CN108699947A - 中冷器 - Google Patents

Abstract

中冷器具备由流路管(21)与翅片(22)层叠配置而成且使流路管内部的冷却介质与流路管外部的增压进气进行热交换的热交换部(23)。冷却介质包含第一冷却介质和温度高于第一冷却介质的第二冷却介质。在流路管内形成有供第一冷却介质流动的第一冷却介质流路(25)和供第二冷却介质流动的第二冷却介质流路(26)。第二冷却介质流路与第一冷却介质流路相比配置于增压进气的上游侧。第二冷却介质流路具有使第二冷却介质进行U形转弯的第二U形转弯部(26d)。第二冷却介质流路中，成为第二U形转弯部的下游侧的下游侧流路(26f)与成为上游侧的上游侧流路(26e)相比位于增压进气的流动方向上的上游侧。在流路管与翅片之间，在与下游侧流路的增压进气的流动方向上的最上游部对应的部位设置有热交换抑制部(30)。

Description

中冷器

相关申请的相互参照

本申请基于2016年2月11日申请的日本专利申请2016-024231，并通过参照而将其公开内容编入本申请。

技术领域

本发明涉及一种对由增压器加压后的增压进气进行冷却的中冷器。

背景技术

以往，已知一种中冷器，使由增压器增压并向发动机供给的增压空气与温度不同的两种冷却水进行热交换来对增压进气进行冷却(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所记载的中冷器构成为：高温冷却水在增压进气的流动方向上游侧以U形转弯的方式流通，并且低温冷却水在增压进气的流动方向下游侧以U形转弯的方式流通。另外，在高温冷却水流路及低温冷却水流路配置有内翅片，该内翅片用于促进冷却水与增压进气的热交换。

由此，在发动机启动时，能够利用高温冷却水所具有的热来使低温冷却水尽早升温。此外，在利用低温冷却水对增压进气进行冷却之前，能够利用高温冷却水进行预冷，因此能够提高增压进气冷却系统的冷却性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-155692号公报

在上述专利文献1所记载的中冷器中，高温冷却水流路成为与上游侧流路相比，下游侧流路配置于增压进气的流动方向的上游侧的U形转弯构造。因此，在高温冷却水流路的下游侧流路中，冷却水与高温的增压进气进行热交换，从而冷却水的温度变得容易上升。另外，在高温冷却水流路中，由于采用U形转弯构造、流路的宽度较窄、配置有内翅片等，因此会有冷却水的压力损失增大而冷却水的沸点降低的担忧。

其结果是，有在高温冷却水流路的下游侧流路中冷却水沸腾的担忧。在高温冷却水流路中冷却水沸腾了的情况下，会有如下担忧：导致高温冷却水流路周边的零件的温度上升而使零件强度降低、零件破损。

发明内容

本发明是鉴于上述点而完成的，其目的在于，在以温度不同的两种冷却介质对增压进气进行冷却的中冷器中抑制冷却介质的沸腾。

根据本发明的一形态，中冷器在由增压器增压并向发动机供给的增压进气与冷却介质之间进行热交换，从而对增压进气进行冷却，其中，该中冷器具备热交换部，该热交换部由流路管与翅片层叠配置而成，且使在流路管的内部流动的冷却介质与在流路管的外部流动的增压进气进行热交换。冷却介质包含第一冷却介质和温度高于第一冷却介质的第二冷却介质。在流路管的内部形成有第一冷却介质流路和第二冷却介质流路，该第一冷却介质流路供第一冷却介质以与增压进气的流动方向交叉的方式流动，该第二冷却介质流路供第二冷却介质以与增压进气的流动方向交叉的方式流动。第二冷却介质流路与第一冷却介质流路相比配置于增压进气的流动方向上的上游侧。第一冷却介质流路具有使第一冷却介质进行U形转弯的第一U形转弯部，第二冷却介质流路具有使第二冷却介质进行U形转弯的第二U形转弯部。在第二冷却介质流路中，成为第二U形转弯部的下游侧的下游侧流路与成为第二U形转弯部的上游侧的上游侧流路相比，位于增压进气的流动方向上的上游侧。在流路管与翅片之间，至少在与下游侧流路的增压进气的流动方向上的最上游部对应的部位设置有热交换抑制部，该热交换抑制部对流路管与翅片之间的热交换进行抑制。

