JPS63207995A - 積層型熱交換器 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は例えば過給機付き内燃機関を搭載した重両にＩ
Ｒ装される過給空気の冷却用インタークーラの如き積層
型熱交換器に関する。

［従来の技術］ 積層型の水冷式インタークーラの概略の構造は、伝熱用
液体としての冷却水を通すほぼＵ字形の流路を設けた極
く偏平な積層管の複数個を、被熱交換流体としての過給
空気の通路を形成させるための空隙を介在させながら積
層合体させ、各積層管の冷却水入口または出口となるＵ
字形の両端部を、それぞれ冷却水入口ボート（カップ部
）及び出口ボートが形成されるように連通させて構成さ
れた熱交換用コア部を、過給空気の入口と出口を設けた
ケース内に納めて成り立っている。

熱交換用コア部に導入する冷却水は、過給空気と熱交換
して加熱されるので、強制循環用のウォーターポンプを
用いて加熱冷却水の冷却用サブラジエータとコア部との
間を循環させている。

コア部を含む上記の冷却水循環系は、構成部材の腐蝕や
シール材の老化などによって漏水を生ずる可能性があり
、その際には当然にインタークーラの熱交換性能が低下
するのみでなく、ウォーターポンプ内に気泡が混入して
作動がロックされ寿命低下も生じてくる。対応策として
、冷却水出口カップ部内に水位レベル語を取付け、熱交
換用コア部内の冷却水の水位が設定レベル以下に下がる
と、ウォータポンプの作動を停止させ、更に成る時間の
経過後に運転者に警報を発する方法を講じていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の如き水冷式インタークーラを取付けた車両が坂道
を走行する際には、熱交換用コア部内に存在する冷却水
はその本来の性質によって水平な液面を保ちつづけるべ
く移動する。従って水位レベル計の取付位置は固定して
いても、水位検出素子（フロートなど）と水面との間隔
は路面の水平度に応じて変動することになり、平地走行
では問題にならない（十分な）水位があっても、水位レ
ベル計が誤検出することが起り得る。

゛　この誤検出対策として、従来は積層管の仕切壁部の
方向を車両の走行方向に平行させ、Ｕターンして流れる
冷却水の流れも車両走行方向に平行させると共に、冷却
水出入口カップ部を中休の後方側に位置させ、かつ出口
カップ部内に水位レベル計を取付けていた。これは走行
負荷が増大する登板時に特にインタークーラの必要度が
高まるので、この時に上述の水位の移動によるレベル計
の誤検出を防止するには、登板時に水位が水位検出素子
に接近するような個所にレベル計を取付ければよいから
であり、また出口カップ部はウォーターポンプの吸込口
に運らなっているために水位が安定しているからである
。

しかし、車両が乗用自動車なとである場合には、インタ
ークーラの設置場所であるエンジンルーム内は極めて狭
いので、他の機器との配置の関係上止むをえず積層管の
仕切壁部の方向を、車両進行方向に対して直交方向く冷
却水の流れも重両走行方向に直交）に配向せざるを得な
くなるケースも生じてくる。

このような場合には、水位レベル剖を車の進行方向の後
方側でかつ冷却水の出口カップ部内に設置しても、登板
時に出口カップ部内の水位が低下し、水位レベル劃が誤
検出する事態が生ずる。これは冷却水の入口カップ部は
ウォーターポンプの吐出口に連らなっているのでその内
部は満水状態となるが、出口カップ部はウォーターポン
プの吸込口に運らなっているので強制吸引されて、水位
低下が起るためである（後述する第７図参照のこと）。

