JPH01502924A - 組合わされたフィルタおよび熱交換器 - 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】 組合わされたフィルタおよび熱交換器 この発明は第１の媒体をフィリタリングする一方で、同時に第１の媒体と第２の 媒体の間の熱の交換を達成するための配置に関するものである。

多くの場合、媒体をフィルタリングすることとその温度を変化させることの両方 を行なう必要がある。これに関する１つの明らかな具体例は内燃機関や、トラン スミッションシステムおよび油圧系の作動油における潤滑剤のフィルタリングお よび冷却である。そのような場合および多くの他の場合そのフィルタリングされ 冷却される媒体は全く同じであるという事実にもかかわらず、大多数の場合その 媒体をフィルタリングしかつ冷却するのに別々のデバイスが用いられ、これらの デバイスは直列に接続されかつその媒体が順にそれを通過する。この理由は、フ ィルタは安価なデバイスとして一度のみの使用のために生産することができかつ そのシステムの作動する寿命の間何度が変えることができる。その一方で、今日 従来の熱交換器の機能は２個の伝熱媒体の乱流に基づいており、それらはフィル タ構成要素よりも多くの場合高価であり、こうして取替えを要求せずにシステム の活動中の寿命を通して効果的のままであるように設計される。

しかしながら、多くの場合、熱交換器は汚染されているかまたは熱交換の接触表 面に析出物を生じる媒体とともに作動せざるを得ない。乱流とともに動作する今 日の従来の熱交換器の場合、これらのコーティングまたは析出物は熱交換器を洗 浄したりまたは定期的に新しい熱交換器と取替えたりする必要がある程度まで熱 交換器の伝熱効率を減じる。メンテナンスまたはサービスの面から熱交換器は通 常フィルタの交換と関連して洗浄されたりまたは取替えられたりするが、もし熱 交換器が一度の使用のみのために意図される使い捨てユニットとして用いること ができるように低い価格で生産できるなら有利であろう。この場合、もしフィル タおよび熱交換器が１つの簡単に交換可能な構成要“素内に組込まれているなら 本質的な利点が与えられるであろう。

自動車の場合、これは体積ではフィルタおよびオイル冷却器の両方が多くの分野 を支配しているが、自動車において用いられるオイルを冷却する必要性は、パワ ーを増加しかつ自動車のエンジンおよびトランスミッションシステムの容積を減 じるのと一致して漸進的に増加している。大量生産されているにもかかわらず、 現在の従来の自動車のオイル冷却器の機能はオイルおよび水または水とグリコー ルの混合物である冷却媒体の乱流に基づいており、それらは非常に高価であって 多少とも絶対に必要なときにのみしか用いられない。しかしながら、現代の乗物 のエンジンおよびトランスミッションはオイルを冷却せずに非常に高温で動作さ せると、その有益な寿命やそのシステムの信頼性を危くするかまたは減じたりす るであろう。その結果、もしそのような利用が低任格でかつエンジンおよびトラ ンスミッションシステムに嵌め込まれるコンパクトでかつ信頼性のある構造によ り達成されるなら、多くのエンジンおよび多くのトランスミッションシステムに おいてオイル冷却器を利用することは非常に望ましい。

コンパクトな熱交換器に関して現在入手可能な最も効果的な技術は乱流およびい わゆる乱流発生器の使用に基づいており、これらは伝熱媒体の接触表面で薄い層 流境界層またはインターフェイスを発生し、これに伴い比較的高い伝達効果が得 られる。ここで最も効果的な技術、たとえばエンジンまたはトランスミッション のための水−オイル冷却器に従って構成される熱交換器はオイルフィルタとほぼ 同じ大きさであるが、以前に述べられたように多くの場合それよりも値段が高い 。構造が変えられていないフィルタと熱交換器を１つのアセンブリまたはユニッ トに組合わせると、比較的大きな構成要素を生じる結果、そのための空間を見つ けるのが困難でかつさらに使い捨ての構成要素として用いるにはあまりに高価す ぎる。

たとえばオイルおよび水といった２つの媒体とともに働く熱交換器の場合、媒体 同士が互いに漏れないようにすることは非常に重要なことである。水や水とグリ コールの混合物の力で潤滑油または作動油を冷却するとき、それに関係のあるシ ステムはもし潤滑油または作動油が水と混ざったなら非常に傷むであろう。乱流 をもとにした従来のオイル冷却器において起こるそのような漏れの重大な危険性 が存在するが、これはこれらのオイル冷却器の設計は互いに異なる多数の場所で 通常はんだ付けによって結合されるべき多数の構造上の構成要素を必要とし、そ れに伴って合計のジヨイントの長さは長くなる。技術的に困難でありかつ接合方 法を要求するために引き起こされる媒体間の漏洩の危険性はシステムが受ける振 動および圧力、またもし冷却剤が凍るなら引き起こされる熱応力および歪によっ て増加する。

