JPH0618608U - ヒートパイプ式オイルクーラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い熱交換効率を得ることが可能なヒートパ
イプ式オイルクーラを提供する。 【構成】 オイルタンク１には、仕切板11，12によって
下部隔室１c，中間隔室１d及び上部隔室１eが形成され
ている。仕切板11，12は、整流外筒13を支持し、整流外
筒13の貫通孔には、ヒートパイプ４が挿通されている。
流入口１aから供給された高温の作動油Ｆは、下部隔室
１cに流入し、整流外筒13を通って上部隔室１eに流入す
る。整流外筒13において作動油Ｆは、ヒートパイプ４の
外周面に沿って流れ、ヒートパイプ４によって吸熱され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、油圧装置等において循環する作動油から吸熱して作動油の温度を低 下させるオイルクーラに係り、特にヒートパイプによって熱交換するヒートパイ プ式オイルクーラに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図８及び図９は従来のヒートパイプ式オイルクーラの一例を示す正面断面図及 び側面断面図である。

【０００３】 ヒートパイプ式オイルクーラは、例えば油圧ユニットや内燃機関等の外部装置 における効率低下を防止するため、外部装置において循環する作動油を冷却する ものである。

【０００４】 図８及び図９において、１はオイルタンク、２は通気路、３は通気路２に冷却 用空気を供給するファンユニット、４はオイルタンク１に吸熱部となる下部側を 浸漬させ、かつ通気路２において放熱部となる上部側が薄板状の放熱フィン５と 一体に形成された複数のヒートパイプである。

【０００５】 ヒートパイプ４は、銅，アルミ又はステンレスなどによって形成されたパイプ の中に少量のフレオン，アンモニア又は水などの熱媒体と網状に編んだ微細な銅 線であるウックを封入したものであり、一方の端部付近を加熱すると、パイプ中 の熱媒体が蒸発し、他方の端部付近に熱を運び放熱し、再びもとの液状に戻って ウックを通り還流することにより、熱エネルギの移動を行うものである。

【０００６】 図示を省略した外部装置において温度上昇した作動油Ｆは、流入パイプ６を通 してオイルタンク１に流入し、オイルタンク１内においてヒートパイプ４の間を 流れ、流出パイプ７から流出して外部装置に還流する。オイルタンク１内におい て作動油Ｆは、低温に維持されているヒートパイプ４表面によって吸熱されて温 度が低下する。通気路２においてヒートパイプ４は、放熱フィン５と一体に形成 されて広い放熱面積を備え、かつファンユニット３によって発生させた気流中に あることにより、効率よく放熱してパイプ内の熱媒体を液化し、下部側を低温に 維持するため熱媒体を下部側に還流する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記構成のヒートパイプ式オイルクーラにおいては、オイルタ ンク１下部の流入口１aから供給された作動油Ｆが、例えば図８に示す２点鎖線 の流線Ｌ１に沿って流れ、オイルタンク１上部の流出口１bから排出される。流 線Ｌ１に沿って作動油Ｆが流れるとすると、オイルタンク１内において流入口 １a，流出口１b及び流線Ｌ１から離れた領域にある作動油Ｆは、澱みほとんど循 環しない状態となる。このことにより、オイルタンク１に浸漬したヒートパイプ ４の一部の領域付近にしか作動油Ｆが流れず、かつオイルタンク１内において作 動油Ｆの温度分布が不均一となる。特に循環する作動油Ｆの流量が低いときに作 動油Ｆの流れは、オイルタンク１内において流束の断面積が非常に小さいものと なる。このような状態では、ヒートパイプ４による熱交換の効率が著しく低下し て作動油Ｆの温度を十分下げることができなくなる。

