JP5603260B2 - リザーバタンクの空気通路構造 - Google Patents

Description

本発明はリザーバタンクの空気通路構造に関する。特にタンクの振動による冷却水の液漏れを防止できるリザーバタンクの空気通路構造に関する。

自動車等の内燃機関には冷却水を循環させる冷却系が備えられることが多く、それら冷却系においては、冷却水の温度変化による体積変化や、蒸発などによる冷却水の減少に対応するために、リザーバタンクと呼ばれる冷却水の補充用タンクが設けられることが通例である。このようなリザーバタンクにおいては、リザーバタンク内部の冷却水はパイプなどによって冷却系に接続されるとともに、冷却水の移動に伴うリザーバタンク内部の気圧変化を防ぐために、リザーバタンクの冷却水注入口や注入キャップに通気孔すなわち空気通路を設けることが多い。そしてこの空気通路は、冷却水のオーバーフロー通路としても機能する。

そのようなリザーバタンクの空気通路構造として、特許文献１に開示されるような技術が例示される。特許文献１の技術においては、キャップに通路を開口させて、この通路をキャップの外周部から突き出させて形成し、その出口を下向きに大気に開口させ、通路３の側方に庇を形成する技術が開示されている。

また、特許文献２にも同様の技術が開示されている。そして特許文献２の技術においては、キャップと注入口の間にパッキンが挟持されている。

特開平８−１４４７５９号公報 特開平７−９１２５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のリザーバタンクにおいては、車両の振動が激しくなるとタンク上部に激しく波立った冷却水が注入口に到達して、通路を通じて冷却水が液漏れしてしまうおそれがあり、液漏れ防止性を高めることが望まれていた。また、この技術においては、特許文献２のようなパッキンを設けても、通路部分ではパッキンが挟持されないためシール性が不十分となりやすく、この部分から液漏れしやすくなることが判明した。

冷却水の液漏れを防止する他の技術としては、タンク内部にバッフル板を設ける技術や、タンクの注入口に冷却水の返し板を設ける技術も知られているが、これら技術を採用すると、リザーブタンクの構成が複雑化する傾向があり、タンクや注入口の形状によってはこれら技術が採用できないこともある。

本発明の目的は、構成が簡単であり、冷却水の液漏れ防止性の高い、リザーバタンクの空気通路構造を提供することにある。

発明者らは、鋭意検討の結果、タンク本体の注入口部分とシール板とキャップを利用して、折れ曲がった空気通路を形成すると共に、キャップを利用して設けられる通路をキャップの周縁に沿って設け、該通路をキャップの周縁の内側で他の通路と連絡させると、上記課題が解決されることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、リザーバタンクのキャップ部に設けられ、タンクの内部空間と外部空間とを互いに連通させる空気通路の構造であって、キャップ部は、タンク本体に設けられた注入口に、シール板を挟持してキャップが取付けられて構成され、空気通路は、第一通路と第二通路と第三通路とが順番に直列に連通して構成される通路を含み、第一通路は、タンク本体の注入口内側に突設された第一通路下側部分と、シール板とにより形成されると共に、その一端がタンク内部空間に連通し、水平方向に延在するようにされ、第二通路は、キャップの蓋部分をタンク外側に向けて突出させて形成した第二通路上側部分と、シール板とにより形成されると共に、キャップの周縁に沿う方向に延在するようにされ、第三通路は、上下方向に延在する通路を有するよう、注入口内側にタンク本体と一体に形成されると共に、その一端がタンク外部空間に連通するようにされ、シール板には、第一通路と第二通路および第二通路と第三通路をそれぞれ互いに上下方向に連通する貫通穴が設けられ、第二通路と第三通路が互いに連通する部分が、注入口の周縁よりも内側に設けられると共に、第一通路と第二通路とが互いに連通する部分から、水平方向もしくは下方向に分岐する第四通路が設けられ、第四通路はタンク内部空間に連通するリターン通路とされたリザーバタンクの空気通路構造である。

本発明のリザーバタンク空気通路構造によれば、簡単な部品構成で、複雑なラビリンス状の空気通路が形成でき、空気通路からの冷却水漏れを効果的に防止または抑制できる。また、第二通路をキャップの周縁に沿う方向に延在するように構成したので、第二通路を長く設けることができ、空気通路からの冷却水漏れを特に効果的に防止または抑制できる。さらに、第二通路と第三通路が互いに連通する部分が、注入口の周縁よりも内側に設けられるようにしたので、キャップと注入口の間のシールをより確実なものとできて、冷却水漏れを特に効果的に防止または抑制できる。

