JP4061728B2

JP4061728B2 - 保温タンク

Info

Publication number: JP4061728B2
Application number: JP24069198A
Authority: JP
Inventors: 浩生山口; 栄三高橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: JP2000073764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液冷式内燃機関の冷却液を保温貯蔵する保温タンクに関するもので、水冷エンジン（以下、エンジンと略す。）の冷却装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平９−１３９６４号公報に記載のごとく、冷却水を保温タンクにて保温貯蔵し、次回のエンジン始動時（コールドスタート時）に、その保温された冷却水をエンジン内に循環させることによりエンジンの暖機運転を促進するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載の発明では、保温タンク内の冷却水を取り込む取込口が、保温タンク内の水面直下に設けられているので、急停止、急旋回又は坂道等で車両が傾いたときに、これに伴って水面が変動し、冷却水と共に空気が取り込まれるおそれが高いという問題がある。
【０００４】
この問題に対しては、水面が変動しても空気が入り込まない位置まで取込口を下げるという手段が考えられるが、この手段では、上方側に存在する高温の冷却水を取り込むことが難しいという問題が新たに発生する。
本発明は、上記点に鑑み、水面（液面）が傾いたときであっても、上方側に存在する高温の冷却水（冷却液）を取り込むことができる保温タンクを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜４に記載の発明では、タンク本体（９１０）内のうち流入口（９１５ａ）より上方側であって、かつ、液面より下方側で開口する取込口（９１５）と、取込口（９１５）より上方側の冷却液を取込口（９１５）に導く導入案内部材（９１６）とを有することを特徴とする。
【０００６】
これにより、液面が変動しても空気が入り込まない位置まで取込口（９１５）を下げても、液面近傍に位置する高温の冷却液を確実に取り込むことができるので、車両が傾いて液面が傾いたときであっても、下方側に存在する低温の冷却液と上方側に存在する高温の冷却液とが混合することを抑制して、高温の冷却液を確実に取り込むことができる。
【０００７】
なお、導入案内部材（９１６）は、請求項２に記載の発明のごとく、上方側に向けて開口した椀形状とすることが望ましい。
また、請求項３に記載のごとく、タンク本体（９１０）内のうち導入案内部材（９１６）より下方側に、多数個の穴（９１７ａ）が形成された衝突板（９１７）を設けることが望ましい。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明では、タンク本体（９１０）はリザーブタンク機能を兼ねていることを特徴としている。
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る保温タンクを車両の冷却装置に適用したものであり、図１は、冷却装置の冷却水回路１（２点鎖線で囲まれた回路）と、暖房装置の冷却水回路２（一点鎖線で囲まれた回路）とを示している。
【００１０】
３は車両走行用のエンジン（液冷式内燃機関）であり、４はエンジン３に冷却水（冷却液）を循環させるウォータポンプである。そして、エンジン３を冷却して温度が上昇した冷却水（温水）の一部は、冷却装置の冷却水回路１に流れ込み、その他の冷却水（温水）は、暖房装置の冷却水回路２に流れ込む。
５は、冷却水回路１において、エンジン３から流出する冷却水を冷却するラジエータである。また、７はラジエータ５を迂回させて冷却水を流通させるバイパス回路であり、このバイパス回路７に冷却水を流通させる場合とラジエータ５に冷却水を導く冷却水回路６に冷却水を流通させる場合との切り換え制御は、サーモスタット８によって行われる。
【００１１】
因みに、両回路６、７の切り換えは、通常、冷却水温度が約８０℃以上の場合にはラジエータ５に流れるように制御され、約８０℃未満の場合には、バイパス回路７に流れるように制御される。
また、暖房装置の冷却水回路２においては、エンジン３の冷却水流れ下流側に、冷却水を保温（蓄熱）する保温タンク９、及び保温タンク９を迂回して冷却水を流通させるバイパス回路１０が設けられている。なお、本実施形態では、保温タンク９（タンク本体９１０）は、冷却水の温度変化に伴う冷却水の体積変化を吸収するリザーブタンク機能を兼ねるものである。
【００１２】
１１は保温タンク９に流れ込む流入回路１０ａとバイパス回路１０との切り換えるロータリ式の三方弁１１であり、この三方弁１１は、両回路１０、１０ａを切り換える流路切換機能に加えて、保温タンク９内に流入する流量を調節する流量調整機能をも兼ね備えている。因みに、１０ｂは、保温タンク９から流出する冷却水が流通する流出回路である。
【００１３】
なお、本実施形態では、後述するように、保温タンク９と三方弁１１とは一体化されている。
また、保温タンク９の冷却水下流側には、車室内を暖房するヒータコア１２が設けられており、ヒータコア１２で加熱された温風は、送風機１３によってダクト（図示せず）を介して車室内に送風される。なお、１５はヒータコア１２に流れ込む冷却水の回路１４を開閉する電磁弁１５であり、この電磁弁１５は、夏場等の暖房未使用時に回路１４を閉じてヒータコア１２から発生する輻射熱を抑制するものである。
【００１４】
また、電磁弁１５の冷却水流れ上流側には、ヒータコア１２を迂回して冷却水を流通させるバイパス回路１６が設けられており、ヒータコア１２及びバイパス回路１６の下流側はウォータポンプ４に繋がっている。
次に、保温タンク９について、図２を用いて述べる。
９１０は冷却水が保温貯蔵されるタンク本体であり、このタンク本体９１０は、耐食性に優れた材質（本実施形態ではステンレス）製の内側タンク部９１１と外側タンク部９１２とからなる二重タンク構造である。なお、両タンク部９１１、９１２の間は、断熱層を形成すべく、略真空に保たれている。
【００１５】
また、タンク本体９１０の下方側部位には、両タンク部９１１、９１２を貫通してタンク本体９１０内外を連通させる第１パイプ部材９１３が両タンク部９１１、９１２に溶接されている。
そして、第１パイプ部材９１３と同芯状に樹脂製の第２パイプ部材９１４が第１パイプ部材９１３内に配設されており、この第２パイプ部材９１４は、上下方向に延びてタンク本体９１０内外を貫通している。
