JPH0814044A - 油温調整用熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 水冷式のエンジン２の冷却水の立ち上がり特
性を悪化させることなく、車両用自動変速機油（ＡＴ
Ｆ）の冷却性能を向上する。 【構成】 冷却水回路内の冷却水の全流量が流れるアウ
トレットパイプ１３の内周に傾斜角度θの通路壁２８を
設け、この通路壁２８内を冷却水の流れ方向の上流側ま
たは下流側に移動可能なＡＴＦオイルクーラ１２をアウ
トレットパイプ１３内に収容した。そして、ＡＴＦオイ
ルクーラ１２の通路壁２８内の挿入位置を、キャップ１
４を回転させることにより変更できるようにした。これ
により、ＡＴＦオイルクーラ１２の冷却水入口孔２１の
通路開孔面積Ｓｗｙと通路壁２８の内周とＡＴＦオイル
クーラ１２の下端部の外周との間に形成される冷却水通
路２９の通路断面積Ｓｗｘとの比を、ＡＴＦオイルクー
ラ１２内でＡＴＦと熱交換する冷却水の流量がＡＴＦの
ウォームアップ時の最適流量となるように変更できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばエンジンの冷
却水を利用して自動変速機油、ギヤ油、エンジンオイ
ル、パワーステアリングオイルのような自動車の各部の
作動油や潤滑油等のオイルを適正な油温に調整するよう
にした油温調整用熱交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば車両の自動変速機の作動油として
利用される車両用自動変速機油（以下ＡＴＦと記述す
る）を適正な油温に調整するものとして、従来より、図
７および図８に示したような車両用油温調整装置の冷却
水回路１００、２００が知られている。

【０００３】図７の車両用油温調整装置（以下第１従来
例と呼ぶ）の冷却水回路１００は、水冷式のエンジン
（Ｅ／Ｇ）１０１およびウォータポンプ（Ｐ）１０２
に、ラジエータ（Ｒ）１０３、バイパスパイプ１０４、
エンジンオイルクーラ（Ｅ／Ｏ）１０５およびヒータコ
ア（Ｈ）１０６をそれぞれ環状に接続している。そし
て、冷却水を利用してＡＴＦを適正な油温に調整するた
めのＡＴＦオイルクーラ（Ａ／Ｔ）１０７は、ラジエー
タ１０３のロアタンクに内蔵している。なお、図７中に
おいて１０８はサーモスタットである。

【０００４】図８の車両用油温調整装置（以下第２従来
例と呼ぶ）の冷却水回路２００は、水冷式のエンジン
（Ｅ／Ｇ）２０１およびウォータポンプ（Ｐ）２０２
に、ラジエータ（Ｒ）２０３、バイパスパイプ２０４、
エンジンオイルクーラ（Ｅ／Ｏ）２０５、ヒータコア
（Ｈ）２０６およびＡＴＦオイルクーラ（Ａ／Ｔ）２０
７をそれぞれ環状に接続している。そして、ＡＴＦの油
温が冷却水の水温より低い場合、つまりエンジンを暖機
している場合は冷却水を利用してＡＴＦの加熱を行い、
ＡＴＦの油温がエンジン冷却水の水温より上昇した場合
は冷却水を利用してＡＴＦの冷却を行って、トルクコン
バータのフリクションロスを低減している。なお、図８
中において２０８はサーモスタットである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、第１従来例
の冷却水回路１００においては、エンジン１０１を暖機
している時にＡＴＦの加熱を行うことができないという
問題点があった。また、第２従来例の冷却水回路２００
においては、ＡＴＦオイルクーラ２０７内に導入する冷
却水をエンジン２０１のシリンダヘッド側から取り入れ
ていることから、図７に示したような従来のラジエータ
１０３のロアタンク内蔵式のＡＴＦオイルクーラ１０７
に比較してＡＴＦの油温と冷却水の水温との油水温度差
が小さい。

【０００６】とくに、エンジン２０１の高負荷運転時に
は、ＡＴＦの油温が許容温度近くまで上昇するが、ＡＴ
Ｆオイルクーラ２０７だけでなく、ラジエータ２０３、
エンジンオイルクーラ２０５やヒータコア２０６にも冷
却水が分配されるため、ＡＴＦオイルクーラ２０７内で
ＡＴＦと熱交換する冷却水の流量が少なく、ＡＴＦの冷
却効果は低い。このように、第２従来例の冷却水回路２
００においては、冷却水の流量が充分に得られ難いた
め、ＡＴＦの油温が許容温度（例えば１４０℃）近くま
で上昇してしまう。その結果、ＡＴＦの油温が許容温度
（例えば１４０℃）近くまで上昇した時のＡＴＦの冷却
を充分に行うには、冷却性能を向上させる目的でＡＴＦ
オイルクーラ２０７を大型化しなければならない。

【０００７】上記の理由から、第２従来例の冷却水回路
２００内の冷却水の全流量を流せる位置、すなわち、ウ
ォータポンプ２０２の吸込部または吐出直後にオイルク
ーラを設けた例もある。ところが、ＡＴＦの冷却性能を
優先し過ぎると、エンジンの暖機時にオイルクーラ内に
てＡＴＦと熱交換する冷却水の流量が多過ぎることにな
るので、エンジンの冷却水の水温の立ち上がり特性を悪
化させてしまう。これにより、エンジンの冷却水の水温
が適正値まで上昇するまでの時間が長くなるので、自動
車の走行燃料消費率が悪化するという問題点があった。

