JP2018054190A - 配管、温度制御装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内管を流れる液体の温度を調整可能にする。
【解決手段】配管３は、液体Ｗを通す第１配管３１と、第１配管３１の外側に設けられており、流体Ｆを流入させる流入口３２１と、流入口３２１から流入した流体Ｆを流出させる流出口３２２とが設けられている第２配管３２と、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部３３と、を有する。第１配管３１と第２配管３２との間には、フィン３４が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流れる液体の温度を制御するための配管、温度制御装置、及び当該配管を有する車両に関するものである。

車両には、内管と外管とを有する二重管構造内において、排熱回収器により温められた液体と、エンジンに供給するための流体との間で熱交換するための熱交換器が設けられている。特許文献１には、車両に、排熱回収装置と２重管状の熱交換器とが設けられており、排熱回収装置から供給される熱媒体とエンジン冷却水との熱交換を行い、エンジン冷却水を加熱し、加熱されたエンジン冷却水をパイプでエンジンに供給することによりエンジンを暖気する構造が開示されている。

特開２００６−１７６０４２号公報

車両では、エンジンに供給される液体（例えば、水）の温度は、適切な温度帯に保つことが求められる。例えば、エンジンを冷却させる必要があるときは、第１の温度の液体が求められる。一方では、例えば、車両の始動時等、エンジン内のエンジンオイルを温める必要があるときには、第１の温度と異なる第２の温度の液体が求められる。

ところで、車両には、排熱回収器が設けられており、エンジンから排出される高温の排気ガスの熱回収が行われている。例えば、排熱回収器から得られる液体を用いて、エンジンを冷却させる必要があるときには、排熱回収器により生成された液体を冷却してから、エンジンに供給しなければならない。一方で、排熱回収器から得られる液体を用いて、エンジンを温める必要があるときには、排熱回収器により生成された高温の液体を、冷却されないように保温された状態で、エンジンに供給する必要がある。そこで、パイプを流れる液体の温度を調整可能にすることが求められている。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、内管を流れる液体の温度を調整することができる二重管構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、液体を通す第１配管と、前記第１配管の外側に設けられており、流体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した流体を流出させる流出口とが設けられている第２配管と、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部と、を有することを特徴とする配管を提供する。

また、前記第１配管と前記第２配管との間には、フィンが設けられていてもよい。また、前記流入口と前記流出口とは、前記第２配管の外周面に形成されており、前記開閉部は、円筒形状であって、前記第２配管の外周面をスライドすることにより、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉してもよい。また、前記流入口と前記流出口とは、前記第２配管の長手方向における両側の端部に形成されていてもよい。

本発明の第２の態様においては、車両のエンジンと排熱回収器との間を接続する配管と、前記配管を流れる液体の温度を制御する制御部とを有し、前記配管は、前記液体を通す第１配管と、前記第１配管の外側に設けられており、流体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した流体を流出させる流出口とが設けられている第２配管と、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部と、を有し、前記制御部は、前記液体の温度が第１の温度よりも低いときには、前記開閉部が、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を閉じるように制御し、前記液体の温度が第２の温度よりも高いときには、前記開閉部が、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開くように制御することを特徴とする温度制御装置を提供する。

本発明の第３の態様においては、エンジンと、前記エンジンの温度を調整するための液体を通す配管と、を備え、前記配管は、前記液体を通す第１配管と、前記第１配管の外側に設けられており、流体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した流体を流出させる流出口とが設けられている第２配管と、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部と、を有することを特徴とする車両を提供する。

本発明によれば、内管と外管とを有する二重管構造の配管において、内管を流れる液体の温度を調整することができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る配管が車両に設けられている構成を示す。 第１の実施形態に係る配管の構成を示す。 図２のＸ−Ｘ線断面図を示す。 第２の実施形態に係る配管の構成を示す。 第２の実施形態に係る配管をＡの方向から見た図を示す。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る配管３が車両に設けられている構成を示す図である。
車両は、エンジン１、排熱回収器２、配管３、配管４、及び制御部５を有する。制御部５と配管３とは、配管３を流れる液体の温度を制御する温度制御装置を構成する。

エンジン１は、例えば、ディーゼルエンジンである。排熱回収器２は、エンジン１から排出される高温の排気ガスを利用してエンジン１と排熱回収器２とを循環する液体Ｗを加熱する機器である。液体Ｗは、例えば、水である。液体Ｗは、エンジン１の温度を調整するための液体である。

