JP2004278985A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ軽量で、オイルの通油抵抗の増加も抑えられ、かつオイルホールの位置差の吸収範囲も大きくとることができるオイル通路プレート構造を有する熱交換器を提供する。
【解決手段】本発明の熱交換器は、複数枚の第１と第２のプレート１１１，１１２を積層することにより形成された熱交換コア部１１０と、このコア部を収納するタンク１２０と、流体通路プレート構造１３０と、座面プレート１４０とを具備していて、該流体通路プレート構造が、薄板で形成されたオイル通路プレーート１３１と流体通路補強フィン１３２の２つの部品によって構成されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両のエンジンオイルやオートマチックトランスミッション用の作動オイル等を冷却するためのオイルクーラとして使用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用のオイルクーラは、図５に示すようにオイルクーラ１００をエンジンやトランスミッション等のブロック２００に直付けし、オイルクーラ本体とブロックとでシールをすることによってオイル等の流体を直通させる構造を採用している（特許文献１参照）。即ち、所定形状の凹凸を有するようにプレス成形された２枚の第１プレート１１１と第２プレート１１２を合わせることで油通路ユニットを形成し、この油通路ユニットを積層することで熱交換コア部１１０が形成されている。この油通路ユニットは略円盤状であり、この中をオイルが流れ、さらに各油通路ユニットを連通し各油通路ユニットのオイル入口・出口となっている２つのオイルホールが設けられている。積層された各油通路ユニットの間が、エンジンの冷却水が通る水通路となっており、オイルと冷却水の２つの流体間で熱交換が行われる。
【０００３】
熱交換コア部１１０の水通路を密閉して冷却水の出入口１２１を設けるために、コップ状のタンク１２０が熱交換コア部１１０を囲んでいる。さらに水出入口１２１を除いて熱交換コア部１１０周りの冷却水を完全に密閉するようにタンク１２０の開口部を塞ぐためと、エンジンやトランスミッション等のブロック２００と熱交換コア部１１０のオイルホールの位置差を吸収してオイルを循環させるためのオイル通路プレート１３０が熱交換コア部１１０のブロック２００側に設けられる。さらにブロック２００に取り付けるための機構（例えばボルト穴）があり、かつオイルクーラ１００とブロック２００の間をシールするための座面プレート１４０が、オイル通路プレート１３０のブロック側に設けられている。この座面プレート１４０には、ブロック２００のオイルホール位置に合うようにオイルホールが開けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２８８７号公報（第３，４頁、第１図）
【０００５】
このオイル通路プレート１３０は、前述のオイルホール位置を吸収する通路としての機能の他に、その側面でタンク１２０をろう付け接着し冷却水を密閉する機能を持っている。またオイル通路プレート１３０は、タンク１２０の中に熱交換コア部１１０が入れられてからタンク１２０に圧入され、その後、座面プレート１４０と合わせてろう付けされる。このオイル通路プレート１３０のオイル通路１３１ｂ，１３１ｃ内の通油抵抗を抑えるためと、上記圧入の目的からオイル通路プレート１３０の板厚の厚さが必要であり、厚板となっている。
【０００６】
厚板材（圧延材）は、特にアルミの場合、一般的に材料費が高く、さらにコイル状化が困難なため搬送などの取り扱いも難しく、またプレスにおいても厚板だとプレス荷重が必要なため大きな設備が必要となる。更に図６に示すようにオイル通路１３１を形成するため打ち抜き穴が必要であり、打つ抜かれた部材は廃材となるため歩留まりが悪い。このように厚板は総じてコストが高くなる要因となっている。
【０００７】
またオイル通路プレート１３０にオイル通路１３１を形成するための打ち抜き穴は、そのオイルホール位置を吸収する通路の機能としては、大きい穴のほうが良く、それは通油抵抗のうえからも有利である。しかしながら、大きな穴にすると、その反面で熱交換コア部１１０を抑える面積が減り熱交換コア部１１０の耐圧強度が弱くなるので、あまり大きくすることもできない。さらに厚板のため、加工上多数の穴を開けて軽量化することもできない。従って、オイルクーラの重量が重くなる原因にもなっている。
このように、従来のオイルクーラにおける厚板のオイル通路プレート構造は、オイルクーラのコストと重量が大きくなる要因となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、安価かつ軽量可能であると共に、オイルの通油抵抗の増加も抑えられ、かつオイルホールの位置差の吸収範囲も大きくとることができるオイル通路プレート構造を有する熱交換器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の熱交換器を提供する。
請求項１に記載の熱交換器は、熱交換コア部、流体通路プレート構造及び座面プレートとを具備していて、この流体通路プレート構造を薄板によって形成された２つの部品で構成するようにしたものであり、これにより、流体通路プレート構造として厚板を使用する必要がないため、熱交換器の重量を軽減することができ、また材料費も安くすみ、更に薄板を使用するため大きなプレス荷重の大型の設備を必要とせず、材料の搬送も容易である。
