JP6054627B2 - 車両用熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は車両用熱交換器に係り、より詳しくは、冷却水と変速機オイルとエンジンオイルとが熱交換器に流入され、熱交換によってそれぞれの流体の温度が調節される車両用熱交換器に関する。

熱交換器は、温度が高い流体から伝熱壁を介して温度が低い流体に熱を伝達するものであって、加熱器、冷却器、蒸発器、凝縮器などに用いられる。
このような熱交換器は、熱エネルギーを再利用したり、流入される作動流体の温度を、用途に合うような温度に調節したりするものである。

普通車両では、熱交換器は空調システムや変速機オイルのクーラーなどの構成部品としてエンジンルームに装着される。
熱交換器を限定的な容積空間を有するエンジンルームに装着するとき、空間の確保及び装着の困難さを回避するため、熱交換器の小型化、軽量化、及び高効率高機能化のための研究が続けられている。

しかし、従来の熱交換器は、車両の状況に応じて、車両のエンジン、変速機、及び空調装置それぞれに、それぞれの温度に調節した作動流体を供給しなければならないため（例えば特許文献１を参照）、流入される熱媒又は冷媒に作用する作動流体の流路上に、分岐回路及びバルブを設置しなければならなかった。そのため、構成要素及び組み立て工程数が増加し、レイアウトが複雑になるという問題点があった。

また、分岐回路及びバルブを設置しない場合には、作動流体の流量の制御が不可能になり、作動流体の効率的な温度調節が不可能になるという問題点もあった。

特開２００４−３４００８２号公報

かかる課題を解決するための本発明の車両用熱交換器は、流入される作動流体の温度に応じて、ウォームアップ機能と冷却機能とを切替え、車両の走行状態や初期始動条件に対応して作動流体のウォームアップと冷却との両方を行うことができる車両用熱交換器を提供することを目的とする。

また、作動流体が流動される連結流路の中の１つの流路を２つの部分に区画し、２つの部分それぞれに異なる作動流体を循環させ、２つの作動流体の温度を同時に調節することにより、車両の燃費改善及び暖房性能を向上させると同時に、構成を簡素化し、組み立て工程数を節減させた車両用熱交換器を提供することを他の目的とする。

かかる課題を解決するための本発明の車両用熱交換器は、（１）複数のプレートが積層されて第１連結流路、第２連結流路、及び第３連結流路が交互に形成され、第１連結流路、第２連結流路、及び第３連結流路それぞれに第１作動流体、第２作動流体、及び第３作動流体それぞれが流入されて第１連結流路、第２連結流路、及び第３連結流路それぞれを通過しながら相互に熱交換が行われ、第１連結流路、第２連結流路、及び第３連結流路それぞれに供給された第１作動流体、第２作動流体、及び第３作動流体を相互に混合させずに循環させる放熱部と、（２）放熱部の外部に装着され、第１作動流体、第２作動流体、及び第３作動流体の中の１つの作動流体が流入される流入ホールと、前記作動流体が排出される排出ホールと、を連通させ、前記作動流体の温度に応じて、前記作動流体に放熱部をバイパスさせる分岐部と、を有することを特徴とする。

また本発明は、第１作動流体が、第１流入ホールを介して放熱部に流入され、第１排出ホールを介して放熱部から流出され、第１流入ホールと第１排出ホールとは第１連結流路によって連通されることを特徴とする。
また、第２作動流体は、第２流入ホールを介して放熱部に流入され、第２排出ホールを介して放熱部から流出され、第２流入ホールと第２排出ホールとは第２連結流路によって連通される。
また、第３作動流体は、第３流入ホールを介して放熱部に流入され、第３排出ホールを介して放熱部から流出され、第３流入ホールと第３排出ホールとは第３連結流路によって連通される。

更に本発明は、第１流入ホール、第２流入ホール、及び第３流入ホールが、放熱部の一面において、長さ方向の両側それぞれに形成され、第１排出ホール、第２排出ホール、及び第３排出ホールが、第１流入ホール、第２流入ホール、及び第３流入ホールそれぞれから離隔され、放熱部の一面において、長さ方向の両側それぞれに形成されることを特徴とする。

また本発明は、第１流入ホールと第１排出ホールとが、放熱部の一面において対角線方向の各隅部に形成されることを特徴とする。
また、第２流入ホールと第２排出ホールとは、放熱部の一面において、第１流入ホールが形成された側に、斜線方向に形成され、第１流入ホールと第１排出ホールとに互いに対向するように形成される。
また、第３流入ホールと第３排出ホールとは、放熱部の一面において、第１排出ホールが形成された側に、斜線方向に形成され、第１流入ホールと第１排出ホールとに互いに対向するように形成される。

