(57)【要約】【課題】高粘度流体と熱交換媒体との熱交換を効率よく行うことができ、ひいては高粘度流体の温度調整を短時間で、かつ、精度よく行う。【解決手段】スパイラル式熱交換器７は、内壁７２ｂ及び外壁７２ａが軸線ＣＬに対して渦巻き状に巻回されてなり、内壁７２ｂ及び外壁７２ａによって囲まれた空間を軸線ＣＬとほぼ直交方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部７２を備える。媒体流通部７２の外部には、内壁７２ｂの外周側及び前記外壁７２ａの内周側によって挟まれた渦巻き状間隙７８と、中心壁７２ｅ及び内壁７２ｂとによって挟まれた中心間隙７７が形成される。中心間隙７７の最大幅は、渦巻き状間隙７８の最大幅よりも大きくされ、中心間隙７７及び渦巻き状間隙７８を流れる高粘度流体と、熱交換媒体との間で熱交換を行う。また、中心間隙７７への高粘度流体の流入を防止するための閉鎖壁部８１〜８３が設けられる。【選択図】      図２
2010107113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁及び当該内壁に対して所定間隔を隔てて設けられた外壁が軸線に対して渦巻き状に巻回形成されてなり、前記内壁及び外壁によって囲まれた渦巻き状の空間の内部を前記軸線とほぼ直交する方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部を備え、
前記媒体流通部の外部には、
前記内壁の内周側、及び、前記外壁の外周側によって挟まれて形成され、渦巻き状をなす渦巻き状間隙、並びに、
少なくとも前記内壁の前記軸線側端部、及び、前記外壁の軸線側端部の間を連結する中心壁と、前記内壁とによって挟まれ、前記渦巻き状間隙に連結される中心間隙が形成されるとともに、
前記中心間隙の最大幅が、前記渦巻き状間隙の最大幅よりも大きく設定されており、かつ、
前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙を前記軸線にほぼ沿った方向に流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器であって、
前記中心間隙にラビリンスシール状の流体移動抑制手段を設け、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れ得る最大の粘度を有するときの、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れる際の圧力損失を、前記高粘度流体が前記渦巻き状間隙を流れる際の圧力損失とほぼ等しいものとしたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
【請求項２】
内壁及び当該内壁に対して所定間隔を隔てて設けられた外壁が軸線に対して渦巻き状に巻回形成されてなり、前記内壁及び外壁によって囲まれた渦巻き状の空間の内部を前記軸線とほぼ直交する方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部を備え、
前記媒体流通部の外部には、
前記内壁の内周側、及び、前記外壁の外周側によって挟まれて形成され、渦巻き状をなす渦巻き状間隙、並びに、
少なくとも前記内壁の前記軸線側端部、及び、前記外壁の軸線側端部の間を連結する中心壁と、前記内壁とによって挟まれ、前記渦巻き状間隙に連結される中心間隙が形成されるとともに、
前記中心間隙の最大幅が、前記渦巻き状間隙の最大幅よりも大きく設定されており、かつ、
前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙を前記軸線にほぼ沿った方向に流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器であって、
前記中心間隙に網状の流路抵抗体による流体移動抑制手段を設け、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れ得る最大の粘度を有するときの、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れる際の圧力損失を、前記高粘度流体が前記渦巻き状間隙を流れる際の圧力損失とほぼ等しいものとしたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
【請求項３】
