JP2006145167A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 タンクの肉厚を厚くすることなく、タンクの天井部の剛性の改善を図ることができる熱交換器を提供する。
【解決手段】 オイルクーラ１００は、２つのプレート１１１，１１２を合わせることで形成された流体通路ユニットを複数積層することによって形成し、この流体通路ユニットの内と外とを流通する流体間で熱交換する熱交換コア部１１０と、該熱交換コア部を収納する有底略円筒状のタンク１２０とを有していて、該タンクの天井部における熱交換コア部の流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂと対面する部分に、タンクの外方に向けて膨出する膨出部１２０ｃが形成されている。膨出部の平面形状は、略楕円形又は略長円形である。
【選択図】 図１

Description

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。

従来の車両用のオイルクーラは、図２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（図示せず）に直付けし、オイルクーラ本体とブロックとをシールすることによってオイル等の流体を直接に流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とを合わせることでオイル通路ユニットを形成し、このオイル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。このオイル通路ユニットは、一般には略円盤状であり、この中をオイルが流れるようになっていて、さらに各オイル通路ユニットを連通し各オイル通路ユニットのオイル入口・出口となっている２つのオイル流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂが設けられている。積層された各オイル通路ユニットの間が、エンジンの冷却水が通る冷却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。

なお、オイル通路１１３と冷却水通路１２３内には、オイルクーラ１００の剛性確保とオイルと冷却水との伝熱向上のために、インナーフィンが挟み込まれている。また、熱交換コア部１１０の冷却水通路１２３を密閉して冷却水の出入口１２１，１２２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。更に冷却水出入口１２１，１２２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の開放部を塞ぐためと、エンジンやトランスミッション等のブロックと熱交換コア部１１０のオイル流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂ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のブロック側（タンク１２０の開放側）に設けられる。更にブロック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。

特開２００１−１２８８７号公報

この従来のオイルクーラ１００は、図２（ｂ）に示されるようにタンク１２０の天井部１２０ａ（図２（ｂ）において左側）が平面であり、熱交換コア部１１０のオイル流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂの直上部分は、図２に示されるようにフィンが存在しない。そのため、タンク天井部１２０ａのオイル流通ホールの直上部分（図２（ａ）に太い実線で示す領域Ｄ）が、他の部分に比べ剛性が劣っている。油圧の作用があるとタンク１２０のこの直上部分は張出変形を開始し、熱交換コア部１１０内部に応力を集中させ、最終的には熱交換コア部１１０の破損をもたらすという問題がある。また、この現象により、このオイルクーラの使用用途が限られ、エンジン用等の高負荷分野への使用ができないという問題がある。

そこで、従来においては、タンクの天井部のみを厚板材によって加工したり、又は、天井部に補強板を当てる等によって、タンクの天井部の耐圧性の向上を図っている。しかしながら、このオイルクーラはアルミニウムを主体とする金属板から形成されており、厚板材を使用することは、材料費のコストアップを招くと共に、コイル化が困難なため材料の搬送などの取り扱いも難しいという問題がある。
また補強板を使用する場合は、部品点数の増加及び組付け工数の増加によるコストアップの要因をはらんでいる。更に補強板とタンクとの接合性にも問題があり、製品の不良率増加という問題もある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料費、部品点数及び組付け工数の増加等による製品のコストアップ化を防止しつつ、タンクの天井部の剛性の改善を図ることができる熱交換器を提供することである。

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、２つのプレートを合わせることで形成された流体通路ユニットを積層することによって形成し、流体通路ユニットの内と外とを交互に流通する流体間で熱交換する熱交換コア部と、この熱交換コア部を収納するタンクと、熱交換コア部のブロック側に固着される流体通路プレート及び座面プレートとを具備していて、このタンクの天井部における、熱交換コア部の流通ホールと対面する部分に、タンクの外方に向けて膨出する膨出部を形成したものであり、これにより、タンクの天井部の強度を向上させることができ、タンクを肉厚にすることなくまた補強板を設けることなくその耐圧性を改善することができる。

請求項２の熱交換器は、タンク天井部における膨出部の平面形状を略楕円形又は略長円形にしたものである。膨出部の形状としては、オイルの内圧による力を分散させる観点からはできるだけ大きい方が好ましいが、必要ろう付け面の確保と製造上の治具の制約等により、楕円形状又は長円形状とすることが好適である。

以下、図面に基づい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を示しており、（ａ）はその平面図を、（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図を、（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における要部断面図を示している。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。

