JPS63267888A - エンジン等の冷却水用ラジエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主にエンジンヒートポンブシステムニ使用
されるエンジンの冷却水用ラジェータに関するものであ
る。

従来の技術 第４図は、従来自動車等において一船に使用されている
ラジェータ式の冷却方式を示したものである。エンジン
（１）内の冷却水は、サーモスタット（２）から配管（
３）を通ってラジェータ（４）のアッパータンク（５）
内に入り、このアッパータンク（５）から、放熱用冷却
水管（６）（６）・・・を通って下方へ流下してロアー
タンク（７）内に入り、更に配管（８）から冷却水ポン
プ（９）を通って、エンジン（１）側へ循環されるよう
になっている。また、エンジン（１）から出て来た冷却
水の温度が高くない場合には、サーモスタット（２）か
らバイパス管（１０）を通って、そのまま冷却水ポンプ
（９）によってエンジン（１）側に循環させられるよう
になっている。また、ラジェータ（４）は、冷却ファン
（１１）によって吸い込まれる冷却風で冷却されるよう
になっている。

上記第４図の従来構造において、ラジェータ（４）の放
熱用冷却水管（６）は、アッパータンク（５）からロア
ータンク（７）へ向けて垂直に直線状に配置されている
。−船に、自動車用エンジン等においては、冷却ファン
（１１）によって吸い込まれた冷却風は、このラジェー
タ（４）を冷却するのみであり、また走行によっても冷
却風を送り込むことができるため、それ程高い熱交換性
能を要求されることはなく、このようなラジェータの構
造で充分である。また、冷却水の給水は、アッパータン
ク（５）に設けた給水口（１２）部分より行われるが、
アッパータンク（５）及びロアータンク　（７）という
容量の大きいタンクがあるため、ラジェータ（４）内の
空気を上方へ排出しながら給水を行なういわゆる水置換
が容易に行なわれ、運転時の空気の滞留部分もなく、特
に問題はない。

これに対して、第５図は、エンジン−ヒートポンプシス
テムの室外機に、このようなラジェータ（４）を配置し
た場合を示している。この第５図で示すように、室外機
（１５）内を、下側のエンジンルーム（１６）と上部側
の熱交換器室（１７）とに仕切り、この熱交換器室（１
７）内に前記ラジェータ（４）を配置するとともに、同
じくその熱交換器室（１７）内に配置した冷却ファン（
１１）で、冷却風を吸い込んでラジェータ（４）との熱
交換を行なわせるようにしている。この場合、ヒートポ
ンプシステムにおいては、エンジンのラジェータ（４）
のみならず、ヒートポンプ用熱交換器（１８）が熱交換
器室（１７）内に配置されており、また、スペース等の
関係からラジェータ（４）専用の冷却ファンを持つこと
も困難であることから、結局、ひとつの冷却ファン（１
１）をラジェータ（４）及びヒートポンプ用熱交換器（
１８）の双方に兼用使用しなければならない、また、ヒ
ートポンプシステムは居住区に隣接して設けられるため
、例えば、冷却ファン（１１）を大型にして送風効率を
上げるといったことは騒音増大に繋がるという問題があ
り、或いは、敷地の狭いところに設置するため全体をで
きるだけコンパクト化しなければならないという要求が
ある。このような点から、ヒートポンプシステムのエン
ジン冷却水用ラジェータにおいては、前記自動車のよう
に走行による送風ができないこともあいまって、非常に
厳しい条件下にあり、コンパクトでなおかつ熱交換性能
の良いラジェータが求められている。

そこで、このようなヒートポンプシステム特有の要求を
満たすため、第６図のようなものが考えられた。すなわ
ち、まず、熱交換性能を向上させるため、冷却水管（６
）（６）・・・を、図のように、波形に屈曲させて冷却
水の通過距離を長くし、他方、全体のコンパクト化を図
るため、前記アッパータンク（５）及びロアータンク（
７）を無くし、これに代えてパイプ状の入口及び出口ヘ
ッダ−（１９）　　（２０）を、これらの冷却水管（６
）（６）・・・の入口または出口に接続して、それら各
ヘッダー（１９）　　（２０）を水平方向に配置してい
る。また、給水口（２１）を、上部側の入口ヘッダー（
１９）中央に開設している。