【０００８】この発明の目的は、冷却水の水温の立ち上
がり特性を悪化させることなく、オイルの冷却性能の向
上と加熱性能の向上との両立を図ることが可能な油温調
整用熱交換装置を提供することにある。また、この発明
の目的は、オイルの冷却性能を向上することにより、熱
交換器の大型化を防止することが可能な油温調整用熱交
換装置を提供することにある。さらに、この発明の目的
は、冷却水の水温の立ち上がり特性を向上させることに
より、水冷式のエンジンの燃料消費率の悪化を防止する
ことが可能な油温調整用熱交換装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、冷却水回路内の冷却水の全流量が流れる冷却水配管
内に、冷却水を利用してオイルの冷却と加熱を行う熱交
換器を収容した油温調整用熱交換装置であって、前記熱
交換器内に形成され、オイルと熱交換する冷却水が流れ
る第１の冷却水通路と、前記冷却水配管の内周と前記熱
交換器の外周との間に形成され、オイルと熱交換しない
冷却水が流れる第２の冷却水通路と、前記冷却水配管の
内周または前記熱交換器の外周に設けられ、前記第１の
冷却水通路の断面積と前記第２の冷却水通路の断面積と
の比を変更する通路面積比変更手段とを備えた技術手段
を採用した。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の油温調整用熱交換装置において、前記通路面積比変更
手段は、前記冷却水配管の内周に設けられ、冷却水の流
れ方向の上流側から下流側に向かって内径が漸減または
漸増する通路壁を有し、この通路壁に対する前記熱交換
器の設定位置を、冷却水の流れ方向の上流側または下流
側へ向けて変化させる位置可変手段を具備した技術手段
を採用した。

【００１１】なお、前記冷却水配管として、ラジエータ
およびバイパス配管より水冷式のエンジン内に冷却水を
流入させる冷却水導入配管を利用しても良い。また、前
記冷却水配管として、水冷式のエンジン内の冷却水をラ
ジエータおよびバイパス配管へ流出する冷却水導出配管
を利用しても良い。さらに、通路面積比変更手段とし
て、冷却水配管の内径や通路壁の内径を、冷却水の流れ
方向に対して略直交する方向に拡縮させるようにしても
良い。また、通路面積比変更手段として、熱交換器の外
周に冷却水の流れ方向の上流側から下流側に向かって外
径が漸減または漸増する外側壁を設け、冷却水配管の内
周に冷却水の流れ方向の上流側から下流側に向かって内
径が漸減または漸増する通路壁を設けて、熱交換器と通
路壁の相対位置を変更するようにしても良い。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によれば、冷却水回路内の冷却
水の全流量が流れる冷却水配管内に熱交換器を収容する
ことにより、熱交換器内を通過するオイルと熱交換器内
に形成される第１の冷却水通路内を流れる冷却水との熱
交換効率が改善される。また、通路面積比変更手段によ
って、熱交換器内に形成される第１の冷却水通路の通路
断面積と冷却水配管の内周と熱交換器の外周との間に形
成される第２の冷却水通路の通路断面積との比が変更さ
れる。すると、熱交換器内に形成される第１の冷却水通
路内を通過してオイルとの熱交換に寄与する冷却水の流
量と冷却水配管の内周と熱交換器の外周との間に形成さ
れる第２の冷却水通路内を通過してオイルとの熱交換に
寄与しない冷却水の流量とが調整される。このため、熱
交換器内を通過するオイルと熱交換器内に形成される第
１の冷却水通路内を流れる冷却水との熱交換効率が変化
する。したがって、熱交換器内でオイルと熱交換する冷
却水の流量を、冷却水の水温の立ち上がり特性を低下さ
せることのない最適流量となるように、第１の冷却水通
路の通路断面積と第２の冷却水通路の通路断面積との比
を変更することが可能となる。

【００１３】請求項２の発明によれば、位置可変手段に
よって、内径が冷却水の流れ方向の上流側から下流側に
向かって漸減または漸増するように形成された通路壁に
対する熱交換器の設定位置を変化させることにより、熱
交換器内に形成される第１の冷却水通路の通路断面積と
通路壁の内周と熱交換器の外周との間に形成される第２
の冷却水通路の通路断面積との比が変更される。する
と、熱交換器内に形成される第１の冷却水通路内を通過
してオイルとの熱交換に寄与する冷却水の流量と通路壁
の内周と熱交換器の外周との間に形成される第２の冷却
水通路内を通過してオイルとの熱交換に寄与しない冷却
水の流量とが調整される。このため、熱交換器内を通過
するオイルと熱交換器内に形成される第１の冷却水通路
内を流れる冷却水との熱交換効率が変化する。

【００１４】

【実施例】次に、この発明の油温調整用熱交換装置を自
動車用エンジン冷却装置に組み込んだ複数の実施例に基
づいて説明する。

【００１５】〔第１実施例の構成〕図１ないし図３はこ
の発明の第１実施例を示したもので、図１および図２は
油温調整用熱交換装置を示した図で、図３は自動車用エ
ンジン冷却装置を示した図である。

【００１６】図３中のＡは、自動変速機の油圧制御用作
動油、歯車や軸受等の潤滑油、トルクコンバータ等の動
力伝達装置の動力伝達媒体という三つの働きを持つＡＴ
Ｆを適正な油温に保つための車両用油温調整装置として
利用される自動車用エンジン冷却装置である。

