JP6655173B2 - 過給気冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給気冷却装置に係り、より詳しくは、第１端部プレートと第２段部プレートを有し、複数の冷却プレートからなるプレートスタックを備え、前記プレートスタックは冷却剤のための第１連結部と第２連結部を含み、空気流入開口と空気排出開口を有するハウジング内に配置される過給気冷却装置に関する。

インタークーラー（ｉｎｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）とも表現される過給気冷却装置は、例えば、自動車において、エンジンに供給される空気を冷却するために、すなわちターボエンジンの場合、いわゆる過給気冷却のために使われる。冷却された空気が供給されることによってエンジンの出力と効率上昇が達成できる。

上記したような形態の過給気冷却装置の場合、互いに加圧（プレス）されて、それから各々に対して離隔して配置された複数の金属プレートが結合されて一つのスタックを形成する。前記プレートスタックは入口側の連結部と出口側の連結部を有し、このような連結部を通して冷却剤循環系への連結が行われる。冷却剤は密封方式で形成されたプレートスタックを貫流してプレートと前記プレートの隣接周辺を冷却する。

前記プレートスタックは、一般的にエンジン用過給気のための空気流入開口と冷却された過給気を排出するための空気排出開口を有するハウジングによって囲まれる。前記空気流入開口を通じハウジング内部に供給された空気は、プレートスタックのプレートの間を貫流し、この貫流時、前記空気がエンジン方向に空気排出開口を通じ前記ハウジングから排出される前に冷却される。

上記したような形態のインタークーラーなどの場合、問題点はプレートスタックを連結するための連結部が機密方式で形成されたハウジングから引き出されなければならないということである。そのためには、例えば、別の密封部材が使われなければならない。特に、温度変動及び／または振動などが自動車内で発生する時、上記した連結部において問題が引起こされる。亀裂形成と漏水が上記したような温度変動、振動などの結果として発生する。

ＷＯ２００６１２５９１９号には、板型熱交換器（ｐｌａｔｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）が開示され、例えば内燃機関用のインタークーラーとして車において使われる熱交換器が公知となっている。前記熱交換器は複数の個別プレートからなり、第１連結部と第２連結部を有するプレートスタックを備えて、この場合、前記プレートスタックは前記連結部により冷却回路／冷却循環系に連結することが可能である。また、前記プレートスタックは熱交換器のハウジング内部に挿入され、その上、過給気冷却用の冷却回路／冷却循環系を密閉するためにリング形状のチャンバー及び関連の密封部によって密閉される。

熱交換器ハウジングの部分、または全体カバーを有する上記したような実施例の短所は、冷却剤経路の連結部のために熱交換器のプレートスタック及び／またはカバーとの間に密封部材が挿入されるということである。冷却経路の上記したような連結部では機械的な欠陥が発生し得る。

その他に、上記したような形態の熱交換器は製造、及び組立側面においてその複雑性が相対的に高い。

ＵＳ８６９５５７４号には、基本的にハウジングによって囲まれたインタークーラーが公知となっている。ＵＳ８６９５５７４号に記載された発明の課題は、前記インタークーラーを振動に対し、優秀に保護できる解決策を提示することである。このために、少なくとも一つの弾性支持部材（例えば、ゴムのような弾性材料からなるブロック（ｂｌｏｃｋ））がハウジング内において前記ハウジングに対してインタークーラーを支持する。これによって、例えば内燃機関の振動が減衰される。

上述したような解決策の短所は、組立側面から複雑性が相対的に高く、さらに支持材料と支持部材が必然的に求められるということである。

本願の課題は、簡単で適切な費用で製造し得、安全な機能性が保障される過給気冷却装置を提供することである。

前記課題は請求項１にともなう特徴を有する対象によって解決される。また、改善例を挙げた従属項である請求項２ないし７に記載する。

本願発明によれば、前記過給気冷却装置のハウジングは、少なくとも４個の側面部と一つのベース部を有し、この時、前記側面とベース部は互いに連結している。また、例えば、上側に開放した前記ハウジングは空気流入開口と空気排出開口を備えて、前記空気流入開口と空気排出開口が向かい合って置かれるように配置する。前記ハウジングには、カバーが提供され、このようなカバーはフタ形態であって前記ハウジングを閉鎖する。

