特開 2018-204585 冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-204585(P2018-204585A)

(43)【公開日】2018年12月27日

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/14 20060101AFI20181130BHJP

   F01P 3/18 20060101ALI20181130BHJP

   F01P 3/22 20060101ALI20181130BHJP

   F01P 11/18 20060101ALI20181130BHJP

【ＦＩ】

   F01P11/14 D

   F01P3/18 G

   F01P3/22 N

   F01P3/22 K

   F01P11/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-113916(P2017-113916)

(22)【出願日】2017年6月9日

(71)【出願人】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】堰合 誠

(72)【発明者】

【氏名】平柳 光

(57)【要約】

【課題】コストの上昇を極力おさえつつ、エアコン水冷凝縮器内でエアコンの冷媒が冷却水側へ漏れた場合のウォータハンマの発生を抑制しまた防止する。
【解決手段】被冷却媒体を、液体を用いて冷却する水冷冷却器３と、水冷冷却器３内の液体経路の挙動、もしくは、水冷冷却器３に接続されている冷却水管路５の挙動によって、液体の流れを遮断する液体流れ遮断部１３とを有する冷却システム１である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被冷却媒体を、液体を用いて冷却する水冷冷却器と、
前記水冷冷却器内の液体経路の挙動、もしくは、前記水冷冷却器に接続されている冷却水管路の挙動によって、前記液体の流れを遮断する液体流れ遮断部と、
を有することを特徴とする冷却システム。

【請求項2】

請求項１に記載の冷却システムにおいて、
前記水冷冷却器内の液体経路の挙動は、前記液体経路内の液体の圧力の変動であり、前記冷却水管路の挙動は、前記冷却水管路内の液体の圧力の変動であることを特徴とする冷却システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の冷却システムにおいて、
前記水冷冷却器内の液体経路の挙動、前記冷却水管路の挙動は、前記冷却水管路の体積増加であることを特徴とする冷却システム。

【請求項4】

被冷却媒体を、液体を用いて冷却する水冷冷却器と、
前記水冷冷却器の筐体に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔を開閉する弁体と、
前記弁体を支持し前記貫通孔に移動自在に係合している可動パイプと、
前記可動パイプに設置されているホースと、
前記可動パイプを、前記水冷冷却器の筐体の内側方向に付勢している付勢部と、
を有することを特徴とする冷却システム。

【請求項5】

請求項４に記載の冷却システムにおいて、
前記水冷冷却器内の液体の圧力が高くなるにしたがって、前記付勢部による付勢がされているにもかかわらず、前記可動パイプが前記水冷冷却器の筐体の外側方向に移動するとともに前記弁体が前記貫通孔を開いている状態から貫通孔を閉じる方向に移動するように構成されていることを特徴とする冷却システム。

【請求項6】

請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の冷却システムにおいて、
前記水冷冷却器は、エアーコンディショナの水冷コンデンサであることを特徴とする冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却システムに係り、特に、エアーコンディショナの冷媒等の被冷却媒体を、冷却水等の液体を用いて冷却するものに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、冷却水を用いてエアコンの冷媒を冷却しているエアコン水冷凝縮器（水冷コンデンサ）が知られている。このエアコン水冷凝縮器において、エアコン水冷凝縮器内でエアコンの冷媒が冷却水側へ漏れたときに、エアコン冷媒の圧力により冷却水圧力が上昇する。このときに、冷却水配管の破損を防ぐことが重要であり、また、エンジンルーム内への不凍液（エチレングリコール等）の噴出を回避することが重要である。

【0003】

すなわち、エアコン水冷凝縮器内で、エアコンの冷媒が冷却水側へ漏れた場合の対策をとるべきである。

【0004】

ここで、従来の技術に関する文献としてたとえば特許文献１を掲げる

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−１６２７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、エアコンの冷媒が冷却水側へ漏れた場合の対策として、冷却水配管(ホース)の耐圧を高くしたり、冷却水配管のつなぎ目(コンデンサと冷却水配管とのつなぎ目や、ラジエータと冷却水配管とのつなぎ目)を強固にすることが考えられるが、コスト増となってしまう。