【００１７】自動車用エンジン冷却装置Ａは、強制循環
式の冷却水回路１を備えている。この冷却水回路１は、
水冷式のエンジン（Ｅ／Ｇ）２、ラジエータ（Ｒ）３、
バイパスパイプ４、サーモスタット（ＴＨ）５、ウォー
タポンプ（Ｐ）６、エンジンオイルクーラ（Ｅ／Ｏ）
７、ヒータコア（Ｈ）８、温水バルブ（Ｖ）９および油
温調整用熱交換装置１０等をそれぞれ環状に接続してい
る。

【００１８】エンジン２は、自動車のエンジンルーム
（図示せず）内に配され、図示しない出力軸がトルクコ
ンバータを介して自動車変速機に駆動連結されている。
そして、エンジン２は、内部にウォータジャケット（図
示せず）を設けており、ラジエータ３で冷却された冷却
水によって、シリンダ外周部、シリンダヘッド等が冷却
される。なお、本例では、エンジン２の冷却水出口１１
に、後記するアウトレットパイプ１３が取り付けられて
いる。

【００１９】ラジエータ３は、自動車のエンジンルーム
内の走行風を有効に利用できる場所に設置されている。
このラジエータ３は、エンジン２のウォータジャケット
を通過する間にエンジン排熱を吸収して水温が高くなっ
た冷却水とファン（図示せず）により送り込まれる空気
とを熱交換させて冷却水を冷却する放熱器である。バイ
パスパイプ４は、本発明のバイパス配管であって、エン
ジン２より流出した冷却水をラジエータ３から迂回させ
て再度エンジン２に戻す迂回流路を形成すする。

【００２０】サーモスタット５は、エンジン２の冷却水
の水温によって自動作動するサーモバルブである。この
サーモスタット５は、エンジン２の冷却水の水温が低い
ときは閉弁して冷却水がラジエータ３を経由せずバイパ
スパイプ４を経て循環するようにし、エンジン２の冷却
水の水温が高くなったときは開弁して冷却水がラジエー
タ３へ循環するようにする。

【００２１】ウォータポンプ６は、冷却水に圧力を加え
て強制的に循環させるもので、入口部にエンジン２のイ
ンレットパイプ４７が接続されている。インレットパイ
プ４７は、ラジエータ３、バイパスパイプ４、エンジン
オイルクーラ７およびヒータコア８からウォータポンプ
６の作用によりエンジン２内に冷却水を戻す冷却水導入
配管である。

【００２２】エンジンオイルクーラ７は、冷却水とエン
ジンオイル（エンジン２の各摺動部の潤滑油）とを熱交
換させてエンジンオイルを適正な油温となるように冷却
する油冷却器である。ヒータコア８は、図示しない空気
調和装置のダクト内に配され、ダクト内を通過する空気
を加熱して車室内の空調に利用される放熱器である。温
水バルブ９は、ヒータコア８へエンジン２の排熱を吸収
した冷却水の供給および供給の停止を行う温水弁であ
る。

【００２３】次に、油温調整用熱交換装置１０を図１お
よび図２に基づいて詳細に説明する。この油温調整用熱
交換装置１０は、エンジン２の冷却水を利用してＡＴＦ
の冷却および加熱を行うＡＴＦオイルクーラ（Ａ／Ｔ）
１２、このＡＴＦオイルクーラ１２を収容するアウトレ
ットパイプ１３、およびこのアウトレットパイプ１３の
開口端部を閉塞するキャップ１４等から構成されてい
る。

【００２４】ＡＴＦオイルクーラ１２は、本発明の熱交
換器であって、ＡＴＦと冷却水とを熱交換させるもの
で、キャップ１４の下端面にろう付け等の接合手段を用
いて取り付けられている。このＡＴＦオイルクーラ１２
は、図２に示したように、ブラケット１５と下端側プレ
ート１６間にアルミニウム等の金属製の円板プレート１
７を複数積層してなる積層型コア部を有する。なお、コ
ア部の詳細は図示しない。また、ブラケット１５と下端
側プレート１６は、アルミニウム等の金属製の円板より
なる。

【００２５】そして、ＡＴＦオイルクーラ１２は、ＡＴ
Ｆが流れる複数のオイル通路１８と冷却水が流れる複数
の冷却水通路１９とが熱交換可能なように接近して設け
られている。オイル通路１８は、略水平方向に多数設け
られ、オイル入口流路２０とオイル出口流路（図示せ
ず）との間に形成されている。冷却水通路１９は、本発
明の第１の冷却水通路であって、略上下方向に多数設け
られ、複数の冷却水入口孔２１と１つの冷却水出口孔２
２とが設けられている。なお、オイル通路１８と冷却水
通路１９の内部または外部にフィンを配しても良い。

【００２６】アウトレットパイプ１３は、本発明の冷却
水配管、冷却水導出配管であって、アルミニウムダイキ
ャスト製で、ＡＴＦオイルクーラ１２のクーラケースを
構成するもので、下端部に円環状のフランジ部２３を有
している。このフランジ部２３は、エンジン２の取付ブ
ロック２４の表面に円環板状のパッキン２５を介してボ
ルト等の締結具２６により締付け固定される。

【００２７】また、アウトレットパイプ１３は、フラン
ジ部２３の内周部分より図示上方に延ばされた円筒状の
立壁部２７を有している。この立壁部２７の内周には、
通路壁２８が設けられている。この通路壁２８は、本発
明の通路面積比変更手段であって、冷却水の上流側から
下流側へ向かって傾斜角度θ（図１参照）だけ内径Ｄｘ
が漸増するように直線状に傾斜するように立壁部２７に
一体成形された傾斜壁である。

