JP3493519B2

JP3493519B2 - 輻流環状熱交換器

Info

Publication number: JP3493519B2
Application number: JP2000591373A
Authority: JP
Inventors: ウー，アラン，ケイ．; エヴァンス，ブルース，エル．; ヘルデン，ヘンリ，ピー．，ティ．ヴァン
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2004-02-03
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: ATE225491T1; ES2186430T3; AU3027500A; EP1141645A1; CA2257076C; DE69903350T2; KR100412278B1; DE69903350D1; CA2257076A1; KR20010083957A; EP1141645B1; AU755895B2; JP2002533654A; WO2000039516A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野本発明は、熱交換器に関し、特に、自動車及びその他の
エンジン及びトランスミッション（変速機）の用例にお
いて油フィルタと別個に又はそれと連携して用いること
ができるいわゆる「ドーナツ」型の油冷却器に関する。

【０００２】発明の背景従来、油冷却器は、ハウジング又はキャニスター内に複
数のプレート対を積重することによって作られている。
キャニスターは、通常、エンジン冷却剤（通常は冷却
水）をキャニスター内へ流入させてプレート対の周りを
通して循環させキャニスターから流出させるための入口
管継手と出口管継手を有している。プレート対自体は、
入口開口と出口開口を有し、それらの入口開口と出口開
口は、油がすべてのプレート対を同時に貫通通流するよ
うに、通常、整列してマニホールドを形成する構成とさ
れている。これらのマニホールドは、キャニスターの外
部に配置された油供給源及び油戻し導管に連通する。こ
のような油冷却器の１例が、１９８８年２月１６日に公
開された日本国実用新案願公開公報第６３−２３５７９
号に開示されている。

【０００３】油冷却器が油フィルタと連携して用いられ
る場合は、プレート対は、通常、環体の形とされ、油
は、環体の中心に挿通され、油フィルタに接続された導
管によって油冷却器の上方又は下方に配置された油フィ
ルタへ出し入れされる。油は、フィルタを通った後油冷
却器に通されるか、反対に、油冷却器に通された後フィ
ルタに通される。そのような油冷却器の例は、米国特許
第４，９６７，８３５号及び米国特許第５，４０６，９
１０号に開示されている。

【０００４】１９９１年５月１４日付で発行された東洋
ラジエータ（株）の米国特許第５，０１４，７７５号に
は、エンジンに使用される自動車オイルのための油冷却
器が開示されている。この油冷却器は、複数組の環状プ
レートから成るコアを有する。プレートは、それぞれ対
として組合わされ、各対にフィン部材又は乱流創生部材
が設けられている。これらのプレート対の積重体全体が
油冷却器のケーシング内に収容されている。冷却水は、
各プレートの中間区域に形成された２つの比較的大きい
冷却水穴を通してプレート対の積重体に流出入する。こ
れらの２つの冷却水穴は、仕切凸条の両側に配置され、
穴の周りにボスが形成されている。冷却水は各対のプレ
ートの間を円周方向に流れ、一方、油は、背中合わせの
プレート対の間に形成された外側流路を通ってプレート
積重体の中心の開口からプレート積重体の外円周へ半径
方向に流れる。１９９１年６月５日発行のヨーロッパ特
許第０４３０７５２号にも、プレート対の積重体から形
成された、エンジンオイルの冷却に適する周方向流れ型
熱交換器が開示されている。プレート対の積重体は、中
心通路を画定し、入口から出口への総体的に円形の流体
流路を形成する。対向した各プレートは、断面でみて波
形形状であり、中心通路にまで延長する複数の互いに対
向した谷を画定する。各プレートのこれらの谷の少くと
も幾つかは、円形流路に対して斜めに配置されている。
各対の一方のプレートの谷の頂縁が他方のプレートの谷
の頂縁と十文字状に交差するように配置されている。こ
れらの互いに交差する谷によって、この熱交換器は、熱
交換作用を高めるための流れ増進を達成する。１９８７
年１月２１日に公開されたヨーロッパ特許願第０２０８
９５７号にも、エンジン潤滑油のための冷却器が開示さ
れている。この冷却器は、各々上側プレートとした側プ
レートから成るモジュールによって形成された金属プレ
ートの積重体から成る。各プレートは、三辺が直線で一
端が円弧状のいわゆる舌片形であり、一端の両側コーナ
ーに近接して第１円形開口と第２円形開口を有し、軸方
向に整列した中心円形開口を有している。これらの円形
開口の周りには環状フランジが形成されており、各プレ
ートはそれらのフランジを介して互いに結合されてい
る。又、各プレートの中心開口の周りに複数のほぼＣ字
形の円周凸条が形成されている。この熱交換器では、水
即ち冷却剤は、円周方向にも、かつ、ジグザグ状にも流
れる。一方、油は、熱交換器内を軸方向に整列した開口
を通って軸方向に流れ、かつ、ジグザグ状にも流れる。

【０００５】しかしながら、これらの従来技術の冷却器
の１つの欠点は、格別に効率的な冷却器ではないという
ことである。又、冷却器の油側の圧力降下が高いという
欠点もある。

【０００６】発明が解決しようとする課題本発明の目的は、従来技術の上述した欠点を克服するこ
とである。

【０００７】発明の概要本発明の熱交換器は、圧力降下が比較的小さく、非常に
能率的である。本発明の熱交換器の構成では、第１熱交
換流体がリング状プレート対を通って周方向に流れ、第
２熱交換流体の全部が第１熱交換流体に対して横断方向
に各プレート対の間を流れる。

