JP2020134003A - 内燃機関用の熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズを大型化することなく簡易な構成で熱交換器から凝縮水が液滴のまま多量に外部へ流出されることを抑制すること。【解決手段】シェル３１が、シェル３１の内面における重力方向下側に、第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａを有している。傾斜面３４ａにおける第１側壁３５寄りの部位には、凝縮水を捕捉する捕捉部材４２が設けられている。流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気によって捕捉部材４２が加熱されるように、捕捉部材４２に隣接する第１側壁３５における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の上部よりも上側の位置に形成されている。吸気によって加熱された捕捉部材４２は、凝縮水との熱交換により凝縮水を蒸発させ、凝縮水が蒸発し終わると、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れてくる新たな凝縮水を再度捕捉して、凝縮水との熱交換により凝縮水を再び蒸発させる。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関用の熱交換器に関する。

従来から、内燃機関の出力を向上させるために、圧縮した吸気を内燃機関に供給するといった過給を行う過給機が広く知られている。過給機は、内燃機関から排出される排ガスの排気流を利用してタービンを回転させ、タービンと直結されたコンプレッサにより吸気を圧縮し、圧縮した吸気を内燃機関の燃焼室に供給する。これにより、燃焼室への吸気効率が高められ、内燃機関の出力が向上する。

しかしながら、過給機によって圧縮された吸気は高温であるため、高温となった吸気がそのまま燃焼室に供給されると、吸気の充填効率の低下や吸気の燃焼温度の上昇などによる悪影響を及ぼす虞がある。そこで、過給機によって圧縮されて高温となった吸気を冷却する熱交換器としてのインタークーラが内燃機関の吸気通路に設けられている。これにより、過給機によって圧縮されて高温となった吸気は、燃焼室へ供給される前にインタークーラによって冷却される。

インタークーラとして、例えば、吸気が内部を流れる中空状のシェルと、シェル内に配置されて、シェル内を流れる吸気と熱交換される冷媒が内部を流れる冷却用配管と、を有する熱交換器が用いられる。このようなインタークーラにおいては、過給機によって圧縮された高温の吸気は、シェルに形成された流入孔からシェル内に流入し、シェル内を通過する際に冷却用配管と接触して冷却用配管内を流れる冷媒との熱交換によって冷却され、その後、シェルに形成された流出孔からシェル外へと流出する。

ところで、上記のようなインタークーラでは、吸気に水分が多く含まれていると、吸気が冷却される際に冷却用配管の表面でその水分が凝縮して結露となり、シェル内において凝縮水が生じる場合がある。そして、シェル内で生じた凝縮水が吸気と共に多量に内燃機関の燃焼室へ侵入すると、失火やウォータハンマ現象などが発生し、内燃機関に悪影響を及ぼす可能性がある。このような問題に対して、例えば特許文献１では、インタークーラで発生した凝縮水を貯留するためのタンクを別途形成し、そのタンクに貯留された凝縮水をヒータによって加熱して蒸発させて、多量の凝縮水が内燃機関の燃焼室に侵入することを抑制している。

特開２０１３−１６０１１７号公報

しかしながら、特許文献１においては、インタークーラに凝縮水を貯留するためのタンクを別途設定しているので、インタークーラが大型化してしまうという問題が発生する。また、タンクに貯留された凝縮水をヒータによって加熱して蒸発させるため、配線などの電気的構成が必要となり、構成が複雑化する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、サイズを大型化することなく簡易な構成で熱交換器から凝縮水が液滴のまま多量に外部へ流出されることを抑制することが可能な内燃機関用の熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関用の熱交換器は、第１流体を第２流体と熱交換させて冷却する内燃機関用の熱交換器であって、前記第１流体が内部を流れるとともに互いに対向配置される第１壁及び第２壁を有する中空状のシェルと、前記シェルに形成され、前記第１流体が前記シェル内に流入する流入孔と、前記シェル内に配置されて、前記シェル内を流れる第１流体と熱交換される第２流体が内部を流れる冷却用配管と、前記第２壁、又は前記シェルの壁における前記第２壁寄りの部位に形成され、前記冷却用配管内を流れる前記第２流体との熱交換によって冷却された前記第１流体が前記シェル外へ流出する流出孔と、を有し、前記シェルは、前記シェルの内面における重力方向下側に、前記第２壁から前記第１壁に向かうにつれて降る傾斜面を有しており、前記傾斜面における前記第１壁寄りの部位には、前記シェル内で生じる凝縮水を捕捉する捕捉部材が設けられており、前記流入孔は、前記シェル内に流入する前記第１流体によって前記捕捉部材が加熱されるように、前記捕捉部材に隣接する前記シェルの壁における重力方向下側であって、且つ前記捕捉部材の上部よりも上側の位置に形成されている。

