(57)【要約】【課題】冷却補助装置に関し、エンジン高回転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン低回転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制する。【解決手段】冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離可能な円筒状の気液分離器本体２１と、気液分離器本体２１内に吸出口１９が進退移動可能に挿入され、気液分離器本体２１内で分離された気体を吸い出す気体吸出管１７と、気体吸出管１７を進退移動させる吸出管進退装置２２と、を備え、吸出管進退装置２２は、気液分離器本体２１内で冷却水の流速に応じて高さ位置が変化する気体分離領域Ｂに臨ませて、気体吸出管１７の吸出口１９の高さを調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力で駆動するポンプにより冷却水循環路内に冷却水を循環させる冷却システムの冷却補助装置であって、
前記冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離可能な円筒状の気液分離器本体と、
前記気液分離器本体内に吸出口が進退移動可能に挿入され、該気液分離器本体内で分離された気体を吸い出す気体吸出管と、
前記気体吸出管を進退移動させる吸出管進退装置と、
を備え、
前記吸出管進退装置は、前記気液分離器本体内で冷却水の流速に応じて高さ位置が変化する前記気体分離領域に臨ませて、前記気体吸出管の前記吸出口の高さを調整する
ことを特徴とする冷却補助装置。
【請求項２】
前記吸出管進退装置は、
前記エンジン内のウォータジャケットに接続されたシリンダと、
前記気体吸出管が固定され、シリンダ内の圧力によって進退移動するピストンと、
前記ピストンを後退側へ付勢する付勢部材と、
を備え、
前記ピストンは前記付勢部材の付勢力に抗して、前記シリンダ内の圧力によって進出移動する
請求項１に記載の冷却補助装置。
【請求項３】
前記付勢部材の付勢力は、前記気液分離器本体内における冷却水旋回流の中心で気体分離が始まる流速圧を基準に設定される
請求項１又は２に記載の冷却補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却補助装置に関し、特に、エンジンの動力で駆動するポンプにより冷却水循環路内に冷却水を循環させる冷却システムの冷却補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの高出力時に発生する部分沸騰や冷却水ポンプの高出力時に発生するエアレーション等に起因して冷却水中に混入する気体を分離する気液分離器（以下、スワールポットという）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７２６０号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スワールポットは、エンジン高回転、高負荷運転時に冷却水に混入した気体を旋回流によって分離する装置である。そのため、エンジン低回転、低負荷運転時においても冷却水に旋回流を生じさせると、冷却系の圧力損失を招くと共に冷却水ポンプの効率を低下させて、燃費等に影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、エンジン高回転、高負荷運転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン低回転、低負荷運転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制することができる冷却補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明は、エンジンの動力で駆動するポンプにより冷却水循環路内に冷却水を循環させる冷却システムの冷却補助装置であって、前記冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離可能な円筒状の気液分離器本体と、前記気液分離器本体内に吸出口が進退移動可能に挿入され、該気液分離器本体内で分離された気体を吸い出す気体吸出管と、前記気体吸出管を進退移動させる吸出管進退装置と、を備え、前記吸出管進退装置は、前記気液分離器本体内で冷却水の流速に応じて高さ位置が変化する前記気体分離領域に臨ませて、前記気体吸出管の前記吸出口の高さを調整することを特徴とする。
【０００７】
