JP2013140006A - 熱交換器用の流体充填手段および動力機械 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器用の流体充填手段および動力機械を提供する。
【解決手段】第１熱交換器３１および第２熱交換器３２の下部タンク３１３、３２３は第１および第２ライン３１４，３２４とそれぞれ流体接続し、第１および第２ライン３１４，３２４は循環回路を形成するために被冷却装置と接続され、熱交換器から熱を交換した流体によって被冷却装置を冷却する熱交換器用の流体充填手段において、バイパスライン５１が循環回路に流体接続され、第１および第２熱交換器３１，３２の下部タンク３１３，３２３を並列に接続し、その結果バイパスライン５１は、流体充填プロセスの間、流体を第１および第２熱交換器３１，３２に同時に分配し、第１および第２熱交換器３１、３２の液体レベルを同時に上昇させる。
【選択図】図４

Description

本実用新案は冷却装置に関し、詳細には熱交換器用の流体充填手段に関する。本開示はさらに、熱交換器用の流体充填手段を備えた機械に関する。

トラック、ローダあるいは履帯式ブルドーザなどの機械は、移動するため、器具の動作を制御するため、および類似作業をするためにエンジンによって動力供給される。過熱および起こり得るシステムの故障を防ぐために、エンジンおよび機械は作業中十分に冷却されなければならない。機械には通常、エンジン冷却用の水冷却器、油圧油を冷却するための油冷却器、変速機油を冷却するための油冷却器、および燃焼のためにエンジンに流入する空気を冷却するための給気冷却器などの１つ以上の熱交換器が備え付けられる。熱交換器の中で流体を冷却するために、空気がファンによって熱交換器を通して導入される。この循環プロセスでは、熱交換器内の流体温度を許容レベルに維持するために、熱交換器の中で空気が流体と熱を交換する。

いくつかの冷却装置は、並列に接続されかつ被冷却装置と流体接続して循環回路を形成する複数の熱交換器を有する。例えば、並列に接続された後、複数の水冷却器はエンジンの水ジャケットと流体接続しており、エンジン冷却循環回路を形成する。流体が熱交換器に加えられた時、例えば冷媒を水冷却器に加える時、熱交換器の下端部から加えられることが多い。１つの熱交換器が充填されると、熱交換器および循環システムの全てが流体で充填されるまで、流体は熱交換器の上端部から次の熱交換器の下側部分などへ流れる。流体が１つの熱交換器の上側部分から別の熱交換器の下側部分に流れる時、液体を跳ね上げることによって生成される泡が熱交換器内に存在し冷却循環内に加わるだろう。流体内の泡により循環の間のキャビテーション、熱交換器、循環ラインおよび流体ポンプの損傷、および熱交換効率の低下が生じる。

本実用新案は上記の問題の１つ以上を解決することを目的とする。

本実用新案の目的は、熱交換器の上側部分から下方へ流体を充填する間に発生する泡を防ぎかつ流体中の泡によって引き起こされるキャビテーションを防ぐ、熱交換器用の流体充填手段を提供することである。

本開示の一態様は、熱交換器用の流体充填手段に関し、流体充填手段は、中央の本体、および本体の２つの端部と流体接続する上部タンクおよび下部タンクをそれぞれが有する第１熱交換器と第２熱交換器とを備え、第１および第２熱交換器の上部タンクはラインを介して直列に接続され、第１熱交換器の下部タンクは第１ラインと流体接続し、第２熱交換器の下部タンクは第２ラインと流体接続し、第１および第２ラインは循環回路を形成するために被冷却装置と接続され、それにより、熱交換器から熱を交換した流体によって被冷却装置を冷却する。バイパスラインが循環回路に流体接続され、第１および第２熱交換器の下部タンクを並列に接続し、その結果バイパスラインは、流体充填プロセスの間、流体を第１および第２熱交換器に同時に分配し、第１および第２熱交換器の液体レベルを同時に上昇させる。

本実用新案の別の態様は、作動手段、第１熱交換器および第２熱交換器を備えた動力機械に関し、各熱交換器は中央の本体、および本体の２つの端部と流体接続する上部タンクおよび下部タンクを有し、第１および第２熱交換器の上部タンクはラインを介して直列に接続され、第１熱交換器の下部タンクは第１ラインと流体接続し、第２熱交換器の下部タンクは第２ラインと流体接続し、第１および第２ラインは循環回路を形成するために作動手段と接続され、それにより、熱交換器から熱を交換した流体によって作動手段を冷却する。バイパスラインが循環回路に流体接続され、第１および第２熱交換器の下部タンクを並列に接続し、その結果バイパスラインは、流体充填プロセスの間、流体を第１および第２熱交換器に同時に分配し、第１および第２熱交換器の液体レベルを同時に上昇させる。