これによれば、シェルが、シェルの内面における重力方向下側に、第２壁から第１壁に向かうにつれて降る傾斜面を有しているため、シェル内で生じるとともに自重によって傾斜面に向かって流れた凝縮水は、傾斜面によって第１壁に向かって流れる。傾斜面における第１壁寄りの部位には、凝縮水を捕捉する捕捉部材が設けられているため、傾斜面によって第１壁に向かって流れる凝縮水は、捕捉部材によって捕捉される。流入孔は、シェル内に流入する第１流体によって捕捉部材が加熱されるように、捕捉部材に隣接するシェルの壁における重力方向下側であって、且つ捕捉部材の上部よりも上側の位置に形成されている。よって、流入孔からシェル内に流入した第１流体は、冷却用配管内を流れる第２流体との熱交換によって冷却される前に、捕捉部材を加熱する。したがって、第１流体によって加熱された捕捉部材は、凝縮水との熱交換により凝縮水を蒸発させ、凝縮水が蒸発し終わると、傾斜面によって第１壁に向かって流れてくる新たな凝縮水を再度捕捉して、凝縮水との熱交換により凝縮水を再び蒸発させる。この凝縮水の蒸発が繰り返し行われる。したがって、従来技術のように、凝縮水を貯留するためのタンクを別途設定して、タンクに貯留された凝縮水をヒータによって加熱して蒸発させる必要が無いため、サイズを大型化することなく簡易な構成で熱交換器から凝縮水が液滴のまま多量に外部へ流出されることを抑制することが可能となる。

上記内燃機関用の熱交換器において、前記捕捉部材は、前記シェルよりも熱伝達性が高い材質で形成されているとよい。これによれば、流入孔からシェル内に流入した第１流体によって、捕捉部材がシェルよりも加熱され易いため、凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

上記内燃機関用の熱交換器において、前記流入孔は、前記第１流体が前記シェル内の前記捕捉部材に向けて流入するように前記第１壁に形成されているとよい。これによれば、流入孔からシェル内に流入する第１流体によって捕捉部材が加熱され易く、凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

上記内燃機関用の熱交換器において、前記捕捉部材は、多孔質材であるとよい。多孔質材である捕捉部材は、傾斜面によって第１壁に向かって流れる凝縮水を捕捉する部材として好適である。

この発明によれば、サイズを大型化することなく簡易な構成で熱交換器から凝縮水が液滴のまま多量に外部へ流出されることを抑制することが可能となる。

実施形態における船舶を模式的に示す図。 内燃機関の周辺構成を示す概略図。 インタークーラの縦断面図。 図３における４−４線断面図。 別の実施形態におけるインタークーラの平断面図。 別の実施形態におけるインタークーラの縦断面図。

以下、内燃機関用の熱交換器を、内燃機関で用いられるガスである吸気を冷却するインタークーラに具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。なお、本実施形態の内燃機関は船舶に搭載されており、船舶の動力源として用いられる。

図１に示すように、船舶１０は、船体１１と、船体１１の外部に搭載される船外機推進ユニット１２と、を有している。船外機推進ユニット１２は、ケース１３、内燃機関１４、操舵ユニット１５、及び旋回ユニット１６を有している。内燃機関１４は、ケース１３内に収容されている。ケース１３は、船体１１の船尾１１ｅに対してブラケット１７を介して取り付けられている。操舵ユニット１５は、ケース１３の下部に取り付けられている。さらに、旋回ユニット１６は、操舵ユニット１５の下部に取り付けられている。旋回ユニット１６は、操舵ユニット１５に対して旋回可能である。

旋回ユニット１６は、プロペラ１６ａを有している。プロペラ１６ａは、内燃機関１４の駆動力によって回転駆動する。そして、プロペラ１６ａの回転によって、船舶１０の推進力が発生する。したがって、内燃機関１４は、船舶１０の推進力を発生させるための船舶１０の動力源である。操舵ユニット１５は、旋回ユニット１６の操舵角が、船舶１０のハンドルの操作量に基づく操舵角になるように旋回ユニット１６を旋回させる。そして、旋回ユニット１６が操舵ユニット１５に対して旋回することにより、船舶１０の操舵が行われる。

次に、内燃機関１４の周辺構成を説明する。
図２に示すように、内燃機関１４には、内燃機関１４の燃焼室１４ａに吸気を供給するインテークマニホールド２１と、内燃機関１４から排出される排ガスが流れるエキゾーストマニホールド２２と、が接続されている。インテークマニホールド２１の上流端には、吸気が流れる吸気通路２３が接続されている。エキゾーストマニホールド２２の下流端には排ガスが流れる排気通路２４が接続されている。