【０００８】本発明の一側面によれば、対面関係（面対
面）で合わされたリング状プレートの複数の積重された
プレート対から成る熱交換器が提供される。各プレート
は、外周フランジと、一部分が該外周フランジと共通の
平面内に位置する環状の内周側ボスと、該外周フランジ
と内周側ボスの間に位置する中間区域を有する。各合わ
せプレート対（「正対プレート対」又は単に「正対対」
又は単に「プレート対」と称する）において外周フラン
ジ及び内周側ボスは、結合される。各プレートの中間区
域は、合わせプレート間に内側流路を形成するように互
いに離隔した部分を有する。各プレートの中間区域は、
外周フランジと内周側ボスの間に位置する、互いに離隔
した中間セクションを有する。これらの中間セクション
は、入口開口と出口開口を画定し、背中合わせのプレー
ト対の間で中間セクション同士が結合され、それぞれの
入口開口同士及び出口開口同士が連通して第１熱交換流
体のための入口マニホールド及び出口マニホールドを画
定するように配置されており、それによって、第１熱交
換流体を入口マニホールドから前記内側流路を周方向に
通して出口マニホールドへ通流させる。背中合わせプレ
ート対の間で隣接する中間区域同士は、それらの間に外
側流路を画定する。又、ヘッダーが設けられ、このヘッ
ダーは、第２熱交換流体を通流させるための流体ポート
を含み、第２熱交換流体を前記外側流路を通して横断方
向に強制的に通流させる。

【０００９】本発明の上記目的は、独立請求項に記載さ
れた特徴の組合わせによって達成される。各従属請求項
は、本発明の別の有利な実施形態に向けられている。本
発明の上記目的及び利点及びその他の特徴は、添付図を
参照して以下に記述する本発明の実施形態の説明から一
層明らかになろう。

【００１０】好ましい実施形態の説明まず図１を参照すると、本発明による熱交換器／油フィ
ルタ組合せ体の好ましい実施形態が、総体的に参照符号
１０で示されている。本発明では、油だけでなく他の任
意の流体を用いることができる。熱交換器／油フィルタ
組合わせ体（以下、単に「組合わせユニット」とも称す
る）１０は、油フィルタ１４と本発明の好ましい実施形
態による熱交換器１６とを収容したハウジング１２を含
む。油フィルタ１４は、慣用のものであり、それ自体は
本発明の一部を構成するものではない。油フィルタ１４
は、図１のものでは環状タイプであり、油は、ハウジン
グ１２の内部からフィルタ壁を内方へ貫通して中心の軸
方向チャンバー１５へ流れ、パイプ又は導管１８を通っ
て流下して組合せユニット１０から流出する。ただし、
油の流れ方向を逆にすることもでき、その場合は、油
は、導管１８を通って流入し、フィルタを半径方向外方
へ貫通してハウジング１２内へ流れる。図１に示された
実施形態では、油は、ハウジング１２からフィルタを内
方へ貫通し、導管１８を通って流出する構成とすること
が好ましい。熱交換器１６は、以下に詳述するが、図１
にみられるように、ハウジング１２は、フィルタ１４を
通す油の流れ方向によっては、油を熱交換器１６内へ通
すための複数の開口２０を有する底部プレート１９を含
む構成とする。又、底部プレート１９には、冷却剤を熱
交換器１６内へ導入し、熱交換器１６から排出するため
の導管２２と２４が接続される。

【００１１】次に、図２〜６を参照して説明すると、熱
交換器１６は、対面関係（面対面）で合わされた環状又
はリング状プレート３２の複数の積重されたプレート対
３０から成る。（ここで、面対面即ち、内側面同士で合
わされたプレート３２の対３０を「正対プレート対」又
は「正対対」又は単に「プレート対」と称し、正対対３
０の１つのプレート３２とそれに隣接する正対対３０の
１つのプレート３２との対を「背中合わせのプレート
対」又は「背中合わせ対」と称する。）図４〜６に明示
されているように、各プレート３２は、外周フランジ３
４と、一部分３７が外周フランジ３４と共通の平面内に
位置する環状の内周側ボス３６と、外周フランジ３４と
内周側ボス３６の間に位置する中間区域３９を有する。
中間区域３９には、内周側ボス３６と外周フランジ３４
の間に延長する複数のリブ３８と溝４０が交互に形成さ
れている。リブ３８及び溝４０は、流れ増進手段を構成
するものであり、プレート対３０を構成するそれぞれの
プレートのリブと溝が互いに交差して各プレート対のプ
レート間に波形の内側流路４２を形成するように、斜め
に配置され、らせん状曲線又はインボリュート曲線の形
とされている。同様にして、隣接する背中合わせのプレ
ート対のリブ３８と溝４０が互いに交差して正対プレー
ト対３０と正対プレート対３０の間に波形の外側流路４
４を形成する。

【００１２】外周フランジ３４には、熱交換器１６の組
立工程において各プレート３２を正しく整列させるため
の位置ぎめ切欠き４５を随意選択として形成することが
できる。このような位置ぎめ切欠きは、所望に応じて本
発明のどの実施形態においても用いることができる。

【００１３】各プレート３２は、外周フランジ３４と内
周側ボス３６の間に位置する、互いに離隔した中間セク
ション４６を有する。これらの中間セクション又はボス
４６は、入口開口４８と出口開口５０を画定し、背中合
わせのプレート対の間でそれぞれのプレートの入口開口
４８同士及び出口開口５０同士がそれれらの周縁におい
て結合されて連通しエンジン冷却剤のような第１熱交換
流体のための入口マニホールド５２及び出口マニホール
ド５４（図３参照）を画定するように配置されており、
それによって、第１熱交換流体を入口マニホールド５２
から各プレート対の内側流路４２を周方向に通して出口
マニホールドへ通流させる。背中合わせプレート対の間
で隣接する中間区域３９同士は、それらの間に外側流路
４４を画定する。又、熱交換器１６は、頂部閉鎖プレー
ト５６と底部閉鎖プレート５８を有する。底部閉鎖プレ
ート５８は、それぞれ入口マニホールド５２と出口マニ
ホールド５４と整合する開口６２と６４を有する。導管
２２，２４（図１参照）は、ハウジングの底部プレート
１９を貫通してそれぞれ開口６２と６４に連通する。

