(57)【要約】【課題】冷却水タンク内の冷却水が沸騰して、膨張したときに、水蒸気の出口を確実に確保して、冷却水タンク上面に設けた冷却水の補給口から水蒸気と沸騰水となった冷却水とが外部に突然飛び出すことを防止することを課題とする。【解決手段】シリンダ又はクランクケース上方に冷却水タンク１を配置するエンジンにおいて、前記冷却水タンク１の上面に冷却水の補給口体２を設け、該補給口体２を、水蒸気用通路３と水用通路４を有する上部体１０と、気泡が上部体１０の水用通路４に下方より直接入ることを防止する下部体２０と、上部体１０と下部体２０の周囲に配置して側方から気泡が入ることを防止する環状体３０より構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ又はクランクケース上方に冷却水タンクを配置するエンジンにおいて、前記冷却水タンクの上面に冷却水の補給口体を設け、該補給口体を、水蒸気用通路と水用通路を有する上部体と、気泡が上部体の水用通路に下方より直接入ることを防止する下部体と、上部体と下部体の周囲に配置して側方から気泡が入ることを防止する環状体より構成したことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記環状体を、前記上部体と下部体の間で挟持固定したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記下部体を略円盤状に構成し、該下部体の周囲に斜め上方に傾く斜面を有する縁部を構成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
前記上部体に、フロートの浮体を支持する棒体を昇降自在に支持し、浮体を下部体の下側方に配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
前記下部体の周囲を、前記フロートの浮体のストッパーとしたことを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式のエンジンに関し、特にそのシリンダ又はクランクケース上方に配置する冷却水タンクに設ける冷却水の補給口部分の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水冷式のエンジンにおいては、シリンダの周囲にウォータジャケットを配設するとともに、シリンダの上方に冷却水タンクを配設し、該冷却水タンクとウォータジャケットを連通させて、エンジン作動時にウォータジャケット内の冷却水が温められると上昇して冷却水タンク内に入り、それよりも冷えた冷却水タンク内の水がウォータジャケット内に入り循環してシリンダを冷却するようにしていた。そして、冷却水タンクの上部には冷却水の補給口を設け、該補給口を介して冷却水を充填するとともに、冷却水タンク内と外気とを連通させて、冷却水の温度上昇により体積が増加しても許容できるようにしていた（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２５０３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の水冷式のエンジンおいては、冷却水タンク内の冷却水が沸騰すると、冷却水が膨張して水面が補給口に至るとともに、沸騰により発生する気泡と水蒸気と体積膨張とによる水面上昇により補給口が塞がれて、冷却水タンク内の圧力が高くなり、突然、沸騰水と水蒸気が補給口から飛び出すという問題があった。また、図８に示すように、冷却水タンク６１の上面に設ける開口部に補給口体６２を設け、該補給口体６２の上部に補給口６１ａを設け、下部には出口孔６３を設け、該補給口６１ａと出口孔６３が平面視で重複しないように配置して、沸騰したときに直接沸騰水が補給口からでないようにしていた。そして更に、補給口体６２の上部の一側面に連通口６４を設けて、冷却水が沸騰したときには膨張分の圧を逃がすとともに水蒸気を排出するように構成していたものもある。しかし、この場合も、沸騰すると気泡が水面上発生して体積膨張により水面が上昇して連通口６４を塞いでしまい、これにより冷却水タンク６１内部の圧力が上昇し、一気に沸騰水と水蒸気とが補給口６１ａから飛び出すという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、シリンダ又はクランクケース上方に冷却水タンクを配置するエンジンにおいて、前記冷却水タンクの上面に冷却水の補給口体を設け、該補給口体を、水蒸気用通路と水用通路を有する上部体と、気泡が上部体の水用通路に下方より直接入ることを防止する下部体と、上部体と下部体の周囲に配置して側方から気泡が入ることを防止する環状体より構成したものである。
