JP2001517754A

JP2001517754A - 熱交換器のためのバイパス弁

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Publication number: JP2001517754A
Application number: JP2000513045A
Authority: JP
Inventors: エフ．セイラー，トーマス; ベッチオ，ダリオ; ペリック，ユリ
Original assignee: ロングマニュファクチュアリングリミテッド
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: AU9149698A; DE69810947D1; ATE231583T1; AU729028B2; EP1017928A1; CA2216451C; CA2216451A1; DE69810947T2; KR100353917B1; WO1999015767A1; ES2199459T3; JP3381188B2; KR20010030940A; EP1017928B1

Abstract

(57)【要約】バイパス弁（１４）及びそのバイパス弁を用いた熱交換器（１２）が開示される。バイパス弁（１４）は、特定の温度条件下では熱交換器を機能させないように熱交換器の入口（２６）から熱交換器の出口（３０）への短絡回路を形成する。バイパス弁（１４）は、チャンバー（４８）を画定するハウジングを有する。チャンバー（４８）と連通する３つの３主ポート（５０，５２，５４）が設けられ、そのうちの１つのポート（５４）が弁ポートとされる。チャンバー（４８）内に配置された温度感応作動器（６４）が、ばね押しされている弁体（６２）を移動させて弁ポート（５４）を開閉させる。弁ポート（５４）は、熱交換器の入口（２６）又は出口（３０）の一方に接続することができ、他の主ポートは、熱交換器の入口（２６）又は出口（３０）の他方に直列に接続することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、熱交換器に関し、特に、熱交換器の伝熱（熱伝達）機能が必要とさ
れないか、あるいは、間欠的にのみ必要とされるような条件下では熱交換回路中
の熱交換器をバイパスさせるバイパス弁に関する。

【０００２】（背景技術）自動車工業等のある種の用途においては、熱交換器は、エンジンオイルやトラ
ンスミッション(変速機)フルイド（流体）等を冷却又は加熱するのに用いられる
。例えばトランスミッションフルイド（「トランスミッションオイル」とも称さ
れる）の場合、トランスミッションフルイドを冷却するために熱交換器が用いら
れる。熱交換器は、通常、トランスミッション(変速機)から離隔した位置に設置
されており、トランスミッションから供給チューブを通して熱いトランスミッシ
ョンオイルを受け取ってそれを冷却し、戻りチューブを通してトランスミッショ
ンへ戻す。しかしながら、例えばエンジン始動時のようにトランスミッションが
冷えているときは、トランスミッションオイルは非常に粘性が高く、熱交換器を
通って容易には流れない。そのような場合は、トランスミッションからオイルが
枯渇し、その結果、トランスミッションを損傷したり、少くともその機能が不安
定になる。又、戻されるオイルの量は十分であるが、周囲温度が低いためにオイ
ルが過冷却される場合も、トランスミッションへの累積的な損傷が生じる（損傷
が累積する）。この場合、例えばオイル中の凝縮水分（高い温度では蒸発したは
ずの水）が堆積することになり、腐食損傷やオイル劣化等を起こす原因となる。

【０００３】低温流によるオイル枯渇問題を克服するために従来からいろいろな解決方法が
提案されてきた。その１つは、熱交換器へのトランスミッションフルイド（トラ
ンスミッションオイル）（以下、単に「フルイド」又は「オイル」とも称する）
供給導管とトランスミッションへの戻り導管との間に短絡回路（バイパス流体回
路）として機能する細いバイパス導管を用いる方法である。この方法は若干量の
低温流をトランスミッションへ供給し、トランスミッションのオイルが枯渇する
のを防止するが、トランスミッションフルイドが平常作動温度に達したときの熱
交換器の効率を低下させる。なぜなら、平常作動状態においてもトランスミッシ
ョンフルイドの一部が熱交換器に通されずにバイパスされるからである。この問
題は、トランスミッションオイルが熱くなってくるにつれてオイルの粘度が変化
することによって一層悪くなる。なぜなら、低温時のオイル枯渇を防止するのに
十分な流れを供給するに足るだけの太さのバイパスチャンネルは、オイルが加熱
されて粘度が低くなったときには、過度の量のバイパス流を供給することになる
からである。

【０００４】単純なバイパスチャンネルによって惹起される効率の低下を克服するために、
バイパス導管に遮断弁を設けることが提案されている。オイルが冷たいときは弁
が開いてバイパスチャンネルを開放し、オイルが熱くなるとバイパス導管の弁が
閉じてそれ以上のオイルのバイパスを防止するというものである。通常、この種
の遮断弁には、ある種の温度応答弁、例えばバイメタルストリップ式弁や、ある
いは、オイル温度が所定の限度範囲を超えると膨張又は収縮又は回転してバイパ
スチャンネルを開閉する他の何らかのタイプの装置が用いられる。

【０００５】しかしながら、従来から使用されているバイパス弁には幾つかの欠点がある。
ある種の弁の場合、弁が閉じてバイパス流が停止すると、オイルの温度を検出し
て弁を作動させる素子が流路から退去されるか、あるいは、流路に過度に露出さ
れる。前者の場合、弁作動器がオイル温度を正確に検出して必要に応じて弁を開
閉する能力を喪失する。後者の場合、弁作動器が作動温度範囲の両極端の温度に
あるオイルに露呈され、その結果、作動器によっては恒久的な損傷を受けること
になる。

【０００６】従来から使用されているバイパス弁のもう１つの問題は、弁が開閉するとき流
体回路内に圧力ピーク又はスパイク（急上昇）を起こすことである。これは、ト
ランスミッションオイルの冷却には極めて望ましくない現象である。なぜなら、
トランスミッション(変速機)の動作は圧力に敏感であり、圧力スパイクはトラン
スミッションの切り換えに影響するからである。

