JP2014199019A - ラジエータキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数が少なくなって構造が単純で安価になるとともに、小型化が可能になり、さらに弁の開閉がスムーズになるラジエータキャップを提供すること。【解決手段】 ラジエータ１０の注水口１５に取り付けられるラジエータキャップ２０を、キャップ本体２１と、加圧プレート２５と、ガスケット２７と、加圧ばね２６とで構成した。加圧プレート２５は、上部吸引孔２５ｄを備え、細径環状部１５ｃとキャップ本体２１との間に配置されている。ガスケット２７は、複数の下部吸引孔２７ｇが形成された可撓性のゴムからなっており、加圧プレート２５の下部に設置されている。加圧ばね２６は、キャップ本体２１と加圧プレート２５との間に配置され、ガスケット２７を細径環状部１５ｃに押圧する。そして、加圧プレート２５の外周面に被係合部２５ｉが形成され、ガスケット２７の外周部に、被係合部２５ｉに係合できる係合部２７ｆが形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、ラジエータやリザーブタンクなどからなる冷却水を収容する容器の上部に設けられた筒状の注水口に取り付けられるラジエータキャップに関する。

従来から、エンジンの冷却に使用されるラジエータや、ラジエータに接続されたリザーブタンクの上部には、筒状の注水口が設けられており、この注水口にラジエータキャップが着脱可能に取り付けられている。（例えば、特許文献１参照）。このラジエータキャップは、通路を介してリザーブタンクに接続されたラジエータの注水口に取り付けられている。そして、このラジエータキャップには、注水口に係合する外蓋と、外蓋に接合された内蓋とで、板バネとパッキンとを挟持したキャップが備わっている。内蓋の内部には、加圧弁本体が摺動自在に配設され、内蓋と加圧弁本体との間には加圧スプリングが配設されている。また、内蓋の下面には、注水口の内部に形成された円筒上部に当接して注水口を塞ぐパッキンが設けられている。

加圧弁本体の中央には、下方から上方に向けて内径が減少した逃がし通路が形成されており、その逃がし通路に中心棒と平板部とを備えた調整弁本体が組み付けられている。中心棒は下方から上方に向けて外径が減少する先細り状に形成されて逃がし通路内に配置され、平板部は中心棒の下端に連結され、上面における中心棒の周囲に逃がし通路を閉塞できるパッキンが設けられている。また、中心棒の先端にはサークリップが取り付けられており、これによって調整弁本体は、逃がし通路から落下することを防止された状態で上下移動が可能になっている。

このため、ラジエータ内の圧力が上昇すると、逃がし通路内を空気や冷却水が通過し、その流れの勢いによって、調整弁本体が上方に吸い上げられて逃がし通路は閉塞される。さらに、ラジエータ内の圧力が上昇すると、加圧スプリングの弾性に抗して調整弁本体は加圧弁本体とともに上昇して円筒上部が開口する。また、ラジエータ内が負圧になると、調整弁本体が下方に引っ張られて逃がし通路を開口させる。これによって、リザーブタンク内の冷却水は、通路から逃がし通路を通りラジエータ内に流れていく。

特開平５−１６９６０号公報

しかしながら、前述した従来のラジエータキャップでは、調整弁本体を、中心棒、平板部およびパッキンで構成するとともに、調整弁本体を加圧弁本体に組み付けるためにサークリップを用いているため、部品点数が多くなりコストが高くなるとともに、構造が複雑になるという問題がある。また、加圧弁本体の下部や調整弁本体が、円筒上部の内部にまで延びているため、ラジエータキャップの上下方向の長さが長くなってラジエータキャップが大型化するという問題もある。さらに、サークリップを介して加圧弁本体に組み付けられた調整弁本体の全体が加圧弁本体に対して進退するため、調整弁本体が不安定になってがたつきやすくなるという問題もある。

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、その目的は、部品点数が少なくなって構造が単純で安価になるとともに、小型化が可能になり、さらに弁の開閉がスムーズになるラジエータキャップを提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

前述した目的を達成するため、本発明に係るラジエータキャップの構成上の特徴は、冷却水を収容する容器（１０）の上部に設けられ、側部に外部（１１）に連通する通路（１６）が形成され、内周面下部側に細径環状部（１５ｃ，１８ｃ，１９ｃ）が形成された筒状の注水口（１５，１８，１９）に取り付けられるラジエータキャップ（２０，３０，４０）であって、注水口の上部に着脱可能に取り付けられて注水口の上端開口を閉塞するキャップ本体（２１，２３，２４，３１，３３，３４，４１，４３，４４）と、細径環状部とキャップ本体との間に上下移動可能に配置され、中央部に上下に貫通する上部吸引孔（２５ｄ，４５ｄ）が形成された加圧プレート（２５，３５，４５）と、上部吸引孔を開閉可能な状態で加圧プレートの下部に設置され、加圧プレートにおける上部吸引孔の外周側部分に対向して上下に貫通する複数の下部吸引孔（２７ｇ，３７ｇ）が円周方向に間隔を保って形成された可撓性を有するゴム製のガスケット（２７，３７，４７）と、キャップ本体と加圧プレートとの間に配置され、加圧プレートを介してガスケットを細径環状部に押圧する加圧ばね（２６，３６ａ，３６ｂ，４６）とを備え、加圧プレートの外周面に凹部または凸部からなる被係合部（２５ｉ）が円周に沿って形成され、ガスケットの外周部に、内周面に被係合部に係合できる凸部（２７ｆ）または凹部が形成された環状の係合部（２７ｂ）が設けられていることにある。

