JP2019015219A - 車両用水冷系のエア抜き構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの暖機性能やヒータの効きを良好に保ち得る車両用水冷系のエア抜き構造を提供する。【解決手段】ＥＧＲクーラ１（水冷機器）における水冷領域の最上部から少量の冷却水を抜き出してウォーターポンプ３に導くエア抜き水路２を備え、その途中にエア分離部４を設定して該エア分離部４に向けエア抜き水路２が上り勾配を成すようにし、エア分離部４からエアエスケープ水路５を分岐してラジエータへ向け上り勾配を成すように接続した車両用水冷系のエア抜き構造に関し、エア分離部４にエア抜き水路２とエアエスケープ水路５とを分岐せしめるコネクタ９を介装し、ヒータ用冷却水戻し水路８の負圧領域に対しコネクタ９を連絡管１０を介して接続し、コネクタ９の内部における連絡管１０に通じる第一流路を直線状に形成し且つエアエスケープ水路５に通じる第二流路を第一流路の途中から枝分かれするように形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用水冷系のエア抜き構造に関するものである。

従来、大型トラック等の車両にあっては、エンジンやラジエータ以外にもＥＧＲクーラやターボチャージャ等といった各種の水冷機器が搭載されており、これらを冷却するためにウォーターポンプにより冷却水が循環されるようになっているが、このような車両用水冷系に対し最初に冷却水を導入する場合や、冷却水を交換して入れ直すような場合に、水冷系の最上位置となるラジエータ上部の注水レベルより低い位置に配置されている水冷機器からは水冷領域にエアが残らないようエア抜きを行う必要がある。

例えば、図３は水冷機器の一例としてＥＧＲクーラ１からエア抜きを行う場合の従来構造を示しており、ＥＧＲクーラ１における水冷領域の最上部からエア抜き水路２を介し少量の冷却水が抜き出されてウォーターポンプ３へ導かれるようになっていると共に、このエア抜き水路２の途中にエア分離部４が設定されていて該エア分離部４に向け前記エア抜き水路２が上り勾配を成すように構成されており、前記エア分離部４からエアエスケープ水路５が分岐されてラジエータ（図示せず）へ向け上り勾配を成すように接続されている。

而して、このようなエア抜き構造によれば、車両用水冷系に対し最初に冷却水を導入する場合や、冷却水を交換して入れ直すような場合に、ＥＧＲクーラ１における水冷領域の最上部からエア抜き水路２及びエアエスケープ水路５を介してエア抜きを行いながら液面レベルを上げて水冷系全体を満水状態とすることができる。

ここで、図３に示している例では、ターボチャージャ（図示せず）における水冷領域の最上部から少量の冷却水を導くエア抜き水路２’も合流されるようになっており、このエア抜き水路２’も前記エア分離部４に向け上り勾配を成すように接続されていることは勿論である。

一方、前記ウォーターポンプ３においては、基本的にラジエータで空冷された冷却水の主流（エア抜き水路２やエアエスケープ水路５を流れる少量の冷却水を除いた残りの大半の冷却水）を再びエンジンに戻すようにしているが、その一部は車室内の暖房用の熱源としてヒータ用冷却水送り水路６を介しヒータ７に送り出され、該ヒータ７を経由してからヒータ用冷却水戻し水路８を介しウォーターポンプ３に戻されるようになっている。

ただし、エンジンの始動直後における冷却水の温度が低い時には、サーモスタットの作動でエンジンからラジエータに向かう水路が閉じ且つエンジンからの冷却水をウォーターポンプ３へ導く水路が開くことにより、冷却水がラジエータを経由せずにウォーターポンプ３へ直接送り込まれてエンジンの暖機が優先されるようになっている。

