JPH0623528B2 - 内燃機関用熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に、２種流体間の熱交換のための熱交換
器、特に内燃機関の潤滑油を冷却するのに適し、熱交換
ユニットが多数積層されたプレート型熱交換エレメント
から形成された構造を有する熱交換器に関する。

（従来技術） 内燃機関の潤滑油を冷却するのに適した熱交換器すなわ
ちオイルクーラについては、熱交換エレメントが多数の
積層されたプレート型熱交換ユニットで形成されている
ものが知られている。さらに、潤滑油温度が相当に低い
とき、潤滑油を冷却することなく流出させることを可能
にするため、熱交換エレメントにバイパス手段を設ける
ようにした熱交換器が提案されており、このようなもの
は米国特許第４３６００５５号明細書に示されている。
そのバイパス手段は、オイル圧を感知するリーフスプリ
ングを有し該バルブはオイル粘度によって決まるオイル
圧に応じて、バイパス孔を流通する潤滑油のバイパス量
をコントロールする。したがって、バイパス孔は、オイ
ル温度が相当に低い場合に開放されることになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したバイパス手段を有する熱交換器
においては、以下のような困難に遭遇する。すなわち、
熱交換エレメントに供給された潤滑油の断続的な衝撃圧
の作用により、前記リーフスプリングバルブのバタつき
が生じ、これによりバルブのガタ付音を生起させること
である。

また、バイパス孔を通る潤滑油の流量抵抗は、リーフス
プリングが未だ部分的にバイパス孔を閉塞している状態
にある、バルブの開弁開始時に、増加することである。
さらに、オイル粘度が高くない状態にあるにもかかわら
ず、バルブ上流側のオイル流路が詰まった際に生じるよ
うな、流通抵抗の上昇に応じて、バルブがやむなく開放
してしまうという誤動作の可能性があることである。

（問題点を解決するための手段） 周縁でたがいに接合された一対のプレートから成りそれ
らの間に潤滑油が流通するオイル室が形成される熱交換
ユニットを多数連ねた熱交換ユニットを、冷却水が供給
されるケーシング内に収納し、熱交換ユニット内に連続
する潤滑油流入用の流通開口と、潤滑油流出用の流通開
口とを各々設けて成る内燃機関用熱交換において、熱交
換ユニット内に、潤滑油流入用の流通開口に連通するバ
イパス開口を設けるとともに、側方に伸びる垂直部を有
し該垂直部に対し直角に伸びる２つの脚部が設けられた
支持メンバの垂直部に、自由端にフラットバルブフラッ
プを有するら線状のバイメタル素子の一端部を支持して
成るバイパスバルブを設け、潤滑油温度が所定値以下の
とき、前記バイパス開口が開放しており、潤滑油温度が
所定値以上のとき、フラットバルブフラップが前記バイ
パス開口を閉塞するようにしたものである。

（作用） バイパスバルブは、オイルの圧力にかかわらずオイルの
温度に応じて作動する。オイル圧に起因する断続的なバ
タつき音は生じない。バイパスバルブと開弁に際し、弁
対となるフラットバルブフラップは、バイパス開口を含
む面に対してほぼ平行に移動する。

（実施例） 第１〜第３図を参照すると、本発明に係る熱交換器すな
わちオイルクーラ１０の実施例が示されている。オイル
クーラは、エンジン冷却用水のようなエンジン冷却水で
エンジンの潤滑油を冷却するため、内燃機関とともに用
いられる。

本例において、オイルクーラ１０はエンジンブロック
（図示しない）にその底部（第１図で）が取付けられ
る。図示のように、オイルクーラ１０は、第１図に組付
けられた状態で示されるような、多数の熱交換ユニット
１２から成る熱交換エレメント１１を有する。これらの
熱交換ユニット１２は、一対の環状上下プレート１４、
１６を有しており、各ユニットがたがいに離隔して保持
されるように、外周縁部で一体的に接合され、外周接合
部１８を形成している。本例では、各プレート１４、１
６は、ステンレス鋼で成る。さらに上下プレート１４、
１６は、内周部でも一体的に接合され、内周接合部２０
を形成する。このようなプレート１４、１６の一体化
は、ろう付により可能であり、その結果、内外周接合部
１８、２０は液密性を保持する。したがって、上下プレ
ート１４、１６は、内外周接合部１８、２０とともに、
潤滑油が流通する内部オイル室２２を形成させることに
なる。

