中间冷却器
专利汇可以提供中间冷却器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 中间冷却器 ，其具备在内部形成 内燃机 的吸气流动的流路的管道(10)、和将管路(10)内的流路分成多个细流路(100)的内 散热 片(11)，在此中间冷却器中，将1个管道(10)内的截面积设为S、将1个管道(10)的细流路(100)的合计流路面积设为Swa、将1个细流路(100)的当量圆直径设为de(单位：mm)，而以修正当量圆直径de/(S/Swa)作为参数求得中间冷却器的 散热器 热散管的最佳规格。例如，在内 散热片 (11)为直散热片、 增压 气压为200KPa以上的中间冷却器时，通过将de/(S/Swa)设为0.2～7.5mm，可以得到高性能的中间冷却器。，下面是中间冷却器专利的具体信息内容。
1.一种中间冷却器，其配置在给内燃机的吸气加压的增压器的吸气 流的下游侧，用于使吸气和冷却流体进行热交换而冷却吸气，其特征在于：
具备：在内部形成供吸气流动的流路的管道、和配置在前述管道内的 用于将前述管路内的流路分割成多个细流路而促进吸气和冷却流体的热 交换的内散热片；
在前述内散热片是用于分割前述细流路的壁面沿吸气的流动方向呈 直线延伸的直散热片、且增压气压为200KPa以上的中间冷却器中，
当将1个前述管道内的截面积设为S、将1个前述管道的前述细流路 的合计流路面积设为Swa、将1个前述细流路的当量圆直径设为de时， 修正当量圆直径de/(S/Swa)为0.2～7.5mm，其中de单位为mm。
2.如权利要求1所述的中间冷却器，其特征在于：修正当量圆直径 de/(S/Swa)为0.3～4.5mm。
3.如权利要求1所述的中间冷却器，其特征在于：修正当量圆直径 de/(S/Swa)为0.5～3.5mm。
4.如权利要求1所述的中间冷却器，其特征在于，前述内散热片的 板厚为0.15mm以下。
5.如权利要求1所述的中间冷却器，其特征在于：
前述管道以及前述内散热片由铜或者铜合金构成。
6.如权利要求5所述的中间冷却器，其特征在于，修正当量圆直径 de/(S/Swa)为0.3～4.5mm。
7.如权利要求5所述的中间冷却器，其特征在于，修正当量圆直径 de/(S/Swa)为0.5～3.5mm。
8.如权利要求5所述的中间冷却器，其特征在于，前述内散热片的 板厚为0.15mm以下。
9.一种中间冷却器，其配置在给内燃机的吸气加压的增压器的吸气 流的下游侧，用于使吸气和冷却流体进行热交换而冷却吸气，其特征在于：
具备：在内部形成供吸气流动的流路的管道、和配置在前述管道内的 用于将前述管路内的流路分割成多个细流路而促进吸气和冷却流体的热 交换的内散热片；
在前述内散热片是用于分割前述细流路的壁面沿吸气的流动方向呈 交错状配置的偏置散热片、且增压气压为200KPa以上的中间冷却器中，
当将1个上述管道内的截面积设为S、将1个前述管道的前述细流路 的合计流路面积设为Swa、将1个前述细流路的当量圆直径设为de时， 修正当量圆直径de/(S/Swa)为0.4～9.5mm，其中de单位为mm。
10.如权利要求9所述的中间冷却器，其特征在于，修正当量圆直径 de/(S/Swa)为0.6～7.2mm。
11.如权利要求9所述的中间冷却器，其特征在于，修正当量圆直径 de/(S/Swa)为0.8～6.2mm。
12.如权利要求9所述的中间冷却器，其特征在于，前述内散热片的 板厚为0.15mm以下。
13.如权利要求9所述的中间冷却器，其特征在于：
前述管道以及前述内散热片由铜或者铜合金构成。
14.如权利要求13所述的中间冷却器，其特征在于，修正当量圆直 径de/(S/Swa)为0.6～7.2mm。
15.如权利要求13所述的中间冷却器，其特征在于，修正当量圆直 径de/(S/Swa)为0.8～6.2mm。
16.如权利要求13所述的中间冷却器，其特征在于，前述内散热片 的板厚低于0.15mm。
技术领域
本发明涉及对内燃机吸入的燃烧用的空气(吸气)进行冷却的中间冷 却器。
背景技术
然而，为了应对大型卡车用内燃机今后的排气限制变严格，正研究使 增压气压增高的方案，与此伴随着要求中间冷却器的耐压性以及耐热性大 幅提高。