本発明は、少なくともその機能が最大限に発揮さるべき
使用状況のもとにおいては、熱交換器が水平な正常取付
は位置から傾いた場合にも、Ｖ４層管の仕切壁部の設置
方向の如何にかかわらず、水位レベルｔ］が誤検出する
ことのない構造を備えた積層型熱交換器を提供すること
を目的とする。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 上記の目的を遠戚するために本発明による積層型熱交換
器は、仕切壁部を設けることによってＵ字形に類する屈
折した伝熱用液体の通路を構成させた積層管群を、被熱
交換流体の通路を介在させながら積層合体さゼた構造を
有すると共に、各積層管の伝熱用液体の出口同士を連通
させて形成された、伝熱用液体の出口カップ部内に、伝
熱用液体の水位レベルエ］を組込んだ積層型熱交換器に
おいて、前記積層管群のうちの少なくとも１つの積層管
は、前記出口カップ部及び入口カップ部の仕切壁部に小
貫通孔を穿つ構成を採用した。

［作用及び発明の効果］ 上記の構成を備えた本発明による積層型熱交換器は、登
板道を走行する場合、その設置方向（各積層管の水平方
向）が傾いた場合、積層管内の伝熱液体の流路をＵ字形
に類する形状に屈折させている仕切壁部に小貫通孔が穿
たれているので、仕切壁部の設置方向が車両の走行方向
と直交している場合にも、水位は水位レベル計との隔り
を狭める方向に迅速に移動し、既述の如き、伝熱液体の
不足を誤検出する不都合の発生が防がれる。

従ってインタークーラの冷却性能が必要である平地はも
ちろん、熱交換器の設置方向が傾いた登板走行時にも、
水位レベルｉｌからの誤情報に基づいてつＡ−ターポン
プの作動が自動停止し、更に成る時間の経過後警報が発
せられることにより運転者を不安に陥し入れ、かつ無駄
な対応を強いたりすることがなくなる。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図〜第４図は本発明による一実施例熱交換器として
の、過給機付ぎ自動重用エンジンに用いられる水冷式イ
ンタークーラを示しており、第１図は部分破断斜視図、
第２図は第１図の（ハ）−（ハ）断面図、第３図は第２
図の（ニ）−（ニ）断面図、そして第４図は第３図の（
ホ）−（ホ）断面図である。

水冷式インタークーラの概略の構成は、仕切壁部１Ｃを
設けることによってＵ字形に類する屈折した伝熱用液体
の通路（ロ）、この場合には冷却水通路を形成させた積
層管Ａ群を、被熱交換流体としての過給空気の通路（イ
）を介在させながら積層合体させて形成された熱交換用
コア部Ｂを、過給空気の入口３八と出口３Ｂを有するケ
ース３に納めて成り立っている。

各積層管ＡのＵ字形冷部水通路の両端部には、冷却水出
入口ボートとしての膨出部１Ａと１Ｂを形成させると共
に、各冷却水入口ボート１八同士と、各冷却水出口ボー
ト１Ｂ同士とを、それぞれ連通させて、冷却水入口カッ
プ部Ｃと冷却水出口カップ部Ｏとを形成させている。そ
して出口カップ部口内には熱交換用コア部Ｂ内の水位を
検出するための水位レベルｉ１６が組み込まれている。

積層管Ａは、金属板をプレス成形して作成された、最中
の皮状の２枚のプレート１をろう付は接合して作成され
ており、その長手方向端部には連通部１Ｇを残して仕切
壁部１Ｃを設けることによって前述のＵ字形冷却水通路
（ロ）を形成させている。

各積層管Ａのボート１Ａと１Ｂには、第２図に示したよ
うにそれぞれ上下方向に貫通穴１［と１「が穿たれてい
るので、積層＠Ａ群を＠層してろう付は接合して合体さ
せることによって、これらのホードＢＹの相互連通空間
としての、冷却水入口カップ部Ｃと出口カップ部Ｏが形
成される。上・下金両端に位置する積層管Ａを構成する
２枚のプレート１のうち、最外側プレートは貫通穴ＩＥ
（ＩＦ）が欠如しているので、両カップ部ＣとＯは密封
空間をなしている。

冷却水出口カップ部り内には第２図に描かれているよう
、フロート式の水位レベル計６が組み込まれている。６
八はレベルｉｌの本体部分、６Ｃはリードスイッチなど
の信号発生部を内臓ざぜた水位検出部、６Ｂはフロート
、７はキャップ部であり、８はリード線である。

