JPH09228845A - 容積型過給機の冷却装置 - Google Patents

容積型過給機の冷却装置

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JPH09228845A
JPH09228845A JP8063799A JP6379996A JPH09228845A JP H09228845 A JPH09228845 A JP H09228845A JP 8063799 A JP8063799 A JP 8063799A JP 6379996 A JP6379996 A JP 6379996A JP H09228845 A JPH09228845 A JP H09228845A
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JP
Japan
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water
air
supercharger
cooling
positive displacement
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Application number
JP8063799A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kanesaka
弘 兼坂
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Kanesaka Gijutsu Kenkyusho KK
Original Assignee
Kanesaka Gijutsu Kenkyusho KK
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/045Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0468Water separation or drainage means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】容積型過給機におけるロータ等の高温時に生ず
る膨脹をハウジングの水冷化とか、公害発生のおそれの
ある油を使用をせずに防止し、併せて過給効率を向上す
る有効な手段を提供すること。 【解決手段】エンジン7に容積型過給機6と、給気を冷
却する給気冷却器18と、前記冷却により生ずる給気中
の水分を分離、排出する水分離器20とを備えるととも
に、前記水分離器20から排出される水を貯溜し、設定
給気圧力時に前記容積型過給機の吸気口13から流入さ
せる水供給装置21を設ける。容積型過給機6における
ロータ等の高温時に生ずる膨脹を、前記水分離器20か
ら排出される水を容積型過給機の吸気口13から流入さ
せるという簡単な手段のみで、水の蒸発潜熱を利用して
温度を下げて抑制する。かつ、該過給機におけるロータ
間およびロータとハウジング間の隙間から洩れる空気を
激減させ、過給効率を向上せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに搭載す
る容積型過給機の冷却装置、殊に同過給機による高過給
圧力時における給気温度上昇と、それに伴う容積型過給
機部品の熱膨脹を防止する冷却装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】いわゆるルーツブロワ、リショルム圧縮
機等の容積型過給機は、周知の如くハウジング内で0.
1ミリメートル程度の隙間を保持して回転する一対のロ
ータによって、エンジンへの吸入空気を断熱圧縮する機
械である。そして、前記ロータは、回転慣性力の増加を
抑えること及びコストの面から、一般にアルミ合金が使
用されている。ところで、容積型過給機では、過給圧力
比の上昇と共に給気温度が上昇するので、給気は給気冷
却器を経てエンジンに供給されるが、アルミ合金製のロ
ータは圧力比が2以上になると、このとき給気温度が1
60℃以上となるため、熱膨脹によってロータ間の前記
隙間が保てなくなり、ロータ間及びロータとハウジング
との間で金属間接触して焼付き故障を発生する。したが
って、従来は容積型過給機の許容圧力比は約2に限定せ
ざるを得ず、これによってエンジンの出力上昇率が限定
されていたのが現状である。
【0003】これを詳述すると、図6に断面図で示すリ
ショルム式過給機は、ロータ1、ロータ2とも材質はア
ルミ合金で、ハウジング3内で両ロータ1、2の凸部と
凹部が噛合って、吸入側4から吸入した空気を圧縮して
