JPH0359393A - サーモサイホン式ラジエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ラジェータコアと、機関受熱部に接続される
冷却水入口部と、上記ラジェータコアよりも下位置の冷
却水出口部と、ラジェータ内を所定圧力範囲内に保つた
めの圧力調整弁を備え、該圧力調整弁を介してラジェー
タ内をサブタンクに接続し、冷却水循環の駆動力として
サーモサイホンを利用するサーモサイホン式ラジェータ
に関する。

（従来技術） 第８図によりサーモサイホン式ラジェータの一般的な従
来構造を説明すると、ラジェータコア１０の上下に上部
タンク１１及び下部タンク１２を備え、上部タンク１１
には冷却水入口２０及び補水口２８が形成され、下部タ
ンク１２には冷却水出口２２が形成されている。上記冷
却水入口２０は高温側連絡管２５を介して機関１の受熱
部、例えばシリンダヘッド２の冷却水排出口に接続され
ている。冷却水出口２２は低温側連絡管２６を介してシ
リンダ３の冷却水取入口に接続されている。

補水口２８にはフィラーキャブ３０が装着され、該フィ
ラーキャップ３０の出口部３０ａにはサブタンク用連絡
管３３が接続され、該サブタンク用連絡管３３はサブタ
ンク３５の底部分まで至っている。サブタンク３５の土
壁には空気孔３６が形成されている。

フィラーキャップ３０内にはラジェータ内を所定の圧力
値内に保つための圧力調整弁３１が配置され、ばね２９
により閉じており、上部タンク内の圧力が所定圧力値よ
り高い時に開いて冷却水をサブタンク３５側に逃がすよ
うになっている。また圧力弁調節弁３１と共に吸戻し弁
３２も設けられており、上部タンク１１内の負圧により
サブタンク３５の冷却水を上部タンク１１内に吸い戻す
ようになっている。

一般にこの種サーモサイホン式ラジェータでは、冷却水
ポンプを備えた強制循環方式のラジェータとは異なり、
通常負荷時でも機関発熱部の一部では局所的にサブクー
ル沸騰が生じており、ラジェータに戻る冷却水は気水混
合状態となっている。

ところが負荷が上昇した時には、サブクール沸騰領域が
拡がって沸騰が盛んになり、蒸気発生量が増え、圧力調
整弁３１がすぐに蒸気にさらされる。そしてタンクの圧
力は圧力調整弁３１の設定圧力値より高いため、蒸気発
生により増えた体積分だけ蒸気が圧力調整弁３１を通っ
てサブタンク３５に抜け、蒸気によりサブタンク側へと
熱量が持ち去られる。この持ち去られた熱量は冷却系の
熱勘定に入るため、次々と蒸気が発生してその分次々と
サブタンク３５へと抜け、これが連続吹出しとなってラ
ジェータの性能が決められてしまう。

このように連続吹出しによる冷却水の遣水量が多いと、
ラジェータ性能を十分に確保できず、また冷却水の補給
等メンテナンスに手間がかかる。

一方ラジエータ容量（冷却面積）を大きくしたり冷却風
側を改善することにより連続吹出しを抑制して、ラジェ
ータ性能を確保しようとすれば、ラジェータが大形化し
てしまう。

（発明の目的） 本発明の目的は、サーモサイホン方式のラジェータにお
いて、冷却水の吹出し限界を向上させることにより、ラ
ジェータ性能の確保と同時に小形化できるようにするこ
とである。

（目的を達成するための技術的手段） 上記目的を達成するために本願請求項１記載の発明は、
ラジェータコアと、機関受熱部に接続される冷却水入口
と、上記ラジェータコアよりも下位置の冷却水出口と、
ラジェータ内を所定圧力範囲内に保つための圧力調整弁
を備え、該圧力調整弁を介してラジェータ内をサブタン
クに接続し、冷却水循環の駆動力としてサーモサイホン
を利用するサーモサイホン式ラジェータにおいて、冷却
水入口から流入する気水混合状態の高温冷却水の蒸気が
圧力調整介層りに達するのを阻止する蒸気阻止手段を設
けている。

