JPH01502520A - 機械を冷却するための熱交換器配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 機械を冷却するための熱交換器配置 この発明は機械を冷却するための熱交換配置に関するものである。この機械とい う言葉は、その機械が作動しているときに駆動される可動構成要素が収容されか つ通常潤滑剤または作動油である、液体の媒体を囲むハウジングを含む種類の機 械または機械アセンブリのための総称としてここで用いられる。この種の機械の 具体例には、内燃機関や、ギアアセンブリ、自動変速機、機械および油圧クラッ チ、他の種類のトランスミッション要素、水圧ポンプ、油圧モータ、コンプレッ サ等が含まれる。

多くのこれらの機械では、機械内で作動している液体を冷却する必要がある。こ の目的で使用するために考えられ得る従来の熱交換は乱流して動く。重量が軽く かつ容積が小さいのに高い熱交換率を示す乱流熱交換を使用したいとき、その熱 交換器は比較的高い圧力降下でかつ多くの場合、冷却されるべき囲まれた液体媒 体の比較的高い体積の流れで作動しなくてはならない。その結果、圧力の必要な 降下と媒体の十分に大きな体積の流れを発生するためにポンプが提供されなくて はない。しかしながら、以上述べられた機械の多くは冷却されるべき囲まれた液 体媒体を駆動するためのポンプが提供されていないか、またはポンプが取付けら れている場合、そのポンプは果たすべき他の主要な義務を有し、かつそれゆえ関 連の液体の圧力および体積の流れに関する熱交換器の要求を満足させることがで きない。

これに関する一具体例には自動車の自動変速機が含まれ、そこではポンプが提供 される第１の目的は必要な圧力と流体の流れを液体トランスミッシタンシステム に提供することである。上述の種類の機械の開発はまたパワーが漸進的に高く、 構造がよりコンパクトで、その結果体積または容積が小さくなりかつ表面面積も 小さくなる機械に対しても向けられている。この具体例は冷却する簡単な機械ギ アおよび変速機の必要性が次第と高くなってきた自動車のトランスミッションの 構成要素である。機械の所望の冷却を達成する従来の乱流熱交換器の必要を満た すためにそれらの主要な機能としてポンプを必要としないか、または比較的制限 された圧力のみと比較的小さな体積の流れのみを発生するポンプを組込むそのよ うな機械に別のポンプを提供すると、かなり技術的に複雑になりかつ全体の費用 が非常に増してしまう。このため、この種の機械は別の冷却装置をこれまで通常 は設けておらず、かつその結果非常に高い機械温度を受ける必要があり、それに よっていくつかの問題が引き起こされる。

それゆえ、この発明の目的は簡単でかつ安価な構造でかつその機能が熱交換器を 通して冷却されるべき液体媒体を移動させるための別のポンプを提供することを 要求しないが、それにもかかわらず非常に高い熱交換降下を与えそれとともに効 果的な冷却を与えるであろう前記の種類の冷却機械のための熱交換器配置を提供 することである。

二の発明に従って構成される熱交換器配置の特性的特徴は、前掲の特許請求の範 囲で述べられている。この発明はこの発明の多数の例示の具体例を例示する添付 の概略図を参照してより詳細に説明されるであろう。

第１図はこの発明のｍｌの実施例の断面図である。

第２因はこの発明の第２の実施例の断面図である。

第３図は第１図の線１１１−１１１の断面図である。

′Ｎ４図はこの発明のさらなる実施例の断面図である。

第１因および第３図はこの発明の１つの考え得る実施例を非常に概略的にかつ具 体例として例示している。

第１図は上で述べられた種類の機械の概略の断面図であって、これにはその機械 が作動しているときに駆動される可動機械要素２が収容されかつ潤滑剤または作 動油のような液体媒介３を含むハウジング１が含まれる。その機械の実際の構造 はこの発明に関連していないので、機械を詳細に描く必要はないので、その機械 は単に概略的にかつおおよそ的に例示されるだけである。たとえば、その機械は 自動車の変速機または他の形のトランスミッション構成要素からなり、その変速 機またはトランスミッション構成要素は回転ギアとシャフトを含みかつまた、潤 滑油を組込む。

