JP2017078399A - エクスパンションタンク - Google Patents

Abstract

【課題】タンク本体を大型化することなく、渦巻き流の発生を抑制し、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することを回避すること。
【解決手段】タンク本体１２に、冷却液出口４０に上下方向の間隔をおいて冷却液出口４０に向けて下向きに開口した開放口５２を有し、開放口５２によってのみ貯容室１８に向けて開放された気圧室５４を画定する内部構造体５０を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に用いられるエクスパンションタンクに関する。

内燃機関の冷却装置に用いられるエクスパンションタンク（リザーブタンク）は、冷却液を貯容する貯容室を画定するタンク本体を含み、貯容室に向けて開口した冷却液入口およびタンク本体の底部において貯容室に向けて上向きに開口した冷却液出口を有し、冷却液入口および冷却液出口がラジエータ等を含む冷却液循環通路に接続され、冷却液循環通路に対して冷却液を出入可能に貯容することにより、冷却液の温度変化に伴う体積の変動を吸収する。

冷却液出口から冷却液が冷却液循環通路に流出する際に、冷却液出口の上方に、バスタブ渦と呼ばれる冷却液の渦巻き流が生じることが知られている。渦巻き流は、冷却液出口を略中心とした渦巻き流であり、冷却液出口の上方の液面を略円錐状に低下させるから、貯容室の液位が低いときには空気の巻き込みを生じ、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入する原因になる。大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入すると、冷却ポンプが激しいキャビテーションを起し、内燃機関の冷却性能が低下する。

このことに対処すべく、タンク本体の内部に設けられた隔壁によって冷却液が冷却液出口の両側から互いに対向する流れをもって冷却液出口へ向かう流路を形成し、冷却液出口の上方において、互いに対向する流れの冷却液が衝突することにより、冷却液の流速を低下させて渦巻き流の発生を抑制するリザーブタンクが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１１８８８４号公報

上述のリザーブタンクは、貯容室内の流路を分割するためにタンク本体内が隔壁によって区切られるから、タンク本体が大型化する欠点がある。

本発明が解決しようとする課題は、タンク本体を大型化することなく、渦巻き流の発生を抑制し、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することを回避することである。

本発明によるエクスパンションタンクは、冷却液を貯容する貯容室（１８）を画定するタンク本体（１２）を含み、前記貯容室（１８）に向けて開口した冷却液入口（２２）および前記タンク本体（１２）の下部において前記貯容室（１８）に向けて開口した冷却液出口（４０）を有するエクスパンションタンクであって、前記タンク本体（１２）は、前記冷却液出口（４０）の上方位置にて前記貯容室（１８）に向けて開口した開放口（５２）を有し、当該開放口（５２）によってのみ前記貯容室（１８）に向けて開放された気圧室（５４）を画定する内部構造体（５０）を具備している。

この構成によれば、気圧室（５４）の空気が冷却液出口（４０）への冷却液の流れに引き込まれるようにして排出されることにより、気圧室（５４）の内圧が低下し、気圧室（５４）の空気が冷却液出口（４０）に引き込まれる圧力に対して気圧室（５４）の内圧がバランスする状態で冷却液出口（４０）の液面が安定するから、内部構造体（５０）の追加のみで、タンク本体（１２）を大型化することなく、渦巻き流の発生を抑制し、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することを回避することができる。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記冷却液出口（４０）は上向きに開口しており、前記開放口（５２）は前記冷却液出口（４０）の真上位置にて下向きに開口している。

この構成によれば、気圧室（５４）の内圧低下が冷却液出口（４０）上の液面に有効に作用し、渦巻き流の発生が効果的に抑制される。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記開放口（５２）の開口面積は前記冷却液出口（４０）の開口面積より大きい。

この構成によれば、気圧室（５４）の内圧低下が冷却液出口（４０）の近傍の液面に有効に作用し、渦巻き流の発生が効果的に抑制される。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記内部構造体（５０）は、前記タンク本体（１２）の天井壁（１２Ａ）より垂下された筒体により構成されている。

この構成によれば、内部構造体（５０）がタンク本体（１２）の内部構造を複雑なものにすることがない。

本発明によるエクスパンションタンクによれば、開放口によってのみ貯容室に向けて開放された気圧室を画定する内部構造体の追加のみで、タンク本体を大型化することなく、渦巻き流の発生を抑制し、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することを回避することができる。

