(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換装置系内を循環する冷却液の交換方法であって、前記冷却液の循環経路中、任意位置に形成された開口部に、旧液の抜き出しに用いられる旧液抜き出しパイプと、先端部が前記旧液抜き出しパイプの先端部よりも突出しており、新液の注入に用いられる新液注入パイプとを挿入した後、前記熱交換装置系内で前記冷却液を循環させ、前記新液注入パイプを前記冷却液の圧力によって前記冷却液の流れ方向に沿うように屈曲させ、前記新液注入パイプの先端部が前記旧液抜き出しパイプの先端部よりも循環方向下流に位置した状態で新液を注入すると共に、前記新液注入パイプの先端部よりも循環方向上流に位置する前記旧液抜き出しパイプの先端部から旧液を抜き出すことを特徴とする冷却液の交換方法。
【請求項２】
前記熱交換装置系が、エンジンのウォータージャケット及びラジエータを含んで構成される車両用の冷却系であることを特徴とする請求項１記載の冷却液の交換方法。
【請求項３】
前記抜き出した旧液を再生処理し、前記冷却液の循環経路に注入される新液として使用することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却液の交換方法。
【請求項４】
前記エンジンを駆動し、サーモスタットを開弁させて実施することを特徴とする請求項２又は３記載の冷却液の交換方法。
【請求項５】
外部に設けた強制循環手段により、前記冷却液を循環させて実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の冷却液の交換方法。
【請求項６】
冷却液の新液供給源に接続されると共に、熱交換装置系を構成する冷却液の循環経路中、任意位置に形成された開口部から挿入され、新液の注入に用いられる新液注入パイプと、前記開口部から挿入され、旧液の抜き出しに用いられる旧液抜き出しパイプとを具備し、前記新液注入パイプは、先端部が前記旧液抜き出しパイプの先端部よりも突出する長さを有し、かつ循環する前記冷却液の圧力によって前記冷却液の流れ方向に沿うように屈曲可能であることを特徴とする冷却液の交換用治具。
【請求項７】
前記新液注入パイプ及び前記旧液抜き出しパイプは、前記新液注入パイプが内側に配置され、前記旧液抜き出しパイプがその外側に配置された二重筒構造であることを特徴とする請求項６記載の冷却液の交換用治具。
【請求項８】
前記旧液抜き出しパイプの先端部の周囲に、前記開口部に接続可能な接続部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の冷却液の交換用治具。
【請求項９】
前記熱交換装置系が、エンジンのウォータージャケット及びラジエータを含んで構成される車両用の冷却系であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１に記載の冷却液の交換用治具。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１に記載の冷却液の交換用治具と、前記交換用治具の新液注入パイプに接続され、冷却液の新液が貯留される新液貯留タンクと、前記交換用治具の旧液抜き出しパイプに接続され、抜き出した旧液を貯留する旧液貯留タンクと、前記新液注入パイプと新液貯留タンクとの間に介在される注入用ポンプと、前記注入用ポンプの動作を制御する制御装置とを具備することを特徴とする冷却液の交換装置。
【請求項１１】
請求項６〜９のいずれか１に記載の冷却液の交換用治具と、前記交換用治具の旧液抜き出しパイプと新液注入パイプとの間に介在配設され、抜き出した旧液を再生処理して、新液注入パイプに対して冷却液の新液として供給可能な再生手段とを具備することを特徴とする冷却液の交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換装置系の冷却液の交換、特に、自動車等の車両用エンジンの冷却液の交換に適する冷却液の交換方法、交換用治具及び交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載された水冷式エンジンは、エンジンで発生した熱を冷却液に伝え、この熱をラジエータ（放熱器）から大気に放散するようにしている。ところで、従来、冷却液の交換は次のような方法で行うのが一般的である。すなわち、まず、ラジエータの冷却液注入口（ラジエータフィラー）のキャップを外すと共に、エンジンに設けられたドレンの開閉を行うドレンプラグと、ラジエータに設けられたドレンの開閉を行うドレンプラグとをそれぞれ外し、両ドレンからそれぞれ古い冷却液を排出する。