但是，在铝制的中间冷却器的情况，由于铝变成高温后强度显著下降， 所以需要大幅提高板厚。所以，需要变更材质。
发明内容
为了达成上述目的，在本发明中间冷却器，其配置在给内燃机的吸气 加压的增压器的吸气流的下游侧，用于使吸气和冷却流体进行热交换而冷 却吸气，其具备：在内部形成吸气流动的流路的管道10、和配置在管道 10内的将管路10内的流路分割成多个细流路100而促进吸气和冷却流体 的热交换的内散热片11(inner fin)，在内散热片11是其分割细流路100 的壁面110沿吸气的流动方向呈直线延伸的直散热片、且增压气压为 200KPa以上的中间冷却器中，在将1个管道10内的截面积设为S，将1 个管道10的细流路100的合计流路面积设为Swa，将1个细流路100的 当量圆(相当圆)直径设为de(单位：mm)时，修正当量圆直径de/(S/Swa) 为0.2～7.5mm。
另外，在将管道10的层叠方向高度设为Th，将管道10的板厚设为 tt，将内散热片11的板厚设为ti时，本说明书中的当量圆直径de由de＝4 ×(Th-2×tt-ti)×(d/2-ti)/{2×[(Th-2×tt-ti)+(d/2-ti)]} 定义。
然而，本发明者们研究的结果，知道实际车的发动机输出Ps与中间 冷却器出口侧的增压气密度成比例。所以，本发明者们研究从增压气密度 与细流路的当量圆直径de的关系求得中间冷却器的散热器热散管(core) 的最佳规格。但是，可知：增压气密度最大的当量圆直径de的值随着中 间冷却器的板厚而变化，用当量圆直径de的值作为参数求得中间冷却器 的散热器热散管的最佳规格并不合适。
所以，本发明者们进行进一步研究的结果，证实de/(S/Swa)作为参 数的时候，增压气密度最大的de/(S/Swa)的值难以受到内散热片的影响。 所以，将de/(S/Swa)作为参数可以求得中间冷却器的散热器热散管的最 佳规格。
而且，根据本发明，在内散热片为直散热片、增压气压为200KPa以 上的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.2～ 7.5mm，可以得到增压气密度为最大值的90％以上的高性能的中间冷却 器。
而且，根据本发明，在内散热片为直散热片、增压气压为200KPa以 上的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.3～ 4.5mm，可以得到增压气密度为最大值的95％以上的更高性能的中间冷却 器。
更进一步，根据本发明，在内散热片为直散热片、增压气压为200KPa 以上的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.5～ 3.5mm，可以得到增压气密度为最大值的97％以上的极高性能的中间冷却 器。
在本发明中，在给内燃机的吸气加压的增压器的吸气流的下游侧配置 并使吸气和冷却流体进行热交换而冷却吸气的中间冷却器，其具备在内部 形成吸气流动的流路的管道10、和配置在管道10内将管路10内的流路分 割成多个细流路100而促进吸气和冷却流体的热交换的内散热片11，在内 散热片11是其分割细流路100的壁面110沿吸气的流动方向呈直线延伸 的直散热片、且在管道10以及内散热片11由铜或者铜合金构成的中间冷 却器中，当将1个管道10内的截面积设为S，将1个管道10的细流路100 的合计流路面积设为Swa，将1个细流路100的当量圆直径设为de(单位： mm)的时候，修正当量圆直径de/(S/Swa)为0.2～7.5mm。
由此，在内散热片为直散热片、管道以及内散热片由铜或者铜合金构 成的中间冷却器时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.2～7.5 mm，可以得到增压气密度为最大值的90％以上的高性能的中间冷却器。
而且，根据本发明，在内散热片为直散热片、管道以及内散热片由铜 或者铜合金构成的中间冷却器时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa) 设为0.3～4.5mm，可以得到增压气密度为最大值的95％以上的更高性能 的中间冷却器。