【０００６】
請求項２においては、前記環状体を、前記上部体と下部体の間で挟持固定したものである。
【０００７】
請求項３においては、前記下部体を略円盤状に構成し、該下部体の周囲に斜め上方に傾く斜面を有する縁部を構成したものである。
【０００８】
請求項４においては、前記上部体に、フロートの浮体を支持する棒体を昇降自在に支持し、浮体を下部体の下側方に配置したものである。
【０００９】
請求項５においては、前記下部体の周囲を、前記フロートの浮体のストッパーとしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、前記冷却水タンクの上面に冷却水の補給口体を設け、該補給口体を、水蒸気用通路と水用通路を有する上部体と、気泡が上部体の水用通路に下方より直接入ることを防止する下部体と、上部体と下部体の周囲に配置して側方から気泡が入ることを防止する環状体より構成したことから、冷却水が沸騰したときに気泡が直接補給口に入ることがなく、水面に溜まった泡により補給口を埋めて、沸騰水と水蒸気が突然飛び出すことを防止することができる。
【００１２】
請求項２においては、前記環状体を、前記上部体と下部体の間で挟持固定したことから、補給口体を間単に組み立てることができる。
【００１３】
請求項３においては、前記下部体を略円盤状に構成し、該下部体の周囲に斜め上方に傾く斜面を有する縁部を構成したことから、沸騰時に発生する冷却水内の泡を側方へ導き、下部体上方に構成される水用通路の入口部分から水蒸気が固まって入ることを防止することができる。また、補給口体を冷却水タンクの補給口に挿入するときに、下部体の縁部の斜面がガイドとなり、補給体２が取り付け易くなる。
【００１４】
請求項４においては、前記上部体に、フロートの浮体を支持する棒体を昇降自在に支持し、浮体を下部体の下側方に配置したことから、フロートと補給口体とを一体的に構成して、組み立てを簡単に行うことができる。
【００１５】
請求項５においては、前記下部体の周囲を、前記フロートの浮体のストッパーとしたことから、浮体を支持する棒体の不要な上昇を防止することができる。よって、水面の上昇に伴って浮体が上昇しても、棒体が必要以上の高さには上昇しないので、棒体が補給口体上方で邪魔になることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る補給口体の側面図、図２は同じく補給口体の側面断面図、図３は上部体の斜視図、図４は同じく底面図、図５は下部体の斜視図、図６は環状体の斜視図、図７はエンジンの側面図である。
【００１７】
本実施例のエンジン５０は水冷式のディーゼルエンジンであり、図７に示すように、該エンジン５０のシリンダ５１又はクランクケース５２上方に冷却水タンク１を配置している。そして、冷却水タンク１とシリンダ５１の周囲に配置した冷却水ジャケットとを連通することにより、冷却水を冷却水タンク１と冷却水ジャケットとの間を循環させて冷却するようにしている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、前記冷却水タンク１の上面の最も高い位置に開口部１ａを設け、該開口部１ａに補給口体２を取り付けている。該補給口体２は上面略中央に開口した補給口１１ａと、該補給口に繋がる水蒸気用通路３と水用通路４とを有する上部体１０と、上部体１０の水用通路４に気泡が下方から直接入ることを防止する下部体２０と、上部体１０と下部体２０の周囲に配置して側方から気泡が入ることを防止する環状体３０とから構成して、冷却水が沸騰したときに水蒸気や気泡が直接補給口１１ａに入ることがなく、気泡により補給口１１ａを埋めて、沸騰水と水蒸気が突然飛び出すことがないようにしている。
【００１９】
そして、前記補給口体２においては、上部体１０に備える水用通路４と水蒸気用通路３とを後述のごとく形成して、沸騰水と水蒸気の通路を別々とすることで、冷却水タンクの内の冷却水が沸騰して、膨張したときに、沸騰水と水蒸気とが補給口１１ａから外部に一気に飛び出すことを防止している。さらに、冷却水タンク１内に補給口体２から冷却水を補給するときに、一気に冷却水を補給しても、水蒸気用通路３によりエア抜きをして、冷却水をスムースに補給することができるようにしている。
【００２０】
以下、補給口体２の上部体１０、下部体２０、環状体３０について詳細に説明する。