尚、本発明に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１，２等がある。

特開平９−２７２３２７号公報 特開２０１０−１５９００６号公報

しかしながら、このような車両用水冷系のエア抜き構造においては、エンジンとラジエータとの組合せにより圧損バランスが微妙に崩れ、エンジンの暖機時にサーモスタットによりエンジンからラジエータに向かう水路が閉じられていても、エンジンの発熱により温度上昇した冷却水がエア抜き水路２及びエアエスケープ水路５を介しサーモスタットを迂回してラジエータに流れ込んでしまう場合があり、これによりエンジンにおける水温上昇が鈍化して暖機性能が悪くなる上、始動直後の冷たい車室内を暖めたい時にヒータの効きが悪くなるという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、エンジンの暖機性能やヒータの効きを良好に保ち得る車両用水冷系のエア抜き構造を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載された水冷機器における水冷領域の最上部から少量の冷却水を抜き出してウォーターポンプに導くエア抜き水路を備えると共に、該エア抜き水路の途中にエア分離部を設定して該エア分離部に向け前記エア抜き水路が上り勾配を成すように構成し、前記エア分離部からエアエスケープ水路を分岐してラジエータへ向け上り勾配を成すように接続した車両用水冷系のエア抜き構造であって、前記エア分離部に前記エア抜き水路と前記エアエスケープ水路とを分岐せしめるコネクタを介装すると共に、前記ウォーターポンプへ冷却水の主流を戻す冷却水戻し水路の負圧領域に対し前記コネクタを連絡管を介して接続し、前記コネクタの内部における前記連絡管に通じる第一流路を直線状に形成し且つ前記エアエスケープ水路に通じる第二流路を前記第一流路の途中から枝分かれするように形成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、エンジンの暖機時において、冷却水戻し水路の負圧領域に接続された連絡管に冷却水を積極的に引き込む作用が生じ、水冷機器からエア抜き水路に抜き出された冷却水がコネクタ内の第一流路を直進して優先的に連絡管から冷却水戻し水路へ流れ込み、前記第一流路の途中から枝分かれした第二流路へは流れ込み難くなるので、エンジンの発熱により温度上昇した冷却水のエアエスケープ水路からラジエータへの流れ込みが抑制される。

また、本発明においては、第一流路に対し第二流路を直角に配置すると共に、前記第一流路における分岐箇所の上流側に第一オリフィスを形成し、前記第一流路を直進する冷却水の流れにより前記第二流路へ向かう冷却水の流れを抑制するベンチュリ効果が生じるように構成することが好ましい。

即ち、このようにした場合には、第一流路に対し第二流路が直角に配置されていることで該第二流路への流入抵抗が高まる上、第一オリフィスで流路を絞り込まれることにより第一流路を直進する冷却水の流速が高められ、ベンチュリ効果により分岐箇所における圧力が低下して第二流路から冷却水を引き戻す作用が生じ、該第二流路へ向かう冷却水の流れがより一層抑制される。

更に、本発明においては、第二流路における分岐箇所の下流側に第二オリフィスを形成すると共に、該第二オリフィスの下流側に直角に折れ曲がる曲折部を形成することが好ましく、このようにすれば、第二オリフィスによる流路の絞り込みと、曲折部による直角な流路の折れ曲がりとにより、第二流路における通過抵抗が高められて該第二流路への冷却水の流れが更に抑制される。

上記した本発明の車両用水冷系のエア抜き構造によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、エンジンの暖機時に水冷機器からエア抜き水路に抜き出された冷却水を連絡管により冷却水戻し水路へ積極的に誘導してウォーターポンプへ戻すことができるので、エンジンの発熱により温度上昇した冷却水がエア抜き水路及びエアエスケープ水路を介しサーモスタットを迂回してラジエータに流れ込んでしまう現象を確実に防止することができ、これによりエンジンにおける水温上昇の鈍化を回避して該エンジンの暖機性能やヒータの効きを良好に保つことができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、第一流路に対し第二流路を直角に配置したことにより該第二流路への流入抵抗を高め、しかも、ベンチュリ効果により分岐箇所における圧力を低下させて第二流路から冷却水を引き戻す作用を生じさせることができるので、第二流路へ向かう冷却水の流れを一層抑制することができて、エンジンにおける水温上昇の鈍化を更に確実に回避することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、第二オリフィスによる流路の絞り込みと、曲折部による直角な流路の折れ曲がりとにより、第二流路における通過抵抗を高めることができ、これにより第二流路へ向かう冷却水の流れをより一層抑制することができて、エンジンにおける水温上昇の鈍化を更に確実に回避することができる。

