JP2013064583A - 車両用熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の車両用熱交換器は、複数のプレートが積層されて、第1連結流路及び第2連結流路が交互に形成され、第1連結流路に第1作動流体が流入され、第2連結流路に第2作動流体が流入され、第1連結流路及び第2連結流路を通過しながら第1作動流体と第2作動流体との熱交換が行われる放熱部と、第1作動流体及び第2作動流体のうちの1つの作動流体を流入させるための流入ホールと、1つの作動流体を排出するための排出ホールと、を連結し、1つの作動流体の温度に応じて1つの作動流体を放熱部をバイパスさせるように、放熱部の外部に装着される分岐部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
このような熱交換器は、熱エネルギーを再使用したり、流入する作動流体の温度を用途に合うように調節するものである。
熱交換器は、自動車では、エンジンに装着され、例えば普通車両の空調システムや変速機オイルクーラーなどに適用される。
また、別途の分岐回路及びバルブの未設置時には、作動流体の流量による熱交換効率の制御が不可能になり、作動流体の効率的な温度調節が不可能になるという問題点もあった。
第2作動流体が、第2流入ホールを介して放熱部に流入され、第2排出ホールを介して放熱部から流出され、第2流入ホール及び第2排出ホールは第2連結流路によって連結され、
第1流入ホール及び第2流入ホールそれぞれは、放熱部の一面において一方の長辺側の両隅部それぞれに配置され、
第1排出ホール及び第2排出ホールそれぞれは、第1流入ホール及び第2流入ホールそれぞれから離隔され、放熱部の一面において他方の長辺側の両隅部それぞれに配置されることを特徴とする。
ここで、変形部材は、互いに連結した複数の環状メンバがコイルスプリング形状に重なって接触するように形成される。
また本発明は、装着部は、他端に連結パイプの端部に係止して固定される係止部が一体に形成されることを特徴とする。
また本発明は、作動流体が連結パイプから漏出することを防ぐためのシーリングを更に有し、シーリングは、装着部と挿入部との間に装着されることを特徴とする。
また本発明は、エンドキャップが、流入ポートを介して流入する作動流体の流量に応じて変化する圧力に対応し、変形部材の温度応答性を向上させるために、流入した作動流体を変形部材の内部にバイパスさせる貫通ホールが形成されることを特徴とする。
また本発明は、放熱部が、複数のプレートが積層されるプレート型放熱部であることを特徴とする。
更に、別途の分岐回路が必要ないため、構造が簡単になり、部品数が減少するので、製作原価の節減及び作業性を向上させることができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、自動変速機冷却システムは、基本的に、ウォータポンプ10を介して、冷却ファン21が装着されたラジエータ20を通過しながら冷却された冷却水が、エンジンを冷却させるための冷却ライン(Cooling Line:以下「C.L」と略記する)に供給される。この冷却ライン(C.L)上には車両暖房システム(図示せず)と連結されるヒーターコア30が備えられている。
すなわち、作動流体は、ラジエータ20から流入される冷却水と、自動変速機40から流入される変速機オイルと、で構成され、熱交換器100によって冷却水と変速機オイルの相互熱交換が行われることにより、変速機オイルの温度を調節する。
図2に示すように、熱交換器100は、主構成要素として、放熱部110及び分岐部120を有する。
図3、4に示すように、放熱部110は、複数のプレート112が積層されて形成され、隣接するプレート112の間には複数の連結流路114が設置される。隣接する連結流路114のうちの1つには冷却水が流れ、他の1つには変速機オイルが流れる。この過程において、冷却水と変速機オイルとの間で熱交換が行われる。
このように構成された放熱部110は、複数のプレート112が積層されるプレート型(又は「板型」ともいう)放熱部で形成されてもよい。
放熱部110から各作動流体を流入するように形成された複数の流入ホール116のうちの何れか1つの流入ホール116と、
放熱部110から各作動流体を排出させるように形成された複数の排出ホール118のうちの何れか1つの排出ホール118と、
を相互連結し、流入された作動流体の温度によっては、作動流体を放熱部110を通過させずにバイパスさせる。
排出ホール118は、放熱部110の一面において、他方の長辺側の両隅それぞれに配置される第1排出ホール118a及び第2排出ホール118bで構成される。
第1流入ホール116aは第1排出ホール118aに対応し、第2流入ホール116bは第2排出ホール118bに対応する。
第1流入ホール116a及び第2流入ホール116bそれぞれは、相互に離隔されるように形成され、放熱部110の内部で、第1流入ホール116aと第1排出ホール118aとは第1連結流路114aで連結され、第2流入ホール116bと第2排出ホール118bとは第2連結流路114bで連結される。
