JP2008261314A - リザーブタンク - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水に空気が混入するのを防止できるリザーブタンクを提供する。
【解決手段】冷却水を貯留するタンク本体１０と、タンク本体１０における冷却水の液面レベルＬよりも下方に設けられ、タンク本体１０に冷却水を流入させる流入部２３と、流入部２３よりも上方であって液面レベルＬよりも下方に設けられ、流入部２３から流入して上方に向かう冷却水の流れをほぼ水平方向又はそれより下向きに誘導する平板状部材３５と、液面レベルＬよりも下方に設けられ、タンク本体１０から冷却水を流出させる流出部２４とを有するように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、循環型のリザーブタンクに関する。

従来、車両に搭載される発熱機器を冷却するための冷却水回路には、温度変化によって生じる冷却水の体積変化を吸収するリザーブタンクが設けられている（例えば、特許文献１参照）。近年では歩行者保護の観点から、ボンネットでの衝撃吸収のためにエンジン部品とボンネットの間に所定の隙間を設けることが要求されている。これにより、エンジンルーム内に部品を搭載する際の制約が厳しくなっているため、リザーブタンクにおいても小型化が求められている。

また、エンジンの大型化や制御部品の増加等により、エンジンルーム内の部品搭載スペースは縮小される傾向にある。このため、空きスペースを有効利用して必要な容積を確保できるように、リザーブタンクの外形は複雑化している。さらに、リザーブタンクに接続される配管は狭いスペースの中で取り回されるため、リザーブタンクの流入部や流出部の位置の制約も厳しくなっている。
特開２００５−１２０９０６号公報

しかしながら、小型のリザーブタンクや上下方向に薄いリザーブタンクでは、貯留される冷却水の深さを充分に確保できない場合がある。また、複雑な外形を有するリザーブタンクでは、内部に流入する冷却水の流れに対して障害となる形状に形成される場合もある。このようなリザーブタンクでは、冷却水の流れによって液面が暴れてしまい、冷却水に空気が混入してしまうという問題が生じ得る。空気の混入した冷却水が冷却水回路を循環すると、冷却水回路に設けられた熱交換器の冷却性能やウォータポンプの寿命が低下したり、ウォータポンプで異音が発生したりしてしまう。

本発明の目的は、冷却水に空気が混入するのを防止できるリザーブタンクを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、冷却水を貯留するタンク本体（１０）と、タンク本体（１０）に冷却水を流入させる流入部（２３）と、流入部（２３）よりも上方であって、タンク本体（１０）の冷却水の液面よりも下方に設けられ、流入部（２３）から流入して上方に向かう冷却水の流れをほぼ水平方向又はそれより下向きに誘導するガイド部（３５）と、タンク本体（１０）から冷却水を流出させる流出部（２４）とを有することを特徴としている。

これにより、液面側に向かう冷却水の流れがガイド部（３５）により水平方向又はそれより下向きの方向に誘導されるため、液面が暴れるのを防止できる。したがって、冷却水に空気が混入するのを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、ガイド部（３５）は、ほぼ水平に配置された平板状部材を有することを特徴としている。これにより、ガイド部（３５）の構成が簡素化する。

請求項３に記載の発明は、冷却水を前記タンク本体（１０）内に注入するためにタンク本体（１０）の上面部に設けられた注入口（２１）をさらに有し、ガイド部（３５）は、注入口（２１）の鉛直下方を除いた領域に形成されていることを特徴としている。これにより、注入口（２１）を介して冷却水を注入する際に注入性が低下するのを防止できる。

請求項４に記載の発明は、流入部（２３）は、タンク本体（１０）の外壁（３６）又はタンク本体（１０）内を複数の区域に分ける隔壁（３７）の近傍に配置され、当該外壁（３６）又は隔壁（３７）に向かって冷却水を流入させることを特徴としている。これにより、ガイド部（３５）を流入部（２３）と外壁（３６）又は隔壁（３７）との間の範囲に設ければよいため、ガイド部（３５）を小型化できる。

