JP2019143505A - リザーブタンク - Google Patents

Abstract

【課題】温度領域の異なる複数の冷却系統のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクにおいて、タンク部間相互の温度影響を低減する。【解決手段】温度領域が相対的に高いエンジン冷却水を貯留する第１タンク部１１と、温度領域が相対的に低いインタークーラ冷却水を貯留する第２タンク部１２とを隣接して一体形成したリザーブタンク１である。第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に、これら第１および第２タンク部１１，１２を構成する部材よりも熱伝導率の低い断熱層として空気層ＡＬを介在させる。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に搭載されるリザーブタンクに関し、特に、異なる冷却系統の冷却液を貯留する複数のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクに関するものである。

水冷式エンジン等を搭載した車両では、温度上昇に伴う冷却液の体積膨張を吸収して、冷却系統（回路）を循環する冷却液量を一定に保ち、また、冷却液に不可避的に含まれる残留エアを抜き（気液分離）、更には、冷却系統を循環する冷却液量の点検や管理を容易に行うために、冷却系統にリザーブタンクを設けることが従来から知られている。

また、最近では、過給機を用いてダウンサイジングターボ化されたエンジンの増加に伴い、高負荷運転時等に気筒内に導入される空気の充填効率を高めるべく、過給された高温の吸入空気の温度を下げるための水冷式インタークーラを搭載した車両が増えつつある（例えば特許文献１）。

特開２０１７−７２０９２号公報

ところで、上記特許文献１には、エンジン冷却水をラジエータで冷却し、インタークーラ冷却水をサブラジエータで冷却することしか言及されていないが、エンジン冷却水とインタークーラ冷却水とは温度領域が異なることから、エンジン冷却系統とインタークーラ冷却系統の両方にリザーブタンク（エンジン冷却用リザーブタンクおよびインタークーラ冷却用リザーブタンク）を設けることが好ましい。

もっとも、リザーブタンクを２つ設けると、コストが嵩むという問題があり、また、リザーブタンクは通常エンジンコンパートメント内に配置されるところ、２つのリザーブタンクをエンジンコンパートメント内に配置すると、他の車載機器の配置スペースが制限されるという問題もある。

そこで、エンジン冷却用タンク部とインタークーラ冷却用タンク部とを隣接して一体形成したリザーブタンクを採用することで、エンジンコンパートメント内におけるスペースの有効活用とコスト低減とを図ることが考えられる。

しかしながら、エンジン冷却用タンク部とインタークーラ冷却用タンク部とを隣接して一体形成したリザーブタンクでは、温度領域が相対的に低いインタークーラ冷却水が、温度領域が相対的に高いエンジン冷却水の影響を受けて高温化するため、インタークーラ冷却系統における冷却性能が低下し、延いてはエンジン出力が低下するという問題がある。

なお、このような問題は、水冷式エンジンおよび水冷式インタークーラを備える車両に限らず、例えばハイブリッド車両における水冷式エンジンと水冷式インバータといったように、温度領域の異なる２以上の冷却系統の冷却液をそれぞれ貯留する複数のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクを用いる場合一般について生じる問題である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温度領域の異なる複数の冷却系統のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクにおいて、タンク部間相互の温度影響を低減する技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るリザーブタンクでは、相隣接するタンク部同士の間に、相対的に熱伝導率の低い断熱層を設けることで、タンク部間相互の温度影響を低減するようにしている。

具体的には、本発明は、温度領域の異なる冷却系統の冷却液をそれぞれ貯留する複数のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクを対象としている。

そして、このリザーブタンクは、上記複数のタンク部のうち相隣接するタンク部の間に、当該タンク部を構成する部材よりも熱伝導率の低い断熱層を介在させたことを特徴とするものである。

なお、本発明において、「複数のタンク部のうち相隣接するタンク部の間」とは、例えば、タンク部Ａ、タンク部Ｂおよびタンク部Ｃをこの順で隣接して一体形成した場合における、タンク部Ａとタンク部Ｂとの間、および、タンク部Ｂとタンク部Ｃとの間を意味する。

