(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油が入れられる被試験装置を空調される本体部であって試験室と空調室とを備えていて前記試験室と前記空調室との間で空調された空気が循環するように形成された環境試験器から成る本体部の前記試験室に入れると共に前記油をタンクに入れて該タンク内の油を油冷却器を介して循環冷却して前記被試験装置に供給するようにした油冷却装置付環境試験装置において、
前記油冷却器はプレート型熱交換器であり該油冷却器には冷凍機の冷媒が供給されるように構成されていて、前記タンクは前記被試験装置が上位置になるように前記試験室に設けられていて、前記油を前記被試験装置から前記タンクに落下可能にする多数の開口を備えたオイルパンが前記試験室において前記被試験装置と前記タンクとの間に設けられている、ことを特徴とする油冷却装置付環境試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油が入れられる被試験装置を空調される本体部に入れると共に前記油をタンクに入れて該タンク内の油を油冷却器を介して循環冷却して前記被試験装置に供給するようにした油冷却装置付環境試験装置に関し、油の低温試験の必要な油圧機器等の種々の油使用装置の環境試験を含み、特にＡＴ車のオートマチック・トランスミッションのバルブを低温条件を含む環境条件で試験する低温バルブテスターに好都合に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
油冷却装置付環境試験装置として例えばＡＴ車の減速機（オートマチック・トランスミッション）を対象とした低温バルブテスターとしては、従来図４に示す装置が用いられていた。この装置は、空調用冷凍機８から冷媒が送られる冷却器５５、加熱器５６、送風機５７等を備えた環境試験器５に試験すべき減速機１を入れ、タンク２、油の戻り管２ｂ、二次ポンプ６２、配管６１等によって油を循環させ、タンク２内の油加熱器７１によって油の加熱も可能にし、ブラインタンク１００を設けてブライン循環ポンプ１０１でブラインを循環させ、その中に浸漬式の油冷却器３´、第１段及び第２段蒸発器１０２、１０３、温調用のヒータ１０４を設け、それぞれの蒸発器にはそれぞれ２元冷凍サイクルを構成する第１段及び第２段から成る冷凍機４´から冷媒を送り、蒸発器１０２、１０３で冷却されるブラインで油冷却器３´を冷却可能にし、一次ポンプ７２によってタンク２の油を循環させつつ油冷却器３´で冷却可能にし、減速機１の油を低温、高温等の所定の環境条件で試験できるように構成されている。
【０００３】
このような低温バルブテスターでは、油を−３０℃程度の極めて低い温度まで冷却するため、油の粘度が高くなり、通常の多管式の冷却器では油の抵抗が大きくなる。そのため油の循環量を多くすることができず、冷却効率を上げられないと共に、蒸発器で直接油を冷却する直膨式の油冷却器では、冷媒を十分蒸発させるだけの熱交換をさせることができない。その結果、上記の従来の装置では、油の抵抗を少なくするために油冷却器を３系統に並列に分割すると共に、ブラインを介在させた間接冷却方式にしている。又、顕熱を利用する間接冷却媒体であるブラインの温度上昇を抑制するために、冷却器の数を更に多くしている。そして、このような複雑な構成の簡素化等のために、油冷却器及びブライン冷却用蒸発器をブライン浸漬式にしている。
【０００４】
しかしながら、このような従来の装置では、間接冷却用のブラインとして−４０℃程度以下の温度のものが必要になり、環境保護上問題のないブラインの選択が容易でないこと、冷凍機が二段圧縮又は二元冷凍式の装置になり、大型化して製造コストが高くなること、油冷却装置全体が大型化してコスト高になる共に重量が重くなり、装置のユニット化の妨げにもなること、大きな圧力損失によって油ポンプの軸動力の増大し試験可能な低温域の範囲が制限されること、タンクが環境試験器から離れているため油の戻りが悪く、系統全体の油量を多くしたり油戻り管の配管サイズを大型化するか又は複数本設ける必要があること、等の諸問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、ブラインを使用することなく、小型で簡単な構造でコストが安く、ユニット化が可能で、動力が低減されて運転費用も易い油冷却装置付環境試験装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、油が入れられる被試験装置を空調される本体部であって試験室と空調室とを備えていて前記試験室と前記空調室との間で空調された空気が循環するように形成された環境試験器から成る本体部の前記試験室に入れると共に前記油をタンクに入れて該タンク内の油を油冷却器を介して循環冷却して前記被試験装置に供給するようにした油冷却装置付環境試験装置において、
