JP2020133834A - Coupler device and heat storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、カプラ装置及び蓄熱システムに関する。 The present disclosure relates to a coupler device and a heat storage system.
従来、第1カプラと、この第1カプラに接続されたり、この第1カプラから切り離されたりする第2カプラと、を備えるカプラ装置が知られている(例えば特許文献1参照)。また、この特許文献1には、第1カプラと第2カプラとの接続及び切り離しを、空圧を利用して行う技術も開示されている。 Conventionally, a coupler device including a first coupler and a second coupler that is connected to or disconnected from the first coupler is known (see, for example, Patent Document 1). Further, Patent Document 1 also discloses a technique for connecting and disconnecting the first coupler and the second coupler by using pneumatic pressure.
上記のように、空圧を利用して第1カプラと第2カプラとの接続及び切り離しを行う場合、空圧を発生させるための装置(コンプレッサや空圧シリンダ等)が必要となり、カプラ装置の製造コストが全体的に高くなるおそれがある。また、このように空圧を利用する場合、第1カプラや第2カプラに空気を送る配管から空気が漏洩するおそれがあり、この場合、第1カプラと第2カプラとの接続及び切り離しを確実に行うことができるとはいえない。 As described above, when connecting and disconnecting the first coupler and the second coupler using pneumatic pressure, a device (compressor, pneumatic cylinder, etc.) for generating pneumatic pressure is required, and the coupler device Manufacturing costs may be high overall. In addition, when air pressure is used in this way, air may leak from the piping that sends air to the first coupler and the second coupler. In this case, the connection and disconnection between the first coupler and the second coupler are ensured. It cannot be said that it can be done.
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、第1カプラと第2カプラとの接続及び切り離しを安価で確実に行うことができるカプラ装置、及び、これを備える蓄熱システムを提供することである。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is a coupler device capable of connecting and disconnecting a first coupler and a second coupler inexpensively and reliably, and a heat storage device provided with the coupler device. To provide a system.
上記目的を達成するため、本開示に係るカプラ装置は、第1カプラと、前記第1カプラに接続される、及び、前記第1カプラから切り離される第2カプラと、を備えるカプラ装置において、回転部材と、電動モータと、回転伝達機構と、をさらに備え、前記第2カプラの外周側面には第1ネジが設けられ、前記回転部材は、前記第1ネジに螺合する第2ネジが設けられた内周側面を有するとともに、前記第2カプラの軸回りに回転することができる一方で前記第2カプラの軸線方向には変位しないように支持されており、前記電動モータは、第1回転方向及び前記第1回転方向とは反対の第2回転方向に回転することができ、前記回転伝達機構は、前記電動モータが前記第1回転方向に回転した場合に前記回転部材が第3回転方向に回転し、前記電動モータが前記第2回転方向に回転した場合に前記回転部材が前記第3回転方向とは反対の第4回転方向に回転するように、前記電動モータの回転を前記回転部材に伝達し、前記第1ネジ及び前記第2ネジは、前記回転部材が前記第3回転方向に回転した場合に前記第2カプラが前記第1カプラに接続され、前記回転部材が前記第4回転方向に回転した場合に前記第2カプラが前記第1カプラから切り離されるように構成されている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the coupler device according to the present disclosure rotates in a coupler device including a first coupler and a second coupler connected to and disconnected from the first coupler. A member, an electric motor, and a rotation transmission mechanism are further provided, a first screw is provided on the outer peripheral side surface of the second coupler, and the rotating member is provided with a second screw to be screwed into the first screw. The electric motor is supported so as not to be displaced in the axial direction of the second coupler while having an inner peripheral side surface and being able to rotate around the axis of the second coupler. It is possible to rotate in a direction and a second rotation direction opposite to the first rotation direction, and the rotation transmission mechanism causes the rotating member to rotate in the third rotation direction when the electric motor rotates in the first rotation direction. The rotation of the electric motor is rotated so that the rotating member rotates in the fourth rotation direction opposite to the third rotation direction when the electric motor rotates in the second rotation direction. When the rotating member rotates in the third rotation direction, the first screw and the second screw are connected to the first coupler, and the rotating member rotates in the fourth rotation. It is characterized in that the second coupler is configured to be separated from the first coupler when rotated in a direction.
また、上記目的を達成するため、本開示に係る蓄熱システムは、上記のカプラ装置と、熱を発生する熱源と、熱を蓄熱する蓄熱器と、前記熱源と前記蓄熱器との間を作動流体が流通するための配管部材と、を備え、前記配管部材は、一端が前記熱源に接続された熱源側配管と、一端が前記蓄熱器に接続された蓄熱器側配管と、を有し、前記熱源側配管の他端及び前記蓄熱器側配管の他端のうちいずれか一方には前記カプラ装置の前記第1カプラ
が接続され、他方には前記カプラ装置の前記第2カプラが接続されている。
Further, in order to achieve the above object, the heat storage system according to the present disclosure is a working fluid between the coupler device, a heat source for generating heat, a heat storage device for storing heat, and the heat source and the heat storage device. The piping member includes a heat source side pipe having one end connected to the heat source and a heat storage side pipe having one end connected to the heat storage device. The first coupler of the coupler device is connected to either one of the other end of the heat source side pipe and the other end of the heat storage side pipe, and the second coupler of the coupler device is connected to the other. ..
本開示によれば、電動モータを利用して第1カプラと第2カプラとの接続及び切り離しを行うことができるので、第1カプラと第2カプラとの接続及び切り離しを安価で確実に行うことができる。 According to the present disclosure, since the first coupler and the second coupler can be connected and disconnected by using an electric motor, the connection and disconnection between the first coupler and the second coupler can be performed inexpensively and reliably. Can be done.
