JPH09189454A - 熱交換用流体回路システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の熱交換用の流体回路を備えるものにあ
って、リザーブタンクの削減を図る。 【解決手段】 エンジン４、ラジエータ５、リザーブタ
ンク６、ポンプ７を、管路８によりループ状に接続し
て、不凍液が循環するエンジン冷却液の循環回路２を構
成する。冷凍機９、室内熱交換器１０、ポンプ１１を管
路１２によりループ状に接続して、不凍液が循環するエ
アコンのブライン回路３を構成する。循環回路２の管路
８とブライン回路３の管路１２とをつなぐ短絡管１４を
設けると共に、この短絡管１４内に小孔を有する閉鎖部
材を設けることにより、体積変化逃し部１３を構成す
る。ブライン回路３における不凍液の体積変化は、体積
変化逃し部１３の小孔を介して循環回路２のリザーブタ
ンク６により吸収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車に搭
載されるエンジン冷却液の循環回路やカーエアコンのブ
ライン回路等、複数の熱交換用の流体回路を備える熱交
換用流体回路システムに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば自動車において
は、エンジンを冷却するための不凍液が循環する循環回
路が設けられる。この循環回路は、エンジンのシリンダ
ヘッド、ラジエータ、ポンプ、リザーブタンクを、管路
により閉ループに接続して構成されている。また、近年
では、カーエアコン（空調装置）として、冷凍機と室内
熱交換器との間をブライン回路でつなぎ、内部を循環す
る不凍液により冷却能力を取出すようにしたものが考え
られている。このブライン回路は、冷凍機の蒸発器、室
内熱交換器、ポンプ、リザーブタンクを管路により閉ル
ープに接続して構成されている。

【０００３】ところで、この種の熱交換用の流体回路に
あっては、流体（不凍液）の熱膨張，熱収縮を吸収する
ためのリザーブタンクを設けることが行われる。このリ
ザーブタンクが存在しないと、熱膨張により回路を構成
する管が破損したり、あるいは発生した気泡が排除され
ずに熱交換性能を低下させてしまうといった不都合が生
ずることになる。

【０００４】しかしながら、上述したエンジン冷却液の
循環回路やカーエアコンのブライン回路のように、個々
の流体回路毎に夫々リザーブタンクを設ける構成では、
リザーブタンクの個数が多くなってコスト高となる不具
合があった。

【０００５】従って、本発明の目的は、複数の熱交換用
の流体回路を備えるものにあって、リザーブタンクの削
減を図ることができる熱交換用流体回路システムを提供
するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の熱交
換用流体回路システムは、一の流体回路における流体の
体積変化を、他の流体回路に吸収させるための体積変化
逃し部を設けたところに特徴を有するものである。これ
によれば、一の流体回路における流体の体積変化は、体
積変化逃し部を介して他の流体回路に吸収されるように
なる。このとき、他の流体回路側では、自らの回路を流
れる流体の体積変化の吸収に加えて、一の流体回路にお
ける流体の体積変化の吸収をも行う必要があるが、その
ためには、他の流体回路に１個のリザーブタンクを設け
れば済む。

【０００７】従って、１個のリザーブタンクを複数の流
体回路にいわば共用することができ、一の流体回路側に
おけるリザーブタンクが不要となる。この結果、個々の
流体回路に夫々リザーブタンクを設ける場合と比べてリ
ザーブタンクの個数を削減することができ、ひいては、
コストダウンを図ることができるという優れた実用的効
果を奏するものである。

【０００８】この場合、前記体積変化逃し部を、一の流
体回路と他の流体回路とを小孔を介して連通させるよう
に構成することができる（請求項２の熱交換用流体回路
システム）。これによれば、一の流体回路における流体
の膨張は、その流体の一部が体積変化逃し部の小孔を介
して他の流体回路に流れ込むことにより吸収され、一の
流体回路における流体の収縮は、他の流体回路の流体の
一部が体積変化逃し部の小孔を介してその一の流体回路
に流れ込むことにより吸収される。

