JP2022149428A

JP2022149428A - リザーブタンク

Info

Publication number: JP2022149428A
Application number: JP2021051584A
Authority: JP
Inventors: 桃香小島; Momoka Kojima; 友貴平山; Yuki Hirayama; 真人佐藤; Masato Sato
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-10-06

Abstract

【課題】冷却回路における冷却性能の低下を防止する。【解決手段】内部空間が冷却液を貯留する貯留空間として形成されたケースと連通孔が形成され貯留空間を複数の貯液室に区分する仕切板と、貯留空間に冷却液を流入させるための流入ポートと、貯留空間から冷却液を流出させるための流出ポートとを備え、少なくとも一つの貯液室に冷却液の液面付近における乱流に対する抵抗となる抵抗体が位置される。これにより、仕切板によって貯留空間を流動する冷却液の流速が減速されると共に、抵抗体によって冷却液の液面揺動が抑制されるため、冷却液への空気の巻き込みを抑制し、冷却回路における冷却性能の低下を防止することができる【選択図】図４

Description

本発明は、冷却液が循環される冷却回路に設けられたリザーブタンクについての技術分野に関する。

自動車等の車両には、例えば、エンジンや電動ユニット等の発熱部品を冷却するために、冷却液を循環させて発熱部品の冷却を行う冷却回路が搭載されているものがある。こうした冷却回路には、回路内を循環する冷却液を貯留するためのリザーブタンクが設けられ、発熱部品からの発熱量が大きい場合には冷却回路を循環する冷却液の流量を増加させ、必要とする冷却性能を確保するものがある。

上記のような冷却回路においては、冷却液中の空気の量が増加すると冷却性能の低下を来すため、リザーブタンクの内部に存在する空気層に冷却液中の気泡（空気）を放出することで気液分離を行って冷却性能の低下を防止するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のリザーブタンクにおいては、リザーブタンクの内部を連通孔が形成された仕切板によって複数の部屋（貯液室）に分け、リザーブタンクの内部を流動する冷却液に連通孔を通過させることによって減速させ、気液分離を促す構成が示されている。

特開２０１７－１０１５７３号公報

ところが、上記のように連通孔が形成された仕切板が設けられたリザーブタンクにおいては、冷却回路を循環する冷却液の流量が多くなると、連通孔を通過する冷却液が十分に減速され難くなり、冷却液が仕切板に衝突して乱流が発生し、冷却液の液面が揺動することにより冷却液中に空気層の空気を巻き込み、冷却液中の空気の量が増加するおそれがある。

そこで、本発明は、冷却液への空気の巻き込みを抑制し、冷却回路における冷却性能の低下を防止することを目的とする。

本発明に係るリザーブタンクは、冷却液が循環される冷却回路に設けられるリザーブタンクであって、内部空間が冷却液を貯留する貯留空間として形成されたケースと連通孔が形成され前記貯留空間を複数の貯液室に区分する仕切板と、前記貯留空間に冷却液を流入させるための流入ポートと、前記貯留空間から冷却液を流出させるための流出ポートとを備え、少なくとも一つの前記貯液室に冷却液の液面付近における乱流に対する抵抗となる抵抗体が位置されたものである。

本発明によれば、仕切板によって貯留空間を流動する冷却液の流速が減速されると共に、抵抗体によって冷却液の液面揺動が抑制されるため、冷却液への空気の巻き込みを抑制し、冷却回路における冷却性能の低下を防止することができる。

図２乃至図５と共に本発明リザーブタンクの実施の形態を示すものであり、本図は、リザーブタンクが設けられた冷却回路の概略構成を示す図である。リザーブタンクの垂直断面図である。リザーブタンクの水平断面図である。リザーブタンクにおける冷却液の流れを示す断面図である。第１の貯液室から第４の貯液室に行くに従って配置された抵抗体の数が少なくされた例を示す断面図である。

以下に、本発明のリザーブタンクを実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。

<冷却回路の概略構成>
まず、リザーブタンク１が設けられる冷却回路１００の概略構成について説明する（図１参照）。

冷却回路１００は、例えば、ハイブリッド車両等の車両２００に搭載され、冷却液５０を貯留するリザーブタンク１と冷却液５０を循環させるウォータポンプ１０１と発熱部品である電動ユニット１０２と熱交換によって冷却液を冷却するラジエータ１０３とを有している。

