JP4270074B2 - リザーバタンク - Google Patents

Description

本発明は、リザーバタンク、詳しくは気液分離機能を備えるリザーバタンクに関する。

気液分離機能を備えるリザーバタンクとして、流体を貯める下部容器と、下部容器上部で且つ下部容器と連通する上部容器とをそれぞれ備え、下部容器には流出口を設け、上部容器には、上部に大気開放部を、側部に流入口をそれぞれ設けた構造が公知である。この構造では、上部容器で気液混合流体を気体と液体に分離させ、下部容器に液体と共に流れ込む気体は、浮力により上方に逆流させて大気開放部から大気中に放出している（特許文献１参照）。
特開２００３−１２６６３１号公報

しかしながら、従来の技術では、下部容器内の液面が上部容器に設けた流入口より鉛直方向下方に位置しているため、流入口から上部容器に流れ込んだ気液混合流体は、上部容器内の空気を巻き込みながら下部容器に流入し、気体が混合したまま流出口に流出する。特に、循環流量が多い場合は、気泡の浮力が液体の慣性力に負けて液体と共に流出口に押し出されてしまい、気液分離性能が大幅に損なわれることになる。

そこで、本発明は、リザーバタンクとして気液分離性能を向上させることを目的としている。

本発明は、液体を溜めるタンク本体と、前記タンク本体内に液体が流入する流入口と、前記タンク本体内の液体がタンク外部に流出する流出口と、前記タンク本体内に設置され、一端が前記流入口に接続し、他端が前記タンク本体内に排出口として開口する内挿流路とをそれぞれ備え、前記排出口を、前記流出口より鉛直方向上方で、且つタンク内部の液体の水位変動時の最下部である設定水位より鉛直方向下方に設置し、前記内挿流路側面の反重力方向に、前記内挿流路内とその外側の前記タンク本体内とを連通する開口部を設けたリザーバタンクであって、前記開口部を前記設定水位より鉛直方向下方に設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、内挿流路のタンク内排出口を設定水位より鉛直方向下方に設けたので、排出口からの液体をタンク本体内の液中に放出でき、液面との衝突を回避して気泡の発生を最小限に抑えることができ、排出口から放出される気泡はタンク本体内にて液面まで上昇して流出口への気体の流出を抑えることができる。また、内挿流路のタンク内排出口を流出口より鉛直方向上方に設けたので、排出口から排出される気泡（気体）の流出口への流出を抑えることができる。さらに、内挿流路側面の反重力方向に、内挿流路内とその外側のタンク本体内とを連通する開口部を設けたので、内挿流路を流れる液体中の気泡を、開口部からタンク本体内に放出でき、流出口への気体の流出を抑えることができる。流出口への気体の流出を抑えることで、リザーバタンクとして気液分離性能を向上させることができる。
また、開口部を設定水位より下方に設けたので、液面が下がっていても、開口部が液面より常に下方に位置しているので、開口部から内挿流路に空気が混入することを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図で、図２はこのリザーバタンク１を利用した液体循環機構の全体構成図である。この液体循環機構は、例えば自動車に搭載されるラジエータ３で冷却する冷却水を液体として循環させるもので、ラジエータ３とリザーバタンク１とを循環流路５で接続する。

リザーバタンク１の液体を溜めるタンク本体７の上部側面には、流入口９を設け、この流入口９とラジエータ３とを、前記した循環流路５の第１流路５ａにより接続する。一方タンク本体７の底面７ａには流出口１１を設け、この流出口１１とラジエータ３とを、前記した循環流路５の第２流路５ｂにより接続する。第２流路５ｂには、リザーバタンク１側から、ポンプ１３及び原動機１５をそれぞれ設置する。

循環流路５の第２流路５ｂにてポンプ１３から吐出する冷却水は、発熱する原動機１５を冷却して温度上昇し、その後ラジエータ３に達して冷却される。ラジエータ３から流出する冷却水は、第１流路５ａを通ってリザーバタンク１に流入し、流出口１１から第２流路５ｂに流出してポンプ１３に戻る。

リザーバタンク１内には、図１に示すように内挿流路１７を設けている。内挿流路１７は、一端が前記流入口９に接続する一方、他端が、前記流出口１１の鉛直方向上方に位置してタンク本体７内に開口する排出口１９を備えている。また、リザーバタンク１の上面には、冷却水を注入する注入口２１を設け、注入口２１は着脱可能なキャップ２３によって塞がれる。

図３は、上記したリザーバタンク１におけるタンク本体７と内挿流路１７との位置関係を示す、図１の平面図である。

内挿流路１７は、流入口９から水平方向に延びる水平部２５と、水平部２５の下流端から図１中で左下方に向けて傾斜する傾斜部２７と、傾斜部２７の下流端から鉛直方向下方の流出口１１に向けて延びる鉛直部２９とを、それぞれ備えている。

