JPS63124826A - インタ−ク−ラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ９発明の目的 （ａ業上の利用分野） この発明に係るインタークーラは、ターボチャージャや
スーパーチャージャ等の過給機を装着した自動車用エン
ジンの給気系に組み込み、上記過給機により圧縮される
事で温度上昇した空気を冷却し、この空気の密度を高く
する事でエンジンの出力増大を図るのに利用する。

（従来の技術） エンジンの排気量を大きくする事なく出力を増大させる
為に、エンジンに送り込む空気を過給機により圧縮する
事が行なわれている。即ち、エンジンから排出される排
気の運動エネルギにより遠心圧縮機を駆動するターボチ
ャージャや、エンジンの回転力を機械的に取り出してル
ーツ送風機等を駆動するスーパチャージャにより空気を
圧縮し、この空気をエンジンのシリンダ内に送り込む事
で、このシリンダ内で発生する燃焼ガスの圧力を大きく
し、エンジンの出力増大を図る事が広く行なわれる様に
なっている。

ところが、上述の様な過給機により空気を断熱的に圧縮
した場合、この空気の温度が上昇する事が避けられない
。この空気の温度は、断熱圧縮による温度上昇だけでな
く、インテークマニホールド内面との摩擦、更には遠心
圧縮機のブレードとの摩擦（ターボチャージャの場合）
に基いて上昇し、夏期の様に条件の悪い場合には１５０
を程度に迄達してしまう。

この様に空気の温度が上昇した場合、温度上昇に基く体
積膨張によって空気の密度が低下し、エンジンのシリン
ダ内に送りこむ空気の圧力が高い割合に出力が増大する
程度が小さくなるだけでなく、ノッキング等の異常燃焼
が生じ易くなってしまう。

この様な不都合を解消する為、エンジンに送る空気を圧
縮する過給機とエンジンとの間の空気流路の途中に、上
記過給機により圧縮される事で温度が上昇した空気を冷
却する、インタークーラと呼ばれる空気冷却機を設ける
事が行なわれている。

この様なインタークーラで現在使用されているものには
、空気を冷却するのに外気を使用する空冷式のものと、
冷却水（エンジン用冷却水、或はインタークーラ専用の
冷却水）を使用する水冷式のものとがあるが、この様に
外気、或は冷却水により空気を冷却する場合、空気を冷
却するのに限度があり、特に夏期等外気温度が高い場合
には十分に空気を冷却する事が困難になる。

この様な不都合を解消する為のインタークーラとして、
実開昭５７−１１７７２３号公報、特開昭６１−３７５
２２号公報、同６１−３７５２３号公報には、自動車室
内の空気調和に使用する蒸気圧縮式冷凍機により空気を
冷却するインタークーラが開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述の様に室内空気調和用の蒸気圧縮式冷凍
機により高温空気の冷却を行なうと、空気調和機を構成
する蒸気圧縮式冷凍機に組み込むコンプレッサを大きく
しなければならず、このコンプレッサを駆動するのにそ
れだけ余分な燃料が消費される事が避けられなくなる。

特に、冷却すべき空気が高温になる時期（夏期）と、よ
り低温の空気を車室内に供給しなければならない時期と
が一致する為、この様な時期にもエンジンに送る空気を
十分に冷却しつつ、車室内の冷房を十分快適な程度に行
なおうとすると、コンプレッサが相当に大型になる事が
避けられない。

本発明のインタークーラは、上述の様な不都合を解消す
るものである。

ｂ１発明の構成 （問題を解決するための手段） 本発明のインタークーラは、従来からのインタークーラ
と同様に、過給機により圧縮された空気をエンジンに送
る空気流路の途中に設け、上記過給機により圧縮される
事で温度が上昇した空気を冷却するのに使用する。

本発明のインタークーラは、空気を冷却するのに蒸気噴
射式冷凍機を使用しており、この蒸気噴射式冷凍機を構
成する加熱器とエバポレータとを、冷却すべき高温空気
が流通するダクト内に配設する事で、蒸気噴射式冷凍機
を運転すると同時に空気を冷却する様にしている。

即ち、本発明のインタークーラは、上記冷却すべき高温
の空気を流通させるダクトを有し、このダクトの上流側
部分に、冷媒とダクト内を流れる高温の空気との間で熱
交換を行なって上記冷媒を加熱蒸発させる加熱器を配設
している。

この加熱器の冷媒蒸気出口とエジェクタの蒸気噴射ノズ
ルの入口とは蒸気送り管で接続し、上記エジェクタの蒸
気出口とコンデンサの蒸気入口とは蒸気排出管で接続し
ている。

上記コンデンサの液状冷媒出口と前記加熱器の液状冷媒
入口とは、途中に送液ポンプを設けた送液管で接続し、
この送液管の途中から一端を分岐した分岐送液管の他端
を、前記ダクトの下流側部分に配設したエバポレータの
液状冷媒入口に接続している。

