JPH1071840A - 保温タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保温タンク内での、冷水と温水との混合を防
止する。 【解決手段】 貯留部２２は、フランジ部５７ａによっ
て２つに仕切られ、貯留部２２ａと貯留部２２ｂとから
なる。フランジ部５７ａには、連通孔１００が形成され
ている。そして、エンジン起動時において、冷水は貯留
部２２ａに流入して貯留部２２ａ内の温水と混合し、こ
の混合した混入水は、連通孔１００を通じて貯留部２２
ｂに流れ込む。そして、貯留部２２ｂの温水は、保温タ
ンク９外部に流出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保温タンクに関す
るもので、特に高温のエンジン冷却水をエンジンに供給
することで即効的にエンジンを暖機したり、高温のエン
ジン冷却水を車両用暖房装置のヒータコアに供給するこ
とで即効的に車室内を暖房するものに使用される保温タ
ンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、保温タンクの構造として、特開平
７─１６４８６４号公報に記載されるものがある。この
保温タンクの最下方部には、温水を取り入れるための温
水入口部およびこの温水入口部から取り入れられた温水
を車両用暖房装置のヒータコア供給する温水排出パイプ
が設けられている。そして、この温水排出パイプの上流
側の一端部は、保温タンク内の上方部位に開口するよう
に構成されており、他端部は上述したように保温タンク
の下方部位に位置している。

【０００３】そして、例えば、冬季において車両を長時
間駐車し、エンジン冷却水が冷えきった状態で、車両用
暖房装置にて即効暖房を行うときは、エンジン内蔵のポ
ンプが駆動することで、冷えきった冷却水が温水入口部
から保温タンクの下方部位に流入し、この流入した冷却
水によって保温タンク内の高温の温水が上方に押し出さ
れるようにして温水排出パイプに流入したのちに、ヒー
タコアへ流入するようになっている。

【０００４】そして、このように冷えきった冷却水を流
入させて、保温タンク内の高温の冷却水を押し出すとき
に、冷えきった冷却水と高温の冷却水が混ざりあうと温
水排出パイプからヒータコアへ流入する温水の温度が低
下してしまい、十分な即効暖房ができなくなる。そこ
で、保温タンク内の下方部位には、温水入口部から流入
した冷えきった冷却水が高温の冷却水となるべく混じり
合わないように冷温水混合防止板が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが検討した結果、保温タンク内に流入する冷えきっ
た冷却水の流速（流量）が大きくなる、例えばエンジン
内蔵のポンプの回転数が高いときには、強制対流により
上記温水混合防止板では十分に冷水と温水との混合を防
止できないということが分かった。

【０００６】そこで、本発明は、冷水と温水との混合を
さらに防止できる保温タンクを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために請求項１ないし５記載の発明では、保温
タンクの貯留部（２２ａ、２２ｂ）内で、前記流入流路
（２４）口と前記流出流路（５６、５７）との間には、
前記貯留部（２２ａ、２２ｂ）を複数に仕切るように仕
切り壁（５７ａ）が設けられ、この仕切り壁（５７ａ）
には、複数に仕切られた貯留部（２２ａ、２２ｂ）間を
連通する複数の連通孔（１００）が形成されていること
を特徴としている。

【０００８】これにより、流入流路（２４）から貯留部
内に流入する冷水の流速（流量）が大きくなっても、複
数の貯留部のうち、流入流路（２４）側に位置する貯留
部内で冷水と温水が強制対流にて混合するが、流出流路
側に位置する貯留部にはこの冷水が直接流れ込まずに仕
切り壁に形成された連通孔（１００）を通じて流れ込む
ようになっているので、流出口側の貯留部では強制対流
を抑制できる。この結果、保温タンク外部に流出する温
水の温度を高くすることができる。

【０００９】なお、本発明における仕切り壁の定義は、
流入流路から冷水が貯留部内に流入するときに、貯留部
内の冷却水が仕切り壁に形成した連通孔を通過するよう
になっておれば良く、仕切り壁と保温タンクの内面との
間に間隔を開けるようにしても良い。また、特に請求項
３記載の発明では、複数の連通孔（１００）は、各連通
孔（１００）と流入流路（２４）の前記貯留部（２２
ａ、２２ｂ）への流出口との流路長が大きくなるほど、
開口面積が大きくなっていることを特徴としている。

【００１０】これにより、複数の連通孔を通過した後の
冷水の流速を均一にすることができ、流出流路側の貯留
部内での冷水（流入口から流入した冷水と、流入口側の
貯留部内の温水とが混ざったもの）と、流出流路側側の
貯留部内の温水とが強制対流を抑制することができる。
この結果、保温タンク外部に流出する温水の温度をさら
に高くすることができる。

【００１１】また、特に請求項５記載の発明では、仕切
り壁（５７ａ）に形成された複数の連通孔（１００）の
開口面積割合は、３０〜４５パーセントに設定されてい
ることを特徴としている。これにより、貯留部内に貯留
された温水の温度を長時間、出来るかぎり下げずにす
む。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明を図に示す実施例につい
て説明する。本実施例に係る保温タンクを、車両用保温
式暖房装置の保温装置として利用した場合について述べ
る。

