JP3564843B2

JP3564843B2 - 車両用エンジン暖機装置

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Publication number: JP3564843B2
Application number: JP01992196A
Authority: JP
Inventors: 和貴鈴木; 保利山中; 美光井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: DE19620441A1; US5662072A; JPH0949430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの冷却水回路途中の保温器内に蓄熱保温された高温の冷却水を利用してエンジン暖機などを行うようにした車両用エンジン暖機装置に関するもので、特に保温器内の空気抜き性能を向上した車両用エンジン暖機装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１４に示したように、水冷式のエンジン１０１を適正な温度に冷却するためにエンジン冷却装置１００が車両に搭載されている。また、車両においては、車室内を暖房するためにエンジン１０１から放熱される熱量を利用している。このようなエンジン冷却装置１００は、エンジン１０１およびウォータポンプ１０２に、ラジエータ１０３、温水バルブ１０４、ヒータコア１０５等をそれぞれ環状に接続している。なお、ラジエータ１０３のアッパータンク１０６には完全密閉式のリザーブタンク１０７が接続され、ロアタンク１０８にはサーモスタット１０９が接続されている。また、エンジン冷却装置１００内の系統圧は、リザーブタンク１０７に取り付けられる加圧キャップ１１０により所定値に設定されている。
【０００３】
そして、１１１はリザーブタンク１０７とウォータポンプ１０２の入口部とを連通し、加圧キャップ１１０によりエンジン１０１の各部に均一な系統圧を加える加圧回路である。１１２はラジエータ１０３のアッパータンク１０６とリザーブタンク１０７とを連通し、空気抜きを行うためのエア抜け回路で、１１３はサーモスタット１０９とウォータポンプ１０２の入口部とを連通するサクションパイプである。１１４はエンジン１０１の冷却水が低温のときにラジエータ１０３を迂回するバイパスパイプである。
【０００４】
そして、このような完全密閉式のリザーブタンク１０７を搭載した車両用エンジン１０１の冷却系では、図１５に示したように、ラジエータ１０３とリザーブタンク１０７、あるいはエンジン１０１とリザーブタンク１０７、さらにはリザーブタンク１０７とウォータポンプ１０２の入口部との連通において、ゴム製の連通ホース１２１等を使用しており、その連通ホース１２１は前述の各部にホースバンド等の締付け部材１２２、１２３を用いて固定されている。
【０００５】
ところが、第１従来例の車両用エンジン冷却装置１００では、自動車等の車両において水冷式のエンジン１０１を長時間停止した後に始動すると、特に外気温が低い冬期の場合には、所定時間、エンジン１０１を暖機運転する必要があった。この結果、燃料消費量が極めて多く不経済となると共に、エンジン１０１が最適な温度に到達するまで自動車等の走行性能も悪いという問題が生じていた。
【０００６】
そこで、上記の問題を解消する目的で、特開昭５８−１３３４１５号公報や、実開平２−９２０５４号公報に記載の技術が提案されている。先ず、特開昭５８−１３３４１５号公報（第２従来例）には、エンジンとラジエータとを結ぶ冷却水流路の途中に、冷却水回路中の冷却水の略全量を貯蓄可能な保温タンクを配設し、エンジンの始動時に保温タンク内の高温の冷却水をエンジンに供給してエンジンを暖機する車両用エンジン暖機装置が記載されている。
【０００７】
また、実開平２−９２０５４号公報（第３従来例）には、エンジンやラジエータとをパイプで結んだ蓄熱器を配設し、蓄熱器とエンジン（ラジエータ）内に温度センサを取り付け、温度差により蓄熱器内の冷却水とエンジン側の冷却水とを交換し、エンジンの暖機を行うようにした車両用エンジン暖機装置が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第２従来例では、保温タンク内の高温の冷却水をエンジンに供給する時に冷却水流路に設置された電磁弁を開弁する必要があった。その結果、電磁弁を開弁および閉弁するための電磁弁の制御装置が必要となるので、非常に高コストとなるという問題が生じている。
【０００９】
また、保温器内の冷却水の温度は大なり小なり低下するものであり、冷却水の温度が低下した部分程保温器の下部に集まるが、第２従来例では保温器の出口パイプが下部付近で開口している。その結果、保温タンク内の冷却水をエンジンに供給する時には、温度が低目の冷却水から供給されてしまうので、エンジンの暖機性能を低下させてしまうという問題が生じている。
【００１０】
さらに、第２従来例では、冷却水回路中の冷却水の略全量を貯蓄可能な大きな容積を有する保温タンクを搭載しているが、近年の自動車等の車両のエンジンルーム内は益々過密化の傾向にあり、大きな容積を必要とする保温タンクの搭載は非常に困難となるという問題が生じている。
【００１１】
一方、第３従来例では、第２従来例と略同様にして、蓄熱器内の高温の冷却水をエンジンに供給する時にバルブを開弁する必要があり、その結果、バルブを開弁および閉弁するためのバルブの制御装置が必要となるので、非常に高コストとなるという問題が生じている。