バイパスラインは第１ラインおよび第２ラインと接続されると好ましい。

バイパスラインは第１熱交換器の下部タンクおよび第２熱交換器の下部タンクにそれぞれ接続されると好ましい。

バイパスラインは流体排出パイプと接続されると好ましい。

上記の流体充填手段を備えた熱交換器によって、流体が熱交換器に充填される時に複数の熱交換器の液体レベルを同時に上昇させることを保証し、流体を充填する間の泡の発生を防止し、循環回路の構成要素に影響を及ぼすまたは損傷を与えるキャビテーションを回避することができる。

本実用新案による実施形態の例示的機械の斜視図である。 本実用新案による実施形態の例示的冷却装置の斜視図である。 熱交換器の接続関係の斜視図であり、バイパスラインによる熱交換器の平行接続の特定構造を示す。 本実用新案による熱交換器装置を使用した冷却回路の概略図であり、バイパスラインによる熱交換器の流体接続を示す。

図１は、履帯式ブルドーザなどの例示的機械１００を示す。機械１００はローダ、グレーダ、あるいは採鉱、建設、農業、輸送などの特定産業で稼働するいずれの型の機械であってもよい。機械１００は移動式あるいは固定式エンジンなどであってもよい。

機械１００は、フレーム１１、操作者を囲む空間、例えばキャビネット１８、および地面などの対象物を移動させることができる器具１２を含むことができる。実施形態において、器具１２は履帯式ブルドーザに適用されるショベル１３であってもよい。機械１００は、器具１２に作動可能に連結されて器具１２の動作を制御する少なくとも１つの油シリンダを含むことができる。一実施形態において、ショベル１３は２個のリフトシリンダ１４に接続することができる。ショベル１３はチルトシリンダ１５に枢動可能に連結することができる（図１には１つのチルトシリンダのみが示される）。リフトシリンダ１４はショベル１３を昇降することができ、チルトシリンダ１５はショベル１３を特定の角度で右または左に傾けることができる。機械１００を支持および移動させるために走行手段１６が機械１００の下側部分に配置される。実施形態において、移動手段は履帯１７の形態にある。キャビネット１８の片側に隣接してフード１９が配置され、その中にエンジン（図示せず）および冷却装置１０が取り付けられる。

図２は、フレーム１１の前端部に取り付けられてフード１９内に配置される冷却装置１０を示す。冷却装置１０は、下部フレーム構造２１、２つの横フレーム構造２２、２３および上部フレーム構造２４を備えた主フレーム構造２０を含み、２個の横フレーム構造２２、２３は、下部フレーム構造２１の２つの端部から上方へ延び、上部フレーム構造２４は２つの横フレーム構造２２、２３の上側に確実に接続される。下部フレーム構造２１および／または横フレーム構造２２、２３はフレーム１１に確実に接続して主フレーム構造２０をフレーム１１に取り付けることができる。下部フレーム構造２１および／または横フレーム構造２２、２３はフレーム１１の一部であってもよい。第１熱交換器３１、第２熱交換器３２および第３熱交換器３３が主フレーム構造２０に取り付けられる。例えばエンジン冷却用の第１水冷却器３１、第２水冷却器３２、および油圧装置の油圧油または変速機の変速機油を冷却するための油冷却器３３である。熱交換器の数は動作要求に従って調節可能であることが容易に理解できる。例えば熱交換器の数は１個以上であってもよい。

