JP2012092674A - インタークーラ - Google Patents

Abstract

【課題】高い熱交換性能を維持しつつ、吸気通路の容積を小さくするインタークーラを提供する。
【解決手段】金属薄板を接合して構成されたチューブ１１をコアプレート１２に接合し、コアプレート１２とタンク部によりタンク空間１３４、１３５を形成する。金属薄板を接合して構成されたチューブ１１を用いるため、伝熱面積が広くて高い熱交換性能が得られる。また、コアプレート１２とタンク部の外縁部に設けたフランジ部１２２、１３３を利用して、インタークーラ１を吸気マニホールド５に結合する構成により、タンク部を吸気マニホールド５の外に配置可能とし、吸気配管内の容積を小さくしている。
【選択図】図４

Description

本発明は、過給機にて加圧された吸気を冷却するインタークーラに関するものである。

従来より、伝熱面積が広くて高い熱交換性能が得られるドロンカップタイプのインタークーラが多用されている。

このインタークーラは、金属薄板を接合して形成した偏平なチューブを多数積層し、隣接するチューブ間にアウターフィンを配置し、積層方向両端に補強用のサイドプレートを配置している。チューブ内には冷却水が流通するＵ字状の冷却流体通路が形成され、チューブの一端側にはタンク構成部が形成されている。

また、冷却流体通路は、チューブの他端側に形成されたターン部と、ターン部からチューブの一端側まで直線的に延びる直線通路部とからなり、この直線通路部にインナフィンが配置されている。なお、全てのチューブのタンク構成部が接続されて、冷却流体通路との間で冷却水の集合・分配を行う１つのタンク部をなしている（例えば、特許文献１参照）。

内燃機関の吸気配管に開口部が形成され、その開口部からインタークーラを吸気配管中に挿入している。そして、サイドプレートに形成したフランジ部を吸気配管の開口部周囲に当接させ、フランジ部と吸気配管とを結合している。

また、吸気配管内で吸気がインタークーラの熱交換部をバイパスすることを防止したり、熱交換部の振動を抑制するために、熱交換部の周囲にパッキンを配置している（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−２１３５３２号公報 特開２０１０−１２７１４３号公報

しかしながら、サイドプレートのフランジ部を利用してインタークーラを吸気配管に結合する構成では、熱交換にあまり寄与しないタンク部も吸気配管内の吸気通路に配置される。そして、タンク部が吸気通路に配置されることにより、吸気通路の容積が大きくなり、アクセルペダルを踏み込んだ際の内燃機関のレスポンスが低下するという問題があった。

また、タンク部が吸気通路に配置されることにより、熱交換部のうちタンク部を避けた吸気が集まる部分は他の部分に較べて吸気量（風速）が過大となり、タンク部を避けた吸気が集まる部分は充分な冷却がされないため、熱交換部の各出口位置における空気温度のバラツキが大きくなってしまうという問題があった。そして、このことは、インタークーラがスロットルバルブよりも吸気流れ下流側の吸気マニホールドに装着されて、インタークーラと内燃機関本体が近接している場合に、特に問題となる。

さらに、タンク部が吸気通路に配置されることにより、タンク部に接続される冷却水配管の設置位置がフランジ上のタンク部横に限定されるという問題があった。

さらにまた、サイドプレートを大きな厚みを必要とするフランジ部とする場合、高温の過給気に触れ冷却水による充分な冷却をされないフランジ部は熱膨張し、フランジ部と並行して設置されているチューブに大きな熱歪をもたらすという問題もある。

また、インナフィンが配置されていないターン部は、インナフィンが配置された直線通路部と比較して、伝熱性能が低いため、ターン部側を通過した空気の温度は、直線通路部を通過した空気の温度よりも４℃程度高くなる場合がある。そして、インタークーラ出口での空気温度差の許容値は一般的に３℃程度であり、許容値を超えてしまう場合がある。