【００１４】リブ３８及び溝４０は、所定の高さを有
し、中間セクション又はボス４６は、図４にみられるよ
うに、リブ３８の高さと少くとも同じ高さ又は深さ、好
ましくは同じ高さ又は深さを有し、それによって、プレ
ート対３０が図６に明示されているように背中合わせに
重ね合わされたとき、隣接するプレートのリブ３８同士
が接触するとともに、隣接する中間セクション４６の外
側表面同士も接触するようになされている。ただし、正
対プレート対３０の内側面の隣接するリブ３８同士は互
いに僅かに離隔されるように、環状の内周側ボス３６と
外周フランジ３４の高さは、図６にみられるように、リ
ブ３８及び溝４０の高さより高くされている。この構成
により、プレート対３０内を流れる冷却剤（通常は冷却
水）の、即ち水側の圧力降下を小さくする。

【００１５】各プレートの２つの中間セクション４６は
互いに近接して配置されているので、内周側ボス３６か
ら２つの中間セクション４６の間を通って外周フランジ
３４にまで延長する半径方向のリブ６６（図４及び５参
照）が形成される。半径方向のリブ６６は、内周側ボス
３６及び外周フランジ３４と同一平面内にあり、従っ
て、それらと同じ高さを有しており、２枚のプレートを
合わせてプレート対３０を形成したとき、対応する半径
方向のリブ６６同士が係合して入口開口４８から出口開
口５０へのバイパス流れを防止する。半径方向のリブ６
６は、又、各プレート対の外側即ち油側に半径方向の溝
を形成する。これらの半径方向の溝は、中間ボス４６の
周り及び近傍におけるプレート対間の半径方向又は横断
方向の流れを増進する。

【００１６】環状内周側ボス３６には、内周フランジ６
８が形成されている。内周フランジ６８は、中間セクシ
ョン又はボス４６と共通の平面内に位置する合わせフラ
ンジ部分６９を有し、それによって、背中合わせプレー
ト対の内周フランジ６８同士が結合されて内周側ボス３
６と協同してヘッダー７０（図６参照）を形成するよう
になされている。ヘッダー７０は、底部閉鎖プレート５
８の入口開口７１に流入する冷却剤の全部を背中合わせ
のプレート対間の外側流路４４を通して横断方向又は半
径方向に通流させる働きをする。

【００１７】内周側ボス３６は、その周方向に間隔を置
いて形成された複数の孔７２を有する。プレート対３０
が積重されると、これらの孔７２が上下に整合し、流体
をヘッダー７０へ供給するための流体ポートを形成す
る。

【００１８】図７は、図６と同様の垂直断面図である
が、本発明の別の実施形態による熱交換器７９を示す。
この熱交換器７９は、図６の実施形態と同様の積重プレ
ート対を有しているが、図６の内周ヘッダー７０が省除
されている。図７〜２５に示される変型実施形態おい
て、図１〜６の実施形態の構成部品に対応する改変部品
は同じ参照番号に’を付して示されている。図７の実施
形態では、内周側ボス３６’は、流体をプレート対間の
外側流路４４内へ、そして外側流路４４から流すための
環状スロット８０だけを残すように切り詰められてい
る。この実施形態では、それぞれの熱交換流体の全部を
プレート対間を通して横断方向又は半径方向に流すため
のヘッダー７６を形成するために外周フランジ３４’を
囲包する最外縁フランジ７４が設けられている。又、こ
の実施形態では、内周側ボス３６’及び外周フランジ３
４’は、リブ及び溝の高さに等しい高さを有しており、
内側流路４２’内の隣接するリブ３８同士が図１〜６の
実施形態とは異なり離隔されていない。ただし、内側流
路４２’内の隣接するリブ３８同士が図１〜６の実施形
態と同様に離隔される構成としてもよく、反対に、図１
〜６の実施形態において、所望ならば、内側流路４２内
の隣接するリブ３８同士が図７の実施形態のように離隔
されてない構成とすることもできる。

【００１９】図８は、頂部閉鎖プレート５６及び底部閉
鎖プレート５８とそれらのプレートに密封係合させた導
管１８とによってヘッダー８２が形成されるようにした
変型実施形態の熱交換器８０１を示す。この実施形態で
は、内周側ボス３６’にも、外周フランジ３４にも、ヘ
ッダーを形成するための追加のフランジが形成されてい
ない。底部閉鎖プレート５８には、流体をヘッダー８２
の内外へ通すための流体ポート８４が形成されている。

【００２０】次に、図９及び１０を参照すると、本発明
によるリング状プレートの変型実施形態が示されてい
る。このリング状プレート８５は、図４、５のプレート
３２に類似しているが、リブ３８及び溝４０に代えて、
流れ増進手段として中間区域３９に複数の互いに離隔し
たディンプル８７，８９が形成されている点で異なる。
ディンプル８７は、外側流路４４内へ突出し、ディンプ
ル８９は内側流路４２内へ突出している。ディンプル８
７，８９は、所定の高さを有し、ディンプル８７の場合
は、中間セクション又はボス４６の高さに等しい高さで
あることが好ましいが、ディンプル８７のうちの幾つか
又は全部が中間ボス４６の高さより低い高さを有するも
のとしてもよい。図９及び１０から分かるように、この
実施形態では、ボス４６は、中間区域３９から外周フラ
ンジ３４及び内周側ボス３６の突出方向とは反対の方向
に突出している。

【００２１】所望ならば、プレート８５には、図６に示
される内周フランジ６８及びヘッダー７０に加えて、又
はそれらに代えて、プレートの外周にヘッダー７６（図
７参照）を画定するために図７の実施形態のフランジ７
４のような最外縁フランジを形成してもよい。