(実施形態1)
まず、本開示の実施形態1に係るカプラ装置1について説明する。図1は、本実施形態に係るカプラ装置1を備えるカプラシステム90の構成を模式的に示す模式的構成図である。図1に例示するカプラシステム90は、カプラ装置1と、制御装置40とを備えている。カプラ装置1は、第1カプラ2と、第2カプラ3と、回転部材10と、第1電動モータ20(「電動モータ」)と、第1回転伝達機構30(「回転伝達機構」)と、ロック機構50と、ロック解除用係合部材60と、第2電動モータ70と、第2回転伝達機構80とを備えている。
(Embodiment 1)
First, the coupler device 1 according to the first embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing the configuration of a coupler system 90 including the coupler device 1 according to the present embodiment. The coupler system 90 illustrated in FIG. 1 includes a coupler device 1 and a
なお、図1に図示されている中心軸200は、第1カプラ2、第2カプラ3、及び、回転部材10の中心軸である。また、図1に図示されている第1軸方向は、第1カプラ2の軸方向(これは第2カプラ3の軸方向でもある)のうち、第2カプラ3から遠ざかる方向である。別の観点でみると、この第1軸方向は、第2カプラ3の軸方向のうち第1カプラ2に近づく方向でもある。また、第2軸方向は、第1軸方向とは反対の方向であり、具体的には、第1カプラ2の軸方向のうち第2カプラ3に近づく方向である(これは、第2カプラ3の軸方向のうち第1カプラ2から遠ざかる方向でもある)。
The
第1カプラ2は、配管130aの端部に接続されている。第2カプラ3は、配管130cの端部に接続されている。第2カプラ3は、第1カプラ2に押し込まれることで第1カプラ2に接続され、第1カプラ2から引き抜かれることで第1カプラ2から切り離される。本実施形態に係る第1カプラ2はメスカプラ(挿入される側のカプラ)である。一方、本実施形態に係る第2カプラ3はオスカプラ(挿入する側のカプラ)である。但し、第1カプラ2及び第2カプラ3の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、第1カプラ2がオスカプラであり、第2カプラ3がメスカプラであってもよい。
The
また、本実施形態に係る第1カプラ2の内部には、第1カプラ用漏洩防止弁(図示せず)が設けられ、第2カプラ3の内部には、第2カプラ用漏洩防止弁(図示せず)が設けられている。第1カプラ用漏洩防止弁は、第2カプラ3が第1カプラ2から切り離された場合に、閉弁状態になることで、配管130aの内部の流体が第1カプラ2から外部へ漏出することを抑制するための漏洩防止弁である。第2カプラ用漏洩防止弁は、第2カプラ3が第1カプラ2から切り離された場合に、閉弁状態になることで、配管130cの内部の流体が第2カプラ3から外部へ漏出することを抑制するための漏洩防止弁である。
Further, a leakage prevention valve for the first coupler (not shown) is provided inside the
第2カプラ3が第1カプラ2に接続された場合、第1カプラ用漏洩防止弁及び第2カプラ用漏洩防止弁は開弁状態になる。この場合、流体は配管130aと配管130cとの間を流通できるようになる。一方、第2カプラ3が第1カプラ2から切り離された場合には、第1カプラ用漏洩防止弁及び第2カプラ用漏洩防止弁が閉弁状態になることで、配管130aの流体が第1カプラ2から漏出すること、及び、配管130cの流体が第2カプラ3から漏出することが防止される。
When the
上記のような機能を有する第1カプラ用漏洩防止弁及び第2カプラ用漏洩防止弁としては、例えば、弁体と、この弁体が第1カプラ2又は第2カプラ3の開口孔を常時閉塞するように弁体を押圧する付勢部材(バネ)と、を備え、第1カプラ2及び第2カプラ3が接続状態になった場合に弁体による開口孔の閉塞が解除される構造の漏洩防止弁を用いることができる。このような構造の漏洩防止弁は、例えば、実公平01−3569に記載されているような公知の漏洩防止弁や、公知の「漏洩防止機構(ノンリーク機構)付きのカプラ」に設けられている漏洩防止弁等と同様のものであり、公知技術を適用できるものである。このため、第1カプラ用漏洩防止弁及び第2カプラ用漏洩防止弁のこれ以上詳細な説明は省略する。
As the leakage prevention valve for the first coupler and the leakage prevention valve for the second coupler having the above-mentioned functions, for example, the valve body and the valve body constantly close the opening holes of the
図2は、カプラ装置1における第2カプラ3の周辺構成の模式図である。なお、図2において、回転部材10、及び、後述するベアリング15は、断面図示されている(但し、ベアリング15の内部構造の詳細な図示は省略されている)。本実施形態に係る第2カプラ3は、第1軸方向及び第2軸方向に変位できるように、配管130cに接続されている。具体的には、本実施形態に係る配管130cにおける第2カプラ3への接続部分には、ベローズ部131が設けられている。このベローズ部131が伸長したり収縮したりすることによって、第2カプラ3は、第1軸方向及び第2軸方向に変位することができる。
FIG. 2 is a schematic view of the peripheral configuration of the
第2カプラ3の円筒状の外周側面4には、螺旋状の第1ネジ5が設けられている。また、第2カプラ3の外周側面4のうち、第1ネジ5よりも第1軸方向側の箇所には、円環状の係合溝6が設けられている。この係合溝6の説明は、後述するロック機構50の説明において行う。
A spiral
本実施形態に係る回転部材10は、有底の円筒形状を呈している。この回転部材10の円筒状の内周側面11には、螺旋状の第2ネジ12が設けられている。第1ネジ5及び第2ネジ12は、互いに螺合している。すなわち、本実施形態に係る第2カプラ3は、第2カプラ3の第1ネジ5が回転部材10の第2ネジ12に螺合するように、回転部材10の内部領域に配置されている。
The rotating
また、回転部材10は、第2カプラ3の軸回りに回転することができる一方で、第2カプラ3の軸線方向(第1軸方向及び第2軸方向)には変位しないように、配管130cによって支持されている。
Further, while the rotating
