JPS6115433Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、水冷エンジンの冷却水を冷却するた
めのラジエータのアツパタンクとして使用され、
冷却水中に混入した気泡を冷却水から分離する気
泡分離タンクの改良に関する。

水冷エンジンの冷却水を冷却するためのラジエ
ータは、多数の液管の間に放熱用フインを挾持し
てなるコア部の上下に、それぞれ液管を保持する
座板を介してアツパタンクとロアータンクとが固
定され、アツパタンクの側壁には入口管が、ロア
ータンクの側壁には出口管が接続されている。冷
却水はロアータンクの出口管からポンプに吸引さ
れてエンジンのウオータジヤケツト内に送られて
エンジンを冷却し、熱くなつた冷却水は入口管か
らアツパタンク内に入り、ついでコア部の液管を
流下しながら、このコア部を流通する空気との間
で熱交換して冷却された後ロアータンクに還流
し、再びエンジンの冷却に供される。

ところで、このようなラジエータにおいては、
自動車の走行時の振動やエンジン加熱時の冷却水
沸騰等により、アツパタンク内及びエンジンのウ
オータジヤケツト内の冷却水中に気泡が混入する
場合が生ずる。このような冷却水中に生じた気泡
について何も対策を講じないと、冷却水に伴なわ
れて、冷却水系を循環するようになり、コア内で
は空気との熱交換効率が低下することになり、エ
ンジンのウオータジヤケツト内ではエンジンの冷
却効率の低下を招来するとともに、著しい場合
は、気泡が直接接触するエンジンブロツクの表面
が加熱し、エンジンブロツクに亀裂を生じてしま
う恐れもある。又、冷却水循環用ポンプ内では、
ポンプの能力を著しく低下させることは勿論のこ
と、著しい場合、キヤビテーシヨン（空洞現象）
によりポンプ内にエローシヨン（潰食）を起こ
し、ポンプの破損につながることの恐れもある。

このような欠点を取り除くために、従来からア
ツパタンクを、内部に気泡を冷却水から分離する
機構を有する気泡分離タンクとしたラジエータが
用いられている。

この種のタンクを用いるラジエータは、建設機
械又は大型トラツク等のように大型エンジンを搭
載し、かつ、振動が激しい車両に組み込まれてい
る。

ここで、従来の気泡分離タンクを用いたラジエ
ータの一例を挙げ、その構造と作用について説明
する。

第１図は従来の気泡分離タンクを用いたラジエ
ータの概略を表わす要部縦断図と、エンジン冷却
水系を示す図である。

このラジエータは、多数の液管１２，１２…
と、これらの液管間に挾持された放熱用フイン１
３，１３とからなるコア部１１の上下に、それぞ
れ液管１２，１２…を保持する座板１４，１４を
介してアツパタンク２とロアータンク１９とが固
定されている。アツパタンク２の側壁には入口管
１０ａが、ロアータンク１９の側壁には出口管１
０ｂが接続されている。そして、前記アツパタン
ク２は隔板３により上部室４と、下部室５とに分
割されており、この下部室５には前記入口管１０
ａが開口し、上部室４の下方の冷却水面下には、
吸入管８が開口している。さらに隔板３の上面に
は、下端が下部室５に開口している脱気管６が複
数本植立されている。又上部室４の上方の空気層
部には、エンジンウオータジヤケツト中に生じた
気泡を排出するためのバイパス管１５が開口して
いる。

このラジエータを備えたエンジン冷却水系は第
１図のような配管からなつている。アツパタンク
２の上部室４に開口した吸入管８はロアータンク
１９に開口した出口管１０ｂと共に冷却水循環用
ポンプ９の吸入側に接続されている。そして、こ
のポンプ９の回転に伴ない、アツパタンク２の上
部室４中及びロアータンク１９中の冷却水は、吸
引され、ついでエンジン１７のウオータジヤケツ
トに向けて吐出される。吐出された冷却水は、エ
ンジン１７のウオータジヤケツト内を流下してエ
ンジンを冷却した後、このウオータジヤケツトに
接続した入口管１０ａに流入する。このウオータ
ジヤケツトと入口管１０ａとの接続部には、ワツ
クス型サーモスタツト式流路開閉弁１８が設けら
れている。この開閉弁１８は、冷却水が低温の場
合は流路を閉じて冷却水の循環を停止し、冷却水
が昇温するのに応じて開弁間隔をひらき、エンジ
ンを最適に冷却するように自動的に流量を調整し
ている。入口管１０ａに、流入した冷却水は、ア
ツパタンク２の下部室５に流入し、ついでコア部
１１の液管１２を流下しながら、コア部１１を流
通する空気との間で熱交換して冷却されてロアー
タンク１９に還流する。

