JP3702619B2 - オイルクーラ内蔵型熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオイルクーラ内蔵型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５（ａ）〜（ｃ）は従来の車両用オイルクーラ内蔵型熱交換器を示す。図５に示すように、ラジエータ１のロアタンク２内に設けられたオイルクーラ３は、ロアタンク２の長手方向の一端側に設けられたオイル入口３ａから導かれたオイルをロアタンク２の長手方向の他端側に設けられたオイル出口３ｂに導く熱交換通路３ｃとを有する。熱交換通路３ｃには熱交換フィン３ｄが設けられている。熱交換通路３ｃを流れるオイルは内側の通路２ａを流れる冷却水との間で熱交換して冷却される。なお、１Ａは冷却水の出口である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のオイルクーラ内蔵型熱交換器では、オイル入口３ａとオイル出口３ｂがロアタンク２の左右両端に位置する構造であるため、オイルを効率よく熱交換するためにはオイルクーラ３の全長を長くする必要があり、それに伴ないロアタンク２の全長も長くなる傾向にあり、ラジエータ１そのものが大型化したり、オイルホース４の長さが長くなる。さらに、ロアタンク２の長手方向の両端にオイル入口３ａと出口３ｂが突出するため、ロアタンク２の全長と対向する所定領域には他の部品を配置できず、スペース効率も芳しくなかった。さらには、オイル出口３ｂと対向する箇所に排気系などの高温部材を接近して配置するときは、オイルが高温部材に飛散しないようなカバーを設ける必要がある。
【０００４】
さらに、従来のオイルクーラ内蔵型ラジエータでは、ラジエータの能力が同一であってもオイルクーラの能力が異なるとオイルクーラの全長が異なり、したがって、オイル出口３ｂの位置が異なる場合がある。この場合、オイル出口３ｂのための孔が異なるためにロアタンクが異なることになり、ラジエータ本体そのものを共通化できないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、オイルクーラの容量にかかわりなくオイル入口と出口を一定にすることができ、また、ロアタンク全長を変更せずにその能力を増減することができるオイルクーラ内蔵型熱交換器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
実施の形態を示す図１，２に対応づけて説明すると、請求項１の発明は、エンジン冷却水が導入される所定長さのアッパタンク１１と、アッパタンク１１に導入された冷却水を冷却する熱交換部１２と、この熱交換部１２で熱交換された冷却水を受入れる所定長さのロアタンク１３と、このロアタンク１３内に設けられ、オイル入口から導かれて熱交換通路を流れるオイルを冷却水と熱交換してオイル出口から排出するオイルクーラとを備えるオイルクーラ内蔵型熱交換器に適用される。そして、上述の目的は、オイル入口３１Ａとオイル出口３２Ａの双方をロアタンク１３の所定方向の一端側に配置し、オイル入口３１Ａから流入するオイルをロアタンク１３の他端側で折返してオイル出口３２Ａへ導く熱交換通路３０Ａ，３０Ｂを備え、オイルクーラ３０が、ロアタンク１３内に並設された一対の略同心状の二重管３１，３２で構成され、一方の内側の管３１１の外側と外側の管３１２の内側との間に第１の熱交換通路３０Ａが形成され、他方の内側の管３２１の外側と外側の管３２２の内側との間に第２の熱交換通路３０Ｂが形成され、第１の熱交換通路３０Ａの一端側に、オイル入口３１Ａまたはオイル出口３１Ｂのどちらか一方が形成され、第２の熱交換通路３０Ｂの一端側に、オイル入口３１Ａまたはオイル出口３１Ｂの他方が形成され、他端側で、第１の熱交換通路３１Ａと第２の熱交換通路３１Ｂとが連通しており、一方の内側の管３１１の内側と外側の管３１２の外側および他方の内側の管３２１の内側と外側の管３２２の外側とでそれぞれ冷却水と熱交換することにより達成される。
【０００７】
以上の課題を解決するための手段の項では、実施の形態の図に対応づけて本発明を説明したが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果を奏することができる。
（１）オイル入口と出口とをロアタンクの長手方向の一端側に配置してオイルクーラの熱交換通路をロアタンク内で折返すようにしたので、ロアタンクの全長を変更せずにオイルクーラの熱交換能力を増減できる。その結果、ラジエータの容量が同一でオイルクーラの容量が異なる場合には、熱交換通路の折返し長さを調節すれば対処でき、ロアタンクを共通化できてラジエータ本体を共通化できる。
（２）オイル入口と出口とをロアタンクの長手方向の一端側に配置したので、入口もしくは出口に接続するホースが短くてすむ。