本発明に係るラジエータキャップでは、ガスケットを可撓性を有するゴムで構成し、このガスケットを加圧プレートを介して加圧ばねで注水口の細径環状部に押し付けるようにしている。このため、容器内の圧力が上昇してガスケットの中央部分が上方に付勢されると、ガスケットの中央部分によって上部吸引孔が閉塞されるが、そのときのガスケットを上方に押し上げようとする容器内の圧力が加圧ばねの押圧力よりも小さいときには、容器は閉塞状態に維持される。そして、容器内の圧力が加圧ばねの押圧力以上になると、容器内の圧力によってガスケットは加圧プレートに押し付けられ、加圧ばねの押圧力に抗して加圧プレートを上昇させる。これによって、容器内の冷却水、水蒸気または空気からなる流体が細径環状部の上端開口とガスケットとの間を通過して通路から外部に放出される。

また、容器内の圧力が外部の圧力よりも低い負圧の場合には、ガスケットの中央部分は容器の内部側に吸引される。これによって、ガスケットの中央部分が下方に撓んで加圧プレートから離れていき、外部から通路に入った流体が、加圧プレートの上部吸引孔およびガスケットの下部吸引孔を通過して容器内に吸引される。このように、容器内の圧力に応じて、容器内から流体を外部に放出したり、容器内に外部から流体を吸引したりすることにより、容器内の圧力を一定の範囲に調整することができる。これによって、容器が破損することを防止できる。なお、容器内と外部との圧力が同じときには、上部吸引孔は、ガスケットによって閉塞されていてもよいし開口していてもよい。

また、本発明では、ガスケットを可撓性を有するゴムからなる一体のもので構成するとともに、その外周部に環状の係合部を設けている。そして、係合部を、加圧プレートの外周面に形成された被係合部に係合させることにより、ガスケットを加圧プレートに組み付けている。このため、ガスケットを複数の部品で構成し、さらにそのガスケットを他の組み付け用部品を用いて加圧プレートに組み付けるといったことがなくなり、ラジエータキャップを構成する部品の点数が少なくなって安価になるとともに、ラジエータキャップの構造が単純になる。また、ラジエータキャップの下端部に位置するガスケットが注水口の内部に設けられた細径環状部の上端に位置するようになるため、ラジエータキャップの上下の長さを短くでき、これによってラジエータキャップの小型化が可能になる。

さらに、ガスケットは外周側部分が加圧プレートの外周面に組み付けられて固定され中央部分だけが上下に撓むようになるため、弁が開閉する際の動作がスムーズになる。また、本発明に係るラジエータキャップは、例えば、リザーブタンクの上部空間が外部に連通した簡易密閉式ラジエータ装置のラジエータや、リザーブタンクが外部に対して密閉された完全密閉式ラジエータ装置のリザーブタンクに取り付けることができる。そして、ラジエータにラジエータキャップを取り付けたときには、リザーブタンクが本発明に係る外部となり、リザーブタンクにラジエータキャップを取り付けたときには、大気中が本発明に係る外部となる。なお、キャップ本体と加圧プレートとの間に配置される加圧ばねは、キャップ本体と加圧プレートとに直接接した状態で配置されていてもよいし、他の部材を介して配置されていてもよいものとする。

本発明に係るラジエータキャップの他の構成上の特徴は、加圧プレートの上面における上部吸引孔の周縁部に下方から上方にいくにしたがって先細りになった円筒状の流体排出部（２５ｃ，３５ｃ）が設けられているとともに、ガスケットの上面中央に流体排出部内に延びる先細り状の流路形成部（２７ｅ，３７ｅ）が設けられ、容器内の圧力の上昇により、流体排出部と流路形成部との間を流体が通過すると、ガスケットの中央側（２７ａ，３７ａ）が上方に撓んで、上部吸引孔が閉塞されるようにしたことにある。

本発明では、加圧プレートの上部吸引孔の周縁部に下方から上方にいくにしたがって先細りになった円筒状の流体排出部が設けられ、ガスケットの上面中央に流体排出部内に延びる先細り状の流路形成部が設けられている。そして、容器内と外部との圧力が同じときには、流体排出部および上部吸引孔は開口している。このため、容器内の圧力が上昇して、容器内の空気や冷却水が流体排出部と流路形成部との間を流れて行くと、上方に行くほど流速が速くなって、流路形成部は上方に吸い上げられる。これによって、ガスケットの中央部分が上方に撓んで、上部吸引孔が閉塞される。そして、その後さらに、容器内の圧力が上昇すると、ガスケットは加圧プレートとともに上昇して、容器内の空気や冷却水が細径環状部の上端開口とガスケットとの間を通過して通路から外部に放出される。

このラジエータキャップは、ラジエータに取り付けることがより好ましい。ラジエータの場合、内部の殆どの部分に冷却水が充填され、上部の僅かな部分に空気や水蒸気が入っている。このため、本発明に係るラジエータキャップをラジエータに取り付けた場合には、最初に流体排出部と流路形成部との間から空気が放出され、ついで、冷却水が放出される際に上部吸引孔が閉塞される。そして、その後は、細径環状部とガスケットとの間から冷却水が通路を介してリザーブタンクに放出されるようになる。したがって、本発明に係るラジエータキャップは、主として、冷却水をリザーブタンクとの間で移動させるラジエータに設けるラジエータキャップとして好適なものである。

