(57)【要約】【課題】エンジンを冷却した冷却水をサージタンク内の補強リブを利用して冷却水が流れる流路を形成し、サージタンク内における冷却水が空気に触れる時間（経路）を長くして、冷却水から気泡を分離させて、冷却水系のキャビテーション発生を抑制し、エンジンの耐久・信頼性の向上を図ることを目的とする。【解決手段】エンジン１の冷却水が流れるウォータジャケット１ａと、冷却水を冷却するラジエータ２と、ラジエータ２及びウォータジャケット１ａに対し上方に位置して、冷却水に混合した気泡を分離するサージタンク３とを備え、サージタンク３の一端側には、冷却水の流入部３１ｂと、ウォータポンプへの排出部３１ａと、流入部３１ａから流入する冷却水を略直線状に流す流入路３５を形成すると共に、他端側近傍まで延在し、近傍にてサージタンク３内に冷却水が拡散する補強リブ３１ｅとを有したことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却水系に連通し、該エンジンを冷却する冷却水が流れるウォータジャケットと、
該ウォータジャケットを流れて昇温した冷却水を冷却するラジエータと、
該ラジエータ及び前記ウォータジャケットに対し重力方向上側に位置して、冷却水に含まれている気泡を分離する重力方向平面視が矩形状のサージタンクと、を備えたエンジンの冷却装置であって、
前記サージタンクの矩形状の長辺方向一端側には、前記冷却水系側からの冷却水が流入する流入部と、
前記サージタンク内の冷却水を前記冷却水系へ流出する排出部と、前記流入部から流入する冷却水を略直線状に流す流入路を形成すると共に、前記矩形状の長手方向他端側近傍まで延在し、該近傍にて前記サージタンク内に冷却水が流通する隔壁とを有したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記隔壁は、前記サージタンク内部の第１補強リブによって形成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記サージタンク内には、前記流入路から流入した冷却水を前記流出部に略直線状に導く前記サージタンクの第２補強リブによって形成された主流出路と、主流出路より流路幅を狭くし前記サージタンクの第３補強リブによって形成された副流出路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記副流出路に前記サージングタンク内の冷却水位を検出する冷却水位検出センサを配設したことを特徴とする請求項３記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却水系に配設されたサージタンク方式の冷却水に含まれている気泡を除去するエンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷却システムは、エンジンとラジエータ間に冷却水を循環させる冷却水循環系路を設け、エンジンの冷却を図るようにしている。また、冷却水内に発生した気泡は、冷却能力を低下させたり、キャビテーションの発生による金属腐食の原因となる。
そこで、特許２６６７３１７号公報（特許文献１）に記載されているように、サージタンクを用いたサージタンク方式が知られている。
【０００３】
サージタンク方式のエンジン冷却システムは、エンジンやラジエータにサージタンクを連結し、冷却水内に生じた気泡をサージタンクで分離し、気泡を除去した冷却水をエンジンに戻している。また、サージタンク内は、ラジエータ内の圧力と同等の圧力が保持されており、ウォータポンプで吸引される冷却水の圧力低下を防止できる。
【０００４】
特許文献１によると、エンジン内の冷却水位より高い位置にあって補給冷却水を貯えるリザーバタンクをヘッダタンク（サージタンク）の圧力内に連通させて、エンジン始動時の冷却水系の急激な圧力上昇を膨張スペース内の空気が吸収することにより緩かにすることができ、エンジンの冷却水系を構成する各部品の劣化を防止することができる技術開示が成されている。
【０００５】
また、特開平８−２０００６３号公報（特許文献２）によると、吸入空気を吸気ポートまで導く枝管と、該枝管の吸気ポート側端部に設けられる枝管取付用のフランジとを備え、シリンダヘッド内に設けられたウォータジャケットに連通し、且つ冷却水の出水部に連通する溝を、フランジのシリンダヘッドに密着する取付面に開口させた技術が開示されている。
【０００６】
従って冷却水が出水部に至るまでの通路がフランジの取付面に開口させて設けてあるので、吸入空気が流通する枝管が加熱されることはない。つまり、冷却水はフランジ内を流通するため枝管は直接加熱されるものではなく、また、フランジからの熱伝導は少ないために間接的にも加熱されることは極力少なくなる。