【０００７】本発明は、バイパス弁の弁チャンバー内に温度応答（感温）弁作動器を設け、
熱交換器への流体の供給流又は熱交換器からの流体の戻り流をこの弁チャンバー
を通して通流させることによって上述した従来技術の問題の多くを克服する。バ
イパス流もこのチャンバーを通して通流させる。

【０００８】（発明の開示）本発明の一側面によれば、熱交換回路のためのバイパス弁において、内部にチ
ャンバーを画定し、該チャンバーと連通する第１、第２及び第３主ポートを有し
、該第１、第２及び第３主ポートのうちの１つを該チャンバーに対面した周縁弁
座を有する弁ポートとしたハウジングと、該弁ポートを開閉するために該弁座に
係合するようになされた可動弁体と、前記チャンバー内に配置されており、前記
弁体を移動させて前記弁ポートを開閉させるために該弁体に連結された温度感応
作動器とから成るバイパス弁が提供される。

【０００９】本発明の他の側面によれば、入口開口を有する入口マニホールドと、出口開口
を有する出口マニホールドと、該入口マニホールドと出口マニホールドの間に接
続された複数の互いに離隔した熱交換導管とから成る熱交換器において、内部にチャンバーを画定し、該チャンバーと連通する第１、第２及び第３主ポ
ートを有し、該第１、第２及び第３主ポートのうちの１つを該チャンバーに対面
した周縁弁座を有する弁ポートとしたハウジングと、該弁ポートを開閉するため
に該弁座に係合するようになされた可動弁体と、前記チャンバー内に配置されて
おり、前記弁体を移動させて前記弁ポートを開閉させるために該弁体に連結され
た温度感応作動器とから成るバイパス弁と、前記弁ポートを前記入口開口と出口開口の一方に接続する手段と、前記第２主ポート、チャンバー及び第３主ポートを直列に前記入口開口と出口
開口の他方に接続する手段を含むことを特徴とする熱交換器が提供される。

【００１０】（発明を実施するための最良の形態）以下に、添付図を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。まず、図１を参照すると、熱交換器１２と、本発明による好ましい一実施形態
のバイパス弁１４を含む熱交換回路１０が示されている。本発明は、任意のタイ
プの熱交換器に適用するができるが、図１には代表的な２回通し熱交換器が示さ
れている。この熱交換器１２は、第１マニホールド１６（入口マニホールドとし
ても、あるいは出口マニホールドとしても用いることができる）と、戻りマニホ
ールド１８と、第２マニホールド２０（出口マニホールドとしても、あるいは入
口マニホールドとしても用いることができる）と、これらのマニホールドの間に
接続された複数の互いに離隔した熱交換導管２２，２４から成る。

【００１１】例えば、第１マニホールド１６を入口マニホールドとし、第２マニホールド２
０を出口マニホールドとした場合、流体は、その入口マニホールド１６から導管
２２を通って戻りマニホールド１８に流入し、戻りマニホールド１８で流れ方向
を逆転されて、導管２４を通って第２マニホールド２０へ戻る。あるいは、第１
マニホールド１６を出口マニホールドとし、第２マニホールド２０を入口マニホ
ールドとするような態様に戻りマニホールド１８で流れ方向を逆転させることも
できる。もちろん、戻りマニホールド１８をなくし、第１マニホールド１６と第
２マニホールド２０を熱交換器の両端に配置して単純な１回通しの熱交換器とす
ることもできる。

【００１２】第１マニホールド１６を入口マニホールドとする場合は、その入口マニホール
ド１６に入口開口２６を形成し、入口開口２６に連通する入口導管２８を接続す
る。第２マニホールド２０を出口マニホールドとする場合は、その出口マニホー
ルド２０に出口開口３０を形成し、出口開口３０に連通する出口導管３２を接続
する。もちろん、長手方向を逆にすれば、出口導管３２が入口導管となり、出口
導管３２が入口導管となる。導管２８，３２は、後述するように、バイパス弁１
４の入口ポートと出口ポートに接続される。又、後述するように、バイパス弁１
４のポートには流体供給導管（以下、単に「供給導管」とも称する）３４，３６
も接続される。

【００１３】供給導管３４，３６は、それらに流体導管を接続するための端部管継手３８，
４０を有する。熱交換器１２がトランスミッションオイル冷却器として用いられ
る場合は、端部管継手３８，４０は、トランスミッション（変速機）と熱交換回
路１０との間にゴムホースを取り付けるためのホースバーブ（抜け止めのための
さかとげ付きホース継手）とすることができるが、熱交換器１２へのオイル導管
のタイプに適合する任意の端部管継手３８，４０を用いることができる。図示の
バイパス弁１４は、４本の導管２８，３２，３４，３６に接続されているので、
４ポートバイパス弁と称される。

【００１４】図２は、図１と同様の図であり、図１に示された構成部位と同様な部品は同様
な参照番号で示されている。図２以降の図においても同じである。図２の熱交換
回路４２は、２本の導管２８と３６に連通する単一の導管４５を有する、３ポー
トバイパス弁と称されるバイパス弁４４を含む。導管２８と３６の目的について
は後述する。

【００１５】次に、図３及び４を参照すると、内部にチャンバー４８を画定し、チャンバー
と連通する３つの第１、第２及び第３主ポート又は開口５０，５２，５４を有す
るハウジング４６を備えた４ポートバイパス弁１４が示されている。これらの主
ポート５０，５２，５４のうちの１つ、即ち主ポート５４は、弁ポートと称され
る。弁ポート５４は、２つの下側分岐ポート５６，５８と連通しており、上記導
管２８，３６は、それぞれ分岐ポート５６，５８に接続されている。