吸気通路２３には、過給機２５のコンプレッサ２５ａが設けられている。また、排気通路２４には、過給機２５のタービン２５ｂが設けられている。コンプレッサ２５ａとタービン２５ｂとは、連結軸２５ｃを介して連結されている。タービン２５ｂは、内燃機関１４から排出されて排気通路２４におけるタービン２５ｂよりも上流から流れてくる排ガスの排気流を利用して回転する。そして、タービン２５ｂが回転すると、連結軸２５ｃを介してコンプレッサ２５ａが回転し、コンプレッサ２５ａの回転によって吸気が圧縮される。よって、過給機２５は、内燃機関１４から排出される排ガスのエネルギーによって駆動されて吸気を圧縮する。

吸気通路２３におけるコンプレッサ２５ａとインテークマニホールド２１との間には、インタークーラ３０が設けられている。よって、吸気通路２３は、コンプレッサ２５ａとインタークーラ３０とを接続する第１吸気路２３ａと、インタークーラ３０とインテークマニホールド２１とを接続する第２吸気路２３ｂと、を有している。そして、コンプレッサ２５ａによって圧縮された高温の吸気は、第１吸気路２３ａを介してインタークーラ３０に供給され、燃焼室１４ａへ供給される前にインタークーラ３０によって冷却される。インタークーラ３０によって冷却された吸気は、第２吸気路２３ｂ及びインテークマニホールド２１を介して燃焼室１４ａに供給される。これにより、燃焼室１４ａへの吸気効率が高められ、内燃機関１４の出力が向上する。したがって、過給機２５のコンプレッサ２５ａによって圧縮された吸気は、内燃機関１４で用いられるガスである。インタークーラ３０は、第１流体である吸気を第２流体である冷媒と熱交換させて冷却する内燃機関用の熱交換器である。

インタークーラ３０には、インタークーラ３０に冷媒を供給する冷媒供給通路２６と、インタークーラ３０から排出された冷媒が流れる冷媒排出通路２７と、が接続されている。冷媒供給通路２６の上流端は外部に開口するとともに海に浸かっている。冷媒供給通路２６には、ポンプ２８が設けられている。そして、ポンプ２８が駆動することにより、冷媒供給通路２６の上流端の開口から海水が吸い上げられるとともに、冷媒供給通路２６を介してインタークーラ３０へ海水が供給される。よって、本実施形態では、冷媒として海水が用いられている。

冷媒排出通路２７の下流端は、排気通路２４におけるタービン２５ｂよりも下流側の部分に連通している。そして、インタークーラ３０から排出された冷媒は、冷媒排出通路２７を介して排気通路２４におけるタービン２５ｂよりも下流側の部位に排出され、タービン２５ｂを通過した排ガスと共に外部へ排出される。

内燃機関１４は、冷却水循環通路２９を備えている。冷却水循環通路２９には、内燃機関１４から排出された排ガスを冷却するための液体である冷却水が流れる。冷却水は、図示しない冷却水ポンプの駆動によって冷却水循環通路２９を循環する。なお、冷却水循環通路２９の一部は、冷媒排出通路２７の一部と熱交換可能になっており、冷却水循環通路２９を流れる冷却水は、冷媒排出通路２７を流れる冷媒によって冷却されるようになっている。

次に、インタークーラ３０について詳しく説明する。
図３及び図４に示すように、インタークーラ３０は、四角箱状のシェル３１を有している。よって、シェル３１は中空状である。シェル３１は金属製である。シェル３１は、例えば、ステンレスにより形成されている。シェル３１は、有底四角筒状のシェル本体３２と、シェル本体３２の開口を閉鎖する平板状の蓋部材３３と、を有している。シェル本体３２は、四角板状の底壁３４と、底壁３４の外周縁からそれぞれ立設する第１側壁３５、第２側壁３６、第３側壁３７、及び第４側壁３８と、を有している。第１側壁３５、第２側壁３６、第３側壁３７、及び第４側壁３８は四角板状である。

第１側壁３５と第２側壁３６とは互いに対向配置されている。第１側壁３５と第２側壁３６とは互いに平行に延びている。第３側壁３７と第４側壁３８とは互いに対向配置されている。第３側壁３７と第４側壁３８とは互いに平行に延びている。蓋部材３３は、第１側壁３５、第２側壁３６、第３側壁３７、及び第４側壁３８それぞれにおける底壁３４とは反対側の端部に接触した状態で、シェル本体３２に連結されている。