本発明によるエクスパンションタンクの一つの実施形態を示す半断面斜視図 本実施形態によるエクスパンションタンクの縦断面図

以下に、本発明によるエクスパンションタンクの一つの実施形態を、図１、図２を参照して説明する。

エクスパンションタンク１０はタンク本体１２を有する。タンク本体１２は、振動溶着等によって気密に互いに接合されたプラスチック製の上方開口の箱状体１４および箱状体１４の上方開口を閉じる上蓋１６により構成され、冷却液を貯容する貯容室１８を画定している。上蓋１６はタンク本体１２の天井壁１２Ａをなし、箱状体１４はタンク本体１２の底壁１２Ｂを含む。

上蓋１６には入口ニップル２０が一体成形されている。入口ニップル２０は貯容室１８の上部に向けて開口した冷却液入口２２を画定している。換言すると、タンク本体１２は上部に冷却液入口２２を有する。入口ニップル２０には冷却液入口２２を不図示の内燃機関の冷却液循環通路に接続するホース（不図示）が接続される。上蓋１６は冷却液入口２２の前方の位置に垂下された障壁部１７を一体に有する。障壁部１７は、冷却液入口２２から貯容室１８に流入した冷却液が壁面に沿って流れることにより、冷却液の飛散を抑制する。

上蓋１６の上部には円筒状の補給部２４が一体成形されている。補給部２４には貯容室１８の上部（タンク本体１２の天井壁１２Ａ）に開口する補給口２６が形成されている。補給部２４の側部には空気逃がしニップル２８が一体成形されている。空気逃がしニップル２８は補給口２６を介して貯容室１８に連通する空気逃がし口３０を画定している。換言すると、タンク本体１２は上部に補給口２６および空気逃がし口３０を有する。

補給部２４の上部にはフィラーキャップ３２が着脱可能に装着される。フィラーキャップ３２は、ばね３４によって閉弁方向に付勢された弁体３６を有する圧力弁３８を含むものである。圧力弁３８は、貯容室１８の圧力（タンク内圧）が所定値未満であるときには閉弁して空気逃がし口３０と貯容室１８との連通を遮断し、タンク内圧が所定値以上であるときには開弁して空気逃がし口３０と貯容室１８との連通を確立する。

タンク本体１２の底壁１２Ｂの中央部には冷却液出口４０が形成されている。換言すると、タンク本体１２は底部に冷却液出口４０を有する。冷却液出口４０は、円形の開口であり、タンク本体１２の底部において貯容室１８に向けて上向きに開口している。

底壁１２Ｂの外側には冷却液出口４０に連通する一端およびタンク本体１２の底部に突出形成された出口ニップル４２の内部通路４４に連通する流出通路４６を画定する突条部４８が一体成形されている。換言すると、タンク本体１２は底部に流出通路４６を画定する突条部４８を有する。

タンク本体１２は、上蓋１６から、つまり、タンク本体１２の天井壁１２Ａから貯容室１８に垂下された内部構造体５０を有する。内部構造体５０は、下端開口、つまり下端に開放口５２を有するストレートな円筒体により構成され、天井壁１２Ａによって閉じられた上端および開放口５２によって開放された下端を有する気圧室５４を画定している。

気圧室５４は開放口５２によってのみ貯容室１８に向けて開放されている。開放口５２は、冷却液出口４０と同一形状、つまり円形の開口であり、且つ冷却液出口４０と同じ面積あるいは冷却液出口４０より少し大きい面積をもって冷却液出口４０の真上位置にて同心に冷却液出口４０に上下方向の間隔ｔをおいて冷却液出口４０に向けて下向きに開口している。これにより、内部構造体５０が冷却液中に置かれても、貯容室１８の液面が大きく揺れない限り気圧室５４に冷却液が入ることがなく、気圧室５４における液位は、定常ときには、開放口５２の位置に等しいか、それより少し高い位置に保たれる。