【００２２】ディンプル８７，８９は、それぞれ周方向
の列としてほぼ等間隔に配列されているが、プレート対
の内部及びプレート対間において特定のながれ作用を得
るためにいろいろな向きに配列してもよく、又、不等間
隔に配置してもよい。

【００２３】図１１は、図１の組合せユニット１０と同
様なユニットであるが、図１２〜１４に詳細に示される
ような熱交換器２８を用いた、本発明の別の好ましい実
施形態による熱交換器／フィルタ組合せ体９１を示す。
熱交換器２８の頂部閉鎖プレート５６’は、フィルタ１
４を収容するハウジング１２’の底壁であり、フィルタ
１４の交換を可能にするために着脱自在の蓋９３が設け
られている。

【００２４】図１２〜１４を参照して説明すると、この
熱交換器２８は、図２〜６の熱交換器１６の変型である
とみなすことができる。この熱交換器２８においては、
各プレート３２’は、半径方向に拡張された（幅広にさ
れた）外周フランジ３４’を有しており、外周フランジ
３４’に、合わせフランジ部分７５を有する最外縁フラ
ンジ７４が形成されている。合わせフランジ部分７５
は、中間セクション４６と共通の平面に位置し、それに
よって、背中合わせのプレート対３０’の最外縁フラン
ジ７４同士が結合されると、外周フランジ３４’と協同
してヘッダー７６を形成するようになされている。外周
フランジ３４’に複数の孔７７が形成されており、それ
らの孔７７は、積重されたプレート対において上下に整
列し、背中合わせのプレート対３０’間を流れる流体を
受容するための流体ポートを形成する。ただし、流体の
流れ方向は、所望ならば、ヘッダー７６から流体を供給
して熱交換器２８の中心に向けて半径方向内方へ流すよ
うに逆転することもできる。

【００２５】図１２に明示されているように、頂部閉鎖
プレート５６’には、孔７７と連通してヘッダー７６の
一部を形成し、ハウジング１２’の内部にも連通する複
数の開口７８が形成されている。この熱交換器２８は、
２つのヘッダー７０と７６を有しており、それらのヘッ
ダーのための流体ポートを形成する整列した孔を備えて
いる。

【００２６】図１５は、プレート３２’の変型であり、
平面でみて長方形としたプレート９５を示す。外周フラ
ンジ３４”も長方形であり、内周側ボス３６は円形又は
環状として示されているが、これも、所望ならば、長方
形とすることができる。ただし、本発明を説明する便宜
上、この長方形のプレート９５も、やはり、環状又はリ
ング状の範囲に入ると考えることができ、入口開口４８
から出口開口５０に至る流体の流れも、やはり、周方向
であるとみなすことができ、内周側の孔７２から外周側
の孔７７への流れも、やはり、各正対プレート対内の周
方向の流れに対して半径方向又は横断方向であるとみな
すことができる。

【００２７】図１６は、プレート９５と組み合わせて用
いるための頂部プレートの変型例を示す。この頂部閉鎖
プレート５６’は、半径方向又は横断方向の流体の流れ
分布を均一にするためにいろいろにサイズを変えた複数
の周縁開口９７を有する。コーナーに位置する開口９７
は、長方形のプレート９５，５６’で製造された熱交換
器の各コーナーへの流れを増大させるために特に大きく
されている。あるいは別法として、異なるサイズの孔９
７を用いる代わりに、均一なサイズの開口９７を用いて
それらの開口の間隔を長方形のプレートの周囲位置によ
って密にしたり広くしたりすることによって所望の流れ
分布を得るようにすることもできる。これらの孔サイズ
又は形状の変更は、所望ならば、図１５のコアプレート
（熱交換器のコア即ち本体部分のプレート）９５の孔７
７に関連させて決めてもよい。

【００２８】図１７は、本発明による熱交換器を形成す
るのに用いられるプレートの更に他の実施形態を示す。
このプレート９９は、図９及び１０に示されたリング状
プレート８５と同様に、図１〜６に示されたリブ３８及
び溝４０に代わる流れ増進手段を有するが、図９及び１
０に示されたディンプルとも異なるタイプの流れ増進手
段を有する。即ち、図１７の実施形態では、流れ増進手
段としてエキスパンデッドメタルから成る乱流創生部材
１０１が用いられる。もちろん、乱流創生部材１０１
は、エキスパンデッドメタル以外の、例えばプラスチッ
クメッシュのような他の材料で形成することもできる。
図１７は、プレート対の外側即ち油側からみたプレート
９９の透視図である。正対プレート対の各プレート９９
の中間区域３９は、乱流創生部材１０１の内側（図１７
では乱流創生部材１０１の下）に位置しており、やは
り、正対プレート対内に内側流路を形成するように互い
に離隔されている。乱流創生部材１０１は、任意のタイ
プの乱流創生部材であってよく、それが特定の方向に異
なる流れ抵抗を有するものである場合は、プレート対間
の半径方向又は横断方向の均一な流れを維持するように
その乱流創生部材に合わせて孔７２及び７７の配列又は
サイズを変えることができる。又、この乱流創生部材１
０１は、図１７に示されるように外側流路に用いられる
乱流創生部材１０１に加えて、又は、それに代えて、プ
レート対の内部の内側流路内に用いることもできる。

【００２９】図１８及び１９は、図１１、１２に示され
た熱交換器２８の変型である熱交換器２８’を示す。熱
交換器２８’では、導管１８に螺着される慣用のスピン
オンタイプ（回して取り付けることができるタイプ）の
油フィルタ１０７を受容するための環状のフィルタ受座
１０３が頂部閉鎖プレート５６に取り付けられている。
フィルタ受座１０３は、ヘッダー７６又は開口７８から
流出してくる流体をフィルタの入口開口１０９へ送るた
めの複数の内周側開口１０５を有している。