すなわち、内挿流路１７は、流入口９と排出口１９との間に、鉛直方向に対して傾斜する傾斜部２７を備えていることになる。また、鉛直部２９は、傾斜部２７の流出口１１側の端部から、傾斜部２７に対して屈曲して流路が延長する延長部を構成している。

上記した鉛直部２９の流路内径は、流出口１１の流路内径より小さくし、これら鉛直部２９及び流出口１１の各流路中心を互いに一致させている。

また、傾斜部２７と鉛直部２９との接続部の図１中で上部、すなわち内挿流路１７の側面における反重力方向に、内挿流路１７内とその外側のタンク本体７内と連通する開口部としてのエア抜き口３１を設けている。

なお、タンク本体７に貯水する必要冷却水量の水位を通常貯水液面とし、ポンプ１３の作動時に通常貯水液面より下がった水位を、設定水位としてのポンプ作動水位βとする。なお、図１中の水位αは満水時の水位である。

したがって、前記した排出口１９は、流出口１１より鉛直方向上方で、且つタンク本体７内部の液体の水位変動時の最下部である設定水位（ポンプ作動水位β）より鉛直方向下方に位置していることになる。

次に、第１の実施形態の作用について、図４〜図６をも用いて説明する。

なお、図１〜図６で流体の流れを示すものとして、実線矢印は冷却水(以下で冷却水とは、気液分離がなされた水を言う)を、点線矢印は気液混合水(以下で気液混合水とは、気液分離がなされていない気泡を含んだ水を言う)または空気の流れをそれぞれ示す。

まず、タンク本体７への注水時について、図４を用いて説明する。図４は、タンク本体７、内挿流路１７、及び循環流路５における注水時の水位の変化及び流体の流れを模式的に示している。

注入口２１より注がれた冷却水は、図４（ａ）に示すようにタンク本体７及び循環流路５に溜まる。この際、タンク本体７内及び循環流路５内の空気は、排出口１９及びエア抜き口３１から注入口２１を通過して外部に排出される。また、図４（ｂ）に示すように、冷却水が排出口１１を覆う状態まで溜まった場合は、エア抜き口３１から注入口２１を通して、循環流路５内、内挿流路１７内、及びタンク本体７内の空気が外部に排出される。

次に、冷却水循環時について、図５及び図６を用いて説明する。図５は図１の内挿流路１７に設けたエア抜き口３１付近の拡大図、図６は排出口１９付近の拡大図であり、それぞれ気泡の流れについて模式的に示している。

図１に示すように、リザーバタンク１に対し、流入口９から内挿流路１７の水平部２５に気液混合水が循環して流入し、その後この気液混合水は、図５（ａ）に示すように、内挿流路１７の傾斜部２７を鉛直部２９に向かって流れる。このとき気液混合水に含まれる気泡３５は、図５（ｂ）に示すように、浮力により上方に移動しながら、排出口１９に向かって流れる。

傾斜部２７にて上方に移動した気泡３５は、図５（ｃ）に示すように、複数のものが集合し、やがて図５（ｄ）のように集合体３７となり、その後、傾斜部２７上部内面に沿って流れ、エア抜き口３１よりタンク本体７内の液中に排出され、浮力により液面まで上昇する。

また、エア抜き口３１より排出されなかった気泡３５ａは、図６（ａ）に示すように、鉛直部２９を流れ、図６（ｂ）に示すように、気液混合水と共に排出口１９に向かって流れる。さらに、図６（ｃ）に示すように、気泡３５ａは流出口１１との間を通ってタンク本体７内の液中に排出され、浮力により液面まで上昇する。一方、冷却水は、そのまま下方に流下して流出口１１より循環流路５に流出し、循環することになる。

上記した本発明の第１の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

内挿流路１７の排出口１９をポンプ作動水位βより鉛直方向下方に設けたので、循環水をタンク本体７内の液中に放出でき、液面との衝突を回避して気泡の発生を最小限に抑えることができ、タンク本体７内の液面の変動を抑えつつ、排出口１９から放出される気泡をタンク本体７内にて液面まで上昇させて、流出口１１への気体の流出を抑えることができる。

また、内挿流路１７の排出口１９を流出口１１より鉛直方向上方に設けたので、排出口１９から排出される気泡３５ａの流出口１１への流出を抑えることができる。

さらに、内挿流路１７の側面の反重力方向に、内挿流路１７内とその外側のタンク本体７内とを連通するエア抜き口３１を設けたので、内挿流路１７を流れる液体中の気泡を、エア抜き口３１からタンク本体７内に放出でき、流出口１１への気体の流出を抑えることができる。

