(57)【要約】【課題】温度調節対象流体を、熱交換用流体を用いて、加熱および冷却することを効率良く行うことができる熱交換装置を提供すること。【解決手段】オイルとエンジン冷却水とで熱交換させてオイルの温度を調節する熱交換装置５であって、軸方向に沿って延在されたオイル流路５１ａと、このオイル流路５１ａを軸直交方向に挟んで、軸直交方向の一側に設けられ、オイル流路５１ａに沿ってエンジン冷却水を流す第１流路５０１、および、軸直交方向の他側に設けられ、オイル流路５１ａに沿ってエンジン冷却水を流す第２流路５０２と、第１流路５０１と第２流路５０２との間に配置されてオイル流路５１ａに沿って設けられ、第１流路５０１と第２流路５０２とを流量を調節しながら連通する連通部５０３と、を備えた熱交換装置とした。【選択図】図４
2010060231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風により冷却される熱交換用流体と温度調節対象流体とで熱交換させて前記温度調節対象流体の温度を調節する熱交換装置であって、
前記冷却風の送風方向に略直交する方向に沿って延在された温度調節対象流体流路と、
この温度調節対象流体流路の前記冷却風の送風方向の上流側に設けられ、前記温度調節対象流体流路に沿って前記熱交換用流体を流す第１流路、および、前記冷却風の送風方向の下流側に設けられ、前記温度対象流体流路に沿って前記熱交換用流体を流す第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路との間に配置されて前記温度調節対象流体流路に沿って設けられ、前記第１流路と前記第２流路とを流量を調整しながら連通する連通部と、
を備えていることを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記第１流路と前記連通部との間に、両者間の前記熱交換用流体の流量を調節する第１流量調節部が設けられ、
前記第２流路と前記連通部との間に、両者間の前記熱交換用流体の流量を調節する第２流量調節部が設けられ、
前記連通部の流量は、前記第１流量調節部と第２流量調節部とにより調節されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記第２流量調節部の流量は、前記第１流量調節部の流量よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記両流量調節部の少なくとも一方は、前記熱交換用流体の流量を絞るオリフィスと、前記熱交換用流体の経路を屈曲させて流通抵抗を高めるラビリンスと、の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記第２流量調節部に設けられ、前記連通部よりも前記第２流路が高温の場合に開弁するバイメタルバルブと、
前記第１流量調節部に設けられ、前記第１流路よりも前記連通部が高温の場合に開弁するバイメタルバルブと、
の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記第１流路の外周に熱交換用の放熱フィンが設けられ、
前記第２流路の外周に断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱交換装置を用い、エンジン冷却水を熱交換用媒体として用いる熱交換システムであって、
エンジンからラジエータを通ってエンジンに戻る冷却水循環路と、
前記冷却水循環路の前記エンジンと前記ラジエータとの間から分岐された第１分岐路、および、前記ラジエータの下流から分岐された第２分岐路に、第１切換弁を介して接続され、空調ユニットのヒータコアを経由して前記エンジンに戻る第１冷却水路と、
前記冷却水循環路と前記第１冷却水路とのいずれかに設けられ、設定温度以下の冷却水低温時には冷却水を第１冷却水路側へ循環させ、設定温度を超えた冷却水高温時には冷却水を前記冷却水循環路に循環させるゲート弁と、
両分岐路に前記第１切換弁を介して接続され、前記熱交換装置の第２流路を経由して前記エンジンに戻る第２冷却水路と、
前記第１冷却水路の前記ヒータコアの下流から第２切換弁を介して分岐され、前記熱交換装置の第１流路を経由して前記エンジンに戻るバイパス路と、
を備え、
前記第１切換弁が、前記第１分岐路を、前記第１冷却水路と第２冷却水とに接続させた状態と、前記第１分岐路を前記第１冷却水路のみに接続した状態と、前記第２分岐路を、前記第１冷却水路と第２冷却水路とに接続した状態と、を形成可能であり、
前記第２切換弁が、前記バイパス路を遮断して前記第１冷却水路を開いた状態と、前記第１冷却水路を遮断して前記バイパス路を開いた状態と、を形成可能であることを特徴とする熱交換システム。
【請求項８】
前記温度調節対象流体が、変速機オイルであることを特徴とする請求項７に記載の熱交換システム。
【請求項９】
前記エンジンの暖機時には、前記第１切換弁を、前記第１分岐路を前記第１冷却水路と前記第２冷却水路とに接続させた状態とするとともに、前記第２切換弁を、前記バイパス路を遮断して前記第１冷却水路を開いた状態とし、
前記エンジンの暖機終了時には、前記第１切換弁を、前記第１分岐路を前記第１冷却水路のみに接続させた状態とするとともに、前記第２切換弁を、前記バイパス路を遮断して前記第１冷却水路を開いた状態とし、