【００２８】通路壁２８の内周面とＡＴＦオイルクーラ
１２の外周面との隙間には、円環状の冷却水通路２９が
形成されている。この冷却水通路２９は、本発明の第２
の冷却水通路であって、ＡＴＦオイルクーラ１２を迂回
して下流側へ流入させる。なお、冷却水通路２９の通路
断面形状は、円環状だけでなく、三日月状、円弧状、半
円状、角筒状等自由である。

【００２９】そして、立壁部２７の開口端部の内周に
は、キャップ１４が螺合するめねじ部３０が形成されて
いる。また、立壁部２７の上方側には、冷却水パイプ３
１〜３３が圧入されている。冷却水パイプ３１は、ラジ
エータ３のアッパータンクの入口に連通するアルミニウ
ム等の金属パイプで、内部にエンジン２よりラジエータ
３へ向かう冷却水が流れる冷却水通路３４を有してい
る。

【００３０】また、冷却水パイプ３２は、バイパスパイ
プ４の入口に連通するアルミニウム等の金属パイプで、
内部にエンジン２よりバイパスパイプ４へ向かう冷却水
が流れる冷却水通路３５を有している。そして、冷却水
パイプ３３は、ヒータコア８の入口およびエンジンオイ
ルクーラ７の入口に連通するアルミニウム等の金属パイ
プで、内部にエンジン２よりヒータコア８およびエンジ
ンオイルクーラ７へ向かう冷却水が流れる冷却水通路３
６を有している。

【００３１】キャップ１４は、本発明の通路面積比変更
手段、位置可変手段であって、アルミニウム等の金属に
より所定の形状に一体成形されている。このキャップ１
４は、ＡＴＦオイルクーラ１２のブラケット１５の上端
面をろう付け等の接合手段を用いて取り付ける円板部３
７を有している。

【００３２】この円板部３７の上端面には、中央部分よ
り図示上方に延長された六角形状の係合部３８、および
外周部分より立壁部２７の開口端部に沿って延長された
円筒状の嵌合部３９が形成されている。円板部３７は、
ＡＴＦオイルクーラ１２のオイル入口流路２０とオイル
出口流路に対応した位置にオイル入口パイプ４０、オイ
ル出口パイプ４１をろう付け等の手段を用いて接合して
いる。

【００３３】また、係合部３８の内部には、六角レンチ
等の工具が係合する。オイル入口パイプ４０は、内部に
自動変速機のトルクコンバータ等からＡＴＦオイルクー
ラ１２内へオイルを導入するオイル入口通路４２を形成
するアルミニウム等の金属パイプである。また、オイル
出口パイプ４１は、内部にＡＴＦオイルクーラ１２内か
ら自動変速機のトルクコンバータやオイルパン等へオイ
ルを戻すオイル出口通路４３を形成するアルミニウム等
の金属パイプである。

【００３４】そして、嵌合部３９の外周には、立壁部２
７の開口端部のめねじ部３０が螺合するおねじ部４４が
形成されている。なお、嵌合部３９の開口端部には、Ａ
ＴＦオイルクーラ１２の最大挿入深さを決めるストッパ
として機能するフランジ部４５が形成されている。ま
た、嵌合部３９と立壁部２７の開口端部との間には、冷
却水の漏洩を防止するためのＯリング４６が装着されて
いる。

【００３５】〔第１実施例の流量調整方法〕次に、この
実施例の油温調整用熱交換装置１０の冷却水の流量調整
方法、すなわち、ＡＴＦオイルクーラ１２の挿入深さの
調整方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。

【００３６】六角レンチ等の工具をキャップ１４の係合
部３８内に嵌め込んで工具を右回転させることによっ
て、キャップ１４が右回転しながら図示下方へ進む。す
ると、キャップ１４の円板部３７に一体的に設けられた
ＡＴＦオイルクーラ１２も右回転して図示下方へ移動し
て、ＡＴＦオイルクーラ１２の下端面、すなわち、下端
側プレート１６の下端面がアウトレットパイプ１３の通
路壁２８に対して所定の挿入深さＤに設定される。

【００３７】このとき、ＡＴＦオイルクーラ１２内を通
過する冷却水の流量は、冷却水回路１の全流量に対し
て、アウトレットパイプ１３の通路壁２８の内径Ｄｘと
ＡＴＦオイルクーラ１２の外径Ｄｙとの間に形成される
円環状の冷却水通路２９の通路断面積Ｓｗｘと複数の冷
却水通路１９の冷却水入口孔２１の通路開孔面積Ｓｗｙ
との比で決まる流量に調整される。

【００３８】なお、この実施例では、アウトレットパイ
プ１３の通路壁２８が、冷却水の上流側から下流側へ向
かって傾斜角度θ（図１参照）だけ内径Ｄｘが漸増する
ように直線状に傾斜している。このため、ＡＴＦオイル
クーラ１２の下端面がアウトレットパイプ１３の通路壁
２８内に挿入される程、冷却水通路２９の通路断面積Ｓ
ｗｘがＡＴＦオイルクーラ１２の冷却水入口孔２１の通
路開孔面積Ｓｗｙより小さくなる。