第１側壁３５には、冷媒供給孔３５ａ及び冷媒排出孔３５ｂが形成されている。冷媒供給孔３５ａ及び冷媒排出孔３５ｂは、第１側壁３５の厚み方向に貫通する円孔状である。冷媒供給孔３５ａは、冷媒排出孔３５ｂよりも底壁３４寄りに位置している。冷媒供給孔３５ａには、冷媒供給通路２６が接続されるとともに、冷媒排出孔３５ｂには、冷媒排出通路２７が接続されている。

シェル３１内には、冷却用配管３９ａが配置されている。冷却用配管３９ａ内には、冷媒流路３９が形成されている。本実施形態のインタークーラ３０は、シェルアンドチューブ式である。

冷媒流路３９は、第１側壁３５の内面から第２側壁３６に向けて延びるとともに第２側壁３６の内面の手前で蓋部材３３に向けて折り曲げられた後、第１側壁３５に向けて折り曲げられて第２側壁３６側から第１側壁３５に向けて延びるようにシェル３１内に設けられている。冷媒流路３９の一端は、冷媒供給孔３５ａに接続されるとともに、冷媒流路３９の他端は、冷媒排出孔３５ｂに接続されている。そして、冷媒供給通路２６から冷媒供給孔３５ａを介して冷媒流路３９に冷媒が供給されるとともに、冷媒流路３９を流れた冷媒は、冷媒排出孔３５ｂを介して冷媒排出通路２７に排出される。したがって、冷却用配管３９ａの内部には冷媒が流れる。

第１側壁３５には、過給機２５によって圧縮された吸気がシェル３１内に流入する流入孔４０が形成されている。よって、第１側壁３５は、流入孔４０が形成される第１壁である。流入孔４０は、第１側壁３５の厚み方向に貫通する円孔状である。流入孔４０は、冷媒供給孔３５ａ及び冷媒排出孔３５ｂよりも底壁３４寄りに位置している。

第２側壁３６には、シェル３１内の吸気がシェル外へ流出する流出孔４１が形成されている。よって、第２側壁３６は、流出孔４１が形成される第２壁である。流出孔４１は、第２側壁３６の厚み方向に貫通する円孔状である。流出孔４１は、第２側壁３６の中央部に配置されている。流出孔４１は、冷媒供給孔３５ａ及び冷媒排出孔３５ｂに対して第１側壁３５及び第２側壁３６の対向方向で重なる位置に配置されている。したがって、流出孔４１は、流入孔４０よりも蓋部材３３に近い位置に配置されている。

流入孔４０には、第１吸気路２３ａが接続されている。また、流出孔４１には、第２吸気路２３ｂが接続されている。そして、第１吸気路２３ａから流入孔４０を介して吸気がシェル３１内に流入する。シェル３１内に流入した吸気は、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換によって冷却される。したがって、冷却用配管３９ａの内部には、流入孔４０からシェル３１内に流入してシェル３１内を流れる吸気と熱交換される冷媒が流れる。そして、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換によって冷却された吸気は、流出孔４１を介して第２吸気路２３ｂに流出する。したがって、流出孔４１は、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換によって冷却された吸気がシェル３１外へ流出する。

底壁３４の内面は、第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａになっている。傾斜面３４ａは平坦面状である。底壁３４は、蓋部材３３に対して斜交する方向に延びている。本実施形態のインタークーラ３０は、底壁３４が蓋部材３３に対して斜交する方向に延びていることにより、第２側壁３６における底壁３４と蓋部材３３との間の長さが、従来のインタークーラ３０の第２側壁３６における底壁３４と蓋部材３３との間の長さよりも短くなっており、小型化が図られている。流入孔４０の内周面における傾斜面３４ａに最も近い部位４０ａは、流入孔４０の軸心Ｌ１が延びる方向である軸心方向で傾斜面３４ａに対向している。

傾斜面３４ａにおける第１側壁３５寄りの部位には、捕捉部材４２が設けられている。捕捉部材４２は、三角ブロック状である。捕捉部材４２は、シェル３１よりも熱伝達性が高い材質で形成されている。捕捉部材４２は、金属により形成されている。捕捉部材４２は、例えば、マグネシウム合金により形成されている。

捕捉部材４２は、傾斜面３４ａに沿って延びる第１面４２ａを有している。第１面４２ａは、傾斜面３４ａに面接触している。捕捉部材４２は、第１面４２ａの一側縁から立設するとともに第１側壁３５の内面に沿って延びる第２面４２ｂを有している。第２面４２ｂは、第１側壁３５の内面に面接触している。第２面４２ｂにおける第１面４２ａからの長さは、第１側壁３５の内面における傾斜面３４ａと流入孔４０との間の最短距離と一致している。