更进一步，根据本发明，在内散热片为直散热片、管道以及内散热片 由铜或者铜合金构成的中间冷却器时候，由于将修正当量圆直径de/ (S/Swa)设为0.5～3.5mm，可以得到增压气密度为最大值的97％以上的 极高性能的中间冷却器。
在本发明中，在给内燃机的吸气加压的增压器的吸气流的下游配置并 使吸气和冷却流体进行热交换而冷却吸气的中间冷却器，其具备在内部形 成吸气流的流路的管道10、和配置在管道10内将管路10内的流路分割成 多个细流路100而促进吸气和冷却流体的热交换的内散热片11，在内散热 片11是其分割细流路100的壁面110沿吸气的流动方向呈交错状配置的 偏置散热片、且增压气压为200KPa以上的中间冷却器中，在将1个管道 10内的截面积设为S，将1个管道10的细流路100的合计流路面积设为 Swa，将1个细流路100的当量圆直径设为de(单位：mm)的时候，修 正当量圆直径de/(S/Swa)为0.4～9.5mm。
由此，在内散热片为偏置散热片、增压气压为200KPa以上的中间冷 却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.4～9.5mm，可 以得到增压气密度为最大值的90％以上的高性能的中间冷却器。
而且，根据本发明，在内散热片为偏置散热片、增压气压为200KPa 以上的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.6～ 7.2mm，可以得到增压气密度为最大值的95％以上的更高性能的中间冷却 器。
更进一步，根据本发明，在内散热片为偏置散热片、增压气压为 200KPa以上的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa) 设为0.8～6.2mm，可以得到增压气密度为最大值的97％以上的极高性能 的中间冷却器。
在本发明中，在给内燃机的吸气加压的增压器的吸气流的下游侧配置 并使吸气和冷却流体进行热交换而冷却吸气的中间冷却器，其具备在内部 形成吸气流动的流路的管道10、和配置在管道10内将管路10内的流路分 割成多个细流路100而促进吸气和冷却流体的热交换的内散热片11，在内 散热片11是其分割细流路100的壁面110沿吸气的流动方向呈交错状配 置的偏置散热片、且在管道10以及内散热片11由铜或者铜合金构成的中 间冷却器中，当将1个管道10内的截面积设为S，将1个管道10的细流 路100的合计流路面积设为Swa，将1个细流路100的当量圆直径设为de (单位：mm)的时候，修正当量圆直径de/(S/Swa)为0.4～9.5mm。
由此，当内散热片为偏置散热片、管道以及内散热片由铜或者铜合金 构成的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/(S/Swa)设为0.4～ 9.5，可以得到增压气密度为最大值的90％以上的高性能的中间冷却器。
而且，根据本发明，当内散热片为偏置散热片、管道以及内散热片由 铜或者铜合金构成的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/ (S/Swa)设为0.6～7.2mm，可以得到增压气密度为最大值的95％以上的 更高性能的中间冷却器。
更进一步，根据本发明，当内散热片为偏置散热片、管道以及内散热 片由铜或者铜合金构成的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径de/ (S/Swa)设为0.8～6.2mm，可以得到增压气密度为最大值的97％以上的 极高性能的中间冷却器。
而且，根据本发明，由于内散热片11的板厚设为低于0.15mm，可以 确保内散热片的必要的强度的同时，可以在高性能的范围内使用。
另外，上述各机构的符号表示后述的实施方式中记载的具体的机构之 间的对应关系。
本发明，如下所述，通过参照附图对发明的优选的实施方式的说明可 以充分被理解。
附图说明
图2是图1的A部的放大图。
图3是图2的沿B-B线的截面图。
