JP6277947B2 - 温度調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン試験に用いられる温度調節装置に関する。

従来、このような分野の技術として、特開２００７−３２２１３１号公報がある。この公報に記載されたオイル温度調整装置では、オイルパン内におけるオイルの液面を一定に保つ液面制御装置が設けられている。オイルは、温度調整管に循環されて温度調整されることにより、オイルが膨張または収縮し、この膨張または収縮の影響がエンジンのオイルパン内におけるオイルの液面の上下変化として現れる。したがって、例えば液面制御装置は、オイルが加熱されて膨張し、エンジンのオイルパン内のオイルの液面が上昇したことを検出した場合は、このオイルパン内のオイルをポンプによってオイル調整タンクに抜き取り、オイルパン内のオイルの液面を適正位置まで下降させる。これにより、オイル量の増減が補正される。

特開２００７−３２２１３１号公報

しかしながら、前述した従来のオイル温度調整装置は、オイルの温度変化による膨張収縮については考慮されているが、オイル内に気泡が含まれている場合に、気泡が膨張収縮することについては考慮されていない。しかしながら、気泡が混入されたオイルでは、温度変化により気泡の体積変化が生じ、エンジン試験に影響を及ぼす恐れがある。したがって、オイル内の気体の膨張収縮による体積変化の影響を抑制したいという要望があることから、オイル内の気体の混入状況の変化を抑制したいという要望があった。

本発明にかかる温度調整装置は、オイルを送出するポンプと、前記ポンプから送り出されたオイルに含まれる気体と液体を分離する気液分離部と、前記気液分離部により気体が分離されたオイルの温度を調整する温度調節部と、前記温度調節部による温度調整後のオイルの温度膨張量を吸収するシリンダ部と、前記シリンダ部により温度膨張量が吸収されたオイルと、前記気液分離部によって生じる気体と液体が混合されたオイルと、が供給されるトランスアクスルと、を備え、前記気液分離部は、オイルが通過する経路を有し、前記経路を流れるオイルに螺旋状の回転を形成する螺旋流整形部と、前記螺旋流整形部の下流に設けられ、壁部に山部と谷部を有し、螺旋状に回転したオイルが通過する際に、前記壁部の表面張力により螺旋回転の中心に気体を集める表面張力部と、前記表面張力部の下流に設けられ、螺旋回転の外周側において、気体が分離されたオイルを前記温度調節部に供給する供給部と、を備える。
これにより、オイルに含まれる気体を液体から分離することができる。

これにより、気体の混入状況を変化させることなくオイルの温度調整を実行できる。

温度調整装置の概略を示す図である。 温度調整部の内部を示す図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 温度調整装置の動作フローを示す図である。 表面張力部の拡大図である。 表面張力部を有しない温度調整部の内部を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、温度調節装置１には、温度調節装置１内をオイルが循環させるポンプ１１と、ポンプ１１から送出されたオイル内に含まれる気泡を液体から分離する気液分離部１２と、気液分離部１２から気体が分離された後のオイルの温度調節を行う温度調節部１３と、温度調節部１３により体積が変化したオイルの流量を調節するシリンダ部１４と、シリンダ部１４と気液分離部１２によりオイルが供給されるトランスアクスル１５と、温度計１６と、を備える。

ポンプ１１は、温度調節装置１内のオイルを循環させるための圧力を発生させる。具体的には、ポンプ１１は、配管を通じてトランスアクスル１５から供給されたオイルに対して圧力を付加し、配管を介して気液分離部１２に対して供給する。ポンプ１１は、例えば電動ポンプである。

図２に示すように、気液分離部１２には、ポンプ１１から配管を介して供給されたオイルが通過する経路２１が設けられている。経路２１には、オイルに螺旋系の回転を与える螺旋流整形部２２と、螺旋流整形部２２を通過して螺旋回転が与えられたオイルの外周側において、表面張力によりオイルに気泡として含まれる気体を分離する表面張力部２３と、オイルを外部に供給する供給部２４と、を備える。

螺旋流整形部２２は、ポンプ１１から供給されたオイルを螺旋状に回転させる。例えば螺旋流整形部２２では、回転駆動するフィンが設けられており、フィンにより回転する力が加えられたオイルが上流から下流に流れることで、オイルに螺旋回転が与えられる。螺旋流整形部２２により螺旋回転が与えられたオイルは、下流に設けられている表面張力部２３に供給される。なお、螺旋流整形部２２において、オイルに螺旋回転を与える方法は、内部に回転駆動するフィンを設けることに限られない。例えば螺旋流整形部２２の壁部に螺旋状の溝を設けることや、オイルが螺旋を描きながら通過するような経路を形成しておくことにより、オイルに螺旋回転を与えても良い。

表面張力部２３は、壁部に凹凸を有する部位である。ここで図３に示すように、表面張力部２３に設けられた壁部には、複数の山部２３ａと先端が細く形成されている複数の谷部２３ｂとを有している。また、山部２３ａと谷部２３ｂは、経路２１の円周方向に連続した状態で形成されている。さらに山部２３ａと谷部２３ｂは、上流から下流方向かけて複数並列して形成されている。すなわち、上流から下流方向にかけて、経路２１の外周部に山部２３ａと谷部２３ｂが形成されている箇所と、形成されていない箇所が交互に配されている。表面張力部２３を通過したオイルは、下流である供給部２４に供給される。