また、第2流入ホール116bと第2排出ホール118bとは、放熱部110の一面上において、他方の対角線上に位置する各隅部に配置され、第1流入ホール116aと第1排出ホール118aとはに互いに対向するように配置される。
連結パイプ122は、放熱部110の外部で第1流入ホール116aと第1排出ホール118aとの間を連結し、第1流入ホール116aに近接した位置に形成される流入ポート124と、第1排出ホール118aに近接した位置に形成される排出ポート126とを有する。
これにより、バルブユニット130は、流入ポート124を介して流入した作動流体を、放熱部110を通過させずに排出ポート126にバイパスさせたり、放熱部110の第1流入ホール116aに流入させた後に第1排出ホール118aに排出させて放熱部110を通過させたりするように作用する。
また、流入ポート124と排出ポート126とは、別途の連結ホース又は連結配管などを介してラジエータ20に連結される。
図5と図6に示すように、バルブユニット130は、装着キャップ132と変形部材142とを含んで構成されるが、これを各構要素成別に説明する。
ここで、装着キャップ132は、一端が変形部材142に嵌合して固定される挿入部134と、挿入部134の他端に一体に連結され、連結パイプ122の内周面に装着される装着部136と、で構成される。
このような変形部材142は、材質が作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する形状記憶合金素材で形成される。
固定部144は、変形部材142の長さ方向の両端部に位置され、温度に応じてその形状が変化しない。
本実施例においては、このような変形部材142が、円形のコイルスプリングと類似した形状に形成され、一定の温度で冷却された時に複数の環状メンバがコイルスプリング形状に重なって相互に接触するように形成された例を示す。
バルブユニット130の変形部材142が弛緩した状態において、エンドキャップ148は、流入ポート124に流入した作動流体がバイパスせずに放熱部110の第1連結流路114aを通過した後、第1排出ホール118aを介して排出ポート126に排出されるようにする。
反対に、設定温度以下の作動流体が連結パイプ122に流入された場合は、変形部146が図5に示すような初期状態に収縮変形し、空間(S)は閉鎖される。
図8、9は、本発明の実施形態に係る車両用熱交換器の段階別の作動状態図であり、何れも(a)は斜視図であり、(b)は連結パイプ中心線に沿った断面図である。。
図8(a)、(b)に示すように、連結パイプ122の流入ポート124を介して流入する冷却水の温度が設定温度よりも低ければ、バルブユニット130の変形部材142は収縮変形し、初期状態を維持する。
これにより、流入ポート124に流入した冷却水は、各空間(S)を介して第1流入ホール116aに流入して放熱部110の第1連結流路114aを通過するようになり、第1排出ホール118aを介して連結パイプ122に排出される。
これにより、冷却水が放熱部110の第1連結流路114aを通過するようになり、第2流入ホール116bを介して流入し、第2連結流路114bを通過する変速機オイルは、第1連結流路114aを通過する冷却水と放熱部110内部で熱交換し、その温度が調節される。
すなわち、熱交換器100は、高速回転する自動変速機40に冷却した変速機オイルを供給することにより、自動変速機40のスリップの発生を防ぐ。
一方、本発明の実施形態に係る車両用熱交換器100の説明において、作動流体として冷却水と変速機オイルを例示しているが、本発明は、これのみに限定されるものではなく、熱交換を介して冷却又は温度上昇が必要な作動流体であれば、すべての熱交換器に適用が可能である。
110 放熱部
112 プレート
114 連結流路
114a 第1連結流路
114b 第2連結流路
116 流入ホール
116a 第1流入ホール
116b 第2流入ホール
118 排出ホール
118a 第1排出ホール
118b 第12排出ホール
120 分岐部
122 連結パイプ
124 流入ポート
126 排出ポート
130 バルブユニット
132 装着キャップ
134 挿入部
136 装着部
138 係止部
139 工具溝
141 シーリング
142 変形部材
144 固定部
146 変形部
148 エンドキャップ
149 貫通ホール
Claims (20)
- 複数のプレートが積層されて、第1連結流路及び第2連結流路が交互に形成され、前記第1連結流路に第1作動流体が流入され、前記第2連結流路に第2作動流体が流入され、前記第1連結流路及び前記第2連結流路を通過しながら前記第1作動流体と前記第2作動流体との熱交換が行われる放熱部と、
前記第1作動流体及び前記第2作動流体のうちの1つの作動流体を流入させるための流入ホールと、前記1つの作動流体を排出するための排出ホールと、を連結し、前記1つの作動流体の温度に応じて前記1つの作動流体を前記放熱部をバイパスさせるように、前記放熱部の外部に装着される分岐部と、
を有することを特徴とする車両用熱交換器。 - 前記第1作動流体は、第1流入ホールを介して前記放熱部に流入され、第1排出ホールを介して前記放熱部から流出され、前記第1流入ホール及び前記第1排出ホールは前記第1連結流路によって連結され、