图4是表示第1实施方式的使用直散热片时的散热器热散管1的性能 的计算结果的图。
图5是表示第1实施方式的使用偏置散热片时的散热器热散管1的性 能的计算结果的图。
图6是表示第2实施方式的应力(S)与其耐反复次数的关系的曲线 图。
图7是表示第2实施方式的内散热片11的板厚ti和加在其内散热片 11的粘结部的应力之间的关系的特性图。
图8是表示第2实施方式的变更内散热片11的板厚ti时的中间冷却 器的性能的计算结果的图。
具体实施方式
下面，对本发明的第1实施方式加以说明。图1是第1实施方式的中 间冷却器的主视图，图2是图1的A部的放大图，图3是沿图2的B-B 线的截面图。
本实施方式的中间冷却器，被配置在给内燃机(没有图示)的吸气加 压的增压器(没有图示)的吸气流的下游一侧，并使吸气和冷却风进行热 交换而冷却吸气。另外，冷却风与本发明的冷却流体相当。
如图1～图3所示，中间冷却器的散热器热散管1，具备：被层叠多 个配置并在内部形成吸气流动的流路的扁平状管道10、配置在管道10内 的内散热片11、配置在层叠的管道10之间的外散热片12(out fin)。
构成散热器热散管1的部件，即管道10、内散热片11、以及外散热 片12均是由铜或者铜合金构成。更详细而言，构成散热器热散管1的部 件优选使用高温强度高的材料，例如添加铬的铜合金适合。
外散热片12呈波状地与管道10接合，而促进在管道10间流动的冷 却风和在管道10内流动的吸气之间的热交换。另外，在外散热片12中， 为了防止空气的流动混乱而导致温度边界层成长，设置其一部分掀起百叶 窗状的通风窗(没有图示)。
内散热片11呈波状地与管道10接合，而促进冷却风和吸气之间的热 交换。另外，内散热片11具有连接管道10的对向面的多个壁面110，通 过此壁面110将管道10内的流路分割成多个细流路100。另外，在内散热 片11中没有设置通风窗。
在管道10的长度方向两端侧设置有沿管道10的层叠方向延伸并与各 管道10连通的联管水室2、3。一方的联管水室2的入口部20连接在增压 器上，并将从增压器加压输送来的吸气向各管道10分配供给。另一方的 联管水室3的出口部30连接在内燃机的吸气口(port)上，将由管道10 流出的吸气集合回收并向内燃机的吸气口送出。联管水室2、3均由铜或 者铜合金构成。
根据本实施方式，由于作为中间冷却器用材料使用铜或者铜合金，可 以提高高温强度的同时，由于铜具有铝的约2倍的强度，可以将板厚做薄。
所以，对于上述构成的本实施方式的中间冷却器，通过计算变更内散 热片11的板厚ti(参照图3，单位：mm)时的散热器热散管1的性能而 求得，进行散热器热散管1的最佳规格的研究。
此研究是在以下的条件下进行的。首先，中间冷却器的规格如下。内 散热片11是其壁面110沿在管道10内的吸气的流动方向呈直线延伸的直 散热片。
散热器热散管1的宽度为596.9mm，高度为886mm，厚度为56mm。 另外，散热器热散管1的宽度为图1的纸面左右方向的尺寸，散热器热散 管1的高度为图1的纸面上下方向的尺寸，散热器热散管1的厚度为与图 1的纸面垂直的方向的尺寸。
管道10的高度Th(参照图3)为5.9mm，厚度为56mm，板厚tt(参 照图3)为0.3mm。另外，管道高度Th为图1的纸面上下方向的尺寸， 管道10的厚度为与图1的纸面垂直的方向的尺寸。外散热片12的散热片 间距为4.0mm，板厚为0.05mm。
而且，散热器热散管1的性能计算的条件如下。在流入中间冷却器的 时刻的冷却风的温度为30℃，冷却风的风速为8m/s，在联管水室2的入 口部20的增压气(吸气)的温度为180℃，在联管水室2的入口部20的 增压气的压力为200KPa，增压气的质量流量为2000Kg/hr。
图4表示散热器热散管1的性能计算结果，纵轴为通过中间冷却器后 的增压气的密度ρ，横轴为本发明者们研究采用的修正当量圆直径。另外， 将1个管道10内的相对于吸气流动方向垂直的面的截面积设为S，1个管 道10的细流路100的合计流路面积设为Swa，1个细流路100的当量圆直 径设为de(单位：mm)的时候，修正当量圆直径为de/(S/Swa)。
