JP2010065618A - 車両用エアクーラ - Google Patents

Abstract

【課題】凍結による圧縮空気の供給障害を回避することができるエアクーラを提供する。
【解決手段】空気入口２０を有する入口側ブラケット２１に、第１の流通部８０，８１，８２と第２の流通部８３，８４が形成されている。空気出口３０を有する出口側ブラケット３１に、第３の流通部９０，９１，９２と第４の流通部９３，９４が形成されている。入口側ブラケット２１と出口側ブラケット３１との間に、フィン付きパイプ４０，４１，４２とフィン無しパイプ５０，５１が並列に配置されている。フィン付きパイプ４０，４１，４２によって高冷却流路７０が構成されている。フィン無しパイプ５０，５１によって低冷却流路７１が構成されている。低冷却流路７１の流路断面積は、高冷却流路７０の流路断面積よりも小さい。空気出口３０はフィン付きパイプ４０，４１，４２よりも高い位置にある。
【選択図】 図２

Description

本発明はエアコンプレッサを有する車両に搭載される車両用エアクーラに関する。

エアサスペンションなどの圧縮空気を用いる装置を備えた車両にエアコンプレッサが搭載されている。エアコンプレッサによって作られた圧縮空気はエアタンクに貯蔵される。エアコンプレッサによって圧縮された空気は湿度が高くなるため、エアドライヤなどによって圧縮空気中の水分を取り除く必要がある。

圧縮された空気は高温となるため、そのままの温度でエアドライヤやエアサスペンションなどに供給すると、比較的耐熱性の低い部品に悪影響を与える可能性がある。このためエアコンプレッサによって圧縮された空気は、エアドライヤに送る前に冷却する必要がある。例えば公知のエアクーラ（インタークーラ）では、冷却用管路の内部に圧縮空気を流すとともに、冷却用管路の外側の外気との熱交換を行なうことにより、圧縮空気の温度を下げている（例えば特許文献１，２参照）。
特開２００７−２１８２３３号公報 特開２００１−３０４７２０号公報

特許文献１，２のようなエアクーラでは、冷却用管路の内部を流れる圧縮空気が車両の走行風などによって冷やされる。そのため寒冷地等で使用される場合に、外気温が０℃以下であるとインタークーラが冷え過ぎとなり、圧縮空気の温度が０℃以下となる場合がある。一般にエアコンプレッサによって圧縮された空気は湿度が高いため、エアクーラで冷やされると冷却用管路の内側に結露が発生する。この結露した水が０℃以下になったときに凍結して氷となる。

このような凍結が起こると、冷却用管路内での圧縮空気の流れが阻害され、極端な場合には冷却用管路が完全に塞がれてしまう。そのような状況になると、エアコンプレッサによって作り出された圧縮空気をエアタンクに送ることができなくなってしまう。

従って本発明の目的は、凍結による圧縮空気の供給障害を回避できるエアクーラを提供することにある。

本発明は、車両に搭載したエアコンプレッサによって圧縮された空気を冷却する車両用エアクーラであって、前記エアコンプレッサに接続される空気入口を有する入口側ブラケットと、前記入口側ブラケットに形成され、前記空気入口から導入された前記圧縮空気が通る第１の流通部および第２の流通部と、前記車両に搭載したエアドライヤに接続される空気出口を有する出口側ブラケットと、前記出口側ブラケットに形成され、前記空気出口に向かって流れる前記圧縮空気が通る第３の流通部および第４の流通部と、前記入口側ブラケットと前記出口側ブラケットとの間に設けられた複数のフィン付きパイプを含みかつ該フィン付きパイプの一端が前記第１の流通部に接続され、該フィン付きパイプの他端が前記第３の流通部に接続された高冷却流路と、前記フィン付きパイプと並列に設けられた少なくとも１つのフィン無しパイプを含みかつ該フィン無しパイプの一端が前記第２の流通部に接続され、該フィン無しパイプの他端が前記第４の流通部に接続された低冷却流路とを有し、前記低冷却流路の流路断面積が前記高冷却流路の流路断面積よりも小さいことを特徴とする。