【００３０】図２０は、環状の内周側ボス３６’と外周
フランジ３４’を中間セクション又はボス４６及び内周
フランジ６８の両方に対してリブ３８及び溝４０の高さ
と同じ高さとした場合のプレート３２’の内側面即ち水
側面を示す。この実施形態においてプレート対内の圧力
降下を小さくしたい場合は、各正対対のプレート３２’
の間にスペーサ８６を用いることができる。スペーサ８
６は、正対対のプレートの外周フランジ３４’と３４’
の間に位置する外周環状部分８８と、正対対のプレート
の内周側ボス３６’と３６’の間に位置する内周環状部
分９０を有する。内周環状部分９０は、内周側ボス３
６’の孔７２に対応する複数の孔９２を有する。従っ
て、このタイプのプレートを用いて熱交換器を製造する
場合、その製造工程中、スペーサ８６をプレート３２’
に対して回動することによって、孔７２を通る流れを調
節するために又は所定の流量を設定するために孔９２を
弁として機能させることができる。

【００３１】図２２及び２３は、図２０のプレート３
２’と類似しているが、外周フランジ３４’に隣接して
プレート対内に位置する周縁バイパス溝９６を有する変
型プレート９４を示す。バイパス溝９６は、中間セクシ
ョン４６の１つの近傍に位置しそれと連通する第１端部
分９８からプレート９４の周囲の半分を僅かに越える長
さに亘って第２端部分１００にまで延長し、２枚のプレ
ート９４が対面関係に合わされると、両プレートの端部
分１００が互いにオーバーラップし（部分的に重な
り）、両プレートのバイパス溝９６が協同してプレート
対の全周に亘って一方の中間セクション４６から他方の
中間セクション４６にまで延長する半分の高さの溝を形
成するようになされている。このようなバイパス溝９６
は、所望に応じて、プレート対内の内部圧力降下を小さ
くするために用いられる。

【００３２】図２４は、図２３のプレート９４と類似し
ているが、２つの中間セクション４６の間に延長する少
くとも１つのバイパス溝１０４を有する変型プレート１
０２を示す。実際には、これらのバイパス溝１０４は、
互いにオーバーラップし交差するので、中間セクション
４６と４６の間に数個の、半分の高さのチャンネルが延
在することになる。やはり、これらのバイパスチャンネ
ルも、プレート対内の内部圧力降下を小さくするための
ものである。所望ならば、バイパス溝１０４をバイパス
溝９６に代えて用いることもできる。

【００３３】図２５は、図２４のプレート１０２の変型
であるプレート１０２’を示す。プレート１０２’で
は、バイパス溝１０４に、両中間セクション４６間の流
体のバイパス流量を制御又は所定値に設定するための流
れ制限凹み１０６が形成されている。

【００３４】以上、本発明の幾つかの好ましい実施形態
を説明したが、上述した構造にはいろいろな家異変を加
えることができることを理解されたい。例えば、入口開
口及び出口開口を画定する中間ボス４６は、環状の内周
側ボス３６を全周に亘って同じ幅にすることができるよ
うに図４に示される小さくすることができる。その場
合、孔７２を内周側ボス３６の全周に亘って形成するこ
とができる。任意の数のプレート対を用いていろいろな
熱交換器を製造することができ、特定の望ましい性能を
達成するために上述したいろいろな実施形態のプレート
対を混ぜ合わせ、適合させることができる。各プレート
に形成された開口によって画定されるいろいろな流体マ
ニホールドを閉鎖するために頂部及び底部閉鎖プレート
以外の他の手段を用いることができるある種の用例にお
いては、頂部及び底部閉鎖プレートを省除することがで
きる。例えば、閉鎖手段として、プレート対を形成する
ために用いられるプレートと同様な端部プレートを用い
ることができる。その場合、端部プレートに入口開口、
出口開口及びいろいろな孔をパンチ加工する必要はな
い。又、リブ、溝及びディンプルに関しても、所望に応
じて他の形態を用いることができる。

【００３５】上述の各実施形態は油冷却器として使用さ
れるものとして説明されたが、本発明の熱交換器は、燃
料、トランスミッション流体、操舵用油圧流体、冷媒等
のその他のエンジン流体を、更にはエンジン冷却剤自体
でさえも冷却又は加熱するために用いることができるこ
とも理解されたい。そのような流体は、プレート対間に
通してもよく、あるいは、プレート対内を通してもよ
く、本発明の熱交換器は、流体を冷却することも加熱す
るもできる。更に、本発明の熱交換器は、自動車工業以
外の用例にも用いることができる。

【００３６】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可
能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができ
ることを理解されたい。［図面の簡単な説明］