【００２１】
図２、図３に示すように、上部体１０は支持部１１と円筒状部１２とから構成し、支持部１１を平面視略四角形状に構成してその中央より若干一側に片寄って補給口１１ａを設けている。そして、補給口１１ａの周囲から下方に向かって円筒状部１２を突出するように設けている。支持部１１の外周囲には水平方向に延設した縁部１３を構成し、該縁部１３の適宜箇所（本実施例では四隅）に孔１３ａを設け、開口部１ａに円筒状部１２を上方から挿入した状態で各孔１３ａを冷却水タンク１に設けた孔に合わせて、これらの孔１３ａにボルト５を挿入して螺装することで、支持部１１、即ち上部体１０を冷却水タンク１に締結固定するようにしている。前記縁部１３の内側には外周に沿って上方に立ち上げる土手部１１ｄを形成し、該土手部１１ｄの一部を切り欠いて後述するオーバーフロー通路１４としている。
【００２２】
また、図２、図４に示すように、支持部１１の裏面周囲は断面視階段形状に構成することで、支持部１１の内側に冷却水タンク１上面よりも上方に位置するように二段の凹部１１ｂ・１１ｃを形成している。該凹部１１ｂ・１１ｃと後述する円筒状部１２の孔１２ａと環状体３０上部との間に空間を形成して水蒸気用通路３としている。このようにして水蒸気用通路３を冷却水タンク１の開口部１ａの上方周囲に設けることにより、水蒸気用通路３の入口部分３ａを大きくして、冷却水タンク１内の冷却水が沸騰して膨張した場合やエンジン本体がいずれかの方向に傾いた場合などでも、冷却水で入口部分３ａを塞ぐことがないようにすることで、水蒸気を排出するための通路を確実に確保できるようにしている。
【００２３】
前記円筒状部１２は、中央上部の開口を補給口１１ａとして、該補給口１１ａ周囲より下方に突出した形状とし、その下部を冷却水タンク１内に配置するようにしている。円筒状部１２の側面には上下方向に長いスリット状の孔１２ａを円周方向に所定間隔ごとに設けている。該円筒状部１２の孔１２ａは前記水蒸気用通路３の出口と水用通路の出入口を兼ねるものであり、前記水蒸気用通路３を経た水蒸気を外部に排出できるようにしている。該水蒸気用通路３は補給口１１ａ周囲に配置していることから、エンジン本体がどの方向に傾いて配設されても、傾斜上手側の一部は常に開口された状態となり、冷却水タンク１内外が連通して、沸騰時に沸騰水が突然に飛び出すことがないようになっている。また、円筒状部１２の下端は底板１２ｃとして閉じ、該底板１２ｃに形成したメスネジ部１５に後述するネジ２６を螺装するためのネジ孔を上下方向に穿設している。
【００２４】
円筒状部１２の上部周囲における支持部１１の補給口１１ａ外周には下向きの壁部１２ｂを形成している。該壁部１２ｂの下端は前記凹部１１ｂよりも高い位置とし、前記水蒸気用通路３の出口部分３ｂを構成している。こうして、支持部１１下面に沿って水蒸気用通路３を流れて中央部に至る水蒸気を一旦下方に曲げた後、孔１２ａを通過して補給口１１ａから排出するようにして、水蒸気が補給口１１ａから一気に飛び出すことを防止している。さらに、該壁部１２ｂと土手部１１ｄの間（水蒸気用通路３側）に形成される凹部１１ｃには水蒸気や気泡の溜まりを構成できるようにして、発生した気泡の固まりを大きくすることで、小さな気泡が水蒸気用通路３や補給口１１ａに滞留することを防止できるようにしている。
【００２５】
また、支持部１１上面には補給口１１ａから外側の前記土手部１１ｄの切欠に向かって一段低い溝を形成し、該溝を冷却水のオーバーフロー通路１４としている。該オーバーフロー通路１４の底面は水蒸気用通路３の出口となる円筒状部１２の孔１２ａの上端よりも下方に配置して、冷却水が膨張して孔１２ａから溢れ出るときに、オーバーフロー通路１４へ流れて、水蒸気用通路３の出口を塞ぐことがないようしている。こうして、水蒸気の出口を常に確保して、突然の沸騰水の飛び出しを防止している。また、該オーバーフロー通路１４により沸騰水を所望の方向へ排出できるようにしている。つまり、シリンダ５１の上方に配置される冷却水タンク１から溢れる水が、下方のエンジン５０の電気系統や吸気部等に至り故障の原因とならないように、水に濡れても影響のない方向へ沸騰水を排出するようにオーバーフロー通路１４を位置させて、補給口体２を冷却水タンク１に取り付けているのである。
【００２６】