【００１２】
また、第３従来例の蓄熱器には、この蓄熱器内の空気抜き通路が設けられておらず、蓄熱器内に冷却水を注水する時に、蓄熱器の上部にどうしても空気が貯まるため、保温器内の容積を全て冷却水で満たすことは困難であるという問題が生じている。
【００１３】
【発明の目的】
この発明の目的は、保温器内への注水性、および保温器からの空気抜け性を向上し、且つエンジンの暖機性能を向上することが可能な車両用エンジン暖機装置を提供することにある。また、保温器内の冷却水をリザーブタンクの冷却水と共用するため比較的低コストでしかも小さい取付スペースで保温器を設置することが可能な車両用エンジン暖機装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、保温器の少なくとも上部側がリザーブタンクに覆われていると共に、保温器の最上部付近にリザーブタンク内に連通する空気抜き通路を設けている。さらに、保温器の最上部付近で開口し、内部より冷却水を流出させる出口管を設けている。
【００１５】
これにより、冷却水を保温器内に注水する場合には、リザーブタンクの注水口より行う。注水口よりリザーブタンク内に注水された冷却水は、エンジンの冷却水系内に供給されることにより、保温器内にも供給される。ここで、保温器内の空気は、冷却水の供給に伴い、保温器の最上部付近に設けられた空気抜き通路を通ってリザーブタンク内に排出される。このように、保温器内の空気抜け性能を向上できるので、保温器内への注水性能を向上することができるという効果が得られる。
【００１６】
エンジンの始動時に、保温器内の高温の冷却水をエンジンに供給する場合には、保温器内の最上部付近で開口した出口管より保温器内の冷却水がエンジンに供給される。なお、保温器内では、比較的高目の温度の冷却水が上部側に集まり、比較的低目の温度の冷却水が下部側に集まる。この結果、比較的高目の温度の冷却水をエンジンに供給することができるので、エンジンの暖機性能を向上することができるという効果が得られる。
【００１７】
保温器の少なくとも上部側がリザーブタンクに覆われているので、比較的に小さい取付スペースに保温器を設置することができる。また、保温器内に常にエンジンの冷却水が循環しているので、保温器とエンジンの冷却水系との連通状態を遮断する必要がない。この結果、電磁弁やバルブが不要となると共に、それらを制御する制御装置が不要となるので、製品コストを低減することができるという効果が得られる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、保温器の上部とリザーブタンク本体の上部との間に挟み込まれた押圧部材により、保温器を支持部材の内壁面に押し付けることによって、保温器とリザーブタンク本体との間の隙間がばらついても確実に保温器をリザーブタンク本体に固定できる。また、重心に対して上部で保温器を支持することにより、ボルト、ナット等の機械的な結合部材を削減できる。したがって、車両用エンジン暖機装置の部品点数、組付工数および製品コストを低減できるという効果が得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、押圧部材として弾性変形が可能な弾性体を利用することにより、保温器とリザーブタンク本体との間の隙間がばらついても確実に保温器をリザーブタンク本体に固定できるという効果が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施例の構成〕
図１ないし図３はこの発明の車両用エンジン暖機装置を、自動車用暖機暖房装置に適用した第１実施例を示したもので、図１は保温器一体型リザーブタンクを示した図で、図２は自動車用暖房暖機装置の冷却系を示した図で、図３はその保温器一体型リザーブタンクの主要部を示した図である。
【００２３】
自動車用暖房暖機装置１は、自動車の車室内を暖房する車両用蓄熱式暖房装置と水冷式のエンジン２を即効暖機する車両用エンジン暖機装置とエンジン２を冷却する車両用エンジン冷却装置とを兼ね備えたものである。この自動車用暖房暖機装置１は、自動車に搭載された空気調和装置のダクト３、このダクト３の上流側に配設された遠心式送風機４、エンジン２の冷却水（温水）が循環する冷却水回路５等から構成されている。ここで、冷却水とは、エチレングリコールを主成分とした不凍液や、不凍液、防錆剤などを混合したロングライフクーラント（Ｌ・Ｌ・Ｃ・）などの冷却水を用いる。
【００２４】
ダクト３の上流側には、内外気切替ドア１０が回動自在に取り付けられている。この内外気切替ドア１０は、外気導入口１１から車室外空気（外気）を導入する外気導入モードと内気導入口１２から車室内空気（内気）を導入する内気循環モードとを切り替える内外気切替手段である。
【００２５】
遠心式送風機４は、車室内へ向かう空気流を発生させるブロワ１３、このブロワ１３を回転駆動する電動モータとしてのブロワモータ１４、およびダクト３の上流部を形成するスクロールケーシング等から構成されている。なお、ブロワモータ１４の代わりに油圧モータ等の駆動手段を用いても良い。
【００２６】
次に、冷却水回路５を図１ないし図３に基づいて詳細に説明する。この冷却水回路５は、エンジン２の冷却水系を構成するもので、ラジエータ２１、サーモスタット２２、ヒータコア２３、ヒータバルブ２４、ウォータポンプ２５および保温器一体型リザーブタンク２６等を有している。
【００２７】