【００１６】弁ポート５４は、チャンバー４８に対面した周縁弁座６０を有しており、可動
弁体の弁座６０が、弁ポート５４を開閉するためにに係合するようになされてい
る。

【００１７】温度感応（感温）弁作動器（以下、単に「作動器」とも称する）６４が、チャ
ンバー４８内に配置されており、弁体６２を移動させて弁ポート５４を開閉させ
るために該弁体６２に連結されている。作動器６４は、サーマル作動器又はサー
マル（感熱）モータとも称されるピストン・シリンダータイプであり、シリンダ
ー内にワックスのような感熱材が充填されている。この感熱材が所定温度にまで
加熱されると膨張して作動器を軸方向に突出させ、所定温度より低い温度に冷却
されると収縮して作動器を引込める。このバイパス弁１４を自動車のトランスミ
ッションオイル冷却器と連携して使用する場合は、この所定温度は、熱交換回路
１０からトランスミッション（変速機）へ戻ってくるオイルの温度が約８０゜C となるように定める。

【００１８】次に、図３及び４と併せて図９を参照して説明すると、作動器６４は、チャン
バー４８及び弁ポート５４の中心軸線に沿って配置されている。作動器６４の円
筒体部分は、弁ポート５４の中心軸線に沿う中心軸６６を構成する。中心軸６６
は、弁ポート５４を部分的に閉鎖する閉鎖端部分６８を有する。弁体６２は、図
３及び９に示される常態即ち休止位置にあるときは閉鎖端部分６８に近接した位
置に置かれる環状リングの形とされており、作動されたときは図４に示されるよ
うに弁座６０に係合して弁ポート５４を完全に閉鎖するように中心軸６６から側
方へ突出している。弁体即ち環状リング６２と閉鎖端部分６８とは、弁ポート５
４を開閉するために中心軸線に沿って移動する往復動プラグを構成する。

【００１９】環状リング即ち弁体６２は、中心軸６６に摺動自在に取り付けられる。ストッ
パーばね又は戻りばね７０が、閉鎖端部分６８に形成された溝（図示せず）に取
り付けられ、環状リング６２が中心軸６６から抜け落ちるのを防止するためのス
トッパーとして機能する。中心軸６６は内方環状肩部７２を有し、その肩部７２
と環状リング６２の間で中心軸６６に装着されたコイルばね７４が環状リング６
２をストッパーばね又は戻りばね７０に向けて押圧する（即ち偏倚させる）。

【００２０】先に述べたように、サーマルモータ即ち作動器６４は、ハウジング４６の一部
を構成する、又はハウジング４６を閉鎖する着脱自在の閉鎖部材８０に形成され
た軸方向の凹部７８（図９参照）に取り付けられた、又はプレス嵌めされたピス
トン７６を有する。閉鎖部材８０は、Ｏ−リングシール８２を有しており、ピン
又は止めねじ、又はＣ形クリンプ又はスナップリングのような他の適当な締着具
によって所定位置に保持される。後述するように、サーマルモータ６４は、所定
温度に達すると、軸方向に突出する。ピストン７６は位置を固定されているので
、サーマルモータ６４の一部を構成する中心軸６６が弁ポート５４を通って下降
し、戻りばね７０を圧縮して弁ポート５４を閉鎖する。

【００２１】チャンバー４８内の温度が所定温度より低下すると、サーマルモータ６４が後
退し、戻りばね７０が、環状リング６２に係合するまで中心軸６６を上方へ押し
上げて弁座６０から持ち上げ、再び弁ポート５４を開放する。弁ポート５４が図
３に示されるように開放されると、戻りばね７０が弁ポート５４を貫通してチャ
ンバー４８内へ突出するが、弁ポート５４を通しての流体の流れをほとんど阻害
しない。

【００２２】図９から分かるように、閉鎖部材８０と、サーマルモータ６４と、コイルばね
７４と、環状リング６２と、戻りばね７０とは、バイパス弁１４のためのカート
リッジ又はサブアッセンブリ８４を構成する。このサブアッセンブリ８４をバイ
パス弁１４から取り外せば、各導管を、サーマルモータ６４やばね７０，７４に
損傷を与えることなくろう付け等によってハウジング４６に取り付けることがで
きる。その後、カートリッジ８４を、その閉鎖部材８０を弁ポート５４に対向さ
せてハウジング４６内に装着する。それによって熱交換回路１０は使用可能状態
に組み立てられる。

【００２３】以下に、バイパス弁１４の作動を図１、３及び４を参照して説明する。熱交換
回路１０は、導管３４，３６のどちらか一方を入口導管とし、他方を出口導管と
して作動させることができる。導管３４を入口導管とする場合、換言すれば導管
３４がトランスミッションから高温のトランスミッションオイルを受け取る構成
とする場合、これを説明の便宜上、順方向流れと称することとする。その場合、
導管３６は出口導管とされ、熱交換器１２によって冷却された後のトランスミッ
ションオイルをトランスミッションへ戻す。

【００２４】反対に、導管３６を、トランスミッションから高温のトランスミッションフル
イド又はオイルを受け取る入口導管とし、導管３４を、冷却されたトランスミッ
ションオイルをトランスミッションへ戻す出口導管又は戻り導管とする場合、こ
れを説明の便宜上、逆方向流れと称することとする。

