JP7440445B2 - リザーブタンク - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、リザーブタンクに関する。

特許文献１に、リザーブタンクが開示されている。このリザーブタンクは、円筒状の形状を有し、流入口が接続されている第１室と、流出口が接続されている第２室と、それらを隔てる隔壁とを備える。第１室と第２室とは、隔壁に設けられた冷媒流通口を介して接続されている。リザーブタンクは、流入口と第１室との間に、円筒状の旋回流形成部をさらに備え、その旋回流形成部の同心円上には、第１室へ接続される二つの孔が設けられている。

上記のリザーブタンクでは、旋回流形成部の同心円上に設けられた二つの孔から第１室へ冷媒を流入することで、リザーブタンク内の冷媒に旋回流を発生させている。これにより、リザーブタンク内へ流入された冷媒から気泡を除去している。

特開２０２０－０６７０８２号公報

上記の構成では、リザーブタンク内の冷媒に旋回流を発生させるために、円筒状の形状を有するリザーブタンクが採用されている。このようなリザーブタンクでは、リザーブタンクの形状が円筒状に制限されることから、リザーブタンクを配置するために、比較的に大きなスペースが必要となる。これに加えて、リザーブタンク内に滞留する冷媒の量を増やすためには、リザーブタンクを長い円筒状、あるいは直径が大きい円筒状の形状にすることが考えられる。この場合においても、リザーブタンクを配置するためのスペースが、必要以上に大きくなってしまう。従って、リザーブタンクを配置するためのスペースが必要以上に大きくなることを回避するために、円筒状の形状を有さないリザーブタンクにおいて、リザーブタンク内の冷媒に旋回流を発生させることが求められている。

上記の実情を鑑み、本明細書は、円筒状の形状を必ずしも必要とすることなく、リザーブタンク内の冷媒に旋回流を発生させ得る技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、リザーブタンクに具現化される。このリザーブタンクは、第１室と、第２室と、前記第１室に接続されている流入口と、前記第２室に接続されている流出口と、前記第１室と第２室とを隔てる隔壁と、前記隔壁に設けられており、前記第１室と前記第２室とを連結している冷媒流通口とを備える。前記リザーブタンクを平面視したときに、前記第１室の内壁の前記流入口に対向する範囲の少なくとも一部は、円弧状に湾曲している。

上記したリザーブタンクでは、リザーブタンクを平面視したときに、流入口に接続されている第１室において、流入口に対向する範囲の内壁の少なくとも一部が、円弧状に湾曲している。このような構成によると、冷媒は、流入口から流入した後に、第１室の内壁に向かって流れる。流入口に対向する範囲では、第１室の内壁が円弧状に湾曲しているので、内壁に到達した冷媒は、湾曲する内壁に沿って向きを変える。これにより、第１室内の冷媒に旋回流が発生する。この旋回流により、第１室内の冷媒に遠心力が作用して、そこに含有された気泡は旋回の中心に向けて移動する。その結果、例えば冷媒を白濁させるような細かい気泡についても、それを互いに結合させて粒子化することで、冷媒から分離することができる。その後、当該冷媒は、冷媒流通口を介して第１室から第２室へ流入し、第２室において、粒子化された気泡が冷媒から除去される。このように、リザーブタンクの形状を必ずしも円筒状にすることなく、リザーブタンク内の冷媒に旋回流を発生させることができ、それによって、冷媒に含有される気泡を効果的に分離することができる。その結果、リザーブタンクを配置するためのスペースが、必要以上に大きくなることを回避できる。

実施例のリザーブタンク１０の構成を模式的に示す図。 図１のＩＩ－ＩＩ面における断面図。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図。 図２において冷媒８０及び気泡７０の挙動を説明する図。 図３において冷媒８０の挙動を説明する図。