【図１】図１は、本発明の好ましい一実施形態を用いた
熱交換器／油フィルタ組合わせ体の第１実施形態の概略
垂直断面図である。

【図２】図２は、図１の実施形態の熱交換器の一部破除
された拡大透視図である。

【図３】図３は、図２と同様の図であるが、図２の熱交
換器の下側からみた図である。

【図４】図４は、図２及び３に示された熱交換器のプレ
ート対を形成するのに用いられるプレートの１つの内側
面を示す拡大透視図である。

【図５】図５は、図４に示されたプレートの平面図であ
る。

【図６】図６は、図５の線６−６に沿ってみた拡大断面
図であり、図４及び５のプレートの上下に積重された追
加のプレートをも示す。

【図７】図７は、図６と同様の垂直断面図であるが、プ
レート対の外周縁にプレートヘッダーを形成する変型実
施形態を示す。

【図８】図８は、図１の下左隅の拡大断面図であり、本
発明による熱交換器の更に別の実施形態を示す。

【図９】図９は、図４と同様の透視図であるが、本発明
による熱交換器を形成するのに用いられるプレートの別
の好ましい実施形態を示す。

【図１０】図１０は、図９に示されたプレートの平面図
である。

【図１１】図１１は、図１と同様の概略垂直断面図であ
るが、本発明の別の実施形態を用いた熱交換器／油フィ
ルタ組合わせ体の別の好ましい実施形態を示す。

【図１２】図１２は、図１１の実施形態の熱交換器の一
部破除された拡大透視図である。

【図１３】図１３は、図４と同様の図であるが、図１２
の熱交換器を製造するのに用いられるプレートの１つの
内側面を示す。

【図１４】図１４は、図１３の線１４−１４に沿ってみ
た垂直断面図であり、図１３のプレートの上下に積重さ
れた追加のプレートをも示す。

【図１５】図１５は、本発明による熱交換器を製造する
のに用いられるリング状熱交換器プレートの別の好まし
い実施形態の平面図である。

【図１６】図１６は、図１５に示されたプレートを用い
て熱交換器を製造するために用いられる頂部又は底部プ
レートの平面図である。

【図１７】図１７は、図４及び９と同様の透視図である
が、本発明による熱交換器を製造するのに乱流創生部材
と組合わせて用いられるプレートの別の実施形態を示
す。

【図１８】図１８は、図１及び１１と同様の断面図であ
るが、熱交換器兼フィルタを製造するために慣用の油フ
ィルタと組合わせて用いられる熱交換器の別の好ましい
実施形態を示す。

