JP2009013906A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】従来の水冷式のエンジンにおいては、ウォータジャケット内の冷却水は自然循環する構成であったため、冷却水に不純物が混じると、冷却水よりも比重の重い不純物や結晶等はウォータジャケットの底部に溜まり、詰まりの原因となり、循環できずに焼けてしまう可能性があった。
【解決手段】シリンダブロック４またはシリンダヘッド３の上方に冷却水タンク６を配置し、該シリンダブロック４またはシリンダヘッド３内部に形成した水ジャケット１２と前記冷却水タンク６を連通したエンジン１において、前記水ジャケット１２下部に設けた冷却水出口孔２１と冷却水ポンプ１４の吸入側とを連通する配管と、前記水ジャケット１２下部に設けた冷却水入口孔１８と冷却水ポンプ１４の吐出側を連通する配管とを備え、前記各配管の途中に継手２８を介装し、該継手２８を冷却水タンク６の上部に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水冷式のエンジンに関し、特にそのシリンダブロックまたはシリンダヘッド上方に配置する冷却水タンクの冷却水配管構造の技術に関する。

従来から、水冷式のエンジンにおいては、シリンダの周囲に水ジャケット（ウォータジャケット）を配設するとともに、シリンダの上方に冷却水タンクを配設したものが知られている。前記エンジンでは、冷却水タンクとウォータジャケットとは連通されて、エンジン作動時にウォータジャケット内の冷却水が温められると、該冷却水が上昇して冷却水タンク内に入り、該冷却水よりも冷たい冷却水タンク内の水が代わりにウォータジャケット内に入り、このようにして冷却水が循環することによってシリンダを冷却するようにしていた。
前記冷却水タンクの上部には冷却水の補給口が設けられ、該補給口を介して冷却水を充填するとともに、冷却水タンク内と外気とを連通させて、冷却水の温度上昇により体積が増加したり、水蒸気が発生しても許容できるようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２５０３８８号公報

しかし、従来の水冷式のエンジンにおいては、ウォータジャケット内の冷却水は自然循環する構成であったため、冷却水に不純物が混じると、冷却水よりも比重の重い不純物や結晶等はウォータジャケットの底部に溜まり、詰まりの原因となり、循環できずに焼けてしまう可能性があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、シリンダブロックまたはシリンダヘッドの上方に冷却水タンクを配置し、該シリンダブロックまたはシリンダヘッド内部に形成した水ジャケットと前記冷却水タンクを連通したエンジンにおいて、前記水ジャケット下部に設けた冷却水出口孔と冷却水ポンプの吸入側とを連通する配管と、前記水ジャケット下部に設けた冷却水入口孔と冷却水ポンプの吐出側を連通する配管とを備え、前記各配管の途中に継手を介装し、該継手を冷却水タンクの上部に配置するものである。

請求項２においては、前記冷却水出口孔または冷却水入口孔の少なくとも一方に分岐配管を接続し、該分岐配管の一の接続口にドレンコックを接続するものである。

請求項３においては、前記冷却水ポンプの吐出側と吸入側にそれぞれ接続する継手を一体的に構成するものである。

請求項４においては、前記継手を、前記冷却水タンクの上部に設けた補給水口の蓋体に一体的に取付けるものである。

請求項５においては、前記冷却水出口孔と冷却水入口孔にそれぞれ接続する配管のそれぞれの他端に接続する継手を分岐管により構成し、該分岐管の一端を冷却水タンク内に挿入するものである。

請求項６においては、前記配管の少なくとも一方、またはその一部を透明のパイプで構成するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、シリンダブロック、または、シリンダヘッドに形成した水ジャケット（ウォータジャケット）と前記冷却水タンクとが配管を介して循環できるようになり、冷却効率を向上できる。また、冷却水ポンプと配管の接続が容易にできる。

請求項２においては、水ジャケット（ウォータジャケット）下部に溜まる砂等をドレンコックを開くだけで容易に排出することができ、詰まりを防止して冷却不良を低減することができる。また、冷却水タンクおよび水ジャケット内の冷却水を容易に排出できる。

請求項３においては、単一の継手に集約することで、配管の接続が容易になり、また、組立ても容易にできる。

請求項４においては、冷却水タンク自体を加工することなく配管することができ、後付けが容易にできる。また、交換等のメンテナンスが容易となり、蓋を外すことにより容易に冷却水の補給ができる。

