JP2005188381A - 完全密閉型リザーブタンクシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ラジエータ３への注水が短時間で容易にでき、空気も残り難い完全密閉型リザーブタンクシステムを提供する。
【解決手段】 ラジエータ３のアッパータンク３ａと加圧キャップ７を備えた完全密封型リザーブタンク４とを連通させると共に、アッパータンク３ａに注水口３０を設けている。
これによれば、注水口３０から直接ラジエータ３内へ注水できることから、注水が短時間で容易にでき、ラジエータ３内に空気が残ることもない。ちなみに、注水口３０から注入された冷却水はラジエータ３内に充填されると共に、連通管９を通って完全密閉型リザーブタンク４内にも充填されるが、完全密閉型リザーブタンク４の容量は小さいため細い連通管９を介しても充填に時間がかかるというようなことはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラジエータ内の冷却水量の変化を吸収すると共に、ラジエータ内と連通した密閉空間を構成する完全密封型リザーブタンクを備えた完全密封型リザーブタンクシステムに関するものであり、内燃機関等の熱機関の冷却装置に適用して有効である。

ラジエータにリザーブタンクを接続してラジエータ内の冷却水量の変化を吸収することは周知であり、完全密封型リザーブタンクとは、特許文献１に示されるように、リザーブタンクの注水口を加圧式のキャップにより密閉することにより、リザーブタンク内に密閉された空気溜め室を構成し、この空気溜め室を、冷却水の温度変化に伴う冷却水の体積変化、特に膨脹変化を吸収する緩衝器（空気バネ）として機能させている。
特開２００１−２７１２１号公報

図４は、従来の車両用エンジン冷却装置を示した冷却系統図である。図４に示すように、従来の完全密閉型リザーブタンク４を用いた冷却システムは、リザーブタンク４に設けた注水口から注水を行う構造となっている。そのため、ラジエータ３とリザーブタンク４とを連通する径８ｍｍ程度の細いホース９を通ってラジエータ３に注水するため、注水に時間がかかるという問題点がある。また、ラジエータ３内に残った空気が抜け難いという問題点もある。（尚、説明しない図４中の符号は、後述の実施形態中の符号と対応するものである。）
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、ラジエータへの注水が短時間で容易にでき、空気も残り難い完全密閉型リザーブタンクシステムを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、ラジエータ（３）内の冷却水量の変化を吸収すると共に、ラジエータ（３）内と連通した密閉空間を構成する完全密封型リザーブタンク（４）を備えた完全密封型リザーブタンクシステムであり、ラジエータ（３）の上側タンク（３ａ）と圧力調整栓（７）を備えた完全密封型リザーブタンク（４）とを連通させると共に、上側タンク（３ａ）に注水口（３０）を設けたことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、注水口（３０）から直接ラジエータ（３）内へ注水できることから、注水が短時間で容易にでき、ラジエータ（３）内に空気が残ることもない。ちなみに、注水口（３０）から注入された冷却水はラジエータ（３）内に充填されると共に、連通管（９）を通って完全密閉型リザーブタンク（４）内にも充填されるが、完全密閉型リザーブタンク（４）の容量は小さいため細い連通管（９）を介しても充填に時間がかかるというようなことはない。

また、請求項２に記載の発明では、注水口（３０）を密栓（３１）にて密閉していることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、この注水口（３０）は、最初の注水時や冷却水の入れ換え時など、大量に冷却水を注入する時にしか用いないため、簡素な密栓（３１）で密閉すれば良く、コストへの負担が少ない。

また、請求項３に記載の発明では、完全密封型リザーブタンク（４）に形成した圧力調整栓（７）の取付口の外形形状およびシール形状と同等の形状（３０ａ、３０ｂ）を、注水口（３０）の周りに設けたことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、従来、注水時に用いている設備や治具を、従来タイプとも共用して用いることができるようになる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１ないし図３は本発明の一実施形態を示したもので、図１は車両用エンジン冷却装置を示した冷却系統図である。また、図２は図１中Ａ部の完全密閉型リザーブタンク４の主要構造を示した部分断面図であり、図３は図１中Ｂ部の注水口３０の概略構造を示した部分断面図である。