本技術の一実施形態において、円弧状に湾曲している第１室の内壁の曲率半径は、流入口の半径よりも大きくてもよい。このような構成によると、第１室の内壁のうち、少なくとも流入口に対向する範囲については、その全体を円弧状に湾曲させることができる。これにより、流入口から第１室に流入する冷媒のより多くが、旋回流を発生するように円弧状に湾曲する内壁に沿って案内される。

本技術の一実施形態において、流入口は、冷媒流通口よりも上方に設けられていてもよい。言い換えると、冷媒流通口は、流入口よりも下方に設けられていてもよい。このような構成によると、流入口から第１室へ流入した冷媒は、流入口よりも下方に設けられている冷媒流通口を介して第２室へ流入する。このとき、冷媒に含まれる気泡は、下方に向けて流れる冷媒に逆らって、その浮力により上昇しようとする。その結果、冷媒に含まれる気泡は、第１室に長い時間に亘って滞留することになり、旋回流による気泡の分離が効果的に機能する。

上記した実施形態において、流入口の高さ位置における第１室の上下方向に垂直な断面積は、冷媒流通口の高さ位置における第１室の上下方向に垂直な断面積よりも大きくてもよい。このような構成によると、冷媒流通口の高さ位置における旋回流の半径は、流入口の高さ位置よりも小さくなる。そのため、冷媒流通口の高さ位置では、流入口の高さ位置と比較して、冷媒に生じる遠心力が大きいことから、冷媒から気泡を効果的に分離し得る。また、第１室に形成される旋回流では、流入口から冷媒流通口に向かう冷媒の流れに沿って、その旋回速度が徐々に速くなる。このような旋回流は、安定して形成され易いとともに、気泡の粒子化が効果的に促進される。

上記した実施形態において、流入口の高さ位置における第１室の上下方向に垂直な断面積は、冷媒流通口の高さ位置における第１室の上下方向に垂直な断面積の２倍よりも大きくてもよい。このような構成によると、第１室に形成される旋回流において、冷媒流通口の高さ位置における旋回の半径を、流入口の高さ位置における旋回の半径よりも、十分に小さくすることができる。これにより、冷媒流通口の高さ位置では、冷媒に生じる遠心力を十分に大きくして、冷媒から気泡をより効果的に分離することができる。

上記した幾つかの実施形態において、第１室の上下方向に垂直な断面積は、流入口の高さ位置から冷媒流通口の高さ位置までの間の少なくとも一部で、下方に向かうほど小さくなるように変化してもよい。この場合、第１室の上下方向に垂直な断面積は、流入口の高さ位置から冷媒流通口の高さ位置までの間において、段階的に減少してもよいし、連続的に減少してもよい。このような構成によると、第１室に形成される旋回流では、その旋回速度が上下方向に沿ってスムーズに変化することから、冷媒の旋回流が安定して、気泡の粒子化がより促進される。

本技術の一実施形態において、第１室の体積は、第２室の体積よりも小さくてもよい。このような構成によると、冷媒が第２室に滞在する時間は、第１室に滞在する時間よりも長くなる。第２室では気泡が冷媒から除去されることから、冷媒が第２室に滞在する時間を長くすることで、気泡を冷媒から十分に除去することができる。

図面を参照して、実施例のリザーブタンク１０について説明する。本実施例のリザーブタンク１０は、冷却水といった冷媒（又は熱媒体とも称される）が循環する回路に設けられる。リザーブタンク１０には、当該回路から冷媒８０が流入及び流出することで、余剰の冷媒８０が貯留されるとともに、冷媒８０から気泡７０が除去される。一例ではあるが、リザーブタンク１０は、車両の熱管理システムに採用することができる。この場合、リザーブタンク１０内では、車両の各部を冷却する冷媒８０が流入及び流出することで、冷媒８０中から気泡７０が除去される。特に限定されないが、リザーブタンク１０は、樹脂で構成されている。以下では、図１に示すように、鉛直上方向をｚ方向といい、水平面に平行な一方向をｘ方向といい、水平面に平行であって、ｘ方向に直交する方向をｙ方向という。