【００３９】したがって、ＡＴＦオイルクーラ１２の下
端面がアウトレットパイプ１３の通路壁２８内に挿入さ
れる程、冷却水通路２９を通過する冷却水の流量よりＡ
ＴＦオイルクーラ１２の複数の冷却水通路１９を通過す
る冷却水の流量の方が多くなる。このため、ＡＴＦオイ
ルクーラ１２内でのＡＴＦと冷却水との熱交換効率が向
上することにより、ＡＴＦオイルクーラ１２の加熱性能
および冷却性能（ＡＴＦの熱交換性能）が増加すること
になる。

【００４０】逆に、六角レンチ等の工具をキャップ１４
の係合部３８内に嵌め込んで工具を左回転させることに
よって、ＡＴＦオイルクーラ１２も左回転して図示上方
へ移動する。これにより、ＡＴＦオイルクーラ１２の下
端面がアウトレットパイプ１３の通路壁２８内を上昇す
る程、冷却水通路２９の通路断面積ＳｗｘがＡＴＦオイ
ルクーラ１２の冷却水入口孔２１の通路開孔面積Ｓｗｙ
より大きくなる。

【００４１】したがって、ＡＴＦオイルクーラ１２の下
端面がアウトレットパイプ１３の通路壁２８内を上昇す
る程、冷却水通路２９を通過する冷却水の流量よりＡＴ
Ｆオイルクーラ１２の複数の冷却水通路１９を通過する
冷却水の流量の方が少なくなる。このため、ＡＴＦオイ
ルクーラ１２内でのＡＴＦと冷却水との熱交換効率が低
下することにより、ＡＴＦオイルクーラ１２の加熱性能
および冷却性能（ＡＴＦの熱交換性能）が減少する。し
かし、エンジン２の暖機時の冷却水の水温の立ち上がり
性能は向上する。

【００４２】〔第１実施例の作用〕次に、この実施例の
自動車用エンジン冷却装置Ａの作用を図１ないし図３に
基づいて簡単に説明する。

【００４３】（ＡＴＦのウォームアップ時）エンジン２
の暖機時、とくにエンジン２の始動時には、ＡＴＦの油
温が外気温程度まで低下していることからオイルポンプ
（図示せず）のポンプロスが大きく、オイルポンプを駆
動する自動車の走行燃料消費率を増大させてしまう。こ
のため、エンジン２の始動後になるべく早くＡＴＦの油
温を適温となるまで上昇させることが必要となる。

【００４４】したがって、エンジン２の暖機時であって
も冷却水はＡＴＦとの熱伝導率の違いから冷却水がＡＴ
Ｆと比較して、エンジン排熱に温度上昇に伴って速やか
に昇温するので、冷却水を利用してＡＴＦを加熱する。
このとき、冷却水の水温はサーモスタット５の開弁温度
（例えば７８℃）より低下しているので、サーモスタッ
ト５は閉弁している。

【００４５】このため、エンジン２のウォータジャケッ
トより流出した冷却水は、ＡＴＦオイルクーラ１２内の
冷却水通路１９またはアウトレットパイプ１３内の冷却
水通路２９を通る。なお、冷却水通路１９内に流入した
冷却水は、冷却水通路１９を通過する際に、オイル通路
１８内を流れるＡＴＦと熱交換してＡＴＦを加熱する。

【００４６】そして、アウトレットパイプ１３より流出
する一部の冷却水は、冷却水パイプ３２を通ってバイパ
スパイプ４、サーモスタット５を経由して、インレット
パイプ４７、ウォータポンプ６の順に流れ、再びエンジ
ン２のウォータジャケット内を循環する（第１のＡＴＦ
加熱経路）。

【００４７】また、アウトレットパイプ１３より流出す
る残部の冷却水は、冷却水パイプ３３を通ってエンジン
オイルクーラ７内に流入する。エンジンオイルクーラ７
内に流入した冷却水は、エンジンオイルクーラ７を通過
する際にエンジンオイルと熱交換してエンジンオイルを
加熱する。そして、エンジンオイルに吸熱された冷却水
は、インレットパイプ４７、ウォータポンプ６の順に流
れ、再びエンジン２のウォータジャケット内を循環する
（第２のＡＴＦ冷却経路）。

【００４８】したがって、エンジン２の冷却水回路１に
おいて、エンジン２のウォータジャケットからの温度の
高い冷却水がＡＴＦオイルクーラ１２に通水されること
になる。これにより、ＡＴＦオイルクーラ１２内で高温
の冷却水と低温のＡＴＦとが熱交換してＡＴＦが急速に
加熱されるので、適正な油温までＡＴＦが早期に昇温す
る。なお、エンジンオイルクーラ７内にも冷却水が循環
されるので、エンジンオイルも同様に適正な油温まで早
期に昇温する。

【００４９】（ＡＴＦのクーラ時）例えば自動車を６０
ｋｍ／ｈで定走行した場合には、エンジンを始動してか
ら例えば１５分間〜２０分間経過すると、ＡＴＦが冷却
水より高温となる。そして、エンジン２を高速高負荷連
続運転することにより、ＡＴＦが許容温度（例えば１４
０℃）を越えると、オイル粘度の低下、油性の劣化、摺
動部の摩耗等の不具合を発生するため、ＡＴＦを冷却す
る必要がある。したがって、冷却水を利用してＡＴＦを
冷却する。このとき、冷却水の水温はサーモスタット５
の開弁温度（例えば７８℃）以上に上昇しているので、
サーモスタット５は開弁している。

【００５０】このため、エンジン２のウォータジャケッ
トより流出した冷却水は、ＡＴＦオイルクーラ１２内の
冷却水通路１９またはアウトレットパイプ１３内の冷却
水通路２９を通る。なお、冷却水通路１９内に流入した
冷却水は、冷却水通路１９を通過する際に、オイル通路
１８内を流れるＡＴＦと熱交換してＡＴＦを冷却する。