本発明に係るラジエータキャップのさらに他の構成上の特徴は、加圧プレートの外周面における被係合部の上方に係合突部（２５ｇ）が形成され、被係合部の外周側に、キャップ本体から下方に延びて内周側に係合突部の下方に位置して加圧プレートが落下することを防止する落下防止部（２２ｄ）が形成されたリンク（２２，３２，４２）が設けられていることにある。また、本発明においては、リンク（３２，４２）の下端部（４２ａ）が、係合部の外周側まで延びて、係合部が被係合部から外れることを防止していることがより好ましい。

本発明によると、リンクによって加圧プレートがキャップ本体から脱落することを防止できる。さらに、そのリンクの下端部を係合部の外周側まで延ばすことにより、ガスケットが加圧プレートから脱落することを確実に防止できる。

本発明の第１実施形態に係るラジエータキャップが取り付けられたラジエータとリザーブタンクとからなる簡易密閉式ラジエータ装置をエンジンに接続した状態を示した概略図である。 ラジエータキャップが注水口に取り付けられた状態を示した断面図である。 加圧プレートを示した斜視図である。 ガスケットを示した斜視図である。 上部吸引孔が閉塞した状態のラジエータキャップが注水口に取り付けられた状態を示した断面図である。 加圧プレートとガスケットとが押し上げられた状態のラジエータキャップが注水口に取り付けられた状態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係るラジエータキャップが注水口に取り付けられた状態を示した断面図である。 本発明の第３実施形態に係るラジエータキャップが注水口に取り付けられた状態を示した断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係るラジエータキャップ２０が取り付けられたラジエータ１０とリザーブタンク１１とからなる簡易密閉式ラジエータ装置を、エンジン１２に接続した状態を示している。ラジエータ１０の下部とエンジン１２の内部に設けられた冷却水路（図示せず）の入口との間は、冷却水配管１３ａで接続されており、冷却水配管１３ａの中間部にウォーターポンプ１４が設けられている。また、エンジン１２の冷却水路の出口とラジエータ１０の上部との間は、エンジン１２を冷却した冷却水をエンジン１２の冷却水路からラジエータ１０に送る冷却水配管１３ｂで接続されている。

このため、ウォーターポンプ１４が作動すると、ラジエータ１０内の冷却水が冷却水配管１３ａを通ってエンジン１２の冷却水路に送られエンジン１２を冷却する。そして、エンジン１２を冷却することによって熱を吸収した冷却水は、冷却水配管１３ｂを通ってラジエータ１０に戻され、ラジエータ１０内を通過する。その間に、冷却水は、ラジエータ１０に設けられた前後に貫通する複数の隙間を通過する風、および、ラジエータ１０に設けられたフィン（図示せず）によって効果的に冷却される。

また、ラジエータ１０の上端部には注水口１５が形成されており、リザーブタンク１１は、本発明に係る通路としてのオーバーフローパイプ１６によってラジエータ１０の注水口１５の側部に接続されている。エンジン１２から戻される加熱された冷却水によってラジエータ１０内の温度が上昇し、そのためラジエータ１０内の冷却水や水蒸気が膨張して圧力が上昇すると、ラジエータ１０内の膨張した冷却水や水蒸気がリザーブタンク１１に放出される。これによって、ラジエータ１０内の圧力が異常に高くなることが防止される。また、ラジエータ１０内の温度が低下し、そのためラジエータ１０内の冷却水や水蒸気が収縮して負圧になると、リザーブタンク１１内の冷却水がラジエータ１０内に吸引される。これによって、ラジエータ１０内の圧力が異常に低くなることが防止される。

ラジエータ１０の注水口１５は、図２に示したように、略円筒状に形成されており、その外周面上部の所定部分に、外周側に突出する複数の係合段部１５ａが形成され、上端部に上方に滑らかに突出する突部１５ｂが円周に沿って形成されている。また、注水口１５の内周面下部には、細径環状部１５ｃが形成されており、これによって、注水口１５の下部側の内径は上部側の内径よりも小さくなっている。ラジエータ１０の内部は、細径環状部１５ｃの内部および注水口１５の上部空間を介してオーバーフローパイプ１６に連通している。

この注水口１５に取り付けられるラジエータキャップ２０は、蓋部材２１と、リンク２２と、ばね部材２３と、固定部材２４と、加圧プレート２５と、加圧ばね２６と、ガスケット２７とで構成されている。なお、蓋部材２１と、ばね部材２３と、固定部材２４とで本発明に係るキャップ本体が構成される。蓋部材２１は、金属板を成形した円形の部材で構成されており、天井部２１ａと、天井部２１ａの周縁部から下方に延びる環状の周壁部２１ｂからなっている。そして、天井部２１ａは、中央側部分が下方に窪んだ段違いに形成され、その窪んだ部分の中央側に穴２１ｃが形成されている。また、周壁部２１ｂの下端の所定部分には、内周側に突出して係合段部１５ａの下面に係合できる係止片２１ｄが形成されている。