配管３は、エンジン１と排熱回収器２との間に設けられている管である。配管３の内部には、液体Ｗが流れている。配管３は、排熱回収器２からエンジン１へと液体Ｗを流す管である。配管３は、例えば、車両の前後方向において延伸している。配管３は、配管３の内部を流れる液体Ｗの温度を調整する機能、すなわち、液体Ｗを冷却したり、保温したりする機能を有する。配管３の詳細は、後述する。

配管４は、エンジン１と排熱回収器２との間に設けられている管である。配管４の内部には、液体Ｗが流れている。配管４は、エンジン１から排熱回収器２へと液体Ｗを流す管である。配管４は、例えば、車両の前後方向において延伸している。制御部５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。制御部５は、水温に応じて駆動するサーモアクチュエータ等による機械制御装置であってもよい。制御部５は、配管３を流れる液体Ｗの温度を制御する機能を有する。制御部５の詳細は、後述する。

図２は、第１の実施形態に係る配管３の構成を示す図である。図３は、図２のＸ−Ｘ線断面図を示す。
配管３は、第１配管３１、第２配管３２、開閉部３３、及びフィン３４を有する。第１配管３１は、金属製で、中空を有する円柱形状である。第１配管３１は、エンジン１と排熱回収器２との間に設けられている。

第１配管３１は、液体Ｗを通す管である。具体的には、第１配管３１は、排熱回収器２からエンジン１に液体Ｗを通す管である。第１配管３１の長手方向における液体Ｗが流れる上流側の端部は、排熱回収器２に接続されている。第１配管３１の長手方向における液体Ｗが流れる下流側の端部は、エンジン１に接続されている。

第２配管３２は、流体Ｆが流れる管である。第２配管３２は、金属又は樹脂等で形成されており、中空を有する円柱形状である。第２配管３２は、第１配管３１の外側に設けられている。また、第２配管３２の長手方向における両端には、第１配管３１の外径と同じ大きさの内径を有する穴が設けられた板部が設けられている。例えば、第２配管３２の長手方向における長さは、第１配管３１の長手方向における長さと同じ長さである。しかし、第２配管３２の長手方向における長さは、任意である。第２配管３２の長手方向における長さは、第１配管３１の長手方向における長さよりも短くてもよい。

第２配管３２は、流入口３２１と流出口３２２とを有する。流入口３２１は、第１配管３１の外側面と第２配管３２の内側面との間に、流体Ｆを流入させる開口である。流体Ｆは、例えば空気であり、車両が前方に走行することで生じる走行風として流入口３２１に流入する。流体Ｆは、ファンにより強制的に送風される風、又はポンプにより供給される液体であってもよい。流入口３２１は、第２配管３２の長手方向におけるエンジン１側の端部付近の外周面に形成されている。流入口３２１は、例えば丸穴形状である。図２においては、複数の流入口３２１が、例えば、第２配管３２の外周面上に、第２配管３２の外周を取囲むようにして直線状に配置されている。しかし、複数の流入口３２１は、第２配管３２の外周面上に、第２配管３２の外周を取囲むようにして直線状に配置されているだけに限らず、任意の位置に配置されていてもよい。

流出口３２２は、流入口３２１から第１配管３１の外側面と第２配管３２の内側面との間に流入した流体Ｆを、第２配管３２の外側に流出させる開口である。流出口３２２は、第２配管３２の長手方向における排熱回収器２側の端部付近の外周面に形成されている。流出口３２２は、例えば丸穴形状である。複数の流出口３２２が、第２配管３２の外周面上に、第２配管３２の外周を取囲むようにして直線状に配置されている。

流入口３２１と流出口３２２とは、丸穴形状を有するが、形状は任意である。流入口３２１と流出口３２２とは、例えば、長穴形状を有していてもよい。また、複数の流入口３２１と複数の流出口３２２とが、第２配管３２に、それぞれ設けられているが、流入口３２１と流出口３２２の数は、任意である。

開閉部３３は、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する部材である。開閉部３３は、第１開閉部３３１と第２開閉部３３２とを有する。第１開閉部３３１は、流入口３２１を開閉する部材である。第１開閉部３３１は、円筒形状である。第１開閉部３３１は、第２配管３２の外側に設けられている。第１開閉部３３１は、第２配管３２の外側をスライドするように構成されている。第１開閉部３３１は、外部から力が加えられることにより、第１開閉部３３１が流入口３２１を覆わない位置（第１の位置）と第１開閉部３３１が流入口３２１を覆う位置（第２の位置）との間で移動する。