【００５１】そして、アウトレットパイプ１３より流出
する一部の冷却水は、冷却水パイプ３１を通ってラジエ
ータ３内に流入する。ラジエータ３内に流入した冷却水
は、エンジン等で駆動する冷却ファンにより送風される
冷却風や自動車の走行風により適温（例えば８０℃）ま
で冷却された後に、サーモスタット５を経由して、イン
レットパイプ４７、ウォータポンプ６の順に流れ、再び
エンジン２のウォータジャケット内を循環する（第１の
ＡＴＦ冷却経路）。

【００５２】また、アウトレットパイプ１３より流出す
る残部の冷却水は、冷却水パイプ３３を通ってエンジン
オイルクーラ７内に流入する。エンジンオイルクーラ７
内に流入した冷却水は、エンジンオイルクーラ７を通過
する際にエンジンオイルと熱交換して高温のエンジンオ
イルを冷却する。そして、エンジンオイルより吸熱した
冷却水は、インレットパイプ４７、ウォータポンプ６の
順に流れ、再びエンジン２のウォータジャケット内を循
環する（第２のＡＴＦ冷却経路）。

【００５３】また、空気調和装置にてヒータコア８を利
用する場合には、温水バルブ９が開弁する。このため、
冷却水パイプ３３内に流入した一部の冷却水は、ヒータ
コア８内に流入する。ヒータコア８内に流入した冷却水
は、ヒータコア８を通過する際に空気と熱交換して低温
の空気を加熱する。そして、空気に吸熱された冷却水
は、インレットパイプ４７、ウォータポンプ６の順に流
れ、再びエンジン２のウォータジャケット内を循環する
（第３のＡＴＦ冷却経路）。

【００５４】（第１実施例と第２従来例との比較）ここ
で、図４および図５に基づいて第１実施例と第２従来例
との流量配分の違いについて説明する。なお、図４およ
び図５は説明を簡略化するため、エンジンオイルクーラ
７、２０５を省略している。先ず、第２従来例の冷却水
回路２００｛図４（Ａ）および図５（Ａ）参照｝は、Ａ
ＴＦのウォームアップ時およびＡＴＦのクーラ時の冷却
水の流量配分をアウトレットパイプの単一内径（通路断
面積Ｓｗ）のみで調整していた。

【００５５】この第２従来例に対して、この第１実施例
の冷却水回路１｛図４（Ｂ）および図５（Ｂ）参照｝で
は、エンジン２にアウトレットパイプ１３を取り付けた
ものにおいて、そのアウトレットパイプ１３内にＡＴＦ
オイルクーラ１２を収容した油温調整用熱交換装置１０
であり、以下の数１の式に示した円環状の冷却水通路２
９の通路断面積Ｓｗｘ、および複数の冷却水通路１９の
全ての冷却水入口孔２１の通路開孔面積Ｓｗｙを調整す
る機能を持つ油温調整用熱交換装置１０である。

【００５６】

【数１】Ｓｗｘ＝（π／４）×（Ｄｘ² −Ｄｙ² ） ここで、Ｄｘはアウトレットパイプ１３の通路壁２８の
内径で、ＤｙはＡＴＦオイルクーラ１２の外径である。

【００５７】この実施例では、上述の調整機能を持つこ
とによって、ＡＴＦのウォームアップ時およびＡＴＦの
クーラ時にＡＴＦオイルクーラ１２の複数の冷却水通路
１９を通過する冷却水の流量配分を、キャップ１４を回
してアウトレットパイプ１３の通路壁２８に対してＡＴ
Ｆオイルクーラ１２の下端面の所定の挿入深さＤを変更
することにより、最適な流量配分に調整できる。

【００５８】（ＡＴＦのウォームアップ時）第２従来例
の冷却水回路２００の流量配分は、以下の数２の式とな
る。

【数２】Ｖ2T＝Ｖ2TH ＋Ｖ2A/T＋Ｖ2H

【００５９】ここで、Ｖ2Tは冷却水回路２００の冷却水
の全流量で、Ｖ2TH はバイパスパイプ２０４の通過流量
で、Ｖ2A/TはＡＴＦオイルクーラ２０７の通過流量で、
Ｖ2Hはヒータコア２０６の通過流量である。なお、全流
量Ｖ2Tはウォータポンプ１０２の吐出量（Ｖ2P）とアウ
トレットパイプの通路断面積Ｓｗに支配される。

【００６０】第１実施例の冷却水回路１の流量配分は、
以下の数３の式および数４の式となる。

【数３】Ｖ1T＝Ｖ1TH ＋Ｖ1H

【数４】Ｖ1T＝Ｖ1A/T＋Ｖ1wx

【００６１】ここで、Ｖ1Tは冷却水回路１の冷却水の全
流量で、Ｖ1TH はバイパスパイプ４の通過流量で、Ｖ1A
/TはＡＴＦオイルクーラ１２の通過流量で、Ｖ1Hはヒー
タコア８の通過流量である。なお、ＡＴＦオイルクーラ
１２の通過流量Ｖ1A/Tはウォータポンプ１０２の吐出量
（Ｖ1P）と通路開孔面積Ｓｗｙに支配される。また、冷
却水通路２９の通過流量Ｖ1wx はウォータポンプ１０２
の吐出量（Ｖ1P）とアウトレットパイプ１３の冷却水通
路２９の通路断面積Ｓｗｘに支配される。