由图4可知，修正当量圆直径设为参数的时候，增压气密度ρ为最大 值的修正当量圆直径的值很难受到内散热片11的板厚ti的影响，所以， 可以将修正当量圆直径作为参数求得散热器热散管1的最佳规格。
具体而言，内散热片11为直散热片，增压气压为200KPa以上的中间 冷却器的时候、或者内散热片为直散热片，管道10以及内散热片11由铜 或者铜合金构成的中间冷却器的时候，由于将修正当量圆直径设为0.2～ 7.5，增压气密度ρ变为最大值的90％以上，由于将修正当量圆直径设为 0.3～4.5，增压气密度ρ变为最大值的95％以上，通过将修正当量圆直径 设为0.5～3.5，而增压气密度ρ变为最大值的97％以上。
接着，作为内散热片11使用偏置散热片的时候，进行散热器热散管1 的最佳规格的研究。所谓偏置散热片，众所周知，指的是壁面110沿在管 道10内的吸气的流动方向呈交错状配置。另外，其他的条件与上述的研 究例相同。
图5表示其计算结果，内散热片11为偏置散热片，增压气压为200KPa 以上的中间冷却器的时候，或者，内散热片为偏置散热片，管道10以及 内散热片11由铜或者铜合金构成的中间冷却器的时候，由于将修正当量 圆直径设为0.4～9.5，增压气密度ρ变为最大值的90％以上，由于将修正 当量圆直径设为0.6～7.2，增压气密度ρ变为最大值的95％以上，由于将 修正当量圆直径设为0.8～6.2，增压气密度ρ变为最大值的97％以上。
(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式根据图6～图8加以说明。对于与上 述第1实施方式同样的部分用同一符号标记并省略说明。
在本实施方式中，，作为内散热片11使用偏置散热片，在管道10以 及内散热片11由铜或者铜合金构成的中间冷却器中，对内散热片11的板 厚ti进行研究的结果，得出合适的板厚ti的范围。
图6是表示应力(S)及其耐反复次数(N)的关系的曲线图，纵轴为 应力振幅，横轴为直到断裂为止的反复数N。
首先，通过图6求得铜以及铝的疲劳极限。所谓疲劳极限，是即使无 限地反复可认为不断裂的应力的最大值。另外，由于在铝中疲劳极限不存 在，在本实施方式中，将铜和铝一起反复107次数后没有断裂的最大应力 设为疲劳极限。
而且，在图6中，通过先前求得的疲劳极限，分别算出铜以及铝的设 计应力的结果，铜的时候为80MPa，铝的时候为30MPa。
然而，在内散热器11中，在与管道10的内壁的粘结部产生最大的应 力。所以从加在此粘结部的应力和先前得出的设计应力，求得对于铜以及 铝各自的时候内散热片11的板厚的极限。
图7表示内压200KPa负载时的内散热片11的板厚ti、和加在其内散 热片11的粘结部的应力的关系的特性图，纵轴为加在内散热片11的与管 道10内壁的粘结部的应力，横轴为内散热片11的板厚ti。
如图7所示，由于铜的时候的设计应力为80MPa，内散热片11的极 限板厚为0.02mm。与此相对，由于为铝的时候的设计应力为30MPa，内 散热片11的极限板厚为0.15mm。
为此，通过计算变更内散热片11的板厚ti的时候的中间冷却器的性 能而得出。图8表示本第2实施方式的中间冷却器的性能的计算结果，纵 轴为通过中间冷却器后的增压气的密度ρ，横轴为内散热片11的板厚ti。
由图8可知，内散热片11的板厚ti低于0.15mm的时候，存在中间 冷却器成为高性能的范围。而且，中间冷却器的性能，通过将内散热片11 的板厚ti做薄可以得到高性能的中间冷却器。
但是，内散热片11是由铝构成的时候，由于板厚极限为0.15mm没有 实用性。所以，内散热片11由铜构成，且，通过将内散热片11的板厚ti 设为低于0.15mm，可以确保中间冷却器的必要的强度的同时，可以在成 为高性能的范围使用。
(其他的实施方式)
在上述的第1实施方式中，构成散热器热散管1的部件采用铜或者铜 合金制，但是构成散热器热散管1的部件采用铜或者铜合金以外的材质的 中间冷却器，例如即使采用铝制的中间冷却器，本发明可以适用。
本发明可知，参照为了说明而选定的特定的实施方式加以说明的同 时，不脱离本发明的基本概念以及范围的基础上，本领域的技术人员可以 进行除此以外的多个变形。
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