JP7471201B2

JP7471201B2 - リザーバタンク

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Publication number: JP7471201B2
Application number: JP2020189977A
Authority: JP
Inventors: 俊介阪田
Original assignee: Tigers Polymer Corp
Current assignee: Tigers Polymer Corp
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2040-11-16
Also published as: JP2022079041A; US11725887B2; CN114513929A; US20220155032A1

Description

本発明は、リザーバタンクに関する。特に液冷式冷却システムの冷却液経路に設けられるリザーバタンクに関する。

液冷式冷却システムは、内燃機関や電気素子、電子基板等の冷却に活用されている。液冷式の冷却システムでは、冷却液を循環させて、冷却対象部材から熱を集めて、熱放出器から熱を放散して、冷却対象部材を冷却する。液冷式の冷却システムにおいて、冷却液を循環させる冷却液経路中に、冷却液のタンク、すなわちリザーバタンクを設けることがある。リザーバタンクは、冷却液の気化等による減少を補ったり、冷却液の温度変化による体積変化を吸収したりする。また、冷却液中に気泡が生じると、冷却効率が低下することがあるため、リザーバタンクにより冷却液中の気泡を分離する、すなわち気液分離を行うことがある。

例えば、特許文献１には、リザーバタンク本体の内部を、隔壁により複数のタンク室に分けるとともに、各タンク室を連通させて順次冷却液が流れるようにした技術が開示されている。また、当該リザーバタンクでは、タンク上部に集まる気泡や空気を、タンク注入口に設けられた圧力調整可能なキャップへと導けるように、隔壁の上部に空気穴が設けられている。当該リザーバタンクによれば、冷却水水面が変化したりしても、冷却水出口に冷却水中の気泡が吸い込まれにくくできることが開示されている。

特開２０１４－０４３８６３号公報

特許文献１のような、隔壁によって仕切られた複数のタンク室を有するリザーバタンクの場合、液冷式冷却システムの組み立て時に、タンクに設けられた注入口から冷却液をリザーバタンクに注ぎ込んでタンク内部を冷却液で満たすことが多い。
この際、隔壁があることにより、注入口が設けられていないタンク室の上部に空気が残ってしまい、冷却液の充填が不十分となってしまうおそれがある。

特許文献１のリザーバタンクのように、隔壁の上部に空気穴が設けられている場合には、タンク上部の空気が移動可能となるため、各タンク室に十分な量の冷却液が充填できる。

一方で、近年、冷却システムをより高性能化するために、特許文献１のようなリザーバタンクを通過する冷却液の流量をより増加させたいとの要請が生じてきている。しかしながら、特許文献１のようなリザーバタンクにおいてリザーバタンクを通過する冷却液の流量が増加すると、タンク本体内部に流れ込んだ冷却液が波打つように暴れやすく、タンク内の空気を巻き込んで気泡が発生してしまい、期待するレベルの気液分離効果が得られにくいことが判明した。

特に、近年、リザーバタンクの小型化の要請が高まるにつれて、タンク本体内部の冷却液のあばれが発生しやすくなってきた。
本発明の第１の目的は、各タンク室に十分な量の冷却液が充填しやすいリザーバタンクを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、リザーバタンク内部での気泡の発生を抑制することにある。

発明者らが上記目的を達成すべく検討したところ、特許文献１のリザーバタンクのように、隔壁上部に空気穴を設けると、上記第１の目的は達成できるものの、流量が増えた際に、上流側のタンク室から、下流側のタンク室に、空気穴の部分を通じて、冷却液が滝のように流れ込んでしまい、下流側のタンク室で多くの気泡を発生させてしまい、第２の目的を達成できないことが判明した。