【００１３】以下に、この車両用保温式暖房装置の概略
構成を述べた後、本実施例に係る保温タンクについて詳
細に述べる。図１は、水冷エンジンの冷却回路１（２点
鎖線で囲まれた回路）と、車両用保温式暖房装置の温水
回路２（一点鎖線で囲まれた回路）とを示している。３
は、車両用水冷エンジンであり、４は、水冷エンジン３
に温水（冷却水）を循環させるウォータポンプである。
水冷エンジン３の熱を奪った温水の一部は、上述の水冷
エンジンの冷却回路１に流れ込み、その他の温水は、車
両用保温式暖房装置の温水回路２に流れ込む。

【００１４】５は、水冷エンジンの冷却回路１におい
て、水冷エンジン３の温水（冷却水）の冷却手段をなす
ラジエータである。また、この冷却回路１には、ラジエ
ータ５を流れる温水回路６をバイパスするバイパス回路
７が設けられており、これら両温水回路の切り換えは、
サーモスタット８によって制御される。因みに、両温水
回路の切り換えは、通常、温水温度が８０℃以上の場合
にはラジエータ５に流れるように制御され、また、８０
℃以下の場合には、バイパス回路７に流れるように制御
される。

【００１５】また一方、車両用保温式暖房装置の温水回
路２においては、水冷エンジン３の温水下流側に、温水
を保温（蓄熱）する保温タンク部９が設けられ、さらに
保温タンク部９をバイパスするバイパス回路１０が設け
られている。そして、保温タンク部９に流れ込む流入回
路１０ａ（流入流路（２４））とバイパス回路１０との
切り換えをする三方弁部１１が、両温水回路の分岐点に
設けられている。この三方弁部１１は、温水回路の切り
換えと共に、流量調整機構をも兼ね備えている。なお、
本実施例では、保温タンク部９と三方弁部１１とは、一
体に組付けられており、以後、この両者が組付けられた
ものを保温タンク４０と呼ぶ。なお、１０ｂは、保温タ
ンク部９から温水が流出する流出回路（流出流路）であ
る。

【００１６】因みに、本実施例に係る車両用保温式暖房
装置を車両に組付けた場合、この保温タンク４０は、エ
ンジンンルームの車室内側に組付けられる。そして、保
温タンク４０の温水下流側には、車室内の暖房手段をな
すヒータコア１２が設けられ、このヒータコア１２で加
熱された温風は、図示されないダクトを介して、車室内
に送風機１３によって送風される。また、ヒータコア１
２の温水流入側には、ヒータコア１２に流れ込む温水の
温水回路１４の開閉を行う二方弁１５が設けられてい
る。この二方弁１５は、夏場等の暖房未使用時に、ヒー
タコア１２にからの輻射熱を抑制するために、温水回路
１４を閉じるように制御される。

【００１７】また、この二方弁１５の温水上流側には、
ヒータコア１２を流れる温水回路１４をバイパスするバ
イパス回路１６が設けられている。そして、温水回路１
４およびバイパス回路１６の下流はウォータポンプ４繋
がり、車両用保温式暖房装置の温水回路２を形成してい
る。次に、保温タンク４０の保温タンク部９について、
図２を用いて述べる。

【００１８】図２において、２１は、耐食性に優れた材
質（本実施例では、ＳＵＳ３０４）製の内側タンクで、
カップ状タンクを、その開口部で、互いに溶接すること
によって、カプセル形状に形成されている。そして、こ
のようにして形成された内側タンク２１の内側空間２２
が、水冷エンジン３から吐出した温水が貯留する貯留部
をなす（２２を貯留部）。因みに、本実施例では、長径
は約３３５ｍｍ、短径は約１２５ｍｍで、その容量は、
約３リットルである。

【００１９】また、内側タンク２１の長手方向端部に
は、開口部２３が１つ設けられており、図２に示すよう
に、温水を貯留部２２に流入するパイプ２４の一端側の
側面が、内側タンク２１に溶接結合されている。このパ
イプ２４は、耐食性に優れた材質（本実施例では、ＳＵ
Ｓ３０４、厚み０．５ｍｍ。なお、図２においては、ハ
ッチングを省略した。）製で、その他端側の開口部は、
後述する外側タンク２６の開口部２５と溶接されてお
り、このパイプ２４によって内側タンク２１内の貯留部
２２と保温タンク部９外とが連通している。

【００２０】また、パイプ２４の内径は、内側タンク２
１の短径に比べて十分小さくなっており、且つ、パイプ
２４の長手方向寸法は、パイプ２４の内径より大きくな
っている。なお、本実施例パイプ２４の内径は、約２０
ｍｍであり、その長手方向寸法は、約４０ｍｍである。
また、内側タンク２１の外側全体は、所定の機械的強度
を有する材質（本実施例では、ＳＵＳ３０４、厚み０．
５ｍｍ）製の外側タンク２６で覆われ、両タンクは、開
口部２５の側面の結合部２７で、互いに溶接されてい
る。また、この外側タンク２６は、内側タンク２１と同
様に、カップ状タンクを、その開口部で、互いに溶接す
ることによって製作されている。