具体的には、本実施形態に係る回転部材10は、配管130cに嵌められたベアリング15を介して、第2カプラ3の軸回りに回転可能に、且つ、第2カプラ3の軸方向には変位しないように、支持(具体的には軸支)されている。これにより、回転部材10がベアリング15を介さずに配管130cによって直に支持される場合に比較して、回転部材10が回転する際の回転抵抗を低減させることができるとともに、回転部材10及び配管130cに摩耗が生じることを抑制することができる。
Specifically, the rotating
第1電動モータ20は、電源としてのバッテリー(図示せず)と電気的に接続されている。第1電動モータ20は、制御装置40によって制御されることで、第1回転方向及び第2回転方向(これは第1回転方向とは反対の回転方向である)に回転することができる電動モータによって構成されている。
The first
なお、第1回転方向は、第1電動モータ20の出力軸21を第2軸方向から見た場合に、時計回りの方向であってもよく、反時計回りの方向であってもよい。本実施形態に係る第1回転方向は、一例として、第1電動モータ20の出力軸21を第2軸方向から見た場合に、時計回りの方向である。
The first rotation direction may be a clockwise direction or a counterclockwise direction when the
第1回転伝達機構30は、第1電動モータ20の回転を回転部材10に伝達する機構である。具体的には、本実施形態に係る第1回転伝達機構30は、第1電動モータ20が第1回転方向に回転した場合に、回転部材10が第3回転方向に回転し、第1電動モータ20が第2回転方向に回転した場合に、回転部材10が第3回転方向とは反対の第4回転方向に回転するように、第1電動モータ20の回転を回転部材10に伝達している。
The first
より具体的には、本実施形態に係る第1回転伝達機構30は、駆動ギヤ31と、駆動ギヤ31に噛み合う従動ギヤ32と、を備えている(なお、駆動ギヤ31及び従動ギヤ32のギヤの歯の図示は省略されている)。駆動ギヤ31は、第1電動モータ20の出力軸21に接続された平歯車であり、この出力軸21と同じ方向に回転する。従動ギヤ32は、従動ギヤ32の回転軸が回転部材10の回転軸(具体的には中心軸200)と一致するように、回転部材10に接続されている。具体的には、本実施形態に係る従動ギヤ32は、中心部に孔を有する円環状の平歯車によって構成されており、この従動ギヤ32の中心部の孔が回転部材10の外周側面に嵌るようにして、回転部材10に接続されている。
More specifically, the first
第1回転伝達機構30が上記の構成を有することで、第1電動モータ20が第1回転方向又は第2回転方向に回転した場合、この第1電動モータ20の回転が駆動ギヤ31及び従動ギヤ32を介して回転部材10に伝達されて、回転部材10を、中心軸200を回転中心として第3回転方向又は第4回転方向に回転させることができる。
Since the first
なお、本実施形態において、第1電動モータ20が第1回転方向(本実施形態では第2軸方向から見て時計回りの方向)に回転した場合、回転部材10が回転する第3回転方向は、回転部材10を第2軸方向から見て、反時計回りの方向である。但し、第1回転伝達機構30の構成は、これに限定されるものではない。例えば、第1回転伝達機構30は、第1電動モータ20が第1回転方向(第2軸方向から見て時計回りの方向)に回転した場合に、回転部材10が回転する第3回転方向が時計回りの方向となるように、構成されていてもよい。
In the present embodiment, when the first
図1を再び参照して、制御装置40は、プロセッサとしての機能を有するCPU(Central Processing Unit)41と、CPU41の動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部42と、を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部42は、具体的には、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体によって構成されている。本実施形態に係る制御装置40は、第1電動モータ20の動作を制御するとともに、後述する第2電動モータ70の動作も制御する。
With reference to FIG. 1 again, the
図3は、第2カプラ3が第1カプラ2に接続された状態を示す模式図である。なお、図3において、第1カプラ2及びロック機構50は、二点鎖線で図示されている。図2及び図3を参照して、本実施形態に係る第2カプラ3の第1ネジ5と回転部材10の第2ネジ
12は、回転部材10が第3回転方向に回転した場合に、第2カプラ3が第1カプラ2に押し込まれて接続され、回転部材10が第4回転方向に回転した場合に、第2カプラ3が第1カプラ2から引き抜かれて切り離されるように、構成されている。具体的には、回転部材10が第3回転方向に回転した場合に第2カプラ3が第1カプラ2に接続され、回転部材10が第4回転方向に回転した場合に第2カプラ3が第1カプラ2から切り離されるように、第1ネジ5及び第2ネジ12の螺旋がネジ切りされている。
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the
これにより、第1電動モータ20が第1回転方向に回転することで、回転部材10を第3回転方向に回転させ、この結果、第2カプラ3を第1カプラに接続させることができる。一方、第1電動モータ20が第2回転方向に回転することで、回転部材10を第4回転方向に回転させ、この結果、第2カプラ3を第1カプラ2から切り離すことができる。
As a result, the first
このように、本実施形態によれば、第1電動モータ20を利用して第1カプラ2と第2カプラ3との接続及び切り離しを行うことができる。これにより、第1カプラ2と第2カプラ3との接続及び切り離しを安価で確実に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the first
具体的には、本実施形態によれば、空圧を利用して第1カプラ2と第2カプラ3との接続及び切り離しを行う場合のように、空圧を発生させるための装置(コンプレッサや空圧シリンダ等)が不要であるので、カプラ装置1の製造コストを低減させることができる。すなわち、空圧を利用する場合に比較して、カプラ装置1の価格を安価にすることができる。また、本実施形態によれば、第1カプラ2や第2カプラ3に空気を送る配管からの空気漏洩のおそれがないので、第1カプラ2と第2カプラ3との接続及び切り離しを確実に行うことができる。
Specifically, according to the present embodiment, a device (compressor or device) for generating air pressure, as in the case of connecting and disconnecting the
