JP2004190511A - エンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンク - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダタンク内における気泡分離室容量を減少させて小型化する。
【解決手段】上部に通気孔２８ｃを有し下部に通水用開口部２８ｄ，２８ｅを有する複数のバッフルプレート２８により内部が気泡含有水導入室２９，３０と緩衝室３１と補給水供給室３２とに区画され、気泡含有水導入室２９，３０の上部にエンジン１３の冷却水系で発生した気泡を含む気泡含有補給水を導入する導入口１９ｃ，１９ｄが形成され、気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に通水用開口部２８ｄ，２８ｅを介して流入する補給水をエンジン１３の冷却水系に供給する供給口１９ａが補給水供給室３２の底部に形成される。気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に流入する補給水を緩衝室３１で蛇行させる案内部材２８ｇ，２８ｈが通水用開口部２８ｄ，２８ｅ近傍のバッフルプレート２８に設けられる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両、特にキャブオーバ型トラックのエンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両の中にはキャブのフロアパネルの形状によりラジエータがエンジン内の冷却水位より低い位置に設けられているものがある。こうした車両ではエンジンの冷却水系に冷却水を満たすためにエンジン内の冷却水位より高い位置にヘッダタンクが設けられる。このヘッダタンクの底部には補給水を冷却水系に供給する供給口が設けられ、上部にはエンジンの冷却水系で発生した気泡を含む気泡含有補給水をヘッダタンクに導入する導入口が設けられる。またヘッダタンクの上部には圧力蓋が取付けられ、ヘッダタンク内には補給水量の下限を検出する水位警報センサが取付けられる。このように構成されたヘッダタンクは各種車両部品のレイアウトの関係で、キャブのバックパネルと車両のリヤボディとの間に設けられている。そして、エンジン始動時に発生する気泡がヘッダタンク内に溜まり、ヘッダタンク内の圧力が所定圧以上に上昇するとヘッダタンクの上部に設けられた圧力蓋が開いて溜った気体は大気中に放出され、かつ体積膨張した補給水はオーバフローして大気中に排出される。
【０００３】
しかし、このような位置にヘッダタンクを設けると、ヘッダタンクは車両の進行方向の厚さを薄くして鉛直方向に扁平に形成せざるを得ず、しかも冷却水の水位点検や補給作業をヘッダタンクで行うため、リヤボディをバックパネルに密着して架装することができない問題点があった。またヘッダタンクに溜まった水蒸気や体積膨張した補給水は大気に放出されるため、ヘッダタンク内の補給水が目減りしてヘッダタンク内にエアスペースが形成され、冷却水系にエアが混入、エンジンのウオータポンプへ悪影響を及ぼし、冷却性能を低下させることがあった。
これらの点を改善するために、ヘッダタンクをキャブのフロアパネル下方のバックパネル近傍に設け、シャシフレームの車体外側よりの給水作業性のよい位置にリザーバタンクを取付け、リザーバタンクをヘッダタンクの圧力蓋に連通してリザーバタンク内に予備的に貯水した冷却水をヘッダタンクへ補給できるようにした冷却水補給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この装置は、エンジン始動時にはヘッダタンク内に溜まった気泡がヘッダタンク内の圧力上昇により圧力蓋を開いて又はリザーバタンクを介して大気中に放出され、体積膨張した冷却水がリザーバタンクに貯えられるようになっている。またエンジンが停止したとき又はエンジン稼働中であっても冷却水がクーリングファン等により冷却されたときには、冷却水は体積収縮しヘッダタンク内が負圧になり、この負圧により冷却水はリザーバタンクからヘッダタンクに逆流する。エンジン稼働中は冷却水の膨張収縮が絶えず繰返され、ヘッダタンクとリザーバタンク間を冷却水は往復するようになっている。
しかし、上記特許文献１における装置のヘッダタンクはキャブの下方に設けられる各種車両部品の架装の関係から水平方向に扁平に形成されるため、冷却水系で発生した気泡を完全に分離できず、補給水とともに気泡を再び冷却水系に送出してしまう不具合があった。