この発明の目的は一方の媒体をフィルタリングする際一方で同時にこの媒体と別 の媒体との間の熱の交換を効果的に行ない、かつフィルタと、それと同じ熱交換 効果でありかつそれと連続してつながれている別の熱交換器とを含む従来の配置 と比べて製造費が安く、容積が非常に小さぐかつ重量の軽い、フィルタと熱交換 が組合わされたデバイスを提供することである。他の目的は、２個の媒体の間の 漏れに対して非常に強くかつ振動や腐食等に対して非常に抵抗力のある組合わさ れたフィルタ／熱交換器を提供することである。この発明はまず第１に、ただの 水またはグリコールが混ざった水のいずれかからなる冷却剤で潤滑油または作動 油のフィルタリングと冷却を同時に行なうための小さくて安価な構成要素を提供 することに鑑みて発展した。

この発明に従って構成された組合わされたフィルタと熱交換器は多くの他の分野 で利用することができるが、その最も広い１つの分野、しかもおそらく最も広い 可能性を有している分野は潤滑油および作動油の同時のフィルタリングおよび冷 却にある。意義深い市場もまた潤滑油または作動油が用いられる他のシステムと 関連して発見されるべきであるが、このことに関する１番大きな必要性は自動車 の分野において発見される。

これらの目的は添付の請求の範囲に従って形作られる配置で達成される。

この発明の配置は第１に、熱交換器が前記要素の外部表面と外部のケーシングの 円筒状の壁表面の間の中空の円筒状フィルタ要素を中心として同軸に配置され、 かつのその熱変換器は前記空間を第１のチャンバと第２のチャンバに分割する実 質的に円筒状の仕切壁を含むことを特徴とし、その第１のチャンバは仕切壁とフ ィルタ要素の間にありかつそれを介して、フィリタリングされるべき媒体が前記 媒体がそのフィルタ要素を通過する前に流れ、その第２のチャンバは仕切壁とケ ーシングの円筒状の壁との間に位置決めされかつそこを他方の媒体が流れる。

国際特許出願ＰＣＴ／５Ｅ８４１００２４５において記述されているが、実際に はまだ応用されていない、新規の熱交換原理を利用する態様でその配置の熱交換 器の部分が両方の媒体に関して、すなわち熱交換器の仕切壁の両側において形作 られるとき、この発明の配置の特に有利な実施づいており、かつ乱流で動く現在 最良の従来の熱交換器で経済的に達成され得るものより非常に低価格でかつそれ より３倍から４倍素晴らしい体積の１単位あたりの熱交換効果で熱交換器を生産 することを可能にする。この非常に素晴らしい結果が達成される一方で、同時に 圧力や振動および腐食等に非常に強い熱交換器を提供する。乱流の熱交換器とは 違って、前述の国際特許出願において記載されている新規技術に基づいている熱 交換器は伝熱効果を増すために、圧力降下の増加を必要としない。この発明の配 置のこの実施例は以下のとき特に好ましく、すなわち熱交換媒体の両方が伝熱の 面で困難であるときとか、またはたとえば固定した油圧系において、たとえばで きる限りわずかの水でオイルを冷却したいときに、わずかな体積の流れが望まし い一方で、達成される熱交換効果を強く要求するときである。この発明のこの実 施例によって１つの構成要素の形でたとえば自動車のオイルフィルタおよびオイ ル冷却器を生産することが可能となり、その大きさは同じ目的で設計された従来 のオイルフィルタよりわずかしか大きくなく、かつその製造費用はそのような従 来のフィルタの費用の約２倍ないし３倍しかかからず、それにもかかわらずそれ は従来のフィルタと同じフィルタの容量を有しかつ現在の自動車において必要と されかつ現在の従来のオイルフィルタより多くの場合高価で、さらに従来のオイ ルフィルタのみと少なくとも同じ空間を必要とする別々のオイル冷却器と同じく 高い冷却効果を有する。

