(57)【要約】  【課題】  オイルクーラの熱交換効率を向上させる。  【解決手段】  多数のコアプレート５を積層して互いに接合し、積層されたコアプレート５間の隙間によって流体が通流可能な流体流路を構成し、これらの流体流路を用いてオイル流路６と冷却水流路７とをコアプレート５の積層方向に交互に構成するオイルクーラにおいて、冷却水流路７は、冷却水流路７内に流体を導入する冷却水導入孔９ａ、冷却水流路７内から流体を排出する冷却水排出孔９ｂを有し、下コアプレート３１（５）には、上コアプレート３２（５）に向かって突出する複数の突起部４０が形成され、これら複数の突起部４０は、冷却水導入孔９ａから冷却水排出孔９ｂに至る流体の流れが冷却水流路７全体で均一となるよう、冷却水流路７内における分布に粗密が生じるよう設定されている。  【選択図】  図１
2006183945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のコアプレートを積層して互いに接合し、積層されたコアプレート間の隙間によって流体が通流可能な流体流路を構成し、これらの流体流路を用いてオイル流路と冷却水流路とをコアプレートの積層方向に交互に構成するようにしたオイルクーラであって、各流体流路が、流体流路内に流体を導入する流体導入口と、流体流路内から流体を排出する流体排出口とを有するオイルクーラにおいて、
流体流路を構成する上下一対のコアプレートの内の一方のコアプレートには、他方のコアプレートに向かって突出する複数の突起部が形成され、
これら複数の突起部は、流体導入口から流体排出口に至る流体の流れが流体流路全体で均一となるよう、流体流路内に粗密となる分布が形成されていることを特徴とするオイルクーラ。
【請求項２】
流体流路を構成する上下一対のコアプレートの内の一方のコアプレートには、流体導入口の近傍に、他方のコアプレートに向かって突出する少なくとも一対の細長い長突起部が形成され、
一対の長突起部は、両者の間に構成される細長い長突起部間流路の一端が流体導入口を指向し、長突起部間流路の他端が流体排出口を指向しないよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルクーラに関し、特にオイルクーラ内を流れるオイル及び冷却水の流路の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内部にオイル通路を構成するチューブ体を複数段積層してなる冷却エレメントをウォータジャケット内に配置し、チューブ体の内部を流れるオイルと、ウォータジャケット内を流れる冷却水との間で熱交換を行うようにした構成が開示されている。
【０００３】
この特許文献１において、チューブ体は、多数の突起が上向きに形成された下向き皿状の上プレートと、多数の突起が下向きに形成された上向き皿状の下プレートと、両者の間に配置される多孔波状のフィンプレートと、から大略構成され、長手方向の一端部にオイルの入口が設けられ、長手方向の他端部にオイルの出口が設けられている。
【特許文献１】特開２０００−２８３６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この特許文献１においては、オイルの入口及びオイルの出口の大きさが、チューブ体の内部に形成されるオイル流路の幅に比べて小さくなるよう形成されているため、チューブ体の内部において、オイルは上述したオイルの入口とオイルの出口とを直線的に結んだ最短経路上で最も流れ易くなり、かつこの最短経路から離れるほど流れにくく滞留しやすくなる。つまり、チューブ体の内部のオイルの流れが、全体として不均一なものになってしまい、オイルの冷却効率が悪化してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明の請求項１は、多数のコアプレートを積層して互いに接合し、積層されたコアプレート間の隙間によって流体が通流可能な流体流路を構成し、これらの流体流路を用いてオイル流路と冷却水流路とをコアプレートの積層方向に交互に構成するようにしたオイルクーラであって、各流体流路が、流体流路内に流体を導入する流体導入口と、流体流路内から流体を排出する流体排出口とを有するオイルクーラにおいて、流体流路を構成する上下一対のコアプレートの内の一方のコアプレートには、他方のコアプレートに向かって突出する複数の突起部が形成され、これら複数の突起部は、流体導入口から流体排出口に至る流体の流れが流体流路全体で均一となるよう、流体流路内に粗密となる分布が形成されていることを特徴としている。流体流路内において、流体の流れは、流体導入口と流体排出口とを直線的に結ぶ最短経路で最も流れ易くなり、この最短経路から離れた位置ほど流体は流れにくくなる。しかしながら、コアプレートに形成された複数の突起部の流体流路内における分布に粗密をつけることで、流体流路内における流体の流れを均一化することが可能となる。