リンク２２は、金属板を成形した円形の部材で構成されており、天井部２２ａと、天井部２２ａの周縁部から下方に延びる環状の周壁部２２ｂからなっている。そして、天井部２２ａは、中央部と外周部とで囲まれた部分が上方に僅かに突出した幅広のばね支持部２２ｃで構成された段違い状に形成されている。ばね支持部２２ｃの幅は天井部２１ａの窪んだ部分の幅と略同じに設定され、その内周側に位置する中央部の直径は穴２１ｃの直径と略同じに設定されている。また、周壁部２２ｂの下部には、内周側に突出する落下防止部２２ｄが形成されている。

ばね部材２３は、金属製の板ばね２３ａと、板ばね２３ａの下面外周部分に設置されたゴム製のシール部２３ｂとで構成されており、固定部材２４を介して、蓋部材２１と、リンク２２との間に固定されている。板ばね２３ａは、リンク２２の上面における中央部からばね支持部２２ｃにかけての部分に沿った状態でリンク２２に接合されており、その外周部は、蓋部材２１の周壁部２１ｂ近傍まで延びている。固定部材２４は、底部とその底部の周縁部から上方に延びる周壁部とからなり穴２１ｃ内に嵌合できる本体２４ａと、本体２４ａの上端から外周側に延びるフランジ部２４ｂとで構成されている。そして、本体２４ａを穴２１ｃ内に嵌合させてその底面を板ばね２３ａの中央部に接合させることにより、蓋部材２１に、リンク２２とばね部材２３とが固定部材２４を介して組み付けられている。

ラジエータキャップ２０は、注水口１５における係合段部１５ａが設けられていない部分に係止片２１ｄを合わせて蓋部材２１を注水口１５の上部に被せ、係止片２１ｄを係合段部１５ａよりも下方に位置させたのちに、ラジエータキャップ２０を回転させることにより、注水口１５に取り付けられる。このとき、係合段部１５ａに係止片２１ｄが係合し、板ばね２３ａの弾性によってシール部２３ｂが突部１５ｂに圧接されるため、ラジエータキャップ２０は注水口１５の上部から外れることなく、注水口１５の上端開口を閉塞する。このとき、注水口１５の上部は、蓋部材２１の周壁部２１ｂとリンク２２の周壁部２２ｂとの間に位置する。

加圧プレート２５は、樹脂材料で構成されており、加圧部２５ａと、被ガイド部２５ｂと、流体排出部２５ｃとで構成されている。加圧部２５ａは、中央に上下に貫通する上部吸引孔２５ｄが形成された円板状に形成されている。そして、加圧部２５ａの下面における上部吸引孔２５ｄの周囲の部分は凹状の傾斜面に形成され、その傾斜面における上部吸引孔２５ｄ側に下方に突出する内周側シール部２５ｅが形成されている。また、加圧部２５ａの下面における凹状の傾斜面の外周側には下方に突出する外周側シール部２５ｆが円周に沿って形成されている。

被ガイド部２５ｂは、図３に示したように、略円筒状に形成されており、外面上端には、外側に突出する係合突部２５ｇが形成されている。また、被ガイド部２５ｂの上端部における内面と外面との間には、円周方向に一定間隔で、上面から係合突部２５ｇの下部まで延びる６つの切込み部２５ｈが形成されている。さらに、加圧部２５ａと被ガイド部２５ｂとの連結部分の外周面には溝状の被係合部２５ｉが形成されている。被係合部２５ｉの下側の縁部は、被ガイド部２５ｂの外周面と同じ程度まで外周側に突出しており、被係合部２５ｉの上側の縁部は下側の縁部よりも外周側に突出している。また、被ガイド部２５ｂの内周面における下部は内周側に突出しており、この突出した部分の内周面と加圧部２５ａの上面とが交差する角部近傍部分でばね支持部２５ｊが構成される。

流体排出部２５ｃは、加圧部２５ａの上面における上部吸引孔２５ｄの周縁部から上方に延びる筒状に形成されており、下方から上方に行くにしたがって徐々に、内径、外径ともに小さくなっている。また、ばね支持部２５ｊの直径は、リンク２２のばね支持部２２ｃの外周部の直径と同じになっており、ばね支持部２５ｊは加圧ばね２６の下端部を支持し、ばね支持部２２ｃの外周部は加圧ばね２６の上端部を支持する。

このように構成された加圧プレート２５は、被ガイド部２５ｂを、リンク２２の周壁部２２ｂ内に入れて、係合突部２５ｇを、落下防止部２２ｄの上方に位置させることにより、被ガイド部２５ｂが周壁部２２ｂから外れることを防止した状態でリンク２２に組み付けられている。このため、加圧プレート２５は、被ガイド部２５ｂの上端部が、天井部２２ａに当接する上昇位置と、係合突部２５ｇが落下防止部２２ｄに当接する下降位置との間で、リンク２２に対して昇降できる。そして、リンク２２のばね支持部２２ｃと、加圧プレート２５のばね支持部２５ｊとの間に、金属製のコイルばねからなる加圧ばね２６が取り付けられており、この加圧ばね２６によって、加圧プレート２５は、リンク２２に対して下方に付勢されている。また、加圧ばね２６を設けたことによって、加圧プレート２５の上昇位置は、加圧ばね２６が最少長さまで収縮した位置で規制されるようになる。

