JP2005036768A - 潤滑油の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑油の冷却装置を海水オイルクーラーと清水オイルクーラーとから構成して、冷却装置の効率を向上させる。
【解決手段】 エンジン本体を冷却した冷却水を海水により冷却する清水クーラーと、潤滑油を冷却する清水オイルクーラー２を備えた舶用エンジンにおいて、前記清水オイルクーラー２と並列に海水オイルクーラーを設け、潤滑油経路における、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３への送油経路の分岐後の、海水オイルクーラー３上流側にバイパス弁２０を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、舶用エンジンに備えられる潤滑油の冷却装置の構成に関する。

従来から、船舶などに搭載されるエンジンには、エンジン本体を冷却した冷却水を海水を用いて冷却する清水クーラーや、潤滑油を冷却するオイルクーラー等の冷却装置が備えられている。
この潤滑油を冷却するオイルクーラーとしては、多管式で構成された海水オイルクーラーや多板式で構成された清水オイルクーラーが用いられている。一般的には、海水オイルクーラーが具備される場合が多く、該海水オイルクーラーは冷却ケース内に多数の管を配設し、これらの管を流れる海水と冷却ケース内を流れる潤滑油との間で熱交換を行って潤滑油を冷却するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０８−２１０１３３号公報

しかし、オイルクーラーとして海水オイルクーラーを用いた場合、温度の低い海水で潤滑油を冷却することになるため、無負荷及び低負荷時には潤滑油の温度がなかなか上がらず暖機に時間がかかり、つまり定格運転に至るまでに時間がかかり、メカニカルロスにより燃費が悪化したりする等の不具合があった。
また、多板式で構成された清水オイルクーラーを用いた場合、構造上潤滑油の圧力損失が大きくなっていた。そして、該圧力損失を防ぐためにバイパス弁を設けた場合には、冷却装置の効率が低下してしまうという問題が生じていた。
さらに、海水オイルクーラー、或いは清水オイルクーラーのどちらのオイルクーラーを用いた場合でも、エンジンに備えられるオイルクーラーは一つだけであるので、大型化する傾向にあった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジン本体を冷却した冷却水を海水により冷却する清水クーラーと、潤滑油を冷却する清水オイルクーラーを備えた舶用エンジンにおいて、前記清水オイルクーラーと並列に海水オイルクーラーを設けたものである。

請求項２においては、前記清水オイルクーラーと海水オイルクーラーへの送油経路の分岐後の、海水オイルクーラー上流側にバイパス弁を設けたものである。

請求項３においては、前記バイパス弁をバネと弁体により差圧式の弁としたものである。

請求項４においては、前記バイパス弁を電磁バルブで構成し、該電磁バルブのソレノイドと温度センサをコントローラと接続し、設定温度以上になると開くようにしたものである。

請求項５においては、前記バイパス弁を電磁バルブで構成し、該電磁バルブのソレノイドと圧力センサをコントローラと接続し、設定圧力以上になると開くようにしたものである。

請求項６においては、前記バイパス弁をオイルフィルタの取付ブロックに配置したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、清水オイルクーラーと海水オイルクーラーにより潤滑油を冷却できるので、清水オイルクーラーと海水オイルクーラーのそれぞれを小型化でき、配置の自由度が増す。また、エンジン冷却用（清水クーラー用）の海水をオイル冷却用に有効に利用できる。
さらに、清水オイルクーラーと海水オイルクーラーの使用が選択可能となり、必要なときに潤滑油を冷却できる。

請求項２においては、低負荷時には比較的容量の小さい清水オイルクーラーのみで冷却するため、過冷却することなく潤滑油を比較的高温に保つことができる。そのため、暖機に要する時間が短くなるとともに、メカニカルロスを低減することができる。また、低温時にはバイパス弁を閉じて清水オイルクーラーのみで潤滑油を冷却し、高温時にはバイパス弁を開いて清水オイルクーラーと海水オイルクーラーの両方で冷却することができる。
さらに、清水オイルクーラーを多板式で構成した場合、潤滑油の圧力が高くなると、バイパス弁を開いて、海水オイルクーラーに逃がすことができるため、清水オイルクーラーの破損を防止できる。また、エンジン出力に応じたクーラー容量設定を容易にできる。