【００６２】したがって、Ｖ2A/T＜Ｖ1A/Tにできるよう
に、円環状の冷却水通路２９の通路断面積Ｓｗｘと複数
の冷却水通路１９の全ての冷却水入口孔２１の通路開孔
面積Ｓｗｙとの比を変更する。すなわち、アウトレット
パイプ１３の通路壁２８に対してＡＴＦオイルクーラ１
２の所定の挿入深さＤを調整することにより、その分だ
けコンパクトなＡＴＦオイルクーラ１２を提供できる。

【００６３】（ＡＴＦのクーラ時）第２従来例の冷却水
回路２００の流量配分は、以下の数５の式となる。

【数５】Ｖ2T＝Ｖ2R＋Ｖ2A/T

【００６４】第１実施例の冷却水回路１の流量配分は、
以下の数６の式および数７の式となる。

【数６】Ｖ1T＝Ｖ1R

【数７】Ｖ1T＝Ｖ1A/T＋Ｖ1wx

【００６５】したがって、Ｖ2T＞Ｖ1T、Ｖ1R＞Ｖ2Rとな
るので、第１実施例においては、ラジエータ３の冷却性
能、つまり冷却水の水温が適正な水温より上昇すること
なく、ＡＴＦオイルクーラ１２の冷却性能を向上できる
効果（Ｖ1A/T＞Ｖ2A/T）をもたらすように、円環状の冷
却水通路２９の通路断面積Ｓｗｘと複数の冷却水通路１
９の全ての冷却水入口孔２１の通路開孔面積Ｓｗｙとの
比を変更できる。

【００６６】〔第１実施例の効果〕以上のように、自動
車用エンジン冷却装置Ａは、冷却水回路１内の全流量が
流れるアウトレットパイプ１３内に配されたＡＴＦオイ
ルクーラ１２内にて水温の低い冷却水と高温のＡＴＦと
が熱交換してＡＴＦが充分に冷却される。このため、仮
にエンジン２を高負荷高速連続運転した場合でも、ＡＴ
Ｆの油温を、通常（例えば１４０℃程度）より低い油温
（例えば１３５℃程度）に抑えることができる。

【００６７】したがって、ＡＴＦオイルクーラ１２の冷
却性能が従来のものと比較して飛躍的に向上するので、
ＡＴＦオイルクーラ１２の大型化を回避することができ
る。さらに、トルクコンバータのフリクションロスの低
減や伝達力の増加を実現することができる。そして、Ａ
ＴＦを適正な油温に保つことができるので、エンジン２
の燃料消費率および自動車の走行燃料消費率を低減する
ことができる。

【００６８】また、円環状の冷却水通路２９の通路断面
積Ｓｗｘと複数の冷却水通路１９の全ての冷却水入口孔
２１の通路開孔面積Ｓｗｙとの比を、所望の比率となる
ように変更できる。したがって、ＡＴＦオイルクーラ１
２内でＡＴＦと熱交換する冷却水の流量をＡＴＦのウォ
ームアップ時の最適流量となるように調整することがで
きる。このため、ＡＴＦのウォームアップ時に、エンジ
ン２の冷却水の水温の立ち上がり特性が悪化しないた
め、エンジン２の冷却水の水温が適正な水温まで上昇す
るまでの時間が短縮されるので、エンジン２の燃料消費
率および自動車の走行燃料消費率を低減することができ
る。

【００６９】〔第２実施例〕図６はこの発明の第２実施
例を示したもので、車両用油温調整装置として利用した
自動車用エンジン冷却装置を示した図である。この実施
例では、ＡＴＦオイルクーラ１２をエンジン２のインレ
ットパイプ４７内に挿入している。インレットパイプ４
７は、本発明の冷却水配管、冷却水導入配管であって、
アルミニウムダイキャスト製で、ＡＴＦオイルクーラ１
２のクーラケースを構成するもので、本例ではウォータ
ポンプ６の吸込部に設けられている。

【００７０】これにより、ＡＴＦのクーラ時に、ラジエ
ータ３で冷却された比較的水温の低い冷却水がＡＴＦオ
イルクーラ１２に通水されることになり、エンジン２の
熱を充分に吸収した冷却水をＡＴＦオイルクーラ１２に
直接通水する第１実施例に比べて油水温度差が大きくと
れる。したがって、ＡＴＦオイルクーラ１２で比較的に
水温の低い冷却水と高温のオイルとが熱交換することに
よりＡＴＦが充分に冷却される。このため、ＡＴＦの極
高温時でも油水温度差を大きくとれるので熱交換器を大
型化しなくてもＡＴＦを充分に冷却することができる。

【００７１】〔変形例〕この実施例では、本発明をＡＴ
Ｆの適温調整に用いたが、本発明をミッションオイル
（ギヤ油）、エンジンオイル、パワーステアリングフル
ード（ＰＳＦ）のような車両の各部の潤滑油や作動油の
適温調整に用いても良い。また、本発明をエンジン排熱
を利用して冷房または暖房を行う吸収式冷凍装置に用い
るエンジンのように車両に搭載されないエンジン、歯車
変速機等の伝動装置の各部の潤滑油や作動油の適温調整
に用いても良い。

【００７２】この実施例では、アウトレットパイプ１３
の通路壁２８の内径を、エンジン２の冷却水の上流側か
ら下流側へ向かって漸増しているが、アウトレットパイ
プ１３の通路壁２８の内径を、エンジン２の冷却水の上
流側から下流側へ向かって漸減しても良い。また、通路
壁２８の内径を、直線状に増減するだけでなく、曲線状
に増減しても良い。また、段階的に増減しても良い。