また本発明の分岐部は、放熱部の外部において、（１）第１流入ホールと第１排出ホールとの間を連通し、第１流入ホールに近接した位置に形成される流入ポートと、流入ポートと対向し、第１排出ホールに近接した位置に形成される排出ポートと、を有する連結パイプと、（２）連結パイプの、第１流入ホールに近接した端部に装着され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮変形が行われ、流入ポートを介して流入した作動流体を、排出ポートに直接バイパスさせたり、放熱部に流入させたりするバルブユニットと、を含むことを特徴とする。

また本発明のバルブユニットは、連結パイプの一端に固定装着される装着キャップと、連結パイプの内部に挿入された装着キャップに連結される一端部と、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮変形が行われる変形部材と、を含むことを特徴とする。

また本発明の変形部材は、材質が作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する形状記憶合金素材であることを特徴とする。
また本発明の変形部材は、互いに連結された複数の環状メンバがコイルスプリング形状に重なって接触するように形成される。
更に本発明の変形部材は、長さ方向の両端部に位置し、温度に応じて変形しないように形成された一対の固定部と、一対の固定部の間において作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する変形部と、を含む。

また本発明の装着キャップは、一端が変形部材に嵌合して固定される挿入部と、挿入部の他端に一体に連結され連結パイプの内周面に装着される装着部と、を含むことを特徴とする。
ここで装着部は、連結パイプの内周面にねじ締結されるねじ山が外周面上に形成される。

また本発明は、装着部の他端に、連結パイプの端部に係止されて固定される係止部が一体に形成され、係止部の内周面に工具溝が形成されることを特徴とする
また本発明は、作動流体が連結パイプから漏出するのを防ぐシーリングを更に含み、シーリングは、装着部と挿入部との間に装着されることを特徴とする。

また本発明は、変形部材の他端に装着されたエンドキャップを更に含むことを特徴とする。
エンドキャップは、流入ポートを介して流入される作動流体の流量に応じて変化する圧力に対応し、変形部材の温度応答性を向上させるために、流入された作動流体を変形部材の内部にバイパス（Ｂｙｐａｓｓ）させる貫通ホールが形成される。

また本発明は、第１作動流体がラジエータから流入される冷却水であり、第２作動流体が自動変速機から流入される変速機オイルであり、第３作動流体がエンジンから流入されるエンジンオイルであることを特徴とする。

また本発明は、冷却水が第１流入ホール、第１連結流路及び第１排出ホールを介して循環され、変速機オイルが第２流入ホール、第２連結流路、及び第２排出ホールを介して循環され、エンジンオイルが第３流入ホール、第３連結流路、及び第３排出ホールを介して循環され、第１連結流路と交互に形成される第２連結流路及び第３連結流路は、リブを介して区画されることを特徴とする。

また本発明は、第２連結流路を流動する変速機オイルと、第３連結流路を流動するエンジンオイルと、が混合されるのを防止するために、放熱部の長さ方向の中央部にリブが形成されることを特徴とする。

また本発明の放熱部は、第１作動流体の流動と、第２作動流体及び第３作動流体の流動と、を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて熱交換させることを特徴とする。
また本発明の放熱部は、複数のプレートが積層されるプレート型放熱部であることを特徴とする。

本発明の車両用熱交換器は、流入される作動流体の温度に応じて、ウォームアップ機能と冷却機能とを切替えることにより、車両の走行状態や初期始動条件に対応して作動流体のウォームアップと冷却との両方を行うことができ、作動流体の温度調節を効率的に実行することができる。

また、作動流体の温度を利用したウォームアップ機能と冷却機能の切り替えに、形状記憶合金素材で製作された変形部材を用いるため、バルブユニットの構造が簡単であり、またバルブユニットが作動流体の温度に応じて作動流体の流路を転換するため、作動流体の流れを正確に制御することができる。これによって各構成要素を簡素化して製造原価を節減すると同時に、車体重量を軽減することができる。また、作動流体の温度によるバルブ開閉作動の応答性を向上させることができる。また、車両の状態に応じて作動流体の温度調節が可能となることにより、車両の燃費改善及び暖房性能を向上させることができる。