請求項３においては、潤滑油の圧力損失を低減することができる。また、バネと弁体とからなる簡単な構成で弁を構成することができるため、コストの低減化を図ることができる。さらに、バイパス弁を小型化できるため、配置位置の自由度が高まる。

請求項４においては、潤滑油の温度上昇を抑えることができる。よって、潤滑油を適当な温度に保つことができ、燃費の向上を図ることができる。

請求項５においては、清水オイルクーラーを多板式で構成した場合、潤滑油の圧力が高くなると、バイパス弁を開いて、海水オイルクーラーに逃がすことができるため、清水オイルクーラーを保護できる。また、潤滑油の圧力損失を低減することができる。

請求項６においては、潤滑油の流路を短くでき、清水オイルクーラーと海水オイルクーラーとの配管を短くできる。また、バイパス弁のメンテナンスを容易に行うことができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の潤滑油冷却装置の構成を示す図、図２は潤滑油冷却装置における潤滑油経路の構成を示す図である。

舶用エンジンにおいて、エンジン上部を構成するシリンダヘッド側部の一側に清水クーラーが配置され、該清水クーラーはエンジン本体を冷却した冷却水を海水により冷却するようにしている。そして、シリンダヘッドの他側に潤滑油を冷却する冷却装置１が配置されている。図１及び図２に示すように、該潤滑油冷却装置１は、清水を用いて潤滑油を冷却する清水オイルクーラー２と、海水を用いて潤滑油を冷却する海水オイルクーラー３とから構成されている。図２において、潤滑油ポンプ２３には安全弁２４が接続されて、規定圧以上の圧油はドレンするようにしている。該潤滑油ポンプ２３の吐出側には清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３が並列に接続され、海水オイルクーラー３の上流側（入口側）にはバイパス弁２０が直列に接続されている。該清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３の出口にはオイルフィルタ９が接続され、該オイルフィルタ９の出口には調圧弁２５が接続され、規定圧以上の圧油はドレンするようにしている。該調圧弁２５の二次側にエンジン各部の潤滑箇所（ギャラリ等）２６に送油するための油路が接続されている。

前記清水オイルクーラー２は多板式で構成されており、油路ケース８に固設された冷却ケース６と、複数の板７ａ・７ａ・・・を平行に連接して中空部を構成した冷却板７とからなり、該冷却板７が冷却ケース６内に配設されている。これにより、板７ａの枚数を増減することによりクーラー容量を容易に変更することが可能であり、エンジン出力に応じて、クーラー容量設定を容易にできるのである。

前記冷却ケース６の両側部には、それぞれ冷却水入口６ａと冷却水出口６ｂが設けられている。前記冷却水入口６ａには図示しないホース等を介してエンジンのジャケットと清水ポンプとに接続され、該清水ポンプにより清水をエンジンのジャケットに圧送してエンジンを冷却し、更に清水を板７ａ・７ａ・・・の間隙へ送ることができるようにしている。また、冷却水出口６ｂはホース等を連通して潤滑油を冷却した後の清水を清水クーラーに送水するようにしている。

