JP2018136058A - 水冷式コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】水冷式コンデンサにおいて、冷媒が冷却水流路にリークしたときに、冷却水流路内の流体の圧力が所定の値以上にならないようにするためにリリーフ弁を水冷式コンデンサの外部に設けており、車両等に搭載する場合のレイアウトの自由度に限界があったが、レイアウトの自由度を高めることができる水冷式コンデンサを提供する。【解決手段】水冷式コンデンサ１において、コンデンサ本体３と、このコンデンサ本体３の冷却水流路に設けられたリリーフ弁５とを有する水冷式コンデンサ１である。【選択図】図１

Description

本発明は、水冷式コンデンサに係り、特に、冷媒を冷却する冷却水の圧力の過度な上昇を抑制するためのリリーフ弁が設けられているものに関する。

従来、冷媒と冷却水との間で熱交換を行う水冷式コンデンサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の水冷式コンデンサでは、冷媒が冷却水流路にリークしたときに、冷却水流路内の流体の圧力が所定の値以上にならないようにするためにリリーフ弁を、水冷式コンデンサの外部に設けている。

特開２０１４−１２６３４４号公報

ところで、特許文献１に記載の水冷式コンデンサでは、リリーフ弁が水冷式コンデンサとは別に水冷式コンデンサの外部に設けられているので、水冷式コンデンサとリリーフ弁とを車両等に搭載する場合、搭載のレイアウトの自由度が低くなるという問題がある。

本発明は、水冷式コンデンサにおいて、車両等に搭載する場合のレイアウトの自由度を高めることができるものを提供することを目的とする。

本発明は、水冷式コンデンサにおいて、コンデンサ本体と、前記コンデンサ本体の冷却水流路に設けられたリリーフ弁とを有する水冷式コンデンサである。

本発明によれば、水冷式コンデンサにおいて、車両等に搭載する場合のレイアウトの自由度を高めることができるものを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサの概略構成を示す斜視図である。 別の角度から見た本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサの冷却水配管接合部とリリーフ弁まわりの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサにおけるリリーフ弁の設置形態の変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサの設置形態の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサにおけるリリーフ弁の設置形態の変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサにおけるリリーフ弁の設置形態の変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサにおけるリリーフ弁の設置形態の変形例を示す図であり、（ａ）はリリーフ弁が設置されている状態を示す斜視図であり、（ｂ）はリリーフ弁が設置される前の状態を示す斜視図であり、（ｃ）はリリーフ弁が設置されている状態を示す断面図である。

本発明の実施形態に係る水冷式コンデンサ１は、冷却水（ＬＬＣ）を用いて、たとえば、空調装置（図示せず）の冷媒を冷やすものであり、図１〜図３で示すように、コンデンサ本体３とリリーフ弁５とを備えて構成されている。

コンデンサ本体３の内部には、図３で示すように、冷却水が流れる冷却水流路７と冷媒が流れる冷媒流路９とが設けられている。

そして、冷却水流路７を流れている冷却水と、冷媒流路９を流れている冷媒との間で熱交換がされるようになっている。なお、冷媒流路９を流れている冷媒の圧力は、冷却水流路７を流れている冷却水よりも高くなっている。

リリーフ弁５は、コンデンサ本体３の外部の配管等にではなく、コンデンサ本体３の冷却水流路７に設けられている。

さらに説明すると、リリーフ弁５は、この一部がコンデンサ本体３の外面に現れている態様で、コンデンサ本体３内に冷却水を流すための配管１１が接合される冷却水配管接合部１３（第２の冷却水配管接合部１３Ｂ）と対向する側に設けられている。また、リリーフ弁５は、コンデンサ本体３の上端部に設けられている。

水冷式コンデンサ１についてさらに詳しく説明する。説明の便宜のために、水冷式コンデンサ１における所定の一方向を厚さ方向とし、この厚さ方向に対して直交する所定の一方向を縦方向とし、厚さ方向と縦方向とに対して直交する方向を横方向とする。

コンデンサ本体３は、プレート式熱交換器１５で構成されている。プレート式熱交換器１５（コンデンサ本体３）は、平板状のブラケット１７と、平板状のケース１９と、積層されてブラケット１７とケース１９との間に配置されている複数枚の伝熱プレート２１とを備えて構成されている。ブラケット１７には、水冷式コンデンサ１を車両等の他ものに取り付けるときに使用される取付部１８が設けられている。

ブラケット１７の厚さ方向とケース１９の厚さ方向と各伝熱プレート２１の厚さ方向とはお互いに一致しており、これらの厚さ方向が、水冷式コンデンサ１（コンデンサ本体３）の厚さ方向になっている。

