JP4826574B2 - リザーブタンク - Google Patents

Description

本発明は、発熱物体を冷却する冷却水を収容するリザーブタンクの技術に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車等の車輌に設けられるエンジン、モータージェネレータ、インバータ、エアコンプレッサ、エアコンユニット等の補機類は、駆動時に発熱する。発熱する補機（発熱物体）類の温度を適正に保つために、冷却水によって冷却する冷却システムが設けられる。

図８は、発熱物体の冷却に使用される一般的な冷却システムの構成を示す模式図である。図８に示すように、冷却システム２は、発熱物体を冷却する冷却水を循環させるポンプ５８と、発熱物体としてのモータージェネレータ６０と、冷却水と外気との熱交換を行う熱交換器としてのラジエター６２と、リザーブタンク６４と、循環路６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄとを備える。

冷却システムの経路及び動作の詳細については後述するが、ポンプ５８を稼動させることにより、循環路を循環する冷却水（冷却水の流れは、図８に示す矢印で表している）が、モータージェネレータ６０（発熱物体）と熱交換することによって、発熱物体を冷却させることができる。

図９は、冷却システムに用いられるリザーブタンクの模式断面図である。図９に示すようにリザーブタンク６４は、タンク本体７０と、入口管７２と、出口管７４と、注液キャップ７８と、を有する。タンク本体７０には、隔壁により区画された複数の室を有しており、冷却水をタンク本体７０に流入させる流入口８０が設けられる第１の室８２と、タンク本体７０から冷却水を流出させる流出口８４が設けられる第２の室８６と、第１の室８２と第２の室８６との間に設けられる第３の室８８とを有する。各室を区画する隔壁９０ａ，９０ｂには連通孔９２ａ，９２ｂが設けられており、タンク本体７０内の冷却水が、第１の室８２から第３の室８８を介して第２の室８６へ直線的に流れるようになっている。また、タンク本体７０に冷却水を充填するための注液口９４は、注液キャップ７８により閉止されている（例えば、特許文献１参照）。

上記のように、第１の室８２と第２の室８６との間に第３の室８８を設けることによって、タンク本体７０内の冷却水の急激な移動を防止し、冷却水の流速を制御することができる。

また、例えば、特許文献２には、冷却水内へエアが噛み込むことを抑制するために、隔壁により区画された複数の室のうちの一つの室に流入口と流出口とを設け、流入口と流出口との間に位置するタンク本体の壁部からタンク本体内へ延出するバッフルを設けたリザーブタンクが提案されている。

特開２００７−９７５２号公報 特開平５−２０９５２２号公報

一般的に冷却システムの整備等において、冷却システムが稼働しているか否かは、作業者が循環路等に触れて、循環路内を通る水の振動等の有無を確認することによって行われる。しかし、このような振動は微少であるため、システムが稼働しているか否かを判別することは困難である。

また、冷却システムが稼働していると、タンク本体を流れる冷却水の圧損により、タンク本体の各室の冷却水の液面の高さ（水位）が異なるため、冷却水の液面の高さの差を確認することによっても冷却システムの稼働の有無を確認することができる。しかし、特許文献１及び２のリザーブタンクでは、隣接する室同士の冷却水の圧損は小さく、隣接する室同士の液面の水位の差はほとんどない。そのため、その差を目視により確認し、冷却水システムが稼働しているか否かを判別することは困難である。

本発明の目的は、冷却システムが稼働しているか否かを目視により判別することができるリザーブタンクを提供することにある。

本発明は、冷却水を収容するものであって、隔壁により区画された複数の室を有するタンク本体と、前記タンク本体へ冷却水を流入させる流入口と、前記タンク本体から冷却水を流出させる流出口と、を有するリザーブタンクであって、前記複数の室は、前記流入口が設けられる第１の室及び前記排出口が設けられる第２の室が隣接するように配置され、さらに、前記第１の室から前記第２の室へ冷却水をバイパスさせるバイパス室を含み、前記タンク本体の少なくとも一部は、外部から前記第１の室及び前記第２の室の冷却水の液面を視認することができる透明構造とされ、前記第１の室の流入口から流入する冷却水は、前記第１の室と前記バイパス室とを区画する隔壁に設けられた連通孔、前記バイパス室、及び前記バイパス室と前記第２の室とを区画する隔壁に設けられた連通孔を通り、前記第２の室の排出口から排出される。