ガスケット２７はゴムからなっており、加圧プレート２５の下部に組み付けられている。このガスケット２７は、図４に示したように、可動シール部２７ａと、環状係合部２７ｂと、可動シール部２７ａと環状係合部２７ｂとの間に設けられた薄肉部２７ｃとで構成されている。可動シール部２７ａは、円板状の基部２７ｄの上面中央に上方に延びる流路形成部２７ｅを形成して構成されている。流路形成部２７ｅは、下方から上方に行くにしたがって徐々に、細くなった先細り棒状に形成されており、流体排出部２５ｃの内部に挿入できる太さを備え、上下の長さが流体排出部２５ｃよりも長くなっている。

環状係合部２７ｂは、ガスケット２７の底部外周側部分と周壁部とを構成しており、周壁部の内周面には、加圧プレート２５の被係合部２５ｉに係合する凸部からなる係合部２７ｆが形成されている。そして、薄肉部２７ｃは、基部２７ｄと環状係合部２７ｂの底部との間に形成された薄肉の部分で構成されており、その薄肉部２７ｃに、上下に貫通する４つの円形の下部吸引孔２７ｇが円周方向に等間隔を保って形成されている。このガスケット２７は、流路形成部２７ｅを流体排出部２５ｃの内部に入れ、基部２７ｄを内周側シール部２５ｅに対向させ、環状係合部２７ｂの底部を外周側シール部２５ｆに圧接させた状態で、被係合部２５ｉに係合部２７ｆを係合させることにより、加圧プレート２５に組み付けられている。

そして、ガスケット２７は、加圧ばね２６の付勢力によって、注水口１５の細径環状部１５ｃの上端部に押し付けられている。また、その際、流体排出部２５ｃの内周面と流路形成部２７ｅとの間には隙間が形成され、ガスケット２７における薄肉部２７ｃの上方と、加圧プレート２５の下面との間には空間が形成されている。また、基部２７ｄと内周側シール部２５ｅとの間にも僅かな隙間が形成されており、これによって、ラジエータ１０の内部はオーバーフローパイプ１６に連通している。さらに、環状係合部２７ｂの周壁部の外周近傍には、注水口１５の内周面が位置しており、これによって、係合部２７ｆが被係合部２５ｉから外れることが防止される。

なお、加圧プレート２５を構成する樹脂材料としては、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂などを用いることがでる。特に、加圧プレート２５については、耐久性を要することからポリフェニレンサルファイド樹脂で構成することが好ましい。また、ガスケット２７を構成するゴムとしては、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）やＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）を用いることが好ましいが、シリコンゴム、水素アクリロニトル・ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムなどのゴムやエラストマ樹脂などを用いることもできる。

この構成において、エンジン１２の作動により、エンジン１２の温度が上昇して、サーモスタット（図示せず）が作動すると、ウォーターポンプ１４が作動する。その後、ラジエータ１０の圧力が所定値を超えると、ラジエータ１０内の空気や冷却水は、ラジエータキャップ２０およびオーバーフローパイプ１６を介してリザーブタンク１１内に送られる。さらに、リザーブタンク１１の圧力が所定値を超えると、リザーブタンク１１内の空気や水蒸気は大気中に放出される。また、ラジエータ１０とリザーブタンク１１との圧力が所定の負圧になると、大気中の空気がリザーブタンク１１内に入り、さらに、リザーブタンク１１内の冷却水や空気がオーバーフローパイプ１６およびラジエータキャップ２０を介してラジエータ１０の内部に吸引される。

このときのラジエータキャップ２０作動状態を、図２、図５および図６を用いて説明する。まず、図２に示した状態から、ラジエータ１０内の圧力が上昇したときには、まず、ラジエータ１０内の上部の空気や水蒸気が、下部吸引孔２７ｇ、加圧プレート２５とガスケット２７との間および流体排出部２５ｃと流路形成部２７ｅとの間を通過して、オーバーフローパイプ１６側に流れていく。このとき、流体排出部２５ｃの内周面と流路形成部２７ｅとは下方から上方にいくにしたがって細くなっているため、その隙間の断面積も下方から上方にいくにしたがって小さくなる。

このため、流体排出部２５ｃと流路形成部２７ｅとの間に形成される流路内での空気や水蒸気の流速は、下方から上方にいくにしたがって速くなり、これによって、ガスケット２７の可動シール部２７ａは上方に吸い上げられるようになる。そして、空気や水蒸気に続いて冷却水が流れ始めると、可動シール部２７ａはさらに上昇して、基部２７ｄの上面が加圧プレート２５の下面における上部吸引孔２５ｄの外周部分に押し付けられ、特に内周側シール部２５ｅに対しては圧接するようになる。また、環状係合部２７ｂの底部は、外周側シール部２５ｆに圧接している。これによって、ラジエータ１０は、図５に示した密閉状態に維持される。そして、ラジエータ１０内の圧力がさらに上昇して、例えば、１０８ｋＰａに達すると、ラジエータ１０内の圧力が加圧ばね２６の付勢力に抗してガスケット２７を加圧プレート２５とともに上昇させる。

これによって、図６に示したように、細径環状部１５ｃの上端部とガスケット２７との間に隙間が生じて、ラジエータ１０内の冷却水が、細径環状部１５ｃの内部空間から、細径環状部１５ｃの上端とガスケット２７との間を通過していく。そして、その冷却水は、オーバーフローパイプ１６を通過してリザーブタンク１１に送られる。これにより、ラジエータ１０内の圧力が異常に高くなってラジエータ１０が破損することが防止される。この場合、ガスケット２７が、内周側シール部２５ｅと外周側シール部２５ｆとに圧接されることによって、加圧プレート２５とガスケット２７との間から冷却水が漏れ出ることはない。

