JP2006112428A - 一体型熱バイパス弁 - Google Patents

Abstract

【課題】一体型熱バイパス弁を有する熱交換器を提供する。
【解決手段】本発明は、入口ポート、出口ポート、ヘッダー、複数の冷却チューブ、及び熱バイパス弁を有し、それらが一体化された熱交換器である。熱バイパス弁はヘッダー内に設けられ、目標流体温度より低温時には、熱交換器の冷却チューブを通る流体の流れを制限するように設計されている。熱バイパス弁は、第一及び第二動作モード間で流体の流れを制限及び制限しないように移動可能な弁体を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、熱交換器に係り、特に、熱バイパス弁を備えた熱交換器に関する。

自動車用の熱交換器は様々な環境条件下で動作する必要がある。熱交換器、例えばオイルクーラ等には、このオイルクーラに設けられた熱バイパス弁の必要性を決定づけるような、例えば低温状態等の動作条件が生じる。一般に、熱バイパス弁は熱交換器から分離した、輸送用ホースとジャンパ線との間に設置される。最近では、熱バイパス弁は外部ブロックハウジングによって熱交換器の外側に取り付けられている。

ホースまたはジャンパ線にバイパス弁を設置するための処理・材料・人件費用は高額となる。さらに、熱バイパス弁のホース間への搭載、または熱交換器外部への搭載には現状ではかなりのスペースを必要とする。今日では、ボンネット内の収納スペースは少ないため、熱バイパス弁を収納するための更なるスペースを作り出すのは非常に大きな懸念事項である。また、信頼性やサービス性の点からも改良された構造設計が望まれている。
上述したように、熱バイパス弁を収納するための改良された構造設計が要請されていることは明らかである。

上記の要請を満たし、かつ、従来技術の上述された問題点や他の制限事項を解決するため、本発明は、一体型熱バイパス弁を備えた熱交換器を提供する。

本発明の熱交換器は、入口及び出口ポートと、ヘッダー（マニホールド）と、複数の冷却チューブと、熱バイパス弁を有する。ヘッダーは、入口ポート及び複数の冷却チューブとの間で流体が流れるようになっている。熱バイパス弁は、ヘッダー内に位置し、目標流体温度より低温のとき、冷却チューブをバイパスし、入口ポートと出口ポートとの間にスリーブを経由する流路を形成するように構成されている。弁体は、目標流体温度より高温のとき、熱バイパス弁のスリーブと協働して、流体を冷却チューブを通るように差し向ける。

本発明の別の観点では、弁体は、流体の流れが制限されるように、冷却チューブに対して垂直方向に移動可能である。

本発明の別の観点では、スリーブがヘッダーに取り付けられ、ばねクリップが弁体をスリーブ内に固定し、このクリップを取り外すことによって弁体とばねをスリーブから自在に取り外すことができる。

本発明のまた別の観点では、熱交換器は、冷却チューブ及びヘッダーとの間に流体を流すリターンチューブを有する。さらに、バッフルは、ヘッダー内に位置し、冷却チューブとリターンチューブとを分離している。

本発明のさらにまた別の観点では、スリーブがヘッダー内に圧入され、入口ポートがヘッダーを経由してスリーブまで延びている。

本発明の更なる目的、特徴及び利点は、図面及び本明細書の一部を構成する請求の範囲を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより、当業者にとって明白となる。

図１に示すように、本発明による熱交換器は符号１０が付されている。その主な部品として、熱交換器１０は、一対のヘッダー（図にはそのうちの一つが示され、符号１２が付されている）を備え、これらの間には、一組の冷却チューブ１４が延びている。ヘッダー１２の一つには、入口ポート２０と、出口ポート１８と、熱バイパス弁２１が設けられている。入口ポート２０はヘッダー（マニホールド）１２に連結され、流体、例えばトランスミッション・オイルまたはエンジン冷却剤等がヘッダー（マニホールド）１２内に流れることが可能となっている。流体は、ヘッダー１２から入ってチューブ１４を経由して循環し、チューブ１４で冷却されるようになっている。フィン１６は冷却チューブ１４に連結され、対流により、冷却チューブ１４からの熱消散を増大させるようになっている。冷却された流体は他方のヘッダーに回収され、リターンチューブ２７によりマニホールド１２に戻る。その後、冷却流体は出口ポート１８を通ってマニホールド１２から流出する。

熱バイパス弁２１は、マニホールド１２内に挿入され、流体温度が目標温度より低温の場合には、少なくとも流体の流れの一部を熱交換器１０内でバイパスさせる。熱バイパス弁２１は、スリーブ２２と、弁体２４と、ばね２６を有する。スリーブ２２は、初めにマニホールド１２に圧入され、その後、入口ポート２０及び出口ポート１８がマニホールド１２を通ってスリーブ２２に挿入される。入口ポート２０及び出口ポート１８は、スリーブ２２をマニホールド１２内に固定し、マニホールド１２内においてスリーブ２２の方向を保持する。スリーブ２２は、ろう付けしてもよく、または、機械的に結合するようにしてもよく、さらに、マニホールド１２内に機械的に留めるようにしてもよい。ばね２６及び弁体２４は、スリーブ２２に挿入されており、目標温度より低温時に、流体の流れを熱交換器内でバイパスするように差し向ける。

