JPH0819848B2 - 冷却水注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンなど
のエンジン冷却システムの冷却水を交換するための冷却
水注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンなどの内燃機関では、
エンジンを冷却するための冷却システムが設けられてい
る。このエンジン冷却システムは、エンジンとラジエー
タ及びヒータ等をホースで夫々連結し、冷却水が循環可
能な冷却水循環系統を設け、内燃機関に駆動連結された
循環ポンプによって冷却水を強制循環するものである。
このようなエンジン冷却システムでは冷却水が経年劣化
するので、定期的に交換することが要求されている。

【０００３】このような冷却水の交換は、通常、自動車
整備工場等において次のようにして行われている。

【０００４】まず、ラジエータやエンジンブロックのド
レーンプラグ及びラジエータやヒータに接続されている
ホース等を外して中の古い冷却水を重力によって抜き出
す。次に、各ドレーンプラグやホース類を再び取付け、
エンジンエア抜き部に水位確認ホースを取付ける。そし
て、ラジエータキャップ取付け口からラジエータが満水
になるまで注入しキャップを閉じる。また、ヒータにも
注水口が満水になるまで注水し、水位確認用ホースの水
位がヒータ注水口と同程度であることを確認してから、
ヒータ注水口キャップ及びヒータエア抜きバルブを取付
ける。更に、水位確認用ホースを外し、エンジンエア抜
きバルブを取付ける。また、大気開放リザーバータンク
のＭＡＸラインまで冷却水を入れキャップを閉める。

【０００５】ここで、冷却水系統の配管には段差、屈曲
部があるため、注水後の段階では、系統内の各所に空気
が相当量溜まっている。また、サーモスタットも閉じて
いるのでエンジンブロック内のウォータージャケットに
も水がうまく廻り込まない。空気が冷却水循環系統に残
留したままであると、それが圧縮されてウォーターポン
プによる循環を阻害しオーバーヒートを招く原因とな
る。したがって、冷却水系統から残留空気を除去する必
要がある。

【０００６】そこで、エンジンをサーモスタットが開く
まで暖気運転する。すると、残留空気が押し流され、冷
却水循環系統の大気に開放した部分（大気開放リザーバ
タンク）において、空気が大気に逃げる。

【０００７】暖気運転終了後、エンジンを止め完全に冷
やす。冷却後、冷却水の水位が下がるので、ラジエータ
キャップを外して満水になるまで補水してキャップを閉
める。そして、再び内燃機関を暖気運転して空気を抜
き、補水をする。このような暖気運転および補水の操作
を補水が不要となるまで十数回繰り返す。

【０００８】一方、自動車の生産工場における新車に対
する冷却水の注入は冷却水循環系統の中の空気を大型の
真空ポンプにて一気に吸引して真空状態にしてから注水
するようにしている。真空状態のところに注水するの
で、わずかの時間で冷却水系統の中に冷却水が充填さ
れ、残留空気もない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、自動車整備工
場などで採られている注水方法では、暖気運転・補水の
操作を十数回繰り返さなければならないことから、時間
と人手がかかる問題がある。このため、通常、２〜３時
間を要していた。

【００１０】また、自動車生産ラインにおける注水方法
では、冷却水循環系統の中の空気を一気に真空状態にす
るために大形の数千万円もする非常に高価な真空ポンプ
が必要となる問題がある。

【００１１】本発明は、短時間にて注水処理を終了可能
で、しかも低コストの冷却水注入装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、エンジン冷却システムの冷却水を抜いた
後の冷却水循環系統に新しい冷却水を注入する冷却水注
入装置において、冷却水循環系統の中の空気を吸引して
減圧する第一の負圧手段と、この第一の負圧手段による
減圧後に冷却水循環系統に冷却水を注入する注水手段
と、この注水手段により冷却水を注入するのと並行して
冷却水循環系統の液位が上位となる部位から空気を吸引
する第二の負圧手段とを備えるようにしている。