請求項５に記載の発明は、流入部（２３）は、外部から流入する冷却水の流れ方向をほぼ鉛直上方に変化させる曲管部（３１）と、曲管部（３１）に接続されてタンク本体（１０）内で鉛直上方に延び、側面の一部に開口部（３３）が形成された直管部（３２）とを有していることを特徴としている。直管部（３２）は、管軸を中心として回転させることにより開口部（３３）の向きを変えるのが比較的容易であるため、タンク本体（１０）内への冷却水の流入方向を容易に変更できる。

請求項６に記載の発明のように、直管部（３２）はステンレス鋼製であってもよい。

請求項７に記載の発明は、冷却水を貯留するタンク本体（１０）と、タンク本体（１０）に冷却水を流入させる流入部（２３）と、下端面（３５ａ）が流入部（２３）の開口部（３３）の上端面（３３ａ）とほぼ同じ高さに配される平板状のガイド部（３５）と、タンク本体（１０）から冷却水を流出させる流出部（２４）とを有することを特徴としている。

これにより、液面側に向かう冷却水の流れがガイド部（３５）により水平方向又はそれより下向きの方向に誘導されるため、液面が暴れるのを防止できる。したがって、冷却水に空気が混入するのを抑制できる。

ここで、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図９を用いて説明する。図１は本実施形態におけるリザーブタンクの全体構成を示す正面図であり、図２はリザーブタンクの全体構成を示す上面図である。図１及び図２に示すように、リザーブタンク１は、中空のタンク本体１０を有している。タンク本体１０は、液面レベルＬが下限レベルＬｌ以上上限レベル（満水レベル）Ｌｆ以下になるように冷却水を貯留するようになっている（図７参照）。タンク本体１０は、例えば共に熱可塑性樹脂を用いて成形され、溶着により互いに接合された上タンク１１及び下タンク１２を備えている。またリザーブタンク１は、車両のエンジンルーム内に固定するためのブラケット１３、１４を有している。ブラケット１３は上タンク１１と一体的に成形され、ブラケット１４は下タンク１２と一体的に成形されている。リザーブタンク１は、エンジン等の発熱機器を冷却する冷却水の温度変化による体積変化を吸収するために、冷却水回路の途中に設けられている。

上タンク１１の上面には、リザーブタンク１内に冷却水を注入するための注入口２１が設けられている。注入口２１には圧力キャップ２２が取り付けられている。下タンク１２の底面には、タンク本体１０内に冷却水を流入させる流入部２３と、タンク本体１０内から冷却水を流出させる流出部２４とが設けられている。

図３は、下タンク１２の構成を示す上面図である。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した下タンク１２の構成を示す断面図であり、図５は図３のＶ−Ｖ線で切断した下タンク１２の構成を示す断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した下タンク１２の構成を示す断面図である。なお図３では、上タンク１１側に形成される注入口２１の位置を破線で示している。また図３中の太矢印は、冷却水の流れ方向を表している。

図３乃至図６に示すように、下タンク１２は、比較的深さの浅い底浅部２７と、流入部２３及び流出部２４が設けられ、底浅部２７よりも深さの深い底深部２８とを備え、外壁３６により全周を囲まれた皿状の形状を有している。互いに深さが異なる底浅部２７と底深部２８との間の段差部には、上辺が底浅部２７の底面に接続され、下辺が底深部２８の底面に接続される縦壁２９が形成されている。

外壁３６の上部には、上タンク１１と溶着接合するためのフランジ部２５が形成されている。フランジ部２５は、溶着代の標準寸法を確保するために比較的幅広に形成された溶着面２６を全周に有している。下タンク１２の溶着面２６と、上タンク１１の外周部に同様に形成された溶着面とを全周に亘って溶着接合することにより、下タンク１２と上タンク１１との接合部分がシールされるようになっている。