請求項５においては、入口経路と出口経路それぞれ２系統の通路を確保することができ、一方が詰まった場合でも運転が可能となる。

請求項６においては、冷却水の量が外部から容易に認識することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るエンジンの冷却水配管系統の全体的な構成を示した断面図である。
図２は同じく冷却水タンク上部の補給水口近傍に設けられる、継手を示す詳細断面図である。
図３は同じく継手を示す、図２上のＸ矢視における断面図である。
図４は同じく継手を示す、図２上のＹ矢視における断面図である。
図５は冷却水タンク上部の補給水口近傍に設けられる継手を固定する蓋体を示す断面図である。
図６は本発明の一実施例に係るエンジンの全体構成を示す前方斜視図である。

［エンジン１］
まず、本発明に係るディーゼルエンジン（以下、「エンジン」とする。）１の全体構成について図６を用いて説明する。なお、以下においては、図６に示す矢印Ａの方向を前方として左右方向を定義し、かつ、図面上の上下方向をエンジン１の上下方向として説明する。
本発明に係るエンジン１はシリンダヘッド３や、シリンダブロック４や、クランクケース５等から構成されるエンジン本体２からなる。エンジン本体２のクランクケース５内にクランク軸が支承され、該エンジン本体２の水平方向に摺動するピストンや、該ピストンを収容するシリンダ等が収納されており、シリンダヘッド３側には、ロッカアームやプッシュロッド等の弁駆動機構が構成されている。

前記シリンダヘッド３、および、シリンダブロック４の上側には冷却水タンク（冷却水ホッパ）６が配置されるとともに、クランクケース５の上側には燃料タンク７が配置されており、冷却水タンク６と燃料タンク７とがエンジン本体２上にて左右並べて配置されている。
また、エンジン１の上部に配置する前記両タンク６・７の上面は略同一平面上に位置し、その略中央部には、エンジン１を吊り上げる際の掛止部を有する吊り上げボルト１０が設けられている。
なお、エンジン本体２の側部には、燃料フィルタ８、エアクリーナ９、および、排気マフラー１１等がそれぞれ配設されている。

本発明に係るエンジン１においては、前述したように、エンジン本体２上に冷却水タンク６と燃料タンク７とが左右並べて配置されており、本実施形態においては、図６に示すように、エンジン本体２上の右側に冷却水タンク６、左側に燃料タンク７が配設される。

冷却水タンク６は、いわゆるホッパ式となっており、前記シリンダの周囲に形成されるウォータジャケット１２（図１参照。）に連通した状態でシリンダヘッド３、および、シリンダブロック４上にボルト等により固定される。

燃料タンク７は、別々に形成される上部シェル７ａと下部シェル７ｂとが、それぞれの開口部の全周に外向きに形成されるフランジを、上下合わせ面にて接合されることにより構成され、この上下合わせ面には前記各フランジが接合された縁部７ｃが形成される。そして、燃料タンク７はその縁部７ｃを介してクランクケース５上にて固定される。

エンジン本体２上にて左右並べて隣接配置される冷却水タンク６と燃料タンク７との間に溝状の空間が形成され、この空間は上部形状に合わせてプレート状のカバー（化粧板）２０により覆われている。

［冷却水配管］
次に、本発明に係るエンジン１の冷却水配管の全体について、図１を用いて説明する。
本発明に係るエンジン１の冷却構造は、該エンジン１の外部に循環用の配管を設けて冷却水ポンプ１４と接続し、冷却水タンク６とウォータジャケット１２との間で、強制的に冷却水を循環させるようにしている。

前記シリンダブロック４の左右方向の中心に筒状のシリンダライナ１３を固設して、シリンダを形成し、該シリンダライナ１３内にピストンが左右方向に摺動自在に収納されている。該シリンダライナ１３の周囲には、ウォータジャケット１２が形成され、冷却水が流通できるようにして、シリンダブロック４を冷却できるようにしている。また、シリンダブロック４の左側にはシリンダヘッド３を固設しており、該シリンダヘッド３内にもウォータジャケット１２が形成されて冷却水がシリンダヘッド３内のウォータジャケット１２とシリンダブロック４内のウォータジャケット１２との冷却水が流通できるようにしている。該ウォータジャケット１２の上部で前記冷却水タンク６の底部が連通されて、ウォータジャケット１２と冷却水タンク６内が流通できるようにしている。