内壁及び当該内壁に対して所定間隔を隔てて設けられた外壁が軸線に対して渦巻き状に巻回形成されてなり、前記内壁及び外壁によって囲まれた渦巻き状の空間の内部を前記軸線とほぼ直交する方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部を備え、
前記媒体流通部の外部には、
前記内壁の内周側、及び、前記外壁の外周側によって挟まれて形成され、渦巻き状をなす渦巻き状間隙、並びに、
少なくとも前記内壁の前記軸線側端部、及び、前記外壁の軸線側端部の間を連結する中心壁と、前記内壁とによって挟まれ、前記渦巻き状間隙に連結される中心間隙が形成されるとともに、
前記中心間隙の最大幅が、前記渦巻き状間隙の最大幅よりも大きく設定されており、かつ、
前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙を前記軸線にほぼ沿った方向に流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器であって、
前記中心間隙への前記高粘度流体の流入を規制するための流入規制手段を設けたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
【請求項４】
前記流入規制手段は、前記中心間隙の軸線方向両端開口部と、前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙の境界部分とを閉鎖する閉鎖壁部によって構成されることを特徴とする請求項３に記載のスパイラル式熱交換器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパイラル式熱交換器を備え、
当該スパイラル式熱交換器によって冷却された高粘度流体をエンジンに対して供給するよう構成されてなるエンジン性能試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦巻き状に形成されるとともに、その内部を熱交換媒体が循環する媒体流通部を備え、当該媒体流通部の外部の間隙を流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器、及び、当該スパイラル式熱交換器を備えてなるエンジン性能試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体同士の間で熱交換を行う熱交換器として、スパイラル式の熱交換器が知られている。また、スパイラル式の熱交換器としては、一方の流体の流れ方向と、他方の流体の流れ方向とが直交する、いわゆるクロスフロー型のものが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。このようなクロスフロー型のスパイラル式熱交換器は、一方の流体の粘性が他方の流体の粘性よりも大きい場合等において好適に用いられるものである。例えば、図５及び図６に示すように、スパイラル式熱交換器９０は、外壁９１ａや内壁９１ｂ等が渦巻き状に巻回形成されるとともに、中心部分において前記外壁９１ａ及び内壁９１ｂの端部同士が中心壁９１ｃによって連結されてなる媒体流通部９１を備えている。そして、当該媒体流通部９１の外壁９１ａの外周側、及び、内壁９１ｂの内周側に挟まれて形成された渦巻き状の間隙等を一方の流体（例えば、高粘度の流体）が軸線ＣＬに沿ってスパイラル式熱交換器９０外に設けられる搬送ポンプ及び循環管路（それぞれ図示せず）により循環する一方で、媒体流通部９１の内部空間（図６中の散点模様を付した部位）を他方の流体（例えば、熱交換媒体）が渦巻き状に流れることで、両流体間の熱交換が行われる。
【特許文献１】実開平２−８５２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のように外壁９１ａ及び内壁９１ｂは中心壁９１ｃによって連結される。そのため、前記外壁９１ａの外周側、及び、内壁９１ｂの内周側に挟まれて形成される間隙の幅と、内壁９１ｂの内周側、及び、中心壁９１ｃに挟まれて形成される間隙の幅とを等しくすることは極めて困難である。そのため、一般的に媒体流通部９１の中央部分（内壁９１ｂと中心壁９１ｃとの間）には、比較的幅の広い間隙（中心間隙）９２が形成される。
【０００４】
ここで、一方の流体が高粘度流体である場合、当該高粘度流体は、自身の粘性によって幅の比較的狭い渦巻き状の間隙（渦巻き状間隙）９３に対しては流れ込みにくく、比較的幅の広い前記中心間隙９２に対して集中して流れ込んでしまう。従って、伝熱面積の減少が生じてしまう。さらに、高粘度流体は、流動性（伝熱性）が低いことから、媒体流通部９１の壁面付近に位置する高粘度流体の存在によって、前記中心間隙９２の中心部分９４に流れ込む高粘度流体と熱交換媒体との間で熱交換を効率よく行うことができないおそれがある。その結果、高粘度流体を所望する温度に調整することが困難なものとなってしまったり、所望する温度への調節に長時間を要してしまったりするおそれがある。