【００１０】
請求項２の熱交換器は、流体通路プレート構造の一方の部品が、その外周に縦壁部を有し、また１つの開口部がカップ形状の張出部を有するようにしたものであり、これにより、縦壁部がタンク圧入とタンクろう付け機能を有することとなり、また張出部で流体の入口と出口とを仕切ることになるので、流体通路プレート構造のホールの位置差吸収機能を向上させることができる。
請求項３の熱交換器は、流体通路プレート構造の他方の部品を補強フィンとしたものであり、これにより、補強フィンを一方の部品の補強部材として使用することで、流体通路プレート構造の補強と軽量化との両面の効果が得られる。
【００１１】
請求項４の熱交換器は、補強フィンを流体が全方向に向けて抜けられる形状としたものであり、これにより、補強フィンの設置による流体抵抗の増加を抑制することができる。
請求項５の熱交換器は、補強フィンとしてオフセットフィンに特定したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の熱交換器について説明する。本発明の熱交換器は、好適には車両用オイルクーラに使用されるものであるが、これに限定されるものではない。図１は、本実施形態に係るオイルクーラ（熱交換器）１００の縦断面図である。なお、オイルクーラ１００は走行用エンジンのシリンダブロック又はクランクケース或いはトランスミッション本体の壁面等２００に装着されて、エンジン冷却水とエンジンオイルやオートマチックトランスミッション用の作動オイル等のオイルとを熱交換して、オイルを冷却するものである。
【００１３】
オイルと冷却水とを熱交換する熱交換コア部１１０は、所定形状の凹凸を有するようにプレス成形された複数枚の円盤状第１、第２プレート１１１，１１２をその厚み方向に積層することにより形成されている。言い換えれば、第１プレート１１１と第２プレート１１２とを重ね合わせて油通路ユニットを形成し、これら油通路ユニットを積層することによって熱交換コア部１１０を形成している。なお、図１に示される実施形態では、熱交換コア部１１０の下部に第３プレート１１３が設けられており、最下段の第２プレート１１２の強度を補強すると共に、熱交換コア部１１０の下面の平坦化を図っている。
【００１４】
熱交換コア部１１０は、有底略円筒状のタンク１２０内に収納されており、このタンク１２０の軸方向の一端側の開放部１２０ａが、オイル通路プレート構造（流体通路プレート構造）１３０により閉塞されて、熱交換コア部１１０を収納する閉じた空間がタンク１２０内に形成されている。
【００１５】
タンク１２０の円筒壁部には、冷却水が流入する流入口１２１と、この流入口１２１から流入した冷却水が熱交換コア部１１０の油通路ユニット間を通ってオイルとの熱交換を終えた冷却水を流出する流出口（図示していないが、流入口と同様に設ける）とが設けられている。
【００１６】
第１プレート１１１と第２プレート１１２とによって形成された油通路ユニット内の空間がオイルが流通するオイル通路１１４を構成し、この油通路ユニット外の空間（油通路ユニット間の空間）が冷却水が流通する冷却水通路１２２を構成している。この両通路１１４，１２２内には、オイルと冷却水との熱交換を促進するインナーフィン１１５，１２３が設けられている。なお、第１、第２プレート１１１，１１２には、オイルが流入する側のホールと流出する側のホールの２つのホールが形成されており、第１と第２のプレート１１１，１１２が積層されることでこれらのホールが連結して、流入側オイルホールと流出側オイルホールが形成されるものである。また、第３プレート１１３にも、当然に２つのホールが形成されている。
【００１７】
符号１４０は、タンク１２０又はオイル通路プレート構造１３０或いはこの両者にろう付け接合される座面プレートであり、この座面プレート１４０のオイル通路プレート構造１３０と反対側の面（シリンダブロック又はクランクケースの壁面等２００に接触する側の面）１４１には、この面（シール面）１４１とシリンダブロック又はクランクケースの壁面等２００との隙間をシールするアクリルゴム製のＯリング１５０が装着されるＯリング溝１４２が形成されている。このＯリング溝１４２及びシール面１４１は、所定のシール性を確保するために、機械加工にて所定の面粗さ、例えば１２．５Ｚ以下に仕上げられている。また座面プレート１４０にも、オイルの流入用と流出用の２つのオイルホール１４３，１４４が形成されている。
この座面プレート１４０は、取付ボルト１６０によってシリンダブロック又はクランクケースの壁面等２００に複数個所（図１には１個所だけ示されている）で固定される。即ち、オイルクーラ１００がシリンダブロック又はクランクケースの壁面等２００に取付け固定される。
【００１８】
次に、図２〜４に従って本発明の特徴であるオイル通路プレート構造１３０について説明する。本発明においては、従来の厚板のオイル通路プレートに代えて、オイル通路プレート構造１３０は、薄板のオイル通路プレート１３１と同じく薄板で形成されたオイル通路補強フィン１３２の２つの部品から構成されている。
【００１９】