【図１９】図１９は、図１８に示された熱交換器の一部
破除された拡大透視図である。

【図２０】図２０は、本発明による熱交換器を製造する
のに用いられるプレートの別の実施形態の平面図であ
る。

【図２１】図２１は、図２０のプレートと共に随意選択
として用いることができるスペーサの平面図である。

【図２２】図２２は、本発明による熱交換器を製造する
のに用いられるプレートの別の実施形態の内側を示す透
視図である。

【図２３】図２３は、図１４に示されたプレートの平面
図である。

【図２４】図２４は、本発明による熱交換器を製造する
のに用いられるプレートの更に別の実施形態の平面図で
ある。

【図２５】図２５は、本発明による熱交換器を形成する
のに用いられるプレートの更に別の実施形態の平面図で
ある。

【符号の説明】

１０熱交換器／油フィルタ組合わせ体、組合せユニッ
ト１２ハウジング１４フィルタ、油フィルタ１５軸方向チャンバー１６熱交換器１８導管１９底部プレート２０開口２２導管２８熱交換器３０プレート対３２リング状プレート３４，３４” 外周フランジ３６内周側ボス３８リブ３９中間区域４０溝４２内側流路４４外側流路４６中間ボス４８入口開口５０出口開口５２入口マニホールド５４出口マニホールド５６頂部閉鎖プレート５８底部閉鎖プレート６２開口６６リブ６８内周フランジ６９フランジ部分７０ヘッダー７１入口開口７２孔７４最外縁フランジ７５フランジ部分７６ヘッダー７７孔７８開口７９熱交換器８０環状スロット８２ヘッダー８４流体ポート８５リング状プレート８６スペーサ８７，８９ディンプル８８外周環状部分９０内周環状部分９１熱交換器／フィルタ組合せ体９２孔９３蓋９４プレート９５プレート９６周縁バイパス溝９７周縁開口、孔９８端部分９９プレート１００端部分１０１乱流創生部材１０２プレート１０３フィルタ受座１０４バイパス溝１０５内周側開口１０７油フィルタ１０９入口開口８０１熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウー，アラン，ケイ. カナダオンタリオ州エヌ２ピイ１ゼット４，キッチェナー，オールドキャリジドライブ 120，アパートメント 504 (72)発明者エヴァンス，ブルース，エル. カナダオンタリオ州エル７エル３シー４，バーリントン，ランドルフシーアール 5421 (72)発明者ヴァンヘルデン，ヘンリ，ピー．，ティ. アメリカ合衆国ミシガン州 48025 ビヴァリーヒルズ，マリムーア 30 700 (56)参考文献特開昭62−614（ＪＰ，Ａ) 実開平５−96766（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3743011（ＵＳ，Ａ) 米国特許5014775（ＵＳ，Ａ) 国際公開98／44305（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 3/08 311 F28F 3/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対面関係で合わされたリング状プレート
（３２）の複数の積重された合わせプレート対（３０）
から成る熱交換器であって、前記各プレートは、外周フランジ（３４）と、内周フラ
ンジ（６８）と、該外周フランジ（３４）と内周フラン
ジ（６８）の間に位置する中間区域（３９）を有し、該
各合わせプレート対（３０）において該外周フランジ
（３４）同士が結合されており、該各プレートの中間区
域（３９）は、該合わせプレート間に内側流路（４２）
を形成するように互いに離隔した部分を有しており、前記各プレートの中間区域（３９）は、前記外周フラン
ジ（３４）と内周フランジ（６８）の間に位置し、互い
に離隔した入口開口（４８）と出口開口（５０）を画定
する中間セクション（４６）を有し、これらの中間セク
ション（４６）は、背中合わせのプレート対の間で該中
間セクション（４６）同士が結合され、それぞれの入口
開口（４８）同士及び出口開口（５０）同士が連通して
第１熱交換流体のための入口マニホールド（５２）及び
出口マニホールド（５４）を画定するように配置されて
おり、それによって、該第１熱交換流体を前記入口マニ
ホールド（５２）から前記内側流路（４２）を周方向に
通して前記出口マニホールド（５４）へ通流させ、か
つ、該背中合わせプレート対の間で隣接する前記中間区
域（３９）同士は、それらの間に外側流路（４４）を画
定するように配置されており、第２熱交換流体を通すための流体ポートを含み、該第２
熱交換流体を前記外側流路（４４）を通して半径方向に
強制的に通流させるヘッダーが設けられており、前記各プレートは、一部分が前記外周フランジ（３４）
と共通の平面内に位置する環状の内周側ボス（３６）を
有し、前記内周フランジ（６８）は該内周側ボス（３
６）に形成されており、前記流体ポートは、該内周側ボ
ス（３６）に形成された複数の孔（７２）によって画定
され、前記外側流路（４４）は、背中合わせプレート対
の内周側ボス（３６）と外周フランジ（３４）の間に延
長しており、各プレートの前記中間区域（３９）は、該
プレートの外周フランジ（３４）と内周側ボス（３６）
の間に位置し、各合わせプレート対（３０）の内周側ボ
ス（３６）同士が結合され、各背中合わせのプレート対
の内周フランジ（６８）同士が結合され、該内周側ボス
（３６）と協同して前記ヘッダーを形成していることを
特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記内側流路（４２）と外側流路（４
４）のうちの一方に配置された流れ増進手段（３８，４
０，８７，８９，１０１）を含むことを特徴とする請求
項１に記載の熱交換器。
【請求項３】前記流れ増進手段は、前記中間区域（３
９）に前記内周側ボス（３６）と前記外周フランジ（３
４）の間に延長するように形成された複数の交互のリブ
（３８）と溝（４０）から成り、該リブ及び溝は、各プ
レート対を構成するそれぞれのプレート（３２）のリブ
及び溝が互いに交差して各プレート対のプレート間に波
形の内側流路（４２）を形成し、かつ、隣接する背中合
わせのプレート対のプレートのリブ及び溝が互いに交差
してプレート対とプレート対の間に波形の外側流路（４
４）を形成するするように、斜めに配置されていること
を特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】前記流れ増進手段は、前記内側流路（４
２）と外側流路（４４）の少くとも一方の流路内に突出
するように前記中間区域（３９）に形成された複数の互
いに離隔したディンプル（８７，８９）から成ることを
特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】前記流れ増進手段は、前記内側流路（４
２）と外側流路（４４）の少くとも一方の流路内に位置
する乱流創生部材（１０１）から成ることを特徴とする
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項６】前記リブ（３８）及び溝（４０）は、所
定の高さを有し、前記中間セクション（４６）は、該リ
ブ及び溝の所定の高さと少くとも同じ高さを有している
ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項７】前記各プレートの前記内周側ボス（３
６）及び外周フランジ（３４）は、前記リブ（３８）及
び溝（４０）の高さに等しい高さを有していることを特
徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】前記各プレートの前記内周側ボス（３
６）及び外周フランジ（３４）は、前記リブ（３８）及
び溝（４０）の高さより高い高さを有していることを特
徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項９】前記各プレート対のプレートの間にスペ
ーサ（８６）が介設されており、該スペーサ（８６）
は、該対のプレートの外周フランジ（３４，３４）の間
に位置する外周縁部分（８８）と、該対のプレートの内
周側ボス（３６，３６’）の間に位置する内周縁部分
（９０）を有することを特徴とする請求項７に記載の熱
交換器。
【請求項１０】前記各プレートの前記互いに離隔した
中間セクション（４６）は、互いに近接して位置してい
ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載
の熱交換器。
【請求項１１】前記各プレートの前記互いに離隔した
中間セクション（４６）の間に前記共通の平面内で前記
内周側ボス（３６）から前記外周フランジ（３４）にま