また、前記リザーブタンクにおいて、前記流出口及び前記流入口は、前記タンク本体の同一面に配置されることが好ましい。

本発明によれば、隔壁により区画された複数の室を有するタンク本体と、タンク本体へ冷却水を流入させる流入口と、タンク本体から冷却水を流出させる流出口と、を有するリザーブタンクであって、複数の室は、流入口が設けられる第１の室及び排出口が設けられる第２の室が隣接するように配置され、さらに、第１の室から第２の室へ冷却水をバイパスさせるバイパス室を含み、タンク本体の少なくとも一部は、外部から第１の室及び第２の室の冷却水の液面を視認することができる透明構造とされ、第１の室の流入口から流入する冷却水を第１の室とバイパス室とを区画する隔壁に設けられた連通孔、バイパス室、及びバイパス室と第２の室とを区画する隔壁に設けられた連通孔を通り、第２の室の排出口から排出させることによって、冷却システムが稼働しているか否かを目視により判別することができるリザーブタンクを提供することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る冷却システムの構成の一例を示す模式断面図である。図１に示すように冷却システム１は、発熱物体を冷却する冷却水を循環させるポンプ１０と、発熱物体としてのモータージェネレータ１２と、冷却水と外気との熱交換を行う熱交換器としてのラジエター１４と、冷却水を収容するリザーブタンク１６と、循環路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとを備える。

循環路１８ａは、ポンプ１０の吐出側（不図示）とモータージェネレータ１２の供給口（不図示）とを接続し、循環路１８ｂは、モータージェネレータ１２の排出口（不図示）とラジエター１４の供給口（不図示）とを接続し、循環路１８ｃは、ラジエター１４の排出口（不図示）とリザーブタンク１６の入口管２０とを接続し、循環路１８ｄは、リザーブタンク１６の出口管２２とポンプ１０の吸引側（不図示）とを接続するものである。

図２（イ）は、本実施形態に係るリザーブタンクの側面模式断面図であり、図２（ロ）は、本実施形態に係るリザーブタンクの上面模式断面図である。図２（イ），（ロ）に示すように、リザーブタンク１６は、タンク本体２４と、入口管２０と、出口管２２と、注液キャップ２６と、を有する。

また、タンク本体２４は、隔壁（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）により区画された複数の室を備えるものである。複数の室は、冷却水をタンク本体２４に流入させる流入口３０が設けられた第１の室３２と、タンク本体２４から冷却水を流出させる流出口３４が設けられた第２の室３６と、第１の室３２から第２の室３６へ冷却水をバイパスさせるバイパス室３８と、を備えている。また、第１の室３２と第２の室３６とは隣接するように配置されている。ここで、隣接するように配置されるとは、必ずしも隔壁を介して第１の室３２と第２の室３６とが接している場合だけでなく、冷却システム稼働時に生じる第１の室３２及び第２の室３６の冷却水の液面の水位の差を、目視により判別することができる程度であれば、第１の室３２と第２の室３６との間に隙間又は間隔を有している場合も含まれる。

また、図２（イ），（ロ）に示すように、入口管２０は、第１の室３２に設けられた流入口３０と連通し、出口管２２は、第２の室３６に設けられた流出口３４と連通している。さらに、タンク本体２４に冷却水を充填するための注液口４０は、注液キャップ２６により閉止されている。