前記変速機オイルの冷却時には、前記第１切換弁を、前記第２分岐路を前記第１冷却水路と第２冷却水路とに接続させた状態とするとともに、前記第２切換弁を、前記第１冷却水路を遮断して前記バイパス路を開いた状態とすることを特徴とする請求項６または請求項８に記載のエンジン冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられるオイルなどの温度調節対象流体を加熱あるいは冷却するのに好適な熱交換装置およびこの熱交換装置を用いた熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において、流体と流体との熱交換を行うものが、例えば、特許文献１などにより知られている。
この特許文献１には、冷凍サイクルに用いられる冷媒を、その高圧側と低圧側とで熱交換を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００２−９８４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の従来のものは、単に、温度の高い流体から温度の低い流体へ熱交換を行うだけであり、１つの温度調節対象流体を、暖めたり冷やしたり調節すること、およびこの調節を効率良く行うことができなかった。
【０００４】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、温度調節対象流体を、熱交換用流体を用いて、加熱および冷却することを効率良く行うことができる熱交換装置、および、この熱交換装置を備えた熱交換システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は、温度調節対象流体が流れる温度調節対象流体流路を挟んで、第１流路と第２流路とを設け、前記第１流路と前記第２流路とを連通部で流量を調節しながら連通した熱交換装置とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、温度調節対象流体の加熱時および冷却時には、第１流路と第２流路との間に設けられた連通部により、第１流路と第２流路との間の熱交換用流体の流量が調節可能であり、両者の間に温度差が生じた場合、温度の伝達を行うことができる。 このように、第１流路と第２流路とで、効率的な熱交換が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態の熱交換装置は、冷却風により冷却される熱交換用流体と温度調節対象流体とで熱交換させて前記温度調節対象流体の温度を調節する熱交換装置であって、前記冷却風の送風方向に直交する方向に沿って延在された温度調節対象流体流路（５１ａ）と、この温度調節対象流体流路（５１ａ）の前記冷却風の送風方向の上流側に設けられ、前記温度調節対象流体流路（５１ａ）に沿って前記熱交換用流体を流す第１流路（５０１）、および、前記冷却風の送風方向の下流側に設けられ、前記温度対象流体流路（５１ａ）に沿って前記熱交換用流体を流す第２流路（５０２）と、前記第１流路（５０１）と前記第２流路（５０２）との間に配置されて前記温度調節対象流体流路（５１ａ）に沿って設けられ、前記第１流路（５０１）と前記第２流路（５０２）とを流量を調整しながら連通する連通部（５０３）と、を備えていることを特徴とする熱交換装置（５）である。
【実施例１】
【０００８】
図１〜図７に基づき、この発明の最良の実施の形態の実施例１の熱交換システムＡについて説明する。
この実施例１の熱交換システムＡは、図外の車両の自動変速機のオイル（温度調節対象流体）の温度を、エンジン冷却水（熱交換用流体であって、以下、冷却水と称する）を用いて調節するシステムである。
【０００９】
この実施例１の熱交換システムＡは、図１に示すように、エンジン１、ラジエータ２、ウォータポンプ３、ヒータコア４、熱交換装置５を備えている。さらに、実施例１の熱交換システムＡは、冷却水を、エンジン１、ラジエータ２、ウォータポンプ３を通って循環させる冷却水循環路１０を備えている。この冷却水循環路１０のラジエータ２とウォータポンプ３との間には、冷却水温度に応じ冷却水循環路１０を開閉するサーモスタットバルブ（ゲート弁）６が設けられている。
【００１０】
また、冷却水循環路１０の冷却水は、図外の空調ユニット内に設置されたヒータコア４および図外のエンジンルーム内に設置された熱交換装置５に供給することができる。
すなわち、熱交換システムＡは、冷却水循環路１０に並列にヒータコア４に冷却水を供給してウォータポンプ３の吸入側に戻す第１冷却水路１１を備えている。
この第１冷却水路１１は、冷却水循環路１０のエンジン１の下流から分岐された第１分岐路１３と、ラジエータ２の下流から分岐された第２分岐路１４とを備え、第１切換弁２１を介して、ラジエータ２の上流と下流とに選択的に接続可能となっている。
さらに、冷却水循環路１０と並列に、第１切換弁２１から熱交換装置５に冷却水を供給してウォータポンプ３の吸入側に戻す第２冷却水路１２が設けられている。
【００１１】