【００１３】また、本発明の冷却水注入装置は、第一の
負圧手段と第二の負圧手段とが共通の１個のバキューム
ターボブロアから構成され、第二の負圧手段としてのみ
機能する場合には吸引能力が低く抑えられることを特徴
とする。また、本発明の冷却水注入装置は、注水手段が
給水ポンプであったり、第一の負圧手段と前記注水手段
とが同一の配管で前記冷却水循環系統に連結され、その
配管に前記第一の負圧手段と前記注水手段のいずれかを
選択的に接続する切換え手段が設けられていることを特
徴とする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１５】図１に本発明の冷却水注入装置の一実施例
を自動車用エンジンの冷却システムと共に示す。該図に
おいて符号１は自動車のエンジン、２はエンジン１を含
めたエンジン冷却システムを構成する冷却水循環系統、
３はエンジン冷却システム２の冷却水交換時に新しい冷
却水を注入するために使用する簡易冷却水注入装置であ
る。

【００１６】冷却水循環系統２は、例えばラジエータ４
と、必要に応じて設置されるヒータ（フロントヒータ及
びリアヒータ）２４，２５と、大気開放のリザーバータ
ンク２６及びこれらを相互に連結しかつエンジン１内の
ウォータージャケットと連結して冷却水の循環路を形成
する配管５とから構成されている。配管５には、冷却水
の温度が一定以上に上がるとバルブを開くサーモスタッ
ト６と、冷却水を強制循環させるための循環ポンプ７と
が設けられている。

【００１７】上述のエンジン冷却システムの冷却水循環
系統２に冷却水を注入する冷却水注入装置３は、冷却水
を抜いた後の冷却水循環系統２の中の空気を吸引して減
圧する第一の負圧手段と、この第一の負圧手段による減
圧後に冷却水循環系統２に冷却水を注入する注水手段
と、この注水手段により冷却水を注入するのと並行して
冷却水循環系統２の液位が上位となる部位から空気を吸
引する第二の負圧手段とから構成されている。

【００１８】ここで、第一の負圧手段は、ある程度の真
空度が即座に得られるバキュームターボブロワ８と、配
管９と、リキッドタンク１０と、配管１３および配管１
１によって構成され、古い冷却水が抜き取られた後の冷
却水循環系統２の中の空気を吸引して減圧するようにし
ている。

【００１９】また、第二の負圧手段は、バキュームター
ボブロワ８と、配管９と、リキッドタンク１０および配
管１７によって構成され、注水手段による注水と並行し
て冷却水循環系統２から空気を吸引し続けるようにして
いる。本実施例の場合、第一の負圧手段と第二の負圧手
段とは共通の１個のバキュームターボブロワ８を使用
し、かつ配管９及びリキッドタンク１０も兼用してい
る。

【００２０】また、注水手段は、給水タンク１６と給水
ポンプ１５と配管１４および配管１１により構成され、
第一の負圧手段によって減圧された後の冷却水循環系統
２に新しい冷却水を注入する。尚、本実施例は給水ポン
プ１５の駆動によって新たな冷却水を給水タンク１６か
ら吸い上げて供給するようにしているが、特にこれに限
定されるものではなく、給水タンク１６をラジエータキ
ャップ取付け口２７よりもかなり上方に設置して、その
水頭（ヘッド）を利用して給水するようにしても良い。

【００２１】冷却水循環系統２の中の空気を吸引するた
めのバキュームターボブロワ８は、例えばシロッコファ
ンのような回転羽根８ａおよびモータ８ｂとで構成され
ている。このバキュームターボブロワ８は、真空ポンプ
ほどの真空度が得られるものではなくとも良く、例えば
水栓で１５０〜２００ｍｍ程度の真空度が即座に得られ
るようなブロワ例えば市販の掃除機などに用いられてい
るターボブロワモータの使用が好ましい。このエアポン
プ８は配管９を介して吸引空気中の水分を分離するため
のリキッドタンク１０に接続されている。このブロワ８
は、第一の負圧手段を閉じて注水を行う場合にも作動
し、第二の負圧手段として注入された冷却水を吸引せず
に空気だけを吸引し続け得るように吸引能力を低減させ
るように設けられている。例えば３方向バルブ１２の切
換えと連動させてモータ８ａの駆動回路を低速回転用回
路に切換えて回転を半減させる。

【００２２】本実施例の場合、冷却水循環系統２の中の
空気を吸引する経路と新しい冷却水を冷却水循環系統２
に送る経路とは配管１１によって兼用されている。この
配管１１は３方向バルブ１２を介してリキッドタンク１
０と注水手段側の配管１４とに選択的に接続される。３
方向バルブ１２とリキッドタンク１０とは配管１３によ
って接続されている。配管１１はラジエータ４のラジエ
ータキャップ取付け口２７に取付けられる。この取付け
は、例えば配管１１の先端にラジエータキャップと同じ
構造のキャップ２８を設け、これをラジエータキップ取
付け口２７に締付けることによって取付けられる。