【0007】

本発明は、コストの上昇を極力おさえつつ、エアコン水冷凝縮器内でエアコンの冷媒が冷却水側へ漏れた場合のウォータハンマの発生を抑制し、また防止することができる冷却システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、被冷却媒体を、液体を用いて冷却する水冷冷却器と、前記水冷冷却器内の液体経路の挙動、もしくは、前記水冷冷却器に接続されている冷却水管路の挙動によって、前記液体の流れを遮断する液体流れ遮断部とを有する冷却システムである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、コストの上昇を極力おさえつつ、エアコン水冷凝縮器内でエアコンの冷媒が冷却水側へ漏れた場合のウォータハンマの発生を抑制し、また防止することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る冷却システムの概要を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係る冷却システムの要部を示す図である。

【図3】１つ目の変形例に係る冷却システムの要部を示す図である。

【図4】２つ目の変形例に係る冷却システムの要部を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る冷却システムのおける、冷媒が漏れてからの時間と冷却水の圧力との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態に係る冷却システム１は、たとえば車両に搭載されて使用されるものであり、図１で示すように、被冷却媒体（たとえば、エアーコンディショナの冷媒）を、液体（たとえば冷却水）を用いて冷却する水冷冷却器（たとえば、エアーコンディショナの水冷コンデンサ）３を備えて構成されている。

【0012】

冷媒の冷却に使用される冷却水は、冷却水管路（冷却水流路）５を通って、水冷コンデンサ３とポンプ７と放熱器（ラジエータ）９とを循環するようになっている。

【0013】

冷媒は、冷媒流路１１を通って、水冷コンデンサ３と図示しない膨張弁とエバポレータとコンプレッサとを循環するようになっている。なお、正常な状態では、水冷コンデンサ３で、冷却水と冷媒との間の熱交換がされるが、冷却水と冷媒とは、図示しない隔壁を隔てて分離されており、混じり合うことはない。

【0014】

また、冷却システム１には、図２で示すような液体流れ遮断部（液体流れ遮断機構）１３が設けられている。液体流れ遮断部１３は、水冷コンデンサ３の冷却水出口１５（図１参照）のところや、冷却水入口１７（図１参照）のところに設けられている。

【0015】

液体流れ遮断部１３は、水冷コンデンサ３内の液体経路（冷却水経路）の挙動、もしくは、水冷コンデンサ３に接続されている冷却水流路５の挙動によって、水冷コンデンサ３内の液体経路と水冷コンデンサ３に接続されている冷却水流路５との間の、冷却水の流れを遮断するように構成されている。

【0016】

たとえば、水冷コンデンサ３内の液体経路の挙動として、液体経路内の液体の圧力の変動（上昇）を掲げることができ、冷却水流路５の挙動として、冷却水流路５内の液体の圧力の変動（例えば上昇）を掲げることができる。

【0017】

また、水冷コンデンサ３内の液体経路の挙動、冷却水流路５の挙動として、たとえば、冷却水管路５が延伸して冷却水管路５の長さが長くなることによる冷却水管路５での体積増加を掲げることができる。

【0018】

さらに説明すると、図２で示すように、冷却システム１の水冷コンデンサ３の筐体（外殻）２１には、水冷コンデンサ３内の液体経路から冷却水を出すための貫通孔（冷却水出口１５を構成し外殻２１を貫通している貫通孔）１９と、水冷コンデンサ３内に液体を入れるための貫通孔（冷却水入口１７を構成し外殻を貫通している貫通孔）１９が設けられている。

【0019】

さらに説明すると、貫通孔１９は、水冷コンデンサ３の筐体２１から直交する方向に突出している筒状（たとえば円筒状）の部材２９によって構成されている。筒状の部材２９の先端には鍔状部３１が設けられている。

【0020】

また、冷却システム１には、筒状（たとえば円筒状）に形成されている可動パイプ２３と、弾性（可撓性）を備え冷却水流路５を構成しているホース２５と、付勢部２７と、貫通孔１９を開閉する弁体３５とが設けられている。

【0021】

可動パイプ２３は、弁体３５を支持しているとともに、水冷コンデンサ３の筐体２１に設けられた貫通孔１９の貫通方向（水冷コンデンサ３の筐体２１の内側と外側とをむすぶ方向；図２の上下方向）で、貫通孔１９に移動自在に係合している。

【0022】

さらに説明すると、可動パイプ２３の内径は、筒状の部材２９の外径よりもごく僅かに大きくなっており、筒状の部材２９が内部に入るようにして筒状の部材２９に係合しており、筒状の部材２９でガイドされ、筒状の部材２９の中心軸（可動パイプ２３の中心軸）の延伸方向で、筐体２１に対して移動自在になっている。