第１切換弁２１は、三方弁で構成されており、実施例１では、この第１切換弁２１を以下に述べる第１〜第３のポジションに切り換えることが可能となっている。第１のポジションは、図１に示すように、第１分岐路１３を、第１冷却水路１１と第２冷却水路１２とに接続する一方で、第２分岐路１４側を遮断した状態である。第２のポジションは、図２に示すように、第１分岐路１３を第１冷却水路１１のみに接続する一方で、第２分岐路１４側および第２冷却水路１２側を遮断した状態である。第３のポジションは、図３に示すように、第２分岐路１４を、第１冷却水路１１および第２冷却水路１２に接続する一方で、第１分岐路１３側を遮断した状態である。なお、この第１切換弁２１の切換は、コントローラ３０により制御される図示を省略したバルブアクチュエータを駆動させることで成される。
【００１２】
さらに、第１冷却水路１１において、ヒータコア４の下流に、熱交換装置５に向けて分岐され、ウォータポンプ３の吸入側に戻るバイパス路１５が接続されている。そして、このバイパス路１５への分岐点には第２切換弁２２が設けられており、ヒータコア４を通過した冷媒を、熱交換装置５に供給する状態と供給しない状態とに切換可能に構成されている。
すなわち、第２切換弁２２は、図１および図２に示すように、バイパス路１５を遮断して第１冷却水路１１を開いたポジションと、図３に示すように、第１冷却水路１１を遮断して、バイパス路１５を開いたポジションとに切換可能となっている。なお、この第２切換弁２２の切換も、コントローラ３０により制御される図示を省略したバルブアクチュエータにより成される。なお、コントローラ３０は、図示を省略した水温センサの検出温度に基づいて、各切換弁２１，２２の切換を行う。
【００１３】
次に、熱交換装置５について説明する。
熱交換装置５は、図４に示すように、略長方形の箱状に形成され、車両前部の図外のエンジンルーム内の送風路Ｓにおいて、矢印Ｗで示す冷却風の送風方向に略直交する向きに延在して配置されている。
【００１４】
この熱交換装置５は、略四角の筒状の内管５１と外管５２とにより二重に形成されている。内管５１の内側には、温度調節対象のオイルが流れるオイル流路（温度調節対象流体流路）５１ａが形成されている。なお、このオイル流路５１ａは、図外の自動変速機からオイルを循環可能に接続されている。
【００１５】
外管５２と内管５１との間は、第１流路５０１と第２流路５０２と連通部５０３とに仕切られている。
【００１６】
第１流路５０１は、オイル流路５１ａの風上側の一側において、上下方向の全幅に亘って形成されている。そして、第１流路５０１は、図１に示すバイパス路１５の途中に接続されて、第１冷却水路１１を流れる冷却水が供給される。
第２流路５０２は、オイル流路５１ａの風下側の一側において、上下方向の全幅に亘って形成されている。そして、第２流路５０２は、図１に示す第２冷却水路１２の途中に接続されて、第２冷却水路１２を流れる冷却水が供給される。
【００１７】
また、図４に示すように、第１流路５０１と第２流路５０２とは、熱交換装置５の上部側は上部画壁５０４により区画されている一方、下部側は、両流路５０１，５０２の間に連通部５０３が介在されている。
連通部５０３は、内管５１の送風方向両側の縦壁に連続して下方に延びる風上側の第１下部画壁５０５により第１流路５０１と区画されている一方、風下側の第２下部画壁５０６により第２流路５０２と区画されている。
【００１８】
さらに、第１下部画壁５０５には、第１流路５０１と連通部５０３とを連通させる図５（ｄ）に示す第１連通口５０７が複数形成され、かつ、第１連通口５０７の流量を調節する第１流量調節部５４が設けられている。
第２下部画壁５０６にも、第２流路５０２と連通部５０３を連通させる図５（ｂ）に示す第２連通口５０８が複数開口され、この第２連通口５０８の流量を調節する第２流量調節部５５が設けられている。
なお、第２下部画壁５０６の下端部には、段差５０９が設けられており、第２連通口５０８の上下方向寸法は、第１連通口５０７よりも小さな寸法に押えられている。
【００１９】
第１流量調節部５４は、第１バイメタルバルブ５４ａと第１流量調節用凸部５４ｂとを備えている。
第２流量調節部５５は、第２バイメタルバルブ５５ａと第２流量調節用凸部５５ｂとを備えている。
【００２０】
第１バイメタルバルブ５４ａは、連通部５０３が第２流路５０２側よりも高温の場合に開弁し、それ以外では閉弁するバルブである。
第１流量調節用凸部５４ｂは、第１バイメタルバルブ５４ａが開弁したときの冷却水の流量を絞るもので、第１連通口５０７の開口面積を狭める方向に突出されている。
【００２１】
第２バイメタルバルブ５５ａは、第２流路５０２が連通部５０３よりも高温の場合に開弁し、それ以外では閉弁するバルブである。
第２流量調節用凸部５５ｂは、第２バイメタルバルブ５５ａが開弁したときの冷却水の流量を絞るもので、第２連通口５０８の開口面積を狭める方向に突出されている。
なお、第２流量調節用凸部５５ｂの突出量は、第１流量調節用凸部５４ｂの突出量よりも大きく形成されており、加えて、前述したように、段差５０９により第２連通口５０８の上下寸法が狭められている。したがって、両バイメタルバルブ５４ａ，５５ａが開弁した際に、第２連通口５０８よりも第１連通口５０７の流量の方が多くなるように流量が調節される。