【０００９】従って、一の流体回路と他の流体回路とを
小孔を介して連通させるという極めて簡単な構成で、体
積変化逃し部を構成することができる。また、一の流体
回路内に発生した気泡を、小孔を介して他の流体回路側
に排出することができる。尚、この場合、上記体積変化
や流体回路間の流速の相違に起因する流体回路間の流体
の移動は、小孔を通して極く僅か行われるに過ぎないの
で、熱移動等の不具合は問題とならない程度のもので済
む。

【００１０】さらにこのとき、体積変化逃し部の連通部
分をベンチュリ構造とすることもできる（請求項３の熱
交換用流体回路システム）。これによれば、小孔の両側
に生ずる圧力差によって一の流体回路内に発生した気泡
を他の流体回路側に確実且つ迅速に排出することができ
るようになる。

【００１１】また、前記体積変化逃し部を、一の流体回
路と他の流体回路との間に配置されたゴム膜やベローズ
等の伸縮部材により、流体の体積変化を吸収するように
構成することもできる（請求項４の熱交換用流体回路シ
ステム）。これによれば、一の流体回路における流体の
膨張は、伸縮部材が他の流体回路側に膨らむことにより
吸収され、一の流体回路における流体の収縮は、伸縮部
材が一流体回路側に収縮することにより吸収される。こ
のとき、一の流体回路の流体と他の流体回路の流体とが
混り合うことがなくなるので、異なる種類の流体を有す
る流体回路間にも適用することが可能となる。

【００１２】そして、上記した各熱交換用流体回路シス
テムを、車両に搭載される複数の流体回路に適用するこ
とができ、このとき熱交換用の流体回路としては、エン
ジン冷却液の循環回路を含むようにすることができる
（請求項５の熱交換用流体回路システム）。これによれ
ば、エンジン冷却液の循環回路に本来的に設けられるリ
ザーブタンクを、エアコン用の流体回路等に共用するこ
とができるようになり、構成が簡単となって車載性の向
上を図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両（自動車）
用のエンジン冷却液の循環回路とエアコンのブライン回
路とを含むシステムに適用したいくつかの実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。 （１）第１，第２の実施例 まず、図１ないし図３を参照して、本発明の第１の実施
例（請求項１，２，５に対応）について述べる。

【００１４】図１は、本実施例に係る熱交換流体回路シ
ステム１の構成を概略的に示しており、この熱交換流体
回路システム１は、エンジン冷却液の循環回路２と、エ
アコンのブライン回路３との２つの流体回路を備えて構
成されている。この場合、エアコンのブライン回路３
が、本発明にいう一の流体回路とされ、エンジン冷却液
の循環回路２が、本発明にいう他の流体回路とされてい
る。

【００１５】このうちエンジン冷却液の循環回路２は、
エンジン（シリンダヘッド部）４、ラジエータ５、リザ
ーブタンク６、ポンプ７を、管路（配管）８により順に
ループ状に接続して構成されている。そして、内部に
は、熱交換用の流体として、不凍液（エンジン冷却液）
Ｌ1 （図２参照）が収容されている。

【００１６】これにて、前記ポンプ７の駆動により、不
凍液Ｃ1 は矢印Ａで示すように循環し、低温状態でエン
ジン４に至り熱交換によりエンジン４を冷却した後、ラ
ジエータ５に至って外部との熱交換により冷却され、再
びエンジン４に向けて供給されるという循環を行う。こ
の際、余分な不凍液Ｃ1 は、リザーブタンク６に貯留さ
れ、また、循環回路２内にて発生した気泡はこのリザー
ブタンク６から排出されるようになっている。