図２、３に示すように、リザーブタンク１０は、第１室１２と、第２室１４と、隔壁１６とを備える。隔壁１６は、リザーブタンク１０の内部に設けられている。この隔壁１６によって、リザーブタンク１０の内部空間が第１室１２と第２室１４とに区切られている。第１室１２は、隔壁１６を隔てて、第２室１４に対してｙ方向に隣接している。第１室１２及び第２室１４のそれぞれは、ｚ方向に長い形状を有している。実施例のリザーブタンク１０では、第１室１２の体積は、第２室１４の体積よりも小さい。なお、他の実施形態として、第１室１２の体積は、第２室１４の体積よりも必ずしも小さくなくてもよく、第２室１４の体積と同等、又は第２室１４の体積よりも大きくてもよい。

図４、５に示すように、第１室１２及び第２室１４のそれぞれには、冷媒８０が貯留されている。第１室１２及び第２室１４のそれぞれにおいて、冷媒８０の液面８０ａは、各室１２、１４の天井よりも低い位置に存在する。第１室１２及び第２室１４のそれぞれにおいて、液面８０ａよりも上側の空間には空気８２が存在している。図２－５に示すように、隔壁１６には、第１室１２と第２室１４とを連結する冷媒流通口１８が設けられている。冷媒流通口１８は、冷媒８０の液面８０ａよりも下方に配置されている。これにより、冷媒８０は、冷媒流通口１８を介して、第１室１２と第２室１４との間を流れることができる。

図２、３に示すように、リザーブタンク１０は、流入口２０と、流出口２２とをさらに備える。流入口２０は、第１室１２に接続されており、流出口２２は、第２室１４に接続されている。第１室１２の流入口２０には、不図示の冷媒供給管が接続されている。そのため、冷媒８０は、冷媒供給管から流入口２０を介して第１室１２へ流入することができる。同様に、第２室１４の流出口２２には、不図示の冷媒排出管が接続されている。そのため、冷媒８０は、第２室１４から流出口２２を介して冷媒排出管へ流出することができる。従って、リザーブタンク１０の流入口２０から流入する冷媒８０は、第１室１２、冷媒流通口１８、第２室１４を順に介して、リザーブタンク１０の流出口２２から流出される。なお、冷媒供給管及び冷媒排出管には、冷媒８０により冷却される冷却対象のデバイス、冷媒８０を冷却する熱交換器、冷媒８０を循環させるポンプ等（いずれも不図示）が設けられている。

図３に示すように、第１室１２の内壁には、ガイド部２４が設けられている。ガイド部２４は、流入口２０から流入した冷媒８０を、第１室１２の内壁に沿う方向へガイドすることで、第１室１２内に旋回流を発生させる。ガイド部２４は、リザーブタンク１０を平面視したときに、即ち、ｘｙ平面において、流入口２０と対向する位置に配置されている。ガイド部２４は、円弧状に湾曲している。一例ではあるが、円弧状に湾曲しているガイド部２４は、所定の曲率半径Ｒを有する。特に限定されないが、ガイド部２４の曲率半径Ｒは、流入口２０の半径Ｄよりも大きくてもよい。なお、円弧状に湾曲しているガイド部２４は、必ずしも所定の曲率半径Ｒを有する必要はない。即ち、他の実施形態として、第１室１２の内壁の少なくとも一部に、円弧状に湾曲しているガイド部２４が設けられていればよい。

図２に示すように、第２室１４は、貫通口２６と、圧力調整蓋２８とを備える。貫通口２６は、冷媒８０の液面８０ａよりも上方に配置されている。そのため、貫通口２６を介して、第２室１４内と第２室１４外（即ち、リザーブタンク１０外）との間で、空気８２が移動することができる。貫通口２６には、圧力調整蓋２８が着脱可能に取り付けられている。圧力調整蓋２８は、リザーブタンク１０内の圧力を調整可能に構成されている。一例ではあるが、第２室１４内の空気８２の圧力が第１閾値よりも高くなると、圧力調整蓋２８は調整弁を開放することで、リザーブタンク１０内の空気８２を貫通口２６から外部へ排出する。従って、第２室１４内で冷媒８０から除去された気泡７０は、貫通口２６を介してリザーブタンク１０外へ排出されることができる。なお、貫通口２６及び圧力調整蓋２８の具体的な構成は、特に限定されない。