本実施形態では、水冷式のエンジン１を適正な温度に冷却するための車両用エンジン冷却装置を搭載している。この車両用エンジン冷却装置は、エンジン１およびウォータポンプ２に、ラジエータ３等を環状に接続している。尚、ラジエータ３のアッパータンク（上側タンク）３ａには完全密閉型リザーブタンク４が接続され、ロアタンク３ｂにはサーモスタット５が液密的に接続されている。

また、エンジン冷却装置内の系統圧は、完全密閉型リザーブタンク４のタンクボディ６の上端部に取り付けられる加圧キャップ（圧力調整栓）７により所定値（例えば１０８ｋＰａ）に設定されている。そして、８は完全密閉型リザーブタンク４とウォータポンプ２の入口部とを連通し、加圧キャップ７によりエンジン１の各部に均一な系統圧を加える加圧回路（連結管）である。

９はラジエータ３のアッパータンク３ａと完全密閉型リザーブタンク４とを連通し、空気抜きを行うためのエア抜き回路（連結管）で、１０はサーモスタット５とウォータポンプ２の入口部とを連通するサクションパイプである。そして、１１はエンジン１の冷却水が所定温度以下の低温の時にラジエータ３から冷却水を迂回させるバイパスパイプである。

次に、本実施形態の完全密閉型リザーブタンク４の構造を図２も用いて簡単に説明する。本実施形態の完全密閉型リザーブタンク４は、例えばポリプロピレン樹脂製のタンクボディ（タンク本体）６と、このタンクボディ６の図示上端部に形成されたネックフィラ２０の外周に捩じ込まれる、例えばナイロン樹脂製のプレッシャ型の加圧キャップ７とから構成されている。

タンクボディ６は、上下２分割型の容器形状箱体であり、このタンクボディ６の一方の側面からは、車両に取り付けるための腕状の図示しないブラケットが形成されている。また、タンクボディ６の他方の側面からは、上述のラジエータ３のアッパータンク３ａに連通するエア抜き回路（連結管）９に液密的に接続するための円管形状の第１パイプ２１が高さ方向に対して直交する方向に突出しており、タンクボディ６の下方側面からは、上述のウォータポンプ２の入口部に連通する加圧回路（連結管）８に液密的に接続するための円管形状の第２パイプ２２が高さ方向に対して直交する方向に突出している。

そして、タンクボディ６の上面部の略中央部より、高さ方向に突出した略円筒形状のネックフィラ（首部）２０には、図２に示すように、冷却水を注入するための注入口２４を形成する円筒形状の内筒壁２５と、この内筒壁２５の外周に所定の幅の環状空隙（環状通路）２６を介して設けられた円筒形状の外筒壁２７と、内部にオーバーフロー通路２８を形成する円管形状のオーバーフローパイプ２９とが樹脂成形による一体成形によって設けられている。

内筒壁２５の内周には、加圧キャップ７の密閉ガスケット４６と、密閉シールを行う密閉シール部３０が形成されている。そして、内筒壁２５の図示上端には、密閉シール部３０よりも内径の大きい環状隙間３１が形成されている。尚、内筒壁２５の図示上端の先端位置は、オーバーフロー通路２８の上端位置と略同じ高さに設定されている。

外筒壁２７の内周には、加圧キャップ７を締め付け固定するための雌ねじ部である取付ねじ部３２が形成されている。外筒壁２７の先端外周には、冷却水を注入する場合に工具（チャック）が係合する円環形状の肉厚部３３が形成されている。また、外筒壁２７の外周面およびオーバーフローパイプ２９の上端面からは、加圧キャップ７の回り止めを行うための２列の突起部３４が図示側方および図示上方に突出している。

オーバーフローパイプ２９は、完全密閉型リザーブタンク４の高さ方向に直交する方向に突出するように、タンクボディ６の外筒壁２７の径方向外方（側方）に一体成形されている。このオーバーフローパイプ２９の内部に形成されるオーバーフロー通路２８は、内筒壁２５と外筒壁２７との間に形成される環状空隙（環状通路）２６内に流入した冷却水、つまり加圧キャップ７からオーバーフローした冷却水を排出（外部に排水）する。

加圧キャップ７は、図２に示すように、内壁部を構成する圧力ユニット４１、この圧力ユニット４１の外周側に設けられた円筒形状の外壁部４２、この外壁部４２よりも所定の空隙部４３を介して設けられた円筒形状の取っ手４４、外壁部４２と取っ手４４の図示上端部を連結する天井壁部４５、およびタンクボディ６の内筒壁２５の内周面（密閉シール部３０）と密閉シールを行う密閉ガスケット４６等から構成されている。

