JPS6332116A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

内燃機関の冷却装置

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JPS6332116A
JPS6332116A JP17597786A JP17597786A JPS6332116A JP S6332116 A JPS6332116 A JP S6332116A JP 17597786 A JP17597786 A JP 17597786A JP 17597786 A JP17597786 A JP 17597786A JP S6332116 A JPS6332116 A JP S6332116A
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Keigo Matsui
松井 敬吾
Isao Ipposhi
一法師 功
Shigeo Takatsu
高津 重雄
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MATSUI TEKKOSHO KK
Takuma Co Ltd
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MATSUI TEKKOSHO KK
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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) 本発明は、コジェネレーションシステム等における内燃
機関の冷却装置に関するものである。
(従来の技術) 例工ばコジェネレーションシステムにおける内燃機関の
冷却装置として、第6図及び第7図に示したものがよく
知られている。
すなわち、この冷却装置は、第6図に示す如く冷却ポン
プ102から内燃機関103のシリンダ部104及び過
給機108を経て冷却器105に至るシリンダ部・過給
機冷却用循環流路101を設けてなるものである。シリ
ンダ部104においては、第7図に示す如く、シリンダ
110とシリンダブロック111との間にシリンダ冷却
ジャケット112を形成すると共に、このシリンダ冷却
ジャケット112及びシリンダヘッド113内のシリン
ダヘッド冷却ジャケット114の流路連絡口116,1
17間をシリンダブロック111及びシリンダヘッド1
13に両端固着した連絡管115でもって連通接続して
あって、シリンダ冷却ジャケット112から連絡管11
5を経てシリンダヘッド冷却ジャケット114に至る循
環流路部分101aが形成されている。過給機108は
シリンダ部104のシリンダ燃焼室(図示せず)から導
いた排ガスw122に介設されたもので、循環流路10
1は過給機108内の過給殿冷却ジャケット(図示せず
)を通過する。また冷却器105は回収熱搬送媒体の凄
送循環流路126を導いたものであって、循環流路10
1の冷却媒体を回収熱搬送媒体と熱交換して冷却するよ
うになっている。なお、冷却器105により回収熱搬送
媒体に回収された冷却媒体の排熱は、搬送循環流路12
6から暖房等にもたられてこれらの熱源として利用され
るようになっている。
したがって、かかる冷却装置にあっては、冷却媒体が、
冷却ポンプ102からシリンダ部104の各冷却ジャケ
ット112. 114及び過給機冷却ジャケットを通過
し、シリンダ110.シリンダへラド113及び過給機
108を冷却して昇温され(冷却媒体として水を用いる
場合において70°C程度)、シかる後冷却器105に
もたらされて冷却され、再び冷却ポンプ102へと循環
せしめられるようになされている。
(発明が解決しようとする問題点) 上記従来装置では、一段に冷却媒体として水が使■され
ているが、このように冷却水を用いると、局部沸騰等の
関係上冷却後の昇温上限が70°C程度に制限されるこ
とになる。したがって、70°C程度の冷却温度では排
熱を回収しても、せいぜい暖房。
給湯の用途に供しうる程度であり、ディーゼルエンジン
、ガスエンジン等の内燃機関を動力源として発電装置を
稼動させると共に冷却媒体の排熱を回収して総合効率の
向上を図らんとするコジェネレーションシステムにおい
ては甚だ不適当である。
ところで、冷却媒体として100’C以上に高温化でき
る高沸点液体を用いれば、その冷却排熱を蒸気の発生熱
源や吸収式冷温水機等の熱源としても利用することが可
能となり、冷却排熱の利用範囲が大幅に拡大されて、コ