【０００８】 本考案の目的は、上記課題を解決するため高い熱交換効率を得ることが可能な ヒートパイプ式オイルクーラを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため本考案は、外部装置との間で循環する作動油が充填 されるオイルタンクと、このオイルタンクに吸熱部が挿入されて作動油の熱量を 吸熱し、かつこの熱量を前記オイルタンク外部の放熱部から放熱する複数のヒー トパイプとを備えたヒートパイプ式オイルクーラにおいて、オイルタンクに流入 してオイルタンクから流出する作動油の流れを前記吸熱部表面に沿うように導き 、かつ吸熱部付近における前記流れの流速及び流量を均一化する整流手段をオイ ルタンクに設けたことを特徴とする。さらに前記整流手段は、前記吸熱部が挿通 される貫通孔を備え、この貫通孔内において吸熱部表面に沿って作動油を流す整 流外筒からなることを特徴とし、又は前記整流手段は、前記吸熱部表面を含む環 状の隔室を形成する中空部と、この中空部に連通する２本の連通路とを備え、前 記隔室に一方の前記連通路から作動油を流入させ、かつ他方の連通路から作動油 を流出させる整流ブロックからなることを特徴とし、又は前記整流手段は、前記 吸熱部が挿通される吸熱部外径より大きい内径の挿通孔を備え、かつ前記オイル タンク内において作動油流入口と作動油流出口との間に設けられた整流板からな ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

上記の手段によれば、オイルタンクに設けた整流手段によって、オイルタンク に流入してオイルタンクから流出する作動油がヒートパイプの吸熱部表面に沿う ように流れ、かつ前記吸熱部付近における作動油の流速及び流量が均一化する。 さらに貫通孔を備えた整流外筒によって、作動油が前記貫通孔内を流れ、又は中 空部及び連通路を備えた整流ブロックによって、前記中空部が吸熱部表面を含む 環状の隔室を形成し、この隔室に作動油が前記連通路を通って流通し、又は挿通 孔を備え、かつオイルタンク内において作動油流入口と作動油流出口との間に設 けられた整流板によって、作動油が前記挿通孔とヒートパイプの吸熱部表面との 間を流れる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。尚、図１乃至図７において 図８及び図９に基づいて説明した部材に対応する部材については、同一符号を付 して説明を省略する。

【００１２】 図１は本考案の第１実施例であるヒートパイプ式オイルクーラの正面断面図、 図２は第１実施例における要部を示す断面図である。

【００１３】 オイルタンク１には、仕切板11，12によって下部隔室１c，中間隔室１d及び上 部隔室１eが形成されている。仕切板11，12は、オイルタンク１内においてヒー トパイプ４の外径より大きい内径の貫通孔を備えたパイプ状の整流外筒13を支持 し、整流外筒13には、ヒートパイプ４が挿通されている。整流外筒13は、その内 周面とヒートパイプ４の外周面とによって形成される間隙を周方向において一定 幅とするように固定されて、下部隔室１cと上部隔室１eとにおいて開口している 。

【００１４】 流入口１aから供給された高温の作動油Ｆは、下部隔室１cに流入し、図２にお いて流線Ｌ２によって示すように下部隔室１cから整流外筒13を通って上部隔室 １eに流入する。整流外筒13内において作動油Ｆは、ヒートパイプ４の外周面に 沿って流れ、かつ各ヒートパイプ４の外周面付近における流量及び流速が略均一 な状態となる。このことにより、ヒートパイプ４の外周面付近において高温の作 動油Ｆの流れる時間が長くなるため、ヒートパイプ４による吸熱反応を促進でき 、かつ各ヒートパイプ４による吸熱反応が均一化されるため、全体としての吸熱 量を増加できる。

【００１５】 図３及び図４は本考案の第２実施例であるヒートパイプ式オイルクーラのオイ ルタンクの正面断面図及び平面断面図である。

【００１６】 オイルタンク１の底部には整流ブロック20が配置され、この整流ブロック20に は、ヒートパイプ４の下端部付近が挿入されてヒートパイプ４の外周面及びオイ ルタンク１の底面と共に環状の隔室を構成する中空部20aと、流入口１aから中空 部20a，中空部20a間又は中空部20aからオイルタンク１に連通する連通路20bとが 形成されている。全ての中空部20aには、２本の連通路20bが連通しており、一方 の連通路20bは中空部20aの上部付近において開口し、他方の連通路20bは中空部 20aの底部付近において開口している。