で延長した半径方向のリブ（６６）を含むことを特徴と
する請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】前記各プレートの前記中間区域（３
９）には、前記プレート対の内部で前記外周フランジ
（３４’）に隣接して位置し、各プレート（９４）の周
囲の半分を僅かに越える長さに亘って延長した周縁バイ
パス溝（９６）が形成されていることを特徴とする請求
項１０又は１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】前記各プレートは、前記互いに離隔し
た中間セクション（４６）の間に延長した少くとも１つ
のバイパスリブと溝（１０４）を含むことを特徴とする
請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１４】前記バイパスリブと溝（１０４）に
は、所定のバイパス流れを創生するための流れ制限凹み
（１０６）が形成されていることを特徴とする請求項１
３に記載の熱交換器。
【請求項１５】前記ディンプル（８７，８９）は、前
記内側流路（４２）内へ突出したディンプルと、前記外
側流路（４４）内へ突出したディンプルを含むことを特
徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項１６】前記ディンプル（８７，８９）は、所
定の高さを有し、前記中間セクション（４６）は、該デ
ィンプルの高さと少くとも同じ高さを有していることを
特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】前記乱流創生部材（１０１）は、前記
外側流路（４４）内に配置されていることを特徴とする
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項１８】前記乱流創生部材（１０１）は、所定
の高さを有し、前記中間セクション（４６）は、該乱流
創生部材の高さの半分に等しい高さを有していることを
特徴とする請求項１７に記載の熱交換器。
【請求項１９】前記内周フランジ（６８）は、前記中
間セクション（４６）と共通の平面内に位置する合わせ
フランジ部分（６９）を有し、背中合わせプレート対の
プレートの前記内周側ボス（３６）に形成された前記孔
（７２）が互いに軸方向に整列していることを特徴とす
る請求項６、１６又は１８に記載の熱交換器。
【請求項２０】前記各プレートの前記外周フランジ
（３４）に最外縁フランジ（７４）が形成されており、
該最外縁フランジは、前記中間セクション（４６）と共
通の平面内に位置する合わせフランジ部分を有し、背中
合わせプレート対のプレートの該最外縁フランジ（７
４）同士が結合されて前記外周フランジ（３４）と協同
して追加のヘッダーを形成し、該各プレートの外周フラ
ンジに形成された孔が整列することによって追加の流体
ポートが形成されていることを特徴とする請求項６、１
６、１８又は１９に記載の熱交換器。
【請求項２１】前記積重されたプレート対（３０）を
弛く囲包するハウジング（１２）と、該ハウジング内に
収容されており、入口と出口を有する油フィルタ（１
４）と、該ハウジングを貫通して挿通されており、前記
油フィルタの入口と出口の一方に連通した導管（１８）
とを含み、該油フィルタの入口と出口の他方は該ハウジ
ングの内部に連通しており、該ハウジング（１２）は、
前記ヘッダーのポートに連通する油ポートを画定し、油
を該油ポートとハウジングの内部の間に通すことを特徴
とする請求項１又は１９に記載の熱交換器。
【請求項２２】入口と出口を画定するハウジング（１
２，１２’）を有し、前記積重プレート対に取り付けら
れたフィルタ（１４）を含み、該フィルタの入口と出口
の一方が前記ポートに連通していることを特徴とする請
求項１９に記載の熱交換器。
【請求項２３】前記各プレートは、長方形であること
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱
交換器。
【請求項２４】対面関係で合わされたリング状プレー
ト（３２）の複数の積重された合わせプレート対（３
０）から成る熱交換器であって、前記各プレートは、外周フランジ（３４’）と、内周フ
ランジ（６８）と、該外周フランジ（３４’）と内周フ
ランジ（６８）の間に位置する中間区域（３９）を有
し、該各合わせプレート対（３０）において該外周フラ
ンジ（３４’）同士が結合されており、該各プレートの
中間区域（３９）は、該合わせプレート間に内側流路
（４２）を形成するように互いに離隔した部分を有して
おり、前記各プレートの中間区域（３９）は、前記外周フラン
ジ（３４’）と内周フランジ（６８）の間に位置し、互
いに離隔した入口開口（４８）と出口開口（５０）を画
定する中間セクション（４６）を有し、これらの中間セ
クション（４６）は、背中合わせのプレート対の間で該
中間セクション（４６）同士が結合され、それぞれの入
口開口（４８）同士及び出口開口（５０）同士が連通し
て第１熱交換流体のための入口マニホールド（５２）及
び出口マニホールド（５４）を画定するように配置され
ており、それによって、該第１熱交換流体を前記入口マ
ニホールド（５２）から前記内側流路（４２）を周方向
に通して前記出口マニホールド（５４）へ通流させ、か
つ、該背中合わせプレート対の間で隣接する前記中間区
域（３９）同士は、それらの間に外側流路（４４）を画
定するように配置されており、第２熱交換流体を通すための流体ポートを含み、該第２
熱交換流体を前記外側流路（４４）を通して半径方向に
強制的に通流させるヘッダーが設けられており、前記各プレートは、一部分が前記外周フランジ（３
４’）と共通の平面内に位置する環状の内周側ボス（３
６’）を有し、前記各プレートの前記中間区域（３９）
は、該プレートの外周フランジ（３４’）と内周側ボス
（３６’）の間に位置し、前記ヘッダーは、前記外周フ
ランジ（３４’）と最外縁フランジ（７４）によって形
成されており、前記流体ポートは、各背中合わせプレー
ト対のプレートの互いに結合された最外縁フランジ（７
４）に形成された複数の孔（７２）によって画定され、
前記外側流路（４４）は、背中合わせプレート対の内周
側ボス（３６’）と外周フランジ（３４’）の間に延長
していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２５】前記内側流路（４２）と外側流路（４
４）のうちの一方に配置された流れ増進手段（３８，４
０，８７，８９，１０１）を含むことを特徴とする請求
項２４に記載の熱交換器。
【請求項２６】前記流れ増進手段は、前記中間区域
（３９）に前記内周側ボス（３６’）と前記外周フラン
ジ（３４’）の間に延長するように形成された複数の交
互のリブ（３８）と溝（４０）から成り、該リブ及び溝
は、各プレート対を構成するそれぞれのプレート（３
２）のリブ及び溝が互いに交差して各プレート対のプレ
ート間に波形の内側流路（４２）を形成し、かつ、隣接
する背中合わせのプレート対のプレートのリブ及び溝が
互いに交差してプレート対とプレート対の間に波形の外
側流路（４４）を形成するするように、斜めに配置され
ていることを特徴とする請求項２５に記載の熱交換器。
【請求項２７】前記流れ増進手段は、前記内側流路
（４２）と外側流路（４４）の少くとも一方の流路内に
突出するように前記中間区域（３９）に形成された複数
の互いに離隔したディンプル（８７，８９）から成るこ
とを特徴とする請求項２５に記載の熱交換器。
【請求項２８】前記流れ増進手段は、前記内側流路
（４２）と外側流路（４４）の少くとも一方の流路内に
位置する乱流創生部材（１０１）から成ることを特徴と
する請求項２５に記載の熱交換器。
【請求項２９】前記リブ（３８）及び溝（４０）は、
所定の高さを有し、前記中間セクション（４６）は、該
リブ及び溝の所定の高さと少くとも同じ高さを有してい
ることを特徴とする請求項２６に記載の熱交換器。
【請求項３０】前記各プレートの前記内周側ボス（３
６’）及び外周フランジ（３４’）は、前記リブ（３
８）及び溝（４０）の高さに等しい高さを有しているこ
とを特徴とする請求項２９に記載の熱交換器。
【請求項３１】前記各プレートの前記互いに離隔した
中間セクション（４６）は、互いに近接して位置してい
ることを特徴とする請求項２４〜３０のいずれか１項に
記載の熱交換器。
【請求項３２】前記各プレートの前記互いに離隔した
中間セクション（４６）の間に前記共通の平面内で前記
内周側ボス（３６’）から前記外周フランジ（３４’）
にまで延長した半径方向のリブ（６６）を含むことを特
徴とする請求項３１に記載の熱交換器。