JP5625952B2 - インタークーラ - Google Patents

Description

本発明は、インタークーラに関する。

過給機が組み付けられたエンジンにおいては、その過給器で圧縮された空気を放熱させるためのインタークーラが設けられており、同インタークーラで放熱した後の空気が送り込まれるようになる。このインタークーラは、入口から流入した上記空気をコアで放熱させた後に出口から流出させる。また、こうしたインタークーラとしては、搭載上の制約等により、例えば特許文献１のように上記出口から流出する空気の流れの方向が上記入口から流入する空気の流れの方向に対し反転するように形成されたＵターンフロー式のものがある。

特開平９−７９７８７公報

上記Ｕターンフロー式のインタークーラでは、その内部の空気の流れによどみが生じやすくなり、更には上記よどみが生じやすい箇所にてオイルや水などの液体が溜まりやすくなる。そして、入口とコアとの間で空気の流れによどみが生じやすくなり、その箇所にてオイルや水などの液体が溜まるような場合、加速時などエンジンに送り込まれる空気の量が急に多くなったとき、入口とコアとの間の上記箇所に溜まっていた液体が大量に下流、すなわちインタークーラのコアやエンジンに流れる。このようにインタークーラのコアに大量の液体が流れ込むと、そのコアでの空気の流れる部分が少なくなって同コアでの空気の放熱性が低下する。また、エンジンに上記大量の液体が流れ込むと、それに起因してエンジン運転の不調を招くおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、入口とコアとの間に溜まった液体が大量に下流に流れることを抑制し、それによって上記コアでの空気の放熱性が低下したりエンジン運転の不調を招いたりすることを抑制できるインタークーラを提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、インタークーラの入口とコアとの間であって同入口から流入した空気の流れがよどむ箇所では、オイルや水などの液体が溜まりやすくなるものの、その箇所にはドレン穴が形成されて上記液体が同ドレン穴を通じて排出されるようになる。従って、インタークーラの入口とコアとの間の上記箇所に液体が溜まることを抑制することができ、インタークーラを通過する空気の量が急に多くなったときなどに上記箇所に溜まっていた液体が大量に下流に流れるという状況の発生を回避することができる。このため、インタークーラのコアに大量の液体が流れ込んで同コアでの空気の放熱性が低下したり、インタークーラ下流のエンジンに上記大量の液体が流れ込んでエンジン運転の不調を招いたりすることを抑制できる。また、上記ドレン穴を形成することで、そのドレン穴に入口から流入した空気が流れ込むと、同空気がコアを通過しなくなるため、その分だけインタークーラでの空気の放熱性が低下する。しかし、ドレン穴は入口から流入した空気のよどむ箇所に形成されているため、その空気がドレン穴に流れ込みにくくなり、同ドレン穴を形成することによるインタークーラでの空気の放熱性低下が最小限にとどめられる。

さらに請求項１記載の発明によれば、インタークーラの入口が出口よりも高い位置にあるため、その入口とコアとの間（コアの上流）における空気の流れがよどむ箇所に溜まる液体は、重力を受けること等によっても上記箇所からドレン穴を通じてコアの下流に排出される。従って、そのドレン穴を通じての液体の排出を効率よく行うことができる。また、ドレン穴を通過する液体はコアをバイパスすることになるため、その液体がコアを流れることに起因する同コアでの空気の放熱性低下を抑制することができる。更に、ドレン穴を通過した液体は、インタークーラ下流のエンジンに一度に大量に流れ込むことはなく、少しずつエンジンに流れ込んで同エンジンにて処理されるため、同処理のためにエンジンに流れ込んでも、それがエンジン運転の不調を招くことはない。従って、エンジン運転の不調を招くことなく、ドレン通路を通じて排出した液体を簡単に処理することができる。

請求項２記載の発明によれば、インタークーラの入口がコアの上端よりも低い位置にあるため、その入口とコアとの間（コアの上流）では同入口から流入した空気の流れが上向きに変化する部分が存在するようになる。そして、その部分では空気の流れのよどみが生じて液体が溜まりやすくなるものの、同部分にてドレン穴が開口しているため、その部分から上記液体がドレン穴を通じて効率よく排出される。

請求項３記載の発明によれば、ドレン穴の開口が、インタークーラの入口から流入した空気の主流に対し、その主流の流れる方向と直交する方向かつ水平方向にずれた位置にあるため、上記空気の主流からドレン穴を介してコアの下流へと空気が流れにくくなる。従って、ドレン穴を通じて空気がコアをバイパスしてしまうことを抑制でき、その空気の流れのバイパスに起因して同コアでの空気の放熱効率が低下することを抑制できる。