ジェネレーションシステム等全体の総合効率を飛躍的に
高くすることができる。
しかしながら、従来の冷却装置では、冷却媒体として高
沸点液体を用いて、内燃機関の冷却温度を高温化すると
、種々の問題が生じる。
すなわち、シリンダ# 104内の循環流路部分101
aにおいて、両冷却ジャケット12.14相互間の連絡
部分が連絡管115の両端部をシリンダブロック111
及びシリンダヘッド113に固着して構成されているた
め、これらの熱による膨張、収縮に ・よりその各接続
部分に過大な熱応力が作用し、かかる接続部分から冷却
媒体が洩れる虞れがある。
また、シリンダ冷却ジャケット112の内面つまりシリ
ンダ110の外面及びシリンダブロック111の内面に
は水による発錆を防止すべくエポキシ系塗料等による防
錆塗装が施されているのが普通であるが、冷却温度を高
温化すると、高温冷却媒体により防錆塗膜が剥離し易く
なる。塗膜が剥離すると、循環流路101に介装されて
いるフィルタが短期間に目詰まりし、しかもこれに起因
して冷却媒体の循環流量の低下、延いては冷却温度の異
常高温を生じる虞れがある0 さらに、従来の冷却装置にあっては、過給機108の回
転軸を一般にボールベアリングで軸受支持していること
と、過給機108の冷却がシリンダ部104を冷却する
冷却媒体の一部でもって行われるように構成されている
ことから、冷却媒体として冷却水を用いる場合には過給
機108の冷却温度も低温であるため問題はないが、高
沸点冷却媒体を用いて冷却温度を高温化した場合には、
過給機108の潤滑油温度が上昇し、ボールベアリング
が焼損する虞れがある。
第1及び第2の発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、冷却媒体として水より高沸点である熱媒体油、潤滑
油等の冷却油を用いて、シリンダ部の冷却温度の高温化
を図って、冷却媒体の排熱利用を効果的に行わしめると
共に、シリンダ部における冷却温度の高温化に伴う上記
した問題を解消した内燃機関の冷却装置を提供すること
を目的とするものである。
(181題点を解決するための手段) 上記目的を達成すべく第1の発明の冷却装置は、冷却媒
体として水に比して高沸点液体である熱媒体油、潤滑油
等の冷却油を用い、内燃機関のシリンダ部における各冷
却ジャケットを順次経過して排熱回収可能な冷却器に至
る、冷却油が冷却ポンプにより強制循環されるシリンダ
部冷却用循環流路を設け、該循環流路における前記冷却
ジャケット相互間の連絡部分を熱応力を吸収緩和しうる
伸縮流路溝造に構成したものであり、第2の発明は、冷
却媒体として水に比して高沸点液体である熱媒体油、潤
滑油等の冷却油を用い、内燃機関のシリンダ部における
各冷却ジャケットを順次経過して排熱回収可能な第1冷
却器に至る、冷却油が第1冷却ポンプにより強制循環さ
れるシリンダ部冷却用循環流路と、前記シリンダ部の燃
焼室から導いた少なくとも一の排ガス管に介設した過給
機を経過して第2冷却器に至る、冷却油が第2冷却ポン
プにより強制循環される過給機冷却用循環流路とを、各
別に設け、前記シリンダ部冷却用循環流路における前記
冷却ジャケット相互間の連絡部分を熱応力を吸収緩和し
うる伸縮流路構造に構成したものである。
(作用) 第1の発明のものにあっては、冷却油が冷却ポンプによ
りシリンダ部冷却用循環流路を強制循環されると、冷却
油がシリンダ部の各冷却ジャケットを通過することによ
り、シリンダ部は冷却される。シリンダ部を冷却して昇
温された冷却油は、冷却器により冷却された上、つまり
熱回収された上、再びシリンダ部の冷却を行うべく循環
される。
このとき、冷却媒体として水より高沸点の熱媒体油等を
用いているから、冷却温度を冷却水による場合に比して
大・幅に高温化することができる。しかもシリンダ冷却
ジャケット内面に防錆塗装を施しておく必要がなく、シ
たがって防錆塗膜の剥離に伴う問題は生じない。
また、シリンダ部冷却用循環流路における冷却ジャケッ
ト相互間の連絡部分が熱応力を吸収緩和しうる伸縮構造
に構成されているから、シリンダ部の熱膨張、収縮によ
っては上記連絡部分から冷却油が洩れるといった問題は
生じない。
第2の発明のものでは、上記作用に加えて、過給機冷却
用循環流路を強制循環される冷却油によってシリンダ部
とは別個独立して過給機の冷却が行われることになる。
したがって、シリンダ部の冷却温度に無関係に過給機の
冷却温度を低温設定(60°C程度)しておくことがで
き、シリンダ部の冷却温度が高温化することに伴う過給
機における前述した如き問題はこれが全く生じない。
