JP3301364B2

JP3301364B2 - オイルクーラ

Info

Publication number: JP3301364B2
Application number: JP32899397A
Authority: JP
Inventors: 保利山中; 周司菰田; 伸一浜田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JPH11159974A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水冷エンジンの冷
却水と水冷エンジン内を循環するエンジンオイルとの間
で熱交換を行い、エンジンオイルを冷却するオイルクー
ラに関するもので、車両用に用いて有効である。

【０００２】

【従来の技術】オイルクーラの構造は、例えば特公平２
−１０３５７号公報に記載のように、冷却水通路とオイ
ル通路とをコアプレートで仕切って冷却水通路内にオイ
ル通路（チューブ）を構成するとともに、コアプレート
両面（両通路）に冷却水とエンジンオイルとの熱交換を
促進するオフセット型のフィンをろう付けしたものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、エン
ジンルーム内に配設される機器の数が増加傾向であるこ
とに加えて、車両の体格を拡大することなく車室内（キ
ャビン）の拡充を図るべく、エンジンルームに配設され
る各機器間の隙間（クリアランス）を縮小させている。

【０００４】しかし、各機器間の隙間が小さくなると、
各機器の組み付け性（搭載性）が悪化し、車両の製造原
価上昇を招くおそれがあるので、各機器の小型化への要
求が高まってきている。そこで、発明者等は、オフセッ
ト型のフィンのフィンピッチおよびフィン高さを小さく
して、フィンの高密度化を図ることによりオイルクーラ
の小型化を図ったが、オフセット型のフィンはプレス加
工にて成形されるので、加工速度およびプレス金型の寿
命などの点で、フィンの高密度化には適していないとい
うことが判明した。

【０００５】また、エンジンオイルは、周知のごとく、
エンジン内を循環してピストンやカムシャフトなどの可
動部分の潤滑および冷却をするものであるので、いたず
らにフィンの高密度化を図ると、オイルクーラでの圧力
損失が大きくなり、エンジンオイルをエンジンの隅々ま
で供給することができず、エンジンが焼き付いてしまう
という問題を招いてしまうおそれがある。

【０００６】この問題に対して、オイル通路側のフィン
の厚みを薄くして、オイル通路での圧力損失を小さくす
るといった手段が考えられるが、単純にオイル通路側の
フィンの厚みを薄くすると、耐圧強度（機械的強度）が
低下してしまうという新たな問題が発生してしまう。さ
らに、オイル通路は冷却水通路内に形成されているの
で、例えば上記公報に記載のごとく両通路側のフィンの
厚みを等しくした場合には、ろう付け時にフィンを加熱
する際に、両フィンの昇温特性が両フィン間で相違して
しまう。このため、温度上昇度が大きくなる冷却水通路
側のフィンが溶けてしまう（エロージョンが発生する）
ので、ろう付け不良が発生してしまう。

【０００７】本発明は、上記点に鑑み、小型化に適した
オイルクーラを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を採用する。請求項１
〜６に記載の発明では、水側フィン（１０２ｄ）および
オイル側フィン（１０２ｃ）を波状（コルゲート状）と
するとともに、これらのフィン（１０２ｄ、１０２ｃ）
をチューブ（１０３ｄ）にろう付けし、かつ、水側フィ
ン（１０２ｄ）の厚み（ｔｗ）を、オイル側フィン（１
０２ｃ）の厚み（ｔｏ）より大きくしたことを特徴とす
る。

【０００９】第１に、フィン（１０２ｃ、１０２ｄ）を
波状（コルゲート状）としたので、ラジエータやコンデ
ンサなどの熱交換器に採用されているコルゲートフィン
と同様に、ローラ成形法よりフィン（１０２ｃ、１０２
ｄ）を成形することができる。このため、プレス成形で
成形されるオフセット型フィンに比べて、フィンピッチ
の小さいフィンを成形することができるので、コンデン
サの多穴チューブのごとく、チューブ（１０３ｄ）の耐
圧強度（機械的強度）を向上させることができるととも
に、フィンの高密度化をさらに図ることができる。

