JP6671170B2

JP6671170B2 - 熱交換器

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Publication number: JP6671170B2
Application number: JP2015255636A
Authority: JP
Inventors: 雅広有山; 和田　健二; 健二和田; 匠造若松; 正西木場; 角栄國井
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Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2035-12-28
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Description

本発明は、車両のオイルクーラ等に適用される熱交換器の改良に関する。

特許文献１には、熱交換器としての車両用のオイルクーラが開示されている。このオイルクーラは、多数のコアプレートが積層され、隣り合うコアプレートの間にオイル（第１媒体）が通流するオイル通路（第１媒体通路）と冷却水（第２媒体）が通流する冷却水通路（第２媒体通路）とが積層方向に交互に形成されるとともに、オイルもしくは冷却水が通流する縦通路が積層方向に沿って形成されたコアと、縦通路に連なる通路ポートが開口形成され、コアプレートよりも厚肉なベースプレートと、このベースプレートとコアとの間に介装されるディスタンスプレートと、を有している。ディスタンスプレートは、コアプレートよりも厚肉な板状をなしており、上記の縦通路と通路ポートとを連通する連通路（バイパス通路）が貫通形成されている。

特許第５１６１７０９号公報

コアに設けられる縦通路とベースプレートに設けられる通路ポートとが同軸上に配置されておらず、両者が積層方向に直交する方向（ディスタンスプレートの面に沿う方向）に離れて配置されている場合、上記の連通路がディスタンスプレートの面に沿う方向に細長いスリット状の孔として形成される。

この連通路の圧力損失を抑制するためには、連通路の通路断面積を大きく確保する必要がある。しかしながら、この連通路の開口面積を大きくすると、ディスタンスプレートの剛性が低下し、ひいては熱交換器の剛性の低下を招いてしまう。また、連通路の通路断面積を大きくするために、ディスタンスプレートの厚さ方向の寸法（肉厚）を大きく設定すると、熱交換器自体の高さが増し、レイアウト性を低下させるだけでなく、熱交換器全体の重量の増加を招いてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち本発明に係る熱交換器は、多数のコアプレートが積層され、隣り合うコアプレートの間に第１媒体が通流する第１媒体通路と第２媒体が通流する第２媒体通路とが積層方向に交互に形成されるとともに、上記第１媒体もしくは第２媒体が通流する縦通路が積層方向に沿って形成されたコアと、通路ポートが開口形成されたベースプレートと、このベースプレートと上記コアとの間に介装されるディスタンスプレートと、を有している。

上記縦通路と上記通路ポートとは積層方向と直交する方向に離れて（オフセットして）配置されている。そして、上記ディスタンスプレートは、上記ベースプレートの上面に接合される薄板状の底壁部と、上記縦通路と上記通路ポートとを連通する連通路の周囲を囲うように、上記底壁部より積層方向に膨出した細長く延びた膨出部と、を有している。
この膨出部には、全周に亘る先端のフランジ部を残して上記縦通路と上記通路ポートとの間に開口部が開口形成されており、上記フランジ部が上記コアの最下段のコアプレートの下面に接合されており、上記膨出部の内壁面と上記ベースプレートの上面と上記コアの最下段のコアプレートの下面とにより囲まれる空間によって、上記連通路が形成されている。

好ましい一つの態様では、上記ディスタンスプレートの底壁部の上面と上記コアプレートの最下面との間に、上記第１媒体もしくは上記第２媒体が通流する補助通路が形成されており、この補助通路と上記連通路とが上記膨出部により仕切られている。

他の好ましい一つの態様では、上記ディスタンスプレートには、上記底壁部の上面より上方へ突出し、先端が上記コアプレートの最下面に当接する複数のディンプルが形成されている。

他の好ましい一つの態様では、上記コアには、上記通路ポートと連通する縦通路とは別個に、上記第１媒体通路と上記第２媒体通路の一方に連通する第２の縦通路が積層方向に沿って形成され、この第２の縦通路と上記通路ポートとは上記積層方向で一部オーバーラップしている。そして、上記膨出部は、上記通路ポートの近傍の底壁部より立ち上がり、先端の上記フランジ部が上記第２の縦通路の周囲に位置する上記コアの最下面に接合されている。

この発明によれば、ベースプレートに接合されるディスタンスプレートを薄肉化して軽量化を図りつつ、ディスタンスプレートの底壁部に膨出部を設けることで、この膨出部の内側に、縦通路と通路ポート、あるいは縦通路同士を連通する連通路を設けることができる。