この構成によれば、複数のタンク部を隣接して一体形成することで、エンジンコンパートメント内におけるスペースの有効活用とコスト低減とを図ることができる。

加えて、相隣接するタンク部の間に、タンク部を構成する部材よりも熱伝導率の低い断熱層を介在させることで、温度領域が相対的に低い冷却液が、温度領域が相対的に高い冷却液の影響を受けるのを抑えることができ、これにより、温度領域が相対的に低い冷却系統における冷却性能が低下するのを確実に抑制することができる。

また、上記リザーブタンクでは、上記断熱層は、上記相隣接するタンク部の間に設けられた空間によって形成される空気層であることが好ましい。

熱伝導率は、一般的に、固体、液体、気体の順に低くなるところ、この構成によれば、相隣接するタンク部の間に空気層を設けるという簡単な構成で、タンク部間相互の温度影響を確実に低減することができる。

さらに、上記リザーブタンクでは、上記空間は、外部と連通していることが好ましい。

仮に、相隣接するタンク部の間に設けられた密閉空間によって空気層を形成した場合には、密閉空間内の空気が膨張と収縮を繰り返すことで、リザーブタンクに圧が繰り返し作用するところ、この構成によれば、相隣接するタンク部の間に設けられた空間と外部とを連通させることで、空気が膨張しても圧が外部に逃げるため、空気の膨張・収縮による影響を抑えることができる。

また、上記リザーブタンクでは、上記断熱層は、上記相隣接するタンク部の間に挟まれた断熱材で構成されていることが好ましい。

この構成によれば、断熱材として例えば空気よりも熱伝導率の低いものを採用することで、温度領域が相対的に低い冷却液が、温度領域が相対的に高い冷却液の影響を受けるのをより一層確実に抑えることができる。

以上説明したように、本発明に係るリザーブタンクによれば、隣接して一体形成された、温度領域の異なる複数の冷却系統のタンク部間相互の温度影響を低減することができる。

本発明の実施形態に係るリザーブタンクを模式的に示す背面図である。 エンジン用ラジエータに取り付けられたリザーブタンクを模式的に示す図である。 リザーブタンクを模式的に示す平面図である。 リザーブタンクを模式的に示す側面図である。 図３のV−V線の矢視断面図である。 リザーブタンクを簡略化して示す図である。 変形例１に係るリザーブタンクを簡略化して示す図である。 変形例２に係るリザーブタンクを簡略化して示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、図中における、矢印Ｕｐは上方を、矢印Ｆｒは前側（車両前後方向前側）を、矢印Ｒｈは右側（車幅方向右側）を、矢印Ｌｆは左側（車幅方向左側）をそれぞれ示している。

−リザーブタンク−
図１は本実施形態に係るリザーブタンク１を模式的に示す背面図であり、図２はエンジン用ラジエータ４１に取り付けられたリザーブタンク１を模式的に示す図である。このリザーブタンク１は、過給機（図示せず）を用いてダウンサイジングターボ化されたエンジン（図示せず）を備える車両に搭載されるものであり、図２に示すように、エンジン用ラジエータ４１に取り付けられて、エンジンコンパートメント（図示せず）内に配置されている。なお、以下の説明では、特に断りがない限り、リザーブタンク１を車載した状態における姿勢を基準として前後上下左右を規定している。一例として、上面２１とは、リザーブタンク１を車載した状態における上方を向く面であり、また、前側側面２３とは、リザーブタンク１を車載した状態における前側を向く面である。

リザーブタンク１は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等といった透明または半透明の樹脂からなり、図１に示すように、エンジン冷却水（冷却液）を貯留するタンク本体部２と、タンク本体部２に形成された第１および第２冷却水注入部１４，１５を加圧・密閉するように、これら第１および第２冷却水注入部１４，１５にそれぞれ着脱可能に取り付けられる第１および第２タンクキャップ５，６と、図２に示すようにタンク本体部２をエンジン用ラジエータ４１に取り付けるための第１〜第３取付け部７，８，９（図４参照）と、を備えている。

