JP4066930B2 - リザーブタンクの気液分離構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、水冷式駆動機を有する車両に搭載される冷却回路等に使用されるリザーブタンクにおける気液分離構造に関する。

従来より、水冷式駆動機を有する車両では、冷却水の温度変化によって生ずる冷却水容積の変化を吸収するリザーブタンクが設置されている。

この冷却水に沸騰等により気体が混入すると、ラジエータの熱交換効率が低下したり、またウォータポンプが異音を発生する原因となるため、従来より、リザーブタンク内部は気液分離構造を有していた。この従来のリザーブタンクの気液分離構造は、図４に示すような構造であった。即ち、リザーブタンク１０の内部に耐圧補強用の複数の隔壁１１が設けられ、この各隔壁１１には、気液分離のために、高さ（縦方向）位置が略同じで横方向の位置が異なる貫通孔１２がそれぞれ形成されている。このようにして、入口から入った冷却水がタンク１０内の各隔壁１１の貫通孔１２を通って、出口から排出される間に冷却水中に含まれる気体が分離され、タンク上部に貯まるようになっている。なお、図示していないが、タンク上部には、気体放出口が設けられている。

しかしながら、この従来の気液分離構造では、貫通孔１２を通った冷却水は、各隔壁１１の後面で渦を発生し、この渦がタンク内の気体を巻き込み、この状態で出口から排出されるような事態が生じる場合がある。このため、ラジエータの熱交換効率を低下させると共に、ウォータポンプの異音が発生するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、リザーブタンク内の貫通孔が形成された隔壁後面での渦の発生を抑制して、気液分離作用を改善し、これにより、熱交換効率の向上、異音の発生の防止等を図ることができるリザーブタンクの気液分離構造を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のリザーブタンクの気液分離構造を提供する。
請求項１に記載のリザーブタンクの気液分離構造は、貫通孔が形成された隔壁の後面に、この貫通孔に隣接して渦の発生を抑制する渦発生抑制手段を設けたものであり、これにより、渦の発生による気体の巻き込みが防止でき、リザーブタンクの気液分離機能を向上させることができる。したがって、冷却回路にこのリザーブタンクを用いた場合、ラジエータの熱交換効率を向上させることができると共に、ウォータポンプの異音の発生を防止できる。

請求項２の該気液分離構造は、渦発生抑制手段として、円弧状に曲げられた矩形の翼片を使用したものであり、これにより、簡素な構造で貫通孔を通過後の液体の流れ中に渦流が発生することを抑制することができる。
請求項３の該気液分離構造は、矩形翼片を隔壁と一体に形成したものである。翼片が単純な矩形状をしているので、合成樹脂等で成形する場合においても容易に型抜きが行え、一体成形が可能となる。

請求項４の該気液分離構造は、矩形翼片を隔壁の高さと同じ高さとしたものであり、これにより、矩形翼片をタンクの補強に兼用することができる。
請求項５の該気液分離構造は、矩形翼片とタンク内壁との間に空隙を設けたものであり、これにより、翼片と隔壁及びタンク内面とで形成される空間をタンク容積として活用することができる。
請求項６に記載のリザーブタンクは、タンク壁部に冷却水の流入口と流出口とを設けると共に、タンク内部には、貫通孔が形成された複数の隔壁が設けられていて、複数の空間が区画形成され、各々の隔壁の後面であって貫通孔の周囲となる部位に、冷却水の渦流の発生を抑制する渦発生抑制手段を設けたものである。これにより、リザーブタンクの気液分離機能を向上させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態のリザーブタンクの気液分離構造について説明する。なお、本実施形態では冷却回路に用いられるリザーブタンクとして説明するが、オイル等が使用される機器に対するリザーブタンクとしても適宜利用可能である。
図１は、本発明の実施例の気液分離構造を内蔵したリザーブタンクの全体構成の（ａ）横断面図（Ｂ−Ｂ断面）と（ｂ）縦断面図（Ａ−Ａ断面）を示している。リザーブタンク１は、一端側に流入管２が、他端側に流出管３がそれぞれ接続され、その内部には、貫通孔４が形成された隔壁５が設けられている。

リザーブタンク１は、箱型形状をしており、複数の隔壁５によってその内部が仕切られた複数の室１Ａ，１Ｂ，１Ｃが形成されている。各々の室１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、貫通孔４によって連通している。したがって、リザーブタンク１内に導入された冷却水は、タンク内の貫通孔４を通って流れながら、リザーブタンク１から排出される。なお、図１では２つの隔壁５が設けられているが、この隔壁５の数は適宜選択可能である。

