JPH06280565A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管の長さに対する熱交換能力の割合を高くし
た管タイプの熱交換器の提供。 【構成】 ラジエータの出口タンク内に配されるオイル
クーラ６は、３つの管７、８、９を同軸に配したもの
で、各管７、８、９の間に外周、内周環状通路１２、１
３を備える。外周、内周環状通路１２、１３は、一方の
端の連通部１４で連通して設けられ、外周接続部１０よ
り外周環状通路１２に流入したオイルは、外周環状通路
１２を通過して冷却された後、連通部１４で内周環状通
路１３に導かれ、内周環状通路１３を通過してさらに冷
却される。そして冷却されたオイルは、内周接続部より
ラジエータの出口タンクの外部へ導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換媒体の流れる媒
体通路中に配置され、管と管との間の環状通路を流れる
被熱交換媒体が、媒体通路内を流れる熱交換媒体と熱交
換する熱交換器に関し、特に冷却水路（媒体通路）内に
配されて、エンジン冷却水（熱交換媒体）とオイル（被
熱交換媒体）とを熱交換し、オイルを冷却するオイルク
ーラに用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の管を用いた熱交換器の一例を、オ
イルクーラを例に説明する。従来、ラジエータの出口タ
ンク内に、オイルクーラを装着した技術が知られてい
る。このオイルクーラを図６に示す。このオイルクーラ
100 は、２つの管101 、102 を用いた２重管タイプのも
ので、各管101 、102 の間の環状通路103 にオイルを流
し、冷却水とオイルとを熱交換させて、オイルを冷却す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２つの管101 、102 の
長さは、オイルクーラ100 の要求放熱量に応じて変化さ
せている。しかるに、オイルクーラ100 の長さは、ラジ
エータのタンク内に収納されるために、タンクの形状に
制約を受ける。このため、オイルクーラ100 の要求放熱
量が大きい場合や、ラジエータのタンクの長さが短い場
合（例えばタンクが左右両側にあるクロスフロータイプ
のラジエータのタンク内にオイルクーラを装着する場
合）、タンク内のオイルクーラ100 では放熱能力が不足
する不具合を備えていた。なお、２重管タイプのオイル
クーラ100 によって要求される放熱能力が得られない場
合は、外部に空冷式オイルクーラを追加して対処してい
る。このため、空冷式オイルクーラの追加によってコス
トが増加するとともに、追加する空冷式オイルクーラの
取り付けスペースを確保するのが困難であった。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、長さに対する熱交換能
力の割合を高くすることができる熱交換器の提供にあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、各
間に被熱交換媒体が流れる環状通路を隔てて設けられた
３重管以上の多重管を形成する３つ以上の管と、前記多
重管の各管の間に形成される複数の環状通路の内、最外
周の環状通路の端部に連通する外周接続部と、前記複数
の環状通路の内、最内周の環状通路の端部に連通する内
周接続部とを備え、前記最外周の環状通路の前記外周接
続部とは異なった側の端部が、隣接する環状通路と連通
し、前記最内周の環状通路の前記内周接続部とは異なっ
た側の端部が、隣接する環状通路と連通し、前記環状通
路内を流れる被熱交換媒体が、各環状通路の端で内周ま
たは外周へＵターンして流れる技術的手段を採用する。

【０００６】

【発明の作用】前記外周接続部あるいは前記内周接続部
より環状通路に導かれた被熱交換媒体は、各環状通路で
内周または外周へＵターンし、隣接する環状通路に導か
れる。そして、最内周の環状通路あるいは最外周の環状
通路を流れた被熱交換媒体は、内周接続部あるいは外周
接続部より外部へ流出する。なお、被熱交換媒体は、各
環状通路を流れる際に、熱交換器の外部を流れる熱交換
媒体と熱交換する。