上記のようにして流出口１１への気体の流出を抑えることで、リザーバタンクとして気液分離性能を向上させることができる。

また、内挿流路１７に傾斜部２７を設けることで、内挿流路１７における重力方向の空間が拡大するので、気泡３５を傾斜部２７内の上部に容易に集めることができ、循環液体の流速を確保しながら、気液分離機能を促進することができる。

タンク本体７内への冷却水の注入時には、循環流路５および内挿流路１７内の空気を、エア抜き口３１を通してタンク本体７内に放出することができ、循環流路５内に空気が混入することを防止できる。

また、エア抜き口３１をポンプ作動水位βより下方に設けたので、ポンプ１３の起動時に液面が下がっていても、エア抜き口３１が液面より常に下方に位置しているので、エア抜き口３１から内挿流路１７に空気が混入することを防止できる。さらに、エア抜き口３１を排出口１９の鉛直方向上方角部に設けることにより、傾斜部２７の内壁上部を沿って流れる気泡３５を、タンク本体７内に容易に放出でき、この結果排出口１９での気泡３５ａの放出を抑制し、流出口１１への気体の流出防止効果を高めることができる。

排出口１９と流出口１１とを互いに対向させて近接させ、且つ相互の流路中心を一致させることで、排出口１９から流出口１１に向かう冷却水の流速を確保しながら、排出口１９と流出口１１との間から気泡３５ａを排出でき、システム全体の効率化を図ることができる。

また、排出口１９の内径を流出口１１の内径より小さくしたので、排出口１９からの流れが急に拡大することになり、鉛直部２９の内壁に沿って流れる気泡３５ａはタンク本体７内に効率よく排出でき、一方、鉛直部２９の中心部を流れる冷却水は流出口１１に向けて確実に流出する。

なお、第１の実施形態で説明した内挿流路１７は、形状を特定する必要はない。例えば、図３に対応する図７（ａ）に示す内挿流路１７Ａのように、水平部２５Ａをタンク本体７に対し図７（ａ）中で上部側とする一方、鉛直部２９Ａを同下部側とし、これら水平部２５Ａと鉛直部２９Ａとを接続する傾斜部２７Ａを、タンク本体７における対角部位同士をつなぐ方向に傾斜させる。また、図３に対応する図７（ｂ）に示す内挿流路１７Ｂのように、水平部２５Ｂをタンク本体７に対し図７（ｂ）中で上部側として図７（ａ）の水平部２５Ａより長く形成し、その下流端と図７（ｂ）中で下部側とした鉛直部２９Ｂの上流端とを、図７（ｂ）中で上下方向に延びる傾斜部２７Ｂで接続する。

上記した図７（ａ），（ｂ）のような形状の内挿流路１７Ａ，１７Ｂとしても、図１のものと同様の効果が得られ、従って内挿流路１７Ａ，１７Ｂの形状に対応してタンク本体７の形状を変化させても、気液分離機能を高めることができる。

また、排出口１９は流出口１１より内径を小さくしたが、図８に示す第２の実施形態のように、両者の内径をほぼ同等とするなど内径を特定せずに、排出口１９に遮蔽物としてのＬ字形状の仕切り板３９を設けても同様の効果を得ることができる。仕切り板３９は、その上部鉛直部３９ａの上端部を内挿流路１７の鉛直部２９内に挿入し、図８のＡ矢視図である図９に示すように、その幅方向両端部Ｐを溶接により固定する。仕切り板３９の下部水平部３９ｂは図９のように排出口１９のほぼ半分程度を覆い、その先端を排出口１９の外側となるよう水平方向へ突出させる。

これにより、仕切板３９が、鉛直部２９をその内壁に沿って流れてくる水泡３５ａのうち、少なくとも図８中で右側の内壁に沿って流れる水泡３５ａについては、流出口１１への流入を確実に防止することができる。

なお、上記した仕切り板３９は、鉛直部２９の図８中で右側の内壁に近接させた方が、内壁に沿って流れる水泡３５ａの流出口１１への流入をより確実に防止することができる。また、図８では、仕切り板３９をＬ字形状としたが、例えばＶ字形状など、鉛直部２９の内壁からタンク本体７の上方に気泡３５ａが抜けるような形状であれば、Ｌ字形状に限定するものではない。

図１０は、本発明の第３の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図である。このリザーバタンク１は、前記図１に示した内挿流路１７における鉛直部２９に代えて、傾斜部２７の下流端から図１０中で左方向に伸びる下部水平部４１を延長部として設けている。下部水平部４１の下流端の排出口４３は、流出口１１の鉛直方向上方に位置して図１０中で左方向に開口し、且つ下縁部が上縁部よりも図１０中で右側にずれて傾斜している。