続いて、ロック機構50、ロック解除用係合部材60、第2電動モータ70、及び、第2回転伝達機構80について説明する。図4及び図5は、カプラ装置1におけるロック解除用係合部材60の周辺構成の模式図である。具体的には、図4は、ロック解除用係合部材60がロックを解除していない状態を模式的に示している。また、図5は、ロック解除用係合部材60が第1軸方向に変位してロックを解除した状態を模式的に示している。なお、図4において、第2カプラ3は二点鎖線で図示されている。
Subsequently, the
図4及び図5を参照して、本実施形態に係るロック機構50は、第1カプラ2に設けられている。このロック機構50は、第2カプラ3が第1カプラ2に接続された場合に第2カプラ3が第1カプラ2から切り離されないように第2カプラ3に係合することで第2カプラ3をロックし、第2カプラ3をロックした状態から第1軸方向(第2カプラ3から遠ざかる方向)に変位することで、第2カプラ3のロックを解除する構造のロック機構である。
With reference to FIGS. 4 and 5, the
具体的には、本実施形態に係るロック機構50は、レリーススリーブ51及びボール(図示せず)を有するボールラッチ機構と、レリーススリーブ51の外周側面に設けられた鍔部52と、を備えている。このボールラッチ機構の構成は、例えば特許文献1に開示されているロック機構のボールラッチ機構と同様である。
Specifically, the
より具体的には、本実施形態に係るボールラッチ機構のレリーススリーブ51は、第1軸方向及び第2軸方向に変位できるように第1カプラ2の外周側面に配置されている。また、ボールラッチ機構のボールは、レリーススリーブ51の内周側面と第1カプラ2の外周側面との間の部分に配置されている。第2カプラ3が第1カプラ2に接続された場合には、ボールラッチ機構のボールが第2カプラ3の係合溝6に係合することで、第2カプラ3が第1カプラ2から切り離されないようになる(すなわち、第2カプラ3の位置がロックされる)。一方、レリーススリーブ51が図4の状態から図5に示すように第1軸方向
に変位した場合、ボールは係合溝6から外れる。これにより、ボールによる第2カプラ3のロックが解除される。このボールラッチ機構自体は、前述したように、特許文献1に開示されているボールラッチ機構と同様であり、公知技術を適用できるものであるので、このボールラッチ機構自体のこれ以上詳細な説明は省略する。
More specifically, the
ロック解除用係合部材60は、第1カプラ2の軸方向で第1軸方向及び第2軸方向に変位することができ、第1軸方向に変位した場合にロック機構50を第1軸方向に変位させてロックを解除させるための部材である。
The unlocking engaging
具体的には、本実施形態に係るロック解除用係合部材60は、ロック機構50の鍔部52に係合する係合爪部61を有している。図5に示すように、この係合爪部61が鍔部52に係合して、鍔部52を第1軸方向に変位させる。これにより、レリーススリーブ51が第1軸方向に変位して、第2カプラ3のロックが解除される。なお、本実施形態に係るロック解除用係合部材60は、ロックを解除しない状態においては、図4に示すように第2軸方向に変位することで、係合爪部61が鍔部52に係合しないようになっている。
Specifically, the unlocking engaging
第2電動モータ70は、バッテリー(図示せず)と電気的に接続されている。第2電動モータ70は、制御装置40によって制御されることで、第5回転方向及び第6回転方向(これは、第5回転方向とは反対の回転方向である)に回転することができる電動モータである。なお、図1、図4及び図5において、本実施形態に係る第2電動モータ70は、第2回転伝達機構80の後述する駆動ギヤ81よりも紙面奥側に配置されている。
The second
第2回転伝達機構80は、第2電動モータ70が第5回転方向に回転した場合に、ロック解除用係合部材60が第1軸方向に変位し、第2電動モータ70が第6回転方向に回転した場合に、ロック解除用係合部材が第2軸方向に変位するように、第2電動モータ70の回転をロック解除用係合部材60に伝達する機構である。
In the second
具体的には、本実施形態に係る第2回転伝達機構80は、駆動ギヤ81と、駆動ギヤ81に噛み合う従動ギヤ82と、を備えている(なお、図において、駆動ギヤ81及び従動ギヤ82の歯の図示は省略されている)。駆動ギヤ81は、第2電動モータ70の出力軸に接続されたピニオンギヤであり、この出力軸と同じ方向に回転する。従動ギヤ82は、この駆動ギヤ81が噛み合うラックギヤによって構成されている。具体的には、本実施形態に係る従動ギヤ82は、第1カプラ2の軸線の方向に延在するとともに、その第2軸方向側の端部がロック解除用係合部材60に接続されている。
Specifically, the second
第2回転伝達機構80が上記の構成を有することで、第2電動モータ70が第5回転方向又は第6回転方向に回転した場合に、この第2電動モータ70の回転が駆動ギヤ81及び従動ギヤ82を介してロック解除用係合部材60に伝達されて、ロック解除用係合部材60を第1軸方向又は第2軸方向に変位させることができる。
Since the second
以上のように、本実施形態によれば、上述したロック機構50、ロック解除用係合部材60、第2電動モータ70、及び、第2回転伝達機構80を備えているので、第2カプラ3が第1カプラ2に接続された場合には、ロック機構50によって第2カプラをロックすることできる。また、第2カプラ3を第1カプラ2から切り離す場合には、第2電動モータ70を第5回転方向に回転させることで、ロック解除用係合部材60を第1軸方向に変位させて(図5)、ロック機構50によるロックを解除させることができる。このように、本実施形態によれば、人手によってロック及びロック解除を行う手間を無くすことができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(実施形態1の変形例)
なお、上記の実施形態1において、カプラ装置1は、ロック機構50、ロック解除用係合部材60、第2電動モータ70、及び、第2回転伝達機構80を備えていない構成とすることもできる。この場合においても、カプラ装置1が少なくとも第1カプラ2、第2カプラ3、回転部材10、第1電動モータ20、及び、第1回転伝達機構30を備えているので、前述したように、第1電動モータ20を利用して第1カプラ2と第2カプラ3との接続及び切り離しを行うことができる。これにより、第1カプラ2と第2カプラ3との接続及び切り離しを安価で確実に行うことができる。
(Modified Example of Embodiment 1)
In the first embodiment, the coupler device 1 may not include the