ウォータポンプ１０１としては、例えば、電動ポンプが用いられ、ウォータポンプ１０１が駆動されることにより冷却液５０が圧送される。電動ユニット１０２には車両の駆動源となる図示しないモータやそれを制御する図示しない制御部等が搭載されている。ラジエータ１０３はファン１０３ａを有しており、ファン１０３ａが駆動されることにより、ラジエータを通過する冷却液５０が冷却風によって冷却される。

冷却回路１００における上記の各部は、配管１０４によって冷却液５０が循環可能に接続されている。配管１０４は、リザーブタンク１とウォータポンプ１０１とを接続する第１の接続管１０４ａと、ウォータポンプ１０１と電動ユニット１０２とを接続する第２の接続管１０４ｂと、電動ユニット１０２とラジエータ１０３とを接続する第３の接続管１０４ｃと、ラジエータ１０３とリザーブタンク１とを接続する第４の接続管１０４ｄとを有している。

冷却回路１００において、ウォータポンプ１０１が駆動されることにより、リザーブタンク１に貯留された冷却液５０がウォータポンプ１０１を介して電動ユニット１０２に供給される。電動ユニット１０２に供給された冷却液５０は、電動ユニット１０２を冷却した後にラジエータ１０３に送られ、ラジエータ１０３による熱交換によって冷却された後に、再びリザーブタンク１に供給される。

冷却回路１００においては、電動ユニット１０２の駆動状態に応じて必要とされる冷却性能が制御され、例えば、電動ユニット１０２が高い出力を発揮する場合には、高い冷却性能が発揮される状態にされる。このように、高い冷却性能が発揮されるときには、リザーブタンク１に貯留された冷却液５０を利用して冷却回路１００内を循環する冷却液５０の流量を増加させることにより、必要とされる冷却性能が確保される。このとき、リザーブタンク１においては、貯留された冷却液５０の量が一時的に減少するため、冷却液５０の液面が低下した状態にされる。

なお、上記の冷却回路１００においては、ウォータポンプ１０１がリザーブタンク１と電動ユニット１０２の間に設けられた例を示したが、ウォータポンプ１０１は冷却回路１００における任意の位置に設けられていてもよい。

<リザーブタンクの構成>
次に、リザーブタンク１の構成について説明する（図２及び図３参照）。

以下の説明にあっては、リザーブタンクにおいて流入ポートが位置する側を前方として前後左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す前後左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。

リザーブタンク１は本体部２と流入ポート３と流出ポート４とを有している（図２参照）。

本体部２は箱状に形成されたケース５とケース５の内部に配置された複数の仕切板６とから成る。なお、配置される仕切板６の数は任意である。ケース５は内部空間が貯留空間５ａとして形成され、ケース５の上面部７に設けられた図示しない補給孔から冷却液５０が貯留空間５ａに補給可能にされている。ケース５には、前面部８における下端部に流入孔８ａが形成され、底面部９における後端部に流出孔９ａが形成されている。

仕切板６は前後方向に離隔して配置されている。貯留空間５ａは、仕切板６によって複数の貯液室に区分され、各貯液室は前方から順に第１の貯液室１０、第２の貯液室１１、第３の貯液室１２、第４の貯液室１３として形成されている。

仕切板６における下端寄りの部分には複数の連通孔６ａが上下左右に離隔して形成されている。連通孔６ａを介して、第１の貯液室１０と第２の貯液室１１が連通され、第２の貯液室１１と第３の貯液室１２が連通され、第３の貯液室１２と第４の貯液室１３が連通されている。

流入ポート３は軸方向が前後方向にされ、後端部がケース５の前面部８に結合され、内部空間が流入孔８ａを介して第１の貯液室１０と連通されている。流入ポート３には第４の接続管１０４ｄが連結されている。

流出ポート４は軸方向が上下方向にされ、上端部がケース５の底面部９に結合され、内部空間が流出孔９ａを介して第４の貯液室１３と連通されている。流出ポート４には第１の接続管１０４ａが連結されている。

第１の貯液室１０と第２の貯液室１１と第３の貯液室１２と第４の貯液室１３には、それぞれ抵抗体１４、１４、・・・が配置されている。抵抗体１４は、例えば、ゴム等の弾性材料によって紐状に形成され、前端部１４ａが前面部８又は仕切板６にそれぞれ左右に離隔した状態で並んで取り付けられている（図３参照）。

