CN108167422A - 热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供提高了液体的温度的升高性能的热交换装置。本发明的热交换装置具备：贮存部，该贮存部配置于进行热交换的液体的循环路径、且供该液体贮存；以及热管，该热管具有上述贮存部内的内部部分、以及上述贮存部外的外部部分，上述贮存部具备间隔壁，该间隔壁以能够使上述液体流通的方式将上述贮存部的内部空间划分为第一空间和第二空间，上述第一空间包括上述液体的流入部以及流出部，上述热管的上述内部部分配置于上述第二空间。

Description

热交换装置

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年12月8日提交的名称为“热交换装置”的日本专利申请2016-238767的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及热交换装置。

背景技术

作为车辆的自动变速器中的机油的冷却方式，已知使用机油冷却器的方案。然而，存在如下问题：为了使机油向机油冷却器循环而产生泵的动力损失，另外，为了确保配管空间而在布局方面存在制约。因此，提出了将热管设置于油盘的冷却方式(专利文献1及专利文献2)。在该方式中，与设置机油冷却器的情况相比，存在如下优点：能够降低泵的动力损失，另外，还不需要配管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-281564号公报

专利文献2：日本特开平07-098054号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，由于热泵始终发挥热交换作用，因此，存在冷态时的暖机运转较花费时间的情况。换言之，存在如下问题：向适度油温的升高性能较差。

本发明的目的在于，提供一种提高了液体温度的升高性能的热交换装置。

用于解决问题的方法

根据本发明，提供一种热交换装置，其特征在于，具备：

贮存部，该贮存部配置于进行热交换的液体的循环路径、且供该液体贮存；以及

热管，该热管具有上述贮存部内的内部部分、以及上述贮存部外的外部部分，

上述贮存部具备间隔壁，该间隔壁以能够使上述液体流通的方式将上述贮存部的内部空间划分为第一空间和第二空间，

上述第一空间包括上述液体的流入部和流出部，

上述热管的上述内部部分配置于上述第二空间。

发明效果

根据本发明，能够提供一种提高了液体温度的升高性能的热交换装置。

附图说明

图1是车辆的前部构造的俯视图。

图2(A)是热交换装置的说明图，图2(B)是表示贮存部的内部构造的立体图。

图3(A)及图3(B)是图2(A)的热交换装置的动作说明图。

图4(A)及图4(B)是其他例子的热交换装置的说明图。

具体实施方式

图1是本发明的应用例所涉及的车辆的前部构造1的俯视图。该车辆是混合动力电动汽车，图1示意性地示出了车辆的发动机室周围的构造。前部构造1具备内燃机3、自动变速器4以及马达单元5。作为一个例子，内燃机3为横置的直列四缸发动机。自动变速器4例如为i-DCD(日本注册商标)、且与内燃机3连接。马达单元5与自动变速器4设置为一体、且具备电动马达。由自动变速器4对内燃机3或马达单元5的驱动力进行变速并传递给前轮2。

前部构造1具备将行驶风引入的中央导入部1a。在中央导入部1a的后方，配置有利用箭头所示的行驶风进行热交换(此处为冷却)的结构。在中央导入部1a的后方，配置有空调用的冷凝器6、对马达单元5进行驱动的电路(PCU、PDU、VCU等)的电动系统的散热器7。在它们的后方配置有内燃机3用的散热器9，进一步在散热器9的后方配设有将行驶风向后方引导的电动风扇8。

图2(A)是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的热交换装置10的构造的说明图。热交换装置10是对润滑自动变速器4的内部机构的机油OL进行温度调整的装置，该热交换装置10构成于自动变速器4的下部。

热交换装置10包括贮存部42、热管12以及散热片(heat sink)13。图2(A)中由截面示出了贮存部42和散热片13。贮存部42配置于机油OL的循环路径，在本实施方式的情况下，构成自动变速器4的油盘。在以下说明中，有时将贮存部42称为油盘42。

油盘42形成为顶部开口的箱形，并以能够装卸的方式固定于自动变速器4的主体41的底部。油盘42的开口的顶部构成机油OL的流入部42a，如箭头所示，从主体41流下来的机油OL从流入部42a向油盘42流入并贮存于油盘42。在油盘42的侧壁形成有作为将机油OL从油盘42排出的开口部的流出部42b、42c，在流出部42b、42c连接有构成机油OL的通路的配管14、15。配管14、15汇合而与循环泵16连接。循环泵16是由内燃机3的驱动力或者未图示的马达的驱动力驱动的泵，并使得机油OL经由配管17而返回至主体41。通过循环泵16的驱动，使得机油OL如箭头所示那样在主体41、油盘42循环。