例えば、ハウジングの側壁またはカバーによって外部にガイドするプレートスタックの連結部と関連して、先行技術に公知となった問題点を解決するために、吸入口及び排出口が集積されたカバーが形成される。したがって、前記吸入口だけでなく、排出口もカバー内部に挿入され、前記カバーと同様な材料からなる。

プレートスタックの入口側連結部、及び出口側連結部との吸入口および排出口連結は、上記のように用意されたカバーを前記プレートスタック上に配置することによって行われる。この場合、入口側第１連結部および出口側第２連結部のようなプレートスタックの開口は、カバーの下部面に形成された、吸入口及び排出口の開口と連結され、密封部により密閉される。

上記の通りにプレートスタック上にカバーを配置する過程は、プレートスタックがハウジング内に挿入されて整列した後に行われる。このために、先行技術により公知となった補助手段、または位置決定手段が使われる。

ハウジングが第１ハウジング部と第２ハウジング部からなることが望ましい。例えば、射出成形方法では上記したようなハウジング部の製造プロセスが簡単になる。また、例えば空気排出開口、またはこのような空気排出開口のサイズ設計に対する空気流入開口の整列と関連して、いろいろな要件に適合した簡単な調整が可能である。したがって、例えば第１ハウジング部がそのまま維持できるし、その整列が空気排出開口と異なるように形成された第２ハウジング部と前記第１ハウジング部が一つの新しい製品として結合できる。前記２個のハウジング部は望ましくはプラスチック熔接方法によって相互に連結される。代案としては、更にねじ結合方式も提供し得る。

カバーとプレートスタックの機密方式の機能的な連結を具現するために、プレートスタックの第１連結部と第２連結部を第１端部プレート内に、例えばプレートスタックの上部面上に配置する。このようにすることによって吸入口を通し過給気冷却装置に供給される冷却剤がプレートスタック内に流れ、続いて前記プレートスタックから排出口を通し排出できることが保障される。

流入または排出時、冷却剤が漏れないようにするために、密封部が提供され、前記密封部はプレートスタックの第１端部プレート内にある第１連結部とカバー内にある吸入口の間に、そして第２連結部と排出口との間に配置される。

過給気冷却装置によって冷却される空気は総じて通常事前圧縮されているので、すなわち、通常の空気圧力に比べて高い圧力値を持つので、圧力損失を防ぐためにハウジングとカバーからなるユニットを密封方式で閉鎖することが必要である。この目的のためにハウジングとカバーとの間には追加密封部が配置される。

本願発明による過給気冷却装置の製造時、プレートスタックは２個のハウジングの半分部を結合／組立、または熔接した後、前記ハウジング内に挿入される。プレートスタックを整列して固定するための目的として１つ又は複数の位置決定手段が提供される。該手段は、例えば、ハウジングのベース部とプレートスタックの第２端部プレートとの間に、すなわち前記ハウジングの内に挿入されたプレートスタックの下側に挿入される。

上記の位置決定手段は、弾性的に変形できるプラスチック、発砲材（ｆｏａｍ）またはこれと類似の材料から製造できる。カバーをハウジング及びプレートスタック上に配置する時、前記プレートスタックは位置決定手段に向けて下部に加圧され、この時、前記位置決定手段は圧力影響下でプラスチックと共に（ｐｌａｓｔｉｃａｌｌｙ）変形する。

これにより、プレートスタックがハウジング内での揺れ、または振動時にも、丈夫に固定されることが保障される。それだけでなく、圧力下でハウジング内にプレートスタックを設置する作業は、前記プレートスタックの第１連結部と吸入口領域、または第２連結部と排出口領域において密封部を確実に密閉するために十分高い圧力を引き起こす。