図３はリザーブタンク１を模式的に示す平面図であり、図４は側面図であり、図５は図３のV−V線の矢視断面図である。タンク本体部２は、二分割構造になっていて、図３および図４に示すように、前側部材３と後側部材４とを前後方向に接続することで内部に空間を有する立体形状に形成されている。

タンク本体部２は、図１、図３および図４に示すように、上面２１と、下面２２と、上面２１の前側の端部から下方に延びる前側側面２３と、上面２１の後側の端部から下方に延びる後側側面２４と、上面２１の右側の端部から下方に延びる第１右側側面２５と、第１右側側面２５の下端部から左側に後退して下方に延びる第２右側側面２６と、上面２１の左側の端部から下方に延びる第１左側側面２７と、第１左側側面２７の下端部から下方に行くほど右側に湾曲して延びる第２左側側面２８と、を有する多面体形状に形成されている。

ところで、ダウンサイジングターボ化されたエンジンを備える本実施形態の車両には、高負荷運転時等に気筒内に導入される空気の充填効率を高めるべく、過給された高温の吸入空気の温度を下げるための水冷式のインタークーラ（図示せず）が搭載されている。ここで、エンジン冷却水の温度（例えば最高１０５℃）とインタークーラ冷却水の温度（例えば最高９０℃）とは異なるため、エンジン冷却用およびインタークーラ冷却用という２つの冷却系統のリザーブタンクが必要になるところ、本実施形態では、エンジンコンパートメント内におけるスペースの有効活用とコスト低減を図るべく、エンジン冷却用およびインタークーラ冷却用という２つの冷却系統のタンク部１１，１２を隣接して一体化したリザーブタンク１を採用している。

具体的には、タンク本体部２は、図５に示すように、エンジン冷却水を貯留する第１タンク部１１と、当該第１タンク部１１の車幅方向右側に隣接して一体化された、インタークーラ冷却水を貯留する第２タンク部１２と、これら第１タンク部１１と第２タンク部１２とを仕切る内壁部１３と、を有している。第１タンク部１１および第２タンク部１２の内部には、図５に示すように、多数のリブ１６，１７が設けられており、これにより、第１タンク部１１および第２タンク部１２の内部に複数の内部空間１１ａ，１２ａがそれぞれ形成されるとともに、リザーブタンク１に剛性が付与されるようになっている。なお、第１タンク部１１の内部に形成された複数の内部空間１１ａは、連通孔（図示せず）によって連通しており、エンジン冷却水は複数の内部空間１１ａを順次通過するようになっている。同様に、第２タンク部１２の内部に形成された複数の内部空間１２ａは、連通孔（図示せず）によって連通しており、インタークーラ冷却水は複数の内部空間１２ａを順次通過するようになっている。

第１タンク部１１は、上面２１の左側部分（内壁部１３よりも左側の部分）と、下面２２の左側部分と、前側側面２３の左側部分と、後側側面２４の左側部分と、第１左側側面２７と、第２左側側面２８とで（より正確にはこれらの面をそれぞれ構成する壁部で）囲われている。上面２１（より正確には上面２１を構成する壁部）には、その左側部分に第１タンク部１１にエンジン冷却水を注入するための第１冷却水注入部１４が形成されている。第１冷却水注入部１４は、上述の如く、着脱可能に取り付けられる第１タンクキャップ５によって加圧・密閉されており、これにより、第１タンク部１１内の圧が高められてエンジン冷却水の沸騰が抑えられるようになっている。

