JP3771141B2 - 保温タンク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保温タンク、例えば、高温のエンジン冷却水をエンジンに供給することで即効的にエンジンを暖機する暖機装置に使用する保温タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の保温タンクとしては、例えば特開平１０−７１８４０号公報により開示されたものがある。
特開平１０−７１８４０号公報の保温タンク（従来例という）は、エンジン冷却水を貯留する断熱構造のタンク本体内が、ほぼフランジ状をなす仕切部材によって２つの貯留室に仕切られている。
タンク本体は、ステンレス製で窄んだ口部を有している。また、仕切部材は、テフロン樹脂製で所定の剛性を有し、タンク本体内においてその口部の口径より大きい外径をなしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例においては、タンク本体の口部の口径よりも仕切部材の外径が大きく、また、仕切部材が剛性を有しているため、タンク本体の口部から仕切部材をそのタンク本体内へ組付けることができない。
したがって、このような場合には、タンク本体を二分割して、その分割した部材の開口部の中に仕切部材を配置し、その二分割した部材の開口部を相互に溶接等によって結合する手法がとられる。
しかし、タンク本体を分割、結合に手間がかかり、タンク本体内への仕切部材の組付け作業性が悪いという問題あった。
【０００４】
また、タンク本体の保温性を考慮すると、口部が小さい方が望ましい。したがって、タンク本体の口部を仕切部材の通過可能に大きく形成し、その口部から仕切部材をタンク本体内へ組付けることが可能であるが、タンク本体の保温性が損なわれるため好ましくない。
【０００５】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、タンク本体の保温性を損なうことなく、タンク本体内への仕切部材の組付け作業性を向上することのできる保温タンクを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする保温タンクにより解決することができる。
すなわち、請求項１に記載された保温タンクによると、エンジン冷却水を貯留可能でかつ窄んだ口部を有する断熱構造のタンク本体内にそのタンク本体内を仕切る仕切部材を組付けられる。
このとき、仕切部材は、縮小状態に変形されてタンク本体の口部を通過した後、前記タンク本体内で所定の展開状態に復元する。このため、タンク本体の口部が小さくても、そのタンク本体を分割することなく、仕切部材をタンク本体内に組付けることができる。
したがって、タンク本体の保温性を損なうことなく、タンク本体内への仕切部材の組付け作業性を向上することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載された保温タンクによると、仕切部材に放射状に延びるスリットが形成されているので、仕切部材を容易に縮小状態に変形させることができる。
【０００８】
また、請求項３に記載された保温タンクによると、タンク本体内にほぼ鉛直方向に上下動可能に配置される仕切部材に錘体を備えたことにより、仕切部材の重量を容易に調整することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る保温タンクを車両用水冷エンジン（エンジンと略す）の暖機装置として利用した場合について述べる。説明の都合上、エンジンの暖機装置の概略を述べた後で、保温タンクを述べる。
【００１０】
図５にエンジンのエンジン冷却水の回路図が示されている。図５に示すように、エンジン１を含むエンジン冷却回路２には、エンジン冷却水を図５において右回り方向（図５中、矢印Ｙ１参照）に循環させるベルト駆動式のウォータポンプ４、及び、エンジン冷却水を冷却するラジエータ５が組込まれている。
なお、ベルト駆動式のウォータポンプ４は、エンジン１の図示しないクランクシャフトによりベルト伝動機構を介して駆動される。なお、ラジエータ５は、電動のクーリングファン６によって冷却される。
【００１１】
上記エンジン冷却回路２において、エンジン１の熱を奪ったエンジン冷却水は、ベルト駆動式のウォータポンプ４の駆動によってエンジン冷却回路２を循環する（図５中、矢印Ｙ１参照）。その途中において、エンジン冷却水は、ラジエータ５の冷却作用により冷却される。
