JPH0727371Y2 - 内燃機関の完全密閉式冷却水循環装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、自動車等の車輌に用いられる内燃機関の冷却
水循環装置に係り、特に完全密閉方式の冷却水循環装置
に係る。

［従来の技術］ 密閉構造のリザーブタンクを有し、該リザーブタンクが
気相部にてラジエータと連通し且液相部にて冷却水ポン
プの吸入側に連通し、冷却水ポンプが作動している間は
内燃機関本体に設けられている冷却水通路を流れる冷却
水の一部がリザーブタンクを経由して循環するよう構成
された、所謂完全密閉方式の冷却水循環装置が既に提案
されており、これは例えば実開昭56−99009号、実開昭5
9−81985号の各公報に示されている。

上述の如き完全密閉方式の冷却水循環装置に於ては、内
燃機関本体の冷却水通路を流れる冷却水の一部がリザー
ブタンクを経由して循環し、冷却水の熱膨張による冷却
水の体積変化を吸収する空間部（リザーブタンクの気相
部）が冷却水循環系内に位置するようになり、これは前
記空間部が冷却水循環系外に設けられている簡易密閉方
式のもの比して気液分離性能に非常に優れていると云う
利点がある。

［考案が解決しようとする課題］ かかる完全密閉方式の冷却水循環装置に於ては、冷却水
循環系内は大気より遮断されているため、系内の圧力に
は大気圧にリンクした基準値がなく、その作動時に於け
る系内の循環路に沿う圧力は、温度との平衡関係を保ち
つつ冷却水ポンプの吐出口に於ける最も高い圧力から冷
却水ポンプの吸入口に於ける最も低い圧力まで循環路に
沿って次第に低下し、冷却水ポンプ内にて再び冷却水ポ
ンプの揚程分だけ昇圧する経過を辿って系内の各部にて
相対的に変化する。しかしかかる冷却水循環装置が機関
より熱を取り去りそれをラジエータにて大気へ放出する
冷却性能は、作動媒体である水の絶対温度と絶対圧力に
基づく熱的特性によって左右されるので、かかる完全密
閉方式の冷却水循環装置の作動性能を所期の作動性能に
安定させるためには、冷却水循環系内の圧力変化の絶対
値を所定の基準値に合せることが必要である。

又かかる完全密閉方式の冷却水循環装置は、通常冷温状
態にて系の密封が行われるので、昇温した作動中には系
内の圧力は当然大気圧より上昇しており、従って冷却水
循環装置を圧力の異常上昇による破損から保護するため
に、系内のどこかに圧力上昇を制限するリリーフ弁を設
ける必要がある。

上記の如き二つの必要性から、かかる密閉方式の冷却水
循環装置に於ては、従来、特にリザーブタンク内の上部
には気相部が形成されることに鑑み、リザーブタンクの
上部にかかる気相部に通じるリリーフ弁を設け、かかる
リリーフ弁によってリザーブタンク内の圧力の上限値を
制御することにより、密封された冷却水循環系内の圧力
を大気圧に対しリンクされる作用と、冷却水循環系内の
圧力を安全圏内に維持する作用とが得られるようになっ
ている。

しかし、このようにリリーフ弁がリザーブタンクに設け
られている従来の完全密閉方式の冷却水循環装置に於て
は、冷却水がラジエータよりリザーブタンクを通って循
環することによりラジエータとリザーブタンクの間には
該流量の２乗に比例する差圧が生じるので、リザーブタ
ンク内の圧力上限値が一定値に制限されても、冷却水循
環量、即ち冷却水ポンプが機関により直接駆動される一
般の冷却機関に於ては機関回転数、の大小に応じて、リ
ザーブタンク内にて制限される圧力上限値とラジエータ
内にかかる圧力上限値の間にかなり大きな差が生ずる。

完全密閉方式の冷却水循環装置の一つの大きな利点は、
系内の圧力が大気圧以上に昇圧されることによって、よ
り高い冷却性能が得られることであり、かかる昇圧によ
る冷却性能の向上を最大限に得るためには、系内の圧力
を装置の機械的安全を確保できる限度内にて最大限を高
めることが望ましい。かかる完全密閉方式の冷却水循環
装置に於て、系内圧力の上昇に対して機械的強度に於て
最も敏感な部分は通常ラジエータである。従って冷却性
能を高めるべく系内圧力を高めるには、冷却水循環量或
いは機関回転数の如何に拘らずラジエータ内圧力を所定
の上限値以下に制限するように行われるのが好ましい。

