JP2020159318A - Reserve tank - Google Patents
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- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
Description
本発明は、車両等に実装される水冷(液冷)式の冷却装置における冷却水(冷却液)を貯留するリザーブタンク(リザーバタンク)の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a reserve tank (reservoir tank) for storing cooling water (cooling liquid) in a water-cooled (liquid-cooled) type cooling device mounted on a vehicle or the like.
車両に動力源として搭載される内燃機関及び/または電動機(モータジェネレータ)には、これを冷却するための水冷式の冷却装置が付設される。内燃機関を冷却する冷却装置は、冷却水を内燃機関の各所、例えばシリンダブロックやシリンダヘッド、スロットルバルブを内包するスロットルボディ、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブを内包するバルブハウジング、EGRクーラ等に流通させて、内燃機関の各所との間で熱交換を行う。電動機を冷却する冷却装置は、冷却水をPCU(Power Control Unit)、電動機及びトランスアクスル等に流通させて、それらとの間で熱交換を行う。 An internal combustion engine and / or an electric motor (motor generator) mounted on a vehicle as a power source is provided with a water-cooled cooling device for cooling the internal combustion engine and / or an electric motor (motor generator). The cooling device for cooling the internal combustion engine distributes the cooling water to various parts of the internal combustion engine, such as a cylinder block, a cylinder head, a throttle body containing a throttle valve, a valve housing containing an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve, and an EGR cooler. Then, heat is exchanged with various parts of the internal combustion engine. The cooling device for cooling the electric motor circulates the cooling water to the PCU (Power Control Unit), the electric motor, the transaxle, and the like, and exchanges heat with them.
この種の水冷式の冷却装置は、昇温した冷却水を放熱させる熱交換器であるラジエータ、及び冷却水を貯留するリザーブタンク(例えば、下記特許文献を参照)を、その冷却水の流通経路上に備えている。 This type of water-cooled cooling device has a radiator, which is a heat exchanger that dissipates heat from the heated cooling water, and a reserve tank that stores the cooling water (see, for example, the following patent documents), and a flow path for the cooling water. Prepared on top.
因みに、内燃機関及び電動機を両備するハイブリッド車両にあっては、内燃機関の冷却用と電動機の冷却用との二系統の冷却装置を実装することがある。これは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)その他の半導体スイッチング素子を多数含む電気回路、具体的にはインバータや昇圧/降圧コンバータ等を有しているPCUの温度の許容上限(例えば、65℃)が、内燃機関の温度の許容上限よりも低いことが一因である。 Incidentally, in a hybrid vehicle equipped with both an internal combustion engine and an electric motor, two systems of cooling devices, one for cooling the internal combustion engine and the other for cooling the electric motor, may be mounted. This is because the allowable upper limit of the temperature (for example, 65 ° C.) of an electric circuit including a large number of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and other semiconductor switching elements, specifically, a PCU having an inverter, a step-up / step-down converter, etc. This is partly because the temperature of the internal combustion engine is lower than the allowable upper limit.
熱膨張により膨脹または収縮する冷却水を溜めるバッファとなる性質上、リザーブタンク内の冷却水の水面上には空間があり、その空間には空気等の気体が満ちている。リザーブタンクの入口(インレット)ポートからリザーブタンク内に勢いよく冷却水が流入するとき、冷却水に乱流が生じて水面上の気体を巻き込み、冷却水に気体が混入することが起こる。冷却水への気体の混入は、冷却効果の低減、キャビテーションの発生及びポンプインペラの摩耗を招く。 Due to the nature of a buffer that stores cooling water that expands or contracts due to thermal expansion, there is a space above the surface of the cooling water in the reserve tank, and the space is filled with gas such as air. When the cooling water vigorously flows into the reserve tank from the inlet port of the reserve tank, turbulence occurs in the cooling water and entrains gas on the water surface, which causes gas to be mixed into the cooling water. Mixing gas into the cooling water reduces the cooling effect, causes cavitation, and wears the pump impeller.