(実施形態2)
続いて、本開示の実施形態2に係る蓄熱システム100について説明する。図6は、本実施形態に係る蓄熱システム100の構成を模式的に示す模式的構成図である。本実施形態に係る蓄熱システム100は、カプラ装置1及びカプラ装置1aを備えるとともに、熱源110と、蓄熱器120と、配管部材(配管130a、配管130b、配管130c、配管130d)と、ポンプ140と、制御装置40とを備えている。
(Embodiment 2)
Subsequently, the
本実施形態に係る蓄熱システム100は、一例として、乗用車、トラック、バス等の車両に搭載されている。但し、蓄熱システム100の用途は、本実施形態のような車両に限定されるものではなく、蓄熱システム100は例えば産業機械や、船舶、航空機等に搭載されて用いることもでき、例えば工場等において所定位置に定置されて用いることもできる。
The
カプラ装置1は、実施形態1で説明したカプラ装置1と同じものである。カプラ装置1aは、接続されている配管が配管130b及び配管130dである点において、カプラ装置1と異なっているが、他の構成はカプラ装置1と同様である。なお、カプラ装置1aの各構成要素には、カプラ装置1の各構成要素と区別するため、符号に「a」が付されている。すなわち、本実施形態に係るカプラ装置1aは、第1カプラ2aと、第2カプラ3aと、回転部材10aと、第1電動モータ20aと、第1回転伝達機構30aと、ロック機構50aと、ロック解除用係合部材60aと、第2電動モータ70aと、第2回転伝達機構80aとを備えている。
The coupler device 1 is the same as the coupler device 1 described in the first embodiment. The
熱源110は、熱を発生する装置である。このような機能を有するものであれば、熱源110の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では熱源110の一例として、エンジンを用いている。このエンジンとしては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の種々のエンジンを用いることができる。この熱源110としてのエンジンの動作は、制御装置40によって制御されている。
The
熱源110の内部には、作動流体(Fで図示されている)が流通するための熱源用内部流路115が設けられている。本実施形態では、作動流体の具体例として、冷媒(より具体的には、エンジンを冷却する冷媒)を用いている。熱源110としてのエンジンが稼働している間、熱源用内部流路115の作動流体は、このエンジンの熱によって暖められる。
Inside the
蓄熱器120は、熱を蓄熱する装置である。具体的には、本実施形態に係る蓄熱器120は、蓄熱材122と蓄熱器用内部流路125とを備えている。蓄熱器用内部流路125は、蓄熱器120の内部に配置されている。蓄熱材122は、蓄熱器120の内部において、蓄熱器用内部流路125の外表面を覆うように配置されている。蓄熱器用内部流路125には、作動流体が流通する。
The
蓄熱材122は、熱を蓄熱することが可能な材料である。具体的には、本実施形態に係る蓄熱材122は、融点よりも低い場合には結晶状態となっている。一方、蓄熱材122
は、融点以上の高温になって融解した場合には、液体状態になる。そして、蓄熱材122は、融解時に熱を吸収し(すなわち、熱を蓄熱し)、凝固時に熱を放出する(すなわち、蓄熱した熱を放熱する)。このような性質を利用して、蓄熱材122は、蓄熱器用内部流路125の作動流体の熱と熱交換することで、融解時には蓄熱器用内部流路125の作動流体の熱を蓄熱し、凝固時には、それまで蓄熱していた熱を放出して作動流体を暖める。
The
Is in a liquid state when it melts at a temperature higher than the melting point. Then, the
この蓄熱材122の具体的な種類は、特に限定されるものではなく、例えば、糖アルコール、酢酸ナトリウム3水塩、硫酸ナトリウム10水塩等、公知の蓄熱材を用いることができる。蓄熱材122として、どのような物を用いるかは、蓄熱システム100の用途等に応じて適宜決定すればよい。本実施形態においては、蓄熱材122の具体例として、糖アルコールを主成分とする蓄熱材を用いることとし、より具体的には、スレイトール(threitol)を用いることとする。
The specific type of the
配管130a、配管130b、配管130c及び配管130dは、熱源110と蓄熱器120との間を作動流体が流通するための「配管部材」である。配管130aは、その一端が熱源用内部流路115の流体出口に接続され、その他端がカプラ装置1の第1カプラ2に接続されている。配管130bは、その一端が熱源用内部流路115の流体入口に接続され、その他端がカプラ装置1aの第1カプラ2aに接続されている。配管130cは、その一端が蓄熱器用内部流路125の流体入口に接続され、その他端がカプラ装置1の第2カプラ3に接続されている。配管130dは、その一端が蓄熱器用内部流路125の流体出口に接続され、その他端がカプラ装置1aの第2カプラ3aに接続されている。
The
なお、配管130a及び配管130bは、「一端が熱源110に接続された熱源側配管」としての機能を有する部材の一例である。また、配管130c及び配管130dは、「一端が蓄熱器120に接続された蓄熱器側配管」としての機能を有する部材の一例である。
The
ポンプ140は、作動流体を熱源110と蓄熱器120との間で強制的に循環させるための装置(循環装置)である。具体的には、本実施形態に係るポンプ140は、配管130aの途中箇所に配置されている。ポンプ140の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、制御装置40によって制御されることで稼働する電動ポンプを用いている。
The
なお、ポンプ140の配置箇所は、配管130aに限定されるものではない。他の例を挙げると、ポンプ140は、配管130b、配管130c及び配管130dのいずれかの箇所に配置されていてもよい。また、蓄熱システム100は、ポンプ140を備えていない構成とすることもできる。この場合、作動流体は、温度差に起因する対流によって、熱源110と蓄熱器120との間を循環することになる。但し、本実施形態のように蓄熱システム100がポンプ140を備えている場合の方が、これを備えていない場合に比較して、作動流体を効果的に循環させることができる点で好ましい。
The location of the
制御装置40は、熱源110としてのエンジンの動作を制御するとともに、ポンプ140、第1電動モータ20、第1電動モータ20a、第2電動モータ70、第2電動モータ70a等を制御することで、蓄熱システム100の動作を統合的に制御している。
The