熱交換ユニット１２は、積重されて配置され熱交換エレ
メントを構造し、これはほぼ円筒状のケーシング２４内
に収容される。円筒状のケーシング２４は、冷却水の入
口２６と出口２８とを有し、これらによって、オイルク
ーラ１０はエンジン冷却システム（図示せず）と流体的
に連通し、そのためエンジン冷却水は、冷却水の入口２
６、出口２８を各々通ってケーシング２４の内部に供給
され、またこの内部から排出されることになる。

第１図に熱交換エレメントの右半分側を示したように、
個々の熱交換ユニット１２を構成している。一対の上下
プレート１４、１６は、潤滑油流入出用の流通開口とし
て機能する同軸の連続口３０を有し該連続口は内部オイ
ル室２２から、または内部オイル室２２への通路とな
る。上プレート１４の開口３０は、上方に伸びる円筒部
１４ａにより画成され、他方下プレート１６の開口３０
は、下方に伸びる円筒部１６ａにより画成される。ある
１つの熱交換ユニット１２の円筒部１４ａは、他の隣接
する熱交換ユニット１２の円筒部１６ａ内に、両者間な
液密性を保持しながら、接合される。両円筒部１６ａ、
１４ａの固着は、ろう付によりなされる。このように固
着された円筒部１４ａと１６ａは、熱交換ユニット１２
を間隔をもって一列に配列し各ユニット１２間に、多数
の連続する冷却水室３２を提供するように機能する。こ
れらの冷却水室３２は、当然に、冷却水入口２６を通っ
て流入し、冷却水出口２８を通って流出する冷却水のた
めのものである。

固着された円筒部１４ａと１６ａは、開口３０と冷却水
室３２とを区画し、その内部にオイル入口マニフォルド
３４を形成する。オイルは、オイル入口マニフォルド３
４を流れ、そこから横向きに、オイル室２２へ流れ込
む。じやま板すなわちフィン３６は、各オイル室２２に
配設され、オイル流をかく乱させ、オイルと冷却水との
間の熱移動を増加させる。種々な構造のものが、じやま
板３６として用いることができる。

図示のように、上プレート１４の内周縁部は、上方に伸
びる円筒部１４ｂを形成し、他方、下プレート１６の内
周縁部は、下方に伸びる円筒部１６ｂを形成する。熱交
換ユニット１２の円筒部１６ｂは、他の隣接する熱交換
ユニット１２の円筒部１４ｂ内に、両者の液密性を保持
しながら、強固にかん合されている。

両円筒部１４ｂと１６ｂとの固着は、ろい付によりなさ
れる。したがって、中央開口３８は固着された円筒部１
４ｂと１６ｂにより画成される。また、固着された円筒
部１４ｂと１６ｂとは、隣接する熱交換ユニット間に空
室すなわち冷却水室３２を保持するように機能する。

本実施例においては、固着された円筒部１４ａ、１６ａ
および１４ｂ、１６ｂは、隣接する熱交換ユニット１２
間のスペーサとして作用するので、特別なスペーサを必
要としないことは有益である。パイプ４０は、中央開口
を貫挿し、また固着された円筒部１４ｂと１６ｂにより
囲まれるように挿設される。パイプ４０は筒状でありそ
の下内周面でねじ部（番号を付していない）を成してい
る。このねじ部は、ねじ付連結管（図示せず）でエレジ
ンブロックに連結され、その上外周面でカバメンバ４１
とら着しているねじ部（図示せず）と連結される。

円筒ケーシング２４の上端２４ａは、環状外周室４４を
もたらす形状をした環板ドーム４２を有している。この
室４４は、ドーム４２とカバメンバ４１との間に”Ｏ”
リング状のガスケット４５を有するカバメンバ４１の取
付を安定させる作用をする。カバメンバ４１は、その内
側にオイル流通路４６を画成する。この流通路４６は、
開口４７を介して環状室４４と連通し、パイプ４０の上
部に設けられた開口４８を介してパイプ４０の円筒内に
連通する。