エンジン２は、水冷式のガソリンエンジンまたは水冷式のディーゼルエンジン等の高温の冷却水を供給する目標物であり、自動車のエンジンルーム内に配されており、シリンダブロックとシリンダヘッドに形成されたウォータジャケット内に冷却水が強制循環されてエンジン２の各部が効率良く作動する適温となるように冷却される。
【００２８】
ラジエータ２１は、冷却水より空気中に放熱する放熱器（熱交換器）であり、自動車のエンジンルーム内の走行風を受け易い場所に配されている。このラジエータ２１は、自動車の走行風および冷却ファン２７の冷却風によりチューブの外側を通過する空気とチューブ内を流れる冷却水とを熱交換させて冷却水を冷却する冷却水冷却手段である。そして、ラジエータ２１は、アッパータンク２８とロアタンク２９との間に、複数のチューブを列設したコア部３０を有している。冷却ファン２７は、ファンモータ３１により回転駆動される電動ファンである。なお、ファンモータ３１の代わりに油圧モータ等の駆動手段を用いても良い。
【００２９】
サーモスタット２２は、冷却水温の自動調整弁であり、冷却水がラジエータ２１内を通る放熱流路３２に取り付けられ、冷却水温が設定温度（例えば８５℃）より低下している時、全閉して冷却水をラジエータ２１から迂回させるバイパス流路３３を通してエンジン２を早く適温に近づける働きをする。
【００３０】
ヒータコア２３は、温水式ヒータであり、ダクト３内を通過する空気中に放熱する放熱器（熱交換器）である。このヒータコア２３は、ヒータ流路３４に取り付けられ、車室内へ向かう空気とエンジン２の排熱を吸収した冷却水とを熱交換させて空気を加熱して車室内を暖房する空気加熱手段である。そして、ヒータコア２３は、入口タンク３５と出口タンク３６との間に、複数のチューブを列設したコア部３７を有している。
【００３１】
ヒータバルブ２４は、ヒータ流路３４に取り付けられ、ヒータ流路３４を開閉することにより、ヒータコア２３へエンジン２の排熱を吸収した冷却水の供給および供給の停止を行う温水弁である。なお、ヒータバルブ２４として、車室内の操作パネルに設置された温度調整レバーに連動して、ヒータ流路３４の開度を調整する流量調整弁を利用しても良い。
【００３２】
ウォータポンプ２５は、エンジン２に付随して設置され、エンジン２の流入口に取り付けられている。このウォータポンプ２５は、駆動手段としてのエンジン２にベルト等の伝達部材を介して回転駆動されることによって、ラジエータ２１およびヒータコア２３から流出した冷却水をエンジン２のウォータジャケット内に強制循環させる循環流発生手段である。
【００３３】
次に、保温器一体型リザーブタンク２６を図１ないし図３に基づいて詳細に説明する。この保温器一体型リザーブタンク２６は、タンクボディ６、このタンクボディ６の上端部に固定されたリザーブタンク本体７、タンクボディ６の内部とリザーブタンク本体７の内部とを連通させる連通パイプ８、およびタンクボディ６とリザーブタンク本体７との間に挟み込まれた保温器９等から構成されている。
【００３４】
次に、タンクボディ６を図１および図３に基づいて詳細に説明する。このタンクボディ６は、本発明の支持部材であって、例えばナイロン樹脂またはポリプロピレン樹脂等の樹脂材料により所定の形状に一体成形されている。このタンクボディ６は、保温器９内に冷却水を流入させるための入口パイプ４１、および保温器９内より冷却水を流出させるための出口パイプ４２を一体成形している。入口パイプ４１は、水平方向に延びる円管であって、内部に冷却水流路４３を有している。この冷却水流路４３は、バイパス流路３３の途中より分岐した分岐流路である。
【００３５】
また、出口パイプ４２は、水平方向の部分と垂直方向の部分を備える逆Ｌ字に延びる円管であって、内部に冷却水流路４４を有している。この冷却水流路４４は、加圧回路（冷却水流路）４５に合流する合流流路である。なお、出口パイプ４２の途中には、連通パイプ８の下流端部が挿入される接続ポート４６が形成されている。この接続ポート４６は、出口パイプ４２の外壁から上方に向かって延長されている。
【００３６】
そして、タンクボディ６の入口パイプ４１よりも上側には、保温器９が載置される椀形状の支持部４７、およびこの支持部４７の中央部分より垂下された円筒形状の支持部４８が一体成形されている。その支持部４８内には、冷却水流路４３に連通する連通室４９が形成されている。また、支持部４８と入口パイプ４１との境には、冷却水流路４３と連通室４９とを区画する区画部５０が形成されている。この区画部５０は、一部に内側に突出した突出部５１、および上端側にテーパ形状の傾斜面（傾斜部）５２を有している。
【００３７】
次に、完全密閉式リザーブタンクであるリザーブタンク本体７を図１および図３に基づいて詳細に説明する。このリザーブタンク本体７は、本発明のリザーブタンクであって、常に冷却水が循環し、冷却水回路（冷却水系）５内の空気を内部にて気水分離させる気水分離手段で、冷却水のみが連通パイプ８、タンクボディ６の出口パイプ４２を介してエンジン２へ戻される。このリザーブタンク本体７は、吸水率が低く、冷却水に対して着色し難い例えばナイロン樹脂またはポリプロピレン樹脂等の樹脂材料により一体成形されたアッパータンク５３およびロアタンク５４等から構成されている。
【００３８】
アッパータンク５３は、逆Ｕ字形状の断面を有し、最上部に円管形状のオーバーフローパイプ５５を有するネックフィラ５６を一体成形している。アッパータンク５３のネックフィラ５６の近傍には、円管形状の入口パイプ５７が一体成形されている。この入口パイプ５７は、アッパータンク５３の外壁より側方に突出するように形成され、内部にエア抜け回路（冷却水流路）５８を介してラジエータ２１のアッパータンク２８に連通する入口流路５９を有している。また、ネックフィラ５６により形成される冷却水の注水口６０は、金属製の加圧キャップ３９により塞がれている。