前記吸出管進退装置は、前記エンジン内のウォータジャケットに接続されたシリンダと、前記気体吸出管が固定され、シリンダ内の圧力によって進退移動するピストンと、前記ピストンを後退側へ付勢する付勢部材と、を備え、前記ピストンは前記付勢部材の付勢力に抗して、前記シリンダ内の圧力によって進出移動することが好ましい。
【０００８】
前記付勢部材の付勢力は、前記気液分離器本体内における冷却水旋回流の中心で気体分離が始まる流速圧を基準に設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷却補助装置によれば、エンジン高回転、高負荷運転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン低回転、低負荷運転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却補助装置が適用されたエンジンの冷却水循環路を示す模式的な全体構成図である。
【図２】（ａ）は本実施形態の冷却補助装置を上面視した模式図、（ｂ）は側面視した模式図である。
【図３】本実施形態において冷却水の流速が遅い場合の気体分離領域に応じて、冷却補助装置の気体吸出管を上昇させた状態を説明する模式図である。
【図４】本実施形態において冷却水の流速が速い場合の気体分離領域に応じて、冷却補助装置の気体吸出管を下降させた状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る冷却補助装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１２】
まず、図１から図４を参照して、本発明の一実施形態に係る冷却補助装置の構成について説明する。図１は本実施形態に係る冷却補助装置２０が適用されたエンジン１０の冷却水循環路を示す全体構成図である。
【００１３】
図１中において、符号１１はエンジン１０内に形成されたウォータジャケット、符号１２はラジエータ、符号１３は上部タンク、符号１４はエンジン１０の動力で駆動する冷却水ポンプ、符号１５はウォータジャケット１１出口と冷却補助装置２０とを接続する冷却水導入配管、符号１６は冷却補助装置２０とラジエータ１２入口とを接続する冷却水導出配管、符号１７は冷却補助装置２０と上部タンク１３とを接続する気体吸出管、符号１８はラジエータ１２出口とウォータジャケット１１入口（又は、冷却水ポンプ１４）とを接続する冷却水下流配管をそれぞれ示している。
【００１４】
図２（ａ）は本実施形態の冷却補助装置を上面視した模式図、（ｂ）は側面視した模式図である。図２に示すように、冷却補助装置２０は、円筒状のスワールポット（気液分離器本体）２１と、スワールポット２１内で分離された気体を吸い出す気体吸出管１７と、気体吸出管１７を進退移動させる吸出管進退装置２２とを備えている。
【００１５】
スワールポット２１は、その上側円筒部に接線方向から冷却水導入配管１５の下流端が接続されると共に、その下側円筒部に接線方向から冷却水導出配管１６の上流端が接続されている。また、スワールポット２１の上面中心には、気体吸出管１７（図２（ｂ）にのみ示す）の下端部の吸出口１９が進退移動可能に挿入接続されている。すなわち、冷却水導入配管１５からスワールポット２１内に流れ込んだ冷却水は、スワールポット２１の内周面に沿って旋回しながら冷却水導出配管１６に向かって下方に流れ、その過程で冷却水から分離される気体は気体吸出管１７から上部タンク１３（図１にのみ示す）に回収される。
【００１６】
吸出管進退装置２２は、図２（ｂ）に示すように、エンジン１０内のウォータジャケット１１に接続されたシリンダ２３と、シリンダ２３のシリンダ室２４内の圧力によって進退移動（本実施形態では、昇降移動）するピストン２５と、ピストン２５を後退側へ付勢する付勢部材２６と、を備える。ピストン２５には、気体吸出管１７が挿通固定されている。
【００１７】
シリンダ室２４内の圧力によってピストン２５が昇降移動し、ピストン２５に気体吸出管１７が挿通固定されているので、当該ピストン２５の昇降移動に伴って気体吸出管１７が昇降移動する。したがって、気体吸出管１７は蛇腹管等のフレキシブルな管体であることが好ましい。
【００１８】
シリンダ２３のシリンダ室２４には、冷却水圧力導入管２７が接続されている。冷却水圧力導入管２７の先端部は、エンジン１０内のウォータジャケット１１において、冷却水ポンプ１４よりも後流側で圧力感度が高い部分に接続されている。
【００１９】