１つの熱交換器を介して、冷却水と２つの作動流体それぞれとを相互に熱交換することができるため、構成及び全体パッケージが簡素化され、組み立て工程数を減らすことができる。また、別途の分岐回路が必要でないため、製造原価の節減及び作業性の向上ができる。更に、全体パッケージが簡素化されるので、狭いエンジンルーム内部で空間の活用性を高め、連結ホースのレイアウトを容易にすることができる。

また、作動流体が自動変速機の変速機オイルの場合、冷始動時の摩擦低減のためのウォームアップ機能と、走行時のスリップ防止及び耐久維持のための冷却機能と、の同時実行が可能となり、燃費及び変速機の耐久性を向上させることができる。

更に、冷却水を利用して変速機オイルとエンジンオイル双方を同時にウォームアップ又は冷却することができるため、空冷式熱交換器に比べて熱交換効率が向上し、車両冷房システムの冷房性能と暖房性能を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用熱交換器が適用される自動変速機冷却システムの構成図である。 本発明の車両用熱交換器の斜視図である。 図２のＡ−Ａ線による断面図である。 図２のＢ−Ｂ線による断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用熱交換器に適用されるバルブユニットの斜視図である。 本発明のバルブユニットの分解斜視図である。 本発明のバルブユニットの作動状態図である。 本発明の車両用熱交換器の、流入される冷却水の温度が設定温度よりも低い場合の作動状態図である。 本発明の車両用熱交換器の、流入される冷却水の温度が設定温度よりも高い場合の作動状態図である。 図９に示す作動状態を示した断面図である。

本発明の車両用熱交換器１００は、車両の自動変速機冷却システムに適用される。
以下に、本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用熱交換器が適用される自動変速機冷却システムの構成図である。図１に示すように、本発明の自動変速機冷却システムには、基本的には、冷却ファン２１が装着されたラジエータ２０を通過しながら冷却された冷却水が、ウォータポンプ１０を介してエンジン５０を冷却させるための冷却ライン（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｌｉｎｅ、以下「Ｃ．Ｌ」と略記する）が備えられる構成を有し、この冷却ライン（Ｃ．Ｌ）上に車両暖房システム（図示せず）と連通されるヒーターコア３０が設けられる。

ここで、車両用熱交換器１００は、それぞれの作動流体が熱交換器１００の内部において相互熱交換によって温度調節されるとき、流入される作動流体の温度に応じて、ウォームアップ機能と冷却機能とを切替え、車両の走行状態や初期始動条件に対応して作動流体のウォームアップと冷却との両方を実行する。

このために、車両用熱交換器１００は、ウォータポンプ１０とヒーターコア３０との間に備えられ、自動変速機４０及びエンジン５０それぞれに、第１オイルライン（Ｏ．Ｌ１）及び第２オイルライン（Ｏ．Ｌ２）それぞれを介して連通される。
即ち、本発明の作動流体は、ラジエータ２０から流入される冷却水と、自動変速機４０から流入される変速機オイルと、エンジン５０から流入されるエンジンオイルと、で構成される。
本実施形態は、熱交換器１００によって変速機オイル及びエンジンオイルと、冷却水と、を相互熱交換させることにより、変速機オイル及びエンジンオイルの温度を調節する。

図２は、本発明の車両用熱交換器の斜視図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線による断面図である。
図２に示すように、熱交換器１００は、放熱部１１０と分岐部１２０とを含んで構成される。以下に、これを各構成要素別に説明する。

放熱部１１０は、複数のプレート１１２が積層されて形成され、図３に示すように、隣接するプレート１１２の間には複数の連結流路１１４が形成される。また、隣接する３つの連結流路１１４の中の１つには冷却水が流入され、隣接する３つの連結流路１１４の中の他の１つには変速機オイルが流入され、隣接する３つの連結流路１１４の中の更に他の１つにはエンジンオイルが流入される。この過程において、冷却水、変速機オイル、及びエンジンオイルの間で相互熱交換が行われる。

また、１つの連結流路１１４に供給された作動流体は、他の１つの連結流路１１４に供給された他の作動流体と混合しないように配備される。
ここで、放熱部１１０は、冷却水、変速機オイル、及びエンジンオイルの流通を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）にして相互熱交換させる。

このように構成された放熱部１１０は、複数のプレート１１２が積層されるプレート型（又は「板型」ともいう）放熱部で形成されてもよい。
分岐部１２０は、放熱部の外部に装着され、放熱部１１０から各作動流体が流入するように形成された複数の流入ホール１１６の中の何れか１つと、放熱部１１０に各作動流体を排出するように形成された複数の排出ホール１１８の中の何れか１つと、を連通させ、流入された作動流体の温度に応じて、作動流体を放熱部１１０の通過せずにバイパスさせる。