更に、上記エバポレータの冷媒出口に一端を接続した吸
入管の他端を、前記エジェクタの吸入口に接続している
。

（作　　　用） 上述の様に構成される本発明のインターターラにより、
過給機で圧縮されエンジンに送られる空気を冷却する場
合の作用は、次の通りである。

過給機で圧縮され、温度上昇した空気がインターターラ
を構成するダクト内を流れると、このダクトの上流側に
配設された加熱器内に存在する液状の冷媒と上記空気と
が熱交換し、液状冷媒が沸騰蒸発して高圧の冷媒蒸気と
なる。これに伴い、ダクト内を流れる空気が少し冷却さ
れて、このダクトの下流側に送られる。

この様に加熱器内で冷媒が蒸発する事で発生した冷媒蒸
気は、蒸気送り管を通じてエジェクタのノズルに送られ
、このノズルからエジェクタのチャンバ内に噴出する。

上記冷媒蒸気の噴出に伴って、エジェクタのチャンバ内
は負圧になるが、この負圧は吸入管を通じてエバポレー
タの冷媒出口に導かれ、このエバポレータ内に存在する
液状の冷媒の蒸発を促進する。エバポレータ内で液状の
冷媒が蒸発する際、周囲から蒸発潜熱を奪う為、このエ
バポレータの温度を低下させる。エバポレータは、前記
ダクトの下流側に配設されている為、前記加熱器内の冷
媒との熱交換により少し温度が低下した空気は、このエ
バポレータと熱交換する事で更に温度が低下する。この
様にして十分に温度が低下した空気は、エンジンのシリ
ンダに向けて送られる。

蒸気送り管から送り込まれてノズルから噴出され、或は
吸入管から吸入される事でエジェクタのチャンバ内に入
り、このチャンバ内で混合された冷媒蒸気は、このエジ
ェクタの蒸気出口から送り出され、蒸気排出管を通じて
コンデンサに送り込まれる。

このコンデンサに送り込まれた冷媒蒸気は、周囲の空気
或は水と熱交換する事で凝縮し、液状の冷媒となって液
状冷媒出口から送り出される。

コンデンサの液状冷媒出口から送液管に送り出された液
状の冷媒は、この送液管の途中に設けたポンプにより前
記加熱器に送り込まれ、この加熱器内で沸騰蒸発する。

又、コンデンサから送り出された液状冷媒の一部は、分
岐送液管を通じて前記エバポレータに送り込まれ、この
エバポレータ内で蒸発する。

以下、上述の動作を繰り返し行なう事で、ダクト内を流
れてエンジンに送られる空気を冷却する。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１図は本発明のインターターラの第一実施例を示す回
路図である。

エアクリーナ１を通じて吸入され、過給機２で圧縮され
ると共に温度が上昇した空気は、空気流路３を通ってイ
ンターターラを構成するダクト４に送り込まれる。この
ダクト４の上流側部分（第１図の上側部分）には、液状
の冷媒とダクト４内を流れる高温の空気との間で熱交換
を行なって上記冷媒を加熱蒸発させる加熱器５を配設し
、上記高温の空気がこの加熱器５を横切って流れる様に
構成している。

この加熱器５の冷媒蒸気出口６とニジエフタフの蒸気噴
射ノズル８の入口とは、蒸気送り管９で接続し、更にニ
ジエフタフの蒸気出口１０とコンデンサ１１の蒸気入口
とは、蒸気排出管１２で接続している。

上記コンデンサ１１の液状冷媒出口と、前記加熱器５の
液状冷媒入口とは、コンデンサ１１の側から順に貯液タ
ンク１７と送液ポンプ１３とを途中に設けた、送液管１
４で接続し、コンデンサ１１内で凝縮した液状冷媒を貯
液タンク１７を介して加熱器５に送り込める様にしてい
る。貯液タンク１７よりも下流側に位置する送液管１４
の途中から一端を分岐し、途中に膨張弁１６を設けた分
岐送液管１５の他端は、前記ダクト４の下流側部分に配
設したエバポレータ１８の液状冷媒入口に接続している
。

ダクト４内を流れ、前記加熱器５の配設部分を通過した
空気は、更に上記エバポレータ１８の配設部分を通過し
て下流側に流れる様にしている。

このエバポレータ１８の冷媒出口に一端を接続した吸入
管１９の他端は、前記ニジエフタフの吸入口２０に接続
している。

上述の様に構成される本発明のインタークーラにより、
過給機２で圧縮され、エンジン２１に送られる空気を冷
却する場合、送液管１４の途中の送液ポンプ１３を連続
的に、或は間欠的に運転し、加熱器５内に存在する液状
冷媒の量をほぼ一定に保ちつつエンジン２１を運転する
。