【０００６】
また、請求項２のように、流体流路を構成する上下一対のコアプレートの内の一方のコアプレートには、流体導入口の近傍に、他方のコアプレートに向かって突出する少なくとも一対の細長い長突起部を形成し、一対の長突起部が、両者の間に構成される細長い長突起部間流路の一端が流体導入口を指向し、長突起部間流路の他端が流体排出口を指向しないよう設定するようにしてもよい。これによって、流体の流れにくい部分に向かって流体がより積極的に誘導されることになり、一層流体流路内における流体の流れが均一化される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コアプレート５間に構成される流体流路内における流体の流れを均一化することができるため、オイルクーラの熱交換効率を向上させることができる。
【０００８】
そして、請求項２のように、流体導入口に近接させた一対の長突起部により構成された長突起部間流路により、流体流路内の冷却水が流れにくくなる部分に向けて冷却水を誘導することで、一層効果的に流体流路内における流体の流れを均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明に係るオイルクーラの一対のコアプレート５を分離して示した斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った位置での本発明に係るオイルクーラの断面図を示し、図３は図１におけるＢ−Ｂ線に沿った位置での本発明に係るオイルクーラの断面図を示し、図４は図１におけるＣ−Ｃ線に沿った位置での本発明に係るオイルクーラの断面図を示している。
【００１１】
初めに、オイルクーラ全体の構成を説明する。オイルクーラは、オイルと冷却水との熱交換を行うコア部１と、このコア部１の上面に取り付けられる金属製の頂部プレート１５と、コア部１の下面に取り付けられる比較的厚肉の金属板からなる底部プレート２と、から大略構成されている。
【００１２】
コア部１は、基本的な形状が同一な多数の金属製のコアプレート５を積層し、積層されたコアプレート５，５間の隙間に流体が通流可能な流体流路を構成し、これらの流体流路を用いて、オイル流路６と冷却水流路７とが交互に構成されたものである。具体的には、コアプレート５は、全体として細長い略矩形を呈し、その周縁部５ａは、テーパ状をなして、各コアプレート５を積層した状態では、各周縁部５ａが互いに密に接するようになっている。そして、本実施形態においては、コアプレート５の長辺となる一辺側の２箇所にオイル連通孔８が開口形成されていると共に、上記一辺に平行な他辺側の２箇所に冷却水連通孔９が開口形成されている。さらに、コアプレート５には、複数の突起部４０（詳細は後述）及び複数の長突起部４１（詳細は後述）が、突出形成されている。
【００１３】
コアプレート５は、上記のオイル連通孔８や冷却水連通孔９の周囲がボス部１０として一段高く形成されているものと、平坦なものとを交互に組み合わされることで、各コアプレート５間に流路となる一定の間隔が保持されている。
【００１４】
そして、隣接した２枚のコアプレート５，５の間では、それぞれのオイル連通孔８は、互いに一致した位置にあり、ボス部１０の周囲が、各オイル連通孔８を囲むように隣接するコアプレート５と当接されている。これにより、多数のオイル連通孔８を介して、各オイル流路６（図２を参照）同士が連通すると共に、全体としてコア部１内をオイルが上下方向に通流し得るようになっている。また、冷却水連通孔９についても、オイル連通孔８と全く同様の構成となっており、隣接した２枚のコアプレート５，５の間では、それぞれの冷却水連通孔９は、互いに一致した位置にあり、ボス部１０の周囲が、各冷却水連通孔９を囲むように隣接するコアプレート５と当接されている。これにより、多数の冷却水連通孔９を介して、各冷却水流路７（図３を参照）同士が連通すると共に、全体としてコア部１内を冷却水が上下方向に通流し、かつ各冷却水流路７内を流れるようになっている。
【００１５】
最下部のコアプレート５の下に積層された底部プレート２には、コア部１にオイルを導入するオイル導入貫通孔１１と、コア部１からオイルを排出するオイル排出貫通孔１２と、コア部１に冷却水を導入する冷却水導入貫通孔１３と、コア部１から冷却水を排出する冷却水排出貫通孔１４と、が形成されている。
【００１６】
上述した多数のコアプレート５、頂部プレート１５、底部プレート２は、組み付け時に、ロー付によって一体化されている。
【００１７】
上記の構成においては、内燃機関の各部を潤滑して高温となったオイルが、底部プレート２のオイル導入貫通孔１１を介してコア部１の各オイル流路６へ導入され、冷却水と熱交換して冷却された上で、オイル排出貫通孔１２から排出される。また、冷却水は、底部プレート２の冷却水導入貫通孔１３を介してコア部の各冷却水流路７へ導入され、オイルと熱交換した上で、冷却水排出貫通孔１４から排出される。
