JP7251070B2 - 冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、冷却システムに関する。

従来、車両には、水冷インタークーラを冷却するための冷却水を収容するサブタンクが設けられている。特許文献１には、ラジエータタンクに接続されるサブタンクが開示されている。

特開２０１４－６９８４６号公報

冷却水を収容するサブタンクの上面が平面である場合、サブタンク内に空気が溜まってしまい、空気が冷却水経路内に侵入すると冷却性能が低下してしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、内側に空気が溜まりづらいサブタンクを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、車両のユニットの少なくとも一つを冷却する液体を含む熱搬送媒体を収容する収容部と、前記ユニットの少なくとも一つから流出した前記熱搬送媒体を前記収容部に流入させる第１流入部と、前記第１流入部から前記収容部に流入した前記熱搬送媒体を前記収容部から流出させる第１流出部と、前記第１流入部よりも前記車両の高さ方向において上方に設けられており、かつ前記収容部から前記熱搬送媒体に含まれる気体を流出させる第２流出部と、を備え、前記収容部には、前記第２流出部に向かって上方に傾斜している傾斜部が形成されていることを特徴とするサブタンクを提供する。

また、前記傾斜部は、前記第２流出部に近づくにつれて前記収容部が前記車両に取付けられた状態における前記第１流入部を通る水平面からの長さが徐々に大きくなるように形成されていてもよい。

また、前記車両のユニットは、水冷インタークーラであり、前記第１流入部には、前記水冷インタークーラから流出した前記熱搬送媒体が流入し、前記第１流出部からは、前記第１流入部から流入した前記熱搬送媒体が流出してもよい。

本発明によれば、サブタンクにおいて、内側に空気が溜まりづらくなるという効果を奏する。

本実施形態に係るサブタンクが車両に設けられている状態を示す。 図１の領域Ａの拡大図である。 冷却水経路の模式図である。 サブタンクの構成を示す。 図４で示すサブタンクをＣの向きから見た構成を示す。 図４で示すサブタンクをＤの向きから見た構成を示す。 図４で示すサブタンクをＥの向きから見た構成を示す。 従来のサブタンクの構成を示す。 図８で示すサブタンクをＦの向きから見た構成を示す。 図８で示すサブタンクをＧの向きから見た構成を示す。

＜本実施形態＞
［サブタンク２が車両に設けられている状態］
図１は、本実施形態に係るサブタンク２が車両に設けられている状態を示す図である。図２は、図１の領域Ａの拡大図である。図３は、冷却水経路の模式図である。図４は、サブタンク２の構成を示す図である。なお、図４は、図２で示すサブタンク２をＢの向きから見た構成を示す図である。図５は、図４で示すサブタンク２をＣの向きから見た構成を示す図である。図６は、図４で示すサブタンク２をＤの向きから見た構成を示す図である。図７は、図４で示すサブタンク２をＥの向きから見た構成を示す図である。

車両は、水冷インタークーラ１、サブタンク２、ラジエータ３、ポンプ４、リザーブタンク５、及びホース６を有する。図３に示すように、水冷インタークーラ１、サブタンク２、ラジエータ３、ポンプ４、リザーブタンク５、及びホース６は、冷却水経路を構成する。

水冷インタークーラ１は、熱搬送媒体とターボチャージャから循環してきた空気（以下、「燃焼用空気」とする。）とを熱交換することで、燃焼用空気を冷却する。熱搬送媒体は、車両のユニットの少なくとも一つを冷却する液体を含む。熱搬送媒体は、例えば冷却水である。車両のユニットは、例えば水冷インタークーラ１である。ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスの流れを利用してエンジンに流入させる燃焼用空気の密度を高める機能を有する。水冷インタークーラ１の出口における熱搬送媒体の温度は、燃焼用空気と熱交換して燃焼用空気から熱を奪うことで、水冷インタークーラ１の入口における熱搬送媒体の温度よりも高い。

