JP2016075257A - Engine oil cooling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンオイルを冷却するための冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for cooling engine oil.
従来、エンジンの高出力化に伴ってエンジンオイルの油温が高くなりオイルの熱劣化が起こることに対処するため、エンジンオイルの冷却性能を高める技術が種々提案されている。例えば、エンジンのハウジング底部のオイルタンク(オイルパン)内にオイル冷却機構を設ける構造や、エンジンに専用のオイルクーラーを設ける構造等が知られている。この場合、オイル冷却機構を内蔵することでエンジンが大型化したり、構造が複雑で高価なオイルクーラーを用いることで製品コストが高くなったりするという問題が生じる。また、エンジンのオイルパン内にオイル冷却機構を取り入れる場合、エンジン振動を受けることから、構造が強固なもの(放熱板やサーモバルブ等)にする必要がある。そこで、下記の特許文献1,2にはいずれも、エンジンのオイルタンクに接続された別のサブオイルタンクを設け、オイルタンク内のエンジンオイルをこのサブオイルタンクに循環させて冷却するオイル冷却構造が開示されている。特許文献1に開示のオイル冷却構造によれば、サブオイルタンク内のエンジンオイルが冷媒や冷却水を介して冷却される。また、特許文献2に開示のオイル冷却構造によれば、サブオイルタンクの表面に設けられた複数の放熱フィンとこれら放熱フィンに向けて外気を送風する送風ファンとを用いてサブオイルタンク内のエンジンオイルが冷却される。特許文献1,2に開示のこれらの技術は、サブオイルタンクを用いることによって、エンジンオイルの冷却性能を高める構造をエンジンを大型化することなく低コストで実現するのに効果的である。 Conventionally, various technologies for improving the cooling performance of engine oil have been proposed in order to cope with the fact that the oil temperature of the engine oil increases and the thermal deterioration of the oil occurs as the output of the engine increases. For example, a structure in which an oil cooling mechanism is provided in an oil tank (oil pan) at the bottom of the engine housing, a structure in which a dedicated oil cooler is provided in the engine, and the like are known. In this case, there arises a problem that the engine is enlarged by incorporating the oil cooling mechanism, or the product cost is increased by using an expensive oil cooler having a complicated structure. Further, when an oil cooling mechanism is installed in the oil pan of the engine, it is necessary to make the structure strong (such as a heat sink or a thermo valve) because it receives engine vibration. Therefore, in each of the following Patent Documents 1 and 2, an oil cooling structure is provided in which another sub oil tank connected to the engine oil tank is provided, and the engine oil in the oil tank is circulated to the sub oil tank for cooling. Is disclosed. According to the oil cooling structure disclosed in Patent Document 1, the engine oil in the sub oil tank is cooled via the refrigerant and the cooling water. Moreover, according to the oil cooling structure disclosed in Patent Document 2, a plurality of radiating fins provided on the surface of the sub oil tank and a blower fan that blows outside air toward the radiating fins are used in the sub oil tank. Engine oil is cooled. These techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are effective in realizing a structure for improving the cooling performance of engine oil by using a sub oil tank at a low cost without increasing the size of the engine.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、特許文献1に開示のオイル冷却構造の場合、エンジンオイルを冷却するための媒体として冷媒や冷却水が用いられているため、冷媒や冷却水を流すための配管類や設備が別途必要になり、部品点数の増加、サブオイルタンクまわりの構造の複雑化、サブオイルタンクの大型化という問題が生じ得る。また、特許文献2に開示のオイル冷却構造の場合、サブオイルタンクの表面に複数の放熱フィンを設ける必要があり、サブオイルタンク自体が大型化するという問題が生じる。
(Problems to be solved by the invention)
However, in the case of the oil cooling structure disclosed in Patent Document 1, since refrigerant and cooling water are used as a medium for cooling engine oil, piping and equipment for flowing the refrigerant and cooling water are required separately. Therefore, problems such as an increase in the number of parts, a complicated structure around the sub oil tank, and an increase in the size of the sub oil tank may occur. Further, in the case of the oil cooling structure disclosed in Patent Document 2, it is necessary to provide a plurality of heat dissipating fins on the surface of the sub oil tank, which causes a problem that the sub oil tank itself increases in size.
