JP6461364B2 - エクスパンションタンク - Google Patents

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、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。エクスパンションタンクとして、冷却液を貯容するタンク内部が、入口と出口との間において隔壁によって複数の貯留室に区切られ、隔壁の下部に設けられた下部連通部によって各貯留室の液相部が連通し、隔壁の上部に設けられた上部連通部によって各貯留室の気相部が連通している構造のものが知られている（例えば、特許文献１、２）。

このようなエクスパンションタンクでは、冷却液が下部連通部を通って入口側の室から出口側の貯留室に流れる過程で冷却液中の気泡が上昇することにより、気液分離が行われ、冷却液循環通路への気泡の流入が回避される。

特開平６−１４６８８３号公報 特開２０１４−１１８８８４号公報

上述のエクスパンションタンクでは、タンク内部が隔壁によって区切られる貯留室の数が多いほど気液分離が良好に行われるが、各貯留室の容積が小さくなる。このため、貯留室への冷却液の流入量が下部連通部による次の貯留室への冷却液の流出量より大きくなると、貯留室の液面が上昇し、タンク上部に開口している空気抜きのための連通穴（リリーフポート）にまで液面が達し、連通穴から冷却液が外部に流出する不具合が生じる。

本発明が解決しようとする課題は、貯留室への冷却液の流入量が大きい場合にも、連通穴から冷却液が外部に流出しないようにすることである。

本発明によるエクスパンションタンクは、内部に冷却液を貯容する貯容室（１５）を画定するタンク本体（１２）と、前記貯容室を、複数の室（２４、２６、２８、３０）に区切る複数の隔壁（１６、１８、２０、２２）とを有し、複数の隔壁（１６、１８、２０、２２）は下部および上部に各々隣り合う前記室（２４、２６、２８、３０）を互いに連通させる下部連通部（３２、３４、３６）および上部連通部（６２、６４、６６、６８）を設けられたものを含み、前記複数の室のうちの一つの室は入口（４４）が開口した入口室（２４）をなし、他の一つの室は出口（４０）が開口した出口室（３０）をなし、残りの室は少なくとも一つの中間室（２６、２８）をなし、前記出口室（３０）以外の室の一つに連通穴（５２）が開口しており、前記連通穴（５２）が開口した前記室（２６）を区切る前記隔壁（１６、２０）の前記上部連通部（６２、６６）の下縁は他の隔壁（１８、２２）の前記上部連通部（６４、６８）の下縁より下方にある。

この構成によれば、連通穴（５２）が開口した室（２６）の液位が上昇するときには、上部連通部（６２、６６）を通って冷却液が他の室（２８）に流れるから、室（２６）の液位が上昇する現象が抑制される。これにより、室（２６）の液面が連通穴（５２）にまで到達し難くなり、連通穴（５２）から冷却液が外部に流出することが回避される。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記タンク本体（１２）は上方に開口した箱状のものであり、当該タンク本体（１２）の開口を閉じる上蓋（１４）を更に有し、前記上部連通部（６２、６４、６６、６８）は前記複数の前記隔壁（１６、１８、２０、２２）と上蓋（１４）の間に画定されている。

この構成によれば、上部連通部（６２、６４、６６、６８）が簡単に構成される。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記上部連通部（６２、６４、６６、６８）の少なくとも一つは前記隔壁（１６、１８、２０、２２）の少なくとも一部の上縁（１６Ａ、１８Ａ、２０Ａ、２２Ａ）を下縁とする開口である。

この構成によれば、上部連通部（６２、６４、６６、６８）の開口面積を大きくすることができる。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記中間室は第１の中間室（２６）と第２の中間室（２８）とを含み、前記入口室（２４）に隣接する第１の中間室（２６）に前記連通穴（５２）が連通しており、当該第１の中間室（２６）および前記入口室（２４）の双方が同じ側において前記第２の中間室（２８）に隣接しており、前記第１の中間室（２６）を区切る前記隔壁（１６、２０、）のうち前記第２の中間室（２４）を区切る隔壁（１８）と接続される側の上縁（１６Ｂ、２０Ｂ）が他の部分の上縁（１６Ａ、２０Ａ）より高位にある。

この構成によれば、入口室（２４）から隔壁（１６、２０）の上縁（１６Ａ、上縁２０Ａ）を越えて直接に第２の中間室（２８）へ冷却液が流れ難くなり、入口室（２４）から第２の中間室（２８）へ冷却液が直接に流れることによる気液分離作用の低下が抑制される。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記第１の中間室（２６）に前記連通穴（５２）が連通しており、前記第１の中間室と前記入口室（２４）とを区切る前記隔壁（１６）の上縁（１６Ａ）が前記第１の中間室（２６）と前記入口室（２４）以外の室（２８）とを区切る前記隔壁（２０）の上縁（２０Ａ）より高い位置にある。