エンジン冷却水は、エンジンに供給された後、エンジン用ラジエータ４１とリザーブタンク１とに分流される。リザーブタンク１に分流されたエンジン冷却水は、後側側面２４の左側部分に形成された第１流入部１１ｂから第１タンク部１１内に流入して、リブ１６によって仕切られた複数の内部空間１１ａを通った後、下面２２の左側部分に形成された第１流出部１１ｃから流出し、エンジン用ラジエータ４１から流出したエンジン冷却水と合流した後、再びエンジンに供給されるようになっている。これにより、温度上昇に伴うエンジン冷却水の体積膨張を吸収して、エンジン冷却系統（回路）を循環する冷却水の量を一定に保つことができるとともに、複数の内部空間１１ａを通る過程でエンジン冷却水の流速が減速されることで、エンジン冷却水に不可避的に含まれる残留エアを抜くこと（気液分離）が可能となっている。

リザーブタンク１は、このような冷却液量を一定に保つ機能や気液分離機能の他、冷却液量の点検や管理を容易にするという機能をも有している。より詳しくは、リザーブタンク１における第１および第２タンク部１１，１２を囲う側面である後側側面２４おける第１タンク部１１に対応する部位には、冷却液量の上限を表す「Ｆｕｌｌ」および下限を表す「Ｌｏｗ」といった文字と共に、エンジン冷却水の液量確認用目盛（以下、Ｆ−Ｌラインともいう）３１が設けられており、作業者が半透明のリザーブタンク１を介して透けて見えるエンジン冷却水の液面とＦ−Ｌライン３１とを見比べることで、エンジン冷却水量の点検や管理を容易に行えるようになっている。

なお、前側側面２３における第１タンク部１１に対応する部位には、図３に示すように、その一部をタンク本体部２内側（後側）に後退させた後退面３０が、上面２１に連なるように形成されており、かかる後退面３０にもエンジン冷却水用のＦ−Ｌラインが設けられている。このように、上面２１に連なるように後退面３０を形成することで、仮にリザーブタンク１の前側側面２３に遮蔽物が近接している場合でも、リザーブタンク１の上方や斜め上方から後退面３０（Ｆ−Ｌライン）を視認することが可能になっている。

一方、第２タンク部１２は、上面２１の右側部分（内壁部１３よりも右側の部分）と、下面２２の右側部分と、前側側面２３の右側部分と、後側側面２４の右側部分と、第１右側側面２５と、第２右側側面２６とで（より正確にはこれらの面をそれぞれ構成する壁部で）囲われている。上面２１には、その右側部分に第２タンク部１２にインタークーラ冷却水を注入するための第２冷却水注入部１５が形成されている。第２冷却水注入部１５は、上述の如く、着脱可能に取り付けられる第２タンクキャップ６によって加圧・密閉されている。

なお、上面２１には、内壁部１３に対応する位置に車両前後方向に延びる凹条部２１ａが形成されているとともに、かかる凹条部２１ａを挟んで、第２タンク部１２に対応する右側部分が、第１タンク部１１に対応する左側部分よりも一段低くなっている。これにより、エンジン冷却水およびインタークーラ冷却水を注入する作業者に、リザーブタンク１が２つの冷却系統のタンク部１１，１２を一体形成したものであることを注意喚起して、片方のタンク部への冷却水の注入忘れが回避されるようになっている。

インタークーラ冷却水は、インタークーラに供給された後、下面２２の右側部分に形成された第２流入部１２ｂから第２タンク部１２内に流入して、リブ１７によって仕切られた複数の内部空間１２ａを通った後、前側側面２３の右側部分に形成された第２流出部１２ｃからインタークーラ用ラジエータ（図示せず）に供給されるようになっている。これにより、温度上昇に伴うインタークーラ冷却水の体積膨張を吸収して、インタークーラ冷却系統（回路）を循環する冷却水の量を一定に保つことができるとともに、複数の内部空間１２ａを通る過程でインタークーラ冷却水に不可避的に含まれる残留エアを抜くこと（気液分離）が可能となっている。

また、リザーブタンク１における第２タンク部１２を囲う側面である第１右側側面２５には、Ｆ−Ｌライン３２が形成されており、作業者が半透明のリザーブタンク１を介して透けて見えるインタークーラ冷却水の液面とＦ−Ｌライン３２とを見比べることで、インタークーラ冷却水量の点検や管理を容易に行えるようになっている。

