特開 2022-152514 サージタンク構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022152514

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】サージタンク構造

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/00 20060101AFI20221004BHJP

【ＦＩ】

F01P11/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021055310

(22)【出願日】2021-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １２０，７０３７２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(74)【代理人】

【識別番号】100111143

【弁理士】

【氏名又は名称】安達 枝里

(72)【発明者】

【氏名】直井 人士

(57)【要約】

【課題】圧力バルブ及びバルブホルダの安定性を確保することができるサージタンク構造を提供すること。
【解決手段】内燃機関１０を冷却するために冷却水が循環する冷却回路１に備えられるサージタンク１４の構造であって、冷却回路１の内部圧力が所定圧以上にならないようにする圧力バルブ３０と、圧力バルブ３０を固定するためのバルブホルダ２０とを有し、バルブホルダ２０は、圧力バルブ３０と内径側で接触する接触部が形成されており、バルブホルダ３０は、樹脂及び金属から構成され、少なくとも接触部が金属から構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関を冷却するために冷却水が循環する冷却回路に備えられるサージタンク構造であって、
前記冷却回路の内部圧力が所定圧以上にならないようにする圧力バルブと、
前記圧力バルブを固定するためのバルブホルダと、を有し、
前記バルブホルダは、前記圧力バルブと内径側で接触する接触部が形成されており、
前記バルブホルダは、樹脂及び金属から構成され、少なくとも前記接触部が金属から構成されていることを特徴とするサージタンク構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はサージタンク構造に係り、詳しくは内燃機関の冷却水を貯留するサージタンクのバルブホルダの構造に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１のように、内燃機関の水冷式冷却システムにおいては、内燃機関の冷却水を冷却するためにラジエータ及びラジエータに接続されるサージタンクが備えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭５９－１９９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような内燃機関の水冷式冷却システムには、圧力バルブを用いて、冷却水の沸点を上昇させるのが一般的である。しかし、近年、燃費改善などの目的から、圧力バルブに要求される許容圧力値の上昇や、冷却システムにおける常用冷却水温度の上昇が望まれており、圧力バルブにかかる負荷が増加する傾向にある。そのため、圧力バルブ、及び、当該圧力バルブが装着されるバルブホルダの構造に対する安定性がさらに重要になっている。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力バルブ及びバルブホルダの安定性を確保することができるサージタンク構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

【0007】

本適用例に係るサージタンク構造は、内燃機関を冷却するために冷却水が循環する冷却回路に備えられるサージタンク構造であって、前記冷却回路の内部圧力が所定圧以上にならないようにする圧力バルブと、前記圧力バルブを固定するためのバルブホルダと、を有し、前記バルブホルダは、前記圧力バルブと内径側で接触する接触部が形成されており、前記バルブホルダは、樹脂及び金属から構成され、少なくとも前記接触部が金属から構成されていることを特徴とする。

【0008】

このように冷却回路の内部圧力を維持するための圧力バルブと当該圧力バルブを固定するバルブホルダとの接触部を金属とすることで、当該接触部は樹脂よりも熱や圧力に対して変形しにくくなり、安定的に圧力バルブとバルブホルダと接触状態を維持することができる。これにより、圧力バルブ及びバルブホルダの安定性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係るサージタンクを含む内燃機関の冷却回路の概略構成図である。

【図2】サージタンクのバルブホルダの断面図である。

【図3】圧力バルブの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明のサージタンク構造の一実施形態について図を参照しながら以下に説明する。

【0011】

図１には本実施形態のサージタンクを含む内燃機関の冷却回路の概略構成図が、図２には圧力バルブの断面図が、図３にはサージタンクのバルブホルダの断面図を表している。

【0012】

図１に示す冷却回路１は、エンジン（内燃機関）１０のウォータジャケット１０ａ内を冷却水（冷媒）が流通し、エンジン１０を冷却するための水冷式冷却システムにおける回路である。なお、エンジン１０が冷却水温度よりも低い状態にあるときは冷却水の循環によりエンジン１０を暖気させることも可能である。

【0013】

詳しくは、本実施形態の冷却回路１には、車両（例えばトラック）の動力源であるエンジン１０と、エンジン１０の動力を利用して冷却水を循環させるウォータポンプ１１、外気と熱交換して冷却水を冷却するラジエータ１２、冷却水の温度に応じて冷却水の流路を変更するサーモスタット１３、冷却水を貯留するサージタンク１４が介装されている。