ピストン２５は、付勢部材２６の付勢力に抗して、シリンダ室２４内の圧力によって進出移動（本実施形態では、下降移動）する。本実施形態の付勢部材２６としては、例えば、セットバネ（圧縮コイルバネ）等の弾性部材を採用するが、例示の弾性部材に限定されない。付勢部材２６の付勢力は、スワールポット２１内における冷却水旋回流の中心で気体分離が始まる流体圧を基準に設定することが好ましい。
【００２０】
すなわち、冷却水ポンプ１４によって圧送される冷却水の流速圧が付勢部材２６の付勢力（抗力）未満の場合には、ピストン２５は上昇移動し、当該ピストン２５に固定された気体吸出管１７も上昇する。したがって、スワールポット２１内において、気体吸出管１７の吸出口１９は高い位置に調整される（図３参照）。
【００２１】
一方、冷却水の流速圧が付勢部材２６の付勢力（抗力）を超える場合には、ピストン２５は下降移動し、当該ピストン２５に固定された気体吸出管１７も下降する。したがって、スワールポット２１内において、気体吸出管１７の吸出口１９は低い位置に調整される（図４参照）。
【００２２】
次に、図３および図４を参照して、本実施形態に係る冷却補助装置２０の作用効果を説明する。図３は本実施形態において冷却水の流速が遅い場合の気体分離領域に応じて、冷却補助装置の気体吸出管を上昇させた状態を説明する模式図である。図４は本実施形態において冷却水の流速が速い場合の気体分離領域に応じて、冷却補助装置の気体吸出管を下降させた状態を説明する模式図である。
【００２３】
図３に示すように、スワールポット２１内の冷却水の流速が遅い場合には、スワールポット２１内の高い位置に渦流内径Ｓが形成される。そのため、気体分離領域Ｂは、スワールポット２１内の高い位置における渦流内径Ｓの上部に生じることになる。
【００２４】
スワールポット２１内の冷却水の流速が遅い場合は、エンジン１０のウォータジャケット１１の流速圧も小さい筈である。したがって、冷却水の流速圧が付勢部材２６の付勢力（抗力）未満である場合は、ピストン２５が上昇移動するとともに、当該ピストン２５に固定された気体吸出管１７も上昇し、スワールポット２１内において気体吸出管１７の吸出口１９は高い位置に調整される。
【００２５】
一方、図４に示すように、スワールポット２１内の冷却水の流速が速い場合には、スワールポット２１内の低い位置に渦流内径Ｓが形成される。そのため、気体分離領域Ｂは、スワールポット２１内の低い位置における渦流内径Ｓの上部に生じることになる。
【００２６】
スワールポット２１内の冷却水の流速が速い場合は、エンジン１０のウォータジャケット１１の流速圧も大きい筈である。したがって、冷却水の流速圧が付勢部材２６の付勢力（抗力）を超える場合は、ピストン２５が下降移動するとともに、当該ピストン２５に固定された気体吸出管１７が下降し、スワールポット２１内において気体吸出管１７の吸出口１９は低い位置に調整される。
【００２７】
なお、冷却水の流速圧が付勢部材２６の付勢力（抗力）と均衡する場合には、ピストン２５および気体吸出管１７は移動せず、その高さ位置に留まる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の冷却補助装置２０によれば、エンジン１０の高回転・高負荷運転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン１０の低回転・低負荷運転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３０】
上記の実施形態では、吸出管進退装置２２をシリンダ装置により構成しているが、これに限定されず、吸出管進退装置２２を電磁ソレノイドや油圧アクチュエータ等で構成してもよい。この場合には、何れも図示しない冷却水流速センサやエンジン回転数センサのセンサ値に基づいて電子制御装置（ＥＣＵ）から吸出管進退装置２２に駆動指示信号を出力すればよい。また、付勢部材２６はセットバネ（圧縮コイルバネ）に限定されず、他の形式のバネやゴム等の弾性部材であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  エンジン
１１  ウォータジャケット
１２  ラジエータ
１３  上部タンク
１４  冷却水ポンプ
１５  冷却水導入配管
１６  冷却水導出配管
１７  気体吸出管
１８  冷却水下流配管
１９  吸出口
２０  冷却補助装置
２１  スワールポット（気液分離器本体）
２２  吸出管進退装置
２３  シリンダ
２４  シリンダ室
２５  ピストン
２６  付勢部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016147214.tif 000005
【図４】
2016147214.tif 000006