４９は、ドーム４２とパイプ４０との間の液密性を保持
するための“Ｏ”リングを示す。環状ガスケット５０
は、エンジンブロックの隣接面（図示せず）と底部ガス
ケットプレート５２との間の熱交換器１０の底部に設け
られる。ガスケットプート５２には、オイル入口開口５
２ａが設けられており、本例の場合、この開口５２ａ
は、固着された円筒部１４ａにより形成される各開口３
０つまりオイル入口マニフォルド３４と同軸で連通して
いる。

第１図の熱交換エレメント１１の左半分側に示されるよ
うに、オイル出口モニフォルド５４は上記オイル入口マ
ニフォルド３４と同様に熱交換ユニット１２間に、流体
の流通が確保されるように形成される。したがって、オ
イル出口マニフォルド５４は、上下プレート１４、１６
の連続する開口５６を相互に同軸で配列することにより
構成される。開口５６は、上プレート１４の上方に伸び
る円筒部１４ｃと下プレート１６の下方に伸びる円筒部
１６ｃにより画成される。さらに、各円筒部１４ｃは、
上記の円筒部１４ａと１６ａの場合と同じように、各円
筒部１６ｃに各々、液密にかん合される。

オイル出口マニフォルド５４は、オイル入口マニフォル
ド３４から独立し、隔離している。しかしがら、それら
は、上下プレート１４、１６により画成されるオイル室
２２を介して相互に連通している。オイル出口マニフォ
ルド５４は、ケーシング２４の上端２４ａに形成された
オイル出口開口５５を介して環状室４４に連通してい
る。オイル出口開口５５は、パイプ４０に対して、オイ
ル入口開口５２ａの反対側に位置している。オイル出口
開口５５は、環状室４４を介してオイル路４６に連通し
ている。

ケーシング２４の上端２４ａはバイパス開口を構成する
バルブ開口５８を有しており、該開口５８は最上段の熱
交換ユニット１２の上プレート１４の開口３０と同軸で
直接連通する。そのため、バルブ開口５８は、オイル入
口マニフォルドしたがってガスケットプレート５２のオ
イル入口マニフォルド５２ａと同軸となる。バルブ開口
５８は、パイプ４０に対してオイル出口開口５５の反対
側に位置することになる。

バイメタルで作動するバイパスバルブ６０は、バルブ開
口５８を流通するオイルの量をオイルクーラ１０内のオ
イルの温度に応じてコントロールさせるために設けられ
る。バイパスバルブ６０は、ら線状のバイメタル素子６
２を有し、該素子はその中心に位置する一端部で支持メ
ンバ６４により強固に支持されている。支持メンバ６４
は、ら線状のバイメタル素子が固定される、側方に伸び
た垂直部６６を有している。２つの脚部６８Ａ、６８Ｂ
は、両端部で各々前記垂直部と一体化されており、該垂
直部に対し直角に伸びている。各脚部６８Ａ、６８Ｂ
は、その自由端でカールされ、カールされた端部７０
Ａ、７０Ｂを形成する。端部７０Ａ、７０Ｂは、ケーシ
ング２４の上端２４ａの表面に固定されたベントベース
プレートメンバ７４により画成される２つのトンネル７
２Ａ、７２Ｂに各々脱着できるように挿着されており、
その結果、脚部６８Ａ、６８Ｂは、上端２４ａの表面と
接触状態となる。各トンネル７２Ａ、７２Ｂは向い合う
状態で配置された垂直壁７６ａ、７６ｂそしてカールさ
れた端部７０Ａ、７０Ｂの上面に設けられた突起８０が
かん合する孔７８を設けた頂部平壁７６ｃによって形成
される。その結果、脚部６８Ａ、６８Ｂは、所定位置に
強固に配置される。

ら線状のバイメタル素子６２は、その自由端にフラット
バルブフラップ６２ａを有し該フラップ６２ａはトンネ
ル７２Ａと７２Ｂとの間に配置されケーシング上端２４
ａと接している中央部７６ｄで、ベントベースプレート
メンバ７４と接触できるようになっている。したがっ
て、フラットバルブフラップ６２ａは、ベントベースプ
レートメンバ７４の中央部７６ｄを貫通して設けられて
いる開口８２を閉塞することが可能となり、開口８２は
バルブ開口５８と一致する。バイパスバルブ６０は、常
開型のものであり、オイルクーラ１０内のオイル温度が
所定レベル（たとえば約５０℃）以下の場合、開口８２
とバルブ開口５８とが開いているように、開放状態で配
置されている。