【００２２】
さらに、図４に示すように、外管５２の外周において、第１流路５０１の外側には、放熱用の放熱フィン５８が複数立設され、一方、外管５２の外周において、第２流路５０２の外側は、断熱材５７で覆われている。
【００２３】
次に、実施例の作用を説明する。
（暖機時）
エンジン１の始動直後において、冷却水温度が設定温度よりも低い場合には、サーモスタットバルブ６が閉弁状態となる。また、このような冷却水温度が設定温度よりも低温の場合には、コントローラ３０は、第１切換弁２１と第２切換弁２２を、図１に示すポジションに制御する。これにより、第１切換弁２１では、第１分岐路１３が、第１冷却水路１１および第２冷却水路１２に接続される一方で、第２分岐路１４が遮断される。また、第２切換弁２２では、第１冷却水路１１が開かれる一方で、バイパス路１５が遮断される。
【００２４】
この場合、エンジン１で暖められた冷却水は、ラジエータ２で冷却されること無く、ヒータコア４および熱交換装置５に供給される。また、ヒータコア４を通過した冷却水は、熱交換装置５に送られること無くウォータポンプ３に吸い込まれる。
【００２５】
このときの熱交換装置５の作動を、順を追って説明する。
まず、エンジン１の駆動開始直後は、図５（ａ）に示す状態となっている。
この場合、第２流路５０２には、エンジン１で温められた冷却水が流れる。一方、第１流路５０１に接続されたバイパス路１５は、第２切換弁２２で遮断されていることから、冷却水の流れは無く冷却水が溜まった状態となっている。また、連通部５０３では、図示のように、第１バイメタルバルブ５４ａおよび第２バイメタルバルブ５５ａが閉弁状態となっており、冷却水がバイパス路１５全体に溜まった状態となっている。
【００２６】
このように、熱交換装置５では、第２流路５０２に、エンジン１で暖められた冷却水が流れるため、この冷却水により、オイル流路５１ａを流れるオイルが加熱される。
また、この状態で、車両を走行させた場合、熱交換装置５には、図において左から右に送風が当たり、第１流路５０１の外周面が送風に晒され、オイル流路５１ａの外周が、直接送風に晒されることはない。したがって、オイル流路５１ａが風上側に配置されて送風に晒されるものと比較して、第１流路５０１および連通部５０３に貯留状態の冷却水が断熱材の役目を果たし、走行風でオイルが冷却されるのが抑制される。
加えて、加熱された冷却水が流れる第２流路５０２は、その外側が断熱材５７で覆われており、加熱された冷却水の熱が第２流路５０２から放熱されるのが抑制される。また、第１流路５０１に冷却水を流すものと比較して、冷却水の熱が外部に放熱されにくく、その分、オイルを加熱することができる。
したがって、オイルの加熱が効率良く成される。
【００２７】
その後、図５（ａ）に示すエンジン１の駆動開始直後から時間が経過すると、熱交換装置５は、図５（ｂ）に示す状態に変化する。
すなわち、第２流路５０２の冷却水の温度が、連通部５０３に溜まっている冷却水温度よりも高いことから、第２バイメタルバルブ５５ａが開弁する。よって、連通部５０３に、第２流路５０２の暖かい冷却水が供給される。
【００２８】
そして、第２流路５０２と連通部５０３との温度差が無くなると、熱交換装置５は、図５（ｃ）に示すように、両バイメタルバルブ５４ａ，５５ａが閉弁した後、連通部５０３と第１流路５０１とに生じた温度差で、図５（ｄ）に示す状態に変化する。
すなわち、第２バイメタルバルブ５５ａが閉弁状態となる一方、連通部５０３と第１流路５０１とに温度差が生じ、第１バイメタルバルブ５４ａが開弁状態となる。
よって、連通部５０３に供給された暖かい冷却水が、さらに、第１流路５０１にも供給されて、オイル流路５１ａの風上側に貯留された冷却水が温められる。
【００２９】
その後、連通部５０３と第１流路５０１との温度差が無くなると、図５（ｅ）に示すように、第１バイメタルバルブ５４ａが閉弁する。この時点で、連通部５０３の熱が第１流路５０１に伝達されて温度が低下しているため、連通部５０３と第２流路５０２との間に再び温度差が生じ、図５（ｆ）に示すように、第２バイメタルバルブ５５ａが開弁し、前述のように、第２流路５０２の冷却水が、連通部５０３に供給されて、連通部５０３の温度が上昇する。
以上の図５の（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）の動作が繰り返されることで、第２流路５０２を流れる暖かい冷却水によりオイルが加熱されるのに加えて、第１流路５０１および連通部５０３に溜められた冷却水も加熱される。
したがって、このような第１流路５０１および連通部５０３への熱の伝達が行われないものと比較して、オイル流路５１ａに対する断熱効果を高めることができる。
【００３０】
なお、第１流路５０１に接続されたバイパス路１５は、第２切換弁２２で遮断されていて、冷却水の流れが無いことから、上述した第２流路５０２から第１流路５０１への冷却水の移動は、緩やかに成される。