さらに、熱交換部の周囲にパッキンを配置する構成の場合は、開口部からインタークーラを吸気配管中に挿入する際の摺動抵抗が大きくなってしまう虞がある。

本発明は上記点に鑑みて、高い熱交換性能を維持しつつ、吸気通路の容積を小さくすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、吸気配管（４、５）に形成された開口部（５１）から挿入されて、吸気配管（４、５）内の吸気通路（４Ａ）に配置され、過給機にて加圧された吸気と冷却流体とを熱交換させて吸気を冷却するインタークーラであって、金属薄板（１１ａ、１１ｂ）を接合して構成され、冷却流体が流通するＵ字状の冷却流体通路（１１１）を内部に形成するとともに、冷却流体の流入口（１１２）および流出口（１１３）を長手方向一端側に有して、多数積層配置されたチューブ（１１）と、多数形成されたチューブ挿入穴（１２１）にチューブ（１１）の長手方向一端側が挿入されてチューブ（１１）が接合されたコアプレート（１２）と、コアプレート（１２）におけるチューブ（１１）の長手方向一端側が突出する側に配置され、コアプレート（１２）と共同して流入口（１１２）および流出口（１１３）に連通するタンク空間（１３４、１３５）を形成するタンク部（１３）とを備え、コアプレート（１２）の外縁部およびタンク部（１３）の外縁部のうち少なくとも一方にフランジ部（１２２、１３３）が形成され、チューブ（１１）のうち冷却流体通路（１１１）が形成された部位が吸気通路（４Ａ）に配置され、タンク部（１３）が吸気通路（４Ａ）の外に配置され、開口部（５１）の周囲にフランジ部（１２２、１３３）が当接し、吸気配管（４、５）とフランジ部（１２２、１３３）とが結合されていることを特徴とする。

これによると、金属薄板（１１ａ、１１ｂ）を接合して構成されたチューブ（１１）を用いるため、伝熱面積が広くて高い熱交換性能が得られる。また、タンク部（１３）の外縁部およびコアプレート（１２）の外縁部のうち少なくとも一方に設けたフランジ部（１２２、１３３）を利用して吸気配管（４、５）に結合する構成により、タンク部（１３）を吸気通路（４Ａ）の外に配置することが可能になる。したがって、高い熱交換性能を維持しつつ、吸気通路（４Ａ）の容積を小さくすることができる。

また、タンク部（１３）が吸気通路（４Ａ）の外に配置されるため、熱交換部の各部の吸気量（風速）が略均一となり、熱交換部の各出口位置における空気温度のバラツキを小さくすることができる。

さらに、タンク部に接続される冷却水配管の設置位置は、吸気通路（４Ａ）の外に配置されたタンク部（１３）上ならば自由に選択できる。

さらにまた、タンク部（１３）の外縁部およびコアプレート（１２）の外縁部のうち少なくとも一方にフランジ部（１２２、１３３）を設ける構成のため、フランジ部（１２２、１３３）は冷却水により充分に冷却されて熱膨張し難く、またフランジ部（１２２、１３３）とチューブ（１１）が並行して設置されていないことにより、チューブ（１１）の熱歪の問題も解消される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のインタークーラにおいて、フランジ部（１２２、１３３）はコアプレート（１２）の外縁部およびタンク部（１３）の外縁部に形成され、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）との間にコアプレート（１２）のフランジ部（１２２）が挟持され、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と吸気配管（４、５）との間に、開口部（５１）からの吸気の外部漏れを防止するための第１シール部材（１７）を備え、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）との間に、タンク空間（１３４、１３５）からの冷却流体の外部漏れを防止するための第２シール部材（１８）を備えることを特徴とする。

これによると、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）を、吸気配管（４、５）との結合用構成部材、および、冷却流体や吸気のシール用構成部材として用いることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のインタークーラにおいて、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と吸気配管（４、５）との間に第１シール部材（１７）を配置するとともに、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）との間に第２シール部材（１８）を配置した状態で、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）およびタンク部（１３）のフランジ部（１３３）を吸気配管（４、５）に対してボルト（６）にて共締めすることを特徴とする。

これによると、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）の結合、および、第１シール部材（１７）や第２シール部材（１８）の固定を、同時に完結することができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項２に記載のインタークーラにおいて、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と吸気配管（４、５）との間に第１シール部材（１７）を配置するとともに、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）との間に第２シール部材（１８）を配置した状態で、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）を融接または圧接にて接合することを特徴とする。

これによると、コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）とタンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）の結合、および、第１シール部材（１７）や第２シール部材（１８）の固定を、同時に完結することができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１に記載のインタークーラにおいて、フランジ部（１３３）はタンク部（１３）の外縁部のみに形成され、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）との間に、開口部（５１）からの吸気の外部漏れを防止するための第１シール部材（１７）を備え、タンク部（１３）とコアプレート（１２）との間に、タンク空間（１３４、１３５）からの冷却流体の外部漏れを防止するための第２シール部材（１８）を備えることを特徴とする。

これによると、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）を、吸気配管（４、５）との結合用構成部材、および、吸気のシール用構成部材として用いることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のインタークーラにおいて、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）との間に第１シール部材（１７）を配置した状態で、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）を吸気配管（４、５）に対してボルト（６）にて結合することを特徴とする。