この発明に係る熱交換器の第１実施例であるオイルクーラの斜視図。上記第１実施例のオイルクーラの上面図。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。上記第１実施例のオイルクーラの分解斜視図。上記第１実施例のディスタンスプレートの斜視図。第１参考例のディスタンスプレートの斜視図。この発明に係る熱交換器の第２実施例であるオイルクーラの斜視図。上記第２実施例のオイルクーラの上面図。図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図。図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図。上記第２実施例のオイルクーラの分解斜視図。上記第２実施例のディスタンスプレートの斜視図。第２参考例のディスタンスプレートの斜視図。参考例として２つの縦通路を連通路が連通するオイルクーラの分解斜視図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図５は、この発明に係る熱交換器の一実施例として、例えば車両の内燃機関の潤滑油や自動変速機の作動油となるオイルを冷却水との熱交換により冷却するオイルクーラを示している。なお、以下では、理解を容易にするために必要に応じて図３の姿勢を基準として「上」「下」の用語を用い、より詳しくは後述する積層方向に沿ってベースプレート１２からコア１１へ向かう方向を「上」方向と定義して説明しているが、実際のオイルクーラの使用時には、図３の取付姿勢に限定されるものではない。

オイルクーラは、多数の薄板状のコアプレート１５をフィンプレート１６とともに積層してなるコア１１と、比較的厚い板状のベースプレート１２と、コア１１とベースプレート１２との間に介装されるディスタンスプレート１３と、を有し、かつ、コア１１の上に、コアプレート１５よりも厚い頂部プレート１４が重ねられた構成となっている。これらのオイルクーラの各構成部品は全てアルミニウム系材料にて構成されており、所定の状態に組み立てた後に治具で保持したまま炉内で加熱することにより各部一体にろう付けされている。なお、ろう材の供給手法としては、コアプレート１５等を、アルミニウム系材料からなる母材の表面にろう材（例えば母材よりも融点が低いアルミニウム系材料）をコーティングしたいわゆるクラッド材として形成してもよく、あるいはシート状等とした別のろう材を接合面に配置するようにしてもよい。

コア１１は、図４にも示すように、基本的な形状が同一の矩形状をなす浅皿状のコアプレート１５をフィンプレート１６とともに多数積層することで、隣接する２枚のコアプレート１５の間に、第１媒体としてのオイルが通流する第１媒体通路としてのオイル通路２１（図３参照）と、第２媒体としての冷却水が通流する第２媒体通路としての冷却水通路２２（図３参照）と、を積層方向に交互に形成したものである。コアプレート１５としては、実際には細部が異なる複数種のコアプレート１５を含み、これらが適宜に組み合わせてある。大別すると、オイル通路２１の下側に位置する下側コアプレート１５Ａと、オイル通路２１の上側に位置する上側コアプレート１５Ｂと、を有し、両者間（つまりオイル通路２１内）にフィンプレート１６を挟み込んだ形で順次積層されている。矩形のコアプレート１５は、その四方の周囲にテーパ状に立ち上がった周縁フランジ部１７を有し、これらの周縁フランジ部１７が重ね合わせて積層された状態でろう付けされることで、オイル通路２１と冷却水通路２２とが交互に画成されている。つまり、このコア１１は、複数のコアプレート１５の周縁フランジ部１７が重ね合わせて接合されることで、オイル通路２１及び冷却水通路２２の周囲を囲うハウジングが形成される、いわゆるハウジングレス型の構造となっている。

これらのコアプレート１５には、一方の対角線上の隅部の２箇所に円形のオイル連通孔２３が開口形成されているとともに、他方の対角線上の隅部の２箇所に円形の冷却水連通孔２４が開口形成されており、さらに、中心位置に、円形のオイル出口孔２５が開口形成されている。これらのオイル連通孔２３，冷却水連通孔２４及びオイル出口孔２５は、コア１１を構成する複数のコアプレート１５について、積層方向に整列した位置に設けられている。そして、各々の孔２３，２４，２５の周囲に設けられた円形のボス部２３Ａ，２４Ａ，２５Ａが互いに接合されることで、各段のオイル通路２１および冷却水通路２２がそれぞれ密封されるとともに、後述するように、積層方向に整列した縦通路Ｌ１〜Ｌ３，Ｗ１，Ｗ２が構成されている。なお、下側コアプレート１５Ａと上側コアプレート１５Ｂとでは、ボス部２３Ａ，２４Ａ，２５Ａの膨出方向が異なっている。

また、各コアプレート１５には、冷却水通路２２に向かって突出するように、半球状ないし円錐台形のディンプル２６が多数形成されている。これらのディンプル２６は、図３に示すように、冷却水通路２２内にそれぞれ位置し、下側コアプレート１５Ａのディンプル２６の頂部と上側コアプレート１５Ｂのディンプル２６の頂部とが互いに当接し、ろう付けにより接合されている。

なお、フィンプレート１６は、詳細には図示しないが、微細なフィンを具備した一般的な構成であり、コアプレート１５のオイル連通孔２３，冷却水連通孔２４およびオイル出口孔２５の位置に対応して、円形の開口部２３Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂを備えている。

また、第１実施例は、いわゆるマルチパス形式のオイルクーラとして構成されており、オイル通路２１が複数段積層されている中で、中間段に相当するオイル通路２１を構成するコアプレート１５（下側コアプレート１５Ａおよび上側コアプレート１５Ｂのいずれか一方）である中間段下側コアプレート１５Ｃでは、オイル連通孔２３の一方が封止部２３Ｃとして封止されている。