この発明の配置の一実施例に従えば、その配置の熱交換部分はフィルタリングさ れるべき媒体、すなわち熱交換器仕切壁の内側の第１の媒体のためだけには前述 の国際特許出願によって教示される熱交換原理を利用し、かつ前記仕切壁の外側 の第２の媒体のためには前記第２の媒体の乱流で達せられる熱交換を採用するよ うに形作られてもよい。

この実施例は第２の媒体内の汚染物の存在に対するその配置の無感覚さを高めた いときおよびその第２の媒体が好ましい熱交換特性を有し比較的高い流れの体積 内で用いられ得るとき興味あり得る。この点における一興体例はエンジンの冷却 水の体積の流れが強くかつ不当な困難さなしにオイル冷却の目的でエンジン冷却 回路から十分な量の水を取ることができる、乗物のエンジンにおいてオイルをフ ィルタリングしかつ冷却するための配置を使用することに存する。こうして、こ の実施例で達成される熱交換効果が、この発明の以前に述べられた最も有利な実 施例で達成されるものよりわずかでも低くないようにすることは難しいが、この 実施例は実用的でかつ経済的にも実行可能であり、もっと汚染された冷却剤が使 われることを可能とする。

この発明の配置はまた、その熱交換の部分が両方の媒体、すなわち熱交換器分割 壁の両側での乱流の熱交換原理の応用のために構成されると考えられる。この発 明のこの実施例は２つの以上述べられた実施例と比較するとそれより有利ではな いが、ずっと大きくてそれゆえずっと高価な装置を結果として生じるが、ずっと 素晴らしい体積の流れが必要とされるため、その実施例はこの分野における現在 の従来技術と競争して継続する見込みがある。

この発明はここで添付の図面において例示されがっ水または水とグリコールの混 合物によってたとえば内燃機関およびトランスミッションのためにオイルをフィ ルタリングしかつ冷却するように意図されるこの発明の配置の多数の例示の具体 例に関連して説明されるであろう。図面において、。

第１Ａ図は国際特許出願ＰＣＴ／５Ｅ８４１００２４５に従った熱交換原理が両 方の媒体に応用される、第１の好ましい実施例の軸セクションの一部の側面図で ある。

第１Ｂ図は第１Ａ図に例示される配置の半径方向の断面図である。

第１Ｃ図は第１Ｂ図の拡大した断面図の一部を例示する。

第２Ａ図は国際特許出願ＰＣＴ／５Ｅ８４１００２４５に従った熱交換原理がフ ィルタリングされるべき媒体のためにのみ用いられ、一方でその第２の媒体に関 する熱交換が乱流に基づいている、第２の実施例の軸方向のセクションの一部の 側面図である。

第２Ｂ図および第２Ｃ図は第２Ａ図に例示されるこの発明の各半径方向の断面図 であり、乱流が採用される熱交換側の２つのそれぞれ異なる実施例を例示する。

第２Ｄ図および第２Ｅ図は第２Ｂ図および第２Ｃ図の拡大した断面図の一部をそ れぞれ例示する。

第３Ａ図は両方の伝熱媒体、すなわち熱交換器仕切壁の両側で乱流が与えられる 第３の実施例の軸方向のセクションの一部の側面図である。

第３Ｂ図は第３Ａ図において例示される配置の半径方向の断面図である。

第１Ａ図、第１Ｂおよび第１Ｃ図に概略的に例示されるこの発明の配置またはフ ィルタと熱交換器が組合わされたアセンブリはたとえば自動車のエンジンおよび トランスミッションにおいてオイルをフィルタリングしかつ冷却するために第１ に意図され、円筒状のケーシングの壁１ａとそのそれぞれの端部に接続される２ つの端部壁１ｂおよびＩＣを有する、一般に１で示される外部ケーシングを含む 。

円筒状のケーシング１と同軸に延在しているのは従来の設計の中空の円筒形フィ ルタ要素２であって、これを介してそのオイルは半径方向の内部に流れ、その内 部表面は穴をあけられた回路プレート３によって支持される。そのようなフィル タ要素では従来通りに、その一方の端部１ｃはその中央にアウトレフト開口部４ を置き、それを介してオイルはフィルタ要素２によって形成されるチャンバから 出る。