また、両流量調節部５４，５５により、第２流路５０２から連通部５０３への流量は、連通部５０３から第１流路５０１への流量よりも少なく抑えられる。このため、容量の小さな連通部５０３から容量の大きな第１流路５０１への熱の伝達がスムーズに成されるのに対し、容量の大きな第２流路５０２から容量の小さな連通部５０３への熱の伝達が抑えられる。したがって、第２流路５０２の冷却水の熱が、連通部５０３および第１流路５０１に伝達されるのが緩やかに成され、この熱の伝達がスムーズに成されるものと比較して、オイルの加熱性能が低下するのを抑えることができる。
【００３１】
よって、自動変速機のオイルの加熱が効率良く成される。特に、寒冷地では、送風の温度が低いとともに、始動時には、第１流路５０１および連通部５０３に溜められた冷却水も低温となっていることから、オイル流路５１ａの熱が、これら第１流路５０１および連通部５０３の冷却水に奪われるおそれがある。それに対し、本実施例１では、オイル流路５１ａの風上の第１流路５０１が、オイル流路５１ａから送風への放熱を妨げ、かつ、第１流路５０１および連通部５０３に、第２流路５０２の暖かい冷却水が供給されることから、オイルからの吸熱作用を抑制し、効率良くオイルの加熱が行われる。
以上のように、本実施例１では、自動変速機のオイルが効率的に暖められ、短時間に粘性低下を図ることができる。
【００３２】
（エンジン完暖時）
次に、冷却水温度があらかじめ設定された設定温度よりも高まったエンジン完暖時の作動を説明する。
この場合、図２に示すように、サーモスタットバルブ６が開弁され、冷却水は、冷却水循環路１０を循環する。すなわち、エンジン１で加熱された冷却水は、ラジエータ２で冷却された後、ウォータポンプ３から再びエンジン１に供給される。
同時に、このとき、コントローラ３０により、第１切換弁２１が、第１分岐路１３と第１冷却水路１１とを接続し、第２分岐路１４および第２冷却水路１２を遮断した第２のポジションに切り換えられる。また、第２切換弁２２は、バイパス路１５を遮断した状態に維持される。
【００３３】
このとき、熱交換装置５にあっては、第１流路５０１および第２流路５０２では、冷却水の流れが無く、両流路５０１，５０２および連通部５０３には、冷却水が溜められた状態となる。
したがって、図外の自動変速機のオイルの温度が上昇すると、オイル流路５１ａのオイルの熱が、両流路５０１，５０２および連通部５０３の冷却水に伝達される。
この場合、連通部５０３の冷却水容量が最も小さいことから、連通部５０３の冷却水が最も高温となる。
そこで、第１流路５０１と連通部５０３とに温度差が生じると、図６に示すように、第１バイメタルバルブ５４ａが開弁して、連通部５０３の熱が第１流路５０１に伝達され、第１流路５０１から放熱される。
その後、冷却水の移動により第１流路５０１と連通部５０３との温度が等しくなると、第１バイメタルバルブ５４ａが閉じられ、その後、再び、連通部５０３が第１流路５０１よりも高温になると、第１バイメタルバルブ５４ａが開弁される。
以上の動作を繰り返すことで、オイルの温度上昇が抑制される。
【００３４】
（高油温時）
自動変速機のオイルが高温となる走行状況では、コントローラ３０は、第１切換弁２１と第２切換弁２２とを図３に示すように切り換える。これにより、第１切換弁２１では、第２分岐路１４が、第１冷却水路１１および第２冷却水路１２に接続される一方で、第１分岐路１３が遮断される。また、第２切換弁２２では、バイパス路１５が開かれる一方、第１冷却水路１１が遮断される。
【００３５】
したがって、ラジエータ２で冷却された冷却水が、第２冷却水路１２から熱交換装置５の第２流路５０２に供給されるとともに、ヒータコア４で放熱されてさらに低温となった冷却水が、バイパス路１５から熱交換装置５の第１流路５０１に供給される。
したがって、オイル流路５１ａのオイルは、両流路５０１，５０２および連通部５０３の冷却水で冷却される。
【００３６】
この場合、熱交換装置５では、第１流路５０１にヒータコア４で放熱された低温の冷却水が供給されるとともに、放熱フィン５８により放熱されることから、最も低温となっている。一方、連通部５０３に貯留された冷却水は、容量が少ないとともに、オイル流路５１ａと熱交換される。
そこで、第１流路５０１と連通部５０３との冷却水の温度は、連通部５０３の温度≧第１流路５０１の関係に成っており、温度差が生じるたびに、第１バイメタルバルブ５４ａが図７に示すように開弁される。
一方、第２流路５０２には、第１流路５０１よりも高温の冷却水が供給されている。そこで、連通部５０３と第２流路５０１との温度は、第２流路５０２の温度≧連通部５０３の関係になっている。そこで、両者５０２，５０３に温度差が生じるたびに、第２バイメタルバルブ５５ａが開弁される。
したがって、両バイメタルバルブ５４ａ，５５ａは、温度差が生じるたびに開弁され、図７に示すように、第１流路５０１を流れる冷却水の一部が、連通部５０３を介して第２流路５０２に流れる。
このとき、両流量調節部５４，５５により、第２流路５０２から連通部５０３への流量は、連通部５０３から第１流路５０１への流量よりも少なく抑えられる。このため、連通部５０３は、より低温の第１流路５０１との熱の伝達がスムーズに成され、第２流路５０２よりも低温に保たれ、より効率的にオイルを冷却することができる。
【００３７】