【０００５】
特に、図７に示すように、ある特定の温度よりも低温となったときに粘度が急激に高くなるような流体（例えば、エンジンオイル等；尚、同図においては、２種のエンジンオイルＡ，Ｂにおける粘度と温度との関係を示す）については、上記不具合の発生が一層懸念される。すなわち、媒体流通部９１の壁面に対して接触・近接状態にあるエンジンオイルは、熱交換媒体により冷却された媒体流通部９１の壁面によって冷却されることで、その粘度が急激に増大するため、移動しにくくなり、ひいては媒体流通部９１の壁面を覆う低伝熱性の被膜のような働きをすることとなる。一方で、前記媒体流通部９１の壁面から比較的離間した位置（例えば、前記中心部分９４）を通過するエンジンオイルは前記粘度が急激に増大したオイルの存在によって、十分な冷却がなされないことから、粘度がさほど上昇せず、ひいては前記低伝熱性の被膜のような働きをする前記粘度が急激に増大したオイルとは混じることなく剪断流となってしまう。そのため、前記中心部分９４を通過するエンジンオイルは、前記中心部分９４を比較的早く通過してしまい、熱交換に際しての伝熱時間が比較的短いものとなってしまう。つまり、エンジンオイルの内部における粘度の差異が増大することに伴って、熱交換の効率が益々悪化してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、高粘度流体と熱交換媒体との熱交換を効率よく行うことができ、ひいては高粘度流体の温度調整を短時間で、かつ、精度よく行うことができるスパイラル式熱交換器、及び、当該スパイラル式熱交換器を備えてなるエンジン性能試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。
【０００８】
手段１．内壁及び当該内壁に対して所定間隔を隔てて設けられた外壁が軸線に対して渦巻き状に巻回形成されてなり、前記内壁及び外壁によって囲まれた渦巻き状の空間の内部を前記軸線とほぼ直交する方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部を備え、
前記媒体流通部の外部には、
前記内壁の内周側、及び、前記外壁の外周側によって挟まれて形成され、渦巻き状をなす渦巻き状間隙、並びに、
少なくとも前記内壁の前記軸線側端部、及び、前記外壁の軸線側端部の間を連結する中心壁と、前記内壁とによって挟まれ、前記渦巻き状間隙に連結される中心間隙が形成されるとともに、
前記中心間隙の最大幅が、前記渦巻き状間隙の最大幅よりも大きく設定されており、かつ、
前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙を前記軸線にほぼ沿った方向に流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器であって、
前記中心間隙にラビリンスシール状の流体移動抑制手段を設け、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れ得る最大の粘度を有するときの、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れる際の圧力損失を、前記高粘度流体が前記渦巻き状間隙を流れる際の圧力損失とほぼ等しいものとしたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
【０００９】
尚、「内壁（外壁）の軸線側端部」とあるのは、軸線方向の端部側から見たときにおける、内壁（外壁）によって形成された渦巻きの中心（軸線）側の終端部分を示すものである（以下、同様）。
【００１０】
上記手段１によれば、前記中心間隙に流体移動抑制手段を設けることで、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れ得る最も高い粘度を有するときの、高粘度流体が中心間隙を流れる際の圧力損失と、高粘度流体が渦巻き状間隙を流れる際の圧力損失とをほぼ等しいものとすることができる。このため、中心間隙を流れる高粘度流体について、渦巻き状間隙を流れる高粘度流体と同程度の熱交換を行うことができ、高粘度流体と熱交換媒体との熱交換を効率よく行うことができる。その結果、高粘度流体を精度よく、かつ、比較的短期間で所望する温度へと調節することができる。
【００１１】