上述の構成によるエクスパンションタンク１０では、貯容室１８の冷却液が冷却液出口４０から流出して貯容室１８の液位が低下する過程で、気圧室５４の空気が冷却液出口４０への冷却液の流れに引き込まれるようにして開放口５２から冷却液出口４０へ流れる。これにより、気圧室５４の内圧が低下し、気圧室５４の空気が冷却液出口４０に引き込まれる圧力に対して気圧室５４の内圧がバランスする状態で冷却液出口４０の液面が安定する。

この結果、冷却液出口４０の上部に渦巻き流が発生することが抑制され、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することが回避される。換言すると、渦巻き流の底部が冷却液出口４０に到達する渦巻き流の発生が回避され、渦巻き流によって大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することが防止される。これにより、冷却ポンプが激しいキャビテーションを起すことがなく、内燃機関の冷却性能が低下することがない。

気圧室５４の空気が冷却液出口４０に引き込まれる圧力と気圧室５４の内圧とがバランスする作用は、気圧室５４の内圧低下が冷却液出口４０上の液面に有効に作用することが好ましい。このため、開放口５２と冷却液出口４０とが同一形状の開口であり、且つ冷却液出口４０は冷却液出口４０より大きい面積をもって冷却液出口４０の真上位置にて冷却液出口４０に対して同心に開口していることが好ましい。つまり、図２に示されているように、開放口５２は冷却液出口４０の真上位置にて冷却液出口４０と同心に開口し、且つ開放口５２の開口面積が冷却液出口４０の開口面積より大きいことが好ましい。

間隔ｔが小さいほど、気圧室５４の内圧低下が冷却液出口４０上の液面に有効に作用するが、小さすぎると、冷却液出口４０への冷却水の流れを低下させる絞り部になるので、間隔ｔは、必要な冷却液の流れを阻害する絞り部にならない範囲で最小値に設定されていることが好ましい。

なお、気圧室５４の液位が低下する過程で、気圧室５４の空気が冷却液出口４０へ流れる流量は少ないから、冷却ポンプが激しいキャビテーションを起すことがない。

上述したように、本実施形態のエクスパンションタンク１０は、内部構造体５０の追加だけで、貯容室１８が数多くの隔壁によって区切られるものでないから、タンク本体１２を大型化することなく、渦巻き流の発生を抑制し、大量の気泡が一気に冷却液循環通路に流入することを回避することができる。

更には、内部構造体５０が天井壁１２Ａから貯容室１８に垂下された円筒体によって構成されているから、内部構造体５０がタンク本体１２の内部構造を複雑なものにすることがなく、このことによっても、タンク本体１２を大型化することがない。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。内部構造体５０は、ストレートな円筒体以外に、開放口５２に向かうに従って小径になるテーパ状の円筒体やメアンダーに屈曲したパイプ等によって構成されていてもよい。冷却液出口４０はタンク本体１２の下部において横向きに開口していてもよい。この場合、開放口５２は、気圧室５４の内圧が冷却液出口４０に作用するように、冷却液出口４０の前方の上方位置に開口、好ましくは当該位置にて下向きに開口していればよい。

１０ エクスパンションタンク
１２ タンク本体
１２Ａ 天井壁
１２Ｂ 底壁
１８ 貯容室
２０ 入口ニップル
２２ 冷却液入口
２４ 補給部
２６ 補給口
２８ ニップル
３０ 空気逃がし口
３２ フィラーキャップ
３８ 圧力弁
４０ 冷却液出口
４２ 出口ニップル
４８ 突条部
５０ 内部構造体
５２ 開放口
５４ 気圧室

Claims (4)

1. 冷却液を貯容する貯容室を画定するタンク本体を含み、前記貯容室に向けて開口した冷却液入口および前記タンク本体の下部において前記貯容室に向けて開口した冷却液出口を有するエクスパンションタンクであって、
   前記冷却液出口の上方位置にて前記貯容室に向けて開口した開放口を有し、当該開放口によってのみ前記貯容室に向けて開放された気圧室を画定する内部構造体を具備したエクスパンションタンク。
2. 前記冷却液出口は上向きに開口しており、
   前記開放口は前記冷却液出口の真上位置にて下向きに開口している請求項１に記載のエクスパンションタンク。
3. 前記開放口の開口面積は前記冷却液出口の開口面積より大きい請求項１または２に記載のエクスパンションタンク。
4. 前記内部構造体は、前記タンク本体の天井壁より垂下された筒体により構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載のエクスパンションタンク。

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