圧力ユニット４１は、タンクボディ６のタンク内圧が所定値（設定圧：例えば１０８ｋＰａ）以上になると開弁する加圧弁（リリーフバルブ、圧力調整弁）５１と、タンクボディ６のタンク内圧が負圧になると開弁する負圧弁（バキュームバルブ）５２とを有するものである。

加圧弁５１は、内壁部を構成するバルブケース（弁ケース）４７内において上下方向に変位自在に収容された加圧弁本体であり、ゴム系の弾性体であるガスケット５３を介して円環状の弁座５４からコイルスプリング５５の付勢力に抗して図示上方にリフトするように構成されている。これにより、エンジン作動時に冷却水系統内の圧力が限界を超えた時に加圧弁５１が開弁し、タンクボディ６側と環状空隙２６とを連通孔４８・４９を介して連通することで、オーバーフローパイプ２９より冷却水を排出して、タンクボディ６のタンク内圧を設定圧以下に調整する。

負圧弁５２は、加圧弁５１よりも図示下方のバルブケース４７内において上下方向に変位自在に収容された負圧弁本体であり、上述のガスケット５３の図示下面からコイルスプリング５６の付勢力に抗して図示下方にリフトするように構成されている。これにより、エンジン停止時に冷却系統内の温度が下がり、タンク内圧が大気圧よりも低くなった時に負圧弁５２が開弁し、環状空隙２６とタンクボディ６側とを連通孔４８、５７・４９を介して連通することで、外気を吸い込んで負圧状態をなくす。

ここで、上述の連通孔４８・４９はバルブケース４７に形成されており、上述の連通孔５７は加圧弁５１の中央部に形成されている。また、バルブケース４７は、図示上端部側と図示下端部側とを溶着部５８で超音波溶着することにより一体化されている。そして、バルブケース４７の図示上端部側の外周には、外壁部４２の内周側に設けられた弾性変形可能な係止片５９の先端爪状部に係止されることで、加圧キャップ７内にバルブケース４７を固定するための鍔状部６０が形成されている。

また、バルブケース４７の図示下端部側の外周には、密閉ガスケット４６を保持するためのＯリング溝（環状装着溝）６１が形成されている。外壁部４２の外周には、タンクボディ６のネックフィラ２０に締め付け固定するために、外筒壁２７の取付ねじ部３２に螺合する雄ねじ部である取付ねじ部６２が形成されている。

この外壁部４２および取付ねじ部６２は、密閉ガスケット４６の取付位置よりも設定寸法だけ高い位置に、それらの取付ねじ部３２・６２の螺合位置の下端位置（図示下端位置）が位置するように設けられている。そして、取っ手４４の先端（図示下端）には、タンクボディ６の２列の突起部３４に係止されることで、加圧キャップ７の周り止めが成される被係止部６３が形成されている。

密閉ガスケット４６は、バルブケース４７のＯリング溝６１内に保持されることで加圧キャップ７の外周に一体的に設けられている。この密閉ガスケット４６は、タンクボディ６の内筒壁２５の内周面（密閉シール部３０）と加圧キャップ７のバルブケース４７の外周面（Ｏリング溝６１）との間に装着されて、それらに押接することでタンクボディ６の内筒壁２５と加圧キャップ７のバルブケース４７との間の密閉シールを行うゴム系の弾性体であるＯリング形状の密閉シール材である。

次に、本発明の要部である注水口３０の構造について図３を用いて簡単に説明する。注水口３０は、ラジエータ３のアッパータンク３ａの最上面に開口されており、内面には雌ねじ部３０ｃとシール部３０ｄとが形成されている。また、アッパータンク３ａ内の上端近傍には、連通管９を介して完全密閉型リザーブタンク４と液密的に接続するための円管形状の連通パイプ３１が高さ方向に対して直交する方向に突出して形成されている。