(実施例) 以下、本発明の構成を第1図〜第5図に示す実施例に基
づいて具体的に説明する。この実施例は、本発明をコジ
ェネレーションシステムにおける動力源である内燃機関
の冷却装置に適用した例に係る0 第1図に示す冷却装置において、1は第1冷却ポンプ2
から内燃機関3のシリンダ部4を経過して第1冷却器5
に至るシリンダ部冷却用循環流路であり、6は第2冷却
ポンプ7から過給機8の冷却ジャケット(図示せず)を
経て第2冷却器9に至る、シリンダ部冷却用循環流路1
とは別個独立した過給機冷却用循環流路である。各循環
流路1゜6の冷却媒体としては、水より高沸点である熱
媒体油、潤滑油等の冷却油が用いられる。
シリンダ部冷却用循環流路1は、シリンダ部4内におい
ては、第3図に示す如く、シリンダ10とシリンダブロ
ック11との間に形成したシリンダ冷却ジャケット12
及びシリンダヘッド13内のシリンダヘッド冷却ジャケ
ット14を順次経過するように構成されており、特に、
両冷却ジャケツ!−12,14相互間の連絡部分1aは
、シリンダ部4の熱膨張。
収縮によって連絡部分1aに作用する熱応力を吸収緩和
しうる伸縮流路構造に構成されている。すなわち、第4
図に示す如く、中央部に環状突部15aを形成した連絡
管15の下端部を、シリンダ冷却ジャケット12の流路
連絡口つまりシリンダブロック11の土壁に穿設した冷
却油田口16に軸線方向スライド可能に嵌合すると共に
、その上端部を、シリンダヘッド冷却ジャケット14の
流路連絡口つまりシリンダヘッド13の下壁に穿設した
冷却油入口17に軸線方向スライド可能に嵌合し、シリ
ンダブロック11及びシリンダヘッド13と連絡管15
の環状突部15 aとの間を夫々Oリング18,19で
もって液密に床持しである。すなわち、連絡管15は前
記連絡口16.17に形成した空隙部16a、17aの
範囲内で熱応力を吸収緩和すべく軸線方向にスライドで
き、このスライドの範囲内においては、0リング18.
19の弾性変形により連絡管15と各冷却ジャケラ)1
2,14との接続部分のシールが有効に維持されるよう
に工夫されている。したがって、熱応力により連絡管1
5の接続部のシール機能が低下することがなく、冷却油
の洩れは確実に阻止される。
また第3図に示す如く、シリンダ10とシリンダブロッ
ク11との間にも0リング20を介装して、熱応力対策
に万全を期している。上記した0リング18゜19.2
0並びにその池シリンダ部冷却用循環流路lに使用され
るQIJング等各種パツキンは、沸素ゴム等の耐油性、
耐熱性に富む弾性材でもって構成されている。
また前記連絡部分1aは、第5図に示す如く、連絡管1
5の下端部をシリンダ冷却ジャケット12の冷却油田口
16に固着し、その上端部をシリンダヘッド冷却ジャケ
ット14の冷却油入口17にOリング19を介して液密
に且つ軸線方向スライド可能に嵌合接続した、伸縮構造
に構成しておいてもよい。
ところで、シリンダ冷却ジャケット12の内面つまりシ
リンダ10の外面及びシリンダブロック11の内面には
通常防錆塗装が施されるが、本発明のものでは冷却器と
して熱媒油等の冷却油を用いているため、かかる防fR
?11装は必要とせず、シリンダ冷却ジャケット12の
内面には防錆塗装を全く施していない。
前記過給機8は、第1図及び第2図に示す如く、シリン
ダ部4のシリンダ燃焼室21から導かれた排ガス管22
に介設されたものである。排ガス管22は−若しくは複
数設けられているが、少なくとも一の排ガス管22には
、過給機8の近傍位であってシリンダ燃焼室21側の部
位に配してポケット状の冷却油貯溜部23を垂設しであ
る。この冷却油貯溜部詔には、これに溜まった冷却油を
適宜の冷却油収納器24に排出させるための開閉弁25
 a付の冷却油排出管25を接続しである0なお、排ガ
ス管22はシリンダ燃焼室21から過給機8に向って上
昇傾斜するように配管されている。
このように少なくとも一の排ガス管22に冷却油貯溜部
23を設けておくと、万一過給機8の冷却ジャケットが
排ガスにより腐蝕損傷した場合でも、ジャケットから洩
れた冷却油がシリンダ燃焼室21に逆流することがなく
、該室21での異常燃焼や爆発を未然に防止することが
できる。すなわち、冷却ジャケットが損7島した場合、
冷却油は排ガス管22に溢流するが、シリンダ燃焼室2
1に逆流せず貯溜部23に溜まることになる。
なお、貯溜部23に溜まった冷却油は、定期チエツク時
に排出管25から排出される。
第1及び第2冷却器5.9は冑頭で述べた従来装置にお
ける冷却器105と同様のものであり、各循環流路1.