供給部２４は、螺旋流整形部２２と表面張力部２３を通過したオイルを、温度調節部１３と、トランスアクスル１５に供給する。供給部２４は、温度調節部１３にオイルを供給する第１の供給部２４ａと、トランスアクスル１５にオイルを供給する第２の供給部２４ｂを有する。第１の供給部２４ａは、経路２１の外周側に設けられており、温度調節部１３へオイルを供給する配管が接続されている。第２の供給部２４ｂは、経路２１の下流側の中心付近に設けられており、螺旋回転しているオイルの中央部のオイルをトランスアクスル１５に供給する配管が接続されている。

温度調節部１３は、気液分離部１２から供給されたオイルの温度調整を行う。具体的には温度調節部１３は、温度計１６により測定された温度と、目標とする温度との差に基づいて、オイルの加熱や冷却を行う。温度調節部１３により温度調節されたオイルは、シリンダ部１４を備える配管を介して、トランスアクスル１５に供給される。

シリンダ部１４は、温度調節部１３による温度調節によるオイルの膨張量に基づいてシリンダの駆動量を調整し、温度調節部１３からトランスアクスル１５に供給されるオイルの量を調整する。

トランスアクスル１５は、トランスミッションと差動装置とを有する動作部である。トランスアクスル１５は、シリンダ部１４を有する配管を介して温度調節部１３から気体の混入が少ないオイルが供給されると共に、気液分離部１２の動作により気体の混入が比較的多いオイルが供給され、回転動作が行われる。その後、オイルは、トランスアクスル１５から温度計１６が設けられた配管を介して、ポンプ１１に供給される。

温度計１６は、トランスアクスル１５からポンプ１１に供給されるオイルの温度を測定する。温度計１６における計測結果は、演算制御部（図示せず）に出力される。演算制御部では、オイルの目標温度と温度計１６で計測されたオイルの温度の差により、温度調節部１３の動作を制御すると共に、シリンダの駆動量の制御を行う。

次に、温度調整装置１の動作について、図４を参照しながら説明する。

最初に、トランスアクスル１５の動作を開始する（Ｓ１）。例えばトランスアクスル１５に設けられた変速機の回転を開始する。

演算制御部においてオイルの目標温度を設定すると共に、トランスアクスル１５からポンプ１１に供給されるオイルについて、温度計１６による温度計測を行う（Ｓ２）。またこのとき、ポンプ１１の駆動を開始することにより、オイルの循環を開始する。ここで、ポンプ１１の駆動により、気液分離部１２にオイルが供給される。

次に気液分離部１２において、オイル内に含まれる気体の分離を行う（Ｓ３）。気体の含有量が少ないオイルを温度調節部１３に供給し、気体の含有量が多いオイルをトランスアクスル１５に戻す動作について説明する。

気液分離部１２に供給されたオイルは、螺旋流整形部２２により螺旋回転が与えられる。このとき、遠心力によりオイルの液体部分は外周方向に集中するため、螺旋回転の外周側ではオイル内に含まれる気泡が少ない状態となる。したがって、オイル内の気泡が螺旋回転の中央部に集中した状態となる。

次に、螺旋流整形部２２で螺旋回転を与えられたオイルは、表面張力部２３を通過する。図５に示すように、表面張力部２３では、螺旋流整形部２２により螺旋回転が与えられたオイルが供給されると、谷部２３ｂには液体が集まり、山部２３ａには気体が集まる。山部２３ａに集まった気体は、螺旋回転しているオイルの回転中心に集められる。すなわち、螺旋回転するオイルの外周側において、オイルに含まれる気体量は、さらに少ない状態となる。その後、オイルは下流である供給部２４に流れる。

供給部２４では、螺旋流整形部２２と表面張力部２３において、気体の含有量が少ないオイルを温度調整部１３に供給し、気体の含有量が多いオイルをトランスアクスル１５に供給させる。具体的には、第１の供給部２４ａは、経路２１の外周部に設けられている。これにより第１の供給部２４ａは、螺旋回転しながら外周部分に集まったオイルを抽出して、温度調節部１３に供給する。

また第２の供給部２４ｂでは、経路２１の下流の中央部に設けられている。第２の供給部２４ｂから、螺旋回転の中心部付近に集まった気体の含有量が多いオイルが、トランスアクスル１５に供給される。

次に、温度調節部１３では供給されたオイルの温度の調整を行う（Ｓ４）。ここで、例えば温度調節部１３による温度調整は、演算制御部の制御に基づいて実行される。具体的には演算制御部は、目標温度と測定温度の差ΔＴが１℃以内であれば温度調節部１３による温度調整を行わないように制御する。また演算制御部は、オイルの測定温度が目標温度より１度以上高ければ、温度調節部１３により冷却するように制御を行う。逆に、演算制御部は、測定温度が目標温度より１度以上低ければ、温度調節部１３により加熱するように制御を行う。

