JP2016205754A - 冷却液熱利用装置及び冷却液熱利用タンク - Google Patents

Abstract

【課題】車両の駆動源を冷却して高温となった冷却液の熱を利用することが可能な冷却液熱利用装置を提供する。
【解決手段】冷却液から車両の外に熱を取り出すための熱交換液が流れる取出側流路４４と、熱交換液を車両の外から戻すための還流側流路４５と、を備え、取出側流路４４を流れる熱交換液を車両の外に取り出すための取出口４２と、車両の外から還流側流路４５に熱交換液を戻すための注水口４３が車両の外表面に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の駆動源を冷却するために循環する冷却液の熱を利用する冷却液熱利用装置及びその冷却熱利用装置に繋がれる冷却液熱利用タンクに関する。

エンジンなど車両駆動源の過剰な発熱を抑制するため、駆動源に冷却液を循環させ、高温になった冷却液をラジエータで放熱させる冷却システムが広く用いられている（下記特許文献１参照）。

特開２０１４−１６３２２３号公報

駆動源を冷却して高温になった冷却液の熱をヒータの熱源の一部として用いることは行われているけれども、高温になった冷却液の熱を全て有効に使うことはなされていなかった。

これは、駆動源やラジエータを含む冷却システムから冷却液を取り出し、冷却液の熱を利用した後に冷却システムに戻すのにはかなりの時間と手間がかかっていたためである。具体的には、冷却液を取り出す場合には、車両のアンダーカバーに設けられた排水用穴から手を入れて、ラジエータに装着されたドレインコックを回す必要がある。この作業の安全性を確保するために、冷却液が十分に冷えた状態で作業を行うことが推奨されていることもあって、冷却液を取り出したとしてもその熱を利用することはできなかった。また、冷却液を冷却システムに注入するにあたっては、ドレインコックが閉まっていることを確認した後に、ラジエータキャップを開いて冷却液を注ぐ必要がある。冷却液からエアを完全に抜き取るため、エンジンをかけて冷却液を循環させる作業も必要であり、冷却液を抜き取ってから再注入するまで９０分程度の時間を要することから、冷却液の熱利用は現実的には不可能なものであった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の駆動源を冷却して高温となった冷却液の熱を利用することが可能な冷却液熱利用装置及びその冷却熱利用装置に繋がれる冷却液熱利用タンクを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る冷却液熱利用装置は、車両（１）の駆動源を冷却するために循環する冷却液の熱を利用する冷却液熱利用装置であって、前記冷却液から前記車両の外に熱を取り出すための熱交換液が流れる取出側流路（４４）と、前記熱交換液を前記車両の外から戻すための還流側流路（４５）と、を備え、前記取出側流路を流れる熱交換液を前記車両の外に取り出すための取出口（４２）と、前記車両の外から前記還流側流路に前記熱交換液を戻すための注水口（４３）が前記車両の外表面に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、流入流路を流れる冷却液から熱を取り出すための熱交換液を流す取出側流路を設けると共に、取出側流路を流れる熱交換液を車両の外に取り出すための取出口を車両の外表面に設けているので、取出口を経由して高温の熱交換液を容易に取り出すことができる。また、熱交換液を車両に戻すための注水口も車両の外表面に設けているので、熱を利用した後の熱交換液を容易に戻すことができる。

また本発明に係る冷却液熱利用装置では、前記冷却液が循環する循環流路を備え、前記取出側流路及び前記還流側流路は前記循環流路に繋がっており、前記熱交換液は前記冷却液であって、前記取出口から前記冷却液を取り出すことができると共に前記注水口から前記冷却液を戻すことができることも好ましい。

この好ましい態様によれば、取出側流路及び還流側流路を循環流路に繋げているので、冷却液をそのまま熱交換液として車両の外に取り出すことができ、冷却液と熱交換液との熱交換手段を設けること無く、より容易に冷却液の熱を車両外で利用することができる。

また本発明に係る冷却液熱利用装置では、前記ラジエータに前記駆動源から前記冷却液を流入させる流入流路（５１）と、前記ラジエータから前記駆動源に前記冷却液を流出させる流出流路（５２）と、を備え、前記取出側流路は前記流入流路に繋がっていると共に前記還流側流路は前記流出流路に繋がっていることも好ましい。