最上段のオイル通路２１の上側に位置する最上段上側コアプレート１５Ｄは、頂部プレート１４と密接するものであるため、ディンプル２６は具備していない。そして、オイル連通孔２３として一方のオイル連通孔２３Ｄのみがボス部２３Ａを具備しない単純な孔として開口形成されている。また、最下段のオイル通路２１の下側に位置する最下段下側コアプレート１５Ｅは、ディスタンスプレート１３と接合するものであることから、ディンプル２６は具備していない。そして、オイル連通孔２３として一方のオイル連通孔２３Ｅのみがボス部２３Ａを具備しない単純な孔として開口形成されている。

上述した複数のコアプレート１５を積層してなるコア１１の頂部に重ねられる頂部プレート１４は、最上段上側コアプレート１５Ｄの上面にろう付けされるものであって、対角線に沿って延びた頂部膨出部１８を有し、この頂部膨出部１８と最上段上側コアプレート１５Ｄとの間に、隅部に設けられたオイル連通孔２３Ｄと中央に設けられたオイル出口孔２５とを連通する頂部連通路１９（図３参照）が形成されている。

ベースプレート１２は、取付孔２７Ａを有する取付部２７を四隅に備えているとともに、コアプレート１５の一方のオイル連通孔２３に対応した位置にオイル入口通路ポート２８が開口形成されるとともに、他方のオイル連通孔２３に対応した位置にオイル出口通路ポート２９が開口形成されている。また、コアプレート１５の一方の冷却水連通孔２４に対応した位置に冷却水入口通路ポート３１が開口形成されるとともに、他方の冷却水連通孔２４に対応した位置に冷却水出口通路ポート３２が開口形成されている。オイルクーラは、上記取付部２７を介して内燃機関・自動変速機側の制御弁ハウジング等に取り付けられ、オイル入口通路ポート２８およびオイル出口通路ポート２９がそれぞれ内燃機関・自動変速機側のオイル通路に接続されるとともに、冷却水入口通路ポート３１および冷却水出口通路ポート３２がそれぞれ内燃機関・自動変速機側の冷却水通路側に接続されることとなる。

次に、本実施例の要部をなすディスタンスプレート１３について、図５を参照して説明する。図５は、ディスタンスプレート１３を単体で示す斜視図である。このディスタンスプレート１３は、コアプレート１５よりは厚いもののベースプレート１２よりもはるかに薄い板厚を有し、コアプレート１５と同様に矩形の浅皿状をなしている。このディスタンスプレート１３は、ベースプレート１２の上面にろう付けにより密接・接合される薄板状の底壁部３３を有し、この底壁部３３の四方の周囲には、コアプレート１５の周縁フランジ部１７と同様に、テーパ状に立ち上がった周縁フランジ部１７Ａを有している。この周縁フランジ部１７Ａは最下段下側コアプレート１５Ｅの周縁フランジ部１７に重ね合わせた上でろう付けにより接合されている。

また底壁部３３には、コアプレート１５と同様に、積層方向に突出する半球状ないし円錐台形のディンプル２６Ａが多数形成されており、このディンプル２６Ａの先端は、最下段下側コアプレート１５Ｅの下面側に当接し、ろう付けにより接合されている。

図３に示すように、底壁部３３の上面と最下段下側コアプレート１５Ｅの下面との間には、冷却水もしくはオイルが通流する空間である補助通路３４が液密に画成されている。この第１実施例では、補助通路３４に冷却水が通流するように構成されている。具体的には、底壁部３３には、ベースプレート１２の冷却水入口通路ポート３１および冷却水出口通路ポート３２に対応した位置に、それぞれ冷却水入口連通孔３５及び冷却水出口連通孔３６が開口形成されている。これらの冷却水入口連通孔３５及び冷却水出口連通孔３６は、ボス部を具備しない単純な孔として開口形成されている。従って、図４の破線の矢印Ｗ３でもって示すように、冷却水入口通路ポート３１から冷却水入口連通孔３５を通して導入された冷却水の一部が補助通路３４の内部を流れ、冷却水出口連通孔３６を通して冷却水出口通路ポート３２から排出されるようになっている。

また、底壁部３３には、ベースプレート１２のオイル入口通路ポート２８に対応する位置に、オイル入口連通孔３７が開口形成されている。このオイル入口連通孔３７の周囲には積層方向へ張り出した円形のボス部３７Ａが設けられている。このボス部３７Ａの先端が最下段下側コアプレート１５Ｅのオイル連通孔２３Ｅの周囲の下面に接合されることで、冷却水が通流する補助通路３４とオイル連通孔２３Ｅ（つまり、後述する下側オイル縦通路Ｌ１Ａ）とが液密に仕切られている。

