JPS5812454B2 - 複式冷却装置 - Google Patents

複式冷却装置

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JPS5812454B2
JPS5812454B2 JP52048001A JP4800177A JPS5812454B2 JP S5812454 B2 JPS5812454 B2 JP S5812454B2 JP 52048001 A JP52048001 A JP 52048001A JP 4800177 A JP4800177 A JP 4800177A JP S5812454 B2 JPS5812454 B2 JP S5812454B2
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circuits
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Description

【発明の詳細な説明】 中間冷却器及び／又は油冷却器を備えたターボチャージ
ャを使用するディーゼルエンジンの作動においては、エ
ンジンブロックのための冷却剤の温度が高いレベルに維
持される一方、油冷却器及び／又は中間冷却器のための
冷却剤の温度が低いレベルに維持されることが極めて望
ましい。
エンジンブロックの冷却剤の温度を高いレベルに維持す
ることによって、放熱器の寸法及び／又は放熱器の冷風
ファンの動力所要量を削減することができるので、一般
にエンジンの作動効率を高める。
他方、中間冷却器及び／又は油冷却器のための冷却剤の
温度を低いレベルに維持することによって、ターボチャ
ージャの圧縮機の性能を実質的に向上させ、エンジンの
燃料消費を改善し、エンジンからの排気ガスを減少させ
ることができる。
これらの効果を達成するために、従来からいろいろな複
式冷却装置が提案されているが、それらは、いずれも設
計特性の面から下記のうちの１つ又はそれ以上の欠点を
有している。
（イ）装置が複雑で、高価であり、故障を生じ易い。
（口）装置の２つの流れ回路内を流れる冷却液について
適正な温度差を維持することが困難である。
（ハ）装置の作動効果及び能率が不十分である。
従って、本発明の目的は、従来の装置に随伴する上記の
欠点を回避する複式冷却装置を提供することである。
本発明の他の目的は、構造が簡単で、コンパクトであり
、各種のエンジンに使用することのできる複式冷却装置
を提供することである。
本発明の叙上及びその他の目的及び利点は、以下の説明
及び添附図から一層明らかになるであろう。
本発明の１実施例によれば、冷却液を通流させる１対の
流体閉回路を有する複式冷却装置が提供される。
各回路内を流れる冷却液の間に温度、流量及び圧力差が
維持される。
各回路には、ポンプ室と、ポンプ室のための羽根車と、
熱交換手段を設け、各ポンプ室とポンプ室の間で一定限
の冷却液の移行を起させるための手段を設ける。
又、両方の回路に連通ずる冷却液補給手段も設ける。
各ポンプ室は、互いに隣接させて配置し、共通の仕切板
によって分離させる。
各ポンプ室のための羽根車は、上記仕切板に設けた開口
を貫通して延長させた共通の軸上に取付ける。
以下、添付図を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図を参照すると、中間冷却器１２と油冷却器１３を
含むターボチャージャ（ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）１
１を装備したディーゼルエンジン１０が図解的に示され
ている。
このエンジン１０及びターボチャージャ１１は、本発明
の複式冷却却置１４の１実施形態と組合せたものとして
示してある。
冷却装置１４は、第１図に示されるように、それぞれ適
当な羽根車を収容した１対のポンプ室１５，１６と、放
熱器／膨脹タンク組立体１１と、サーモスタツＮ８，２
０を有する。
組立体１７は、高温部２１と低温部２２とを有し、該高
温部と低温部は、それらを通流する冷却液の間に温度差
（例えば７０〜８０′Ｆ″）を維持するように構成して
ある１冷却装置１４は、高温冷却剤のための流体閉回路
Ｈと、低温冷却剤のための流体閉回路Ｌの１対の閉回路
を有する。