捕捉部材４２は、第３側壁３７の内面に沿って延びる第３面４２ｃを有している。第３面４２ｃは、第１面４２ａ及び第２面４２ｂに連続している。第３面４２ｃは、第３側壁３７の内面に面接触している。捕捉部材４２は、第４側壁３８の内面に沿って延びる第４面４２ｄを有している。第４面４２ｄは、第１面４２ａ及び第２面４２ｂに連続している。第４面４２ｄは、第４側壁３８の内面に面接触している。第３面４２ｃ及び第４面４２ｄは、互いに平行に延びている。

捕捉部材４２は、第２面４２ｂ、第３面４２ｃ、及び第４面４２ｄそれぞれにおける第１面４２ａとは反対側の側縁、及び第１面４２ａにおける第２面４２ｂとは反対側に位置する側縁に連続する第５面４２ｅを有している。第５面４２ｅは、蓋部材３３の内面に沿って延びている。第５面４２ｅは、蓋部材３３の内面から離間している。第５面４２ｅは、流入孔４０の軸心方向に延びている。第５面４２ｅは、流入孔４０の内周面における傾斜面３４ａに最も近い部位４０ａを通過するとともに流入孔４０の軸心方向に延び、且つ蓋部材３３の内面と平行である仮想平面上に位置している。第５面４２ｅには、円孔状の凹部４３が複数形成されている。したがって、捕捉部材４２は、多孔質材である。

図１に示すように、インタークーラ３０は、船外機推進ユニット１２及び内燃機関１４の搭載レイアウトの制約によって、ケース１３の下部に搭載される場合がある。この場合のインタークーラ３０の設置状態を説明する。具体的には、インタークーラ３０は、底壁３４が重力方向下側に位置するようにケース１３の下部に搭載されている。したがって、底壁３４の内面である傾斜面３４ａは、シェル３１の内面における重力方向下側に位置する面である。よって、シェル３１は、シェル３１の内面における重力方向下側に、第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａを有している。そして、インタークーラ３０の一部分は、海に浸かっている。図２に示すように、本実施形態の内燃機関１４の冷却装置５０は、上記構成のインタークーラ３０と、冷媒供給通路２６と、冷媒排出通路２７と、から構成されている。

図３に示すように、流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気によって捕捉部材４２が加熱されるように、捕捉部材４２に隣接するシェル３１の壁である第１側壁３５における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の上部である第５面４２ｅよりも上側の位置に形成されている。流入孔４０は、吸気がシェル３１内の捕捉部材４２に向けて流入するように第１側壁３５に形成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
インタークーラ３０のシェル３１内には、吸気に水分が多く含まれていると、吸気が冷却される際に冷却用配管３９ａの表面でその水分が凝縮して結露となり、凝縮水が生じる場合がある。吸気は、流入孔４０からシェル３１内に流入するとともに第１側壁３５から第２側壁３６に向けてシェル３１内を流れるにつれて、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換により徐々に冷却されていくため、凝縮水は、冷却用配管３９ａにおける第２側壁３６寄りの部位の表面に生じやすい。

冷却用配管３９ａにおける第２側壁３６寄りの部位の表面に生じた凝縮水は、自重によって傾斜面３４ａに向かって滴下されるように流れるとともに、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れる。ここで、傾斜面３４ａにおける第１側壁３５寄りの部位には、捕捉部材４２が設けられている。このため、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れる凝縮水は、捕捉部材４２の第５面４２ｅ上を流れて、第５面４２ｅに形成されている複数の凹部４３内に流れ込み、捕捉部材４２によって捕捉される。したがって、捕捉部材４２は、シェル３１内で生じる凝縮水を捕捉する。

ここで、流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気によって捕捉部材４２が加熱されるように、捕捉部材４２に隣接するシェル３１の壁である第１側壁３５における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の第５面４２ｅよりも上側の位置に形成されている。よって、流入孔４０からシェル３１内に流入した吸気は、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換によって冷却される前に、捕捉部材４２を加熱する。捕捉部材４２は、シェル３１よりも熱伝達性が高い材質で形成されているため、シェル３１よりも加熱され易い。