図３に示すように、第２室１４は、複数のリブ３０を備える。一例ではあるが、複数のリブ３０には、第１リブ３０ａ、第２リブ３０ｂ、第３リブ３０ｃとが含まれる。複数のリブ３０は、第２室１４の内壁に設けられている。これらのリブ３０によって、リザーブタンク１０の壁面の強度が増加する。なお、第２室１４に、複数のリブ３０は必ずしも必要とされない。例えば、第２室１４の形状や体積等により、リザーブタンク１０の壁面の強度が十分に確保できる場合には、複数のリブ３０を設ける必要はない。また、第２室１４に代えて、又は加えて、第１室１２に複数のリブ３０を設けてもよい。

次に、図４、５を参照して、リザーブタンク１０の作用効果について説明する。上記したリザーブタンク１０では、リザーブタンク１０を平面視したときに、流入口２０に接続されている第１室１２において、流入口２０に対向するガイド部２４が、円弧状に湾曲している。このような構成によると、冷媒８０は、流入口２０から流入した後に、第１室１２のガイド部２４に向かって流れる。流入口２０に対向するガイド部２４では、第１室１２の内壁が円弧状に湾曲しているので、ガイド部２４に到達した冷媒８０は、湾曲する内壁に沿って向きを変える。これにより、第１室内１２の冷媒８０に旋回流が発生する（図５の矢印１００参照）。この旋回流により、第１室１２内の冷媒８０に遠心力が作用して、そこに含有された気泡７０は旋回の中心に向けて移動する。その結果、例えば冷媒８０を白濁させるような細かい気泡７０についても、それを互いに結合させて粒子化することで、冷媒８０から分離することができる。その後、当該冷媒８０は、冷媒流通口１８を介して第１室１２から第２室１４へ流入する（図４の矢印１０６参照）。そして、第２室１４において、粒子化された気泡７０が冷媒８０から除去される（図４の矢印１０８参照）。このように、リザーブタンク１０の形状を必ずしも円筒状にすることなく、リザーブタンク１０内の冷媒８０に旋回流を発生させることができ、それによって、冷媒８０に含有される気泡７０を効果的に分離することができる。その結果、リザーブタンク１０を配置するためのスペースが、必要以上に大きくなることを回避できる。

一例ではあるが、本実施例のリザーブタンク１０では、図２に示すように、流入口２０は、冷媒流通口１８よりも上方に設けられている。このような構成によると、流入口２０から第１室１２へ流入した冷媒８０は、流入口２０よりも下方に設けられている冷媒流通口１８を介して第２室１４へ流入する。このとき、冷媒８０に含まれる気泡７０は、下方に向けて流れる冷媒８０に逆らって、その浮力により上昇しようとする（図５の矢印１０４参照）。その結果、冷媒８０に含まれる気泡７０は、第１室１２に長い時間に亘って滞留することになり、旋回流による気泡７０の分離が効果的に機能する。

