JP5161709B2 - オイルクーラ - Google Patents

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本発明は、熱交換器の一つとして例えば内燃機関の潤滑油や自動変速機の作動油等の冷却に用いられるオイルクーラに関する。
この種のオイルクーラとして例えば特許文献1に記載のものが本出願人により提案されている。
同特許文献1に記載のオイルクーラは、多数のコアプレートを積層することでそれらのコアプレート同士の間に冷却水室とオイル室を交互に形成してあるコア部と、二枚の底部プレートと、を組み合わせたもので、オイルの流れに着目した概略断面構造は図9のようになっている。
すなわち、図9において、二枚重ねの底部プレート51,52の上にコア部50を載置してあり、下側の底部プレート52に形成された中央部側のセンタ側オイルポート53を流出ポートし、センタ側オイルポート53よりも外側に形成されたサイド側オイルポート54を流入ポートとすることでオイルの冷却が行われるようになっている。そして、センタ側オイルポート53およびサイド側オイルポート54のうちどちらを流入側とするかは、当該オイルクーラが取り付けられるシリンダブロックやトランスミッションハウジングとの関係によって決定され、図9の構造の場合でも必要に応じてオイルの流出入の関係を逆して、センタ側オイルポート53を流入ポートとし、サイド側オイルポート54を流出ポートとすることも可能ではある。この場合には、当然にコア部50内でのオイルの流れ方向は図9の矢印方向とは逆になる。
ところで、上記シリンダブロックやトランスミッションハウジングとの関係によっては、センタ側オイルポート53を流入ポートとし、サイド側オイルポート54を流出ポートとした上で、なお且つコア部50内でのオイルの流れ方向は図9のままとしたい場合がある。
例えば、図10に示すように、冷却後のオイルをコア部50の上部から外部の他の機器Mに循環させて、そのオイルをもって当該外部機器Mの一部を冷却し、その後に再びオイルをコア部50に戻すような場合がこれに該当する。
特開2006−183903号公報
しかしながら、図10に示した従来の構造では、先にも述べたようにセンタ側オイルポート53を流入ポートとし、サイド側オイルポート54を流出ポートとすることは可能ではあっても、その場合には当然にコア部50内でのオイルの流れ方向は図9の矢印方向とは逆になってしまい、上記要請に応えることができない。
特に、コア部50にはその中央部を貫通することになる貫通オイル通路56が形成されるが、コア部50そのものは他の形成のオイルクーラにも共通して使用されることもあるために、貫通オイル通路56の位置はほぼ不変である。他方、下側の底部プレート52に形成されるセンタ側オイルポート53も、当該オイルクーラが装着されるシリンダブロックやトランスミッションハウジングとの関係から底部プレート52のほぼ中央位置に設定されるため、必然的に貫通オイル通路56とセンタ側オイルポート53の双方の穴同士が接近する傾向となる。
そして、貫通オイル通路56とセンタ側オイルポート53とが接近したままの状態で上記要請に応えようとすると、底部プレート51,52の重ね枚数をさらに増やす必要があり、構造の複雑化とオイルクーラの大型化を招くこととなって好ましくない。
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特に簡単な構造のもとで、コア部内でのオイルの流れの向きを変えることなく、オイル流入ポートとオイル流出ポートとの入れ替えを可能としたものである。
本発明は、センタ側オイルポートとサイド側オイルポートが形成されたベースプレートと、このベースプレート上に載置され、多数のコアプレートを積層することでそれらのコアプレート同士の間に冷却水室とオイル室を交互に形成してあるコア部とを備えていて、上記コア部には当該コア部の中央部をコアプレートの積層方向に貫通する貫通オイル通路を形成してあるとともに、上記ベースプレートに対するコア部の着座面には、上記センタ側オイルポートおよびサイド側オイルポートのうちのいずれか一方に連通するサイド側連通穴のほか、上記貫通オイル通路の一端の開口部を上記センタ側オイルポートおよびサイド側オイルポートのうちの他方のもの連通するセンタ側連通穴としてそれぞれ開口形成してある。
その上で、上記センタ側オイルポートおよびサイド側オイルポートのうちいずれか一方をオイル流入ポートとし、他方をオイル流出ポートとするオイルクーラであることを前提とする。
そして、上記コア部を形成しているコアプレートの積層方向において上記センタ側オイルポートとセンタ側連通穴とが一部オーバーラップしているとともに、上記ベースプレートとコア部との間にディスタンスプレートを介装し、このディスタンスプレートに、上記センタ側オイルポートとセンタ側連通穴との連通を遮断するブリッジ部とともに、上記サイド側オイルポートをセンタ側連通穴に、上記センタ側オイルポートをサイド側連通穴にそれぞれ連通させる二つのバイパス通路を形成してあることを特徴とする。