本実施形態において、各流入ホール１１６は、放熱部１１０の一面において、長さ方向の両側それぞれ形成された第１、第２、第３流入ホール１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃで構成される。

また、各排出ホール１１８は、放熱部１１０の一面において、長さ方向の両側それぞれに形成された第１、第２、第３排出ホール１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃで構成される。第１、第２、第３排出ホール１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃそれぞれは、第１、第２、第３流入ホール１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃそれぞれに対応し、第１、第２、第３流入ホール１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃそれぞれと離隔されて形成され、放熱部１１０の内部でそれぞれの連結流路１１４を介して連通される。

ここで、第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａとは、放熱部１１０の一面において対角線方向の各隅部に形成される。
また、第２流入ホール１１６ｂと第２排出ホール１１８ｂとは、放熱部１１０の一面において、第１流入ホール１１６ａが形成された側に斜線方向に形成され、第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａそれぞれに対向する側面に形成される。
また、第３流入ホール１１６ｃと第３排出ホール１１８ｃとは、放熱部１１０の一面において第１排出ホール１１８ａが形成された側に斜線方向に形成され、第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａそれぞれに対向する側面に形成される。

分岐部１２０は、連結パイプ１２２とバルブユニット１３０とを含んで構成されるが、これを構成要素別に説明する。
連結パイプ１２２は、放熱部１１０の外部で、第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａとの間を連通させて設けられ、第１流入ホール１１６ａに近接した位置に形成された流入ポート１２４と、流入ポート１２４と対向し、第１排出ホール１１８ａに近接した位置に形成された排出ポート１２６と、を有する。

また、バルブユニット１３０は、連結パイプ１２２の、第１流入ホール１１６ａに対応する一端部に装着され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮変形を行う。
これにより、バルブユニット１３０は、流入ポート１２４を介して流入された作動流体を放熱部１１０を通過させずに排出ポート１２６に直接バイパスさせたり、放熱部１１０の第１流入ホール１１６ａに流入させた後に放熱部１１０を通過させ、第１排出ホール１１８ａに排出させたりする。

ここで、冷却水は、流入ポート１２４を介して流入され、バルブユニット１３０の選択的な作動によって連結パイプ１２２を介して排出ポート１２６にバイパスされたり、放熱部１１０の第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａを介して放熱部１１０に循環されたりする。
また、変速機オイルは第２流入ホール１１６ｂと第２排出ホール１１８ｂとを介して循環され、エンジンオイルは第３流入ホール１１６ｃと第３排出ホール１１８ｃとを介して循環される。

第２、第３流入ホール１１６ｂ、１１６ｃと、第２、第３排出ホール１１８ｂ、１１８ｃと、にはそれぞれ連結ポート（Ｐ）が装着され、連結ポート（Ｐ）に装着される連結ホース又は連結配管等を介して自動変速機４０及びエンジン５０それぞれに連通される。
また、流入ポート１２４と排出ポート１２６とは、別途の連結ホース又は連結配管等を介してラジエータ２０に連通される。

図４は、図２のＢ−Ｂ線による断面図である。図３と図４に示すように、連結流路１１４は、第１、第２、第３連結流路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを含むが、以下にこれについて説明する。
第１連結流路１１４ａは、第１流入ホール１１６ａを介して放熱部１１０の内部に流入された冷却水が移動する。
第２連結流路１１４ｂと第３連結流路１１４ｃは、第１連結流路１１４ａと交互に形成され、リブ１４０によって相互に区画される。

リブ１４０は、第２連結流路１１４ｂと第３連結流路１１４ｃとを介して流入される変速機オイルとエンジンオイルとが混合されるのを防ぐ。リブ１４０は、放熱部１１０の長さ方向の中央部に形成される。
即ち、リブ１４０は、互いに積層される複数のプレート１１２の長さ方向中央に形成され、第１連結流路１１４ａを間において形成された連結流路を第２、第３連結流路１１４ｂ、１１４ｃに区画する。
これにより、第２連結流路１１４ｂには第２流入ホール１１６ｂを介して流入される変速機オイルが流通され、第３連結流路１１４ｃには第３流入ホール１１６ｃを介して流入されるエンジンオイルが流通される。

図５は、本発明の実施形態に係る車両用熱交換器に適用されるバルブユニットの斜視図であり、図６は、本発明のバルブユニットの分解斜視図である。、図５、６に示すように、バルブユニット１３０は装着キャップ１３２と変形部材１４２とを含んで構成される。これを各構成要素別に説明する。