請求項２〜４記載の発明は請求項１記載の発明をそれぞ
れ具体化した発明である。即ち請求項２記載の発明は、
請求項１記載のサーモサイホン式ラジェータにおいて、
ラジェータコアの上側に上部タンクを設け、該上部タン
クに冷却水入口と圧力調整弁を互いに離すように設け、
蒸気阻＋ｌ−手段として、上部タンク内にこれを冷却水
入口側王室と圧力調整弁側分室とに仕切る仕切り板を設
けている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のサーモサイホン
式ラジェータにおいて、ラジェータコアの上側に上部タ
ンクを設け、該上部タンクに冷却水入口と圧力弁と補水
口をそれぞれ別々に設け、蒸気阻止手段として、冷却水
入口付近の上部タンク部分に上方突出状の蒸気溜り部を
形成すると共に、冷却水入口の位置を圧力調整弁よりも
高くしている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載のサーモサイホン
式ラジェータにおいて、蒸気阻止手段として、ラジェー
タコアを上下２分割してこれらの間にセンタータンクを
設け、該センタータンクに冷却水入口を設け、該冷却水
入口を機関受熱部にエア溜りなしで接続し、上側ラジェ
ータコア部よりも下位置に圧力調整弁を設けている。

（作用） 機関運転中、冷却水入口からは蒸気を含む気水混合状態
の冷却水が流入するが、蒸気阻止手段により圧力調整弁
の周囲に蒸気が行くのを阻止し、圧力調整弁から蒸気を
逃がさずに圧力を保つことができる。これにより、ラジ
ェータ側は凝縮熱伝達とフィン温度上昇による気水温度
差の拡大による効率向上でラジェータ性能は確保される
。しかも冷却水の連続吹出しはなくなり、発生した蒸気
はラジェータで凝縮し、系として安定する。

即ち発生した蒸気が直ちに圧力調整弁の付近に滞留しな
いようにし、発生蒸気分の体積の冷却水を液相としてサ
ブタンクへ逃すことになるので、圧力を保ったまま系は
安定する。

これによりラジェータの吹出しは凝縮と沸騰のバランス
くずれる点まで向上する。逆にいえば同じラジェータの
吹出し性能を確保するのなら、本発明のように蒸気阻止
手段を備えることにより、ラジェータを小形化できる。

（実施例１） 第１図〜第４図は請求項２記載の発明を適用したサーモ
サイホン式ラジェータを示しており、基本的な構造につ
いては前記第８図の従来構造と同様なので、同じ部品に
は同じ番号を付し、重複する説明はできるだけ省略する
。第１図において、ラジェータコア１０内には、上下の
タンク１１．１２を連絡する多数のチューブ１５と、放
熱用フィン１６が設けられている。冷却水入口２０は上
部タンク１１の一方の端部の側面に形成され、補水口２
８は上記冷却水入口２０とは反対側の端部の上面に形成
され、該補水口２８に装着されたフィラーキャブ３０内
に、ラジェータ内を所定の圧力値内に保つための圧カニ
Ａ整弁３１を配置し、ばね２９により閉じており、上部
タンク１１内の圧力調整弁３１近傍部分の圧力が所定圧
力値より高い時に開いて冷却水をサブタンク側に逃がす
ようになっている。また圧力調整弁３１と共に吸戻し弁
３２も設けられており、上部タンク側の負圧により開い
てサブタンク３５の冷却水を上部タンク１１内に吸い戻
すようになっている。

下部タンク２１に形成される冷却水出口２１は、上記フ
ィラーキャップ側と同じ側の位置、即ち冷却水入口側と
は反対側の位置に形成されている。

上部タンク１１内の上記補水口２８の近傍位置には、上
部タンク１１内を補水口２８側の小さな分室１１ｂと、
冷却水入口２０側の大きな主室１１ａとに仕切る仕切板
３８が形成されている。

該仕切板３８には、第３図に示すようにジグル弁孔４１
が形成され、該ジグル弁孔４１内には、ジグル弁４０の
軸部４０ｂが軸方向移動自在に挿入されている。ジグル
弁４０の軸部４０ｂは弁孔４１の内径に対して一定の隙
間Ｃを有しており、軸部４０ｂの主室１１ａ側の端部に
は弁孔４０を塞ぎ得る弁体４０ａが形成され、分室１０
ｂ側の端部には、第４図のように放射状に形成された複
数本のストッパー４０ｃが形成されている。即ち機関運
転中の主室１１ａ内の蒸気の圧力により弁体４０ａが閉
じ、主室１０ａから分室１０ｂへの蒸気の流入を阻止し
、一方機関停止時あるいは水補給時等の時には、弁体４
０ａは開いており、主室１０ａより分室１０ｂへ空気か
抜け、主室１０ａ内へ冷却水が流れうるようになってい
る。

作動を説明する。第２図において、機関運転中、冷却水
は下部タンク１２から低温連絡管２６を通ってシリンダ
３内に供給され、シリンダ３及びシリンダヘッド２内で
受熱して、高温連絡管２５を通って上部タンク１１に戻
る。そしてラジェータコア１０内において、冷却ファン
５からの冷却風邪により放熱し、再び下部タンク１２か
ら機関１に供給される。