本考案は、完全密閉方式の冷却水循環装置に関する上記
の如き認識に基づき、ラジエータの耐久性を確保しつつ
冷却性能を最大限に発揮できる完全密閉方式の冷却水循
環装置を提供することを目的としている。

［課題の解決するための手段］ 上述の如き目的は、本考案によれば、密閉構造のリザー
ブタンクが気相部にてラジエータと連通し且液相部にて
冷却水ポンプの吸入側に連通している内燃機関の完全密
閉式冷却水循環装置に於て、前記リザーブタンクの気相
部を選択的に外部に開放するリリーフ弁が設けられ、前
記リリーフ弁はラジエータに於ける冷却水圧力が所定値
以上の時に開弁するよう構成されていることを特徴とす
る完全密閉式冷却水循環装置によって達成される。

［考案の作用及び効果］ 上述の如き構成によれば、完全密閉方式の冷却水循環装
置に於ける系内圧力は、リリーフによるその上限値の制
御に最も適したリザーブタンクの気相部に通じるリリー
フ弁により行われ、しかも該リリーフ弁が開弁する条件
はラジエータ内圧力が所定の値以上に上昇するときとさ
れるので、冷却水循環流量或いは機関回転数の大小によ
るラジエータ内圧力とリザーブタンク内圧力の圧力差の
変化の如何に拘らず、常にラジエータ内圧力を所定値以
下に制限しつつ冷却水循環系内の圧力を最大限に高め、
完全密閉方式の冷却水循環装置に、より高い冷却性能を
発揮させることができる。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本考案を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本考案による内燃機関の完全密閉式冷却水循環
装置の一つの実施例を示している。図に於て、10は内燃
機関本体に設けられた冷却水通路を、12はアッパタンク
14とラジエータコア16とロアタンク18とを有する一般的
構造のラジエータを、20は感温弁を、22は冷却水ポンプ
を各々示している。

内燃機関本体の冷却水通路10には冷却水ポンプ22より冷
却水が与えられ、この冷却水は、冷却水通路10を流れた
後に冷却水導管24によってアッパタンク14に、またバイ
パス冷却水通路26によって感温弁20に至るようになって
いる。アッパタンク14に流れた冷却水はラジエータコア
16を通過してロアタンク18に至り、これより更に冷却水
導管28によって感温弁20に至うようになっている。

感温弁20はバイパス冷却水通路26を流れる冷却水の温度
に感応してラジエータ12よりの冷却水導管28とバイパス
冷却水通路26との冷却水ポンプ22に対する接続度合を制
御して冷却水温度に応じてラジエータ12を流れる冷却水
の流量を制御するようになっており、これは一般的構造
のものであってよい。

ラジエータ12のアッパタンク14は冷却水導管30によって
リザーブタンク32の上部に設けられた気相ポート34に連
通接続されている。

リザーブタンク32は注水ポート36をプレッシャレギュレ
ータ付きの一般的構造のキャップ38によって閉じられて
一定圧以下に保たれる圧力容器である。リザーブタンク
32の下部には液相ポート40が設けられており、液相ポー
ト40は冷却水導管42によって冷却水ポンプ22の吸入側に
連通接続されている。

リザーブタンク32の上部にはリリーフ弁50が設けられて
いる。リリーフ弁50は、第２図によく示されている如
く、弁ポート52を開閉する弁要素54を有しており、弁要
素54は圧縮コイルばね56によりシール部材58をもってリ
ザーブタンク壁面に当接して弁ポート52を閉じる閉弁位
置へ付勢されている。弁ポート52は弁室60及び貫通孔62
を経て大気中に連通している。リリーフ弁50はダイヤフ
ラム64に装着された弁駆動部材66を有しており、弁駆動
部材66は、ダイヤフラム64の図にて上側に構成された圧
力室68の圧力が所定値以上である時にはダイヤフラム64
と共に圧縮コイルばね70のばね力に抗して図にて下方へ
移動し、弁要素54を図にて下方へ押圧してこれを圧縮コ
イルばね56のばね力に抗して図にて下方へ、即ち開弁方
向へ移動させるようになっている。圧力室68は圧力導管
72によってラジエータ12のアッパタンク14に連通接続さ
れ、ラジエータ内圧を及ぼされるようになっている。