したがって、本発明では、オイル流入ポートとオイル流出ポートとの関係を入れ替えつつも、コア部内でのオイルの流れの向きを変えないという要請に応えることができる。
本発明によれば、ディスタンスプレートにわずかな改良を加えるというきわめて簡単な構成のもとで、オイル流入ポートとオイル流出ポートとの関係を入れ替えることができ、しかもコア部内でのオイルの流れの向きを変えないという特別な要請にも応えることができる。
図1以下の図面は本発明に係るオイルクーラのより具体的な実施の形態を示す図であり、図1はその分解斜視図を、図2は組立後の平面図を、図3は図2のA−A線に沿った拡大断面図をそれぞれ示している。さらに図4は図2のB−B線に沿う概略断面構造を示している。
図1〜3に示すように、このオイルクーラ1は、後述するようにフィンプレート12のほか数種類のコアプレート10,10A,10B,11を所定の規則性をもって積層してなるコア部2と、コア部2の下側に配置された比較的板厚の大きなディスタンスプレート3およびベースプレート4とから構成される。なお、オイルクーラ1の構成要素は全て例えばアルミニウム製のものが使用されている。
コア部2を形成している最上段のトッププレート5には冷却水導入パイプ6および冷却水導出パイプ7をそれぞれ接続してある一方、ベースプレート4にはセンタ側オイルポート8とサイド側オイルポート9をそれぞれ形成してあり、後述するようにコア部2の内部を通流する冷却水とオイルとの熱交換作用によってオイルの冷却が行われることになる。
コア部2は、基本的な形状が同一の数種類のコアプレート10,10A,10Bとエンボス付きコアプレート11をフィンプレート12とともに多段にわたって積層し、図3に示すように、各コアプレート10,10A,10B,11同士の間にオイル室13と冷却水室14を交互に形成したものである。
ここでは、図1に示すように、フィンプレート12とその下側のコアプレート10およびエンボス付きコアプレート11の三者を一セットとして、これらのセット組みプレート10,11,12を例えば5段にわたり積層する一方、最上段のセット組みプレート10,11,12の上側にはさらに別のコアプレート10Aを介して先に述べたトッププレート5を積層してある。さらに、最下段のセット組みプレート10,11,12の下側にはフィンプレート12を介して別のコアプレート10Bを積層し、その下側にディスタンスプレート3およびベースプレート4を重ねて一体化してある。
より具体的には、コアプレート10およびエンボス付きコアプレート11は全体として略矩形状をなし、それぞれの中央部にはテーパ状をなすフランジ部15付きの貫通穴16を形成してあるとともに、周縁部には同じくテーパ状をなすフランジ部17を曲折形成してある。これにより、コアプレート10およびエンボス付きコアプレート11はいわゆる浅皿状のものとして形成してある。
また、コアプレート10およびエンボス付きコアプレート11共に、その対角線上の二箇所にオイル連通穴18a,18bを開口形成してあるとともに、異なる対角線上の二箇所に冷却水連通穴19a,19bを開口形成してある。そして、それぞれのオイル連通穴18a,18bおよび冷却水連通穴19a,19bの位置はプレート積層方向において相互に一致しているとともに、コアプレート10については冷却水連通穴19a,19bの周縁部に一段高いボス部20を膨出形成してある一方、エンボス付きコアプレート11についてはオイル連通穴18a,18bの周縁部に一段高いボス部21を膨出形成してある。同時に、エンボス付きコアプレート11の全面にはボス部21と同等高さまたはそれよりもわずかに低い多数のエンボス部22を膨出形成してある。
したがって、上記のようなセット組みプレート10,11,12を多段にわたって積層することにより、コアプレート10とその上段のエンボス付きコアプレート11の間にはコアプレート10側のボス部20の高さに相当するオイル室13が形成されるとともに、コアプレート10とその下段のエンボス付きコアプレート11との間にはエンボス付きコアプレート12側のボス部21の高さに相当する冷却水室14が形成される。つまり、各プレート10,11,12の積層方向においてオイル室13と冷却水室14とが交互に形成されていることになる。