また、リザーブタンク内に隔壁により隔てられた複数の室を有しており、ある室から別の室に高い流速で冷却水が流入する場合にも、同様の気体の巻き込みの問題を生じ得る。 Further, when a plurality of chambers separated by a partition wall are provided in the reserve tank and cooling water flows in from one chamber to another at a high flow velocity, the same problem of gas entrainment may occur.
特に、電動機の冷却用の冷却装置では、冷却水の温度が顕著な高温とならず、冷却水に混入した気体を冷却水から分離させにくい。 In particular, in a cooling device for cooling an electric motor, the temperature of the cooling water does not become remarkably high, and it is difficult to separate the gas mixed in the cooling water from the cooling water.
本発明は、水冷式冷却装置のリザーブタンクにおける冷却水への気体の混入を抑制することを所期の目的とする。 An object of the present invention is to suppress the mixing of gas into the cooling water in the reserve tank of the water-cooled cooling device.
本発明では、入口ポートが接続され入口ポートを介して冷却水が流入する前室と、前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、前記前室の前記入口ポートが接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分の高さが、後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すLOWラインよりも低く位置付けられている天井部とを具備するリザーブタンクを構成した。 In the present invention, there are a front chamber in which the inlet port is connected and cooling water flows in through the inlet port, and a rear chamber in which the cooling water is received from the front chamber and the outlet port is connected and the cooling water flows out through the outlet port. , The height of the portion that covers the area including the connection point of the entrance port of the front chamber from above is positioned lower than the LOW line indicating the minimum storage amount of cooling water set in the rear chamber. A reserve tank including a part was constructed.
並びに、本発明では、入口ポートが接続され入口ポートを介して冷却水が流入する前室と、前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、前記前室と前記後室とを隔てるとともに前室から後室に向かう冷却水の流れを通過させる窓が開設された隔壁と、前記隔壁から前記前室側に突出した突壁と、前記隔壁における冷却水の流れる方向に沿って前記突壁の後背にある領域に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が、前記後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すLOWラインよりも高いスリットとを具備するリザーブタンクを構成した。 Further, in the present invention, after the inlet port is connected and the cooling water flows in through the inlet port, and after the cooling water is received from the anterior chamber and the outlet port is connected and the cooling water flows out through the outlet port. A partition wall that separates the chamber from the anterior chamber and the rear chamber and has a window for allowing the flow of cooling water from the anterior chamber to the rear chamber to pass through, and a protruding wall protruding from the partition wall toward the anterior chamber. A LOW line that is cut out along the direction in which the cooling water flows in the partition wall and faces the region behind the protruding wall, and the upper edge thereof indicates the minimum storage amount of the cooling water set in the rear chamber. A reserve tank with a higher slit was constructed.
本発明によれば、水冷式冷却装置のリザーブタンクにおける冷却水への気体の混入を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to effectively suppress the mixing of gas into the cooling water in the reserve tank of the water-cooled cooling device.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1ないし図8に、本実施形態におけるリザーブタンク1を示す。このリザーブタンク1は、例えば、ハイブリッド車両に搭載される電動機である走行用モータジェネレータや発電用モータジェネレータ、またそれら電動機を電気的に制御するPCU等を水冷する冷却装置の要素となる。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 8 show the reserve tank 1 in this embodiment. The reserve tank 1 is an element of a cooling device that water-cools, for example, a traveling motor generator and a power generation motor generator, which are electric motors mounted on a hybrid vehicle, and a PCU that electrically controls these electric motors.