これによると、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）の結合、および、第１シール部材（１７）の固定を、同時に完結することができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

請求項７に記載の発明では、請求項５に記載のインタークーラにおいて、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）との間に第１シール部材（１７）を配置した状態で、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）を融接または圧接にて接合することを特徴とする。

これによると、タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と吸気配管（４、５）の結合、および、第１シール部材（１７）の固定を、同時に完結することができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のインタークーラにおいて、タンク部（１３）は樹脂よりなることを特徴とする。これによると、タンク部（１３）を軽量化することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項１に記載のインタークーラにおいて、コアプレート（１２）およびタンク部（１３）は金属よりなり、コアプレート（１２）とタンク部（１３）を融接またはろう接にて接合することを特徴とする。これによると、第２シール部材（１８）を廃止することができる。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載のインタークーラにおいて、隣接する前記チューブ（１１）間に、吸気と冷却流体との熱交換を促進するアウターフィン（１４）を備えることを特徴とする。これによると、熱交換性能をさらに高めることができる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のインタークーラにおいて、冷却流体通路（１１１）に、吸気と冷却流体との熱交換を促進するインナーフィン（１５）を備えることを特徴とする。これによると、熱交換性能をさらに高めることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るインタークーラを備える内燃機関の全体構成を示す図である。 （ａ）は第１実施形態に係るインタークーラの正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 第１実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。 図４の第２シール部材を示す図である。 第１実施形態の変型例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るインタークーラの要部の断面図である。 第３実施形態の第１変型例を示す図である。 図９のサブインナーフィンを示す図である。 第３実施形態の第２変型例を示す図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係るインタークーラを吸気マニホールドに装着する途中工程の断面図、（ｂ）は第４実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。 （ａ）は図１２（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第５実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るインタークーラを備える内燃機関の全体構成を示す図、図２（ａ）は第１実施形態に係るインタークーラの正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の右側面図、図３は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は第１実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。

図１に示すように、多気筒（本例では４気筒）の内燃機関は、内燃機関本体２、吸気を加圧する過給器３、導入した空気（すなわち吸気）を内燃機関本体２側に導く吸気管４、吸気を内燃機関本体２の各気筒に分配する吸気マニホールド５、吸気と冷却流体（例えば、水）とを熱交換させて吸気を冷却するインタークーラ１等を備えている。

吸気管４および吸気マニホールド５の内部には、吸気を流通させる吸気通路４Ａが形成されている。また、吸気管４の最上流部にエアクリーナ４１が配置され、吸気管４と吸気マニホールド５との間にスロットルバルブ４２が配置されている。

因みに、吸気マニホールド５は、吸気管４に接続される１つの集合管と、集合管から分岐して内燃機関本体２の各吸気ポートに接続される枝管とからなり、吸気管４および吸気マニホールド５は、本発明の吸気配管を構成する。

過給器３は、より詳細にはターボチャージャであり、排気ガスにより駆動されるタービン３１と、このタービン３１により駆動されて吸気を加圧するコンプレッサ３２とを備えている。コンプレッサ３２は、吸気管４内の吸気通路４Ａ（換言すると、スロットルバルブ４２よりも吸気流れ上流側）に配置されている。

インタークーラ１は、コンプレッサ３２よりも吸気流れ下流側に配置され、より詳細には、スロットルバルブ４２よりも吸気流れ下流側に配置されている。具体的には、図４に示すように、吸気マニホールド５には矩形状のマニホールド開口部５１が形成され、このマニホールド開口部５１にインタークーラ１が装着されている。

図２〜図４に示すように、インタークーラ１は、内部に冷却流体の通路が形成されるとともに多数積層配置されたチューブ１１、チューブ１１の長手方向（以下、チューブ長手方向という）一端側が挿入されたコアプレート１２、コアプレート１２と共同してタンク空間を形成するタンク部１３、隣接するチューブ間１１に配置されたアウターフィン１４、チューブ１内に配置されたインナーフィン１５、チューブ１１の積層方向（以下、チューブ積層方向という）両端に配置された補強用のサイドプレート１６、吸気の外部漏れを防止するための第１シール部材１７、冷却流体の外部漏れを防止するための第２シール部材１８等を備えている。

チューブ１１は、所定の形状にプレス成形されたアルミニウム等よりなる２枚の金属薄板１１ａ、１１ｂをろう付け等にて接合して構成されており、冷却流体が流通するＵ字状の冷却流体通路１１１が内部に形成され、冷却流体の入口となる流入口１１２および冷却流体の出口となる流出口１１３が長手方向一端側に設けられている。