なお演算制御部は、温度調整部１３に対して、測定温度と目標温度との差ΔＴに比例した制御を行う。すなわち温度調節部１３では、測定温度と目標温度との差ΔＴが大きければ、オイルの温度を目標温度に早く近づけるように、強く加熱や冷却を実行し、測定温度と目標温度との差ΔＴが小さければ、オイルの温度を目標温度にゆるやかに近づけるように、弱く加熱や冷却を実行する。

次に演算制御部は、目標温度と設定温度の差ΔＴにオイルの熱膨張係数を掛けることにより、値ΔＶを算出する。演算制御部は、算出したΔＶの値に基づいて、シリンダ部１４のシリンダの駆動を制御する（Ｓ５）。例えば、測定温度が目標温度より高くオイルの膨張が大きい場合にはシリンダ部１４を通過するオイルの量が少なくなるように、シリンダ部１４の動作を制御する。また、測定温度が目標温度より低くオイルの膨張が小さい場合には、シリンダ部１４を通過するオイルの量が多くなるように、シリンダ部１４の動作を制御する。

このとき、温度調節部１３で加熱や冷却されるオイルは、含まれている気体量が少ないオイルである。したがって、温度調節部１３による加熱や冷却により生じるオイルの体積変動は、オイルの液体の膨張や収縮による要素に基づいて発生する状態となり、オイルに含まれる気体の膨張や収縮の要素は小さくなる。

その後Ｓ２に戻り、温度計１６による温度計測を繰り返す。なお、トランスアクスル１５では、シリンダ部１４を有する配管を介して温度調節部１３から供給されたオイルと、気液分離部１２から供給された内部に気体を多く含むオイルとが混合され、駆動を行う。

これにより、気体の混入状況を変化させることなくオイルの温度調整を実行できる。言い換えると、温度調節部１３で温度調整を行うオイルには、気体の含有量が少ない状態のものが使用されるため、温度調節部１３では、気液分離部１２による分離を行わない場合に比べて、オイル内の気体の膨張や収縮の量が少なくなり、トランスアクスル１５内のオイルに含まれる気体の体積の変化が少なくなる。したがって、トランスアクスル１５では、変速機内のオイル量の変化量が小さくなることから攪拌抵抗の変化が小さくなり、再現性の高い試験を実行することができる。

なお、図６に示すように、気液分離部１２の経路２１には、表面張力部２３を設けない構造としても良い。

この場合、気液分離部１２に供給されたオイルには、螺旋流整形部２２により螺旋回転が与えられる。オイルの液体部分は遠心力により外周側に集中するため、螺旋回転の外周側ではオイル内に含まれる気泡が少ない状態となり、逆に、螺旋回転の中央部にオイル内の気泡が集中した状態となる。

第１の供給部２４ａでは、螺旋回転しながら外周部分に集まったオイルを抽出して、温度調節部１３に供給する。これにより、温度調節部１３には、含まれている気体量が少ないオイルのみが供給される。

また第２の供給部２４ｂでは、経路２１の下流の中央部に設けられている。第２の供給部２４ｂから、螺旋回転の中心部に集められている、内部に含まれている気体量が多いオイルがトランスアクスル１５に供給される。

これにより、螺旋流整形部２２の螺旋回転によって、十分にオイル内の気泡を分離できる場合には、表面張力部２３を設けない構造の気液分離部１２を用いることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図２では、気液分離部１２は横置きの状態で示しているが、気液分離部１２は縦置きにして、螺旋流政経部２２を上部にし、供給部２４を下部とすることで、上部から下部に向かってオイルが流れる構造としても良い。

１ 温度調整装置
１１ ポンプ
１２ 気液分離部
１３ 温度調節部
１４ シリンダ部
１５ トランスアクスル
１６ 温度計
２１ 経路
２２ 螺旋流整形部
２３ 供給部
２３ 表面張力部
２３ａ 山部
２３ｂ 谷部
２４ 供給部
２４ａ 供給部
２４ｂ 供給部

Claims (1)

1. オイルを送出するポンプと、
   前記ポンプから送り出されたオイルに含まれる気体と液体を分離する気液分離部と、
   前記気液分離部により気体が分離されたオイルの温度を調整する温度調節部と、
   前記温度調節部による温度調整後のオイルの温度膨張量を吸収するシリンダ部と、
   前記シリンダ部により温度膨張量が吸収されたオイルと、前記気液分離部によって生じる気体と液体が混合されたオイルと、が供給されるトランスアクスルと、を備え、
   前記気液分離部は、オイルが通過する経路を有し、
   前記経路を流れるオイルに螺旋状の回転を形成する螺旋流整形部と、
   前記螺旋流整形部の下流に設けられ、壁部に山部と谷部を有し、螺旋状に回転したオイルが通過する際に、前記壁部の表面張力により螺旋回転の中心に気体を集める表面張力部と、
   前記表面張力部の下流に設けられ、螺旋回転の外周側において、気体が分離されたオイルを前記温度調節部に供給する供給部と、を備える
   温度調節装置。

Images