また、前記シリンダブロック４、または、シリンダヘッド３の側部に冷却水入口孔１８を設けて前記ウォータジャケット１２と連通し、該冷却水入口孔１８に分岐配管２５の一端を接続している。該分岐配管２５は三方継手により構成して、第一接続口２５ａを前記冷却水入口孔１８と接続し、第二接続口２５ｂは前記第一接続口２５ａの軸心の延長線上に配置して、該第二接続口２５ｂにドレンコック２４が接続されている。つまり、第一接続口２５ａと第二接続口２５ｂとドレンコック２４は一直線上に配置している。このように構成することで、ドレンコック２４を開くことで、排水抵抗が小さく途中で滞ることなく冷却水の排水が容易に行うことができる。

第三接続口２５ｃは吐出配管１６に接続されており、第一の接続口２５ａと第二の接続口２５ｂに対して直交するように配置して上方に開口している。該吐出配管１６の他側は、後述する継手２８を介して冷却水ポンプ１４の吸入側と接続されている。

また、前記シリンダブロック４、または、シリンダヘッド３の底部に冷却水出口孔２１を設けて前記ウォータジャケット１２と連通し、該冷却水出口孔２１に分岐配管２６の一端を接続している。該分岐配管２６は三方継手により構成して、第一接続口２６ａを前記冷却水出口孔２１と接続し、第二接続口２６ｂは前記第一の接続口２６ａの軸心の延長線上に配置して、該第二接続口２６ｂにドレンコック２７が接続されている。つまり、第一接続口２６ａと第二接続口２６ｂとドレンコック２７は一直線上に配置している。このように構成することで、ドレンコック２７を開くことで、排水抵抗が小さく途中で滞ることなく冷却水の排水が容易に行うことができる。特に、冷却水出口孔２１がウォータジャケット１２の最底部に開口することにより、すべての冷却水を排水できるとともに、ウォータジャケット１２に溜まった砂や沈殿物等の不純物を冷却水とともに排出することができ、詰まりを防止することができる。

第三接続口２６ｃは吸入配管１７に接続されており、第一接続口２６ａと第二接続口２６ｂに対して直交するように配置して側方に開口している。前記吸入配管１７の他側は後述する継手２８を介して冷却水ポンプ１４の吐出側と接続されている。なお、本実施例では、冷却水入口孔１８はシリンダブロック４の側面に設け、冷却水出口孔２１はシリンダヘッド３の底面に設けている。

このように、前記冷却水出口孔２１または冷却水入口孔１８の少なくとも一方に分岐配管２５または分岐配管２６、または分岐配管２５・２６を接続し、該分岐配管２５または２６の一の接続口にドレンコック２４・または２７を接続するため、ウォータジャケット１２下部に溜まる砂等を、ドレンコック２４または２７を開くだけで容易に排出することができ、日常点検等により、冷却水配管内の詰まりを防止して冷却不良を低減することができる。
また、メンテナンス等により冷却水タンク６、および、ウォータジャケット１２内の冷却水を強制的に排出する必要がある場合には、該ドレンコック２４または２７を開くことにより容易に冷却水を排出することができる。

また、前記冷却水タンク６の上面中央部には冷却水を補給するための補給水口６ａが設けられており、該補給水口６ａは蓋体２９により塞がれている。該蓋体２９には後述する継手２８が一体的に固設されている。

前記継手２８を、冷却水タンク６の上部に設けた補給水口６ａの蓋体２９に一体的に取付けることで、冷却水タンク６自体を新たに加工したり、別途取付部品等を設けることもなく配管することができ、後付けが容易にできる。また、交換等のメンテナンスが容易となり、蓋体を外すことにより容易に冷却水の補給ができる。