【００２５】まず、順方向流れ構成について説明すると、トランスミッションオイル及び熱
交換回路１０が作動温度にまで熱せられているとすると、バイパス弁１４は図４
に示されるような状態となる。即ち、熱いトランスミッションオイルが入口導管
３４に流入し、ポート５２、チャンバー４８及び主ポート５０を直列に通り、熱
交換器１２の入口導管３２へ至る。この熱い流体は、熱交換器１２内を貫流した
後、出口導管２８を通って熱交換器１２から流出し、バイパス弁１４の分岐ポー
ト５６，５８を通り、バイパス弁１４の出口導管３６を通ってトランスミッショ
ンへ戻る。この場合は、バイパス弁１４が閉鎖されているので、バイパス流は生
じない。

【００２６】導管２８，３６を通ってトランスミッションへ戻る流体が約８０゜Cより低下すると、バイパス弁１４の作動器６４が後退して弁体６２を弁座から持ち上げて
弁ポート５４を開放する。それによって、導管３４からチャンバー４８を通り、
弁ポート５４を通って熱交換器１２からの導管３６内の流れに合流し、トランス
ミッションへ戻るバイパス流が生じる。

【００２７】流れ即ちオイルの温度が、例えばエンジンの始動時のように非常に低いときは
、オイルの粘度が高いので熱交換器１２を通ってはほとんど流れず、流れはすべ
てバイパス弁１４の入口導管３４から出口導管３６へバイパスされる。しかしな
がら、オイルが暖まり始めると、熱交換器１２を通る流れが増大し始め、オイル
が所望の作動温度に達するまでには、全流れが熱交換器１２を通り、弁体６２が
弁ポート５４を閉鎖してバイパス流を停止する。バイパス弁１４又は少くとも弁
体６２が開放すると、弁ポート５４は出口ポートとなり、他の主ポート５２と５
４は、この順方向流れ構成においてはそれぞれ入口ポートと出口ポートになる。

【００２８】順方向流れ構成においては、分岐ポートの一方、即ち分岐ポート５６が入口ポ
ートとなり、他方の分岐ポート、即ち分岐ポート５８が入口ポート５６と連通す
る出口ポートとなる。弁ポート５４は、バイパス弁１４のための出口ポートとな
り、他の主ポート５２と５０は、バイパス弁１４のためのそれぞれ出口ポートと
入口ポートになる。

【００２９】逆方向流れ構成においては、導管３６がトランスミッションから熱いオイルを
受け取る入口導管となり、導管３４がトランスミッションオイルをトランスミッ
ションへ戻す出口導管となる。この構成においてトランスミッションオイル及び
熱交換回路１０が作動温度になると、熱いトランスミッションオイルが入口ポー
トとなる分岐ポート５８を通る。バイパス弁１４が閉鎖されているので、バイパ
ス流は生じない。従って、熱いトランスミッションオイルは、入口分岐ポート５
８と連通している出口分岐ポート５８を通って流れ、熱交換器１２の入口導管２
８を通って熱交換器１２へ流入する。熱交換器１２内を貫流したオイルは、出口
導管３２を通って熱交換器１２から流出し、バイパス弁１４の第２主ポート５０
、チャンバー４８及び第３主ポート５２を直列に通り、出口導管３４を通ってト
ランスミッションへ戻る。

【００３０】トランスミッションへ戻る流体が所定温度より低い温度であると、バイパス弁
１４の作動器６４が後退して弁体６２を弁座から開放して弁ポート５４から主ポ
ート５２を経て導管３４へ流れるバイパス流を創生する。この構成においてもや
はり、オイルが、例えばエンジンの始動時のように非常に低い温度であるときは
、オイルの粘度が高いので熱交換器１２を通って流れる流れは、あるとしても非
常に少なく、ほとんどすべてがバイパス弁１４を通るバイパス流となる。しかし
ながら、トランスミッションオイルが暖まり始めると、若干の流れが熱交換器１
２を通って流れ始め、導管３２を通ってチャンバー４８へ入り、導管３４を通っ
てトランスミッションへ戻る。この流れが、それがない場合よりは速く作動器６
４を暖める。導管３４を通ってトランスミッションへ戻るオイルが所定温度に達
すると、作動器６４が突出して弁体６２を閉鎖してバイパス流を停止する。この
構成では、弁体６２が閉鎖されとき起こる圧力ピークが軽減されるか、あるいは
調整される。なぜなら、弁体６２はコイルばね７４によって所定位置へ押圧され
ているだけで、弁座６０に堅く係合しているわけではないので、圧力サージ（急
上昇）があればそれによって弁座６０から持ち上げられるからである。換言すれ
ば、コイルばね７４が入口導管３６，２８内の圧力スパイクを吸収することがで
きるので、圧力スパイクがトランスミッションへ逆伝達されてトランスミッショ
ンに悪い影響を及ぼすことがない。

【００３１】このバイパス弁１４の配管接続は、弁のチャンバー４８が混合チャンバーとし
て機能するようになされており、バイパス流と熱交換器１２からの流出流とがサ
ーマル作動器６４と直接接触して混合することができるので、熱の過渡現象が緩
和され、作動器６４がトランスミッションへ戻される混合オイルの温度に直接応
答することができる。又、弁の開閉間の過渡期中、熱いバイパス流と比較的低温
の熱交換器１２（オイル冷却器）からの戻り流とが（それらに直接接触する作動
器６４によって制御されて）混合し、トランスミッションへ戻されるオイルの温
度の過渡現象を緩和する。

【００３２】この逆方向流れ構成においては、弁ポート５４がバイパス弁１４のための入口
ポートとなり、他の主ポート５０と５２４は、それぞれバイパス弁１４のための
入口ポートと出口ポートになる。