この好ましい態様によれば、取出側流路を流入流路に繋げているので、冷却液をそのまま熱交換液として車両の外に取り出すことができ、冷却液と熱交換液との熱交換手段を設けること無く、より容易に冷却液の熱を車両外で利用することができる。また、還流側流路を流出流路に繋げているので、取り出して熱を利用した後の冷却液を容易に車両内に戻すことができる。

また本発明に係る冷却液熱利用装置では、前記取出口には前記冷却液を取り出すための取出管（６４，６４Ａ）が接続可能なように構成され、前記注水口には前記冷却液を戻すための注水管（６５，６５Ａ）が接続可能なように構成され、前記取出口及び前記注水口には、前記取出管及び前記注水管と接続すると前記冷却液を流通可能とする弁（４２２）が設けられていることも好ましい。

この好ましい態様では、取出口には取出管が接続可能であり、注水口には注水管が接続可能であるので、高温の冷却液が周囲に飛散することを抑制することができる。また、取出口及び注水口には、取出管及び注水管と接続すると冷却液を流通可能とする弁が設けられているので、取出管及び注水管を接続していない場合に、冷却液が車外に流出してしまうことを抑制できる。

本発明に係る冷却液熱利用タンクは、前記取出管及び前記注水管及び貯留槽（８１Ａ，８２Ａ）を有し、上記冷却液熱利用装置に繋がれる冷却液熱利用タンク（８Ａ）であって、前記取出管及び前記注水管の一端側には、前記取出口及び前記注水口と接続すると前記冷却液を流通可能とする弁が設けられ、前記取出管及び前記注水管の他端側は、前記貯留槽に繋がれており、前記貯留槽には複数の前記取出管及び複数の前記注水管が繋がれていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の車両から高温の冷却液を貯留槽に集めることができるので、車両の駆動源を始動する場合のように高温の冷却液を必要としている車両に高温の冷却液を供給することができる。

本発明によれば、車両の駆動源を冷却して高温となった冷却液の熱を利用することが可能な冷却液熱利用装置及びその冷却熱利用装置に繋がれる冷却液熱利用タンクを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態である冷却液熱利用装置を備える車両の外観を示す図である。 図２は、本発明の実施形態である冷却液熱利用装置の構成を示す図である。 図３は、図２に示される取出口及びその取出口に接続されるプラグ部を示す図である。 図４は、ヒートポンプ装置との接続状態を示す図である。 図５は、ヒートポンプ装置との接続状態を示す図である。 図６は、冷却液の熱を利用するための熱交換器を車内に設けた例を示す図である。 図７は、図６に示される熱交換器の構成を示す図である。 図８は、本発明の実施形態である冷却液熱利用タンクの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態に係る冷却液熱利用装置は、図１に示されるような車両１に設けられる。車両１の前面における外表面には、冷却液熱利用装置の一部を構成するカバー部材４が設けられている。カバー部材４は、ヘッドランプ２と車体下部フレーム３との間であって、車両前面に設けられたラジエータ通風領域とは異なる領域に設けられている。図１に示す例では、カバー部材４を車両１の前面に設けたけれども、車両１の側方や後方に設けても良い。

図１のカバー部材４を取った状態を図２の（Ａ）に示す。カバー部材４の内側には凹部４１が形成されている。凹部４１には、取出口４２と注水口４３とが設けられている。取出口４２には、取出側流路４４が繋がれている。注水口４３には、還流側流路４５が繋がれている。カバー部材４は、取出口４２と注水口４３とが設けられた凹部４１を覆うので、取出口４２や注水口４３に飛び石が直接当たることを防止できる。

ラジエータ５は、車両１の駆動源であるエンジン（不図示）を冷却し高温となった冷却液の温度を下げてエンジンに還流させるためのものである。冷却液は、流入流路であるヘッダタンク５１を通ってラジエータ５の内部に入り、ラジエータ５を通る空気と熱交換した後、流出流路であるヘッダタンク５２からエンジン側に還流する。