サブタンク２は、熱搬送媒体を収容する容器である。サブタンク２は、例えば水冷インタークーラ１の下流に設けられている。サブタンク２の詳細は後述する。

ラジエータ３は、走行風又はファンにより送風される空気と、サブタンク２から循環してきた熱搬送媒体とを熱交換することで、熱搬送媒体を冷却する。ラジエータ３は、例えばサブタンク２の下流に設けられている。ラジエータ３の出口における熱搬送媒体の温度は、走行風又はファンにより送風される空気と熱交換して走行風又はファンにより送風される空気に熱を奪われることで、ラジエータ３の入口における熱搬送媒体の温度よりも低い。

ポンプ４は、熱搬送媒体を圧送する機能を有する。ポンプ４は、例えばラジエータ３の下流、すなわち、ラジエータ３と水冷インタークーラ１との間に設けられている。

熱搬送媒体は、水冷インタークーラ１、サブタンク２、ラジエータ３、及びポンプ４の順に循環して流れる。熱搬送媒体は、水冷インタークーラ１を通過することで温度が上昇し、ラジエータ３を通過することで温度が低下する。

リザーブタンク５は、図示しないエンジンとラジエータとの間を循環する熱搬送媒体を収容する容器である。後述するように、サブタンク２は、リザーブタンク５と第５ホース６５を介して接続されている。

ホース６は、車両内の複数の機器の間で熱搬送媒体を流す媒体搬送手段である。ホース６として、第１ホース６１、第２ホース６２、第３ホース６３、第４ホース６４、第５ホース６５、及び第６ホース６６を有する。第１ホース６１は、水冷インタークーラ１からサブタンク２に熱搬送媒体を流す。第２ホース６２は、サブタンク２からラジエータ３に熱搬送媒体を流す。第３ホース６３は、ラジエータ３からポンプ４に熱搬送媒体を流す。第４ホース６４は、ポンプ４から水冷インタークーラ１に熱搬送媒体を流す。第５ホース６５は、例えばサブタンク２からリザーブタンク５に熱搬送媒体を流す。第６ホース６６は、例えばサブタンク２からラジエータ３に熱搬送媒体を流す。

［サブタンク２の詳細構成］
サブタンク２は、収容部２１、第１流入部２２、第１流出部２３、第２流入部２４、第２流出部２５、供給部２６、及び蓋部２７を有する。

収容部２１は、熱搬送媒体を収容する。収容部２１は、傾斜部２１１、第１収容部２１２、及び第２収容部２１３を有する。傾斜部２１１は、第２流出部２５に向かって上方に傾斜している。具体的には、傾斜部２１１は、第２流出部２５に近づくにつれて収容部２１が車両に取付けられた状態における第１流入部２２を通る水平面からの長さが徐々に大きくなるように形成されている。

傾斜部２１１は、例えば図４～図７で示す破線の矢印のように、収容部２１の車両の高さ方向における上面の内側面が、第２流出部２５に向かって車両の高さ方向と直交する水平方向と所定の角度の勾配を有するように形成されている。所定の角度は、例えば４°であるが、他の任意の角度であってもよい。

傾斜部２１１は、平面であってもよいし、又は曲面であってもよい。傾斜部２１１は、例えば、第２流出部２５に向かうにつれて、車両の高さ方向と直交する水平方向との所定の角度が徐々に大きくなるように連続的に曲率が変化する曲面を有する。

収容部２１がこのように傾斜部２１１を有することで、収容部２１の内側の熱搬送媒体に含まれる気体は、傾斜部２１１の内側面に沿って第２流出部２５に向かい易くなる。

第１収容部２１２は、第１流入部２２と第１流出部２３とを有する。第２収容部２１３は、サブタンク２が車両に取付けられた状態において、第１収容部２１２よりも車両の高さ方向において上方に位置し、かつサブタンク２が車両に取付けられた状態における水平方向の第１収容部２１２の断面積よりも小さい断面積を有する。

収容部２１が、このように第１収容部２１２よりも車両の高さ方向において上方に位置し、かつサブタンク２が車両に取付けられた状態における水平方向の第１収容部２１２の断面積よりも小さい断面積を有することで、例えば、直方体形状のサブタンク２と比べて、熱搬送媒体の容量を確保しつつ、レイアウトの自由度が向上する。すなわち、収容部２１がこのような形状を有することで、サブタンク２の付近に他の機器が配置される必要がある場合であっても、サブタンク２の容量を小さくすることなく、サブタンク２の付近に他の機器を配置することが可能になる。