【００２３】３方向バルブ１２と給水タンク１６とを接
続する配管１４には、新しい冷却水を冷却水循環系統２
に向けて圧送する給水ポンプ１５が設けられ、給水タン
ク１６内の冷却水を圧送するように設けられている。給
水ポンプ１５は例えば３方向バルブ１２の切換えをリミ
ットスイッチ（図示省略）等で検出して配管１１と注水
手段とが接続された場合に駆動される。

【００２４】第二の負圧手段は冷却水循環系統２の冷却
水の液位が上位となる部分、好ましくは最も上位となる
部分に接続されている。例えば、フロントヒータ注水口
あるいはリザーバータンク２６などに配管１７が取付け
られて冷却水循環系統２と連通されている。配管１７の
取付けは、例えば配管１７の先端にフロントヒータ注水
口キャップあるいはリザーバータンクキャップと同じ構
造のキャップ２９ないし３０を設け、これをフロントヒ
ータ注水口あるいはリザーバータンクに被せられて取付
けられる。この配管１７には注入された冷却水の吸引を
防ぐために吸引空気量を減ずる抵抗となるコイル状管部
２１が設けられている。

【００２５】リキッドタンク１０とバキュームターボブ
ロワ８とを連結する配管９には仕切弁１９を介して空気
吸入弁１８が接続され、必要に応じて大気を吸入してエ
アポンプ８の吸引空気量を調節するように設けられてい
る。また、リキッドタンク１０の底部は注水手段の給水
ポンプ１５と給水タンク１６との間の配管１４に接続さ
れている。このリキッドタンク１０と配管１４との間に
はドレンバルブ２０が設けられ、必要に応じてリキッド
タンク１０内に貯留した循環水を給水タンク１６に還流
させるように設けられている。尚、図中符号２２は空気
圧ゲージ、２３は配管１１とリキッドタンク１０との間
を開閉するバルブである。

【００２６】尚、上述の実施例は本考案の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本考案の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では第一の負圧手段の空気吸引の
配管と注水手段の給水用の配管とが同一の配管１１で兼
用され、３方向バルブ１２の切換えで冷却水循環系統２
を第一の負圧手段か注水手段のいずれかに切換え得るよ
うにしているが、特にこれに限定されるものではなく、
夫々別々の系路を以って冷却水循環系統２に接続するよ
うにしても良い。また、本実施例では、第一の負圧手段
と第二の負圧手段とを同じブロワ８を用いて構成してい
るが、特にこれに限定されるものではなく、別個の駆動
源・負圧源としても良い。

【００２７】上述のように構成された冷却水注入装置に
よれば、次のようにして冷却水を短時間に注入できる。

【００２８】まず、公知の方法によって冷却水循環系統
２内の古い循環水を取出した後、再び冷却水循環系統２
を密閉する。その状態においてラジエータ４のキャップ
取付け口２７にラジエータキャップと同じ構成のキャッ
プ２８に連結された配管１１を取付ける。また、冷却水
系統２の中の冷却水の液位が高い位置、好ましくは最も
高い位置の部材、例えばフロントヒータ注水口にキャッ
プ２９（あるいは大気開放のリザーバータンク２６のキ
ャップ３０等）を介して配管１７を取付け、冷却水循環
系統２と配管１７とを連通させる。このとき、３方向バ
ルブ１２はリキッドタンク１０側に切換えられており、
冷却水循環系統２には第一の負圧手段と第二の負圧手段
とが接続された状態になっている。

【００２９】ここで、バキュームターボブロワ８を駆動
すると、配管１１及び配管１７を介してラジエータ４の
ラジエータキャップ取付け口２７とフロトンヒータ注水
口とから同時に冷却水循環系統２の中の空気が吸引さ
れ、冷却水循環系統２の中を短時間にてある程度の真空
度まで減圧する。このとき、吸引される空気中の水分は
リキッドタンク１０において分離され、空気だけがバキ
ュームターボブロワ８に吸引されて排気される。

【００３０】次に、３方向バルブ１２を切換えて配管１
１を注水手段側に連結し、第一の負圧手段を切離す。同
時に３方向バルブ１２の切換えをリミットスイッチなど
で検出してバキュームターボブロワ８の回転を低減させ
る。例えば、実験によると、第一の負圧手段と第二の負
圧手段とを同時に機能させている場合に比べてほぼ半分
程度の回転数に落したときフロントヒータ注水口からは
冷却水を引き出すことなく空気だけを吸引することがで
きた。