本発明の好ましい形態では、前記空気出口が前記フィン付きパイプよりも高い位置に形成されている。また、前記フィン無しパイプが前記フィン付きパイプよりも高い位置に設けられているとよい。また前記低冷却流路に、前記流路断面積を小さくするための絞り部が設けられていてもよい。あるいは前記フィン無しパイプの流路断面積が前記フィン付きパイプの流路断面積よりも小さくてもよい。

本発明によれば、エアコンプレッサから供給される高温の圧縮空気をフィン付きパイプからなる高冷却流路によって冷却することができる。寒冷地等でフィン付きパイプの内面に氷が生じても、フィン無しパイプからなる低冷却流路にはエアコンプレッサからの比較的高温の圧縮空気が常時流れる。このためフィン付きパイプに氷が付着するような低温状況下でも、低冷却流路を構成するフィン無しパイプによって圧縮空気を流し続けることができ、圧縮空気を下流側の機器に供給することができる。

以下に本発明の１つの実施形態について、図１と図２を参照して説明する。
図１は、トラック等の車両１に搭載された圧縮空気供給装置２を示している。圧縮空気供給装置２は、例えばエアサスペンションやエアブレーキ等の圧縮空気を利用する機器に圧縮空気を供給する機能を有している。

圧縮空気供給装置２は、エンジン１０に付随して設けられたエアコンプレッサ１１と、エアコンプレッサ１１の下流側に接続された第１のエア配管１２と、エアクーラ１３と、エアクーラ１３の下流側に接続された第２のエア配管１４と、エアドライヤ１５と、エアドライヤ１５の下流側に接続された第３のエア配管１６と、エアタンク１７などによって構成されている。

エアコンプレッサ１１は、エンジン１０の回転に連動して駆動され、空気を圧縮する。エアコンプレッサ１１によって作られた高温の圧縮空気は、第１のエア配管１２を通ってエアクーラ１３に流入する。エアクーラ１３の詳細については、後に説明する。

エアクーラ１３によって冷却された圧縮空気は、第２のエア配管１４を通ってエアドライヤ１５に流入する。エアドライヤ１５は、圧縮空気中の水分を除去する機能を有している。エアクーラ１３とエアドライヤ１５とを通過して冷却、乾燥された圧縮空気は、第３のエア配管１６を通ってエアタンク１７に流入し、エアタンク１７に貯蔵される。エアタンク１７に貯蔵された圧縮空気は、例えばエアサスペンションやエアブレーキ等の圧縮空気を使用する機器を作動させる。

図２にエアクーラ１３が示されている。エアクーラ１３は、空気入口２０を有する入口側ブラケット２１と、空気出口３０を有する出口側ブラケット３１と、これらブラケット２１，３１間に設けられた複数（例えば３本）のフィン付きパイプ４０，４１，４２と、ブラケット２１，３１間に設けられた少なくとも１つ（例えば２本）のフィン無しパイプ５０，５１を備えている。フィン付きパイプ４０，４１，４２とフィン無しパイプ５０，５１は、互いに並列に配置されている。

入口側ブラケット２１と出口側ブラケット３１は、それぞれ、例えばアルミニウム合金などのように熱伝導率の高い金属によってブロック状に成形されている。入口側ブラケット２１の空気入口２０は、第１のエア配管１２を介してエアコンプレッサ１１の空気出口に接続され、エアコンプレッサ１１によって作られた圧縮空気を空気入口２０に供給することができるようになっている。出口側ブラケット３１に設けられた空気出口３０は、第２のエア配管１４を介してエアドライヤ１５の入口部に接続されている。