【００１２】
しかして、前記エンジン冷却回路２には、前記ラジエータ５をバイパスするバイパス回路９が接続されている。
バイパス回路９には、エンジン冷却水をエンジン冷却回路２とは逆方向すなわち図５において右回り方向（図５中、矢印Ｙ２参照）に循環させる電動式のウォータポンプ１１、及び、エンジン冷却水を保温する保温タンク２０が組込まれている。
なお、電動式のウォータポンプ１１は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵという）１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、車両のドア（図示しない）の開動作を検出するドアスイッチ１４のオン（ＯＮ）に基づいて、電動式のウォータポンプ１１を所定の時間だけ駆動させた後に停止する他、エンジン１の運転状況に基づいて電動式のウォータポンプ１１の駆動を制御する。
また、バイパス回路９において、保温タンク２０にエンジン冷却水が流れ込む配管を流入管路９ａといい、保温タンク２０からエンジン冷却水が流れ出す配管を流出管路９ｂという。
【００１３】
次に、保温タンク２０について詳述する。図１に保温タンク２０の正断面図、図２に図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３に図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４に図１のＩＶ−ＩＶ線断面図が示されている。
図１に示すように、保温タンク２０の主体をなすタンク本体２１は、ほぼ縦形のカプセル形状に形成されている。タンク本体２１は、例えばステンレス製の内側のタンク材２２及び外側のタンク材２３とからなる内外二重構造を有している。
両タンク材２２，２３の下端部の口部（符号省略）は、溶接等によってシール状態に接合され、タンク本体２１の窄んだ口部２４を形成している。
両タンク材２２，２３の相互間には密閉状の隙間２５が形成されている。その隙間２５は、ほぼ真空状態になっている。これにより、断熱構造のタンク本体２１が形成されている。
また、前記タンク本体２１内、詳しくは内側のタンク材２２内の内部空間がエンジン冷却水を貯留する貯留室（符号省略）になっている。
【００１４】
前記タンク本体２１の口部２４には、樹脂製あるいは金属製の弁体ボデー３０が取付けられている。
前記弁体ボデー３０は、ベース部３１と内側のパイプ部３２と外側のパイプ部３３と入口パイプ部３４と出口パイプ部３５とを有する一体成形品で形成されている。
【００１５】
前記ベース部３１は、ほぼ円板状に形成されている。ベース部３１には、図３に示すように、外方へ放射状に突出する適数個（例えば４個）の取付片３１ａが形成されている。なお、例えば、取付片３１ａを車両のエンジンルーム内の固定部材（図示しない）にねじ付けることによって、保温タンク２０が車両のエンジンルーム内に設置される。
【００１６】
図３に示すように、前記内側のパイプ部３２は、ベース部３１の中心部上にほぼ同心状に突出されている。図１に示すように、前記内側のパイプ部３２は、前記パイプ本体内（図１において上方）に向かってほぼ円柱管状に延びている。
内側のパイプ部３２内には、図１において上下方向に貫通する管状通路３０ａが形成されている。
前記内側のパイプ部３２の先端部（図１において上端部）には、ほぼ円環板状の止め金３６（図２参照）が外嵌状に取付けられている。止め金３６は、内側のパイプ部３２に仕切部材２８（後述する）を嵌合した後に嵌着され、その仕切部材２８の抜け外れを防止する。
【００１７】
図１に示すように、前記内側のパイプ部３２の基端部（図１において下端部）内には、ほぼ円環状のバルブシート３７がほぼ同心状に固定されている。
内側のパイプ部３２の基端部内には、バルブシート３７を開閉する球状弁３８、その球状弁３８をバルブシート３７に押付けるコイルばね等のばね体３９が配置されている。
内側のパイプ部３２における開口端部内には、ばね体３９を支持する蓋板４０がほぼ同心状に固定されている。
なお、バルブシート３７、ばね体３９を主体として、いわゆる逆止弁が構成されている。
【００１８】
図４に示すように、前記外側のパイプ部３３は、前記ベース部３１の中心部上に前記内側のパイプ部３２より大きい内径をもってほぼ同心状に突出されている。図１に示すように、外側のパイプ部３３は、前記タンク本体２１の口部２４より内部に所定量突出する高さのほぼ有底円筒状に形成されている。