【００１０】したがって、チューブ（１０３ｄ）の耐圧
強度を損なうことなく、チューブ（１０３ｄ）内の圧力
損失を低減すべく、オイル側フィン（１０２ｃ）の厚み
（ｔｏ）を薄くすることができる。第２に、水側フィ
ン（１０２ｄ）の厚み（ｔｗ）を、オイル側フィン（１
０２ｃ）の厚み（ｔｏ）より大きくしたので、ろう付け
時に、水側フィン（１０２ｄ）の温度上昇度がオイル側
フィン（１０２ｃ）の温度上昇度より大きくなることを
防止できるので、水側フィン（１０２ｄ）のエロージョ
ンを防止して、両フィン（１０２ｃ、１０２ｄ）のろう
付け不良を防止できる。

【００１１】以上に述べたように、本発明によれば、ろ
う付け性や耐圧強度などオイルクーラの品質を損なうこ
となく、オイルクーラの小型化を図ることができる。と
ころで、水側フィン（１０２ｄ）は冷却水に常に接触し
ているので、水側フィン（１０２ｄ）はオイル側フィン
（１０２ｃ）より腐食し易い。このため、例えば、両フ
ィン（１０２ｄ、１０２ｃ）の厚みが等しい場合には、
当然のことながら水側フィン（１０２ｄ）の腐食がオイ
ル側フィン（１０２ｃ）より早く進行するので、オイル
クーラの寿命は、腐食し易い水側フィン（１０２ｄ）の
寿命により決定されてしまう。

【００１２】これに対して、本発明によれば、水側フィ
ン（１０２ｄ）の厚み（ｔｗ）が、オイル側フィン（１
０２ｃ）の厚み（ｔｏ）より大きいため、腐食し易い水
側フィン（１０２ｄ）の寿命を延命すことができるの
で、オイルクーラの長寿命化を図ることができる。な
お、水側フィン（１０２ｄ）の厚み（ｔｗ）は、請求項
２に記載のごとく、オイル側フィン（１０２ｃ）の厚み
（ｔｏ）の１．０５倍以上とすることが望ましい。

【００１３】また、水側フィン（１０２ｄ）の厚み（ｔ
ｗ）は、請求項３に記載のごとく、オイル側フィン（１
０２ｃ）の厚み（ｔｏ）の１．１０倍以上とすることが
望ましい。また、オイル側フィン（１０２ｃ）の各部の
寸法は、請求項４に記載のごとく、フィン高さ（ｈｏ）
を１〜３ｍｍとし、フィンの厚み（ｔｏ）を０．０５〜
０．３ｍｍとし、フィンピッチ（ｆｐｏ）を４ｍｍ以下
とし、チューブ（１０３ｄ）の厚み（ｔｐ）を０．２ｍ
ｍ以上とすることが望ましい。

【００１４】また、水側フィン（１０２ｄ）の各部の寸
法は、請求項５に記載のごとく、フィン高さ（ｈｗ）を
１〜３ｍｍとし、フィンの厚み（ｔｗ）を０．０５〜
０．３ｍｍとし、フィンピッチ（ｆｐｗ）を２〜４ｍｍ
とすることが望ましい。なお、上記各手段の括弧内の符
号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係
を示すものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本実施形
態に係るオイルクーラ１００の断面図であり、このオイ
ルクーラ１００は水冷エンジン本体（以下、エンジンと
略す。）の壁面に固定されるものである。

【００１６】１０１はエンジン内を循環するエンジンオ
イル（以下、オイルと略す。）中の異物を濾過する円筒
状のフィルタエレメント（以下、フィルタと略す。）で
あり、１０２はエンジン冷却水（以下、冷却水と略
す。）とオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラコア
部（以下、コア部と略す。）である。このコア部１０２
は、所定形状にプレス成形されたコアプレート１０２
ａ、１０２ｂ間に矩形波状（矩形コルゲート状）のオイ
ル側インナーフィン１０２ｃをろう付けして形成したコ
アユニット（コア単位）を、コアプレート１０２ａ、１
０２ｂの厚み方向に積層してろう付けしたものである
（図２参照）。

【００１７】つまり、両コアプレート１０２ａ、１０２
ｂによって、コア部１０２に流通する冷却水の冷却水通
路１０３ｃとオイルが流通するオイル通路（チューブ）
１０３ｄとを仕切るとともに、冷却水通路１０３ｃ内に
オイル通路（チューブ）１０３ｄを構成している。そし
て、各コアユニット間には、矩形波状（矩形コルゲート
状）の冷却水側インナーフィン１０２ｄが各コアプレー
ト１０２ａ、１０２ｂにろう付けされており、水側イン
ナーフィン１０２ｄの厚みｔｗは、オイル側インナーフ
ィン１０２ｃの厚みｔｏより大きくなっている。