本発明を実施する形態の一例を示す斜視図である。 図１のコネクタの内部流路の詳細を示す断面図である。 従来例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１の形態例においては、先に説明した図３の従来例の場合と同様に、水冷機器の一例としてＥＧＲクーラ１からエア抜きを行う場合を例示しており、該ＥＧＲクーラ１における水冷領域の最上部から少量の冷却水を抜き出してウォーターポンプ３に導くエア抜き水路２が備えられ、該エア抜き水路２における前記ＥＧＲクーラ１への接続箇所がエア分離部４として設定され、該エア分離部４に向けて前記エア抜き水路２が上り勾配を成すように構成されているが、前記エア分離部４にエア抜き水路２からエアエスケープ水路５を分岐せしめるコネクタ９が介装されており、前記コネクタ９には、エア抜き水路２とエアエスケープ水路５とが接続されているだけでなく、ヒータ７を経由した冷却水（冷却水の主流の一部）をウォーターポンプ３へ戻すヒータ用冷却水戻し水路８の負圧領域に繋がる連絡管１０も接続されている。

即ち、図２に断面図で示す通り、前記コネクタ９には、冷却水抜き出し口１１を介しＥＧＲクーラ１における水冷領域の最上部から冷却水が取り込まれるようになっているが、この冷却水抜き出し口１１から取り込まれた冷却水が、前記連絡管１０に向かう流れと、前記エア抜き水路２に向かう流れに振り分けられるようになっている。

ここで、前記連絡管１０に向けては第一流路１２が直線状に形成されており、該第一流路１２の途中から枝分かれするように第二流路１３が形成されて前記エアエスケープ水路５に通じるようにしてあるが、特に図２で示している例では、第一流路１２に対し第二流路１３が直角に配置されていると共に、前記第一流路１２における分岐箇所の上流側に第一オリフィス１４が形成されており、前記第一流路１２を直進する冷却水の流れにより前記第二流路１３へ向かう冷却水の流れを抑制するベンチュリ効果が生じるようにしてある。

更に、前記第二流路１３における分岐箇所の下流側に第二オリフィス１５が形成されていると共に、該第二オリフィス１５の下流側には直角に折れ曲がる曲折部１６が形成されており、前記第二オリフィス１５による流路の絞り込みと、前記曲折部１６による直角な流路の折れ曲がりとにより、第二流路１３における通過抵抗が高められるようになっている。

ただし、前記連絡管１０がヒータ用冷却水戻し水路８の負圧領域に接続される箇所には、第二流路１３から第一流路１２への逆流を起こさせないよう必要に応じてオリフィス（図示せず）を配設しておくと良い。

一方、前記エア抜き水路２に向けては第三流路１７が直線状に形成されており、該第三流路１７の最上流部には、冷却水抜き出し口１１からの冷却水の流れを絞り込む第三オリフィス１８が形成されており、前記連絡管１０と前記エア抜き水路２へ向けた冷却水の振り分けを適切に調整し得るようにしてある。

而して、このようにすれば、エンジンの暖機時において、ヒータ用冷却水戻し水路８の負圧領域に接続された連絡管１０に冷却水を積極的に引き込む作用が生じ、水冷機器からエア抜き水路２に抜き出された冷却水がコネクタ９内の第一流路１２を直進して優先的に連絡管１０からヒータ用冷却水戻し水路８へ流れ込み、前記第一流路１２の途中から枝分かれした第二流路１３へは流れ込み難くなるので、エンジンの発熱により温度上昇した冷却水のエアエスケープ水路５からラジエータへの流れ込みが抑制される。