オイルと冷却水とを熱交換コア部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とを重ね合わせてオイル通路ユニットを形成し、これらオイル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。第１、第２プレートは一般にはアルミニウムを主体とする金属板であり、熱交換コア部１１０は、通常ろう付けによって形成されている。

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１２０ｂが、オイル通路プレート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。

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のオイル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１２２とが設けられている。

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オイル通路ユニット内の空間がオイルが流通するオイル通路１１３を構成し、このオイル通路ユニット外の空間（オイル通路ユニット間の空間）が冷却水が流通する冷却水通路１２３を構成している。この両通路１１３，１２３内には、オイルと冷却水との熱交換を促進すると共に、熱交換コア部１１０の剛性を確保するためにインナーフィン１１４，１２４が設けられている。

また、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とが積層されることでこれらのホールが連結して、流入側オイル流通ホール１１５Ａと流出側オイル流通ホール１１５Ｂとが形成されている。即ち、熱交換コア部１１０は、２つの流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂを有している。

熱交換コア部１１０のブロック（図示せず）側に固着される流体通路プレート１３０にも、２つの流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂにそれぞれ流通する２つのホール１３１Ａ，１３１Ｂとが形成されている。なお、この流体通路プレート１３０は、熱交換コア部１１０の流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂの位置と熱交換器１００が取り付けられるブロックの流通ホール（図示せず）の位置との位置差を吸収する機能を有すると共に、熱交換コア部１１０の下面の平坦化を図るために設けられている。

符号１４０は、タンク１２０又は流体通路プレート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の流体通路プレート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（図示せず）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。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１４３Ａ，１４３Ｂが形成されている。
この座面プレート１４０は、取付ボルト（図示せず）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に複数個所（図１（ａ）には４個所示されている）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に取り付け固定される。

次に、本発明の特徴である熱交換コア部１１０を収納するタンク１２０の構造について説明する。従来、タンク１２０の天井部（タンク１２０の開放部１２０ｂと反対側の閉鎖された部分）１２０ａは平坦であったが、本実施形態においては、この天井部１２０ａの熱交換コア部１１０の流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂと対面する部分に、タンク１２０の外方へと膨出する膨出部１２０ｃを形成している。この膨出部１２０ｃの形状は、オイルの内圧による力を分散させるためには、できるだけ大きい方がよいが、あまり大きくするとタンク１２０と熱交換コア部１１０とのろう付け面積を確保できなくなるので、これらの条件に見合った大きさにする。例えば、膨出部１２０ｃの平面形状は、略楕円形状又は略長円形状にすることが好ましい。この楕円形又は長円形の長径の方向が、２つの流通ホール１１５Ａ，１１５Ｂの中心間を通る直線に対して直交する方向になるように、膨出部１２０ｃが形成されている。
また、膨出部１２０ｃの形成は、タンク１２０を成形する際の張り出し成形加工により行うことができる。そのため、成形型の改造で対応可能であり、補強材のような部品点数の増加につながることはない。

このように、本発明では、タンク天井部の流通ホールと対面する部分に膨出部を設けることによって、その断面係数を増加し、耐圧強度のアップを図ることができる。したがって、タンクの材料費、部品点数及び組付け工数の増加等による製品のコストアップを防止しつつ、熱交換器の強度を改善することができる。

本発明の実施の形態の熱交換器を示しており、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線による部分断面図である。 従来の熱交換器を示しており、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線による部分断面図である。

符号の説明

１００ オイルクーラ（熱交換器）
１１０ 熱交換コア部
１１１ 第１プレート
１１２ 第２プレート
１１３ オイル通路
１１４ インナーフィン
１１５Ａ，１１５Ｂ （オイル）流通ホール
１２０ タンク
１２０ａ 天井部
１２０ｂ 開放部
１２０ｃ 膨出部
１２３ 冷却水通路
１２４ インナーフィン
１３０ 流体通路プレート
１４０ 座面プレート

Claims (2)

1. ２つのプレートを合わせることで形成された流体通路ユニットを積層することによって形成し、前記流体通路ユニットの内と外とを交互に流通する流体間で熱交換する熱交換コア部と、
   前記熱交換コア部を挿入するための開放部を有し、前記熱交換コア部を収納するタンクと、
   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、前記熱交換器コア部のブロック側に固着される流体通路プレートと、
   前記流体通路プレートに固着され、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、
   前記タンクの天井部における前記熱交換コア部の流通ホールと対面する部分に、前記タンクの外方に向けて膨出する膨出部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記膨出部の平面形状が略楕円形又は略長円形であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
   

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