【００３９】
この加圧キャップ３９は、ネックフィラ５６に緊密的に嵌め合わされ、リリーフバルブ（加圧弁）とバキュームバルブ（負圧弁）とを兼ねるバキュームリリーフバルブ６１が取り付けられている。バキュームリリーフバルブ６１は、リザーブタンク本体７の内圧が予め決定された圧力（例えば０．９ｋｇ／ｃｍ^２）になるまで、オーバーフローパイプ５５の開口を抑える。また、バキュームリリーフバルブ６１は、エンジン２の停止時に冷却水回路５内の温度が下がり、リザーブタンク本体７の内圧が大気圧より低くなったときに開き、外部より空気を吸い込んで負圧状態をなくす。
【００４０】
ロアタンク５４は、アッパータンク５３の下端部に溶着された外筒壁６２、この外筒壁６２よりも内側に設けられた内筒壁６３、この内筒壁６３の上端部を連結する天井壁６４、および外筒壁６２と内筒壁６３との連結部６５より下方に延長された取付フランジ６６等から構成されている。外筒壁６２、内筒壁６３、天井壁６４およびアッパータンク５３により囲まれた逆容器形状の内部空間６７には、冷却水が貯溜される。外筒壁６２の下部と内筒壁６３とからは、円筒形状のスカート部５４１が形成される。
【００４１】
外筒壁６２の下端部には、連通パイプ８の上流側端部が挿入される円管形状の接続ポート６８が一体成形されている。この接続ポート６８は、外筒壁６２より側方に突出するように形成されている。天井壁６４の中心部分には、上方に凹んだ丸穴形状の凹所６９が形成されている。この凹所６９には、保温器９の内部と内部空間６７とを連通するための円形状の連通孔７０が形成されている。取付フランジ６６は、タンクボディ６の支持部４７に形成されたフランジ部７１の上端面に、アングル７２を介してボルトやナット等の締結具７３を複数組み用いて締付け固定されている。
【００４２】
次に、連通パイプ８を図１および図３に基づいて詳細に説明する。この連通パイプ８は、例えばナイロン樹脂またはポリプロピレン樹脂等の樹脂材料により一体成形された円管であって、上端側が下端側に対して折り曲げられている。この連通パイプ８は、上流側端部（上端部）がリザーブタンク本体７の接続ポート６８内に挿入され、下流側端部（下端部）がタンクボディ６の出口パイプ４２に一体成形された接続ポート４６内に挿入されている。この連通パイプ８の内部には、リザーブタンク本体７の内部空間６７と出口パイプ４２内の冷却水流路４４とを連通する連通流路７４が形成されている。
【００４３】
そして、連通パイプ８の上流側端部の外周と接続ポート６８の内周との間には、冷却水の外部への漏れを防ぐＯリング等のシール材７５が装着されている。また、連通パイプ８の下流側端部の外周と接続ポート４６の内周との間には、冷却水の外部への漏れを防ぐＯリング等のシール材７６が装着されている。なお、連通パイプ８は、タンクボディ６またはリザーブタンク本体７に一体成形されていても良い。また、連通パイプ８を金属管により形成して、タンクボディ６またはリザーブタンク本体７にインサート成形しても良い。
【００４４】
次に、保温器９を図１ないし図３に基づいて詳細に説明する。この保温器９は、タンクボディ６とリザーブタンク本体７とに覆われた状態で保持された保温器本体８１、この保温器本体８１の最上端部に設けられたエア抜きパイプ８２、このエア抜きパイプ８２を保持するインサート８３、および保温器本体８１より冷却水（温水）をエンジン２に供給する温水供給パイプ８４等から構成されている。
【００４５】
保温器本体８１は、ステンレス製の金属材料よりなるアウタ（外側容器）８５とインナ（内側容器）８６との間に真空層８７を備えたもので、内部空間８８に流入した冷却水を蓄熱保温する。なお、真空層８７の代わりに、内部と外部とを断熱する断熱材を配した断熱層を設けても良い。そして、保温器本体８１の下端側は、タンクボディ６の支持部４７の上端面に、アングル８９を介してボルトやナット等の締結具９０を複数組み用いて保持固定されている。
【００４６】
そして、保温器本体８１の下端部に形成された円筒形状の突出部９１には、温水供給パイプ８４が挿通し、且つタンクボディ６の冷却水流路４３と内部空間８８とを連通する入口流路９２が形成されている。なお、突出部９１は、先端部の外周がテーパ形状とされ、先端が区画部５０の突出部５１と略同一水平面上に位置するように、タンクボディ６の連通室４９内に差し込まれている。また、突出部９１の外周とタンクボディ６の支持部４８の内周との間には、冷却水の外部への漏れを防ぐＯリング等のシール材９３が装着されている。さらに、保温器本体８１内に、潜熱型のパラフィン系ワックス等の蓄熱剤を挿入しても良い。
【００４７】
エア抜きパイプ８２は、図２に示したように、例えばナイロン樹脂またはポリプロピレン樹脂等の樹脂材料あるいはステンレス等の金属材料により一体成形された空気抜き管であって、保温器本体８１の最上端部を貫通するように設けられている。このエア抜きパイプ８２の内部には、保温器本体８１の内部空間８８とリザーブタンク本体７の内部空間６７とを連通するエア抜き通路（空気抜き通路）９４が形成されている。そして、エア抜きパイプ８２の上端部は、リザーブタンク本体７の連通孔７０内に差し込まれている。また、エア抜きパイプ８２の下端部には、保温器本体８１のインナ８６の内周面に当接するフランジ部９５が一体成形されている。