【００２１】また、これら両タンクは、所定の隙間（本
実施例では，約５ｍｍ）を有しており、この隙間は、ほ
ぼ真空状態になっている。従って、保温タンク部９は、
この隙間によって断熱構造となっている。また、外側タ
ンク２６の開口部２５側には、所定の機械的強度を有す
る材質（本実施例では、ＳＵＳ３０４、厚み０．５ｍ
ｍ。なお、本図においては、ハッチングを省略した。）
製の取り付けようステー２７ａが、溶接されている。

【００２２】そして、保温タンク部９の突出部９ａは、
前述の三方弁部１１の弁ハウジング４１に一体成形され
た断熱カバー部４１ａによって覆われており、この弁ハ
ウジング４１は、熱伝導率の小さい樹脂（例えば、ナイ
ロン６６、ポリカーボネート等）製である。この弁ハウ
ジング４１と保温タンク部９との嵌合部には、シール性
確保のためのニトリルゴム製のＯリング２８（シール
材）が、結合部２７と突出部９ａの付け根部位とに配置
されて、保温タンク部９と三方弁部１１とが、ステー２
７ａを介して断熱カバー部４１ａに形成されたフランジ
部に、図示されていないボルトで組付けられている。

【００２３】次に、三方弁部１１について、図３を用い
て述べる。４２は、保温タンク４０内に温水を導く温水
流入口で、４３は、保温タンク４０内に蓄えられた温水
を流出する温水流出口である。そして、温水流出入口４
２、４３がない弁ハウジング４１の端部には、流入回路
１０ａを形成するハウジングカバー４４が、図示されて
いないボルトで、Ｏリング４１ａを介して弁ハウジング
４１に組付けられている。また、その反対側の弁ハウジ
ング４１の端部には、バイパス回路１０を形成するハウ
ジングカバー４５が、図示されていないボルトで、Ｏリ
ング４１ａを介して弁ハウジング４１に組付けられてい
る。

【００２４】また、弁ハウジング４１のほぼ中央部に
は、流入回路１０ａとバイパス回路１０と温水分岐部を
形成する中空円筒状の連通室４６が形成されている。こ
の連通室４６の中央部の流入回路１０ａ側には、連通室
４６の内側全周に渡って張り出された弁台座４７が形成
されており、この弁台座４７によって形成される弁口４
７ａの流入回路１０ａ側には、流入回路１０ａを流れる
温水流量を調節する樹脂製のオリフィス弁４８（弁体）
が配置されている。オリフィス弁４８と弁台座４７との
接触面には、環状のシール材（例えばニトリルゴム）４
８ａが、オリフィス弁４８に接着されている。

【００２５】そして、オリフィス弁４８の中央部には、
連通室４６に平行に、オリフィス弁４８を貫通して、流
入回路１０ａに連通するオリフィス４８ｂが設けられて
おり、その穴径は、流入回路１０ａ側のオリフィス穴径
（本実施例では、約４ｍｍ）の方が、弁台座４７側のオ
リフィス穴径（本実施例では、約２ｍｍ）より大きくな
っている。

【００２６】また、オリフィス４８ｂの中心線の延長線
とハウジングカバー４４との交点位置には、オリフィス
弁４８の摺動をガイドするためのガイド柱４９が設けら
れており、このガイド柱４９には、図３に示すように、
溝４９ｃ設けられている。この溝深さは、オリフィス４
８ｂにガイド柱４９を挿入した状態で、オリフィス４８
ａを流れる温水流量が、所定流量を満たすような深さで
ある。

【００２７】また、オリフィス弁４８の流入回路１０ａ
側の外縁部は、オリフィス弁４８のリターン用スプリン
グ５０の座りを良くするために、溝４８ｃが設けられて
いる。同様な理由により、ハウジングカバー４４のスプ
リング５０の端部が位置する部位４４ａは、凹上に形成
されている。バイパス回路１０側の連通室４６には、バ
イパス回路の感温弁体をなすサーモスタット５１（感温
弁体）が配置されている。５２は、サーモスタット５１
の金属製ケーシングで、その側面と両端とには、開口部
が設けられている。これらの開口部のうち、バイパス回
路１０側の開口部５２ａの中央部には、樹脂製の凸状部
５２ｂが設けられており、この凸状部５２ｂは、その凸
先端が閉じた状態で中空になっている。連通室４６内の
バイパス回路１０は、開口部５２ａと上述のケーシング
５２の側面の開口部とから形成されており、このバイパ
ス回路１０の開閉は、開口部５２ａの開閉を行うことに
制御される。

【００２８】また、ケーシング５２の中心軸上には、感
温作動部材をなすワックスボック５３が、連通室４６軸
方向に摺動可能に配置されており、このワックスボック
ス５３のバイパス回路１０側には、フランジ部５３ａが
設けられている。そして、フランジ部５３ａは、リター
ン用スプリング５４を介して開口部５２ａに押しつけら
れており、開口部５２ａの開閉は、ワックスボックス５
３を摺動させることによって制御される。