【００３３】このバイパス弁１４のもう１つの利点は、作動器６４がオイルが常時通流する
チャンバー４８内に配置されているので、作動器６４が迅速に熱せられ、あるい
は冷却されることである。又、トランスミッションオイルが過熱されたり、急激
な温度上昇を受けたりしたときでも、作動器６４は、逆方向流れ構成においては
チャンバー４８内で、順方向流れ構成においては分岐ポート５６，５８内で熱交
換器１２からの戻り流に常に露呈されているので、損傷されない。

【００３４】先に述べたように、バイパス弁１４は３つの主ポートを有している。弁ポート
５４を第１主ポートと考えると、導管２８，３６は、弁ポート５４と連通し、バ
イパス弁１４が順方向流れで作動されているか、逆方向流れで作動されているか
によって熱交換器１２の入口開口又は出口開口の一方に連通する第１流体導管で
あると考えることができる。バイパス弁１４の第２主ポート、即ち主ポート５０
は、弁ポート５４が熱交換器１２の入口に接続されているか、出口に接続されて
いるかによって熱交換器１２の入口開口又は出口開口の他方に接続される。第２
流体導管、即ち導管３４は、第３主ポート、即ちバイパス弁１４の主ポート５２
と連通する。上記のように、逆方向流れ構成においては、第２流体導管３４が導
管３２とともに熱交換器１２の出口となる。順方向流れ構成においては、第１流
体導管２８，３６が熱交換器１２の出口となり、第２流体導管３４が導管３２と
ともに熱交換器１２の入口となる。

【００３５】図５、６、７及び８を参照すると、本発明の別の好ましい実施形態によるバイ
パス弁８６が示されている。この実施形態のバイパス弁８６は、先の実施形態の
バイパス弁１４と類似しているが、バイパス開放状態において熱交換器１２屁の
流れを完全に遮断する手段を有する。バイパス弁８６においては、着脱自在の閉
鎖部材８８に複数の側部ポート９０が形成されており、そのうちの１つが主ポー
ト５０に連通している。閉鎖部材８８には、又、各側部ポート９０に連通する軸
方向のポート９２が形成されている。軸方向のポート９２は、周縁弁座９４を有
しており、サーマル作動器又はサーマルモータ６４は、第１弁体６２が図５に示
されるように開放位置にあるとき、軸方向ポート９２の周縁弁座９４に係合して
主ポート５０への、又は、主ポート５０からの逃れを遮断するようになされた第
２弁体を構成する第２環状肩部９６有している。

【００３６】この実施形態では、主ポート５２は、比較的長い着脱自在の閉鎖部材８８に適
合するように先のバイパス弁１４におけるより僅かに低い位置に配置されている
。その点以外は、バイパス弁８６の構造及び作動は、バイパス弁１４のそれと実
質的に同じである。バイパス弁８６は、低温流れ条件下において内部流れ抵抗が
比較的低い大型の熱交換器１２が使用される場合に特に有用である。大型の熱交
換器１２が使用される場合は、肩部９６と弁座９４で構成される上側弁素子を用
いて熱交換器１２への流れを遮断することが好ましい。さもないと、過度の量の
低温オイルがトランスミッションへ戻され、暖まるのに時間がかかりすぎること
になる。

【００３７】図１０は、バイパス弁８６のためのサブアッセンブリ又はカートリッジ９８を
示す。このカートリッジ９８は、着脱自在閉鎖部材８８が比較的長いという点を
除いては、先のバイパス弁１４のためのカートリッジ８４に類似している。

【００３８】次に、図２、１１及び１２を参照して３ポートバイパス弁４４について詳しく
説明する。３ポートバイパス弁４４は、主ポート即ち弁ポート１００が拡大され
ていることと、この弁ポート１００に連通する導管が単一の導管４５であるとい
う点を除いては先のバイパス弁１４と類似している。図２にみられるように、導
管４５は、導管２８と３６に接続されている。

【００３９】逆方向流れ構成においては、導管３６が熱交換器１２の入口となり、トランス
ミッションから熱いオイルを受け取る。この熱いトランスミッションオイルは、
バイパス弁の弁体６２が開放しているときは導管４５及び弁ポート１００を通っ
上昇し、チャンバー４８内を通って主ポート５２及び導管３４へ至る。弁体６２
が閉じているときは、バイパス流は生じない。従って、トランスミッションから
導管３６を通って流れてくるオイルは、バイパス弁１４の場合と同様に、バイパ
ス弁８６へ流入することなく、直接熱交換器１２の入口導管２８に流入し、熱交
換器１２内を貫流したオイルは、出口導管３２，３４を通ってトランスミッショ
ンへ戻される。

【００４０】順方向流れ構成については、トランスミッションからのオイルは、バイパス弁
８６の入口導管３４に流入し、ポート５２、チャンバー４８及び主ポート５０を
直列に通り、熱交換器１２の入口導管３２を通って熱交換器１２に流入する。熱
交換器１２からのオイルは、その出口導管２８を通って流出し、バイパス弁８６
の弁体６２が閉鎖している場合はバイパス弁を通ってバイパスされることなく、
直接バイパス弁の出口導管３６を通ってトランスミッションへ戻る。バイパス弁
８６の弁体６２が開放されているときは、導管３４からのオイルは、バイパス弁
のチャンバー４８を通り、弁ポート１００を通って導管４５，３６を経てトラン
スミッションへ戻る。

【００４１】図１３及び１４は、図１１及び１２の３ポートバイパス弁４４の場合と同様に
、主ポート即ち弁ポート１００に連通する単一の導管４５を有する３ポートバイ
パス弁１０２を示す。このバイパス弁１０２も、図５及び６のバイパス弁８６の
場合と同様に、バイパス弁の弁体６２が開放しているときは熱交換器１２への流
れを遮断するためにポート付きの着脱自在閉鎖部材８８を有している。