【００１８】
次に、本発明の要部となるコアプレート５の形状について、図１を用いて説明する。
【００１９】
ここで、以下の説明では、便宜上、図１において相対的に下方に位置するコアプレート５を下コアプレート３１とし、相対的に上方に位置するコアプレート５を上コアプレート３２とし、両者の間に冷却水流路７が構成されるものとして説明する。さらに、２つのオイル連通孔８のうち、８ａをオイル流路６にオイルを導入するオイル導入孔とし、８ｂをオイル流路６からオイルを排出するオイル排出孔とする。また、２つの冷却水連通孔９のうち、９ａを冷却水流路７に冷却水を導入する冷却水導入孔とし、９ｂを冷却水流路７から冷却水を排出する冷却水排出孔とする。尚、オイル導入孔８ａ及び冷却水導入孔９ａは、流体導入口に相当するものであり、オイル排出孔８ｂ及び冷却水排出孔９ｂは、流体排出口に相当するものである。
【００２０】
下コアプレート３１は、下コアプレート３１の一方の長辺側の２箇所に開口形成されたオイル導入孔８ａ及びオイル排出孔８ｂの周囲が上述したボス部１０として一段高く形成され、下コアプレート３１の他方の長辺側の２箇所に開口形成された冷却水導入孔９ａ及び冷却水排出孔９ｂの周囲が平坦に形成されている。
【００２１】
上コアプレート３２は、上コアプレート３２の一方の長辺側の２箇所に開口形成されたオイル導入孔８ａ及びオイル排出孔８ｂの周囲が平坦に形成され、上コアプレート３２の他方の長辺側の２箇所に開口形成された冷却水導入孔９ａ及び冷却水排出孔９ｂの周囲が上述したボス部１０として一段高く形成されている。
【００２２】
つまり、上コアプレート３２は、下コアプレート３１を１８０度回転させた状態のものであって、下コアプレート３１と上コアプレート３２とは、同一形状である。
【００２３】
下コアプレート３１には、略円錐台形状を呈した複数の突起部４０が突出形成されている。これら複数の突起部４０は、上述したボス部１０の高さと同じとなるよう形成されており、上コアプレート３２を積層した際にその先端は上コアプレート３２に対して当接し、かつ組み付け時にはロー付けにより接合されている。そして、これら複数の突起部４０は、冷却水導入孔９ａと冷却水排出孔９ｂを直線的に結んだ冷却水流路７内における冷却水流れの最短経路上に相対的に多く分布（密度が高い）するよう形成されている。換言すれば、複数の突起部４０は、冷却水導入孔９ａから冷却水排出孔９ｂに至る冷却水の流れが冷却水流路７全体で均一となるよう、冷却水流路７内における分布に粗密が生じるよう形成されている。
【００２４】
さらに、下コアプレート３１には、冷却水導入孔９ａの近傍に、断面略台形状で細長い一対の直線上の長突起部４１ａが突出形成されている。この一対の長突起部４１ａは、互いに略平行で、両者の間に構成される直線状の細長い長突起部間流路４２ａが、冷却水排出孔９ｂを指向しないように形成されている。詳述すると、この第１実施形態においては、長突起部間流路４２ａの一端が冷却水導入孔９ａに向かって開口し、長突起部間流路４２ａの他端が下コアプレート３１のオイル導入孔８側の長辺の略中央に向かって開口するよう、一対の長突起部４１ａが形成されている。
【００２５】
また同様に、冷却水排出孔９ｂの近傍にも、断面略台形状で細長い一対の直線状の一対の長突起部４１ｂが突出形成されている。この一対の長突起部４１ｂは、互いに略平行で、両者の間に構成される細長い直線状の長突起部間流路４２ｂが、冷却水導入孔９ａを指向しないように形成されている。詳述すると、この第１実施形態においては、長突起部間流路４２ｂの一端が冷却水排出孔９ｂに向かって開口し、長突起部間流路４２ｂの他端が下コアプレート３１のオイル導入孔８側の長辺の略中央に向かって開口するよう、一対の長突起部４１ｂが形成されている。
【００２６】
尚、一対の長突起部４１ａ及び一対の長突起部４１ｂは、上コアプレート３２を積層した際にそれらの先端は上コアプレート３２に対して当接し、かつ組み付け時にはロー付けにより接合されている。
【００２７】
一方、下コアプレート３１を１８０度回転させた形状となる上コアプレート３２においては、複数の突起部４０が、オイル導入孔８ａとオイル排出孔８ｂを直線的に結んだオイル流路６内におけるオイル流れの最短経路上に相対的に多く分布するようなる。また、一対の長突起部４１ａは、オイル排出孔８ｂを指向しないようになり、一対の長突起部４１ｂは、オイル導入孔８ａを指向しないようになる。
【００２８】