発明が解決しようとする問題点 上記第６図のラジェータの構造によれば、コンパクトで
なおかつ熱交換効率を向上できるという利点がある。し
かしながら、この第６図の構造においては、波形に屈曲
された冷却水管（６）　　（６）・・・は、その一部に
空気の滞留し易い逆Ｕ字形の屈曲部（２２）があり、冷
却水管（６）（６）・・・の長さが長いこともあって、
前記の水置換を行ないながら給水できず、初期の給水が
非常に困難であるという欠点がある。

この発明は、上記第６図のように、全体をコンパクトで
なおかつ熱交換効率の大きい構造としたものにおいて、
水置換をスムーズに行なうことができて給水を容易とし
たラジェータの構造を提供するものである。

問題点を解決するための手段 そして、上記の目的を達成するため、この発明では、第
１図で示すように、波形に屈曲された複数の放熱用冷却
水管を横向きにして上下に並設し、これら各冷却水管の
入口を接続する入口ヘッダーと同じく出口を接続する出
口ヘッダーを、夫々縦向きに配置したことを特徴として
いる。

作　　　　用 上記この発明によれば、波形に屈曲形成された冷却水管
が、横向きに配置され、この冷却水管の出口と入口に接
続される各ヘソグーが縦向きに配置されているので、前
記第６図のように冷却水管中に逆Ｕ字形の屈曲部が存在
せず、そのため、空気溜りを生ずることがなく水置換を
行ないながら容易に給水を行なうことができる。

実施例 以下、この発明の構成を、図示の実施例に基づいて説明
すると、第１図において、放熱用冷却水管（３１）は、
山部（３２）　　（３２）を２個備えた４本の垂直部か
らなる波形に屈曲形成され、夫々横向きにして複数本上
下に並設されている。パイプ状の入口ヘッダー（３３）
と出口ヘッダー（３４）は、夫々、冷却水管（３１）　
　（３１）・・・の側方において、縦方向に並べて配置
されるとともに、冷却水管（３１）の人口端（３５）が
、夫々パイプ状の入口、ラダー（３３）へ、出口端（３
６）が夫々、出口ヘッダ−（３４）へ接続されている。

入口ヘッダー（３３）の上端は、出口ヘッダー（３４）
の上端よりも高く、その入口ヘッダー（３３）上端の給
水口（５５）へプレッシャーキャンプ（３７）が取付け
られ、このプレッシャーキャップ（３７）の空気出口が
リザーブタンク（３８）へ接続されている。プレッシャ
ーキャンプ（３７）は、従来公知のものであり、冷却水
中の冷却水温度が膨張すると、その圧力によって入口ヘ
ッダー（３３）上端に滞留した空気を前記リザーブタン
ク（３８）側に排出し、このリザーブタンク（３８）か
ら大気へ放出させるものである０人口ヘッダー（３７）
の上端部と出口ヘッダー（３４ンの上端面とに跨って、
細径のエア抜きパイプ（３９）が連結されている。これ
により、出口ヘッダー（３４）の上端部に溜った空気は
、このエア抜きパイプ（３９）を通って入口へ７グー（
３３）の上端部へ抜け、この入口ヘッダー（３３）の上
端から、前記のプレッシャーキャップ（３７）を介して
外部へ排出される。

第２図は、上記のラジェータ（４０）を、エンジンヒー
トポンプシステムに用いた場合の全体回路図を示してい
る。ヒートポンプシステム室外機（４１）が、その下側
のエンジンルーム（４２）と上部側の熱交換器室（４３
）とに区画され、エンジンル　−−ム（４２）内にエン
ジン（４４）が設置されている。

熱交換器室（４３）内に配置された前記本発明のラジェ
ータ（４０）は、その入口ヘッダー（３３）の下端がサ
ーモスタット（４５）の出口側に接続され、このサーモ
スタット（４５）のひとつの人口側が、配管（４Ｇ）に
よって、エンジン（４４）のシリンダヘッド側に接続さ
れている。　　（４７）は、この配管（４６）の途中に
配置して、冷却水の熱を有効利用するようにした廃熱回
収器である。他方、サーモスタット（４５）のもうひと
つの入口側が、パイバス配管（４８）により、熱交換器
室（４３）内の冷却水ポンプ（４９）へ接続され、更に
この冷却水ポンプ（４９）から、前記エンジン（４４）
側へ配管（５０）を介して接続されている。　　（５１
）は、この冷却水ポンプ（４９）とエンジン（４４）と
の間の配管の途中に設けたエア抜きコックを示している
。更に、前記出口ヘッダー（３４）の下端が、サーモス
タッ）　（４５）と冷却水ポンプ（４９）を結ぶ配管（
４８）の途中に接続されている。