【0023】

なお、貫通孔１９（筒状の部材２９）と可動パイプ２３との係合部は図示しないシール材によってシールがされており、筒状の部材２９と可動パイプ２３との間から冷却水が外部には漏れ出ないようになっている。

【0024】

ホース２５は、可動パイプ２３の先端で可動パイプ２３につながるように設置されている。

【0025】

また、可動パイプ２３の基端には、鍔状部３３が設けられている。付勢部２７は、たとえば、バネ（圧縮コイルバネ）で構成されており、可動パイプ２３の鍔状部３３と筒状の部材２９の鍔状部３１との間に設けられている。そして、圧縮コイルバネ２７によって、可動パイプ２３が、水冷コンデンサ３の筐体２１の内側方向（図２の下方向）に付勢されている。

【0026】

液体流れ遮断部１３では、可動パイプ２３の移動に応じて弁体３５が貫通孔１９を開閉するようになっている。

【0027】

弁体３５は、たとえば、平板状に形成されており、筐体２１の内側に設けられている。弁体３５は、この一端が、貫通孔１９の近傍で筐体２１に回動自在に係合している。弁体３５は、連結部材３７によって、可動パイプ２３につながっている。さらに説明すると、弁体３５と可動パイプ２３と連結部材３７と筐体２１（筒状の部材２９）との４つのエレメントによって、リンク機構３９が形成されている。

【0028】

そして、冷却システム１では、冷媒の漏れによって、水冷コンデンサ３内や冷却水流路５（ホース２５）内の冷却水の圧力が上昇すると、図２（ｂ）で示すように、圧縮コイルバネ２７での付勢にかかわらず、圧縮コイルバネ２７が弾性変形して縮み、可動パイプ２３やホース２５が水冷コンデンサ３の筐体２１から離れる方向（図２の上側）に移動する。これにより、冷却水流路５の体積が増えるとともに、弁体３５が貫通孔１９を閉じるようになっている。

【0029】

液体流れ遮断部１３は、水冷コンデンサ３内に冷却水入れるための貫通孔１９のところ（冷却水入口１７のところ）と、水冷コンデンサ３から冷却水を出すための貫通孔１９のところ（冷却水出口１５のところ）の両方に設けられている。

【0030】

なお、液体流れ遮断部１３が、冷却水入口１７のところ、冷却水出口１５のところのいずれかにのみ設けられている構成であってもよい。

【0031】

そして、冷却システム１では、たとえば冷媒が冷却水側に漏れ出したことで、水冷コンデンサ３内の液体の冷媒が高くなるにしたがって、付勢部２７による付勢がされているにもかかわらず、可動パイプ２３が水冷コンデンサ３の筐体２１の外側方向（図２の上方向）に移動するとともに弁体３５が貫通孔１９を開いている状態から貫通孔１９を閉じる方向に回動するようになっている。水冷コンデンサ３の冷却水の圧力がさらに高くなって所定の値を越えたときに、弁体３５が貫通孔１９を閉じるように構成されている。

【0032】

次に、冷却システム１の動作を説明する。

【0033】

冷媒が漏れていない正常な状態では、図２（ａ）で示すように、圧縮コイルバネ２７によって付勢されていることで、可動パイプ２３が筐体２１側に位置しており、弁体３５が開いており、貫通孔１９を冷却水が流れるようになっている。

【0034】

そして、冷媒が漏れて冷却水の圧力が上層すると、図２（ｂ）で示すように、圧縮コイルバネ２７による付勢がされているにもかかわらず、ホース２５が受ける冷却水の圧力によって、可動パイプ２３が筐体２１から離れる方向に移動し、弁体３５で貫通孔１９を閉じる。このときに冷却水流路５の体積も増える。

【0035】

図５を参照してさらに説明する。図５の横軸は、冷却水側への冷媒の漏れが発生したときからの時刻Ｔの経過を示している。冷媒の漏れは時刻Ｔ０で発生している。図５の縦軸は、筒状の部材２９（筐体２１、可動パイプ２３、ホース２５）内の冷却水の圧力を示している。

【0036】

線図Ｇ１は、液体流れ遮断部１３が設けられていない従来の冷却システムで、ホースが外れない場合の冷却水の圧力の変化を示している。線図Ｇ４は、液体流れ遮断部１３が設けられていない従来の冷却システムで、ホースが外れた場合の冷却水の圧力の変化を示している。ホースは冷却水の圧力がホース抜け圧Ｐ２に達したときに外れる。これでは、ホースの外れによって、冷却水がほとばしる。