（３）ロアタンクの他端側の前面には突出するものがないため、部品を配置するスペースが確保でき、その他端側の前面に対向して高温部材が配置されても、カバーなどのオイル飛散防止部材が不要となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
−第１の実施の形態−
図１は本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第１の実施の形態を示す図である。図１（ａ）に示すように、ラジエータ１０は、冷却水入口１０Ａからエンジン冷却水が導入される所定長さのアッパタンク１１と、アッパタンク１１に導入された冷却水を下方に落下させて熱交換する熱交換部１２と、この熱交換部１２で熱交換された冷却水を受入れて冷却水出口１０Ｂから排出する所定長さのロアタンク１３とを備えている。オイルクーラ２０はロアタンク１３内に設けられ、図示しないトランスミッションのオイルを冷却する。
【００１０】
このオイルクーラ２０は、最内側の第１の管２１と、中間の第２の管２２と、最外側の第３の管２３とからなる同心状に配設された三重管構造のオイルクーラである。第１の管２１の内側は冷却水の通路１３ａとされ、第１の管２１と第２の管２２との間には内側の熱交換通路である第１の熱交換通路２０Ａが形成され、そこに熱交換フィン２４が配設される。この第１の熱交換通路２０Ａには、第２の管２２の一端側に設けたオイル入口２２Ａからオイルが流入する。第２の管２２と第３の管２３との間には熱交換フィン２５が配設された外側の熱交換通路としての第２の熱交換通路２０Ｂが形成され、第３の管２３の一端側に設けたオイル出口２３Ａから冷却されたオイルが排出される。なお、第３の管２３の長さは第２の管２２の長さより短く、第２の管２２の長さは第１の管２１の長さより短く設定されており、第１の管２１と第２の管２２とは一端側でその端部が揃えられており、第１の管２１と第３の管２３とは他端側でその端部がそろえられている。
【００１１】
第１の管２１と第２の管２２の一端には環状の蓋２６が配設され、第１の熱交換通路２０Ａの一端が塞がれている。第１の管２１と第３の管２３との他端には環状の蓋２７が配設され、第１および第２の熱交換通路２０Ａ，２０Ｂの他端が塞がれている。蓋２７側では第２の管２２は蓋２７と離間しており、第１の熱交換通路２０Ａと第２の熱交換通路２０Ｂとがここで連通する。第３の管２３の一端には環状の蓋２８が配設され、第２の熱交換通路２０Ｂの一端が塞がれている。
【００１２】
このような第１の実施の形態でのオイルの流れについて説明する。
図示しないトランスミッションからオイルがオイル入口２２Ａを介して第１の熱交換通路２０Ａに流れ込む。第１の熱交換通路２０Ａを流れるオイルは第１の管２１の内側の通路１３ａを流れる冷却水との間で熱交換が行われる。オイルはさらに、第１の熱交換通路２０Ａの他端から第２の熱交換通路２０Ｂに流れ込む。第２の熱交換通路２０Ｂを流れるオイルは第３の管２３の外側を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、オイル出口２３Ａから排出される。
【００１３】
したがって、このようなオイルクーラ内蔵型熱交換器によれば、オイルクーラ２０の熱交換通路２０Ａ，２０Ｂをロアタンク１３内で折返すようにしたので、ロアタンク１３の全長を長くすることなく熱交換能力を向上できる。また、オイル入口２２Ａと出口２３Ａとをオイルクーラ２０の一端側に配置したので、入口２２Ａもしくは出口２３Ａに接続するホースが短くてすむ。さらに、ロアタンク１３の他端側の前面には突出するものがないため、部品を配置するスペースが確保でき、その部位に排気系の高温部材を配置する場合でもオイル飛散防止用のカバーを設置する必要がなくなり、コスト低減、重量低減に寄与する。
【００１４】
さらにまた、オイル入口２２Ａとオイル出口２３Ａの位置をロアタンク１３の一端側に並べて配置できるので、ラジエータの能力が同一であってもオイルクーラの能力が異なる場合には、オイルクーラ２０の熱交換通路２０Ａ，２０Ｂの全長を変更して対処することができ、ラジエータ本体そのものを共通化できるという利点もある。
【００１５】
なお、後述する第２の実施の形態以降の実施の形態にはない作用効果として、第１の実施の形態では、オイルクーラ２０の外径は三重管構造のため、大きくならざるを得ないが、第２の熱交換通路２０Ｂを形成する第３の管２３と第２の管２２との間隔は、第１の管２１と第２の管２２との間に形成される第１の熱交換通路２０Ａの流路断面積と同じであればよいので、それほど大きくする必要がない。したがって、オイルクーラ２０の外径はそれほど大きくならないものである。
【００１６】
−第２の実施の形態−