【００３１】３方向バルブ１２の切換えと同時に給水ポ
ンプ１５が駆動され、給水タンク１６内の新しい冷却水
が吸い上げられて３方向バルブ１２及び配管１１を介し
てラジエータ４内に注入される。この注水動作と並行し
て第二の負圧手段による冷却水循環系統２からの空気吸
引が行われている。このため、冷却水循環系統２内に注
入される水によって押し出される空気を系外に排気でき
る。

【００３２】また、注入される冷却水は、冷却水循環系
統２がある程度の真空度に減圧された状態であるので、
給水ポンプによる吐出圧と真空吸引効果とによって短時
間にて冷却水循環系統２を充満する。そして、冷却水循
環系統２に急速度にて流入する冷却水により冷却水循環
系統２の中の残留空気が押し流されて、配管１１から第
二の負圧手段側に吸引される。例えば、本実施例の場
合、約４０秒程度で１６リットルの冷却水の注入が完了
した。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の冷却水注入装置は、第一の負圧手段により冷却水循環
系統の中の空気を吸引して減圧した後、注水手段により
冷却水循環系統に冷却水を注入するのと並行して第二の
負圧手段により冷却水循環系統から空気を吸引し続ける
ので、冷却水循環系統の中に空気を残さずに短時間で冷
却水を充填できる。実験によれば、約４０秒程度で１６
リットルの冷却水を注水できた。

【００３４】また、本発明の冷却水注入装置は、注水中
に冷却水循環系統の残留空気の吸引を行うので、注水前
に冷却水系統の中の空気を完全に吸引しなくともよく、
大型の高価な真空ポンプを用いずとも同じ効果が得ら
れ、装置を低コストにできる。

【００３５】特に第一の負圧手段と第二の負圧手段とが
１個の共通のターボブロワで構成される場合、装置の小
型化並びにコスト低下が実現できる。

【００３６】また、第一の負圧手段と注水手段とが同一
の配管で冷却水循環系統に連結され、切換え手段によっ
て第一の負圧手段か注水手段のいずれかに選択的に冷却
水循環系統に接続可能とした場合、装置を低コスト化、
小型化でき、加えて減圧工程と注水工程とで配管の接続
を換える操作が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却水注入装置の一実施例を、自動車
用エンジン冷却システムとともに示す説明図である。

【符号の説明】

２ 冷却水循環系統 ８ 第一の負圧手段及び第二の負圧手段を構成するバキ
ュームターボブロワ １０ 第一の負圧手段及び第二の負圧手段を構成するリ
キッドタンク １１ 第一の負圧手段及び注水手段構成する配管 １２ ３方向バルブ（切換え手段） １３ 第一の負圧手段を構成する配管 １４ 注水手段を構成する配管 １５ 注水手段を構成する給水ポンプ １６ 注水手段を構成する給水タンク １７ 第二の負圧手段及び注水手段を構成する配管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン冷却システムの冷却水を抜いた
   後の冷却水循環系統に新しい冷却水を注入する冷却水注
   入装置において、前記冷却水循環系統の中の空気を吸引
   して減圧する第一の負圧手段と、この第一の負圧手段に
   よる減圧後に前記冷却水循環系統に冷却水を注入する注
   水手段と、この注水手段により冷却水を注入するのと並
   行して前記冷却水循環系統の液位が上位となる部位から
   空気を吸引する第二の負圧手段とを備えたことを特徴と
   する冷却水注入装置。
2. 【請求項２】 前記第一の負圧手段と第二の負圧手段と
   が共通の１個のバキュームターボブロアから成り、前記
   第二の負圧手段としてのみ機能する場合には吸引能力が
   低く抑えられることを特徴とする請求項１記載の冷却水
   注入装置。
3. 【請求項３】 前記注水手段が給水ポンプであることを
   特徴とする請求項１又は２記載の冷却水注入装置。
4. 【請求項４】 前記第一の負圧手段と前記注水手段とが
   同一の配管で前記冷却水循環系統に連結され、その配管
   に前記第一の負圧手段と前記注水手段のいずれかを選択
   的に接続する切換え手段が設けられていることを特徴と
   する請求項１ないし３記載の冷却水注入装置。