本発明が適用されたリザーバタンクの実施形態を示す斜視図である。 タンク本体を注入口が開口する上側から見た図である。 タンク本体の注入口部分を拡大した斜視図である。 キャップを取付けたリザーバタンクを上側から見た図である リザーバタンクの注入口付近の構造を、図４のＹ−Ｏ−Ｘ線に沿う断面で示した断面図である。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、適宜その形態を変更して実施することもできる。
図１は、本発明が適用されたリザーバタンクの実施形態を示す斜視図である。図１には、キャップ部分を分解した状態で示している。リザーバタンクはキャップ３をタンク本体１の冷却水注入口１２に嵌着して構成されており、その内部に冷却水５０を保持する。注入口１２とキャップ３の間には、シール板２が挟持されて、注入口１２とキャップ３の周縁部をシールしている。タンク本体１は、注入口１２を備える上側タンクケース１１と、下側タンクケース１２とが溶着一体化されて、略直方体状の中空体に構成されている。注入口１２は上側に向かって開口するよう、円筒状に設けられている。

キャップ３には、蓋部分３１を貫通するようにパイプ３３が一体成形されており、パイプ３３のタンク内側にはチューブ（図示せず）が接続されて、チューブの先端がタンク本体１の底面付近まで冷却水５０内に入れられるとともに、パイプ３の他端が自動車用エンジンの冷却系回路の減圧弁を介した大気圧側の回路に接続されて、冷却水温度の上昇／下降などにより冷却水体積が膨張／縮小した際には、それを補うように、リザーバタンク内の冷却水５０が冷却系に供給され／戻されるようにやり取りされる。

タンク本体１は冷却水５０に侵されないような熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン樹脂（ＰＥ）やポリプロピレン樹脂（ＰＰ）などにより構成される。キャップ３も、冷却水５０に侵されないような熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン樹脂（ＰＥ）やポリプロピレン樹脂（ＰＰ）などにより構成することもでき、タンク本体１を構成する樹脂よりも軟質な樹脂でキャップ３を構成すれば、キャップ３を注入口１２に嵌着するのに好都合である。また、タンク本体やキャップを金属材料により構成することもできる。シール板２は、ゴムや熱可塑性エラストマーなどのエラストマー材料や発泡樹脂材料などからなる板材により構成され、シール板２の構成材料もまた、冷却水５０に侵されない材料から選択することが好ましい。

本発明においては、注入口１２に対し、シール板２を挟持するようにキャップ３が取付けられたキャップ部に、空気通路Ｐが設けられている。空気通路Ｐは、タンク本体１の注入口１２の部分と、シール板２、キャップ３によって形成される。この空気通路により、リザーバタンク内部空間と外部（大気）とが連通し、リザーバタンク内部の冷却水が増水／減水しても、それを補うように空気が排気／給気されて、リザーバタンク内部の圧力が高まらないようになっている。

キャップ３や注入口１２の構造および形成される空気通路Ｐについて詳述する。図２はタンク本体に形成された注入口１２を注入口が開口する上側から見た図であり、図３は注入口１２部分を拡大した斜視図である。図４には、キャップ３を取り付けたリザーバタンクを上側から見た図を示し、図５は、注入口やキャップの部分の、図４中のＹ−Ｏ−Ｘ線に沿う断面図である。図５においては、左半分をＹ−Ｏ断面で、右半分をＯ−Ｘ断面で示している。タンクの内外を連絡する空気通路Ｐは、後述する第一通路Ｐ１、第二通路Ｐ２、第三通路Ｐ３が直列に連通して構成されている。具体的には、タンク本体の内部空間に第一通路Ｐ１が連絡しており、第一通路Ｐ１に第二通路Ｐ２が連絡し、第二通路Ｐ２に第三通路Ｐ３が連絡し、第三通路Ｐ３がタンクの外部（大気）に連絡している。

第一通路Ｐ１は、タンク本体の注入口の内側に突設された樋状の第一通路下側部分１２１と、シール板２とによって形成される通路である。本実施形態では、注入口の内周面から第一通路下側部分１２１の底部分が内側に向かって突出し、底部分の端部から、第一通路下側部分１２１の側壁部が上に向かって立設されて、樋状の通路とされている。第一通路下側部分１２１の側壁部の上端縁は、シール板２やキャップ３を組み付けた状態で、シール板２の下面と密着して、第一通路下側部分１２１とシール板２とにより第一通路Ｐ１が形成される。第一通路下側部分１２１は、注入口１２内部に一体成形されることが好ましい。第一通路Ｐ１は、水平方向に延在するようにされ、その一端Ｐ１ａがタンク内部空間側に連通するようにされ、他端Ｐ１ｂ側で、第二通路Ｐ２と連絡するよう構成される。本実施形態においては、第一通路Ｐ１は、注入口１２の内周に沿って設けられているが、これに限定されず、例えば、注入口の半径方向に沿うように第一通路を設けることも可能である。