尚、流体移動抑制手段としては、中心間隙に設けられ、中心間隙を流れる高粘度流体の抵抗となり得るものであればよい。従って、例えば、高粘度流体の流れ抵抗を増大させるべく、中心間隙を形成する媒体流通部の内壁や中心壁に設けられる凹凸による、半径方向又は軸方向に間隙を持ちながら流体の流れに対して抵抗を与えるラビリンスシール状の加工を第１に挙げることができる。また、例えば、高粘度流体の流れ抵抗を増大させるべく、中心間隙を形成する媒体流通部の内壁や中心壁に渡して設けられる複数の網状部材による、流路抵抗体によるものを第２に挙げることができる。
【００１２】
手段２．内壁及び当該内壁に対して所定間隔を隔てて設けられた外壁が軸線に対して渦巻き状に巻回形成されてなり、前記内壁及び外壁によって囲まれた渦巻き状の空間の内部を前記軸線とほぼ直交する方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部を備え、
前記媒体流通部の外部には、
前記内壁の内周側、及び、前記外壁の外周側によって挟まれて形成され、渦巻き状をなす渦巻き状間隙、並びに、
少なくとも前記内壁の前記軸線側端部、及び、前記外壁の軸線側端部の間を連結する中心壁と、前記内壁とによって挟まれ、前記渦巻き状間隙に連結される中心間隙が形成されるとともに、
前記中心間隙の最大幅が、前記渦巻き状間隙の最大幅よりも大きく設定されており、かつ、
前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙を前記軸線にほぼ沿った方向に流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器であって、
前記中心間隙に網状の流路抵抗体による流体移動抑制手段を設け、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れ得る最大の粘度を有するときの、前記高粘度流体が前記中心間隙を流れる際の圧力損失を、前記高粘度流体が前記渦巻き状間隙を流れる際の圧力損失とほぼ等しいものとしたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
【００１３】
上記手段２によれば、基本的に上記手段１と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００１４】
手段３．内壁及び当該内壁に対して所定間隔を隔てて設けられた外壁が軸線に対して渦巻き状に巻回形成されてなり、前記内壁及び外壁によって囲まれた渦巻き状の空間の内部を前記軸線とほぼ直交する方向に熱交換媒体が流れる媒体流通部を備え、
前記媒体流通部の外部には、
前記内壁の内周側、及び、前記外壁の外周側によって挟まれて形成され、渦巻き状をなす渦巻き状間隙、並びに、
少なくとも前記内壁の前記軸線側端部、及び、前記外壁の軸線側端部の間を連結する中心壁と、前記内壁とによって挟まれ、前記渦巻き状間隙に連結される中心間隙が形成されるとともに、
前記中心間隙の最大幅が、前記渦巻き状間隙の最大幅よりも大きく設定されており、かつ、
前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙を前記軸線にほぼ沿った方向に流れる高粘度流体と、前記熱交換媒体との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器であって、
前記中心間隙への前記高粘度流体の流入を規制するための流入規制手段を設けたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
【００１５】
上記手段３によれば、流入規制手段を設けることで、中心間隙への高粘度流体の流入を規制することができる。これにより、中心間隙の中心部分に対して、高粘度流体が集中して流れてしまうといった事態は生じないこととなり、高粘度流体は渦巻き状間隙を通過することとなる。そのため、高粘度流体と熱交換媒体との熱交換を効率よく行うことができ、高粘度流体を所望する温度へと比較的短期間で、かつ、精度よく調整することができる。
【００１６】
手段４．前記流入規制手段は、前記中心間隙の軸線方向両端開口部と、前記中心間隙及び前記渦巻き状間隙の境界部分とを閉鎖する閉鎖壁部によって構成されることを特徴とする手段３に記載のスパイラル式熱交換器。
【００１７】
上記手段４によれば、基本的には上記手段３と同様の作用効果が奏されることとなる。加えて、本手段４によれば、流入規制手段を、中心間隙の軸線方向両端開口部と、中心間隙及び渦巻き状間隙の境界部分とを閉鎖壁部によって閉鎖するという、比較的簡易な手法で実現することができる。そのため、流入規制手段の配設に係るコストや、流入規制手段の配設に要する手間の増大等を極力抑制することができる。