本願発明では、カバーがハウジング上に配置され、前記ハウジングとかたく連結される。このような目的のために、前記カバーには閉鎖部材が設けられる。例えば、第１閉鎖部は決まった間隔をおいて、前記カバー縁を囲むように設置される。その上、追加的にハウジングの上部エッジにも同様に縁を囲む方式による第２閉鎖部が配置される。カバーがハウジング上に配置される場合、第１閉鎖部は第２閉鎖部の内部に挿入され、ハウジングを確実に閉鎖する方式により支持する。

上記の閉鎖部は、例えば、修理や維持補修の作業のために開放するように形成されることが可能である。したがって、過給気冷却装置に対するアクセスの可能性が与えられ、このようにすることで、例えば、プレートスタックまたは欠陥のある密封部を交替できる。

代案としては、カバーとハウジングとの間の連結がねじやリベットによって行われる。このために、カバー内部には、例えば、ねじ用穴に相当する収容部が提供される。ねじを締めるためのねじに対応するネジ穴を設けられた部材はハウジングの上部領域に提供される。

更に、カバーとハウジングの連結は、部品を相互に接着するか熔接することによって達成できる。このような目的から、プラスチック接着剤またはプラスチック熔接方法が使われる。

装置の安全性、特にプラスチックにより製造されたハウジング及び／またはカバーの安全性を増加させるためには、上記のような部品上に提供されているか、または材料内部に挿入される金属構造物が提供される。車両製造時には、例えば、重量上望ましいアルミニウムが採用される。このような構造物の強化は、温度変動、振動及び圧力変化に対して装置の部品を丈夫にする。

よって、本願発明では、簡単で経済的に製造できるし、その上に自動車の多様なエンジンルームの周辺条件に合わせて可変的に調整可能な過給気冷却装置が提供される。

本願発明の実施例の他の細部事項、特徴及びメリットを関連図面を参照する実施例に対する以下の詳細な説明により示す。
本発明による過給気冷却装置を示した分解図である。 本発明による過給気冷却装置を第１組立実施例として示した図面である。 本発明による過給気冷却装置の断面図である。 本発明による過給気冷却装置を第２組立実施例として示した図面である。 本発明による過給気冷却装置を第３組立実施例として図示した図面である。 第１組立実施例による本発明に係る過給気冷却装置を冷却剤循環系用連結部を変形して示した図面である。

図１に、本発明による過給気冷却装置（１）を示した分解図として図示する。複数の冷却プレート（２）により形成されたプレートスタック（３）の上部面は、第１端部プレート（４）を有し、下部面は第２端部プレート（５）を有する。第１端部プレート（４）は第１連結部（６）と第２連結部（７）を備え、前記連結部を通じて水のような冷却剤がプレートスタック（３）の内部に流入され、プレートスタック（３）から排出される。

プレートスタック（３）、第１端部プレート（４）及び第２端部プレート（５）は、一つの構造的ユニットとして結合される。前記ユニットは、第２端部プレート（５）がハウジング（８）のベース部に配置されるように空気流入開口（９）及び空気排出開口（１０）を有するハウジング（８）内に挿入される。

望ましくは、ハウジング（８）は２つの部分、すなわち第１ハウジング部（１１）と第２ハウジング部（１２）により製造されるが、その理由は、本発明で使えるプラスチックからなる上記のようなハウジング部は技術的により簡単に製造できるからである。例えば、射出成形方法により製造された２つのハウジング部（１１及び１２）はプラスチック熔接によって互いに非隔離的に連結される。

４つの側面部と１つのベース部からなるハウジング（８）は、カバー（１３）により閉鎖される。本発明によると、カバー（１３）内には吸入口（１４）と排出口（１５）が集積される。この形状は、例えば、カバー（１３）がいわゆるプラスチックにより製造された単一部材で形成されることによって達成できる。カバー（１３）の製造時にも同様に射出成形方法が使われる。