各積層管Ａには、その長手方向の冷却水出入口ボート１
＾及び１Ｂとは反対側の端にも、これらのボートと同一
の連通部Ｉ　Ｇ　／Ｊ’　ｆｉＱけられている。更に、
積層管Ａｆを重ね合わせることによって第３図にみられ
るように、対向する２枚のプレート１に挟まれた偏平な
過給空気通路（イ）が形成される。

この通路（イ）には熱交換効率向上用の薄い金属板製の
」ルゲートフィン２が挟み込まれ、ろう付けにより固定
されている。

熱交換用コア部Ｂを構成する積層管Ａ群のうちの少なく
とも１個、この実施例では最下層の積層管Ａには、第２
図と第３図に描かれているように、冷却水の入口カップ
部Ｃと出口カップ部０とを液密的に隔てる仕切壁部１Ｃ
に、両カップ部ＣとＯを相互に連通させるための小貫通
孔１０が設けられている。・ 小貫通孔１０の役割は、熱交換器がその使用中に傾いた
時に、熱交換用コア部Ｂ内に存在する冷加水の水位が仕
切壁部１Ｃ等の影響等によって十分に確保されないこと
に由来して、入口カップ部Ｃと出口カップ部りとの水位
レベルが一時的に大きな食い違いを生じることのないよ
うに、いわば両カップ部間の冷却水の流路を短絡させる
ところにある。

従って上記の役割を満足に果させるためには小貫通孔１
０の孔経は大ぎい程好ましいが、無暗に大きくすると、
積層管Ａの熱交換性能を高めるために形成さゼた、冷却
水の流路仕切壁部１Ｃの存在価値が薄れてしまうので、
この両機能の兼ね合いをｇｌｌに入れて、この実施例で
は２〜４ｍｍ内外の孔径を選択している。もちろんこの
値は個々の熱交換器毎に、実験結果に基づいて最適値を
選ぶ必要がある。

小貫通孔１０を設ける個所は、当然のことながら仕切壁
部１Ｃの全長のうち、両カップ部ＣとＤを隔てている部
分に設けるのが、短絡流路を形成させるという観点だけ
からみれば最も望ましいが、両カップ部近傍のコア部で
あってもよい。また小貫通孔１０は唯１個に限ることな
く、熱交換器の形状や寸法に応じて２個以上をＷＡ層管
Ａに設けてもよい。

小貫通孔１０の形成方法としては、プレート１をプレス
成形する際、所定個所に凹みを設けておけばよい。

第５図に、上記の水冷式インタークーラを組付けたエン
ジンを搭載した乗用自動車のエンジンルーム部分を透視
図によって示した。

Ｅはエンジンルーム、２５はインタークーラ用冷却水を
冷やすためのザブクジ１−夕である。熱交換用コア部Ｂ
の冷却水出入口５と４（第１図参照）は、冷却水循環用
配管２７と２８によってリブラジエ・−夕２５に連通さ
れており、この配管系には冷却水の強制循環用ウォータ
ーポンプ２６を介在させている。

水冷式インタークーラは、積層管Ａ内の仕切壁部１Ｃが
自動車の走行方向に対して直交方向に配向される配置の
もとに、水平に車体に取付けられている。

次に上記のインタークーラの作動上の特徴について、自
動中が傾斜度の異なる坂道を走行した時の、水位レベル
計６の作動特性を例示した第６図と、自動車が坂道走行
中のカップ部Ｃ，Ｄ内の水位レベルが如何に変動するか
を描いた第７図を参照しながら以下に説明する。第６図
は路面の傾斜角度θが変化すると、水位レベル計６は、
冷却水循環系内の水の減少量がそれぞれ特定の異なった
レベルに達した時、冷却水不足の警告作動を行うことを
現している。

今インタークーラの冷却水循環系に充填されている冷却
本号が１　、６００ｃｃであるとして、循環系に水漏れ
が生ずるなどのトラブルによって水ｍが減少した場合に
も、インタークーラの冷却性能上最大１２０ｃｃまでの
漏洩は許容するとして、水位レベル計６の作動時点は、
安全を見込んでインタークーラが水平に据え回かれた状
態のもとでは、減水量が１００ＣＣに達した時となるよ
うに作動調整が行われているとする。