【００２９】また、ワックスボックス５３内には、所定
の融点（本実施例では、約４０℃）有するワックスが充
填されており、このワックスの体積変化に応じて動くシ
ャフト５５が、摺動可能にワックスボックス５３内に収
められている。そして、シャフト５５の一端は、前述の
凸状部５２ｂの内側に挿入されており、ワックスの体積
膨張によってワックスボックス５３２は、流入回路１０
ａ側に移動する。

【００３０】ケーシング５２の流入回路１０ａ側には、
その内側に折り曲げた折り返し５２ｂが形成されてお
り、前述のスプリング５４は、フランジ部５３ａと折り
返し５２ｃとの間に配置されている。ところで、流入回
路１０ａは、開口部２５に連通しており、図２に示すよ
うに、保温タンク４０内に蓄えられた温水を導き出す流
出パイプ５６が、弁ハウジング４１と一体成形されてい
る。この流出パイプ５６は、パイプ２４とほぼ同心状に
配置されており、パイプ２４と流出パイプ５６との隙間
が、保温タンク４０内に連通する流入回路１０ａの一部
を形成している。また、流出パイプ５６の側面側部位で
バイパス回路１０と流出パイプ５６が連通しており、バ
イパス回路１０を形成している。なお、流出パイプ５６
は、流出回路１０ｂの一部をなしている。

【００３１】そして、図２に示すように、流出パイプ５
６の保温タンク４０内端部には、保温タンク４０内に蓄
えられた上部側の温水から流出させるための、熱伝導率
の小さい樹脂（本実施例では、テフロン）製の内パイプ
５７が、流出パイプ５６に圧入されている。この内パイ
プ５７の圧入部端には、フランジ部５７ａが一体成形さ
れており、このフランジ部５７ａのフランジ面は、保温
タンク４０を車両に組付けた状態で、水平になるように
なっている。そして、このフランジ部５７ａは、図２に
示すように内側タンク２１の内周形状に沿った形状で、
円板状に形成されており、内パイプ５７が流出パイプ５
６に圧入された状態では、フランジ部５７ａの外周端部
は、内側タンク２１の内面に当接するようになってい
る。

【００３２】これにより、フランジ部５７ａは、図２に
示すように貯留部２２を上下方向に２つに仕切る仕切り
壁の役割を果たしている。そして、このフランジ部５７
ａにより、貯留部２２は、パイプ２４の側に位置する下
方貯留部２２ａと、内パイプ５７の流入口５８側に位置
する上方貯留部２２ｂとに仕切られている。つまり、フ
ランジ部５７ａは、貯留部２２内でパイプ２４と、内パ
イプ５７の流入口５８との間にて、貯留部２２を２つに
仕切るようになっている。そして、フランジ部５７ａに
は、図２に示すように貯留部２２ａと貯留部２２ｂとを
連通する複数の連通孔１００が形成されている。

【００３３】図４にフランジ部５７ａを図２中上方から
下方に向けて見た上面図を示す。フランジ部５７ａは、
図に示すように円形状をしており、本実施形態では外径
１１０ｍｍとしてある。連通孔１００は、断面円形状に
形成されており、図に示すようにフランジ部５７ａの中
心部に位置する内パイプ５７から、フランジ部５７ａの
径方向に沿って直線的に配列されるように形成されてい
る。そして、連通孔１００は、フランジ部５７ａの径方
向のうち例えば一方向に配列された連通孔１００を連通
孔群１００ａとすると、この連通孔群１００ａの各連通
孔１００は、フランジ部５７ａの内径側から外径側に向
かって、開口面積が大きくなるように形成されている。

【００３４】なお、本実施形態では、連通孔群１００ａ
は、７つの連通孔１００からなり、フランジ部５７ａの
内径側から外径側向かって順に４つ目までは、その内径
が２ｍｍ、５つ目は２．５ｍｍ、残りの２つは３ｍｍと
してある。そして、本実施形態では、このような連通孔
群１００ａが、フランジ部５７ａの周方向の全周にいた
って形成されている。これにより、連通孔１００は、流
出パイプ５７を中心として、フランジ部５７ａに放射状
に形成されている。

【００３５】また、図４に示すようにフランジ部５７ａ
の最も内側には、連通孔１００が形成されておらず、流
入パイプ２４の流入口２４ａから貯留部２２ａ内に流入
した温水の流速を減速させる減速部５７ｂとなってい
る。つまり、図２に示すように内パイプ５７が、流出パ
イプ５６に圧入された状態では、減速部５７ｂは、丁度
流入パイプ２４の流入口２４ａの上方に位置に配置され
る。そして、この状態において、開口面積の異なる複数
の連通孔１００と、流入口２４ａとの流路長は、当然な
がら異なり、フランジ部５７ａの内径側から外径側に向
かって長くなる。そして、本実施形態では、連通孔１０
０と流入口２４ａとの流路長が、長くなるほど連通孔１
００の開口面積を大きくしてある。