また下タンク１２は、内部を複数の区域に分けるとともに、流入部２３から流出部２４までの流路を長くして冷却水の気液分離を促進する隔壁３７、３８、３９を有している。隔壁３７、３８、３９の上面部は、上タンク１１側に同様に形成された隔壁と溶着される溶着面になっている。

流入部２３は、外壁３６のうち角部を挟んで互いに隣接する２つの面と隔壁３７とによって三方から囲まれる領域に配置されている。流入部２３は、冷却水回路の冷却水配管に接続される直管状の流入パイプ３０と、流入パイプ３０を介して所定方向から流入する冷却水の流れ方向を鉛直上方に変化させる曲管部３１と、曲管部３１に接続されて鉛直上方に延びる直管状の整流パイプ３２とを有している。

流入パイプ３０は、下タンク１２の底深部２８底面からタンク外側の所定方向に向かって突出している。曲管部３１の一端は流入パイプ３０に接続され、他端は底深部２８底面から鉛直上方に突出している。また曲管部３１の他端には、曲管部３１の本体部分の内径よりも大きい内径を有する円筒状の台座３１ａが形成されている。台座３１ａの一部には、内側（中心側）に突出する突起３１ｂが形成されている。また台座３１ａからは、後述する整流パイプ３２の組付けを容易にするための２本の組付けガイド３１ｃ、３１ｄが鉛直上方に延びている。

台座３１ａには、直管状の整流パイプ３２が圧入されている。整流パイプ３２は、組付けガイド３１ｃ、３１ｄに沿って鉛直方向に延びている。整流パイプ３２は、肉厚を比較的薄くでき、かつ冷却水として用いられるＬＬＣ（不凍液）に対する耐腐食性の高いステンレス鋼を用いて形成されている。整流パイプ３２の内径は、曲管部３１の本体部分の内径よりも大きくなっている。これにより、整流パイプ３２内での冷却水の流速の増加が抑えられるため、冷却水の流れが乱れるのを防止できるようになっている。整流パイプ３２の下端面３２ｃと台座３１ａの下端面３１ｅとは互いに接触せず、所定の隙間５０が形成されている。

整流パイプ３２の下端には、台座３１ａの突起３１ｂを囲むように切り欠かれた切欠き部３２ａが形成されている。また整流パイプ３２の上端には、切欠き部３２ａよりも幅広かつ後述する突起３４ａより幅広に切り欠かれた切欠き部３２ｂが形成されている。

整流パイプ３２の側面の一部には、開口部３３が開口されている。開口部３３は、外壁３６及び隔壁３７に対向するように、整流パイプ３２の円周方向で半周程度の範囲に形成されている。開口部３３の上端面３３ａは、タンク本体１０の液面の下限レベルＬｌよりも下方に位置している。すなわち開口部３３は、リザーブタンク１の通常の使用時には液面レベルＬよりも下方に位置する。開口部３３は、タンク本体１０内の外壁３６及び隔壁３７に向かって冷却水を流入させるようになっている。

整流パイプ３２の上方には、一体的に成形された整流キャップ４０が設けられている。整流キャップ４０は、整流パイプ３２上端に圧入されたキャップ部３４と、外壁３６及び隔壁３７により囲まれる領域に嵌め込まれ、開口部３３近傍を庇（ひさし）状に覆う平板状部材３５とを有している。キャップ部３４の上面部は、外壁３６及び隔壁３７の各上面部とほぼ同じ高さに位置し、上タンク１１に溶着される溶着面になっている。キャップ部３４には、整流パイプ３２の切欠き部３２ｂに対応する位置で内側に突出する突起３４ａが形成されている。突起３４ａは、整流パイプ３２の切欠き部３２ａよりも幅広に形成されている。