請求項４記載の発明によれば、ドレン穴の開口の上流に空気の流れを上向きに変化させる導風部が形成されるため、その導風部の下流に空気の流れのよどみを生じさせてドレン穴周りに液体を集め、その液体を効率よくドレン穴から排出することができる。また、上記導風部によってドレン穴の開口に向けた空気の流れ、すなわち入口から流入した空気の上記開口に向かう流れが生じにくくなる。このため、ドレン穴を通じて空気がコアをバイパスしてしまうことを効果的に抑制でき、その空気の流れのバイパスに起因して同コアでの空気の放熱効率が低下することを抑制できる。

本実施形態のインタークーラ全体を示す略図。 図１のインタークーラを矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。 図２のインタークーラの導入室を矢印Ｂ−Ｂ方向から見た断面図。 インタークーラにおけるドレン穴周りの構造の他の例を示す拡大断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
インタークーラにおいては、図１に示すように、第１タンク１と第２タンク２とが水平方向について所定の間隔をおいて設けられている。それら第１タンク１と第２タンク２との間には、それらタンク１，２間で空気を流すための多数のチューブ３が上下方向に並ぶように設けられている。そして、第１タンク１と第２タンク２とは、それらの間で水平方向に延びる多数の上記チューブ３によって連通している。また、多数のチューブ３の間には、それらチューブ３内を通過する空気からの熱伝達を受けるとともに外気との間で熱交換を行うことにより、上記空気からの放熱を行うフィン４が設けられている。これら多数のチューブ３及びフィン４により、インタークーラにおいて上記空気の放熱を行うコア８が形成されている。

第１タンク１の内部は、隔壁５によって上下に区画されている。そして、第１タンク１の内部における隔壁５よりも上側は導入室６となっている。導入室６には過給機に繋がる入口６ａが形成されている。この入口６ａは、導入室６におけるコア８と繋がる部分と逆側の部分であって、そのコア８の上端よりも低い箇所に位置している。更に、上記入口６ａは導入室６における最下端に位置している。上記第１タンク１の内部における隔壁５よりも下側は導出室７となっている。導出室７にはエンジンに繋がる出口７ａが形成されている。この出口７ａは、導出室７におけるコア８と繋がる部分と逆側の部分であって、その導出室７の最下端に位置している。従って、入口６ａと出口７ａとの位置関係は、入口６ａが出口７ａよりも高い位置にあるという関係となっている。また、上記導入室６と上記導出室７との間の隔壁５は、最も入口６ａ寄りの部分から最もコア８寄りの部分にかけて徐々に高くなってゆくよう斜めに延びている。

インタークーラにおいては、過給機により圧縮された空気が入口６ａから第１タンク１の導入室６に流入した後、その第１タンク１の導入室６に繋がるチューブ３を通じて第２タンク２に流れる。そして、第２タンク２に流れた空気は、第１タンク１の導出室７に繋がるチューブ３を通じて同導出室７に流れた後、出口７ａからインタークーラの外部に流出する。このインタークーラは、出口７ａから流出した空気の流れの方向が上記入口６ａから流入した空気の流れの方向に対し反転するように形成されたＵターンフロー式のものとなっている。また、上記空気がインタークーラのチューブ３を通過する際には、同空気から外気への放熱がフィン４を介して行われる。従って、こうして放熱された後の空気がインタークーラの出口７ａから流出してエンジンに送り込まれる。

上記Ｕターンフロー式のインタークーラでは、その内部の空気の流れによどみが生じやすくなり、更には上記よどみが生じやすい箇所にてオイルや水などの液体が溜まりやすくなる。上記インタークーラの例では、入口６ａがコア８の上端よりも低い位置にあるため、導入室６における入口６ａとコア８との間（コア８の上流）に同入口６ａから水平に流入した空気の流れが上向きに変化する部分が存在するようになり、その部分にて空気の流れによどみが生じやすくなる。具体的には、導入室６内における隔壁５の最も入口６ａ寄りの部分にて空気の流れが水平方向から上向きに変化するようになり、その部分にて空気の流れがよどみやすくなる。そして、その空気の流れがよどみやすい部分にて、オイルや水といった液体が溜まりやすくなる。

インタークーラの入口６ａとコア８との間で空気の流れによどみが生じやすくなり、その箇所にてオイルや水などの液体が溜まるような場合、加速時などエンジンに送り込まれる空気の量が急に多くなったとき、入口６ａとコア８との間の上記箇所に溜まっていた液体が大量に下流、すなわちインタークーラのコア８やエンジンに流れる。このようにインタークーラのコア８に大量の液体が流れ込むと、そのコア８（正確にはチューブ３）における空気の流れる部分が少なくなって同コア８での空気の放熱性が低下する。また、エンジンに上記大量の液体が流れ込むと、それに起因してエンジン運転の不調を招くおそれがある。