この構成によれば、入口室（２４）から隔壁（１６）の上縁（１６Ａ）を越えて直接に中間室（２６）および他の室（２８）へ冷却液が流れ難くなり、入口室（２４）から中間室（２６）および他の室（２８）へ冷却液が直接に流れることによる気液分離作用の低下が抑制される。

本発明によるエクスパンションタンクは、好ましくは、前記連通穴（５２）が連通した前記室（２６）を区切る隔壁（１６、２０）の前記上部連通部（６２、６６）の面積は前記連通穴（５２）が連通した前記室（２６）を区切る隔壁（１６、２０）の下部連通部（３２、３４）の面積より大きい。

この構成によれば、冷却液が上部連通部（６２、６６）を通って他の室（２４、２８）に流れる冷却液の流量が大きくなり、室（２６）の液面が連通穴（５２）にまでより一層到達し難くなる。

本発明によるエクスパンションタンクによれば、連通穴が開口した室の液位が上昇するときには、上部連通部を通って冷却液が他の室に流れるから、連通穴が開口した室の液位が上昇する現象が抑制され、連通穴が開口した室の液面が連通穴にまで到達し難くなり、連通穴から冷却液が外部に流出することが回避される。

本発明によるエクスパンションタンクの実施形態１を示す斜視図 実施形態１のエクスパンションタンクの上蓋を取り外した状態を示す斜視図 図１の線III−IIIに沿った断面図 図１の線IV−IVに沿った断面図 本発明によるエクスパンションタンクの実施形態２の上蓋を取り外した状態を示す斜視図 本発明によるエクスパンションタンクの実施形態３の上蓋を取り外した状態を示す斜視図

以下に、本発明によるエクスパンションタンクの実施形態１を、図１〜図４を参照して説明する。説明の便宜上、前後、上下、左右の方向を図示のように定める。

エクスパンションタンク１０は、上方に開口した箱状のタンク本体１２と、タンク本体１２の開口を閉じる上蓋１４とに含む。タンク本体１２および上蓋１４はプラスチック製で、振動溶着等によって気密に互いに接合されている。タンク本体１２は、タンク前壁１２Ａとタンク後壁１２Ｂとタンク右壁１２Ｃとタンク左壁１２Ｄとタンク底壁１２Ｅとを有する略長方体形状をなし、冷却液の貯留室１５を画定している。

タンク本体１２には、第１の隔壁１６と第２の隔壁１８と第３の隔壁２０と第４の隔壁２２とが、タンク底壁１２Ｅより立ち上がった竪壁として各々一体成形されており、これら隔壁１８、２０、２２が貯留室１５を複数の室（入口室２４、第１の中間室２６、第２の中間室２８、出口室３０）に区切っている。

第２の隔壁１８および第３の隔壁２０は、同じ左右方向の位置にあり、タンク前壁１２Ａとタンク後壁１２Ｂとの間をタンク右壁１２Ｃに対して略平行に直線状に連続して延在している。換言すると、第２の隔壁１８および第３の隔壁２０は、タンク前壁１２Ａとタンク後壁１２Ｂとの間に延在する一つの隔壁として見れば、その隔壁の前側半分が第２の隔壁１８に、後側半分が第３の隔壁２０になっており、前後方向の中間位置に第２の隔壁１８と第３の隔壁２０との境界部が存在する。

第１の隔壁１６は、タンク本体１２内の前後方向の中間位置において、第２の隔壁１８と第３の隔壁２０との境界部とタンク右壁１２Ｃとを接続するように直線状にて延在している。これにより、第１の隔壁１６と第２の隔壁１８および第３の隔壁２０とは平面視でＴ字形をなす。

第４の隔壁２２は、第２の隔壁１８および第３の隔壁２０よりタンク左壁１２Ｄ側にあってこれら隔壁１８、２０に対して略平行にタンク前壁１２Ａとタンク後壁１２Ｂとの間を直線状に延在している。

これにより、第１の隔壁１６は、タンク本体１２内の右側部分を前後に、入口室２４と第１の中間室２６とに区切っている。第２の隔壁１８は、タンク本体１２内の前側部分を左右に、入口室２４と第２の中間室２８とに区切っている。第３の隔壁２０は、タンク本体１２内の後側部分を左右に、第１の中間室２６と第２の中間室２８とに区切っている。第４の隔壁２２は、タンク本体１２内の左側部分を左右に、第２の中間室２８と出口室３０とに区切っている。