【００１８】
手段５．手段１乃至４のいずれかに記載のスパイラル式熱交換器を備え、
当該スパイラル式熱交換器によって冷却された高粘度流体をエンジンに対して供給するよう構成されてなるエンジン性能試験装置。
【００１９】
上記手段５のように、高粘度流体をエンジンに対して供給するエンジン性能試験装置において、上記手段１等のスパイラル式熱交換器により前記高粘度流体の温度調整を行うこととしてもよい。この場合には、基本的に上記手段１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の特徴たるスパイラル式熱交換器７を備えてなるエンジン性能試験装置としての高粘度流体冷却システム１のブロック図である。本実施形態において、高粘度流体冷却システム１は、主として低温環境下でのエンジン性能を試験する際に用いられる。
【００２１】
図１に示すように、高粘度流体冷却システム１は、エンジン２の各摩擦部を潤滑した所定の試験後のエンジンオイルを吸引するバキュームポンプ３と、エンジン２から抜き取られたエンジンオイル及び所定の冷却水の間で熱交換を行う冷却器４と、当該冷却器４により冷却されたエンジンオイルを貯留可能なオイルタンク５と、オイルタンク５やその前後のエンジンオイルの通路に一旦貯留されたエンジンオイル、及び、冷却装置８によって冷却された熱交換媒体としてのブライン（冷却液）との間で熱交換を行うスパイラル式熱交換器７とを備えている。尚、図１では、便宜上、冷却器４に供給される冷却水の循環回路を省略して示している。また、本実施形態における、エンジンオイルが高粘度流体に相当する。
【００２２】
まず、エンジンオイルの循環回路を中心に説明する。エンジンオイルの通路（流路）としては、エンジン２と冷却器４とを連通する第１流路１１、冷却器４とオイルタンク５とを連通する第２流路１２、オイルタンク５とスパイラル式熱交換器７とを連通する第３流路１３、及び、スパイラル式熱交換器７から延出し、途中から、エンジン２に連通する供給枝路１４ａとオイルタンク５に連通する循環枝路１４ｂとに分岐する第４流路１４が存在する。尚、循環枝路１４ｂは直接オイルタンク５に接続されており、第２流路１２や第３流路１３とは合流していない。
【００２３】
また、エンジンオイルの循環回路には、第１流路１１を開閉する第１バルブ２１、第２流路１２を開閉する第２バルブ２２、供給枝路１４ａを開閉する第３バルブ２３、循環枝路１４ｂを開閉する第４バルブ２４、及び、冷却器４内と大気など外環境の空間とを通気する通気管を開閉する第５バルブ２５が設けられている。そして、例えば、別の条件でエンジンベンチ試験が行われた後に、エンジン内のエンジンオイルを抜き取る際には、第１バルブ２１、第２バルブ２２、及び、第５バルブ２５を閉状態とし、バキュームポンプ３を任意時間運転して第１バルブ２１から第２バルブ２２までの間を真空状態とする。その後、第１バルブ２１を開状態とすることで、エンジン２内の暖かいエンジンオイルが抜き取られ、冷却器４に回収される。冷却器４においてエンジンオイルをある程度冷却した後、第２バルブ２２及び第５バルブ２５を開状態とすることで、エンジンオイルは重力や、前記第３流路１３に設けられたオイルポンプ６の吸引力によって冷却器４からオイルタンク５に移される。
【００２４】
さらに、エンジンオイルをスパイラル式熱交換器７において冷却する際には、第１バルブ２１、第２バルブ２２、及び、第３バルブ２３が閉状態とされ、第４バルブ２４が開状態とされる。これにより、エンジンオイルは、第３流路１３、第４流路１４、及び、循環枝路１４ｂを循環しながら、スパイラル式熱交換器７において冷却されることとなる。尚、本実施形態では、前記オイルポンプ６によって、上記したエンジンオイルの循環搬送が円滑に行われるようになっている。
【００２５】
一方、エンジン２に対してエンジンオイルを供給するにあたっては、第３バルブ２３が開状態とされ、第１バルブ２１及び第４バルブ２４が閉状態とされる。これにより、オイルポンプ６の搬送力により循環し、所定の温度にまで冷却されたエンジンオイルは、供給枝路１４ａを通じて順次エンジン２のオイルパンへ送り込まれる。尚、エンジン２に供給されるエンジンオイルの量は、供給枝路１４ａに設けられた流量計９によって計測されており、エンジン２に規定量のエンジンオイルが供給されると、第３バルブ２３が閉鎖されるようになっている。
【００２６】