外側のパイプ部３３と内側のパイプ部３２との間に環状通路３０ｂが形成されている（図３及び図４参照）。
【００１９】
図１に示すように、外側のパイプ部３３の先端面（図１において上端面）は、仕切部材２８（後述する）を支持する座面３３ａになっている。
外側のパイプ部３３は、前記タンク本体２１の口部２４内にシール材４２を介して密閉状に嵌合されている。
【００２０】
図３に示すように、前記入口パイプ部３４は、前記ベース部３１より径方向（図３において右方）へ突出されている。入口パイプ部３４は、前記環状通路３０ｂと外部とを連通する入口通路３０ｃを形成している。
【００２１】
図３に示すように、前記出口パイプ部３５は、前記ベース部３１より径方向（図３において上方）へ突出されている。出口パイプ部３５は、前記管状通路３０ａと外部とを連通する出口通路３０ｄを形成している。
【００２２】
図１に示すように、前記タンク本体２１と前記弁体ボデー３０との間には、タンク本体２１の口部２４を取り囲む保温材４４が介在されている。
【００２３】
しかして、図１及び図２に示すように、前記弁体ボデー３０の内側のパイプ部３２には、ほぼ円板状をなす仕切部材２８が、ほぼ同心状にかつ軸方向に移動可能すなわち上下動可能に嵌合されている（図１中、二点鎖線２８参照）。
仕切部材２８は、前記タンク本体２１内を上下２つの貯留室２６ａ，２６ｂに仕切っている。仕切部材２８は、上下の両貯留室２６ａ，２６ｂを所定量だけ連通可能な状態に仕切っている。
なお、仕切部材２８の外径は、前記タンク本体２１の両貯留室２６ａ，２６ｂの内径より所定量小さい寸法で形成されている。これにより、上下の両貯留室２６ａ，２６ｂが相互に連通される。
【００２４】
前記仕切部材２８は、例えば、弾性変形可能なゴムあるいはこれに類する弾性材によって形成されている。
そして、仕切部材２８は、その自由状態においては、図１に実線２８で示されるほぼ水平状態を維持可能な剛性を有している。
また、仕切部材２８は、図６の説明図において二点鎖線２８で示すように、縮小状態に弾性変形可能に形成されている。
【００２５】
前記仕切部材２８には、図２に示すように、その軸心よりの位置から外端部に向かって放射状に延びる適数本（例えば８本）のスリット２８ａが形成されている。これにより、仕切部材２８の軸心部を除く部分は、複数枚（例えば８枚）の羽根状部２８ｂに分割されている。なお、スリット２８ａによっても上下の両貯留室２６ａ，２６ｂが相互に連通されている。
【００２６】
さらに、図１及び図２に示すように、前記弁体ボデー３０の内側のパイプ部３２には、ほぼ円環板状をなす金属製の錘体２９が、ほぼ同心状にかつ軸方向に移動可能すなわち上下動可能に嵌合されている。錘体２９は、水に比べ大きい比重を有している。
錘体２９の外径は、前記弁体ボデー３０の外側のパイプ部３３の外径より所定量少し大きい寸法で形成されている。
錘体２９は、前記仕切部材２８上に配置されている。さらに、錘体２９の内周部と前記仕切部材２８の内周部とは、接着、ねじ止め等の適宜の固定手段によって固定されている。
【００２７】
前記錘体２９を備えた前記仕切部材２８は、図１に示される下降位置においては、前記弁体ボデー３０の外側のパイプ部３３の座面３３ａにて支持され、環状通路３０ｂを閉止している。
なお、図１に示すように、前記弁体ボデー３０の内側のパイプ部３２の外周面には、前記外側のパイプ部３３の座面３３ａと同一平面をなす段差面３２ａが形成されている。このため、環状通路３０ｂを閉止する仕切部材２８は、前記弁体ボデー３０の外側のパイプ部３３の座面３３ａと内側のパイプ部３２の段差面３２ａとによって支持される。
【００２８】
上記した保温タンク２０において、前記弁体ボデー３０の入口通路３０ｃ（図３参照）には、前記バイパス回路９の流入管路９ａ（図５参照）が接続される。また、前記弁体ボデー３０の出口通路３０ｄ（図３参照）には、前記バイパス回路９の流出管路９ｂ（図５参照）が接続される。
【００２９】
次に、上記保温タンク２０を備えたエンジン１の暖機装置の作動について、図１及び図５を参照して述べる。
エンジン１（図５参照）の始動時について考える。
なお、エンジン１の始動前においては、エンジン１は冷えているが、保温タンク２０の上側の貯留室２６ａに貯留されたエンジン冷却水は温まった状態で保温されている。また、電動式のウォータポンプ１１は停止している。