抵抗体１４は、連通孔６ａより上側に位置されている。また、抵抗体１４はリザーブタンク１において貯留空間５ａに貯留される冷却液５０の量が最も少なくなる状態における冷却液５０の液面を最低液面Ｌとしたときに、最低液面Ｌより下方に位置されている（図２参照）。

第１の貯液室１０には、他の貯液室より多くの抵抗体１４が配置されている。

<リザーブタンクにおける冷却液の流れ>
次に、リザーブタンク１における冷却液５０の流れについて説明する（図４参照）。

リザーブタンク１の貯留空間５ａには所定の量の冷却液５０が貯留され、貯留空間５ａにおける上部には空気層６０が形成されている。ウォータポンプ１０１が非駆動の状態においては、冷却液５０が冷却回路１００を循環されず、貯留空間５ａにおける冷却液５０も流動しない状態にされている。

ウォータポンプ１０１が駆動された状態においては、冷却液５０が冷却回路１００を循環され、流入ポート３から第１の貯液室１０に冷却液５０が流入される。第１の貯液室１０に流入した冷却液５０は、連通孔６ａを通過し第２の貯液室１１と第３の貯液室１２を介して第４の貯液室１３に流動される。第４の貯液室１３に流動された冷却液５０は流出ポート４から流出されウォータポンプ１０１へ向けて流動される。

貯留空間５ａにおいて流動される冷却液５０は、流入ポート３から流入される第１の貯液室１０で流速が最も速くなり、連通孔６ａを通過する度に圧力損失によって減速され、第１の貯液室１０から第４の貯液室１３へ向けて流動されるに従って段階的に速度が低下される。貯留空間５ａにおける冷却液５０の流速が流入ポート３から流出ポート４に向かうに従って徐々に減速されることにより、第１の貯液室１０から第４の貯液室１３において順に冷却液５０の乱流が生じ難くされる。したがって、貯留空間５ａにおいて冷却液５０中の気泡が空気層６０へ放出され易くなり、気液分離を促すことができる。

ところで、上述したように、冷却回路１００における高い冷却性能が発揮される状態においては、冷却回路１００を循環する冷却液５０の流量が増加される。このとき、連通孔６ａを通過する冷却液５０が十分に減速されないまま仕切板６やケース５の後面部１５に衝突することにより、例えば、渦等の乱流が生じ易くなる。また、高い冷却性能が発揮されない状態においても、冷却液５０の流動状態によって貯留空間５ａにおいて乱流が生じることがある。

リザーブタンク１においては、抵抗体１４がケース５の前面部８又は仕切板６に取り付けられている。これにより、抵抗体１４が乱流に対して抵抗となり、貯留空間５ａにおける冷却液５０の液面揺動が抑制される。

したがって、貯留空間５ａにおいて冷却液５０の液面が安定した状態に保たれるため、冷却液５０への空気層６０からの空気の巻き込みを抑制し、冷却回路１００における冷却性能の低下を防止することができる。

また、抵抗体１４は弾性材料によって形成され、前端部１４ａがケース５の前面部８又は仕切板６に取り付けられている。これにより、抵抗体１４の弾性力が発生した乱流を打ち消す方向に作用し、貯留空間５ａにおける冷却液５０の液面揺動を効率的に抑制することができる。
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さらに、抵抗体１４は板状ではなく紐状に形成されている。これにより、抵抗体１４によって冷却液５０中の気泡の移動が阻害され難くされているため、空気層６０へ向かって冷却液５０中を上昇する気泡が抵抗体１４の周囲を通過して空気層６０に放出され易くなる。したがって、抵抗体１４が設けられた状態においても、冷却液５０中の空気の空気層６０への放出に支障を来たすことがなく、貯留空間５ａにおいて促進的な気液分離を行うことができる。

さらにまた、上記のように、リザーブタンク１においては、抵抗体１４が最低液面Ｌ以下に位置されている。

これにより、貯留空間５ａに貯留される冷却液５０の量に拘わらず抵抗体１４が冷却液５０の中に位置されるため、抵抗体１４による冷却液５０の液面揺動の抑制効果を効率的に得ることができる。