そこで本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の1つは、エンジンのオイルタンク内のエンジンオイルをサブオイルタンクに循環させて冷却するエンジンオイル冷却構造において、サブオイルタンクのコンパクト化を図るのに有効な技術を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and one of the purposes thereof is an engine oil cooling structure in which engine oil in an engine oil tank is circulated to the sub oil tank and cooled. It is to provide an effective technique for reducing the size of the tank.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため本発明に係るエンジンオイル冷却構造は、エンジンのオイルパン内のエンジンオイルをサブオイルタンクに循環させて冷却するものである。サブオイルタンクは、タンクハウジング、入口ポート、出口ポート、第1放熱板、第2放熱板、オイル流下口を含む。タンクハウジングは、エンジンオイルを貯留するための貯留空間の上方にエンジンオイルを冷却するための冷却空間を備える箱状のハウジングとして構成される。入口ポートは、オイルパンからタンクハウジングの前記冷却空間にエンジンオイルを導入する。出口ポートは、タンクハウジングの貯留空間に貯留されたエンジンオイルをオイルパンに戻す。第1放熱板は、タンクハウジングの冷却空間に設けられ、入口ポート側の一方端から他方端まで貯留空間におけるエンジンオイルのオイル液面に沿って第1方向に延在し、且つタンクハウジングの内壁面と接触することで放熱する板状の放熱板として構成される。第2放熱板は、タンクハウジングの冷却空間のうち第1放熱板の下方に設けられ、第1放熱板の他方端側から一方端側まで第1方向と反対の第2方向に延在し、且つタンクハウジングの内壁面と接触することで放熱する板状の放熱板として構成される。オイル流下口は、第1放熱板の上面から第2放熱板の上面にオイルを流下させる。この場合、サブオイルタンクは、入口ポートを通じてタンクハウジングの冷却空間に導入されたエンジンオイルが、第1放熱板の上面を第1方向に流れた後に、オイル流下口を通じて第2放熱板の上面に流下して第2方向に流れるように構成される。
(Means for solving the problem)
In order to achieve the above object, an engine oil cooling structure according to the present invention cools engine oil in an oil pan of an engine by circulating it through a sub oil tank. The sub oil tank includes a tank housing, an inlet port, an outlet port, a first heat radiating plate, a second heat radiating plate, and an oil flow outlet. The tank housing is configured as a box-shaped housing having a cooling space for cooling engine oil above a storage space for storing engine oil. The inlet port introduces engine oil from the oil pan to the cooling space of the tank housing. The outlet port returns the engine oil stored in the storage space of the tank housing to the oil pan. The first heat radiating plate is provided in the cooling space of the tank housing, extends in the first direction along the oil level of the engine oil in the storage space from one end to the other end on the inlet port side, It is configured as a plate-like heat radiating plate that radiates heat by contacting the wall surface. The second heat radiating plate is provided below the first heat radiating plate in the cooling space of the tank housing, and extends in the second direction opposite to the first direction from the other end side to the one end side of the first heat radiating plate, And it is comprised as a plate-shaped heat sink which thermally radiates by contacting with the inner wall surface of a tank housing. The oil flow outlet allows oil to flow from the upper surface of the first heat radiating plate to the upper surface of the second heat radiating plate. In this case, in the sub oil tank, after the engine oil introduced into the cooling space of the tank housing through the inlet port flows in the first direction on the upper surface of the first heat radiating plate, the oil oil flows to the upper surface of the second heat radiating plate through the oil outlet. It is configured to flow down and flow in the second direction.
このようなエンジンオイル冷却構造によれば、サブオイルタンクのタンクハウジング内の貯留空間の上方の空間を冷却空間として利用し、この冷却空間に第1放熱板及び第2放熱板を配置することで、サブオイルタンクのコンパクト化を図ることができる。また、第1放熱板及び第2放熱板の双方をタンクハウジングの内壁面と接触させることで伝熱効率を高めることができ、これらの放熱板の上面を流れるエンジンオイルの温度を短時間で低下させることができる。 According to such an engine oil cooling structure, the space above the storage space in the tank housing of the sub oil tank is used as a cooling space, and the first heat radiating plate and the second heat radiating plate are arranged in the cooling space. The sub oil tank can be made compact. Further, heat transfer efficiency can be increased by bringing both the first heat radiating plate and the second heat radiating plate into contact with the inner wall surface of the tank housing, and the temperature of the engine oil flowing on the upper surfaces of these heat radiating plates can be reduced in a short time. be able to.
上記のエンジンオイル冷却構造では、第1放熱板及び第2放熱板の少なくとも一方は、平面視が四角形状の放熱板であり、当該放熱板の四辺のうちの少なくとも三辺にてタンクハウジングの内壁面と接触するように構成されるのが好ましい。これにより、第1放熱板及び第2放熱板の少なくとも一方がタンクハウジングの内壁面と接触する接触面積(伝熱面積)を増やすことができ、伝熱効率を更に高めることが可能になる。 In the engine oil cooling structure, at least one of the first heat radiating plate and the second heat radiating plate is a heat radiating plate having a quadrangular shape in plan view, and the inside of the tank housing is at least three sides of the four sides of the heat radiating plate. It is preferably configured to contact the wall surface. Thereby, the contact area (heat transfer area) where at least one of the first heat sink and the second heat sink contacts the inner wall surface of the tank housing can be increased, and the heat transfer efficiency can be further increased.
上記のエンジンオイル冷却構造では、第1放熱板及び第2放熱板の少なくとも一方は、当該放熱板の上面を流れるエンジンオイルのオイル流れ方向に沿った両側面が凹凸状に延在しており、当該両側面にてタンクハウジングの内壁面と接触するように構成されるのが好ましい。これにより、第1放熱板及び第2放熱板の少なくとも一方がタンクハウジングの内壁面と接触する接触面積(伝熱面積)を増やすことができ、伝熱効率を更に高めることが可能になる。 In the engine oil cooling structure described above, at least one of the first heat radiating plate and the second heat radiating plate has both side surfaces extending along the oil flow direction of the engine oil flowing on the upper surface of the heat radiating plate extending in an uneven shape, It is preferable that the both side surfaces are configured to contact the inner wall surface of the tank housing. Thereby, the contact area (heat transfer area) where at least one of the first heat sink and the second heat sink contacts the inner wall surface of the tank housing can be increased, and the heat transfer efficiency can be further increased.