【００１７】 流入口１aから供給された作動油Ｆは、連通路20bを通して中空部20a内に流入 し、他方の連通路20bから流出する。この時、作動油Ｆは、流線Ｌ３によって示 すように中空部20a内においてヒートパイプ４に沿って上方に、又は下方に向っ て流れ、かつ各ヒートパイプ４の外周面付近における流量及び流速が略均一な状 態となり、さらに整流ブロック20には、流入口１aから直接作動油Ｆが流入する ので、最も高温状態にある作動油Ｆが供給される。このことにより、ヒートパイ プ４の下端部外周面付近において高温の作動油Ｆの流れる時間が長くなるため、 ヒートパイプ４による吸熱反応を促進でき、かつ各ヒートパイプ４による吸熱反 応が均一化されるため、全体としての吸熱量を増加でき、さらにヒートパイプ４ の下端部付近において作動油Ｆのヒートパイプ４に対する温度勾配が大きくなる ため、ヒートパイプ４の上端部付近と下端部付近の温度差を大きくして熱交換効 率を向上させることができる。

【００１８】 図５は本考案の第３実施例であるヒートパイプ式オイルクーラのオイルタンク の正面断面図、図６は本実施例における整流板の平面図である。

【００１９】 オイルタンク１には、ヒートパイプ４の長手方向に略直交させて整流板30が配 置され、この整流板30には、ヒートパイプ４が挿通されて環状の孔となる通油孔 30aと、流速調整孔30bとが形成されている。整流板30は、オイルタンク１内にお いて流入口１aと流出口１bとの間に固定されている。

【００２０】 流入口１aから供給された作動油Ｆは、図７の説明図において流線Ｌ４によっ て示すようにヒートパイプ４の挿通孔である通油孔30a及び流速調整孔30bを通っ て上方に流れ、かつ各ヒートパイプ４の外周面付近における流量及び流速が略均 一な状態となる。この時、作動油Ｆの流れは、所定の流速範囲内で通油孔30a付 近においてヒートパイプ４に沿った層流となり、上方に移動すると共に流速が低 下してヒートパイプ４から剥離する。通油孔30aにおける作動油Ｆの流速は、オ イルタンク１に対する作動油Ｆの供給量に対応して変化し、作動油Ｆの流れは、 所定の流速範囲より速い場合に通油孔30aを出て乱流となり、また低流速の場合 に短時間でヒートパイプ４から剥離する。本実施例においては、通油孔30aにお ける作動油Ｆの流速を適正化するために流速調整孔30bを形成した。作動油Ｆの 供給量に対応させて流速調整孔30bの数、又は開口面積を調整することにより、 通油孔30aにおける作動油Ｆの流速が適正化される。以上のことにより、ヒート パイプ４の外周面に沿って作動油Ｆが層流状態で流れる時間を長くできるため、 ヒートパイプ４による吸熱反応を促進でき、かつ各ヒートパイプ４による吸熱反 応が均一化されるため、全体としての吸熱量を増加できる。

【００２１】 図10は本考案の各実施例と従来のヒートパイプ式オイルクーラとにおける交換 熱量を示す特性図である。

【００２２】 図10においてＡは、従来のヒートパイプ式オイルクーラによって作動油Ｆを冷 却した場合の作動油Ｆからの吸熱量である交換熱量Ｑを示し、Ｂ，Ｃ及びＤは、 それぞれ第１実施例，第２実施例及び第３実施例によって作動油Ｆを冷却した場 合の交換熱量Ｑである。

【００２３】 交換熱量Ｑは、オイルタンク１を通過する作動油Ｆの流入口１a及び流出口１b における温度差と、オイルタンク１における作動油流量Ｖとを測定して算出され たものである。図から明らかなように本考案の各実施例によれば、従来のヒート パイプ式オイルクーラと比較して少なくとも作動油流量Ｖが１(リットル／分)か ら５(リットル／分)の範囲において交換熱量Ｑを増加させることができ、例えば 作動油流量Ｖが１(リットル／分)の場合、従来例と比較して第１実施例は約40％ 、第２実施例は約50％、第３実施例は約70％それぞれ交換熱量Ｑを増加させるこ とができた。

【００２４】 以上、説明したように本考案の各実施例によればヒートパイプ式オイルクーラ における熱交換切換率が向上するため、作動油Ｆに対する冷却能力の高いヒート パイプ式オイルクーラを提供できる。