この発明に従えば、その機械は一般に４で示されるこの発明の熱交換器配置によ って冷却され、その配置は機械ハウジング１の外部壁５の１つに取付けられる。

その熱交換器配ｇｉ４は機械ハウジング１の液体を通さない壁の一部を形成する 液体を通さない仕切り壁８によって互いに分けられる２個のチャンバ６および７ を含む。その仕切り壁８の内部に置かれる熱交換チャンバ７はハウジング１によ って包まれかつ機械を冷却するための液体３が通過するように意図され、一方で 仕切り壁８の外側に置かれているチャンバ６はインレット９を介してチャンバ６ に送り込まれかつアウトレット１０を介してそこを離れるたとえば水のような冷 却剤が通るように意図されている。液体３と冷却剤との間の熱の推移が液体を通 さない仕切り壁８を介して起こる。その液体が熱交換器内のチャンバ７を通って 流れると、国際特許比！ｊＰＣＴ／ＳＥ　８４１００２４５によって教示される 熱交換原理に従って、熱交換チャンバ７での液体３の層流で液体３から仕切り壁 ８を通って熱が移動する。

このため、チャンバ７に面している仕切り壁の内部表面には多数のフィン１１が 設けられており、これはそれによって大多数のフローチャネル１２を規定し、こ のチャネルは長手の矩形でスロット状の断面を呈示しかつそこを介して流れる液 体に関して平行に接続される（第３図を参照）。

チャンバ７はインレット１３を有し、それを介して液体３はチャンバに入りかつ そこから比較的広い流れの面積がある分配または補助チャネル１４を介して互い に隣接しているフィン１１によって規定される非常に多数の狭い流れチャネル１ ２に送られる。その狭い流れチャネル１２を通過すると、液体３は比較的大きい 流れ面積の補助チャネルまたは収集チャネル１５を介してアウトレット１６に送 られ、それを通って液体はチャンバ７を出る。チャネル１２を介する液体の流れ は層流でありかつチャネルはたとえばらないし２０ミリメートルの短い長さを有 する。大多数のフローチャネルが存在するので、その各々は非常に小さな液体の 体積の流れを行ない、これによってわずかの圧力降下しか与えられないであろう 。比較的大きな補助チャネル１４および１５は圧力のいかなる顕著な降下も起こ さず、提供される非常に多数の狭い流れチャネル１２の結果、インレット１３か らアウトレット１６への非常に低い合計圧力降下で、チャンバ７を介して比較的 非常に多くの合計体積の流れが得られる。比較的大きな合計体積の流れとこの態 様で構成される熱交換器の非常に良好な熱交換特性の結果、熱交換器のチャンバ ７を介して液体３を駆動するための別のポンプを提供する必要なしに完全に満足 のいく熱交換効果が達成される。こうして、液体３がチャンバ７に入るとき通る インレット１３がチャンバのアウトレット１６より高いレベルに置かれかつ機械 が動いているとき、その液体３はたとえば回転ギアまたは同様の要素の回転運動 の結果として生じる可動機械要素２の動きの影響で、インレット１３のより高い レベルにまで輸送されるように熱交換器を配置しかつ位置決めすることによって 、熱交換器のチャンバ７を介した液体３の必要な流れは第１図に例示される態様 で達成されることができる。この方法でインレット１３とアウトレット１６との 間の結果として生じる水圧差は熱交換器のチャンバ７を通る液体の必要な量を駆 動するのに十分である。熱交換器を介する液体３の動きは、チャンバ７を通過す る間次第に冷却されるにつれて液体の濃度が増加することによって助けられる。

通常、一般に乱流の熱交換チャンバを通る冷却媒体の十分な量を駆動するのに必 要な圧力を出すことができるポンプに通路があるので、冷却媒体が流れる外に置 かれた熱交換チャンバ６は従来の態様で乱流用に形成されてもよい。