【0014】

エンジン１０が始動され、エンジン１０が十分に暖気されていない（冷時）場合、冷却水はエンジン１０から配管Ｐ１を介してサーモスタット１３に流れ、当該サーモスタット１３から配管Ｐ２を通ってウォータポンプ１１に達し、当該ウォータポンプ１１によってエンジン１０のウォータジャケット１０ａ内に圧送され、エンジン１０が十分に暖気されるまでこの循環が繰り返される。

【0015】

そして、エンジン１０の暖気が進み、冷却水の温度が所定温度以上に上昇すると、サーモスタット１３は、配管Ｐ１からの冷却水を配管Ｐ２側に流すのを止めて、配管Ｐ３側に流す。配管Ｐ３を通った冷却水はラジエータ１２によって冷却され、配管Ｐ４を介してウォータポンプ１１によってエンジン１０のウォータジャケット１０ａ内に圧送されてエンジン１０を冷却する。

【0016】

更に、エンジン１０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。膨張した量の冷却水は配管Ｐ５及び、配管Ｐ６を介してサージタンク１４に流れ込む。サージタンク１４内に流れ込んだ冷却水は、当該サージタンク１４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Ｐ７を介してウォータポンプ１１に吸入されて、ウォータジャケット１０ａに圧送される。

【0017】

このように構成される冷却回路１の内部圧力は、１００℃でも冷却水が沸騰しないように大気圧以上に維持される。この大気圧以上の内部圧力を維持するために、サージタンク１４上部のバルブホルダ２０に圧力バルブ３０が装着されている。

【0018】

図２に示すように、バルブホルダ２０は、サージタンク１４の上面に形成された注水口１４ａ周縁部分に溶着されている。

【0019】

バルブホルダ２０は、ホルダ本体部２１が注水口１４ａよりも径の大きい筒状をなしている。当該ホルダ本体部２１の上部外周には、外側に突出した環状鍔部２２が形成されている。ホルダ本体部２１の中央部分には、図示しないリザーバタンクと連通している連通孔２３が形成されている。

【0020】

ホルダ本体部２１の下部内周は、注水口１４ａと同径をなすよう内径側に狭まっており、具体的にはホルダ本体部２１の内周面から環状溝部２４を介して環状突起部２５が形成されている。環状突起部２５は環状溝部２４よりもホルダ本体部２１の軸方向Ｏｈの先端側（上側）に突出しており、環状突起部２５が注水口１４ａと同径の開口縁をなしている。

【0021】

さらに、このホルダ本体部２１の下部内周部分においては、ホルダ本体部２１の下部内周面から環状溝部２４及び環状突起部２５が金属部２６により構成されている。バルブホルダは、この金属部２６以外の部分は樹脂により構成されている。またサージタンク１４も主に樹脂により構成されている。

【0022】

このバルブホルダ２０に装着される圧力バルブ３０は、図３に示すように、主に、頂部をなすキャップ部３１と、リテーナ３２と、正圧弁３３と、負圧弁３４とを有している。

【0023】

詳しくは、キャップ部３１は、樹脂製のキャップカバー３１ａの内面に金属のキャッププレート３１ｂが設けられている。

【0024】

キャッププレート３１ｂの中央部にてリテーナ３２の第１リテーナプレート３２ａとリテーナラバー３２ｂと第２リテーナプレート３２ｃが固定されている。リテーナラバー３２ｂは、第１リテーナプレート３２ａと第２リテーナプレート３２ｃにより、圧力バルブ３０の軸方向Ｏｂにおいて挟持されている。第１リテーナプレート３２ａ、リテーナラバー３２ｂ、第２リテーナプレート３２ｃはそれぞれ円盤状をなしており、第２リテーナプレート３２ｃは他より径が小さくリテーナラバー３２ｂの周縁側の一側面は露出している。圧力バルブ３０をバルブホルダ２０に装着した際には、このリテーナラバー３２ｂの一側面に上述のバルブホルダ２０の上部開口縁が接触してシールすることになる。