次に、図２に示すように、バイパス弁２１は、マニホールド１２内に取り付けられ、そのバイパスモードが示されている。ばね２６はスリーブ２２と弁体２４の間で付勢されている。ばねクリップなどのクリップ２８が、弁体２４及びばね２６をスリーブ２２内に保持するために用いられている。バイパスモードでは、入口ポート２０と出口ポート１８間にスリーブ２２を経由する流路が作られる。これは、冷却チューブ１４を経由する流体抵抗がスリーブ２２を経由する入口ポート２０及び出口ポート１８間の流体抵抗よりも高いために、冷却チューブ１４への流体の流れが本来的に制限されるためである。したがって、流体の少なくとも一部が、さらに、本実施形態では実質的には全てが、冷却チューブ１４を経由して流れることなく、入口ポート２０から出口ポート１８へとバイパスされる。

次に、図３には、高温流モードにある熱バイパス弁２１が示されている。流体温度が上昇するにつれて、弁体２４内のワックスモータが拡張して弁体２４をばね２６に対して押し上げ、弁体２４の表面がスリーブ２２の表面と協働して、スリーブ２２を経由する入口ポート２０から出口ポート１８への流路をふさぐように動作する。したがって、熱交換器の使用が必要とされる程度に流体温度が上昇するにつれて、高温流体は熱交換器を通って流れるように差し向けられ、冷却チューブ１４を通って移動するにつれて冷却される。冷却された流体はリターンチューブ２７を通って戻り、出口ポート１８から流出し、再利用される。注意すべきであるが、バッフル３４は、冷却チューブ１４をリターンチューブ２７から隔離し、これにより、流体が入口ポート２０から冷却チューブ１４を通りリターンチューブ２７を経由して戻って出口ポート１８から流出するようになっている。

更に、注意すべきであるが、熱バイパス弁２１の方向により、弁体２４の長さ方向及び移動方向が、冷却チューブ１４に対し垂直となる。弁体２４を冷却チューブ１４に対し直角となるように方向付けすることにより、非常に小型でタイトに一体化された収納が形成され、熱交換器１０に、また熱交換器１０からホースを引くのに必要とされる外付けスペースが最小限で済む。

加えて、クリップ２８を取り外すと、弁体２４及びばね２６に容易にアクセス可能となり、スリーブ２２からすぐに取り外すことができる。更に、スリーブ２２はマニホールド１２内に一定の方向にしっかりと留められたままである。更に、熱交換器１０への、また熱交換器１０からの流体の流れを遮断する必要もない。

当業者であれば容易に認識可能なように、上記記載は本発明の実施形態を意図したものである。この記載は本発明の範囲もしくは用途を制限するものではなく、請求項で定義されているように、本発明はその精神から逸脱することなしに、改良、変形及び変更が可能である。

本発明による一体型熱バイパス弁を備えた熱交換器を示す部品展開斜視図である。 弁閉鎖時の一体型熱バイパス弁を備えた熱交換器を示す部分断面図である。 弁開放時の一体型熱バイパス弁を備えた熱交換器を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 熱交換器
１２ ヘッダー（マニホールド）
１４ 冷却チューブ
１６ フィン
１８ 出口ポート
２０ 入口ポート
２１ 熱バイパス弁
２２ スリーブ
２４ 弁体
２６ ばね
２７ リターンチューブ
２８ クリップ
３４ バッフル

Claims (9)

1. 車両用の熱交換器であって、
   入口ポート及び出口ポートと、
   上記入口ポートとの間で流体が流れるヘッダーと、
   上記ヘッダーとの間で流体が流れる複数の冷却チューブと、
   上記ヘッダー内に設けられ、第１動作モードと第２動作モードとの間を移動可能な弁体を備えた熱バイパス弁であって、この弁体が、第１動作モーでは少なくとも流体の一部を上記冷却チューブに流すことなく上記入口ポートから出口ポートに流し、上記第２動作モードでは流体が上記入口ポートから上記冷却チューブを経て上記出口ポートへ流体が流れる位置に移動するように構成されている上記熱バイパス弁と、
   を有することを特徴とする熱交換器。
2. 上記弁体は、流体の流れが制限されるように上記冷却チューブに対してほぼ垂直方向に移動可能である請求項１記載の熱交換器。
3. 上記熱バイパス弁は上記ヘッダーに取り付けられたスリーブを備え、さらに、上記弁体は上記スリーブ内に位置している請求項１記載の熱交換器。
4. 更に、上記弁体を上記スリーブ内に保持する取外し可能なリテーナであって、このリテーナを取り外すことにより上記弁体を上記スリーブから自在に取り外すことができる上記リテーナを有する請求項１記載の熱交換器。
5. 上記リテーナは、ばねクリップである請求項４記載の熱交換器。
6. 更に、上記冷却チューブと上記ヘッダーの間に流体を流すリターンチューブを有する請求項１記載の熱交換器。
7. 更に、上記ヘッダー内の上記冷却チューブと上記リターンチューブの間に設けられたバッフルを有する請求項６記載の熱交換器。
8. 上記弁体は、流体が目標流体温度よりも低温のとき上記第１動作モードで動作し、流体が目標流体温度よりも高温のとき第２動作モードで動作する請求項１記載の熱交換器。
9. 上記入口ポートは上記スリーブ内に延びている請求項１記載の熱交換器。

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