ここで、最下段下側コアプレート１５Ｅの中心に位置するオイル出口孔２５と、ベースプレート１２の隅部に片寄って位置するオイル出口通路ポート２９と、は積層方向に直交する方向に離れて配置されており、両者を互いに連通させるように、対角線に沿った細長い長円状の範囲にわたって、底壁部３３から積層方向に膨出する膨出部４０が形成されている。この膨出部４０の先端のフランジ部４２は全周にわたって内側へフランジ状に折れ曲がっており、このフランジ部４２の内側に、長円状に大きく開口する開口部４１が開口形成されている。言い換えると、膨出部４０の先端では、開口部４１の周囲に、底壁部３３とほぼ平行なフランジ部４２が全周にわたって残されており、このフランジ部４２の上面が最下段下側コアプレート１５Ｅの下面にろう付けにより密接・接合されている。より詳しくは、膨出部４０の中央寄りの一端側では、膨出部４０の先端のフランジ部４２が最下段下側コアプレート１５Ｅにおけるオイル出口孔２５の周囲の下面に接合されており、かつ、膨出部４０の隅部寄りの他端側では、膨出部４０の周囲の底壁部３３がベースプレート１２におけるオイル出口通路ポート２９の周囲の上面に接合されている。

この膨出部４０の内側の空間、つまり、膨出部４０の内壁面とベースプレート１２の上面と最下段下側コアプレート１５Ｅの下面とにより囲われる空間が、最下段下側コアプレート１５Ｅのオイル出口孔２５（つまり、オイル出口縦通路Ｌ３）とオイル出口通路ポート２９とを繋ぎ、両者を連通する連通路４３として形成されている。

以上の各構成部品が積層され、かつ一体にろう付けされた状態では、図３及び図４に示すように、コア１１内に、積層方向に連続したいくつかの縦通路Ｌ１〜Ｌ３，Ｗ１，Ｗ２が構成され、これらの縦通路Ｌ１〜Ｌ３，Ｗ１，Ｗ２を介して、各段のオイル通路２１を通してオイル入口通路ポート２８からオイル出口通路ポート２９へとオイルが案内されるとともに、各段の冷却水通路２２を通して冷却水入口通路ポート３１から冷却水出口通路ポート３２へと冷却水が案内される。なお、図４ではオイルの流れを実線の矢印で表し、冷却水の流れを破線の矢印で表している。

具体的には、オイル入口通路ポート２８の上方に整列した各コアプレート１５の一方のオイル連通孔２３を積層することで構成されるオイル縦通路Ｌ１と、他方のオイル連通孔２３を積層することで構成されるオイル縦通路Ｌ２と、中心のオイル出口孔２５を積層することで構成されるオイル出口縦通路Ｌ３と、がコア１１内に積層方向に延びるオイル縦通路として構成される。さらに、オイル縦通路Ｌ１は、中間の封止部２３Ｃによって下側オイル縦通路Ｌ１Ａと上側オイル縦通路Ｌ１Ｂとに区分されている。

下側オイル縦通路Ｌ１Ａは、下端がオイル入口通路ポート２８に向かって開口し、該オイル入口通路ポート２８に直線的に接続されている。上側オイル縦通路Ｌ１Ｂは、頂部プレート１４により形成される頂部連通路１９に向かって上端が開口している。これらのオイル縦通路Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂは、コアプレート１５Ａ，１５Ｂ間の各オイル通路２１にそれぞれ連通している。

他方のオイル連通孔２３によるオイル縦通路Ｌ２は、上端が最上段上側コアプレート１５Ｄによって封止されるとともに、下端が最下段下側コアプレート１５Ｅにより封止されている。このオイル縦通路Ｌ２は、やはりコアプレート１５Ａ，１５Ｂ間の各オイル通路２１にそれぞれ連通している。

中心のオイル出口縦通路Ｌ３は、頂部プレート１４により形成される頂部連通路１９に向かって上端が開口しているとともに、ディスタンスプレート１３における膨出部４０に開口形成された開口部４１（つまり、連通路４３）の中心寄りの一端部に向かって下端が開口している。このオイル出口縦通路Ｌ３は、コアプレート１５Ａ，１５Ｂ間のオイル通路２１から分離・独立しており、積層方向にのみオイルが案内される。そして、このオイル出口縦通路Ｌ３の下端と、ベースプレート１２の隅部に設けられたオイル出口通路ポート２９と、が連通路４３によって連通している。

なお、この第１実施例では、上記のオイル出口縦通路Ｌ３が請求項における「縦通路」に相当する。

また、図４の破線の矢印で示すように、各コアプレート１５の冷却水連通孔２４が積層されることで、オイル縦通路Ｌ１，Ｌ２と同様に、積層方向に沿った一対の冷却水縦通路Ｗ１，Ｗ２が構成されている。一方の冷却水入口縦通路Ｗ１は、上端が最上段上側コアプレート１５Ｄによって封止されているとともに、下端が冷却水入口通路ポート３１に向かって開口し、該冷却水入口通路ポート３１に直線的に接続されている。他方の冷却水出口縦通路Ｗ２は、上端が最上段上側コアプレート１５Ｄによって封止されているとともに、下端が冷却水出口通路ポート３２に向かって開口し、該冷却水出口通路ポート３２に直線的に接続されている。これらの冷却水縦通路Ｗ１，Ｗ２はコアプレート１５Ａ，１５Ｂ間の冷却水通路２２にそれぞれ連通している。従って、冷却水入口通路ポート３１から流入した冷却水は、冷却水入口縦通路Ｗ１を上方へ流れ、かつコア１１の各段の冷却水通路２２へと案内される。各段の冷却水通路２２内を流れる際にオイルと熱交換した冷却水は、反対側の冷却水出口縦通路Ｗ２へ流れ出るとともに、該冷却水出口縦通路Ｗ２を下方へ流れ、冷却水出口通路ポート３２へと流れ出る。