6の冷却油の排熱を回収する回収熱搬送媒体の搬送循環
流路26.27を導いてなるものである。
冷却ポンプ2としては、一般にはグランド部を水冷方式
としたものが決用されるが、本発明の冷却装置における
如く高沸点冷却油を用いて冷却温度の高温化を図る場合
には、グランド/ぐツキン方式の冷却ポンプでは高温化
に伴う洩れの増大を招くこと並びに熱媒体油等の冷却油
が冷却水に比して高価であること等に鑑み、キャンドポ
ンプを使用している。
各循環流路1,6は膨張管28.29を介して膨張タン
ク30に接続しである。なお、膨張管28.29内の冷
却油は熱膨張、収縮に伴って流動するのみであり、温度
的には循環流路1,5内の冷却油と実質的に隔離されて
いる。また、シリンダ部冷却用循環流路1におけるシリ
ンダヘッド冷却ジャケット14の出口側には、温度セン
サ31及び圧力センサ32が設けられていて、被冷却部
材の異常高温を確実に監視しうるよう図っている。冷却
水を用いる従来装置においては、一般に温度センサのみ
を設けて、シリンダヘッド冷却ジャケット出口側の異常
高温発生を警報により監視できるようにしているのが普
通であるが、高沸点冷却油を用いた場合には、かかる冷
却油は冷却水に比して熱伝導率が低く、シリンダ等の被
冷却部材の温度が上昇し易くなるから、温度センサのみ
では被冷却部材の温度監視はこれを十分に行い得ない。
したがって、温rτセンサ31に加えて圧力センサ32
を設けて、冷却油の循環状態をも監視しうるようにして
おくと、循環流量が低下して設定(直辺下となったこと
を圧力センサ32で陰口することにより、温度センサ3
1による検出温、度か設定値以下である場合にも、被冷
却部材の異常高温発生を確実に検知することができるの
である。なお、圧力センサ32としては圧力スイッチ、
流量スイッチ、差圧スイッチ等を用いることができ、要
するに、冷却油循環流量の異常を検知できるものであれ
ばどのようなものでもよい。
ところで、シリンダ部4の冷却温度は冷却水による冷却
温度(70°C程度)に比して大幅に高温とすることが
可能であり、例えば100’Cを超えるよう1ζしてお
くことが望ましい。一方、過給機8の冷却温度はシリン
ダ部4の冷却温度の如く高温と護持しておくことが必要
である。したがって、過給機冷却用循環流路6における
冷却媒体としては、シリンダ部冷却用循環流路1におけ
る冷却媒体と同様の冷却油を用い得ることは勿論のこと
、冷却水を用いることも可能である。また、第2冷却器
9として、排熱回収可能なもの以外に、空冷式等の排熱
回収を貸わないものを用いることも可能である。さらに
、過給機8は一般に冷却ジャケットを備えているが、冷
却ジャケットを備えていない過給機を用いる場合或は過
給機を装備しない内燃機関については、過給機冷却用循
環流路6を設けないこともありうる。
(発明の効果) 第1の発明によれば、シリンダ部冷却用循環流路を循環
する冷却媒体として水より高沸点である熱媒体油、潤滑