第１の室３２とバイパス室３８とを区画する隔壁２８ａ及び第２の室３６とバイパス室３８とを区画する隔壁２８ｂには、連通孔４２ａ，４２ｂが設けられている。また、第１の室３２と第２の室３６とを区画する隔壁２８ｃには、連通孔が設けられていない。連通孔４２ａは、第１の室３２からバイパス室３８へ冷却水を通過させるため、連通孔４２ｂは、バイパス室３８から第２の室３６へ冷却水を通過させるために設けられている。連通孔４２ａ，４２ｂの位置、大きさ等は、リザーブタンク１６の大きさ等により適宜設定されればよく、特に制限されるものではない。

タンク本体２４は、バイパス室３８によりバイパスされている第１の室３２及び第２の室３６に収容されている冷却水の液面を外部から視認することができる透明構造である。ここで、透明とは、冷却水の液面を外部から視認することができる程度の透明度を有するものであればよく、半透明であってもよい。

透明構造の例としては、例えば、第１の室３２及び第２の室３６の冷却水の液面４４に対向するタンク本体２４の壁面の位置に、上記冷却水の液面を視認することができる透明部材を嵌め込むものであってもよいし、タンク本体２４全体（又はタンク本体２４の壁面全体）が、冷却水の液面４４を視認することができる透明部材（半透明部材）により構成されているものであってもよい。透明部材（半透明部材）としては、強度を有するものが好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、強化ガラス等が挙げられる。タンク本体２４に透明部材（半透明部材）を嵌め込む場合には、タンク本体２４は必ずしも冷却水の液面を視認することができる透明部材（半透明部材）を用いる必要はなく、金属等の非透明部材により構成されていてもよい。

次に、図１に示す冷却システム１の動作について説明する。図１に示す矢印は冷却水の流れを示している。ポンプ１０を稼動させることにより、冷却水は、循環路１８ａを通り、モータージェネレータ１２に供給される。モータージェネレータ１２に供給された冷却水は、発熱したモータージェネレータ１２と熱交換して、モータージェネレータ１２を冷却し、モータージェネレータ１２から排出される。排出された冷却水は、循環路１８ｂを通り、ラジエター１４に供給される。供給された冷却水は、ラジエター１４により外気と熱交換して冷却され、ラジエター１４から排出される。

排出された冷却水は、循環路１８ｃを通り、図２（イ），（ロ）に示すリザーブタンク１６の入口管２０を通り、流入口３０を介してリザーブタンク１６に供給される。流入口から供給された冷却水は、図２（ロ）に示す第１の室３２、隔壁２８ａに設けられた連通孔４２ａ、バイパス室３８、隔壁２８ｂに設けられた連通孔４２ｂ及び第２の室３６を通り、流出口３４から排出される。排出された冷却水は、出口管２２、循環路１８ｄを通り、ポンプ１０の吸引側に送られる。このように冷却水を循環させることにより、発熱物体（例えば、モータージェネレータ１２）を冷却することができる。

図３は、冷却システム運転時におけるリザーブタンクの側面模式断面図である。冷却システムの運転時では、タンク本体２４内を流れる冷却水の圧損により、各室の冷却水の液面４４の水位が異なる。冷却水の圧損が大きくなるほど、冷却水の液面４４の水位が低くなる。冷却水の圧損は、連通孔が設けられた隔壁を介して隣り合う室同士（第１の室３２とバイパス室３８、バイパス室３８と第２の室３６）では小さいが、冷却水が隔壁の連通孔を介して各室を移動する毎に大きくなる。すなわち、本実施形態では、流入口３０が設けられた第１の室３２から流出口３４が設けられた第２の室３６へ向かうほど、圧損が大きくなり、冷却水の液面４４の水位が低くなる。第１の室３２と第２の室３６の冷却水の液面４４の水位の差は、バイパス室３８を通過する冷却水の圧損の分だけ、第１の室３２とバイパス室３８、又はバイパス室３８と第２の室３６と比較して大きくなる。そして、本実施形態では、第１の室３２と第２の室３６とが、（連通孔が形成されていない隔壁２８ｃを介して）隣接しているため、冷却水の液面４４の水位の差を容易に視認することができる。