そして、コアプレート10における冷却水連通穴19a,19bの周囲のボス部20は、その上側のエンボス付きコアプレート11における冷却水連通穴19a,19bの周縁部とろう付け接合される一方、エンボス付きコアプレート11におけるオイル連通穴18a,18bの周囲のボス部21は、その上側のコアプレート10におけるオイル連通穴18a,18bの周縁部と同じくろう付け接合される。これにより、コアプレート10とその上側のエンボス付きコアプレート11との間に形成されるオイル室13にはコアプレート10側のオイル連通穴18a,18bが開口するかたちとなり、他方、コアプレート10とその下側のエンボス付きコアプレート11との間に形成される冷却水室にはエンボス付きコアプレート11側の冷却水連通穴19a,19bが開口するかたちとなる。
なお、図1に示すように、最上段のコアプレート10Aについてはオイル連通穴18bが単一であり、且つ冷却水連通穴19a,19bの周縁部にボス部20を形成してない点でベースプレート10と異なっている。また、最下段のコアプレート10Bについてはオイル連通穴18aが単一のものである点でベースプレート10と異なっている。
上記フィンプレート12は、コアプレート10やエンボス付きコアプレート11に比べて一回り小さな相似形のもので、所定の打ち抜きエンボス加工が施されることで図3に示すように全体的に断面がコルゲートフィン状のものとして形成してある。フィンプレート12の中央部には、下側のコアプレート10におけるフランジ部15付きの貫通穴16を受容し得る大きさの貫通穴23を形成してあるとともに、同じく下側のコアプレート10におけるオイル連通穴18a,18bおよびボス部20付きの冷却水連通穴19a,19bよりもそれぞれに一回り大きな貫通穴24,25を形成してある。したがって、フィンプレート12はコアプレート10上にセットされるかたちでそのコアプレート10とその上側のエンボス付きコアプレート11との間のオイル室13に介在することになる。
上記コアプレート10A,10Bを含むコアプレート10およびエンボス付きコアプレート11の中央部にフランジ部15付きの貫通穴16を形成してあるとともに、各プレート10,10A,10B,11の周縁部にはフランジ部17を形成してあることは先に述べた。したがって、上記コアプレート10A,10Bを含むコアプレート10およびエンボス付きコアプレート11を互いに積層したときには、中央部のフランジ部15,15同士、および周縁部のフランジ部17,17同士がそれぞれに密着することになる。そして、それぞれの密着部がろう付け接合される。
このような接合形態には、コアプレート10,10Bにおける冷却水連通穴19a,19bの周囲のボス部20とその上側のエンボス付きコアプレート11における冷却水連通穴19a,19bの周縁部との密着部、およびエンボス付きコアプレート11におけるオイル連通穴18a,18bの周囲のボス部21と、その上側のコアプレート10におけるオイル連通穴18a,18bの周縁部との密着部についても同様である。
したがって、上記のようにコア部2を形成することになる各プレート10,10A,10B,11の周縁部のフランジ部17,17同士が相互に接合されることで、コア部2はいわゆるハウジングレス構造にて密閉された構造のものとなり、各プレート10,10A,10B,11同士の間には互いに独立したオイル室13および冷却水室14がプレート積層方向で交互に形成される。そして、上下のオイル室13,13同士がオイル連通穴18a,18bをもって相互に接続されるとともに、同じく上下の冷却水室14,14同士が冷却水連通穴19a,19bをもって相互に接続される。同時に、各プレート10,10A,10B,11のフランジ部15付きの貫通穴16同士が相互に接続されることで、コア部2の中央部にはオイル室13および冷却水室14とは隔離された貫通オイル通路26が形成される(図3参照)。
コア部2を形成しているプレート群のうちその最上段のトッププレート5には、それぞれのポート27,28に冷却水導入パイプ6または冷却水導出パイプ7をそれぞれ接続してあるほか、トッププレート5自体の対角線上に油路ビード部29を膨出形成してある。このトッププレート5はポート26,27や油路ビード部29を除いた部分がその下側のコアプレート10Aに対してろう付け接合される。これにより、コアプレート10A側の冷却水連通穴19a,19bがポート26,27ひいては冷却水導入パイプ6または冷却水導出パイプ7に接続され、同時にコアプレート10A側のオイル連通穴18bと中央部のフランジ部15付きの貫通穴16ひいてはコア部2を上下方向に貫通することになる貫通オイル通路26の上端開口部とが油路ビード部29によって相互に接続されることになる。
この結果、図1,2および図3,4に示すように、コア部2だけについてみれば、コア部2の上面の冷却水導入パイプ6から導入された冷却水は各プレート10,10A,10B,11の一方の冷却水連通穴19aを下向きに流れた上で、エンボス付きコアプレート11とその上側のコアプレート10との間に形成されるそれぞれの冷却水室14に入り、さらに各冷却水室14の反対側の冷却水連通穴19bから上向きに流れて冷却水導出パイプ7に導かれるようにして流出する。