次に、水道水でラジエータ内を洗浄し、前記ドレンプラグをそれぞれドレンに装着する。しかる後、ラジエータの冷却液注入口から新しい冷却液をエンジン内とラジエータ内とに充填する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の冷却液交換方法にあっては、次のような問題点があった。すなわち、エンジン側のドレンプラグは通常極めて着脱し難い箇所に設けられているため、現実にはこれを取り外さないで冷却液の交換作業を行うことが多い。また、近年は、車体をジャッキアップしてエンジンのアンダーカバーを外さないと、ラジエータ側のドレンプラグを外せない車種が多くなってきており、このような自動車では、ラジエータ側のドレンプラグの取り外し作業に非常に面倒な手間が掛かる。
【０００４】
従って、従来、冷却液の交換に際して、古い冷却液を排出するには、上記ドレンプラグの取り外し作業に手間取り、作業効率の点に問題があり、また、ラジエータ側のドレンプラグを取り外しても、エンジン側のドレンプラグを外さないこととも相まって、古い冷却液の全てが排出されるわけではなく、車種によっても異なるが、一般には、ラジエータ側のドレンからは全冷却液量の半分ほどが排出されるに過ぎないため、冷却液の交換効率が良好とは言えない。
【０００５】
このような問題に鑑み、ラジエータキャップから減圧して古い冷却液を抜き、減圧後に新しい冷却液を注入する方法（特開平１０−１８４３５９号公報参照）、ラジエータキャップ及びアッパーホースをはずして強制的にエンジン冷却系内を洗浄し、新しい冷却液を注入する方法（特開平１０−４７０６０号公報参照）なども提案されている。しかしながら、前者の手段では、自動車の冷却系の経路が複雑であるため、減圧しても古い冷却液を抜きにくく、作業工程はそれほど複雑でないものの、満足な交換率を得ることはできない。また、後者の場合には、交換率の点では上記した手段よりも遙かに向上するものの、アッパーホースを外す作業が必要となるなど、作業工程が複雑で、準備作業から交換終了までにかなりの時間を要する。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、高い交換率を達成できると共に、冷却液の交換に際しての作業性を従来よりも向上させることができる冷却液の交換方法、交換用治具及び交換装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、請求項１記載の本発明では、熱交換装置系内を循環する冷却液の交換方法であって、前記冷却液の循環経路中、任意位置に形成された開口部に、旧液の抜き出しに用いられる旧液抜き出しパイプと、先端部が前記旧液抜き出しパイプの先端部よりも突出しており、新液の注入に用いられる新液注入パイプとを挿入した後、前記熱交換装置系内で前記冷却液を循環させ、前記新液注入パイプを前記冷却液の圧力によって前記冷却液の流れ方向に沿うように屈曲させ、前記新液注入パイプの先端部が前記旧液抜き出しパイプの先端部よりも循環方向下流に位置した状態で新液を注入すると共に、前記新液注入パイプの先端部よりも循環方向上流に位置する前記旧液抜き出しパイプの先端部から旧液を抜き出すことを特徴とする冷却液の交換方法を提供する。
請求項２記載の本発明では、前記熱交換装置系が、エンジンのウォータージャケット及びラジエータを含んで構成される車両用の冷却系であることを特徴とする請求項１記載の冷却液の交換方法を提供する。
請求項３記載の本発明では、前記抜き出した旧液を再生処理し、前記冷却液の循環経路に注入される新液として使用することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却液の交換方法を提供する。
請求項４記載の本発明では、前記エンジンを駆動し、サーモスタットを開弁させて実施することを特徴とする請求項２又は３記載の冷却液の交換方法を提供する。
請求項５記載の本発明では、外部に設けた強制循環手段により、前記冷却液を循環させて実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の冷却液の交換方法を提供する。