リザーブタンク1は、アッパータンク部材2とロアタンク部材3とを要素とする、上下に二分した半割構造をなし、これらを結合することで一個の密閉型リザーブタンク1を構成する。アッパータンク部材2及びロアタンク部材3はそれぞれ硬質樹脂成形品であり、アッパータンク部材2の下縁部のフランジ25の下向面とロアタンク部材3の上縁部のフランジ36の上向面とを溶着等により接合する。
The reserve tank 1 has an
図2及び図4に、アッパータンク部材2の内部構造を示す。並びに、図3及び図5に、ロアタンク部材3の内部構造を示す。本実施形態のリザーブタンク1では、その内部を隔壁21、31により複数の室11、12、13に区画している。即ち、リザーブタンク1は、入口ポート30が連通する前室である第一室11及び第二室12と、出口(アウトレット)ポート35が連通する後室である第三室13とを包有する。入口ポート30は、ロアタンク部材3の側部32における第一室11に面する部位に接続している。第一室11と第二室12とは隔壁21、31により隔絶されておらず、両者は連接している。出口ポート35は、ロアタンク部材3の底部33における第三室13に面する部位に接続している。
2 and 4 show the internal structure of the
隔壁21、31は、アッパータンク部材2及びロアタンク部材3の各々に一体成形してある。アッパータンク部材2側の隔壁21は、アッパータンク部材2の天井部22の下向面から下方に垂下する。ロアタンク部材3側の隔壁31は、ロアタンク部材3の底部33の上向面から上方に起立する。そして、図6に示すように、アッパータンク部材2側の隔壁21の下端面とロアタンク部材3側の隔壁31の上端面とが合わせ面となって互いに当接または極近接し、第一室11及び第二室12と第三室13とを隔てる隔壁21、31を形成する。
The
図4及び図5に矢印Fで表しているように、リザーブタンク1の外部から入口ポート30を介して第一室11に流入する冷却水は、主として、隔壁21、31の拡張方向に沿うように第一室11から第二室12、第三室13へと流れてゆく。隔壁21、31における、第二室12と第三室13とを隔てる部位には、この冷却水の主たる流れFを通過させる窓311を開設している。具体的には、ロアタンク部材3側の隔壁31の一部に、これを貫通する窓311を穿ち設けている。窓311の上縁は、後述するLOW(または、MIN若しくはLOWER)ライン231よりも低く、窓311は常に冷却水中に没している。第三室13に至った冷却水は、出口ポート35を介してリザーブタンク1の外部に流出する。
As shown by arrows F in FIGS. 4 and 5, the cooling water flowing into the
アッパータンク部材2の天井部22には、冷却水を補充するための補充口20を設ける。補充口20は、天井部22における第三室13に面する部位223に所在する。この部位223は、天井部22における第一室11及び第二室12に面する部位221、222と比較して上方に高く膨出している。その膨出した部分223の側部23には、LOWライン231及びFULL(または、MAX若しくはUPPER)ライン232を、エンボス(凸部)成形やデボス(凹部)成形、印刷やラベル(シール)等により表示している。LOWライン231及びFULLライン232は、適正な冷却水の貯留量を示唆する。冷却装置が冷却する対象、例えば電動機や内燃機関が停止してその温度が十分に低下し、冷却水温が低温となった(冷却水が膨脹していない)状態で、リザーブタンク1内の水位がLOWライン231以上、FULLライン232以下であれば、適正な冷却水量である。水位がLOWライン231を下回っている場合には、補充口20を介してリザーブタンク1に冷却水を注水し補充する必要がある。
The
本実施形態のリザーブタンク1の第一の特徴点として、図6に示しているように、アッパータンク部材2の天井部22における、入口ポート30が接続する第一室11に上方から覆い被さる部分221の高さが、LOWライン231よりも低位置にあることが挙げられる。これにより、冷却水の貯留量が適正である限り、冷却水の水面が必ず第一室11の天井221よりも高くなり、第一室11が完全に冷却水で満たされ、第一室11に空気等の気体が存在する空間、即ち水面上の空間が発生しなくなる。従って、入口ポート30から第一室11に高い流速で冷却水が流入したとしても、第一室11において冷却水が渦巻くような乱流が発生せず、乱流により水面上の気体を冷却水中に巻き込む問題が起こらない。
As a first feature of the reserve tank 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 6, a portion of the
さらに、本実施形態では、アッパータンク部材2の天井部22における、第二室12に上方から覆い被さる部分221の高さもまた、後述する極一部の領域14の上部222を除き、LOWライン231よりも低くなっている。このため、第二室12の大半が冷却水で満たされることになり、第二室12においても水面上の気体を巻き込むことが抑制される。
Further, in the present embodiment, the height of the
翻って、既に述べた通り、アッパータンク部材2の天井部22における、第三室13に上方から覆い被さる部分223の高さは、LOWライン231及びFULLライン232よりも高位置にある。第三室13においては、貯留する冷却水の水面上に、空気等の気体が存在する空間が生じる。
On the other hand, as already described, the height of the
本実施形態のリザーブタンク1の第二の特徴点として、第一室11及び第二室12と第三室13とを隔てる隔壁21、31に突壁24、34を設け、突壁24、34の後背に冷却水の流れFが淀む領域14を作出し、隔壁21における当該領域14に面した箇所にスリット211を開設して、このスリット211を通じて空気等の気体を第二室12から第三室13に逃がすことが挙げられる。
As the second feature of the reserve tank 1 of the present embodiment, the