由此，在增压进气的流动方向上的最上游部，抑制增压进气的热经由翅片而向出口侧流路的第二冷却水传递。其结果是，在第二冷却水容易沸腾的出口侧流路中能够抑制第二冷却水沸腾。由此，能够抑制第二出口侧流路周边的零件的温度上升，从而能够避免零件强度降低、零件破损。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式中的车辆的增压进气冷却系统的概要的构成图。

图2是表示第一实施方式中的中冷器的主要部分的立体图。

图3是第一实施方式中的流路管及翅片的主视图。

图4是表示第一实施方式中的流路管的内部的示意图。

图5是第一实施方式中的流路管及翅片的剖视图。

图6是本发明的第二实施方式中的流路管及翅片的主视图。

图7是第二实施方式中的流路管及翅片的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的多个方式进行说明。对于各方式中与在先的方式中说明了的事项对应的部分，有附加相同的参照符号并省略重复的说明的情况。在各方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下，对于结构的其他部分，能够应用在先说明了的其他方式。不仅是在各实施方式中明确表示能够具体地进行组合的部分之间的组合，只要不对组合产生特别的阻碍，则即使未明确表示，也能够将实施方式彼此局部地组合。

(第一实施方式)

基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。本第一实施方式对将本发明的中冷器应用于车辆的增压进气冷却系统的例子进行说明。

在车辆的发动机(即，内燃机)10的进气系统中设置有用于对进气进行增压并向发动机10供给的未图示的增压器。该增压器是为了补偿发动机10的最高输出而设置的。也就是说，本实施方式中的车辆以提高燃油经济性为目的而使发动机10小排气量化，并通过增压器来对伴随该小排气量化而产生的最高输出的降低进行补偿。

在进气系统中增压器的进气流动下游侧设置有对发动机进气进行冷却的中冷器20。该中冷器20起到对由增压器压缩后的增压进气进行冷却而使发动机进气的填充效率提高的作用。

在第一冷却水回路50进行循环的第一冷却水和在第二冷却水回路60进行循环的第二冷却水在中冷器20的内部流通。中冷器20使由增压器压缩后的增压进气与第一冷却水、第二冷却水进行热交换而对增压进气进行冷却。

在第一冷却水回路50设置有使第一冷却水进行循环的水泵51，在第一冷却水回路50中的水泵51与中冷器20之间设置有使第一冷却水的热向外部气体散热而对第一冷却水进行冷却的第一散热器52。

在第二冷却水回路60中设置有水泵61、第二散热器62以及加热器芯63。水泵61使第二冷却水在第二冷却水回路60进行循环。第二散热器62使第二冷却水从发动机10吸收到的热向外部气体散热。加热器芯63使向车室内吹送的送风空气与第二冷却水进行热交换而对送风空气进行加热。中冷器20、第二散热器62及加热器芯63在第二冷却水回路60中并联地配置。

第二冷却水从发动机10吸热。因此，在第一冷却水、第二冷却水在中冷器20的内部流通时，第二冷却水的温度变得比第一冷却水的温度高。也就是说，第一冷却水是低温冷却水，第二冷却水是高温冷却水。本实施方式的第一冷却水与本发明的第一冷却介质相当，本实施方式的第二冷却水与本发明的第二冷却介质相当。作为第一冷却水、第二冷却水，能够使用LLC(防冻液)、水等。

此外，在本实施方式中，从发动机10传递水泵51、61的驱动动力，但也可以使用电动水泵来作为水泵51、61。

接下来，对于本第一实施方式的中冷器20详细地进行说明。本实施方式的中冷器20构成为所谓的叠片型(日文：ドロンカップ型)的热交换器。如图2所示，中冷器20具备热交换部23，该热交换部23由多个流路管21和接合于相邻的流路管21之间的翅片22交替地层叠配置而成。通过将一对板状部件24的外周相互接合而形成流路管21。热交换部23构成为使在流路管21的内部流动的第一冷却水、第二冷却水与在流路管21的外部流动的增压进气进行热交换。层叠的流路管21与流路管21之间的配置有翅片22的空间构成供增压进气流通的增压进气流路。

中冷器20的构成零件中的全部零件或者一部分零件例如由在由铝形成的芯材的表面包覆钎料而成的覆层材料形成。在覆层材料的表面涂布有焊剂的状态下进行加热，从而将中冷器20的各构成零件钎焊接合。