図３を参照すると、第１熱交換器３１は、本体３１２、および本体３１２の２つの端部と流体接続する上部タンク３１１および下部タンク３１３を有する。第２熱交換器３２は、本体３２２、および本体３２２の２つの端部と流体接続する上部タンク３２１および下部タンク３２３を有する。第１ライン３１４が第１熱交換器３１の下部タンク３１３と流体接続され、第２ライン３２４が第２熱交換器３２の下部タンク３２３と流体接続される。第１熱交換器３１の上部タンク３１１はライン４１を介して第２熱交換器３２の上部タンク３２１に流体接続され、それにより第１および第２熱交換器３１、３２を直列に接続する。バイパスライン５１が第１ライン３１４および第２ライン３２４と流体接続し、かつ、第１熱交換器３１の下部タンク３１３と第２熱交換器３２の下部タンク３２３を並列に接続する。その結果、流体例えば冷却液が、第１熱交換器３１の下部タンク３１３および第２熱交換器３２の下部タンク３２３を接続するラインから第１および第２熱交換器３１、３２に充填されているとき、バイパスライン５１は、並列に接続される２つの下部タンク３１３、３２３に流体を分配することができ、その結果、第１および第２熱交換器３１、３２内の液体レベルを上昇させ、かつ、その中の空気を押し上げ、その結果、第１熱交換器３１および／または第２熱交換器３２の上部と連通する通気開口部（図示せず）から放出される空気を放出し、それにより、熱交換器の上部から流体を下方へ充填することによって生成される泡を回避する。バイパスライン５１を第１熱交換器３１の下部タンク３１３および第２熱交換器３２の下部タンク３２３に直接接続することができる、あるいは、循環回路の他のラインと接続することができることは容易に理解することができる。目的は、第１および第２熱交換器３１および３２の下部タンク３１３および３２３を並列に接続し、もって流体を充填している間第１および第２熱交換器３１、３２の液体レベルを同時に上昇させることを保証し、かつ泡が流体中に生成され存在することを回避することである。必要量に従い１つ以上の熱交換器を提供することができる。バイパスラインは、循環回路の異なる部分を接続することによって全ての熱交換器の下部タンクを並列に接続するように機能し、また循環プロセス中のキャビテーションを回避するために異なる熱交換器内の液体レベルを同時に上昇させることを保証するように機能する。

排出パイプ６１がバイパスライン５１の中間部分に接続される。排出パイプ６１のシール手段は図３に示されていない。標準状態において、排出パイプ６１は閉鎖されていることは容易に理解できる。第１および第２熱交換器３１および３２内の流体を放出することが要求された場合、あるいは全循環回路内の流体を排出することが要求された場合、流体を第１熱交換器３１、第２熱交換器３２または全循環回路から排出するために排出パイプ６１が開放される。

本実用新案の冷却装置のフレーム構造は、ローダ、履帯式ブルドーザまたは上に記載した他の機械など、様々な機械に適用することができる。

冷却装置を組み立てる間、主フレーム構造２０をフレーム１１に確実に接続し、そして第１、２および３熱交換器３１、３２、３３を主フレーム構造２０に取り付ける。その際、第１および第２熱交換器３１、３２の上部タンク３１１、３２１をライン４１を介して連通し、第１熱交換器３１の下部タンク３１３を第１ライン３１４を介して、および第２熱交換器３２の下部タンク３２３を第２ライン３２４を介して、被冷却手段、例えばエンジン７１の水ジャケットに流体接続し、そうして図４に示されるような循環回路を形成する。バイパスライン５１は、第１熱交換器３１の下部タンク３１３を接続する第１ライン３１４と、第２熱交換器３２の下部タンク３２３を接続する第２ライン３２４との間に接続される。

図４は、第１熱交換器３１、第２熱交換器３２、流体移送ポンプ８１、およびエンジンあるいは作動時に熱を生成し、冷却される必要がある他の手段であってもよい作動手段７１を備えた例示的循環回路を示す。第１および第２熱交換器３１、３２の上部タンク３１１、３２１はライン４１を介して接続され、第１および第２熱交換器３１、３２の下部タンク３１３、３２３は、それぞれ第１および第２ライン３１４、３２４を介して作動手段７１と流体接続され、流体移送ポンプ８１はライン３１４と接続され、さらにこの循環回路において、バイパスライン５１は第１および第２ライン３１４、３２４を並列に接続する。