このため、注水時の気泡を効率よく抜くことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２６６７３１７号公報（特許文献１）
【特許文献２】特開平８−２０００６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、エンジン始動時の冷却水系の圧力上昇を緩かにし、エンジン作動中の冷却水系の圧力変動幅を小さくして、且つ、サージタンクに装着してある圧力キャップの開閉頻度を減少させてリザーバタンクへの予備冷却水の補給間隔を延長させるもので、冷却水系からリザーバタンクへ流れてきた冷却水が貯溜される各槽は、該冷却水で満杯状態になっており、空気に触れさせて冷却水に含まれている気泡を積極的に分離させることのできない不具合を有している。
また、特許文献２においては、エンジンのシリンダが傾斜して車両に搭載したエンジンに冷却水を注入した際の空気抜き構造で、サージタンクで冷却水に混入した気泡を分離するものとは技術内容が異なる。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、エンジンを冷却した冷却水をサージタンク内の補強リブを利用して冷却水が流れる流路を形成し、サージタンク内における冷却水が空気に触れる時間（経路）を長くして、冷却水から気泡を分離させて、冷却水系のキャビテーション発生を抑制し、エンジンの耐久・信頼性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明は、エンジン冷却水系に連通し、該エンジンを冷却する冷却水が流れるウォータジャケットと、該ウォータジャケットを流れて昇温した冷却水を冷却するラジエータと、該ラジエータ及び前記ウォータジャケットに対し重力方向上側に位置して、冷却水に含まれている気泡を分離する重力方向平面視が矩形状のサージタンクと、を備えたエンジンの冷却装置であって、前記サージタンクの矩形状の長手方向一端側には、前記冷却水系側からの冷却水が流入する流入部と、前記サージタンク内の冷却水を前記冷却水系へ流出する流出部と、前記流入部から流入する冷却水を略直線状に流す流入路を形成すると共に、前記矩形状の長手方向他端側近傍まで延在し、該近傍にて前記サージタンク内に冷却水が流通する隔壁とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、一端側に配設された流入部からサージタンク内に流れ込んだ冷却水を隔壁によって他端側に流す流入路を形成することで、空気に曝される時間（経路）を長くするようにして、冷却水からの気泡分離が促進され易いと共に、サージタンク内に流れ込んだ冷却水が十分に気泡分離されない状態で流出部から冷却水系に戻るのを隔壁によって防止できる。
従って、冷却水系におけるキャビテーションの発生を抑制することで金属腐蝕を防止して、冷却水系、特にエンジンの信頼・耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、前記隔壁は、前記サージタンク内部の第１補強リブによって形成されるとよい。  
【００１３】
このような構造にすることにより、隔壁をサージタンク内の第１補強リブによって形成したので、隔壁用の材料が別途必要にならず、構造が簡素化されコスト、及び重量増加抑制が可能となる。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、前記サージタンク内には、前記流入路から排出された冷却水を前記流出部に略直線状に導く前記サージタンクの第２補強リブによって形成された主流出路と、主流出路より流路幅を狭くし前記サージタンクの第３補強リブによって形成された副流出路とを備えるとよい。
【００１５】
このような構造にすることにより、サージタンク内の冷却水流出路を主・副に分離することで、主流路では、直線状に流すことにより冷却水の乱れを防止して気泡の分離を促進させると共に、副流出路の流路幅を狭くして、冷却水の流れを穏やかにして微細な気泡の分離を促進させる。
更に、主・副流路を設けることにより、サージタンク内の冷却水の流動抵抗を小さくすることにより、ウォータポンプがサージタンク内の冷却水を吸込む駆動力が小さくなり、エンジンの出力向上に寄与することができる。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、前記副流出路に前記サージングタンク内の冷却水位を検出する冷却水位検出センサを配設するとよい。
【００１７】