フィン付きパイプ４０，４１，４２は、それぞれ、ストレートな形状の金属製のパイプ本体６０と、パイプ本体６０の外周面に設けられた多数の放熱フィン６１と、パイプ本体６０の内周面に軸線方向に沿って形成された熱伝導リブ（図示せず）などを有している。フィン付きパイプ４０，４１，４２は、互いに平行に配置されている。

パイプ本体６０と放熱フィン６１は、いずれもアルミニウム合金のように熱伝導率の高い金属によって形成されている。これらのフィン付きパイプ４０，４１，４２は冷却能力が高く、高冷却流路７０を構成している。

高冷却流路７０においては、圧縮空気が流れる方向に関して、上流側に１番目のフィン付きパイプ４０が配置され、中間位置に２番目のフィン付きパイプ４１が配置され、下流側に３番目のフィン付きパイプ４２が配置されている。これらのフィン付きパイプ４０，４１，４２は直列に接続され、冷却すべき圧縮空気が１番目のフィン付きパイプ４０から２番目のフィン付きパイプ４１を経て、３番目のフィン付きパイプ４２を通るようになっている。

フィン無しパイプ５０，５１はフィン付きパイプ４０，４１，４２よりも高い位置に配置されている。フィン無しパイプ５０，５１は、フィン付きパイプ４０，４１，４２のような放熱フィンや熱伝導リブを有していないため、冷却能力の低い低冷却流路７１を構成している。低冷却流路７１は、入口側ブラケット２１に形成された絞り部７２を含んでいる。この絞り部７２によって、低冷却流路７１の流路断面積が高冷却流路７０の流路断面積よりも小さくなっている。フィン無しパイプ５０，５１は、それぞれ、フィン付きパイプ４０，４１，４２と平行となるように水平方向に延びている。

前記入口側ブラケット２１に、フィン付きパイプ４０，４１，４２のそれぞれの一端が接続される第１の流通部８０，８１，８２と、フィン無しパイプ５０，５１のそれぞれの一端が接続される第２の流通部８３，８４が形成されている。

これら第１の流通部８０，８１，８２のうち、上側に位置する流通部８０と、第２の流通部８３，８４とは、互いに共通流路８５を介して空気入口２０と連通している。下側に位置する流通部８１，８２どうしは、接続流路８６を介して互いに連通している。空気入口２０に流入した圧縮空気は、これらの流通部８０〜８４を通る。

出口側ブラケット３１に、フィン付きパイプ４０，４１，４２のそれぞれの他端が接続される第３の流通部９０，９１，９２と、フィン無しパイプ５０，５１のそれぞれの他端が接続される第４の流通部９３，９４が形成されている。

第３の流通部９０，９１，９２のうち、上側に位置する流通部９０，９１どうしは、接続流路９５を介して互いに連通している。下側に位置する流通部９２と、第４の流通部９３，９４とは、共通流路９６を介して空気出口３０と連通している。

これらの流通部９０〜９４には、空気出口３０に向かって圧縮空気が流れる。すなわち下側の流通部９２から空気出口３０に向かう冷却された空気と第４の流通部９３，９４から空気出口３０に向かう空気が空気出口３０付近で合流し、空気出口３０から第２のエア配管１４へ流出するようになっている。空気出口３０はフィン付きパイプ４０，４１，４２よりも高い位置に設けられている。

上記のように構成されたエアクーラ１３は次のように作用する。
エンジン１０の回転に連動してエアコンプレッサ１１が作動すると、エアコンプレッサ１１によって圧縮された高温の空気が、第１のエア配管１２を通じてエアクーラ１３の空気入口２０に流入する。空気入口２０に流入した圧縮空気は、高冷却流路７０に連なる第１の流通部８０と、低冷却流路７１に連なる第２の流通部８３，８４に同時に流入する。