次にオイルの流れについて説明すると、図３及び図４の実線の矢印で示すように、オイル入口通路ポート２８から流入したオイルは、下側オイル縦通路Ｌ１Ａを上方へ流れ、かつコア１１の下半部に位置する各段のオイル通路２１へと案内される。各段のオイル通路２１で冷却水と熱交換したオイルは、反対側のオイル縦通路Ｌ２へ流れ出るとともに、該オイル縦通路Ｌ２を上方へ（つまり頂部側へ）流れ、コア１１の上半部に位置する各段のオイル通路２１へと案内される。つまり、コア１１内で下半部の領域から上半部の領域へとＵターンするように流れる。上半部の各段のオイル通路２１でさらに冷却されたオイルは、上側オイル縦通路Ｌ１Ｂへ流れ出るとともに、該上側オイル縦通路Ｌ１Ｂを上方へ流れ、頂部連通路１９を介して中心のオイル出口縦通路Ｌ３へと導かれる。オイル出口縦通路Ｌ３内でオイルは下方へ流れ、ディスタンスプレート１３の連通路４３を介してオイル出口通路ポート２９へと流れ出る。

図６は第１参考例に係るディスタンスプレート１３Ｂを示している。このディスタンスプレート１３Ｂは、図５に示す第１実施例のディスタンスプレート１３よりも厚肉な板状をなし、その下面全体がベースプレート１２の上面に密接・接合されるとともに、その上面全体が最下段下側コアプレート１５Ｅの下面に密接・接合されるようになっている。このディスタンスプレート１３Ｂには、冷却水入口連通孔３５，冷却水出口連通孔３６及びオイル入口連通孔３７の他、本実施例の連通路４３に対応する構成として、スリット状の連通孔４５が貫通形成されている。

このような第１参考例と比較しつつ、上記第１実施例の特徴的な構成及びその作用効果について説明する。先ず、第１実施例では、第１参考例に比してディスタンスプレート１３が十分に薄肉化されることから、軽量化を図ることができる。

また、ディスタンスプレート１３の底壁部３３より積層方向に膨出する膨出部４０を設け、その先端のフランジ部４２をコア１１の最下面を構成する最下段下側コアプレート１５Ｅの下面に接合することで、この膨出部４０の内側に、離れて配置されたコア１１のオイル出口縦通路Ｌ３とベースプレート１２のオイル出口通路ポート２９とを連通する連通路４３を形成することができる。つまり、この第１実施例では、第１参考例よりもディスタンスプレート１３を薄肉化しつつ、このディスタンスプレート１３に連通路４３を設けることができる。

更に、ディスタンスプレート１３の底壁部３３の上面と最下段下側コアプレート１５Ｅの下面との間に冷却水が通流する補助通路３４が形成され、補助通路３４と連通路４３とが膨出部４０により液密に仕切られている。従って、冷却水が通流する補助通路３４が、隣接するコア１１の最下段のオイル通路２１と熱交換を行なう冷却水通路として機能し、上記の第１参考例のディスタンスプレート１３Ｂを用いた場合に比して、同一パッケージで熱交換量を増やすことができる。

しかも、ディスタンスプレート１３には、底壁部３３の上面より上方へ突出して先端が最下段下側コアプレート１５Ｅの下面に接合する複数のディンプル２６Ａが形成されているために、上述したようにディスタンスプレート１３を薄肉化しつつも、このディスタンスプレート１３の積層方向についての剛性を十分に確保することができる。

次に、図７〜図１２を参照して本発明の第２実施例を説明する。なお、以下では、主に第１実施例と異なる点のみを説明し、重複する説明を適宜省略する。

この第２実施例では、内燃機関・自動変速機側の通路レイアウトの関係で、第１実施例に対してベースプレート１２に形成されるオイル通路ポートの位置が異なっており、これに伴って内部のオイルの流れも異なるものとなっている。

詳しくは、図１１にも示すように、オイル入口通路ポート２８Ａがベースプレート１２の中心付近に開口形成されるとともに、冷却水入口通路ポート３１及び冷却水出口通路ポート３２が配置された対角線とは異なる対角線上の一方の隅部にオイル出口通路ポート２９Ａが開口形成されている。また、コア１１は、第１実施例に対し、封止部２３Ｃ，オイル連通孔２３Ｅ，下側オイル縦通路Ｌ１Ａ及び上側オイル縦通路Ｌ１Ｂが対角線上の反対側に入れ替わって配置されたレイアウトとなっている。