一例ではあるが、本実施例のリザーブタンク１０では、図２に示すように、第１室１２の壁面３２は、流入口２０の高さ位置から冷媒流通口１８の高さ位置までの間の一部で、下方に向かうほど内側（即ち、－ｙ方向側）に位置している。言い換えると、第１室１２の上下方向に垂直な断面積は、流入口２０の高さ位置から冷媒流通口１８の高さ位置までの間の一部で、下方に向かうほど小さくなるように変化している。このような構成によると、旋回流の半径は、流入口２０の高さから冷媒流通口１８の高さまでの間の一部で、下方ほどに向かうほど小さくなる（図５の矢印１０２参照）。そのため、冷媒流通口１８の高さ位置では、冷媒８０に生じる遠心力が大きくなることから、冷媒８０から気泡７０を効果的に分離し得る。また、第１室１２に形成される旋回流では、流入口２０から冷媒流通口１８に向かう冷媒８０の流れに沿って、その旋回速度が徐々に速くなる。このような旋回流は、安定して形成され易いとともに、気泡７０の粒子化が効果的に促進される。なお、第１室１２の上下方向に垂直な断面積は、流入口２０の高さ位置から冷媒流通口１８の高さ位置までの間の一部において、段階的に減少してもよいし、連続的に減少してもよい。

上記した実施例に代えて、又は代えて、流入口２０の高さ位置における第１室１２の上下方向に垂直な断面積は、冷媒流通口１８の高さ位置における第１室１２の上下方向に垂直な断面積の２倍よりも大きくてもよい。このような構成によると、第１室１２に形成される旋回流において、冷媒流通口１８の高さ位置における旋回の半径を、流入口２０の高さ位置における旋回の半径よりも、十分に小さくすることができる。これにより、冷媒流通口１８の高さ位置では、冷媒８０に生じる遠心力を十分に大きくして、冷媒８０から気泡７０をより効果的に分離することができる。

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは組み合わせによって技術的有用性を発揮するものである。

１０：リザーブタンク
１２：第１室
１４：第２室
１６：隔壁
１８：冷媒流通口
２０：流入口
２２：流出口
２４：ガイド部
２６：貫通口
２８：圧力調整蓋
３０ａ-３０ｃ：リブ
３２：壁面
７０：気泡
８０：冷媒
８０ａ：液面
８２：空気
Ｄ：半径
Ｒ：曲率半径

Claims (7)

1. リザーブタンクであって、
   旋回流を形成し冷媒中の気泡を結合させて粒子化するための第１室と、
   前記気泡を外部へ排出するための貫通孔を備える第２室と、
   前記第１室に接続されている流入口と、
   前記第２室に接続されている流出口と、
   前記第１室と前記第２室とを隔てる隔壁と、
   前記隔壁に設けられており、前記第１室と前記第２室とを連結している冷媒流通口と、
   を備え、
   前記リザーブタンクを平面視したときに、前記第１室の内壁の前記流入口に対向する範囲の少なくとも一部は、前記旋回流を形成するために円弧状に湾曲しており、
   前記第１室に形成される前記旋回流によって粒子化された前記気泡を含む前記冷媒が、前記冷媒流通口を通って前記第２室へ流入し、
   前記気泡が、前記第２室において前記冷媒中から分離されて、前記貫通孔から排出される、
   リザーブタンク。
2. 前記円弧状に湾曲している前記内壁の曲率半径は、前記流入口の半径よりも大きい、請求項１に記載のリザーブタンク。
3. 前記流入口は、前記冷媒流通口よりも上方に設けられている、請求項１又は２に記載のリザーブタンク。
4. 前記流入口の高さ位置における前記第１室の上下方向に垂直な断面積は、前記冷媒流通口の高さ位置における前記第１室の上下方向に垂直な断面積よりも大きい、請求項３に記載のリザーブタンク。
5. 前記流入口の高さ位置における前記第１室の上下方向に垂直な前記断面積は、前記冷媒流通口の高さ位置における前記第１室の上下方向に垂直な前記断面積の２倍よりも大きい、請求項４に記載のリザーブタンク。
6. 前記第１室の上下方向に垂直な前記断面積は、前記流入口の高さ位置から前記冷媒流通口の高さ位置までの間の少なくとも一部で、下方に向かうほど小さくなるように変化する、請求項４又は５に記載のリザーブタンク。
7. 前記第１室の体積は、前記第２室の体積よりも小さい、請求項１から６のいずれか一項に記載のリザーブタンク。

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