【００１８】また、両インナーフィン１０２ｃ、１０２
ｄには、図３に示すように、冷却水およびオイルをイン
ナーフィン１０２ｃ、１０２ｄの表裏両面側に蛇行させ
る、周知のルーバ１０３ｅが両インナーフィン１０２
ｃ、１０２ｄから一体に切り起こされている。因みに、
コア部１０２およびフィルタブラケット１０５のろう付
け時には、図１に示すように、ブラケット部１０４のエ
ンジン取り付け面１０４ａを下側として、各コアプレー
ト１０２ａ、１０２ｂ、表裏両面にろう材が被覆された
両インナーフィン１０２ｃ、１０２ｄおよび仕切り部材
１０３の順に積層した状態でろう付けする。これによ
り、コア部１０２に重力が作用するので、コア部１０２
を確実にろう付けすることができる。

【００１９】また、１０３はコア部１０２が配設されて
いる空間（以下、この空間をコア空間と呼ぶ。）１０３
ａとフィルタ１０１が配設されている空間（以下、この
空間をフィルタケーシング部と呼ぶ。）１０３ｂとを仕
切る金属（本実施形態ではアルミニウム）製の仕切り部
材であり、この仕切り部材１０３は、仕切り部材をエン
ジンに固定するための金属（本実施形態ではアルミニウ
ム）製のブラケット部材１０４に一体ろう付けされてい
る。なお、以下、この一体ろう付けされた仕切り部材１
０３およびブラケット部材１０４とを合わせてフィルタ
ブラケット１０５と呼ぶ。

【００２０】そして、コア空間１０３ａは、コア部１０
２を収納するとともに、コア部１０２に流通する冷却水
の通路１０２ｃの一部を構成している。このため、コア
部１０２はフィルタブラケット１０５（仕切り部材１０
３およびブラケット部材１０４）の内壁にろう付けされ
ている。また、１０２ｅは冷却水が流入する流入開口部
であり、１０２ｆはコア部１０２にて熱交換を終えた冷
却水が流出する流出開口部であり、両開口部１０２ｅ、
１０２ｆには、外部配管（図示せず）を接続するための
接続パイプ１０２ｇがろう付けされている。

【００２１】ところで、１０６は、コア部１０２を経て
フィルタケーシング部１０３ｂ内に流入したオイルがコ
ア部１０２側に逆流することを防止するゴム製の逆止弁
であり、１０７はフィルタ１０１で濾過されたオイルを
コア部１０２の中央部を貫通させてエンジンに還流させ
る管部である。そして、管部１０７とフィルタ１０１と
の間には、両者１０７、１０１の隙間を密閉するゴム製
のシール部材１０８が配設されている。

【００２２】また、１０９はフィルタ１０１を仕切り部
材１０３に向けて押圧する皿バネ状の弾性部材であり、
この弾性部材１０９は、フィルタケーシング部１０３ｂ
の開口部を閉塞する蓋１１０により押圧されている。な
お。蓋１１０は、フィルタケーシング部１０３ｂ（ブラ
ケット部１０４）にネジ結合されているとともに、両者
１１０、１０３ｂの隙間はＯリング１１１により密閉さ
れている。さらに、１０４ｂは、フィルタブラケット
１０５（ブラケット部１０４）をエンジンに固定するた
めのボルト（図示せず）が挿入されるボルト穴であり、
１０４ｂは蓋１１０を回す際にスパナなどの工具が係合
する二面幅である。

【００２３】因みに、本実施形態に係るオイルクーラ１
００においてフィルタ１０１を交換する際には、蓋１１
０を外してフィルタ１０１を取り外して交換する。次
に、本実施形態の特徴を述べる。本実施形態によれば、
第１に、インナーフィン１０２ｃ、１０２ｄを矩形波状
としたので、ラジエータやコンデンサなどの熱交換器に
採用されているコルゲートフィンと同様に、ローラ成形
法より両インナーフィン１０２ｃ、１０２ｄを成形する
ことができる。