フィルタ要素２の外部表面と外部のケーシング１の円筒状壁１ａの内部表面はそ の間に環状の空間を規定し、それは従来のオイルフィルタの場合、フィルタ要素 ２の外部表面にわたって入来するオイルを分配する目的のみに使用される。しか しながら、例示されるこの発明の配置の場合、この空間は冷却媒体、好ましくは 水またはグリコールの混ざるために利用される。この熱交換器は円筒状の媒体を 通さない仕切壁５を含み、この壁はその互いに相対する外部ケーシング１の表面 とフィルタ要素との間の環状の空間を２つの互いに別々のチャンバに細分し、そ れによってその仕切壁およびフィルタ要素によって規定される内部に置かれたチ ャンバ６はオイルを通すように意図され、一方で仕切壁５とケーシング１の円筒 状の壁１ａによって規定される外に置かれたチャンバ７は水すなわち冷却剤を通 す経路として意図される。仕切壁５は２つのチャンバ６および７が璧５を通って 漏れる危険性を最小にするためにそこにいかなる結合も有さない１つの連続した 材料のピースからなることが好ましい。壁５の下方の円形端部５ａはケーシング １の端部壁ＩＣに結合されかつしっかりと留められ、こうしてこれらの結合場所 でチャンバ５および６から発生するかもしれないいかなる漏洩もそのまわりの外 に向けられ、チャンバからチャンバには向けられないであろう。仕切壁５の上部 の円形端部は同様の態様で外部ケーシングの上部端部壁に結合されるかまたはし っかりと留められてもよい。

代替例として、かつ有利には、その仕切壁５は例示の実施例に従って、外部ケー シングの上部端部壁１ｂと一体に形成されてもよく、それによって熱交換器内の 円筒状の仕切壁５は逆のカンの形態を有する要素の一部となるであろう。

オイルが熱交換器の内部に置かれたチャンバ６に入る前に通るオイルインレット はケーシングの底の端部壁１ｃの多数のアパーチャ８からなり、この端部壁はわ ずかに円錐の形態を有している。Ｏリング９または同様の封止リングがオイルイ ンレットアパーチャ８と中央のアウトレット開口部４の半径方向の外部に位置決 めされ、そのためフィルタと熱交換器が組合わされたアセンブリが自動車のオイ ルフィルタの標準の態様でエンジンブロックに取付けられることができる。この 場合水であるが、冷却剤がインレットバイブ１０を通って熱交換器の外部チャン バ７に流れ、それはそのアセンブリの上方端部の環状のインレットチャンバ１１ へと注ぎ、そしてそのアセンブリの底部に置かれる環状のアウトレットチャンバ １３からアウトレットパイプ１２を介して出る。

第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図に例示されるこの発明の配置の場合、その熱 交換器は内部に置かれる熱交換器チャンバ６を流れるオイルと外部に蓋かれた熱 交換器チャンバ７を流れる水の両方に関して前述の国際特許出願ＰＣＴ／５Ｅ８ ４１００２４５において記述される層流の媒体に基づいている熱交換原理に従っ て動くように形成される。

その原理構造およびこの型の熱交換器の動作方法を理解するために読者は前述の 国際出願を参照されたい。二〇熱交換原理に従えば、仕切壁５はそのそれぞれの 側面に周辺に延在するフィン１４および１５（Ｍｌｃ図）を設けており、それら はその仕切壁と一体に形成されかつその間に中間の狭いスロット状の周辺に延在 するチャネルを規定し、そこで熱交換媒体は層流に流れる。水が流れるチャンバ ７のフィン１４の半径方向の高さは仕切壁５とケーシング１の円筒状の璧１ａと の間の半径方向の距離に対応しており、その一方でオイルが流れる内部に置かれ たチャンバ６のフィン１５の半径方向の高さは仕切壁５とフィルタ要素２の外部 表面との間の半径方向の距離よりわずかに小さい。外部チャンバ７のフィン１４ は例示の実施例では６個ある複数個の軸方向に延在している分配゛チャネル１６ によって中断され、その下方（軸方向の）端部は閉じられているが、その上方（ 軸方向の）端部は環状の水インレットチャンバ１１と通じている。水はこうして 分配チャネルを介して輪状に下方に流れ、そこから出てフィン１４の間のスロッ ト状の流れのチャネルを介して第１Ｃ図の矢印によって示されるように層流で周 囲に流れる。そのスロット状の流れのチャネルから出る水は対応する数の軸状に 延在している収集チャネ１７、すなわち例示の実施例では６個のチャネルに集め られ、それらの上方（軸方向の）端部は閉じられかつその下方（軸の）端部は環 状のアラレットチャンバ１３と通じている。周辺に延在しているフィン１４は各 分配チャネル１６と近くの収集チャネル１７との間の狭いスロット３６によって 中断され、前記スロット３６の目的は前述の国際特許出願において詳細に記述さ れている。