第１の流通部８０に流入した高温の圧縮空気は、１番目のフィン付きパイプ４０を通って第３の流通部９０に入り、接続流路９５と下側の流通部９１を経て２番目のフィン付きパイプ４１に流入し、第１の流通部８１に向かう。さらに接続流路８６と流通部８２を通って３番目のフィン付きパイプ４２に流入し、第３の流通部９２に向かう。そして共通流路９６を経て空気出口３０から出て行く。このようにフィン付きパイプ４０，４１，４２を通ることによって冷却された圧縮空気は、空気出口３０に接続された第２のエア配管１４を経てエアドライヤ１５へと流入する。

フィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に氷が付着していなければ、高冷却流路７０の流路断面積は低冷却流路７１の流路断面積よりも大きい。このため空気入口２０から共通流路８５に流れ込んだ圧縮空気の多くが第１の流通部８０に流入し、第２の流通部８３，８４に流入する量は少ない。このため高温の圧縮空気をフィン付きパイプ４０，４１，４２によって効率良く冷却することができ、温度が下がった圧縮空気を下流側の機器に供給することができる。

一方、空気入口２０から第２の流通部８３，８４に流入した空気は、低冷却流路７１を構成するフィン無しパイプ５０，５１を通って第４の流通部９３，９４に流入し、共通流路９６を経て空気出口３０から第２のエア配管１４へ流出する。

フィン無しパイプ５０，５１を通って共通流路９６に流出する空気の温度は、フィン付きパイプ４０，４１，４２を通って共通流路９６に流出する空気の温度よりも高い。しかしフィン無しパイプ５０，５１から出てくる比較的高温の圧縮空気は、フィン付きパイプ４０，４１，４２を通って冷却された低温の圧縮空気と混ざり合うことにより温度が下がるため、空気出口３０から第２のエア配管１４に流出する圧縮空気の温度は、下流側の機器に影響を与えない程度に下がる。

圧縮空気がフィン付きパイプ４０，４１，４２を通る際に、圧縮空気に含まれる水分がフィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に結露することがある。エンジン１０が回転しエアコンプレッサ１１が運転している間は、エアコンプレッサ１１から送られる圧縮空気によって、フィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に結露した水滴が下流側に吹き飛ばされ、空気出口３０から第２のエア配管１４に出て行く。このためフィン付きパイプ４０，４１，４２の内部に水が溜まることは無い。空気出口３０から第２のエア配管１４に出た水は、エアドライヤ１５によって除去される。

外気温が低いとき、フィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に結露した水が凍結して氷となることがある。しかしエアコンプレッサ１１から供給される比較的高温の圧縮空気が常にフィン無しパイプ５０，５１を流れている。フィン無しパイプ５０，５１の冷却能力は低いため、フィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に氷が生じるような低温下でも、フィン無しパイプ５０，５１の内面の結露が凍ることはなく、閉塞は生じない。このためエアコンプレッサ１１によって作られる圧縮空気を、フィン無しパイプ５０，５１を介してエアタンク１７に供給することができる。

エンジン１０が停止すると、エアコンプレッサ１１も停止する。このため高温の圧縮空気がエアクーラ１３に流れなくなる。この車両１が寒冷地など外気温が０℃を下回る状態で使用される場合、エンジン１０が停止してから時間が経過すると、フィン付きパイプ４０，４１，４２の内面で結露した水滴が凍結し氷になる。

エアクーラ１３の周囲の温度が上昇してフィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に付着していた氷が溶けると、フィン付きパイプ４０，４１，４２の水が圧縮空気により下流側に吹き飛ばされる。このためエアクーラ１３の周囲の温度が高いときには、フィン付きパイプ４０，４１，４２に正常に圧縮空気が流れるようになり、冷却能力の高いフィン付きパイプ４０，４１，４２によって、当初の冷却能力が発揮される。