このような冷却水の循環において、通常の負荷時でも機
関発熱部内ではサブブクール沸騰が生じ、蒸気が発生す
るが、負荷が大きい時は蒸気の発生量が増加し、多量の
蒸気を含んだ気水混合状態の冷却水が冷却水入口２０か
ら上部タンク１１に流入する。

これに対し本願では上部タンＳ′１１内に仕切り３８を
設けていることにより、冷却水入口２０からの冷却水中
の蒸気は仕切り板３８に遮られて、圧力調整弁３１には
直接達せず、必ずラジェータコア１０側に入って復水さ
れる。即ちフィラーキャップ３０周りの分室１０ｂは蒸
気で満たされないため、蒸気が圧力調整弁３１からサブ
タンク３５側に逃げることはなくなり、冷却水吹出し限
界が向上する。

なお機関停止時や捕水時にはジグル弁孔４０とジグル弁
軸部４０ｂとの隙間から空気が抜けることにより主室１
０ａ側に冷却水は供給され、上部タンク１１内に冷却水
を一杯に張ることができる。

（実施例２） 第５図は請求項３記載の発明を適用したサーモサイホン
式ラジェータを示しており、上部タンク１１の形状、冷
却水入口２０の位置及び圧力調整弁３１の取付は位置等
に特徴を有しており、その他の構造は第１図と同様で、
同じ部品には同じ番号を付している。

この第５図において、上部タンク１１の冷却水入口２０
例の部分には傾斜状の段部１１ｂを介して上方に突出す
る蒸気溜り部１１ａが一体に形成され、冷却水入口２０
は蒸気溜り部１１ａの側面に形成されている。圧力調整
弁３１はフィラーキャップ３０とは別の弁キャップ５１
に内蔵されており、該弁キャップ５１は冷却水入口２０
側とは反対側の上部タンク１１部分の上面に、蒸気溜り
部１１ａより低い位置、即ち冷却水入口２０よりも低い
位置に装着されている。弁キャップ５１の出口部５１ａ
はサブタンク用連絡管３３を介してサブタンク３５の底
部に連絡している。又弁キャップ５１には吸戻し弁３２
が設けられている。

補水口２８は蒸気溜り部１１ａの上端面に形成され、こ
れにフィラーキャップ３０が装着されている。

機関運転中、機関発熱部で発生した蒸気を含む気水２相
流は冷却水入口２０において蒸気と液相に分離され、蒸
気は蒸気溜り部１１ａに溜るが、直ぐに凝縮されて復水
する。従って圧力調整弁３１には蒸気は達せず、常に液
相で満たされ、吹き出し限界は向上する。

なおこの構造では、負荷が上昇して上部タンクコ１内の
全てが蒸気に満たされるまで蒸気の吹出しは阻止される
。

（実施例３） 第６図及び第７図は請求項４記載の発明を適用したサー
モサイホン式ラジェータであり、第６図において、ラジ
ェータコア１０を上下に２分割し、それらの間にセンタ
ータンク５３を設け、該センタータンク５３の一端部に
冷却水入口２０を設けている。冷却水入口２０は機関受
熱部に空気溜りなしで接続されている。上側ラジェータ
コア部１０ａのチューブ１５の流通断面積は、下側ラジ
ェータコア部１０ｂのチューブ１５の流通断面積と等し
いかあるいはそれより大きく形成されており、蒸気の凝
縮が円滑に行なわれるようになっている。

フィラーキャップ３０が装着される補給口２８は上部タ
ンク１１の上端面に形成され、圧力調整弁３１はフィラ
ーキャップ３０とは別の弁キャップ５１に内蔵されてい
る。弁キャップ５１は下部タンク１２の冷却水出口２１
側と反対側の端面に設けられている。弁キャップ５１の
出口部５１ａはサブタンク用連絡管３３を介してサブタ
ンク３５の底部に連絡している。

機関運転中、機関発熱部で発生した蒸気を含む気水２相
流は冷却水入口２０からセンタータンク５３に入り、液
相と蒸気に分離され、ｌ皮相は直接下側ラジェータコア
部１０に入り、放熱し、一方蒸気は上側ラジェータコア
部（ラジェータ／コンデンサ一部）１０ａに入り、凝縮
されて後、センタータンク５３から下側ラジェータコア
部１０ｂへと流れる。

即ち上側ラジェータコア部（ラジェータ／コンデンサ部
）１０ａにおいてフィン１６により強制滴に蒸気が凝縮
熱伝達され、下側ラジェータコア部１０ｂで液相が対流
熱伝達される。