以上のように構成されたリザーブタンク１は、前側側面２３の左端の上端部に設けられた第１取付け部７、前側側面２３の右端部に設けられた第２取付け部８、および、前側側面２３の右端の下端部に設けられた第３取付け部９が、エンジン用ラジエータ４１の後側でラジエータシュラウド（図示せず）にボルト締結されることで、エンジン用ラジエータ４１に三点支持で取り付けられている。リザーブタンク１は、図２に示すように、エンジン用ラジエータ４１の後側における右端の上端部に取り付けられていて、湾曲した第２左側側面２８が、エンジンによって駆動するファン４２を覆うファンシュラウド４３に沿うように配置されている。

−内壁部−
上述の如く、本実施形態では、エンジン冷却用の第１タンク部１１とインタークーラ冷却用の第２タンク部１２とを隣接して一体形成したリザーブタンク１を採用することで、エンジンコンパートメント内におけるスペースの有効活用とコスト低減とを図っている。しかしながら、このようなリザーブタンク１では、温度領域が相対的に低いインタークーラ冷却水が、温度領域が相対的に高いエンジン冷却水の影響を受けて高温化するため、インタークーラ冷却系統における冷却性能が低下し、延いてはエンジン出力が低下する場合が想定される。

そこで、本実施形態に係るリザーブタンク１では、相隣接する第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に、タンク部１１，１２を構成する部材よりも熱伝導率の低い断熱層を介在させることで、タンク部１１，１２間相互の温度影響を低減するようにしている。具体的には、本実施形態のリザーブタンク１では、相隣接する第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に、空気層ＡＬを介在させるようにしている。

より詳しくは、内壁部１３は、図５に示すように、第１タンク部１１の右側を区画する第１内壁部１３Ａと、当該第１内壁部１３Ａと車幅方向に間隔を空けて設けられ、第２タンク部１２の左側を区画する第２内壁部１３Ｂと、を有している。なお、図５では、第１内壁部１３Ａおよび第２内壁部１３Ｂを黒塗りで強調して示している。これにより、図６に簡略化して示すように、第１タンク部１１と第２タンク部１２との間には、前側側面２３を構成する壁部と、後側側面２４を構成する壁部と、上面２１を構成する壁部と、下面２２を構成する壁部と、第１内壁部１３Ａと、第２内壁部１３Ｂと、で前後上下左右が囲まれた空間Ｓが形成されており、かかる空間Ｓによって空気層ＡＬが形成されている。

ここで、熱伝導率は、一般的に、固体、液体、気体の順に低くなるところ、このように、第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に空気層ＡＬを設けることで、第１タンク部１１と第２タンク部１２とを直接隣接させた場合に比して、タンク部１１，１２間相互の温度影響を確実に低減することができる。

これにより、本実施形態のリザーブタンク１によれば、エンジン冷却用の第１タンク部１１とインタークーラ冷却用の第２タンク部１２とを隣接して一体形成することで、エンジンコンパートメント内におけるスペースの有効活用とコスト低減とを図りつつ、温度領域が相対的に低いインタークーラ冷却水が、温度領域が相対的に高いエンジン冷却水の影響を受けて高温化するのを確実に抑えることができる。したがって、インタークーラ冷却系統における冷却性能が低下することでエンジン出力が低下するのを確実に抑制することができる。

なお、本実施形態のリザーブタンク１では、図５に示すように、第１内壁部１３Ａは、第１タンク部１１内に形成されたリブ１６と繋がっており、且つ、第２内壁部１３Ｂは、第２タンク部１２内に形成されたリブ１７と繋がっていることから、リザーブタンク１内に空気層ＡＬを設けても、リザーブタンク１の剛性が確保されるようになっている。

＜変形例＞
次に、上記実施形態の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を用い、便宜上、その詳細な説明を省略する。