上記説明した図８，９に示す一般的なリザーブタンクも、冷却水は、流入口が形成された第１の室と流出口が形成された第２の室との間に設けられた第３の室を通過するため、第１の室と第２の室との冷却水の液面の水位の差は、第１の室と第３の室、又は第３の室と第２の室と比較して大きい。しかし、第１の室と第２の室とは離れているため、第１の室と第２の室の冷却水の液面の差を視認することは困難である。なお、第１の室と第３の室、又は第３の室と第２の室では、圧損も小さく、冷却水の液面の水位の差も小さいため、冷却水の液面の水位の差を視認することは困難である。

以下に、本発明の他の実施形態について説明する。

図４は、本発明の他の実施形態に係るリザーブタンクの構成の一例を示す上面模式断面図である。上記説明したように、バイパス室３８の構成は、第１の室３２から第２の室３６へ冷却水をバイパスさせるものであれば特に制限されるものではなく、図４に示すように、隔壁２８ｄにより区画された複数の室を有するものであってもよい。隔壁２８ｄの配置位置、数等は特に制限されるものではない。また、隔壁２８ｄには、冷却水が通過する連通孔４２ｃが設けられている。本実施形態のように、複数の室に区画されたバイパス室３８の方が、図２（イ），（ロ）に示す単室のバイパス室３８の場合より、冷却水の圧損の影響が大きくなり、隣接する第１の室３２と第２の室３６との冷却水の液面４４の水位の差がより明確に現れる。そのため、より確実に冷却水の液面４４の水位の差を視認することができ、冷却システムの運転の有無の判断が容易となる。

図５は、本発明の他の実施形態に係るリザーブタンクの構成の一例を示す上面模式断面図である。図５に示すように、流入口３０が設けられる第１の室３２、流出口３４が設けられる第２の室３６も、バイパス室３８と同様に、隔壁（２８ｅ，２８ｆ）により区画された複数の室を有するものであってもよい。隔壁２８ｅには、冷却水が通過する連通孔４２ｄ、隔壁２８ｆには冷却水が通過する連通孔４２ｅが設けられている。このような構成によっても、バイパス室３８を通過する冷却水の圧損の影響により、上記同様隣接する第１の室３２と第２の室３６との間の冷却水の液面４４の差を視認することができる。

また、図６（イ），（ロ）は、参考例のリザーブタンクの構成の一例を示す上面模式断面図である。上記でも説明したように、隣接するように配置されている第１の室３２と第２の室３６との間には、冷却システム稼働時に生じる第１の室３２及び第２の室３６の冷却水の液面の水位の差を、目視により判別することができる程度の隙間又は間隔を有していてもよい。例えば、図６（イ）に示すように、タンク本体１６には、第１の室３２と第２の室３６との間に、冷却システム稼働時に生じる第１の室３２及び第２の室３６の冷却水の液面の水位の差を目視により判別することができる程度の隙間５０が設けられている。また、図６（ロ）に示すように、タンク本体１６には、第１の室３２と第２の室３６との間に、冷却システム稼働時に生じる第１の室３２及び第２の室３６の冷却水の液面の水位の差を目視により判別することができる程度の間隔として、バイパス室３８の一部が設けられている。

図７（イ），（ロ）は、本発明の他の実施形態に係るリザーブタンクの模式斜視図である。図７（イ），（ロ）のリザーブタンク５６において、図２に示すリザーブタンク１６と同様の構成については、同一の符合を付している。図７（イ），（ロ）に示すように、流入口と連通する入口管２０、流出口と連通する出口管２２は、タンク本体２４の同一面に配置されている。これによって、各管に接続される循環路をタンク本体２４の１つの面に集約させることができるため、冷却システム１の省スペース化が可能となる。また、タンク本体２４の成型が容易となるため、低コスト化が可能となる。