流体を第１および第２熱交換器３１、３２に充填することが要求された場合、流体移送ポンプ８１を介して流体を第１ライン３１４に送ることができ、そして流体は第１ライン３１４の矢印方向に沿って第１熱交換器３１の中へ流れることができる。バイパスライン５１により、流体はバイパスライン５１の矢印方向に沿って第２ライン３２４へ流れることができ、また、第２ライン３２４の矢印方向に沿って第２熱交換器３２の中へ流れることができる。流体は、第２ライン３２４の矢印方向と反対の方向に沿って循環回路の中へ流入し、作動手段７１に加えられてもよいことが容易に理解できる。流体を第１および第２熱交換器３１、３２に充填する間、バイパスライン５１が、並列に接続された第１および第２熱交換器３１、３２に流体を同時に分配することができるので、第１および第２熱交換器３１、３２内の液体レベルは同時に上昇し、その結果、第１および第２熱交換器３１、３２内の空気を押し上げて、第１熱交換器３１および／または第２熱交換器３２の上側部分と連通する通気開口部（図示せず）を介して周囲空気へ放出することが可能であり、そうして流体が熱交換器の上側部分から下方へ加えられた時に発生する泡を回避し、流体中の泡によって引き起こされるキャビテーションを防ぐ。

本開示の実施形態に従う様々な修正形態および変形形態が当業者には明白である。記載および例は単に例証である。本実用新案の真の保護範囲は、等価主義に従い付属の請求項によって定義される。

１０ 冷却装置
１１ フレーム
１２ 器具
１３ ショベル
１４ リフトシリンダ
１５ チルトシリンダ
１６ 走行手段
１７ 履帯
１８ キャビネット
１９ フード
２０ 主フレーム構造
２１ 下部フレーム構造
２２ 横フレーム構造
２３ 横フレーム構造
２４ 上部フレーム構造
３１ 第１熱交換器
３２ 第２熱交換器
３３ 第３熱交換器
４１ ライン
５１ バイパスライン
６１ 排出パイプ
７１ 作動手段
８１ 流体移送ポンプ
３１１ 上部タンク
３１２ 本体
３１３ 下部タンク
３１４ 第１ライン
３２１ 上部タンク
３２２ 本体
３２３ 下部タンク
３２４ 第２ライン
１００ 機械

Claims (8)

1. 熱交換器用の流体充填手段であって、
   中央の本体、および本体の２つの端部と流体接続する上部タンクおよび下部タンクをそれぞれが有する第１熱交換器および第２熱交換器を備え、第１および第２熱交換器の上部タンクがラインを介して直列に接続され、第１熱交換器の下部タンクが第１ラインと流体接続し、第２熱交換器の下部タンクが第２ラインと流体接続し、第１および第２ラインが循環回路を形成するために被冷却装置と接続され、それにより、熱交換器から熱を交換した流体によって被冷却装置を冷却する、熱交換器用の流体充填手段において、
   バイパスラインが循環回路に流体接続され、第１および第２熱交換器の下部タンクを並列に接続し、その結果バイパスラインが、流体充填プロセスの間、流体を第１および第２熱交換器に同時に分配し、第１および第２熱交換器の液体レベルを同時に上昇させることを特徴とする熱交換器用の流体充填手段。
2. バイパスラインが第１ラインおよび第２ラインに接続されることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用の流体充填手段。
3. バイパスラインが第１熱交換器の下部タンクと第２熱交換器の下部タンクとにそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用の流体充填手段。
4. バイパスラインが流体排出パイプと接続されることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用の流体充填手段。
5. 作動手段と、
   中央の本体、および本体の２つの端部と流体接続する上部タンクおよび下部タンクをそれぞれが有する第１熱交換器および第２熱交換器であって、第１および第２熱交換器の上部タンクがラインを介して直列に接続される第１熱交換器および第２熱交換器と
   を備えた動力機械であって、
   第１熱交換器の下部タンクが第１ラインと流体接続し、第２熱交換器の下部タンクが第２ラインと流体接続し、第１および第２ラインが循環回路を形成するために作動手段と流体接続され、それにより、熱交換器から熱を交換した流体によって作動手段を冷却する、動力機械において、
   バイパスラインが循環回路に流体接続され、第１および第２熱交換器の下部タンクを並列に接続し、その結果バイパスラインが、流体充填プロセスの間、流体を第１および第２熱交換器に同時に分配し、第１および第２熱交換器の液体レベルを同時に上昇させることを特徴とする動力機械。
6. バイパスラインが第１ラインおよび第２ラインに接続されることを特徴とする、請求項５に記載の動力機械。
7. バイパスラインが第１熱交換器の下部タンクと第２熱交換器の下部タンクとにそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項５に記載の動力機械。
8. バイパスラインが流体排出パイプと接続されることを特徴とする、請求項５に記載の動力機械。

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