JP2008530448A - 給気冷却器 - Google Patents

Abstract

本発明は、給気冷却器に関する。この給気冷却器（１）は、圧縮空気を導くための内部送風ダクト（２４）を備える少なくとも一つの管状部材（６）、およびこの圧縮空気をこの送風ダクト（２４）を通して送る前に受けるようになっているタンク（３）を含む。この圧縮空気は、この送風ダクト（２４）を通過するときに第１冷媒（２５）によって冷却されるようになっている。上記タンク（３）は、このタンク（３）の中の圧縮空気にそれを、中で第２段階の冷却を受ける、この送風ダクト（２４）へ送る前に第１段階の冷却を与えるために、少なくとも部分的にこのタンク（３）の内部に位置する冷却装置（１５）を含む。

Description

本発明は、請求項１の前文による給気冷却器に関する。

車両の過給燃焼エンジンへ供給できる空気の量は、この空気の圧力に依るがこの空気の温度にも依る。過給燃焼エンジンへ可能な最大量の空気を供給することは、圧縮空気を燃焼エンジンへ送る前に給気冷却器で冷却することを必然的に伴う。この給気冷却器は、普通、車両の通常のラジエータの前にある。給気冷却器は、普通、二つのタンクおよび、これらのタンクを互いに接続する、並列に配置した複数の管状部材を備える冷却器部を含む。これらの並列管状部材は、周囲の冷たい空気がこれらの管状部材の間を流れてこれらの管状部材の中の圧縮空気を冷却できるように、互いから少し離して配置してある。適切な寸法の給気冷却器は、この圧縮空気を多かれ少なかれ周囲空気の温度に対応する温度に冷却することができる。

エミッションを減らすために、益々強力な過給ディーゼルエンジンへ向う傾向がある。強力な過給ディーゼルエンジンへ送る空気は、高圧に圧縮され、それはまたこの空気の温度も上昇させる。その結果、この給気冷却器に対する要求事項が更に厳しくなり、それで圧縮空気をディーゼルエンジンへ送る前に冷却しなければならない。従来の給気冷却器の冷却器部の中の圧縮空気を導く管状部材は、普通アルミニウム製である。アルミニウムは、熱伝導特性が非常によい材料であるので、アルミニウム製の比較的小さい寸法の給気冷却器でも高い冷却能力を持つことができる。しかし、アルミニウムの強度は、高温で落ちる。空気を２５０°Ｃを超える温度に達するような圧力に圧縮する場合、アルミニウムをこれらの管状部材用の材料として使うことは普通不可能である。

一つの可能性は、高温で高強度を有する代替材料、例えば、鋼で給気冷却器用管状部材を作ることである。しかし、その様な代替材料は、普通、アルミニウムに比べて熱伝導特性が劣り、且つ普通重くもある。従って、その様な代替材料製の給気冷却器は、かなり多くのスペースを占め且つ製造がより高価であろう。

ＧＢ ２０２３７９７は、圧縮空気を燃焼エンジンへ送る前に２段階で冷却する、過給燃焼エンジンに言及している。第１段階として、この圧縮空気を第１熱交換器内で、この燃焼エンジンも冷却する冷媒によって冷却する。第２段階として、この圧縮空気を第２熱交換器内で周囲空気によって冷却する。これら二つの熱交換器は、圧縮空気をこの第１熱交換器から第２熱交換器へ直接送るように、互いに重ねて取付けてある。

本発明の目的は、高温の圧縮空気の効果的冷却をもたらすことができ、および同時に軽量且つコンパクトな構成であり得る、給気冷却器を提供することである。

この目的は、この序文で述べた種類の給気冷却器で請求項１の特徴記載部分に示す構成に特徴がある冷却器で達成される。高圧に圧縮した空気は、不可避的に高温にも達する。この圧縮空気の高温は、熱伝導特性のよい材料で作った管状部材を備える従来の給気冷却器を、圧縮空気を案内するためには屡々使えないことを意味する。この発明によれば、給気冷却器の第１タンクをその内部に配置して、このタンクの内部で熱い圧縮空気を第１段階として冷却する冷却装置を備える。その結果、この圧縮空気は、この第１タンクを離れて第２段階としての残りの冷却のためにこの給気冷却器の管状部材へ送込まれるとき、かなり低い温度になっている。それで従来の熱伝導特性のよい材料で作った管状部材を使うことが可能である。この第１タンクは、その様な冷却装置を収容するためにかなり大きく作る必要はない。従って、この発明による給気冷却器は、実質的に従来の給気冷却器と同じ大きさであるが、冷却能力がかなり大きい。その様な給気冷却器は、取付けスペースが限られるが、高温の圧縮空気を過給燃焼エンジンへ送る前に冷却しなければならない車両に使うためには勿論適する。