【０００７】

【発明の効果】本発明の熱交換器は、管を３重以上の多
重管とすることにより、環状通路が多重（２重以上）に
形成される。そして、各環状通路がＵターンして設けら
れるため、熱交換器の長さ（管方向の長さ）に対して熱
交換媒体が流れる流路距離を従来に比較して長くでき
る。この結果、熱交換器の長さに対する熱交換能力の割
合が、従来に比較して高くなる。これにより、熱交換器
の長さを従来と同じとすれば熱交換能力を大きくするこ
とができる。また、熱交換器の熱交換能力を従来と同じ
とすれば熱交換器の長さを短くすることができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の熱交換器を、水冷式のオイル
クーラに用いた一実施例に基づき図面を用いて説明す
る。 〔実施例の構成〕図１ないし図３は本発明の実施例を示
すもので、図１はオイルクーラの正面断面図、図２はそ
の側面断面図、図３はオイルクーラを組み込んだラジエ
ータの正面図である。ラジエータ１は、下方の出口タン
ク２、上方の入口タンク３、この２つのタンク２、３を
連通する複数のチューブ４、およびこのチューブ４間に
配されたコルゲートフィン５から構成される周知の構造
のもので、図示しないエンジンの冷却水を、コルゲート
フィン５を通過する空気によって冷却する。

【０００９】このラジエータ１は、下方の出口タンク２
内にオイルクーラ６（熱交換器）が配置されている。出
口タンク２は、エンジン冷却水（熱交換媒体）が流れる
冷却水路（媒体通路）の一部であって、この出口タンク
２内に配されるオイルクーラ６は、出口タンク２内を流
れる冷却水で図示しない自動変速機のオイル（被熱交換
媒体）を冷却する。

【００１０】オイルクーラ６は、同軸状に配された３つ
の管（外パイプ７、中間パイプ８、内パイプ９）と、冷
却するオイルをオイルクーラ６の内部に導く外周接続部
１０と、冷却されたオイルをオイルクーラ６の外部へ導
く内周接続部１１とから構成され、外パイプ７と中間パ
イプ８の間、および中間パイプ８と内パイプ９の間にオ
イルが流れる外周環状通路１２（本発明の最外周の環状
通路）および内周環状通路１３（本発明の最内周の環状
通路）が形成される。

【００１１】外周接続部１０は、外周環状通路１２の一
方の端側（図１中左側）に接続されている。また、内周
接続部１１も、内周環状通路１３の一方の端側（図１中
左側）に接続されている。外周環状通路１２の他方の端
（外周環状通路１２の外周接続部１０とは異なった側の
端部であり、かつ内周環状通路１３の内周接続部１１と
は異なった側の端部）は、隣接する内周環状通路１３と
連通し、外周環状通路１２を通過したオイルが連通部１
４で内周側にＵターンして内周環状通路１３へ導かれる
ように設けられている。具体的には、外パイプ７の他方
の端と内パイプ９の他方の端とが接合され、外周環状通
路１２と内周環状通路１３とが中間パイプ８を仕切壁に
してＵターンする構造に設けられている。なお、外周環
状通路１２の一方の端は、外パイプ７と中間パイプ８の
一方の端を接合することにより閉じられている。同様
に、内周環状通路１３の一方の端は、中間パイプ８と内
パイプ９の一方の端を接合することにより閉じられてい
る。

【００１２】〔オイルクーラ６の組み立て〕外パイプ
７、中間パイプ８、内パイプ９は、アルミニウム−マン
ガン系を母材として形成された筒管で、外周、内周環状
通路１２、１３には、熱交換効率を向上させるスリット
式のインナーフィン１５が挿入されている。なお、外パ
イプ７の外周面および内周管の内周面、つまり冷却水と
の接触面には、酸化等の腐食を防ぐ犠牲材が設けられて
いる。また、３つの各管のインナーフィン１５が接合さ
れる面には、ろう材がクラッドされている。また、イン
ナーフィン１５は、アルミニウム−マンガン系を母材と
して設けられたもので、両面にろう材がクラッドされて
いる。なお、インナーフィン１５は、放熱面積を確保す
るために長い方が有効である。このため、本実施例で
は、外周側のインナーフィン１５の外周接続部１０が接
続される側とは異なった側の長さを長く設けた。しかる
に、同一の長さに設けても良い。なお、外パイプ７、中
間パイプ８、内パイプ９およびインナーフィン１５をア
ルミニウム−マンガン系金属で設けた例を示したが、ア
ルミニウムや黄銅等他の材料によって形成しても良い。