さらに、図４に示すように、前記上部体１０の周囲に設けられた縁部１３の下面には全周に渡ってシール取付用凹部１３ｂが上方に凹んで形成している。さらに、シール取付用凹部１３ｂには取付時において、外部と連通するための連通溝１３ｃを形成して、前記オーバーフロー通路１４と同一直線上に配置している。つまり、オーバーフロー通路１４の延長上の縁部１３下面に連通溝１３ｃを形成している。このように、シール取付用凹部１３ｂとオーバーフロー通路１４との間に連通溝１３ｃを形成することで、シール取付用凹部１３ｂに溜まる水を連通溝１３ｃから外部に排出可能とし、この際、オーバーフロー通路１４に合わせた同方向の所望の方向に水を排出可能としている。
【００２７】
また、補給口体２には冷却水の量が容易に分かるようにフロート１６を一体的に取り付けている。フロート１６は円柱状の浮体１７と該浮体１７を支持するための棒体１８から構成し、該フロート１６の浮体１７を支持する棒体１８を上部体１０の支持部１１に昇降自在に支持している。フロート１６の浮体１７は水より比重の小さい合成樹脂や中空体や発泡体などで構成して、冷却水タンク１内において、水面の高さ位置に応じて昇降し、棒体１８の先端部（上端）の位置で水面の高さ（冷却水タンク内の水の容量）を確認できるようにしている。本実施例では、フロート１６の浮体１７は下部体２０の下側方に配置し、平面視で該下部体２０と浮体１７が一部重複するように配置している。
【００２８】
こうして、冷却水を冷却水タンク１内に充充填するとその量に比例してフロート１６は上昇し、満杯に近づくと浮体１７の上面が下部体２０の外周下面に衝突し、浮体１７の上昇は停止する。さらに冷却水を充填し続けると、補給口１１ａから水面を認識することができ、適量で補給をやめる。このとき、浮体１７を支持する棒体１８は上昇を停止したままの状態として、補給口体２、即ち、冷却水タンク１上面から不要に上昇することがないようにしている。つまり、水面の上昇に伴って浮体１７が上昇しても、棒体１８を必要以上の高さには上昇しないようにして、突出した棒体１８に引っかけたり、エンジン５０を筐体内に配置した場合などでは、その他の機器と干渉したり邪魔になったりすることがないようにしている。また、このようにフロート１６を補給口体２と一体的に構成することで、組み立てを簡単に行うことができるようにしている。
【００２９】
また、図２、図５に示すように、前記下部体２０は円盤状の基部２１と支持板２２・２３とから構成し、該基部２１の上面にその中心で交差するように配置した支持板２２と支持板２３とを放射状に立設している。但し、支持板の枚数は限定するものではない。基部２１の周囲には斜め上方に傾く斜面を有する縁部２４を構成して皿状とし、該縁部２４の半径が環状体３０の半径よりも大きく開口部１ａの半径よりも小さくなるように構成している。こうして、基部２１の周囲下面を前記フロート１６のストッパーとする一方、該基部２１の周囲下面により沸騰時に発生する冷却水内の気泡を周囲側方へ導くようにして、下部体２０上方に構成される水用通路４の入口部分４ａに水蒸気や気泡が固まって入ることを防止している。また、上部体１０と下部体２０と環状体３０とを組み立てた後の補給口体２を開口部１ａより挿入するときには、前記縁部２４の斜面がガイドとなって、殆ど引っ掛かることなく下部体２０と環状体３０を冷却水タンク１内に挿入して容易に補給口体２を取り付けることができるようになっている。
【００３０】
前記支持板２２・２３の両側端部の上部は階段状に形成し、その段部２２ａ・２３ａは同一半径で同一高さに構成して、環状体３０の底部３６を嵌合支持するようにしている。こうして、基部２１上面と底部３６の間に空間を形成して水用通路４の入口部分４ａを構成している。さらに、支持板２２と支持板２３の空間から底部３６の中心側の空間に流通できるようにしている。また、段部２２ａ・２３ａは環状体３０の位置決め部材の役目も果たしている。
【００３１】
また、一方の支持板２２の長手方向中途部には、ボス２５が一体的に成形され、該ボス２５を前記上部体１０の円筒状部１２の底板１２ｃに設けたメスネジ部１５のネジ孔に合わせて、これらの孔に下方からネジ２６を挿入して、下部体２０を上部体１０に締結固定するようにしている。なお、ボス２５は基部２１上の任意位置に設けることも可能であるが、支持板２２と一体的に構成することで補強の役目も果たしている。但し、ボス２５の数は限定するものではない。
【００３２】
図２、図６に示すように、環状体３０は上部の枠状部３１と、下部の円筒状部３２と、枠状部３１と円筒状部３２の間に水平方向に設ける仕切板３３とから構成している。該仕切板３３の中央部には前記上部体１０に設けた補給口１１ａと同心状に位置に合わせて開口部３３ａを設け、該開口部３３ａの周囲から円筒状部３２を下方に向かって突出している。円筒状部３２の半径は、上部体１０の円筒状部１２の半径よりも大きなものとして、両者の間に所定の空間を形成し、該上部体１０の円筒状部１２に環状体３０の円筒状部３２を外嵌する構成としている。また、仕切板３３の外周囲から若干内側に、周囲に沿って枠状部３１を角筒状に立設している。そして、該枠状部３１を前記上部体１０の外形に合わせた形状として、凹部１１ｃ内に挿入できるようにしている。