冷却流体通路１１１は、チューブ長手方向他端側に形成されて冷却流体の流れ向きを１８０°ターンさせるターン部１１１１と、チューブ長手方向に沿って直線的に延びて流入口１１２からターン部１１１１に向かって冷却流体を流通させる入口側直線通路部１１１２と、チューブ長手方向に沿って直線的に延びてターン部１１１１から流出口１１３に向かって冷却流体を流通させる出口側直線通路部１１１３とからなる。

そして、入口側直線通路部１１１２および出口側直線通路部１１１３に、伝熱面積を増加させて吸気と冷却流体との熱交換を促進するインナフィン１５が配置されている。また、インナフィン１５は、チューブ１１にろう付け等にて接合されており、チューブ１１の耐圧強度向上にも貢献している。インナフィン１５は、アルミニウム等の金属薄板をコルゲート状に成形したものであり、折り曲げ頂部がチューブ長手方向（図４の紙面左右方向）に沿って直線的に延びているストレートフィンである。

隣接するチューブ間１１を吸気が通過するようになっており、また、隣接するチューブ間１１に、伝熱面積を増加させて吸気と冷却流体との熱交換を促進するアウターフィン１４が配置されている。アウターフィン１４は、チューブ１１にろう付け等にて接合されている。アウターフィン１４は、アルミニウム等の金属薄板をコルゲート状に成形したものであり、折り曲げ頂部がチューブ長手方向およびチューブ積層方向に対してともに直交する方向（図２（ａ）の紙面垂直方向）に沿って直線的に延びているストレートフィンである。

コアプレート１２は、アルミニウム等よりなる平板状の金属板であり、チューブ挿入穴１２１が多数形成されている。そして、このチューブ挿入穴１２１にチューブ長手方向一端側が挿入され、このチューブ挿入穴１２１の部位でコアプレート１２とチューブ１１がろう付け等にて気密的に接合されている。また、コアプレート１２は、全てのチューブ挿入穴１２１を取り囲むようにして、外縁部にコアプレートフランジ部１２２が形成されている。

コアプレート１２におけるチューブ１１の長手方向一端側が突出する側に、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂よりなるタンク部１３が配置されている。タンク部１３は、コアプレート１２と共同してタンク空間を形成する断面Ｕ字状のタンク本体部１３１、タンク本体部１３１の中央部から延びてタンク空間を２つに分割する板状のタンク壁部１３２、タンク本体部１３１の外縁部に形成されたタンクフランジ部１３３を備えている。

分割されたタンク空間のうち第１タンク空間１３４には、流入口１１２が開口して連通し、第２タンク空間１３５には、流出口１１３が開口して連通している。そして、外部の熱交換器（図示せず）にて冷却された冷却流体は、第１タンク空間１３４からチューブ１１内に流入し、チューブ１１内を流れた後に第２タンク空間１３５を介して外部の熱交換器に戻るようになっている。

第２シール部材１８は、例えばゴムよりなり、図４、図５に示すように、マニホールド開口部５１を取り囲む形状で、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３とに挟持される外周シール部１８１と、外周シール部１８１の内側に位置し且つチューブ積層方向に沿って延びて、タンク壁部１３２の先端とコアプレート１２とに挟持される内部シール部１８２とを備えている。

第１シール部材１７は、例えばゴムよりなり、マニホールド開口部５１を取り囲む形状であり、換言すると、第２シール部材１８の内部シール部１８２を取り除いた形状と等しくなっている。そして、第１シール部材１７は、コアプレートフランジ部１２２と吸気マニホールド５とに挟持される。

本実施形態のインタークーラ１は、以下のようにして、吸気マニホールド５に装着される。まず、チューブ１１、コアプレート１２、アウターフィン１４、インナーフィン１５、およびサイドプレート１６が、予めろう付け等にて一体化されて、熱交換部が形成されている。

そして、第１シール部材１７をマニホールド開口部５１の周囲に配置し、熱交換部の端部をマニホールド開口部５１に挿入した後、コアプレートフランジ部１２２がマニホールド開口部５１の周囲の面に当接するまで熱交換部を押し込んで、チューブ１１のうち冷却流体通路１１１が形成された部位を吸気通路４Ａに配置する。これにより、コアプレートフランジ部１２２と吸気マニホールド５との間に第１シール部材１７が挟持される。