油等の冷却油を用いたから、冷却水を用いる水冷方式の
冷却装置を使用する場合に比して、冷却温度を格段に高
温化することができ、したがって冷却器で回収する冷却
油の排熱を、暖房、給湯等用の低温熱源としては勿論の
こと、蒸気発生器、吸収式冷温水損等用の高温熱源とし
ても利用することができ、その利用範囲が大幅に拡大さ
れる。その結果、コジェネレーションシステム等におけ
る捨金熱効率を飛躍的に向上させ得て1、総合ランニン
グコストの(氏誠並びに省エネルギ化を効果的に実現す
ることができ、またシリンダ部周辺の温1度が上昇する
ことから、低質燃料油を吏用しても硫酸による腐蝕が効
果的に防止され、内燃す関の耐久性を大幅に向上させう
る。
しかも、シリンダ部冷却用循環流路における冷」ジャケ
ット相互間の連絡部分を熱応力を吸収、緩和しうる伸縮
流路げ4造(こ溝成したから、シリンダ部の熱、膨張、
収縮による熱応力の発生によって前記連絡部分における
接続部のシールコ能が低下したり、損われたりすること
がなく、冷却退化を良好に発揮させうる。また、冷却油
を用いたことによって、シリンダ冷却ジャケット内面に
防R塗装を施しておく必要がなくなり、したがって高温
冷却媒体による防錆塗膜の剥、離に伴う不都合はこれを
全く生じない。
また第2の発明によれば、シリンダ部冷却用循環流路の
池、これと別個独立の過給機冷却用循環流路を設けたか
ら、上記効果に加えて、シリンダ部冷却温度の高温化に
伴う不都合を更に効果的に解消することができる。
すなわち、過給機の冷却温度をシリンダ部の冷却温度と
無関係に低温護持することができるから、過給機におけ
る潤滑油の高温化並びにこれに伴う回転系の焼損等を、
シリンダ部冷却温度の高温化を実現しながら有効に防止
することができ、過給機の欅能低下を招くことがない。
このように、本発明の冷却装置は、シリンダ部の冷却温
度の高温化を、これに伴う不都合を解消しながら、有効
に実現したものであり、その実用的価値極めて大なるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明に係る冷却装置の実施例を示し
たもので、第1図は冷却装置の系統図、第2図はその要
部(排ガス管部分)の拡大詳細図、第3図はシリンダ部
の所面図、第4図はその要部の拡大詳細図、第5図は第
4図に示す部分の変形例を示す第4区間(子図であり、
第6図及び第7図は従来の冷却装置を示したもので、第
6図は装置の系統図、第7図は要部の断面図である。 1・・・シリンダ部冷却用循環流路、1a・・・連絡部
分、2・・・冷却ポンプ(第1冷却ポンプ)、3・・・
内R機関、4・・・シリンダ部、5・・・冷却器(第1
冷却器)、6・・・過給殿冷却用循環流路、7・・・第
2冷却ポンプ、8・・・過給機、9・・・第2冷却器、
10・・・シリンダ、11・・・シリンダブロック、1
2・・・シリンダ冷却ジャケット、13・・・シリンダ
ヘッド、14・・・シリンダヘッド冷却ジャケット1.