なお、抵抗体１４は、冷却液５０の液面に位置されたときに最も液面揺動の抑制効果が大きくなるため、貯留空間５ａに貯留された冷却液５０の量に拘わらず冷却液５０の液面に位置されることが望ましい。特に、抵抗体１４が最低液面Ｌに位置されることにより、貯留空間５ａにおける冷却液の液面が最低液面Ｌ以上になった場合においても、抵抗体１４が冷却液５０の液面付近に位置され易くなる。

また、抵抗体１４は冷却液５０の液面以下且つ連通孔６ａの上側において、連通孔６ａから離れた位置に配置されることが望ましい。例えば、抵抗体１４が冷却液５０の液面に位置されることにより、流入ポート３から流出ポート４に向けて流動される冷却液５０における抵抗体１４による圧力損失の低減効果が大きくなるため、冷却回路１００において、ウォータポンプ１０１の出力を過度に上昇させることなく冷却液５０を循環させることができる。

さらにまた、リザーブタンク１においては、第１の貯液室１０と第２の貯液室１１と第３の貯液室１２と第４の貯液室１３にそれぞれ抵抗体１４が配置され、第１の貯液室１０に最も多くの抵抗体１４が配置されている。

これにより、貯留空間５ａにおいて、流動する冷却液５０の速度が最も速く冷却液５０の液面揺動が最も生じ易い第１の貯液室１０に最も多くの抵抗体１４が位置されるため、貯留空間５ａにおける冷却液５０への空気の巻き込みを効率的に抑制することができる。

なお、上述したように、貯留空間５ａにおいては、第１の貯液室１０から第４の貯液室１３に行くに従って冷却液５０の流速が減速される。そのため、各貯液室に配置される抵抗体１４の数は第１の貯液室１０から第４の貯液室１３に行くに従って少なくされていてもよい（図５参照）。これにより、各貯液室において冷却液５０の流速に応じた数の抵抗体１４を配置することが可能になり、部品点数を可能な限り少なくした上で冷却回路１００における冷却性能の低下を防止することができる。

また、上記には複数の貯液室にそれぞれ抵抗体１４が配置された例を示したが、抵抗体１４は複数の貯液室に配置されていなくてもよく、少なくとも第１の貯液室１０に抵抗体１４が配置されていればよい。

これにより、貯留空間５ａにおいて、流動する冷却液５０の速度が最も速く冷却液５０の液面揺動が最も生じ易い第１の貯液室１０に抵抗体が位置されるため、部品点数の増加を抑えた上で、貯留空間５ａにおける冷却液５０への空気の巻き込みを抑制することができる。

１００冷却回路
１０１ウォータポンプ
１０２電動ユニット
１０３ラジエータ
１０４配管
１リザーブタンク
２本体部
３流入ポート
４流出ポート
５ケース
５ａ貯留空間
６仕切板
６ａ連通孔
１０第１の貯液室
１１第２の貯液室
１２第３の貯液室
１３第４の貯液室
１４抵抗体
１４ａ前端部
５０冷却液
６０空気層

Claims

冷却液が循環される冷却回路に設けられるリザーブタンクであって、
内部空間が冷却液を貯留する貯留空間として形成されたケースと連通孔が形成され前記貯留空間を複数の貯液室に区分する仕切板と、
前記貯留空間に冷却液を流入させるための流入ポートと、
前記貯留空間から冷却液を流出させるための流出ポートとを備え、
少なくとも一つの前記貯液室に冷却液の液面付近における乱流に対する抵抗となる抵抗体が位置された
リザーブタンク。
前記抵抗体が弾性材料によって紐状に形成され、
前記抵抗体の一端部が前記ケース又は前記仕切板に取り付けられた
請求項１に記載のリザーブタンク。
前記抵抗体が前記貯留空間に貯留される冷却液の量が最少の状態における液面以下に位置された
請求項１又は請求項２に記載のリザーブタンク。
前記流入ポートが連通された前記貯液室が第１の貯液室として形成され、
少なくとも前記第１の貯液室に前記抵抗体が位置された
請求項１、請求項２又は請求項３に記載のリザーブタンク。
複数の前記貯液室にそれぞれ前記抵抗体が位置され、
複数の前記貯液室にそれぞれ位置された前記抵抗体の数のうち前記第１の貯液室に位置された前記抵抗体の数が最も多くされた
請求項４に記載のリザーブタンク。