上記第２図における運転中の冷却水の循環は次の通りで
ある。まず、冷却水の高温時においては、エンジン（４
４）のシリンダヘッドを出た冷却水が廃熱回収器（４７
）と熱交換されつつ、配管（４６）によってサーモスタ
ット（４５）側に送られる。このサーモスタット（４５
）から、入口ヘッダー（３３）内に入り、各冷却水管（
３１）　　（３１）・・・の、入口端（３５）より、こ
の冷却水管（３１）内を上方に向かって流れ、出口端（
３６）より出口ヘッダー（３４）側に流れる。そして、
この出口ヘッダー（３４）から、配管（４８）の途中へ
流れ込んで、冷却水ポンプ（４９）から配管（５０）を
通って再びエンジン（４４）側に送り込まれる。冷却水
の温度が低温の場合には、前記サーモスタット（４５）
から入口ヘッダー（３３）側に循環せず、バイパス用の
配管（４８）を通って冷却水ポンプ（４９）側にそのま
ま循環される。

次に、上記冷却水回路への初期給水の際の冷却水の流れ
について説明する。まず、人口ヘッダー（３３）上端の
プレッシャーキャップ（３７）を取外し、給水口（５５
）よりこの人口ヘッダー（３３）内へ冷却水を供給する
と、この入口ヘッダー（３３）からサーモスタット（４
５）の第３図に示す上部側の室（５２）まで満たされる
。このとき、前記人口ヘッダー（３３）からサーモスタ
ット（４５）までの空気は、冷却水と干渉することなく
、サーモスタット（４５）の下部側室（５３）との間に
設けた空気穴（５４）より、下部側室（５３）側に抜け
、スムーズに給水される。そして、給水された水は、上
記空気穴（５４）よりサーモスタット（４５）の下部側
室（５３）側に流れるが、空気抜き穴（５４）の径が小
さいため、ラジェータ（４０）の各冷却水管（３１）内
へ流れ込む。このとき、冷却水は、各冷却水管（３１）
の下側から上方に向かって流れるので、この冷却水管（
３１）中の空気は、それに伴い上方へ移動して出口ヘッ
ダー（３４）内へ抜ける。そして、この出口ヘッダー（
３４）内の空気は、その上端のエア抜きパイプ（３９）
を通って、人口ヘッダ−（３３）の上部より排出される
。この時点で、各冷却水管（３１）　　（３１）はすべ
て水で充満されることになる０次に、サーモスタット（
４５）内の下部側室（５３）側へ流れた水は、前記廃熱
回収器（４７）及びエンジン（４４）側へ流れ込み、順
次このエンジン（４４）から冷却水ポンプ（４９）　、
バイパス配管（４８）　、出口ヘッダー（３４）内を満
たす、このとき、その回路中の空気を逃がすため、エン
ジン（４４）と冷却水ポンプ（４９）間に設けたエア抜
きコック（５１）を開放しておく。

上記第１図及び第２図においては、前記本発明のラジェ
ータ（４０）の構造の他に、出口ヘングー（３４）と入
口ヘッダー（３３）の上端とがエア抜きパイプ（３９）
で連絡されていること、入口ヘッダ−（３３）の下端へ
サーモスタンド（４５）を配置していること、エア抜き
コック（５１）を設けて廃熱回収器（４７）及びエンジ
ン（４４）更にそれらの配管中の空気を抜くようにして
いることによって、給水時の水置換が略完璧に行なわれ
、容易に給水を行なうことができる。