次に、第３の実施形態の作用について説明する。

第１の実施形態と同様に、内挿流路１７を流れる気液混合水に含まれる気泡３５は、前記した図５と同様に、内挿流路１７の傾斜部２７の内壁上部に沿って流れ、エア抜き口３１からタンク本体７内に排出される。また、排出口４３からは、気液混合水から分離された気泡３５ａ及び冷却水が流出する。このうち気泡３５ａは、排出口４３の上縁部から浮力によりタンク本体７内に放出され、冷却水は、タンク本体７の底部に存在する冷却水と共に、流出口１１に流れ込む。

上記した本発明の第３の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

排出口４３を、流出口１１に対して垂直となる水平方向に開口させたので、排出口４３から流出する気液混合水中の気泡は排出口４３の上縁部からタンク本体７内に排出されることとなり、一方気泡を含まない冷却水は流出口１１に流れ込むので、第１の実施形態と比較すると流出口１１に流入する気泡の割合を減らすことができる。

なお、以下に示す図１１〜図１３ように、エア抜き口３１の位置、数、設置方法を変えることで、内挿流路１７内の気泡を、より効率的にタンク本体７内に排出することができる。

まず、図１１に示す本発明の第４の実施形態は、前記図１０に示した第３の実施形態のエア抜き口３１に代えて、エア抜き口３１Ａを、傾斜部２７における上部内壁の上端部の、流入口９から流入する冷却水の圧力が作用する位置に設けている。

この場所に設置したエア抜き口３１Ａには、流入口９から内挿流路１７に流入してくる気液混合水によって動圧が作用し、内挿流路１７における水平部２５の上部に集まった気泡３５は、エア抜き口３１Ａよりタンク本体７内に放出される。また、エア抜き口３１Ａから排出されなかった気泡３５ａは、排出口４３から、流出口１１との間を通ってタンク本体７内に放出されることとなる。

次に、図１２に示す本発明の第５の実施形態は、前記図１０に示した第３の実施形態のエア抜き口３１に代えて、内挿流路１７における下部水平部４１の上部に、鉛直方向上方すなわち反重力方向に突出する突出空間となるエア溜まり部４５を設け、エア溜まり部４５の上部にエア抜き口３１Ｂを設けている。

このようにすることで、気液混合水に含まれる気泡３５は、前記した図５と同様にして浮力によって傾斜部２７内の上部内壁に沿って下方に向けて流れつつ複数のもの同士が集合して集合体となり、エア溜まり部４５に集められ、その後、エア溜まり部４５に設けたエア抜き口３１Ｂからタンク本体７内に放出される。

また、エア抜き口３１Ｂから排出されなかった気泡３５ａは、排出口４３から、流出口１１との間を通ってタンク本体７内に放出されることとなる。なお、エア抜き口３１Ｂを備えたエア溜まり部４５は傾斜部２７に設けてもよい。

さらに、図１３に示す本発明の第６の実施形態は、前記図１０に示した第３の実施形態のエア抜き口３１に代えて、複数のエア抜き口３１Ｃを、内挿流路１７における傾斜部２７から下部水平部４１の各上部内壁に沿って設けている。この複数のエア抜き口３１Ｃは、流入口９から排出口４３に向かうに従って徐々に大きくしている。

従って、複数のエア抜き口３１Ｃのうち鉛直方向上方側で気液分離されなかった気泡３５はその下流側にあるエア抜き口３１Ｃから順次放出され、気液分離が促進される。また、前記複数のエア抜き口３１Ｃのいずれからもタンク本体７内に排出されなかった気泡は、排出口４３から、流出口１１との間を通ってタンク本体７内に放出される。

図１４は、本発明の第７の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図である。この実施形態は、前記図１に示した第１の実施形態に対し、流出口１１を、内挿流路１７の排出口１９に対して水平方向にずらすべく、図１４中で右方向に移動させている。

これにより、内挿流路１７の排出口１９から排出される気泡３５ａの流出口１１への流出を確実に防止でき、気液分離機能をより一層高めることができる。

図１５は、本発明の第８の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図である。この実施形態は、前記図１に示した第１の実施形態に対し、排出口１９の内径を流出口１１の内径より大きくしている。

この場合、前記図６のように鉛直部２９の内壁に沿って流下する気泡３５ａは、流出口１１より外側位置にて下方に流出するので、気泡３５ａの流出口１１への流出を、第１の実施形態に比べてより確実に防止することができる。

一方、第１の実施形態では、排出口１９の内径が流出口１１の内径より小さいので、排出口１９から排出される気泡３５ａの流出口１１への流入を防止しつつ、気液分離した後の冷却水の流出口１１への流入特性が、上記図１５に示した第８の実施形態に比べて高まるものとなる。