第１の隔壁１６の下部には当該第１の隔壁１６を介して隣り合う入口室２４と第１の中間室２６とを互いに連通させる第１の下部連通部３２が開口している。第３の隔壁２０の下部には当該第３の隔壁２０を介して隣り合う第１の中間室２６と第２の中間室２８とを互いに連通させる第２の下部連通部３４が開口している。第４の隔壁２２の下部には当該第４の隔壁２２を介して隣り合う第２の中間室２８と出口室３０とを互いに連通させる第３の下部連通部３６が開口している。

第１の下部連通部３２は前後方向に延在する開口であるのに対して第２の下部連通部３４および第３の下部連通部３６は左右方向に延在する開口であり、第１の下部連通部３２と第２の下部連通部３４および第３の下部連通部３６とは開口の向きが互いに９０度相違している。第２の下部連通部３４と第３の下部連通部３６とは同じ向きの開口であるが、開口位置が前後方向に異なっている。これら下部連通部３２、３４、３６は、タンク底壁１２Ｅを下縁とする矩形の連通穴によって構成され、下部連通部３２、３４、３６の開口面積は互いに同一である。

タンク本体１２の前側左の底部には出口ニップル３８が一体成形されている。出口ニップル３８は出口室３０の下部に開口する出口４０を画定している。出口ニップル３８には出口４０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１４の前側右の上部には入口ニップル４２が一体成形されている。入口ニップル４２は入口室２４の上部に開口する入口４４を画定している。入口ニップル４２には入口４４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１４の後側右の上部には円筒状の補給部４６が一体成形されている。補給部４６には第１の中間室２６の上部に開口する補給口４８が形成されている。補給部４６の側部には空気逃がしニップル５０が一体成形されている。空気逃がしニップル５０は補給口４８を介して第１の中間室２６に連通する連通穴（空気逃がし口）５２を画定している。空気逃がしニップル５０には遊端側が下向きに折曲されたリリーフチューブ５１が接続されている。

補給部４６の上部にはフィラーキャップ５４が着脱可能に装着される。フィラーキャップ５４は、ばね５６によって閉弁方向に付勢された弁体５８を有する圧力調整弁６０を含むものである。圧力調整弁６０は、タンク内部の圧力（タンク内圧）が所定値未満である時には閉弁して連通穴５２と第１の中間室２６との連通を遮断し、タンク内圧が所定値以上である時には開弁して連通穴５２と第１の中間室２６との連通を確立する。

上蓋１４は、第１の隔壁１６の上縁１６Ａとの間に入口室２４と第１の中間室２６とを互いに連通させる第１の上部連通部６２（図４参照）を画定し、第２の隔壁１８の上縁１８Ａとの間に入口室２４と第２の中間室２８とを互いに連通させる第２の上部連通部６４（図４参照）を画定し、第３の隔壁２０の上縁２０Ａとの間に第１の中間室２６と第２の中間室２８とを互いに連通させる第３の上部連通部６６（図３参照）を画定し、第４の隔壁２２の上縁２２Ａとの間に、第２の中間室２８と出口室３０とを互いに連通させる第４の上部連通部６８（図３参照）を画定している。換言すると、これら上部連通部６２、６４、６６、６８は、隔壁１６、１８、２０、２２の各々の上縁１６Ａ、１８Ａ、２０Ａ、２２Ａを下縁とし、隔壁１６、１８、２０、２２の各々の上方に存在する空隙である。なお、上部連通部６２、６４、６６、６８の面積は、個々に異なるが、すべて下部連通部３２、３４、３６の開口面積より大きい。

第１の中間室２６を区切っている第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａは、第２の隔壁１８の上縁１８Ａおよび第４の隔壁２２の上縁２２Ａより寸法Ｈだけ下方にある。換言すると、第１の上部連通部６２および第３の上部連通部６６の下縁は第２の上部連通部６４および第４の上部連通部６８の下縁より下方にある。これら上部連通部６２、６４、６６、６８の面積は、個々に異なるが、すべて下部連通部３２、３４、３６の開口面積より大きい。

上蓋１４の下部（底部）には複数のリブ７０、７２、７４、７６が一体成形されている。リブ７６は、図４に示されているように、入口４４よりも前方にあり、入口４４から入口室２４に流入する冷却液がリブ７６に衝突する。これにより、入口４４からの冷却液が第１の上部連通部６２を通って直接に第１の中間室２６へ流れることが阻止される。