−変形例１−
本変形例は、空間Ｓを外部と連通させた点が、上記実施形態と異なるものである。以下、実施形態と異なる点を中心に説明する。

図７は変形例１に係るリザーブタンク１Ａを模式的に示す図である。このリザーブタンク１Ａでは、図７に示すように、上面２１を構成する壁部（凹条部２１ａの底部）に、リザーブタンク１Ａの外部と空間Ｓとを連通する空気孔２１ｂが貫通形成されているとともに、下面２２を構成する壁部に、リザーブタンク１Ａの外部と空間Ｓとを連通する空気孔２２ａが貫通形成されている。

このように、第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に設けられた空間Ｓと外部とを連通させることで、空間Ｓ内の空気が膨張しても圧が外部に逃げるため、空間Ｓ内の空気の膨張・収縮による影響を抑えることができる。したがって、空間Ｓ内の空気が膨張と収縮を繰り返すことで、リザーブタンク１Ａに圧が繰り返し作用するのを抑制することができる。

−変形例２−
本変形例は、第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に断熱材５０を介在させた点が、上記実施形態と異なるものである。以下、実施形態と異なる点を中心に説明する。

図８は変形例２に係るリザーブタンク１Ｂを模式的に示す図である。このリザーブタンク１Ｂでは、図８に示すように、第１内壁部１３Ａと第２内壁部１３Ｂとの間の空間Ｓに、断熱材５０を充填している。このような断熱材５０としては、多数の気泡を有するとともに、空気よりも断熱性能の高いガスを気泡の中に閉じ込めた、繊維系断熱材やプラスチック系断熱材を挙げることができる。

このように、第１タンク部１１と第２タンク部１２との間に、空気よりも断熱性能の高い断熱材５０を介在させることで、インタークーラ冷却水がエンジン冷却水の影響を受けて高温化するのをより一層確実に抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、２つの冷却系統の冷却液をそれぞれ貯留する２つのタンク部１１，１２を隣接して一体形成したリザーブタンク１に本発明を適用したが、これに限らず、３つ以上の冷却系統の冷却液をそれぞれ貯留する３つ以上のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、左右に隣接するようにタンク部を一体化したが、相隣接するタンク部の間に断熱層を介在させるのであれば、これに限らず、例えば、上下に隣接するようにタンク部を一体化してもよいし、前後に隣接するようにタンク部を一体化してもよい。

さらに、上記実施形態では、透明または半透明の樹脂製のリザーブタンク１に本発明を適用したが、リザーブタンク１の材質は特に限定されず、例えば金属製のリザーブタンクに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、ダウンサイジングターボ化されたエンジンと水冷式インタークーラとを搭載した車両に本発明を適用したが、水冷式の機器を備える車両であれば、これに限らず、例えばハイブリッド車両においてエンジンとインバータ等とを冷却する場合や、例えば電気自動車等において２以上の機器を水冷式で冷却する場合に、本発明を適用してもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、相離接するタンク部間相互の温度影響を低減することができるので、温度領域の異なる複数の冷却系統のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクに適用して極めて有益である。

１ リザーブタンク
１１ 第１タンク部
１２ 第２タンク部
５０ 断熱材
ＡＬ 空気層
Ｓ 空間

Claims (4)

1. 温度領域の異なる冷却系統の冷却液をそれぞれ貯留する複数のタンク部を隣接して一体形成したリザーブタンクであって、
   上記複数のタンク部のうち相隣接するタンク部の間に、当該タンク部を構成する部材よりも熱伝導率の低い断熱層を介在させたことを特徴とするリザーブタンク。
2. 上記請求項１に記載のリザーブタンクにおいて、
   上記断熱層は、上記相隣接するタンク部の間に設けられた空間によって形成される空気層であることを特徴とするリザーブタンク。
3. 上記請求項２に記載のリザーブタンクにおいて、
   上記空間は、外部と連通していることを特徴とするリザーブタンク。
4. 上記請求項１に記載のリザーブタンクにおいて、
   上記断熱層は、上記相隣接するタンク部の間に挟まれた断熱材で構成されていることを特徴とするリザーブタンク。

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