上記のエンジンオイル冷却構造では、サブオイルタンクは、第1放熱板の上面を流れるエンジンオイルを貯留するための凹部と、凹部から貯留空間にエンジンオイルを流すためのオイル流路を備えるオイルパイプと、凹部に貯留されたエンジンオイルのオイル温度が所定温度を下回る場合には当該オイル温度が所定温度以上である場合よりもオイルパイプのオイル流路の流路面積を増やすように制御される制御弁と、を含むのが好ましい。これにより、エンジンにおいて早期にオイル温度を高めるための暖気を阻害しないように放熱が不要の場合には放熱性能を下げ、放熱が必要な場合にのみ放熱性能を上げるように制御できる。その結果、エンジンの暖気に時間がかかるのを防ぐことができる。 In the engine oil cooling structure, the sub oil tank includes a recess for storing the engine oil flowing on the upper surface of the first heat radiating plate, and an oil pipe including an oil passage for flowing the engine oil from the recess to the storage space. When the oil temperature of the engine oil stored in the recess is lower than the predetermined temperature, the control valve is controlled to increase the flow area of the oil flow path of the oil pipe than when the oil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. And preferably. Thus, it is possible to control to reduce the heat dissipation performance when heat dissipation is unnecessary so as not to hinder warm air for increasing the oil temperature early in the engine, and to increase the heat dissipation performance only when heat dissipation is necessary. As a result, it can be prevented that it takes time to warm up the engine.
上記のエンジンオイル冷却構造では、制御弁は、凹部に貯留されたエンジンオイルのオイル温度が所定温度を下回る場合にオイルパイプのオイル流路を開放し、オイル温度が所定温度度以上である場合にオイルパイプのオイル流路を閉鎖するサーモバルブとして構成されるのが好ましい。この場合、制御弁としてサーモバルブを用いることで、部品点数を抑えて構造を簡素化した製品コストを抑えることができる。 In the engine oil cooling structure described above, the control valve opens the oil flow path of the oil pipe when the oil temperature of the engine oil stored in the recess is lower than the predetermined temperature, and when the oil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature degree. It is preferably configured as a thermo valve that closes the oil flow path of the oil pipe. In this case, by using a thermo valve as the control valve, it is possible to reduce the product cost by reducing the number of parts and simplifying the structure.
上記のエンジンオイル冷却構造では、オイルパイプは、そのパイプ出口が出口ポートの近傍に配置されるのが好ましい。これにより、凹部に貯留された低温のオイルを貯留空間をバイパスさせてエンジンのオイルパンに戻すことができ、エンジンの暖気時に放熱性能をより確実に下げることができる。 In the engine oil cooling structure described above, it is preferable that the oil pipe is disposed in the vicinity of the outlet port of the oil pipe. Thereby, the low-temperature oil stored in the recess can be returned to the engine oil pan by bypassing the storage space, and the heat dissipation performance can be more reliably lowered when the engine is warming up.
上記のエンジンオイル冷却構造では、サブオイルタンクは、エンジンを駆動源とするコンプレッサーによって冷媒回路に空調冷媒を循環させるガスヒートポンプ式空調装置の室外機にエンジンとともに収容され、且つ室外機内に外気を導入するための外気導入口の近傍に配置されるのが好ましい。これにより、外気導入口から導入された外気を利用してサブオイルタンクを空冷することができ、エンジンオイルの冷却効果を高めることができる。 In the engine oil cooling structure described above, the sub oil tank is housed together with the engine in the outdoor unit of the gas heat pump air conditioner that circulates the air conditioning refrigerant in the refrigerant circuit by the compressor driven by the engine, and introduces outside air into the outdoor unit. It is preferable to arrange in the vicinity of the outside air inlet for the purpose. Thereby, the sub oil tank can be air-cooled using the outside air introduced from the outside air inlet, and the cooling effect of the engine oil can be enhanced.
以上のように、本発明によれば、エンジンのオイルタンク内のエンジンオイルをサブオイルタンクに循環させて冷却するエンジンオイル冷却構造において、サブオイルタンクのコンパクト化を図ることが可能になった。 As described above, according to the present invention, the sub oil tank can be made compact in the engine oil cooling structure in which the engine oil in the engine oil tank is circulated to the sub oil tank and cooled.
以下、本発明の実施形態を参照しながら説明する。 Hereinafter, it demonstrates, referring embodiment of this invention.