過給気冷却装置の組立は、第１連結部（６）と吸入口（１４）との間に、そして第２連結部（７）と排出口（１５）との間にそれぞれ一つの第１密封部（１６）が配置されることにより行われる。

過給気冷却装置（１）は、吸入口（１４）と排出口（１５）を通して、車の冷却剤循環系に連結する。第１密封部（１６）の挿入によって、冷却剤の閉鎖された循環系からの漏れ出し、ハウジング（８）内への流入を防ぐ。

図１に図示した第１連結部（６）と第２連結部（７）、そして吸入口（１４）と排出口（１５）の描写は、例示的で相互に変えられる。また、図１に図示した吸入口（１４）と排出口（１５）の整列及び離隔状態に対する制限は与えられない。

上記のような過給気冷却装置の実施例において、プレートスタック（３）の連結部はハウジング（８）を貫通せず、これによって貫通部とハウジングとの間の追加的密封手段を必要とせず、公知となった問題点から回避できる。

ハウジング（８）のより良い密閉のために、ハウジング（８）とカバー（１３）との間には第２密封部（１７）が配置される。

プレートスタック（３）の製造時、製造誤差を少なくするために、ハウジング（８）のベース部と第２端部プレート（５）との間には、第１位置決定手段（１８）が配置される。例えば、プラスチックで製造した第１位置決定手段（１８）は、組立時に圧縮され、第１端部プレート（４）とカバー（１３）との間に充分な圧力を提供し、これによって第１密封部（１６）の効果が保障される。

追加の第２位置決定手段（１９）は、図示したように、ハウジング（８）のベース部にあるＵ字型のリセス内に挿入され、例えば、第２端部プレート（５）の曲がった部分を受け入れる。

図２には、本発明による過給気冷却装置を第１組立実施例として図示する。空気流入開口（９）と空気排出開口（１０）を有するハウジング（８）の第１ハウジング部（１１）と第２ハウジング部（１２）を図示する。ハウジング（８）上には吸入口（１４）と排出口（１５）が集積されたカバー（１３）が配置される。カバー（１３）とハウジング（８）の固定は、例えば図２に図示した閉鎖部材（２０）により行われる。このような閉鎖部材（２０）はカバー（１３）の縁を囲む方式で提供され、カバー（１３）とハウジング（８）のかたい連結、それと共に図２には図示しない第２密封部（１７）の過給気冷却装置の密封性を保障する。

図３に、本発明による過給気冷却装置の断面図を図示する。前記断面図は過給気冷却装置の中央において切断が行われた縦断面図である。図１に示した、第１端部プレート（４）と第２端部プレート（５）を有する複数の冷却プレート（２）を備えるプレートスタック（３）からなる構造的ユニットを図示している。

前記ユニットは第１ハウジング部（１１）と第２ハウジング部（１２）からなるハウジング（８）内に配置される。例えば、過給気冷却装置（１）の左側には、空気流入開口（９）が配置され、右側には空気排出開口（１０）が配置される。冷却する空気は空気流入開口（９）を通して過給気冷却装置（１）の内部に到達し、プレートスタック（３）の冷却プレート（２）との間を貫流し、この時、前記空気は冷却され、空気排出開口（１０）を通し過給気冷却装置（１）から排出され、内燃機関にガイドされる。

離隔した循環系の密封性を保障するために、冷却循環系用の第１密封部（１６）と過給気循環系用の第２密封部（１７）が提供される。

冷却剤は吸入口（１４）を、そして第１連結部（６）を通してプレートスタック（３）内に至る。プレートスタック（３）の内で前記冷却剤は相互に並列して配置された冷却プレート（２）を貫流し、第２連結部（７）と排出口（１５）を通してプレートスタック（３）から排出される。