次に、スパイラル式熱交換器７に対して供給され、エンジンオイルとの間で熱交換が行われるブラインの循環回路を説明する。ブラインの流路としては、スパイラル式熱交換器７から排出されたブラインを冷却装置８に送るための回収路３１、冷却装置８において冷却されたブラインをスパイラル式熱交換器７に送るための送出路３２、回収路３１と送出路３２とを連通し、回路路３１側から送出路３２側にブラインを送出可能な第１バイパス路３３、及び、回収路３１と送出路３２とを連通し、送出路３２側から回収路３１側にブラインを送出可能な第２バイパス路３４が備えられている。尚、送出路３２のうち第１バイパス路３３よりも冷却装置８側で、かつ、第２バイパス路３４よりもスパイラル式熱交換器７側の部位（バイパス路３３，３４との両接続部の間の流路）を調整前送出路３２ａ、第１バイパス路３３よりもスパイラル式熱交換器７側の部位を調整後送出路３２ｂと称することとする。
【００２７】
第１バイパス路３３と送出路３２との連結部には、第１バイパス路３３から調整後送出路３２ｂに流入するブラインの流量、及び、調整前送出路３２ａから調整後送出路３２ｂに流入するブラインの流量を調節可能な三方弁４１が設けられている。そして、三方弁４１が調節されることで、第１バイパス路３３及び調整前送出路３２ａを流れるブラインの流量が調節されることとなり、これにより、調整後送出路３２ｂを通じてスパイラル式熱交換器７に供給されるブラインの温度、すなわち、スパイラル式熱交換器７の冷却能力を調節することができるようになっている。まだ、第２バイパス路３４には、第２バイパス路３４を流れるブラインの流量を調節可能な戻し弁４２が設けられている。
【００２８】
加えて、送出路３２の途中には、冷媒ポンプ４７，４８が設けられており、上述したブラインの循環が円滑に行われるようになっている。さらに、調整後送出路３２ｂにはブラインの温度を計測する冷媒温度計測器４９が設けられている。これにより、スパイラル式熱交換器７に供給されるブラインの温度を把握できるようになっている。
【００２９】
さらに、第４流路１４のうち、スパイラル式熱交換器７のエンジンオイルの出口付近には、スパイラル式熱交換器７から送出されたエンジンオイルの温度を計測するためのオイル温度計測器４３が設けられている。また、前記冷媒温度計測器４９から出力されるスパイラル式熱交換器７へと供給されるブラインの温度、及び、オイル温度計測器４３から出力されるエンジンオイルの温度に基づいて、三方弁４１及び戻し弁４２を制御するコントローラ４５が設けられている。当該コントローラ４５によって、エンジン２へと供給するエンジンオイルが所望する温度へと調節されることとなる。
【００３０】
ここで、エンジンオイルの温度調節方法について詳述すると、例えば、エンジンオイルの温度を大きく下げたい場合には、コントローラ４５は、第１バイパス路３３及び第２バイパス路３４を不通とし、調整前送出路３２ａに冷却装置８を通過したブラインが全量通るように三方弁４１及び戻し弁４２を調節する。これにより、ブラインが回収路３１及び送出路３２を循環するようになり、スパイラル式熱交換器７において熱交換されたブラインは必ず冷却装置８によって冷却され、冷却装置８によって冷却されたブラインがそのままスパイラル式熱交換器７に送られる。
【００３１】
一方で、例えば、エンジンオイルの温度を下げたくない場合には、コントローラ４５は、調整前送出路３２ａと調整後送出路３２ｂとの間を不通とし、ブラインが第１バイパス路３３に対してスパイラル式熱交換器７を通過する量と同量だけ通るように三方弁４１及び戻し弁４２を調節する。これにより、スパイラル式熱交換器７から排出されたブラインは、回収路３１、第１バイパス路３３、及び調整後送出路３２ｂを介して、冷却装置８によって冷却されることなくそのままスパイラル式熱交換器７に戻され、冷却装置８から供給されたブラインは、送出路３２、第２バイパス路３４、及び、回収路３１を介して、スパイラル式熱交換器７に供給されることなくそのまま冷却装置８に戻される。
【００３２】
尚、ここで紹介した２つの例示は極端なケースのものであり、通常は、三方弁４１において、第１バイパス路３３から流入してきた未冷却のブラインと、調整前送出路３２ａから流入してきた冷却済みのブラインとが混合されて温度調整されたブラインがスパイラル式熱交換器７に供給される。
【００３３】
次いで、本発明の特徴であるスパイラル式熱交換器７の構成について詳述する。本実施形態において、スパイラル式熱交換器７は、図２、及び、図３に示すように、円筒状をなすケーシング７１と、当該ケーシング７１内に配設された媒体流通部７２とを備えて構成されている。
【００３４】