【００１６】
ここで、第１パイプ部材９１３と第２パイプ部材９１４との間の通路が、冷却水が流入する流入通路（流入口）９１５ａを構成し、第２パイプ部材９１４がタンク本体９１０内に貯蔵された冷却水の流出通路を構成している。また、タンク本体９１０内に位置する第２パイプ部材９１４のうち、流入通路（流入口）９１５ａより上方側であって、かつ、タンク本体９１０内に貯蔵された冷却水の水面（液面）より下方側には、冷却水を第２パイプ部材９１４内（流出通路内）に取り込む取込口９１５が４つ開口している。
【００１７】
そして、これら取込口９１５周りには、取込口９１５より上方側に存在する冷却水（温水）を取込口９１５に導く樹脂製の温水導入板（導入案内部材）９１６が設けられており、この温水導入板９１６は、上方側（水面側）に向けて開口した椀形状に形成されて、その底部が第２パイプ部材９１４に接合されている。
なお、温水導入板９１６は、厳密に取込口９１５より上方側の冷却水のみを案内するものではなく、タンク本体９１０の下方側に存在する低温の冷却水と上方側に存在する高温の冷却水とが混合することを防止して、なるべく多くの高温の冷却水を取込口９１５に導くものである。
【００１８】
また、タンク本体９１０内のうち温水導入板９１６より下方側には、水平方向に拡がるとともに、流入通路９１５ａから鉛直方向にタンク本体９１０内に流入した冷却水が衝突する円盤状の冷温水混合防止板（衝突板）９１７が配設されている。
そして、この冷温水混合防止板９１７には、図３に示すように、その厚み方向に貫通する多数個の穴９１７ａが形成されており、これら穴９１７ａは、冷温水混合防止板９１７の径外方側に向かうほど、その径寸法が拡大するように形成されている。
【００１９】
ところで、タンク本体９１０の上方側には、図２に示すように、タンク本体９１０内の圧力（冷却水回路１内の圧力）を調節する加圧キャップ９２０が配設されており、この加圧キャップ９２０は、タンク本体９１０内の圧力が所定圧力以上となったときに、タンク本体９１０内外を連通させて内圧を減圧する。
因みに、加圧キャップ９２０は、いわゆる加圧型のラジエータキャップと同様な構造を有するものである。
【００２０】
また、９３０は保温タンク９内の冷却水量を目視にて確認するための水位確認パイプであり、この水位確認パイプ９３０は、一端側がタンク本体９１０の上方側に連通し、他端側が三方弁１１の冷却水流入口１１ａ側に連通している。
なお、三方弁１１は、図２に示すように、保温タンク９（タンク本体９１０）の下部に一体組み付けされているとともに、内部にバイパス回路１０も形成されている。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
取込口９１５より上方側に存在する冷却水（温水）を取込口９１５導く温水導入板９１６が設けられているので、水面が変動しても空気が入り込まない位置まで取込口９１５を下げても、水面近傍に位置する高温の冷却水を確実に取り込むことができる。
【００２２】
したがって、車両が傾いて水面（液面）が傾いたときであっても、下方側に存在する低温の冷却水と上方側に存在する高温の冷却水とが混合することを抑制して、高温の冷却水を確実に取り込むことができる。
また、流入通路９１５ａから流入した冷却水が衝突する冷温水混合防止板９１７が配設されているので、タンク本体９１０に流入する冷却水の動圧によりタンク本体９１０内の冷却水が強制対流しまうことを抑制できる。したがって、タンク本体９１０内の高温の冷却水と低温の冷却水とが混合してしまうことを防止できる。
【００２３】
また、冷温水混合防止板９１７には、多数個の穴９１７ａが形成されているので、冷温水混合防止板９１７に衝突した冷却水は、多数個の穴９１７ａを通過して冷温水混合防止板９１７より上方側に進行することとなる。このため、タンク本体９１０内に新たに流入した冷却水は、冷温水混合防止板９１７より上方側に存在する冷却水全体を略均等に押し上げながら上方側に進行するので、タンク本体９１０内の高温の冷却水と低温の冷却水とが混合してしまうことを防止しながら、上方側に存在する高温の冷却水を確実に取込口９１５から取り込むことができる。
【００２４】
ところで、図４の実線は本実施形態に係る保温タンク９の有効温水割合を示す試験結果であり、図４の波線は温水導入板９１６を有していない保温タンクの有効温水割合を示す試験結果である。ここで、例えば取込口９１５から水面までの高さＨ0 が共に２００ｍｍとし、温水導入板９１６から水面までの高さＨ1 を１０ｍｍとした場合、温水導入板９１６を有していない保温タンクの有効温水割合は約７６％であり、温水導入板９１６を有している保温タンクの有効温水割合は約８６％となる。したがって、本実施形態に係る保温タンク９が温水導入板９１６を有していない保温タンクに比べて有効温水割合が向上していることが判る。
【００２５】
なお、有効温水割合とは、仮に保温タンク９内に８０℃の冷却水が３リットルある場合に、保温タンク９内に８０℃以下の冷却水を毎分１リットルで流入させたときに、８０℃の冷却水が流出し続ける時間Ｔ1 を３リットルの冷却水を流出させるに必要な時間Ｔ2 で割ったもの（Ｔ1 ／Ｔ2 ）をいう。
（第２実施形態）
本実施形態は、図５に示すように、エンジン３からサーモスタット８に至る冷却水通路に電磁弁１７を配設するとともに、エンジン３が冷えた状態でのエンジン始動時（コールドスタート時）には、電磁弁１５と共に電磁弁１７を閉じるようにしたものである。
【００２６】
これにより、コールドスタート時に保温タンク９内に保温貯蔵された冷却水が保温タンク９及びエンジン３間を循環するので、エンジン３の暖機運転の促進及び暖機時間の短縮を図ることができる。
ところで、上述の実施形態では、温水導入板９１６を椀形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなくその他形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る冷却水回路の模式図である。
【図２】保温タンクの断面図である。
【図３】冷温水混合防止板の正面図である。
【図４】有効温水割合の変化を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る冷却水回路の模式図である。
【符号の説明】
９１０…タンク本体、９１１…内側タンク部、９１２…外側タンク部、
９１３…第１パイプ部材、９１４…第２パイプ部材、９１５…取込口
９１５ａ…流入通路（流入口）、９１６…温水導入板（導入案内部材）、
９１７…冷温水混合防止板（衝突板）。