第２開閉部３３２は、流出口３２２を開閉する部材である。第２開閉部３３２は、円筒形状である。第２開閉部３３２は、第２配管３２の外側に設けられている。第２開閉部３３２は、第２配管３２の外側をスライドするように構成されている。第２開閉部３３２は、外部から力が加えられることにより、第２開閉部３３２が流出口３２２を覆わない位置（第３の位置）と第２開閉部３３２が流出口３２２を覆う位置（第４の位置）との間で移動する。

開閉部３３は、第１開閉部３３１と第２開閉部３３２とを有しているが、開閉部３３は、第１開閉部３３１と第２開閉部３３２のどちらか一方だけを有していてもよい。配管３においては、このように、流入口３２１と流出口３２２とが、第２配管３２の外周面に形成されており、円筒形状の開閉部３３が第２配管３２の外周面をスライドすることにより、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉することができる。

開閉部３３は、複数の流入口３２１のそれぞれを同じ大きさに開閉し、複数の流出口３２２のそれぞれを同じ大きさに開閉することができるので、各流入口３２１及び各流出口３２２の付近の液体Ｗの温度を同程度の温度にすることができる。したがって、例えば、温度センサで液体Ｗの温度を測定する際に、温度センサの位置によらず、測定温度の精度を向上させることができる。

流入口３２１と流出口３２２とが開放されているときは、流体Ｆが、流入口３２１から第１配管３１の外側面と第２配管３２の内側面とで形成されている空間に流入する。流入口３２１から流入した流体Ｆは、流出口３２２から流出する。

液体Ｗの温度よりも低い温度の流体Ｆを流すことで、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗは、第１配管３１の外側面と第２配管３２の内側面とで形成されている空間を流れる流体Ｆと熱交換されることにより、冷却される。その結果、第１配管３１の長手方向におけるエンジン１側の端部付近の第１配管３１内の液体Ｗの温度ＴＷ２は、第１配管３１の長手方向における排熱回収器２側の端部付近の第１配管３１内の液体Ｗの温度ＴＷ１に比べて低くなる（ＴＷ２＜ＴＷ１）。

一方で、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方が閉じられているときは、流体Ｆが、流入口３２１から第１配管３１の外側面と第２配管３２の内側面とで形成されている空間に流入せず、第１配管３１の外側面と第２配管３２の内側面とで形成されている空間を流体Ｆが流れない。

このため、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方が閉じられているときに、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗは、流入口３２１と流出口３２２とが開放されているときに、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗに比べて、第１配管３１内において冷却されない。流体Ｆの温度が液体Ｗの温度と同程度であれば、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方が閉じられているときに、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗは、保温される。

すなわち、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方が閉じられているときの第１配管３１の長手方向におけるエンジン１側の端部付近の第１配管３１内の液体Ｗの温度ＴＷ３は、流入口３２１と流出口３２２とが開放されているときの第１配管３１の長手方向におけるエンジン１側の端部付近の第１配管３１内の液体Ｗの温度ＴＷ２よりも高い（ＴＷ３＞ＴＷ２）。

このように、開閉部３３が流入口３２１と流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉することにより、第２配管３２の内側を流れる流体Ｆの量を調整することができる。その結果、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗの温度を調整することができる。

フィン３４は、伝熱面積を増加させることにより、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗと第１配管３１の外側を流れる流体Ｆとで熱交換する際における熱交換の効率を高めるための部材である。

フィン３４は、金属製で、長方形状を有する。フィン３４は、第１配管３１と第２配管３２との間に設けられている。具体的には、フィン３４は、第１配管３１の外側、かつ、第２配管３２の内側に設けられている。

フィン３４の長手方向の長さは、例えば、第２配管３２の長手方向における長さと同じ長さである。フィン３４の短手方向の長さは、第１配管３１の外径と第２配管３２の内径との間の径方向における長さと同じ長さである。フィン３４の短手方向における第１配管３１側の端部は、第１配管３１の外周面に接続されている。また、フィン３４の短手方向における第２配管３２側の端部は、第２配管３２の内周面に接続されている。

配管３には、複数のフィン３４が、第１配管３１の外側に放射状に設けられている。第１配管３１の外側と第２配管３２の内側との間の空間は、複数のフィン３４によって区切られている。なお、フィン３４の数とフィン３４の形状は任意である。