続いて、第２シール部材１８をコアプレートフランジ部１２２の所定位置に配置した後、コアプレート１２におけるチューブ１１の長手方向一端側が突出する側にタンク部１３を配置する。これにより、タンクフランジ部１３３と吸気配管２との間にコアプレートフランジ部１２２が挟持され、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３との間に第２シール部材１８の外周シール部１８１が挟持され、さらに、タンク部１３の壁部１３２の先端とコアプレート１２との間に第２シール部材１８の内部シール部１８２が挟持された状態になる。そして、この状態で、コアプレートフランジ部１２２とタンクのフランジ部１３３を吸気マニホールド５に対してボルト６にて共締めして結合する。これにより、吸気マニホールド５へのインタークーラ１の装着が完了する。

インタークーラ１の装着が完了した状態では、チューブ１１のうち冷却流体通路１１１が形成された部位が吸気通路４Ａに位置し、タンク部１３が吸気通路４Ａの外（より詳細には吸気マニホールド５の外）に位置する。

以上述べたように、本実施形態では、金属薄板を接合して構成されたチューブ１１を用いるため、伝熱面積が広くて高い熱交換性能が得られる。また、コアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３を利用して、インタークーラ１を吸気マニホールド５に結合する構成により、タンク部１３を吸気通路４Ａの外に配置可能にしている。したがって、高い熱交換性能を維持しつつ、吸気マニホールド５内の容積を小さくすることができる。

また、コアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３を、吸気マニホールド５との結合用構成部材、および、冷却流体や吸気のシール用構成部材として利用し、さらに、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３を吸気マニホールド５に対して共締めするため、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５の結合、および、第１シール部材１７や第２シール部材１８の固定を、同時に完結することができ、組み付け工数を少なくすることができる。

さらに、タンク部１３を吸気通路４Ａの外に配置しているため、熱交換部の各部の吸気量（風速）が略均一となり、熱交換部の各出口位置における空気温度のバラツキを小さくすることができる。

また、タンク部１３に接続される冷却水配管の設置位置は、吸気通路４Ａの外に配置されたタンク部１３上ならば自由に選択できる。

さらに、コアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３は冷却水により充分に冷却されて熱膨張し難く、またコアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３とチューブ１１が並行して設置されていないことにより、チューブ１１の熱歪の問題も解消される。

なお、本実施形態では、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５をボルト６にて結合したが、ボルト６の代わりに、接着剤にてそれらを結合してもよい。この場合、接着剤にシール機能を持たせて、第１シール部材１７や第２シール部材１８を廃止することもできる。

また、図６は第１実施形態の変型例を示すもので、ボルト６の代わりに、スナップフィットにてそれらを結合したものである。すなわち、吸気マニホールド５には、コアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３が挿入される溝を有する保持部５２と、変形が容易な可動片５３が形成されている。また、可動片５３の先端には、係合用の突起５４が形成されている。

そして、コアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３を保持部５２に挿入した後に、可動片５３を押し拡げつつ突起５４を乗り越えて、コアプレートフランジ部１２２およびタンクフランジ部１３３を可動片５３内に挿入する。これにより、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５が結合される。

さらに、スナップフィットと接着剤により、コアプレートフランジ部１２２とタンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５を結合してもよい。

さらにまた、吸気マニホールド５、コアプレート１２、およびタンク部１３を、いずれも金属製として、圧接（例えば超音波溶接）または融接（例えばレーザー溶接）にてそれらを結合してもよい。この場合、第１シール部材１７や第２シール部材１８を廃止することもできる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図７は第２実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、本実施形態のインタークーラ１は、コアプレートフランジ部１２２が廃止されている。そして、コアプレート１２とタンク部１３との間に第２シール部材１８を配置し、コアプレート１２の外周部をかしめることにより、コアプレート１２とタンク部１３が一体化されている。また、タンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５との間に第１シール部材１７が配置されている。

本実施形態のインタークーラ１は、以下のようにして、吸気マニホールド５に装着される。まず、インタークーラ１は、第１シール部材１７を除く構成部品がかしめやろう付け等にて一体化されてインタークーラ本体部が形成されている。

そして、第１シール部材１７をマニホールド開口部５１の周囲に配置し、インタークーラ本体部の端部をマニホールド開口部５１に挿入した後、タンクフランジ部１３３がマニホールド開口部５１の周囲の面に当接するまで熱交換部を押し込んで、チューブ１１のうち冷却流体通路１１１が形成された部位を吸気通路４Ａに配置する。これにより、タンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５との間に第１シール部材１７が挟持された状態になる。

そして、この状態で、タンクのフランジ部１３３を吸気マニホールド５に対してボルト６にて結合する。これにより、吸気マニホールド５へのインタークーラ１の装着が完了する。