【0025】

正圧弁３３は、軸方向Ｏｂに延びる軸部とその先端にて径方向に拡がった傘状部からなる正圧弁体３３ａが正圧弁用スプリング３３ｂにより付勢されており、当該正圧弁体３３ａの傘状部の一面側には円盤状の正圧ラバー３３ｃが配設されている。図３にて点線で示すように、圧力バルブ３０をバルブホルダ２０に装着した際には、この正圧ラバー３３ｃの一側面にバルブホルダ２０の環状突起部２５が接触してシールすることになる。

【0026】

負圧弁３４は、正圧弁体３３ａの内部から一側に貫通して延びる軸部とその先端にて径方向に拡がった傘状部からなる負圧弁体３４ａが負圧弁用スプリング３４ｂにより付勢されている。負圧弁体３４ａは正圧弁体３３ａとは逆方向に付勢されており、具体的には正圧弁体３３ａは軸方向Ｏｂの一側に付勢され、負圧弁体３４ａは軸方向Ｏｂの他側（頂部側）に付勢されている。

【0027】

このように構成された圧力バルブ３０は、冷却回路１の内部圧力が所定の上限圧力以上になると正圧弁３３が開き、つまり正圧ラバー３３ｃとバルブホルダ２０の環状突起部２５とが離間して、そこから圧力が外部（連通孔２３）に抜けて、圧力を低下させる機能をなす。一方、冷却回路１の内部圧力が所定の下限圧力以下となると負圧弁３４が開くことで、図示しないリザーバタンクから正圧弁３３内を通って冷却水を吸い込むよう機能する。

【0028】

圧力バルブ３０において、サージタンク１４内、つまりは冷却回路１の内部圧力を高圧で維持するには、正圧ラバー３３ｃとバルブホルダ２０の環状突起部２５との接触部が全域で偏りなく接触していることが理想的である。例えば、バルブホルダ２０はサージタンク１４に溶着により取り付けられているが、環状突起部２５が樹脂製であると、溶着時の熱により変形して、環状突起部２５により形成される開口面の平面度が規格から外れるおそれがある。これに対して、本実施形態のサージタンク１４のバルブホルダ２０は、環状突起部２５を含めて金属部２６により構成されている。金属部２６は樹脂部分よりも熱や圧力に対して変形しにくいことから、環状突起部２５により形成される開口面の平面度を安定化させることができる。

【0029】

したがって、本実施形態のバルブホルダ２０を有するサージタンク１４は、全部分が樹脂製のバルブホルダよりも安定的にサージタンク１４（つまり冷却回路１）の内部圧力を維持することができる。

【0030】

このようにして、本実施形態のサージタンク１４は、圧力バルブ３０及びバルブホルダ２０の安定性を確保することができる。これにより、燃費改善等を目的とした冷却回路１の内部圧力の高圧化も実現することができる。

【0031】

以上で本発明に係るサージタンク構造の実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではなく、他のサージタンクにも適用可能である。

【0032】

上記実施形態では、バルブホルダ２０のホルダ本体部２１の内周面から環状溝部２４及び環状突起部２５を金属部２６としているが、金属部の範囲はこれに限られるものではない。例えば、金属部は、少なくとも圧力バルブの正圧ラバーとの接触部を含んでいればよいことから、環状突起部のみを金属部としてもよい。

【0033】

また、金属部２６と樹脂から構成されるバルブホルダ２０は、射出成形など様々な方法で成形できる。例えば、射出成形を行う場合、射出成型前に金属部２６に汎用接着剤を塗布した後、射出成型を行い成形しても良い。このようにすれば、接着剤により金属部２６と樹脂部材の気密性のさらなる向上を得ることが期待できる。

【0034】

また、圧力バルブの構造は上記実施形態のものに限られず、例えば負圧弁を備えていない圧力バルブのバルブホルダを備えたサージタンクにも適用可能である。

【符号の説明】

【0035】

１ ：冷却回路
１０ ：エンジン
１４ ：サージタンク
１４ａ ：注水口
２０ ：バルブホルダ
２１ ：ホルダ本体部
２２ ：環状鍔部
２３ ：連通孔
２４ ：環状溝部
２５ ：環状突起部
２６ ：金属部
３０ ：圧力バルブ

【図1】

【図2】

【図3】