請求項６記載の本発明では、冷却液の新液供給源に接続されると共に、熱交換装置系を構成する冷却液の循環経路中、任意位置に形成された開口部から挿入され、新液の注入に用いられる新液注入パイプと、前記開口部から挿入され、旧液の抜き出しに用いられる旧液抜き出しパイプとを具備し、前記新液注入パイプは、先端部が前記旧液抜き出しパイプの先端部よりも突出する長さを有し、かつ循環する前記冷却液の圧力によって前記冷却液の流れ方向に沿うように屈曲可能であることを特徴とする冷却液の交換用治具を提供する。
請求項７記載の本発明では、前記新液注入パイプ及び前記旧液抜き出しパイプは、前記新液注入パイプが内側に配置され、前記旧液抜き出しパイプがその外側に配置された二重筒構造であることを特徴とする請求項６記載の冷却液の交換用治具を提供する。
請求項８記載の本発明では、前記旧液抜き出しパイプの先端部の周囲に、前記開口部に接続可能な接続部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の冷却液の交換用治具を提供する。
請求項９記載の本発明では、前記熱交換装置系が、エンジンのウォータージャケット及びラジエータを含んで構成される車両用の冷却系であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１に記載の冷却液の交換用治具を提供する。
請求項１０記載の本発明では、請求項６〜９のいずれか１に記載の冷却液の交換用治具と、前記交換用治具の新液注入パイプに接続され、冷却液の新液が貯留される新液貯留タンクと、前記交換用治具の旧液抜き出しパイプに接続され、抜き出した旧液を貯留する旧液貯留タンクと、前記新液注入パイプと新液貯留タンクとの間に介在される注入用ポンプと、前記注入用ポンプの動作を制御する制御装置とを具備することを特徴とする冷却液の交換装置を提供する。
請求項１１記載の本発明では、請求項６〜９のいずれか１に記載の冷却液の交換用治具と、前記交換用治具の旧液抜き出しパイプと新液注入パイプとの間に介在配設され、抜き出した旧液を再生処理して、新液注入パイプに対して冷却液の新液として供給可能な再生手段とを具備することを特徴とする冷却液の交換装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。図１〜図３は、本実施形態の冷却液の交換装置１を模式的に示す図であり、本体ユニット１０と交換用治具２０とを有して構成される。
【０００９】
本体ユニット１０は、所定量の冷却液の新液が貯留された新液貯留タンク１１と、この新液貯留タンク１１に貯留された新液を供給するための注入用ポンプ１２と、この注入用ポンプ１２の駆動を制御する制御装置１３とを有している。また、抜き出した旧液は、任意に廃棄することができるが、本実施形態では、旧液を適切な手段を経て廃棄処理するために、抜き出した旧液を一旦貯めておく旧液貯留タンク１４を有している。
【００１０】
交換用治具２０は２つのパイプを有して構成されており、そのうちの一方は、熱交換装置系を構成する循環経路中に新液を供給するための新液注入パイプ２１であり、他の一方は旧液を外部に抜き出すための旧液抜き出しパイプ２２である。
【００１１】
本実施形態では、新液注入パイプ２１と旧液抜き出しパイプ２２とは、二重筒構造となっている。すなわち、細径の内筒が新液注入パイプ２１として用いられ、大径の外筒が旧液抜き出しパイプ２２として用いられる。新液注入パイプ２１は、その先端部２１ｂが旧液抜き出しパイプ２２の先端部２２ｂよりも突出する長さで形成され、循環経路中の所定の位置において新液を吐出できる構成となっている。従って、新液注入パイプ２１の先端部２１ｂを、循環経路中の任意の開口部を通じて、該開口部よりも流れ方向下流に位置させた場合には、必然的に、旧液抜き出しパイプ２２の先端部２２ｂは、それよりも上流に位置することになる。
【００１２】
なお、新液注入パイプ２１の後部は、外筒である旧液抜き出しパイプ２２の後部周面から外方に突出し、ここで双方が枝分かれし、新液注入パイプ２１は、上記の注入用ポンプ１２に連結された配管２１ａに接続され、旧液抜き出しパイプ２２は、旧液貯留タンク１４に連結された配管２２ａに接続されている。また、旧液抜き出しパイプ２２の先端部２２ｂには、熱交換装置系を構成する循環経路中の任意の開口部に連結可能な接続部としての連結キャップ２３が設けられている。
【００１３】
次に、上記した交換用治具２０を備えた交換装置１を用いて熱交換装置系の冷却液を交換する方法について説明する。図４は、本実施形態において、冷却液の交換対象となる自動車などの車両の冷却系（熱交換装置系）を示し、ラジエータ３０と、エンジン５０のウォータージャケット４０とを含み、さらに、両者を接続するアッパーホース６０とロアホース７０を備えて構成されている。