高温閉回路Ｈは、エンジン１０のブロック及びヘッド内
に配設された慣用の内部冷却系統と、ポンプ室１５と、
組立体１７の高温部２１と、サーモスタット１８と、該
サーモスタットを高温部２１を迂回して室１５の入口側
に連絡するバイパス部分２３とを包含する。
一方、低温回路Ｌは、ポンプ室１６と、油冷却器１３と
、中間冷却器１２と、サーモスタット２０と、組立体１
７の低温部２２と、サーモスタット２０をポンプ室１６
０入口側に連絡するバイパス部分２４とを含む。
この冷却装置の設計は、高温回路Ｈに対しては、設計周
囲温度（例えば１００’Ｆ）において、設計全負荷エン
ジン作動条件のもとで最高限の設計冷却剤温度（例えば
２３０下）が得られるように設定する。
サーモスタット１８の設定値は、通常、設計条件よりき
びしくないエンジン負荷及び周囲温度に対しては冷却剤
の作動温度が所望の設計温度（例えば２３０′Ｆ）に、
又はそれに近い値に制御されるように選定する。
低温回路Ｌについては、設計周囲温度（例えば１００′
Ｆ）において設計全負荷エンジン作動条件のもとで最高
限の冷却剤温度（例えば１６０′Ｆ）が得られるように
設計する。
サーモスタット２０の設定値は、中間冷却器１２の出口
における冷却剤の最低限の温度（例えば１００″Ｆ）を
制限するように選定する。
エンジンによって発せられ、高温回路Ｈ内を通流する冷
却剤によって吸収された熱は、組立体１７０部分２１に
おいて大気に放散される。
同様にして、低温回路Ｌ内を通流する冷却剤によって吸
収された熱は、組立体１７０部分２２において大気に放
散される。
先に述べたように、サーモスタット１８は、高温部２１
への入口における冷却剤が、そのような入口における冷
却剤の従来慣用の温度より高い２３０下を維持するよう
に予めセットしておくことができる。
又、通常、サーモスタット２０は、低温回路Ｌ内の冷却
剤が中間冷却器１２から出る際の温度を従来慣用の温度
より低くするようにセットする。
回路Ｌ内の冷却剤について低い温度レベルを維持する結
果として、夕一ボ型装入圧縮機の性能を実質的に向上さ
せ、燃料消費を減少させ、エンジンからの排気ガスを減
少させることが判明した。
サーモスタット１８及び２０の設定値は、使用されるエ
ンジン１０、ターボチャージャ１１及び組立体１７の形
式及び寸法によって決められる。
本発明の複式冷却系統１４に使用するポンプの１列が第
２図に詳細に示されている。
このポンプ２５は、その内部に１対のポンプ室１５と１
６が画定されるように形成したハウジング２６を有する
。
ポンプ室１５は、第１図に示されるように、高温回路Ｈ
の一部を構成し、ポンプ室１６は、低温回路Ｌの一部を
構成する。
これらの２つの分離室は、仕切壁２７によって互いに分
離されている。
ハウジング２６内には細長い軸２８を回転自在に装着し
、該軸の一端２８ａはハウジング内に終端させ、該端部
２８ａに複式羽根車３０を慣用の態様で取付ける。
仕切壁２７には羽根車３０を受入れるために適当な開口
２７ａを形成する。
複式羽根車３０は、軸２８の端部２８ａを囲繞して該端
部に固定されたハブ３０ａを有し、該ハブ３０ａに半径
方向に突出する環状の穴なしプレート３０ｂを突設して
ある。
第２図にみられるように、プレー｝３０ｂの厚さは、仕
切壁２７の厚さにほぼ等し《することが好ましい。
部材３０ｂの外径は仕切壁開口２７ａの径にほぼ等しく
するが、ポンプ室１５と１６の間で限られた量の冷却剤
の移行を可能にするための通路Ｐを画定するように仕切
壁とプレート部材３０ｂとの間に間隙を設定することが
肝要である。
プレート部材３０ｂの各面に、複数の羽根３１と３２を
対称的に配置し突設する。
プレート３０ｂの一方の面に突設した羽根３１は、図示
の実施例においては、プレートの他方の面の羽根３２よ
り小さく、ポンプ室１５内に配置されており、羽根３１
は、ポンプ室１６内に配置されている。
いずれの羽根も、室１５，１６０各人口１５ａ，１６ａ
と出口１５ｂ，１６ｂとの間に配置する。
各室に配設する羽根の形状、寸法及び個数は、使用され
る冷却剤の種類、該冷却剤の所望の流量、及びポンプ室
の形態によって決められる，ボンプ２５には、軸２８の
ための密封部材及び軸受を設ける。
第２図に示されるように、軸２８は、羽根車３０を担持
している端部２８ａとは反対の側の端部２８ｂに取付け