また、サブタンク２は、第２収容部２１３よりも下方に位置する第１収容部２１２に第１流入部２２と第１流出部２３が設けられている。よって、サブタンク２は、収容部２１に熱搬送媒体を流入させる位置を底面に近い位置とすることが可能になるので、第１流入部２２から収容部２１に流入する熱搬送媒体が、収容部２１に収容されている熱搬送媒体の液面に対して上方から流れ込みづらくなる。この結果、サブタンク２は、収容部２１で第１流入部２２から流入した熱搬送媒体によって、泡が発生しづらくなる。

第１流入部２２は、ユニットの少なくとも一つから流出した熱搬送媒体を収容部２１に流入させる。具体的には、第１流入部２２は、水冷インタークーラ１から流出した熱搬送媒体を収容部２１に流入させる。より具体的には、第１流入部２２は、熱搬送媒体が収容部２１に流入するための開口を有する。第１流入部２２は、例えば、第１ホース６１が装着される円筒形状の部位である。

第１流出部２３は、第１流入部２２から収容部２１に流入した熱搬送媒体を収容部２１から流出させる。具体的には、第１流出部２３は、収容部２１から流出した熱搬送媒体をラジエータ３に向かって流出させる。より具体的には、第１流出部２３は、熱搬送媒体が収容部２１から流出するための開口を有する。第１流出部２３は、例えば、第２ホース６２が装着される円筒形状の部位である。

第２流入部２４は、ラジエータ３から流出した熱搬送媒体に含まれる気体を収容部２１に流入させる。具体的には、第２流入部２４は、ラジエータ３から流出した空気を収容部２１に流入させる。より具体的には、第２流入部２４は、熱搬送媒体に含まれる気体が収容部２１に流入するための開口を有する。第２流入部２４は、例えば、第６ホース６６が装着される円筒形状の部位である。

第２流出部２５は、第１流入部２２よりも車両の高さ方向において上方に設けられている。第２流出部２５は、例えば、第１流入部２２及び第１流出部２３よりも高い位置に設けられている。また、第２流出部２５は、熱搬送媒体に含まれる気体を収容部２１から流出させる。熱搬送媒体に含まれる気体は、例えば空気である。具体的には、第２流出部２５は、収容部２１から流出した熱搬送媒体をリザーブタンク５に向かって流出させる。より具体的には、第２流出部２５は、熱搬送媒体を収容部２１から流出させるための開口を有する。第２流出部２５は、例えば、第５ホース６５が装着される円筒形状の部位である。

第２流出部２５は、第１流出部２３よりも第１流入部２２に近い位置に形成されている。具体的には、第２流出部２５は、第２流出部２５と第１流入部２２との間の長さが、第２流出部２５と第１流出部２３との間の長さよりも小さい位置に形成されている。サブタンク２は、このように第２流出部２５が設けられていることで、第１流入部２２から収容部２１に流入した熱搬送媒体に含まれる気体が収容部２１の内側から第２流出部２５を通って抜けやすくなる。

供給部２６は、収容部２１に熱搬送媒体を供給させる。具体的には、供給部２６は、熱搬送媒体が収容部２１に流入するための開口を有する。供給部２６は、例えば円筒形状の部位である。蓋部２７は、供給部２６が有する開口を覆う部材である。ユーザは、供給部２６から蓋部２７を取り外して、供給部２６の開口から収容部２１の内側に熱搬送媒体を流入させる。

（比較例）
図８は、従来のサブタンク９の構成を示す図である。図９は、図８で示すサブタンク９をＦの向きから見た構成を示す図である。図１０は、図８で示すサブタンク９をＧの向きから見た構成を示す図である。

図８～図１０に示すように、サブタンク９は、収容部９１の上面の内側面が水平な面を有する。よって、図８に示すように、例えば図中の領域Ｈで示す領域に空気が溜まってしまうおそれがある。そして、領域Ｈに溜まった空気が第１流出部９３から流出する。この結果、冷却水経路に空気が入ってしまうため、水冷インタークーラ１の冷却性能が低下してしまう。

これに対して、前述したように、サブタンク２は、傾斜部２１１を有することで、空気が収容部２１の内側に溜まりづらい。この結果、空気が冷却水経路の内側を流れて、水冷インタークーラ１の冷却性能が低下してしまうのを防ぐことができる。