上記構成において、エア抜きパイプ（３９）は、運転時
に、人口ヘッダー（３３）内の冷却水がこのエア抜きパ
イプ（３９）を通って出口ヘッダー（３４）側に短絡す
ると、冷却ロスとなる。そこで、この実施例では、この
エア抜きパイプ（３９）を、そのような短絡流量を極力
抑制するため、エア抜きを行なわしめるのに最小限度の
細径とし、これによって流ｆｉｎ抗を増し、水の流れを
防止する。この場合、出口ヘッダー（３４）内の空気抜
きを行なう手段として、その上端にいわゆるピーコック
等のエア抜き装置を取付ける場合と、市販の自動空気抜
き弁を取付けることが考えらえる。しかしながら、ピー
コック等のエア抜き装置は、空気抜きを行なう時にのみ
開くものであり、そのため空気抜きが完了すると閉めて
おかなければならないという不都合があり、閉め忘れる
と水が噴き出すことになるし、このような空気抜き操作
を頻繁に行なわなければならないという不都合がある。

他方、自動空気抜き弁を用いると、運転中も自動的に空
気抜きを行なうことができるが、コスト高となるととも
に、その重量のため、エンジン（４４）やヒートポンプ
用のコンプレツサ等の起振力を受けて大きく振動し、そ
の振動によって各部が破損する等の虞れがあるため、こ
のような振動対策のための特別の支持装置が必要になる
といった欠点がある。すなわち、この発明のエア抜きパ
イプ（３９）によれば、運転中においても自動的に入口
ヘッダ−（３３）側へ抜けて、前記のプレッシャーキャ
ップ（３７）より排出されるし、細い直径のパイプを接
続するだけであるため、振動によって各部の破損等を招
く虞れがないし、更には、入口ヘッダー（３３）と出口
ヘッダー（３４）とを連結する補強ステーとしての機能
も合わせ持つ等の効果がある。

発明の効果 以上のように、この発明によれば、冷却風との熱交換が
行なわれる冷却水管を波形に屈曲形成しているため、こ
の冷却水管の距離が長（、それだけ冷却効率が増大する
とともに、これらの冷却水管を横向きにして上下に並設
し、かつ、その出口及び人口を縦方向のヘッダーによっ
て接続しているため、冷却水管中に、前記第６図のよう
な逆Ｕ字形の空気溜り部を生ずることがなく、給水時に
おける水置換を有効に行なうことができて、初期給水を
容易に行なうことができるという効果がある。

また、この発明の実施例で示すように、縦方向に並設さ
れた入口ヘッダーと出口ヘッダーとを、細径のエア抜き
パイプで連結し、その一方例えば入口ヘッダーの上端の
給水口部に空気抜き用のプレッシャーキャップを設ける
ことによって、両ヘソグー内に溜る空気を有効に排出で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例を示す冷却水管と各ヘッダ
ーの接続構造を示す要部の正面図、第２図は、本発明ラ
ジェータをエンジンヒートポンプシステムに取付けた場
合の配管の回路図、第３図は、第２図において取付けら
れたサーモスタットの縦断面図、第４図は、従来の自動
車等に使用されているラジェータとその冷却水の循環系
統を示す配管回路図、第５図は、エンジンヒートポンプ
システムにおける室外機のラジェータ等の配置構造を示
す概略縦断面図、第６図は、この発明に先立って開発さ
れたヒートポンプシステム用ラジェータの概略正面図で
ある。 （３１）・・・冷却水管、（３３）・・・入口ヘッダー
、（３４）・・・出口ヘッダー、（３９）・・・エア抜
きパイプ、（４０）・・・ラジェータ、（５５）・・・
給水口。 特　許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代理人弁理
士　樽　　　本　　　久　　　幸第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、波形に屈曲された複数の放熱用冷却水管を横向きに
   して上下に並設し、これら各冷却水管の入口を接続する
   入口ヘッダーと同じく出口を接続する出口ヘッダーを、
   夫々縦向きに配置したことを特徴とするエンジン等の冷
   却水用ラジエータ。 ２、冷却水管の入口をその出口よりも下位位置に配置し
   て、入口ヘッダーから入った冷却水がこの冷却水管内を
   上部側に向かって流れるようにした特許請求の範囲第１
   項記載のエンジン等の冷却水用ラジエータ。 ３、入口ヘッダーの上端に給水口を開設した特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のエンジン等の冷却水用ラ
   ジエータ。 ４、入口ヘッダーと出口ヘッダーの上端を、流量抵抗を
   大きくすべく細径としたエア抜きパイプで連絡した特許
   請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載のエンジン
   等の冷却水用ラジエータ。