図１６は、本発明の第９の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図である。この実施形態は、前記図１に示した第１の実施形態に対し、内挿流路１７における水平部２５の上部に、注入口２１に対応してその鉛直方向下方位置に貫通孔２５ａを設けている。そして、注入口２１を塞ぐキャップ２３は、図１６中で下方に延びる閉塞用ピン部２３ａを備え、図１６（ｂ）に示すように、閉塞用ピン部２３ａを注入口２１と共に貫通孔２５ａをも塞ぐ構成とする。

次に、第９の実施形態の作用について説明する。

図１６（ａ）に示すように、注入口２１より注入した冷却水は、タンク本体７内と内挿流路１７内にそれぞれ充填される。このとき内挿流路１７内の気泡は、貫通孔２５ａを通って外部に排出される。

冷却水注入後に、図１６（ｂ）に示すように、キャップ２３が注入口２１を塞ぐことにより、貫通孔２５ａについても閉塞用ピン部２３ａの先端側で塞ぐことができる。これにより、冷却水が循環する際に、タンク本体７内の空気が貫通孔２５ａを通って内挿流路１７の液中へ混入することを防止できる。

図１７は、上記した図１６の変形例であり、本発明の第１０の実施形態によるリザーバタンク１の断面図である。この実施形態は、注入口２１の径を、内挿流路１７の水平部２５に設けた貫通孔２５ａの径より大きく形成し、この貫通孔２５ａに鉛直方向下端が連通すると共に同上端が注入口２１部分まで延長して開口する延長連通路４７を設けている。

キャップ２３は、注入口２１及び延長連通路４７の上端開口４７ａを塞ぐように密閉する。

この実施形態では、図１７（ａ）に示すように、注入口２１よりタンク本体７内及び内挿流路１７内に注がれた冷却水は、タンク本体７内及び内挿流路１７内の水位の上昇とともに、内挿流路１７内の空気が延長連通路４７を通して外部に排出される。

そして、図７（ｂ）に示すように、キャップ２３を閉めることによって延長連通路４７も塞ぐことになり、これにより前記図１６に示した第９の実施形態と同様に、貫通孔２５ａを密閉でき、冷却水が循環する際に、タンク本体７内の空気が貫通孔２５ａを通って内挿流路１７の液中へ混入することを防止できる。

図１８は、上記した図１６の他の変形例であり、本発明の第１１の実施形態によるリザーバタンク１の断面図である。この実施形態は、注入口２１と貫通孔２５ａとを接続する接続流路４９を設け、この接続流路４９の途中に、接続流路４９内とその外側のタンク本体７内とを連通する連通孔４９ａを設けている。そして、この連通孔４９ａを、図１８（ｂ）に示すように、注入口２１を閉塞した状態のキャップ２３の下方に延びる閉塞用ピン部２３ａにより閉塞する。

これにより前記図１６に示した第９の実施形態と同様に、貫通孔２５ａを密閉でき、冷却水が循環する際に、タンク本体７内の空気が貫通孔２５ａを通って内挿流路１７の液中へ混入することを防止できる。

図１９は、本発明の第１２の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図である。このリザーバタンク１は、前記図１に示した第１の実施形態における内挿流路１７の排出口１９を、底面７ａから鉛直方向上方に離れた位置とするとともに、流出口１１から水平方向にずれた位置とした上で、この排出口１９に、内挿流路１７からタンク本体７内に流出する冷却水中の異物を除去する筒状フィルタ５１を、着脱可能に設けている。すなわち、ここでは、筒状フィルタ５１の全体をタンク本体７内の液体中に設置していることになる。

上記した筒状フィルタ５１は、円筒形状を呈し、筒部５１ａおよび、筒部５１ａの先端を覆う先端部５１ｂをいずれもメッシュ形状とし、その内径寸法に対して鉛直方向の長さ寸法を長くしている。筒状フィルタ５１の鉛直方向の長さを長くすることで、筒状フィルタ５１の内部を流れる液体の外部への流出速度が、筒部５１ａに比べて先端部５１ｂで速くなる。また、筒状フィルタ５１の先端部５１ｂをタンク本体７の底面７ａ近傍に位置させている。

次に、第１２の実施形態の作用について説明する。

流入口９からタンク本体７内に流入した冷却水（気液混合水）は、内挿流路１７を通過して第１の実施形態と同様にして気液分離され、排出口１９から流出して水面より鉛直方向下方に位置する筒状フィルタ５１に達する。

ここで、冷却水はその流入の速度に応じた動圧を持っているため、多くの冷却水が筒状フィルタ５１の先端部５１ｂから速い速度で放出され、残りの冷却水が筒状フィルタ５１の筒部５１ａから、先端部５１ｂより遅い速度で放出される。