【００４８】
インサート８３は、例えばナイロン樹脂またはポリプロピレン樹脂等の樹脂材料あるいはステンレス等の金属材料により一体成形され、リザーブタンク本体７の凹所６９内に収容され、プレート９６を介して保温器本体８１のアウタ８５に保持されている。このインサート８３は、内周でエア抜きパイプ８２を保持固定している。また、インサート８３の外周と凹所６９の内壁との間には、冷却水の外部への漏れを防ぐＯリング等のシール材９７が装着されている。
【００４９】
温水供給パイプ８４は、本発明の出口管であって、例えばナイロン樹脂またはポリプロピレン樹脂等の樹脂材料により一体成形された円管であって、保温器本体８１の中央部分に上下方向に配されている。この温水供給パイプ８４の内部には、保温器本体８１の内部空間８８とタンクボディ６の出口パイプ４２内の冷却水流路４４とを連通する出口流路９８が形成されている。また、温水供給パイプ８４の上端部には、保温器本体８１の最上部付近で開口する取水口９９が形成されている。さらに、温水供給パイプ８４の下端部は、タンクボディ６の出口パイプ４２の上端部に液密的に接続されている。
【００５０】
〔第１実施例の作用〕
次に、この実施例の自動車用暖房暖機装置１の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
【００５１】
冷却水を保温器本体８１内に注水する場合には、ネックフィラ５６に形成された注水口６０よりリザーブタンク本体７の内部空間６７内に注水された冷却水は、接続ポート６８、連通パイプ８の連通流路７４、タンクボディ６の出口パイプ４２内の冷却水流路４４等を通って冷却水回路５内に供給されることにより、エンジン２のウォータジャケット、ラジエータ２１等の各部に供給される。さらに、冷却水回路５のバイパス流路３３、タンクボディ６の入口パイプ４１内の冷却水流路４３、入口流路９２等を通って保温器本体８１の内部空間８８内にも供給される。
【００５２】
保温器本体８１の内部空間８８内に冷却水が供給されると、保温器本体８１の内部空間８８内の空気は、冷却水の供給に伴って徐々に保温器本体８１の上部側に押し上げられ、最終的には保温器本体８１の最上部付近に取り付けられたエア抜きパイプ８２内のエア抜き通路９４、天井壁６４の連通孔７０を通ってリザーブタンク本体７の内部空間６７内に排出される。これにより、保温器本体８１の内部空間８８の全容積を冷却水で満たすことができる。
【００５３】
ここで、エンジン２を運転すると、冷却水温が設定温度（例えば８５℃）以上に上昇すると、サーモスタット２２が開弁して、エンジン２のウォータジャケット内でエンジン２の排熱を吸熱した高温の冷却水がラジエータ２１のアッパータンク２８→コア部３０→ロアタンク２９→サーモスタット２２→ウォータポンプ２５を通ってエンジン２に戻る第１循環経路（放熱経路）が形成される。
【００５４】
また、エンジン２のウォータジャケット→ラジエータ２１のアッパータンク２８→リザーブタンク本体７の内部空間６７→連通パイプ８内の連通流路７４→タンクボディ６の出口パイプ４２内の冷却水流路４４→加圧回路４５→ウォータポンプ２５を通ってエンジン２に戻る第２循環経路が形成される。
【００５５】
さらに、エンジン２のウォータジャケット→バイパス流路３３→タンクボディ６の入口パイプ４１内の冷却水流路４３→保温器本体８１の内部空間８８→温水供給パイプ８４内の出口流路９８→タンクボディ６の出口パイプ４２内の冷却水流路４４→加圧回路４５→ウォータポンプ２５を通ってエンジン２に戻る第３循環経路が形成される。
そして、ヒータバルブ２４が開弁している時には、エンジン２のウォータジャケット→ヒータバルブ２４→ヒータコア２３→ウォータポンプ２５を通ってエンジン２に戻る第４循環経路（暖房経路）が形成される。
【００５６】
なお、図１に示したように、保温器本体８１の内部空間８８内の冷却水を満水状態にしなくても、エンジン２の運転中には、すなわち、自動車の走行中には、冷却水回路５中の冷却水温の上昇に伴って冷却水が膨張するため、保温器本体８１の内部空間８８内が満水になる。さらに、冷却水温が上昇した場合には、保温器本体８１の内部空間８８の上端部よりエア抜きパイプ８２内のエア抜き通路９４、天井壁６４の連通孔７０を通ってリザーブタンク本体７の内部空間６７内に冷却水がオーバーフローする。したがって、リザーブタンク本体７の内部空間６７と保温器本体８１の内部空間８８は、常に同じ水位に保たれることになる。
【００５７】
そして、エンジン２の運転を停止すると、保温器本体８１の内部空間８８内の冷却水は高い温度に保温される。
次に、エンジン２を即効暖機する場合には、エンジン２の始動時、冷たい冷却水がタンクボディ６の入口パイプ４１内の冷却水流路４３を通って保温器本体８１の内部空間８８内に流入するが、温かい冷却水程、保温器本体８１の内部空間８８の上部に集まっている。このため、冷たい冷却水に押された高温の冷却水は、取水口９９から温水供給パイプ８４内の出口流路９８に流入して、タンクボディ６の出口パイプ４２内の冷却水流路４４→加圧回路４５→ウォータポンプ２５を通ってエンジン２に供給される。これにより、エンジン２に比較的に高目の温度の冷却水が供給されることにより、エンジン２の即効暖機効果を向上できる。
【００５８】
〔第１実施例の効果〕
以上のように、自動車用暖房暖機装置１では、冷却水回路５中に保温器一体型リザーブタンク２６を接続している。すなわち、リザーブタンク本体７とタンクボディ６との間に保温器９を挟み込むことにより、保温器９をリザーブタンク本体７により覆っているので、比較的に狭い取付スペースの小さいエンジンルーム内においても保温器９を容易に設置することができる。