【００１４】
かかる構成において、充填された冷却液は、エンジン５０の暖機終了後は、エンジン５０のウォータージャケット４０、アッパーホース６０、ラジエータ３０のアッパータンク３１、ラジエータ３０の伝熱チューブ部３２、ラジエータ３０のロアタンク３３、ロアホース７０、サーモスタット８０、ウォーターポンプ９０の順に循環する。そして、この循環経路中、冷却液は、特に、流れの集まる部分で勢いよく流れ、また、ラジエータ３０内では、図５の矢印で示したように、ウォーターポンプ９０に向かって吸い込まれるように勢いよく流れている。このため、このような循環経路中で勢いよく流れる部分に、新液を注入すれば、新液は流れに沿って速やかに循環し、新液を注入した分の旧液が速やかに押し出されて排出される。
【００１５】
従って、循環経路中、このように冷却液が勢いよく流れている部分に相当する既設の開口部、あるいは、交換用に設けた専用の開口部を通じて上記交換用治具２０を接続することにより、速やかな冷却液の交換が可能となる。冷却液が勢いよく流れている部分に相当する既設の開口部としては、ラジエータフィラー３４、ウォータジャケットなどに設けられるその他の冷却液注入口等を利用でき、専用の開口部としては、例えば、アッパーホース、ロアホース、あるいはサーモスタット付近に形成することができる。
【００１６】
本実施形態の交換方法は、具体的には、上記の開口部、例えば、ラジエータフィラー３４を通じて、交換用治具２０の新液注入パイプ２１を挿入する。この際、図５に示したように、該新液注入パイプ２１の先端部２１ｂが矢印で示した流れ方向下流に位置するように挿入する。但し、ラジエータフィラー３４に装着するに当たっては、交換用治具２０の連結キャップ２３を、ラジエータキャップ３４ａと同形状としたものを用いる。そして、この連結キャップ２３をラジエータフィラー３４に装着する。これにより、旧液抜き出しパイプ２２の先端部２２ｂがラジエータ３０内の冷却液に臨むことになる。なお、この交換用治具２０のラジエータフィラー３４への装着の際には、危険防止のため、エンジン５０は停止しておく。
【００１７】
次に、エンジン５０を始動し、サーモスタット８０を開弁させ、制御装置１３による制御のもと、注入用ポンプ１２を稼動して、一定速度で新液貯留タンク１１から新液注入パイプ２１を通じて新液を送り込む。この結果、注入された新液に相当する分の旧液が、押し流され、循環経路中、ラジエータフィラー３４の形成された付近に向かって流れるが、その付近に至ると、その下流で新液が次々に供給されていることから、図５の矢印で示したように、再循環できずに、抵抗の少ない旧液抜き出しパイプ２２内に流れて行き、旧液貯留タンク１４に収容される。必要量の新液を注入したならば、注入用ポンプ１２を停止し、連結キャップ２３をラジエータフィラー３４から外して交換用治具２０を取り外し、ラジエータキャップ３４ａを再装着する。従って、この交換方法によれば、新液を注入しながら旧液を押し出して交換するため、エアの混入による交換不良がなく、また、交換後のエア抜き作業も不要である。
【００１８】
（実施例）
図１に示した交換用治具２０を備えた交換装置１を用いて、自動車の冷却液の交換を行った。実施例１では、ラジエータタンクにラジエータフィラーを備えているタイプの自動車に対し、実施例２ではエンジンルーム内の省スペース化のためにアッパーホース上にラジエータフィラーを備えているタイプの自動車に対し、それぞれラジエータフィラーに上記の交換用治具２０を接続して行った。また、図５に示したように、いずれも新液注入パイプ２１の先端部２１ｂを各ラジエータフィラーから流れ方向下流に向けて、連結キャップ２３により接続した。なお、いずれも充填した冷却液（ＬＬＣ）量は、各車両の必要冷却液量と同量であった。結果を次表に示す。
【００１９】
【表１】
0004162841.tif 000002
【００２０】
上記表から明らかなように、必要冷却液量と同量の冷却液を充填するだけであるにも拘わらず、７０％〜８０％以上という高い交換率を達成できた。また、いずれに実施例も、ラジエータキャップを外して交換用治具２０をラジエータフィラーに接続するだけの準備作業でよく、この準備作業、交換作業開始から終了まで、及び交換用治具２０の取り外しとラジエータキャップの再装着を含めた全作業時間は、実施例１で約５分、実施例２で約４分であり、極めて短時間で実施できた。
【００２１】