本発明の一実施例によれば、この冷却装置は、第２冷媒をこのタンクの内部でその大きさの端から端まで導くようにされた、少なくとも一つの管状部材を含む。熱い圧縮空気が、内部をこの第２冷媒が貫流する管状部品の外面と接触するようになるとき、この圧縮空気は、冷却される。複数の管状部品をこのタンク内部に並列に配置してもよい。これらの管状部品は、この冷却装置のタンク内の圧縮空気に関する接触面が増すように、材料の突出部を備えてもよい。その結果、このタンク内の圧縮空気の冷却がより効果的になる。これらの管状部品は、実質的にどんな所望の形でもよい。

本発明の別の好適実施例によれば、この給気冷却器は、タンクの孔を形成する表面とこの冷却装置の表面の間に配置してあるシール手段を含む。この第２冷媒をこのタンク内に導入できるためには、このタンクが少なくとも一つの孔を備えることが必要である。このタンク内の圧縮空気は、大気圧に対して比較的大きな正圧になっているだろう。従って、このシールの特性は、比較的大きな圧力差に耐えられるようになっている必要がある。このシール手段は、また、このタンクを暖かい圧縮空気で加熱するときこのタンクと冷却装置の間に起る相対運動を吸収できる特性がなければならない。

本発明の好適実施例によれば、この管状部品の中を通す第２冷媒が液体である。液体媒体を使う冷却装置は、ガス冷媒を使う冷却装置よりかなりコンパクトに作れる。冷却装置を小さく且つコンパクトに作る可能性は、それを第１タンク内に収容できるための前提条件である。この第２冷媒は、主な機能が燃焼エンジンを冷却することである冷却システムの液体であるのが有利である。その様な冷却システムは、普通この給気冷却器の近くに既に存在するので、その冷却システムの既に存在するラジエータ流体を使うことが好都合である。

本発明の好適実施例によれば、この給気冷却器の管状部材が熱伝導特性のよい材料でできている。その様な材料の選択は、コンパクトな給気冷却器を達成するための前提条件である。この管状部材がアルミニウム製であるのが有利である。アルミニウムは、熱伝導特性が非常によい、比較的安価で軽量の材料である。しかし、アルミニウムのもう一つの特性は、高温でその強度が落ちることである。この冷却装置の寸法決めが適当であれば、第１タンクの中の圧縮空気は、それにも拘らずこの給気冷却器の冷却器部にアルミニウム製の管状部材を使えるような温度に冷却されるだろう。

本発明の好適実施例によれば、この第１冷媒がこの管状部材を流過させられる周囲空気の形を採る。この給気冷却器は、車両の前部に、この車両のエンジンを冷却するための冷却システムのラジエータ流体を冷却するためのこの車両のラジエータの前に配置してもよい。この給気冷却器および従来のラジエータを通して周囲空気を引込むためにラジエータファンを使ってもよい。

以下に例として添付の図面を参照してこの発明の好適実施例を説明する。

図１は、給気冷却器１を示し、それは、例えば、ディーゼルエンジンでもよい過給燃焼エンジンによって駆動する車両の前部に取付けてあってもよい。過給燃焼エンジンは、圧縮空気の供給を必要とする。この給気冷却器１の機能は、この圧縮空気を過給燃焼エンジンへ送る前に冷却することである。この給気冷却器１は、圧縮器から暖かい圧縮空気を受けることを意図した第１タンク３への入口２を含む。この給気冷却器１は、この第１タンク３と第２タンク５の間に伸びる冷却器部４を含む。この冷却器部４は、この第１タンクと第２タンク５の間の共通平面で実質的に直線式に伸びる複数の管状部材６を含む。