本実施形態のリザーブタンクは、発熱物体であるモータージェネレータの冷却システムを例として説明をしたが、本実施形態に係るリザーブタンクは、上記に限定されるものではなく、例えば、エンジン、インバータ、エアコンプレッサ、エアコンユニット等の補機類の温度を適正に保つための冷却システムに用いられるものであってもよい。

以上のように、本実施形態のリザーブタンクは、流入口が設けられる第１の室及び排出口が設けられる第２の室が隣接するように配置され、さらに、第１の室から第２の室へ冷却水をバイパスさせるバイパス室を含み、タンク本体の少なくとも一部は、外部から第１の室及び第２の室の冷却水の液面を視認することができる透明構造とされ、第１の室の流入口から流入する冷却水を第１の室とバイパス室とを区画する隔壁に設けられた連通孔、バイパス室、及びバイパス室と前記第２の室とを区画する隔壁に設けられた連通孔を通過させ、第２の室の排出口から排出させることにより、冷却システムが稼働しているか否かを目視により判別することができる。

本発明の実施形態に係る冷却システムの構成の一例を示す模式断面図である。 （イ）は、本実施形態に係るリザーブタンクの側面模式断面図であり、（ロ）は、本実施形態に係るリザーブタンクの上面模式断面図である。 冷却システム運転時におけるリザーブタンクの側面模式断面図である。 本発明の他の実施形態に係るリザーブタンクの構成の一例を示す上面模式断面図である。 本発明の他の実施形態に係るリザーブタンクの構成の一例を示す上面模式断面図である。 参考例のリザーブタンクの構成の一例を示す上面模式断面図である。 本発明の他の実施形態に係るリザーブタンクの模式斜視図である。 発熱物体の冷却に使用される一般的な冷却システムの構成を示す模式図である。 冷却システムに用いられるリザーブタンクの模式断面図である。

符号の説明

１ 冷却システム、１０，５８ ポンプ、１２，６０ モータージェネレータ、１４，６２ ラジエター、１６，５６，６４ リザーブタンク、１８ａ〜１８ｄ，６６ａ〜６６ｄ 循環路、２０，７２ 入口管、２２，７４ 出口管、２４，７０ タンク本体、２６，７８ 注液キャップ、２８ａ〜２８ｆ，９０ａ，９０ｂ 隔壁、３０，８０ 流入口、３２，８２ 第１の室、３４，８４ 流出口、３６，８６ 第２の室、３８ バイパス室、４０，９４ 注液口、４２ａ〜４２ｅ，９２ａ，９２ｂ 連通孔、４４ 液面、５０ 隙間、８８ 第３の室。

Claims (2)

1. 冷却水を収容するものであって、隔壁により区画された複数の室を有するタンク本体と、前記タンク本体へ冷却水を流入させる流入口と、前記タンク本体から冷却水を流出させる流出口と、を有するリザーブタンクであって、
   前記複数の室は、前記流入口が設けられる第１の室及び前記排出口が設けられる第２の室が、前記第１の室と前記第２の室とを区画する隔壁を介して隣接し、さらに、前記第１の室から前記第２の室へ冷却水をバイパスさせるバイパス室を含み、
   前記タンク本体の少なくとも一部は、外部から前記第１の室及び前記第２の室の冷却水の液面を視認することができる透明構造とされ、
   前記第１の室の流入口から流入する冷却水は、前記第１の室と前記バイパス室とを区画する隔壁に設けられた連通孔、前記バイパス室、及び前記バイパス室と前記第２の室とを区画する隔壁に設けられた連通孔を通り、前記第２の室の排出口から排出されることを特徴とするリザーブタンク。
2. 請求項１記載のリザーブタンクであって、前記流出口及び前記流入口は、前記タンク本体の同一面に配置されることを特徴とするリザーブタンク。

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