吐出側5から吐出するよう構成されている。そして、ロ
ータ1、2とハウジング3の間には各々隙間a、cが、
またロータ1、2間には隙間bが設定されている。この
ような構成のリショルム式過給機が、例えば連続高速回
転して吐出側5の空気温度が160℃を超えると、ロー
タ1、2等が熱膨脹して前記隙間a、b、cがゼロとな
り、ロータ1、2間及びロータ1、2とハウジング3と
の間で金属間接触を生じてやがて焼付き故障を発生して
しまう。これを避けようとして前記隙間a、b、cを大
きくすれば、漏れ量が増大し、体積効率を大きく低下さ
せることになる。また、前記温度上昇に伴いアルミ合金
の機械強度は低下し、前記過給機の回転数が毎分3万回
転以上になったときは、遠心力に耐えられなくなる。
【0004】結局、エンジン出力を高めるには容積型過
給機の圧力比をさらに高めることが必要だが、このため
には吐出側空気温度がたとえ300℃になっても、ロー
タの温度を160℃以下に保つことが必須である。にも
かかわらず、従来のアルミ合金製の容積型過給機では、
前記事情で、何れの形式のものも圧力比2.5以下、吐
出側空気温度160℃以下に制限されていて、エンジン
のこれ以上の出力向上は望めなかった。もとより従来
も、前記ハウジングを水冷する考えもあったが、これは
容積型過給機をより大型且つ複雑化するため、重量、ス
ペース、コストの面で自動車エンジン用としては到底実
現不可能であった。
【0005】また、リショルムを圧力比20程度まで高
めて冷凍機用のフレオン圧縮機とするものがあり、この
場合、前記漏れ量を減少するためにフレオンと油とを混
合して吸入して圧縮することにより、ガスの漏れを減少
させるとともに、ガスの熱を油が吸収し、ロータの熱膨
脹を防止する効果があるが、リショルムをエンジンの過
給機として使用する場合は、ごく少量の油分が吸入空気
中に混入しても、たとえそれが軽油であっても、エンジ
ンのピストンにおけるトップランドとシリンダ間に入っ
た混合気は燃焼せずにHCとして排出され、排気公害源
となるから、前記のような油の混入はできないのであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、前記リショルム式等の容積型過給機における高圧高
速回転に伴うロータ等の高温時に生ずる膨脹を、大がか
りな前記ハウジングの水冷化とか、公害を発生するおそ
れのある油の使用をせずに防止する有効な手段を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明容積型過給機の冷却装置は、エンジンに、該エ
ンジンの動力によって駆動される容積型過給機と、該過
給機からエンジンへの給気を冷却する給気冷却器と、前
記冷却により生ずる給気中の水分を分離、排出する水分
離器とを備えるとともに、前記水分離器から排出される
水を貯溜し、設定給気圧力時に前記容積型過給機の吸気
口から流入させる水供給装置を設けたことを特徴とす
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1乃至図
6により詳細に説明する。図1は本発明容積型過給機の
冷却装置の一例であり、6は図6に示すリショルム式等
の容積型過給機でエンジン7上に装着され、エンジン7
のクランク軸8により大プーリ9、ベルト10、小プー
リ11及び駆動軸12を介して高速回転される。容積型
過給機6は、この回転により吸気口13から吸気し、断
熱圧縮して吐出口14から吐出し、配管15、16によ
りエンジン7の吸気マニホールド17に給気されるが、
前記配管15、16間には給気冷却器18及びこれと短
い配管19で連結した水分離器20が介装されており、
高過給(圧力比3以上)時、大気中の水分が凝結し、エ
ンジン中に吸入されて吸気弁を摩耗させ、また潤滑油中
に混入してその機能を阻害することを未然に防止してい
る。21は、細い配管22で前記水分離器20と連結し
た水供給装置で、タンク23の上部から水量調整弁24
を備えた垂直パイプ25が挿入されており、前記水量調
整弁24には、先端が容積型過給機6の前記吸気口13
に臨むノズル26が連結されている。
【0009】よって、エンジン7の回転に伴う容積型過
給機6の回転により、その吐出口14から水分と水蒸気
を含んだ高圧空気が吐出され、配管15に導かれて給気
冷却器18に入り、ここで冷却される。水蒸気は冷却に
より凝結して水滴となり、前記水分と共に短い配管19
を経て水分離器20に入り、ここで空気中から水分が分
離されて、高圧の空気のみが配管16により吸気マニホ
ールド17を経てエンジン7内に圧送される。
【0010】図2は前記水量調整弁24の一例を示す断
面図で、弁27はばね28によって垂直パイプ25上方
