JPH0330787Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は液体の気化潜熱を利用して過給機付
エンジンの加圧吸気を冷却するようにしたインタ
クーラ装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関の高出力化を図るものとして、排気ガ
スのエネルギによりタービンを駆動し、これと連
動するコンプレツサタービンにより機関に吸入さ
れる空気を過給するターボ過給機等が知られてい
る。

このような過給機では、自然吸気に比較して多
量の空気をシリンダ内に押し込むので、その分だ
け燃料の増量が可能となり、機関を大型化するこ
となく最高出力を増大することができるのであ
る。

ところが、この過給機によつて吸入空気を圧縮
する際に吸気温度が上昇し、これをそのまま機関
に供給する場合には、空気密度の低下により実質
的な吸気充填効率はそれほど高まらず、またガソ
リン機関では吸気温度の上昇に伴いノツキングが
生じやすくなるという問題が発生した。

そこで、温度の上昇した吸入空気をシリンダに
吸入される前に冷却するようにしたインタクーラ
がある。このインタクーラとして冷媒の沸騰蒸発
を利用して行うものが本出願人より提案されてい
る（特願昭58ー239326号）。

これを第３図に基づいて説明すると、１はエン
ジン、２は排気タービン３と吸気コンプレツサ４
からなる過給機で、その吸気コンプレツサ４から
の加圧吸気をエンジン１に導く吸気通路５の途中
にインタクーラの本体６が介装される。

このにクーラ本体６は、その内側に吸気通路５
と接続して加圧吸気を通すパイプ状もしくは多層
管状の空気通路１２が多数配列され、これらと隔
成した本体６の内部に冷媒７が所定量充填され
る。

冷媒７は、例えば水と不凍液とを混合したもの
で、この場合クーラ本体６の上部にいくらか空間
を残して充填される。

クーラ本体６の上部には蒸気通路８が接続し、
その反対側に冷媒７の凝縮器９が配設、接続され
る。

この凝縮器９は、エンジンのラジエータ（図示
しない）とほぼ同じような構造で、走行風や冷却
フアン（図示しない）等からの送風により冷却さ
れる。

また、凝縮器９の下部とクーラ本体６の下部と
が冷媒通路１０を介して接続され、この途中に供
給ポンプ１１が設置され、これらで閉ループの冷
却回路が形成される。

そして、この冷却回路内の圧力が、真空ポンプ
等によつて予め所定の圧力に減圧される。冷媒７
に水等を用いた場合、その沸点は大気圧以下で約
100℃であり、これを下げるよう、例えば回路内
の圧力を約70mmHgまで減圧し、冷媒７の沸点が
約45℃に設定される。

いま、このインタクーラにおいて、過給機２で
加圧された高温の吸気がクーラ本体６を通ると、
その吸気からの熱でクーラ本体６内の冷媒７が加
熱されその温度が上昇するが、このとき所定の温
度に達すると、冷媒７は沸騰し始め、吸気から気
化潜熱を奪いながら蒸発を始める。

冷媒７は冷却回路内の圧力に応じた所定低温下
で沸騰、蒸発し、その大きな気化潜熱により吸気
から十分に熱を奪うのである。

そして、この冷媒蒸気はクーラ本体６の上部か
ら蒸気通路８を介して凝縮器９に流入し、ここで
冷却フアン等からの送風により放熱し冷却され、
もとの液体に凝縮される。

この蒸気による凝縮器９での放熱効率は極めて
良好で、このため比較的弱い通風でも蒸気の冷
却、凝縮は十分に促進される。

そして、ここで凝縮液化された冷媒は、凝縮器
９下部の冷媒通路１０から供給ポンプ１１によつ
てクーラ本体６へと循環される。

このようにして、過給機２からの高温吸気が効
率良く冷却され、したがつて少量の冷媒でも吸気
温度を的確に下げることができ、優れた冷却性能
が得られるのである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなインタクーラにあつ
ては、蒸気通路８が直接クーラ本体６の蒸発空間
に開口する構造となつており、また、クーラ本体
６内の冷媒が激しく沸騰している状態では、その
沸騰に伴つて液状冷媒が盛んに飛び交うようにな
るため、液状冷媒が多量に蒸気通路８に入りやす
く、蒸気通路８を伝わつて凝縮器９へと入り込ん
でしまうということがあつた。

凝縮器９では、蒸気による放熱を行うので、熱
伝達率が高く放熱効率が極めて良好であるが、こ
のように液体の冷媒が入り込むと、液体により熱
伝達率が悪化すると共に、蒸気の放熱面積が減少
するようになり、そのため放熱効率が低下して十
分な冷却性能が得られなくなつてしまうのであ
る。

ところで、このような問題は、例えば冷却液を
ウオータジヤケツトにて沸騰蒸発させ、その気化
潜熱によりエンジンを冷却するようにしたいわゆ
る沸騰冷却式エンジンでも生じており、この場合
には第４図、第５図に示すようにウオータジヤケ
ツト１３で発生した蒸気をコンデンサ（図示しな
い）側に導く蒸気通路１４の途中にバイメタル等
からなる堰１５が設けられ、蒸気の温度が低くウ
オータジヤケツト１３から蒸気通路１４に冷却液
１６が流出しやすいときに堰１５を高めるように
して流出を防止している（特願昭59ー94258号）。

しかし、このようにバイメタルを用いた堰１５
だと、高価になると共に、バイメタルの動きに合
わせて側壁１７等を形成しなければならず、構造
が複雑化してしまうという問題があつた。