た適当な歯車３３等を介して駆動される。
か《して、ポンプ２５においては、単一の軸２８と羽根
車３０を用いて両方の回路Ｈ及びＬを通して同時に冷却
剤を通流させ、しかも、各回路内の冷却剤流量が異る。
第３図には、多《の点でポンプ２５に類似した変型ポン
プ１２５が示されている。
２つのポンプの類似部分を分り易くするためにポンプ２
５の構成部分に対応するポンプ１２５の構成部分は、ポ
ンプ２５の各構成部分の参照番号に１００を加えた番号
によって示してある。
ポンプ１２５においては、ハウジング１２６内に形成さ
れた仕切壁１２７は駆動軸１２８の端部１２８ａのとこ
ろにまで延びている。
なぜなら、ポンプ１２５においては、ポンプ２５の複式
羽根車３０の代りに、１対の別個の羽根車１４０と１４
１を使用し、それらを軸の端部分１２８ａに長手方向に
離隔させて取付けてあるからである。
図から分るように、仕切壁１２７に形成された開口１２
７ａは、軸の端部分１２８ａの径より僅かに大きく、ハ
ウジング１２６内のポンプ室１１５と１１６との間で限
られた量の冷却剤の移行を可能にするようにしてある。
各羽根車１４０，１４１は、同様な基本構成部品を有し
ている。
即ち、それぞれのポンプ室内に完全に収容されたプレー
ト部材即ちスパイダ１４０ａ，１４１ａと、該プレート
部材から突出させた複数の羽根１４０ｂ，１４１ｂを有
する。
いずれの場合も、それらの羽根は、それぞれ対応するポ
ンプ室の入口と出口の間に配置してある。
第３図にみられるように、羽根車１４１の方が羽根車１
４０より寸法が大きい。
両者の相対的寸法及び形状は、必要に応じて変えること
ができる。
第４図には、第１図に示されているような高温回路Ｈ及
び低温回路Ｌの両方に連絡して使用することのできる組
立体１７の１実施例が示されている。
この組立体１７は、単一の膨脹タンク３４を取付けた割
りコア型放熱器２９を含む。
タンク３４は、放熱器２９０入口管寄せ３５の上に取付
けてある。
入口管寄せ３５は、出口管寄せ３６の上方に配置し、冷
却空気流にさらされる複数の実質的に平行な管３７によ
って出口管寄せ３６に接続させてある。
管寄せ３５，３６及び管３７は、放熱器２９の基本部品
を構成する。
膨脹タンク３４は、入口管寄せ３５に取付けらｈ，壁３
８によって該管寄せから分離されたものとして示されて
いるが、タンク３４は、入口管寄せから離隔させ、後述
するような適当な逃し管を介して該入口管寄せに接続し
てもよい。
又、放熱器のコア部分３７ａと３７ｂは、並置関係をな
して配置されたものとして示されているが、そのような
配置関係も、いろいろに変えることができる３例えば、
コア部分が３７ａと３７ｂを互いに前後関係をなすよう
に配置してもよく、あるいは上下関係をなすように配置
してもよい。
タンク３４の内部には１対の直立したガス逃し管４０，
４１を互いに間隔を置いて配置する。
それらの管の上端４０ａ，４１ａは開放しており、タン
ク内部の高さのほぼ中間に位置する所定の水平平面を画
定する。
この平面の位置は、この冷却系統の充填操作中エアロッ
クが生じるのが防止されるように選定される。
管４０の下端４０ｂは、分離壁３８に形成した第１開口
を通して入口管寄せ３５の第１の部分３５ａに連通させ
る。
同様にして、管４１の下端４１旧ζ分離壁３８に形成し
た第２の開口を通して入口管寄せの第２部分３５ｂに連
通させる。
第１部分３５ａと第２部分３５ｂは、入口管寄せ３５の
全高に亘って延びる直立分割壁３５ｃによって互いに分
離させる。
逃し管４０，４１の長さは、放熱器２９の入口管寄せ３
５に対する膨脹タンク３４の相対的な位置によって決ま
る。
膨脹タンク３４内には逃し管４０，４１の上端４０ａ，
４１ａを互いに分離する壁は設けられていない。
従って、両回路Ｈ，Ｌに共通の冷却剤を使用することが
できる。
どちらかの回路、あるいは両方の回路において散逸又は
漏失した冷却剤がある場合それを補給するために、タン
ク３４の土壁に設けた充填孔３４ａを通して回路内へ追
加の冷却剤を導入することができる。
この充填孔３４ａは、常態においては圧力キャップ等（
図示せず）によって閉鎖されている。
タンク３４の側壁に充填管３４ｂを設ける。
充填管３４ｂは、逃し管の上端４０ａと４１ａによって
画定される水平平面より下に配置し、後述するように回