また、ブラケット１７とケース１９と複数枚の伝熱プレート２１とで構成されているコンデンサ本体３は、直方体状に形成されており、厚さ方向で所定の寸法を備えており、縦方向でも所定の寸法を備えており、横方向でも所定の寸法を備えている。縦方向の寸法は、厚さ方向や横方向の寸法よりも大きくなっている。

各伝熱プレート２１のそれぞれには、伝熱効果を高めるための所定の凹凸（伝熱プレート２１における厚さ方向に突出しまたへこんでいる凹凸）パターンが形成されている。ブラケット１７と各伝熱プレート２１とケース１９とが積層されることで、上記凹凸のパターンにより、各伝熱プレート２１それぞれの間や、伝熱プレート２１とブラケット１７との間や、伝熱プレート２１とケース１９との間に空間が形成されている。

これらの空間が、冷却水流路７と冷媒流路９とを形成している。冷却水流路７と冷媒流路９とはお互いが遮断されている。また、冷却水流路７と冷媒流路９とは、コンデンサ本体３の厚さ方向で交互に形成されている。すなわち、プレート式熱交換器１５では、各伝熱プレート２１が積層されている方向で、各伝熱プレート２１のそれぞれを境にして、冷却水流路７と冷媒流路９とが交互に配置されている。

コンデンサ本体３のケース１９の縦方向の一方の端部（下端部）には、第１の冷却水配管接合部１３Ａと第１の冷媒配管接合部２３Ａとが設けられている。第１の冷却水配管接合部１３Ａには、コンデンサ本体３内に冷却水を流す（コンデンサ本体３内の冷却水流路７に冷却水を入れる）ための配管１１が接合される。第１の冷媒配管接合部２３Ａには、コンデンサ本体３内に冷媒を流す（コンデンサ本体３内の冷媒流路９から冷媒を出す）ための配管部材２５が接合される。

コンデンサ本体３のケース１９の縦方向の他方の端部（上端部）には、第２の冷却水配管接合部１３Ｂと第２の冷媒配管接合部２３Ｂとが設けられている。第２の冷却水配管接合部１３Ｂには、コンデンサ本体３内に冷却水を流す（コンデンサ本体３内の冷却水流路７から冷却水を出す）ための配管１１が接合される。第２の冷媒配管接合部２３Ｂには、コンデンサ本体３内に冷媒を流す（コンデンサ本体３内の冷媒流路９に冷媒を入れる）ための配管部材２５が接合される。

ケース１９（プレート式熱交換器１５）における縦方向の下端部に設けられている第１の冷却水配管接合部１３Ａと第１の冷媒配管接合部２３Ａとは、ケース１９の横方向でお互いが離れており、ケース１９における縦方向の上端部に設けられている第２の冷却水配管接合部１３Ｂと第２の冷媒配管接合部２３Ｂとは、ケース１９の横方向でお互いが離れている。

また、第１の冷却水配管接合部１３Ａや第２の冷却水配管接合部１３Ｂは、ケース１９を貫通している冷却水用貫通孔（たとえば、円形状の貫通孔）２７と、ケース１９の一部で筒状に形成されて、貫通孔２７から突出している筒状部２９で構成されている。配管１１は、筒状部２９に嵌ることで、第１の冷却水配管接合部１３Ａや第２の冷却水配管接合部１３Ｂに設置される。

第１の冷媒配管接合部２３Ａは、ケース１９を貫通している冷媒用貫通孔（図示せず）で構成されている。配管部材２５は、冷媒用貫通孔のところでケース１９に設置される。

プレート式熱交換器１５をこの厚さ方向でみると、矩形の４つの角部それぞれの近傍に、第１の冷媒配管接合部２３Ａ、第１の冷却水配管接合部１３Ａ、第２の冷媒配管接合部２３Ｂ、第２の冷却水配管接合部１３Ｂが、たとえば、時計まわりでこの順にならんでいる。

また、積層されている各伝熱プレート２１をこの厚さ方向（積層方向）で見ると、総ての伝熱プレート２１を貫通している貫通孔（たとえば、円形状の貫通孔）３１が４つ形成されている。

４つの貫通孔３１のそれぞれは、積層されている各伝熱プレート２１の厚さ方向（積層方向）で見ると、矩形状に形成されている各伝熱プレート２１の矩形の４つの角部それぞれの近傍に設けられている。

プレート式熱交換器１５をこの厚さ方向で見ると、伝熱プレート２１の１つ目の貫通孔３１の位置と、第１の冷媒配管接合部２３Ａの位置とがお互いに一致しており、伝熱プレート２１の２つ目の貫通孔３１の位置と、第１の冷却水配管接合部１３Ａの位置とがお互いに一致しており、伝熱プレート２１の３つ目の貫通孔３１の位置と、第２の冷媒配管接合部２３Ｂの位置とがお互いに一致しており、伝熱プレート２１の４つ目の貫通孔３１の位置と、第２の冷却水配管接合部１３Ｂの位置とがお互いに一致している。