従ってセンタータンク５３から下側は常に液相で見らさ
れており、下部タンク１２に設けられた圧力調整弁３１
には蒸気は達せず、吹出し限界は向上する。

（別の実施例） 第６図のラジェータコア１０を上下２分割する構造にお
いて、冷却水出口２１をセンタータンク５３に設けるこ
ともできる。この場合は冷却水入口２０と反対側の端部
に配置する。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、ラジェータコアと、冷却
水入口と、冷却水出口と、ラジェータ内を所定圧力範囲
内に保つための圧力調整弁を備え、該圧力調整弁を介し
てラジェータ内をサブタンクに接続し、冷却水循環の駆
動力としてサーモサイホンを利用するサーモサイホン式
ラジェータにおいて、冷却水入口から流入する気水混合
状態の高温冷却水の蒸気が圧力調整介層りに達するのを
阻止する蒸気阻止手段を設けているので：機関運転中、
圧力調整弁から蒸気を逃がさずにラジェータ山の圧力を
保つことができ、凝縮熱伝達とフィン温度上昇による気
水温度差の拡大による幼牛向上でラジェータ性能は確保
される。しかも冷却水の連続吹出しはなくなり、発生し
た蒸気はラジェータで凝縮し、系として安定する。

これによりラジェータの吹出しは凝縮と沸騰のバランス
くずれる点まで向上する。逆にいえば同じラジェータの
吹出し性能を確保するのなら、本発明のように蒸気阻止
手段を備えることにより、ラジェータを小形化できる。

また請求項２記載の発明は、仕切り板３８を設けるだけ
でよいので、構造が簡単である。

請求項４記載の発明は、蒸気を上側ラジェータコア部１
０ａにより強制的に凝縮するので、請求項３記載の発明
によりも一層冷却効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願請求項３記載の発明を適用したサーモサイ
ホン式ラジェータを一部断面で示す正面図、第２図は第
１図のラジェータの配管路図、第３図は第１図のジグル
弁部分の拡大図、第４図は第３図の■矢視図、第５図は
本願請求項３記載の発明を適用したサーモサイホン式ラ
ジェータを一部断面で示す正面図、第６図は本願請求項
４記載の発明を適用したサーモサイホン式ラジェータを
一部断面で示す正面図、第７図は第６図の■矢視図、第
８図は従来例を一部断面で示す正面図である。１・・・
機関、１０・・・ラジェータコア、１１・・・上部タン
ク、ｌｌａ・・・蒸気溜り部、１２・・・下部タンク、
２０・・・冷却水入口、２１・・・冷却水出口、２８・
・・補水口、３０・・・フィラーキャブ、３１・・・圧
力調整弁、 ３８・・・仕切り板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラジエータコアと、機関受熱部に接続される冷却
   水入口と、上記ラジエータコアよりも下位置の冷却水出
   口と、ラジエータ内を所定圧力範囲内に保つための圧力
   調整弁を備え、該圧力調整弁を介してラジエータ内をサ
   ブタンクに接続し、冷却水循環の駆動力としてサーモサ
   イホンを利用するサーモサイホン式ラジエータにおいて
   、冷却水入口から流入する気水混合状態の高温冷却水の
   蒸気が圧力調整弁に達するのを阻止する蒸気阻止手段を
   設けたことを特徴とするサーモサイホン式ラジエータ。
2. （２）請求項１記載のサーモサイホン式ラジエータにお
   いて、ラジエータコアの上側に上部タンクを設け、該上
   部タンクに冷却水入口と圧力調整弁を互いに離すように
   設け、蒸気阻止手段として、上部タンク内を冷却水入口
   側主室と圧力調整弁側分室とに仕切る仕切り板を設けた
   サーモサイホン式ラジエータ。
3. （３）請求項１記載のサーモサイホン式ラジエータにお
   いて、ラジエータコアの上側に上部タンクを設け、該上
   部タンクに冷却水入口と圧力調整弁と補水口をそれぞれ
   別々に設け、蒸気阻止手段として、冷却水入口付近の上
   部タンク部分に上方突出状の蒸気溜り部を形成すると共
   に、冷却水入口の位置を圧力調整弁よりも高くしたサー
   モサイホン式ラジエータ。
4. （４）請求項１記載のサーモサイホン式ラジエータにお
   いて、蒸気阻止手段として、ラジエータコアを上下２分
   割してこれらの間にセンタータンクを設け、該センター
   タンクに冷却水入口を設け、該冷却水入口を機関受熱部
   にエア溜りなしで接続し、上側ラジエータコア部よりも
   下位置に圧力調整弁を設けたサーモサイホン式ラジエー
   タ。