続いて、蓄熱システム100の動作について説明する。まず、本実施形態に係る制御装置40は、所定の熱供給開始条件(蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を開始させるための条件)が満たされた場合に、蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を開始させる。この熱供給開始条件の具体的な内容は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、この熱供給開始条件の具体例として、熱源110(エンジン)
の暖機運転時において(すなわち、熱源用内部流路115の作動流体の温度が予め設定された所定温度よりも低い場合において)、熱源用内部流路115の作動流体の温度が蓄熱器120の蓄熱材122の温度よりも低い、という条件を用いている。これを換言すると、本実施形態に係る熱供給開始条件は、熱源110の暖機運転時において蓄熱材122の温度が熱源用内部流路115の作動流体の温度以上であるという条件、ということもできる。
Subsequently, the operation of the
During warm-up operation (that is, when the temperature of the working fluid of the heat source
具体的には、この場合、蓄熱システム100は熱源用内部流路115の作動流体の温度を検出する温度センサ(図示せず)を備えている。制御装置40は、この温度センサの検出値を取得することで、この作動流体の温度を取得する。また、蓄熱システム100は蓄熱材122の温度を検出する温度センサ(図示せず)を備えている。制御装置40は、この温度センサの検出値を取得することで、蓄熱材122の温度を取得する。そして、制御装置40は、このようにして取得された作動流体の温度が予め設定された所定温度よりも低く、且つ、蓄熱材122の温度よりも低い場合に、熱供給開始条件が満たされたと判定して、蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を開始させる。
Specifically, in this case, the
蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を開始させる場合、制御装置40は、第1電動モータ20,20aを第1回転方向に回転させることで、第2カプラ3,3aを第1カプラ2,2aに接続させる。このように第2カプラ3,3aが第1カプラ2,2aに接続された場合、ロック機構50,50aは第2カプラ3,3aをロックする。次いで、制御装置40は、ポンプ140を稼働させる。この場合、蓄熱器120に蓄熱された熱で暖められた作動流体(F)は、配管130d及び配管130bを流通して、熱源110の熱源用内部流路115に流入する。これにより、熱源110としてのエンジンを暖めて、このエンジンの暖機を促進させることができる。熱源用内部流路115を流通した後の作動流体は、配管130a及び配管130cを流通して、蓄熱器120の蓄熱器用内部流路125に戻る。
When starting the supply of the heat stored in the
一方、制御装置40は、蓄熱器120に蓄熱された熱を熱源110へ供給している最中において、熱源用内部流路115の作動流体の温度が蓄熱材122の温度以上になった場合には、蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を終了させる。具体的には、この場合、制御装置40は、ポンプ140を停止させるとともに、第2電動モータ70,70aを第5回転方向に回転させる。これにより、ロック機構50,50aによるロックが解除される。次いで、制御装置40は、第1電動モータ20,20aを第2回転方向に回転させることで、第2カプラ3,3aを第1カプラ2,2aから切り離す。次いで、制御装置40は、第2電動モータ70,70aを第6回転方向に回転させることで、ロック解除用係合部材60,60aを前述した図4の位置(通常位置)に戻す。なお、この後、再び、熱供給開始条件が満たされた場合には、制御装置40は、蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を再開させる。
On the other hand, when the temperature of the working fluid in the
また、制御装置40は、所定の蓄熱開始条件(熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を開始させるための条件)が満たされた場合には、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を開始させる。この蓄熱開始条件の具体的な内容は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、この蓄熱開始条件の具体例として、熱源110の暖機運転が完了した(すなわち、熱源用内部流路115における作動流体の温度が予め設定された所定温度以上になった)、という条件を用いている。
Further, the
具体的には、この場合、制御装置40は、前述したように、熱源用内部流路115の作動流体の温度を検出する温度センサの検出値を取得することで、この作動流体の温度を取得する。そして、制御装置40は、このようにして取得された作動流体の温度が予め設定された所定温度以上になったと判定した場合に、蓄熱開始条件が満たされたと判定して、
熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を開始させる。
Specifically, in this case, as described above, the
The heat storage generated by the
熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を開始させる場合、制御装置40は、第1電動モータ20,20aを第1回転方向に回転させることで、第2カプラ3,3aを第1カプラ2,2aに接続させる。また、この場合、ロック機構50,50aは、第2カプラ3,3aをロックする。次いで、制御装置40は、ポンプ140を稼働させる。この場合、熱源110の発生する熱によって暖められた作動流体(F)は、配管130a及び配管130cを流通して、蓄熱器120の蓄熱器用内部流路125に流入する。蓄熱材122は、この蓄熱器用内部流路125の熱を蓄熱する。蓄熱器用内部流路125を流通した後の作動流体(蓄熱器120によって熱を奪われることで低温になった作動流体)は、配管130d及び配管130bを流通して、熱源110の熱源用内部流路115に戻る。
When starting the heat storage of the heat generated by the
