JPH07189685A - ラジエータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 冷却器側圧力が低下した時だけでなく、高圧
状態にある時にも、冷却液が不足しておれば、リザーバ
タンクから補給できるようにする。 【構成】 リザーバタンク２３とエンジン２１の冷却流
路における循環ポンプ２６の配設位置近傍との間にバイ
パス配管３２が設けられ、このバイパス配管３２の途中
には、開閉弁３３が設けられ、又ラジエータ２２側から
の逆流を防止する逆止弁３４が順次設けられている。冷
却器２４内には、その液面を検出する液面計３１が装着
されており、この液面計３１によって冷却器２４内の液
面が所定のレベル以下になったことを検出すると、開閉
弁３３を開いて、リザーバタンク２３とラジエータ２２
とをバイパス配管３２を介して連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械等のように、
エンジンを搭載した産業機械において、その作動中にラ
ジエータから冷却液が漏れたとしても、気泡等が発生し
ないようにしたラジエータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラジエータ装置は、一般に図４に示した
構造となっている。即ち、図中において、１はエンジ
ン、２はファンをそれぞれ示し、エンジン１が作動する
と、それが極めて高い温度状態となるので、このエンジ
ン１を冷却するためにラジエータ３が用いられる。ラジ
エータ３は、冷却器４と、エンジン１内の冷却液流路
と、その間を接続するための配管５ａ，５ｂと、循環ポ
ンプ６とを有し、冷却器４から供給される冷却液は、循
環ポンプ６の作用によって、配管５ａからエンジン１内
の冷却液流路に供給されて、その冷却が行われる。そし
て、エンジン１と熱交換することによって高温となった
冷却液は配管５ｂを介して冷却器４に還流させて、ファ
ン２からの冷却風により温度を低下させるようにしてい
る。

【０００３】エンジン１が作動中に冷却液が循環する
が、冷却を効率的に行い、ヒートバランスを良好に保つ
ためには、冷却器４からエンジン１内の冷却液流路に至
る冷却液流路全体において、気泡等が含まない状態に保
持する必要がある。エンジン１を冷却すると、冷却液の
温度が上昇して熱膨張する。一方、エンジン１が停止し
てしばらくすると、冷却液が冷えて収縮することにな
る。このように、ラジエータ３内で冷却液が体積変化す
るが、この体積変化に応じて冷却液の給排を行うために
リザーバタンク７が付設されており、このリザーバタン
ク７は圧力キャップ８を介して冷却器４に接続されてい
る。なお、図中９はリザーバタンク７内の圧力を設定す
る圧力キャップであって、リザーバタンク７内が所定の
圧力以上になると、その内部の空気が大気に開放され
る。また、１０は冷却液の低温時に、冷却器４に接続さ
れた配管５ｂ側とエンジン１内の冷却液流路との間を閉
塞させるための流路開閉手段である。

【０００４】冷却器４とリザーバタンク７との間に設け
られる圧力キャップ８は、図５に示したように、リリー
フ弁と逆止弁とを組み合わせた構造となっている。

【０００５】同図から明らかなように、圧力キャップ８
は冷却器４に形成した開口４ａに装着されたケーシング
１１にリザーバタンク７からの配管１２を接続し、この
ケーシング１１はキャップ部１３により施蓋されて、内
部は密閉されている。そして、キャップ部１３には、周
胴部に連通孔１４ａを１乃至複数箇所設けたガイド筒１
４が垂設されており、このガイド筒１４にリリーフ弁と
して機能する加圧弁体１５が摺動可能に支承されてお
り、この加圧弁体１５はばね１６の付勢力によってケー
シング１１に設けた弁座１７に着座しており、冷却器４
内の圧力とケーシング１１の内部の圧力との差圧がばね
１６による設定圧力（リリーフ圧）を越すと、加圧弁体
１５が弁座１７から離座して、この冷却器４内の圧力が
ケーシング１１及び配管１２を介してリザーバタンク７
に流入する。

【０００６】加圧弁体１５の中央部には、逆止弁として
機能する真空弁体１８が設けられている。真空弁体１８
は冷却器４側に臨んでおり、この真空弁体１８には弁棒
１８ａが連設されて、この弁棒１８ａは加圧弁体１５を
貫通してケーシング１１内に突出しており、常時には復
帰ばね１９によって、真空弁体１８は加圧弁体１５に着
座して、冷却器４とケーシング１１との間の流路を遮断
している。そして、冷却器４内の圧力がケーシング１１
内の圧力より低下すると、真空弁体１８は復帰ばね１９
に抗して加圧弁体１５から離座して、リザーバタンク７
内の冷却液が配管１２及びケーシング１１を順次介して
冷却器４内に補給される。