図1に示されるように、ガスヒートポンプ式空調装置(GHP)100は、室外に配置される室外機10と、室内に配置される室内機30と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the gas heat pump type air conditioner (GHP) 100 includes an
室外機10の本体ケーシング11は、仕切り板12を隔てて下段のエンジン室11aと上段の熱交換器室11bとに区画されている。エンジン室11aには、ガスを燃料とするガスエンジン13、コンプレッサー(圧縮機)16、切換弁17及びサブオイルタンク20等を含む複数の機械類が収容されている。ガスエンジン13は、そのハウジング底部にエンジン潤滑用のエンジンオイル(以下、単に「オイル」ともいう)を溜めるためのオイルパン(「オイルタンク」ともいう)13aを備えている。コンプレッサー16は、ガスエンジン13を駆動源として空調冷媒を圧縮して吐出する機能を果たす。このとき、コンプレッサー16によって冷媒回路(室外機のコンプレッサー吐出部から室内機を経由してコンプレッサー吸入部に戻る経路)へと空調冷媒が吐出される。熱交換器室11bには、冷媒回路を流れる空調冷媒と外気との間での熱交換を行う熱交換器18が収容されている。
The
暖房運転時において、コンプレッサー16で吐出された空調冷媒は、暖房運転モードに設定された切換弁17から室内機30へと流れて暖房空調に利用された後に、膨張弁31、熱交換器18及び暖房運転モードに設定された切換弁17を順次経由してコンプレッサー16に戻る。一方で、冷房運転時において、コンプレッサー16で吐出された空調冷媒は、冷房運転モードに設定された切換弁17から熱交換器18及び膨張弁31を順次経由して室内機30へと流れて冷房空調に利用された後に、冷房運転モードに設定された切換弁17からコンプレッサー16に戻る。かくして、室外機10と室内機30との間の冷媒回路において空調冷媒が循環される。
During the heating operation, the air-conditioning refrigerant discharged from the
サブオイルタンク20は、エンジン潤滑用のオイルを冷却するための金属製のオイルタンクであり、ガスエンジン13のオイルパン13aにゴム製のオイルホース14,15を介して接続されている。このサブオイルタンク20が本発明の「サブオイルタンク」に相当する。このサブオイルタンク20は、本体ケーシング11に開口形成された外気導入口11cの近傍に配置されている。ガスエンジン13のオイルパン13aに貯留されたオイルは、ガスエンジン13の運転時にストレーナを介して吸入されてエンジン摺動部に循環供給されることで高温状態になる。この高温のオイルは、オイルホース14を通じてサブオイルタンク20に送られて滞留することによって冷却され、冷却後のオイルがオイルホース15を通じてオイルパン13aへと循環される。排熱ファン19が駆動されると、外気導入口11cを通じてエンジン室11a内に外気が導入されてエンジン室11a内の熱によって加熱される。エンジン室11a内の外気は、更に仕切り板12に開口形成された換気口12aを通じて熱交換器室11b内に流入した後、室外機10の外部へ排気される。このような外気の流れが形成されると、エンジン室11a内の外気がサブオイルタンク20の金属表面に接触してサブオイルタンク20が保有している熱を放熱することによって、サブオイルタンク20内のオイルが冷却される。この場合、外気導入口11cから導入された外気を利用してサブオイルタンク20を空冷することができ、オイルの冷却効果を高めることができる。また、このようなサブオイルタンク20は、オイルホース14,15を介してのみガスエンジン13のオイルパン13aに接続されており配置の自由度が高い。
The
図2及び図3に示されるように、上記のサブオイルタンク20は、金属箱状のタンクハウジング20a内に、オイルを貯留するための貯留空間20bと、貯留空間20bの上方空間としての冷却空間20cとを備えている。このタンクハウジング20aが本発明の「タンクハウジング」に相当する。タンクハウジング20aのうち冷却空間20cに連通する部位に設けられた入口ポート20dがオイルホース14に接続されている。また、タンクハウジング20aのうち貯留空間20bに連通する部位に設けられた出口ポート20eがオイルホース15に接続されている。これら入口ポート20d及び出口ポート20eがそれぞれ本発明の「入口ポート」及び「出口ポート」に相当する。このため、ガスエンジン13のオイルパン13aに貯留された高温のオイルは、入口ポート20dを通じてタンクハウジング20aの冷却空間20cに導入され、タンクハウジング20aの貯留空間20bに貯留された後に出口ポート20eを通じてガスエンジン13のオイルパン13aに戻される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
タンクハウジング20aの冷却空間20cには、平板状の複数の内部放熱板(以下、単に「放熱板」ともいう)が設けられている。本実施の形態では、金属板状の部材である3つの放熱板21、放熱板22、放熱板23が冷却空間20cの高さ方向Xについて上から順に配置されている。図3に示されるように、放熱板21は、入口ポート20d側の一方端から他方端まで貯留空間20bにおけるオイルのオイル液面Lに沿って第1方向D1に延在しており、タンクハウジング20aの内壁面と接触することで放熱するように構成されている。この放熱板21が本発明の「第1放熱板」に相当する。放熱板22は、冷却空間20cのうち放熱板21の下方に設けられ、放熱板21の他方端側から一方端側まで第1方向D1と反対の第2方向D2に延在しており、タンクハウジング20aの内壁面と接触することで放熱するように構成されている。この放熱板22が本発明の「第2放熱板」に相当する。放熱板23は、冷却空間20cのうち放熱板23の下方に設けられ、放熱板21の他方端側から一方端側まで第1方向D1と同方向である第3方向D3に延在しており、タンクハウジング20aの内壁面と接触することで放熱するように構成されている。
The cooling
図4に示されるように、放熱板21は、平面視が四角形状であり四辺のうちの三辺(3つの接触面21a,21b,21c)においてタンクハウジング20aの内壁面と金属接触し、且つ残りの1つの非接触面(タンクハウジング20aの内壁面に接触しない面)21dとタンクハウジング20aの内壁面との間に平面視が四角形のオイル流下口24を形成している。オイル流下口24は、放熱板21の上面から放熱板22の上面にオイルを流下させるための流路を形成する。このオイル流下口24が本発明の「オイル流下口」に相当する。また、この放熱板21は、接触面21cの高さよりも非接触面21dの高さの方が低くなるように図2中の右肩下がりの形態で傾斜配置されている。
As shown in FIG. 4, the