に形成された弁座29に押圧され、細い配管22から給
気圧力がかかってタンク23内に排出される水の流出を
止めている。前記バネ28の作動圧力を、過給機の冷却
が必要な給気圧力に対応するように設定しておけば、給
気圧力が設定圧力を超えたとき、前記弁27はばね28
に抗して弁座29を離れて開弁し、タンク23内の水は
弁27を通ってノズル26から容積型過給機6の吸気口
13内に噴射される。噴射された水は同過給機6内で蒸
発し、そのときの蒸発潜熱によって過給機のロータ1、
2およびハウジング3を冷却する。それと同時に、空気
に対し1000倍の比重をもつ水は、ロータ間およびロ
ータとハウジング間の隙間a、b、cを塞いで空気の漏
洩を激減させる。
【0011】図3は前記給気冷却器と水分離器を一体化
したものを断面図で示すもので、ケース30内の上方に
給気冷却部31が、また下方に水分離部32が設けられ
ており、その中間に空気取出し管33が取り付けられて
いる。給気冷却部31は、縦方向に適宜間隔で配設さ
れ、その下端が水分離部32付近に達するように支持板
35によって支持した多数の冷却管34と、冷却管34
同士または冷却管34とケース30との間に配設した冷
却フィン36とからなり、冷却管34内には、図4に示
す如く、断面がU字型の冷却板37が内装されており、
これは該冷却管34内を縦方向に分割して狭くし、これ
によって気流に乗りやすい微細な水滴をとらえて大きく
成長させ、滴下しやすくしている。前記水分離部32
は、ケース30の下部に形成された、前記空気取出し管
33と一体の水受け部38と、該水受け部38内上方に
設けた逸らせ板39とからなる。該逸らせ板39は、前
記冷却管34の直下のみ孔39aを形成したもので、水
受け部38内に入った水を逃がさぬようにするためのも
のである。なお、40は水出口で、前記細い配管22が
接続される。
【0012】上記の如き給気冷却器と水分離器を一体化
したものを使用したとき、容積型過給機6より吐出され
配管15に導かれた水分を含んだ高圧空気は、まず給気
冷却部31に入って多数の冷却管34内を流下する。こ
のとき空気は冷却フィン36及び冷却管34内の冷却板
37によって冷却され、水分は、微細な水分も大きな水
滴となって冷却管34の下端から落下し、逸らせ板39
の孔39aを通って水受け部38内に入る。水受け部3
8内の水は、水出口40から前記細い配管22を通って
前記水供給装置21のタンク23に流れる。一方、水を
分離し、比重の軽くなった高圧空気は、矢印のように空
気取出し管33より取り出され、前記配管16に入って
エンジン7へ送られる。
【0013】容積型過給機は高過給であり且つ給気を冷
却するため、水分離器20又は水分離部32からタンク
23へ流入する水も多い。従って、タンク23への外部
からの水の補給は不要である。むしろ、タンク23に必
要以上の水が流入せんとして溢れ、エンジンへ流入する
おそれがある。そこで図5の如き、前記水供給装置21
のタンク23内に設置される水面安定装置41が必要と
なることがある。これは前記タンク23の底部を貫通し
て立てた排出管42の上端を、底面を弁43とした回動
し得るフロート44で覆ったもので、タンク23内に流
入する水が所定量を超え、フロート44が浮いてピン4
5を中心に上へ回動すると、弁43が開いて余分な水を
排出管42を経て外部に放出する。
【0014】
【発明の効果】本発明の容積型過給機の冷却装置は、エ
ンジンに、該エンジンの動力によって駆動される容積型
過給機と、該過給機からエンジンへの給気を冷却する給
気冷却器と、前記冷却により生ずる給気中の水分を分
離、排出する水分離器とを備えるとともに、前記水分離
器から排出される水を貯溜し、設定給気圧力時に前記容
積型過給機の吸気口から流入させる水供給装置を設けた
ことを特徴とするので、リショルム式等の容積型過給機
における高圧高速回転に伴うロータ等の高温時に生ずる
膨脹を、前記水分離器から排出される水を容積型過給機
の吸気口から流入させるという簡単な手段のみで、水の
蒸発潜熱を利用して温度を下げて抑制し、膨脹による焼
付き故障を未然に防止して容積型過給機の高圧力化を実
現し得るとともに、該過給機におけるロータ間およびロ
ータとハウジング間の隙間から洩れる空気を激減させ、
過給効率を向上せしめる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明容積型過給機の冷却装置の全体構成図。
【図2】本発明容積型過給機の冷却装置における水供給
装置に使用する水量調整弁の断面図。
【図3】本発明容積型過給機の冷却装置の給気冷却器と
水分離器を一体化したものの縦断面図。
【図4】図3のイ−ロ断面拡大図。