フィン付きパイプ４０，４１，４２の内面に氷が着いた状態でエンジン１０が停止させられ、その後に外気温が上昇して氷が溶けると、フィン付きパイプ４０，４１，４２の内部に水が溜まる。ここでもし、フィン付きパイプ４０，４１，４２の内部の水が空気出口３０からエアドライヤ１５に向って流出すると、夜間等にエアドライヤ１５の入口付近で再び凍結することが考えられる。エアドライヤ１５の入口付近が氷によって閉塞すると、エアタンク１７に圧縮空気を供給することができなくなる。

しかし本実施形態のエアクーラ１３は、空気出口３０をフィン付きパイプ４０，４１，４２よりも高い位置に設けているため、エンジン１０が停止した状態でフィン付きパイプ４０，４１，４２の内部の氷が溶けて水になっても、その水が空気出口３０からエアドライヤ１５に向って流出することを防止できる。このためエアドライヤ１５の入口部付近が氷で塞がれてしまうことを回避できる。

なお、前記絞り部７２を設ける代りに、フィン無しパイプ５０，５１の流路断面積をフィン付きパイプ４０，４１，４２の流路断面積よりも小さくしてもよい。例えば、フィン無しパイプ５０，５１の内径をフィン付きパイプ４０，４１，４２の内径よりも小さくする。こうすることにより、空気入口２０から流入した圧縮空気がフィン無しパイプ５０，５１に流入することが抑制され、冷却すべき圧縮空気をフィン付きパイプ４０，４１，４２の方に多く流すことができる。

また本発明を実施するに当たって、入口側ブラケット、出口側ブラケット、フィン付きパイプ及びフィン無しパイプをはじめとして、発明の構成要素の構造や形状及び配置を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。例えばフィン付きパイプの数やフィン無しパイプの数などについても前記実施形態に制約されるものではない。

本発明の１つの実施形態に係るエアクーラを備えた車両を模式的に示す側面図。 図１に示されたエアクーラを一部断面で示す側面図。

符号の説明

１１…エアコンプレッサ
１３…エアクーラ
２０…空気入口
２１…入口側ブラケット
３０…空気出口
３１…出口側ブラケット
４０，４１，４２…フィン付きパイプ
５０，５１…フィン無しパイプ
７０…高冷却流路
７１…低冷却流路
８０，８１，８２…第１の流通部
８３，８４…第２の流通部
９０，９１，９２…第３の流通部
９３，９４…第４の流通部

Claims (5)

1. 車両に搭載したエアコンプレッサによって圧縮された空気を冷却する車両用エアクーラであって、
   前記エアコンプレッサに接続される空気入口を有する入口側ブラケットと、
   前記入口側ブラケットに形成され、前記空気入口から導入された前記圧縮空気が通る第１の流通部および第２の流通部と、
   前記車両に搭載したエアドライヤに接続される空気出口を有する出口側ブラケットと、
   前記出口側ブラケットに形成され、前記空気出口に向かって流れる前記圧縮空気が通る第３の流通部および第４の流通部と、
   前記入口側ブラケットと前記出口側ブラケットとの間に設けられた複数のフィン付きパイプを含みかつ該フィン付きパイプの一端が前記第１の流通部に接続され、該フィン付きパイプの他端が前記第３の流通部に接続された高冷却流路と、
   前記フィン付きパイプと並列に設けられた少なくとも１つのフィン無しパイプを含みかつ該フィン無しパイプの一端が前記第２の流通部に接続され、該フィン無しパイプの他端が前記第４の流通部に接続された低冷却流路とを有し、
   前記低冷却流路の流路断面積が前記高冷却流路の流路断面積よりも小さいことを特徴とする車両用エアクーラ。
2. 前記空気出口が前記フィン付きパイプよりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用エアクーラ。
3. 前記フィン無しパイプが前記フィン付きパイプよりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用エアクーラ。
4. 前記低冷却流路に、前記流路断面積を小さくするための絞り部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用エアクーラ。
5. 前記フィン無しパイプの流路断面積が前記フィン付きパイプの流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の車両用エアクーラ。

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