位置決定手段（１８及び１９）をハウジング（８）のベース部領域でプレートスタック（３）の下に開示する。

図４は、本発明による過給気冷却装置を第２組立実施例として図示する。前記図面は既に上記で詳細に技術した通り、実際に図２に相当する。図２との相異点は、カバー（１３）とハウジング（８）の連結方式にある。第２組立実施例においては、カバー（１３）の縁を囲むように配置されたねじ（２１）が採用される。

図５は、本発明による過給気冷却装置を第３組立実施例として図示する。第３組立実施例には連結部材が開示していないが、その理由は、連結が接着剤（２２）によって行われるからである。代案としては熔接方法も使える。

図６は、第１組立実施例による本発明に係る過給気冷却装置を冷却剤循環系用連結部（吸入口１４及び排出口１５）を変形して図示する。本発明は柔軟性、及び適用観点から異なる自動車及びエンジンルームの環境に適合するように、過給気冷却装置（１）の簡単な調整を可能とする。上記のような柔軟性はカバー（１３）調整によるだけで達成し得る。例えば、図６に図示したように、吸入口（１４）と排出口（１５）間の間隔が容易に変更できる。このような変更可能性は間隔だけでなく変更可能な連結部の方向とも関連付けられる。

また、上記のような変更時には、図６の下部に図示したように、例えば、第１連結部（６）及び／または第２連結部（７）に進む連結部のプロファイル変更に適合するように、第１密封部（１６）を調整することが必要となる。過給気冷却装置（１）の他の部品を変更せずに、そのまま維持できる。

１ 過給気冷却装置
２ 冷却プレート
３ プレートスタック
４ 第１端部プレート
５ 第２端部プレート
６ 第１連結部
７ 第２連結部
８ ハウジング
９ 空気流入開口
１０ 空気排出開口
１１ 第１ハウジング部
１２ 第２ハウジング部
１３ カバー
１４ 吸入口
１５ 排出口
１６ 第１密封部
１７ 第２密封部
１８ 第１位置決定手段
１９ 第２位置決定手段
２０ 閉鎖部材
２１ ねじ
２２ 接着剤

Claims (6)

1. 第１端部プレート（４）と第２端部プレート（５）を有する複数の冷却プレート（２）からなるプレートスタック（３）を備え、プレートスタック（３）が冷却剤のための第１連結部（６）と第２連結部（７）を含み、そしてプレートスタック（３）が空気流入開口（９）及び空気排出開口（１０）を有するハウジング（８）内に配置された、過給気冷却装置であって、ハウジング（８）がハウジング（８）を閉鎖するカバー（１３）を備え、カバー（１３）に吸入口（１４）及び排出口（１５）が配置されると共に、カバー（１３）、吸入口（１４）及び排出口（１５）が、単一部材で一体に成形され、
   第１連結部（６）と吸入口（１４）との間に、また第２連結部（７）と排出口（１５）との間にそれぞれ一つの第１密封部（１６）が配置され、
   ハウジング（８）のハウジングベース部と第２端部プレート（５）との間に、第１位置決定手段（１８）が配置され、
   第１位置決定手段（１８）が、ハウジング（８）と第２端部プレート（５）の間で圧縮され、それにより第１端部プレート（４）をカバー（１３）に押し付け、第１密封部（１６）が、第１端部プレート（４）とカバー（１３）の間で圧縮されることを特徴とする過給気冷却装置。
2. ハウジング（８）が第１ハウジング部（１１）と第２ハウジング部（１２）からなることを特徴とする請求項１に記載の過給気冷却装置。
3. 第１連結部（６）と第２連結部（７）が第１端部プレート（４）内に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の過給気冷却装置。
4. ハウジング（８）とカバー（１３）との間に第２密封部（１７）が配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の過給気冷却装置。
5. ハウジング（８）のハウジングベース部と第２端部プレート（５）との間に第２位置決定手段（１９）が配置されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の過給気冷却装置。
6. カバー（１３）が閉鎖部材（２０）、または連結部材のための受容部を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の過給気冷却装置。
   
   
   

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