
また、前記シール部材の第１の円筒部及び第２の円筒部は、環状クランプによってそれぞれ前記パイプ装着部及び出入口パイプに固定されることが望ましい。これによって、シール部材での密閉性及び固定性を向上できるものである。
【００１１】
さらに、前記出入口パイプは、それぞれ前記タンクから前記チューブの軸方向外方に延出して形成されると共に、前記ケースは前記軸方向に分割可能であることが望ましい。これによって、ケースへの熱交換器の装着作業性が向上するものである。
【００１２】
また、前記熱交換器のタンクと前記ケースの内面との間には、弾性材料からなる緩衝部材が配されることが望ましく、前記緩衝部材は、前記タンクの側面周囲と前記ケースの内面との間に配される側面緩衝部材と、前記出入口パイプの延出方向両端に位置する前記タンク端面と前記ケースの内面との間に配される端面緩衝部材とによって構成されることが望ましい。これによって、タンクの側面周囲と前記ケースの内面との間に配される側面緩衝部材によって、前記熱交換器は前記ケースに対して短手方向に固定され、また前記出入口パイプの延出方向両端に位置する前記タンク端面と前記ケースの内面との間に配される端面環状部材によって前記ケースに対して長手方向に固定されるので、前記熱交換器を前記ケースに、熱交換器やケースの伸縮を吸収しつつ確実に固定することができるものである。
【００１３】
さらに、前記ケースはアルミニウムを主成分とする材料から形成されると共に、前記熱交換器の一対のタンク及び出入口パイプは合成樹脂材料から形成されることが望ましく、前記熱交換器の一対のタンク及びそれぞれのタンクに連通する前記出入口パイプは、合成樹脂材料によって一体に成形されることが望ましい。これによって、インタークーラの耐腐食性を向上しつつ、熱交換器の形成を容易にするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図１乃至図３に示すインタークーラ１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シリンダの吸入側との間に位置して、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媒として海水や、河水、湖水等の淡水を用いるものである。
【００１６】
前記ケース３は、吸入側ケース３１と吐出側ケース３２とによって構成され、この実施の形態では、このケース３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る。前記吸入側ケース３１の前記ケース３の長手方向の沿った側面３６には、過給空気吸入口６Ａを形成する空気吸入ケース３３が別部材としてボルトによって装着固定されている。また、吸入側ケース３１の前記ケース３の長手方向端面に位置する側面３７には、円筒状の出口パイプ挿通部５Ｂが突出形成される。そして、前記吐出側ケース３２には、前記ケース３の長手方向の沿った側面３８に吐出口６Ｂが一体に形成され、さらに吐出側ケース３２の前記ケース３の長手方向端面に位置する側面３９には、円筒状の入口パイプ挿通部５Ａが突出形成される。
【００１７】
以上のように、吸入側ケース３１及び吐出側ケース３２を中央でガスケット７ (図３を参照）を介してボルト８で連結することによって前記ケース３が形成される。そして、そのケース３の一側面には、前記冷却空間２の一部を構成する迂回空間４０を画成する迂回空間形成用膨出部３４が形成され、この迂回空間形成用膨出部３４には、インタークーラ１を所定の場所に係止固定するための係止ロッド３５が突出形成される。
【００１８】
前記ケース３内に収納される熱交換器４は、例えば図４乃至図６に示すように、一対のタンク４１，４２と、これら一対のタンク４１，４２の間に延出してこれら一対のタンク４１，４２を連通する複数のチューブ４３と、これら複数のチューブ４３が貫通すると共に、これらチューブ４３の延出方向に垂直に且つこれらチューブ４３の延出方向に沿って所定の間隔で配される複数のフィン４４と、前記タンクの一方４１から熱交換器４の外方に前記チューブ４３の延出方向と同方向に延出する入口パイプ４５と、前記タンクの他方４２から熱交換器４の外方に前記チューブ４３の延出方向と同方向に延出する出口パイプ４６とによって構成される。尚、前記フィンはアルミニウム合金から形成され、さらに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。
【００１９】
前記タンク４１（４２）は、図５及び図６に示すように、入口パイプ４５（出口パイプ４６）と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に形成された装着口４９には、ガスケット部材５０を介してチューブ４３が嵌着される。このチューブ４３は、この実施の形態では、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）によって形成される。また、前記チューブ装着プレート４８とフィン４４との間には、前記合成樹脂製のタンク４１（４２）のエージング防止のため、バッフルプレート５１が設けられる。尚、このバッフルプレート５１は、ＥＰＤＭ（エチレン‐プロピレン三量体）ゴムによって形成されることが望ましい。
【００２０】
さらに、図４、図５及び図７で示すように、前記タンク４１（４２）の周側面４１ａ（４２ａ）には、側面緩衝部材６０が配され、熱交換器４をケース３に装着したときに前記熱交換器４が前記ケース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ものである。また、前記タンク４１（４２）の前記熱交換器４の長手方向両端側の端面４１ｂ（４２ｂ）には、端面緩衝部材６１が、入口パイプ４５（出口パイプ４６）を囲むように設けられ、熱交換器４の長手方向において、熱交換器４がケース３に直接接触しないようにすると共に、熱交換器４やケース３の長手方向の伸縮を吸収するものである。