そして、下コアプレート３１及び上コアプレート３２においては、両者を積層した際に、下コアプレート３１の複数の突起部４０と、上コアプレート３２の複数の突起部４０とが、積層方向（上下方向）で、互いに重なり合わないように設定されている。すなわち、コアプレート５は、隣接するコアプレート５に対して１８０度回転させて積層した際に、隣接するコアプレート５、５間で、両者にそれぞれ形成されている複数の突起部４０同士が、積層方向で互いに重なり合わないように形成されている。上述した第１実施形態は、コアプレート５にオイル流路６と冷却水流路７とが平行に形成され、オイル流路６、冷却水流路７の流通する方向が同方向の例を示したが、その向きが逆であってもよい。
【００２９】
図５は、上述した第１実施形態の比較例を模式的に示すものである。この比較例は、上述した第１実施形態のコアプレート５において、突起部４０をコアプレート上に均等に設け、かつ長突起部４１ａ及び４１ｂを設けなかったものである。尚、説明の便宜上、上述した第１実施形態と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００３０】
この比較例においては、図示するように、冷却水流路７に導入された冷却水が、冷却水導入孔９ａと冷却水排出孔９ｂと結ぶ直線状の最短経路で流れやすくなり、この直線状の最短経路から外れた位置で流れが滞留し易くなる。すなわち、冷却水流路７内における冷却水の流れが不均一となり、冷却水流路７内における伝熱面積が有効活用されない状態となり、熱交換効率が低下してしまう。また、このことは、この比較例におけるオイル流路についても同様のことが言える。
【００３１】
一方、上述した第１実施形態において、冷却水流路７は、冷却水が最も流れ易い冷却水導入孔９ａと冷却水排出孔９ｂとを結ぶ直線状の最短経路上に相対的に多くの突起部４０が分布することになるので、冷却水導入孔９ａと冷却水排出孔９ｂとを結ぶ直線状の最短経路上で冷却水が流れにくくなるものの、そのぶん冷却水導入孔９ａと冷却水排出孔９ｂとを結ぶ直線状の最短経路から離れたもともと冷却水が流れにくい部分に冷却水が流れ易くなる。同様に、オイル流路６についても、オイル導入孔８ａとオイル排出孔８ｂとを結ぶ直線状の最短経路から離れたもともとオイルが流れにくい部分にオイルが流れ易くなる。
【００３２】
すなわち、上述した第１実施形態においては、冷却水流路７内における冷却水の流れが相対的に均一化されると共に、オイル流路６内におけるオイルの流れが相対的に均一化される。そのため、冷却水流路７内における伝熱面積と、オイルル流路６内における伝熱面積と、がそれぞれ有効活用されることになるので、冷却水とオイル間の熱交換効率の向上を図ることができる。換言すれば、積層されたコアプレート５，５間に構成される流体流路内における流体の流れを均一化することができるため、オイルクーラの熱交換効率を向上させることができる。
【００３３】
また、一対の長突起部４１ａを設けることにより、冷却水導入孔９ａから冷却水流路７に導入された冷却水に対して、冷却水導入孔９ａと冷却水排出孔９ｂとを結ぶ直線状の最短経路から離れたもともと冷却水が流れにくい部分に向かう冷却水流れが積極的に生成されることになるので、冷却水流路７内における冷却水の流れをより一層効果的に均一化することができる。同様に、オイル流路６ついても、一対の長突起部４１ｂにより、もともとオイルが流れにくい部分に向かうオイル流れが積極的に生成されることになるので、オイル流路６内における冷却水の流れをより一層効果的に均一化することができる。
【００３４】
さらに、コアプレート５に形成された複数の突起部４０は、複数のコアプレート５を互いに積層した際に、隣接するコアプレート５，５間で、両者にそれぞれ形成されている複数の突起部４０同士が、積層方向で互いに重なり合わないように形成されているので、複数のコアプレート５を積層してなるコア部１の強度を向上させることができ、ひいてはオイルクーラの強度を向上させることができる。
【００３５】
また、コア部１は、同一の形状のコアプレート５を、隣接するコアプレート５に対して１８０度回転させて積層することで構成されるので、部品種類を少なくすることができ、総じてオイルクーラのコストを低減することができると共に、生産工程における部品管理等も容易となる。
【００３６】
以下、本発明の他の実施形態について、順次説明していくが、上述した第１実施形態と同一構成の部位には、同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００３７】
図６は、本発明の第２実施形態におけるオイルクーラ内の冷却水流路を模式的に示した説明図である。この第２実施形態は、上述した第１実施形態における、長突起部４１ａ及び４１ｂを設けなかったものであり、それ以外の構成は上述した第１実施形態と同一である。
【００３８】
このような第２実施形態においては、流体流路内における流体流れの均一化が、上述した第１実施形態に比べてやや不利となるものの、上述した第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