また、注水口３０の周りには、注水用の設備や治具を係止するための外形形状３０ａと、その注水用の設備や治具との間でシールを保つためのシール形状３０ｂが形成されている。尚、この外形形状３０ａおよびシール形状３０ｂは、前述した完全密閉型リザーブタンク４の加圧キャップ７の取付口と同様の形状としている。
一方、注水口３０に締め込んで密閉を保つコック（密栓）３１は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの樹脂材で形成され、外面にアッパータンク３ａの雌ねじ部３０ｃと螺合する雄ねじ部３１ａを形成し、アッパータンク３ａのシール部３０ｄとの間でシールを保つためのＯリング３２が嵌められている。

ちなみに図３中の３ｃは、偏平チューブおよび図示しないコルゲートフィンなどで構成されるラジエータ３のコア部であり、３ｄは偏平チューブ端をろう付け固定し、シールパッキン３ｅを介してアッパータンク３ａとかしめ結合されるコアプレートである。

上記構成におけるラジエータ３への注水作業を簡単に説明する。完全密閉型リザーブタンク４の加圧キャップ７を取り外した状態で、注水口３０に注水用の設備や治具を接合係止し、所定量の注水を行う。注水口３０から注がれた冷却水はラジエータ３内に充填されると共に、連通管９を通って完全密閉型リザーブタンク４内にも充填される。その後、注水用の設備や治具を取り外して注水口３０はコック３１を締め込んで密封し、完全密閉型リザーブタンク４には加圧キャップ７を取り付けることで注水が完了する。

次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、ラジエータ３内の冷却水量の変化を吸収すると共に、ラジエータ３内と連通した密閉空間を構成する完全密封型リザーブタンク４を備えた完全密封型リザーブタンクシステムにおいて、ラジエータ３のアッパータンク３ａと加圧キャップ７を備えた完全密封型リザーブタンク４とを連通させると共に、アッパータンク３ａに注水口３０を設けている。

これによれば、注水口３０から直接ラジエータ３内へ注水できることから、注水が短時間で容易にでき、ラジエータ３内に空気が残ることもない。ちなみに、注水口３０から注入された冷却水はラジエータ３内に充填されると共に、連通管９を通って完全密閉型リザーブタンク４内にも充填されるが、完全密閉型リザーブタンク４の容量は小さいため細い連通管９を介しても充填に時間がかかるというようなことはない。

また、注水口３０をコック３１にて密閉している。これによれば、この注水口３０は、最初の注水時や冷却水の入れ換え時など、大量に冷却水を注入する時にしか用いないため、簡素なコック３１で密閉すれば良く、コストへの負担が少ない。

また、完全密封型リザーブタンク４に形成した加圧キャップ７の取付口の外形形状およびシール形状と同等の外形形状３０ａおよびシール形状３０ｂを、注水口３０の周りに設けている。これによれば、従来、注水時に用いている設備や治具を、従来タイプとも共用して用いることができるようになる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、車両用エンジンの冷却装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。

本発明の一実施形態における車両用エンジン冷却装置を示した冷却系統図である。 図１中Ａ部の完全密閉型リザーブタンク４の主要構造を示した部分断面図である。 図１中Ｂ部の注水口３０の概略構造を示した部分断面図である。 従来の車両用エンジン冷却装置を示した冷却系統図である。

符号の説明

３…ラジエータ
３ａ…アッパータンク（上側タンク）
４…完全密封型リザーブタンク
７…加圧キャップ（圧力調整栓）
３０…注水口
３０ａ…外形形状（形状）
３０ｂ…シール形状（形状）
３１…コック（密栓）

Claims (3)

1. ラジエータ（３）内の冷却水量の変化を吸収すると共に、前記ラジエータ（３）内と連通した密閉空間を構成する完全密封型リザーブタンク（４）を備えた完全密封型リザーブタンクシステムであり、
   前記ラジエータ（３）の上側タンク（３ａ）と圧力調整栓（７）を備えた前記完全密封型リザーブタンク（４）とを連通させると共に、前記上側タンク（３ａ）に注水口（３０）を設けたことを特徴とする完全密封型リザーブタンクシステム。
2. 前記注水口（３０）を密栓（３１）にて密閉していることを特徴とする請求項１に記載の完全密封型リザーブタンクシステム。
3. 前記完全密封型リザーブタンク（４）に形成した前記圧力調整栓（７）の取付口の外形形状およびシール形状と同等の形状（３０ａ、３０ｂ）を、前記注水口（３０）の周りに設けたことを特徴とする請求項１に記載の完全密封型リザーブタンクシステム。

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