また、図１に示すように、仕切部材２８は、保温タンク２０の弁体ボデー３０における外側のパイプ部３３の座面３３ａ及び内側のパイプ部３２の段差面３２ａ上に位置しており、環状通路３０ｂを閉止している（図１中、実線２８参照）。また、球状弁３８は、ばね体３９の弾性によって閉じている。
【００３０】
エンジン１（図５参照）を始動する前に、車両のドア（図示しない）が開けられることにより、ドアスイッチ１４がオン（ＯＮ）すると、ＥＣＵ１２（図５参照）を介して電動式のウォータポンプ１１が作動される。
これにより、エンジン１を含むバイパス回路９（図５参照）中の冷えたエンジン冷却水（冷水という）が、そのバイパス回路９を循環する（図５中、矢印Ｙ２参照）。
【００３１】
これにともない、冷水は、バイパス回路９の流入管路９ａから保温タンク２０の入口通路３０ｃに送られる。その冷水は、保温タンク２０の環状通路３０ｂを通り、仕切部材２８をその水圧で押し上げて開きながら、下側の貯留室２６ｂ内に流入する。
下側の貯留室２６ｂ内への冷水の流入にしたがい、仕切部材２８は上方へ押上げられていく。この際、上側の貯留室２６ａ内に貯留されて温まっているエンジン冷却水（温水という）は、仕切部材２８があるため、前記冷水と混合することは少ない。
【００３２】
前記下側の貯留室２６ｂ内への冷水の流入による仕切部材２８の上動にしたがい、上側の貯留室２６ａの温水は、管状通路３０ａをその上端から下方に向かって流下する。そして、その温水の水圧で球状弁３８をばね体３９の弾性を利用して押し下げて開く。
このため、管状通路３０ａを通ってきた温水は、出口通路３０ｄ（図３参照）へ流出される。その温水は、バイパス回路９の流出管路９ｂを通ってエンジン１に戻される（図５参照）。
これによって、そのエンジン１が即効的に暖機される。このため、エンジン１の始動が容易となり、エミッションの排出量が低下される。
【００３３】
また、所定時間が経過すると、電動式のウォータポンプ１１（図５参照）が停止する。
すると、仕切部材２８は、重力によって沈下し、保温タンク２０の弁体ボデー３０における外側のパイプ部３３の弁面及び内側のパイプ部３２の段差面３２ａ上におさまり、環状通路３０ｂを閉じる（図１中、実線２８参照）。また、球状弁３８は、ばね体３９の弾性によって閉じられる。
【００３４】
その後、エンジン１（図５参照）が始動されると、ベルト駆動式のウォータポンプ４が作動される。これにより、エンジン冷却回路２中のエンジン冷却水がそのエンジン冷却回路２を循環する（図５中、矢印Ｙ２参照）。このとき、保温タンク２０（図１参照）における球状弁３８が閉じているため、エンジン冷却水が保温タンク２０内へ逆流することがない。
【００３５】
また、エンジン１（図５参照）の運転による発熱によって所定温度以上に加熱されているエンジン冷却水（高温水という）が、前記の冷水の場合と同様に、保温タンク２０の入口通路３０ｃに送られる。その高温水は、下側の貯留室２６ｂ内に流入する。
【００３６】
前記下側の貯留室２６ｂ内への高温水の流入による仕切部材２８の上動にしたがい、上側の貯留室２６ａの冷水は、管状通路３０ａを流下して、その水圧で球状弁３８を開き、出口通路３０ｄ（図３参照）へ流出する。その冷水は、バイパス回路９の流出管路９ｂ（図５参照）を通ってエンジン１に戻される。
【００３７】
そして、所定時間が経過すると、電動式のウォータポンプ１１が停止する。すると、前記と同様に、仕切部材２８は、重力によって沈下して環状通路３０ｂを閉じる（図１中、実線２８参照）。また、球状弁３８は、ばね体３９の弾性によって閉じられる。
上記のようにして、保温タンク２０の上側の貯留室２６ａに高温水が貯留されて保温される。
【００３８】
次に、上記保温タンク２０（図１参照）を作製する場合について、図６の説明図を参照して説明する。まず、弁体ボデー３０には、球状弁３８、ばね体３９等が組付けられている。また、弁体ボデー３０の内側のパイプ部３２には、錘体２９を備える仕切部材２８及び止め金３６が組付けられている。
そして、タンク本体２１に対しその口部２４より弁体ボデー３０の内側のパイプ部３２の先端部（図６において上端部）を差し入れる。この状態が図６に示されている。
【００３９】
次に、仕切部材２８を弁体ボデー３０の内側のパイプ部３２の先端方向に移動させた状態とする（図６参照）。