【００４２】以上、本発明によるいろいろな好ましい実施形態を説明したが、上述した構造
にはいろいろな改変を加えることができることを理解されたい。第１に、バイパ
ス弁１４，４４，８６，１０２は、熱交換器１２及びバイパス弁と連通する各導
管とは別体の部品として説明したが、熱交換器の入口マニホールド１６及び出口
マニホールド２０に一体に組み込んでもよく、あるいは、導管１８，３２を介さ
ず直接入口マニホールド１６及び出口マニホールド２０に直接結合してもよい。
この場合、弁ポートが第１主ポートとされて熱交換器１２の入口開口２６及び出
口開口３０の一方に接続されるとすると、第２主ポート５０、チャンバー４８及
び第３主ポート５２は、直列に熱交換器１２の入口開口２６及び出口開口３０の
他方に接続することができる。より具体的にいえば、弁ポート５４を熱交換器１
２の入口開口２６に直接又は導管を介して接続したとすると、第２主ポート５０
、チャンバー４８及び第３主ポート５２は、直列に熱交換器１２の出口開口３０
に直接又は導管を介して接続することができ、その場合、第３主ポート５２は、
オイルをトランスミッションへ戻す熱交換器１２からの出口となる。

【００４３】同様にして、弁ポート５４を熱交換器１２の出口開口３０に直接又は導管を介
して接続したとすると、第２主ポート５０、チャンバー４８及び第３主ポート５
２は、直列に熱交換器１２の入口開口２６に直接又は導管を介して接続すること
ができ、その場合、第３主ポート５２は、トランスミッションからの熱いオイル
を受け取る熱交換器１２の入口となる。

【００４４】以上、本発明のバイパス弁は、熱交換器としての自動車のトランスミッション
オイル冷却器に使用するためのものとして説明されたが、燃料冷却用熱交換器の
ような他の任意のタイプの熱交換器や、自動車以外の用途にも用いることができ
る。又、本発明のバイパス弁のサーマル作動器には、ワックス式作動器６４以外
の他のタイプの作動器を用いることもできる。例えば、バイパス弁８６，１０２
におけるように弁体６２を移動させるとともに、熱交換器への流れを遮断するた
めに、バイメタル式作動器又は形状記憶合金を用いた温度応答型作動器を用いる
こともできる。上述した構造に更にいろいろな改変を加えることが可能であるこ
とは当業者には明らかであろう。

【００４５】以上の記載に照らして当業者には明らかなように、本発明の実施に当たっては
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、いろいろな変更及び改変を加える
ことができる。従って、本発明の範囲は、以下の請求項に規定される内容に従っ
て解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による好ましい一実施形態のバイパス弁を用いた熱交換器の概
略透視図である。

【図２】図２は、本発明による他の好ましい実施形態のバイパス弁を用いた熱交換器の
概略透視図である。

【図３】図３は、図１の線３−３に沿ってみた断面図であり、バイパス弁が開放した状
態にあるところを示す。

【図４】図４は、図１の線３−３に沿ってみた断面図であり、バイパス弁が閉鎖した状
態にあるところを示す。

【図５】図５は、図３と同様の断面図であるが、熱交換器への流れを閉止するための変
型実施形態を示す。

【図６】図６は、図５と同様の断面図であるが、バイパス弁が閉鎖されており、熱交換
器への流れが閉止されていない状態にあるところを示す。

【図７】図７は、図５及び６のバイパス弁に用いられる着脱自在の閉鎖部材の透視図で
ある。

【図８】図８は、図７の線８−８に沿ってみた断面図である。

【図９】図９は、図３及び４のバイパス弁に用いられる弁カートリッジ又はサブアッセ
ンブリの一部断面による立面図である。

【図１０】図１０は、図５及び６のバイパス弁に用いられる弁カートリッジ又はサブアッ
センブリの一部断面による立面図である。

【図１１】図１１は、図３と同様の断面図であるが、図２の線１１−１１に沿ってみた断
面図であり、３ポートバイパス弁を示す。

【図１２】図１２は、図１１と同様の立面図であるが、バイパス弁が閉鎖した状態にある
ところを示す。

【図１３】図１３は、図５と同様の立面図であるが、３ポートバイパス弁を示す。

【図１４】図１４は、図１３と同様の立面図であるが、バイパス弁が閉鎖した状態にある
ところを示す。

【符号の説明】

１０熱交換回路１２熱交換器１４バイパス弁１６入口マニホールド２０出口マニホールド２２，２４導管２６入口開口２８導管３０出口開口３２，３４，３６導管４２熱交換回路４４バイパス弁４５導管４６ハウジング４８チャンバー５０，５２，５４主ポート５４弁ポート５６，５８分岐ポート６０周縁弁座６２弁体、環状リング６４サーマルモータ、サーマル作動器、作動器６６中心軸６８閉鎖端部分７２内方環状肩部７６ピストン７８凹部８０閉鎖部材８２リングシール８４カートリッジ８４サブアッセンブリ８６バイパス弁８８着脱自在閉鎖部材９０側部ポート９２軸方向ポート９４周縁弁座９６環状肩部９８カートリッジ１００弁ポート１０２バイパス弁