筒状フィルタ５１の先端部５１ｂとタンク本体７の流出口１１は、それぞれ水面から遠い底面７ａ近傍もしくは底面７ａにあるので、筒状フィルタ５１の先端部５１ｂから放出された冷却水は、即座に流出口１１へ向かって排出され、上方の水面の変動を抑えることができ、これにより第１の実施形態と同様にしてタンク本体７内で気液混合の冷却水を作り出すことを防いでいる。

逆に、筒状フィルタ５１の筒部５１ａから遅い速度で放出される冷却水は、タンク本体７の中をゆっくり巡回して流出口１１へ向かうため、その途中で、含んでいる気泡を静かな水面へ放出する。こうして気液分離性能が発揮される。

このように、筒状フィルタ５１からタンク本体７内に冷却水が流出するにあたり、その流出する全ての冷却水が水面下にあり、特に最も多く流出する箇所が水面から離れた深い位置にあるため、ほとんどの冷却水は水面近くに達することなく流出口１１側へ流出し、空気を含んだごく一部の冷却水だけが低流速で水面付近に達し、水面を揺らしてタンク本体７の上部の空気を巻き込むこともなく、安定した気液分離性能を確保することができる。

また、筒状フィルタ５１内での水流が先端部５１ｂに集中するため、冷却水中の異物もまた先端部５１ｂに集中し、目詰まりは先端部５１ｂでまず発生する。しかし、筒状フィルタ５１の側面（筒部５１ａ）は冷却水の流れが集まらない上、フィルタ面に対して平行に流れが発生しているため異物が付着しにくく、従って筒部５１ａは比較的長時間に渡って初期と同じ状況が継続する。これにより筒状フィルタ５１の使用開始直後から比較的長期間に渡って、初期とあまり変わらない性能を持続させることができる。

図２０（ａ）は、筒状フィルタ５１における異物堆積量とフィルタ圧力損失との関係を示し、図２０（ｂ）は、従来の例えば図２１に示すような三角錐形状のフィルタ１０１を使用した場合の異物堆積量とフィルタ圧力損失との関係を示す。

これによれば、本実施形態による筒状フィルタ５１の場合には、例えば図２２に示すように、先端側（図２２中で下部側）に異物による目詰まり部分Ａが発生しても、基端側には、まだ目詰まりしていない部分Ｂが存在するので、目詰まりが全体でほぼ均等に発生するする図２１のようなフィルタ１０１に対し、フィルタ圧力損失が低い状態を長期に渡り確保することができ、フィルタ交換頻度を低減させることができる。

図２３は、本発明の第１３の実施形態を示すリザーバタンク１の断面図である。この実施形態は、注入口２１を塞いだ状態でのキャップ２３に、タンク本体７内とその外部とを連通する連通孔２３ｂを設け、連通孔２３ｂのタンク本体７の外部側の液体流入口となる開口部２３ｃに、柔軟なホース５２の一端を着脱可能に接続し、ホース５２の他端を、循環流路５の第１流路５ａの途中の分岐部５３に接続する。柔軟なホース５２に代えて自在に動かせる配管を用いてもよい。

キャップ２３のタンク本体７内の下端面には、上記した連通孔２３ｂのタンク本体７内の開口部２３ｄに連通する延長配管５５の上端を着脱可能に連結し、延長配管５５の下端は、タンク本体７内の冷却水中に位置させる。

そして、上記した延長配管５５の冷却水中の下端５５ａには、前記図１９に示した第１２の実施形態と同様な筒状フィルタ５１の上端を着脱可能に接続する。この筒状フィルタ５１の先端部５１ｂは、第１２の実施形態と同様にタンク本体７の底面７ａ近傍に位置している。内挿流路１７については、第１の実施形態と同様である。

次に、第１３の実施形態の作用について説明する。

循環流路５の第１流路５ａを流れてくる気液混合水は、その一部が第１の実施形態と同様にして内挿流路１７に流入して気液分離され、他の一部が分岐部５３からホース５２を通ってキャップ２３に達し、その連通孔２３ｂおよび延長配管５５を通って筒状フィルタ５１に達する。

筒状フィルタ５１内では、前記図１９に示す第１２の実施形態と同様に、多くの冷却水が先端部５１ｂから速い速度で放出され、残りの冷却水が筒状フィルタ５１の筒部５１ａから、先端部５１ｂより遅い速度で放出されて、冷却水中の異物が先端部５１ｂに集中し、筒部５１ａは比較的長時間に渡って初期と同じ状況が継続し、これにより筒状フィルタ５１の使用開始直後から比較的長期間に渡って、初期とあまり変わらない性能を持続させることができる。

この実施形態によれば、キャップ２３と循環流路５の第１流路５ａとを、柔軟なホース５２で接続しているので、筒状フィルタ５１を交換する際には、一度ホース５２をキャップ２３から外し、キャップ２３ごと筒状フィルタ５１を交換することができる。あるいは筒状フィルタ５１をキャップ２３から外して筒状フィルタ５１のみを交換する。