図2ないし図5、図7及び図8に示しているように、アッパータンク部材2及びロアタンク部材3にはそれぞれ、隔壁21、31から第一室11及び第二室12側に突出する突壁24、34を、隔壁21、31に一体的に成形してある。突壁24、34は、平面視または底面視において、隔壁21、31の拡張方向と交差(または、直交)する方向に延び出ている。アッパータンク部材2側の突壁24は、隔壁21と同様、アッパータンク部材2の天井部22の下向面から下方に垂下する。ロアタンク部材3側の突壁34は、隔壁31と同様、ロアタンク部材3の底部33の上向面から上方に起立する。そして、アッパータンク部材2側の突壁24の下端面とロアタンク部材3側の突壁34の上端面とが合わせ面となって互いに当接または極近接し、冷却水の流れFを隔壁21、31から剥離させる突壁24、34を形成する。
As shown in FIGS. 2 to 5, 7 and 8, the
第二室12側の隔壁21、31に隣接し、冷却水の流れる方向Fに沿って突壁24、34の後背にある領域14では、冷却水が勢いよく流れない。アッパータンク部材2の天井部22における、当該領域14に面する部位222は、第二室12内から見て上方に凹むように高くなっており、その上縁はLOWライン231を(さらには、FULLライン232を)上回る。それ故、当該領域14においては、空気等の気体が存在する空間、即ち水面上の空間が発生し得る。
The cooling water does not flow vigorously in the
また、スリット211は、上記の領域14に臨むアッパータンク部材2の隔壁21を、その下端面側から上方に向かって切り欠くようにして形成する。スリット211の上縁は、LOWライン231よりも(さらには、FULLライン232よりも)高い。スリット211は、主として空気等の気体を第二室12から第三室13に通過させるもので、冷却水に混入した気体を冷却水から分離させる気液分離作用を営む。
Further, the
スリット211を介して、冷却水が第二室12から第三室13に流入することもある。だが、その冷却水の勢いは突壁24、34により予め弱められているので、スリット211による圧損が小さくなり、スリット211を通じて流入する冷却水によって渦巻くような乱流が発生することは抑えられる。ひいては、水面上の気体を冷却水中に巻き込むことが抑制される。
Cooling water may flow from the
本実施形態では、入口ポート30が接続され入口ポート30を介して冷却水が流入する前室11、12と、前記前室11、12から冷却水を迎え入れるとともに出口ポート35が接続され出口ポート35を介して冷却水を流出させる後室13と、前記前室11、12の前記入口ポート30が接続する箇所を含む区域11、12に上方から覆い被さる部分221の高さが、後室13に設定された冷却水の最低貯留量を示すLOWライン231よりも低く位置付けられている天井部22とを具備するリザーブタンク1を構成した。
In the present embodiment, the
本実施形態によれば、入口ポート30からリザーブタンク1内の前室11、12に勢いよく冷却水が流入したとしても、前室11、12において水面上の気体を冷却水中に巻き込む問題が起こらない。
According to the present embodiment, even if the cooling water vigorously flows into the
並びに、本実施形態では、入口ポート30が接続され入口ポート30を介して冷却水が流入する前室11、12と、前記前室11、12から冷却水を迎え入れるとともに出口ポート35が接続され出口ポート35を介して冷却水を流出させる後室13と、前記前室11、12と前記後室13とを隔てるとともに前室11、12から後室13に向かう冷却水の流れFを通過させる窓311が開設された隔壁21、31と、前記隔壁21、31から前記前室12側に突出した突壁24、34と、前記隔壁21、31における冷却水の流れる方向Fに沿って前記突壁24、34の後背にある領域14に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が、前記後室13に設定された冷却水の最低貯留量を示すLOWライン231よりも高いスリット211とを具備するリザーブタンク1を構成した。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態によれば、スリット211を通じて空気等の気体を前室11、12から後室13の上部空間に容易に逃がすことができ、冷却水中に混入した気体を冷却水から分離させ効果的に除去できる。また、スリット211を通じて前室11、12から後室13に流入する冷却水の勢いが弱められ、その冷却水による大きな乱流は発生せず、前室11、12または後室13において水面上の気体を冷却水中に巻き込む問題が起こらない。
According to the present embodiment, gas such as air can be easily released from the
総じて、リザーブタンク1における冷却水への気体の混入を効果的に抑制することができ、冷却効果の低減、キャビテーションの発生及びポンプインペラの摩耗といった不具合を回避できる。 As a whole, it is possible to effectively suppress the mixing of gas into the cooling water in the reserve tank 1, and it is possible to avoid problems such as reduction of the cooling effect, occurrence of cavitation, and wear of the pump impeller.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described in detail above. The specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に実装される水冷式の冷却装置の要素となるリザーブタンクに適用することができる。 The present invention can be applied to a reserve tank which is an element of a water-cooled cooling device mounted on a vehicle or the like.
1…リザーブタンク
11、12…前室
13…後室
14…突壁の後背にある領域
21、31…隔壁