これらの管状部材６は、これらの管状部材６の間に規則的な隙間７があるように、互いから実質的に均一な距離に平行に配置してある。この給気冷却器の冷却器部４を通る周囲空気の流れは、この車両の動きによっておよび／またはこの冷却器部４を通して空気を引込むラジエータファンによって生じてもよい。この周囲空気は、普通この圧縮空気よりかなり低い温度にある。従って、この周囲空気は、管状部材６を通して送られる圧縮空気を冷却する。この第２タンク５は、それぞれの管状部材６から冷却した圧縮空気を受け、その後この空気をこの第２タンク５から出口８を経て外へ送る。その後この冷却した空気を適当な管路を介してこの過給燃焼エンジンの吸気管へ送る。

主な機能がこの過給燃焼エンジンを冷却することである冷却システムの中を循環するラジエータ流体を冷却するために、従来の冷却装置９がこの給気冷却器１の後ろに配置してある。この冷却装置９は、暖かいラジエータ流体を受ける入口タンク１１への入口１０を含む。この入口タンク１１から、ラジエータ流体を、入口タンク１１と出口タンク１３の間に伸びる冷却器部１２を通して送る。この冷却器部１２は、従来の方法で、入口タンク１１と出口タンク１３の間に伸びる複数の管状部材を含んでもよい。これらの管状部材は、隣接する管状部材間に規則的な隙間があるように、互いから少し離して配置してある。それで周囲空気がこれら管状部材間の隙間を通って流れることができる。それでこの周囲空気がこの冷却器部１２を通して送られるラジエータ流体を冷却する。この出口タンク１３は、冷却器部１２から冷却したラジエータ流体を受け、その後それをこの冷却装置９から出口１４を経て外へ送る。その後この冷却したラジエータ流体をこの過給燃焼エンジンへ送り、後者を冷却することができる。

とりわけエミッションを減らすために、強力な過給ディーゼルエンジンが益々多く使われている。その様な過給ディーゼルエンジンへ送る空気は、高圧に圧縮され、それがこの空気を対応する高温に至らしめる。結果として生じる空気温度は、２９０°Ｃにもなるかも知れない。従来の給気冷却器の管状部材６は、普通、熱伝導特性が非常に良い材料である、アルミニウム製である。しかし、アルミニウムの強度は、高温で落ちる。従って、強度上の理由で、アルミニウム製の管状部材を備える従来の給気冷却器を上述の大きさの温度で圧縮空気を案内するために使うことは可能でない。

本発明による給気冷却器１は、この給気冷却器１の第１タンク３の内部に納めた冷却装置１５を含む。その様な冷却装置１５は、この圧縮空気に第１タンク３の中で第１段階の冷却を行うために使うことができる。適当な寸法のその様な冷却装置１５を通過後、この圧縮空気は、下流の冷却器部４にアルミニウム製の管状部材を使えるような十分に低い温度になっているだろう。図２は、図１の第１タンク３を通る断面を描く。管路１６を介してラジエータ流体を第１タンク３へ送る。この管路１６は、このタンクの孔１７に近い冷却装置１５に接続してある。ラジアルシール１８が、孔１７を形成するタンク３の表面と冷却装置１５の管状入口部の表面の間に配置してある。このラジアルシール１８は、タンク３と冷却装置１５の管状入口部の間の軸方向運動、即ち、図２で垂直方向の運動を吸収できる特性を有する。その様な相対運動は、タンク３の材料の温度が変るときに起る。従って、この環状シール１８は、実質的にこの圧縮空気の温度に無関係によい気密性をもたらす。この冷却装置は、ラジエータ流体を受けるためのタンク１９を含む。この冷却装置１５は、その後、第１タンク３の内部スペースを通って片側から反対側まで伸びる、二つの平行管状部品２０ａ、ｂを含む。これらの管状部品２０ａ、ｂは、第１タンク３内部の圧縮空気に関して伝熱面を増すために冷却フランジ２１を備える。この冷却装置１５は、管状部品２０ａ、ｂを通過した後のラジエータ流体を受けるためのタンク２２も含む。この冷却装置１５は、第１タンク３の中へ複合ユニットとして納められるモジュールの形を採ってもよい。この暖かいラジエータ流体をタンク２２から管路２３を介して冷却装置９の入口１０へ送る。このラジエータ流体を冷却装置９の冷却器部１２で冷却する。