この際、タンク本体７の外部の配管内にフィルタを設置する既存の構成では、フィルタ交換時に冷却水を大量に抜く必要があり、作業性の悪化を招くが、本実施形態によれば、そのような水抜き作業が不要であり、フィルタ交換作業を容易に、短時間に済ませることができる。また、配管内にフィルタがある場合で水抜きを不要とするためには、その前後にバルブを設置する必要があり、一方本実施形態ではバルブなどは不要であるので、軽量化も達成できる。

フィルタ交換作業が容易になることで、専門の技能者を用意せずともフィルタ交換が可能となるため、フィルタの目開きをより細かくして濾過性能を向上させ、交換頻度が増したとしても、一般のユーザにて交換作業をさせて全体の効率を上げることもできる。

また、循環流路５の第１流路５ａを流れてくる気液混合水を、内挿流路１７を流れる主流と、キャップ２３側に流れるバイパス流とに、適切な比率に流量分配することができる。これにより、冷却水中に想定外の多量の異物が発生して、万一筒状フィルタ５１が全て目詰まりしてしまった場合でも、冷却水が主流配管（内挿流路１７）を流れることで、冷却水循環量の大幅な低減を防ぐことができる。また、筒状フィルタ５１を備えていない主流配管（内挿流路１７）の存在により、前記図１９に示した第１２の実施形態に比べて多くの冷却水がタンク本体７の底部にて放出されるため、気液分離性能をより高めることができる。

本発明の第１の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 図１のリザーバタンクを利用した液体循環機構の全体構成図である。 図１のリザーバタンクにおけるタンク本体と内挿流路との位置関係を示す、図１の平面図である。 図１のリザーバタンク、内挿流路、及び循環流路における注水時の水位の変化及び空気の流れを模式的に示す全体構成図で、（ａ）は注水時初期、（ｂ）は注水により冷却水が排出口を覆う状態まで溜まった状態をそれぞれ示す。 気泡の流れについて模式的に示す、図１の内挿流路に設けたエア抜き口付近の拡大図である。 気泡の流れについて模式的に示す、排出口付近の拡大図である。 内挿流路の他の例を示す、図３に対応する平面図である。 本発明の第２の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 図８のＡ矢視図である。 本発明の第３の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 本発明の第４の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 本発明の第５の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 本発明の第６の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 本発明の第７の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 本発明の第８の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 本発明の第９の実施形態を示すリザーバタンクの断面図であり、（ａ）は冷却水注入時、（ｂ）は冷却水循環時をそれぞれ示す。 本発明の第１０の実施形態を示すリザーバタンクの断面図であり、（ａ）は冷却水注入時、（ｂ）は冷却水循環時をそれぞれ示す。 本発明の第１１の実施形態を示すリザーバタンクの断面図であり、（ａ）は冷却水注入時、（ｂ）は冷却水循環時をそれぞれ示す。 本発明の第１２の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。 （ａ）は、第１２の実施形態の筒状フィルタにおける異物堆積量とフィルタ圧力損失との相関図、（ｂ）は、従来フィルタにおける異物堆積量とフィルタ圧力損失との相関図である。 従来のフィルタを示す斜視図である。 第１２の実施形態による筒状フィルタの斜視図である。 本発明の第１３の実施形態を示すリザーバタンクの断面図である。

符号の説明

１ リザーバタンク
７ タンク本体
７ａ タンク本体の底面
９ タンク本体の流入口
１１ タンク本体の流出口
１７，１７Ａ，１７Ｂ 内挿流路
１９，４３ 内挿流路の排出口
２１ 冷却水の注入口
２３ 注入口を塞ぐキャップ
２３ｃ 開口部（キャップの液体流入口）
２５ａ 貫通孔
２７，２７Ａ，２７Ｂ 内挿流路の傾斜部
２９，２９Ａ，２９Ｂ 内挿流路の鉛直部（延長部）
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ エア抜き口（開口部）
３９ 仕切り板（遮蔽物）
４１ 内挿流路の下部水平部（延長部）
４５ エア溜まり部（突出空間）
４７ 延長連通路
４７ａ 延長連通路の上端開口
４９ 接続流路
４９ａ 接続流路の連通孔
５１ 筒状フィルタ
５１ａ 筒状フィルタの筒部
５１ｂ 筒状フィルタの先端部
β ポンプ作動水位（設定水位）

Claims (20)