【０００５】
この点を解消するために、図１５に示すヘッダタンク１が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このヘッダタンク１は、内部が上部に通気孔２ｃを有し下部に通水用開口部２ｄを有するバッフルプレート２により内部が気泡含有水導入室３，４と緩衝室５と補給水供給室６とに区画される。このヘッダタンク１では、エンジンの冷却水系から気泡含有補給水がその導入室３，４に導入されると、気泡はバッフルプレート２の通気孔２ｃを通って圧力蓋よりリザーバタンクに送られ、補給水はバッフルプレート２の通水用開口部２ｄを通り、気泡含有水導入室３，４から緩衝室５を経由して補給水供給室６に送られる。ほとんどの気泡は導入室３，４の上部に溜まり、通気孔２ｃを通って補給水供給室６の上部に至る。また導入室３，４で上昇しきれず補給水に混入している気泡は緩衝室５から供給室６に向うに従って補給水の流速が低下するので、気泡は緩衝室５で上昇して供給室６には気水が分離された補給水が流入するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭５７−３３２１９号公報
【特許文献２】
特開平４−８１５１７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献２に記載されたヘッダタンク１では、通水用開口部２ｄが比較的大径の円孔により構成されていることから、気泡含有水導入室３，４から緩衝室５に流入した補給水はそのまま直進して補給水供給室６に送られることになり、気泡上昇時間を十分に稼ぐことができない不具合があった。従って、気泡上昇時間を十分に稼ぐためには緩衝室５における容積を拡大する必要があり、緩衝室５における容積を拡大することはヘッダタンク全体の容量も拡大してヘッダタンク自体が大型化する不具合があった。
本発明の目的は、ヘッダタンク内における気泡を分離する容量を減少させて小型化し得るエンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、上部に通気孔２８ｃを有し下部に通水用開口部２８ｄ，２８ｅを有する複数のバッフルプレート２８により内部が気泡含有水導入室２９，３０と緩衝室３１と補給水供給室３２とに区画され、気泡含有水導入室２９，３０の上部にエンジン１３の冷却水系で発生した気泡を含む気泡含有補給水を導入する導入口１９ｃ，１９ｄが形成され、気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に通水用開口部２８ｄ，２８ｅを介して流入する補給水をエンジン１３の冷却水系に供給する供給口１９ａが補給水供給室３２の底部に形成されたエンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンクの改良である。
その特徴ある構成は、気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に流入する補給水を緩衝室３１で蛇行させる案内部材２８ｇ，２８ｈが通水用開口部２８ｄ，２８ｅ近傍のバッフルプレート２８に設けられたところにある。
【０００９】
請求項１におけるエンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンクでは、案内部材２８ｇ，２８ｈを通水用開口部２８ｄ，２８ｅ近傍のバッフルプレート２８に設けたので、気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に流入する補給水は、図２の実線矢印で示すように緩衝室３１で蛇行する。これにより補給水が緩衝室３１に滞在する時間が長くなり、その補給水に含まれる気泡がその緩衝室３１で上昇する時間を従来に比較して稼ぐことができる。従って、供給室３２に流入した状態で補給水はほぼ完全に気水が分離され、ヘッダタンク１９内における緩衝室３１の容量を従来に比較して減少させることができ、ヘッダタンク１９を全体として小型化させることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図８に示すように、キャブオーバ型トラック１０のフロアパネル１１の下方のシャシフレーム１２にはエンジン１３及びラジエータ１４が搭載される。この例ではラジエータ１４はエンジン１３のジャケット（図示せず）内の冷却水位より低い位置に設けられる。ラジエータ１４の下部はウォータポンプ１６を介してエンジン１３のジャケットに連通し、ラジエータ１４の上部はサーモスタット１７を介してエンジン１３のジャケットに連通する。またポンプ１６はサーモスタット１７にバイパス管路１５を介して連通して接続される。エンジン１３の上方には、そのエンジン１３のジャケット内の冷却水位より高い位置に補給水を貯えるヘッダタンク１９が設けられる。