その結果、その熱交換器４の仕切り壁８には複数個の互いに平行なフィンが設け られており、これらはインレット９からアウトレット１０に延びかつその間で冷 却媒体インレット９から冷却媒体アウトレット１０に延在する複数個の冷却媒体 の流れチャネルを規定する。これによって、従来の様式で冷却媒体と仕切り壁８ の間の熱交換効果が高められる。しかしながら、媒体を冷却するための外部の熱 交換チャンバ６はまた、国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ　８４１００２４５で教示さ れる熱交換原理に従った、その冷却媒体の層流用に形作られてもよい。

冷却されてかつ機械のハウジング内に入れられるべき液体媒体は、機械が動いて いるとき可動機械的機械要素の動きによって作り出される流体力学の圧力差の影 響で層流のために形成される内部に置かれた熱交換チャンバを介してまた駆動さ れてもよい。この発明のそのような実施例は第２図に概略的にかつ具体例によっ て例示されているが、ここでは８１図に使われたものと同じ参照番号が対応する 部分を識別するために用いられている。

第１図ないし第３因に例示される例示の実施例において、冷却媒体３の層流のた めに形作られた内部の熱交換チャンバ７の補助チャネル１４および１５はその間 で層流チャネル１２を規定するフィン１１において妨害の形でチャンバ７内に置 かれる。しかしながら、その代わりに、これらのそれぞれ分配および収集チャネ ルとして働く補助チャネル１４および１５は第４図に概略的に例示される態様で チャンバ７の内部に置かれるハウジング壁５に位置決めされてもよい。これによ って、層流チャネル１２を規定するフィン１１内の対応する妨害が必要でなくな り、より大きなフィンの長さおよびそれに伴いより大きなフローチャネルの長さ を得ることができ、それによってより大きな熱交換効果が生じる。

以上述べられた国際特許出願において記述されたように、フィン１１はその国際 特許出願に述べられた目的のために第４図に１７で示される短いスロット状の中 断物で中断されてもよい。

国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．機械が作動しているとき駆動される、可動の機械要素（２）が収容されかつ 特に潤滑剤または作動油のような液体媒体（３）を取り囲むハウジング（１）を 含む機械を冷却するための配置であって、ハウジング（１）の１つの外部壁（５ ）の一部に配置されかつハウジング（１）の液体を通さない壁の一部を構成する 液体を通さない仕切り壁（８）によって互いに離されている２個のチャンバ（６ 、７）を含む熱交換器（４）をその配置は含み；その仕切り壁（８）の外に置か れたチャンバ（６）は冷却媒体が通過するように意図され、一方で仕切り壁８の 内部に置かれたチャンバ（７）はハウジング（１）内に入れられた液体媒体（３ ）が通るように意図され；その内部に置かれたチャンバ（７）はそこを通る液体 媒体の流れに対して平行に接続される大多数の流れチャネル（１２）を組み込み ；流れチャネル（１２）はそこを通る液体媒体の層流のために寸法決めされた狭 い矩形の断面を有しかつ仕切り壁（８）とともに内部に形成されるフィン（１１ ）によって規定され；その流れチャネルの一方のそれぞれ端部は分配チャネル（ １４）を介してチャンバ（７）のインレット（１３）とつながり、一方でフロー チャネルの他方のそれぞれの端部は収集チャネル（１５）を介してチャンバ（７ ）のアウトレット（１６）につながり；その熱交換器（４）は仕切り壁（８）の 内部に置かれるチャンバ（７）のインレット（１３）とアウトレット（１６）は 、その機械が動いているとき液体媒体（３）がチャンバ（７）を介してチャンバ インレット（１３）からチャンバアウトレット（１６）に前記ハウジング内に収 容される機械的要素（２）の動きの影響で流れるように互いの位置を有するよう にハウジング（１）内に置かれることを特徴とする、配置。
2. ２．チャンバ（７）のインレット（１３）がアウトレット（１６）より高い位置 に置かれ、かつ液体媒体（３）が機械的要素（２）の動きの影響でインレット（ １３）にまで上げられることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の配置。
3. ３．機械要素（２）の動きが前記チャンバ（７）のインレット（１３）とアウト レット（１６）との間に水力の圧力差を発生させること特徴とする、請求の範囲 第１項に記載の配置。