在配管14设置有对配管14进行开闭的阀18。在本实施方式的情况下，阀18是电磁控制阀。在阀18处于关闭状态的情况下，并未经由配管14将油盘42和循环泵16连通，而是经由配管15进行机油OL从油盘42向循环泵16的送出。

热管12设置为将油盘42的侧壁贯通，并包括在油盘42内延伸的内部部分12a、以及在油盘42外延伸的外部部分12b。在本实施方式的情况下，热管12的外部部分12b向内部部分12a弯折而使得热管12整体构成为L字形，内部部分12a在车辆的前后方向上沿横向延伸设置，与此相对，外部部分12b沿上下方向延伸设置。外部部分12b也可以在车辆的车宽方向上沿横向延伸设置。通过使热管12弯折而能够沿着油盘42的外形配设热管12，从而不设置将机油向设置于外部的热交换装置压送的配管便能够获得所需的冷却能力。即，能够实现热交换装置10的紧凑化，能够提高发动机室内的布局性。在本实施方式中，热管12的数量为一根，但也可以设置多根。

在热管12的外部部分12b设置有散热片13。散热片13具有供外部部分12b插入的孔、且由导热率较高的材料构成。散热片13可以具有多个翅片。在本实施方式的情况下，散热片13以及热管12固定于油盘42，油盘42、热管12以及散热片13构成一体的单元。由此，能够实现车辆组装时的热交换装置10的组装操作的工序的削减。对于热管12、散热片13设定能够针对自动变速器4所产生的热而使得马达单元5所具备的电动马达充分冷却的散热能力。

热管12的外部部分12b以及散热片13在车辆前后方向上配设于油盘42的前侧。由电动风扇8向后方排出的行驶风夺取散热片13的热，并向自动变速器4的下方且向车辆后方流动。热管12的内部部分12a被机油OL加热，外部部分12b被行驶风冷却。在热管12产生从内部部分12a向外部部分12b的热的移动，从而能抑制油盘42内的机油OL的油温达到规定温度以上的高温。

在油盘42的内部设置有间隔壁11。参照图2(A)及图2(B)。图2(B)是表示油盘42的内部空间的立体图。间隔壁11将油盘42的内部空间划分为空间S1和空间S2。在本实施方式的情况下，间隔壁11是沿横向延伸的壁体，其将油盘42的内部空间划分为上侧的空间S1和下侧的空间S2。

间隔壁11并未将空间S1和空间S2隔断，而是以能够使机油OL流通的方式划分出空间S1和空间S2。在本实施方式的情况下，间隔壁11与油盘42的四个方向的侧壁中的一个侧壁分离而形成空隙G。空间S1和空间S2经由空隙G而连通，从而能够实现机油OL的流通。另外，在本实施方式的情况下，在间隔壁11形成有在其厚度方向上贯通的多个孔11a，空间S1和空间S2经由孔11a而连通，从而能够实现机油OL的流通。

各孔11a的大小(直径)可以相同，但是，本实施方式中形成为：越远离流出部42b、42c则越增大。由此，当机油OL从空间S1向空间S2流动时，能够使机油在距流出部42b、42c相对较远的位置处容易流动，而在距流出部42b、42c相对较近的位置处难以流动。

此外，在本实施方式的情况下，利用空隙G和孔11a将空间S1和空间S2连通，但也可以是仅利用空隙G、或者仅利用孔11a而将空间S1和空间S2连通的结构。

流出部42b设置于空间S1，流出部42c设置于空间S2。空隙G形成于与形成有流出部42c的侧壁对置的侧壁和间隔壁11之间。因此，从流出部42c向油盘42的外部排出的机油OL从流入部42a流入而通过空隙G、或者通过孔11a。另一方面，从流出部42b向油盘42的外部排出的机油OL以未跨越间隔壁11的方式向油盘42的外部排出。因此，在油盘42的构造上，从流入部42a流入的机油OL容易从流出部42b排出。