このように、オイル流路５１ａの外周には、ラジエータ２で冷却された冷却水と、それよりも低い温度の冷却水が、常に、両流路５０１，５０２および連通部５０３を流れ、効率的に冷却される。さらに、両流路５０１，５０２に、両冷却水路１１，１２の一方のみから冷却水を供給するものと比較して、両冷却水路１１，１２の管径を大きくすること無く、略２倍の冷却水流量が得られ、効率的なオイルの冷却が可能となる。
しかも、第１流路５０１では、放熱フィン５８による放熱が成され、最も低温の第１流路５０１を流れる冷却水がさらに冷却され、いっそう効率的なオイルの冷却が行われる。
【００３８】
以上説明したように、本実施例１では、以下に列挙する効果が得られる。
ａ）オイルの加熱時には、熱交換装置５の第２流路５０２にオイルよりも高温の冷却水を供給し、オイルの冷却時には、熱交換装置５の第１流路５０１と第２流路５０２とに、オイルよりも低温の冷却水を供給するようにした。
このように、本発明では、状況に応じ、オイルの加熱および冷却を行うことができ、オイルの温度調節が可能である。
さらに、第１流路５０１と第２流路５０２とが連通部５０３を介して連通されているため、両流路５０１，５０２の間で、熱交換を行って、効率的なオイルの温度調節が可能である。
具体的には、本実施例１では、オイルの加熱時には、第２流路５０２の熱を連通部５０３および第１流路５０１に伝達させることで、オイルの断熱性能を高めることができる。オイルの冷却時には、第１流路５０１よりも低温の冷却水を、連通部５０３および第２流路５０２に伝達させて、ラジエータ２を通過させただけの第２冷却水路１２を流れる冷却水のみで冷却する場合よりも、冷却することができる。
【００３９】
ｂ）熱交換装置５において、各流路５０１，５０２および連通部５０３は、両管５１，５２の軸方向に直線状に形成したため、流路の距離を稼ぐために流路を蛇行させたり折り返したりしたものと比較して、流路抵抗が小さくできる。したがって、冷却水の流量を確保して、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００４０】
ｃ）第１流路５０１と連通部５０３との間に第１流量調節部５４を設けるとともに、第２流路５０２と連通部５０３との間に第２流量調節部５５を設け、第２流量調節部５５の流量を第１流量調節部５４の流量よりも少なくした。
したがって、オイルの加熱時には、第２流路５０２の熱が、第１流路５０１に伝達される量を制限して、効率的な加熱を可能とする。
一方、オイルの冷却時には、連通部５０３を第２流路５０２よりも低温に保って、効率的な冷却が可能となる。
【００４１】
ｄ）送風路Ｓにおいて、第１流路５０１を風上に、第２流路５０２を風下に配置し、暖気時におけるオイルの加熱時に、オイル流路５１ａの風下側の第２流路５０２に暖かい冷却水を供給するようにした。したがって、風上側の第１流路５０１に冷却水を供給するのと比較して、冷却水が放熱されにくく、効率的にオイルを加熱できる。
しかも、このとき、オイル流路５１ａの風上に第１流路５０１を配置し、第１流路５０１の冷却水が、オイル流路５１ａの断熱材として機能するようにした。したがって、オイル流路５１ａの外周が送風に晒されるものと比較して、効率的にオイルを加熱できる。
【００４２】
ｅ）さらに、上記ｃ）の暖機時に、第１流路５０１の上流の第２切換弁２２を、第１流路５０１の流れを遮断して、冷却水が流れないようにした。
このため、ヒータコア４で放熱して第２流路５０２を流れる冷却水よりも低温となった冷却水が、さらに、第１流路５０１を流れるときに、放熱フィン５８で放熱され、かつ、オイル流路５１ａを加熱することで、暖機時の冷却水の温度上昇を、妨げることを防止できる。
したがって、暖機時の冷却水の効率的な温度上昇を図りながらも、上記ｄ）のオイル流路５１ａに対する断熱作用を発揮して、効率的なオイルの加熱を助けることができる。
【００４３】
ｆ）風上側から順に配置された第１流路５０１、連通部５０３、第２流路５０２の間に、第１バイメタルバルブ５４ａおよび第２バイメタルバルブ５５ａを設け、各バルブ５４ａ，５５ａの風下側が高温である場合に、自動的に開弁するようにした。
したがって、暖機時には、図５の（ｃ）〜（ｆ）で示すように、両バルブ５４ａ，５５ａが交互に開閉し、第２流路５０２の冷却水の熱が、第１流路５０１および連通部５０３に貯留された冷却水に伝達され、この熱交換が成されないものと比較して、第１流路５０１および連通部５０３による断熱作用が高まり、オイルを効率的に加熱できる。加えて、冷却水が流れる第２流路５０２と、冷却水が貯留された第１流路５０１とが、直接連通状態となりにくい。よって、第２流路５０２を流れる冷却水の熱が、第１流路５０１に奪われてエンジンの暖機およびオイルの加熱が遅れるのを防止できる。
一方、オイルの冷却時には、図７に示すように、両バルブ５４ａ，５５ａの開弁状態を維持して、連通部５０３に蓄熱されることを防止して、効率の良いオイルの冷却が可能である。
しかも、両バイメタルバルブ５４ａ，５５ａは、温度差に基づいて自動開閉されるため、温度センサなどを用いて温度を検出するとともに、電磁弁などアクチュエータを用いて開閉するものと比較して、コンパクトかつ安価に構成することができる。
【００４４】
ｇ）オイルの加熱時に加熱用の冷却水を流す第２流路５０２の外周に、断熱材５７を設けた。このため、第２流路５０２からの放熱を防止して、オイルの加熱を促進させることができる。