（問題点を解決するための手段） この考案は、前述したようなインタクーラ装置
において、蒸気通路の蒸気通路の入口付近に内管
を弾性体で形成した二重管部を設け、蒸気通路内
の圧力に応じて内管の弾性変形により堰を形成す
るように、内管と外管とで形成される密閉空間に
所定量の不凝縮性気体を封入する。

（作用） 冷却回路内の圧力が低くクーラ本体での冷媒の
沸点が低いときには、冷媒が盛んに沸騰、蒸発す
るが、このときその圧力に対応して内管と外管と
の密閉空間に封入されている不凝縮性気体が膨張
する。これにより、内管の一部が蒸気通路側にせ
り出して堰を形成し、沸騰に伴う凝縮器側への液
状冷媒の流出を防止する。

また、冷却回路内の圧力が高まり冷媒の沸点が
高まると、冷媒の沸騰、蒸発は弱まるが、その圧
力により密閉空間の不凝縮性気体が内管と共に圧
縮される。したがつて、蒸気通路が拡がり、蒸気
の流動抵抗を軽減する。

（実施例） 第１図は本考案の実施例を示す要部断面図で、
６はクーラ本体、１２は過給機からの加圧吸気が
通る空気通路、７は上部に所定の蒸発空間を残し
て充填された冷媒である。

そして、このクーラ本体６の蒸発空間に開口し
て発生蒸気を凝縮器に導く蒸気通路８の入口付近
に、弾性体からなる略円筒形状の内管１８が嵌挿
され、二重管部１９が形成される。

この内管１８は、両端の円筒部２０を残して中
央下部２１と中央上部２２に内側にいくらか突出
する凹部２３が設けられ、この凹部２３と外管２
４（蒸気通路８）との間に所定の空間２５が形成
される。

この空間２５は内管１８を蒸気通路８に嵌挿し
た状態で、内管１８の円筒部２０により気密保持
される。

そして、この空間２５内に所定量の例えば空気
あるいは窒素等の不凝縮性気体が封入される。

この封入量はクーラ本体６での冷媒の沸点に応
じて決定され、例えば冷却運転中冷媒の沸点がほ
ぼ最高となるときの圧力と、図示状態における空
間２５内の圧力とが同一となる程度に封入量が定
められる。

尚、２６は蒸気通路８とクーラ本体６との接続
金具で、その他の構成については第３図と同様で
ある。

このような構成において、冷却回路内の圧力が
低くクーラ本体６での冷媒の沸点が低いときに
は、クーラ本体６内の冷媒は過給機からの高温蒸
気より熱を受けて盛んに沸騰、蒸発し、多量の蒸
気が蒸気通路８を介して凝縮器へと送られる。

このため、この状態ではクーラ本体６内の液状
冷媒が沸騰、蒸発に伴つて盛んに飛び交い蒸気通
路８に流出する心配があるが、このとき冷却回路
内の低い圧力に対応して二重管部１９の内管１８
と外管２４との密閉空間２５に封入されている不
凝縮性気体が、回路内の圧力とほぼ同一圧力にな
るまで膨張する。

これにより、弾性体からなる内管１８の凹部２
３が第２図に示すように内側にせり出し、バイメ
タル等を用いずとも簡単な構造で蒸気通路８内に
堰が形成されるのである。

したがつて、クーラ本体６内の液状冷媒が蒸気
通路８に流出しても、堰により阻止され、凝縮器
へと流れ込むことはなく、この結果、凝縮器には
冷媒蒸気のみが流入されるため、凝縮器での良好
な放熱作用、放熱効率を維持することができ、高
い冷却性能を確保することができる。

これに対して、冷却回路内の圧力が高くなり、
クーラ本体６での冷媒の沸点が高くなつたときに
は、クーラ本体６での、冷媒の沸騰、蒸発は比較
的緩やかとなる。

したがつて、この状態では、クーラ本体６内の
液状冷媒が蒸気通路８に流出するようなことはな
く、このとき冷却回路内の高い圧力により密閉空
間２５に封入されている不凝縮性気体が圧縮さ
れ、これに伴つて内管１８が第１図の状態に保た
れる。

これにより、蒸気通路８が拡げられ、液状冷媒
が流出する心配のないときに蒸気の流動抵抗を軽
減することができる。

（考案の効果） 以上のように本考案は、内管を弾性体で形成
し、外管との空間に不凝縮性気体を封入した簡単
な二重管構造により、クーラ本体内の液状冷媒が
沸騰に伴つて凝縮器側へ流出しやすいときに堰を
形成してその流出を防止できる一方、液状冷媒が
流出する心配がないときに蒸気通路を拡げて流動
抵抗を軽減でき、したがつて常に良好な冷却性能
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す要部断面図、第
２図はその作動説明図、第３図〜第５図は従来例
の構成断面図と部分断面図とそのＡ−Ａ線断面図
である。 ２……過給機、５……吸気通路、６……クーラ
本体、８……蒸気通路、９……凝縮器、１０……
冷媒通路、１８……内管、１９……二重管部、２
４……外管、２５……空間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 過給機の下流の吸気通路に所定量の冷媒が充填
   された蒸発器からなるクーラ本体を介装し、この
   クーラ本体と冷媒の凝縮器とを、冷媒蒸気を導く
   蒸気通路と、凝縮液化冷媒を戻す冷媒通路とで連
   通して閉ループの冷却回路を形成した過給機付エ
   ンジンのインタクーラ装置において、前記蒸気通
   路の入口付近に内管を弾性体で形成した二重管部
   を設け、蒸気通路内の圧力に応じて内管の弾性変
   形により堰を形成するように、内管と外管とで形
   成される密閉空間に所定量の不凝縮性気体を封入
   したことを特徴とする過給機付エンジンのインタ
   クーラ装置。