Claims

液冷式内燃機関の冷却液を保温貯蔵する保温タンクであって、冷却液が保温貯蔵されるタンク本体（９１０）と、
前記タンク本体（９１０）の下部に設けられ、冷却液が流入する流入口（９１５ａ）と、
前記タンク本体（９１０）内のうち前記流入口（９１５ａ）より上方側であって、かつ、前記タンク本体（９１０）内に貯蔵された冷却液の液面より下方側で開口し、冷却液を取り込む取込口（９１５）と、
前記取込口（９１５）より上方側の冷却液を前記取込口（９１５）に導く導入案内部材（９１６）とを有することを特徴とする保温タンク。
前記取込口（９１５）は、前記タンク本体（９１０）内外を貫通するパイプ部材（９１４）に形成され、
前記導入案内部材（９１６）は、上方側に向けて開口した椀形状であることを特徴とする請求項１に記載の保温タンク。
前記タンク本体（９１０）内のうち前記導入案内部材（９１６）より下方側には、水平方向に拡がるとともに、前記流入口（９１５ａ）から流入した冷却液が衝突する衝突板（９１７）が設けられており、
さらに、前記衝突板（９１７）には、その厚み方向に貫通する多数個の穴（９１７ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の保温タンク。
前記タンク本体（９１０）は、冷却液の温度変化に伴う冷却液の体積変化を吸収するリザーブタンク機能を兼ねることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の保温タンク。