取出側流路４４は、ヘッダタンク５１に繋がれている。取出口４２から冷却液を車両外に吸引すると、冷却液はヘッダタンク５１から取出側流路４４に流出するように構成されている。

還流側流路４５は、ヘッダタンク５２に繋がれている。取出口４２から車両外に取り出され熱を利用された冷却液は注水口４３から還流側流路４５に流れ込み、ヘッダタンク５２に還流する。尚、本例ではラジエータ５を構成するヘッダタンク５１，５２を流入通路及び流出通路としたが、取出側流路４４及び還流側流路４５は必ずしもラジエータ５に繋がっている必要はなく、冷却液が循環する循環流路の一部とつながっていればよい。

図３は、取出側流路４４及び取出口４２の内部構造と、取出口４２に接続される取出管６４の内部構造を示している。図３の（Ａ）は接続前の状態を示し、図３の（Ｂ）は接続後の状態を示している。尚、還流側流路４５及び注水口４３と注水管６５（図４参照）の構造も同様であるので、取り出し側のみ説明する。

取出口４２は、受入凹部４２１と、弁４２２と、バネ４２３とを備えている。取出管６４の一端側にはソケット６２が設けられている。ソケット６２は、挿入凸部６２１と、弁６２２と、バネ６２３とを備えている。

受入凹部４２１に挿入凸部６２１が挿入されると、弁４２２の先端部と弁６２２の先端部とが接触し、互いに押し込みあってバネ４２３及びバネ６２３を収縮させ、取出側流路４４から取出管６４に繋がる流路が形成される。図３の（Ｂ）の状態まで押し込まれると、取出口４２とソケット６２とが離脱しないようにロックされる。

取出口４２に取出管６４を繋ぎ、注水口４３に注水管６５を繋ぐと、図４に示される状態となる。取出管６４は、ヒートポンプ装置８の内部に導かれ、熱交換器７に繋がっている。

熱交換器７は、ヒートポンプ装置８内において、取出管６４を流れてくる高温の冷却液と水との熱交換を行い、水の温度を上げる役割を果たしている。熱交換器７には、注水管６５が繋がれている。

熱交換器７で熱交換を行って低温となった冷却液は、注水管６５を通って車両１側に還流する。注水管６５にはポンプ６５１が設けられており、ポンプ６５１を駆動させることで、冷却液が循環するように構成されている。

図５に示されるように、ヒートポンプ装置８内において、冷却液に熱を与えるためにヒータ８１を設けることもできる。ヒータ８１に通電することで、熱交換器７を通る冷却液に熱を与えることができる。例えば、車両１の起動時において駆動源であるエンジンに熱を与える必要がある場合には、ヒータ８１に通電し、ポンプ６５１を駆動することで、温度が上昇した冷却液を車両１に供給することができる。

上述した本実施形態では、冷却液をそのまま取り出す構成について説明したけれども、冷却液の循環流路に熱交換器を設けて、冷却液とは別に熱交換液を流す構成とすることもできる。図６に示されるように、冷却液はエンジン９を冷却して高温となった後ラジエータ５に流れ込み、ラジエータ５で冷却された後に再度エンジン９に還流する。

また、エンジン９を冷却して高温となった冷却液は、ヒータ９１に流れて車内温度を上げる温風に熱を与えることもできる。このように、ヒータ９１に流れる冷却液の流路に熱交換器１０を設けることができる。

図７に示されるように、熱交換器１０は、本体１０１と、熱交換液流入口１０２と、熱交換液流出口１０３とを備えている。ヒータ９１を使用しない場合は、エンジン９からヒータ９１側に流れる高温の冷却液と熱交換液とを熱交換させることで、車両外に熱を取り出すことができる。車両の始動時であってヒータ９１を使用したい場合には、車両外から高温の熱交換液を導入し冷却液と熱交換させてヒータ９１に供給することで、暖房の始動性を高めることができる。

上述した本実施形態では、ヒートポンプのような家庭用装置との連携を主眼において説明したけれども、車両の冷却液を利用するための冷却液熱利用タンクを構成することもできる。図８に示されるように、冷却液熱利用タンク８Ａは、高温側の貯留槽８１Ａと、低温側の貯留槽８２Ａとを備えている。