【００１７】一方、前記エアコンのブライン回路３は、
冷凍機９、室内熱交換器１０、ポンプ１１を管路（配
管）１２により順にループ状に接続して構成されてい
る。そして、内部には、熱交換用の流体として、上記不
凍液Ｃ1 と同種の不凍液Ｃ2 （図２参照）が収容されて
いる。この場合、詳しい図示及び説明は省略するが、前
記冷凍機９は、例えば真空容器内に２個の吸着器並びに
蒸発器及び凝縮器を備えて構成される吸着式の冷凍機と
されている。前記管路１２は、そのうち蒸発器から外部
に導出されており、蒸発器で得られた冷却（冷凍）能力
を不凍液Ｃ2 により外部に取出すように構成されてい
る。これにて、前記ポンプ１１の駆動により、不凍液Ｃ
2 は矢印Ｂで示すように循環し、低温状態で冷凍機９
（蒸発器）から取出されて室内熱交換器１０に至り、こ
こで熱交換により冷風を生成した後、再び冷凍機９に戻
るという循環を行う。

【００１８】さて、このシステム１には、図２，３にも
示すように、ブライン回路３における不凍液Ｃ2 の体積
変化を、エンジン冷却液の循環回路２に吸収させるため
の体積変化逃し部１３が設けられる。本実施例では、こ
の体積変化逃し部１３は、図１に示すように、循環回路
２の管路８のうちリザーブタンク６とポンプ７との途中
部位と、ブライン回路３の管路１２のうち冷凍機９と室
内熱交換器１０との途中部位との間をつなぐように短絡
管１４を設けると共に、図２，３に示すように、この短
絡管１４内に、中心部に小孔１５を有する円柱状の閉鎖
部材１６を例えば圧入により設けて構成されている。

【００１９】これにて、ブライン回路３と循環回路２と
は、短絡管１４内の小孔１５を介して連通するようにな
っているのである。さらに、本実施例では、図３に示す
ように、短絡管１４部分は、循環回路２の管路８が上
側、ブライン回路３の管路１２の下側に来て、短絡管１
４が上下方向に延びてそれらをつなぐように配設されて
いる。

【００２０】尚、前記体積変化逃し部１３（短絡管１
４）の設置場所は、図１のものに限定されるものではな
く、例えば管路８のうちエンジン４とラジエータ５との
途中部位と、管路１２のうち室内熱交換器１０とポンプ
１１との途中部位とをつなぐように設ける等、様々な位
置に設けることが可能である。

【００２１】次に、上記構成の作用について述べる。前
記エンジン冷却液の循環回路２においては、上述のよう
にポンプ７の駆動により不凍液Ｃ1 が循環してエンジン
４の冷却が図られる。このとき、エンジン４のオン，オ
フや気温の変動等により不凍液Ｃ1 の温度が変動し、膨
張，収縮といった体積変化が生ずるが、この体積変化
は、リザーブタンク６への不凍液Ｃ1 の出入りにより吸
収される。これにより、循環回路２において不凍液Ｃ1
の体積変化に起因する管路８の破損等の不具合が未然に
防止されるのである。

【００２２】一方、前記エアコンのブライン回路３にお
いても、冷凍機９及びポンプ１１の駆動により、不凍液
Ｃ2 が循環して室内熱交換器１０に冷却能力が供給され
る。このとき、やはり、冷凍機９のオン，オフや気温の
変動等により不凍液Ｃ2 の温度が変動し、膨張，収縮と
いった体積変化が生ずる。

【００２３】このブライン回路３において不凍液Ｃ2 の
膨張が生ずると、その不凍液Ｃ2 の一部（膨張分）が体
積変化逃し部１３の小孔１５を介して前記循環回路２に
流れ込み、もってブライン回路３における不凍液Ｃ2 の
膨張が吸収される。そして、この際、循環回路２では流
れ込んだ分だけ不凍液Ｃ1 の体積が増加するが、その体
積変化はリザーブタンク６により吸収される。

【００２４】また、ブライン回路３における不凍液Ｃ2
の収縮についても、同様に、循環回路２の不凍液Ｃ1 の
一部が体積変化逃し部１３の小孔１５を介してブライン
回路３に流れ込むことにより吸収される。そして、この
際の、循環回路２の不凍液Ｃ1 の体積変化（減少）は、
リザーブタンク６により吸収されるようになる。従っ
て、ブライン回路３においても、不凍液Ｃ2 の体積変化
に起因する管路１２の破損等の不具合が未然に防止され
るのである。