熱交換器の内部に置かれたチャンバ６の周辺に延在するフィン１５はそれに対応 して例示の具体例では６個ある複数個の軸方向に延在する分配チャネル９によっ て中断され、それらの上方（軸方向の）端部は通常封止され、そしてそれらの下 方の（軸方向の）端部はケーシング１の下方端部壁ＩＣの内部の環状オイルイン レットチャンバ１９とつながっており、さらにフィン１５は前記分配チャネル１ ８の間に置かれる軸方向に延在する収集チャネル２ｏによって中断され、これら の収集チャネルは一般にその両方の端部が封止されている。フィン１５は分配チ ャネル１８と収集チャネル２０の位置で狭いスロット３７によって中断され、こ れらのスロット３７はフランジ１４のスロット３６と同じ機能を有している。オ イルの流れのガイド手段として働く実質的に円筒状のプレート２１はフィン１５ の半径方向および内方向に面している端縁とフィルタ要素２の外部表面との間の 環状空間に配置される。プレートソ１．の周囲の大部分はフィン１５の半径方向 および内方向に面している端縁表面と当接しており、そうして前記フィンの間に 置かれる流れのチャネルを覆う。しかしながら、分配チャネル１８の反対に置か れるプレート２１の部分は代わりにフィルタ要素２の外部表面と当接するように 形作られており、それによって分配チャネル１８はそこでのオイルの流れのだめ のより大きな面積を得ることができる。プレート２１には軸状の延在している収 集チャネル２０と反対のプレート位置に複数個のアパーチャ２２、たとえば円形 の穴が設けられている。オイルインレットアパーチャ８およびインレットチャン バ１９を介して流れるオイルはこうして軸方向に延在する分配チャネル１８を介 してその配置またはアセンブリにおいて軸方向の上方に流れ、そこからオイルは 周囲の方向にかつ層流でフィン１５の間に置かれているスロット状の流れのチャ ネルを介して軸方向に延在している収集チャネル２０に流れ、そこからオイルは プレート２１のアパーチャ２２を介して流れ出し、プレート２１とフィルタ要素 の外部表面のと間にある空間に入り、その結果オイルはフィルタ要素の外部表面 にわたって均一に分配され、前記フィルタ要素を通過してオイルアウトレット４ を介して配置から出ることができる。例示の態様で構成された熱交換器は体積の １単位あたり非常に高い熱交換効果を提供する一方で、同時にフィルタ要素２の 外部表面にわたってオイルを効果的に分配し、の結果フィルタ要素は効果的に用 いられる。その例示の熱交換器はまた２つの熱交換媒体の間の漏れに対して非常 に強くかつ圧力や振動および腐食等にも耐え得る。

中に流れ入るオイルのための分配チャネル１８の上方端部は環状のばねプレート ２３で一般に閉じられているが、この目的は、フィルタ要素２を適所に保持しか つ熱交換器のオイル側および／またはフィルタ要素２にかかる圧力降下がたとえ ば閉塞の結果または冷えたエンジンを始動するときの高いオイル粘性のために所 望の値を越えるなら、高圧力バルブとして機能することである。この場合、ばね プレート２３の外部周辺はチャネル１８の上方端部を開けるように持ち上げられ 、それによって入ってくるオイルはチャネル１８のみを本質的に介してそしてフ ィルタ要素２の上の空間と、フィルタ要素２にわたる圧力降下が所望の値を越え るとき開く高圧力バルブ２４をさらに介して、フィルタ要素２の内部に置かれる 中央の空間およびオイルアウトレット４にフィルタ要素を通過せずに流れるであ ろう。

こうして、この場合軸方向のチャネル１８を流れるオイルはフィルタ要素の外部 表面２と接触し、そのため埃がフィルタ要素の外部表面から入ったりエンジンに 入ったりする、そのような状況における従来のオイルフィルタの場合に非常に顕 著なものである危険はなくなる。フィルタ要素とまわりの外部ケーシング壁の間 に従来のオイルフィルタ構造において提供されなくてはならない比較的広い空間 およびそれに相当して体積は、この発明に従って、熱交換器を収容し、かつ同時 に埃が入る危険もなくすために利用される。

熱交換器の流れの経路はこうしてフィルタへの接近路であって、これは実際のフ ィルタ自身の体積要求を減らし、かつまた熱交換器を収容するための付加の空間 の必要を減じる。