15.15・・・連絡管、16.16・・・冷却油出口
(流路連絡口)、17.17・・・冷却油入口(流路連
絡口)、18,19゜19・・・0リング、21・・・
シリンダ燃焼室、22・・・排ガス管、23・・・冷却
油貯溜部、25・・・冷却油排出管、25 a・・・開
閉弁。 特許出順人     株式会社 タ り マ株式会社 
松井鉄工所 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)冷却媒体として水に比して高沸点液体である熱媒
    体油、潤滑油等の冷却油を用い、内燃機関のシリンダ部
    における各冷却ジャケットを順次経過して排熱回収可能
    な冷却器に至る、冷却油が冷却ポンプにより強制循環さ
    れるシリンダ部冷却用循環流路を設け、該循環流路にお
    ける前記冷却ジャケット相互間の連絡部分を熱応力を吸
    収緩和しうる伸縮流路構造に構成してあることを特徴と
    する内燃機関の冷却装置。
  2. (2)前記冷却ポンプがキヤンドポンプであることを特
    徴とする、特許請求の範囲第1項に記載する内燃機関の
    冷却装置。
  3. (3)前記循環流路における冷却ジャケット相互間の連
    絡部分が、連絡管の両端部を両冷却ジャケットの流路連
    絡口に夫々Oリングを介して液密に且つ軸線方向相対ス
    ライド可能に嵌合接続してなる、伸縮流路構造に構成さ
    れていることを特徴とする、特許請求の範囲第1項又は
    第2項に記載する内燃機関の冷却装置。
  4. (4)前記循環流路における冷却ジャケット相互間の連
    絡部分が、連絡管の一端部を一方の冷却ジャケットの流
    路連絡口に連通固着すると共に他端部を他方の冷却ジャ
    ケットの流路連絡口にOリングを介して軸線方向相対ス
    ライド可能に嵌合接続してなる、伸縮流路構造に構成さ
    れていることを特徴とする、特許請求の範囲第1項又は
    第2項に記載する内燃機関の冷却装置。
  5. (5)前記Oリングが、耐熱、耐油性に優れた弗素ゴム
    等の弾性材からなるものであることを特徴とする、特許
    請求の範囲第3項又は第4項に記載する内燃機関の冷却
    装置。
  6. (6)前記冷却ジャケットが、その内面に防錆塗装を施
    していないものであることを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項、第2項、第3項、第4項又は第5項に記載す
    る内燃機関の冷却装置。
  7. (7)冷却媒体として水に比して高沸点液体である熱媒
    体油、潤滑油等の冷却油を用い、内燃機関のシリンダ部
    における各冷却ジャケットを順次経過して排熱回収可能
    な第1冷却器に至る、冷却油が第1冷却ポンプにより強
    制循環されるシリンダ部冷却用循環流路と、前記シリン
    ダ部の燃焼室から導いた少なくとも一の排ガス管に介設
    した過給機を経過して第2冷却器に至る、冷却油が第2
    冷却ポンプにより強制循環される過給機冷却用循環流路
    とを、各別に設け、前記シリンダ部冷却用循環流路にお
    ける前記冷却ジャケット相互間の連絡部分を熱応力を吸
    収緩和しうる伸縮流路構造に構成してあることを特徴と
    する内燃機関の冷却装置。
  8. (8)前記冷却ポンプがキヤンドポンプであることを特
    徴とする、特許請求の範囲第7項に記載する内燃機関の
    冷却装置。
  9. (9)前記シリンダ部冷却用循環流路における冷却ジャ
    ケット相互間の連絡部分が、連絡管の両端部を両冷却ジ
    ャケットの流路連絡口に夫々Oリングを介して液密に且
    つ軸線方向相対スライド可能に嵌合接続してなる、伸縮
    流路構造に構成されていることを特徴とする、特許請求
    の範囲第7項又は第8項に記載する内燃機関の冷却装置
  10. (10)前記シリンダ部冷却用循環流路における冷却ジ
    ャケット相互間の連絡部分が、連絡管の一端部を一方の
    冷却ジャケットの流路連絡口に連通固着すると共に他端
    部を他方の冷却ジャケットの流路連絡口にOリングを介
    して軸線方向相対スライド可能に嵌合接続してなる、伸
    縮流路構造に構成されていることを特徴とする、特許請
    求の範囲第7項又は第8項に記載する内燃機関の冷却装
    置。
  11. (11)前記Oリングが、耐熱、耐油性に優れた弗素ゴ
    ム等の弾性材からなるものであることを特徴とする、特
    許請求の範囲第9項又は第10項に記載する内燃機関の
    冷却装置。
  12. (12)前記冷却ジャケットが、その内面に防錆塗装を
    施していないものであることを特徴とする、特許請求の
    範囲第7項、第8項、第9項、第10項又は第11項に
    記載する内燃機関の冷却装置。
  13. (13)前記少なくとも一の排ガス管が、前記過給機の
    近傍位で前記シリンダ燃焼室側の部位に冷却油貯溜部を
    垂設したものであることを特徴とする、特許請求の範囲
    第7項、第8項、第9項、第10項、第11項又は第1
    2項に記載する内燃機関の冷却装置。
  14. (14)前記冷却油貯溜部が、開閉弁付の冷却油排出管
    を接続したものであることを特徴とする、特許請求の範
    囲第13項に記載する内燃機関の冷却装置。
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