次に、上記問題を回避するための構造、及び、その構造の採用によって得られる作用について詳しく説明する。
上記インタークーラにおいて、導入室６内における隔壁５の最も入口６ａ寄りの部分には、オイルや水といった液体を排出するためのドレン穴９が形成されている。このドレン穴９により、コア８の上流に位置する導入室６と同コア８の下流に位置する導出室７とが連通している。導入室６において上記ドレン穴９の開口に対応する部分は、導入室６において入口６ａから水平に流入した空気の流れが上向きに変化する箇所、すなわち導入室６の入口６ａとコア８との間であって同入口６ａから流入した空気の流れがよどむ箇所である。こうした箇所では、オイルや水といった液体が溜まりやすくなるものの、上述したようにドレン穴９が開口しているため、その液体がドレン穴９を通じて効率よくコア８の下流（導出室７）に排出される。また、インタークーラの入口６ａが出口７ａよりも高い位置にあるため、その入口６ａとコア８との間（コア８の上流）における空気の流れがよどむ箇所に溜まる液体は、重力を受けること等によっても上記箇所からドレン穴９を通じてコア８の下流に排出される。従って、そのドレン穴９を通じての液体のコア８の下流への排出を更に効率よく行うことができ、入口６ａとコア８との間における空気の流れがよどむ上記箇所に液体が溜まることを抑制できる。

上記ドレン穴９を通過する液体はコア８をバイパスすることになるため、その液体が大量にコア８（正確にはチューブ３）を流れるという状況の発生を回避することができる。このため、液体が大量にコア８（チューブ３）を流れることに起因する同コア８での空気の放熱性低下を抑制することができる。更に、インタークーラの入口６ａとコア８との間の上記箇所からドレン穴９を通じて常に液体を排出し、それによって同液体が上記箇所に溜まらないようにすることで、インタークーラを通過する空気の量が急に多くなったときなどに、上記箇所に溜まっていた液体が大量にエンジンに流れるという状況の発生を回避することができる。更に、そうした状況に起因するエンジン運転の不調を抑制することができる。ちなみに、ドレン穴９を通過した液体は、インタークーラ下流のエンジンに一度に大量に流れ込むことはなく、少しずつエンジンに流れ込んで同エンジンにて処理されるため、同処理のためにエンジンに流れ込んでも、それがエンジン運転の不調を招くことはない。従って、エンジン運転の不調を招くことなく、ドレン穴９を通じて排出した液体を簡単に処理することができる。

ここで、ドレン穴９の導入室６に対する開口の位置について、図２及び図３を参照して詳しく説明する。図２に示されるように、ドレン穴９の上記開口は、入口６ａとコア８との間における空気の流れがよどむ箇所の最下端に位置している。このため、上記箇所に溜まる液体を効率よくドレン穴９を通じて排出することができる。また、図３に示されるように、ドレン穴９の上記開口は、入口６ａから流入した空気の主流の中心を一点鎖線で示したとすると、その一点差線に対し上記主流の流れる方向と直交する方向かつ水平方向（図中左右方向）にずれて位置している。更に、ドレン穴９の開口の面積は、液体を通すことができ、且つ空気を過度に多く通さない値に設定されている。このようにドレン穴９の上記開口の位置及び面積を定めることで、入口６ａから流入した空気の主流からドレン穴９を介して図１の導出室７（コア８の下流）へと空気が流れにくくなる。このため、ドレン穴９を通じて空気がコア８をバイパスしてしまうことを抑制でき、その空気の流れのバイパスに起因して同コア８での空気の放熱効率が低下することを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）導入室６の入口６ａとコア８との間であって同入口６ａから流入した空気の流れがよどむ箇所にドレン穴９が開口しており、そのドレン穴９を通じて上記箇所に集まった液体が常に排出されることにより、その箇所に液体が溜まることを抑制できる。従って、インタークーラを通過する空気の量が急に多くなったときなどに、上記箇所に溜まっていた液体が大量に下流に流れるという状況の発生を回避することができる。このため、インタークーラのコア８（チューブ３）に大量の液体が流れ込んで同コア８での空気の放熱性が低下したり、インタークーラ下流のエンジンに上記大量の液体が流れ込んでエンジン運転の不調を招いたりすることを抑制できる。また、上記ドレン穴９を形成することで、そのドレン穴９に入口６ａから流入した空気が流れ込むと、同空気がコア８を通過しなくなるため、その分だけインタークーラでの空気の放熱性が低下する。しかし、ドレン穴９は入口６ａから流入した空気のよどむ箇所に形成されているため、その空気がドレン穴９に流れ込みにくくなり、同ドレン穴９を形成することによるインタークーラでの空気の放熱性低下が最小限にとどめられる。