装着キャップ１３２は、連結パイプ１２２の連結ポート（Ｐ）に近接した方の一端に固定して装着される。装着キャップ１３２は、一端部が変形部材１４２に嵌合して固定される挿入部１３４と、挿入部１３４の他端に一体に連結され、連結パイプ１２２の内周面に装着される装着部１３６と、で構成される。

装着部１３６は、外周面上にねじ山（Ｎ）が形成され、連結パイプ１２２の内周面にねじ締結される。連結パイプ１２２の内周面は、ねじ山（Ｎ）に対応してタップ加工されてもよい。
また、装着部１３６の一端は挿入部１３４に連結され、その他端には係止部１３８が一体に形成される。係止部１３８は、連結パイプ１２２の端部に係止されて固定されることにより、装着部１３６が連結パイプ１２２の内部にそれ以上挿入されるのを防ぐ。

係止部１３８の内周面には、専用工具が嵌合する工具溝１３９が形成される。専用工具を工具溝１３９に嵌合した後に装着キャップ１３２を回転させることにより、装着部１３６が連結パイプ１２２にねじ締結される。
装着部１３６と挿入部１３４との間にはシーリング１４１が装着される。シーリング１４１は、連結パイプ１２２の内部に流入した作動流体が連結パイプ１２２から漏出するのを防ぐ。

シーリング１４１は、作動流体が連結パイプ１２２に締結さた装着部１３６のねじ山（Ｎ）に沿って外部に漏出することを防ぐように、連結パイプ１２２の内周面と装着部１３６の外周面との間をシールする。
変形部材１４２は、一端部が連結パイプ１２２の内部に挿入された装着キャップ１３２に連結され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮変形とが行われる。

変形部材１４２は、材質が作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する形状記憶合金素材で形成される。
ここで、形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ：ＳＭＡ）とは、一定の温度で形状を記憶する合金をいう。形状記憶合金は、一定の温度と異なる温度では形状が変えることができるが、一定の温度に冷却したり加熱したりすればもとの形状に復元する。

このような形状記憶合金素材で形成された変形部材１４２は、固定部１４４と変形部１４６とで構成される。
固定部１４４は、変形部材１４２の長さ方向の両端部に位置され、温度に応じてその形状が変形しない。

固定部１４４の一端には装着キャップ１３２が連結される。装着キャップ１３２は、挿入部１３４が固定部１４４の内周面に挿入されて嵌合されることによって変形部材１４２に固定される。
また、変形部１４６は、固定部１４４の間で作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する。
変形部材１４２は、円形のコイルスプリング形状と類似した形状に形成される。
固定部１４４の他端にはエンドキャップ１４８が装着され、連結パイプ１２２の内部にスライド移動可能に挿入される。

エンドキャップ１４８は、変形部材１４２が弛緩した状態において、流入ポート１２４に流入された冷却水が、バイパスされずに、放熱部１１０の第１連結流路１１４ａを通過し第１排出ホール１１８ａを介して排出ポート１２６に排出されるように配備される。

エンドキャップ１４８には、流入した冷却水を変形部材１４２の内部にバイパスさせる貫通ホール１４９が形成される。貫通ホール１４９は、入力ポート１２４を介して流入する作動流体の、流量に応じて変化する圧力に対応し、変形部材１４２の温度応答性を向上させる。即ち、貫通ホール１４９は、流入した作動流体の圧力によって変形部材１４２が破損するのを防止すると同時に、変形部材１４２が作動流体の温度変化に迅速に反応するよう変形部材１４２の内部に作動流体を流入させる。

図７は、本発明のバルブユニットの作動状態図である。
バルブユニット１３０は、設定温度を超える温度を有する作動流体が流入された場合には、図７に示すように変形部材１４２の変形部１４６が弛緩する。
これにより、変形部材１４２の変形部１４６を形成する環状メンバは、互いに離隔されて空間（Ｓｐａｃｅ：以下「Ｓ」とする）を形成し、この空間（Ｓ）を介して作動流体が流入される。

このとき、固定部１４４を形成する環状メンバは、溶接などの方法によって固定され、弛緩しない状態を維持する。
反対に、設定温度以下の作動流体が連結パイプ１２２に流入さた場合は、変形部１４６が図５に示すような初期状態に収縮変形し、空間（Ｓ）が閉鎖される。