なお、比較のため、上記「従来の技術」の項で説明した方法によって冷却液の交換を行った。すなわち、ラジエータの冷却液注入口（ラジエータフィラー）のキャップを外すと共に、ラジエータに設けられたドレンの開閉を行うドレンプラグとをそれぞれ外し、このドレンからそれぞれ古い冷却液を排出し、次に、水道水でラジエータ内を洗浄し、前記ドレンプラグをドレンに装着した。そして、必要冷却液量が８．０リットルの自動車（トヨタ自動車（株）製「クラウン」）に対して、新液貯留タンクから８．０リットルの新しい冷却液を充填して交換を行った。
【００２２】
その結果、ラジエータ側のドレンからは古い冷却液が約４．０リットル程度しか排出されず、新旧冷却液の交換率は５０％程度であった。また、ラジエータ側のドレンからドレンプラグを取り外す作業に手間どり、エンジン内のエア抜きも行う必要があるため、準備作業から交換終了までの全作業時間は約３０分程度と、かなりの時間を要した。
【００２３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではないことはもちろんであり、例えば、上記実施形態では、交換装置１の本体ユニット１０に注入用ポンプ１２を配置しているが、自動車のウォーターポンプ９０の吸引力が新液を注入するのに十分な吸引力を有している場合には、必ずしも設けなくてもよい。また、上記実施形態では、エンジン５０を始動して暖機し、サーモスタット８０を開弁させて実施しているが、自動車内に設けられたウォータポンプ９０に代えて、例えば、ロアホースに別の外部配置用の強制循環手段としてのポンプ（図示せず）を接続して、このポンプの吸引力によって、サーモスタット８０を強制開弁して、冷却液を強制的に循環させて実施することも可能である。
【００２４】
また、上記実施形態では、抜き出された旧液を旧液貯留タンク１４に一旦回収し、その後廃棄処分する手段を採用しているが、抜き出した旧液を公知の再生手段により再生処理する構成とすることもできる。このような再生手段としては、金属さび、添加剤の沈殿物等を除去するフィルタを備えたろ過装置、薬品処理手段を備えた再生装置などがあり、これらを、単独であるいは適宜に組み合わせて用いることができる。再生手段により再生された冷却液は、新液として、上記の新液貯留タンク１１に貯留され、上記実施形態と同様に、供給することができる。
【００２５】
また、上記実施形態では、車両（自動車）の冷却系に適用した態様を例に取り説明しているが、その他の熱交換装置、例えば、住宅の床暖房で用いられる冷却液等の交換に際しても本発明を適用することは可能である。但し、所定の走行性能や安全性などの観点から、比較的、頻繁に交換を要し、また、旧液のドレンからの排出作業が容易でなく、ドレンから排出する手段では満足な交換率が得られなかった自動車などの車両用の冷却系に本発明を適用した場合には、上記実施形態で説明したように、交換率、作業性を大きく改善することができ、きわめて好適である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却液の循環経路中、任意位置に形成された開口部を介して、循環方向下流に向けて新液を注入すると共に、開口部の形成位置に向かって流れる旧液を該開口部を介して抜き出す構成であり、準備作業及び交換作業が容易で、作業性を著しく改善できると共に、きわめて高い交換率を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の冷却液の交換装置の一の実施形態を示す模式図である。
【図２】  図１のＡ部拡大図である。
【図３】  図１のＢ部拡大図である。
【図４】  自動車の冷却系を示す模式図である。
【図５】  本発明の冷却液の交換方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  交換装置
１０  本体ユニット
１１  新液貯留タンク
１２  注入用ポンプ
１３  制御装置
１４  旧液貯留タンク
２０  交換用治具
２１  新液注入パイプ２１
２２  旧液抜き出しパイプ
２３  連結キャップ
３０  ラジエータ
４０  ウォータージャケット
５０  エンジン
６０  アッパーホース
７０  ロアホース
８０  サーモスタット
９０  ウォーターポンプ
【図１】
0004162841.tif 000003
【図２】
0004162841.tif 000004
【図３】
0004162841.tif 000005
【図４】
0004162841.tif 000006
【図５】
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