【００４５】
ｈ）オイルの冷却時に、最も低温の冷却水が流れる第１流路５０１の外周に、放熱用の放熱フィン５８を設けた。このため、第１流路５０１を流れる冷却水をより低温として、オイルの冷却を促進できる。
【００４６】
ｉ）オイル流路５１ａは、全周が、冷却水が流通あるいは貯留される第１流路５０１、連通部５０３、第２流路５０２により周状に囲むようにしたため、オイル流路５１ａを形成する内管５１の一部が外部に露出しているものと比較して、高い断熱性能および熱交換性能が得られる。
【００４７】
（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例１あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。
【実施例２】
【００４８】
図８に基づいて実施例２の熱交換装置Ｂについて説明する。
実施例２の熱交換装置Ｂは、第１流量調節部２５４として流路を上下に折り曲げて、流量を制限しながら冷却水の流通を許す構造のラビリンスを用い、第２流量調節部２５５に、バイメタルバルブ２５５ａと上向きに突出された流量調節用凸部２５５ｂとを設けた例である。
なお、実施例１と同様に、第１流量調節部２５４の流量は、第２流量調節部２５５よりも少ない量に抑えられている。
【００４９】
また、実施例２では、バイメタルバルブ２５５ａは、実施例１で示した第２バイメタルバルブ５５ａと同様に、連通部５０３よりも第２流路５０２の温度が高い場合に開弁する構成となっている。
【００５０】
よって、暖機時には、第２流路５０２に暖かい冷却水が流れると、バイメタルバルブ２５５ａが開弁し、連通部５０３に熱が伝達される。また、連通部５０３に伝達された熱は、この連通部５０３の冷却水が、温度差による対流により、第１流路５０１に移動することにより、第１流路５０１に伝達される。これにより、実施例１と同様に、オイル流路５１ａのオイルの効率良い加熱が成される。
【００５１】
また、エンジン完暖時には、実施例１と同様に、連通部５０３で加熱された冷却水は、第１流量調節部２５４を介して第１流路５０１の冷却水と対流し、連通部５０３の熱が、第１流路５０１に貯留された冷却水に伝達される。
【００５２】
また、オイルが高温となった際には、バイメタルバルブ２５５ａが開弁し、かつ、第１流量調節部２５４のラビリンスは、常時連通状態であるため、実施例１と同様に、第１流路５０１、連通部５０３、第２流路５０２は、常時連通された状態となる。
したがって、実施例１と同様に、オイルは、ラジエータ２を通過して冷却された第２流路５０２を流れる冷却水と、さらに、ヒータコア４を通過して冷却された第１流路５０１を流れる冷却水とにより、冷却される。また、連通部５０３は、常時、第２流路５０２の温度以下に保たれ、この部分に蓄熱されることがない。
【００５３】
以上のように、実施例２にあっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。また、第１流量調節部２５４には、第１バイメタルバルブ５４ａに代えて、ラビリンスを用いたため、さらに、安価に構成することができる。
【実施例３】
【００５４】
図９に基づいて、実施例３の熱交換装置Ｃについて説明する。
実施例３は、実施例２の変形例であり、第１流量調節部３５４に、ラビリンスに代えてオリフィスを設けた例である。
このオリフィスで構成された第１流量調節部３５４にあっても、実施例２と同様に、流量を制限しながら、第１流路５０１と連通部５０３との間で、冷却水を移動させて、熱の伝達が可能であって、実施例２と同様の作用効果を得ることができる。しかも、ラビリンスよりも構造を簡略化して、コスト低減を図ることが可能である。
【実施例４】
【００５５】
図１０に基づいて、実施例４の熱交換装置Ｄについて説明する。
実施例４は、実施例３の変形例であり、第２流量調節部４５５として、ラビリンスを設け、さらに、コストダウンを図った例である。
なお、第２流量調節部４５５を構成するラビリンスの流量は、第１流量調節部３５４のオリフィスよりも多くなるようにその流路抵抗が設定されている。
したがって、第２流路５０２と連通部５０３との間では、第２流量調節部４５５を介して、冷却水が流量を制限されながら徐々に移動可能となっている。そこで、第２流路５０２と連通部５０３との間に温度差が生じたときには、第２流量調節部４５５を介した冷却水の移動に伴って、熱が徐々に伝達される。
【００５６】
よって、実施例４にあっても、暖機時には、第２流路５０２を流れる冷却水によるオイルの加熱を行うことができる。また、この第２流路５０２の冷却水の熱を、徐々に連通部５０３および第１流路５０１に移動させ、第１流路５０１および連通部５０３に貯留された冷却水による断熱作用を得るとともに、熱を伝達することで、オイルの熱が第１流路５０１および連通部５０３に放熱されることを抑制することができる。
【００５７】
また、エンジン完暖時には、オイルの熱を、第１流路５０１、連通部５０３、第２流路５０２に貯留された冷却水に伝達し、オイルの温度上昇を抑えることができる。この際、連通部５０３に貯留された冷却水が加熱された場合、その熱を、第１流路５０１および第２流路５０２に逃がすことができる。