図１２に示すように、ディスタンスプレート１３Ａは、内部に形成される補助通路３４内をオイルが通流するように構成されており、その関係で、一方の対角線上に配置される冷却水入口連通孔３５及び冷却水出口連通孔３６の周囲には、最下段下側コアプレート１５Ｅに接合するボス部３５Ａ，３６Ａがそれぞれ設けられ、他方の対角線の隅部に形成されるオイル出口連通孔３８がボス部を具備しない単純な孔として開口形成されている。また、ディスタンスプレート１３Ａに形成される膨出部４０Ａは、中央のオイル出口縦通路Ｌ３を迂回するように略Ｌ字状に折れ曲がっており、この膨出部４０Ａの内側に形成される連通路４３Ａによって、ベースプレート１２の中心付近に設けられるオイル入口通路ポート２８Ａと、コア１１の隅部に設けられる下側オイル縦通路Ｌ１Ａと、が連通している。

オイルの流れについて説明すると、図１０及び図１１の実線の矢印で示すように、オイル入口通路ポート２８Ａから流入したオイルは、ディスタンスプレート１３Ａに形成された連通路４３Ａを通して下側オイル縦通路Ｌ１Ａに入り、この下側オイル縦通路Ｌ１Ａを上方へ流れ、かつコア１１の下半部に位置する各段のオイル通路２１へと案内される。各段のオイル通路２１で冷却水と熱交換したオイルは、反対側のオイル縦通路Ｌ２へ流れ出るとともに、該オイル縦通路Ｌ２を上方へ（つまり頂部側へ）流れ、コア１１の上半部に位置する各段のオイル通路２１へと案内される。つまり、上記の第１実施例と同様に、コア１１内で下半部の領域から上半部の領域へとＵターンするように流れる。上半部の各段のオイル通路２１でさらに冷却されたオイルは、上側オイル縦通路Ｌ１Ｂへ流れ出るとともに、該上側オイル縦通路Ｌ１Ｂを上方へ流れ、頂部連通路１９を介して中心のオイル出口縦通路Ｌ３へと導かれる。オイル出口縦通路Ｌ３内でオイルは下方へ流れ、ディスタンスプレート１３Ａの補助通路３４及びオイル出口連通孔３８を経由してオイル出口通路ポート２９Ａへと流れ出る。

また、ディスタンスプレート１３Ａは、オイル出口縦通路Ｌ３からオイル出口連通孔３８へ向かうオイルの流れを阻害することのないように、オイル出口縦通路Ｌ３（の下端）とオイル出口連通孔３８とを結ぶ範囲の近傍ではディンプル２６Ａが省略されており、平坦な底壁部３３の上面が延在するようになっている。

なお、この第２実施例においては、下側オイル縦通路Ｌ１Ａが請求項における「縦通路」、オイル出口縦通路Ｌ３が請求項における「第２の縦通路」に相当する。

図１３は第２参考例に係るディスタンスプレート１３Ｃを示している。このディスタンスプレート１３Ｃは、図１２に示す第２実施例のディスタンスプレート１３Ａよりも厚肉な板状をなし、その下面全体がベースプレート１２の上面に密接・接合されるとともに、その上面全体が最下段下側コアプレート１５Ｅの下面に密接・接合されるようになっている。このディスタンスプレート１３Ｃには、冷却水入口連通孔３５及び冷却水出口連通孔３６の他、第２実施例の連通路４３Ａに対応する構成として、スリット状の連通孔４６が貫通形成されるとともに、第２実施例の補助通路３４に対応する構成として、もう一つのスリット状の連通孔４７が貫通形成されている。

このような第２参考例と比較しつつ、上記第２実施例の特徴的な構成及びその作用効果について説明する。先ず第１実施例と同様に、この第２実施例では第２参考例に比してディスタンスプレート１３Ａを薄肉化することにより軽量化を図ることができることに加え、ディスタンスプレート１３Ａに膨出部４０Ａを設けることで、離れて配置されたベースプレート１２のオイル入口通路ポート２８Ａとコア１１の下側オイル縦通路Ｌ１Ａとを連通する連通路４３Ａを形成することができる。

また、ディスタンスプレート１３Ａには、底壁部３３の上面より上方へ突出して先端が最下段下側コアプレート１５Ｅの下面に接合する複数のディンプル２６Ａが形成されているために、ディスタンスプレート１３Ａの積層方向についての剛性を十分に確保することができる。

図１３に示す第２参考例では、２つのスリット状の連通孔４６，４７が近接して開口形成されているために、両者の間のブリッジ部４８の剛性を確保するために、連通孔４６，４７の大きさが制限されるとともに、板厚方向の寸法をある程度確保する必要がある。これに対して第２実施例では、ディスタンスプレート１３Ａの底壁部３３の上面と最下段下側コアプレート１５Ｅの下面との間にオイルが通流する補助通路３４が形成され、この補助通路３４と連通路４３Ａとが膨出部４０Ａにより液密に仕切られている。そして、この補助通路３４（及びオイル出口連通孔３８）が、上記の連通路４３Ａとは別に、コア１１の中心付近に設けられたオイル出口縦通路Ｌ３とベースプレート１２の隅部に設けられたオイル出口通路ポート２９Ａとを連通する連通路として機能している。従って、第２参考例のようなブリッジ部を設ける必要がなく、連通路４３Ａや補助通路３４の大きさに制約を受けることがないので、通路断面積を十分に確保して通路抵抗を抑制することができるとともに、第２参考例のように板厚方向の寸法に制約を受けることもないので、積層方向寸法の低減による小型化を図ることができる。