また、冷却ケース６の冷却水出口６ｂ側（本実施例では右下部）に潤滑油入口６ｃが設けられ、冷却ケース６の冷却水入口６ａ側（本実施例では左下部）に潤滑油出口６ｄが設けられている。前記油路ケース８には図１において左右に油路８ａ・８ｂが形成され、前記潤滑油入口６ｃは、油路ケース８の一側に形成された油路８ａの第一出口８ｃと接続され、該油路８ａの入口８ｄは潤滑油ポンプ２３の吐出口に接続されている。前記潤滑油出口６ｄは、油路ケース８の他側に形成された油路８ｂの第一入口８ｆと接続され、油路８ｂの出口８ｇはオイルフィルタ９と接続されている。該オイルフィルタ９は、取付ブロック１０を介して油路ケース８に取り付けられ、清水オイルクーラー２と反対側に取り付けられる。取付ブロック１０にはオイルフィルタ９の入口側の油路１０ａと出口側の油路１０ｂとバイパス用の油路１０ｃが形成され、該油路１０ａは出口８ｇを介して前記油路８ｂと接続されて、オイルフィルタ９と清水オイルクーラー２とが連通されている。前記油路１０ｂはオイルフィルタ９で濾過した後のオイルをエンジンのギャラリ等各部へ送油するように連通し、油路１０ｃには後述するバイパス弁２０が配設され、海水オイルクーラー３と前記油路８ａとを連通可能としている。

このような構成において、エンジンのオイルパン１２に貯溜されている潤滑油は潤滑油ポンプ２３により吸入されて吐出され、油路８ａを介して清水オイルクーラー２に送られ、潤滑油入口６ｃから冷却板７内に導入される。該冷却版７の各板７ａ内を流れる潤滑油は熱交換されて冷却されて潤滑油出口６ｄから排出され、油路８ｂ・１０ａを介してオイルフィルタ９へ送られた後、油路１０ｂよりエンジン各部に供給される。また、清水が清水ポンプによりくみ上げられて冷却水入口６ａに送られ、該冷却水入口６ａから冷却ケース６内に導入され、冷却水出口６ｂから排出される。これにより、潤滑油が冷却板７内を流れる間に、潤滑油と冷却ケース６内を流れる清水との間で熱交換が行われ、潤滑油が冷却される。

また、海水オイルクーラー３は多管式で構成されており、該冷却ケース１３内に多数の冷却管１４・１４・・・と、該冷却管１４・１４・・・の両側を支持する支持板１５・１５とが配設されている。なお、本実施例では、海水オイルクーラー３を多管式とし、前記清水オイルクーラー２と多板式として構成としているが、これは特に限定するものではなく、例えば海水オイルクーラーを多板式として構成してもよいし、清水オイルクーラーを多管式として構成してもよい。

前記冷却ケース１３の両側部にはそれぞれ冷却水入口１３ａと冷却水出口１３ｂが設けられている。該冷却水入口１３ａは図示しないホース等を連通して清水クーラー用の海水を冷却管１４・１４・・・へ送水できるようにしている。冷却水出口１３ｂはホース等を連通して冷却後の海水を機外へ排出できるようにしている。

冷却ケース１３内の両側に所定の間隔をあけて平行に支持板１５・１５が設けられて三つの空間が形成され、該支持板１５・１５間に前記冷却管１４・１４・・・が平行に横架して配置されている。該冷却管１４・１４・・・の両端部が支持板１５・１５に開口された複数の支持孔に挿入されて支持板１５・１５の部分で固定されている。こうして、支持板１５・１５に支持された各冷却管１４の一側が冷却水入口１３ａが位置する空間に連通され、他側が冷却水出口１３ｂが位置する空間に連通されている。

また、冷却ケース１３の冷却水出口１３ｂ側（本実施例では右上部）に潤滑油入口１３ｃが設けられ、冷却ケース１１の冷却水入口１３ａ側（本実施例では左上部）に潤滑油出口１３ｄが設けられて、それぞれ冷却ケース１３の中央に形成される空間に連通されている。該潤滑油入口１３ｃは、油路１６を介して前記取付ブロック１０に配置されたバイパス弁２０の二次側ポート１０ｄに連通され、前記油路ケース８の油路８ａを介して潤滑油ポンプ２３に接続されている。潤滑油出口１３ｄは、油路１７を介して油路ケース８に形成した油路８ｂの前記第一入口８ｆ近傍に設けた第二入口８ｈと連通され、油路８ｂよりオイルフィルタ９と接続されている。