【００１１】
この例ではヘッダタンク１９は水平方向に扁平に形成され、バックパネル１８に近接したフロアパネル１１の下方のフレーム１２より立設されたブラケット１２ａに取付けられる。ヘッダタンク１９の底部には補給水を冷却水位に供給する供給口１９ａ（図１）が設けられ、供給口１９ａはウォータ・サプライ・パイプ２１を介してポンプ１６に接続される。タンク１９の上部には蓋取付部１９ｂを介して圧力蓋２２が取付けられる（図６及び図７）。またタンク１９にはエンジン１３の冷却水系で発生した気泡を含む気泡含有補給水を導入する導入口１９ｃ及び１９ｄが設けられ（図１）、エア・エスケープ・パイプ２３及び２４を介してそれぞれサーモスタット１７の上端及びラジエータ１４の上端に接続される。
【００１２】
図１に示すように、タンク１９はそれぞれ合成樹脂により成形されたタンクロア部材２６とタンクアッパ部材２７からなる。ロア部材２６及びアッパ部材２７の内部には複数のロアバッフルプレート２８ａ及びアッパバッフルプレート２８ｂがそれぞれ一体的に設けられる。またロア部材２６及びアッパ部材２７はそれぞれ開口部を対向させた状態で、開口部の周縁及びプレート２８ａ，２８ｂの端縁が熱板溶着により接合されてヘッダタンク１９が形成される（図１）。タンク１９内は、端縁が溶着されたロアバッフルプレート２８ａ及びアッパバッフルプレート２８ｂからなるバッフルプレート２８により、トラック１０の進行方向の前から後に向って順に気泡含有水導入室２９，３０、緩衝室３１、補給水供給室３２が形成される。導入室２９，３０には導入口１９ｃ，１９ｄがそれぞれ位置し、供給室３２には供給口１９ａが位置する。プレート２８の上部及び下部には上記４室２９〜３２を連通する小径の通気孔２８ｃと通水用開口部２８ｄ，２８ｅ，２８ｆが設けられる。
【００１３】
気泡含有水導入室２９，３０の間に設けられたプレート２８のこの実施の形態における通路用開口部２８ｆは比較的大径の円孔であり、気泡含有水導入室３０と緩衝室３１とを区画するプレート２８及び緩衝室３１と補給水供給室３２を区画するプレート２８における通路用開口部２８ｄ及び２８ｅはそれぞれのロアバッフルプレート２８ａに形成された切欠きである。そして、気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に流入する補給水を緩衝室３１で蛇行させる案内部材２８ｇ，２８ｆが通水用開口部２８ｄ，２８ｅ近傍のバッフルプレート２８に設けられる。この実施の形態における案内部材２８ｇ，２８ｆは、その通水用開口部２８ｄ，２８ｅを構成する切欠きの一方の片に連続して緩衝室３１の内部に突出するようにバッフルプレート２８に対して所定の角度でかつそのバッフルプレート２８と一体的に形成された板材である。またタンクアッパ部材２７の頂面には勾配が設けられ、トラック１０の進行方向の前側に位置する導入室２９の容積を最も小さく、後方に向うに従って容積が大きく、供給室３２の容積が最も大きく形成される。
【００１４】
図３及び図４に示すように、タンクロア部材２６とタンクアッパ部材２７を接合する前に、補助パイプ３４，３５の基端が導入口１９ｃ，１９ｄにそれぞれ挿入され、これらの先端がアッパ部材２７の頂面近傍にそれぞれ位置するように折曲げて形成される。更にパイプ３４，３５はロア部材２６に形成されたリブ２９ａ，３０ａの先端の凹溝にそれぞれ挿着され、これらの凹溝をアッパ部材２７に形成されたリブ２９ｂ，３０ｂにより塞いでパイプ３４，３５が固定される。
【００１５】
図１及び図５に示すように、緩衝室３１の底部には所定の冷却水量以下になると作動する水位警報センサ３６が取付けられる（図２及び図５）。このセンサ３６はキャブ内に設けられた図示しない水位警報回路に接続される。図１及び図６に示すように、供給室３２の底部に設けられた供給口１９ａはヘッダタンク１９底面に対して所定の角度傾斜してタンク１９底面より管状に突出して形成された突出管であって、タンク１９底面に臨む供給口１９ａを形成する突出管の開口面積がこの突出管の長手方向に直交する管断面積より大きく形成される。上記所定の角度はこの例では２５゜である。また上記突出管の長手方向に直交する管断面における孔形状は円形であり、タンク１９底面に臨む突出管の開口形状は楕円である（図２及び図６）。前述したように供給室３２の上部、即ちタンク１９の最も高い頂部に形成された蓋取付部１９ｂには圧力蓋２２が取付けられる（図２、図６及び図７）。