図１，２に示すように各隔壁５の後面、即ち冷却水流れの下流側には、本発明の特徴である渦発生抑制手段としての翼片６が、貫通孔４に隣接して設けられている。この翼片６は、円弧状に曲げられた矩形形状（所謂ベルマウス形状）をしており、貫通孔４の両側に一対として設けられる。図２に示すように一対の翼片６の先端同志は、貫通孔４の巾に等しい間隔ｄが設けられているが、この間隔ｄは、出来るだけ小さくしたり、或いは無くすことも可能である。その場合は、翼片６の先端の貫通孔４に対応する位置に、切り欠きを設けて、貫通孔４を閉じないようにすればよい。各々の翼片６の高さは、隔壁５の高さと略同じであるが、円弧状の曲面の長さ（翼長さ）は、それぞれ異なっている。また、翼片６の後端とリザーブタンク１の内面との間には、間隙が設けられるように翼長さは決められる。

翼片６は、隔壁５とは別体として構成し、接着或いは公知の固定手段を使用して隔壁５に固定するようにしてもよいが、本発明では、翼片６が曲面を有する矩形形状をしているので、合成樹脂等による成形加工の際の型抜きが可能のため、隔壁５と一体に形成することができる。なお、型抜き等を考慮しない場合は、翼片をラッパ状に形成することが理想であるが、製作の面で難しい。
また、図２においては、貫通孔４は、その形状が長円であるが、真円、楕円、矩形等の形状を採用することも可能である。

図３は、本発明の別の実施例の気液分離構造を示している。この実施例では、図３に示すように隔壁５と一対の翼片６とを貫通孔４の左右で分けて考え、隔壁５と翼片６とを断面がレの字形になるように一体にしたレの字形構造体７を形成し、２つのレの字形構造体７を突き合わせるようにして隔壁構造を形成している。そして、この突き合わせ部に貫通孔４が形成される。先の実施例と同様に翼片６は、円弧状の曲面を有している。なお、突き合わせ部は、接着又は固着することが好ましいが、先の実施例と同様に一体成形も可能である。また、この場合においては、貫通孔４が設けられる位置に応じて、隔壁５の横方向長さ及び翼片６の翼長さが決められる。隔壁５及び翼片６の上下方向長さは全て同じである。

以上の構成よりなる本発明のリザーブタンクの気液分離構造においては、渦発生抑制手段として隔壁後面に貫通孔に隣接して翼片を設けたため、貫通孔を通った冷却水の流れが層流となり、流れ中に渦が発生するのを抑制することができる。このため、渦の発生による気体の巻き込みが防止でき、気液分離機能を高めることができる。したがって、気体の含まない冷却水を冷却回路に供給できるので、ラジエータの熱交換効率が改善でき、またウォータポンプの異音の発生を防止できる。
また、翼片の後端とタンク内面との間に空隙を設けて、冷却水及び分離した気体の取り入れ口とすることで、翼片、隔壁後面及びタンク内面とで囲まれた空間をタンク内容積と利用でき、冷却水の貯水機能及び分離した気体の気体室機能を保持することができる。
更に、翼片高さを隔壁高さと同じとすることにより、隔壁と同様にタンクの補強を兼ねることができ、タンク強度の向上を図ることができる。

本発明の１実施例の気液分離構造を有しているリザーブタンクの（ａ）横断面図（Ｂ−Ｂ断面）と（ｂ）縦断面図（Ａ−Ａ断面）を示している。 １実施例の気液分離構造の斜視図である。 別の実施例の気液分離構造の斜視図である。 従来の気液分離構造を有するリザーブタンクの（ａ）横断面図（Ｂ−Ｂ断面）と（ｂ）縦断面図（Ａ−Ａ断面）である。

符号の説明

１…リザーブタンク
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…室
４…貫通孔
５…隔壁
６…翼片（渦発生抑制手段）

Claims (6)

1. リザーブタンク内部に複数の隔壁が設けられ、各々の隔壁には貫通孔が形成されていて、リザーブタンクに導入された液体が順次、貫通孔を通ってリザーブタンクから排出される間に、液体中に含まれる気体の分離を行うリザーブタンクの気液分離構造において、
   前記隔壁の後面に前記貫通孔に隣接して、渦の発生を抑制する渦発生抑制手段を設けることを特徴とするリザーブタンクの気液分離構造。
2. 前記渦発生抑制手段が、円弧状に曲げられた矩形翼片であることを特徴とする請求項１に記載のリザーブタンクの気液分離構造。
3. 前記矩形翼片が前記隔壁と一体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のリザーブタンクの気液分離構造。
4. 前記矩形翼片が前記隔壁の高さと等しい高さを有していることを特徴とする請求項２又は３に記載のリザーブタンクの気液分離構造。
5. 前記矩形翼片とタンク内壁との間に空隙を有していることを特徴とする請求項２，３又は４に記載のリザーブタンクの気液分離構造。
6. 複数の隔壁によって内部が複数の空間に区画されたタンクと、
   前記タンク内部に冷却水を流入させる流入口と、
   前記タンクの他の壁部に設けられ、前記タンクの内部から冷却水を流出させる流出口とを備え、
   前記複数の隔壁には前記複数の空間どうしを連通させる貫通孔が形成されており、
   前記隔壁の後面であって前記貫通孔の周囲となる部位に、前記冷却水の渦流の発生を抑制する渦発生抑制手段を設けることを特徴とするリザーブタンク。

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