【図5】容積型過給機の一例を示す横断面図。 1、2 ロータ 3 ハウジング 4 吸入側
5 排出側 6 容積型過給機 7 エンジン 8 クランク軸
13 吸気口 14 吐出口 15、16 配管 17 給気マニホ
ールド 18 給気冷却器 19 短い配管 20 水分離
器 21 水供給装置 22 細い配管 23 タンク 24 水量調整弁
25 垂直パイプ 26 ノズル 27 弁 28 ばね 29 弁
座 30 ケース 31 給気冷却部 32 水分離部 33 空気取出
し管 34 冷却管 35 支持板 36 冷却フィン 37 冷却板
38 水受け 39 孔 40 水出口 41 水面安定装置
42 排出管 43 弁 44 フロート a、b、c 隙間。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年9月9日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明容積型過給機の冷却装置の全体構成図。
【図2】本発明容積型過給機の冷却装置における水供給
装置に使用する水量調整弁の断面図。
【図3】本発明容積型過給機の冷却装置の給気冷却器と
水分離器を一体化したものの縦断面図。
【図4】図3のイ−ロ断面拡大図。
【図5】水面安定装置の一例を備えた水供給装置の部分
的断面図。
【図6】容積型過給機の一例を示す横断面図。 1、2 ロータ 3 ハウジング 4 吸入側
5 排出側 6 容積型過給機 7 エンジン 8 クランク軸
13 吸気口 14 吐出口 15、16 配管 17 給気マニホ
ールド 18 給気冷却器 19 短い配管 20 水分離
器 21 水供給装置 22 細い配管 23 タンク 24 水量調整弁
25 垂直パイプ 26 ノズル 27 弁 28 ばね 29 弁
座 30 ケース 31 給気冷却部 32 水分離部 33 空気取
出し管 34 冷却管 35 支持板 36 冷却フィン 37 冷却板
38 水受け 39 孔 40 水出口 41 水面安定装置
42 排出管 43 弁 44 フロート a、b、c 隙間。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンに、該エンジンの動力によって駆
    動される容積型過給機と、該過給機からエンジンへの給
    気を冷却する給気冷却器と、前記冷却により生ずる給気
    中の水分を分離、排出する水分離器とを備えるととも
    に、前記水分離器から排出される水を貯溜し、設定給気
    圧力時に前記容積型過給機の吸気口から流入させる水供
    給装置を設けたことを特徴とする容積型過給機の冷却装
    置。
  2. 【請求項2】前記給気冷却器と水分離器とを一体化して
    ケース内に収納したことを特徴とする請求項1記載の容
    積型過給機の冷却装置。
JP8063799A 1996-02-26 1996-02-26 容積型過給機の冷却装置 Pending JPH09228845A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001092711A3 (en) * 2000-05-26 2002-03-28 Engelhard Corp Low pressure exhaust gas recirculation system for supercharged diesel engines
FR2893677A1 (fr) * 2005-11-23 2007-05-25 Renault Sas Dispositif de recirculation des gaz brules et refroidisseur d'air de suralimentation adapte pour un tel dispositif
FR2919349A3 (fr) * 2007-07-24 2009-01-30 Renault Sas Refroidisseur d'air de suralimentation pour moteur de vehicule automobile avec capacite de retention.
FR2922962A1 (fr) * 2007-10-24 2009-05-01 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de recuperation et d'evacuation de produits de condensation d'un flux d'air d'admission

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