一方、制御装置40は、熱源110が発生した熱を蓄熱器120へ蓄熱させている最中において、熱源用内部流路115における作動流体の温度が予め設定された所定温度よりも低くなった場合には、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を終了させる。具体的には、この場合、制御装置40は、ポンプ140を停止させるとともに、第2電動モータ70,70aを第5回転方向に回転させる。これにより、ロック機構50,50aによるロックを解除させる。次いで、制御装置40は、第1電動モータ20,20aを第2回転方向に回転させることで、第2カプラ3,3aを第1カプラ2,2aから切り離す。次いで、制御装置40は、第2電動モータ70,70aを第6回転方向に回転させることで、ロック解除用係合部材60,60aを前述した図4の位置(通常位置)に戻す。この後、再び、熱源用内部流路115における作動流体の温度が所定温度以上になった場合には、制御装置40は、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を再開させる。
On the other hand, when the temperature of the working fluid in the heat source
なお、上述した蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を開始させるための条件や、蓄熱器120に蓄熱された熱の熱源110への供給を終了させるための条件や、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を開始させるための条件や、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を終了させるための条件は、あくまでも例示に過ぎず、上述した内容に限定されるものではない。これらの条件は、熱源110の具体的な構成や、蓄熱材122の具体的な種類や、蓄熱システム100の具体的な用途等に応じて、適宜設定すればよい。
The conditions for starting the supply of the heat stored in the
続いて、本実施形態の作用効果について説明する。まず、本実施形態によれば、カプラ装置1及びカプラ装置1aを備えているので、前述した実施形態1と同様の作用効果を奏することができる。
Subsequently, the action and effect of this embodiment will be described. First, according to the present embodiment, since the coupler device 1 and the
また、本実施形態によれば、カプラ装置1及びカプラ装置1aを備えているので、熱源110と蓄熱器120とを接続する配管部材を、その途中箇所において物理的に切り離すことができる。これにより、熱源110と蓄熱器120とを接続する配管部材が途中箇所で切り離すことができない場合に比較して、蓄熱器120に接続された配管の長さを短くすることができる。この結果、蓄熱器120に蓄熱された熱がこの配管から外気へ放熱される際の放熱量を減少させることができる。これにより、蓄熱器120に熱を長時間蓄熱させておくことができる。すなわち、蓄熱器120における熱の保持時間を長くすることができる。この効果について実験によって確認した結果(実験結果)を、以下に説明する。
Further, according to the present embodiment, since the coupler device 1 and the
図7は、本実施形態の実験結果を示す図である。具体的には、図7の縦軸は蓄熱材122の温度を示しており、横軸は時間を示している。図7のライン300は、本実施形態に係る蓄熱システム100の実験結果を示すラインである。具体的には、ライン300は、本実施形態に係る蓄熱システム100について、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を終了させた時点からの蓄熱材122の温度変化を計測した結果を示している。より具体的には、ライン300は、本実施形態に係る蓄熱システム100について、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を終了させるために、ポンプ140を停止させ且つ第1カプラ2,2aと第2カプラ3,3aとを切り離した時点(これが横軸がゼロの時点である)からの蓄熱材122の温度変化を計測した結果を示している。
FIG. 7 is a diagram showing the experimental results of the present embodiment. Specifically, the vertical axis of FIG. 7 shows the temperature of the
一方、図7のライン301は、比較例に係る蓄熱システムの実験結果を示すラインである。ここで、この比較例に係る蓄熱システムとして、熱源110と蓄熱器120とが配管部材によって常時接続された状態の蓄熱システムを用いた。具体的には、この比較例に係る蓄熱システムは、ハードウエア構成は本実施形態に係る蓄熱システム100と同様であるが、熱源110が発生した熱の蓄熱器120への蓄熱を終了させる場合に、第1カプラ2,2aと第2カプラ3,3aとを接続させた状態のままにしている点において、本実施形態と異なっている(但し、ポンプ140は停止させている)。すなわち、図7のライン301は、比較例に係る蓄熱システムについて、蓄熱器120への蓄熱を終了させるにあたり、第1カプラ2,2aと第2カプラ3,3aとを接続状態にしたままでポンプ140の運転を停止させ、このポンプ140の運転停止からの蓄熱材122の温度変化を計測した結果を示している。
On the other hand,
この図7から、時間a1以降において、ライン300の方がライン301よりも温度が高くなっていることが分かる。したがって、この図7の実験結果からも、本実施形態に係る蓄熱システム100が蓄熱器120における熱の保持時間を長くできることが分かる。
From FIG. 7, it can be seen that the temperature of the
ところで、上述した本実施形態に係る蓄熱システム100は、熱源側配管(配管130a,130b)の他端に第1カプラ2,2aが接続され、蓄熱器側配管(配管130c,130d)の他端に第2カプラ3,3aが接続されているが、この構成に限定されるものではない。蓄熱システム100は、熱源側配管の他端に第2カプラ3,3aが接続され、蓄熱器側配管の他端に第1カプラ2,2aが接続された構成とすることもできる。
By the way, in the
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において、さらなる種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. ..