【００１６】
図７に示すように、蓋２２はばね２２ａの弾性力により蓋取付部１９ｂのロアシート１９ｅに密着可能なプレッシャバルブ２２ｂを備える。バルブ２２ｂの中央には貫通孔２２ｃが設けられ、この貫通孔２２ｃにはばね２２ｄの弾性力によりバルブ２２ｂの底面に密着可能なバキュームバルブ２２ｅが挿着される。蓋２２の閉止時には蓋２２のトップシール２２ｆが蓋取付部１９ｂのトップシート１９ｆに密着して気密を保ち、蓋２２からタンク１９内の気体が漏れないように構成される（図７）。
【００１７】
図８に戻って、キャブ１０ａの前面にはフロントリッド３７が開閉可能に設けられる。このリッド３７の内側にはリザーバタンク３８がタンク１９と同一レベルに収納設置される。タンク３８内には予備冷却水が貯えられ、タンク３８はホース３９を介して蓋取付部１９ｂに連通して接続される。またタンク３８の上部には大気と連通するオーバフローチューブ３８ａと給水用蓋３８ｂが配設される。更にバックパネル１８の背面には近接してリヤボディ４１が設けられる。
【００１８】
このように構成されたエンジンの冷却装置の作用を説明する。
エンジン１３を始動させたときには、冷却水系には蒸気等の気泡が発生し、ラジエータ１４内の上部やサーモスタット１７の上部に溜まる。この気泡はエア・エスケープ・パイプ２３，２４及び補助パイプ３４，３５を介してヘッダタンク１９内の気泡含有水導入室２９，３０に導入される。ほとんどの気泡は導入室２９，３０の上部に溜まり、通気孔２８ｃを通って補給水供給室３２の上部に至る。一方、導入口１９ｃ，１９ｄから気泡含有水導入室２９，３０に導入された気泡含有補給水は、その気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に通水用開口部２８ｄ，２８ｅ，２８ｆを介して流入する。そして導入室２９，３０から緩衝室３１及び緩衝室３１から供給室３２に向うに従って補給水の流速は低下する。従って、導入室２９，３０で上昇しきれず補給水に混入している気泡は、導入室２９，３０から緩衝室３１及び緩衝室３１から供給室３２に向う時に上昇する。
【００１９】
この点に関し、本発明では、案内部材２８ｇ，２８ｈを通水用開口部２８ｄ，２８ｅ近傍のバッフルプレート２８に設けたので、気泡含有水導入室２９，３０から緩衝室３１を経由して補給水供給室３２に流入する補給水は、図２の実線矢印で示すように緩衝室３１で蛇行する。これにより補給水に含まれる気泡がその緩衝室３１で上昇する時間を従来に比較して稼ぐことができる。従って、供給室３２に流入した状態で補給水はほぼ完全に気水が分離される。よって、ヘッダタンク１９内における緩衝室３１の容量を従来に比較して減少させることができ、ヘッダタンク１９を全体として小型化させることが可能になる。
【００２０】
なお、上述した実施の形態では、ヘッダタンク内をバッフルプレートにより４室に区画したが、これは一例であってバッフルプレートにより３室，５室，６室，７室又は８室以上にヘッダタンク内を区画してもよい。
また、上述した実施の形態では、ロアバッフルプレート２８ａに形成された切欠きにより通路用開口部２８ｄ，２８ｅを構成し、バッフルプレート２８と一体的に形成された板状の案内部材２８ｇ，２８ｆを説明したが、図９に示すように、トンネル状の案内部材４２をバッフルプレート２８を貫通するように形成し、そのトンネル状の案内部材４２により包囲される空間により通路用開口部４２ａを構成しても良い。
【００２１】