インタークーラ１の装着が完了した状態では、チューブ１１のうち冷却流体通路１１１が形成された部位が吸気マニホールド５の内部に位置し、タンク部１３が吸気マニホールド５の外に位置する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様に、高い熱交換性能を維持しつつ、吸気マニホールド５内の容積を小さくすることができる。

また、タンクフランジ部１３３を、吸気マニホールド５との結合用構成部材、および、吸気のシール用構成部材として利用するため、タンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５の結合、および、第１シール部材１７の固定を、同時に完結することができ、組み付け工数を少なくすることができる。

なお、本実施形態では、タンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５をボルト６にて結合したが、ボルト６の代わりに、接着剤にてそれらを結合してもよい。また、ボルト６の代わりに、スナップフィットにてそれらを結合してもよいし、スナップフィットと接着剤によりそれらを結合してもよい。さらに、圧接（例えば超音波溶接）または融接（例えばレーザー溶接）にてそれらを結合してもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図８は第３実施形態に係るインタークーラの要部の断面図である。

本実施形態は、インナフィンが配置されていないターン部の伝熱性能向上を図ったものである。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図８に示すように、インナフィン１５は、折り曲げ頂部がチューブ長手方向（図８の紙面左右方向）に沿って直線的に延びているストレートフィンであり、ターン部１１１１側が斜めにカットされている。

より詳細には、チューブ長手方向およびチューブ積層方向（図８の紙面垂直方向）に対してともに直交する方向（図８の紙面上下方向）を、チューブ間吸気流れ方向Ｘとし、チューブ１１の長手方向両端のうちターン部１１１１側の端部を、チューブ底部としたとき、インナフィン１５におけるターン部１１１１側は、チューブ間吸気流れ方向Ｘの中央部よりも、チューブ間吸気流れ方向Ｘの両端側が、チューブ底部に向かって長く延びている。

このように、インナフィン１５のターン部１１１１側を斜めにカットすることにより、ターン部１１１１での冷却流体の流れを阻害しないようにしつつ、インナフィン１５におけるターン部１１１１側の伝熱面積を増加させている。

そして、インナフィン１５におけるターン部１１１１側の伝熱面積の増加により、ターン部１１１１側における冷却流体とインナフィン１５との熱交換が促進される。したがって、ターン部１１１１側を通過する吸気と、入口側直線通路部１１１２および出口側直線通路部１１１３側を通過する吸気との温度差を小さくすることができる。

なお、インナーフィン１５は、入口側直線通路部１１１２側のインナーフィンと出口側直線通路部１１１３側のインナーフィンとを一体にしてもよい。

また、図９、図１０は第３実施形態の第１変型例を示すもので、インナフィン１５のターン部１１１１側を斜めにカットして伝熱面積を増加させる代わりに、ターン部１１１１にサブインナーフィン１９を配置したものである。このサブインナーフィン１９は、アルミニウム等の金属薄板を凹凸状に交互に折り曲げて形成され、且つ凹部と凸部が断続的に横方向にオフセットして設けられた、オフセットフィンである。

さらに、図１１は第３実施形態の第２変型例を示すもので、インナフィン１５のターン部１１１１側を斜めにカットして伝熱面積を増加させる代わりに、チューブ１１のターン部１１１１に、外部側に向かって凸となった突起部１１４を多数形成してもよい。この場合、突起部１１４により、ターン部１１１１側を通過する吸気とターン部１１１１との熱交換が促進される。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図１２（ａ）は第４実施形態に係るインタークーラを吸気マニホールドに装着する途中工程の断面図、図１２（ｂ）は第４実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。また、図１３（ａ）は図１２（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

本実施形態は、インタークーラを吸気マニホールド中に挿入する際の摺動抵抗の低減を図ったものである。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図１２、図１３に示すように、吸気マニホールド５の内部（すなわち、空気流通部）には、第１パッキン７および第２パッキン８が配置されている。第１パッキン７および第２パッキン８の材質は、使用環境によって異なるが、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、または、それらの発泡材が選択される。

第１パッキン７は、対向する２つの端部辺７１が１つの中間辺７２によって連結されたコ字状またはＵ字状に形成されている。そして、第１パッキン７は、インタークーラ１よりも吸気流れ上流側に配置され、端部辺７１が２つのサイドプレート１６に対向し、中間辺７２がチューブ１１におけるチューブ底部側の端部およびアウターフィン１４におけるチューブ底部側の端部に対向している。