热管12的内部部分12a配置于空间S2而未配置于空间S1。因而，与空间S1内相比，机油OL的热交换在空间S2内得到进一步促进。

参照图3(A)及图3(B)对阀18的开闭控制进行说明。如上所述，本实施方式的热交换装置10的热管12的内部部分12a配设于空间S2，另一方面，在油盘42的构造上，从流入部42a流入的机油OL容易经由空间S1而从流出部42b排出，因此，在内燃机3、自动变速器4的起动时，机油OL容易经由空间S1循环而不经由空间S2循环，从而提高了使油温上升的升高性能，能够缩短暖机时间。由于空间S1与空间S2连通，因此，通过热管12对机油OL的冷却而使其油温维持为一定的温度，但若机油OL持续经由空间S1循环而不经由空间S2循环，则有时无法充分发挥热管12的热交换率。在本实施方式中，通过阀18的开闭控制，能够促进使油温上升的升高性能的提高以及油温升高后的冷却效果。

由ECU20进行阀18的开闭控制。ECU20例如是自动变速器3的控制单元，其具备CPU、存储器、与外部设备的接口。CPU通过执行存储于存储器的程序而对阀18的开闭进行控制。油温传感器21的检测结果输入至ECU20。油温传感器21对机油OL的油温进行检测。

图3(A)表示油温传感器21的检测结果小于规定温度的情况下的控制内容，ECU20将阀18控制为打开状态。规定温度是指与自动变速器4的暖机完毕时对应的油温，例如为65℃～85℃的范围内的温度。通过使阀18处于打开状态，贮存于油盘42的机油OL经由配管14以及配管15的双方而被吸引向循环泵16并向配管17压送，但由于间隔壁11的存在，与空间S2相比，经由空间S1以及配管14循环的机油OL的油量增多。由于不与热管12接触的机油OL的循环增多，因此，能够促进机油OL的油温上升。

图3(B)表示油温传感器21的检测结果为规定温度以上的情况下的控制内容，ECU20将阀18切换为关闭状态。由于配管14被封闭，因此，贮存于油盘42的机油OL经由配管15而被吸引向循环泵16并向配管17压送。由于循环的机油OL必定经由空间S2，因此，与热管12接触的机油OL的循环增多，从而能够抑制机油OL的油温上升。

这样，在本实施方式中，能够在使用热管12的同时提高向适度的油温的升高性能。通过使用热管12，无需机油OL的冷却用的专用风扇、散热器，能够简化车辆的结构。进一步，由于热管12、散热片13与油盘42为一体的构造，因此，还能够削减组装工时。

＜其他实施方式＞

在上述实施方式中，在车辆前后方向上将热管12的外部部分12b、散热片13配置于油盘42的前侧，但也可以采用其他结构。图4(A)示出其一个例子。在该图的例子中，热管12弯曲成U字形，外部部分12b在油盘42的下方延伸设置。散热片13也固定于油盘42的底壁。即使是在这样的结构，例如，如图2(A)中由箭头所示例的那样，在行驶风在油盘42的下方流动的车辆结构中，也能够高效地进行基于热管12的机油OL的热交换。

接下来，在上述实施方式中，间隔壁11在上下方向上对油盘42内进行划分，但也可以是在左右(或者前后)方向上划分的结构。图4(B)示出其一个例子。在该图的例子中，间隔壁11沿纵向延伸，并在左右方向上对油盘42的内部空间进行划分。在间隔壁11与油盘42的底壁之间形成有间隙G。另外，在间隔壁11形成有孔11a。空间S1包括流出部42b，空间S2包括流出部42c。热管12的内部部分12a配置于空间S2。虽然流入部42a设置于空间S1、S2的双方，但也可以将空间S2的顶部封闭而将该流入部42a仅设置于空间S1。

接下来，在上述实施方式中，将热交换装置10用于自动变速器4的机油OL的热交换，但也可以应用于其他用途。例如，还可以用于发动机3的机油、冷却水的热交换。还可以将热交换装置10应用于车辆以外的各种动力装置的液体的热交换。

＜实施方式的总结＞

1.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，具备：

贮存部(例如42)，该贮存部配置于进行热交换的液体的循环路径、且供该液体贮存；以及

热管(例如12)，该热管具有上述贮存部内的内部部分(例如12a)、以及上述贮存部外的外部部分(例如12b)，

上述贮存部具备间隔壁(例如11)，该间隔壁以能够使上述液体流通的方式将上述贮存部的内部空间划分为第一空间(例如S1)和第二空间(例如S2)，

上述第一空间包括上述液体的流入部(例如42a)以及流出部(例如42b)，

上述热管的上述内部部分配置于上述第二空间。

根据上述结构，能够促进经由未配置上述热管的上述第一空间的液体的循环，从而能够提高液体温度的升高性能。由于上述第一空间和上述第二空间能够供液体流通，因此，还能够进行基于上述热管的热交换。