一方、エンジン１７のウオータジヤケツトの上
部からは、バイパス管１５が分岐している。この
バイパス管１５は前述のようにアツパタンク２の
上部室４の空気層部に導通していて、ウオータジ
ヤケツト内に生じた気泡を前記空気層に排出する
ようになつている。このように、入口管１０ａを
バイパスするバイパス管１５が、ウオータジヤケ
ツトの気泡のたまりやすい上部から直接分岐して
アツパタンク２の上部室４に導通している理由
は、冷却水の気泡が入口管１０ａを通つてアツパ
タンク２の下部室５に流入しないようにするため
と、前記開閉弁１８の開閉如何にかかわらず、気
泡を常に排出するようにするためである。

なお、前記バイパス管１５で捕集しきれなかつ
た気泡は、入口管１０ａを流下してアツパタンク
２の下部室５の上部に浮上するが、前記脱気管６
を通つて上部室４の空気層中に排出される。

ところが、アツパタンク２の上部室４にはバイ
パス管１５や脱気管６を通じて気泡とともに冷却
水が流入するので、これを抜く必要がある。ま
た、アツパタンク２の注水口７から、このタンク
２内に冷却水を補給した場合も、まず水は上部室
４にたまるので、この水を冷却水系に行きわたら
せる必要がある。このため上部室４の下方の冷却
水面下に開口した吸入管８から、この上部室４に
たまつた冷却水をポンプ９によつて吸引し、冷却
水系全体に行きわたらせるようにしている。

以上述べたように構成されたラジエータに用い
られる気泡分離タンクにおいては、バイパス管１
５及び脱気管６は、気泡を空気層に排出するため
のものとはいえ、エンジン回転中は、始動時の一
瞬を除けば常にほとんど冷却水を吐出している。
ただ、冷却水中に気泡が発生した場合、前記バイ
パス管１５及び脱気管６により直ちに排出される
ようになつているということであつて、入口管１
０ａからアツパタンク２内に流入する冷却水に較
べるとバイパス管１５からアツパタンク２内に流
入する冷却水の方が気泡を含む割合が高いという
だけである。従つて、バイパス管１５より上部室
４内の空気層に冷却水が吐出する際にウオータジ
ヤケツトから運ばれた気泡は空気層中に放出され
るが、あらたに吐出冷却水が空気を巻き込んで
（第２図）上部室４内の冷却水中に多量の二次気
泡を発生せしむことになる。又、脱気管６からの
の吐出水についても同様なことが言える。

特に、エンジンの回転数が高くなつたときは、
ポンプ９はエンジンを動力源としているので、エ
ンジン回転数に比例して冷却水の水圧は上昇し、
バイパス管１５からの吐出水は第３図に示すよう
にアツパタンク２の対壁に当り、空気の巻き込み
が一段と激しくなり、冷却水中に一層多量の二次
気泡を発生せしむ。この場合も、脱気管６からの
吐出水によつても多量の二次気泡を発生せしむ。
これにより、上部室４の冷却水中には多量の気泡
が含まれることになる。

なお、脱気管６に関しては、開口端を吸入管８
と反対方向に直角に曲げて、吐出水による二次気
泡が吸入管８とは離れた場所に発生するようにし
てある。このため、気泡を含む冷却水が吸入管８
に達するまでに時間がかかるので、その間に気泡
は水面上に浮上して冷却水から分離されるように
なつている。