このような構造にすることにより、副流出路は主流出路より冷却水の流れが穏やかなので、冷却水位の変動量が少なく測定精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、一端側に配設された流入部からサージタンク内に流れ込んだ冷却水を隔壁によって他端側に流す流入路を形成することで、空気に曝される時間（経路）を長くするようにして、冷却水からの気泡分離が促進され易くすることで、冷却水系におけるキャビテーションの発生を抑制することで金属腐蝕を防止して、冷却水系、特にエンジンの信頼・耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が実施される車両に搭載されたエンジンの冷却水系構成図を示す。
【図２】サージタンクの圧力調整を行うプレッシャキャップの説明図を示す。
【図３】本発明のサージタンクの外観斜視図を示す。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図を示す。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面のロアシエル斜視図を示す。
【図６】ロアシエル内の流路説明の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
尚、冷却用媒体としては一般に水又は凍結防止、防錆効果を図った液体を使用しているが、本実施形態ではこれらを総称して、「冷却水」として記載する。
また、上下左右は運転席に着座した状態を基準に上下（重力方向）左右（車幅方向）を記載する。
【００２１】
車両に搭載されたエンジンに本発明を適用した全体構成を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は車両に搭載されたエンジンの冷却水系構成図を示し、１は車両に搭載されたエンジン、２はエンジン１から吐出された冷却水を冷却するラジエータ、３は本発明のサージタンクで、該サージタンク３は冷却水に混入している気泡を分離するために、エンジン１を冷却する冷却水が流れるウォータジャケット１ａ及びラジエータ２より重力方向上方に位置させていると共に、冷却水系と同じ圧力を維持するためのプレッシャキャップ１０が装着されている。７は冷却水の温度を感知して冷却水の流路を変更するサーモスタット、８はエンジン１の運転と共に駆動され、冷却水系の冷却水を流動させるウォータポンプである。９は、ラジエータ２において冷却水と空気との熱交換によって昇温した空気をラジエータ２の熱交換部から吸引するラジエータファンである。
ＰＣはラジエータ２からパイプＰ２を介して流れてくる冷却水をパイプＰ１に合流させるためのパイプコネクタである。
【００２２】
エンジン１が始動され、該エンジン１が十分に暖気されていない（冷時）場合、冷却水はエンジン1から配管Ｐ４を介してサーモスタッド７に流れ、該サーモスタッド７から配管Ｐ６を通ってウォータポンプ８に達し、該ウォータポンプ８によって再度、エンジン１のウォータジャケット１ａ内に圧送され、エンジン１が十分に暖気されるまで循環が繰返される。
そして、エンジン１の暖気が進み、冷却水の温度が規定以上に上昇すると、サーモスタッド７は、配管４からの冷却水を配管６側に流すのをストップさせて、配管７側に流し、ラジエータ２によって冷却水を冷却し、配管５を介してウォータポンプ８によってエンジン１のウォータジャケット１ａ内に圧送してエンジン１を冷却する。
【００２３】
更に、エンジン１が高回転、高負荷等で運転されると、冷却水は温度が上昇すると共に体積膨張する。膨張した冷却水は配管Ｐ１及び、配管Ｐ２を介してサージタンク３に流れ込む。
サージタンク３内に流れ込んだ冷却水は、該サージタンク３内で冷却されると共に、冷却水内に混入している気泡を除去して、配管Ｐ３を介してウォータポンプ８に吸込まれて、ウォータポンプ８によってウォータジャケット１ａに圧送され、キャビテーションの発生が抑制された状態で冷却水系内を循環する。
【００２４】
尚、図２（Ａ）及び，（Ｂ）に示すように、プレッシャキャップ１０はプレッシャバルブとベントバルブとを備え、冷却水系の圧力を常に適切な状態に保っている。
これは、冷却水の沸騰温度を上げて、冷却水の冷却効果を高めるために、大気圧より高く保持されている。
冷却水系の冷却水温度の上昇に伴い圧力も上昇し、サージタンク３内の圧力が規定値以上になると、プレッシャバルブ１０１がプレッシャーバルブ・スプリング１０５を押縮め外気と連通して圧力を下げる。
一方、冷却水温が下がると、サージタンク３内及び、ラジエータ２内が負圧となり、ベントバルブ１０２のベントバルブスプリング１０６を押縮めて外気を導入し、サージタンク３内の圧力を上昇させて規定値に保つようになっている。