【００２１】
また、前記熱交換器４において、チューブ４３及びフィン４４によって構成される熱交換部４Ａには、前記冷却空間２を、前記吸入側ケース３Ａ側と前記吐出側ケース３Ｂ側とに分割すると共に熱交換器４とケース３との間の隙間を遮蔽するフレーム７０が装着される。これによって、過給空気が確実に熱交換部４Ａを通過するようにできると共に、万一吐出口６Ｂ側からバックファイアが侵入しても、所定の間隔に配置されたフィン４４によって侵入阻害がなされると共に冷却されて消炎されるものである。尚、この実施の形態のように、前記フレーム７０の吐出側ケース３Ｂに位置する側であって、前記吐出口６Ｂの開口部分と対向する位置には所定の粗さの網７１を設けても良いものである。また、この実施の形態では、フレーム７０によって熱交換器４とケース３との間の隙間を遮蔽するようにしたが、熱交換器４の外寸とケース３の内寸との寸法差を所定の値以下とした場合には、フレーム７０を省略しても同様の効果を上げることができる。さらにまた、前記所定の値は、熱交換部４Ａの空気通路長、フィン４４の間隔等によって設定されるものである。
【００２２】
以上の構成のインタークーラ１において、熱交換器４をケース３に装着する場合、熱交換器４の両側から吸入側ケース３Ａ及び吐出側ケース３Ｂを挟み込むようにし、出入口パイプ４５，４６をパイプ挿通部５Ａ，５Ｂから延出するようにして装着し、吸入側ケース３Ａと吐出側ケース３Ｂをボルト８にて固定するものである。
【００２３】
そして、さらに、図８で示すように、シール部材８０を前記パイプ挿通部５Ａ（５Ｂ）に装着することによって、熱交換器４の出入口パイプ４５（４６）と前記パイプ挿通部５Ａ（５Ｂ）との間をシールするものである。前記シール部材８０は、前記パイプ挿通部５Ａ（５Ｂ）の円筒突出部５２に密着する第１の円筒部８１と、前記入口パイプ４５（出口パイプ４６）の装着部４５Ａ（４６Ａ）に密着する第２の円筒部８２からなる段付き円筒状に、ゴム、合成ゴム、合成樹脂等の弾性材料によって形成される。また、前記シール部材８０は、第１の円筒部８１の外周に配されたクランプ部材８３と、第２の円筒部８２の外周に配されたクランプ部材８４とが締め込まれることによって、前記パイプ挿通部５Ａ（５Ｂ）にしっかりと固定される。
【００２４】
これによって、前記熱交換器４には、入口パイプ４５からタンク４１を介してチューブ４４を冷媒として海水が流れ、タンク４２から出口パイプ４６を介して排出される。これによって、熱交換器４は、海水の温度から、常に２０℃から３０℃の範囲内の温度に設定される。そして、４サイクルエンジンに供給される１２０℃〜１３０℃の過給空気は、吸入口６Ａから冷却空間２の上流側に至り前記熱交換器４の熱交換部４Ａの下流側半分を通過し、そして迂回空間４０を迂回して前記熱交換部４Ａの上流側半分を通過して、吐出口６Ｂからエンジンのシリンダへ送出される。これによって、過給空気の温度は、熱交換器４によって低下されるので空気密度が向上し、過給機の効果を高めることができるものである。
【００２５】
また、過給空気の熱によって、前記熱交換器４やケース３が長手方向に伸縮するが、その伸縮による寸法の変動は、端面緩衝部材６１で吸収すると共に、出入口パイプ４５、４６の伸縮による変位は、弾性部材からなる前記シール部材８０にて吸収できるために、熱交換器による膨張／縮小に起因するチューブ４３とタンク４１，４２１との間の損傷を防止できると共に、出入口パイプ４５，４６とケース３との間の損傷を防止できるのである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、過給空気が通過するケースと、ケース内に収納される熱交換器からなるインタークーラにおいて、前記ケースに形成された円筒状のパイプ挿通部に前記熱交換器の出入口パイプを挿通すると共に、前記パイプ挿通部に密着する第１の円筒部と、前記出入口パイプに密着する第２の円筒部とによって段付き円筒状に形成された弾性部材からなるシール部材によって前記出入口パイプと前記挿通部との間をシールする構成としたことによって、加工組み付け寸法にばらつきがあっても、そのばらつきを吸収できるので、製造コスト、加工コスト及び組み付けコストを低減できるものである。
【００２７】
また、この発明によれば、過給時の熱膨張の違いが気密に影響しないため、インタークーラの寿命を延長することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係るインタークーラの正面図である。
【図２】本願発明の実施の形態に係るインタークーラの平面図である。
【図３】本願発明の実施の形態に係るインタークーラの断面図である。
【図４】本願発明の実施の形態に係るインタークーラの熱交換器の平面図である。
【図５】本願発明の実施の形態に係るインタークーラの熱交換器の一部断面図である。
【図６】前記熱交換器のタンクの一部を拡大した一部拡大断面図である。
【図７】前記熱交換器の側面図である。
【図８】前記インタークーラの一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  インタークーラ
２  冷却空間
３  ケース
４  熱交換器
４Ａ  熱交換部
５Ａ，５Ｂ  パイプ挿通部
６Ａ  吸入口
６Ｂ  吐出口
４３  チューブ
４４  フィン
４５  入口パイプ
４６  出口パイプ
５２  パイプ挿通部
６０  側面緩衝部材
６１  端面緩衝部材
８０  シール部材
８１  第１の円筒部
８２  第２の円筒部
【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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