しかし、バイパイ管１５に関しては何ら対策が
とられていないため、冷却水吐出の際発生した多
量の気泡を含んだ上部室の冷却水は吸入管８か
ら、ポンプ９及びエンジン１７に送られ、前述し
たような、エンジンの冷却効率の低下を招くとと
もに、エンジンブロツクに亀裂を生ぜしめたり、
ポンプの能力の低下を招くとともに、ポンプの破
損を起させしめたりする恐れがあつた。

そこで、本考案者は、第４図に示すように、バ
イパス管１５を、前記タンク２の上部室４におけ
る水面下になるような位置に開口せしめた気泡分
離タンク２を開発した。このタンクにおいては、
バイパス管１５を介して前記上部室４に流入する
冷却水は、水面を勢いよくたたくことがなくなつ
たので、気泡分離タンクにおける前述の二次発生
気泡を皆無とすることが出来た。しかし、エンジ
ンウオータジヤケツト内等で発生し、バイパス管
１５を介して前記上部室４に冷却水と共に運ばれ
た気泡は、エンジン高回転時等では、上部室４内
の水流がかなり速いために、上部室４内で充分脱
泡されず水流にのつて、そのまま前記吸入管８に
吸入されてしまい、再び、冷却水を循環してしま
うという欠点があることが判明した。

本考案はかかる点に鑑み、エンジンウオーター
ジヤケツト内等で発生した冷却水中の気泡を気泡
分離タンクにおいて効率よく脱泡することによ
り、ウオータポンプの能力の低下および破損等を
避けることのできるラジエータの気泡分離タンク
を提供することを目的とする。

本考案のラジエータの気泡分離タンクは、アツ
パタンク内を隔板により上部室と下部室とに分割
し、前記上部室の下方の冷却水面下に、一端を冷
却水循環用ポンプの吸入口側に接続した吸入管の
他端を開口するとともに、前記上部室に、一端を
エンジンウオータジヤケツトの上部に直接接続し
て、入口管をバイパスするようにした脱気用バイ
パス管の他端を開口し、前記下部室に、一端をエ
ンジンウオータジヤケツトに接続した入口管の他
端を開口し、さらに前記隔板に下部室の冷却水中
の気泡を上部室に排出するための脱気管を設けた
ラジエータの気泡分離タンクにおいて、前記バイ
パス管のアツパタンク側端部を、前記上部室の冷
却水水面下へ突出するように挿入すると共に、そ
の端部を折り曲げてその開口を前記吸入管の取付
位置とは反対方向に向けて成るものであり、二次
発生気泡が皆無で、その上、エンジン高回転中で
あつても、冷却水中の気泡を効率よく脱泡できる
ので、エンジンウオータジヤケツトにおけるエン
ジン冷却効率の低下およびエンジンの破損、並び
に、ウオータポンプの能力の低下および破損等を
避けることができる。

以下、本考案を、第５図に示す本考案の実施例
に基づいて説明する。

第４図に示す気泡分離タンクと同様に、バイパ
ス管１５は、アツパタンク２の高さのほぼ中間位
置であつて、上部室４における水面下になるよう
な位置であるタンク壁２ａに取付けられたバイパ
ス入口管１６と、この入口管１６に挿入されるワ
イヤ入りゴムホース１５ｂ（図示せず）からなつ
ている。このように前記バイパス入口管１６の開
口１６ａは水面W.L下に位置しているので、バイ
パス管１５からの吐出水は上部室４の水中に吐出
されることになり、吐出の際に空気に触れること
がないので、空気を巻き込んで気泡を発生させる
こともないし、吐出圧が著しく大きい場合にも吐
出水が第３図で示したようにアツパタンク２の対
壁２ｂに直接衝突することがなくなるので、この
場合でも気泡発生が特に激しくなるという恐れも
ない。

さらに本考案の気泡分離タンクは、第５図に示
すように、前記バイパス管１５のバイパス入口管
１６が、第４図のものとは異なり、上部室４の冷
却水水面下へ突出するように挿入されていると共
にその端部が折り曲げられてその開口１６ａを吸
入管８の取付位置とは反対方向の斜め下方に向け
てある。