第一通路が水平方向に延在することにより、振動により上下方向に揺動する冷却水が、直接第一通路に突入することが防止され、空気通路Ｐからの冷却水漏れの抑制に寄与する。

第二通路Ｐ２は、キャップ３とシール板２の間に形成される。キャップ３は、注入口１２を覆う形状に形成された蓋部分３１と、蓋部分３１を取り囲むように形成された周縁部３２と、蓋部分３１を貫くように設けられたパイプ３３を備えている。キャップ３と注入口１２の端部とでシール板２が挟持されるようにキャップが取付けられて、周縁部３２が注入口の端部に係止してキャップが固定される。

キャップの蓋部分３１には、タンク外側に向けて蓋部分を突出させて形成された溝状（もしくはトンネル状）の第二通路上側部分３１１が形成されている。ここで溝状とは、タンク内側から見て溝状であることをいい、トンネル状とはタンク外側から見てトンネル状であることをいう。キャップを注入口に組み付けた状態で、キャップの蓋部分３１の下面とシール板２の上面とが密着して、第二通路上側部分３１１と、シール板２によって、第二通路Ｐ２が形成される。第二通路Ｐ２は、キャップ３の周縁に沿う方向に延在するように形成されている。本実施形態においては、第二通路Ｐ２は、キャップの全周の約１／４にわたるような長さの円弧状に設けられている。第二通路Ｐ２は、キャップ３のタンク内側に形成されており、第二通路Ｐ２はタンク外部空間とは直接は連通していない。第二通路Ｐ２の一端は、第一通路Ｐ１の他端Ｐ１ｂに対向する位置となるように設けられ、第二通路Ｐ２の他端は、後述する第三通路Ｐ３と対向する位置で、注入口１２の周縁よりも内側となる位置に設けられている。

第二通路Ｐ２がキャップの周縁に沿う方向に延在して形成されることにより、注入口やキャップ周りのコンパクトなスペースの中であっても、第二通路の長さを長く取ることができる。第二通路の長さが長く取れると、空気通路Ｐからの冷却水漏れの抑制に寄与する。

シール板２は、その本体部２１が、注入口１２の上端縁とキャップの蓋部分３１の間に挟持されて、当該部分をシール可能な形状（本実施形態では円盤状）に形成されている。シール板２の中央には、パイプ３３が貫通可能な穴が設けられているが、他の部分では、シール板によって、タンク本体側とキャップ側とが仕切られるようにされている。そして、第一通路Ｐ１と第二通路Ｐ２とは、シール板２に設けられた貫通穴２２により連通される。また、第二通路Ｐ２と後述する第三通路Ｐ３も、シール板２に設けられた別の貫通穴２３により連通される。これら貫通穴は、第一通路Ｐ１ないし第三通路Ｐ３を互いに上下方向に連絡する。

第三通路Ｐ３は、注入口の開口方向（上側）から見て注入口の周縁よりも内側となる位置から、上下方向に延在する通路部分を含むように、注入口１２の内側に上側タンクケース１１と一体成形されて設けられている。即ち、注入口１２の内側には、第三通路となる筒状の空間が形成されるように、周壁Ｓが設けられ、周壁Ｓの上端縁と注入口周縁とで囲まれる空間が第三通路Ｐ３の入り口となる。周壁Ｓの上端縁はシール板２に密接するようにされ、第三通路Ｐ３とタンク内部空間が互いに隔てられている。周壁Ｓの下部は、上側タンクケース１１の内周面または注入口の周壁の内周面に接続されるとともに、接続部の近くで、第三通路Ｐ３がタンクの外部空間（大気）に開放されている。即ち、第三通路Ｐ３は、注入口１２の内側からスタートして、通路の一部が上下方向に延びて、タンクケース１１を貫通して外部に連絡するように形成された通路である。第三通路Ｐ３の具体的様態は、その一端が注入口の周縁の内側に設けられ、他端が大気に開放する様態のものであれば、他の形態であっても良い。

以上の構成により、タンク本体１の注入口１２とキャップ３およびシール板２によって、タンク内部空間から大気に向かう空気通路Ｐが、水平な第一通路Ｐ１、上下方向の貫通穴２２、キャップの周縁に沿う方向に設けられた第二通路Ｐ２、上下方向の貫通穴２２、上下に延在する第三通路Ｐ３を、順に直列に連絡した形態に構成される。なお、空気通路Ｐには、他の通路要素を追加しても良く、例えば、第三通路にさらにチューブを接続するようにしても良い。