【０００７】以上のように構成することによって、エン
ジン１の冷却時にラジエータ３内の冷却液が加熱されて
膨張した時には、余分な冷却液が圧力キャップ８を介し
てリザーバタンク７内に還流し、またエンジン１が停止
して、ラジエータ３内の冷却液が冷えることにより冷却
器４内の圧力が低下すると、リザーバタンク７から冷却
液が補給されて、ラジエータ３内における冷却液不足が
補われる。このように圧力キャップ８を設けて、加圧型
ラジエータとすることにより、冷却液の沸点を上昇させ
ることができ、また冷却液温度を高く保てるので、冷却
効率を高くすることができ、さらに沸騰気泡の生成が抑
制されるので、熱伝達効率が良好となり、しかも冷却液
の蒸発損失を少なくできる等の利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、冷却
器とリザーバタンクとの間に圧力キャップが介在してい
るから、ラジエータ側がリザーバタンクより圧力キャッ
プによる設定圧より低くなった時にのみ冷却液の補給が
行われ、ラジエータ側が高圧状態になっていると、冷却
液は補給されることはない。ここで、エンジンの作動中
に冷却液流路の一部が破損する等に起因して冷却液が減
少することがある。ラジエータの液漏れがあると、沸騰
気泡が発生することになり、このようにして気泡が生成
されると、熱の伝達を著しく阻害することになり、この
ためにエンジンの冷却効率を低下させて、やがてはオー
バーヒートを起こすことになる。このために、ラジエー
タの液漏れを検出する機構が設けられており、液漏れが
あると警報を発するようになっている。このように液漏
れ警報が出力されると、オペレータは直ちに機械を停止
させなければならない。ところで、建設機械等のよう
に、冷却液の液漏れ警報が出されたとしても、直ちには
車両を停止できない状況となっていることがある。この
ような場合には、停止可能な位置まで移動させる等、安
全な状態にしてから停止させなければならないが、冷却
液が漏れていることから、その間にエンジンがオーバー
ヒートしてしまう危険がある。

【０００９】このような事態において、冷却液が漏れる
のを止めることができないまでも、漏れた分に相当する
冷却液を補給できれば、多少の時間運転を継続しても、
エンジンのオーバーヒートは回避できる。そして、リザ
ーバタンクには冷却液が貯留されていることから、この
リザーバタンクの冷却液を補給できれば、機械の運転の
継続は可能である。しかしながら、ラジエータ内は高温
状態となっていることから、その内部の空気が膨張する
ことになり、リザーバタンクと等しい圧力となっている
加圧キャップのケーシング内の圧力より低下することは
なく、冷却液を補給することはできない。

【００１０】本発明は、以上の点に基づいてなされたも
のであって、その目的とするところは、冷却器側の圧力
が低下した時だけでなく、高圧状態にある時にも、冷却
液が不足しておれば、リザーバタンクから補給できるよ
うにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、冷却器と、この冷却器に接続され、
循環ポンプによって冷却液を循環させて、エンジンを冷
却する冷却液流路と、冷却器に接続したリザーバタンク
とを有し、前記冷却器には、その液面レベルを検出する
液面計を設けると共に、前記リザーバタンクと冷却器ま
たは前記冷却液流路とをバイパス配管で接続し、このバ
イパス配管には、前記液面計から冷却器内の冷却液の液
面が所定値以下となった時に開く開閉弁を設け、また開
閉弁が開いた時に、バイパス配管を介して冷却液を冷却
器または冷却液流路に供給するための強制流通手段を設
ける構成としたことをその特徴とするものである。

【００１２】

【作用】エンジンを効率的に冷却するためには、冷却器
と、それからの配管及びエンジン内の冷却液流路の全体
が冷却液で充満しており、空気が混入しないようになっ
ていなければならない。液漏れ等によって、冷却液が減
少すると、冷却器内の液面が低下する。冷却器には、液
面レベルを検出する液面計が設けられているので、冷却
液が減少することにより液面が低下して空気層が生成さ
れると、液面計によってそれが検出される。そして、こ
の検出信号に基づいてバイパス配管に設けた開閉弁が開
いて、このバイパス配管を介して冷却液の補給が行われ
る。この結果、リザーバタンク内に冷却液が貯留されて
いる限りは、ラジエータを構成する冷却器、それからの
配管及びエンジン内の冷却液流路の全体は常に冷却液で
充満した状態に保持されることになり、たとえエンジン
の作動中に冷却液漏れ等があったとしても、沸騰気泡の
生成が抑制されて、エンジンの冷却効率が悪化するとい
う不都合は生じない。