2.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

上述第二空间包括上述液体的流出部(例如42c)，

上述热交换装置还具备：

第一液体通路(例如14)，该第一液体通路将上述第一空间的上述流出部和循环泵(例如16)连通；

第二液体通路(例如15)，该第二液体通路将上述第二空间的上述流出部和上述循环泵连通；以及

阀(例如18)，该阀设置于上述第一液体通路或者上述第二液体通路的任一方、且对该通路进行开闭。

根据上述结构，通过上述阀的开闭，能够切换对液体温度的升高的促进、以及对基于上述热管的热交换的促进。

3.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

上述阀设置于上述第一液体通路，

在上述液体开始循环时，上述阀处于打开状态。

根据上述结构，能够提高液体温度的升高性能。

4.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

在上述液体开始循环之后，以上述液体的温度达到规定温度为条件而使上述阀形成为关闭状态。

根据上述结构，在液体温度升高之后，能够促进基于上述热管的热交换。

5.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

上述液体是自动变速器(例如4)的机油，

上述贮存部是上述自动变速器的油盘。

根据上述结构，能够在短时间内完成上述自动变速器的冷态时的暖机，并且能够使油温稳定。

6.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

上述热交换装置还具备散热片(例如13)，该散热片设置于上述热管的上述外部部分，

上述散热片以及上述热管固定于上述油盘。

根据上述结构，能够将上述热交换装置单元化，从而能够实现组装操作的工序的削减。

7.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

在上述间隔壁形成有多个孔(例如11a)。

根据上述结构，能够在划分为上述第一空间和上述第二空间的同时维持上述空间之间的液体的流通性。

8.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

上述间隔壁在上下方向上对上述贮存部的上述内部空间进行划分，

上述第一空间相对于上述第二空间而位于上方。

根据上述结构，能够利用重力而将液体导入于上述第一空间，并且，在液体的温度升高时，能够减少向下侧的上述第二空间的液体的流入量，能够进一步提高温度的升高性能。

9.上述实施方式的热交换装置(例如10)的特征在于，

上述热管的上述内部部分沿横向延伸设置，

上述热管的上述外部部分相对于上述内部部分弯折。

根据上述结构，能够实现上述热交换装置的紧凑化，能够提高设置部位的布局性。

【符号说明】

10…热交换装置、11…间隔壁、12…热管、42…贮存部、42a…流入部、42b…流出部、S1…空间、S2…空间。

Claims (9)

1.一种热交换装置，其特征在于，

所述热交换装置具备：

贮存部，该贮存部配置于进行热交换的液体的循环路径、且供该液体贮存；以及

热管，该热管具有所述贮存部内的内部部分、以及所述贮存部外的外部部分，

所述贮存部具备间隔壁，该间隔壁以能够使所述液体流通的方式将所述贮存部的内部空间划分为第一空间和第二空间，

所述第一空间包括所述液体的流入部以及流出部，

所述热管的所述内部部分配置于所述第二空间。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，

所述第二空间包括所述液体的流出部，

所述热交换装置还具备：

第一液体通路，该第一液体通路将所述第一空间的所述流出部和循环泵连通；

第二液体通路，该第二液体通路将所述第二空间的所述流出部和所述循环泵连通；以及

阀，该阀设置于所述第一液体通路或者所述第二液体通路的任一方、且对该通路进行开闭。

3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，

所述阀设置于所述第一液体通路，

在所述液体开始循环时，所述阀处于打开状态。

4.根据权利要求3所述的热交换装置，其特征在于，

在所述液体开始循环之后，以所述液体的温度达到规定温度为条件而使所述阀形成为关闭状态。

5.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，

所述液体是自动变速器的机油，

所述贮存部是所述自动变速器的油盘。

6.根据权利要求5所述的热交换装置，其特征在于，

所述热交换装置还具备散热片，该散热片设置于所述热管的所述外部部分，

所述散热片以及所述热管固定于所述油盘。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的热交换装置，其特征在于，

在所述间隔壁形成有多个孔。

8.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的热交换装置，其特征在于，

所述间隔壁在上下方向上对所述贮存部的所述内部空间进行划分，

所述第一空间相对于所述第二空间而位于上方。

9.根据权利要求8所述的热交换装置，其特征在于，

所述热管的所述内部部分沿横向延伸设置，

所述热管的所述外部部分相对于所述内部部分弯折。