さらに、本実施の形態においては、空気通路Ｐから分岐して、上下方向に延在する第四通路Ｐ４が設けられており、第四通路Ｐ４は、その下端がタンク内部空間に解放されたリターン通路とされている。具体的には、第一通路Ｐ１の他端Ｐ１ｂ側から下方向に分岐して第四通路Ｐ４が設けられる。第四通路Ｐ４は、上側タンクケース１１と一体成形された周壁ＳＳにより形成されている。第四通路は、上下方向に延在するように構成されると共に、その下端はタンクの内部空間に解放される。第四通路Ｐ４はタンク内に貯留された冷却水５０の液面にその下端が達する程度の長さに設けられることが、冷却水漏れ防止の観点から好ましい。

第一通路Ｐ１の他端Ｐ１ｂは、大気につながる空気通路Ｐの主経路が上側に曲がるようにされた部分であり、この位置にリターン通路としての第４通路Ｐ４が設けられると、冷却水が第一通路に侵入してきた場合であっても、冷却水を第四通路Ｐ４からタンク内部にもどすことができ、冷却水漏れをさらに効果的に防止できる。

なお、第四通路Ｐ４の追加は任意である。また、第四通路Ｐ４が第一通路Ｐ１の末端部から分岐する方向は、下方向でも良いし、水平方向であっても良い。空気通路Ｐは上方向に曲がっていくので、上方向以外の方向に第四通路を分岐させることが好ましい。

本発明にかかるリザーバタンクは以下のように製造でき、上記空気通路を構成できる。シール板２は、例えばエラストマー材料をシート状に形成したものを打ち抜き加工して製造できる。キャップ３や上側タンクケース１１や下側タンクケース１３は、所定の樹脂材料の射出成形により製造される。成形された上側タンクケース１１と下側タンクケース１３とを例えば熱板溶着により溶着一体化してタンク本体１とできる。さらに、タンク本体１に所定量の冷却水を注入してから、タンク本体の注入口１２に、シール板２とキャップ３を、空気通路Ｐが形成されるように位置決めして取り付けるようにすれば、リザーバタンクが完成し、注入口部分に空気通路Ｐが構成される。

本発明のリザーバタンクの空気通路構造の作用効果を説明する。
本発明によれば、タンク本体の注入口１２の部分とシール板２とキャップ３という簡単な部品構成で、複雑なラビリンス通路を有する空気通路Ｐが形成できる。そして、キャップ３とシール板２を注入口１２に取付けるだけで、空気通路Ｐを完成させることができる。完成される空気通路Ｐは、タンクの内部空間から、水平な第一通路Ｐ１、上方向に向かう貫通穴、水平な第二通路Ｐ２、下方向に向かう貫通穴、下方向に向かい外部（大気）に開放する第三通路Ｐ３という複雑に折れ曲がったラビリンス通路となるので、空気通路Ｐに侵入してきた冷却水の勢いを効果的にそぐことができ、空気通路を通じた冷却水漏れを効果的に防止できる。

また、本発明においては、第二通路Ｐ２がキャップの周縁に沿う方向に延在するよう設けられるので、特許文献１の技術のようにキャップの外側に通路をはみ出させることなく、キャップの内側だけで第二通路Ｐ２を長く取ることができる。第二通路Ｐ２を長く取ることで、空気通路Ｐを通じた冷却水漏れを特に効果的に防止できる。

さらに、本発明においては、第二通路Ｐ２と第三通路Ｐ３が互いに連通する連絡部が注入口１２の周縁よりも内側となる位置とされているため、注入口１２の上端縁部と、キャップの蓋部分３１の周縁とが、シール板２を挟持するシールラインを、全周にわたって完成することができる。特許文献２に開示された技術においては、空気抜き通路が注入口上端縁を横切る部分で、シール板が挟持されなくなるため、この部分においてシールが不十分となり、冷却水がこの部分から漏れるおそれもあったが、本発明によれば、注入口の端縁部周縁は全周にわたって確実にシール板が挟持され、良好なシール性が得られ、シール部からの冷却水漏れがより効果的に防止される。