タンク前壁１２Ａは入口室２４の部分の上部近傍に棚部１３を形成している。棚部１３は入口４４から入口室２４に流入する冷却液の落下距離を短くして落下による冷却液の泡立ちを低減する。

入口４４から入口室２４に流入する冷却液の流量が所定値未満の定常時には、入口４４から入口室２４に流入した冷却液は、第１の下部連通部３２を通って第１の中間室２６へ流れ、これより更に、第２の下部連通部３４を通って第２の中間室２８へ流れ、更に、第３の下部連通部３６を通って出口室３０へ流れ、出口４０よりタンク外へ流出する。この定常時には、入口室２４、第１の中間室２６、第２の中間室２８、出口室３０の冷却液の液面が概ね同様に上昇しても、その液位が第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａを越えることがなく、タンク内上部の気相部の全体が上部連通部６２、６４、６６、６８によって連通している状態が保たれ、冷却液が隔壁１６、１８、２０、２２の上縁１６Ａ、１８Ａ、２０Ａ、２２Ａを越えて流れることがない。

これにより、入口室２４から冷却液が第１の中間室２６および第２の中間室２８を経て出口室３０へ流れる過程で、冷却液中の気泡が上昇することにより気液分離が行われ、気泡を含まない冷却液が冷却液循環通路に戻る。

液面の上昇によって気相部の圧力が上がると、圧力調整弁６０が開弁し、連通穴５２によってタンク内の空気の逃がしが行われる。これにより、タンク内圧の上昇が抑制される。

入口４４から入口室２４に流入する冷却液の流量が所定値を超えた時には、入口４４から入口室２４に流入した冷却液によって入口室２４の液面が上昇し、液面が第１の隔壁１６の上縁１６Ａより高くなると、入口室２４に流入した冷却液の一部が第１の隔壁１６の上縁１６Ａを越えて、つまり、上部連通部６２を通って第１の中間室２６へ流れる。これにより、第１の中間室２６の冷却液の液面が急速に上昇し、液面が第３の隔壁２０の上縁２０Ａより高くなると、第１の中間室２６に流入した冷却液の一部が第３の隔壁２０の上縁２０Ａを越えて第２の中間室２８へ流れる。これは、第１の中間室２６の冷却液が、第２の下部連通部３４に加えて、第３の上部連通部６６を通って第２の中間室２８に流出することを意味し、第１の中間室２６の液面の上昇が抑制される。このことは、第３の上部連通部６６の開口面積が第２の下部連通部３４の開口面積より大きいことにより、顕著なものなる。

これにより、第１の中間室２６の冷却液の液面が第３の隔壁２０の上縁２０Ａより大幅に高くなることがなく、第１の中間室２６の冷却液の液面が上縁２０Ａよりも上方にある連通穴５２にまで到達することがない。想定される最大流量に応じて第１の上部連通部６２および第３の上部連通部６６の開口面積が設定されることにより、入口室２４に流入する冷却液の流量が大きくなっても、連通穴５２から冷却液が外部に流出することがない。

第２の隔壁１８の上縁１８Ａおよび第４の隔壁２２の上縁２２Ａは、第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａより高い位置にあるから、第２の隔壁１８の上縁１８Ａおよび第４の隔壁２２の上縁２２Ａの溢流は、第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａの溢流に比して生じ難い。これにより、入口室２４から第２の中間室２８に冷却液が直接に流れること、および第１の中間室２６から第２の中間室２８の上部を通過して第２の中間室２８に冷却液が直接に流れることが生じ難いため、溢流による気液分離作用の低下が抑制される。

フィラーキャップ５４を取り外して補給部４６からタンク内に冷却液を注入する時に、大量注入によって第１の中間室２６の液面が急速に上昇すると、第１の中間室２６から第１の隔壁１６の上縁１６Ａを越えて入口室２４へ流れると共に、第３の隔壁２０の上縁２０Ａを越えて第２の中間室２８へ流れるから、第１の中間室２６におけるそれ以上の液面上昇が抑えられ、補給部４６から冷却液がタンク外へ流出することが防止される。

つぎに、本発明によるエクスパンションタンクの実施形態２を、図５を参照して説明する。なお、図５において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態２では、第３の隔壁２０の入口室２４側、つまり、第２の隔壁１８との境界部側（前側）の上縁２０Ｂがタンク後壁１２Ｂ側の上縁２０Ａよりも高い位置にある。