如图3所示，本实施方式的翅片22是将板状部件弯曲成波形状而成形的波纹翅片。翅片22成为如下形状：构成平面部的壁部22a与构成弯曲部的顶部22b连续的波形状。翅片22在与增压进气的流动方向交叉的方向上成为以顶部22b交替位于一方侧和另一方侧的方式弯曲的波形状。通过壁部22a，层叠的流路管21之间的空间即增压进气流路被划分为多个流路。翅片22构成用于使增压进气与第一冷却水、第二冷却水的传热面积扩大的热交换促进部。

翅片22构成为在壁部22a形成有百叶部22c的百叶式翅片。翅片22的顶部22b钎焊接合于相邻的流路管21的平坦的外表面侧。翅片22例如能够通过对薄板金属材料实施辊压成形法而成形。

如图4所示，在流路管21内形成有供第一冷却水流动的第一冷却水流路25和供第二冷却水流动的第二冷却水流路26。在流路管21内，第一冷却水流路25及第二冷却水流路26沿增压进气的流动方向并联地配置。该冷却水流路25、26中的冷却水的流动方向成为与增压进气的流动方向交叉的方向，具体而言，成为与增压进气的流动方向正交的方向。

在本实施方式中，第一冷却水流路25配置于增压进气的流动方向下游侧，第二冷却水流路26配置于增压进气的流动方向上游侧。即，本实施方式的中冷器20构成为高温的第二冷却水在增压进气所通过的增压进气通路的上游侧流通且低温的第一冷却水在增压进气通路的下游侧流通。

第一冷却水流路25及第二冷却水流路26的流路长度相同。这些冷却水流路25、26的增压进气的流动方向上的长度，即冷却水流路25、26的宽度方向上的长度为第一冷却水流路25比第二冷却水流路26长。

虽然省略图示，但中冷器20具备将第一冷却水向多个流路管21的第一冷却水流路25分配的第一分配箱部和使第一冷却水从多个流路管21的第一冷却水流路25集合的第一集合箱部。虽然同样地省略图示，但中冷器20具备将第二冷却水向多个流路管21的第二冷却水流路26分配的第二分配箱部和使第二冷却水从多个流路管21的第二冷却水流路26集合的第二集合箱部。

流路管21具备使第一冷却水向第一冷却水流路25流入的第一入口部25a和使第一冷却水从第一冷却水流路25流出的第一出口部25b。另外，流路管21具备使第二冷却水向第二冷却水流路26流入的第二入口部26a和使第二冷却水从第二冷却水流路26流出的第二出口部26b。第一入口部25a、第一出口部25b、第二入口部26a及第二出口部26b通过在流路管21形成贯通孔而构成。

在第一冷却水流路25设置有将流路分隔为两个的第一分隔部25c和使第一冷却水进行U形转弯的第一U形转弯部25d。第一冷却水流路25由第一分隔部25c分隔为位于靠近第一入口部25a的一侧的第一上游侧流路25e和位于靠近第一出口部25b的一侧的第一下游侧流路25f。第一上游侧流路25e与第一U形转弯部25d相比位于上游侧，第一下游侧流路25f与第一U形转弯部25d相比位于下游侧。

在第二冷却水流路26设置有将流路分隔为两个的第二分隔部26c和使第二冷却水进行U形转弯的第二U形转弯部26d。第二冷却水流路26由第二分隔部26c分隔为位于靠近第二入口部26a的一侧的第二上游侧流路26e和位于靠近第二出口部26b的一侧的第二下游侧流路26f。第二上游侧流路26e与第二U形转弯部26d相比配置于上游侧，第二下游侧流路26f与第二U形转弯部26d相比配置于下游侧。

如上所述，第二冷却水流路26与第一冷却水流路25相比配置于增压进气的流动方向上游侧。因此，从增压进气的流动方向上游侧开始按照第二下游侧流路26f、第二上游侧流路26e、第一下游侧流路25f、第一上游侧流路25e的顺序配置。也就是说，设置于流路管21的多个流路25e、25f、26e、26f中的第二冷却水流路26的第二下游侧流路26f配置于增压进气的流动方向上的最上游部。

增压进气的温度随着从增压进气的流动方向上的上游侧朝向下游侧而逐渐降低。因此，增压进气的温度在通过与第二下游侧流路26f中的增压进气的流动方向上的最上游部对应的部位时最高。

在本实施方式中，第一入口部25a、第一出口部25b、第二入口部26a及第二出口部26b配置于流路管21的长度方向上的一侧的端部(即，图4的左侧端部)。它们从增压进气的流动方向上游侧开始按照第二出口部26b、第二入口部26a、第一出口部25b、第一入口部25a的顺序配置。另外，第一U形转弯部25d及第二U形转弯部26d配置于流路管21的长度方向上的另一侧的端部(即，图4的右侧端部)。