エンジン２１の運転に伴い、過給機２で圧縮され、温度
上昇した空気がインタークーラを構成するダクト４内を
流れると、このダクト４の上流側に配設された加熱器５
内に存在する液状の冷媒と上記高温の空気とが熱交換し
、液状冷媒が沸騰蒸発して高圧の冷媒蒸気となる。これ
に伴い、ダクト４内を流れる空気が少し冷却されて、こ
のダクト４の下流側に送られる。

ダクト４内を流れる空気を冷却する事に伴い、加熱器５
内で冷媒が蒸発する事で発生した高圧の冷媒蒸気は、こ
の加熱器５の冷媒蒸気出口６から送り出され、蒸気送り
管９を通じてニジエフタフの蒸気噴射ノズル８に送られ
、このノズル８からニジエフタフのチャンバ内に噴出す
る。

この様に冷媒蒸気が蒸気噴射ノズル８から噴出するのに
伴って、ニジエフタフのチャンバ内が負圧になるが、こ
の負圧は吸入管１９を通じてエバポレータ１８の冷媒出
口に導かれる。この為、エバポレータ１８内の圧力が低
下し、このエバポレータ１８内に存在する液状の冷媒の
蒸発が促進されて、この液状冷媒が比較的低温で蒸発す
る様になる。

この様にエバポレータ１８内で液状の冷媒が蒸発する際
、周囲から蒸発潜熱を奪う為、このエバポレータ１８の
温度が低下する。エバポレータ１８は、前記ダクト４の
下流側に配設さハている為、前記加熱器５内の冷媒との
熱交換により少し温度が低下した空気は、このエバポレ
ータ１８と熱交換する事で更に温度が低下する。本発明
者の計算によると、過給機２で１１０℃に迄上昇した空
気の温度を、加熱器５の周囲を通過させる事で７３℃に
迄低下させ、更にエバポレータ１８の周囲を通過させる
事で６３．７℃に迄低下させられる事が解った。

この様にして十分に温度が低下した空気は、エンジン２
１のシリンダに向けて送られる。

一方、蒸気送り管９から送り込まれて蒸気噴射ノズル８
からニジエフタフのチャンバ内に噴出され、或はエバポ
レータ１８に通じる吸入管１９からこのチャンバ内に吸
入された、何れも気体の冷媒は、このチャンバ内で混合
され、更にこのニジエフタフの蒸気出口１０から蒸気排
出管１２に送り出される。この様に蒸気排出管１２に送
り出された冷媒蒸気は、この蒸気排出管１２を通じてコ
ンデンサ１１に送りこまれる。

このコンデンサ１１は冷却水放熱用のラジェータの様な
構造をしており、このコンデンサ１１に送り込まれた冷
媒蒸気は、周囲の空気と熱交換する事で凝縮し、液状の
冷媒となって液状冷媒出口から送液管１４に送り出され
る。

コンデンサ１１の液状冷媒出口から送液管１４に送り出
された液状の冷媒は、この送液管１４の途中に設けた送
液ポンプ１３により前記加熱器５に送り込まれ、この加
熱器５内で沸騰蒸発する。

又、コンデンサ１１から送り出された液状冷媒の一部は
、分岐送液管１５を通じて前記エバポレータ１８に送り
込まれるが、この分岐送液管１５の途中に設けた膨張弁
１６を通過する際に膨張し、エバポレータ１８内で蒸発
する。

以下、上述の動作を繰り返し行なう事で、ダクト４内を
流れてエンジン２１に送り込まれる空気を冷却する。

次に、第２図は本発明の第二実施例を示している。

本実施例の場合、エジェクタ７から送り出された冷媒蒸
気を凝縮する為のコンデンサを、比較的低温の液状の冷
媒により高温の冷媒蒸気を凝縮する一部コンデンサ２２
と、この−次コンデンサ２２によって凝縮し切れない冷
媒蒸気と外気とを熱交換させて冷媒蒸気を完全に凝縮さ
せる二次コンデンサ２３とに分割している。

エジェクタ７から蒸気排出管１２に送り出された冷媒蒸
気は、この蒸気排出管１２の途中に設けた一次コンデン
サ２２を通過する間に、冷媒蒸気と混合しない状態でこ
の一次コンデンサ２２を通過する、比較的低温の液状冷
媒と熱交換し、その一部が凝縮する。

この−次コンデンサ２２から出た気液混合状態の冷媒は
、更に二次コンデンサ２３に送り込まれ、この二次コン
デンサ２３内で完全に凝縮する。

二次コンデンサ２３から送液管１４に送り出された液状
冷媒は、前記−次コンデンサ２２を通過する事で、エジ
ェクタ７から送り出された高温の冷媒蒸気を冷却した後
、ダクト４の上流側に配設された加熱器５に送り込まれ
る。