（２）インタークーラの導入室６の入口６ａが導出室７の出口７ａよりも高い位置にあり、ドレン穴９により上記導入室６と上記導出室７とが連通している。従って、入口６ａとコア８との間における空気の流れがよどむ箇所に溜まる液体は、重力を受けること等によっても上記箇所からドレン穴９を通じてコア８の下流に排出される。従って、そのドレン穴９を通じての液体のコア８の下流への排出を更に効率よく行うことができる。また、上記ドレン穴９を通過する液体はコア８をバイパスすることになるため、その液体が大量にコア８（チューブ３）を流れるという状況の発生を回避することができ、それに起因する同コア８での空気の放熱性低下を抑制することができる。ドレン穴９を通過した液体は、インタークーラ下流のエンジンに一度に大量に流れ込むことはなく、少しずつエンジンに流れ込んで同エンジンにて処理されるため、同処理のためにエンジンに流れ込んでも、それがエンジン運転の不調を招くことはない。従って、エンジン運転の不調を招くことなく、ドレン穴９を通じて排出した液体を簡単に処理することができる。

（３）インタークーラの入口６ａがコア８の上端よりも低い位置にあるため、その入口６ａとコア８との間（コア８の上流）では同入口６ａから流入した空気の流れが上向きに変化する部分が存在するようになる。そして、その部分では空気の流れのよどみが生じて液体が溜まりやすい箇所になるものの、その箇所にてドレン穴９が開口しているため、その箇所から上記液体がドレン穴９を通じて効率よく排出される。

（４）ドレン穴９の上記開口は、入口６ａから流入した空気の主流に対し同主流の流れる方向と直交する方向かつ水平方向にずれて位置している。更に、上記開口の面積は、液体を通すことができ、且つ空気を過度に多く通さない値に設定されている。これらにより、入口６ａから流入した空気の主流からドレン穴９を介して導出室７（コア８の下流）へと空気が流れにくくなる。従って、ドレン穴９を通じて空気がコア８をバイパスしてしまうことを抑制でき、その空気の流れのバイパスに起因して同コア８での空気の放熱効率が低下することを抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図４に示すように、導入室６内におけるドレン穴９の開口の上流に空気の流れを上向きに変化させる導風部１０を形成してもよい。この場合、導風部１０の下流に空気の流れのよどみを生じさせてドレン穴９周りに液体を集め、その液体を効率よくドレン穴９から排出することができる。また、上記導風部１０によってドレン穴９の開口に向けた空気の流れ、すなわち入口６ａから流入した空気の上記開口に向かう流れが生じにくくなる。このため、ドレン穴９を通じて空気がコア８をバイパスしてしまうことを効果的に抑制でき、その空気の流れのバイパスに起因して同コア８での空気の放熱効率が低下することを抑制できる。

・入口６ａが必ずしもコア８の上端よりも低い位置にある必要はない。
・ドレン穴９を通じての液体の排出は、必ずしも上記液体をコア８の下流（導出室７）に流すことによって実現する必要はなく、上記液体をインバータの外部に流すことで実現してもよい。

・入口６ａが出口７ａよりも下に位置する構造を有するインバータに本発明を適用したり、入口６ａと出口７ａとが水平に並ぶ構造を有するインバータに本発明を適用したりしてもよい。

１…第１タンク、２…第２タンク、３…チューブ、４…フィン、５…隔壁、６…導入室、６ａ…入口、７…導出室、７ａ…出口、８…コア、９…ドレン穴、１０…導風部。

Claims (4)

1. 入口から流入した空気をコアで放熱させた後に出口から流出させるものであり、前記出口から流出する空気の流れの方向が前記入口から流入する空気の流れ方向に対し反転するように形成されるインタークーラにおいて、
   前記入口と前記コアとの間であって同入口から流入した空気の流れがよどむ箇所に、液体を排出するためのドレン穴を形成し、
   前記入口は前記出口よりも高い位置にあり、前記ドレン穴は前記コアの上流と下流とを連通するように形成されることを特徴とするインタークーラ。
2. 前記入口は前記コアの上端よりも低い位置にあり、前記ドレン穴は前記コアの上流であって前記入口から流入した空気の流れが上向きに変化する部分にて開口する請求項１記載のインタークーラ。
3. 前記ドレン穴は、前記コアの上流であって前記入口から流入した空気の主流に対し、その主流の流れる方向と直交する方向かつ水平方向にずれた位置にて開口する請求項２記載のインタークーラ。
4. 前記ドレン穴の前記開口の上流には空気の流れを上向きに変化させる導風部が形成される請求項２記載のインタークーラ。

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