また整流キャップ４０は、キャップ部３４から整流パイプ３２側面に沿って鉛直下方に延びる２本の脚部３４ｂ、３４ｃを有している。脚部３４ｂ、３４ｃの先端は、組付けガイド３１ｃ、３１ｄの先端にそれぞれ当接している。

平板状部材３５はほぼ水平に配置され、タンク本体１０の液面の下限レベルＬｌよりも下方に位置している。つまり、平板状部材３５は、タンク本体１０の冷却水液面よりも下方に位置している。平板状部材３５の下面３５ａは、例えば開口部３３の上端面３３ａとほぼ同じ高さに配置されている。平板状部材３５は、開口部３３からタンク本体１１内に流入して上方（液面側）に向かう冷却水の流れをほぼ水平方向又はそれより下向きに誘導するガイド部として機能する。平板状部材３５は、上タンク１１側の注入口２１の鉛直下方を除いた領域に配置される。

整流キャップ４０は、平板状部材３５の外周のうち外壁３６側に設けられ、外壁３６に面接触する接触面４１と、接触面４１の上端に設けられ、外壁３６上端部内側に形成された切欠き部４３により係止される係止部４２とを有している。係止部４２の上面部は、外壁３６の上面部とほぼ同じ高さに位置し、上タンク１１と溶着される溶着面になっている。また整流キャップ４０は、平板状部材３５の外周のうち隔壁３７側に設けられ、隔壁３７に面接触する接触面４５と、接触面４５の上端に設けられ、隔壁３７に形成された係合穴４７に係合する係合爪４６とを有している。

次に、リザーブタンク１内の冷却水の流れについて説明する。図７は、リザーブタンク１内の冷却水の流れを示す模式図である。図７（ａ）はリザーブタンク１を水平方向に見た状態を示し、図７（ｂ）はリザーブタンク１を鉛直上方から見た状態を示している。図７（ａ）、（ｂ）の破線矢印で示すように、本実施形態のリザーブタンク１と同様の外形状を有する従来のリザーブタンクでは、内部に流入した冷却水の流れは縦壁２９に直撃し、液面側に進む。これにより、液面が暴れて冷却水に空気が混入する場合があった。

これに対して本実施形態のリザーブタンク１では、流入パイプ３０を介して所定方向から流入した冷却水は、曲管部３１により流路を曲げられて鉛直上方に進み、整流パイプ３２に流入する。整流パイプ３２に流入した冷却水は、開口部３３を介してタンク本体１０内に流入する。タンク本体１０内に流入する冷却水の流れの向きは、図７（ａ）に示すように水平方向又はそれより上向きである。また図７（ｂ）に示すように、冷却水は、平面視では半放射状に流れる。

タンク本体１０内に流入した冷却水の流れは、液面より下方に水平配置された平板状部材３５の下面３５ａにより遮られ、ほぼ水平方向又はそれより下向きに誘導される。平板状部材３５は外壁３６まで形成されているため、冷却水の流れが外壁３６に遮られても液面側には進まないようになっている。

次に、本実施形態におけるリザーブタンク１の製造方法について説明する。まず、熱可塑性樹脂を用いて、所定形状の上タンク１１、下タンク１２及び整流キャップ４０を成形する。また、ステンレス鋼製の整流パイプ３２を作製する。整流パイプ３２は、キャップ部３４の上面部の高さが外壁３６の上面部より高くなってしまうことがないように、組付けが完了したときに台座３１ａの下端面３１ｅとの間に隙間５０が形成されるような長さに形成される。

次に、整流キャップ４０のキャップ部３４に整流パイプ３２の一端（図４及び図５では上端）を圧入する。整流パイプ３２の管軸を中心とした回転方向におけるキャップ部３４に対する位置決めは、整流パイプ３２の切欠き部３２ｂの位置とキャップ部３４の突起３４ａの位置とを合わせることにより行われる。また、整流パイプ３２の他端に形成された切欠き部３２ａは突起３４ａよりも幅狭に形成されているため、整流パイプ３２を上下反転して組み付けてしまう誤組付けが防止される。