【００２５】
図３はサージタンク３の外観斜視図を示す。サージタンク３はＢ−Ｂ線を境に下側をロアシエル３１と、上側をアッパシエル３２とを別々に製作して、夫々を該Ｚ線の境を溶着することにより、内部を密閉したサージタンク３が形成されている。
本サージタンク３は特に、キャブオーバタイプのトラック、又は小型キャブオーバ型フロントエンジンバス等のエンジン１の上側に運転席の床面（図示省略）が配置され、エンジン１と床面との間のスペースが十分に確保できない構造の車両に適合させるため、高さ方向（重力方向）を小さく、幅方向（車幅方向）を比較的大きく（サージタンクの冷却水容量を必要量確保できる大きさ）した扁平状の平面視が略矩形状に形成されている。
尚サージタンクの方向を示す場合、説明を容易化するため、矩形状の長辺方向を「長手方向」、短辺方向を「幅方向」として記載する。
【００２６】
サージタンク３のロアシエル３１には、配管３を介してウォータポンプ８にサージタンク３の冷却水を戻す流出口３１ａと、ラジエータ２及びエンジンン１のウォータジャケット１ａからの冷却水が配管Ｐ１を介して流入する流入口３１ｂが設けられている。
サージタンク３のアッパシエル３２には、冷却水系の圧力を規定値に維持すると共に、冷却水の補給口となるプレッシャキャップ１０が装着されるプレッシャキャップ取付部３２ｂとが設けられている。
【００２７】
サージタンク３の内部は、図４、図５及び図６に基づいて説明する。図４は図３のＡ−Ａ線に沿ったサージタンク３の上下方向の断面図を示し、図５は図３のＢ−Ｂ線に沿った断面のロアシエル３１の斜視図を示し、図６はロアシエル内の流路説明の概略図を示している。
図４に示すように、アッパシエル３２と、ロアシエル３１とを図３のＡ−Ａ線に沿って溶着して内部を密閉したタンク構造にしたものである。
ロアシエル３１の一端側は平面視における幅方向が台形状に漸次縮幅した傾斜部３１ｒが形成されている。
台形状の片側の傾斜部３１ｒには、サージタンク３内の冷却水がウォータポンプ８側に流出する流出部３１ａと、冷却水系からの冷却水が入ってくる流入口３１ｂが設けられている。
流出部３１ａはロアシエル３１の底部側に配設され、流入口３１ｂは流出部３１ａの上側位置に配設され、それぞれは補強リブ３１ｅによって、流通が遮断されている。
流出部３１ａ及び、流入口３１ｂは夫々の軸線がサージタンク３の長手方向の軸線と略直角に取付けられている。
【００２８】
ウォータジャケット１ａからの冷却水はロアシエル３１の長手方向一端側に設けられた流入口３１ｂから入り、流入路３５を通って、ロアシエル３１の他端側に流れ、該他端側で補強リブ３１ｆと補強リブ３１ｈとの間を通ってロアシエル３１の幅方向中心側へ拡散しながら流れる。
流入路３５はロアシエル３１の流入部３１ｂが取付けられた側の側壁に沿って、流入部３１ｂに連続して、ロアシエル３１の長手方向他端側近傍まで延在した第１補強リブによって形成されている。
【００２９】
第１補強リブは一端側の流入部３１ｂが取付けられている壁面３１ｒ（サージタンク３の外壁を構成する面）から流路側に突出し且つ、上下方向に連続し、流入路３５に沿った方向に断続的に配設された補強リブ３１ｃと、該補強リブ３１ｃと幅方向に間隔を有して、流入部３１ｂが取付けられている壁面から他端側近傍まで延在（連続）した補強リブ３１ｅとで構成されている。
補強リブ３１ｅの他端側は補強リブ３１ｆと一体的に結合した閉断面構造に形成されて、補強リブ３１ｅの他端側部分の剛性を強化してある。
尚、図４及び図６に該閉断面構造の閉断面空間部Ｓを示す。該閉断面空間部Ｓはアッパシエル３２と、ロアシエル３１とに連続して形成されている。
これらの補強リブ３１ｃ及び、３１ｅは、図４にその一部を示すように、アッパシエル３２に補強リブ３１ｃ及び、３１ｅと対向した位置に配設された補強リブと連続するように配設され、アッパシエル３２とロアシエル３１とがＢ−Ｂ線に沿って接合する際に、同じように接合され、剛性を維持できるようになっている。
【００３０】
流入路３５からの冷却水は、補強リブ３１ｆと補強リブ３１ｈとの間を通ってロアシエル３１の幅方向中心側へ拡散しながら流れ、冷却水の大部分が主流出路３６（図４及び図６参照）に、残りが副流出路３７に流れ込む。
主流出路３６はロアシエル３１の幅方向の略中央に他端側から一端側に向け第２補強リブによって形成されている。
第２補強リブは主流出路３６の幅方向一側が補強リブ３１ｆ、補強リブ３１ｉ、補強リブ３１ｇが断続的に略直線状に配列されている。
一方、幅方向他側は、補強リブ３１ｋ、補強リブ３１ｍ、補強リブ３１ｎによって断続的で略直線状に配列されている。