図２は本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第２の実施の形態を示す図である。ラジエータ１０は図１（ａ）に示したものと同様であり、説明を省略する。第２の実施の形態によるオイルクーラ３０は、一端にオイル入口３１Ａが形成され内部に第１の熱交換通路３０Ａが形成された第１の管路３１と、一端にオイル出口３２Ａが形成され内部に第２の熱交換通路３０Ｂが形成された第２の管路３２とで構成されている。第１の管路３１の第１の熱交換通路３０Ａと第２の管路３２の熱交換通路３０Ｂとは、図２（ｃ）に示すように、入口３１Ａおよび出口３２Ａとは反対の端部に形成された連通管路３３で互に連通している。
【００１７】
第１の管路３１は内管３１１と外管３１２とを有し、内管３１１と外管３１２との間には第１の熱交換通路３０Ａが形成され、そこに熱交換フィン３１３が設けられる。第２の管路３２は内管３２１と外管３２２とを有し、内管３２１と外管３２２との間には第２の熱交換通路３０Ｂが形成され、そこに熱交換フィン３２３が設けられる。オイル入口３１Ａは外管３１３の一端側に、オイル出口３２Ａは外管３２３の一端側にそれぞれ並んで設けられている。第１の管路３１の両端はそれぞれ環状の蓋３１４，３１５で塞がれ、第２の管路３２の両端はそれぞれ環状の蓋３２４，３２５で塞がれている。
【００１８】
このような第２の実施の形態でのオイルの流れについて説明する。
図示しないトランスミッションからオイルがオイル入口３１Ａを介して第１の熱交換通路３０Ａに流れ込むと、内管３１１の内側の冷却水通路１３ａを流れる冷却水と外側の冷却水の間で熱交換が行われる。第１の熱交換通路３０Ａの端部から連通通路３３を通って第２の熱交換通路３０Ｂに流れ込むオイルは、内管３２１の内側の冷却水通路１３ｂを流れる冷却水と外側の冷却水の間で熱交換が行われる。冷却されたオイルは出口３２Ａからトランスミッションに戻る。
【００１９】
したがって、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する他、両熱交換通路３０Ａ、３０Ｂの内外で冷却水と熱交換が行なわれるのでオイルの冷却性能が向上する。
【００２０】
−第３の実施の形態−
図３は本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第３の実施の形態を示す図である。ラジエータ１０は図１（ａ）に示したものと同様であり、説明を省略する。図３に示すように、第３の実施の形態によるオイルクーラ４０は、第１の管４１と第２の管４２とからなる二重管構造のオイルクーラである。
【００２１】
第１の管４１の内側は冷却水の通路１３ａとされ、第１の管４１と第２の管４２との間には熱交換通路４０Ａが形成され、そこに熱交換フィン４３が配設されている。第１の管４１と第２の管４２の両端には環状の蓋４４，４６が配設され、熱交換通路４０Ａの両端が塞がれている。第２の管４２の一端側にオイル入口４２Ａが設けられている。第２の管４２の他端は図３（ｂ）に示すように一部分４２ａが長手方向に切り欠かれており、その外周面に半円筒４５が一端側まで延在し、その一端側にオイル出口４５Ａが設けられている。半円筒４５の内部には第２の熱交換通路４５Ｂが形成され、半円筒４５の他端側は図３（ａ）に示すように蓋４６で塞がれている。オイル入口４２Ａと出口４５Ａは一端側に並んで配置されている。
【００２２】
このような第３の実施の形態でのオイルの流れについて説明する。
図示しないトランスミッションからオイルがオイル入口４２Ａを介して熱交換通路４０Ａに流れ込む。熱交換通路４０Ａを流れるオイルは第１の管４１の内側の冷却通路１３ａを流れる冷却水との間で熱交換が行われる。オイルはさらに熱交換通路４０Ａの端部から切り欠き４２ａを介して半円筒４５の熱交換通路４５Ｂに流れ込む。その熱交換通路４５Ｂを流れるオイルは半円筒４５の外側を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、オイル出口４５Ａから排出される。
【００２３】
したがって、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する他、オイルクーラ４０の外径を大きくする必要がない。
【００２４】
−第４の実施の形態−
図４は本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第４の実施の形態を示す図である。ラジエータ１０は図１（ａ）に示したものと同様であり、説明を省略する。図４に示すように、第４の実施の形態によるオイルクーラ５０は、第１の管５１と第２の管５２とからなる二重管構造のオイルクーラである。
【００２５】