路Ｈ，Ｌへ連通させる。
入口管寄せの部分３５ａ，３５ｂは、入口４２，４３に
よってそれぞれの回路Ｌ，Ｈに連結されるゎ第１図に示
ささるように、入口４２はパイプ部分４４を介してサー
モスタット２０に接続し、入口４３はパイプ部分４５を
介してサーモスタット１８に接続している。
膨脹タンク３３の側壁から突出させた充填管３４ｂは、
通常ポンプ２５への入口のところに位置する両回路Ｈ，
Ｌの最下方点に接続するのが好ましい。
膨脹タンク３４、充填孔３４ａ，逃し管４０，４１及び
充填管３４ｂのとの配構により、系内への冷却液の補給
を、エアロックを起すことなく、迅速に達成することが
できる。
即ち、冷却液が両回路内へ補給される際、冷却液内に捕
捉されている空気又はその他のガスは、ガス逃し管４０
，４１及び充填孔３４ａを通して上方に押し出される。
従って、逃し管４０，４１の主たる機能は、冷却液及び
／又はそれに捕捉されているガスのタンク３４への移送
を、すでに該タンク内に貯留されている冷却液を攪乱さ
せることな《、行うことができるようにすることである
。
サーモスタツＮ８，２０の一方又は両方が回路の最も高
い地点に配置されているような場合は、膨脹タンク３４
に補助逃し管（図示せず）を接続することができる。
第４図にみられるように、入口管寄せ部分３５ａ，３５
ｂ内の冷却液は、直立管３７を通ってそれぞれの出口管
寄せ部分３６ａ，３６ｂ内へ流下する。
出口管寄せ部分３６ａ，３６ｂは、出口管寄せ３６内に
その全長に亘って延びる無孔分割壁３６ｅによって画定
されている。
管寄せ部分３６ａ，３６ｂにはそれぞれ排出パイプ４６
，４７を接続し、第１図にみられるようにパイプ４６，
４７によってそれぞれ管寄せ部分３６ａをポンプ室１６
の入口１６ａに、そして管寄せ部分３６ｂをポンプ室１
５０入口１５ａに接続する。
高温部２１及び低温部２２は単一の組立体１７内に配設
されるものとして説明したが、必ずしもそのように構成
する必要はなく、所望ならば、高温部と低温部を互いに
離隔させて独立して設けてもよい。
その場合、別々の膨脹タンクを設けることができる。
叙上のように、両回路内に単一又は２つの膨脹タンクを
配設した構成によれば、複式冷却装置の作動中、所定の
部所（例えば、膨脹タンクと通路Ｐ又はＰ′）において
両回路ＨとＬの間で混湧させ、しかも両回路内の辿の部
分（例えば、エンジン１０、中間冷却器１２及び油冷却
器１３）における冷却液が温度及び圧力においてそれぞ
れの独自性及び相異を保持することを可能にする。
更に、本発明の複式冷却装置に使用されるポンプは構造
が簡単でコンパクトであり、作動効率が高く、必要に応
じて容易に保守サービスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はターボチャージャを備えたディーゼルエンジン
の概略図であり、それに組入れた本発明の複式冷却装置
を示す。 第２図は本発明の複式冷却装置の羽根車／ポンブ室組立
体の１実施例の部分縦断面図、第３図は羽根車／ポンプ
室組立体の他の実施例の部分縦断面図、第４図は、本発
明の複式冷却装置に用いられる放熱器／膨脹タンク組立
体の立断面図である。 １０：ディーゼルエンジン、１２：中間冷却器、１３：
油冷却器、１５，１６：ポンプ室、１５ａ，１６ａ：入
口、１７：放熱器／膨脹タンク組立体、Ｈ：高温流体回
路、Ｌ：低温流体回路、２５：ポンプ、２７，１２７：
仕切壁、２８ ， １ ２８ ：駆動軸、２７ａ，１２
７ａ：開口、ｐ，ｐ’：通路、２９：放熱器（熱交換器
）、３０：複式羽根車、３．Ｏｂ：孔なしプレート、３
１，３２：羽根、１４０，１４１：羽根車、１４０ａ，
１４１ａ：プレート部材、１４０ｂ，１４ｌｂ：羽根、
３４：膨脹タンク（溜め）、３４ａ：充填孔、３４ｂ：
充填管、３５：入口管寄せ、３７：管、４０，４１：ガ
ス逃し管、４０ａ，４１ａ：上方端、４０ｂ，４１ｂ：
下方端。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複式冷却装置において、 第１の回路内の冷却剤と第２の回路内の冷却剤との間に
    温度差が設定されるように冷却剤を通流される第１およ
    び第２閉回路Ｈ，Ｌと、 互いに隣接関係に配置され、共通の仕切壁２７によって