1 カプラ装置
2 第1カプラ
3 第2カプラ
4 外周側面
5 第1ネジ
10 回転部材
11 内周側面
12 第2ネジ
20 第1電動モータ(「電動モータ」)
30 第1回転伝達機構(「回転伝達機構」)
40 制御装置
50 ロック機構
60 ロック解除用係合部材
70 第2電動モータ
80 第2回転伝達機構
90 カプラシステム
100 蓄熱システム
110 熱源
120 蓄熱器
122 蓄熱材
130a,130b,130c,130d 配管(「配管部材」)
140 ポンプ
1
30 First rotation transmission mechanism ("rotation transmission mechanism")
40
140 pump
Claims (3)
回転部材と、電動モータと、回転伝達機構と、をさらに備え、
前記第2カプラの外周側面には第1ネジが設けられ、
前記回転部材は、前記第1ネジに螺合する第2ネジが設けられた内周側面を有するとともに、前記第2カプラの軸回りに回転することができる一方で前記第2カプラの軸線方向には変位しないように支持されており、
前記電動モータは、第1回転方向及び前記第1回転方向とは反対の第2回転方向に回転することができ、
前記回転伝達機構は、前記電動モータが前記第1回転方向に回転した場合に前記回転部材が第3回転方向に回転し、前記電動モータが前記第2回転方向に回転した場合に前記回転部材が前記第3回転方向とは反対の第4回転方向に回転するように、前記電動モータの回転を前記回転部材に伝達し、
前記第1ネジ及び前記第2ネジは、前記回転部材が前記第3回転方向に回転した場合に前記第2カプラが前記第1カプラに接続され、前記回転部材が前記第4回転方向に回転した場合に前記第2カプラが前記第1カプラから切り離されるように構成されている、ことを特徴とするカプラ装置。 In a coupler device comprising a first coupler and a second coupler connected to and disconnected from the first coupler.
Further equipped with a rotating member, an electric motor, and a rotation transmission mechanism,
A first screw is provided on the outer peripheral side surface of the second coupler.
The rotating member has an inner peripheral side surface provided with a second screw to be screwed into the first screw, and can rotate around the axis of the second coupler while being axial to the second coupler. Is supported so that it does not displace
The electric motor can rotate in the first rotation direction and the second rotation direction opposite to the first rotation direction.
In the rotation transmission mechanism, when the electric motor rotates in the first rotation direction, the rotating member rotates in the third rotation direction, and when the electric motor rotates in the second rotation direction, the rotating member moves. The rotation of the electric motor is transmitted to the rotating member so as to rotate in the fourth rotation direction opposite to the third rotation direction.
In the first screw and the second screw, when the rotating member was rotated in the third rotation direction, the second coupler was connected to the first coupler, and the rotating member was rotated in the fourth rotation direction. A coupler device, characterized in that the second coupler is configured to be disconnected from the first coupler in some cases.
前記第1軸方向及び前記第1軸方向とは反対の第2軸方向に変位することができ、前記第1軸方向に変位した場合に、前記ロック機構を前記第1軸方向に変位させて前記ロック機構による前記ロックを解除させるロック解除用係合部材と、
第5回転方向及び前記第5回転方向とは反対の第6回転方向に回転することができる第2電動モータと、
前記第2電動モータが前記第5回転方向に回転した場合に、前記ロック解除用係合部材が前記第1軸方向に変位し、前記第2電動モータが前記第6回転方向に回転した場合に、前記ロック解除用係合部材が前記第2軸方向に変位するように、前記第2電動モータの回転を前記ロック解除用係合部材に伝達する第2回転伝達機構と、をさらに備える請求項1記載のカプラ装置。 The second coupler is provided on the first coupler, and when the second coupler is connected to the first coupler, the second coupler is engaged with the second coupler so as not to be separated from the first coupler. By locking the second coupler and shifting from the locked state of the second coupler to the first axial direction, which is the direction away from the second coupler in the axial direction of the first coupler, the second coupler is locked. And the lock mechanism to release
It can be displaced in the first axial direction and the second axial direction opposite to the first axial direction, and when displaced in the first axial direction, the lock mechanism is displaced in the first axial direction. An unlocking engaging member for releasing the lock by the locking mechanism, and
A second electric motor capable of rotating in the fifth rotation direction and the sixth rotation direction opposite to the fifth rotation direction, and
When the second electric motor rotates in the fifth rotation direction, the unlocking engaging member is displaced in the first axial direction, and the second electric motor rotates in the sixth rotation direction. The claim further comprises a second rotation transmission mechanism that transmits the rotation of the second electric motor to the unlocking engaging member so that the unlocking engaging member is displaced in the second axial direction. 1. The coupler device according to 1.
熱を発生する熱源と、
熱を蓄熱する蓄熱器と、
前記熱源と前記蓄熱器との間を作動流体が流通するための配管部材と、を備え、
前記配管部材は、一端が前記熱源に接続された熱源側配管と、一端が前記蓄熱器に接続された蓄熱器側配管と、を有し、
前記熱源側配管の他端及び前記蓄熱器側配管の他端のうちいずれか一方には前記カプラ装置の前記第1カプラが接続され、他方には前記カプラ装置の前記第2カプラが接続されている蓄熱システム。 The coupler device according to claim 1 or 2,
A heat source that generates heat and
A heat storage device that stores heat and
A piping member for flowing a working fluid between the heat source and the heat storage device is provided.
The piping member has a heat source side pipe having one end connected to the heat source and a heat storage side pipe having one end connected to the heat storage device.
The first coupler of the coupler device is connected to either one of the other end of the heat source side pipe and the other end of the heat storage side pipe, and the second coupler of the coupler device is connected to the other. Heat storage system.
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