更に、上述した実施の形態では、通水用開口部２８ｄ，２８ｅを構成する切欠きの一方の片に緩衝室３１の内部に突出する案内部材２８ｇ，２８ｆを説明したが、図１０に示すように、緩衝室３１の内部とともに、気泡含有水導入室３０又は補給水供給室３２の内部に突出する板状の案内部材４３をバッフルプレート２８に形成しても良い。また、図１１〜図１４に示すように、通水用開口部２８ｄ，２８ｅを構成する切欠きの両側の片に案内部材４４〜４７をそれぞれバッフルプレート２８に形成しても良い。ここで、図１１に示す案内部材４４は、切欠きの両側に緩衝室３１に突出するものであり、図１２に示す案内部材４５は、その切欠きの両側に互いに異なる方向に突出するものである。また、図１３に示す案内部材４６は、その切欠きの両側にバッフルプレートの両側に突出して補給水を屈折させるように屈曲して設けられたものである。更に、図１４に示す案内部材４７は、その切欠きの両側にバッフルプレート２８の両側に突出して補給水を直進させるようにバッフルプレート２８に所定の角度で傾斜して真っ直ぐに設けられたものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、気泡含有水導入室から緩衝室を経由して補給水供給室に流入する補給水を緩衝室で蛇行させる案内部材を通水用開口部近傍のバッフルプレートに設けたので、気泡含有水導入室から緩衝室を経由して補給水供給室に流入する補給水は緩衝室で蛇行する。これにより補給水が緩衝室に滞在する時間が長くなり、補給水に含まれる気泡がその緩衝室で上昇する時間を従来に比較して稼ぐことができる。この結果、ヘッダタンク内における緩衝室の容量を従来に比較して減少させることができ、ヘッダタンクを全体として小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヘッダタンクの組立て斜視図。
【図２】そのヘッダタンクを構成するタンクロア部材の平面図。
【図３】そのヘッダタンクにおける図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】そのヘッダタンクにおける図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】そのヘッダタンクにおける図２のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】そのヘッダタンクにおける図２のＤ−Ｄ線断面図。
【図７】そのヘッダタンク内の圧力が上昇しプレッシャバルブが開いた状態を示す圧力蓋の拡大断面図。
【図８】そのヘッダタンクを含むエンジンの冷却装置の要部構成図。
【図９】トンネル状の案内部材を設けた本発明の別のヘッダタンクを示す斜視図。
【図１０】通水用開口部である切欠きの一方の片にバッフルプレートの両側に突出する案内部材を設けた別のヘッダタンクを示す図２に対応する平面図。
【図１１】その切欠きの両側に緩衝室に突出する案内部材を設けた別のヘッダタンクを示す図２に対応する平面図。
【図１２】その切欠きの両側に互いに異なる方向に突出する案内部材を有する別のヘッダタンクを示す図２に対応する平面図。
【図１３】バッフルプレートの両側に突出して補給水を屈折させる案内部材が切欠きの両側に設けられた別のヘッダタンクを示す図２に対応する平面図。
【図１４】バッフルプレートの両側に所定の角度で突出して補給水を直進させる案内部材が切欠きの両側に形成された別のヘッダタンクを示す図２に対応する平面図。
【図１５】従来のヘッダタンクを示す斜視図。
【符号の説明】
２８ｃ 通気孔
２８ｄ，２８ｅ 通水用開口部
２８ バッフルプレート
２９，３０ 気泡含有水導入室
３１ 緩衝室
３２ 補給水供給室
１３ エンジン
１９ｃ，１９ｄ 導入口
１９ａ 供給口
２８ｇ，２８ｈ 案内部材

Claims (1)

1. 上部に通気孔（２８ｃ）を有し下部に通水用開口部（２８ｄ，２８ｅ）を有する複数のバッフルプレート（２８）により内部が気泡含有水導入室（２９，３０）と緩衝室（３１）と補給水供給室（３２）とに区画され、前記気泡含有水導入室（２９，３０）の上部にエンジン（１３）の冷却水系で発生した気泡を含む気泡含有補給水を導入する導入口（１９ｃ，１９ｄ）が形成され、前記気泡含有水導入室（２９，３０）から前記緩衝室（３１）を経由して前記補給水供給室（３２）に前記通水用開口部（２８ｄ，２８ｅ）を介して流入する補給水を前記エンジン（１３）の冷却水系に供給する供給口（１９ａ）が前記補給水供給室（３２）の底部に形成されたエンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンクにおいて、
   前記気泡含有水導入室（２９，３０）から前記緩衝室（３１）を経由して前記補給水供給室（３２）に流入する補給水を前記緩衝室（３１）で蛇行させる案内部材（２８ｇ，２８ｈ）が前記通水用開口部（２８ｄ，２８ｅ）近傍の前記バッフルプレート（２８）に設けられたことを特徴とするエンジンの冷却装置に用いられるヘッダタンク。

Images