前記油冷却器はプレート型熱交換器であり該油冷却器には冷凍機の冷媒が供給されるように構成されていて、前記タンクは前記被試験装置が上位置になるように前記試験室に設けられていて、前記油を前記被試験装置から前記タンクに落下可能にする多数の開口を備えたオイルパンが前記試験室において前記被試験装置と前記タンクとの間に設けられている、ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した油冷却装置付環境試験装置の一例である低温バルブテスターと称される装置の全体構成を示す。
低温バルブテスターは、自動車のオートマチック・トランスミッション用の油が入れられる被試験装置であるオートマチック・トランスミッション１（以下「変速機１」という）の油をタンク２に入れ、このタンク２内の油を油冷却器３を介して循環冷却して変速機１に供給するように構成されている。油冷却器３は図２に示すようなプレート型熱交換器であり、これには冷凍機４の冷媒が供給される。タンク２は、減速機１が上位置になるように空調される本体部である環境試験器５内に設けられている。
【０００８】
環境試験装器５は、減速機１の試験環境として−３０℃から８０℃までの温度環境を提供できる恒温槽から成り、断熱壁５１で囲われていて、内部に減速機１が入れられる試験室５２、タンク２が配設されているタンクスペース５３、空調室５４等で構成されている。空調室５４には冷凍機の蒸発器から成る冷却器５５、加熱器５６、送風機５７等が設けられ、矢印で示す方向に空調された空気が循環され、必要な試験環境が与えられる。符号５８及び２１はそれぞれ試験室５２の温度及びタンク２内の油の温度の制御や表示用の温度センサである。
【０００９】
変速機１は、内部にバルブ機構等を備えているＡＴ車用の通常のものであり、そのバルブ機構等が上記のような周囲環境及び油温度条件の下に各種試験を実施される。変速機１内の油は、試験される温度環境に即応できるようにタンク２から循環供給される。そのため、減速機１内の油は、例えば油抜き等の取付部を弛めるような方法で外部に漏出させ、多数の開口のあるオイルパン２ａを介してタンク２内に落下させる。このような装置により、低温条件時に粘性が高く流動性が大きく低下した油であっても、これを容易にタンク２に入れることができる。又、タンク２内では自然に油が混合され均一化される効果も生ずる。
【００１０】
タンク２は、それぞれ減速機１及び温度調節系７に油を供給するストレーナー状の吸入部２２、２３、温度調節系からの戻り油の排出口２４等を備えている。又、前記温調用の温度センサ２１が装備されている。更に必要に応じて油のレベル制御が行われる。なお、タンクの周囲も環境試験器５の内部雰囲気下にあるため、熱の侵入による油温度の変動がなくなり、油温を昇降させるときにはその速度が速くなり、温度制御が容易になってその精度も向上する。又、タンク２の保温等の面倒な工事も不要になる。環境試験器５は、タンク２も含めて工場配置等に有利な１ユニットになっていることは勿論である。
【００１１】
環境試験器５の外部には、減速機１への油の供給系６、タンク２内の油の温度調節系７、冷却器５５に膨張機構を含む配管系８１を介して冷媒を供給する空調用冷凍機８、図３に示す操作動力盤９等が設けられている。油の供給系６は、タンク２内の吸入部２２から減速機１まで導設される配管６１、二次ポンプ６２、フレキシブル管６１ａ、送油量調節のためのバイパス循環系６３等によって構成される。減速機１及びタンク２が共に環境試験器５内に配置されているので、配管６１が最短になり、高粘度油であってもポンプ６２の動力損失は小さい。
【００１２】
温度調節系７は、タンク２内の吸入部２３から排出部２４まで導設される配管７１、一次ポンプ７２、油冷却器３、油加熱器７３、油冷却器３に膨張機構を含む配管系４１を介してブラインを介在させることなく直接冷媒を流す冷凍機４、等によって構成されている。
【００１３】
図２は油冷却器３に使用可能な伝熱プレートの構造例を示す。