外部ケーシングの下方端部壁ＩＣのオイルインレットアパーチャ８の内部にゴム リング２５が置かれ、これはばねで偏倚されるプレートリング２６によって下方 に押され、この目的はその配置が分解するときオイルインレットアパーチャ８を 閉じることであり、そうすれば装置内のオイルは流れ出ないであろう。こうして 、ゴムリング２５は検査バルブとして機能し、これはその配置が適所に嵌められ て動作しているとき行きわたっているオイル圧力によって持ち上げられかつ開け られる。

第２Ａ図ないし第２Ｄ図に例示されるこの発明の配置は仕切壁５と外部ケーシン グの円筒状壁１ａとの間で外に置かれる熱交換器チャンバ７が前述の国際特許出 願によって教示された熱交換原理に従って構成されずに、従来の乱流を採用する 熱交換原理に従って構成されているという点を除けば、第１Ａ図ないし第１Ｃ図 に例示されるこの発明の配置と同様の態様で正確に構成されている。こうして、 仕切壁５は第２Ｂ図および第２Ｄ図に例示されているように、その外部表面は完 全になめられかであるか、または第２Ｃ図および第２Ｅ図に例示されているよう に外に突出しているフィン２７が設けられていてもよく、このフィンは軸方向に 延びかつ外にあるチャンバ７を複数個の軸方向に延びる流れのチャネル２８に細 分し、そこではインレット１０を介して入ってくる水は従来の態様で乱流でアウ トレット１２に軸方向に下に流れる。

第２図に従って構成されたフィルタおよび熱交換器配置はまず第１に、外にある チャンバ７を介して流れるたとえば水である媒体が好ましい伝熱特性を有しがっ 前記媒体の大きな体積の流れが用いられ得るようにするよう大量に利用可能であ る場合に使用することが意図される。この発明の配置のこの実施例によって得ら れる有利な点は、これらの場合に、その配置は外部チャンバ７を流れる媒体内の 汚染物に対してあまり感度が良くないことであって、この理由はこのチャンバ内 の流れのチャネルは第１図の実施例の流れのチャネルよりずっと大きな断面面積 を有しているからである。また、第２図に従って構成される実施例では熱交換効 果が第２図の実施例の体積を増すことなしに第１図の実施例で得られる熱交換効 果よりいくらか少なくなるのを防ぐことが困難である。

第３Ａ図および第３Ｂ図は乱流の従来の熱交換原理が熱交換セクションの両側に 用いられるといった点で前述の実施例と異なるこの発明の配置の実施例を例示す る。この場合、熱交換器の実質的に円筒状の仕切壁５は周辺に延在する波形でひ だが付けられ、その結果水が通る外部チャンバ７およびオイルが通る内部チャン バ６の両方は仕切壁５の波形またはひだの間の複数個の周辺に延在する流れのチ ャネルによって形成され、水およびオイルが乱流でそれぞれのチャネルを通って 流れる。、仕切壁５の内部にある側のオイルの流れのチャネルはオイルの流れの 乱流を高めるために適切な従来の種類の乱流発生器を組込んでもよい。波形の仕 切壁５はその波形の半径方向の外方向に延びる頂点を介して外部ケーシングの円 筒状の壁１ａと当接する一方で、半径方向の内部に延在している波形の頂点はフ ィルタ要素２の外部表面かられずかに間隔があけられている。仕切壁５とフィル タ要素２の間に形成される空間は第１図および第２図による実施例のプレート２ １と同様に実質的に円筒状のプレート２９を収容し、これは軸方向に延在する分 配チャネル３０を形成するように形成され、それを介して入ってくるオイルは軸 方向の上方に流れかつ仕切壁５の半径方向および内部方向に開いた波形の間に分 配される。オイルは次に第３Ｂ図の矢印に示される態様で周囲方向にプレート９ のアパーチャ３１まで流れ、そして前記アパーチャを通ってプレート２９とフィ ルタ要素２の間の空間に流れ込み、そこではオイルはフィルタ要素の外部表面上 で分散する。外部のケーシング１はインレットチャンバ２２に放出しかつその配 置の全体の軸方向の延びにわたって延在してその波形の仕切壁５のすべての半径 方向および外方向に開いている波形に流れ込む水を分配する冷却水インレットチ ャンバ３２を組込む。水はこれらの波形の中を周囲に流れ、それに対応して形成 されるアウトレットチャンバ３４およびそれに接続されるアウトレットパイプ３ ５に流れる。

理解されるであろうように、この発明の配置には多数の周囲に分配される水のイ ンレットおよび水のアウトレフトが設けられており、そしてプレート２９は入っ てくるオイルのために２個より多い分配チャネル３０を形成するように形作られ てもよい。