放熱板22は、平面視が四角形状であり四辺のうちの三辺(3つの接触面22a,22b,22d)においてタンクハウジング20aの内壁面と金属接触し、且つ残りの1つの非接触面(タンクハウジング20aの内壁面に接触しない面)22cとタンクハウジング20aの内壁面との間に平面視が四角形のオイル流下口25を形成している。オイル流下口25は、放熱板22の上面から放熱板23の上面にオイルを流下させるための流路を形成する。また、この放熱板22は、接触面22dの高さよりも非接触面22cの高さの方が低くなるように図2中の左肩下がりの形態で傾斜配置されている。
The
放熱板23は、平面視が四角形状であり四辺のうちの三辺(3つの接触面23a,23b,23c)においてタンクハウジング20aの内壁面と金属接触し、且つ残りの1つの非接触面(タンクハウジング20aの内壁面に接触しない面)23dとタンクハウジング20aの内壁面との間に平面視が四角形のオイル流下口26を形成している。オイル流下口26は、放熱板23の上面から貯留空間20bにオイルを流下させるための流路を形成する。この場合、このオイル流下口26は、横方向Yについて出口ポート20eとは反対側に離間した位置に形成されている。また、この放熱板23は、接触面23cの高さよりも非接触面23dの高さの方が低くなるように図2中の右肩下がりの形態で傾斜配置されている。
The
これにより、3つのオイル流下口24,25,26が横方向Yについて交互に配置され、且つ重力を利用して3つの放熱板21,22,23上にオイルを連続的に流しつつ当該オイルが保有している熱を放熱するためのオイル放熱経路(オイルを冷却する「オイル冷却経路」ともいう)が形成される。尚、オイル流下口24,25,26の平面視の形状は四角形に限定されるものではなく、必要に応じて円形、楕円形、三角形、多角形に変更されてもよい。
As a result, the three
このオイル放熱経路におけるオイルの流れについて具体的に説明すると、タンクハウジング20aの冷却空間20cに導入された高温のオイルは、まず放熱板21の上面を傾斜にしたがってオイル流下口24に向けて第1方向D1に流れる。その後、オイル流下口24を通じて放熱板22の上面に流下したオイルは、この放熱板22の上面を傾斜にしたがって横方向Yについてオイル流下口24とは反対側にあるオイル流下口25に向けて第2方向D1に流れる。その後、オイル流下口25を通じて放熱板23の上面に流下したオイルは、この放熱板23の上面を傾斜にしたがって横方向Yについてオイル流下口25とは反対側にあるオイル流下口26に向けて第3方向D1に流れる。即ち、タンクハウジング20aの冷却空間20cに導入された高温のオイルは、3つの放熱板21,22,23によってオイル流れ方向を交互に変えながら流下していく。放熱板23の上面を第3方向D1に流れたオイルは、最終的にオイル流下口26を通じて貯留空間20bに流下して一時的に貯留される。
The oil flow in the oil heat radiation path will be described in detail. First, the high-temperature oil introduced into the
上記のオイル放熱経路のうち、例えば放熱板21の上面を流れる高温のオイルが放熱される様子については図5が参照される。図5に示されるように、高温のオイルの保有している熱は、まず放熱板21に伝達し、更にタンクハウジング20aの内壁面に金属接触している3つの接触面21a,21b,21cからタンクハウジング20aに伝達する。また、高温のオイルの保有している熱は、タンクハウジング20aの内壁面に直に接触することによってもタンクハウジング20aに伝達する。このような熱伝達については、残りの放熱板22,23についても同様であり、放熱板21で行われたような熱伝達が計3回行われることとなる。このとき、タンクハウジング20a及び3つの放熱板21,22,23がいずれも熱伝導率の高い金属材料よって構成されているため、サブオイルタンク20が小型であっても高温のオイルを短時間で所望の低温まで冷却することが可能になる。また、タンクハウジング20aは外気に接触することによって保有している熱を放熱し、特に排熱ファン19によって形成される外気の流れによって連続的に放熱を行う。これにより、オイル放熱経路を流れるオイルが連続的に冷却される。
FIG. 5 is referred to for a state in which, for example, high-temperature oil flowing on the upper surface of the
一方で、オイル流下口26を通じて貯留空間20bに流下したオイルは、貯留空間20bにおいて一時的に貯留された後に、出口ポート20e及びオイルホース15を順次流れてガスエンジン13のオイルパン13aに戻る。このとき、オイル流下口26が横方向Yについて出口ポート20eとは反対側の位置にあるため、オイル流下口26から流下したオイルは、貯留空間20bにおいて充分に撹拌される。その結果、貯留空間20bのオイルが局所的な滞留によって高温状態になり部分的に熱劣化するのを防止できる。
On the other hand, the oil that has flowed into the
上記構成のサブオイルタンク20によれば、タンクハウジング20a内の貯留空間20bの上方の空間を冷却空間20cとして利用し、この冷却空間20cに3つの放熱板21,22,23を配置することで、サブオイルタンク20のコンパクト化を図ることができる。また、3つの放熱板21,22,23の全てをタンクハウジング20aの内壁面と金属接触させることで伝熱効率を高めることができ、これらの放熱板の上面を流れるオイルの温度を短時間で低下させることができる。特に、3つの放熱板21,22,23のそれぞれが四辺のうちの三辺にてタンクハウジング20aの内壁面と接触するため、当該放熱板とタンクハウジング20aの内壁面とが金属接触する接触面積(伝熱面積)を増やすことができ、伝熱効率を高めることが可能になる。また、オイルの冷却にサブオイルタンク20を用いることによって、オイルパン13a内にオイル冷却機構を設ける構造のようにガスエンジン13が大型化するのを阻止でき、またガスエンジン13に専用のオイルクーラーを設ける構造のように製品コストが高くなるのを阻止できる。
According to the
尚、伝熱効率に余裕がある場合には、3つの放熱板21,22,23のうちのいずれか1つの放熱板のみや、いずれか2つの放熱板のみが四辺のうちの少なくとも三辺にてタンクハウジング20aの内壁面と接触する構造を採用することもできる。即ち、3つの放熱板21,22,23のうちの少なくとも1つの放熱板が四辺のうちの少なくとも三辺にてタンクハウジング20aの内壁面と接触していればよい。
If there is a margin in the heat transfer efficiency, only one of the three