第２パッキン８は、Ｉ字状に形成されており、インタークーラ１よりも吸気流れ下流側に配置され、チューブ１１におけるチューブ底部側の端部およびアウターフィン１４におけるチューブ底部側の端部に対向している。

インタークーラ１を傾斜させて吸気マニホールド５に挿入できるようにするために（図１２（ａ）参照）、マニホールド開口部５１におけるチューブ間吸気流れ方向Ｘの寸法は、チューブ１１におけるチューブ間吸気流れ方向Ｘの寸法よりも大きくなっている。

第１パッキン７の中間辺７２と第２パッキン８の、チューブ間吸気流れ方向Ｘの間隔は、チューブ１１におけるチューブ間吸気流れ方向Ｘの寸法と略等しくなっており、チューブ１１におけるチューブ底部側の端部およびアウターフィン１４におけるチューブ底部側の端部が、第１パッキン７の中間辺７２および第２パッキン８に密着するようになっている。

インタークーラ１を吸気マニホールド５に装着する際には、まず、インタークーラ１の熱交換部の端部をマニホールド開口部５１に挿入した後、インタークーラ１を傾斜させて押し込む（図１２（ａ）参照）。このように、インタークーラ１を傾斜させることにより、インタークーラ１を挿入する際に、サイドプレート１６のうちチューブ長手方向端部のみが第１パッキン７の端部辺７１と当接するため、摺動抵抗が小さくなる。

そして、インタークーラ１の熱交換部を吸気マニホールド５の奥まで挿入して、チューブ１１におけるチューブ底部側の端部およびアウターフィン１４におけるチューブ底部側の端部を、第１パッキン７の中間辺７２および第２パッキン８に密着させるとともに、インタークーラ１の傾きを変えてサイドプレート１６におけるチューブ長手方向全域を第１パッキン７の端部辺７１に当接させ、ボルト６にてインタークーラ１を吸気マニホールド５に固定する。

本実施形態によると、インタークーラ１を吸気マニホールド５に挿入する際の摺動抵抗を低減させて、作業性を向上させることができる。

また、第１パッキン７により、吸気がインタークーラ１の熱交換部をバイパスすることを防止でき、第１パッキン７および第２パッキン８により、インタークーラ１の熱交換部の振動を抑制することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図１４は第５実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４に示すように、本実施形態のインタークーラ１は、タンク部１３をアルミニウム等の金属製にし、タンクフランジ部１３３を廃止している。そして、コアプレートフランジ部１２２と吸気マニホールド５との間に第１シール部材１７を配置して、コアプレートフランジ部１２２を吸気マニホールド５にボルト６にて結合している。

また、コアプレート１２とタンク部１３を、ろう接（例えばろう付け）または融接（例えばアーク溶接）にて結合している。これにより、第２シール部材１８を不要にしている。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図１５は第６実施形態に係るインタークーラが吸気マニホールドに装着された状態を示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１５に示すように、本実施形態のインタークーラ１は、コアプレートフランジ部１２２を廃止し、コアプレート１２をマニホールド開口部５１内に配置している。また、タンク部１３をアルミニウム等の金属製にし、タンク本体部１３１の一部、およびタンク壁部１３２を、マニホールド開口部５１内に配置している。

そして、タンクフランジ部１３３と吸気マニホールド５との間に第１シール部材１７を配置して、タンクフランジ部１３３を吸気マニホールド５にボルト６にて結合している。また、コアプレート１２とタンク部１３を、ろう接（例えばろう付け）または融接（例えばアーク溶接）にて結合している。これにより、第２シール部材１８を不要にしている。

（他の実施形態）
上記第１〜第４実施形態では、吸気マニホールド５およびタンク部１３を樹脂製にしたが、いずれか一方または両方を、アルミニウム等の金属製にしてもよい。
また、上記各実施形態では、過給器３としてターボチャージャを用いたが、ターボチャージャ以外の過給器を用いることもできる。
さらに、上記各実施形態では、インタークーラ１をスロットルバルブ４２よりも吸気流
れ下流側（換言すると、吸気マニホールド５）に配置したが、インタークーラ１はコンプレッサ３２とスロットルバルブ４２との間に配置してもよい。

さらにまた、上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

４ 吸気管（吸気配管）
５ 吸気マニホールド（吸気配管）
１１ チューブ
１２ コアプレート
１３ タンク部
５１ 開口部
４Ａ 吸気通路
１１１ 冷却流体通路
１１２ 流入口
１１３ 流出口
１１ａ 金属薄板
１１ｂ 金属薄板
１２１ チューブ挿入穴
１２２ フランジ部
１３３ フランジ部
１３４ タンク空間
１３５ タンク空間