【００３６】図５は、保温タンク４０のＢ部拡大図であ
り、内パイプ５７の反フランジ部５７ａ側には、矩形の
温水流出入５８が、内パイプ５７のパイプ周面に設けら
れており、そのパイプ端部の開口部５９には、内パイプ
５７の支持部材をなすステンレス製の支持ピン６０が、
内側タンク２１に溶接されている。そして、支持ピン６
０が溶接されている部位に相当する外側タンク２６に
は、ステンレス製の耐震ピン６１が溶接されており、こ
の耐震ピン６１のピン部の表面は、熱移動量を小さくす
るために、セラミックスでコーティングされている。

【００３７】そして、内側タンク２１の外側には、内側
タンク２１を支持するＬ形のステンレス製耐震スペーサ
６２が溶接されており、この耐震スペーサ６２と耐震ピ
ン６１との接触部位は、半球状に形成されて、両者は点
接触している。次に、三方弁部１１のサーモスタット５
１の作動を述べた後、図１に示す車両用保温式暖房装置
の温水回路２と保温タンク４０との作動を述べる。

【００３８】連通室４６内の温水温度が高く（本実施例
では、４０℃以上）なると、ワックスボックス５３ない
のワックスが膨張し、それに伴って、ワックスボックス
５３が、オリフィス弁４８側に移動し始めるので、開口
部５２ａが開口し、バイパス回路１０が連通し始める。
そして、さらにワックスボックス５３に移動すると、ワ
ックスボックス５３は、オリフィス弁４８の中央部に接
し始めるので、オリフィス４８ｂを閉じる。以下、オリ
フィス４８ｂを通過して保温タンク４０内に流れる温水
回路を、オリフィス回路１０ｂと呼ぶ。さらに、ワック
スボックス５３に移動すると、オリフィス弁４８が移動
し始める。したがって、弁口４７ａが開口し始め、流入
回路１０ａが連通し始める。なお、オリフィス回路１０
ｂは、図４から明らかなように、ワックスボックス５３
によって、オリフィス４８ｂが閉じられるまでは、溝４
９ｃを介して連通している。

【００３９】次に、車両用保温式暖房装置の作動につい
て、図１を用いて述べる。 １．即効暖房モード エンジン始動直後の温水温度が低い（本実施例では、４
０℃未満）場合、低温水が流れ込んでくるため、サーモ
スタット５１は、前述のように作動しないので、バイパ
ス回路１０は閉じた状態を維持している。このため、低
温水は、オリフィス回路１０ｂを通過して保温タンク４
０内に流入し、この保温タンク４０内に流入した低温水
と同量（本実施例では、約１リットル／ｍｉｎ）の、保温タ
ンク内に蓄えられた高温水が、ヒータコア１２内に流入
して即効暖房を行う。

【００４０】２．温水バイパスモード そして、温水温度が上昇（本実施例では、４０℃以上）
するとサモースタット５１が作動し始めるので、バイパ
ス回路１０が開き始める。そして、オリフィス回路１０
ｂが閉じられ、保温タンク４０からのヒータコア１２へ
の温水供給が停止し、水冷エンジン３からの温度が上昇
した温水が、バイパス回路１０を通過して直接ヒータコ
ア１２に流入する。

【００４１】３．蓄熱モード そして、さらに温水温度が上昇すると、オリフィス弁４
８が移動し、流入回路１０ａが開く。これによって、バ
イパス回路１０と流入回路１０ａとの両回路に温水が流
入し、保温タンク４０内およびヒータコア１２の両方に
温水を供給す。因みに、このときの供給温水量は、本実
施例では、約６リットル／ｍｉｎである。

【００４２】次に、本実施例の特徴を述べる。保温タン
ク４０から大気中への全放熱量のうち最も大きな割合を
占める外側タンク開口部２５とパイプ２４との結合部２
７および外側タンク開口部２５が、熱伝導率の小さい樹
脂製の断熱カバー部４１ａで覆われているので、この結
合部２７および開口部２５が直接大気中に露出している
保温タンクに比べて、大気中への放熱量を小さくすると
ができる。したがって、保温能力の向上を図ることがで
きる。また、断熱カバー部４１ａ弁ハウジング４１とは
一体成形されているので、部品点数が減るので、保温タ
ンク４０の製造原価の低減を図ることができる。

【００４３】また、１つのワックスボックス５３によっ
て、バイパス流路１０および流入回路１０ａの開閉を制
御できるので、弁機構を構成する部品点数を減らすこと
ができ、安価に弁機構を構成することができる。また、
オリフィス４８にオリフィス４８ｂが設けられているの
で、オリフィス弁４８を直接可動させて、流入回路１０
ａの開口割合を微調整するものに比べて、容易に開口割
合を微調整することができる。したがって、より安価に
弁機構を構成することができる。

【００４４】そして、本実施形態における最大の特徴
は、内パイプ５７のフランジ部５７ａにある。つまり、
上記即効暖房モードにおいて、エンジン３が始動する
と、ウォータポンプ３が駆動されて、温水温度が低い
（本実施例では、４０℃未満）低温水が、流入パイプ２
４に流れ込んでくる。そして、この低温水の流速（流量
ともいえる）が大きい場合、例えばエンジン３の回転数
が高く、ポンプ４の回転数が高いときには、上述したよ
うに貯留部２２内の強制対流によって流出パイプ５６か
ら保温タンク９外部へ流出する温水の温度が低下してし
まう。