次に、下タンク１２における外壁３６及び隔壁３７に三方を囲まれた領域に整流キャップ４０を嵌め込む。図８は、図４に対応する下タンク１２の断面図であり、整流キャップ４０が下タンク１２に嵌め込まれる途中の状態を示している。図８に示すように、整流キャップ４０の接触面４１、４５をそれぞれ外壁３６及び隔壁３７に面接触させて下方向に摺動させるとともに、整流パイプ３２他端の側壁を組付けガイド３１ｃ、３１ｄに沿わせる。整流パイプ３２は、整流キャップ４０の係合爪４６が隔壁３７の上端に乗り上げるより先に、組付けガイド３１ｃ、３１ｄに沿わせることができるようになっている。

その後、整流キャップ４０に対して下方向の荷重をさらに加えることによって、係合爪４６は隔壁３７の係合穴４７に係合し、整流パイプ３２の他端は台座３１ａに圧入される。これにより、整流キャップ４０は下タンク１２に対して固定され、位置ずれが防止される。また、整流キャップ４０の脚部３４ｂ、３４ｃの先端は組付けガイド３１ｃ、３１ｄの先端に当接し、係止部４２は切欠き部４３により係止される。以上の工程を経て、外壁３６及び隔壁３７に三方を囲まれた領域に整流キャップ４０が嵌め込まれ、下タンク１２の組付けが完了する。

次に、熱板溶着法を用いて、下タンク１２と上タンク１１とを溶着する。このとき、下タンク１２の外壁３６、隔壁３７、キャップ部３４及び係止部４２の各上面部が溶着面となる。このとき、係合爪４６が係合穴４７に係合されることにより整流キャップ４０が下タンク１２に対して固定されているため、溶着面加圧後の熱板を下タンク１２から剥がす際にも整流キャップ４０の下タンク１２に対する位置ずれが生じ難くなっている。外壁３６の上面部を上タンク１１の外壁と全周で溶着されることにより、上タンク１１及び下タンク１２の接合部がシールされる。また、隔壁３７、キャップ部３４及び係止部４２の各上面部を上タンク１１と溶着することにより、これらの接合部において冷却水の流れが乱れるのを抑制できるようになっている。

本実施形態では、タンク本体１０内に流入して液面側に向かう冷却水の流れが、ガイド部として機能する平板状部材３５により水平方向又はそれより下向きの方向に誘導されるため、冷却水の液面が暴れるのを防止できる。したがって、リザーブタンク１が冷却水の流れに対して障害となり得る複雑な形状に形成される場合であっても、冷却水に空気が混入するのを抑制できる。また本実施形態では、平板状の形状を有する平板状部材３５がガイド部として機能するため、簡素な構成で上記の効果が得られる。

さらに本実施形態では、平板状部材３５が注入口２１の鉛直下方を除いた領域に形成されている。このため、冷却水の注入性が低下することを防止できる。

また本実施形態では、流入部２３が外壁３６及び隔壁３７に比較的近接して囲まれる領域に設けられており、開口部３３は外壁３６及び隔壁３７に対向するように形成されている。したがって、平板状部材３５は開口部３３と外壁３６及び隔壁３７との間に設ければよいため、平板状部材３５を小型化できる。

さらに本実施形態では、流入部２３が、鉛直方向に延びて側面の一部に開口部３３が形成された整流パイプ３２を有している。整流パイプ３２は、管軸を中心として回転させることにより開口部３３の向きを変えるのが比較的容易であるため、外壁３６及び隔壁３７の配置や注入口２１の位置等に基づいて、タンク本体１０内への冷却水の流入方向を容易に変更できる。

図９は、本実施形態におけるリザーブタンクの変形例を示す模式図である。図９（ａ）に示すような小型（幅狭）のリザーブタンク２や、図９（ｂ）に示すような連通穴６０の形成された隔壁６１による制約があるリザーブタンク３であっても、上記と同様の効果が得られる。