そして、吸気によって加熱された捕捉部材４２は、各凹部４３内に流れ込んだ凝縮水との熱交換により凝縮水を蒸発させる。捕捉部材４２は、凝縮水が蒸発し終わると、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れてくる新たな凝縮水を再度捕捉して、凝縮水との熱交換により凝縮水を再び蒸発させる。これにより、シェル３１内で生じた凝縮水が液滴のまま多量にインタークーラ３０から外部へ流出されることが抑制されている。したがって、シェル３１内で生じた凝縮水が、流出孔４１、第２吸気路２３ｂ、及びインテークマニホールド２１を介して燃焼室１４ａへ侵入してしまうことが抑制され、失火やウォータハンマ現象などの発生が抑制されている。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）シェル３１が、シェル３１の内面における重力方向下側に、第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａを有しているため、シェル３１内で生じるとともに自重によって傾斜面３４ａに向かって流れた凝縮水は、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れる。傾斜面３４ａにおける第１側壁３５寄りの部位には、凝縮水を捕捉する捕捉部材４２が設けられているため、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れる凝縮水は、捕捉部材４２によって捕捉される。流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気によって捕捉部材４２が加熱されるように、捕捉部材４２に隣接する第１側壁３５における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の上部よりも上側の位置に形成されている。よって、流入孔４０からシェル３１内に流入した吸気は、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換によって冷却される前に、捕捉部材４２を加熱する。したがって、吸気によって加熱された捕捉部材４２は、凝縮水との熱交換により凝縮水を蒸発させ、凝縮水が蒸発し終わると、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れてくる新たな凝縮水を再度捕捉して、凝縮水との熱交換により凝縮水を再び蒸発させる。この凝縮水の蒸発が繰り返し行われる。したがって、従来技術のように、凝縮水を貯留するためのタンクを別途設定して、タンクに貯留された凝縮水をヒータによって加熱して蒸発させる必要が無いため、サイズを大型化することなく簡易な構成でインタークーラ３０から凝縮水が液滴のまま多量に外部へ流出されることを抑制することが可能となる。

（２）捕捉部材４２は、シェル３１よりも熱伝達性が高い材質で形成されている。これによれば、流入孔４０からシェル３１内に流入した吸気によって、捕捉部材４２がシェル３１よりも加熱され易いため、凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

（３）流入孔４０は、吸気がシェル３１内の捕捉部材４２に向けて流入するように第１側壁３５に形成されている。これによれば、流入孔４０からシェル３１内に流入する吸気によって捕捉部材４２が加熱され易く、凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

（４）捕捉部材４２は、多孔質材である。多孔質材である捕捉部材４２は、シェル３１の傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れる凝縮水を捕捉する部材として好適である。もし、凝縮水を十分に蒸発できない場合でも捕捉部材４２で凝縮水を吸着させているため、内燃機関１４が傾いた場合に凝縮水が燃焼室１４ａに流れるのを抑制することができる。

（５）シェル３１の内面における重力方向下側に位置する面である底壁３４の内面が第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａであるため、自重によって傾斜面３４ａに向かって流れた凝縮水が、流出孔４１を介して第２吸気路２３ｂに流出され難い。したがって、シェル３１内で生じた凝縮水が、流出孔４１、第２吸気路２３ｂ、及びインテークマニホールド２１を介して燃焼室１４ａへ侵入してしまうことが抑制され易く、失火やウォータハンマ現象などの発生を抑制し易くすることができる。

（６）過給機２５によって圧縮された吸気は、例えば、ＥＧＲガスに比べると、温度が低いが、本実施形態では、捕捉部材４２で捕捉された凝縮水の蒸発が繰り返し行われるため、ＥＧＲガスよりも温度が低い吸気を用いて凝縮水を蒸発させる場合であっても、凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

（７）インタークーラ３０の一部分が海に浸かっている場合、シェル３１内に流入した吸気は、冷却用配管３９ａ内を流れる冷媒との熱交換による冷却に加えて、シェル３１を介した海水との熱交換も行われるため、吸気が効率良く冷却される。ここで、インタークーラ３０の一部分が海に浸かっている場合では、凝縮水は、底壁３４の傾斜面３４ａにおける第２側壁３６寄りの部位にも生じやすい。傾斜面３４ａにおける第２側壁３６寄りの部位に生じる凝縮水は、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れて捕捉部材４２に捕捉され、捕捉部材４２との熱交換により蒸発する。よって、インタークーラ３０の一部分が海に浸かっており、シェル３１を介した海水との熱交換によって底壁３４の傾斜面３４ａにおける第２側壁３６寄りの部位に生じた凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

（８）インタークーラ３０の一部分が海に浸かっている場合、例えば、凝縮水をドレーン弁を介してシェル３１の外部へ排出しようとしても、ドレーン弁自体が海に浸かっている場合があり、ドレーン弁を介してシェル３１の外部へ凝縮水を排出することが困難となる虞がある。しかし、本実施形態では、凝縮水を外部へ排出する必要が無いため、凝縮水を外部へ排出することができない環境であっても、シェル３１内で生じた凝縮水が、流出孔４１、第２吸気路２３ｂ、及びインテークマニホールド２１を介して燃焼室１４ａへ侵入してしまうことを抑制することができる。