在第一冷却水流路25配置有将第一冷却水流路25分割成多个细流路的第一内翅片27。第一内翅片27分别配置于第一冷却水流路25的第一上游侧流路25e及第一下游侧流路25f。在第二冷却水流路26配置有将第二冷却水流路26分割成多个细流路的第二内翅片28。第二内翅片28分别配置于第二冷却水流路26的第二上游侧流路26e及第二下游侧流路26f。

在第二冷却水流路26中，由于采用U形转弯构造、流路宽度较窄、配置有第二内翅片28等，因此第二冷却水的压力损失增大而第二冷却水的沸点降低。另外，由于增压进气在流动方向上的上游侧温度较高、增压进气与流路管21中的增压进气的流动方向上的最上游部直接接触等，因此尤其是在第二下游侧流路26f流通的第二冷却水的温度容易上升。

如图5所示，在流路管21与翅片22之间设置有由钎焊形成的接合部29。接合部29由钎料构成。在本实施方式中，在流路管21与翅片22之间设置有流路管21与翅片22之间未被钎焊接合的非接合部30。在非接合部30中，流路管21与翅片22可以接触，也可以没有接触。非接合部30能够通过在成为对象的部位不包覆钎料或在成为对象的部位不涂布焊剂等的手段实现。

在图4、图5中，单点划线所包围的部位表示非接合部30。如图4、图5所示，在增压进气的流动方向上，非接合部30与接合部29相比设置于上游侧。也就是说，在流路管21与翅片22之间，在增压进气的流动方向上的上游侧设置有非接合部30，在相对于非接合部30的下游侧的位置设置有接合部29。

对于非接合部30，由于流路管21与翅片22之间未被钎焊接合，因此与接合部29相比，流路管21与翅片22的接触面积变小。因此，在非接合部30中，与接合部29相比热传导率变低。也就是说，非接合部30构成对流路管21与翅片22之间的热交换进行抑制的热交换抑制部。在增压进气的流动方向上，与设置有接合部29的下游侧相比，在设置有接合部30的上游侧热传导率低，从而流路管21与翅片22之间的热交换被抑制。

在图4所示的例子中，非接合部30从第二下游侧流路26f的增压进气的流动方向上的最上游部设置到第二下游侧流路26f的宽度方向长度的1/2为止。因此，在流路管21的对应于第二下游侧流路26f的部位与翅片22之间，设置有非接合部30及接合部29这两方。另外，在流路管21的对应于第二上游侧流路26e、第一下游侧流路25f及第一下游侧流路25e的部位与翅片22之间，仅设置有接合部29。另外，在图4所示的例子中，在第二冷却水的流动方向上，非接合部30以遍及第二下游侧流路26f的流路整体的方式设置。

根据以上说明的本第一实施方式，在以温度不同的两种冷却水对增压进气进行冷却的中冷器20中，在增压进气的流动方向上的最上游部设置不将设置有冷却水流路的流路管21与翅片22之间钎焊接合的非接合部30。由此，在增压进气的流动方向上的最上游部，抑制增压进气的热经由翅片22而向第二出口侧流路26f的第二冷却水传递。其结果是，能够抑制第二冷却水在第二冷却水容易沸腾的第二出口侧流路26f沸腾。由此，能够抑制第二出口侧流路26f周边的零件的温度上升，从而能够避免零件强度降低、零件破损。

另外，根据本第一实施方式，能够以在非接合部30的对象位置不包覆钎料或者不涂布焊剂等这样的简单的手段设置非接合部30，并能够得到上述效果。因此，由于翅片22能够通过与以往相同的辊压成形来制造，因此能够不降低生产性地制造中冷器20。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在本第二实施方式中，仅对与上述第一实施方式不同的部分进行说明。与上述第一实施方式相比，本第二实施方式的翅片22的结构不同。

如图6、图7所示，在本第二实施方式中，在翅片22的顶部22b的与非接合部30对应的部位设置有台阶部22d。台阶部22d的高度比顶部22中的其他部位低。因此，在非接合部30中，在流路管21与翅片22之间形成间隙。台阶部22d能够通过按压顶部22b的与非接合部30对应的部位等的手段来设置。