この構成によれば、入口室２４から第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａを越えて直接に第２の中間室２８へ冷却液が流れ難くなる。これにより、入口室２４から第２の中間室２８へ冷却液が直接に流れることによる気液分離作用の低下が抑制される。

この作用は、図５に仮想線によって示されているように、第１の隔壁１６の第２の隔壁１８および第３の隔壁２０との接続側（左側）の上縁１６Ｂをタンク右壁１２Ｃ側の上縁１６Ａよりも高い位置に設定することによっても同様に得られる。

つぎに、本発明によるエクスパンションタンクの実施形態３を、図６を参照して説明する。なお、図６において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態３では、第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａは共に第２の隔壁１８の上縁１８Ａおよび第４の隔壁２２の上縁２２Ａよりも低い位置にあるが、第１の隔壁１６の上縁１６Ａが第３の隔壁２０の上縁２０Ａより高い位置にある。

この構成によれば、入口室２４から第１の隔壁１６の上縁１６Ａおよび第３の隔壁２０の上縁２０Ａを越えて直接に第２の中間室２８へ冷却液が流れ難くなると共に、入口室２４から第１の隔壁１６の上縁１６Ａを越えて直接に第１の中間室２６へ冷却液が流れ難くなる。

これにより、入口室２４から第１の中間室２６および第２の中間室２８へ冷却液が直接に流れることによる気液分離作用の低下が抑制される。

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。例えば、第３の上部連通部６６の下縁のみが他の上部連通部６２、６４、６８の下縁より下方にある構造であってもよい。上部連通部６２、６４、６６、６８は、各隔壁１６、１８、２０、２２の上部に形成された連通穴によって構成されていてもよい。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしもすべてが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１０ エクスパンションタンク
１２ タンク本体
１４ 上蓋
１５ 貯留室
１６ 第１の隔壁
１６ 第２の隔壁
１６Ａ 上縁
１６Ｂ 上縁
１８ 第２の隔壁
１８Ａ 上縁
２０ 第３の隔壁
２０Ａ 上縁
２０Ｂ 上縁
２２ 第４の隔壁
２２Ａ 上縁
２２Ａ 隔壁
２４ 入口室
２６ 第１の中間室
２８ 第２の中間室
３０ 出口室
３２ 第１の下部連通部
３４ 第２の下部連通部
３６ 第３の下部連通部
４０ 出口
４４ 入口
４６ 補給部
４８ 補給口
５２ 連通穴
５４ フィラーキャップ
６０ 圧力調整弁
６２ 第１の上部連通部
６４ 第２の上部連通部
６６ 第３の上部連通部
６８ 第４の上部連通部

Claims (4)

1. 内部に冷却液を貯容する貯容室を画定する上方に開口した箱状のタンク本体と、
   前記タンク本体の開口を閉じる上蓋と、
   前記貯容室を複数の室に区切る複数の隔壁とを有し、
   前記複数の隔壁は下部および上部に各々隣り合う前記室を互いに連通させる下部連通部および上部連通部を設けられたものを含み、
   前記複数の室のうちの一つの室は入口が開口した入口室をなし、他の一つの室は出口が開口した出口室をなし、残りの室は少なくとも一つの中間室をなし、
   前記上部連通部は前記複数の隔壁と前記上蓋との間に画定され、前記隔壁の少なくとも一部の上縁を下縁とする開口であり、
   前記出口室以外の室の一つに空気逃が用の連通穴が開口しており、前記連通穴が連通する前記室を区切る前記隔壁の上縁は他の隔壁の上縁より下方にあるエクスパンションタンク。
2. 前記中間室は第１の中間室と第２の中間室とを含み、前記入口室に隣接する前記第１の中間室に前記連通穴が連通しており、当該第１の中間室および前記入口室の双方が同じ側において前記第２の中間室に隣接しており、前記第１の中間室を区切る前記隔壁のうち前記第２の中間室を区切る隔壁と接続される側の上縁が他の部分の上縁より上方にある請求項１に記載のエクスパンションタンク。
3. 前記第１の中間室に前記連通穴が連通しており、前記第１の中間室と前記入口室とを区切る前記隔壁の上縁が前記第１の中間室と前記入口室以外の室とを区切る前記隔壁の上縁より高い位置にある請求項２に記載のエクスパンションタンク。
4. 前記連通穴が連通した前記室を区切る隔壁の前記上部連通部の面積は、前記連通穴が開口した前記室を区切る隔壁の下部連通部の面積より大きい請求項１から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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