そして、仕切部材２８を、図６に二点鎖線２８で示すように、縮小状態に弾性変形させる。このとき、仕切部材２８に適数本のスリット２８ａが設けられ、適数枚の羽根状部２８ｂに分割されている。このため、仕切部材２８（詳しくは、羽根状部２８ｂ）を、錘体２９に対する固定部分を支点として、容易に弾性変形させることができる。
【００４０】
次に、前記縮小状態の仕切部材２８をタンク本体２１の口部２４に挿入する。そして、タンク本体２１の口部２４を通過した仕切部材２８は、前記タンク本体２１内で所定の展開状態（図１参照）に弾性復元する。
続いて、タンク本体２１の口部２４に、弁体ボデー３０の外側のパイプ部３３をシール材４２とともに気密状態に嵌合する。
これによって、図１に示される保温タンク２０が完成する。
【００４１】
上記した保温タンク２０によると、タンク本体２１内に組付けられる仕切部材２８は、縮小状態に弾性変形されてタンク本体２１の口部２４を通過した後、前記タンク本体２１内で所定の展開状態に弾性復元する。このため、タンク本体２１の口部２４が小さくても、そのタンク本体２１を分割することなく、仕切部材２８をタンク本体２１内に組付けることができる。
したがって、タンク本体２１の保温性を損なうことなく、タンク本体２１内への仕切部材２８の組付け作業性を向上することができる。
【００４２】
また、仕切部材２８に放射状に延びるスリット２８ａが形成されているので、仕切部材２８（詳しくは、羽根状部２８ｂ）を容易に縮小状態に弾性変形させることができる。
【００４３】
また、タンク本体２１内にほぼ鉛直方向に上下動可能に配置される仕切部材２８に錘体２９を備えたことにより、仕切部材２８の重量を容易に調整することができる。
【００４４】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明に係る保温タンク２０は、エンジン１の暖機装置の保温タンク２０のみならず、エンジンオイル、ミッションオイル又はオートマチックトランスミッションオイル等のエンジンの始動直後の暖気用熱源としてのエンジン冷却水を保温する保温タンクとしても使用することが可能である。
【００４５】
また、上記仕切部材２８は、弾性変形可能なゴムあるいはこれに類する弾性材によって形成したが、これに代え、形状記憶合金によって形成することができる。その場合、タンク本体２１内に組付けられる形状記憶合金製の仕切部材２８は、縮小状態に変形されてタンク本体２１の口部２４を通過した後、前記タンク本体２１内でエンジン冷却水の温度によって所定温度以上に加熱されることによって所定の展開状態に復元する。このため、タンク本体２１の口部２４が小さくても、そのタンク本体２１を分割することなく、形状記憶合金製の仕切部材２８をタンク本体２１内に組付けることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の保温タンクによれば、タンク本体の口部が小さくても、そのタンク本体を分割することなく、仕切部材をタンク本体内に組付けることができるので、タンク本体の保温性を損なうことなく、タンク本体内への仕切部材の組付け作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる保温タンクの正断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】エンジンのエンジン冷却水の回路図である。
【図６】仕切部材の組付けの説明にかかる説明図である。
【符号の説明】
２０ 保温タンク
２１ タンク本体
２４ 口部
２８ 仕切部材
２８ａ スリット
２９ 錘体

Claims (3)

1. エンジン冷却水を貯留可能でかつ窄んだ口部を有する断熱構造のタンク本体と、
   前記タンク本体内を仕切る仕切部材とを備え、
   前記仕切部材は、前記タンク本体の口部を通過可能な縮小状態に変形可能に形成されかつ前記タンク本体内で所定の展開状態に復元可能に形成されていることを特徴とする保温タンク。
2. 請求項１に記載の保温タンクであって、
   前記仕切部材には、放射状に延びるスリットを形成したことを特徴とする保温タンク。
3. 請求項１又は２に記載の保温タンクであって、
   前記タンク本体内に前記仕切部材がほぼ鉛直方向に上下動可能に配置されるとともに、前記仕切部材に錘体を備えたことを特徴とする保温タンク。

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