根据本第二实施方式，在非接合部30中，由于在流路管21与翅片22之间形成有间隙，因此能够可靠地抑制增压进气的热经由翅片22而向第二出口侧流路26f的第二冷却水传递。另外，根据本第二实施方式，在非接合部30中，不需要实施在成为对象的部位不包覆钎料或者在成为对象的部位不涂布焊剂等的手段。

本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行如下的种种变形。

在上述第一实施方式中，非接合部30构成为在从第二下游侧流路26f中的增压进气的流动方向上的最上游部设置到第二下游侧流路26f的宽度方向长度的1/2为止，但不限于此。非接合部30只要在增压进气的流动方向上至少设置于与第二下游侧流路26f的最上游部对应的部位即可。

也就是说，相对于图4所示的结构，接合部30可以缩短或者可以延长增压进气的流动方向上的长度。在延长非接合部30中的增压进气的流动方向上的长度的情况下，可以将非接合部30延长到第二上游侧流路26e的最下游部的跟前。也就是说，在增压进气的流动方向上，至少在与第二上游侧流路26e的最下游部对应的部位设置有接合部29即可。由此，能够确保流路管21的第二冷却水流路26与翅片22之间的热交换。

在上述第一实施方式中，非接合部30构成为在第二冷却水的流动方向上设置成遍及第二下游侧流路26f的整体，但不限于此。非接合部30在第二冷却水的流动方向上至少设置于第二下游侧流路26f的最下游部(即，靠近第二出口部26b的一侧)即可。

上述第二实施方式所说明了的翅片22的台阶部22d与非接合部30对应地设置即可。也就是说，翅片22的台阶部22d在增压进气的流动方向上至少设置于与第二下游侧流路26f的最上游部对应的部位即可。另外，翅片22的台阶部22d在第二冷却水的流动方向上至少设置于第二下游侧流路26f的最下游部(即，靠近第二出口部26b的一侧)即可。

本发明以实施例为基准进行了记述，但应当理解，本发明不限于该实施例、构造。本发明也包含各种变形例和均等范围内的变形。此外，各种组合、方式，以及仅包含它们的一个要素、包含一个要素以上或以下的其他组合、方式也包含于本发明的范畴和思想范围。

Claims (4)

1.一种中冷器，在由增压器增压并向发动机(10)供给的增压进气与冷却介质之间进行热交换，从而对所述增压进气进行冷却，其特征在于，

该中冷器具备热交换部(23)，该热交换部由流路管(21)与翅片(22)层叠配置而成，且使在所述流路管的内部流动的所述冷却介质与在所述流路管的外部流动的所述增压进气进行热交换，

所述冷却介质包含第一冷却介质和温度高于所述第一冷却介质的第二冷却介质，

在所述流路管的内部形成有第一冷却介质流路(25)和第二冷却介质流路(26)，该第一冷却介质流路供所述第一冷却介质以与所述增压进气的流动方向交叉的方式流动，该第二冷却介质流路供所述第二冷却介质以与所述增压进气的流动方向交叉的方式流动，

所述第二冷却介质流路与所述第一冷却介质流路相比配置于所述增压进气的流动方向上的上游侧，

所述第一冷却介质流路具有使所述第一冷却介质进行U形转弯的第一U形转弯部(25d)，所述第二冷却介质流路具有使所述第二冷却介质进行U形转弯的第二U形转弯部(26d)，

在所述第二冷却介质流路中，成为所述第二U形转弯部的下游侧的下游侧流路(26f)与成为所述第二U形转弯部的上游侧的上游侧流路(26e)相比，位于所述增压进气的流动方向上的上游侧，

在所述流路管与所述翅片之间，至少在与所述下游侧流路的所述增压进气的流动方向上的最上游部对应的部位设置有热交换抑制部(30)，该热交换抑制部对所述流路管与所述翅片之间的热交换进行抑制。

2.根据权利要求1所述的中冷器，其特征在于，

所述热交换抑制部至少设置于与所述下游侧流路的所述第二热介质的流动方向上的最下游部对应的部位。

3.根据权利要求1或2所述的中冷器，其特征在于，

所述流路管与所述翅片被钎焊接合，

所述热交换抑制部构成为非接合部，该非接合部是所述流路管与所述翅片未被钎焊接合的部位。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的中冷器，其特征在于，

所述翅片形成为以该翅片的顶部(22b)交替位于一方侧和另一方侧的方式弯曲的波形状，

所述顶部的与所述热交换抑制部对应的部位(22d)的高度比其他部位的高度低，

在所述热交换抑制部中，在所述流路管与所述顶部之间形成有间隙。