すなわち、図２に示すように、前記継手２８は吐出用分岐管３０と吸入用分岐管３１と固定用フランジ３２とを備えて一体的に構成されている。
吐出用分岐管３０は図２、図３に示すように、略「ト」字状に構成され、上下方向に延出した本管３０ａの上端に形成した第一接続口３０ｂには配管が接続され、該配管は冷却水ポンプ１４の吐出側に接続されている。本管３０ａ上部の側面より側方に突出した第二接続口３０ｃは前記吐出配管１６と接続されている。言い換えれば、前記水ジャケット１２下部に設けた冷却水入口孔１８と冷却水ポンプ１４の吐出側を連通する配管の途中に吐出用分岐管３０（継手２８）を介装している。該第二接続口３０ｃは固定用フランジ３２よりも上方に配置している。そして、吐出用分岐管３０の一端は冷却水タンク６内に挿入している。詳しくは、下方に延出した本管３０ａの下端が吐出口３０ｄとして冷却水タンク６の底部まで延出されている。

吸入用分岐管３１は図２、図４に示すように、略「Ｔ」字状に構成され、上下方向に配置した本管３１ａの上端に横管が横設されて連通され、該横管の一端に第一接続口３１ｂを構成して前記吸入配管１７が接続されている。横管の他端には第二接続口３１ｃが形成されて、配管等を介して冷却水ポンプ１４の吸入側と接続されている。言い換えれば、前記水ジャケット１２下部に設けた冷却水出口孔２１と冷却水ポンプ１４の吸入側とを連通する配管の途中に吸入用分岐管３１（継手２８）を介装している。本管３１ａの下端は下方に延出して吸入口３１ｄとして冷却水タンク６の中途部まで延出されて、液面よりも下側となるように配設している。

固定用フランジ３２は円板を断面視で逆凹状に構成して、前記本管３０ａ・３１ａが平行の状態で中央部を貫通してその上部に一体的に固設している。該固定用フランジ３２の周囲は図５に示すように、補給水口６ａに嵌合して、蓋体２９により固定できるようにしている。つまり、継手２８は冷却水タンク６の上部に配置されることになる。

前記蓋体２９はキャップ２９ａと取付ナット２９ｂからなり、キャップ２９ａと取付ナット２９ｂはそれぞれ中央部に開口部を設けて前記本管３０ａ・３１ａを貫通し、キャップ２９ａの下内側に取付ナット２９ｂを固定し、該キャップ２９ａが取付ナット２９ｂを回すための握りと化粧カバーを兼ねた構造となっている。該取付ナット２９ｂは外周側面に螺子部が形成され、該螺子部が補給水口６ａの内周に形成した螺子部に螺装する構成としている。こうして、蓋体２９は継手２８を取り付けた状態で開けたり閉じたりできるようにして、点検や交換とうが容易にできるようにしている。

そして、前記冷却水ポンプ１４の吐出側と吸入側にそれぞれ接続する継手２８を一体的に構成しているので、単一の継手に集約することができ、配管の接続、および、組立てが容易にできる。

また、前記冷却水出口孔２１と冷却水入口孔１８にそれぞれ接続する配管１６・１７のそれぞれの他端に接続する継手２８を分岐管３０・３１により構成し、該分岐管３０・３１の一端を冷却水タンク６内に挿入するため、入口経路と出口経路それぞれ２系統の通路を確保することができ、一方が詰まった場合でも運転が可能となる。

ここで、前記吐出配管１６、および、吸入配管１７は、本実施例では鋼管により構成しているが限定するものではなく、たとえば、耐熱性の透明のパイプにより構成することも可能である。このように透明のパイプで構成することにより、内部を循環する冷却水を外部から視認可能となり、冷却水タンク６内の冷却水の量も容易に判断することが可能となる。

すなわち、前記配管１６・１７の少なくとも一方、または両方、または、その一部を透明のパイプで構成することで、冷却水の量が外部から容易に認識することができ、かつ、砂や埃等が配管内部に堆積して詰まった場合等、外部から確認することができるため、日常点検も容易にできることとなる。

次に、冷却水の流れを説明する。冷却水ポンプ１４はエンジン１またはモータ等によって駆動され、該冷却水ポンプ１４の駆動により外部冷却水経路、即ち、ウォータジャケット１２内の冷却水を冷却水出口孔２１から分岐配管２６、吸入配管１７を介して吸入用分岐管３１に入り、配管を介して冷却水ポンプ１４の吸入側に吸入されるとともに、内部冷却水経路、即ち、本管３１ａの下端の吸入口３１ｄから冷却水タンク６の冷却水を吸入し、配管を介して冷却水ポンプ１４の吸入側に吸入される。

従って、外部冷却水経路または内部冷却水経路のいずれか一方の冷却水経路が詰まった場合であっても、他の経路から冷却水を吸入できるので、冷却水が過剰に高温となることがなく、冷却水を循環して、エンジンを冷やすことができる。