他方、後述するベースプレート4のセンタ側オイルポート8およびディスタンスプレート3のバイパス通路30をオイル流入ポートとして導入されたオイルは、各プレート10,10A,10B,11の一方のオイル連通穴18aを上向きに流れた上で、コアプレート10とその上側のエンボス付きコアプレート11との間に形成されるそれぞれのオイル室13に入り、さらに各オイル室13の反対側のオイル連通穴18bから上向きに流れて、コアプレート10Aのオイル連通穴18bから油路ビード部29に入る。そして、油路ビード部29において方向転換されて、コア部2の中心部を上下方向に貫通している貫通オイル通路26を下向きに流れ、最終的にはディスタンスプレート3に形成されているバイパス通路31およびベースプレート4に形成されているサイド側オイルポート9をオイル流出ポートとして流出することになる。そして、各オイル室13を流れるオイルと各冷却水室14を流れる冷却水との熱交換作用によってオイルが冷却されることになる。
すなわち、コア部2単独の状態では、最下段のコアプレート10Bがその下方のディスタンスプレート3に対する着座面として機能し、その着座面にはサイド側連通穴として単一のオイル連通穴18aが、センタ側連通穴としてその最下段のコアプレート10Bのフランジ部15付きの貫通穴16、すなわち貫通オイル通路26の下端開口部26aがそれぞれ開口していることになる。
コア部2の下側のディスタンスプレート3はその形状がコア部2よりも一回り大きく形成されているとともに、ディスタンスプレート3の下側のベースプレート4はその形状がディスタンスプレート3よりもさらに一回り大きく形成されている。板厚の最も大きなベースプレート4には、先にも述べたようにセンタ側オイルポート8とサイド側オイルポート9をそれぞれ形成してある。また、コア部2とベースプレート4との間に介装されるディスタンスプレート3は、ベースプレート4と各コアプレート10,11との中間の板厚を有していて、そのディスタンスプレート3には略くの字状に屈曲した一対の長穴状のバイパス通路30,31を形成してある。
コア部2の最下段のコアプレート10Bとディスタンスプレート3との間には、例えば図5に示すようなろう材であるブレージグシート32が介装され、同様にディスタンスプレート3とベースプレート4との間にも、例えば図6に示すようなブレージグシート33が介装される。したがって、上記コア部2を形成している各コアプレート10,10A,10B,11同士をろう付け接合する際に、同時にコアプレート10Bはオイル連通穴18aや冷却水連通穴19a,19b、さらにはフランジ部15付きの貫通穴16以外の部分がその下側のディスタンスプレート3と接合される。同時に、ディスタンスプレート3は二つの長穴状のバイパス通路30,31以外の部分でその下側のベースプレート4と接合される。
なお、最下段のコアプレート10Bに形成されている冷却水連通穴19a,19bは、その下側のディスタンスプレート3と接合されることで閉塞されるので、冷却水の通路としては有効に機能せず、当該最下段のコアプレート10Bに形成されている単一のオイル連通穴18aがコア部2側のサイド側連通穴として機能することになる。
ここで、コア部2は他の形式のオイルクーラにも共通して使用されることから、そのコア部2を各プレート10,10A,10B,11の積層方向(図の上下方向)に貫通することになる貫通オイル通路26は各プレート10,10A,10B,11の中心部に設定される。これに対して、ベースプレート4側の少なくともセンタ側オイル通路8は当該オイルクーラが取り付けられる例えばエンジン側のシリンダブロックにおける対応穴位置との関係により決定される。このために、図7に示すようにセンタ側オイル通路8の位置はコア部2側の貫通オイル通路26の位置と完全一致しておらず、コア部2の平面視(コア部2における各プレートの積層方向)において双方の穴8,26同士が互いにオーバーラップしたかたちとなっている。その上で、本実施の形態では、ベースプレート4に形成されたセンタ側オイルポート8をオイル流入ポートとし、同じくベースプレート4に形成されたサイド側オイルポート9をオイル流出ポートとすることが要求されているは先に述べたとおりである。
そこで、本実施の形態では、図1,4のほか図7に示すように、ベースプレート4のセンタ側オイルポート8とコア部2側の貫通オイル通路26の下端開口部26aとの連通を遮断する機能をディスタンスプレート3に持たせてある。すなわち、ディスタンスプレート3には略くの字状の二つのバイパス通路30,31を形成してあり、それら二つのバイパス通路30,31同士の間のブリッジ部34をもってセンタ側オイルポート8とコア部2側の貫通オイル通路26の下端開口部26aとの連通を遮断している。