前記第2作動流体は、第2流入ホールを介して前記放熱部に流入され、第2排出ホールを介して前記放熱部から流出され、前記第2流入ホール及び前記第2排出ホールは前記第2連結流路によって連結され、
前記第1流入ホール及び前記第2流入ホールそれぞれは、放熱部の一面において一方の長辺側の両隅部それぞれに配置され、
前記第1排出ホール及び前記第2排出ホールそれぞれは、前記第1流入ホール及び前記第2流入ホールそれぞれから離隔され、前記放熱部の一面において他方の長辺側の両隅部それぞれに配置されることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱交換器。 - 前記第1流入ホール及び前記第1排出ホールそれぞれは、
前記放熱部の一面において、一方の対角線上の各隅部に配置されることを特徴とする請求項2に記載の車両用熱交換器。 - 前記第2流入ホールと第2排出ホールそれぞれは、
前記放熱部の一面において、他方の対角線上の各隅部に配置されることを特徴とする請求項2に記載の車両用熱交換器。 - 前記分岐部は、
前記放熱部の外部において、前記第1流入ホールと第1排出ホールとの間を連結し、前記第1流入ホールに近接した位置に形成される流入ポートと、前記流入ポートと対向し前記第1排出ホールに近接した位置に形成される排出ポートと、を有する連結パイプと、
前記第1流入ホールに近接した前記連結パイプの一端部に装着され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮が行われ、前記流入ポートを介して流入した作動流体を前記排出ポートにバイパスさせたり、前記放熱部に流入させたりするバルブユニットと、
を有することを特徴とする請求項2に記載の車両用熱交換器。 - 前記バルブユニットは、
前記連結パイプの一端に固定装着される装着キャップと、
前記連結パイプの内部に挿入され、前記装着キャップに連結する固定部と、
前記作動流体の温度に対応して弛緩及び収縮変形する変形部と、
を有することを特徴とする請求項5に記載の車両用熱交換器。 - 前記変形部材は、材質が作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する形状記憶合金素材であることを特徴とする請求項6に記載の車両用熱交換器。
- 前記変形部材は、互いに連結した複数の環状メンバがコイルスプリング形状に重なって接触するように形成されることを特徴とする請求項6に記載の車両用熱交換器。
- 前記変形部材は、
長さ方向に両端部に位置して温度に応じて変形しないように形成されている一対の固定部と、
前記一対の固定部の間において、作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する変形部と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の車両用熱交換器。 - 前記装着キャップは、
一端部が前記変形部材に嵌合して固定される挿入部と、
前記挿入部の他端に一体に連結され、前記連結パイプの内周面に装着される装着部と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の車両用熱交換器。 - 前記装着部は、前記連結パイプの内周面にねじ締結されるように、外周面上にねじ山が形成されることを特徴とする請求項10に記載の車両用熱交換器。
- 前記装着部は、他端に前記連結パイプの端部に係止して固定される係止部が一体に形成されることを特徴とする請求項10に記載の車両用熱交換器。
- 前記係止部の内周面に工具溝が形成されることを特徴とする請求項10に記載の車両用熱交換器。
- 作動流体が前記連結パイプから漏出することを防ぐためのシーリングを更に有し、
前記シーリングは、前記装着部と前記挿入部との間に装着されることを特徴とする請求項10に記載の車両用熱交換器。 - 前記変形部材の他端に装着されたエンドキャップを更に有することを特徴とする請求項2に記載の車両用熱交換器。
- 前記エンドキャップは、
前記流入ポートを介して流入する作動流体の流量に応じて変化する圧力に対応し、変形部材の温度応答性を向上させるために、流入した作動流体を前記変形部材の内部にバイパスさせる貫通ホールが形成されることを特徴とする請求項15に記載の車両用熱交換器。 - 前記第1作動流体はラジエータから流入される冷却水であり、前記第2作動流体は自動変速機から流入される変速機オイルであることを特徴とする請求項2に記載の車両用熱交換器。
- 前記冷却水は、第1流入ホール、第1連結流路、及び第1排出ホールを介して循環し、前記変速機オイルは、第2流入ホール、第2連結流路、及び第2排出ホールを介して循環することを特徴とする請求項17に記載の車両用熱交換器。
- 前記放熱部は、第1、2作動流体の流動を対向流させて相互に熱交換させることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱交換器。
- 前記放熱部は、複数のプレートが積層されるプレート型放熱部であることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱交換器。
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