ダクト４の入口部分と、エバポレータ１８の出口タンク
２５と、二次コンデンサ２３の上タンク２４とには、そ
れぞれの部分に存在する空気、或は冷媒の温度を検出す
る為の温度センサ２６．２６が、加熱器５とエバポレー
タ１８の出口タンク２５とには、各部分に存在する液状
冷媒の量を検出する為のレベルセンサ２７．２７が、そ
れぞれ設けられている。

各センサ２６．２７の検出する温度、或は液位を表わす
信号は制御器２８に入力され、この制御器２８が、各部
分の数値が最適値になって空気の冷却が効率良く行なわ
れる様に、送液ポンプ１３の運転、停止、膨張弁１６の
開度調節、及び二次コンデンサ２３に送風する為のファ
ン２９の回転速度制御を行なう。

上述の様に構成される本発明の第二実施例の場合、エジ
ェクタ７から排出される冷媒蒸気を凝縮する為のコンデ
ンサを一次と二次との２個に分割した為、それぞれのコ
ンデンサ２２．２３を第一実施例に於けるコンデンサ１
１よりも小型にする事が可能となり、設置空間の限られ
たエンジンルーム内への設置が容易となる。

特にコンデンサを１個のみとした場合、エンジンルーム
内の設置空間の条件によっては、エジェクタ７とコンデ
ンサとが離れて蒸気排出管１２が長くなり、ニジエフタ
フの背圧が高くなってニジエフタフの吸入効率が悪化す
る恐れがあるが、第二実施例の場合の様に、ニジエフタ
フの直後に小型の二次コンデンサ２３を設け、エジェク
タ７を出た直後の冷媒蒸気の体積を縮める様にすれば、
ニジエフタフの背圧を低くして、このニジエフタフの吸
入効率を向上させ、更にはエバポレータ１８の温度を低
下させる事が出来る。

その他の構成及び作用に就いては、前述した第一実施例
と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複
する説明を省略する。

Ｃ０発明の効果 本発明のインタークーラは、以上に述べた通り構成され
作用するが、蒸気噴射式冷凍機を利用して空気の冷却を
行ない、しかも冷却すべき空気自身で蒸気噴射式冷凍機
のエジェクタに送る冷媒を加熱し蒸発させる為、エンジ
ンの動力を殆ど消費する事がなく、しかも冷却すべき空
気の温度が高い場合には蒸気噴射式冷凍機の性能も上っ
て空気の冷却効率も向上する為、夏期の様に従来のイン
タークーラでは十分に空気を冷却し切れなかった様な条
件の下に於いても、エンジンに送り込む空気の温度を十
分に低下させて、エンジンの出力向上を図る事が出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインタークーラの第一実施例、第２図
は同第二実施例を示す、それぞれ回路図である。 １；エアークリーナ、２：過給機、３：空気流路、４：
ダクト、５：加熱器、６：冷媒蒸気出口、７：エジェク
タ、８二蒸気噴射ノズル、９：蒸気送り管、１０：蒸気
出口、１１：コンデンサ、１２：蒸気排出管、１３：送
液ポンプ、１４：送液管、１５：分岐送液管、１６：膨
張弁、１７：貯液タンク、１８；エバポレータ、１９：
吸入管、２０：吸入口　、２１：エンジン、２２ニ一次
コンデンサ、２３：二次コンデンサ、２４：上タンク、
２５：出口タンク、２６：温度センサ、２７：レベルセ
ンサ、２８：制御器、２９：ファン。 特　許　出　願　人　　日本ラヂヱーター株式会社代　
　理　　人　　小　山　欽　造（ばか１名）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 過給機により圧縮された空気をエンジンに送る空気流路
   の途中に設け、上記過給機により圧縮される事で温度が
   上昇した空気を冷却するインタークーラであって、上記
   空気を流通させるダクトを有し、このダクトの上流側部
   分に、冷媒とダクト内を流れる高温の空気との間で熱交
   換を行なって上記冷媒を加熱蒸発させる加熱器を配設し
   、この加熱器の冷媒蒸気出口とエジェクタの蒸気噴射ノ
   ズルの入口とを蒸気送り管で接続し、上記エジェクタの
   蒸気出口とコンデンサの蒸気入口とを蒸気排出管で接続
   し、上記コンデンサの液状冷媒出口と前記加熱器の液状
   冷媒入口とを途中に送液ポンプを設けた送液管で接続し
   、この送液管の途中から一端を分岐した分岐送液管の他
   端を、前記ダクトの下流側部分に配設したエバポレータ
   の液状冷媒入口に接続し、このエバポレータの冷媒出口
   に一端を接続した吸入管の他端を、前記エジェクタの吸
   入口に接続して成るインタークーラ。