前記ケーシング７１は、比較的肉厚の金属材料に形成されており、十分な機械的強度を有しているとともに、軸線ＣＬ方向に沿って延びる内部空間７１ａを備えている。また、ケーシング７１の外周壁部のうち軸線ＣＬ方向ほぼ中央部分には、前記送出路３２に対して連通される孔部７１ｂが形成されている。さらに、前記ケーシング７１の軸線ＣＬ方向両端部には、当該ケーシング７１の両端開口を塞ぐようにして蓋部７３及び底部７４が設けられている。前記蓋部７３は、軸線ＣＬに沿って延び、エンジンオイルをケーシング７１の内部に導入するためのオイル流入口７３ａを備えており、当該オイル流入口７３ａは、前記オイルポンプ６から延びる第３流路１３に対して連通されている。一方で、前記底部７４は、軸線ＣＬに沿って延びる第１オイル送出口７４ａと、前記軸線ＣＬと直交する方向に延びる第２オイル送出口７４ｂとを備えている。そして、各オイル流出口７４ａ，７４ｂは、前記第４流路１４に対して連通されており、エンジンオイルは、各オイル流出口７４ａ，７４ｂを介して、第４流路１４側へと流出するようになっている。
【００３５】
前記媒体流通部７２は、中空状をなす部材が渦巻き状に巻回されてなり、その内部を冷却装置８側から供給されたブラインが循環するものである。すなわち、媒体流通部７２は、側面の大部分において所定間隔を隔てて相対向する外壁７２ａ及び内壁７２ｂと、当該外壁７２ａの軸線ＣＬ側（一端側）端部、及び、前記内壁７２ｂの軸線ＣＬ側（一端側）端部を連結する中心壁７２ｅとを備えている。また、媒体流通部７２は、外壁７２ａの軸線ＣＬ方向両端縁部と、当該外壁７２ｂの内側に隣接する内壁７２ｂや中心壁７２ｅの軸線ＣＬ方向両端縁部との間に形成された両端開口部、並びに、外壁７２ａのうち外周側がケーシング７１の内周面と対向する部位の軸線ＣＬ方向両端縁とケーシング７１の内周面と間に形成された両端開口部を閉鎖し、平面視で渦巻き状をなす上壁部７２ｃ及び下壁部７２ｄとを備えている。
【００３６】
加えて、前記内壁７２ｂの外周側（他端側）の端部は、前記ケーシング７１の内周面から突設され、軸線ＣＬ方向に延びる棒状の第１連結壁７５に対して接合されている。一方で、前記外壁７２ａの外周側（他端側）の端部は、前記軸線ＣＬを挟んで前記第１連結壁７５と相対向する位置に、前記ケーシング７１の内周面から突設して形成された棒状の第２連結壁７６に対して接合されている。これにより、前記孔部７１ｂを介して前記送出路３２と前記媒体流通部７２の内部空間とが連通されるとともに、ケーシング７１内の内部空間７１ａと、前記媒体流通部７２の内部空間とが分断された状態、すなわち、エンジンオイルとブラインとが混合しない状態とされている。また、前記媒体流通部７２の中心部分（軸線ＣＬ側）には、自身の一端部が前記ケーシング７１の外部へと延設され、前記回収路３１に対して連通される一方で、自身の他端部が媒体流通部７２の軸線ＣＬ付近の内部空間に連通されてなる筒状の排出筒７２ｆが設けられている。このように構成された結果、媒体流通部７２の内部には、孔部７１ｂから排出筒７２ｆへと、軸線ＣＬとほぼ直交する方向に渦巻き状で流れるブラインの流路（図３中、散点模様を付した部位）が形成されるようになっている。
【００３７】
さらに、媒体流通部７２の外壁７２ａの外周側と内壁７２ｂの内周側の間と、前記内壁７２ｂと前記中心壁７２ｅとの間には、前記オイル流入口７３ａから流入したエンジンオイルが通過可能な間隙が形成されている。詳述すると、当該間隙は、前記外壁７２ａの外周側、及び、前記内壁７２ｂの内周側によって挟まれることで形成され、前記軸線ＣＬの端部側から見て渦巻き状をなす渦巻き状間隙７８と、前記中心壁７２ｅ、及び、前記内壁７２ｂの内周側によって挟まれることで形成され、前記渦巻き状間隙７８に対して空間的に連結された中心間隙７７とを備えている。ここで、本実施形態においては、前記中心間隙７７の最大幅が、渦巻き状間隙７８の最大幅よりも大きくされている。すなわち、前記中心間隙７７は、軸線ＣＬと直交する断面におけるその断面積は比較的大きなものとされており、エンジンオイルが渦巻き状間隙７８と比較して中心間隙７７へと集中して流れやすい、換言すれば、エンジンオイルの偏流が発生しやすい構成とされている。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、中心間隙７７へのエンジンオイルの流入を規制すべく、流入規制手段としての閉鎖壁部８１，８２，８３が設けられている。詳述すると、前記閉鎖壁部８１，８２は半円形状をなす金属板によって構成されており、前記中心間隙７７の軸線Ｃｌ方向両端開口を閉鎖するように両端開口部に対して接合されている。また、閉鎖壁部８３は、前記媒体流通部７２の軸線ＣＬに沿った長さとほぼ同一の長さを有する平板状の金属板からなり、中心間隙７７及び渦巻き状間隙７８の境界部分を塞ぐようにして、当該境界部分に位置する外壁７２ａや内壁７２ｂ等に対して接合されている。