この過給ディーゼルエンジンの作動中、約２９０°Ｃもの温度であるかも知れない圧縮空気を入口２からこの第１タンク３の中へ送る。この熱い圧縮空気は、タンク３内部の管状部品２０ａ、ｂおよび冷却フランジ２１と接触するようになることによって冷却される。冷却装置１５の管状部品２０ａ、ｂを通して送られるラジエータ流体の温度は、８０〜９０°Ｃかも知れない。この冷却装置１５は、タンク３の中の圧縮空気を少なくとも特定の温度を超えない温度にする第１段階の冷却を行う寸法になっている。この特定の温度は、その温度の圧縮空気をアルミニウム製の管状部材６を通してもこの管状部材６の強度に対するリスクなしに送れるようになっている。冷却装置１５通過後、この圧縮空気を、各々管状部材６の一つ内部の大きさを持つ複数の送風ダクト２４へ送る。この圧縮空気は、周囲空気２５が管状部材６の送風ダクト２４を通過するときそれによって第２段階の冷却を受け、実質的に環境の温度に相当する温度に冷却される。この冷却した圧縮空気をここから過給燃焼エンジンへ送る前に第２タンク５で受ける。

圧縮空気に第１段階の冷却を適用することは、第２冷却段階用にアルミニウム製の管状部材を使えるようにする。アルミニウムは、熱伝導特性が非常によい材料であるので、この給気冷却器の冷却器部４をかなり軽量に且つ少ししかスペースを占めないようにできる。第１タンク３の内部に位置する冷却装置１５は、車両の中にそれ自体の取付けスペースを必要としない。それでこの給気冷却器は、非常にコンパクトな構成で且つ高い冷却能力があるだろう。

この発明は、決して図面について説明した実施例に限定されず、請求項の範囲内で自由に変えてもよい。第１タンクの内部に配置した冷却装置は、実質的にどんな所望の機能構成でもよい。この冷却装置は、断面積が実質的にどんな所望の形の、どんな所望数の管状部品を有してもよい。

本発明による給気冷却器を示す。 図１に示す給気冷却器の第１タンクの断面を示す。

Claims (10)

1. 給気冷却器（１）であって、圧縮空気を導くための内部送風ダクト（２４）を備える少なくとも一つの管状部材（６）、および圧縮空気を送風ダクト（２４）を通して送る前に受けるようになっているタンク（３）を含み、それによって圧縮空気が送風ダクト（２４）を通過するときに第１冷媒（２５）によって冷却されるようになっている給気冷却器に於いて、前記タンク（３）が、該タンク（３）の中の圧縮空気にそれを、中で第２段階の冷却を受ける、この送風ダクト（２４）へ送る前に第１段階の冷却を与えるために、少なくとも部分的にこのタンク（３）の内部に位置する冷却装置（１５）を含むことを特徴とする冷却器。
2. 請求項１に記載の給気冷却器に於いて、前記冷却装置（１５）が、第２冷媒を上記タンク（３）の内部でその大きさの端から端まで導くようにされた、少なくとも一つの管状部品（２０ａ、ｂ）を含むことを特徴とする冷却器。
3. 請求項２に記載の給気冷却器に於いて、前記管状部品（２０ａ、ｂ）は、前記冷却装置（１５）が前記タンク（３）の中で圧縮空気に関する接触面が増すように、材料の突出部（２１）を備えることを特徴とする冷却器。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の給気冷却器に於いて、前記タンク（３）の孔（１７）を形成する表面と前記冷却装置（１５）の表面の間に配置してあるシール手段（１８）を含むことを特徴とする冷却器。
5. 請求項４に記載の給気冷却器に於いて、前記シール手段（１８）が前記タンク（３）と前記冷却装置（１５）の間の相対運動を吸収できるように構成してあることを特徴とする冷却器。
6. 上記請求項２から請求項５までの何れか一項に記載の給気冷却器に於いて、前記管状部品（２０ａ、ｂ）の中を通す、前記第２冷媒が液体であることを特徴とする冷却器。
7. 請求項６に記載の給気冷却器に於いて、前記第２冷媒は、主な機能が燃焼エンジンを冷却することである冷却システムのラジエータ流体であることを特徴とする冷却器。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の給気冷却器に於いて、前記給気冷却器の管状部材（６）が熱伝導特性のよい材料でできていることを特徴とする冷却器。
9. 請求項８に記載の給気冷却器に於いて、前記管状部材（６）がアルミニウム製であることを特徴とする冷却器。
10. 請求項１から９までの何れか一項に記載の給気冷却器に於いて、前記第１冷媒が周囲空気であることを特徴とする冷却器。

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