発明者は、さらに鋭意検討し、その結果、上流側タンク室（第１室）と下流側タンク室（第２室）を、連通路（上部連通路）によって連通し、上部連通路が、タンク上限水位よりも上側の部分で第１室に連通し、タンク上限水位よりも下側の部分で第２室に連通するようにすると、上記第１の目的と第２の目的を両立できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、液冷式冷却システムの冷却液経路に設けられるリザーバタンクであって、冷却液を貯留するタンク本体と、冷却液経路からタンク本体に冷却液を送り込む流入管と、タンク本体から冷却液経路に冷却液を排出する排出管と、タンク本体に冷却液を注入するための注入口を有しており、前記タンク本体は、流入管と接続された第１室と、第１室よりも下流側に配置された第２室を有しており、第１室と第２室は、隔壁によって隔てられて隣接しており、前記注入口は第２室に冷却液を注入するように設けられており、タンク本体には、冷却液の適切な液面高さを示す上限目印と下限目印が表示されており、前記排出管は、前記下限目印よりも鉛直方向下側で第２室に接続されており、第１室と第２室は、下部連通路によって連通しており、下部連通路は前記下限目印よりも下側の部分で第１室と第２室を連通し、下部連通路は前記隔壁に設けられた第１の貫通穴であり、さらに、第１室と第２室は、上部連通路によって連通しており、上部連通路は、第１室の前記上限目印よりも上側の部分と、第２室の前記上限目印以下の部分とを連通しているとともに、隔壁の上端部付近には第２の貫通穴が設けられており、第２の貫通穴を取り囲むように略鉛直方向に延在するようにリブが設けられており、リブと、タンク本体の壁面と、隔壁とによって、略鉛直方向に延在する管路が形成されており、上部連通路は、前記管路と第２の貫通穴によって構成されている、リザーバタンクである（第１発明）。

また、本発明は、液冷式冷却システムの冷却液経路に設けられるリザーバタンクであって、冷却液を貯留するタンク本体と、冷却液経路からタンク本体に冷却液を送り込む流入管と、タンク本体から冷却液経路に冷却液を排出する排出管と、タンク本体に冷却液を注入するための注入口を有しており、前記タンク本体は、流入管と接続された第１室と、第１室よりも下流側に配置された第２室と、第１室よりも下流側に配置された第３室を有しており、前記注入口は第３室に冷却液を注入するように設けられており、第２室と第３室は、互いに冷却液や空気が行き来できるように連通しており、第１室と第２室は、隔壁によって隔てられて隣接しており、タンク本体には、冷却液の適切な液面高さを示す上限目印と下限目印が表示されており、前記排出管は、前記下限目印よりも鉛直方向下側で第２室もしくは第３室に接続されており、第１室と第２室は、下部連通路によって連通しており、下部連通路は前記下限目印よりも下側の部分で第１室と第２室を連通し、下部連通路は前記隔壁に設けられた第１の貫通穴であり、さらに、第１室と第２室は、上部連通路によって連通しており、上部連通路は、第１室の前記上限目印よりも上側の部分と、第２室の前記上限目印以下の部分とを連通しているとともに、隔壁の上端部付近には第２の貫通穴が設けられており、第２の貫通穴を取り囲むように略鉛直方向に延在するようにリブが設けられており、リブと、タンク本体の壁面と、隔壁とによって、略鉛直方向に延在する管路が形成されており、上部連通路は、前記管路と第２の貫通穴によって構成されている、リザーバタンクである（第２発明）。

第１発明もしくは第２発明において、好ましくは、上部連通路が第２室側に連通する部分には、切り欠きが設けられ、切り欠きの上縁は上限目印と同じ高さであり、リブの下端は下限目印よりも下側である（第３発明）。また、第１発明もしくは第２発明において、好ましくは、上部連通路の断面積が、下部連通路の断面積よりも小さい（第４発明）。

本発明のリザーバタンク（第１発明、第２発明）によれば、各タンク室に十分な量の冷却液が充填しやすく、リザーバタンク内部での気泡の発生を抑制できる。

また、第３発明のようにされた場合には、第１室にも上限レベルまで冷却液を充填でき、上部連通路から第２室に流れ込む冷却液が空気を巻き込んで気泡を生ずることをより確実に抑制できる。また、さらに、第４発明のようにされた場合には、気泡発生抑制効果がより向上する。

第１実施形態のリザーバタンクの構造を示す縦断面図および横断面図である。第１実施形態のリザーバタンクの注水時の作用を示す縦断面図である。第１実施形態のリザーバタンクの使用時の作用を示す縦断面図である。第２実施形態のリザーバタンクの構造を示す縦断面図および横断面図である。第３実施形態のリザーバタンクの上部連通路周りの構造を示す透視図である。参考例１のリザーバタンクの作用を示す縦断面図である。参考例２のリザーバタンクの作用を示す縦断面図である。