図７は、本発明の第３実施形態におけるオイルクーラ内の冷却水流路を模式的に示した説明図である。この第３実施形態は、上述した第１実施形態と比べ、一対の長突起部４１ａ、４１ｂを冷却水導入孔９ａの近傍と冷却水排出孔９ｂの近傍にそれぞれ形成した点は同一であるが、コアプレート５内の複数の突起部４０は、冷却水流路７内で分布に粗密が生じるように形成されていない点が異なる。
【００４０】
このような第３実施形態においては、流体流路内における流体流れの均一化が、上述した第１実施形態に比べてやや不利となるものの、上述した第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
図８は、本発明の第４実施形態におけるオイルクーラ内の冷却水流路を模式的に示した説明図である。この第４実施形態は、上述した第１実施形態のオイルクーラと基本的には略同一構成となっているが、オイル連通孔８がコアプレート５の対角線上の２カ所に開口形成され、冷却水連通孔９が異なる対角線上の２カ所に開口形成されたものである。また、コアプレート５は、オイル連通孔８や冷却水連通孔９の周囲がボス部として一段高く形成されているものと、平坦なものとを交互に組み合わされることで、各コアプレート５間に流路となる一定の間隔が保持されている。
【００４２】
そして、この第４実施形態においては、突起部４０が、２つのオイル連通孔８が位置する対角線上、もしくは２つの冷却水連通路９が位置する対角線上において、相対的に多く形成されている。また、２種類のコアプレート５のうち、オイル連通孔８の周りにボス部１０が形成され、冷却水連通孔９の周りが平坦ものには（図８に対応）、冷却水導入孔９ａの近傍に上述した第１実施形態における長突起部４１ａと略同一形状の長突起部４１ｃが２対形成されている。そして、２種類のコアプレート５のうち、冷却水連通孔９の周りにボス部が形成され、オイル連通孔８の周りが平坦なものには（図示せず）、オイル導入孔８ａの近傍に上述した第１実施形態における長突起部４１ａと略同一形状の長突起部４１ｂの対が一対の長突起部４１ｃとして２組形成されている。
【００４３】
図８を用いて詳述すれば、一方の一対の長突起部４１ｃは、冷却水導入孔９ａからオイル導入孔８ａに向かって形成され、他方の一対の長突起部４１ｃは、冷却水導入孔９ａからオイル排出孔８ｂに向かって形成されている。
【００４４】
このような第４実施形態においては、オイル流路６及び冷却水流路７の流路内に形成できる突起部４０を第１実施形態に比べさらに相対的に多く（密度をさらに高く）形成することができるので、流体の流れをさらに均一化できる。また、この第４実施形態においては、長突起部４１ｃ２対を冷却水導入孔９ａの近傍に形成したものを説明したが、冷却水排出孔９にも設けてよい。
【００４５】
尚、上述第１〜第４実施形態は、コアプレート５が全体として細長い略矩形（長方形）のものについて説明したが、コアプレートの形状はこれに限定されるものではなく、略矩形（長方形以外）、略円形、あるいは略楕円形等の様々な形状に適用可能である。
【００４６】
また、流体流路の流通方向も、オイル流路６と冷却水流路７とが平行でも交叉していても良く、その流れ方向が逆向きであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るオイルクーラの一対のコアプレートを分離して示した斜視図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った位置における断面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った位置における断面図。
【図４】図１におけるＣ−Ｃ線に沿った位置における断面図。
【図５】本発明に対する比較例を模式的に示した説明図。
【図６】本発明の第２実施形態におけるオイルクーラ内の流体流路を模式的に示した説明図。
【図７】本発明の第３実施形態におけるオイルクーラ内の流体流路を模式的に示した説明図。
【図８】本発明の第４実施形態におけるオイルクーラ内の流体流路を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
【００４８】
６…オイル流路（流体流路）
７…冷却水流路（流体流路）
８…オイル連通孔
９…冷却水連通孔
４０…突起部
４１…長突起部
【図１】
2006183945.tif 000003
【図２】
2006183945.tif 000004
【図３】
2006183945.tif 000005
【図４】
2006183945.tif 000006
【図５】
2006183945.tif 000007
【図６】
2006183945.tif 000008
【図７】
2006183945.tif 000009
【図８】
2006183945.tif 000010