以下に、本発明の車両用熱交換器１００の作動及び作用について詳しく説明する。
図８は、本発明の車両用熱交換器の、流入される冷却水の温度が設定温度よりも低い場合の作動状態図である。
図８に示すように、連結パイプ１２２の流入ポート１２４を介して流入される冷却水の温度が設定温度よりも低い場合は、バルブユニット１３０の変形部材１４２は変形せずに初期装着状態を維持する。

これにより、流入された冷却水は、放熱部１１０の第１流入ホール１１６ａを介して第１連結流路１１４ａに流入せず、連結パイプ１２２に沿って排出ポート１２６に直接バイパスされて排出される。

これにより、冷却水が放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに流入されるのを防止する。この場合、変速機オイルとエンジンオイルとは、第２、第３流入ホール１１６ｂ、１１６ｃを介して流入され、放熱部１１０の第２、第３連結流路１１４ｂ、１１４ｃそれぞれを通過するが、第１連結流路１１４ａに冷却水が流入していないので、変速機オイル及びエンジンオイルと、冷却水と、は熱交換しない。

即ち、連結パイプ１２２は、車両の走行状態やアイドルモード、或いは初期始動時のような車両の状態やモードによって変速機オイルとエンジンオイルのウォームアップが必要な場合に、低温の冷却水をバイパスさせて冷却水が第１連結流路１１４ａに流入されのを防ぐ。これにより、変速機オイルとエンジンオイルとが冷却水と熱交換して変速機オイルとエンジンオイルの温度が低下するのを防ぐ。
これによって、変速機オイルとエンジンオイルとは、ウォームアップされた状態で自動変速機４０とエンジン５０それぞれに供給されるので、車両の暖房性能を向上させることができる。

図９は、本発明の車両用熱交換器の、流入される冷却水の温度が設定温度よりも高い場合の作動状態図である。
図９に示すように、冷却水の温度が設定温度よりも高い場合には、バルブユニット１３０の変形部材１４２が弛緩変形し、変形部１４６を形成する環状メンバの間に空間（Ｓ）を形成する。
これにより、流入ポート１２４に流入された冷却水は、空間（Ｓ）を介して第１流入ホール１１６ａに流入されて放熱部１１０の第１連結流路１１４ａを通過し、第１排出ホール１１８ａを介して連結パイプ１２２に排出される。

連結パイプ１２２に排出された冷却水は、連結パイプ１２２の排出ポート１２６を介してラジエータ２０に排出される。
これにより、冷却水が放熱部１１０の第１連結流路１１４ａを通過するようになる。従って、第２流入ホール１１６ｂと第３流入ホール１１６ｃを介して自動変速機４０及びエンジン５０それぞれから流入され、第２、第３連結流路１１４ｂ、１１４ｃそれぞれ通過をする変速機オイル及びエンジンオイルは、第１連結流路１１４ａを通過する冷却水と放熱部１１０内部で相互に熱交換され、温度が調節される。

図１０は、図９に示す作動状態を示した断面図である。
変速機オイル及びエンジンオイルは、図１０に示すように、第２流入ホール１１６ｂ及び第３流入ホール１１６ｃそれぞれを介して流入され、放熱部１１０の内部にリブ１４０を介して区画されて形成された第２、第３連結流路１１４ｂ、１１４ｃそれぞれを通過する。その後、変速機オイル及びエンジンオイルは、第２排出ホール１１８ｂ及び第３排出ホール１１８ｃそれぞれを介して排出され、自動変速機４０及びエンジン５０に供給される。

このとき、冷却水と変速機オイルとは、相互に反対方向に流動されながら熱交換する。また、冷却水とエンジンオイルとも相互に反対方向に流動しながら熱交換する。これにより、変速機オイル及びエンジンオイルは、冷却水とより効率的に熱交換される。
従って、トルクコンバータの作動によって発生する流体摩擦によって温度が上昇するために冷却が必要な変速機オイルと、エンジン５０の作動によって温度が上昇したエンジンオイルと、は放熱部１１０で冷却水との相互熱交換によって冷却された後、自動変速機及びエンジン５０それぞれに供給される。

即ち、熱交換器１００は、車両の走行時、エンジン５０と高速で回転する自動変速機４０とに、冷却したエンジンオイルと変速機オイルとを供給することにより、自動変速機４０のスリップ発生を防止し、エンジン５０のノッキング（Ｋｎｏｃｋｉｎｇ）及び酸敗（ｒａｎｃｉｄｉｔｙ）現象の発生を防止する。