さらに、上記実施形態に示したように、第一通路Ｐ１と第二通路Ｐ２とが互いに連通する部分（Ｐ１ｂ部分）から、第四通路Ｐ４を分岐させて、第四通路Ｐ４をタンク内部空間に連通されたリターン通路とした場合には、空気通路Ｐ１に侵入してきた冷却水を、第四通路Ｐ４を通じて効果的にタンク内部に戻すことができ、冷却水漏れを特に効果的に防止できる。リターンを効果的に行うため、第一通路側から見て、第二通路Ｐ２に連通する貫通穴２２の断面積を、第四通路Ｐ４の入り口の断面積よりも小さくするなどして、第四通路Ｐ４の側に冷却水が流れやすくなるようにすることが好ましい。また、第一通路Ｐ１から第二通路Ｐ２への連絡は、上方向に向かって連絡されるので、第四通路Ｐ４は、水平方向又は下方向に向かって分岐するように構成することも、第四通路Ｐ４の側に冷却水が流れやすくする観点から好ましい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。

例えば、注入口１２の端部やキャップ３の形状は単純な円形に限定されず、例えば楕円や四角形などの形状であっても良い。第一通路ないし第三通路およびシール板の貫通穴が互いにうまく連通して一連の空気通路を構成することが容易に行えるように、注入口端部やキャップの形状は、相対的な位置あわせが容易な涙型・四角形・楕円、台形状の形状であることが好ましい。上記実施形態に示したように、キャップの形状が円形の場合には、位置あわせが確実に行われるように、突起と切り欠きなどによってキャップとシール板を互いに位置あわせしたり、タンク本体やキャップに位置あわせの突起を設けたり、目印を刻印したりすることが好ましい。

なお、本発明の空気通路構造は、バッフル板などの従来の冷却水漏れ防止構造との併用を排除するものではなく、レイアウトや部品の成形性などの要件が許す範囲で、こうした従来技術と併用することも可能である。

また、タンク本体の注入口部分に設けられる、第一通路や第三通路、第四通路の構成部材の具体的形状は、上述した実施形態に限定されるものではなく、タンクケースの成形性などの要件などを考慮して適宜変形することも可能である。

また、第二通路Ｐ２は、キャップの周縁に沿う方向に設けられるが、これは、第二通路とキャップ周縁とが厳密に平行になっていることを必要とするのではなく、キャップの中心部から見て、第二通路Ｐ２の始点と終点とが周方向に隔たった位置にあれば十分である。また、第二通路の始点と終点は、例えば、一方がキャップ周縁付近であって他方がキャップ中心付近に設けられる形態のように、キャップの半径方向の位置が互いに異なる位置に設けられても良い。また、第二通路Ｐ２を注入口の開口方向から見た際の経路は、上記実施形態に示した円弧状に限定されず、直線状であっても良いし、屈曲形状であってもよく、渦巻状であっても良い。

本発明のリザーブタンクの空気通路構造は、例えば自動車用エンジンの冷却水系のリザーブタンクに利用でき、激しい振動が与えられても空気通路からの水漏れを抑制することができ、産業上の利用価値が高い。

１ タンク本体
１１ 上側タンクケース
１２ 注入口
１２１ 第一通路下側部分
１３ 下側タンクケース
Ｐ 空気通路
Ｐ１ 第一通路
Ｐ２ 第二通路
Ｐ３ 第三通路
Ｐ４ 第四通路
２ シール板
２１ シール板本体
２２ 貫通穴
３ キャップ
３１ 蓋部分
３１１ 第二通路上側部分
３２ 周縁部
３３ パイプ
５０ 冷却水

Claims (1)

1. リザーバタンクのキャップ部に設けられ、タンクの内部空間と外部空間とを互いに連通させる空気通路の構造であって、
   キャップ部は、タンク本体に設けられた注入口に、シール板を挟持してキャップが取付けられて構成され、
   空気通路は、第一通路と第二通路と第三通路とが順番に直列に連通して構成される通路を含み、
   第一通路は、タンク本体の注入口内側に突設された第一通路下側部分と、シール板とにより形成されると共に、その一端がタンク内部空間に連通し、水平方向に延在するようにされ、
   第二通路は、キャップの蓋部分をタンク外側に向けて突出させて形成した第二通路上側部分と、シール板とにより形成されると共に、キャップの周縁に沿う方向に延在するようにされ、
   第三通路は、上下方向に延在する通路を有するよう、注入口内側にタンク本体と一体に形成されると共に、その一端がタンク外部空間に連通するようにされ、
   シール板には、第一通路と第二通路および第二通路と第三通路をそれぞれ互いに上下方向に連通する貫通穴が設けられ、
   第二通路と第三通路が互いに連通する部分が、注入口の周縁よりも内側に設けられると共に、
   第一通路と第二通路とが互いに連通する部分から、水平方向もしくは下方向に分岐する第四通路が設けられ、第四通路はタンク内部空間に連通するリターン通路とされた
   リザーバタンクの空気通路構造。

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