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】遮断弁タイプのバイパス弁の例は、ドイツ特許第２９６１９６０９号及び米国
特許第４，１９０，１９８号に開示されている。これらの特許は、内部チャンバ
ーと、内部チャンバーと連通した第１、第２及び第３ポートを有するハウジング
を教示している。これらのポートのうちの１つは、周縁弁座と、その弁座に係合
してバイパス流を遮断する可動弁体を有するバイパス弁ポートである。チャンバ
ー内に温度応答作動器が配置されており、弁ポートを開閉するために弁体に連結
されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】これらの従来技術のバイパス弁の１つ欠点は、温度応答（感温）弁作動器が、
それが露呈されるオイルの温度に関連して膨張又は収縮し、極端なオイル温度に
露呈されると、損傷されることがあるということである。従って、弁作動器の過
度の移動を吸収し、しかも、各バイパス弁ポートの良好な密封又は閉鎖を可能に
するための手段を設けなければならない。オイルが熱くなったとき弁ポートが良
好に閉鎖するように構成されているとすると、オイルが冷却したとき良好に開放
しないことが多く、従って、やはりバイパス流を通す必要がある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】本発明は、温度応答（感温）弁作動器を低温状態又はバイパス状態へ戻し、か
つ、極端な温度によって惹起される弁作動器の過度の移動を吸収するために戻り
ばねを弁作動器の本体に直接連結することによって上述した従来のバイパス弁を
改良するものである。本発明によれば、別個の、即ち独立したばね押し弁体が弁
ポートを開閉する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】（発明の開示）本発明の一側面によれば、内部にチャンバーを画定し、該チャンバーと連通す
る第１、第２及び第３主ポートを有し、該第１主ポートを、中心軸線を有し、周
縁弁座を有する弁ポートとしたハウジングと、前記チャンバー内に配置されてお
り、前記中心軸線に沿って延設された往復動中心軸を有する温度感応作動器とか
ら成り、前記中心軸は、前記弁ポートを部分的に閉鎖するための閉鎖端部分と、
前記弁座に係合して前記弁ポートを完全に閉鎖するために該閉鎖端部分に近接し
た部位で該中心軸から側方へ延長した環状リングを備えている、熱交換回路のた
めのバイパス弁において、前記ハウジング内に前記環状リングより下方に戻りばねが配置されており、該
戻りばねは、前記中心軸の閉鎖端部分を押圧し後退させて前記弁ポートを開放す
るために該中心軸に連結されていることを特徴とするバイパス弁が提供される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明の他の側面によれば、入口開口を有する入口マニホールドと、出口開口
を有する出口マニホールドと、該入口マニホールドと出口マニホールドの間に接
続された複数の互いに離隔した熱交換導管とから成る熱交換器において、内部にチャンバーを画定し、該チャンバーと連通する第１、第２及び第３主ポ
ートを有し、該第１主ポートを、中心軸線を有し、周縁弁座を有する弁ポートと
したハウジングと、前記チャンバー内に配置されており、前記中心軸線に沿って
延設された往復動中心軸を有する温度感応作動器とから成り、前記中心軸は、前
記弁ポートを部分的に閉鎖するための閉鎖端部分と、前記弁座に係合して前記弁
ポートを完全に閉鎖するために該閉鎖端部分に近接した部位で該中心軸から側方
へ延長した環状リングを備えているバイパス弁と、前記弁ポートを前記入口開口と出口開口の一方に接続する手段と、前記第２主ポート、チャンバー及び第３主ポートを直列に前記入口開口と出口
開口の他方に接続する手段を含み、前記バイパス弁のハウジング内に前記環状リングより下方に戻りばねが配置さ
れており、該戻りばねは、前記中心軸の閉鎖端部分を押圧し後退させて前記弁ポ
ートを開放するために該中心軸に連結されていることを特徴とする熱交換器が提
供される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】以上の記載に照らして当業者には明らかなように、本発明の実施に当たってい
ろいろな変更及び改変を加えることができる。従って、本発明の範囲は、以下の
請求項に規定される内容に従って解釈すべきである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (71)出願人 656 ＫＥＲＲＳＴＲＥＥＴ，ＯＡＫＶＩＬＬＥ，ＯＮＴＡＲＩＯ，ＣＡＮＡＤＡＬ６Ｋ３Ｅ４ (72)発明者ベッチオ，ダリオカナダ国エル５エヌ２エム３オンタリオミシソーガフォーメンテラアヴェニュナンバーサーティセカンド 6777 (72)発明者ペリック，ユリカナダ国エル６ケイ３シイー３オンタリオオークヴィルカーストリート 701 ー 415 Ｆターム(参考） 3G013 CA03 DA18 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換回路のためのバイパス弁であって、内部にチャンバーを画定し、該チャンバーと連通する第１、第２及び第３主ポ
ートを有し、該第１、第２及び第３主ポートのうちの１つを該チャンバーに対面
した周縁弁座を有する弁ポートとしたハウジングと、該弁ポートを開閉するために該弁座に係合するようになされた可動弁体と、前記チャンバー内に配置されており、前記弁体を移動させて前記弁ポートを開
閉させるために該弁体に連結された温度感応作動器と、から成るバイパス弁。
【請求項２】前記弁ポートは、中心軸線を有し、前記弁体は、前記弁座に
係合するために該中心軸線に沿って移動するようになされた往復動プラグを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁。
【請求項３】前記往復動プラグは、前記中心軸線に沿って延長しており、
前記弁ポートを部分的に閉鎖するための閉鎖端部分を有する中心軸と、前記弁座