自動車が降り坂にさし掛ると、第７−（イ）図の左側図
に描かれているように、カップ部り及びＣ内の水位は、
ウォーターポンプの吐出口に連らなる入ロカップ部Ｃ内
がほぼ満水になるのに対し、ウォーターポンプ２６の吸
込口に連らなる出口カップ部り側の水位が入口カップ部
Ｃ側の水位に較べて相対的に低下するので、第６図の破
線グラフＨにみられるよう、θの値の増大に伴って冷却
水の減少量がより少ない段階で水位レベル君１が作動す
るようになる。しかし、本発明によるインタークーうで
は、仕切壁部１Ｃに小異通孔１０が穿たれていることに
よって、高水位側の入ロカップ部Ｃ内の水が低水位側の
出口カップ部り内に移動しその水位置を上野させるので
（第７−（イ）図の右側図）、第６図の実線グラフＨに
描かれているように、平地（θ＝０）走行時とほぼ同じ
冷却水減少量にまで達しなければ水位レベル計６は作動
ぜず、本発明の所期の目的が果される。

また自動車が登り坂にさし掛った場合には、第７−（ロ
）図の左側図にみられるように、降り板間様に、冷朗水
出ロカップ部りはウォーターポンプ２６の吸込口に連ら
なるために、その水位が低下して入口カップ部Ｃの水位
より低められ、従来のインタークーうでは第６図中の破
線矢印Ｈに描かれているように、水位レベル計６は冷却
水循環系内の平地状態での水堡を反映せずに、冷却水の
減少量がレベル計６の作動減水量である１００ｃｃ以下
に保たれているにもかかわらず、それ以下の７０ｃｃの
減水量に達した時点で作動したり（θ＝−２０゜の場合
）　、６０ｃｃｌ、、か減水していないのにレベルＲ１
６が作動する（θ−−３０°の場合）ことになる。

しかし、本発明のインタークーうでは小貫通孔１０が呈
する前記と同様な水位の平準化作用によって、第６図中
の実線グラフＮにみられるように、はぼ平地走行時と同
じレベルの減水量に達した時に、水位レベルｉｌ　Ｑは
正常に作動してくれる。

上記実施例では積層型熱交換器として水冷式インターク
ーラを示しているが、使用中にその取付は基盤がひんば
んに傾くような状況のもとで使用される別の種類の積層
型熱交換器についても、本発明の技術思想はそのまま適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例としての、過給機付
き内燃１ｔｌｌ用インタークーラを示しており、第１図
は部分破断斜視図、第２図は第１図の（ハ）−（ハ）断
面図、第３図は第２図の（ニ）−（ニ）断面図、そして
第４図は第３図の（ホ）−ホ）断面図である。 第５図は上記のインタークーラを乗用自動型のエンジン
に組付けた有様を描いたエンジンルーム部分の透視図で
ある。 第６図と第７図は、インタークーラを取付けた自動型が
坂道を走行する時には、従来のインタークーうでは水位
レベル計が誤検出するが、本発明によるインタークーラ
は、積層管の仕切壁部に設けた小貫通孔の存在効果によ
り、この誤検出を防止できることを説明したグラフと、
このグラフの補足説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　仕切壁部を設けることによつてＵ字形に類する屈
   折した伝熱用液体の通路を形成させた積層管群を、被熱
   交換流体の通路を介在させながら積層合体させた構造を
   有すると共に、各積層管の伝熱用液体の出口同士を連通
   させて形成された、伝熱用液体の出口カップ部内に、伝
   熱用液体の水位レベル計を組込んだ積層型熱交換器にお
   いて、前記積層管群のうちの少なくとも１つの積層管は
   、前記出口カップ部及び入口カップ部の仕切壁部に小貫
   通孔が穿たれていることを特徴とする積層型熱交換器。 ２）　前記積層型熱交換器は、過給機付き内燃機関用の
   水冷式インタークーラであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の積層型熱交換器。