【００５８】
また、オイルが高温になった際には、第１流路５０１および第２流路５０２に冷却水を流し、積極的に冷却することができる。
【００５９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１〜４を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および各実施例１〜４に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６０】
例えば、実施例１〜４では、熱交換装置を、自動変速機のオイルの温度調節を行う熱交換システムに適用したものを示したが、温度調節の対象は、自動変速機のオイルに限定されず、他の車載機器や産業機器のオイルの温度調節に使用可能な他、オイル以外の流体の温度調節にも使用することができる。
【００６１】
また、実施例１〜４では、第１流量調節部を開閉するバルブとして、温度差により自動開閉するバイメタルバルブを示したが、これに限定されず、電磁弁などのアクチュエータにより開閉される弁を用いてもよい。
【００６２】
また、実施例１〜４では、熱交換装置として、略長方形筒状の内管５１と外管５２とにより二重管状に形成されたものを示したが、その形状は、実施例１〜４で示したものに限定されない。例えば、内管と外管との少なくとも一方に、円形断面形状のものや、四角以外の多角形状のものを用いてもよい。また、内管と外管とに形状の異なるものを用いてもよい。
【００６３】
また、実施例１〜４では、内管の全周を外管で覆い、第１流路、連通部、第２流路で、内管の全周を覆うようにした例を示したが、これに限定されない。すなわち、オイル流路５５１ａの一側に第１流路５０１、他側に第２流路５０２が配置されていれば、例えば、図１１に示すように、内管５５１の一部が、外管５５２の外側に露出していてもよい。また、この場合、露出部分を、断熱材５７で覆うのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の最良の実施の形態である実施例１の熱交換システムＡを示す回路図であり、暖機時（オイル加熱時）の状態を示している。
【図２】実施例１の熱交換システムＡを示す回路図であり、エンジン完暖時の状態を示している。
【図３】実施例１の熱交換システムＡを示す回路図であり、高油温時（オイル冷却時）の状態を示している。
【図４】実施例１の熱交換システムＡに用いた熱交換装置５を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図５】実施例１の熱交換システムＡに用いた熱交換装置５の暖機時の動作を（ａ）〜（ｆ）に順を追って示す断面図であり、（ａ）は、暖機初期を示し、（ｂ）は、その後第２バイメタルバルブ５５ａが開いた状態を示し、（ｃ）は、その後第２バイメタルバルブ５５ａが閉じた状態を示し、（ｄ）は、その後、第１バイメタルバルブ５４ａが開いた状態を示し、（ｅ）は、その後、第１バイメタルバルブ５４ａが閉じた状態を示し、（ｆ）はその後、第２バイメタルバルブ５５ａが開いた状態を示している。
【図６】実施例１の熱交換システムＡに用いた熱交換装置５のエンジン完暖時の動作を示す断面図である。
【図７】実施例１の熱交換システムＡに用いた熱交換装置５の高油温時の動作を示す断面図である。
【図８】実施例２の熱交換装置Ｂを示す断面図である。
【図９】実施例３の熱交換装置Ｃを示す断面図である。
【図１０】実施例４の熱交換装置Ｄを示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例の熱交換装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ     熱交換システム
１     エンジン
２     ラジエータ
３     ウォータポンプ
４     ヒータコア
５     熱交換装置
６     サーモスタットバルブ（ゲート弁）
１０   冷却水循環路
１１   第１冷却水路
１２   第２冷却水路
１３   第１分岐路
１４   第２分岐路
１５   バイパス路
２１   第１切換弁
２２   第２切換弁
５１ａ オイル流路（温度調節対象流体流路）
５４   第１流量調節部
５４ａ 第１バイメタルバルブ
５４ｂ 第１流量調節用凸部
５５   第２流量調節部
５５ａ 第２バイメタルバルブ
５５ｂ 第２流量調節用凸部
５７   断熱材
５８   放熱フィン
２５４ 第１流量調節部（ラビリンス）
２５５ 第２流量調節部
２５５ａバイメタルバルブ
３５４ 第１流量調節部（オリフィス）
４５５ 第２流量調節部（ラビリンス）
５０１ 第１流路
５０２ 第２流路
５０３ 連通部
【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】
2010060231.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010060231.tif 000011
【図１０】
2010060231.tif 000012
【図１１】
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