このような向きに開口１６ａを形成すれば、気
泡を含む吐出水の大部分は、吸入管８とは反対方
向に一旦流れ、その後方向変換して吸入管８に吸
引されることになる。したがつて、開口１６ａを
出てから吸入管８に吸引されるまでに十分な時間
を要すると共に、前記方向変換する際に水流が停
止する変換点が生ずる。そして気泡は流速が速い
ところでは、ほとんど流線に沿つて流れてしまう
が、流速が遅いところでは、浮力により直ちに水
面上に浮上するので、その間に吐出水内に含まれ
ていた気泡は効率よく浮上し冷却水中から分離さ
れる。前記開口１６ａを出てから吸入管８に吸引
されるまでの時間を十分とると共に、水流の方向
変換を与えるためには、実験では第５図に示した
ように、吸入管８の反対方向斜め下方に向けたと
き最も気泡分離効果が大きいことが判明した。特
に、吸入管８の取付位置とバイパス入口管１６と
の離間距離が15cm以上にすると気泡分離効果が大
となつた。

但し、前述の反対方向斜め下方にバイパス管１
５の開口１６ａを向けるのが最適であるが、開口
の向きは、吸入管８に対して反対向きであれば、
どのような方向であつても、従来のものより効率
よく気泡を分離可能であり、本考案の範囲内であ
ることは言うまでもない。

以上説明したように、本考案は、エンジンとア
ツパタンクの上部室とを入口管をバイパイするよ
うに直結して設けたエンジンの気泡排出用のバイ
パス管のアツパタンク側開口を、上部室の水面下
に位置せしめたので、バイパス管から冷却水が吐
出される際に空気の巻き込みによる二次気泡の発
生を防止でき、したがつて上部室の冷却水をウオ
ータポンプ吸入側に導く吸入管に吸引される気泡
が著しく減少しウオータポンプの能力低下および
破壊が避けられるとともに、エンジン冷却効果の
低下およびエンジンブロツクの亀裂が防止され
る。特にバイパス管のアツパタンク側先端部を上
部室内に挿入せしめ、その開口を前記吸入管の取
付位置とは反対の方向に向けたので、開口を出て
から吸入管に吸引されるまでに流下時間が長くな
ると共に、水流の流れ方向が変換されているので
吐出水中の気泡が十分離脱されて気泡分離効果が
大になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気泡分離タンクを用いたラジエ
ータの要部縦断面と、エンジン冷却水系を示す
図、第２図、第３図は従来の欠点を示すためのア
ツパタンクの縦断面図、第４図は一部改良された
ラジエータのアツパタンクの縦断面図、第５図は
本考案の実施例を示す気泡分離タンクを用いたラ
ジエータの要部縦断面図である。 ２……アツパタンク、３……隔板、４……上部
室、５……下部室、６……脱気管、８……吸入
管、１０ａ……入口管、１０ｂ……出口管、１５
……バイパス管、１５ａ，１６……バイパス入口
管、１５ｃ，１６ａ……開口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ アツパタンク２内を隔板３により上部室４と
   下部室５とに分割し、前記上部室４の下方の冷
   却水面下に、一端を冷却水循環用ポンプ９の吸
   入口側に接続した吸入管８の他端を開口すると
   ともに、前記上部室４に、一端をエンジンウオ
   ータジヤケツトの上部に直接接続して、入口管
   をバイパスするようにしたした脱気用バイパス
   管１５，１６の他端を開口し、前記下部室５
   に、一端をエンジンウオータジヤケツトに接続
   した入口管１０の他端を開口し、さらに前記隔
   板３に下部室５の冷却水中の気泡を上部室４に
   排出するための脱気管６を設けたラジエータの
   気泡分離タンクにおいて、前記バイパス管１６
   のアツパタンク側端部を、前記上部室４の冷却
   水水面下へ突出するように挿入すると共、その
   端部を折り曲げてその開口１６ａを前記吸入管
   ８の取付位置とは反対方向に向けて成るラジエ
   ータの気泡分離タンク。 ２ 前記吸入管８の取付位置とは反対の方向に向
   けたバイパス管１６の開口１６ａが、吸入管８
   に対して、斜め下方の反対側である実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載のラジエータの気泡
   分離タンク。