    分離されており、それぞれ前記第１および第２回路に接
    続された入口１５ａ，１６ａおよび出口１５ｂ，１６ｂ
    を有する第１および第２ポンプ室１５，１６と、 前記仕切壁に形成した開口内において回転自在に配置さ
    れた羽根車であって、該仕切壁と同一の平面内で羽根車
    の回転軸線に対して横断方向に延びる孔なし部材３０ｂ
    と、該孔なし部材の一方の表面に担持させて第１ポンプ
    室内に突出させた第１組の羽根３１と、該孔なし部材の
    他方の表面に担持させ、第２ポンプ室内に突出させた第
    ２組の羽根３２とを備えた羽根車３０と、 前記両ポンプ室の間で一定限の冷却剤の移行を行わせる
    ために前記羽根車の孔なし部材の周縁と前記仕切壁に形
    成した前記開口との間に形成した制限通路Ｐと、 前記第１および第２回路にそれぞれ接続した熱交換器３
    ７ｂ，３７ａと、 前記各ポンプ室のそれぞれの入口へ連結させた冷却剤補
    給手段と、 前記羽根車のための単一の駆動手段とから成る複式冷却
    装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、第１組
    の羽根の形態と第２組の羽根の形態とを相異させたこと
    を特徴とする複式冷却装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記各
    回路の熱交換器は前記冷却剤補給手段に連通させたこと
    を特徴とする複式冷却装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記冷
    却剤補給手段は、冷却剤を蓄積するための溜め３４と、
    該溜め内に互いに離隔させて配置した第１および第２ガ
    ス逃し管４１，４０とを有し、各逃し管の上端４１ａ，
    ４０ａを該溜め内の所定の高さの共通の平面において開
    口させ溜め内に蓄積された冷却剤の頂面の上に空間が画
    定されるようにし、第２ガス逃し管の下端４０ｂを前記
    第２回路内の前記熱交換器３７ａの入口３５ａに連通さ
    せ、第１逃し管の他端を前記第１回路内の前記熱交換器
    ３７ｂの入口３５ｂに連通させ、前記溜めに前記水平平
    面より高い位置に冷却剤充填孔３４ａを設け、前記各回
    路に冷却剤を補給するための冷却剤充填管３４ｂを該溜
    めに前記水平平面より下に取付けて各回路に連通させた
    ことを特徴とする複式冷却装置。 ５ 複式冷却装置において、 第１の回路内の冷却剤と第２の回路内の冷却剤との間に
    温度差が設定されるように冷却剤を通流させる第１およ
    び第２閉回路Ｈ，Ｌと、 互いに隣接関係に配置され、共通の仕切壁１２７によっ
    て分離されており、それぞれ前記第１および第２回路に
    接続された入口１１５ａ、１１６ａおよび出口を有する
    第１および第２ポンプ室１１５，１１６と、 前記仕切壁に形成した中央開口１２７ａを貫通して延長
    させた共通の駆動軸１２８ａに軸方向に間隔を置いて取
    付け、それぞれ該仕切壁の対応する表面から離隔させて
    前記第１および第２ポンプ室内に配設した第１および第
    ２羽根付部材１４０ａ１４１ａを有する回転羽根車１４
    ０，１４１と、前記両ポンプ室の間で一定限の冷却剤の
    移行を行わせるためのものであって、前記第１羽根付部
    材１４０ａと前記仕切壁の一方の表面との間の第１通路
    区間と、前記駆動軸の外周面と仕切壁の前記開口との間
    の連絡通路区間と、第２羽根付部材１４１ａと仕切壁の
    他方の表面との間の第２通路区間を含む連続した制限通
    路と、 前記第１および第２回路にそれぞれ接続した熱交換器３
    ７ｂ，３７ａと、 前記前記各ポンプ室のそれぞれの入口へ連結させた冷却
    剤補給手段と、 前記羽根車のための単一の駆動手段とから成る複式冷却
    装置。
JP52048001A 1976-04-29 1977-04-27 複式冷却装置 Expired JPS5812454B2 (ja)

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