また、エンジン１２の停止などにより、ラジエータ１０内の温度が低下し、そのためラジエータ１０内の圧力がリザーブタンク１１内の圧力と同じかまたは小さくなると、ガスケット２７の可動シール部２７ａは、復元力や負圧の吸引力によってラジエータ１０の内部側に移動する。これによって、内周側シール部２５ｅから可動シール部２７ａが離れて、加圧プレート２５の上部吸引孔２５ｄとガスケット２７の下部吸引孔２７ｇとが連通する。そして、ラジエータ１０内の圧力がさらに低下して、例えば、５ｋＰａに達すると、リザーブタンク１１からラジエータ１０内に冷却水が戻される。これによって、ラジエータ１０内の圧力が異常に低くなってラジエータ１０が破損することが防止される。この場合、ガスケット２７の可動シール部２７ａと環状係合部２７ｂとの間に薄肉部２７ｃが形成されているため、可動シール部２７ａは、ラジエータ１０内の圧力の変化に敏感に反応して撓むようになる。

以上のように、本実施形態に係るラジエータキャップ２０では、ガスケット２７を可撓性を有するゴムからなる一体のもので構成するとともに、その外周部に、係合部２７ｆを備えた環状係合部２７ｂを設けている。そして、係合部２７ｆを、加圧プレート２５の外周面に形成された被係合部２５ｉに係合させることにより、ガスケット２７を加圧プレート２５に組み付けている。このように、ガスケット２７を一体に構成するとともに、ガスケット２７を加圧プレート２５に組み付けるための部材を用いないため、ラジエータキャップ２０を構成する部品の点数が少なくなって安価になるとともに、ラジエータキャップ２０の構造が単純になる。また、ラジエータキャップ２０の下端部に位置するガスケット２７が注水口１５の内部に設けられた細径環状部１５ｃの上端に位置するようになるため、ラジエータキャップ２０の上下の長さを短くすることができ、これによってラジエータキャップ２０の小型化が可能になる。

さらに、ガスケット２７は外周側の環状係合部２７ｂが加圧プレート２５の外周面に組み付けられて固定され中央側の可動シール部２７ａだけが上下に移動するようになるため、上部吸引孔２５ｄを開閉する際の動作がスムーズになる。また、加圧プレート２５の中央に上方に延びる先細り円筒状の流体排出部２５ｃを設けるとともに、ガスケット２７の上面中央に流体排出部２５ｃ内に延びる先細り状の流路形成部２７ｅを設けて、流体排出部２５ｃの内周面と流路形成部２７ｅの外周面との間に、下方から上方にいくにしたがって断面積が小さくなった流路を形成している。そして、ラジエータ１０内の圧力とリザーブタンク１１内の圧力とが略同じときには、上部吸引孔２５ｄは開いた状態になっている。

したがって、ラジエータ１０内の圧力が上昇して、ラジエータ１０内の上部の空気や少量の冷却水が流体排出部２５ｃと流路形成部２７ｅとの間を流れて行くと、可動シール部２７ａは上方に吸い上げられ、さらに冷却水が流れていくと、上部吸引孔２５ｄが閉塞される。その後さらに、ラジエータ１０内の圧力が上昇すると、ガスケット２７は加圧プレート２５とともに上昇して、ラジエータ１０内の冷却水が細径環状部１５ｃの上端開口とガスケット２７との間を通過してオーバーフローパイプ１６からリザーブタンク１１に放出される。この細径環状部１５ｃの上端開口が開くときのラジエータ１０内の圧力は一定値になる。

このように、ラジエータキャップ２０を用いることにより、通常はラジエータ１０の内圧はリザーブタンク１１の内圧と同じ程度になり、ラジエータ１０内の圧力が上昇すると上部吸引孔２５ｄが閉塞され、その後圧力が一定値に達すると、細径環状部１５ｃの上端開口が開くようになるため、このラジエータキャップ２０は、ラジエータ１０に設けるラジエータキャップとして好適である。また、加圧プレート２５の下面と、ガスケット２７の薄肉部２７ｃとの間に空間を形成したため、加圧プレート２５とガスケット２７との接触面積が小さくなって加圧プレート２５とガスケット２７とが固着することを防止できる。さらに、加圧プレート２５の下面に内周側シール部２５ｅと外周側シール部２５ｆとを設けたため、加圧プレート２５とガスケット２７との間から空気や冷却水が流れ出ることがなくなる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係るラジエータキャップ３０をラジエータの注水口１８に取り付けた状態を示している。注水口１８は、前述した注水口１５と同様、略円筒状に形成され、外周面上部に係合段部１８ａが形成され、上端部に突部１８ｂが形成されている。そして、細径環状部１８ｃは注水口１８の上部の内周面と間隔を保って上方に延びる筒状に形成されており、このため、注水口１８の上端部と細径環状部１８ｃの上端部との間の長さは、注水口１５の上端部と細径環状部１５ｃの上端部との間の長さよりも短くなっている。