同時に、ディスタンスプレート3に形成された一方のバイパス通路30をもって、センタ側オイル通路8とコア部2側のサイド側連通穴として機能するコアプレート10B側のオイル連通穴18aとを連通させてあるとともに、ディスタンスプレート3に形成された他方のバイパス通路31をもって、当該ディスタンスプレート3に形成されたサイド側オイルポート9とコア部2側の貫通オイル通路26の下端開口部26aとを連通させてある。故に、ここでは貫通オイル通路26の下端開口部26aがコア部2側のセンタ側連通穴として機能することになる。
なお、先に述べたように、互いにオーバーラップしているディスタンスプレート3のセンタ側オイルポート8とコア部2側の貫通オイル通路26の下端開口部26aとの連通をディスタンスプレート3のブリッジ部34にて遮断していることで、それらのセンタ側オイルポート8および貫通オイル通路26の有効開口面積が制約されることになるが、コア部2全体としての熱交換量が不足しないだけの開口面積は十分に確保されている。
したがって、本実施の形態によれば、図4と図10とを比較すると明らかなように、ベースプレート4に形成されたセンタ側オイルポート8とサイド側オイルポート9の機能、すなわちオイル流入ポートとオイル流出ポートとしての機能が相互に入れ替わってはいても、コア部2内でのオイルの流れ方向が逆になることはなく、当該コア部2内でのオイルの流れ方向は従前と何ら変化しない。
そのために、上記のように、図10と比べてオイル流入ポートとオイル流出ポートとしての機能が相互に入れ替わった構造を前提としつつも、図8に示すように、コア部2での冷却後のオイルを外部機器Mに導いて例えば当該外部機器Mの冷却媒体として使用することが可能であり、また外部機器Mの冷却後のオイルはそのままコア部2の貫通オイル通路26に戻すことが可能となる。
本発明に係るオイルクーラの第1の実施の形態を示す分解斜視図。 図1に示すオイルクーラの組立後の平面図。 図2のA−A線に沿う拡大断面図。 オイルの流れを示す図で、図2のB−B線に沿う概略断面図。 図1のオイルクーラの組み立ての際に使用されるブレージングシートの説明図。 同じく図1のオイルクーラの組み立ての際に使用されるブレージングシートの説明図。 図4のC−C線に沿う断面矢視図。 図4のオイルクーラの変形例を示す概略断面図。 従来のオイルクーラでのオイルの流れに着目した概略断面図。 図9のオイルクーラの変形例を示す概略断面図。
符号の説明
1…オイルクーラ
2…コア部
3…ディスタンスプレート
4…ベースプレート
8…センタ側オイルポート
9…サイド側オイルポート
10…コアプレート
10A…コアプレート
10B…コアプレート
11…エンボス付きコアプレート
13…オイル室
14…冷却水室
16…貫通穴
18a…オイル連通穴(サイド側連通穴)
26…貫通オイル通路
26a…下端開口部(センタ側連通穴)
30…バイパス通路
31…バイパス通路
34…ブリッジ部

Claims (2)

  1. センタ側オイルポートとサイド側オイルポートが形成されたベースプレートと、
    このベースプレート上に載置され、多数のコアプレートを積層することでそれらのコアプレート同士の間に冷却水室とオイル室を交互に形成してあるコア部と、
    を備えていて、
    上記コア部には当該コア部の中央部をコアプレートの積層方向に貫通する貫通オイル通路を形成してあるとともに、
    上記ベースプレートに対するコア部の着座面には、上記センタ側オイルポートおよびサイド側オイルポートのうちのいずれか一方に連通するサイド側連通穴のほか、上記貫通オイル通路の一端の開口部を上記センタ側オイルポートおよびサイド側オイルポートのうちの他方のものに連通するセンタ側連通穴としてそれぞれ開口形成してあり、
    上記センタ側オイルポートおよびサイド側オイルポートのうちいずれか一方をオイル流入ポートとし、他方をオイル流出ポートとするオイルクーラであって、
    上記コア部を形成しているコアプレートの積層方向において上記センタ側オイルポートとセンタ側連通穴とが一部オーバーラップしているとともに、
    上記ベースプレートとコア部との間にディスタンスプレートを介装し、
    このディスタンスプレートに、上記センタ側オイルポートとセンタ側連通穴との連通を遮断するブリッジ部とともに、上記サイド側オイルポートをセンタ側連通穴に、上記センタ側オイルポートをサイド側連通穴にそれぞれ連通させる二つのバイパス通路を形成してあることを特徴とするオイルクーラ。
  2. 上記ディスタンスプレートの板厚はコア部を形成しているコアプレートの板厚よりも大きいもの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。
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