このような構成において、潤滑油ポンプ２３から吐出された潤滑油は、油圧が上昇してパイパス弁２０が開いたときには、入口８ｄより分岐して清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３に送油される。油路ケース８に形成した油路８ａの第二出口８ｅから油路１０ｃ・１６を介して送られた潤滑油は海水オイルクーラー２に至り、潤滑油入口１３ｃから冷却ケース１３内の支持板１５・１５間の空間に導入される。一方、清水クーラー用の海水が冷却水入口１３ａに送られて、該冷却水入口１３ａから冷却管１４・１４・・・内に導入され、冷却水出口１３ｂから排出される。これにより、前記支持板１５・１５間の空間を流れる間に熱交換されて冷却され、潤滑油は潤滑油出口１３ｄから油路１７・８ｂ・１０ａを介してオイルフィルタ９へ送られた後、油路１０ｂよりエンジン各部に供給される。

そして、以上のように構成された清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３とが並列に設けられて、潤滑油の冷却装置１が構成されている。つまり、潤滑油冷却装置１は、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３のオイル通路の一側を潤滑油ポンプ２３の吐出側に並列に接続し、該清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３のオイル通路の他側をオイルフィルタ９に接続することで、オイルパン１２内に貯溜される潤滑油を潤滑油ポンプ２３より吐出して清水オイルクーラー２又は海水オイルクーラー３に送り、該清水オイルクーラー２又は海水オイルクーラー３により冷却可能としているのである。したがって、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３により潤滑油を冷却できるので、一つの海水又は清水オイルクーラーのみで潤滑油を冷却するため容量が大きくなる傾向にあった従来のオイルクーラーに比べて、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３を小型化でき、配置の自由度が増す。また、清水クーラー用の海水をオイル冷却用に有効に利用できる。さらに、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３にバルブを接続することで、その使用が選択可能となり、必要なときに潤滑油を冷却できる。

このような構成の潤滑油冷却装置１において、前記清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３への送油経路の分岐後の、海水オイルクーラー３上流側にバイパス弁２０が設けられている。つまり、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３へ分岐する油路８ａの海水オイルクーラー３側と、海水オイルクーラー３の潤滑油入口１３ｃに連通される油路１６とを接続する取付ブロック１０の油路１０ｃにバイパス弁２０が設けられている。このように、バイパス弁２０をオイルフィルタ９の取付ブロック１０に配置することで、潤滑油の流路を短くでき、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３との配管を短くしている。また、バイパス弁２０のメンテナンスを容易なものとしている。

前記バイパス弁２０は、バネ２１と弁体２２とにより差圧式の弁として構成されている。すなわち、バイパス弁２０は、取付ブロック１０に設けられた孔、即ち油路１０ｃに摺動自在に挿入された弁体２２がバネ２１により閉側に付勢されてなり、エンジン始動時等では該弁体２２により油路１０ｃと二次側ポート１０ｄの間を閉じている。また、油路１０ａと油路１０ｃ内に収納された弁体２２の背室との間には連通油路１０ｅが連通されている。そして、エンジンの回転数が増加して、清水オイルクーラー２側の油路８ａにおける油流量が増加して油路１０ｅの圧力よりも高くなると、この油圧によりバネ力に抗して弁体２２が押し付けられ、弁体２２が開くように構成されている。よって、該バイパス弁２０により潤滑油の圧力損失を低減することができる。また、バイパス弁２０を差圧式の弁とすることで、簡単な構成で弁を構成することができるので、コストの低減化を図ることができる。さらに、この場合バイパス弁は小型化できるため、配置位置の自由度も高まる。

このように構成することにより、エンジンに掛かる負荷が低いとき、弁体２２の前後の差圧はバネ力よりも小さく、バイパス弁２０は閉じた状態となる。そのため、潤滑油ポンプ２３より吐出される潤滑油は、清水オイルクーラー２にのみ流れて冷却される。