【００２５】

【考案の効果】 以上、説明したように、本考案によれば、オイルタンクに設けた整流手段によ って、オイルタンクに流入してオイルタンクから流出する作動油がヒートパイプ の吸熱部表面に沿うように流れ、かつ前記吸熱部付近における作動油の流量及び 流速における均一化することにより、前記ヒートパイプの熱交換効率が高くなっ て吸熱部における作動油からの吸熱量を増加できる。さらに貫通孔を備えた整流 外筒によって、作動油が前記貫通孔内を流れることにより、貫通孔内において作 動油をヒートパイプの吸熱部表面に沿って流すことができ、かつ前記吸熱部付近 における作動油の流量及び流速を均一化でき、又は中空部及び連通路を備えた整 流ブロックによって、前記中空部が吸熱部表面を含む環状の隔室を形成し、この 隔室に作動油が前記連通路を通って流通することにより、前記隔室内において作 動油を前記吸熱部表面に沿って流すことができ、かつ吸熱部付近における作動油 の流量及び流速を均一化でき、又は挿通孔を備え、かつオイルタンク内において 作動油流入口と作動油流出口との間に設けられた整流板によって、作動油が前記 挿通孔とヒートパイプの吸熱部表面との間を流れることにより、作動油の流れを 前記吸熱部表面に沿って流れる層流にすることができ、かつ吸熱部付近における 作動油の流量及び流速を均一化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例であるヒートパイプ式オイ
ルクーラの正面断面図である。

【図２】第１実施例における要部を示す断面図である。

【図３】本考案の第２実施例であるヒートパイプ式オイ
ルクーラのオイルタンクの正面断面図である。

【図４】第２実施例のオイルタンクの平面断面図であ
る。

【図５】本考案の第３実施例であるヒートパイプ式オイ
ルクーラのオイルタンクの正面断面図である。

【図６】第３実施例における整流板の平面図である。

【図７】第３実施例のオイルタンク内における作動油の
流れを示す説明図である。

【図８】従来のヒートパイプ式オイルクーラの一例を示
す正面断面図である。

【図９】従来のヒートパイプ式オイルクーラの一例を示
す側面断面図である。

【図１０】本考案の各実施例と従来のヒートパイプ式オ
イルクーラとにおける交換熱量を示す特性図である。

【符号の説明】

１…オイルタンク、 １a…流入口、 １b…流出口、
４…ヒートパイプ、 13…整流外筒、 20…整流ブロッ
ク、 20a…中空部、 20b…連通路、 30…整流板、
30a…通油孔、 Ｆ…作動油。

フロントページの続き (72)考案者 佐野 慎二 東京都中央区築地３丁目10番10号 株式会 社中村自工内 (72)考案者 長谷川 博之 東京都中央区築地３丁目10番10号 株式会 社中村自工内

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部装置との間で循環する作動油が充填
   されるオイルタンクと、このオイルタンクに吸熱部が挿
   入されて作動油の熱量を吸熱し、かつこの熱量を前記オ
   イルタンク外部の放熱部から放熱する複数のヒートパイ
   プとを備えたヒートパイプ式オイルクーラにおいて、オ
   イルタンクに流入してオイルタンクから流出する作動油
   の流れを前記吸熱部表面に沿うように導き、かつ吸熱部
   付近における前記流れの流速及び流量を均一化する整流
   手段をオイルタンクに設けたことを特徴とするヒートパ
   イプ式オイルタンク。
2. 【請求項２】 前記整流手段は、前記吸熱部が挿通され
   る貫通孔を備え、この貫通孔内において吸熱部表面に沿
   って作動油を流す整流外筒からなることを特徴とする請
   求項１記載のヒートパイプ式オイルクーラ。
3. 【請求項３】 前記整流手段は、前記吸熱部表面を含む
   環状の隔室を形成する中空部と、この中空部に連通する
   ２本の連通路とを備え、前記隔室に一方の前記連通路か
   ら作動油を流入させ、かつ他方の連通路から作動油を流
   出させる整流ブロックからなることを特徴とする請求項
   １記載のヒートパイプ式オイルクーラ。
4. 【請求項４】 前記整流手段は、前記吸熱部が挿通され
   る吸熱部外径より大きい内径の挿通孔を備え、かつ前記
   オイルタンク内において作動油流入口と作動油流出口と
   の間に設けられた整流板からなることを特徴とする請求
   項１記載のヒートパイプ式オイルクーラ。