以下図面を参照しながら、自動車の内燃機関の液冷式冷却システムに設けられるリザーバタンクを例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。液冷式冷却システムの用途は、内燃機関に限定されず、パワー素子やインバータなどの電気素子や電子回路基板等の電気部品を冷却する用途であってもよく、他の用途であってもよい。

図１に第１実施形態のリザーバタンク１０の構造を断面図で示す。図１の上側の図では、リザーバタンク１０の縦断面図を示し、図１の下側の図では、リザーバタンク１０の横断面図を示している。図１上側の縦断面図は、下側の図のＹ－Ｙ線を通る鉛直面で取ったＹ－Ｙ断面図である。図１の縦断面図では、図の上側が鉛直方向上側を示している。また、図１の下側の横断面図は、上側の図のＸ－Ｘ線を通る水平面で取ったＸ－Ｘ断面図である。

リザーバタンク１０は、中空のタンク本体１１に流入管１５と排出管１６が接続されて構成されている。リザーバタンクの使用時には、タンク本体１１に冷却液Ｌが貯留される。また、タンク本体１１の鉛直方向上部には、少なくとも一部に空気が貯留される。液冷式冷却システムの冷却液経路の中で、リザーバタンク１０は、冷却液経路から流入管１５を通じて中空のタンク本体１１内に冷却液が流れこみ、中空のタンク本体１１から排出管１６を通じて冷却液経路に冷却液が流れ出ていくように、冷却液経路中に配置・接続されて使用される。

必須ではないが、典型的には、別個に射出成型された下側ケースと上側ケースとが一体化されて、リザーバタンク１０が構成されている。下側ケースと上側ケースとが一体化されることにより、中空のタンク本体１１が構成される。流入管１５および排出管１６は下側ケースに一体成形されていてもよいが、流入管１５および排出管１６は別の構成によってタンク本体１１に一体化されていてもよい。

また、リザーバタンク１０には、注入口１７も設けられている。冷却システムが組み立てられる際に、注入口１７を通じて、タンク本体１１に冷却液が注入される。冷却システムが作動し、タンクが使用される際には、注入口にキャップが取り付けられる。タンク本体内部の圧力が過剰にならないように、キャップには圧力調整弁が設けられていることが好ましい。

タンク本体１１は、流入管１５と接続された第１室１１ａと、第１室１１ａよりも下流側に配置された第２室１１ｂを有している。本実施形態では、タンク本体１１が隔壁１２により、第１室１１ａと第２室１１ｂに仕切られている。後述する他の実施形態のように、タンク本体が、さらに他の室を有していてもよい。本実施形態では、注入口１７は第２室に冷却液を注入するように、タンク本体の上部に設けられている。

また、タンク本体１１には、冷却液Ｌの適切な液面高さを示す上限目印１８Ｕと下限目印１８Ｌが表示されている。冷却液の液面が上限目印１８Ｕと下限目印１８Ｌの間に入るように冷却液が注入される。必須ではないが、上限目印１８Ｕと下限目印１８Ｌは、典型的には、タンク本体１１の外面にエンボスされて表示される。本実施形態では、第２室の外面に上限目印１８Ｕと下限目印１８Ｌが表示されている。タンクに設けられる上限目印１８Ｕや下限目印１８Ｌの具体的形態は特に限定されず、タンク内の液面と目印の上下関係が確認できるものであればよい。

流入管１５は、第１室１１ａに接続されている。必須ではないが、第１室１１ａ内での空気の巻き込みや泡立ちを抑制する観点からは、下限目印１８Ｌよりも鉛直方向下側で、流入管１５を第１室１１ａに接続することが好ましい。また、必須ではないが、同様の観点から、流入管１５から第１室１１ａ内に流れ込む冷却液の流れが、隔壁１２に略垂直にぶつかるように、流入管１５が設けられることが好ましい。