【００４５】なお、この理由としては、ポンプ４の回転
数が高くなると、流入パイプ２４に大量の低温水が流れ
込み、保温タンク９外部へ流出する温水の温度が低下し
てしまうのであるので、フランジ部５７ａは、保温タン
ク９内に低温水が流れこまないように通水抵抗を増加さ
せるようにも機能している。そして、この低温水は、流
入パイプ２４の流入口２４ａから貯留部２２ｂに流れ込
むのであるが、この低温水は流入口２４ａの上方に位置
する減速部５７ｂにぶつかるよう流れることで、この低
温水の流速は低下する。

【００４６】そして、この低温水は、貯留部２２ａ内の
高温水と混じりながら、連通孔１００に流入する。ここ
で、この低温水（実際には低温水と高温水とが混じった
もの以下、混入水）は、開口面積の異なる連通孔１００
によって、流速が調整される。具体的には、本実施形態
では、図２に示すように貯留部２２への温水入口開口部
であるパイプ２４の流入口２４ａと、各連通孔１００と
の流路長が異なる。そして、この流路長が長くなるほど
連通孔１００の開口面積を大きくすることで、連通孔１
００を通過して貯留部２２ａに流入する際には、全ての
連通孔１００から貯留部２２ａに流入する冷温水の流速
がほぼ均一となるようにしてある。

【００４７】そして、例えば、連通孔１００の開口面積
を全て同一にしたとすると、フランジ部５７ａの内径側
に位置する連通孔１００から貯留部２２ｂに流入する混
入水の流速は、外径側に位置する連通孔１００のそれよ
り、高くなる。この結果、この流速が高い冷温水によっ
て、貯留部２２ｂ内に強制対流が生じやすくなり、貯留
部２２ｂ内の温水の温度が、短時間で下がることにな
り、即効暖房モードにおいて、十分な暖房能力が得られ
ないという問題がある。

【００４８】そこで、本実施形態では、上述したように
全ての連通孔１００から貯留部２２ｂに流入する冷水の
流速を均一にすることで、貯留部２２ｂ内での強制対流
ができる限り起こらないようにしてある。そして、図６
に本発明者ら検討した実験データを示す。なお、非混合
率とは、即効暖房モード時において、冷えきった冷水が
貯留部２２に流入したときの冷水と貯留部２２内の温水
との混合度合いを表すものであり、非混合率が１００パ
ーセントであると、冷水と温水とが全く混じっていない
ということである。また、この縦軸である非混合率を、
即効暖房モードにおける保温タンク４０からヒータコア
に供給される温水温度と考えることもできる。

【００４９】なお、実験条件は、貯留部２２内の温水温
度８０°Ｃ、貯留部２２に流入する冷水温度２０°Ｃ、
貯留部２２への流入流量約１リットル／ｍｉｎとしてある。
そして、厳密に言えば本実施形態における非混合率は、
貯留部２２から流出する温水温度が、殆ど下がらず即効
暖房にとして有効に使える７５。Ｃ以上の温水を、どれ
だけ長時間流しつづけれるかという有効暖房能力という
ことができる。

【００５０】そして、図６を見ても分かるように従来の
ものでは、保温タンク４０への流入流量（流速とも言え
る）が少ない約１リットル／ｍｉｎでは本実施形態と非混合
率はそれほど変わらないが、流入流量が多くなるほど、
従来のものでは非混合率が低下するが、本実施形態のも
のでは、若干ながら下がるものの、高い非混合率を維持
することができる。

【００５１】なお、実験条件を、貯留部２２内の温水温
度８８°Ｃ、貯留部２２に流入する冷水温度２５°、流
入流量約６リットル／ｍｉｎにおいて、従来のものでは非混
合率が著しく低いので、貯留部２２から流出する温水温
度６５°Ｃとなり、一方、本実施形態では貯留部２２か
ら流出する温水温度８４°Ｃとなった。また、本発明者
らの検討によると、非混合率は、フランジ部５７ａに形
成された複数の連通孔１００の開口面積割合により、大
きく影響受けることが分かった。この実験データを図７
に示す。なお、実験条件は、貯留部２２内の温水温度８
０°Ｃ、貯留部２２に流入する冷水温度２０°Ｃ、貯留
部２２への流入流量約１リットル／ｍｉｎとしてある。

【００５２】これを見て分かるように、貯留部２２への
流入流量が少ないときにおいて、非混合率を９０パーセ
ント以上の高い値とするには、開口面積割合比３０パー
セントから４５パーセントの間が良いことがわかる。こ
れにより、貯留部２２内の温水の温度を出来る限り下げ
ずに、長時間温水をヒータコア１２へ送ることができ、
乗員の暖房感を与えながら、長時間即効暖房モードとす
ることができる。