第３図の実施例の熱交換器は両方の伝熱媒体の乱流のために形作られているので 、第１図および第２図に例示されるこの発明の配置よりずっと低い体積の１単位 あたりの熱交換効果が得られ、かつ第３図に従って構成された装置は第１図また は第２図に例示されるこの発明の配置より大きな体積と重い重量を有し、また製 造するのにも費用がかかるであろう。その結果、フィルタと熱交換器を組合わせ た第３図に従った配置はその装置がたとえば自動車のエンジンのオイルを同時に フィルタ動作しかつ冷却するために用いられるべきとき、第１図または第２図に よるフィルタと熱交換が組合わされた配置とは競争することはできないが、それ は連続的に直列に結合された別々のオイルフィルタと別々のオイル冷却器を含む 従来の配置とは十分に競い合うことができる。

この発明の配置の例示の具体例のすべての共通の特徴は、熱交換器がフィルタリ ングされるべき媒体をフィルタ要素に与えるためにすべての場合において不可避 的に必要とされる空間内に置かれており、その熱交換器はそのフィルタ要素の外 部表面にわたって効果的に媒体を分配するのを助けるということである。さらに 、すべての場合において、フィルタ要素を収容するのに不可避的に必要とされる 外部のケーシングはまた熱交換器の一部として用いられ、それに伴い熱交換器の 内部の仕切壁と外部のケーシングの円筒状の壁は互いに効果的に協同で作用し、 その２つの媒体内で起こる圧力によって発生される力をとる。その結果、フィル タと熱交換器とが組合わされたこの発明に従った配置はその構造とそれによって 必要とされる空間とにおける両方の材料の消費に関して非常に経済的であるとい うことを特徴としている。さらに、最も好ましい、すなわち第１図および第２図 による実施例に従った配置の熱交換器セクションが以前に述べられた国際特許出 願によって教示される新規の熱交換原理と従って動くように構成されるとき、非 常に高い熱交換効果が体積の１単位あたり得られ、これは空間と、重量および費 用に関して付加の節約を示す。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の媒体をフィルタリングすると同時に前記第１の媒体と第２の媒体との 間で熱交換を達成するための配置であって、フィルタセクションと熱交換セクシ ョンとを含み、そのフィルタセクションは外部ケーシング（１）内に配置される 実質的に円筒状の中空フィルタ要素（２）を含み、そのケーシングはフィルタ要 素と同軸にそれと間隔をあけられた関係で延在する円筒状の壁（１ａ）と前記外 部ケーシング（１）のそれぞれの端部に接続される端部壁（１ｂ、１ｃ）とを有 し、前記外部ケーシングには環状のフィルタ要素（２）の内部に置かれるチャン バからの前記第１の媒体のためのアウトレット（４）が設けられ、熱交換器セク ションはフィルタ要素（２）とケーシングの中空の壁（１ａ）との間に規定され る環状の空間内に置かれ、かつ前記空間を２つの別々のチャンバ（６および７） に細分する実質的に円筒状の液体を通さない仕切壁（５）を組込み、その第１の チャンバ（６）は仕切壁（５）とフィルタ要素（２）の問に置かれ、外部ケーシ ング内に設けられる第１の媒体インレット（８）と通じ、その結果前記第１の媒 体は前記第１のチャンバを介してそこからフィルタ要素（２）へと通過し、一方 で第２のチャンバ（７）は前記仕切壁（５）と外部ケーシングの前記円筒状壁（ １ａ）との間に置かれ、外部ケーシングに設けられる第２の媒体インレット（１ ０）と第２の媒体アウトレット（１２）と通じ、その結果前記第２の媒体は前記 第２のチャンバ（７）を通過することを特徴とする、配置。 ２．前記第１のチャンバ（６）が前記仕切壁（５）に沿って前記インレット（８ 、１９）を介して入る第１の媒体を送り、その後フィルタ要素（２）の外部表面 にわたってその媒体を分配する際に効果的である流れを送る手段（２１）を組込 むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の配置。 ３．第１のチャンバ（６）に面している仕切壁（５）の内部表面には仕切壁と一 体に形成されかつその間で第１の媒体が層状に流れるスロット状の流れのチャネ ルを規定する、多数の外方向に突出しているフィン（１５）を設けていることを 特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に記載の配置。 ４．