上記構成の3つの放熱板21,22,23はいずれも平板状の金属部材として構成されたが、これら放熱板21,22,23の形状は必要に応じて変更可能であり、特には、熱伝達のための接触面積を増やすような形状変更が好ましい。この形状変更については、3つの放熱板21,22,23のうちの少なくとも1つとして図6に示されるような内部放熱板121を用いることができる。この放熱板121は、オイル流れ方向に沿った両側面(接触面)121a,121bが凹凸状のジグザグ波形(「鋸刃状の三角山形」ともいう)、或いは凹凸状の曲線波形として延在するように構成されている。この放熱板121が3つの接触面121a,121b,121cにおいてタンクハウジング20aの内壁面に金属接触する場合、2つの接触面121a,121bについてはタンクハウジング20aの内壁面との接触面積(伝熱面積)を放熱板21,22,23の場合よりも増やすことができる。また、この放熱板121の場合は、放熱板21,22,23の場合よりも多くの高温のオイルを板上に滞留させることができ、これによりオイルが直に接触するタンクハウジング20aの内壁面の接触面積(伝熱面積)も増やすことができる。その結果、高温のオイルからタンクハウジング20aに伝達される熱量を放熱板21,22,23の場合よりも増やすことができ、伝熱効率(放熱効率)を更に高めることが可能になる。
The three
ところで、ガスエンジン13が冷えた状態ではオイル温度が下がってオイルの粘度が高くなるため、ガスエンジン13における機械ロスが増えることが問題になる。そのため、上記構成のサブオイルタンク20は、ガスエンジン13において早期にオイル温度を高めるための暖気を阻害しないように放熱が不要の場合には放熱性能を下げ、放熱が必要な場合にのみ放熱性能を上げる(放熱性能を通常に戻す)ことが可能な放熱性能調整構造を備えるのが好ましい。
By the way, when the
そこで、例えば図7に示されるようなサブオイルタンク120を用いることができる。尚、図7においては図2中の要素と同一の要素について同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。サブオイルタンク120は、放熱性能を調整可能な放熱性能調整構造110を備えている。この放熱性能調整構造110は、放熱板21のうち入口ポート20dの近傍にオイルを一時的に貯留可能に設けられた凹部21eと、凹部21eから貯留空間20bにオイルを流すために鉛直方向に延在するオイル流路を備えるオイルパイプ27と、オイルパイプ27の入口部に設けられオイルパイプ27のオイル流路を開閉可能な制御弁としてのサーモバルブ28と、によって構成されている。サーモバルブ28は、凹部21eに貯留されたオイルのオイル温度が所定温度を下回る低温の場合にオイル流路を開放し、オイル温度が所定温度以上の高温の場合にオイル流路を閉鎖するように動作する。ここでいう凹部21e、オイルパイプ27及びサーモバルブ28がそれぞれ、本発明の「凹部」、「オイルパイプ」及び「制御弁(サーモバルブ)」に相当する。
Therefore, for example, a
この放熱性能調整構造110によれば、入口ポート20dから放熱板21に流れてきた低温のオイルが凹部21eに貯留されたときには、当該オイルはサーモバルブ28が開くことによって重力にしたがってオイルパイプ27のオイル流路を通じて貯留空間20bに流れる。この場合、凹部21eに貯留された低温のオイルは3つの放熱板21,22,23を全てバイパスして流れ、これら放熱板21,22,23の本来の放熱機能を使用しないため、ガスエンジン13の暖気時のように放熱が不要の場合には放熱性能を下げるように制御できる。一方で、入口ポート20dから放熱板21に流れてきた高温のオイルが凹部21eに貯留されたときには、当該オイルはサーモバルブ28が閉じることによって通常のルートで放熱板21,22,23の上面を流れる。この場合、放熱が必要な場合にのみ放熱性能を上げるように制御できる。その結果、ガスエンジン13の暖気に時間がかかるのを防ぐことができる。また、制御弁としてサーモバルブ28を用いることで、部品点数を抑えて構造を簡素化した製品コストを抑えることができる。
According to this heat dissipation
尚、上記のサーモバルブ28に代えて、凹部21eに貯留されたオイルのオイル温度をセンサ等で検出してその検出結果に基づいてオイルパイプ27のオイル流路を開閉するように制御される制御弁や、或いは当該オイル温度の検出結果に基づいてオイル温度が所定温度を下回る場合には当該オイル温度が所定温度以上である場合よりもオイルパイプのオイル流路の流路面積を増やすように制御される制御弁を用いることもできる。
In place of the
上記構成の放熱性能調整構造110では、オイルパイプ27のパイプ出口を出口ポート20eの近傍に配置するのが好ましい。これにより、凹部21eに貯留された低温のオイルを貯留空間20bをバイパスさせてガスエンジン13のオイルパン13aに戻すことができ、ガスエンジン13の暖気時に放熱性能をより確実に下げることができる。
In the heat dissipation
上記構成のサブオイルタンク20の別の変更例として、図8に示されるようなサブオイルタンク220を用いることができる。サブオイルタンク220は、タンクハウジング20aの外面に金属板片状の複数の外部放熱板29を備える構成についてのみサブオイルタンク20と相違している。外部放熱板29は、サブオイルタンク220のタンクハウジング20aと外気との接触面積(伝熱面積)を増やす機能を果たす。この外部放熱板29によれば、高温のオイルからタンクハウジング20aの外面に伝達した熱の放熱量を増やすことができる。その結果、貯留空間20bのオイルの温度を更に下げることでオイルの熱劣化をより確実に防ぐことができる。
As another modification of the
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。 The present invention is not limited to the above exemplary embodiment, and various applications and modifications are possible. For example, each of the following embodiments to which the above embodiment is applied can be implemented.
上記の実施形態では、サブオイルタンク20,120,220内に3つの放熱板21,22,23を設ける場合について記載したが、本発明では、サブオイルタンク20,120,220内に少なくとも2つの放熱板が設けられた構造を採用することができる。また、放熱板の平面視の形状は、四角形以外の他の多角形であってもよい。
In the above embodiment, the case where the three