薄板のオイル通路プレート１３１は、その外周に縦壁部１３１ａが設けられた平底の略円形水盤形状をしていて、その平底にはオイルが流出入するための２つの開口部（オイルホール）１３１ｂ，１３１ｃが形成されていて、１方の開口部１３１ｂは、平底からカップ状に張り出した張出部１３１ｄの頂部に形成されている。このオイル通路プレート１３１は、平底の底面が熱交換コア部１１０側に、縦壁部１３１ａの開口側（張出部１３１ｄの頂部側）が座面プレート１４０側に向けられている。この縦壁部１３１ａが、熱交換コア部１１０のタンク１２０への圧入機能とタンク１２０へのろう付け機能とを有している。
【００２０】
また、オイル通路プレート１３１の縦壁部１３１ａの開口縁は、内側又は外側（図１〜３においては内側）に曲げられて平面部１３１ｅが形成されると共に、張出部１３１ｄの頂部に形成される開口部１３１ｂの周縁にも張出平面部１３１ｆが形成され、これら平面部１３１ｅと張出平面部１３１ｆとが、座面プレート１４０にろう付けされる。
更に、オイル通路プレート１３１に形成された２つの開口部（オイルホール）１３１ｂ，１３１ｃは、熱交換コア部１１０のオイルの流入側と流出側の２つのオイルホールとそのホールの位置が略一致しており、更に一方の開口部１３１ｂは座面プレート１４０の片方のオイルホール（図１では、オイル流入側）１４３とホールの位置が略一致している。こうすることにより、オイル通路プレート１３１の張出部１３１ｄが、オイルの流入側と流出側とを仕切るようになる。
【００２１】
オイル通路プレート１３１の張出部１３１ｄを避けた水盤状の内部には、図２に示すようにオイル通路補強フィン１３２が詰められている。この補強フィン１３２はオイル通路プレート１３１を補強するためのもので、開口部１３１ｃから入るオイルが全方向に抜けられる形状、例えば、図４に示されるようにオフセットフィンのような形状をしている。この補強フィン１３２は、オイル通路プレート１３１の底面にろう付けされると共に、最終的には、座面プレート１４０にもろう付けされ、補強柱の役割をしている。
なお、オイルクーラ１００のほとんど全ての接合部分は、一般にはろう付けによって接合されている。
【００２２】
以上説明したように、本発明のオイルクーラのオイル通路プレート構造においては、薄板品の組み合わせ構造としたので材料費自体が安価となり、かつ重量が軽減される。また、開口部の打ち抜き穴が小さくなり、更にその捨てられる部分の板厚も薄いので材料の歩留まりが良い。また補強フィンによる補強構造を採用しているので、ハニカム構造と同じように同一強度での軽量化効果が高い。
更に、オフセットフィンによってオイルが全方向に向けて抜けることができると共に、オイル通路の流路断面積が広くとれるので、通油抵抗の増加が抑えられると同時に、オイルホールの位置差の吸収範囲も大きくとれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の熱交換器の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の熱交換器であるオイルクーラのオイル通路プレート構造の半上面図、断面図及び半下面図である。
【図３】図２のオイル通路プレート構造のオイル通路プレートの半上面図、断面図及び半下面図である。
【図４】図２のオイル通路プレート構造のオイル通路補強フィンの断面図及び半平面図とオフセットフィンの斜視図である。
【図５】従来のオイルクーラ（熱交換器）の全体構成を示す縦断面図である。
【図６】従来のオイルクーラのオイル通路プレート半上面図、断面図及び半下面図である。
【符号の説明】
１００…オイルクーラ（熱交換器）
１１０…熱交換コア部
１１１，１１２，１１３…第１、第２、第３プレート
１２０…タンク
１３０…オイル通路プレート構造（流体通路プレート構造）
１３１…オイル通路プレート
１３１ａ…縦壁部
１３１ｂ，１３１ｃ…開口部
１３１ｄ…張出部
１３２…オイル通路補強フィン
２００…シリンダブロック又はクランクケース或いはトランスミッション本体の壁面等

Claims (5)

1. 所定形状のプレートを積層することで複数の流体通路を形成し、２つの熱交換流体が前記流体通路を積層方向交互に流通すること熱交換する熱交換コア部と、
   前記熱交換コア部の流通ホールの位置と熱交換器が取り付けられるブロックの流通ホールの位置との位置差を吸収する機能を有し、前記熱交換コア部の前記ブロック側に固着される流体通路プレート構造と、
   前記流体通路プレート構造に固着され、前記ブロックとの間をシールする座面プレートと、
   を具備している熱交換器において、
   前記流体通路プレート構造が薄板によって形成される２つの部品の組み合わせによって構成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記流体通路プレート構造の一方の部品が、その外周に縦壁部を有し、その内部の１つの開口部がカップ形状の張出部を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記流体通路プレート構造の他方の部品が、補強フィンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記補張フィンが流体を全方向に向けて抜けられる形状をしていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記補強フィンがオフセットフィンであることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。

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