【００２５】尚、この場合、循環回路２を流れる不凍液
Ｃ1 の温度と、ブライン回路３を流れる不凍液Ｃ2 の温
度が相違する（ブライン回路３においては低温となる）
事情があるが、上記体積変化や回路２，３間の流速の相
違に起因する不凍液Ｃ1 ，Ｃ2 の回路２，３間の相互の
移動は、小孔１５を通して極く僅か行われるに過ぎない
ので、熱移動等の不具合は問題とならない程度のもので
済むのである。

【００２６】ところで、上記のような循環回路２やブラ
イン回路３にあっては、例えば不凍液Ｃ1 ，Ｃ2 の経年
劣化等の要因で、極くまれにではあるが、内部に気泡が
混入することがある。本実施例においては、体積変化逃
し部１３部分において、循環回路２が上側、ブライン回
路３が下側に配置されているので、図３に示すように、
ブライン回路３内に発生した気泡が、小孔１５を通って
循環回路２側に容易に排出されるようになるのである。

【００２７】このように本実施例によれば、エンジン冷
却液の循環回路２とエアコンのブライン回路３とを、体
積変化逃し部１３により接続した構成としたので、循環
回路２側に設けられた１個のリザーブタンク６を、ブラ
イン回路３にもいわば共用することができるようになっ
た。従って、従来必要であったブライン回路３側のリザ
ーブタンクが不要となり、システム１全体としてリザー
ブタンクの個数を削減することができる。この結果、コ
ストダウンを図ることができることに加え、省スペース
化、軽量化を図ることができて車載性の向上を図ること
ができるものである。

【００２８】また、特に本実施例では、体積変化逃し部
１３を、短絡管１４内に小孔１５を設けて構成したの
で、極めて簡単な構成で済ませることができる。さらに
は、小孔１５を介して気泡を容易に排出できる構成とし
たので、ブライン回路３内の気泡の発生に伴う冷却性能
の悪化等の不具合を未然に防止することができるといっ
た利点も得ることができるものである。

【００２９】図４は、本発明の第２の実施例（請求項３
に対応）を示すものであり、この実施例が上記第１の実
施例と異なる点は、体積変化逃し部２１の構成にある。
即ち、本実施例においては、体積変化逃し部２１は、循
環回路２の管路８と、ブライン回路３の管路１２との間
をつなぐように短絡管１４を設けると共に、その短絡管
１４の上端部に、小孔２２を有する閉鎖部材２３を設け
て構成されている。

【００３０】このとき、前記閉鎖部材２３は、上方に凸
となる凸面状をなし、管路８側に膨出した状態、つまり
管路８の一部の内径を狭くするような形態に設けられて
いる。また、小孔２２は、その閉鎖部材２３の中央部に
形成されている。これにて、体積変化逃し部２１部分が
ベンチュリ構造とされているのである。

【００３１】かかる構成においては、上記第１の実施例
と同様に、ブライン回路３における不凍液Ｃ2 の体積変
化を、体積変化逃し部２１の小孔２２を介して循環回路
２ひいてはリザーブタンク６により吸収することができ
る。そして、ブライン回路３内に発生した気泡を、小孔
２２を介して排出させることができるのであるが、この
とき、小孔２２部分がベンチュリ構造とされているの
で、小孔２２の上下両側に生ずる圧力差によってブライ
ン回路３側の気泡を確実且つ迅速に排出することができ
るようになるものである。

【００３２】（２）第３，第４の実施例 図５及び図６は、本発明の第３の実施例（請求項４に対
応）を示すものであり、上記第１の実施例と異なる点
は、体積変化逃し部３１の構成にある。即ち、図５に示
すように、本実施例においては、体積変化逃し部３１
は、循環回路２の管路８と、ブライン回路３の管路１２
との間をつなぐように短絡管１４を設けると共に、その
短絡管１４内に伸縮部材３２を配設するようにしてい
る。

【００３３】この伸縮部材３２は、図６にも示すよう
に、リング３３の内周部にゴム膜３４を張渡した状態に
取付けて構成され、前記リング３３が短絡管１４の内周
部に圧入固定されることにより、短絡管１４の内部を図
で上下に仕切るように設けられている。