配管３は、フィン３４を有することにより、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗを冷却させるときには、冷却効果を高めることができ、かつ、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗを保温させたいときには、保温効果を高めることができる。

制御部５は、液体Ｗの温度に応じて開閉部３３の動作を制御するための制御部として機能する。制御部５は、液体Ｗの温度が第１の温度よりも低いときには、開閉部３３が、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を閉じるように制御する。また、制御部５は、液体Ｗの温度が第２の温度よりも高いときには、開閉部３３が、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開くように制御する。

［第１の実施形態に係る配管３による効果］
第１の実施形態に係る配管３は、液体Ｗを通す第１配管３１と、第１配管３１の外側に設けられており、流体Ｆを流入させる流入口３２１と、流入口３２１から流入した流体Ｆを流出させる流出口３２２とが設けられている第２配管３２と、流入口３２１及び流出口３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部３３と、を有する。

第１の実施形態に係る配管３は、このような構成を有するので、排熱回収器２で温められた液体Ｗをエンジン１に供給する際において、車両の状況に応じて、保温された液体Ｗが必要なときには、保温された液体Ｗが供給され、冷却された液体Ｗが必要なときには、冷却された液体Ｗを供給することができる。

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態に係る配管３ａの構成を示す図である。図５は、第２の実施形態に係る配管３ａをＡの方向から見た図を示す。
配管３ａは、配管３の構成と比べて、第２配管３２ａの長手方向における両側の端部に、流入口３２１ａと流出口３２２ａとが形成されている点と、流入口３２１ａと流出口３２２ａとを開閉する開閉部３３ａが設けられている点とで異なる。

第２配管３２ａは、円筒形状である。第２配管３２ａは、流入口３２１ａと流出口３２２ａとを有する。流入口３２１ａは、流体Ｆが流入する開口である。流入口３２１ａは、第２配管３２ａの長手方向におけるエンジン１側の端部に形成されている。流出口３２２ａは、流体Ｆが流出する開口である。流出口３２２ａは、第２配管３２ａの長手方向における排熱回収器２側の端部に形成されている。

開閉部３３ａは、流入口３２１ａ及び流出口３２２ａの少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する部材である。開閉部３３ａは、第１開閉部３３１ａと第２開閉部３３２ａとを有する。第１開閉部３３１ａは、流入口３２１ａの少なくとも一部を開放したり、覆ったりする部材である。第２開閉部３３２ａは、流出口３２２ａの少なくとも一部を開放したり、覆ったりする部材である。第１開閉部３３１ａは、第２配管３２ａの長手方向におけるエンジン１側の端部のエンジン１側に設けられている。第２開閉部３３２ａは、第２配管３２ａの長手方向における排熱回収器２側の端部の排熱回収器２側に設けられている。

第１開閉部３３１ａは、左板部３３１１ａと右板部３３１２ａとを有する。左板部３３１１ａは、第２配管３２ａの外径と同じ大きさである外径を有し、かつ、第１配管３１の内径と同じ大きさである穴を有する半円盤形状の部材である。右板部３３１２ａは、第２配管３２ａの外径と同じ大きさである外径を有し、かつ、第１配管３１の内径と同じ大きさである穴を有する半円盤形状の部材である。

同様に、第２開閉部３３２ａは、左板部３３２１ａと右板部３３２２ａとを有する。左板部３３２１ａは、第２配管３２ａの外径と同じ大きさである外径を有し、かつ、第１配管３１の内径と同じ大きさである穴を有する半円盤形状の部材である。右板部３３２２ａは、第２配管３２ａの外径と同じ大きさである外径を有し、かつ、第１配管３１の内径と同じ大きさである穴を有する半円盤形状の部材である。

左板部３３１１ａと右板部３３１２ａとが、例えば制御部５による制御に基づいて第２配管３２ａの長手方向におけるエンジン１側の端部のエンジン１側の位置においてスライドすることにより、左板部３３１１ａと右板部３３１２ａとは、流入口３２１ａを開放したり、覆ったりする。同様に、左板部３３２１ａと右板部３３２２ａとが、第２配管３２ａの長手方向における排熱回収器２側の端部の排熱回収器２側の位置においてスライドすることにより、左板部３３２１ａと右板部３３２２ａとは、流出口３２２ａを開放したり、覆ったりする。