Claims (11)

1. 吸気配管（４、５）に形成された開口部（５１）から挿入されて、前記吸気配管（４、５）内の吸気通路（４Ａ）に配置され、過給機にて加圧された吸気と冷却流体とを熱交換させて吸気を冷却するインタークーラであって、
   金属薄板（１１ａ、１１ｂ）を接合して構成され、冷却流体が流通するＵ字状の冷却流体通路（１１１）を内部に形成するとともに、冷却流体の流入口（１１２）および流出口（１１３）を長手方向一端側に有して、多数積層配置されたチューブ（１１）と、
   多数形成されたチューブ挿入穴（１２１）に前記チューブ（１１）の長手方向一端側が挿入されて前記チューブ（１１）が接合されたコアプレート（１２）と、
   前記コアプレート（１２）における前記チューブ（１１）の長手方向一端側が突出する側に配置され、前記コアプレート（１２）と共同して前記流入口（１１２）および前記流出口（１１３）に連通するタンク空間（１３４、１３５）を形成するタンク部（１３）とを備え、
   前記コアプレート（１２）の外縁部および前記タンク部（１３）の外縁部のうち少なくとも一方にフランジ部（１２２、１３３）が形成され、
   前記チューブ（１１）のうち前記冷却流体通路（１１１）が形成された部位が前記吸気通路（４Ａ）に配置され、前記タンク部（１３）が前記吸気通路（４Ａ）の外に配置され、
   前記開口部（５１）の周囲に前記フランジ部（１２２、１３３）が当接し、前記吸気配管（４、５）と前記フランジ部（１２２、１３３）とが結合されていることを特徴とするインタークーラ。
2. 前記フランジ部（１２２、１３３）は前記コアプレート（１２）の外縁部および前記タンク部（１３）の外縁部に形成され、
   前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と前記吸気配管（４、５）との間に前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）が挟持され、
   前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記吸気配管（４、５）との間に、前記開口部（５１）からの吸気の外部漏れを防止するための第１シール部材（１７）を備え、
   前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）との間に、前記タンク空間（１３４、１３５）からの冷却流体の外部漏れを防止するための第２シール部材（１８）を備えることを特徴とする請求項１に記載のインタークーラ。
3. 前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記吸気配管（４、５）との間に前記第１シール部材（１７）を配置するとともに、前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）との間に前記第２シール部材（１８）を配置した状態で、前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）および前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）を前記吸気配管（４、５）に対してボルト（６）にて共締めすることを特徴とする請求項２に記載のインタークーラ。
4. 前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記吸気配管（４、５）との間に前記第１シール部材（１７）を配置するとともに、前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）との間に前記第２シール部材（１８）を配置した状態で、前記コアプレート（１２）のフランジ部（１２２）と前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と前記吸気配管（４、５）を融接または圧接にて接合することを特徴とする請求項２に記載のインタークーラ。
5. 前記フランジ部（１３３）は前記タンク部（１３）の外縁部のみに形成され、
   前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と前記吸気配管（４、５）との間に、前記開口部（５１）からの吸気の外部漏れを防止するための第１シール部材（１７）を備え、
   前記タンク部（１３）と前記コアプレート（１２）との間に、前記タンク空間（１３４、１３５）からの冷却流体の外部漏れを防止するための第２シール部材（１８）を備えることを特徴とする請求項１に記載のインタークーラ。
6. 前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と前記吸気配管（４、５）との間に前記第１シール部材（１７）を配置した状態で、前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）を前記吸気配管（４、５）に対してボルト（６）にて結合することを特徴とする請求項５に記載のインタークーラ。
7. 前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と前記吸気配管（４、５）との間に前記第１シール部材（１７）を配置した状態で、前記タンク部（１３）のフランジ部（１３３）と前記吸気配管（４、５）を融接または圧接にて接合することを特徴とする請求項５に記載のインタークーラ。
8. 前記タンク部（１３）は樹脂よりなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のインタークーラ。
9. 前記コアプレート（１２）および前記タンク部（１３）は金属よりなり、前記コアプレート（１２）と前記タンク部（１３）を融接またはろう接にて接合することを特徴とする請求項１に記載のインタークーラ。
10. 隣接する前記チューブ（１１）間に、吸気と冷却流体との熱交換を促進するアウターフィン（１４）を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のインタークーラ。
11. 前記冷却流体通路（１１１）に、吸気と冷却流体との熱交換を促進するインナーフィン（１５）を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のインタークーラ。

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