【００５３】そして、さらに本実施形態において、保温
タンク４０に貯留された高温水を即効暖房モードの他
に、エンジンを即効的に暖機する即効暖機モードを追加
したとする。具体的には、車室内に即効暖機スイッチ
（図示しない）を設け、この即効暖機スイッチをオンす
ると、二方弁１５がヒータコア１２への流路を閉じるよ
うにする。すると、貯留部２２に貯留された高温水は、
ヒータコア１２をバイパスしてバイパス回路１６を流れ
てエンジン３に流れ込む。なお、この場合、エンジン３
を通過した高温水は、それほど温度が高くないので、サ
ーモスタット８によりラジエータ５へは温水は流れな
い。

【００５４】従って、本実施形態の保温タンク４０にて
エンジン３を即効暖機する場合においても、上述したよ
うに貯留部２２から流出する温水の温度が低下すること
なく、十分にエンジンを暖機することができる。そし
て、図８に本発明者らが本実施形態における保温タンク
４０を即効暖機モードにて使用したときの実験データを
示す。なお、実験条件は、０°Ｃ雰囲気中に車両を長時
間（例えば２４時間）放置した状態で、貯留部２２の温
水温度８８°Ｃとしてある。また、貯留部２２に流入す
る初期冷水温度も、０°Ｃであり、貯留部２２への流入
流量を約６リットル／ｍｉｎとした。

【００５５】そして、この条件において本実施形態の保
温タンク４０では、貯留部２２から流出する温水温度は
８４°Ｃ、従来のものでは６５°Ｃとなるので、本実施
形態では従来に比較して燃費２．５％、エミッション低
減２４％という優れた効果を有する。なお、エミッショ
ンとは、エンジンから排出される排気ガス中に含まれる
有害物質（窒素酸化物等）を表す。

【００５６】つまり、本実施形態では、貯留部２２ａに
流入した冷水が、直接貯留部２２ｂに流れ込まずに、フ
ランジ部５７ａの連通孔１００を通じて流れ込むように
したので、貯留部２２ｂにて強制対流が起こりにくいの
で貯留部２２ｂ内の温水を温度をほとんど低下させず
に、流出パイプ５６に流入させることができるので、即
効暖房モードにおいて、暖房能力を長時間にかけて十分
維持することができる。

【００５７】また、本実施形態では、このようなフラン
ジ部５７ａによって、貯留部２２内の熱の拡散を抑制す
ることができ、保温タンク４０の保温性を向上させるこ
とができる。また、本実施形態では、内側タンク２１内
への温水の流出入は、パイプ２４とそれに同心状に配置
された流出パイプ５６によって行われるので、流出用、
流入用等のそれぞれ独立した開口部を、内側タンク２１
に設ける場合に比べて、大気中への放熱量を減らすこと
ができる。

【００５８】また、突出部９ａの外側全体を覆うように
弁ハウジング４１が配置されているので、Ｏリング２８
を突出部９ａの外側タンク２６外側に配置することがで
きる。したがって、パイプ２４の内側にＯリング２８を
配置する場合に比べて、パイプ２４の内径を大きくせず
に、温水が流れる有効断面を大きく確保することができ
る。したがって、温水の流出入抵抗を小さくすることが
できるので、保温タンク４０内に温水を充填する時間を
短縮することができる。

【００５９】（第２実施形態）上記第１実施形態では、
保温タンク部９に三方弁部１１を一体的に形成し、この
三方弁部１１が温水回路の切り換えと共に、流量調整機
構をも兼ね備えていた。しかしながら、本発明は、この
ような三方弁部１１が無いものでも適用できる。図９に
本実施形態における保温タンク部９を示す。なお、図９
において、上記第１実施形態と同様な機能を果たすもの
は、同一の符号を付ける。

【００６０】本実施形態では、上記第１実施形態におけ
る三方弁部１１が無いのでバイパス回路１０も存在しな
い。従って、本実施形態における保温タンク部９に通じ
る流入流出口は、保温タンク４０内に温水を導く温水流
入口４２と、保温タンク４０内に蓄えられた温水を流出
する温水流出口４３のみである。そして、図１にこの保
温タンク９を当てはめると、保温タンク９に流入する温
水の温度に係わらずウォーターポンプ４が駆動していれ
ば、常時温水流入口４２から貯留部２２へ温水が流入
し、貯留部２２内の温水が温水流出口４３から流出し
て、ヒータコア１２に流れるようになっている。このよ
うなものにも、本発明保温タンク９は適用できる。

【００６１】（他の例）上記実施形態では、パイプ２４
と流出パイプ５６とは同心状に配置して二重管構造とな
っていたが、パイプ２４と流出パイプ５６とを別々に形
成しても良い。また、上記実施形態では、貯留部２２の
下方から温水を流入流出させるようにしたが、これら温
水の流入および温水の流出は、貯留部２２のどこから行
っても良い。

【００６２】また、上記実施形態では、フランジ部５７
ａを内パイプ５７に一体形成したが、例えば別体にてフ
ランジ部５７ａを形成しておき、内側タンク２２の内面
に溶接等にて接合するようにても良い。また、上記実施
形態では、フランジ部５７ａが内側タンク２１の内面に
当接するようにしたが、この内面とフランジ部５７ａと
の間に隙間が開いていても良い。つまり、本発明ではパ
イプ２４の流出口２４ａの開口面積より十分大きい連通
孔１００を有するフランジ部５７ａを設け、流出口２４
ａから貯留部２２ｂ内に温水が流入した際に、この連通
孔１００を通過して貯留部２２ｂに流入するようなもの
であれば良い。