制御部５が、左板部３３１１ａ、右板部３３１２ａ、左板部３３２１ａ、及び右板部３３２２ａをスライドさせる量を制御することで、配管３ａは、流入口３２１ａから流入させる流体Ｆの流量を変化させ、第１配管３１の内側を流れる液体Ｗの温度を細かく調整することができる。なお、第１開閉部３３１ａ及び第２開閉部３３２ａの形状、及び作動方向は、任意である。例えば、第１開閉部３３１ａは、左板部３３１１ａと右板部３３１２ａとを有し、左板部３３１１ａと右板部３３１２ａとを第２配管３２ａの円周方向にスライドするようにして、流入口３２１ａを開閉するようにしてもよい。

配管３ａにおいては、上述したように、流入口３２１ａと流出口３２２ａとが、第２配管３２ａの長手方向における両側の端部に形成されているので、流入口３２１ａと流出口３２２ａとを車両の前後方向と同じ方向に配置することができる。この結果、配管３ａは、流体Ｆが流入口３２１ａから流入し易くなり、かつ、第２配管３２ａの内部に流体Ｆを流れやすくすることができる。

（変形例）
第１の実施形態に係る配管３は、第２配管３２の長手方向における両端部付近の外周面に流入口３２１と流出口３２２とを、それぞれ有する。また、第２の実施形態に係る配管３ａは、第２配管３２ａの長手方向における両端部に、流入口３２１ａと流出口３２２ａとを有する。別の実施形態として、第１の実施形態に係る構成と第２の実施形態に係る構成とを組み合わせてもよい。例えば、別の実施形態に係る第２配管３２ｂ（不図示）は、第２配管３２ｂの長手方向におけるエンジン１側の端部に流入口３２１ｂを有し、第２配管３２ｂの長手方向における排熱回収器２側の端部付近の外周面に流出口３２２ｂを有していてもよい。

また、第１の実施形態に係る配管３及び第２の実施形態に係る配管３ａは、車両に用いられる配管として例示しているが、車両に用いられる配管だけに限定されず、車両以外に用いられる配管であってもよい。また、第１の実施形態及び第２の実施形態においては、本発明を配管３に適用した場合について説明したが、本発明は、配管４に適用してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Ｗ・・・液体
Ｆ・・・流体
１・・・エンジン
２・・・排熱回収器
３、３ａ・・・配管
３１・・・第１配管
３２、３２ａ、３２ｂ・・・第２配管
３２１、３２１ａ、３２１ｂ・・・流入口
３２２、３２２ａ、３２２ｂ・・・流出口
３３、３３ａ・・・開閉部
３３１、３３１ａ・・・第１開閉部
３３１１ａ・・・左板部
３３１２ａ・・・右板部
３３２、３３２ａ・・・第２開閉部
３３２１ａ・・・左板部
３３２２ａ・・・右板部
３４・・・フィン
４・・・配管
５・・・制御部

Claims (6)

1. 液体を通す第１配管と、
   前記第１配管の外側に設けられており、流体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した流体を流出させる流出口とが設けられている第２配管と、
   前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部と、
   を有することを特徴とする配管。
2. 前記第１配管と前記第２配管との間には、フィンが設けられていることを特徴とする、
   請求項１に記載の配管。
3. 前記流入口と前記流出口とは、前記第２配管の外周面に形成されており、
   前記開閉部は、円筒形状であって、前記第２配管の外周面をスライドすることにより、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の配管。
4. 前記流入口と前記流出口とは、前記第２配管の長手方向における両側の端部に形成されていることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の配管。
5. 車両のエンジンと排熱回収器との間を接続する配管と、前記配管を流れる液体の温度を制御する制御部とを有し、
   前記配管は、
   前記液体を通す第１配管と、
   前記第１配管の外側に設けられており、流体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した流体を流出させる流出口とが設けられている第２配管と、
   前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記液体の温度が第１の温度よりも低いときには、前記開閉部が、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を閉じるように制御し、前記液体の温度が第２の温度よりも高いときには、前記開閉部が、前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開くように制御することを特徴とする温度制御装置。
6. エンジンと、
   前記エンジンの温度を調整するための液体を通す配管と、
   を備え、
   前記配管は、
   前記液体を通す第１配管と、
   前記第１配管の外側に設けられており、流体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した流体を流出させる流出口とが設けられている第２配管と、
   前記流入口及び前記流出口の少なくとも一方の少なくとも一部の領域を開閉する開閉部と、
   を有することを特徴とする車両。
   

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