［本実施形態に係るサブタンク２による効果］
本実施形態に係るサブタンク２は、車両のユニットの少なくとも一つを冷却する液体を含む熱搬送媒体を収容する収容部２１と、ユニットの少なくとも一つから流出した熱搬送媒体を収容部２１に流入させる第１流入部２２と、第１流入部２２から収容部２１に流入した熱搬送媒体を収容部２１から流出させる第１流出部２３と、第１流入部２２よりも車両の高さ方向において上方に設けられており、かつ収容部２１から熱搬送媒体に含まれる気体を流出させる第２流出部２５と、を備える。そして、収容部２１には、第２流出部２５に向かって上方に傾斜している傾斜部２１１が形成されている。

本実施形態に係るサブタンク２は、このように収容部２１には、第２流出部２５に向かって上方に傾斜している傾斜部２１１が形成されているので、サブタンク２の内側に空気が溜まりづらくすることができる。よって、サブタンク２は、冷却水経路内を流れる熱搬送媒体が空気を含み、空気が含まれる熱搬送媒体が流れるのを防ぐことができる。この結果、サブタンク２は、水冷インタークーラ１の冷却性能が低下するのを防ぐことができる。

上記実施形態では、サブタンク２は、水冷インタークーラ１から流出した熱搬送媒体が流入するとしたが、これに限定されない。サブタンク２は、車両において熱搬送媒体を収容するタンクであればよい。サブタンク２は、熱搬送媒体で被対象物を冷却する機器から流出した熱搬送媒体が流入すればよく、例えばエンジンから流出した熱搬送媒体が流入する構造であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１・・・水冷インタークーラ
２・・・サブタンク
２１・・・収容部
２１１、２１１ａ～２１１ｆ・・・傾斜部
２１２・・・第１収容部
２１３・・・第２収容部
２２・・・第１流入部
２３・・・第１流出部
２４・・・第２流入部
２５・・・第２流出部
２６・・・供給部
２７・・・蓋部
３・・・ラジエータ
４・・・ポンプ
５・・・リザーブタンク
６・・・ホース
６１・・・第１ホース
６２・・・第２ホース
６３・・・第３ホース
６４・・・第４ホース
６５・・・第５ホース
６６・・・第６ホース
９・・・従来のサブタンク
９１・・・収容部
９２・・・第１流入部
９３・・・第１流出部
９４・・・第２流入部
９５・・・第２流出部
９６・・・供給部
９７・・・蓋部

Claims (3)

1. 水冷インタークーラ、サブタンク、及びラジエータを備える車両の冷却システムであって、
   前記サブタンクは、
   前記水冷インタークーラにおいてターボチャージャからの空気を冷却する液体を含む熱搬送媒体を収容する収容部と、
   前記水冷インタークーラから流出し第１媒体搬送手段経由で搬送された前記熱搬送媒体を前記収容部に流入させる第１流入部と、
   前記第１流入部から前記収容部に流入した前記熱搬送媒体を前記収容部から前記熱搬送媒体を冷却する前記ラジエータに向かって第２媒体搬送手段経由で流出させる第１流出部と、
   前記収容部内の前記熱搬送媒体を前記ラジエータに向かって第３媒体搬送手段経由で流出させる媒体流出部であって、前記ラジエータから流出した、前記熱搬送媒体に含まれる気体が前記第３媒体搬送手段経由で前記収容部に流入するための開口が形成された前記媒体流出部と、
   前記第１流入部よりも前記車両の高さ方向において上方に設けられており、かつ前記収容部から前記熱搬送媒体に含まれる気体を流出させる第２流出部と、
   を備え、
   前記収容部には、前記第２流出部に向かって上方に傾斜している傾斜部が形成されており、
   前記媒体流出部は、前記第１流出部よりも前記車両の高さ方向において上方に設けられていることを特徴とする冷却システム。
2. 前記傾斜部は、前記第２流出部に近づくにつれて前記収容部が前記車両に取付けられた状態における前記第１流入部を通る水平面からの長さが徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記ラジエータから前記水冷インタークーラに前記熱搬送媒体を圧送するポンプをさらに備えることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の冷却システム。

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