インタークーラー

インタークーラーは、圧縮後のガスを冷却するために使用される熱交換器です。 ^{[1]インタークーラーは}ターボチャージャー付きエンジンによく見られますが、エアコンプレッサー、エアコン、冷凍機、ガスタービンにも使用されます。

インタークーラーはターボチャージャー付きエンジンで最も一般的に使用され、圧縮熱と加圧された吸入空気の熱吸収を打ち消すために使用されます。吸入空気の温度を下げることで、空気の密度が高まり（より多くの燃料を噴射できるため、出力が向上します）、過早着火やノッキングが発生しにくくなります。インタークーラーの表面に外部から細かいミストを噴霧するか、吸入空気自体に噴霧することで、蒸発冷却によって吸入温度をさらに下げ、追加の冷却を行うことができます。

インタークーラーは、システムの性能とスペース要件に応じて、サイズ、形状、設計が大きく異なります。多くの乗用車では、フロント バンパーまたはグリル開口部にあるフロント マウント インタークーラー、またはエンジン上部にあるトップ マウント インタークーラーが使用されています。インタークーリング システムでは、空気対空気設計、空気対液体設計、または両方の組み合わせを使用できます。

複数段の過給が使用される自動車エンジン（例えば、シーケンシャルツインターボまたはツインチャージエンジン）では、インタークーリングは通常、最後のターボチャージャー/スーパーチャージャーの後に行われます。しかし、 JCB Dieselmax陸上速度記録レーシングカーのように、ターボチャージャー/スーパーチャージャーの各段に別々のインタークーラーを使用することもできます。一部の航空機エンジンも、過給の各段にインタークーラーを使用しています。^[要出典] 2段ターボチャージャーを備えたエンジンでは、インタークーラーという用語は、特に2つのターボチャージャーの間にあるクーラーを指す場合があり、アフタークーラーという用語は、 2段目のターボとエンジンの間にあるクーラーに使用されます。ただし、インタークーラーとチャージエアクーラーという用語は、吸気システム内の位置に関わらず、しばしば使用されます。^[2]

空対空インタークーラーは、吸入空気の熱を直接大気に伝達する熱交換器です。一方、空対液インタークーラーは吸入空気の熱を中間液体 (通常は水) に伝達し、中間液体は次にその熱を大気に伝達します。流体から大気に熱を伝達する熱交換器は、水冷エンジンの冷却システムのメインラジエーターと同様の方法で動作しますが、場合によっては、エンジンの冷却システムがインタークーリング システムにも使用されます。空対液インタークーラーは、システムを構成する追加コンポーネント (水循環ポンプ、ラジエーター、流体、配管など) のため、通常、空対空インタークーラーよりも重くなります。

船舶エンジンの大半は、冷却目的で湖、川、海の水に簡単にアクセスできるため、空冷式インタークーラーを使用しています。また、ほとんどの船舶エンジンは密閉された区画に設置されており、空冷式ユニットで冷却空気を十分に流すのは困難です。船舶インタークーラーは管状の熱交換器の形をしており、空気は冷却ケース内の一連の管の周りを流れ、海水は管内を循環します。この種の用途に使用される主な材料は、海水による腐食に耐えるように設計されています。管には銅ニッケル、海水カバーには青銅が使用されています。

インタークーラーを使用する代わりに、今日ではほとんど使用されていないが、燃焼室に余分な燃料を噴射し、気化プロセスでシリンダーを冷却してノッキングを防ぐという方法もあった。しかし、この方法の欠点は、燃料消費量と排気ガス排出量が増加することである。^[3]

インタークーラーは、2 段式空気圧縮機の第 1 段から廃熱を除去するために使用されます。2 段式空気圧縮機は、その本来の効率性のために製造されています。インタークーラーの冷却作用が主にこの高い効率性の原因であり、カルノー効率に近づきます。第 1 段の排出から圧縮熱を除去すると、空気充填が高密度化されます。これにより、第 2 段は固定圧縮比からより多くの作業を行うことができます。セットアップにインタークーラーを追加するには、追加の投資が必要です。

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