【００６３】また、フランジ部５７ａは、パンチメタル
のように穴（連通孔）の開口面積が一定なもの用いても
良い。また、上記実施形態のものにおいて、フランジ部
５７ａを複数設け、貯留部２２を３つ以上に仕切るよう
にしても良い。さらに、本発明に係る保温タンクは、温
水式暖房装置の保温タンクのみならず、エンジンオイ
ル、ミッションオイルまたはオートマチックトランスミ
ッションオイル等のエンジン始動直後の暖気用熱源とし
ても使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における冷却回路１温水
回路２とを示す図である。

【図２】上記第１実施形態における保温タンク９の詳細
図である。

【図３】図２中Ａ−Ａ断面図である。

【図４】上記実施形態におけるフランジ部５７ａの詳細
図である。

【図５】上記第１実施形態における保温タンク９の詳細
図である。

【図６】上記第１実施形態における流入流量と非混合率
との関係を表す図である。

【図７】上記第１実施形態における開口比と非混合率と
の関係を示す図である。

【図８】上記第１実施形態における温水温度と、燃費向
上およびエミッション低減との関係を示す図である。

【図９】本発明の第２実施形態における保温タンク９を
示す図である。

【符号の説明】

９…保温タンク、２２ａ、２２ｂ…貯留部、２４…パイ
プ、５６…流出パイプ、５７…内パイプ、５７ａ…フラ
ンジ部、１００…連通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉 光 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にエンジン冷却水を貯留する貯留部
   （２２ａ、２２ｂ）を有する断熱構造の保温タンク
   （９）であって、 この保温タンク（９）は、 前記貯留部（２２ａ、２２ｂ）内に前記エンジン冷却水
   を流入させる流入流路（２４）と、 この流入流路（２４）から前記エンジン冷却水が前記貯
   留部（２２ａ、２２ｂ）内に流入することで、この貯留
   部（２２ａ、２２ｂ）内のエンジン冷却水を前記保温タ
   ンク外部に流出させる流出流路（５６、５７）とを有
   し、 前記貯留部（２２ａ、２２ｂ）内で、前記流入流路（２
   ４）と前記流出流路（５６、５７）との間には、前記貯
   留部（２２ａ、２２ｂ）を複数に仕切るように仕切り壁
   （５７ａ）が設けられ、 この仕切り壁（５７ａ）には、複数に仕切られた貯留部
   （２２ａ、２２ｂ）間を連通する複数の連通孔（１０
   ０）が形成されていることを特徴とする保温タンク。
2. 【請求項２】 内部にエンジン冷却水を貯留する貯留部
   （２２ａ、２２ｂ）を有する断熱構造の保温タンクであ
   って、 前記貯留部（２２ａ、２２ｂ）の重力方向下方部位に設
   けられ、この貯留部（２２ａ、２２ｂ）に前記エンジン
   冷却水を流入させる流入流路（２４）と、 前記貯留部（２２ａ、２２ｂ）内で、前記流入流路（２
   ４）より重力方向上方に設けられ、前記流入流路（２
   ４）から前記エンジン冷却水が前記貯留部（２２ａ、２
   ２ｂ）に流入することで、この貯留部（２２ａ、２２
   ｂ）内のエンジン冷却水を前記保温タンク外部に流出さ
   せる流出流路（５６、５７）とを有し、 前記貯留部（２２ａ、２２ｂ）内で、前記貯留部（２２
   ａ、２２ｂ）における前記流入流路（２４）口と前記流
   出流路（５６、５７）との間には、前記貯留部（２２
   ａ、２２ｂ）を複数仕切るように仕切り壁（５７ａ）が
   設けられ、 この仕切り壁（５７ａ）には、複数に仕切られた貯留部
   （２２ａ、２２ｂ）間を連通する複数の連通孔（１０
   ０）が形成されていることを特徴とする保温タンク。
3. 【請求項３】 前記複数の連通孔（１００）は、各連通
   孔（１００）と前記流入流路（２４）の前記貯留部（２
   ２ａ、２２ｂ）への流出口（２４ａ）との流路長が大き
   くなるほど、開口面積が大きくなっていることを特徴と
   する請求項１または２記載の保温タンク。
4. 【請求項４】 前記流出流路（５６、５７）は、前記貯
   留部（２２ａ、２２ｂ）内に設けられたパイプ状の温水
   排出パイプにて構成されており、 前記流入流路（２４）は、この温水排出パイプの外周部
   位に設けられており、前記流入流路（２４）と前記流出
   流路（５６）とは２重管構造となっていることを特徴と
   する請求項１ないし３いずれか一つに記載の保温タン
   ク。
5. 【請求項５】 前記仕切り壁（５７ａ）に形成された前
   記複数の連通孔（１００）の開口面積割合は、３０〜４
   ５パーセントに設定されていることを特徴とする請求項
   １ないし４いずれか一つに記載の保温タンク。