更に、主流出路３６の一端側には、該主流出路３６を流れてきた冷却水が流出部３１ａ側に滑らかに流れるようにガイドするガイド部材３１ｑが配設されている。
これらの補強リブ３１ｆ、３１ｉ・・等は、図４にその一部を示すように、アッパシエル３２に補強リブ３１ｆ、３１ｉ・・等と対向した位置に配設された補強リブと連続するように配設され、アッパシエル３２とロアシエル３１とがＢ−Ｂ線に沿って接合する際に、同じように接合され、サージタンク３の剛性を維持できるようになっている。
【００３１】
また、副流出路３７は、流入路３５に対し、ロアシエル３１の幅方向反対側に他端側から一端側に向け第３補強リブによって形成されている。
副流出路３７には、補強リブ３１ｆと補強リブ３１ｈ、及び、補強リブ３１ｈとロアシエル３１の他端側の外壁を補強する補強リブ３１ｕとの間を通った冷却水の一部が補強リブ３１ｊと補強リブ３１ｕとの間、及び補強リブ３１ｊと補強リブ３１ｋとの間から流入する。
そして、副流出路３７の流路は主流出路３６に対し、流路面積が小さくなっている。
第３補強リブは副流出路３７の幅方向一方側が補強リブ３１ｊ、補強リブ３１ｋ、補強リブ３１ｍ、３個（図６の場合）の補強リブ３１ｎが断続的に略直線状に配設されている。
副流出路３７の幅方向他方側は、ロアシエル３１の長手方向の外壁を構成する面に、該外壁に沿って断続的に配設された補強リブ３１ｐによって形成されている。
副流出路３７の冷却水は、一方側に断続的に複数配置された補強リブ３１ｎ間を通り、主流出路３６を流れる冷却水に合流して流出部３１ａからウォータポンプ８側に流出する。
これらの補強リブ３１ｊ、３１ｋ・・等も主流出路３６の補強リブと同じように、アッパシエル３２とロアシエル３１のリブ同士が連続し、接合される構造となっている。
【００３２】
そして、副流出路３７の長手方向中間部には冷却水位センサ取付部３１ｔが形成されている。
副流出路３７は主流出路３６に対し流路面積を小さくしてあり、ウォータポンプ８側からの吸引による影響が小さいので、主流出路３６に対し流れが穏やかになり、水位センサ取付部の水位変動が小さく、検知精度を高くすることができる。
【００３３】
このような構成にすることにより、一端側に配設された流入部からサージタンク３内に流れ込んだ冷却水を隔壁αによって他端側に流す流入路３５、更に、主流出路３６及び、副流出路３７に流れるようにして、サージタンク３内における空気に曝される流路を長く形成することで、冷却水からの気泡分離が促進され易いと共に、サージタンク３内に流れ込んだ冷却水が十分に気泡が分離されない状態で排出部３１ａから冷却水系に戻るのを補強リブ３１ｅによって防止できる。
従って、冷却水系におけるキャビテーションの発生を抑制することで金属腐蝕を防止して、冷却水系、特にエンジンの信頼・耐久性の向上を図ることができる。
また、主流出路３６と副流出路３７を設けることで、流通抵抗を小さくすることができ、ウォータポンプ８の吸引駆動力を下げることにより、エンジン１の出力向上が可能となる。
更に、扁平状のサージタンク３なので、該サージタンク３内の冷却水が減少しても水位変化が小さいので、冷却水の流れによる水位変化の少ない副流出路３７に冷却水位センサ３１ｔを配置することにより、冷却水位を高精度で検知でき、冷却水管理が確実にでき、エンジン１に対するメインテナンス性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
内燃機関の冷却水系に配設されたサージタンク方式の冷却水に含まれている気泡を除去して、冷却水系に発生する冷却不足、キャビテーションによる金属腐食等を防止するサージタンク構造に利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１          エンジン
１ａ        ウォータジャケット
３          サージタンク
８          ウォータポンプ
１０        プレッシャキャップ
３１        ロアシエル
３１ａ      流出部
３１ｂ      流入部
３１ｅ      補強リブ（隔壁）
３１ｑ      ガイド部材
３２        アッパシエル
３５        流入部
３６        主流出部
３７        副流出部  
【図１】
2013072359.tif 000003
【図２】
2013072359.tif 000004
【図３】
2013072359.tif 000005
【図４】
2013072359.tif 000006
【図５】
2013072359.tif 000007
【図６】
2013072359.tif 000008