複数の取出管６４Ａが貯留槽８１Ａに繋がれており、複数の注水管６５Ａが貯留槽８２Ａに繋がれている。走行してきた車両１では、冷却液が高温となっているので、その高温の冷却液の熱を利用するために、ポンプ６５１Ａを駆動させて貯留槽８１Ａに冷却液を取り出す。具体的には、取出管６４Ａを経由させて高温の冷却液を貯留槽８１Ａに流し、注水管６５Ａを経由させて貯留槽８２Ａから低温の冷却液を車両１に戻す。

一方、これから走行しようとする車両１では、冷却液が低温となっているので、その低温の冷却液の温度を効率的に上げるために、ポンプ６５１Ａを駆動させて貯留槽８２Ａに貯留された冷却液を利用する。具体的には、取出管６４Ａを経由させて高温の冷却液を車両１に流し、注水管６５Ａを経由させて低温の冷却液を貯留槽８２Ａに取り出す。

このように、車両１が必要とする冷却液の温度に応じて、取出管６４Ａと注水管６５Ａとの役割を逆転させることで、冷却液の熱を有効に利用することができる。

１：車両
４：カバー部材
４２：取出口
４２２：弁
４３：注水口
４４：取出側流路
４５：還流側流路
５：ラジエータ
５１：流入流路
５２：流出流路
６４，６４Ａ：取出管
６５，６５Ａ：注水管
８Ａ：冷却液熱利用タンク
８１Ａ，８２Ａ：貯留槽

Claims (7)

1. 車両（１）の駆動源を冷却するために循環する冷却液の熱を利用する冷却液熱利用装置であって、
   前記冷却液から前記車両の外に熱を取り出すための熱交換液が流れる取出側流路（４４）と、
   前記熱交換液を前記車両の外から戻すための還流側流路（４５）と、を備え、
   前記取出側流路を流れる熱交換液を前記車両の外に取り出すための取出口（４２）と、前記車両の外から前記還流側流路に前記熱交換液を戻すための注水口（４３）が前記車両の外表面に設けられていることを特徴とする冷却液熱利用装置。
2. 前記冷却液が循環する循環流路を備え、
   前記取出側流路及び前記還流側流路は前記循環流路に繋がっており、前記熱交換液は前記冷却液であって、前記取出口から前記冷却液を取り出すことができると共に前記注水口から前記冷却液を戻すことができることを特徴とする請求項１に記載の冷却液熱利用装置。
3. 前記循環流路は、
   ラジエータ（５）に前記駆動源から前記冷却液を流入させる流入流路（５１）と、
   前記ラジエータから前記駆動源に前記冷却液を流出させる流出流路（５２）と、を備え、
   前記取出側流路は前記流入流路に繋がっていると共に前記還流側流路は前記流出流路に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の冷却液熱利用装置。
4. 前記取出口及び前記注水口は、前記車両前面に設けられたラジエータ通風領域とは異なる領域に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の冷却液熱利用装置。
5. 前記取出口及び前記注水口を覆い前記車両の外表面の一部を構成するカバー部材（４）が設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の冷却液熱利用装置。
6. 前記取出口には前記冷却液を取り出すための取出管（６４，６４Ａ）が接続可能なように構成され、前記注水口には前記冷却液を戻すための注水管（６５，６５Ａ）が接続可能なように構成され、
   前記取出口及び前記注水口には、前記取出管及び前記注水管と接続すると前記冷却液を流通可能とする弁（４２２）が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却液熱利用装置。
7. 前記取出管及び前記注水管及び貯留槽（８１Ａ，８２Ａ）を有し、請求項６に記載の冷却液熱利用装置に繋がれる冷却液熱利用タンク（８Ａ）であって、
   前記取出管及び前記注水管の一端側には、前記取出口及び前記注水口と接続すると前記冷却液を流通可能とする弁が設けられ、
   前記取出管及び前記注水管の他端側は、前記貯留槽に繋がれており、
   前記貯留槽には複数の前記取出管及び複数の前記注水管が繋がれていることを特徴とする冷却液熱利用タンク。

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