【００１３】

【実施例】以下、図１に基づいて本発明の実施例につい
て詳述する。ラジエータ装置は、エンジン２１を冷却す
るためのラジエータ２２とリザーバタンク２３とから構
成され、ラジエータ２２は冷却器２４と、エンジン２１
内の冷却液流路と、その間を接続する配管２５ａ，２５
ｂとを有し、循環ポンプ２６によって冷却液が冷却器２
４とエンジン２１との間を循環することによって、エン
ジン２１を冷却し、エンジン２１との熱交換により加熱
された冷却液は冷却器２４内を通る間にファン２７によ
り温度が下げられるようになっている点については、前
述した従来技術のものと格別差異はない。また、リザー
バタンク２３は圧力キャップ２８を介して冷却器２４と
接続されており、冷却器２４側が高圧になると、冷却液
はリザーバタンク２３内に流入し、また冷却器２４内の
圧力が低下すると、リザーバタンク２３から冷却液が補
給されるようになっている。この点についても、前述し
た従来技術のものと同様である。さらには、リザーバタ
ンク２３の内部圧力を設定するための圧力キャップ２９
が設けられ、冷却液の低温時に、冷却器２４に接続され
た配管２５ｂ側とエンジン２１内の冷却液流路との間を
閉塞させるための流路開閉手段３０が設けられている点
においても、従来技術のものと実質的に変わるところは
ない。

【００１４】而して、３１は液面計を示し、この液面計
３１は冷却器２４内の液面を検出するためのものであ
る。３２はバイパス配管であって、このバイパス配管３
２は、一端がリザーバタンク２３に接続されており、他
端はエンジン２１の冷却流路における循環ポンプ２６の
配設位置近傍に開口している。また、このバイパス配管
２２の途中には、開閉弁３３及び逆止弁３４が順次設け
られている。開閉弁３３は、図２に示したように、周知
の電磁作動式のものであって、バイパス配管３２の途中
に弁座３５を設けて、この弁座３５に離着座する弁体３
６に作動杆３７を連設し、この作動杆３７を電磁パイロ
ット部３８により押し引き操作するように構成したもの
であって、常時においては、弁体３６に作用する復帰ば
ね３９によって、この弁体３６が弁座３５に着座してい
る。液面計３１により冷却器２４内の液面が所定レベル
以下に低下したことを検出すると、この検出信号に基づ
いて電磁パイロット部３３を作動させて、復帰ばね３９
に抗して弁体３６を弁座３５から離座させる構成となっ
ている。また、逆止弁３４は、エンジン１側からバイパ
ス配管３２を介してリザーバタンク２３に冷却液が逆流
するのを防止するためのものである。

【００１５】ここで、圧力キャップ２８は、図３に示し
たように、図５のものと実質的に同じであるが、真空弁
体を強制的に開く機構が付加されている。そこで、図３
において、図５と同一または均等な部材については、同
一の符号を付すものとし、構造上の違いのみについて説
明する。真空弁体１８′の弁棒１８ａ′は、ケーシング
１１におけるキャップ部１３の内面に固定して設けたソ
レノイド４０に囲繞されており、このソレノイド４０を
励磁すると、復帰ばね１９に抗して強制的に開くことが
できるようになっている。そして、このソレノイド４０
は、開閉弁３３と同様に、液面計３１からの信号により
励磁されるようになっている。

【００１６】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、通常の状態、即ちラジエータ２２に液漏れがな
い状態での作動については、前述した従来技術で示した
ものと同様である。

【００１７】今、ラジエータ２２を構成するいずれかの
部位、例えば配管２５ｂが破損して液漏れが生じたとす
る。その結果、ラジエータ２２の内部の冷却液が徐々に
空気と置換されて、冷却器２４内の液面が低下する。た
だし、ラジエータ２２は高温状態となっているので、冷
却器２４内の空気が加熱されて、熱膨張することから、
さほどの圧力低下を来さず、従って圧力キャップ２８の
負圧弁体１８′が差圧に基づいては開かない。しかしな
がら、冷却器２４の液面の低下は液面計３１により検出
され、この液面計３１によって、冷却器２４内が予め設
定した液面レベル以下になると、その信号が開閉弁３３
の電磁パイロット部３８に送られて、この電磁パイロッ
ト部３８が作動して、開閉弁３３の弁体３６を復帰ばね
３９に抗して弁座３５から離座することによって、バイ
パス配管３２が開放される。