【００５９】
また、エンジン２の運転中には、保温器本体８１（保温器９）内に常に冷却水が循環しているので、保温器本体８１と冷却水回路５との連通状態をバルブや電磁弁等を用いて遮断する必要はない。この結果、電磁弁やバルブが不要となると共に、それらを制御する制御装置が不要となるので、冷却水回路５の製品コストを低減することができる。これにより、安価な冷却水回路５を搭載した自動車の価格を低減することができる。
【００６０】
そして、保温器本体８１（保温器９）の最上部にリザーブタンク本体７内に保温器本体８１内の空気を抜くためのエア抜きパイプ８２を設けることにより、保温器本体８１の空気抜け性能を向上できるので、保温器本体８１内への注水性能を向上することができる。また、比較的高目の温度の冷却水をエンジンに供給することができるので、エンジン２の即効暖機性能を向上することができる。
また、図示はしていないが、冷却水によって温度コントロールされる油温等の暖機にも寄与すると共にヒータ性能も向上するため更に効果が期待できる。
【００６１】
〔第２実施例〕
図４および図５はこの発明の第２実施例を示したもので、図４は保温器一体型リサーブタンクの全体構造を示した図で、図５は保温器一体型リサーブタンクの主要構造を示した図である。
【００６２】
この実施例の保温器一体型リザーブタンク２６は、第１実施例と同様にして、タンクボディ６、リザーブタンク本体７、連通パイプ８および保温器９等から構成されている。そして、リザーブタンク本体７は、加圧キャップ３９、アッパータンク５３、ロアタンク５４およびこのロアタンク５４に一体成形された接続ポート（連通孔）６８を有している。
【００６３】
さらに、リザーブタンク本体７の下部には、保温器９への冷却水の入口パイプ４１と出口パイプ４２、および出口パイプ４２に一体成形された接続ポート（連通孔）４６を有している。保温器９は、略椀形状のタンクボディ６と逆容器形状の内部空間６７を有するリザーブタンク本体７との間に挟み込まれでタンクボディ６とリザーブタンク本体７に覆われるように組み付けられている。
【００６４】
また、この保温器一体型リザーブタンク２６のエンジン２のエンジンブロック２０１への装着は、外周にＯリング等のシール材２０２が装着された出口パイプ４２の先端部を、エンジンブロック２０１の連通口２０３内に挿入した後に、リザーブタンク支持具（ステー）２０４およびボルト等の締付部材２０５によって強固に装着する。
【００６５】
そして、タンクボディ６の接続ポート４６とリザーブタンク本体７の接続ポート６８との接続は、図５に示したように連通パイプ８によって成されている。この連通パイプ８の両端には、冷却水のシールのためにＯリング等のシール材７５、７６がこのシール材７５、７６のサイズに合わせた周溝内に装着されている。そして、連通パイプ８の両端は、冷却水のシールのために寸法管理された接続ポート４６、６８にぞれぞれ挿入されており、図１５に示したようなホースバンド等の締付け部材１２２、１２３を使用しない、部品点数、組付工数および製品コストの低減を可能にした冷却水回路（冷却水循環路）５の接続を可能にしている。また、この実施例では、図５に示した矢印方向への荷重が生じても、接続ポート４６、６８への挿入代を適正に取ることにより連通パイプ８が抜け落ちることを防止している。
【００６６】
なお、連通パイプ８の装着は以下の手順で行う。リザーブタンク本体７の接続ポート６８に、Ｏリング等のシール材７５を装着した連通パイプ８の後端部を差し込んだ後に、リザーブタンク本体７内に保温器９を嵌め込む。そして、保温器９の下部にタンクボディ６を組み付けると共に、出口パイプ４２の接続ポート４６に、Ｏリング等のシール材７６を装着した連通パイプ８の先端部を差し込む。そして、タンクボディ６、リザーブタンク本体７および保温器９を、アングル７２、８９、ボルトやナット等の締結具７３、９０を用いて締付け固定する。
【００６７】
〔第３実施例〕
図６ないし図８はこの発明の第３実施例を示したもので、図６は保温器一体型リサーブタンクの主要構造を示した図で、図７は保温器一体型リサーブタンクの全体構造を示した図である。
【００６８】
この実施例の保温器９は、アウタ８５とインナ８６との間に真空層（断熱層）８７を設けており、アウタ８５とインナ８６とはインサート８３、プレート９６、エアぬきパイプ８２を介して固定されている。インサート８３の外周部には、Ｏリング等のシール材９７が装着され、さらに外側のリザーブタンク本体７のロアタンク５４の上部に一体成形された凹所６９とシールすることにより冷却水が外部に漏れることを防止している。
【００６９】
そして、ロアタンク５４の凹所６９の周縁に設けられた切欠部２１１には、フランジ部２１２を有する板ばね（押圧部材、弾性体）２１３が設けられている。この板ばね２１３のフランジ部２１２は、ロアタンク５４の切欠部２１１に挿入固定されている。なお、板ばね２１３の形状は、図８（ａ）、（ｂ）に示した形状だでなく、保温器９の容量が多い程、フランジ部２１２より突出する支持部（脚部）２１４の本数を増やすようにすれば良い。また、図８（ｂ）の実線は板ばね２１３の組付前のばね形状を示し、図８（ｂ）の破線は板ばね２１３の組付後のばね形状を示す。
【００７０】