また、特に本形態例においては、第一流路１２に対し第二流路１３が直角に配置されていることで該第二流路１３への流入抵抗が高まる上、第一オリフィス１４で流路を絞り込まれることにより第一流路１２を直進する冷却水の流速が高められ、ベンチュリ効果により分岐箇所における圧力が低下して第二流路１３から冷却水を引き戻す作用が生じ、しかも、第二オリフィス１５による流路の絞り込みと、曲折部１６による直角な流路の折れ曲がりとにより、第二流路１３における通過抵抗が高められるので、該第二流路１３へ向かう冷却水の流れがより一層抑制されることになる。

従って、上記形態例によれば、エンジンの暖機時に水冷機器からエア抜き水路２に抜き出された冷却水を連絡管１０によりヒータ用冷却水戻し水路８へ積極的に誘導してウォーターポンプ３へ戻すことができるので、エンジンの発熱により温度上昇した冷却水がエア抜き水路２及びエアエスケープ水路５を介しサーモスタットを迂回してラジエータに流れ込んでしまう現象を確実に防止することができ、これによりエンジンにおける水温上昇の鈍化を回避して該エンジンの暖機性能やヒータ７の効きを良好に保つことができる。

また、第一流路１２に対し第二流路１３を直角に配置したことにより該第二流路１３への流入抵抗を高め、しかも、ベンチュリ効果により分岐箇所における圧力を低下させて第二流路１３から冷却水を引き戻す作用を生じさせることができ、更には、第二オリフィス１５による流路の絞り込みと、曲折部１６による直角な流路の折れ曲がりとにより、第二流路１３における通過抵抗を高めることもできるので、第二流路１３へ向かう冷却水の流れをより一層抑制することができて、エンジンにおける水温上昇の鈍化を更に確実に回避することができる。

尚、本発明の車両用水冷系のエア抜き構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ここでは連絡管をヒータ用冷却水戻し水路の負圧領域に接続するようにしているが、エンジンを経由した冷却水（冷却水の主流の大半）をサーモスタットを迂回してウォーターポンプへ戻すエンジン用冷却水戻し水路の負圧領域に接続するようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ＥＧＲクーラ（水冷機器）
２ エア抜き水路
３ ウォーターポンプ
４ エア分離部
５ エアエスケープ水路
８ ヒータ用冷却水戻し水路（冷却水戻し水路）
９ コネクタ
１０ 連絡管
１２ 第一流路
１３ 第二流路
１４ 第一オリフィス
１５ 第二オリフィス
１６ 曲折部

Claims (3)

1. 車両に搭載された水冷機器における水冷領域の最上部から少量の冷却水を抜き出してウォーターポンプに導くエア抜き水路を備えると共に、該エア抜き水路の途中にエア分離部を設定して該エア分離部に向け前記エア抜き水路が上り勾配を成すように構成し、前記エア分離部からエアエスケープ水路を分岐してラジエータへ向け上り勾配を成すように接続した車両用水冷系のエア抜き構造であって、前記エア分離部に前記エア抜き水路と前記エアエスケープ水路とを分岐せしめるコネクタを介装すると共に、前記ウォーターポンプへ冷却水の主流を戻す冷却水戻し水路の負圧領域に対し前記コネクタを連絡管を介して接続し、前記コネクタの内部における前記連絡管に通じる第一流路を直線状に形成し且つ前記エアエスケープ水路に通じる第二流路を前記第一流路の途中から枝分かれするように形成したことを特徴とする車両用水冷系のエア抜き構造。
2. 第一流路に対し第二流路を直角に配置すると共に、前記第一流路における分岐箇所の上流側に第一オリフィスを形成し、前記第一流路を直進する冷却水の流れにより前記第二流路へ向かう冷却水の流れを抑制するベンチュリ効果が生じるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用水冷系のエア抜き構造。
3. 第二流路における分岐箇所の下流側に第二オリフィスを形成すると共に、該第二オリフィスの下流側に直角に折れ曲がる曲折部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用水冷系のエア抜き構造。

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