プレート型熱交換器から成る油冷却器３としては、（ａ）及び（ｂ）のような伝熱プレート３１、３２が交互に組み合わされ、図示しない固定フレームと移動フレームとの間でガイドバーサポートによっても支持されるガイドバーによって締付固定される通常の構造のものを使用することができる。本例の伝熱プレート３１／３２は、油入口３１ａ／３２ａ、油出口３１ｂ／３２ｂ、冷媒入口３１ｃ／３２ｃ、冷媒出口３１ｄ／３２ｄ、波板状の伝熱部３１ｅ／３２ｅ、外周パッキン３１ｆ／３２ｆ、口部パッキン３１ｇ／３２ｇ、ガイドバー用穴部３１ｈ／３２ｈ等によって構成されていて、それぞれ矢印に示すように冷媒／油が伝熱面を表裏・対向流の関係になって流れて熱交換する。
【００１４】
図３は以上のようなバルブテスターの全体配置の一例を示す。なお、特に説明を必要としない細部については図面及び説明を適宜省略している。
バルブテスターは、近接して配置された３つのユニット構造になっていて、専有スペースの節約、良好な操作性、性能向上等の点において従来よりも大幅に改善された装置になっている。即ち、相互に必要な最小間隔をおいて配置された環境試験器５、外部装置ユニット１０及び操作動力盤９の基本的な３ユニットから成り、相互間に配管及び配線が接続されている。
【００１５】
外部装置ユニット１０はユニット構造体１０ａを持ち、その内外には図１で系統的に示した諸機器として、上の端部分に設けられた油冷却器３、油加熱器７３、二次ポンプ６２及びその駆動モータ６２ａ、一次ポンプ７２、冷凍機４、図示しない空調用冷凍機８、配管類１０ｂ等がユニット構造体１０ａに配置されている。符号５７ａは送風機モータで符号５９は扉である。
【００１６】
以上のようなバルブテスターは次のように作動される。
例えば低温条件の試験を行うときには、環境試験器５では、通常の装置と同様に空調用冷凍機８、冷却器５５、加熱器５６、送風機５７等を運転し、冷気を循環させつつ温度調節し、試験室５２内を目的とする低温条件として例えば−３０℃に維持する。
【００１７】
これと共に油の温度調節系７の一次ポンプ７２、冷凍機４を運転し、油冷却器３に冷媒を供給すると共にこれにタンク２から吸入した油を流し、プレート型熱交換器で効率良く冷却してタンク２に戻し、この循環を繰り返して油の温度を目的とする温度として試験室と同じ−３０℃にする。このときには油加熱器７３は温度調節用に使用される。
【００１８】
タンク２内の温度が上記のように目的とする温度に到達すると、二次ポンプ６２を運転し、油を減速機１に供給する。減速機１内に油が入れられると、余分の油は少量づつオイルパン２ａに戻される。減速機１への油の供給量はバイパス循環系６３で調節される。このような条件の下に、減速機１の弁機構等の所定の試験が行われる。
【００１９】
高温環境試験を行うときには、冷凍機類を運転せず、加熱器類によって環境試験器内の温度を調節すると共にタンク内の油温度を調節して減速機に供給し、減速機の所定の試験を行う。なお、本例の装置は油加熱器７３が１２０℃程度まで油を加熱できるようになっていて、油中に水分が混入したときにこれを蒸発させて排出することができる。そのため、環境試験器の断熱壁は必要な耐熱性も備えている。
【００２０】
以上のような低温バルブテスターによれば、油冷却器としてプレート型熱交換器を採用しているので、その特長を利用することによって種々の作用効果を得ることができる。即ち、プレートクーラーでは、熱貫流率が良いので伝熱面積を小さくすることができる。そのため油の通過抵抗を少なくすることができる。その結果、従来技術の装置のように油冷却器の台数を多くしてブラインを介在させて間接冷却することなく、必要なプレート枚数を持つ１台の油冷却器により、冷媒を直接導入し、油と熱交換させることができる。
【００２１】
そして本発明では、このようなプレート型熱交換器と直膨式冷却方式とを組み合わせて採用しているので、油冷却システムを小型で簡単な構造で安価で且つ高性能のものにすることができる。又これに関連して、油冷却器用の冷凍機として通常の単段圧縮式のものを使用できるので、冷却器と同様にその小型化や構造の簡素化やコスト低減等を図ることができる。更に、環境上問題になるブラインの使用を回避できる。
【００２２】
このように冷凍機を含む油冷却装置全体の大幅な小型化により、外部装置ユニット１０を１つのユニットとして纏めることができる。その結果、全体的に配置配管がコンパクトになり、油や冷媒の流れが短縮されて装置の性能が向上すると共に、操作性や保守性も良くなる。又装置の工場生産率が高くなり、生産性が上がって装置の全体構成の面でもコスト低減が図られる。更に、配置スペースが最小になることも大きな利点である。なお従来の装置では、油冷却器を含むブラインタンクが大きいためそれ自体を単独のユニットにする必要があること、二段圧縮式冷凍機が大きいこと、ブラインポンプが追加されること等から、仮に油タンクを環境試験器内に入れたとしても、外部装置は操作動力盤を除いて少なくとも２ユニットになり、ユニット化の利点が少ない。