なお、実施例として熱交換器単体を示し、記述したが熱
交換器は、オイルフィルタと組合せて使用することもで
きる。この場合、熱交換エレメント１１を流通するオイ
ルは、オイルフィルタへ送付され、ろ過されたオイルが
エンジンブロックへ戻される。この際、ドーム４２と環
状外周室４４とは、オイルフィルタの取付けを安定させ
るように機能する。

オイルクーラの作動は以下に述べる通りである。オイル
クーラ１０内のオイル温度がオイルの冷却を必要とする
ぐらい相当に高い場合、高温のオイルはガスケットプレ
ート５２のオイルインレット５２ａを通ってオイル入口
マニフォルド３４内に導入され、そして、矢印Ａで示す
ように、多数の熱交換ユニット１２内に流れ、冷却水室
３２へ流れる冷却水の冷却作用によって、冷却される。
このようにして冷却されたオイルは、オイル出口マニフ
ォルド５４内に集められ、熱交換エレメント１１から、
オイル路４６により、導き入れられ、矢印Ｂで示すよう
に、オイル出口５５を経由してパイプ４０に排出される
（矢印Ｃ）。その後オイルは、矢印Ｄのように、パイプ
４０内を通って、下方に流れ、エンジンブロック内に供
給される。

オイルの温度が相当に低く、オイルの冷却を必要としな
い所定温度（たとえば約５０℃）以下の場合には、ら線
状のバイメタルエレメント６２は、収縮し、バルブ部す
なわちフラットバルブフラット６２ａを図において上方
に持ち上げることになる。これにより、開口８２ととも
にバルブ開口５８をも開放させる。その結果、オイル入
口マニフォルド３４に、導入されたオイルは、バルブ開
口５８を通ってオイル路４６へ直接流れることが可能と
なり、オイル室２２のオイルのうちの多くの量がバイパ
スする。この場合、当然に、反対側に配設された開口５
５を通るオイルもあるが、オイルインレット開口５２ａ
とバルブ開口５８とは、真すぐに配列されているので、
オイル室２２を通るオイル量は比較的少量となる。かく
して、オイルクーラ１０内に導入されたオイルは、オイ
ル温度が冷却を必要としないぐらい低いとき冷却されず
にエンジンブロックに戻される。

（発明の効果） 本発明によれば、断続的なオイル圧に起因するバタつき
音や、バイパスバルブのオイル路上流側の圧力上昇（た
とえばこのオイル路が閉塞した場合に生じる）に起因す
る誤作動が防止される。また、バルブの開弁の際に、バ
イパス開口を通るオイル流の流通抵抗が極端に上昇する
のが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱交換器の実施例のたて断面図であ
り、第２図は第１図の熱交換器に用いられるバイパスバ
ルプの拡大斜視図であり、そして第３図はバイパスバル
ブの一部を示す斜視図である。 １１……熱交換エレメント １２……熱交換ユニット ２４……ケーシング ６０……バイパスバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周縁でたがいに接合された一対のプレート
   から成りそれらの間に潤滑油が流通するオイル室が形成
   される熱交換ユニットを多数連ねた熱交換ユニットを、
   冷却水が供給されるケーシング内に収納し、熱交換ユニ
   ット内に連続する潤滑油流入用の流通開口と、潤滑油流
   出用の流通開口とを各々設けて成る内燃機関用熱交換器
   において、熱交換ユニット内に、潤滑油流入用の流通開
   口に連通するバイパス開口を設けるとともに、側方に伸
   びる垂直部を有し該垂直部に対し直角に伸びる２つの脚
   部が設けられた支持メンバの垂直部に、自由端にフラッ
   トバルブフラップを有するら線状のバイメタル素子の一
   端部を支持して成るバイパスバルブを設け、潤滑油温度
   が所定値以下のとき、前記バイパス開口が開放してお
   り、潤滑油温度が所定値以上のとき、フラットバルブフ
   ラップが前記バイパス開口を閉塞するようにした内燃機
   関用熱交換器。