【００２４】このため、プレス成形で成形されるオフセ
ット型フィンに比べて、フィンピッチの小さいフィンを
成形することができるので、コンデンサの多穴チューブ
のごとく、チューブ（オイル通路）１０３ｄの耐圧強度
（機械的強度）を向上させることができるとともに、フ
ィンの高密度化をさらに図ることができる。したがっ
て、チューブ１０３ｄの耐圧強度を損なうことなく、チ
ューブ１０３ｄ内の圧力損失を低減すべく、オイル側イ
ンナーフィン１０２ｃの厚みｔｏを薄くすることができ
る。

【００２５】第２に、水側インナーフィン１０２ｄの厚
みｔｗを、オイル側インナーフィン１０２ｃの厚みｔｏ
より大きくしたので、ろう付け時に、水側インナーフィ
ン１０２ｄの温度上昇度がオイル側インナーフィン１０
２ｃの温度上昇度より大きくなることを防止できるの
で、水側インナーフィン１０２ｄのエロージョンを防止
してろう付け不良を防止できる。

【００２６】以上に述べたように、本実施形態によれ
ば、ろう付け性や耐圧強度などオイルクーラ１００の品
質を損なうことなく、オイルクーラ１００の小型化を図
ることができる。また、水側インナーフィン１０２ｄの
厚みｔｗが、オイル側インナーフィン１０２ｃの厚みｔ
ｏより大きいため、腐食し易い水側インナーフィン１０
２ｄの寿命を延命することができるので、オイルクーラ
１００の長寿命化を図ることができる。

【００２７】なお、水側インナーフィン１０２ｄの厚み
ｔｗは、オイル側インナーフィン１０２ｃの厚みｔｏの
１．０５倍以上とすることが望ましい。そして、さらに
望ましくは、水側インナーフィン１０２ｄの厚みｔｗ
は、オイル側インナーフィン１０２ｃの厚みｔｏの１．
１０倍以上である。また、オイル側インナーフィン１０
２ｃの各部の寸法は、フィン高さｈｏを１〜３ｍｍと
し、フィンの厚みｔｏを０．０５〜０．３ｍｍとし、フ
ィンピッチｆｐｏを４ｍｍ以下とし、チューブ１０３ｄ
（コアプレート１０２ａ、１０２ｂ）の厚みｔｐを０．
２ｍｍ以上とすることが望ましい（図４〜９参照）。

【００２８】また、水側インナーフィン１０２ｄの各部
の寸法は、フィン高さｈｗを１〜３ｍｍとし、フィンの
厚みｔｗを０．０５〜０．３ｍｍとし、フィンピッチｆ
ｐｗを４ｍｍ以下とすることが望ましい（図４〜９参
照）。なお、図４はフィンの厚みｔｏ、ｔｗを０．１ｍ
ｍとし、チューブ１０３ｄの厚みｔｐを０．６ｍｍとし
た場合に、ルーバ１０３ｅろう材が流れてルーバ１０３
ｅが閉塞してしまうことを考慮した検討結果である。

【００２９】また、仕切り部材１０３を挟んでコア空間
１０３ａ側には冷却水が充たされ、フィルタケーシング
部１０３ｂ側にはオイルが充たされるものの、仕切り部
材１０３とブラケット部１０４とはろう付けにて一体化
されているので、例えば欧州特許第６３１８０４Ａ１号
明細書（１９９５年１月４日）に記載のごとく、両者１
０３ａ、１０３ｂ間の密閉性を確保するために複数本の
Ｏリングを介在させる必要がない。

【００３０】したがって、オイルクーラの部品点数を減
らすことができるので、オイルクーラ１００の製造原価
低減を図ることができるとともに、消耗部品であるＯリ
ングの本数が減るので、車両（エンジン）購入後におけ
る、車両ユーザの負担を軽減することができる。また、
オイルクーラ１００の部品点数を減らすことができるの
で、オイルクーラ１００の小型化を図ることができ、オ
イルクーラ１００の車両への搭載性を向上させることが
できる。

【００３１】（第２実施形態）本実施形態に係るオイル
クーラ４００は、図１０に示すように、フィルタ１０１
の周りに、冷却水が流通する冷却水通路４０１を仕切り
部材１０３とブラケット部材１０４とによって形成した
ものである。これにより、冷却水とオイルとの熱交換量
を増大させることができるので、オイル温度をより低下
させることができる。延いては、オイルの寿命を延ばす
ことができるので、オイルの長寿命化を図ることができ
る。