図９に示すように、ベースプレート１２の中心付近に開口形成されたオイル入口通路ポート２８Ａと、コア１１の中心付近を積層方向に延びるオイル出口縦通路Ｌ３とは、積層方向で一部オーバーラップしている。そして、このようにオーバーラップする部分の近傍における膨出部４０Ａは、オイル入口通路ポート２８Ａの近傍の底壁部３３より立ち上がり、先端のフランジ部４２がオイル出口縦通路Ｌ３の周囲に位置する最下段下側コアプレート１５Ｅの下面に接合されている。

図９中の破線は、図１３に示す第２参考例の厚板状のディスタンスプレート１３Ｃを用いた場合の断面形状を表している。この場合、ディスタンスプレート１３Ｃがオイル入口通路ポート２８Ａとオイル出口縦通路Ｌ３の一部を塞ぐ形となり、その開口面積が低減して通路抵抗が増加する。

これに対して第２実施例では、膨出部４０Ａがベースプレート１２のオイル入口通路ポート２８Ａの周縁部とコア１１のオイル出口縦通路Ｌ３の周縁部とを斜めに繋いだ形となるために、第２参考例のようにオイル入口通路ポート２８Ａやオイル出口縦通路Ｌ３の一部を塞ぐことがなく、これらオイル入口通路ポート２８Ａやオイル出口縦通路Ｌ３の開口面積を大きく確保して、通路抵抗の増加を抑制することができる。

図１４は、参考例となるオイルクーラを示している。この参考例では、第１実施例に対してオイルの流れが異なっており、オイル通路ポートがベースプレート１２ではなく頂部プレート１４に設けられている。

具体的には、この参考例のオイルクーラでは、ベースプレート１２にオイルの出入口となるオイル通路ポートを設けていない。一方、頂部プレート１４に対し、頂部膨出部１８に沿う対角線上の一対の端部に、一対のオイル通路ポート（図示省略）を開口形成するとともに、オイルの出入口となるオイル入口パイプ５１とオイル出口パイプ５２とをそれぞれ立設している。オイル入口パイプ５１は、頂部プレート１４の隅部に開口形成されたオイル通路ポート（図示省略）の周囲にろう付けにより接合され、オイル出口パイプ５２は、頂部膨出部１８の外周寄りの端部の上面側に開口形成されたオイル通路ポート（図示省略）の周囲にろう付けにより接合されている。

最上段上側コアプレート１５Ｄにおいては、オイル入口パイプ５１に対応する位置に、オイル入口パイプ５１に連なるオイル連通孔２３Ｆが開口形成される一方、オイル出口パイプ５２に対応する位置には、オイル連通孔が設けられていない（あるいは、閉塞部が設けられる）。

中間段下側コアプレート１５Ｃにおいては、オイル入口パイプ５１に対応する位置に、オイル連通孔を閉塞した閉塞部２３Ｃが設けられ、オイル出口パイプ５２の対応する位置にはオイル連通孔２３が開口形成されている。そして、上記の閉塞部２３Ｃによって、積層方向に沿うオイル縦通路Ｌ２が上側オイル縦通路Ｌ２Ａと下側オイル縦通路Ｌ２Ｂとに区分されている。

最下段下側コアプレート１５Ｅにおいては、頂部膨出部１８に沿う対角線上の２箇所に一対のオイル連通孔２３が開口形成されている。

そして、ディスダンスプレート１３の膨出部４０の内側に画成される連通路４３は、入口通路ポート５１に対応する隅部に設けられたオイル縦通路Ｌ２（下側オイル縦通路Ｌ２Ｂ）と、中央に設けられたオイル出口縦通路Ｌ３と、を連通している。また、ディスタンスプレート１３の底壁部３３の上面と最下段下側コアプレート１５Ｅの下面との間に形成される連通路３４には、第１実施例と同様に、冷却水が通流するように構成されている。

オイルの流れについて説明すると、図１４の実線の矢印で示すように、オイル入口パイプ５１から流入したオイルは、上側オイル縦通路Ｌ２Ａに入り、この上側オイル縦通路Ｌ２Ａを下方へ流れ、かつコア１１の上半部に位置する各段のオイル通路２１へと案内される。各段のオイル通路２１で冷却水と熱交換したオイルは、反対側のオイル縦通路Ｌ１へ流れ出るとともに、該オイル縦通路Ｌ１を下方へ流れ、コア１１の下半部に位置する各段のオイル通路２１へと案内される。つまり、コア１１内で上半部の領域から下半部の領域へとＵターンするように流れる。下半部の各段のオイル通路２１でさらに冷却されたオイルは、下側オイル縦通路Ｌ２Ｂへ流れ出るとともに、該下側オイル縦通路Ｌ２Ｂを下方へ流れ、ディスタンスプレート１３に設けられた連通路４３を介して中心のオイル出口縦通路Ｌ３へと導かれる。オイル出口縦通路Ｌ３内でオイルは上方へ流れ、頂部プレート１４の頂部膨出部１８の内側に形成された頂部連通路１９（図３参照）を経由してオイル出口パイプ５２へと流れ出る。