211…スリット
22…天井部
221…前室の入口ポートが接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分
231…LOWライン
24、34…突壁
30…入口ポート
31…窓
35…出口ポート
1 ...
Claims (3)
前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、
前記前室の前記入口ポートが接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分の高さが、後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すLOWラインよりも低く位置付けられている天井部と
を具備するリザーブタンク。 The front room where the inlet port is connected and the cooling water flows in through the inlet port,
A rear chamber that receives cooling water from the front chamber and is connected to an outlet port to allow cooling water to flow out through the outlet port.
The height of the portion of the anterior chamber that covers the area including the connection point of the inlet port from above is positioned lower than the LOW line indicating the minimum storage amount of cooling water set in the rear chamber. A reserve tank equipped with.
前記隔壁から前記前室側に突出した突壁と、
前記隔壁における冷却水の流れる方向に沿って前記突壁の後背にある領域に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が前記LOWラインよりも高いスリットと
を具備する請求項1記載のリザーブタンク。 A partition wall that separates the anterior chamber and the posterior chamber and has a window for allowing the flow of cooling water from the anterior chamber to the rear chamber to pass through.
A protruding wall protruding from the partition wall toward the anterior chamber,
The reserve tank according to claim 1, which is cut out at a position facing a region behind the protruding wall along the direction of flow of cooling water in the partition wall, and has a slit whose upper edge is higher than the LOW line. ..
前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、
前記前室と前記後室とを隔てるとともに前室から後室に向かう冷却水の流れを通過させる窓が開設された隔壁と、
前記隔壁から前記前室側に突出した突壁と、
前記隔壁における冷却水の流れる方向に沿って前記突壁の後背にある領域に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が、前記後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すLOWラインよりも高いスリットと
を具備するリザーブタンク。 The front room where the inlet port is connected and the cooling water flows in through the inlet port,
A rear chamber that receives cooling water from the front chamber and is connected to an outlet port to allow cooling water to flow out through the outlet port.
A partition wall that separates the anterior chamber and the posterior chamber and has a window for allowing the flow of cooling water from the anterior chamber to the rear chamber to pass through.
A protruding wall protruding from the partition wall toward the anterior chamber,
A LOW line that is cut out along the direction of flow of cooling water in the partition wall at a portion facing the region behind the protruding wall, and the upper edge thereof indicates the minimum storage amount of cooling water set in the rear chamber. Reserve tank with higher slits.
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JP7224727B2 (en) | 2023-02-20 |
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