また、リリーフ弁５は、この少なくとも一部が、第２の冷却水配管接合部（上側の冷却水配管接合部）１３Ｂのところに位置している貫通孔（積層された伝熱プレート２１に設けられている貫通孔）３１内に配置されている。

さらに説明すると、積層されている伝熱プレート２１を間にしてケース１９の反対側に位置しているブラケット１７には、リリーフ弁設置用の貫通孔（たとえば、円形状の貫通孔）３３が設けられている。プレート式熱交換器１５をこの厚さ方向から見ると、貫通孔３３の位置は、第２の冷却水配管接合部１３Ｂの貫通孔３１の位置と一致している。

リリーフ弁５は、たとえば、円柱状に形成されており、リリーフ弁設置用の貫通孔３３に嵌められているか、または、Ｏリング等のシール部材と共にネジ留めされている。

この嵌められているか、または、ネジ留めされていることで、コンデンサ本体３に一体的に設置されているリリーフ弁５は、円柱の中心軸の延伸方向の一方の部位が、伝熱プレート２１の貫通孔３１内に入り込んでおり、円柱の中心軸の延伸方向の他方の部位が、コンデンサ本体３の外部に出ている。

なお、リリーフ弁５の外径が伝熱プレート２１の貫通孔３１の内径よりも小さくなっているので、伝熱プレート２１の貫通孔３１内に入り込んでいるリリーフ弁５の部位のまわりには、冷却水が通る空間（冷却水流路７の一部）が形成されている。

また、リリーフ弁５の流体入口（図示せず）は、伝熱プレート２１の貫通孔３１内に入り込んでいるリリーフ弁５の部位に設けられており、リリーフ弁５の流体出口は、コンデンサ本体３の外部に出ているリリーフ弁５の部位に設けられている。

そして、たとえば、冷媒が冷却水中に漏れ出した場合、コンデンサ本体３内の冷却水の圧力が所定の圧力よりも高くなり、コンデンサ本体３内の冷媒もしくは冷却水と冷媒との混合物が、リリーフ弁５の流体入口とリリーフ弁５内とリリーフ弁５の流体出口とを通って、コンデンサ本体３の外部に排出され、コンデンサ本体３内の冷却水の圧力が所定の値以上にならないようにしている。

ここで、リリーフ弁５の設置形態について、図３を参照しつつさらに詳しく説明する。

リリーフ弁５は、鍔付きブッシュ３５を介して、コンデンサ本体３に設置されている。すなわち、ブラケット１７には、貫通孔３３の他に、穴ぐり部３７が形成されており、ブッシュ３５の鍔の総てが穴ぐり部３７内に入っている。

なお、図４で示すように、穴ぐり部３７を設けることなく、ブッシュ３５とリリーフ弁５とを設置してもよい。この場合、ブッシュ３５の鍔は、ブラケット１７の外面から僅かに突出している。

また、図６で示すように、ブラケット１７（ブラケット１７の本体）の外面（平面）から僅かに突出していている円筒状のボス部３９を、鍛造や鋳造等によって設け（ブラケット１７に一体で設け）、ボス部３９にリリーフ弁５を設置してもよいし、図７で示すように、バーリングによって、ボス部３９を設け、ボス部３９にリリーフ弁５を設置してもよい。

なお、図６や図７で示す形態では、ボス部３９が外側に突出しているが、ボス部３９が内側に突出していてもよい。この場合、ボス部３９との干渉を避けるために、一部の伝熱プレート２１の貫通孔３１の内径が拡大される。

また、図５で示すように、姿勢を変えた態様（たとえば、９０°旋回させた態様）で水冷式コンデンサ１が使用されてもよい。この場合、水冷式コンデンサ１における横方向の寸法が、厚さ方向の寸法や縦方向の寸法よりも大きくなる。

また、図１で示す水冷式コンデンサ１では、下側に冷却水が入る第１の冷却水配管接合部１３Ａと冷媒が出てくる第１の冷媒配管接合部２３Ａとが設けられており、上側に冷却水が出てくる第２の冷却水配管接合部１３Ｂと冷媒が入る第２の冷媒配管接合部２３Ｂとが設けられているが、逆に、上側に冷却水が入る第１の冷却水配管接合部１３Ａと冷媒が出てくる第１の冷媒配管接合部２３Ａとが設けられており、下側に冷却水が出てくる第２の冷却水配管接合部１３Ｂと冷媒が入る第２の冷媒配管接合部２３Ｂとが設けられている構成であってもよい。