（９）例えば、凝縮水を貯留するタンクをシェル内に形成し、タンクを形成するシェルの一部である壁の外部にヒータを設置してヒータによって壁を加熱し、タンクに貯留された凝縮水と壁との熱交換により凝縮水を蒸発させることが考えられる。しかし、この場合、ヒータによって加熱された壁の熱は、シェル全体に伝達されるため、壁が温まるまでに時間がかかり、タンクに貯留された凝縮水を効率良く蒸発させ難い。本実施形態では、捕捉部材４２は、シェル３１よりも熱伝達性が高い材質で形成されているため、シェル３１よりも加熱され易い。そして、吸気によって加熱された捕捉部材４２と凝縮水との熱交換により凝縮水を蒸発させるため、凝縮水を蒸発させるためにシェル３１全体を温める必要が無い。したがって、凝縮水を効率良く蒸発させることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○ 図５に示すように、捕捉部材４２は、捕捉部材４２の第５面４２ｅに複数の凹部４３が形成されておらず、複数の溝４４が形成されている構成であってもよい。この場合であっても、傾斜面３４ａによって第１側壁３５に向かって流れる凝縮水は、捕捉部材４２の第５面４２ｅ上を流れて、第５面４２ｅに形成されている複数の溝４４内に流れ込み、捕捉部材４２によって捕捉される。要は、捕捉部材４２は、シェル３１内で生じる凝縮水を捕捉することができるものであれば、多孔質材でなくてもよい。

○ 図６に示すように、インタークーラ３０は、底壁３４が、蓋部材３３に対して平行に延びている構成であってもよい。この場合であっても、例えば、インタークーラ３０を、重力方向に対して斜めの姿勢でケース１３に設置し、シェル３１の内面における重力方向下側に位置する底壁３４の内面が、第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａとなるようにしてもよい。要は、シェル３１が、シェル３１の内面における重力方向下側に、第２側壁３６から第１側壁３５に向かうにつれて降る傾斜面３４ａを有していればよい。

○ 実施形態において、流入孔４０が第１側壁３５に形成されていなくてもよい。例えば、流入孔４０が、第３側壁３７に形成されていたり、第４側壁３８に形成されていたりしてもよい。例えば、流入孔４０が、第３側壁３７に形成されている場合であっても、流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気が捕捉部材４２の第５面４２ｅ上を流れるように、捕捉部材４２に隣接する第３側壁３７における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の第５面４２ｅよりも上側の位置に形成されている。また、例えば、流入孔４０が、第４側壁３８に形成されている場合であっても、流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気が捕捉部材４２の第５面４２ｅ上を流れるように、捕捉部材４２に隣接する第４側壁３８における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の第５面４２ｅよりも上側の位置に形成されている。要は、流入孔４０は、シェル３１内に流入する吸気が捕捉部材４２の上部上を流れるように、捕捉部材４２に隣接するシェル３１の壁における重力方向下側であって、且つ捕捉部材４２の上部よりも上側の位置に形成されていればよい。

○ 実施形態において、流出孔４１が第２側壁３６に形成されていなくてもよい。例えば、流出孔４１が、第３側壁３７、第４側壁３８、又は蓋部材３３のいずれかであって、且つ第２側壁３６寄りの部位に形成されていてもよい。要は、流出孔４１は、シェル３１の壁における第２側壁３６寄りの部位に形成されていれば、第３側壁３７、第４側壁３８、又は蓋部材３３に形成されていてもよい。

○ 実施形態において、捕捉部材４２は、マグネシウム合金のようなシェル３１よりも熱伝達性が高い金属に限らず、例えば、多孔質のステンレス材といったシェル３１と同じ材質でもよい。また、捕捉部材４２は、金属により形成されていなくてもよく、例えば、セラミックにより形成されていてもよい。捕捉部材４２は、運転に耐えられる強度があり、且つ耐腐食性のある材質で形成されているのが好ましい。

○ 実施形態において、捕捉部材４２は、第５面４２ｅに凹部４３を複数形成して構成されているものに限定されず、例えば、ポーラス金属等の多孔質金属であってもよい。
〇 実施形態において、捕捉部材４２の第５面４２ｅが、流入孔４０の内周面における傾斜面３４ａに最も近い部位４０ａを通過するとともに流入孔４０の軸心方向に延び、且つ蓋部材３３の内面と平行である仮想平面よりも蓋部材３３とは反対寄りに位置していてもよい。