ラジエータキャップ３０は、蓋部材３１と、リンク３２と、ばね部材３３と、固定部材３４と、加圧プレート３５と、加圧ばね３６ａ，３６ｂと、ガスケット３７とで構成されている。なお、ラジエータキャップ３０においては、蓋部材３１と、ばね部材３３と、固定部材３４とで本発明に係るキャップ本体が構成される。加圧プレート３５は、加圧プレート２５と同様、加圧部３５ａと、被ガイド部３５ｂと、流体排出部３５ｃとで構成されているが、被ガイド部３５ｂの上下方向の長さが被ガイド部２５ｂの上下方向の長さよりも短くなっている。この被ガイド部３５ｂは、被ガイド部２５ｂにおける係合突部２５ｇと被係合部２５ｉとの間の部分を省略した構成をしており、被ガイド部３５ｂの上端と、流体排出部３５ｃの上端との高さは略同じになっている。

また、流体排出部３５ｃの外周面における下部は外周側に突出しており、この突出した部分の外周面と加圧部３５ａの上面とが交差する角部近傍部分で、加圧ばね３６ｂの下端部を支持するばね支持部３５ｋが構成されている。加圧ばね３６ａは、加圧ばね２６と直径が同じで軸方向の長さが短い金属製のコイルばねからなっており、加圧ばね３６ｂは、加圧ばね３６ａよりも直径が小さく軸方向の長さも僅かに短い金属製のコイルばねからなっている。また、加圧ばね３６ａ，３６ｂを構成するコイルの直径は、加圧ばね２６を構成するコイルの直径よりも小さくなっている。これによって、加圧ばね３６ａ，３６ｂの弾性力の合計は、加圧ばね２６の弾性力と略同じになっている。このように構成された加圧ばね３６ａ，３６ｂは、同軸上に位置するように外周側と内周側に配置されて、リンク３２と加圧プレート３５との間に設置されている。

ガスケット３７は、ガスケット２７と同様、可動シール部３７ａと、環状係合部３７ｂと、下部吸引孔３７ｇが形成された薄肉部３７ｃとで構成されている。そして、可動シール部３７ａの流路形成部３７ｅの上下方向の長さは流路形成部２７ｅの上下方向の長さよりも短くなっており、流路形成部３７ｅの上端と、流体排出部３５ｃの上端との高さは略同じになっている。また、環状係合部３７ｂの周壁部の外周面の近傍には、リンク３２の下部が位置している。このラジエータキャップ３０のそれ以外の部分の構成については、前述したラジエータキャップ２０の対応する部分と同じである。このため、対応する部分に同一符号を記して説明は省略する。すなわち、ラジエータキャップ３０は、ラジエータキャップ２０よりも上下方向の長さを短くしたものである。

本実施形態に係るラジエータキャップ３０によると、前述したラジエータキャップ２０よりもさらに小型化が可能になる。本実施形態に係るラジエータキャップ３０のそれ以外の作用効果は、前述したラジエータキャップ２０の作用効果と同様である。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係るラジエータキャップ４０をラジエータの注水口１９に取り付けた状態を示している。注水口１９は、前述した注水口１５と同じ構造をしており、係合段部１９ａと突部１９ｂと細径環状部１９ｃとが備わっている。ラジエータキャップ４０は、蓋部材４１と、リンク４２と、ばね部材４３と、固定部材４４と、加圧プレート４５と、加圧ばね４６と、ガスケット４７とで構成されている。なお、ラジエータキャップ４０においては、蓋部材４１と、ばね部材４３と、固定部材４４とで本発明に係るキャップ本体が構成される。

加圧プレート４５には、流体排出部が備わってなく、加圧部４５ａの下面における上部吸引孔４５ｄの周囲の部分は凸状の傾斜面に形成されている。そして、その傾斜面における上部吸引孔４５ｄ側に下方に突出する内周側シール部４５ｅが形成されている。この加圧プレート４５のそれ以外の部分は、前述した加圧プレート２５と同じ構成になっている。また、ガスケット４７には、流路形成部が備わってなく、このガスケット４７のそれ以外の部分は、前述したガスケット２７と同じ構成になっている。このため、ガスケット４７の上面は、加圧プレート４５の内周側シール部４５ｅに接触した状態になっている。そして、リンク４２の下部４２ａは、ガスケット４７の周壁部の外周面の近傍まで延びている。

このラジエータキャップ４０のそれ以外の部分の構成については、前述したラジエータキャップ２０の対応する部分と同じである。このため、対応する部分に同一符号を記して説明は省略する。すなわち、ラジエータキャップ４０は、ラジエータキャップ２０から流体排出部２５ｃおよび流路形成部２７ｅを取り除き、リンク２２の下端部を下方に延長するとともに、加圧プレート２５の下面における中央側を凹部でなく、凸部にして、ガスケット２７の上面を、加圧プレート２５の内周側シール部２５ｅに接触させるようにしたものである。

このラジエータキャップ４０によると、図８に示した状態から、ラジエータ１０内の圧力が上昇すると、ガスケット４７の可動シール部２７ａは加圧プレート４５の内周側シール部４５ｅに圧接し、環状係合部２７ｂの底部は外周側シール部２５ｆに圧接する。これによって、ラジエータ１０は密閉状態に維持される。そして、ラジエータ１０内の圧力がさらに上昇して、例えば、１０８ｋＰａに達すると、ラジエータ１０内の圧力が加圧ばね４６の付勢力に抗してガスケット４７を加圧プレート４５とともに上昇させる。これによって、細径環状部１９ｃとガスケット４７との間に隙間が生じて、ラジエータ１０内の空気や冷却水が細径環状部１９ｃの内部空間から、細径環状部１９ｃの上端とガスケット４７との間を通過していく。