【００３３】
また、前記枠状部３１よりも外側の仕切板３３の周囲を縁部３４として形成し、該縁部３４上面と枠状部３１外側面に係止板３５・３５・・・を所定間隔ごとに鉛直方向に設けている。該係止板３５の上外側は前記上部体１０の支持部１１の裏面周囲に形成した階段形状の凹部１１ｂ・１１ｃに合わせて形成し、下方より環状体３０を上部体１０に組み付けるときに、段部３５ａが前記凹部１１ｂに係止されて位置決めされるとともに、環状体３０外周と上部体１０内面の間に所定の空間が形成されるようにしている。こうして、環状体３０の縁部３４と枠状部３１と、上部体１０の凹部１１ｂ・１１ｃとの間に所定のラビリンス状空間を形成して水蒸気用通路３を構成している。なお、枠状部３１の上端の高さは前記壁部１２ｂの下端の高さよりも低く設定している。
【００３４】
一方、前記円筒状部３２の下端から水平方向中央側にリング状の底部３６を形成し、該底部３６の中心部に開口部３６ａを設けて、該開口部３６ａに下部体２０を挿入して円筒状部３２の底部３６を支持板２２・２３の段部２２ａ・２３ａで支持するようにしている。そして、該開口部３６ａと、基部２１と底部３６の間を水用通路４の入口部分４ａとし、環状体３０の円筒状部３２と上部体１０の円筒状部１２との間に空間を形成して水用通路４を構成している。
【００３５】
そして、上部体１０の円筒状部１２を環状体３０の枠状部３１及び円筒状部３２に挿入し、環状体３０の縁部３４の係止板３５で上部体１０の支持部１１を係止するとともに、環状体３０の円筒状部３２の開口部３６ａに下部体２０を挿入して底部３６を支持板２２・２３で支持し、この状態で下部体２０のボス２５を上部体１０のメスネジ部１５に合わせてこれらの孔に下方からネジ２６を挿入することで、下部体２０を上部体１０に締結固定し、これに伴い環状体３０を上部体１０と下部体２０の間で挟持固定できるようにしている。このようにして、補給口体２を上部体１０と下部体２０と環状体３０とから間単に組み立てることができるようにしている。
【００３６】
このような構成において、エンジン５０を始動する前に冷却水を所定量補給口１１ａより冷却水タンク１に充填しておく。このとき、冷却水は補給口１１ａよりスリット状の孔１２ａを通過して、円筒状部１２と環状体３０の間、開口部３６ａと、基部２１と底部３６の間、所謂、水用通路４を通過して冷却水タンク１内に入ることになる。
【００３７】
そして、エンジン５０が作動して冷却水が温められて沸騰すると、冷却水の体積が増加して水面が上昇し、補給口１１ａの高さまで至ると、冷却水はオーバーフロー通路１４より機外に排出されることになる。また、冷却水内で沸騰と略同時に発生する気泡は上昇し、このとき下部体２０により気泡は水用通路４内に入ることはなく、環状体３０の縁部３４周囲と開口部１ａの間の水蒸気用通路３の入口部分３ａから凹部１１ｃ内に入る。そして、小さい気泡は合体して大きくなり壁部１２ｂから補給口１１ａを経て機外に排出されることになる。このとき上部体１０の壁部１２ｂ下端はオーバーフロー通路１４の下面よりも高い位置となっているので、溢れる冷却水が気泡の排出を邪魔することがなく、補給口１１ａが塞がれることがなく、突発的に沸騰水が補給口１１ａより飛び出すこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る補給口体の側面図。
【図２】同じく補給口体の側面断面図。
【図３】上部体の斜視図。
【図４】同じく底面図。
【図５】下部体の斜視図。
【図６】環状体の斜視図。
【図７】エンジンの側面図。
【図８】従来の補給口体の側面断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１    冷却水タンク
２    補給口体
３    水蒸気用通路
４    水用通路
１０    上部体
１６    フロート
１７    浮体
１８    棒体
２０    下部体
２４    縁部
３０    環状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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