に係合するために該閉鎖端部分に近接した部位で該中心軸から側方へ延長した環
状リングを含むことを特徴とする請求項２に記載のバイパス弁。
【請求項４】前記環状リングは、前記中心軸に摺動自在に装着されており
、前記閉鎖端部分は、該環状リングが該中心軸から抜け出るのを防止するための
ストッパーを有しており、該環状リングを該ストッパーの方に向けて押圧するた
めの偏倚手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のバイパス弁。
【請求項５】前記中心軸は、内方環状肩部を含み、前記偏倚手段は、該内
方環状肩部と前記環状リングとの間で前記中心軸に装着されたコイルばねである
ことを特徴とする請求項４に記載のバイパス弁。
【請求項６】前記作動器は、所定温度にまで加熱されると軸方向に突出し
、該所定温度より低い温度に冷却されると後退するようになされたサーマルモー
タであり、前記中心軸は該サーマルモータの一部であることを特徴とする請求項
５に記載のバイパス弁。
【請求項７】前記所定温度より低い温度に冷却されたとき前記サーマルモ
ータを後退させるのを助成するための戻りばねが前記ハウジング内に配置され、
該サーマルモータに連結されていることを特徴とする請求項６に記載のバイパス
弁。
【請求項８】前記戻りばねは、前記中心軸に連結され、前記環状リングよ
り下方に前記弁ポート内に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のバ
イパス弁。
【請求項９】前記戻りばねは、前記ストッパーを構成することを特徴とす
る請求項８に記載のバイパス弁。
【請求項１０】前記ハウジングは、前記弁ポートに対置して配置された着
脱自在の閉鎖部材を含み、前記サーマルモータは、該閉鎖部材に連結されたピス
トンを有しており、該閉鎖部材と、コイルばねと、環状リングと、戻りばねとで
該バイパス弁のためのサブアッセンブリを構成していることを特徴とする請求項
７、８又は９に記載のバイパス弁。
【請求項１１】前記弁ポートは、出口ポートであり、他の２つの主ポート
は、それぞれ入口ポートと出口ポートであることを特徴とする請求項４、５又は
６に記載のバイパス弁。
【請求項１２】前記弁ポートは、入口ポートであり、他の２つの主ポート
は、それぞれ入口ポートと出口ポートであることを特徴とする請求項４、５又は
６に記載のバイパス弁。
【請求項１３】前記ハウジングは、更に、前記弁ポートに連通した第１及
び第２分岐ポートを含むことを特徴とする請求項４、５又は６に記載のバイパス
弁。
【請求項１４】前記分岐ポートのうちの一方の分岐ポートは、入口ポート
であり、他方の分岐ポートは、該入口ポートと連通した出口ポートであり、前記
弁ポートは、該バイパス弁のための入口ポートであり、他の２つの主ポートは、
それぞれ該バイパス弁のための入口ポートと出口ポートであることを特徴とする
請求項１３に記載のバイパス弁。
【請求項１５】前記分岐ポートのうちの一方の分岐ポートは、入口ポート
であり、他方の分岐ポートは、該入口ポートと連通した出口ポートであり、前記
弁ポートは、該バイパス弁のための出口ポートであり、他の２つの主ポートは、
それぞれ該バイパス弁のための入口ポートと出口ポートであることを特徴とする
請求項１３に記載のバイパス弁。
【請求項１６】前記ハウジングは、前記弁ポートに対置して配置された着
脱自在の閉鎖部材を含み、前記サーマルモータは、該閉鎖部材に連結されたピス
トンを有していることを特徴とする請求項６に記載のバイパス弁。
【請求項１７】前記着脱自在の閉鎖部材は、側部ポートと、該側部ポート
と連通した軸方向ポートを有し、該側部ポートは、前記主ポートのうちの１つと
連通するように配置されており、該軸方向ポートは、周縁弁座を有しており、前
記サーマルモータは、該軸方向ポートの周縁弁座に係合して前記１つの主ポート
を閉鎖するようになされた第２弁体を構成する環状肩部を有していることを特徴
とする請求項１６に記載のバイパス弁。
【請求項１８】入口開口を有する入口マニホールド、及び、出口開口を有
する出口マニホールドと、該入口マニホールドと出口マニホールドの間に接続された複数の互いに離隔し
た熱交換導管と、内部にチャンバーを画定し、該チャンバーと連通する第１、第２及び第３主ポ
ートを有し、該第１、第２及び第３主ポートのうちの１つを該チャンバーに対面
した周縁弁座を有する弁ポートとしたハウジングと、該弁ポートを開閉するため
に該弁座に係合するようになされた可動弁体と、前記チャンバー内に配置されて
おり、前記弁体を移動させて前記弁ポートを開閉させるために該弁体に連結され
た温度感応作動器とから成るバイパス弁と、前記弁ポートを前記入口開口と出口開口の一方に接続する手段と、前記第２主ポート、チャンバー及び第３主ポートを直列に前記入口開口と出口
開口の他方に接続する手段と、から成る熱交換器。
【請求項１９】前記弁ポートは、前記熱交換器の入口開口と連通するよう
に接続されており、前記第２主ポートと、前記チャンバーと、前記第３主ポート
は、直列に前記熱交換器の出口開口と連通するように接続されており、該第３主
ポートは該熱交換器の出口となることを特徴とする請求項１８に記載の熱交換器
。
【請求項２０】前記弁ポートは、前記熱交換器の出口開口と連通するよう
に接続されており、前記第２主ポートと、前記チャンバーと、前記第３主ポート
は、直列に前記熱交換器の入口開口と連通するように接続されており、該第３主
ポートは該熱交換器の入口となることを特徴とする請求項１８に記載の熱交換器
。
【請求項２１】前記弁ポートを前記入口開口と出口開口の一方に接続する
前記手段、及び、前記第２主ポート、チャンバー及び第３主ポートを直列に前記
入口開口と出口開口の他方に接続する前記手段は、導管であることを特徴とする
請求項１８、１９又は２０に記載の熱交換器。
【請求項２２】前記弁ポートを前記入口開口と出口開口の一方に接続する
前記手段、及び、前記第２主ポート、チャンバー及び第３主ポートを直列に前記
入口開口と出口開口の他方に接続する前記手段は、該各ポートと各開口を直接接
続する接続部であることを特徴とする請求項１８、１９又は２０に記載の熱交換
器。