上記の実施形態では、サブオイルタンク20,120,220のタンクハウジング20a及び3つの放熱板21,22,23がいずれも熱伝導率の高い金属材料よって構成される場合について記載したが、本発明では、高温のオイルの冷却について所望の冷却性能が得られる場合には、タンクハウジングや放熱板を金属材料以外の材料によって構成することもできる。例えば、タンクハウジング20a及び3つの放熱板21,22,23の4つの構成要素のうちの少なくとも1つを熱伝導率の高い樹脂材料によって構成することもできる。
In the above embodiment, the case has been described in which the
上記の実施形態では、ガスヒートポンプ式空調装置100のガスエンジン13のオイルを冷却するための冷却構造について記載したが、ガスヒートポンプ式空調装置100以外の装置のエンジンを冷却するための冷却構造に本発明を適用することもできる。
In the above embodiment, the cooling structure for cooling the oil of the
10…室外機、11…本体ケーシング、11a…エンジン室、11b…熱交換器室、11c…外気導入口、12…仕切り板、12a…換気口、13…ガスエンジン、14,15…オイルホース、16…コンプレッサー、17…切換弁、18…熱交換器、19…排熱ファン、20,120,220…サブオイルタンク、20a…タンクハウジング、20b…貯留空間、20c…冷却空間、20d…入口ポート、20e…出口ポート、21,22,23,121…放熱板、21e…凹部、24,25,26…オイル流下口、27…オイルパイプ、28…サーモバルブ、29…外部放熱板、30…室内機、31…膨張弁、110…放熱性能調整構造
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記サブオイルタンクは、
エンジンオイルを貯留するための貯留空間の上方にエンジンオイルを冷却するための冷却空間を備える箱状のタンクハウジングと、
前記オイルパンから前記タンクハウジングの前記冷却空間にエンジンオイルを導入する入口ポートと、
前記タンクハウジングの前記貯留空間に貯留されたエンジンオイルを前記オイルパンに戻す出口ポートと、
前記タンクハウジングの前記冷却空間に設けられ、前記入口ポート側の一方端から他方端まで前記貯留空間におけるエンジンオイルのオイル液面に沿って第1方向に延在し、且つ前記タンクハウジングの内壁面と接触することで放熱する板状の第1放熱板と、
前記タンクハウジングの前記冷却空間のうち前記第1放熱板の下方に設けられ、前記第1放熱板の前記他方端側から前記一方端側まで前記第1方向と反対の第2方向に延在し、且つ前記タンクハウジングの内壁面と接触することで放熱する板状の第2放熱板と、
前記第1放熱板の上面から前記第2放熱板の上面にオイルを流下させるオイル流下口と、
を含み、
前記入口ポートを通じて前記タンクハウジングの前記冷却空間に導入されたエンジンオイルが、前記第1放熱板の上面を前記第1方向に流れた後に、前記オイル流下口を通じて前記第2放熱板の上面に流下して前記第2方向に流れるように構成されている、エンジンオイル冷却構造。 An engine oil cooling structure for cooling the engine oil in the engine oil pan by circulating it through the sub oil tank,
The sub oil tank is
A box-shaped tank housing having a cooling space for cooling engine oil above a storage space for storing engine oil;
An inlet port for introducing engine oil from the oil pan into the cooling space of the tank housing;
An outlet port for returning the engine oil stored in the storage space of the tank housing to the oil pan;
An inner wall surface of the tank housing that is provided in the cooling space of the tank housing and extends in a first direction along an oil level of engine oil in the storage space from one end to the other end on the inlet port side. A plate-like first heat radiating plate that dissipates heat by contacting with,
The cooling space of the tank housing is provided below the first heat radiating plate and extends from the other end side of the first heat radiating plate to the one end side in a second direction opposite to the first direction. And a plate-like second heat radiating plate that radiates heat by contacting the inner wall surface of the tank housing;
An oil flow outlet for allowing oil to flow from the upper surface of the first heat radiating plate to the upper surface of the second heat radiating plate;
Including
After the engine oil introduced into the cooling space of the tank housing through the inlet port flows in the first direction on the upper surface of the first heat radiating plate, it flows down to the upper surface of the second heat radiating plate through the oil flow outlet. An engine oil cooling structure configured to flow in the second direction.