一方、エンジンに掛かる負荷が高いとき、清水オイルクーラー２上流側の油圧流量が増加し、弁体２２の前後の差圧がバネ力より大きくなって、つまり背圧よりも大きくなって、バイバス弁２０が開くこととなる。そのため、循環油ポンプ１３により吐出される潤滑油は、清水オイルクーラー２に流れるとともに、海水オイルクーラー３にも流れ、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３とにより冷却される。

したがって、エンジン始動直後やアイドリング時等の低負荷時においては、潤滑油を比較的容量の小さい清水オイルクーラーのみで冷却することとなり、過冷却することなく潤滑油を比較的高温に保つことができる。よって、暖機に要する時間が短くて済み、メカニカルロスを低減できる。また、低温時には、清水オイルクーラー２で潤滑油を冷却し、高温時にはバイパス弁２２を開いて、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３の両方で冷却できるようになるので、潤滑油を適当な温度に保ち易くなる。
さらに、バイパス弁２０を開いて潤滑油を海水オイルクーラー３側に流すことで、清水オイルクーラー２にかかる圧力を低減できるため、圧力による清水オイルクーラー２の破損を防止することができる。

また、前記バイパス弁２０は電磁バルブで構成することもできる。この場合、電磁バルブを構成するソレノイドをコントローラに接続するとともに、該コントローラに冷却ケースに付設された温度センサを接続し、温度センサにより検知した潤滑油の温度が設定温度以上になるとバイパス弁を開くように構成する。これにより、潤滑油の温度が設定温度以上となると、電磁バルブのソレノイドが作動されて、バイパス弁が開き清水オイルクーラー２にのみ流れていた潤滑油が海水オイルクーラー３にも流れるようになり、清水オイルクーラー２と海水オイルクーラー３とにより潤滑油を冷却することができるので、潤滑油の温度上昇を抑えることができる。また、潤滑油を適当な温度に維持してエンジン各部に供給できるので、燃費の向上を図ることができる。

さらに、温度センサの変わりに圧力センサをコントローラに接続し、圧力センサにより検知した潤滑油の圧力が設定圧力以上になるとバイパス弁を開くように構成することもできる。これにより、潤滑油の圧力損失を低減することができる。また、潤滑油の圧力が設定圧力以上になると電磁バルブのソレノイドが作動されて、バイパス弁を開いて海水オイルクーラー３に逃がすことができるため、多板式で構成した清水オイルクーラー２に過大な圧力が掛かるのを防止して、清水オイルクーラー２を保護することができる。

本発明の潤滑油冷却装置の構成を示す図。 潤滑油冷却装置における潤滑油経路の構成を示す図。

符号の説明

１ 潤滑油冷却装置
２ 清水オイルクーラー
３ 海水オイルクーラー
９ オイルフィルタ
１０ 取付ブロック
２０ バイパス弁
２１ バネ
２２ 弁体

Claims (6)

1. エンジン本体を冷却した冷却水を海水により冷却する清水クーラーと、潤滑油を冷却する清水オイルクーラーを備えた舶用エンジンにおいて、前記清水オイルクーラーと並列に海水オイルクーラーを設けたことを特徴とする潤滑油の冷却装置。
2. 前記清水オイルクーラーと海水オイルクーラーへの送油経路の分岐後の、海水オイルクーラー上流側にバイパス弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の冷却装置。
3. 前記バイパス弁をバネと弁体により差圧式の弁としたことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の冷却装置。
4. 前記バイパス弁を電磁バルブで構成し、該電磁バルブのソレノイドと温度センサをコントローラと接続し、設定温度以上になると開くようにしたことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の冷却装置。
5. 前記バイパス弁を電磁バルブで構成し、該電磁バルブのソレノイドと圧力センサをコントローラと接続し、設定圧力以上になると開くようにしたことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の冷却装置。
6. 前記バイパス弁をオイルフィルタの取付ブロックに配置したことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の冷却装置。
   

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