1. 液体を溜めるタンク本体と、
   前記タンク本体内に液体が流入する流入口と、
   前記タンク本体内の液体がタンク外部に流出する流出口と、
   前記タンク本体内に設置され、一端が前記流入口に接続し、他端が前記タンク本体内に排出口として開口する内挿流路とをそれぞれ備え、
   前記排出口を、前記流出口より鉛直方向上方で、且つタンク内部の液体の水位変動時の最下部である設定水位より鉛直方向下方に設置し、
   前記内挿流路側面の反重力方向に、前記内挿流路内とその外側の前記タンク本体内とを連通する開口部を設けたリザーバタンクであって、
   前記開口部を前記設定水位より鉛直方向下方に設けたことを特徴とするリザーバタンク。
2. 請求項１に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記流入口を前記排出口より鉛直方向上方に設置し、
   前記内挿流路は、前記流入口と前記排出口との間に、鉛直方向に対して傾斜する傾斜部を備えることを特徴とするリザーバタンク。
3. 請求項２に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記内挿流路は、前記傾斜部の前記流出口側の端部から、前記傾斜部に対して屈曲して流路が延長する延長部を備え、
   前記開口部を前記傾斜部と前記延長部との接続部に設けたことを特徴とするリザーバタンク。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記内挿流路に前記排出口から排出される流体の流れ方向を調整する遮蔽物を設けたことを特徴とするリザーバタンク。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記流出口を、前記排出口の鉛直方向下方の前記タンク本体底面に設けたことを特徴とするリザーバタンク。
6. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記延長部を水平方向に延長したことを特徴とするリザーバタンク。
7. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記流出口を前記タンク本体底面に設け、
   前記流出口と前記排出口とを水平方向に互いにずれた位置に配置したことを特徴とするリザーバタンク。
8. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記延長部を鉛直方向下方に延長し、前記排出口を前記流出口に対向して配置したことを特徴とするリザーバタンク。
9. 請求項８に記載のリザーバタンクにおいて、
   前記排出口の内径を前記流出口の内径より小さくしたことを特徴とするリザーバタンク。
10. 請求項８に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記排出口の内径を前記流出口の内径より大きくしたことを特徴とするリザーバタンク。
11. 請求項２乃至１０のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記開口部を、前記傾斜部における上部内壁の上端部の、前記流入口から前記内挿流路に流入する液体の圧力が作用する位置に設けたことを特徴とするリザーバタンク。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記内挿流路に、反重力方向に突出する突出空間を設け、
    前記突出空間の鉛直方向上部に前記開口部を設けたことを特徴とするリザーバタンク。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記開口部を複数設け、
    前記複数の開口部は、前記流入口から前記排出口に向かうに従って大きくしたことを特徴とするリザーバタンク。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記タンク本体内に液体を注入する注入口を設け、
    前記注入口に対応して前記内挿流路の鉛直方向上端部に貫通孔を設け、
    前記注入口を塞ぐキャップを、前記貫通孔に対して閉塞可能に構成したことを特徴とするリザーバタンク。
15. 請求項１４に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記注入口を前記貫通孔より大きく形成し、
    前記貫通孔に鉛直方向下端が連通すると共に同上端が前記注入口部分まで延長して開口する延長連通路を設け、
    前記注入口を塞ぐキャップを、前記延長連通路の上端開口に対して閉塞可能に構成したことを特徴とするリザーバタンク。
16. 請求項１４に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記注入口と前記貫通孔とを接続する接続流路を設け、
    前記接続流路の途中に、前記接続流路内とその外側の前記タンク本体内とを連通する連通孔を設け、
    前記注入口を塞ぐキャップを、前記連通孔に対して閉塞可能に構成したことを特徴とするリザーバタンク。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のリザーバタンクにおいて、
    前記タンク本体内の液体の流路中に、液体中の異物を除去する筒状フィルタを設け、この筒状フィルタの筒部および筒部の先端を覆う先端部をメッシュ形状とし、前記筒状フィルタの内部を流れる液体の外部への流出速度が、前記筒部に比べて前記先端部で速くなるように、前記筒状フィルタをその内径寸法に対して長さ寸法を大きくしたことを特徴とするリザーバタンク。
18. 請求項１７に記載のリザーバタンクにおいて、前記筒状フィルタを前記内挿流路の排出口に設けたことを特徴とするリザーバタンク。
19. 請求項１８に記載のリザーバタンクにおいて、前記筒状フィルタ全体を前記タンク本体内の液体中に設置し、前記筒状フィルタの先端部および前記タンク本体の流出口を、前記タンク本体の底面近傍に位置させたことを特徴とするリザーバタンク。
20. 請求項１７に記載のリザーバタンクにおいて、前記タンク本体内に液体を注入する注入口に対して着脱可能なキャップを設け、このキャップに、前記タンク本体内に液体が流入する液体流入口を設け、前記筒状フィルタを、前記液体流入口から前記タンク本体内に流入する液体中の異物を除去するように前記キャップに設けたことを特徴とするリザーバタンク。