このように、オイルの出入口となるオイル通路ポート（オイル入口パイプ５１及びオイル出口パイプ５２）を頂部プレート１４側に設けた構成においても、上記第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。つまり、ディスタンスプレート１３の薄肉化を図りつつ、このディスタンスプレート１３に膨出形成した膨出部４０の内側に、離れて配置された下側オイル縦通路Ｌ２Ｂとオイル出口縦通路Ｌ３とを連通する連通路４３を形成することができる。また、第１実施例と同様に、補助通路３４が冷却水通路として機能することから、装置の大型化を招くことなく熱交換効率を向上することができる。

なお、このようにオイルの出入口を頂部プレート１４側に設ける構造を第２実施例にも同様に適用することが可能である。

以上、この発明のいくつかの実施例を説明したが、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第１，第２実施例の各々の構成において、オイル入口通路ポート２８（２８Ａ）とオイル出口通路ポート２９（２９Ａ）とを逆にして、図示する矢印の向きと逆方向にオイルを通流させるように構成することも可能である。また、オイルと冷却水とを逆にすることも可能である。この場合にも、オイル通路にフィン１６が介装される構成となる。

また、図示例では、別途のハウジングを具備せずにコアプレート１５の積層によってオイル通路２１と冷却水通路２２とを交互に画成した、いわゆるハウジングレスの構成となっているが、冷却水が流れるハウジング内にオイル通路のみを備えたコア部を収容した構成とすることも可能である。

上記実施例では冷却水の出入口となる冷却水通路ポートをベースプレート１２に設けているが、頂部プレート１４側に冷却水通路ポートを設ける構成としても良い。

さらに、上記実施例では、第１媒体，第２媒体としてオイルと冷却水を用いているが、他の媒体を用いても良く、例えば空冷式のオイルクーラでは冷却水に代えて空気が用いられる。

また、膨出部４０（４０Ａ）の開口部４１は、少なくとも縦通路Ｌ１（Ｌ３）と連通する部分に設けられていれば良く、例えば剛性を確保するために残りの部分では開口部の一部を塞ぐようにフランジ部４２を内側に延長形成しても良い。

１１…コア部
１２…ベースプレート
１３，１３Ａ…ディスタンスプレート
１５…コアプレート
２１…オイル通路
２２…冷却水通路
２８，２８Ａ…オイル入口通路ポート
２９，２９Ａ…オイル出口通路ポート
３１…冷却水入口通路ポート
３２…冷却水出口通路ポート
４０，４０Ａ…膨出部
４１…開口部
４２…フランジ部
４３，４３Ａ…連通路
Ｌ１，Ｌ２…オイル縦通路
Ｌ３…オイル出口縦通路

Claims

多数のコアプレートが積層され、隣り合うコアプレートの間に第１媒体が通流する第１媒体通路と第２媒体が通流する第２媒体通路とが積層方向に交互に形成されるとともに、上記第１媒体もしくは上記第２媒体が通流する縦通路が積層方向に沿って形成されたコアと、
通路ポートが開口形成されたベースプレートと、
このベースプレートと上記コアとの間に介装されるディスタンスプレートと、を有し、
上記縦通路と上記通路ポートとは積層方向と直交する方向に離れて配置されており、
上記ディスタンスプレートは、上記ベースプレートの上面に接合される薄板状の底壁部と、上記縦通路と上記通路ポートとを連通する連通路の周囲を囲うように、上記底壁部より積層方向に膨出した細長く延びた膨出部と、を有し、
この膨出部には、全周に亘る先端のフランジ部を残して上記縦通路と上記通路ポートとの間に開口部が開口形成されており、上記フランジ部が上記コアの最下段のコアプレートの下面に接合されており、上記膨出部の内壁面と上記ベースプレートの上面と上記コアの最下段のコアプレートの下面とにより囲まれる空間によって、上記連通路が形成されている、
ことを特徴とする熱交換器。
上記ディスタンスプレートの底壁部の上面と上記最下段のコアプレートの下面との間に、上記第１媒体もしくは上記第２媒体が通流する補助通路が形成されており、
この補助通路と上記連通路とが上記膨出部により仕切られていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
上記ディスタンスプレートには、上記底壁部の上面より上方へ突出し、先端が上記最下段のコアプレートの下面に当接する複数のディンプルが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
上記コアには、上記通路ポートと連通する縦通路とは別個に、上記第１媒体通路と上記第２媒体通路の一方に連通する第２の縦通路が積層方向に沿って形成され、
この第２の縦通路と上記通路ポートとは上記積層方向で一部オーバーラップしており、
上記膨出部は、上記通路ポートの近傍の底壁部より立ち上がり、先端の上記フランジ部が上記第２の縦通路の周囲に位置する上記最下段のコアプレートの下面に接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。