【００１３】外周接続部１０は、オイルを外周環状通路
１２の端に供給するとともに、オイルクーラ６を出口タ
ンク２内に固定するもので、中央にオイルが流れる通路
１０ａを備える。この外周接続部１０は、例えば、アル
ミニウムの円柱材を切削加工によって作成したもので、
出口タンク２の内壁に当接する当接面１０ｂと、出口タ
ンク２内部よりの外部へ突出する突出部１０ｃとを備え
る。当接面１０ｂには、Ｏリング（図示しない）が装着
されるリング溝１０ｄが形成されている。また、突出部
１０ｃには、接続ネジ１０ｅが設けられている。この接
続ネジ１０ｅは、出口タンク２内にオイルクーラ６を装
着し、出口タンク２より突出した突出部１０ｃの接続ネ
ジ１０ｅがナット（図示しない）で締めつけられるもの
で、内周接続部１１の突出部１１ｃ（後述する）ととも
に、オイルクーラ６を出口タンク２内に固定するのに用
いられる。内周接続部１１は、外周接続部１０と全く同
一形状のもので、外周環状通路１２および内周環状通路
１３を通過したオイルを外部へ導く通路１１ａを備え
る。この内周接続部１１は、アルミニウムの円柱材を切
削加工によって作成したもので、出口タンク２の内壁に
当接する当接面１１ｂと、出口タンク２内部よりの外部
へ突出する突出部１１ｃとを備える。当接面１１ｂに
は、Ｏリング（図示しない）が装着されるリング溝１１
ｄが形成されている。また、突出部１１ｃには、接続ネ
ジ１１ｅが設けられている。この接続ネジ１１ｅは、出
口タンク２内にオイルクーラ６を装着し、出口タンク２
より突出した突出部１１ｃの接続ネジ１１ｅがナット
（図示しない）で締めつけられるもので、上記の外周接
続部１０の突出部とともに、オイルクーラ６を出口タン
ク２内に固定するのに用いられる。なお、外周接続部１
０、内周接続部１１は、冷鍛加工などによって形成する
こともできる。

【００１４】そしてオイルクーラ６は、外パイプ７にイ
ンナーフィン１５を組付け、これに中間パイプ８を組付
け、次にインナーフィン１５を組付け、さらに内パイプ
９を組付け（逆の順序で良い）、ノコロックろう付け
法、あるいは真空ろう付け法によって、ろう付け接合さ
れる。なお、外周接続部１０および内周接続部１１は、
ろう付けや溶接等によって接合される。

【００１５】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。自動変速機から外周接続部１０にオ
イルが導かれると、外周接続部１０の通路１０ａより外
パイプ７と中間パイプ８との間の外周環状通路１２内に
オイルが流入する。外周環状通路１２に導かれたオイル
は、その外周環状通路１２のインナーフィン１５を通過
する。この外周環状通路１２のインナーフィン１５を通
過するオイルは、外パイプ７およびインナーフィン１５
を介して冷却水と熱交換して冷却される。外周環状通路
１２を通過したオイルは、外周環状通路１２と内周環状
通路１３とを連通する連通部１４でＵターンし、内周環
状通路１３内に導かれる。内周環状通路１３に導かれた
オイルは、その内周環状通路１３のインナーフィン１５
を通過する。この内周環状通路１３のインナーフィン１
５を通過するオイルは、内パイプ９およびインナーフィ
ン１５を介して冷却水と熱交換し、さらに冷却される。
そして、内周環状通路１３を通過した冷却後のオイル
は、内周側接続の通路より出口タンク２内の外部へ導か
れ、自動変速機へ戻される。