また、冷却水ポンプ１４から吐出された冷却水は、配管を介して継手２８（吐出用分岐管３０）に入り、外部冷却水経路は、第二接続口３０ｃから吸入配管１６、分岐配管２５、冷却水入口孔１８を介してウォータジャケット１２内に入る。また、内部冷却水経路では、本管３０ａ下端の吐出口３０ｄから冷却水タンク６の下部に入ることとなる。

従って、外部冷却水経路または内部冷却水経路のいずれか一方の冷却水経路が詰まった場合であっても、他の経路から冷却水を吐出することが可能となり、冷却水ポンプ１４に過剰な負荷がかかることがなく、また、冷却水を循環させてエンジンを冷やすことができる。

このように、シリンダブロック４またはシリンダヘッド３の上方に冷却水タンク６を配置し、該シリンダブロック４またはシリンダヘッド３内部に形成した水ジャケット１２と前記冷却水タンク６を連通したエンジン１において、前記水ジャケット１２下部に設けた冷却水出口孔２１と冷却水ポンプ１４の吸入側とを連通する配管と、前記水ジャケット１２下部に設けた冷却水入口孔１８と冷却水ポンプ１４の吐出側を連通する配管とを備え、前記各配管の途中に継手２８を介装し、該継手２８を冷却水タンク６の上部に配置するため、シリンダブロック４またはシリンダヘッド３に形成したウォータジャケット１２と前記冷却水タンク６とが配管を介して循環できるようになり、冷却効率を向上できる。

また、冷却水ポンプ１４との接続部は、冷却水タンク６の上面に設けられる吐出配管１６、および、吸入配管１７の上端部において行うため、該冷却水ポンプ１４と配管の接続作業を容易に行うことができる。また、底部より冷却水を吸入するため、冷却水が滞ることなく循環させることができ、冷却効率を向上できる。

本発明の一実施例に係るエンジンの冷却水配管系統の全体的な構成を示した断面図。 同じく冷却水タンク上部の補給水口近傍に設けられる、継手を示す詳細断面図。 同じく継手を示す、図２上のＸ矢視における断面図。 同じく継手を示す、図２上のＹ矢視における断面図。 冷却水タンク上部の補給水口近傍に設けられる継手を固定する蓋体を示す断面図。 本発明の一実施例に係るエンジンの全体構成を示す前方斜視図。

符号の説明

１ エンジン
２ エンジン本体
３ シリンダヘッド
４ シリンダブロック
６ 冷却水タンク
６ａ 補給水口
１２ ウォータジャケット
１３ シリンダライナ
１４ 冷却水ポンプ
１５ 取付ブラケット
１６ 吐出配管
１７ 吸入配管
１８ 冷却水入口孔
１９ 配管
２１ 冷却水出口孔
２２ 配管
２３ 連通孔
２４ ドレンコック
２５ 分岐配管
２６ 分岐配管
２７ ドレンコック
２８ 継手

Claims (6)

1. シリンダブロックまたはシリンダヘッドの上方に冷却水タンクを配置し、該シリンダブロックまたはシリンダヘッド内部に形成した水ジャケットと前記冷却水タンクを連通したエンジンにおいて、前記水ジャケット下部に設けた冷却水出口孔と冷却水ポンプの吸入側とを連通する配管と、前記水ジャケット下部に設けた冷却水入口孔と冷却水ポンプの吐出側を連通する配管とを備え、前記各配管の途中に継手を介装し、該継手を冷却水タンクの上部に配置する、ことを特徴とするエンジン。
2. 前記冷却水出口孔または冷却水入口孔の少なくとも一方に分岐配管を接続し、該分岐配管の一の接続口にドレンコックを接続する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記冷却水ポンプの吐出側と吸入側にそれぞれ接続する継手を一体的に構成する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
4. 前記継手を、前記冷却水タンクの上部に設けた補給水口の蓋体に一体的に取付ける、ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
5. 前記冷却水出口孔と冷却水入口孔にそれぞれ接続する配管のそれぞれの他端に接続する継手を分岐管により構成し、該分岐管の一端を冷却水タンク内に挿入する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
6. 前記配管の少なくとも一方、またはその一部を透明のパイプで構成する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。

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