【００３２】ところで、上述の実施形態では、両インナ
ーフィン１０２ｃ、１０２ｄを矩形波状とした、本発明
はこれに限定されるものではなく、正弦波状としてもよ
い。また、上述の実施形態では、コア部１０２がエンジ
ンの外部に位置する、いわゆる外装式のオイルクーラで
あったが、本発明は、コア部１０２がエンジン内（エン
ジンのウォータジャケット（冷却水通路））に位置す
る、いわゆる内装式のオイルクーラに対しても適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態係るオイルクーラの断面図であ
る。

【図２】コア部の斜視図である。

【図３】両インナーフィンの断面図である。

【図４】油（オイル）側熱伝達率とフィン高さとの関係
を示すグラフである。

【図５】コアプレート（チューブ）の厚みとコアプレー
トに発生する応力との関係を示すグラフである。

【図６】通油抵抗とインナーフィンの厚みとの関係を示
すグラフである。

【図７】インナーフィンに発生する応力とフィンピッチ
との関係を示すグラフである。

【図８】コアプレートに発生する応力とコアプレートの
厚みとの関係を示すグラフである。

【図９】熱抵抗とコアプレートの厚みとの関係を示すグ
ラフである。

【図１０】第２実施形態係るオイルクーラの断面図であ
る。

【符号の説明】

１０２ａ、１０２ｂ…コアプレート、１０２ｃ…オイル
側インナーフィン、１０２ｄ…水側インナーフィン、１
０３ｃ…冷却水通路、１０３ｄ…チューブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２８Ｆ 3/08 ３０１Ｆ２８Ｆ 3/08 ３０１Ｃ (56)参考文献特開平３−45891（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−170875（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−28981（ＪＰ，Ｕ) 特公平２−10357（ＪＰ，Ｂ２) 欧州特許出願公開631804（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 1/03 F28F 3/06 F28F 3/08 F28D 9/00 F01M 5/00 F01P 11/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水冷エンジンの冷却水と前記水冷エンジ
ン内を循環するエンジンオイルとの間で熱交換を行い、
前記エンジンオイルを冷却するオイルクーラであって、前記冷却水が流通する冷却水通路（１０３ｃ）を構成す
るケーシング（１０５）と、前記冷却水通路（１０３ｃ）内に配設され、前記エンジ
ンオイルが流通するチューブ（１０３ｄ）と、前記チューブ（１０３ｄ）の外壁にろう付けされた波状
の水側フィン（１０２ｄ）と、前記チューブ（１０３
ｄ）の内壁にろう付けされた波状のオイル側フィン（１
０２ｃ）とを有し、前記水側フィン（１０２ｄ）の厚み（ｔｗ）は、前記オ
イル側フィン（１０２ｃ）の厚み（ｔｏ）より大きいこ
とを特徴とするオイルクーラ。
【請求項２】前記水側フィン（１０２ｄ）の厚み（ｔ
ｗ）は、前記オイル側フィン（１０２ｃ）の厚み（ｔ
ｏ）の１．０５倍以上であることを特徴とする請求項１
に記載のオイルクーラ。
【請求項３】前記水側フィン（１０２ｄ）の厚み（ｔ
ｗ）は、前記オイル側フィン（１０２ｃ）の厚み（ｔ
ｏ）の１．１０倍以上であることを特徴とする請求項１
に記載のオイルクーラ。
【請求項４】前記オイル側フィン（１０２ｃ）には前
記エンジンオイルを前記オイル側フィン（１０２ｃ）の
表裏両面側に蛇行させるルーバ（１０３ｅ）が形成さ
れ、前記オイル側フィン（１０２ｃ）のフィン高さ（ｈｏ）
は１〜３ｍｍであり、前記オイル側フィン（１０２ｃ）の厚み（ｔｏ）は０．
０５〜０．３ｍｍであり、前記オイル側フィン（１０２ｃ）のフィンピッチ（ｆｐ
ｏ）４ｍｍ以下であり、前記チューブ（１０３ｄ）の厚み（ｔｐ）は０．２ｍｍ
以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１つに記載のオイルクーラ。
【請求項５】前記水側フィン（１０２ｄ）のフィン
高さ（ｈｗ）は１〜３ｍｍであり、前記水側フィン（１０２ｄ）の厚み（ｔｗ）は０．０５
〜０．３ｍｍであり、前記水側フィン（１０２ｄ）のフィンピッチ（ｆｐｗ）
は４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載のオ
イルクーラ。