また、車両の中／高速運行時には、温度上昇が速い冷却水により、放熱部１１０で熱交換によってエンジンオイルと変速機オイルの温度を上昇させる。
その後、変速機オイルとエンジンオイルを自動変速機４０とエンジン５０に供給することにより、自動変速機４０とエンジン５０とに摩擦損失を低減させ、燃費を上昇させることができる。

一方、エンドキャップ１４８は、変形部材１４２が弛緩した状態で流入ポート１２４に流入された冷却水が排出ポート１２６に直接に排出されないようにすると同時に、微小流量の冷却水を貫通ホール１４９を介して排出させることにより、冷却水の流入圧力によって変形部材１４２が破損することを防ぐ。
一方、本発明の実施形態に係る車両用熱交換器１００の説明において、作動流体として冷却水、変速機オイル、及びエンジンオイルを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱交換を介して冷却又は温度上昇が必要な作動流体は、すべて適用が可能である。

また、本発明が実施形態に係る車両用熱交換器の説明において、図面上には複数のプレート１１２が単純に積層されて構成されるものを一実施形態として図示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱交換器の装着を考慮した上で、一面と他面とにそれぞれ他の部品との接触による破損を防いだり、他の部品又はエンジンルーム内部に固定させるためのカバー、ブラケットなどが装着されてもよい。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０ ウォータポンプ
２０ プラジエータ
２１ 冷却ファン
３０ ヒーターコア
４０ 自動変速機
５０ エンジン
１００ 熱交換器
１１０ 放熱部
１１２ プレート
１１４ 連結流路
１１４ａ 第１連結流路
１１４ｂ 第２連結流路
１１４ｃ 第３連結流路
１１６ 流入ホール
１１６ａ 第１流入ホール
１１６ｂ 第２流入ホール
１１６ｃ 第３流入ホール
１１８ 排出ホール
１１８ａ 第１排出ホール
１１８ｂ 第２排出ホール
１１８ｃ 第３排出ホール
１２０ 分岐部
１２２ 連結パイプ
１２４ 流入ポート
１２６ 排出ポート
１３０ バルブユニット
１３２ 装着キャップ
１３４ 挿入部
１３６ 装着部
１３８ 係止部
１３９ 工具溝
１４０ リブ
１４１ シーリング
１４２ 変形部材
１４４ 固定部
１４６ 変形部
１４８ エンドキャップ
１４９ 貫通ホール
Ｐ 連結ポート

Claims (20)