（その他の実施形態）
上記実施形態ではステンレス鋼製の整流パイプ３２を用いているが、整流パイプ３２を熱可塑性樹脂により下タンク１２と一体的に成形してもよい
また上記実施形態では、平板状の形状を有する平板状部材３５がガイド部として設けられているが、タンク本体１０内に流入して液面側に向かう冷却水の流れをほぼ水平方向又はそれより下向きに誘導するような形状であれば、ガイド部は他の形状を有していてもよい。

また、上記実施形態では、ガイド部として機能する平板状部材３５は液面の下限レベルＬ１よりも下方に配されているが、ガイド部はタンク部本体１０の冷却水の液面よりも下方に設けられていれば、液面の乱れによる冷却水への空気の混入を抑制することができる。

第１実施形態におけるリザーブタンクの全体構成を示す正面図である。 第１実施形態におけるリザーブタンクの全体構成を示す上面図である。 下タンクの構成を示す上面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した下タンクの構成を示す断面図である。 図３のＶ−Ｖ線で切断した下タンクの構成を示す断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した下タンクの構成を示す断面図である。 第１実施形態におけるリザーブタンク内の冷却水の流れを示す模式図である。 図４に対応する下タンクの断面図である。 第１実施形態におけるリザーブタンクの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１、２、３ リザーブタンク
１０ タンク本体
２１ 注入口
２３ 流入部
２４ 流出部
３１ 曲管部
３２ 整流パイプ（直管部）
３３ 開口部
３５ 平板状部材（ガイド部）
３６ 外壁
３７ 隔壁

Claims (7)

1. 冷却水を貯留するタンク本体（１０）と、
   前記タンク本体（１０）に前記冷却水を流入させる流入部（２３）と、
   前記流入部（２３）よりも上方であって、前記タンク本体（１０）の冷却水の液面よりも下方に設けられ、前記流入部（２３）から流入して上方に向かう前記冷却水の流れをほぼ水平方向又はそれより下向きに誘導するガイド部（３５）と、
   前記タンク本体（１０）から前記冷却水を流出させる流出部（２４）とを有することを特徴とするリザーブタンク。
2. 前記ガイド部（３５）は、ほぼ水平に配置された平板状部材を有すること
   を特徴とする請求項１に記載のリザーブタンク。
3. 前記冷却水を前記タンク本体（１０）内に注入するために前記タンク本体（１０）の上面部に設けられた注入口（２１）をさらに有し、
   前記ガイド部（３５）は、前記注入口（２１）の鉛直下方を除いた領域に形成されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載のリザーブタンク。
4. 前記流入部（２３）は、前記タンク本体（１０）の外壁（３６）又は前記タンク本体（１０）内を複数の区域に分ける隔壁（３７）の近傍に配置され、当該外壁（３６）又は隔壁（３７）に向かって前記冷却水を流入させること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリザーブタンク。
5. 前記流入部（２３）は、外部から流入する前記冷却水の流れ方向をほぼ鉛直上方に変化させる曲管部（３１）と、前記曲管部（３１）に接続されて前記タンク本体（１０）内で鉛直上方に延び、側面の一部に開口部（３３）が形成された直管部（３２）とを有していること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリザーブタンク。
6. 前記直管部（３２）はステンレス鋼製であること
   を特徴とする請求項５に記載のリザーブタンク。
7. 冷却水を貯留するタンク本体（１０）と、
   前記タンク本体（１０）に前記冷却水を流入させる流入部（２３）と、
   下端面（３５ａ）が前記流入部（２３）の開口部（３３）の上端面（３３ａ）とほぼ同じ高さに配される平板状のガイド部（３５）と、
   前記タンク本体（１０）から前記冷却水を流出させる流出部（２４）とを有することを特徴とするリザーブタンク。

Images