第１の管５１の内側は冷却水の通路１３ａとされ、第１の管５１と第２の管５２との間には熱交換通路５０Ａが形成され、そこに熱交換フィン５３が配設されている。第１の管４１と第２の管４２の両端には環状の蓋５４，５５が配設され、熱交換通路５０Ａの両端が塞がれている。第２の管５２の一端側にオイル入口５２Ａが設けられている。第２の管５２の外周側面の他端から一端側のオイル入口５２Ａの近傍まで凹部５２ａが形成されており、この凹部５２ａの他端には切欠部５２ｂが形成されて、熱交換通路５０Ａが外周側にも連通するようになっている。そしてこの凹部５２ａ全体をほぼ覆うように第２の管５２の側面には長手方向に延びる蓋部材５６が取り付けられ、この蓋部材５６の一端側には、オイル出口５６Ａが設けられている。この蓋部材５６と凹部５２ａとによって、熱交換通路５０Ｂが形成される。凹部５２ａの他端は蓋５５により塞がれる。なお、符号５６ａは熱交換通路５０Ｂの流路断面積を稼ぐために設けた膨出部であるが、充分に熱交換通路５０Ｂの流路断面積を得られるならば形成する必要はない。
【００２６】
このような第４の実施の形態でのオイルの流れは、第３の実施の形態と同じなので説明は省略する。したがって、第３の実施の形態と同様の作用効果を奏する。特にオイルクーラ５０の外径はほぼ第２の管５２の外径で納めることができる。
【００２７】
以上ではオイルクーラの熱交換通路を１回折返したが、３回以上折り返してもよい。また、熱交換通路の形状は実施の形態に限定されることなく、オイル入口と出口とがロアタンクの一端側にそれぞれ設置されるものであれば、種々の形態を使用できる。さらに、トランスミッションのオイルクーラとして説明したが、その他のオイルの冷却器にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）はラジエータの斜視図、（ｂ）はロアタンクの縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図
【図２】本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）はロアタンクの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図
【図３】本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）はオイルクーラの水平断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図４】本発明によるオイルクーラ内蔵型熱交換器の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）はオイルクーラの水平断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は分解斜視図
【図５】オイルクーラ内蔵型熱交換器の従来例を示す図であり、（ａ）はラジエータの斜視図、（ｂ）はロアタンクの縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図
【符号の説明】
１０ ラジエータ
１１ アッパタンク
１２ 熱交換部
１３ ロアタンク
１３ａ 冷却水通路
２０，３０，４０，５０ オイルクーラ
２０Ａ，２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４５Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ 熱交換通路
２２Ａ，３１Ａ，４２Ａ，５２Ａ オイル入口
２３Ａ，３２Ａ，４５Ａ，５６Ａ オイル出口

Claims (1)

1. エンジン冷却水が導入される所定の長さのアッパタンクと、
   アッパタンクに導入された冷却水を冷却する熱交換部と、
   この熱交換部で熱交換された冷却水を受入れる所定の長さのロアタンクと、
   このロアタンク内に設けられ、オイル入口から導かれて熱交換通路を流れるオイルを前記冷却水と熱交換してオイル出口から排出するオイルクーラとを備えるオイルクーラ内蔵型熱交換器において、
   前記オイル入口とオイル出口の双方を前記ロアタンクの長手方向の一端側に配置し、
   前記オイル入口から流入するオイルを前記ロアタンクの他端側で折返して前記オイル出口へ導く前記熱交換通路を備え、
   前記オイルクーラは、前記ロアタンク内に並設された一対の略同心状の二重管で構成され、
   一方の内側の管の外側と外側の管の内側との間に第１の熱交換通路が形成され、
   他方の内側の管の外側と外側の管の内側との間に第２の熱交換通路が形成され、
   前記第１の熱交換通路の一端側に、前記オイル入口またはオイル出口のどちらか一方が形成され、
   前記第２の熱交換通路の一端側に、前記オイル入口またはオイル出口の他方が形成され、
   他端側で、前記第１の熱交換通路と第２の熱交換通路とが連通しており、
   前記一方の内側の管の内側と外側の管の外側および前記他方の内側の管の内側と外側の管の外側とでそれぞれ冷却水と熱交換することを特徴とするオイルクーラ内蔵型熱交換器。

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