1. 複数のプレートが積層されて第１連結流路、第２連結流路、及び第３連結流路が交互に形成され、前記第１連結流路、前記第２連結流路、及び前記第３連結流路それぞれに第１作動流体、第２作動流体、及び第３作動流体それぞれが流入されて前記第１連結流路、前記第２連結流路、及び前記第３連結流路それぞれを通過しながら相互に熱交換が行われ、前記第１連結流路、前記第２連結流路、及び前記第３連結流路それぞれに供給された前記第１作動流体、前記第２作動流体、及び前記第３作動流体を相互に混合させずに循環させる放熱部と、
   前記放熱部の外部に装着され、前記第１作動流体、前記第２作動流体、及び前記第３作動流体の中の１つの作動流体が流入される流入ホールと、前記１つの作動流体が排出される排出ホールと、を連通させ、前記１つの作動流体の温度に応じて、前記１つの作動流体に前記放熱部をバイパスさせる分岐部と、を有し、
   前記第１作動流体は、第１流入ホールを介して前記放熱部に流入され、第１排出ホールを介して前記放熱部から流出され、前記第１流入ホールと前記第１排出ホールとは前記第１連結流路によって連通され、
   前記第２作動流体は、第２流入ホールを介して前記放熱部に流入され、第２排出ホールを介して前記放熱部から流出され、前記第２流入ホールと前記第２排出ホールとは前記第２連結流路によって連通され、
   前記第３作動流体は、第３流入ホールを介して前記放熱部に流入され、第３排出ホールを介して前記放熱部から流出され、前記第３流入ホールと前記第３排出ホールとは前記第３連結流路によって連通され、
   前記第１流入ホール、前記第２流入ホール、及び前記第３流入ホールは、前記放熱部の一面において、長さ方向の両側それぞれに形成され、
   前記第１排出ホール、前記第２排出ホール、及び前記第３排出ホールそれぞれは、前記第１流入ホール、前記第２流入ホール、及び前記第３流入ホールそれぞれから離隔されており、前記放熱部の一面において、長さ方向の両側それぞれに形成され、
   前記分岐部は、前記放熱部の外部において、前記第１流入ホールと前記第１排出ホールとの間を連通し、前記第１流入ホールに近接した位置に形成される流入ポートと、前記流入ポートと対向し、前記第１排出ホールに近接した位置に形成される排出ポートと、を有する連結パイプと、
   前記連結パイプの、前記第１流入ホールに近接した端部に装着され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮変形が行われ、前記流入ポートを介して流入した前記作動流体を、前記排出ポートに直接バイパスさせたり、前記放熱部に流入させたりするバルブユニットと、を含むことを特徴とする車両用熱交換器。
2. 前記第１流入ホールと第１排出ホールとは、前記放熱部の一面において対角線方向の各隅部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
3. 前記第２流入ホールと第２排出ホールとは、前記放熱部の一面において、前記第１流入ホールが形成された側に、斜線方向に形成され、前記第１流入ホールと前記第１排出ホールとに互いに対向するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
4. 前記第３流入ホールと前記第３排出ホールとは、前記放熱部の一面において、前記第１排出ホールが形成された側に、斜線方向に形成され、前記第１流入ホールと前記第１排出ホールとに互いに対向するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
5. 前記バルブユニットは、前記連結パイプの一端に固定装着される装着キャップと、前記連結パイプの内部に挿入された前記装着キャップに連結される一端部と、前記作動流体の温度に応じて弛緩と収縮変形が行われる変形部材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
6. 前記変形部材は、材質が前記作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する形状記憶合金素材であることを特徴とする請求項５に記載の車両用熱交換器。
7. 前記変形部材は、互いに連結された複数の環状メンバがコイルスプリング形状に重なって接触するように形成されたことを特徴とする請求項５に記載の車両用熱交換器。
8. 前記変形部材は、長さ方向の両端部に位置し、温度に応じて変形しないように形成された一対の固定部と、前記一対の固定部の間において前記作動流体の温度に応じて弛緩及び収縮変形する変形部と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の車両用熱交換器。
9. 前記装着キャップは、一端が前記変形部材に嵌合して固定される挿入部と、前記挿入部の他端に一体に連結され前記連結パイプの内周面に装着される装着部とを含むことを特徴とする請求項５に記載の車両用熱交換器。
10. 前記装着部は、前記連結パイプの内周面にねじ締結されるねじ山が外周面上に形成されることを特徴とする請求項９に記載の車両用熱交換器。
11. 前記装着部の他端に、前記連結パイプの端部に係止されて固定される係止部が一体に形成されることを特徴とする請求項９に記載の車両用熱交換器。
12. 前記係止部の内周面に工具溝が形成されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用熱交換器。
13. 前記作動流体が前記連結パイプから漏出するのを防ぐシーリングを更に含み、前記シーリングは、前記装着部と前記挿入部との間に装着されることを特徴とする請求項９に記載の車両用熱交換器。
14. 前記変形部材の他端に装着されたエンドキャップを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の車両用熱交換器。
15. 前記エンドキャップは、前記流入ポートを介して流入される前記作動流体の流量に応じて変化する圧力に対応し、前記変形部材の温度応答性を向上させるために、流入された前記作動流体を前記変形部材の内部にバイパス（Ｂｙｐａｓｓ）させる貫通ホールが形成されたことを特徴とする請求項１４に記載の車両用熱交換器。
16. 前記第１作動流体はラジエータから流入される冷却水であり、前記第２作動流体は自動変速機から流入される変速機オイルであり、前記第３作動流体はエンジンから流入されるエンジンオイルであることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
17. 冷却水は前記第１流入ホール、前記第１連結流路及び前記第１排出ホールを介して循環され、変速機オイルは前記第２流入ホール、前記第２連結流路、及び前記第２排出ホールを介して循環され、エンジンオイルは前記第３流入ホール、前記第３連結流路及び前記第３排出ホールを介して循環され、
    前記第１連結流路と交互に形成される前記第２連結流路及び前記第３連結流路は、リブを介して区画されたことを特徴とする請求項１６に記載の車両用熱交換器。
18. 前記第２連結流路を流動する変速機オイルと、前記第３連結流路を流動するエンジンオイルと、が混合されるのを防止するために、前記放熱部の長さ方向の中央部に前記リブが形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の車両用熱交換器。
19. 前記放熱部は、前記第１作動流体の流動と、前記第２作動流体及び前記第３作動流体と、の流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて熱交換させることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
20. 前記放熱部は、複数のプレートが積層されるプレート型放熱部であることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
    

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