そして、保温器本体８１をリザーブタンク本体７に嵌め込むと、保温器本体８１のアウタ８５の一部（上端部）は板ばね２１３の支持部２１４と接触する。そして、さらに保温器本体８１をリザーブタンク本体７に嵌め込んでいくと、インサート８３の上面がリザーブタンク本体７の凹所６９の天井壁面に接触して組付作業が終了する。このとき、板ばね２１３は、ある規定の荷重で圧縮されて弾性力を与えられている。このため、保温器本体８１とリザーブタンク本体７との間の隙間がばらついても確実に保温器本体８１をリザーブタンク本体７に固定できる。
【００７１】
また、この実施例では、アングル７２を介してボルトやナット等の締結具７３を用いてタンクボディ（支持部材）６とリザーブタンク本体７とを組み付け、これらの間に保温器本体８１を、板ばね２１３によって重心に対して上部で支持することにより組み付けることによって、第１実施例では必要であったアングル８９やボルト、ナット等の機械的な締結具９０が不要となる。したがって、保温器一体型リザーブタンク２６の機械的な組付部品がボルトやナット（共に４個）等の締結具７３のみとなり、機械的な組付部品の部品点数を低減できるので、組付工数および製品コストを低減できる。
【００７２】
〔第４実施例〕
図９ないし図１１はこの発明の第４実施例を示したもので、図９は保温器本体の成形型を示した図である。
【００７３】
車両用冷却系の完全密閉式リザーブタンク（リザーブタンク本体）７は、全水容量から温度上昇時の体積膨張分、系統圧付加のためのエア量等によってその容積が決定される。ところが、同一容積であっても、車両搭載時の制約により、その形状は種々様々であり、製造においてはその分の成形型が必要となっており、それが保温器一体型リサーブタンク２６の製品コストの上昇の要因になっている。
【００７４】
そこで、この実施例では、リザーブタンク本体７の成形型、特にロアタンク５４の成形型２２０として、分割式共通型２２１、分割式固有型２２２および分割式共通型２２３とを用意した。なお、リザーブタンク本体７のアッパータンク５３は水容量の差に拘らず、成形型（図示せず）の共用が可能である。一方、ロアタンク５４の成形型２２０は、保温器９を覆う部分のほとんどは共用できる。つまり、水容量の変化分を分割式固有型２２２の高さ方向の寸法で吸収するようにしている。
【００７５】
したがって、ロアタンク５４の成形型２２０は、上から分割式共通型２２１、分割式固有型２２２および分割式共通型２２３となり、前述したように、そのほとんどの部分の成形型の共用化を実現している。しかし、水容量によって決定される分割式固有型２２２は単なる円筒形状を得る成形型であり、成形型の製作も大して困難ではない。
【００７６】
例えば図１０（ａ）に示したような水容量が２．５リットルの保温器９と図１０（ｂ）に示したような水容量が３．０リットルの保温器９とが必要な場合には、図１１（ａ）、（ｂ）に示したように、高さ方向の寸法が短い分割式固有型２２２と高さ方向の寸法が長い分割式固有型２２４のみの型変更で２種類の水容量の保温器９を覆うリザーブタンク本体７を一体成形することができる。
【００７７】
すなわち、高温の冷却水を蓄えておく保温器本体８１とそれを覆うように配置されたリザーブタンク本体７とを一体化した保温器一体型リザーブタンク２６において、車両用冷却系の水容量と保温器本体８１の水容量の総和（全水容量）によって決定されるリザーブタンク本体７の容積を全水容量（特に保温器本体８１の水容量）が車種や仕様毎に変化しても、一部の型（固有型２２２、２２４等）の変更のみで対応できるので、リザーブタンク本体７を樹脂成形するための型費用を低減できる。したがって、保温器一体型リザーブタンク２６、特にリザーブタンク本体７の製品コストを低減することができる。
【００７８】
〔第５実施例〕
図１２および図１３はこの発明の第５実施例を示したもので、図１２は自動車用暖房暖機装置の全体構造を示した図である。
【００７９】
図１４に示したような完全密閉式リザーブタンク１０７を搭載した車両の冷却系では、ラジエータ１０３とリザーブタンク１０７、エンジン１０１とリザーブタンク１０７、さらにウォータポンプ１０２の入口部とリザーブタンク１０７とを連通させている。これらの連通の内で完全密閉式リザーブタンク１０７の機能であるエア抜け（気液分離）、系統圧の付加、冷却水の注入を果たすには、ウォータポンプ１０２の入口部とリザーブタンク１０７とを連通する加圧回路１１１が最も重要である。
【００８０】
しかしながら、リザーブタンク１０７の出口からウォータポンプ１０２の入口部までは長いゴムホースで連通されているのが一般的であり、そのため、かなりの通水抵抗となっており、せっかく加圧キャップ１１０によって付加した系統圧も、図１３の模式図で示したように、圧力低下（ΔＰｗ大）により有効に付加されない。ここで、一般的に、冷却水回路内の圧力が冷却水の飽和蒸気圧より低くなるとウォータポンプ１０２の入口部でキャビテーションが発生する。したがって、近年、車両の通水系は益々厳しくなっており、通水系特にウォータポンプ１０２にとって問題となるキャビテーション対策に余裕がないという不具合が生じている。
【００８１】
この実施例の冷却水回路５内の主要な冷却水の流れを説明する。ラジエータ２１のアッパータンク２８から流出した冷却水は、エア抜け回路５８を通ってリザーブタンク本体７内に流入する。このとき、冷却水中に空気が入っていると、リザーブタンク本体７内で気水分離される。
【００８２】
次に、リザーブタンク本体７のスカート部５４１の最下部から流出した冷却水は、その時の温度等によって決定される系統圧（例えば０．９ｋｇ／ｃｍ^２）を加圧キャップ３９によって付加されながら、加圧回路４５を通ってサーモスタット２２とウォータポンプ２５の間に設けられたサクションパイプ３８に流入し、ウォータポンプ２５によってエンジン２の各部に分配される。