【００２３】
又本例の装置では、油タンク２を環境試験器５の減速機１の下位置に配置しているので、前述の如く減速機１からの油の戻りがよい。又、油冷却器の抵抗が小さいことと油配管系が簡素で短いことから、油の一次及び二次ポンプの圧力を低くすることができる。その結果、試験条件としての油の低温度を確実に実現でき、更に低温化してその範囲を拡大することも可能になる。又、このような配管系の合理化とプレート型油冷却器の保有油量が少ないことから、装置全体の保有油量が少なく、降温／昇温速度を速くすることができる。即ち、装置性能を向上させることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、例えば自動車の変速機のような被試験装置の油をタンクに入れてタンク内の油を冷却器を介して循環冷却して被試験装置に供給するようにした油冷却装置付環境試験装置の油冷却器をプレート型熱交換器にするので、プレートの枚数を多くして熱交換面積を多くしても油の抵抗増加を抑制することができると共に、熱貫流率も良好に保つことができる。従って、必要なプレート枚数を設けることにより、冷媒直膨式の油冷却器にしても、油と冷媒とを十分熱交換させることができる。なお、この熱交換では冷媒の蒸発熱を直接油を冷却するための冷熱源として利用するから、油と冷媒との温度差を大きな値に維持できると共に熱貫流率が高いことは言うまでもない。
【００２５】
そして本発明では、直膨式の油冷却器を採用している。その結果、油冷却システムを十分小型で簡単な構造で安価で且つ高性能のものにすることができる。又、油冷却器用の冷凍機として通常の単段圧縮式のものを使用でき、同様に小型化や構造の簡素化等を図ることができる。更に、油冷却器の保有油量及び系統全体の油量が少なくなるため、昇温／降温速度が速くなり装置の性能が向上する。そして更に、直膨式の採用によって環境上問題になるブラインの使用を回避できる。
【００２６】
又、油冷却装置全体の大幅な小型化により、本体部と操作部分を除いた部分の１ユニットとしてのユニット化が可能になる。その結果、装置を簡潔にまとめて、装置全体としての生産性の向上によりコスト低減や、操作や性能面の改善を図ることができる。又、配置スペースを最小にすることができる。
【００２７】
又、上記に加えて、被試験装置が上位置になるようにタンクを試験室に設け、油を被試験装置からタンクに落下可能にする多数の開口を備えたオイルパンが試験室において被試験装置とタンクとの間に設けられているので、被試験装置からの油の戻りがよい。又、タンクから被試験装置への油供給系を短くすることができるので、その分だけ油の抵抗が少なくなり、油供給のためのポンプ動力が減少する。そして上記の如く油冷却器の抵抗が小さいことと油配管系が簡素で短いことから、油の循環冷却系のポンプ動力を減少する。このような油戻りの改善とポンプ動力の減少により、必要となる低油温の試験条件を確実に実現でき、一層低温域を拡大することも可能になる。又、省エネ効果によって試験のための運転費用も低減する。更に、タンクを本体部に設けることにより、本体部の外部装置のユニット化が容易になる効果も生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した低温バルブテスターの全体構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、上記装置のプレート型油冷却器のプレート構造の一例を示す平面図である。
【図３】上記装置の概略全体構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図、そして（ｄ）は左側面図である。
【図４】従来の低温バルブテスターの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１                    オートマチック・トランスミッション、変速機（被試験装置）
２                    タンク
３                    油冷却器
４                    冷凍機
５                    環境試験器（本体部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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