上述の如き構成によれば、内燃機関本体の冷却水通路10
より流出してラジエータ12のアッパタンク14に至った冷
却水の全て、或いは一部が冷却水導管30、リザーブタン
ク32、冷却水通路42を通って冷却水ポンプ22に戻り、こ
の循環路、即ちリザーブタンク32を経由して循環するよ
うになる。この循環により冷却水通路中に混入している
空気はリザーブタンク32に至り、リザーブタンク32にて
捕集され、所謂気液分離がされる。

機関回転数の増大に伴い冷却水ポンプ22の吐出圧が増大
すると、これに伴いラジエータ12の内圧がリザーブタン
ク32の内圧とアッパタンク14よりリザーブタンク32に至
る間の冷却水の圧力降下の和をもって増大するようにな
る。ラジエータ12の内圧が所定値に達すると、リリーフ
弁50の弁駆動部材66は弁要素54を押圧し、弁要素54を圧
縮コイルばね56のばね力に抗して図にて下方へ移動させ
るようになる。これにより弁ポート52が開かれる。弁ポ
ート52が開かれると、リザーブタンク32の気相部が大気
中に連通し、この気相部の圧力が減圧される。これによ
りリザーブタンク内圧が低下し、ラジエータ内圧が許容
値を越えて増大することが回避されるようになる。

リリーフ弁50は、第３図に示されている如く、リザーブ
タンク32の注水ポート36を開閉するキャップ38を兼ねて
リザーブタンク32に対し着脱可能に装着されていてもよ
い。尚、この場合には、リリーフ弁50を組込まれたキャ
ップ38はそれ意外にリザーブタンク32の内圧が所定値以
上に上昇することを回避するための圧縮コイルばね82に
より閉弁方向へ付勢されたもう一つの一般的構造のリリ
ーフ弁80を組込まれてよい。

またいずれの実施例に於ても、リリーフ弁50の弁要素54
はその弁構造からして、リザーブタンク32の気相部が負
圧になると、その負圧により吸引されて開弁する負圧弁
としても作用し、これは冷却水循環系の負圧化を防ぐ効
果を生じる。

［考案の効果］ 本考案による完全密閉式冷却水循環装置に於ては、ラジ
エータ内圧が許容値を越えて増大することが回避され、
ラジエータの耐久性が保証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関の完全密閉式冷却水循環
装置の一つの実施例を示す概略構成図、第２図及び第３
図は各々本考案による完全密閉式冷却水循環装置に組込
まれるリリーフ弁の実施例を示す縦断面図である。 10……内燃機関本体の冷却水通路、12……ラジエータ、
14……アッパタンク、18……ロアタンク、20……感温
弁、22……冷却水ポンプ、24……冷却水導管、26……バ
イパス冷却水通路、28……冷却水導管、30……冷却水導
管、32……リザーブタンク、34……気相ポート、36……
注入ポート、38……キャップ、40……気相ポート、42…
…冷却水導管、50……開閉弁、52……弁ポート、54……
弁要素、56……圧縮コイルばね、58……シール部材、60
……弁室、62……貫通孔、64……ダイヤフラム、66……
弁駆動部材、68……圧力室、70……圧縮コイルばね、72
……圧力導管、80……リリーフ弁、82……圧縮コイルば
ね

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉構造のリザーブタンクが気相部にてラ
   ジエータと連通し且液相部にて冷却水ポンプの吸入側に
   連通している内燃機関の完全密閉式冷却水循環装置に於
   て、前記リザーブタンクの気相部を選択的に外部に開放
   するリリーフ弁が設けられ、前記リリーフ弁はラジエー
   タに於ける冷却水圧力が所定値以上の時に開弁するよう
   構成されていることを特徴とする完全密閉式冷却水循環
   装置。