【0037】

線図Ｇ２は、可動パイプ２３の移動による冷却水流路５の体積増加は無いが、弁体３５で貫通孔１９が閉じられると想定した場合における冷却水の圧力の変化を示している。

【0038】

線図Ｇ３は、本発明の実施形態に係る冷却システム１における冷却水の圧力の変化を示している。線図Ｇ３（Ｇ２）では、冷却水の圧力がバルブ作動圧（可動パイプ２３が移動を開始しまた弁体３５が回動を開始する冷媒の圧力）Ｐ１に達するまでは（時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間の時間では）、ホース２５が膨張する。

【0039】

線図Ｇ３では、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間の時間で、可動パイプ２３の移動で冷却水流路５の体積が増加し、冷却水の圧力上昇が、線図Ｇ２の場合よりも低くなる。時刻Ｔ２で、弁体３５が貫通孔１９を完全に塞ぐ。なお、線図Ｇ２、線図Ｇ３で示すものでは、冷却水流路５の冷却水の圧力が、ホース抜け圧Ｐ２に達することはない。

【0040】

冷却システム１によれば、水冷コンデンサ３内の液体経路の挙動等によって冷却水の流れを遮断する液体流れ遮断部１３が設けられているので、水冷コンデンサ３内で冷媒が冷却水側へ漏れた場合の圧力の急激な上昇（ウォータハンマの発生）を抑制しまた防止することができる。

【0041】

そして、水冷コンデンサ３の液体経路や冷却水流路５内の冷却水の急激な圧力上昇によるホース２５の抜けや破裂や水冷コンデンサ３の破損等を防止することができる。

【0042】

また、水冷コンデンサ３から延出しているホース２５等の冷却水流路５は、冷媒回路（冷媒流路１１等）と比較して圧力が低いので、冷却水の流れを生成するポンプ作動圧および温度変化による圧力上昇しか考慮していないが（低圧仕様であるが）、冷却システム１では、冷却水流路５を耐圧性を備えたものにする必要がないので、現行方式のわずかな一部の改良で流用することができ、コストの上昇を抑えることができる。

【0043】

また、冷却システム１によれば、水冷コンデンサ３の液体経路や冷却水流路５内の冷却水の圧力が上昇したときに、冷却水流路５の体積が増加するので、冷却水流路５内の冷却水の圧力の上昇スピードが緩和され、ホース２５の抜けや破裂や水冷コンデンサ３の破損を一層確実に防止することができる。

【0044】

また、冷却システム１によれば、可動パイプ２３の移動に応じて貫通孔１９を開閉する弁体３５によって、液体流れ遮断部１３が構成されているので、液体流れ遮断部１３の構成が簡素化されている。

【0045】

また、冷却システム１によれば、冷媒の漏れによってホース２５（冷却水流路５）内の冷却水の圧力が上昇すると、付勢部２７での付勢にかかわらず、可動パイプ２３やホース２５が水冷コンデンサ３の筐体２１から離れる方向に移動することで、冷却水流路５の体積が増えるとともに弁体３５が貫通孔１９を閉じるように構成されているので、簡素な構成で、冷却水流路５の体積の増加と、弁体３５での貫通孔１９閉状態形成による冷却水の流れの遮断を同時することができる。

【0046】

なお、上記説明では、弁体３５として、平板状のものを採用しているが、図３で示すように、弁体３５として球体を採用してもよい。球体の弁体３５と採用することで、図３（ａ）（ｂ）で示すように、弁体３５と可動パイプ２３とをリンク機構を使用することなく単なる棒状体４１で接続するだけで、弁体３５を直線的に移動し、貫通孔１９を開状態から閉状態にすることができる。

【0047】

また、図３（ｂ）で示すように、弁体３５で貫通孔１９を閉じたときには、貫通孔１９の角部（エッジ部）４３に弁体３５が当接しするので、一層気密な状態で、貫通孔１９を閉じることができる。

【0048】

さらに、弁体３５として、図４で示すように、弁体３５として円錐状のものや円錐台状のものを採用してもよい。この場合も、弁体３５として球体を採用したときと同様な効果を奏する。

【符号の説明】

【0049】

１ 冷却システム
３ 水冷冷却器（水冷コンデンサ）
５ 冷却水管路（冷却水流路）
１３ 液体流れ遮断部
１９ 貫通孔
２１ 筐体
２３ 可動パイプ
２５ ホース
２７ 付勢部（圧縮コイルバネ）
３５ 弁体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】