前記フィン（１５）および中間の流れのチャネルは周辺に延在しかつ仕切壁 （５）とフィルタ要素（２）の外部表面との間の半径方向の距離より小さい半径 方向の高さを有し、かつ互いに周辺の距離で交互に置かれる多数の軸方向に延在 する分配チャネル（１８）および収集チャネル（２０）によって中断され、それ とともに第１のチャンバ（６）の一方の軸方向の端部での分配チャネル（１８） は前記第１の媒体インレット（８、１９）と通じることを特徴とし、かつ前記流 れを送る手段は前記フィン（１５）の半径方向および内部に延在する端縁の内部 に配置されかつ前記周辺に延在する流れのチャネルおよび前記分配チャネル（１ ８）を覆い、そして前記収集チャネル（２０）の反対に流れが通るアパーチャ（ ２２）が設けられている、実質的に円筒状のプレート（２１）を含むことを特徴 とする、請求の範囲第２項および第３項に記載の配置。 ５．前記第２のチャンバ（７）に面する仕切壁（５）の外部表面にまた、仕切壁 と一体に形成されかつその間に中間のスロット状の流れのチャネルを規定する多 数の外方向に突出しているフィン（１４）が設けられ、そこでは第２の媒体が層 状に流れることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の配置。 ６．前記フィン（１４）および中間の流れのチャネルは周辺に延在しかつ仕切壁 （５）と外部のケーシングの円筒状の壁（１ａ）の間の半径方向の距離に本質的 に対応する半径の高さを有し、かつそのフィンは互いに周辺の距離で交互に置か れる複数個の軸方向に延びる分配および収集チャネル（それぞれ１６および１７ ）によって中断され、分配チャネルは前記第２の媒体インレット（１０）と通じ 、かつ前記収集チャネル（１７）は前記第２の媒体アウトレット（１２）と通じ ることを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の配置。 ７．第２のチャンバ（７）は第２の媒体が乱流の様式でそこを流れるように形成 されることを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の配置。 ８．前記第２のチャンバ（７）に面している仕切壁（５）の外部表面には、仕切 壁と一体に形成されかつ第１のチャンバを複数の軸方向に延在する流れのチャネ ル（２８）に細分する外方向に突出しかつ軸方向に延在しているフィン（２７） が設けられており、そのチャネルの一方の軸方向の端部は第２の媒体のインレッ ト（１０）と通じ、かつ反対のその軸方向の端部は第２の媒体のアウトレット（ １２）と通じていることを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の配置。 ９．第１および第２のチャンバ（６、７）がそこを流れる第１および第２の媒体 の乱流のために構成されることを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に 記載の配置。 １０．仕切壁（５）が半径方向に外に向けられた波形の頂点が外部のケーシング の円筒状壁（１ａ）の内部表面と当接しかつ内方向に向けられた波形の頂点がフ ィルタ要素（２）の外部表面からの半径の距離で終っているように周辺に延在す る波形を提示するように波形にされることを特徴とし、かつ半径方向にかつ外方 向に開いている波形が前記第２のチャンバ（７）を形成しそのすべてが少なくと も１つの周辺の位置で第２の媒体のインレット（３２）と通じつ少なくとも１つ の他方の周辺の位置で第２の媒体のアウトレット（３５）と通じている複数個の 周辺に延在している流れのチャネルを規定することを特徴とし、前記流れを送る 手段は実質的に円筒状のプレートを含み、それは仕切壁（５）とフィルタ要素（ ２）の間で具体化されかつその周辺の大部分は仕切壁（５）の半径方向にかつ内 部に向けられた波形の頂点と当接するが、少なくとも１つの周辺の位置で仕切壁 （５）から半径方向に間隔をあけられておりかつその間で軸方向に延在している 分配チャネル（３０）を規定し、それは第１の媒体のためのインレット（８、１ ９）とその一方の軸方向の端部でつながりかつそのプレートには半径方向および 内方向に開いている波形のすべてとプレート（２９）とフィルタ要素（２）の外 部表面との間の空間に接続する流れが通るアパーチャ（３１）が少なくとも一方 の他方の周辺に設けられていることを特徴とする、請求の範囲第２項および第９ 項に記載の配置。 １１．仕切壁（５）が継目のない１つの材料からなることを特徴とする、請求の 範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載の配置。 １２．外部のケーシング（１）とその仕切壁（５）を接続する継目が、仕切壁（ ５）とケーシング（１）との間の継目の位置で２つの媒体のいずれかのいかなる 漏洩も周囲に向けられるであろうように形作られることを特徴とする、請求の範 囲第１項ないし第１１項のいずれかに記載の配置。