【００３４】かかる構成において、ブライン回路３にお
いて不凍液Ｃ2 の膨張が生ずると、体積変化逃し部３１
に設けられたゴム膜３４がその膨張分だけ図で上方に膨
らむことにより、不凍液Ｃ2 の膨張が吸収される。この
際、循環回路２においては、膨らんだゴム膜３４の分だ
け容積が減少するが、その分だけ内部の不凍液Ｃ1 がリ
ザーブタンク６に流れ込むことにより体積変化が吸収さ
れる。

【００３５】また、ブライン回路３における不凍液Ｃ2
の収縮についても、同様に、ゴム膜３４がその膨張分だ
け図で上方に膨らむことにより吸収される。この際の循
環回路２の容積の増加は、やはり、リザーブタンク６に
より吸収されるようになり、ブライン回路３における不
凍液Ｃ2 の体積変化に起因する管路１２の破損等の不具
合が未然に防止されるのである。

【００３６】このような実施例によれば、上記第１の実
施例と同様に、体積変化逃し部３１によってブライン回
路３の不凍液Ｃ2 の体積変化を循環回路２側で吸収する
ことができ、全体としてリザーブタンクの個数を削減す
ることができ、ひいてはコストダウン等をを図ることが
できる。そして、本実施例では、両流体回路２，３はゴ
ム膜３４により隔てられているので、２個の流体回路に
おける流体が混り合うことがなくなり、異なる種類の流
体を有する流体回路間にも適用することが可能となると
いう効果を併せて得ることができるものである。

【００３７】図７及び図８は、本発明の第４の実施例
（請求項４に対応）を示すものである。この実施例にお
ける体積変化逃し部４１は、短絡管１４内に、リング４
２にベローズ４３を取付けてなる伸縮部材４４を設けて
構成されている。かかる構成でも、上記第３の実施例と
同様に、体積変化逃し部４１（ベローズ４３の収縮）に
よってブライン回路３の不凍液Ｃ2 の体積変化を吸収す
ることができ、異なる種類の流体を有する流体回路間に
も適用することが可能となるという効果を得ることがで
きるものである。

【００３８】（３）第５，第６の実施例 図９は、本発明の第５の実施例に係る熱交換用流体回路
システム５１の構成を示している。この実施例が上記第
１の実施例と異なる点は、３個の流体回路を備える点に
ある。即ち、エンジン冷却液の循環回路２は、エンジン
４、ラジエータ５、リザーブタンク６、ポンプ７を、管
路８により順にループ状に接続して構成され、エアコン
のブライン回路３は、冷凍機９、室内熱交換器１０、ポ
ンプ１１を管路１２により順にループ状に接続して構成
されている。

【００３９】そして、本実施例では、冷凍機９（凝縮
器）の熱を外部に放出するための熱交換用の流体回路と
しての放熱回路５２が設けられている。この放熱回路５
２は、冷凍機９（凝縮器）、室外放熱器５３、ポンプ５
４を、管路５５により順にループ状に接続して構成され
ている。また、その内部には、やはり熱交換用の流体と
しての不凍液が封入されている。

【００４０】このとき、上記第１の実施例と同様に、循
環回路２の管路８とブライン回路３の管路１２とをつな
ぐようにして、短絡管１４内に小孔１５を設けた体積変
化逃し部１３が設けられている。そして、これと共に、
前記放熱回路５２における不凍液の体積変化を、循環回
路２に吸収させるための体積変化逃し部５６が設けられ
る。この体積変化逃し部５６は、循環回路２の管路８の
うちラジエータ５とリザーブタンク６との途中部位と、
放熱回路５２の管路５５のうち室外放熱器５３とポンプ
５４との途中部位とをつなぐように短絡管５７を設け、
この短絡管５７内に、小孔を有する閉鎖部材（図示せ
ず）を設けて構成されている。尚、この場合において
も、体積変化逃し部１３及び５６を設ける位置として
は、様々な変形が可能である。