【００３９】
以上詳述したように、本実施形態によれば、流入規制手段としての閉鎖壁部８１〜８３を設けることで、中心間隙７７へのエンジンオイルの流入を規制することができる。これにより、中心間隙７７の中心部分に対して、エンジンオイルが集中して流れてしまう（偏流が生じてしまう）といった事態は生じないこととなり、エンジンオイルは主として渦巻き状間隙７８を通過することとなる。そのため、エンジンオイルとブラインとの熱交換を効率よく行うことができ、エンジンオイルを所望する温度へと比較的短期間で、かつ、精度よく調整することができる。
【００４０】
また、流入規制手段は、中心間隙７７の軸線ＣＬ方向両端開口部と、中心間隙７７及び渦巻き状間隙７８の境界部分とを閉鎖壁部８１〜８３によって閉鎖することで、すなわち、比較的簡易な手法によって実現されている。そのため、流入規制手段の配設に係るコストや、流入規制手段の配設に要する手間の増大等を極力抑制することができる。
【００４１】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００４２】
（ａ）上記実施形態では、閉鎖壁部８１〜８３を設けることによって、中心間隙７７に対するエンジンオイルの流入が防止されているが、図４に示すように、中心間隙７７を埋める半円柱状の埋設体８５を設けることによって、中心間隙７７に対するエンジンオイルの流入を防止することとしてもよい。この場合には、上記実施形態と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００４３】
（ｂ）上記実施形態では、閉鎖壁部８１〜８３を設け、中心間隙７７に対するエンジンオイルの流入を防止することで、エンジンオイルの偏流を防止し、ひいてはエンジンオイルとブラインとの間の熱交換を効率よく行うように構成されている。これに対して、中心間隙７７へのエンジンオイルの流入を許容した上で、高粘度時のエンジンオイル（例えば、−２０℃〜０℃のエンジンオイル）が中心間隙７７を通過する際の圧力損失と、エンジンオイルが渦巻き状間隙７８を通過する際の圧力損失とをほぼ等しくするための流体移動抑制手段を設けることで、エンジンオイルの中心間隙７７への偏流を防止し、エンジンオイルとブラインとの間における熱交換効率の向上を図ることとしてもよい。尚、流体移動規制手段としては、例えば、エンジンオイルの流れ抵抗を増大させるべく、中心間隙７７を形成する媒体流通部７２の内壁７２ｂや中心壁７２ｅに設けられ、半径方向又は軸線ＣＬ方向に間隙を持ちながらエンジンオイルの流れに対して抵抗を与えるラビリンスシール状の凹凸体や、中心間隙７７を形成する媒体流通部７２の内壁７２ｂや中心壁７２ｅに渡して設けられる複数の網状部材からなる流路抵抗体等を挙げることができる。
【００４４】
（ｃ）上記実施形態における高粘度流体冷却システムは、エンジン２に対して供給されるエンジンオイルの冷却を主たる目的としているが、エンジンオイルやブライン等を温めるためのヒータ等を設けることで、エンジンオイルの温度調整をより広範囲で行えるように構成することとしてもよい。尚、上記実施形態においては、エンジン２における発熱を利用することで、エンジンオイルをある程度加熱することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】高粘度流体冷却システムの構成を示すブロック図である。
【図２】スパイラル式熱交換器の構成を示す一部破断斜視図である。
【図３】スパイラル式熱交換器の構成を示す断面模式図である。
【図４】別の実施形態におけるスパイラル式熱交換器の構成を示す一部破断斜視図である。
【図５】従来技術におけるスパイラル式熱交換器の構成を示す一部破断斜視図である。
【図６】従来技術におけるスパイラル式熱交換器の構成を示す断面模式図である。
【図７】２種のエンジンオイルにおける、粘度と温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１…エンジン性能試験装置としての高粘度流体冷却システム、２…エンジン、７…スパイラル式熱交換器、７２…媒体流通部、７２ａ…外壁、７２ｂ…内壁、７２ｅ…中心壁、７７…中心間隙、７８…渦巻き状間隙、８１，８２，８３…流入規制手段としての閉鎖壁部、８５…流入規制手段としての埋設体、ＣＬ…軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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