次に、水冷式コンデンサ１の動作を説明する。

通常の状態では、冷却水が、第１の冷却水配管接合部１３Ａから供給され、冷却水流路７を流れ、第２の冷却水配管接合部１３Ｂからでてくる。また、冷媒が、第２の冷媒配管接合部２３Ｂから供給され、冷媒流路９を流れ、第１の冷媒配管接合部２３Ａからでてくる。そして、冷却水流路７を流れている冷却水と、冷媒流路９を流れている冷媒との間で熱交換がされる（冷媒が冷却水で冷やされる）。

一方、冷媒が冷却水流路７に漏れ出した場合、冷却水流路７中の冷却水の圧力が上昇する。

このときに、リリーフ弁５が働き、冷却水流路７に漏れ出た冷媒（冷却水を含む場合もある）を水冷式コンデンサ１の外部に排出し、冷却水流路７中の冷却水の圧力のさらなる上昇をおさえる。これにより、冷却水系統（冷却水流路７）の配管やホースの劣化やヒータコアの劣化を抑えることができる。

水冷式コンデンサ１によれば、リリーフ弁５がコンデンサ本体３の冷却水流路７に設けられているので、リリーフ弁５を設けたにもかかわらず構成が簡素化され、車両等に搭載する場合のレイアウトの自由度が高まっている。

また、水冷式コンデンサ１によれば、リリーフ弁５がコンデンサ本体３の冷却水流路７に設けられているので、車両等の搭載する場合の配管の材料や工数に係るコストを削減することができる。

また、水冷式コンデンサ１によれば、コンデンサ本体３内に冷却水を流すための配管１１が接合される冷却水配管接合部１３と対向する側にリリーフ弁５が設けられているので、積層されている伝熱プレート２１の貫通孔３１をデッドスペース化させることなく、貫通孔３１の有効利用をはかることができる。

また、水冷式コンデンサ１によれば、リリーフ弁５がコンデンサ本体３の上端部に設けられているので、冷却水流路７に冷媒がリークしたときに、冷却水よりも比重の小さいことで冷却水流路７の上部に集まる冷媒を、優先して水冷式コンデンサ１の外部に排出することができる。

また、水冷式コンデンサ１によれば、リリーフ弁５の一部が、積層された伝熱プレート２１に設けられ冷却水配管接合部１３のところに位置している貫通孔３１内に配置されているので、冷却水流路７の一部を形成している伝熱プレート２１の貫通孔３１を有効利用することができ、リリーフ弁５のコンデンサ本体３からの突出量を小さくすることででき、リリーフ弁５を設置したにもかかわらず、水冷式コンデンサ１をコンパクトにすることができる。

なお、上記説明では、リリーフ弁５の一部が、直方体状のコンデンサ本体３から突出しているが、リリーフ弁５の全体をコンデンサ本体３内に収めるように構成してもよい。

また、図８で示すように、リリーフ弁５を、ブラケット１７ではなく、ケース１９に設けてもよい。この場合、冷却水配管接合部（図８では図示せず）は、ブラケット１７に設けられる。

１ 水冷式コンデンサ
３ コンデンサ本体
５ リリーフ弁
７ 冷却水流路
１１ 配管
１３ 冷却水配管接合部
１５ プレート式熱交換器
１７ ブラケット
１９ ケース
２１ 伝熱プレート
３１ 貫通孔

Claims (4)

1. 水冷式コンデンサにおいて、
   コンデンサ本体と、
   前記コンデンサ本体の冷却水流路に設けられたリリーフ弁と、
   を有することを特徴とする水冷式コンデンサ。
2. 請求項１に記載の水冷式コンデンサにおいて、
   前記リリーフ弁は、前記コンデンサ本体内に冷却水を流すための配管が接合される冷却水配管接合部と対向する側に設けられていることを特徴とする水冷式コンデンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の水冷式コンデンサにおいて、
   前記リリーフ弁は、前記コンデンサ本体の上端部に設けられていることを特徴とする水冷式コンデンサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の水冷式コンデンサにおいて、
   前記コンデンサ本体は、ブラケットと、ケースと、積層されて前記ブラケットと前記ケースとの間に配置されている複数枚の伝熱プレートとを備えたプレート式熱交換器で構成されており、
   前記コンデンサ本体のブラケットの一方の端部もしくは前記コンデンサ本体のケースの一方の端部には、前記コンデンサ本体内に冷却水を流すための配管が接合される冷却水配管接合部が設けられており、
   前記リリーフ弁の少なくとも一部が、前記積層された伝熱プレートに設けられ前記冷却水配管接合部のところに位置している貫通孔内に配置されていることを特徴とする水冷式コンデンサ。

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