【００８３】
また、保温器本体８１の最上部は、第１実施例で説明したように、エア抜けのために設けたエア抜きパイプ８２によってリザーブタンク本体７と連通している。このため、リザーブタンク本体７内の冷却水にも加圧キャップ３９による圧力が付加され、同様にサクションパイプ３８からエンジン２に流入し、エンジン２の各部に均一な系統圧を加える。
【００８４】
したがって、図１４で示した従来のエンジン冷却装置１００の冷却水回路（第１従来例）と比較すると、この実施例の冷却水回路５は、リザーブタンク本体７のスカート部５４１を長くとり、しかも保温器本体８１からの流出部からも圧力が付加できることにより、加圧回路４５に関わる通水断面積が増大すると共に、通水長さの減少が可能となり、図１３の模式図で示したように、加圧回路４５による圧力低下分が少なくなり（ΔＰｗ小）、ウォータポンプ２５の吸込圧が上昇する（ＵＰ）。つまり、エンジン回転数が同一で、且つウォータポンプ２５の入口部の水温が同一（系統圧同一）であれば、飽和蒸気温度までの余裕代が大きくなりキャビテーションが発生し難くなる。これにより、ウォータポンプ２５の羽根等の耐久寿命を長期化できる。
【００８５】
〔変形例〕
この実施例では、保温器９の入口パイプ４１をバイパス流路３３に接続したが、保温器９の入口パイプ４１をラジエータ２１のアッパータンク２８やエンジン２の出口等の比較的に冷却水温が高目の温度となる冷却水回路５の途中に接続しても良い。
第４実施例では、ロアタンク５４の外筒壁６２および内筒壁６３の径が同一径となる分割式固有型２２２、２２４を用いたが、ロアタンク５４の外筒壁６２および内筒壁６３の径が途中で変化するような固有型を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の保温器一体型リザーブタンクの全体構造を示した断面図である（第１実施例）。
【図２】この発明の自動車用暖房暖機装置の全体構造を示した冷却系統図である（第１実施例）。
【図３】図１の保温器一体型リサーブタンクの主要構造を示した断面図である（第１実施例）。
【図４】この発明の保温器一体型リサーブタンクの全体構造を示した断面図である（第２実施例）。
【図５】この発明の保温器一体型リサーブタンクの主要構造を示した断面図である（第２実施例）。
【図６】この発明の保温器一体型リサーブタンクの主要構造を示した断面図である（第３実施例）。
【図７】この発明の保温器一体型リザーブタンクの全体構造を示した断面図である（第３実施例）。
【図８】（ａ）はこの発明の板ばねを示した平面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ断面図である（第３実施例）。
【図９】この発明の保温器本体の成形型を示した断面図である（第４実施例）。
【図１０】（ａ）はこの発明の２．５リットル用保温器本体を有する保温器一体型リザーブタンクを示した断面図で、（ｂ）はこの発明の３．０リットル用保温器本体を有する保温器一体型リザーブタンクを示した断面図である（第４実施例）。
【図１１】（ａ）はこの発明の２．５リットル用保温器本体の成形型を示した断面図で、（ｂ）はこの発明の３．０リットル用保温器本体の成形型を示した断面図である（第４実施例）。
【図１２】この発明の自動車用暖房暖機装置の全体構造を示した冷却系統図である（第５実施例）。
【図１３】圧力と各測定点との関係を示した模式図である（第５実施例、第１従来例）。
【図１４】従来の車両用エンジン冷却装置の全体構造を示した冷却系統図である（第１従来例）。
【図１５】従来のリザーブタンクとエンジンとの組付構造を示した概略図である（第１従来例）。
【符号の説明】
１自動車用暖房暖機装置（車両用エンジン暖機装置）
２エンジン
５冷却水回路
６タンクボディ（支持部材）
７リザーブタンク本体（完全密閉式リザーブタンク）
８連通パイプ
９保温器
２１ラジエータ
２５ウォータポンプ
２６保温器一体型リザーブタンク
６０注水口
６７内部空間
８１保温器本体
８２エア抜きパイプ
８４温水供給パイプ（出口管）
９４エア抜き通路（空気抜き通路）
２１３板ばね（押圧部材、弾性体）

Claims

車両に搭載された水冷式のエンジンと、このエンジンの冷却水系内の空気を気水分離すると共に、前記エンジンの冷却水系内に冷却水を注水するための注水口を有するリザーブタンクと、常に冷却水が循環供給され、内部に流入した冷却水を保温する保温器とを備えた車両用エンジン暖機装置であって、
前記保温器は、少なくとも上部側が前記リザーブタンクに覆われていると共に、最上部付近に前記リザーブタンク内に連通する空気抜き通路を有し、且つ最上部付近で開口し、内部より冷却水を流出させる出口管を有することを特徴とする車両用エンジン暖機装置。
請求項１に記載の車両用エンジン暖機装置において、
前記リザーブタンクは、内壁面に前記保温器が載置される椀形状の支持部材、
この支持部材の上方に前記保温器を囲むように配され、内部に冷却水が貯溜される逆容器形状の内部空間を有するリザーブタンク本体、
および前記保温器の上部と前記リザーブタンク本体の上部との間に挟み込まれ、前記保温器を前記支持部材の内壁面に押し付ける押圧部材
を有することを特徴とする車両用エンジン暖機装置。
請求項２に記載の車両用エンジン暖機装置において、
前記押圧部材は、弾性変形が可能な弾性体であることを特徴とする車両用エンジン暖機装置。