【００４１】かかる構成においては、上記第１の実施例
と同様に、ブライン回路３における不凍液の体積変化を
体積変化逃し部１３により吸収することができることに
加え、放熱回路５２における不凍液の体積変化をも、体
積変化逃し部５６を介して循環回路２ひいてはリザーブ
タンク６に吸収させることができる。従って、１個のリ
ザーブタンク６を３個の流体回路２，３，５２に共用す
ることができ、個々の流体回路２，３，５２に夫々リザ
ーブタンクを設ける場合と比べて、リザーブタンクの個
数を大幅に削減することができるものである。

【００４２】図１０は、本発明の第６の実施例に係る熱
交換用流体回路システム６１の構成を示すものである。
この実施例においても、上記第５の実施例と同様に、循
環回路２、ブライン回路３、放熱回路５２の３個の流体
回路を備える。そして、本実施例では、循環回路２とブ
ライン回路３とをつなぐ第１の体積変化逃し部６２及
び、循環回路２と放熱回路５２とをつなぐ第２の体積変
化逃し部６３を、共に冷凍機６４のケース内に配設する
ようにしている。

【００４３】かかる構成によれば、上記第５の実施例と
同様の効果が得られることに加え、体積変化逃し部６２
及び６３が、冷凍機６４に組込まれるので、配管のうち
面倒な部分を予め冷凍機６４に組込んだ後、各回路２，
３，５２を車両に組付けることができ、組付け作業の簡
単化を図ることができるものである。

【００４４】尚、上記各実施例では、冷凍機９，６４と
して吸着式の冷凍機を例に上げたが、吸収式の冷凍機
（吸収器、発生器、蒸発器及び凝縮器を備えるもの）
や、蒸気圧縮式の冷凍機（圧縮機、膨張手段、蒸発器及
び凝縮器を備えるもの）であっても良い。また、車両用
に限らず、各種の熱交換用の流体回路に適用することが
できる。その他、例えば流体回路を４個以上備えるシス
テムにも適用できるなど、本発明は上記した各実施例に
限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適
宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、熱交換用
流体回路システムの全体構成を概略的に示す図

【図２】体積変化逃し部を拡大して示す縦断面図

【図３】気泡排出の様子を示す図２相当図

【図４】本発明の第２の実施例を示す図２相当図

【図５】本発明の第３の実施例を示す図２相当図

【図６】伸縮部材の斜視図

【図７】本発明の第４の実施例を示す図２相当図

【図８】図６相当図

【図９】本発明の第５の実施例を示す図１相当図

【図１０】本発明の第６の実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１，５１，６１は熱交換用流体回路システム、
２は循環回路（流体回路）、３はブライン回路（流体回
路）、８，１２，５５は管路、９，６４は冷凍機、１
３，２１，３１，４１，５６，６２，６３は体積変化逃
し部、１４，５７は短絡管、１５，２２は小孔、３２，
４４は伸縮部材、３４はゴム膜、４３はベローズ、５２
は放熱回路（流体回路）、Ｃ1 ，Ｃ2 は不凍液（流体）
を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の熱交換用の流体回路を備えるシス
   テムにおいて、一の流体回路における流体の体積変化
   を、他の流体回路に吸収させるための体積変化逃し部を
   設けたことを特徴とする熱交換用流体回路システム。
2. 【請求項２】 前記体積変化逃し部は、一の流体回路と
   他の流体回路とを小孔を介して連通させるように構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の熱交換用流体
   回路システム。
3. 【請求項３】 前記体積変化逃し部の連通部分はベンチ
   ュリ構造とされていることを特徴とする請求項２記載の
   熱交換用流体回路システム。
4. 【請求項４】 前記体積変化逃し部は、一の流体回路と
   他の流体回路との間に配置されたゴム膜やベローズ等の
   伸縮部材により、流体の体積変化を吸収するように構成
   されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換用流
   体回路システム。
5. 【請求項５】 車両に搭載されるものであって、熱交換
   用の流体回路としてエンジン冷却液の循環回路を含むこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱
   交換用流体回路システム。