【００１８】バイパス配管３２はエンジン２１における
循環ポンプ２６の吸い込み部に近接する位置に開口して
いるから、そこは冷却液の流れが最も激しい部位であ
り、従ってこの循環ポンプ２６が強制流通手段として機
能して、バイパス配管３２からエンジン２１の冷却流路
に冷却液が補給される。ここで、ラジエータ２２は閉回
路状態となっているから、たとえ循環ポンプ２６が強制
流通手段としての機能を発揮して、冷却液を補給させる
にしても、この補給によって圧力が上昇してしまう。こ
の結果、冷却液の補給をあまり効率的に行えないことも
ある。然るに、圧力キャップ２８には、その負圧弁体１
８′を強制的に開くために、ソレノイド４０が設けられ
ており、このソレノイド４０は開閉弁３３の電磁パイロ
ット部３８と同様に、液面計３１が所定の液面レベル以
下に低下した時に作動するようになっているから、開閉
弁３３が開くと同時に負圧弁体１８′も開いて、ラジエ
ータ２２及びリザーバタンク２３が等しい圧力状態にな
る。従って、前述したバイパス配管３２からの冷却液の
補給が円滑かつ効率的に行われるようになる。

【００１９】以上のように、ラジエータ２２側で冷却液
の漏れが発生しても、リザーバタンク２３内に冷却液が
貯留されている限りは、冷却液の補給が可能となり、エ
ンジン２１がオーバーヒートする事態を避けることがで
きる。従って、限度はあるが、所定の時間だけはエンジ
ン２１がオーバーヒートしない状態で運転を続けること
ができるので、建設機械等においては、一応の作業を行
った上で、最も好ましい位置にまで車両を移動させて停
止させるまでの時間の余裕を持たせることができる。

【００２０】なお、前述した実施例においては、強制流
通手段としては、循環ポンプ２６を用いるように構成し
たが、この循環ポンプとは別個のポンプ等の強制流通手
段を用いることもできる。また、圧力キャップ２８には
ソレノイド４０を用いて負圧弁体１８′を強制的に開く
ように構成したが、強制流通手段の構成によっては、必
ずしもこの負圧弁体１８′を設けなくとも良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、リザー
バタンクにバイパス配管で接続し、このバイパス配管に
は、液面計から冷却器内の冷却液の液面が所定値以下と
なった時に開く開閉弁を設け、また開閉弁が開いた時
に、バイパス配管を介して冷却液を冷却器または冷却液
流路に供給するための強制流通手段を設ける構成とした
ので、リザーバタンク内に冷却液が貯留されている限
り、エンジンの作動を継続させたとしても、エンジンが
オーバーヒートするおそれはなく、機械を安全な状態に
して停止できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すラジエータ装置の構成
説明図である。

【図２】開閉弁の断面図である。

【図３】圧力キャップの断面図である。

【図４】従来技術によるラジエータ装置の構成説明図で
ある。

【図５】従来技術による圧力キャップの断面図である。

【符号の説明】

２１ エンジン ２２ ラジエータ ２３ リザーバタンク ２４ 冷却器 ２５ａ，２５ｂ 配管 ２６ 循環ポンプ ２８ 圧力キャップ ３１ 液面計 ３２ バイパス配管 ３３ 開閉弁 ３４ 逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却器と、この冷却器に接続され、循環
   ポンプによって冷却液を循環させて、エンジンを冷却す
   る冷却液流路と、冷却器に接続したリザーバタンクとを
   有し、前記冷却器には、その液面レベルを検出する液面
   計を設けると共に、前記リザーバタンクと冷却器または
   前記冷却液流路とをバイパス配管で接続し、このバイパ
   ス配管には、前記液面計から冷却器内の冷却液の液面が
   所定値以下となった時に開く開閉弁を設け、また開閉弁
   が開いた時に、バイパス配管を介して冷却液を冷却器ま
   たは冷却液流路に供給するための強制流通手段を設ける
   構成としたことを特徴とするラジエータ装置。
2. 【請求項２】 前記循環ポンプを前記強制流通手段と共
   用させる構成としたことを特徴とする請求項１記載のラ
   ジエータ装置。