〇 実施形態において、捕捉部材４２の第５面４２ｅが、流入孔４０の内周面における傾斜面３４ａに最も近い部位４０ａを通過するとともに流入孔４０の軸心方向に延び、且つ蓋部材３３の内面と平行である仮想平面よりも蓋部材３３寄りに位置していてもよい。この場合、流入孔４０が捕捉部材４２によって塞がれていない必要がある。

〇 実施形態において、捕捉部材４２の第５面４２ｅが、流入孔４０の軸心方向に対して斜交する方向に延びていてもよい。また、第５面４２ｅが、例えば、湾曲面であってもよい。

〇 実施形態において、捕捉部材４２の第３面４２ｃが、第３側壁３７の内面から離間していてもよい。
〇 実施形態において、捕捉部材４２の第４面４２ｄが、第４側壁３８の内面から離間していてもよい。

〇 実施形態において、捕捉部材４２の第３面４２ｃが第３側壁３７の内面から離間するとともに、捕捉部材４２の第４面４２ｄが第４側壁３８の内面から離間していてもよい。この場合、捕捉部材４２の第３面４２ｃと第４面４２ｄとが互いに平行に延びておらず、互いに斜交する方向に延びていてもよい。

〇 実施形態において、捕捉部材４２の凹部４３の形状は、円孔状でなくてもよく、例えば、四角孔状であってもよい。要は、捕捉部材４２の凹部４３の形状は、凝縮水が凹部４３内に流れ込むことが可能であれば特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、シェル３１は、例えば、円筒形状であってもよい。要は、シェル３１は、互いに対向配置される第１壁及び第２壁を有する中空状であればよく、その形状は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、例えば、冷却用配管３９ａ内にフィンが設けられていてもよい。
○ 実施形態において、例えば、冷媒排出孔３５ｂが第２側壁３６に形成されていてもよい。そして、冷却用配管３９ａが、第１側壁３５の内面と第２側壁３６の内面とを繋ぐようにシェル３１内に配置され、一端が冷媒供給孔３５ａに連通するとともに他端が冷媒排出孔３５ｂに連通していてもよい。

○ 実施形態において、冷媒流路３９を流れる冷媒は、海水でなくてもよく、例えば、自動車用の冷却水であってもよい。
○ 実施形態において、熱交換器としては、例えば、内燃機関１４で用いられるガスであるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラであってもよい。この場合、ＥＧＲクーラは、第１流体であるＥＧＲガスを第２流体である冷媒と熱交換させて冷却する内燃機関用の熱交換器である。

○ 実施形態において、内燃機関１４の冷却装置５０は、船舶１０に搭載されておらず、例えば、車両に搭載されていてもよい。例えば、内燃機関１４の冷却装置５０は、工場内で使用され、凝縮水を外部へ排出することができない環境で使用されるフォークリフト等に搭載されていてもよい。

１４…内燃機関、３０…熱交換器であるインタークーラ、３１…シェル、３４ａ…傾斜面、３５…第１壁である第１側壁、３６…第２壁である第２側壁、３９ａ…冷却用配管、４０…流入孔、４１…流出孔、４２…捕捉部材。

Claims (4)

1. 第１流体を第２流体と熱交換させて冷却する内燃機関用の熱交換器であって、
   前記第１流体が内部を流れるとともに互いに対向配置される第１壁及び第２壁を有する中空状のシェルと、
   前記シェルに形成され、前記第１流体が前記シェル内に流入する流入孔と、
   前記シェル内に配置されて、前記シェル内を流れる第１流体と熱交換される第２流体が内部を流れる冷却用配管と、
   前記第２壁、又は前記シェルの壁における前記第２壁寄りの部位に形成され、前記冷却用配管内を流れる前記第２流体との熱交換によって冷却された前記第１流体が前記シェル外へ流出する流出孔と、を有し、
   前記シェルは、前記シェルの内面における重力方向下側に、前記第２壁から前記第１壁に向かうにつれて降る傾斜面を有しており、
   前記傾斜面における前記第１壁寄りの部位には、前記シェル内で生じる凝縮水を捕捉する捕捉部材が設けられており、
   前記流入孔は、前記シェル内に流入する前記第１流体によって前記捕捉部材が加熱されるように、前記捕捉部材に隣接する前記シェルの壁における重力方向下側であって、且つ前記捕捉部材の上部よりも上側の位置に形成されていることを特徴とする内燃機関用の熱交換器。
2. 前記捕捉部材は、前記シェルよりも熱伝達性が高い材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用の熱交換器。
3. 前記流入孔は、前記第１流体が前記シェル内の前記捕捉部材に向けて流入するように前記第１壁に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用の熱交換器。
4. 前記捕捉部材は、多孔質材であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用の熱交換器。