【００１６】〔実施例の効果〕本実施例では、オイルの
流れる環状通路（外周環状通路１２、内周環状通路１
３）を２重にするとともに、外周環状通路１２を通過し
たオイルを内周環状通路１３に導くＵターン構造にした
ため、オイルクーラ６の全長Ｌに対するオイルが流れる
流路長を従来に比較して長くすることができる。このた
め、オイルクーラ６の長さに対するオイルの冷却能力が
従来に比較して大きくなる。つまり、オイルクーラ６の
長さを従来と同じとすればオイルの冷却能力を大きくす
ることができる。また、オイルクーラ６によるオイルの
冷却能力を従来と同じとすればオイルクーラ６の長さを
短くすることができる。これにより、例えばクロスフロ
ータイプのラジエータのタンク内に、外部オイルクーラ
６を追加することなく搭載できる。また、本実施例のオ
イルクーラ６は、オイルが一方の端でＵターンする構造
であるため、外周接続部１０と内周接続部１１との距離
が接近して設けられる。このため、ラジエータ１の外部
で２つの接続部を近づけるための配管が不要になる効果
も有する。

【００１７】〔第２実施例〕図４および図５は第２実施
例を示すもので、図４はオイルクーラ６の正面断面図、
図５はオイルクーラ６の側面断面図である。本実施例
は、環状通路を３重に設けるともにＵターン箇所を対向
する２か所に設け、オイルを略Ｓ字形に流す４重管タイ
プのオイルクーラ６で、外パイプ７、外側中間パイプ８
ａ、内側中間パイプ８ｂ、内パイプ９の４つの筒管を同
軸状に配し、各間に外周環状通路１２、中間環状通路１
６、内側環状通路１３を備える。本実施例によって、オ
イルクーラ６の全長に対するオイルが流れる流路長を、
上記実施例に比較してさらに長くすることができ、オイ
ルクーラ６の冷却能力が大きくなる。なお、中間環状通
路１６を流れるオイルは、外周環状通路１２および内周
環状通路１３を流れるオイルを介して冷却水と熱交換さ
れるため、冷却能力の増加割合は低い。

【００１８】〔変形例〕上記の各実施例では、ラジエー
タの出口タンク内にオイルクーラを設けた例を示した
が、入口タンク内や冷却水が流れる配管、通路内など冷
却水の流れる冷却水路であれば他の部位に設けても良
い。自動変速機のオイルを冷却する例を示したが、エン
ジンオイル、パワーステアリングオイルなど他のオイル
を冷却するオイルクーラに用いても良い。被熱交換媒体
の例としてオイルを示したが、水や冷媒、空気など、他
の媒体の熱交換に用いても良い。その一例として、被熱
交換媒体の受けた熱で温蔵室の熱源としても良い。熱交
換媒体の例としてエンジン冷却水を例に示したが、潤滑
油や作動油等のオイルを用いても良い。自動車の熱交換
器を例に示したが、工作ロボットなど機械類に使用され
る熱交換器や、家庭用機器に使用される熱交換器等に用
いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】オイルクーラの断面図である（第１実施例）。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１実施
例）。

【図３】オイルクーラを組み込んだラジエータの正面図
である（第１実施例）。

【図４】オイルクーラの断面図である（第２実施例）。

【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である（第２実施
例）。

【図６】オイルクーラの断面図である（従来技術）。

【符号の説明】

６ オイルクーラ（熱交換器） ７ 外パイプ（複数の管の１つ） ８ 中間パイプ（複数の管の１つ） ９ 内パイプ（複数の管の１つ） １０ 外周接続部 １１ 内周接続部 １２ 外周環状通路（最外周の環状通路） １３ 内周環状通路（最内周の環状通路） １４ 連通部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各間に被熱交換媒体が流れる環状通路を
   隔てて設けられた３重管以上の多重管を形成する３つ以
   上の管と、 前記多重管の各管の間に形成される複数の環状通路の
   内、最外周の環状通路の端部に連通する外周接続部と、 前記複数の環状通路の内、最内周の環状通路の端部に連
   通する内周接続部とを備え、 前記最外周の環状通路の前記外周接続部とは異なった側
   の端部が、隣接する環状通路と連通し、 前記最内周の環状通路の前記内周接続部とは異なった側
   の端部が、隣接する環状通路と連通し、 前記環状通路内を流れる被熱交換媒体が、各環状通路の
   端で内周または外周へＵターンして流れる熱交換器。