前記第1放熱板及び前記第2放熱板の少なくとも一方は、平面視が四角形状の放熱板であり、当該放熱板の四辺のうちの少なくとも三辺にて前記タンクハウジングの内壁面と接触するように構成されている、エンジンオイル冷却構造。 The engine oil cooling structure according to claim 1,
At least one of the first heat radiating plate and the second heat radiating plate is a heat radiating plate having a square shape in plan view, and is in contact with the inner wall surface of the tank housing on at least three sides of the four sides of the heat radiating plate. The engine oil cooling structure.
前記第1放熱板及び前記第2放熱板の少なくとも一方は、当該放熱板の上面を流れるエンジンオイルのオイル流れ方向に沿った両側面が凹凸状に延在しており、当該両側面にて前記タンクハウジングの内壁面と接触するように構成されている、エンジンオイル冷却構造。 The engine oil cooling structure according to claim 1,
At least one of the first heat radiating plate and the second heat radiating plate has both sides extending along an oil flow direction of the engine oil flowing on the upper surface of the heat radiating plate extending in an uneven shape, An engine oil cooling structure configured to come into contact with the inner wall surface of the tank housing.
前記サブオイルタンクは、前記第1放熱板の上面を流れるエンジンオイルを貯留するための凹部と、前記凹部から前記貯留空間にエンジンオイルを流すためのオイル流路を備えるオイルパイプと、前記凹部に貯留されたエンジンオイルのオイル温度が所定温度を下回る場合には当該オイル温度が前記所定温度以上である場合よりも前記オイルパイプの前記オイル流路の流路面積を増やすように制御される制御弁と、を含む、エンジンオイル冷却構造。 The engine oil cooling structure according to any one of claims 1 to 3,
The sub oil tank includes a recess for storing engine oil flowing on an upper surface of the first heat radiating plate, an oil pipe including an oil passage for flowing engine oil from the recess to the storage space, and the recess. When the oil temperature of the stored engine oil is lower than a predetermined temperature, the control valve is controlled to increase the flow passage area of the oil flow passage of the oil pipe than when the oil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. Including an engine oil cooling structure.
前記制御弁は、前記凹部に貯留されたエンジンオイルのオイル温度が前記所定温度を下回る場合に前記オイルパイプの前記オイル流路を開放し、前記オイル温度が前記所定温度度以上である場合に前記オイルパイプの前記オイル流路を閉鎖するサーモバルブとして構成されている、エンジンオイル冷却構造。 The engine oil cooling structure according to claim 4,
The control valve opens the oil passage of the oil pipe when the oil temperature of the engine oil stored in the recess is lower than the predetermined temperature, and when the oil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature degree, An engine oil cooling structure configured as a thermo valve for closing the oil passage of an oil pipe.
前記オイルパイプは、そのパイプ出口が前記出口ポートの近傍に配置されている、エンジンオイル冷却構造。 The engine oil cooling structure according to claim 4 or 5,
The oil pipe has an engine oil cooling structure in which an outlet of the pipe is disposed in the vicinity of the outlet port.
前記サブオイルタンクは、前記エンジンを駆動源とするコンプレッサーによって冷媒回路に空調冷媒を循環させるガスヒートポンプ式空調装置の室外機に前記エンジンとともに収容され、且つ前記室外機内に外気を導入するための外気導入口の近傍に配置されている、エンジンオイル冷却構造。 The engine oil cooling structure according to any one of claims 1 to 6,
The sub-oil tank is housed together with the engine in an outdoor unit of a gas heat pump air conditioner that circulates air-conditioning refrigerant in a refrigerant circuit by a compressor using the engine as a drive source, and is used to introduce outside air into the outdoor unit. Engine oil cooling structure located near the inlet.
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