【００７３】この実施例では、熱交換器として多板式の
ＡＴＦオイルクーラ１２を用いたが、熱交換器としてシ
ェルアンドチューブタイプ等の多管式の熱交換器を用い
ても良い。また、冷却水回路１からエンジンオイルクー
ラ７、ヒータコア８および温水バルブ９を通る冷却水配
管を取り除いても良い。さらに、ＡＴＦオイルクーラ１
２等の熱交換器を、冷却水回路１内のエンジン２の冷却
水の全流量を流せる位置、すなわち、ウォータポンプ６
の吸込部または吐出直後に設置しても良い。

【００７４】この実施例では、ＡＴＦオイルクーラ１２
をエンジン２の冷却水の流れ方向の上流側から下流側に
至るまで同一の外径となるように設けたが、ＡＴＦオイ
ルクーラ１２の外径を冷却水の流れ方向の上流側から下
流側に向かって連続的に漸増または漸減するように設け
ても良い。また、ＡＴＦオイルクーラ１２の外形を、直
線状、曲線状としても良く、ＡＴＦオイルクーラ１２の
外径が冷却水の流れ方向の上流側から下流側に向かって
段階的に増減するようにしても良い。

【００７５】

【発明の効果】請求項１の発明および請求項２の発明
は、冷却水回路内の冷却水の全流量が流れる冷却水配管
内に熱交換器を収容することにより、熱交換器内にてオ
イルと冷却水との熱交換効率が改善されるため、熱交換
器を大型化することなく、オイルの冷却効果とオイルの
加熱効果とを共に向上することができる。また、冷却水
回路内の冷却水の水温の立ち上がり特性を低下させるこ
となく、オイルの冷却性能の向上と加熱性能の向上との
両立を図ることができる。このため、オイルを適正な油
温に保つことができると共に、オイルの加熱時に冷却水
の水温が速やかに昇温することができるので、例えば水
冷式のエンジンの燃料消費率の低下や車両の走行燃料消
費率の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示した断面図である。

【図２】この発明の第１実施例を示した平面図である。

【図３】この発明の第１実施例の冷却水回路を示した構
成図である。

【図４】（Ａ）はＡＴＦのウォームアップ時の第２従来
例の冷却水回路の流量配分を示した説明図で、（Ｂ）は
ＡＴＦのウォームアップ時の第１実施例の冷却水回路の
流量配分を示した説明図である。

【図５】（Ａ）はＡＴＦのクーラ時の第２従来例の冷却
水回路の流量配分を示した説明図で、（Ｂ）はＡＴＦの
クーラ時の第１実施例の冷却水回路の流量配分を示した
説明図である。

【図６】この発明の第２実施例の冷却水回路を示した構
成図である。

【図７】第１従来例の冷却水回路を示した構成図であ
る。

【図８】第２従来例の冷却水回路を示した構成図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 自動車用エンジン冷却装置 １ 冷却水回路 ２ エンジン ３ ラジエータ ４ バイパスパイプ（バイパス配管） ５ サーモスタット １０ 油温調整用熱交換装置 １２ ＡＴＦオイルクーラ（熱交換器） １３ アウトレットパイプ（冷却水配管、冷却水導出配
管） １４ キャップ（通路面積比変更手段、位置可変手段） １９ 冷却水通路（第１の冷却水通路） ２８ 通路壁（通路面積比変更手段） ２９ 冷却水通路（第２の冷却水通路） ４７ インレットパイプ（冷却水配管、冷却水導入配
管）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却水回路内の冷却水の全流量が流れる冷
   却水配管内に、冷却水を利用してオイルの冷却と加熱を
   行う熱交換器を収容した油温調整用熱交換装置であっ
   て、 （ａ）前記熱交換器内に形成され、オイルと熱交換する
   冷却水が流れる第１の冷却水通路と、 （ｂ）前記冷却水配管の内周と前記熱交換器の外周との
   間に形成され、オイルと熱交換しない冷却水が流れる第
   ２の冷却水通路と、 （ｃ）前記冷却水配管の内周または前記熱交換器の外周
   に設けられ、前記第１の冷却水通路の断面積と前記第２
   の冷却水通路の断面積との比を変更する通路面積比変更
   手段とを備えたことを特徴とする油温調整用熱交換装
   置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の油温調整用熱交換装置に
   おいて、 前記通路面積比変更手段は、前記冷却水配管の内周に設
   けられ、冷却水の流れ方向の上流側から下流側に向かっ
   て内径が漸減または漸増する通路壁を有し、 この通路壁に対する前記熱交換器の設定位置を、冷却水
   の流れ方向の上流側または下流側へ向けて変化させる位
   置可変手段を具備したことを特徴とする油温調整用熱交
   換装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の油温調整
   用熱交換装置において、 前記冷却水配管は、水冷式のエンジンの入口に接続さ
   れ、ラジエータおよびバイパス配管より前記エンジン内
   に冷却水を流入させる冷却水導入配管であることを特徴
   とする油温調整用熱交換装置。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の油温調整
   用熱交換装置において、 前記冷却水配管は、水冷式のエンジンの出口に接続さ
   れ、前記エンジン内の冷却水をラジエータおよびバイパ
   ス配管へ流出する冷却水導出配管であることを特徴とす
   る油温調整用熱交換装置。