また、エンジン１２の停止などにより、ラジエータ１０内の温度が低下し、そのためラジエータ１０内の圧力が負圧になると、その負圧によってガスケット４７はラジエータ１０の内部側に吸引される。そして、ラジエータ１０内の圧力が、例えば、５ｋＰａに達すると、ラジエータ１０内の負圧がガスケット４７の弾性力に抗してガスケット４７の可動シール部２７ａを下方に向かって撓ませる。これによって、内周側シール部４５ｅから可動シール部２７ａが離れて、加圧プレート４５の上部吸引孔４５ｄとガスケット４７の下部吸引孔２７ｇとが連通する。そして、リザーブタンク１１から、ラジエータ１０内に冷却水が送られる。

本実施形態に係るラジエータキャップ４０によると、リンク４２の下部４２ａを、ガスケット４７の周壁部の外周面の近傍まで延ばしているため、加圧プレート４５からガスケット４７が外れることをより確実に防止できる。本実施形態に係るラジエータキャップ４０のそれ以外の作用効果は、前述したラジエータキャップ２０の作用効果と同様である。

本発明に係るラジエータキャップは、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、ラジエータキャップ２０等を簡易密閉式ラジエータ装置のラジエータ１０に取り付けているが、これに代えて完全密閉式ラジエータ装置のリザーブタンクにラジエータキャップ２０等を取り付けてもよい。これによると、冷却水に代えて、水蒸気や空気がリザーブタンクと外部との間を行き来するようになるが、この場合も、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、前述した各実施形態では、被係合部２５ｉを凹部で構成し、係合部２７ｆを凸部で構成しているが、被係合部２５ｉを凸部で構成し、係合部２７ｆを凹部で構成してもよい。また、前述した各実施形態では、蓋部材２１，３１およびリンク２２，３２を金属材料で構成しているが、これらは樹脂材料で構成してもよい。また、本発明に係るラジエータキャップのそれ以外の部分の構成についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。

１０…ラジエータ、１５，１８，１９…注水口、１５ｃ，１８ｃ，１９ｃ…細径環状部、１６…オーバーフローパイプ、２０，３０，４０…ラジエータキャップ、２１，３１…蓋部材、２２，３２，４２…リンク、２２ｄ…落下防止部、２５，３５，４５…加圧プレート、２５ｃ，３５ｃ…流体排出部、２５ｄ，４５ｄ…上部吸引孔、２５ｇ…係合突部、２５ｉ…被係合部、２６，３６ａ，３６ｂ，４６…加圧ばね、２７，３７，４７…ガスケット、２７ａ，３７ａ…可動シール部、２７ｂ，３７ｂ…環状係合部、２７ｅ，３７ｅ…流路形成部、２７ｆ…係合部、２７ｇ，３７ｇ…下部吸引孔。

Claims (4)

1. 冷却水を収容する容器の上部に設けられ、側部に外部に連通する通路が形成され、内周面下部側に細径環状部が形成された筒状の注水口に取り付けられるラジエータキャップであって、
   前記注水口の上部に着脱可能に取り付けられて前記注水口の上端開口を閉塞するキャップ本体と、
   前記細径環状部と前記キャップ本体との間に上下移動可能に配置され、中央部に上下に貫通する上部吸引孔が形成された加圧プレートと、
   前記上部吸引孔を開閉可能な状態で前記加圧プレートの下部に設置され、前記加圧プレートにおける前記上部吸引孔の外周側部分に対向して上下に貫通する複数の下部吸引孔が円周方向に間隔を保って形成された可撓性を有するゴム製のガスケットと、
   前記キャップ本体と前記加圧プレートとの間に配置され、前記加圧プレートを介して前記ガスケットを前記細径環状部に押圧する加圧ばねとを備え、
   前記加圧プレートの外周面に凹部または凸部からなる被係合部が円周に沿って形成され、前記ガスケットの外周部に、内周面に前記被係合部に係合できる凸部または凹部が形成された環状の係合部が設けられていることを特徴とするラジエータキャップ。
2. 前記加圧プレートの上面における前記上部吸引孔の周縁部に下方から上方にいくにしたがって先細りになった円筒状の流体排出部が設けられているとともに、前記ガスケットの上面中央に前記流体排出部内に延びる先細り状の流路形成部が設けられ、前記容器内の圧力の上昇により、前記流体排出部と前記流路形成部との間を流体が通過すると、前記ガスケットの中央側が上方に撓んで、前記上部吸引孔が閉塞されるようにした請求項１に記載のラジエータキャップ。
3. 前記加圧プレートの外周面における前記被係合部の上方に係合突部が形成され、前記被係合部の外周側に、前記キャップ本体から下方に延びて内周側に前記係合突部の下方に位置して前記加圧プレートが落下することを防止する落下防止部が形成されたリンクが設けられている請求項１または２に記載のラジエータキャップ。
4. 前記リンクの下端部が、前記係合部の外周側まで延びて、前記係合部が前記被係合部から外れることを防止している請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のラジエータキャップ。

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