排出管１６は、下限目印１８Ｌよりも鉛直方向下側で第２室１１ｂに接続されている。かかる構成により、排出管１６からは、気泡や空気をあまり含まない冷却液が排出されやすくなる。排出管１６は第２室１１ｂの下面付近に接続されていることが好ましい。

第１室１１ａと第２室１１ｂは、上部連通路１３および下部連通路１４によって連通している。上部連通路１３は、下部連通路１４よりも鉛直方向で上側に設けられている。

第１室１１ａと第２室１１ｂは、下部連通路１４によって連通している。下部連通路１４は、タンク内の冷却液中に水没する位置で、第１室１１ａと第２室１１ｂを連通する。すなわち、下部連通路１４は、下限目印１８Ｌよりも下側の部分で第１室と第２室を連通する。下部連通路の経路（中心線ｍで示す）は、略水平方向に延在していてもよいが、傾いていてもよい。本実施形態では、下部連通路１４は、第１室１１ａと第２室１１ｂの底面付近に、隔壁１２に設けられた貫通穴の形態で設けられている。

第１室１１ａと第２室１１ｂは、上部連通路１３によっても連通している。図１では上部連通路１３の経路を中心線ｎで示している。上部連通路１３は、第１室１１ａの上限目印１８Ｕよりも上側の部分と、第２室１１ｂの上限目印１８Ｕ以下の部分とを連通している。すなわち、上部連通路１３は、第１室側と第２室側とで高さ方向に隔たった位置を連通しており、上部連通路１３が第１室側に連通する部分は、第２室側に連通する部分よりも鉛直方向で高い位置にある。

必須ではないが、本実施形態では、第１室１１ａと第２室１１ｂが略鉛直方向に延在する隔壁１２によって隔てられていて、上部連通路１３が、第１室１１ａの上端部と連通するとともに、隔壁１２に沿って略鉛直方向に延在している。すなわち、第１室１１ａの上端部付近の隔壁１２に貫通穴１３ｈが設けられて、第２室の側で貫通穴１３ｈを取り囲むようにリブ１３ｒが略鉛直方向に延在して設けられる。リブ１３ｒはタンク本体の壁面や天面および隔壁１２とつながっていて、リブ１３ｒとタンク本体の壁面や隔壁１２によって、略鉛直方向に延在する管路が形成され、この管路と貫通穴１３ｈが、上部連通路１３を構成している。貫通穴１３ｈは、上限目印１８Ｕよりも上側となる位置に設けられ、リブ１３ｒにより形成される管路の下端は、第２室１１ｂの上限目印１８Ｕ以下の部分に開放している。

必須ではないが、上部連通路１３の第１室１１ａの側は、第１室１１ａの上端面付近に連通していることが好ましい。また必須ではないが、上部連通路１３の第２室１１ｂの側は、タンクの下限目印１８Ｌよりも低い部分で第２室に連通していることが好ましい。なお、上部連通路１３の第２室１１ｂの側は、上限目印１８Ｕと実質的に同じ高さで第２室に連通していてもよく、この場合、鉛直方向に３～５ｍｍ程度の差までであれば、実質的に同じ高さであるとみなせ、上部連通路の第２室側が、上限目印１８Ｕ以下の部分に開放しているといえる。

上部連通路１３は、下部連通路１４よりも、連通路の断面積が小さくされることが好ましい。連通路の断面積は、連通路の長さ方向にわたって一定である必要はなく、連通路の一部が絞られている場合には、絞られた部分の断面積を連通路の断面積と見なしてもよい。上部連通路１３の断面積が、下部連通路１４の断面積の、１／５以下であることが好ましく、１／１０以下であることがより好ましい。

必須ではないが、本実施形態のリザーバタンク１０のように、液冷式冷却システムの冷却液経路に冷却液が循環することによって、第１室１１ａが実質的に冷却液で満たされることが好ましい。冷却システムが作動し冷却液が循環すると、冷却液が第１室１１ａに流れ込む際に、第１室内の液面が上昇するので、この液面上昇によって、第１室１１ａの上部に残った空気が上部連通路１３を通じて第２室１１ｂに排出される。これにより、第１室１１ａが実質的に冷却液で満たされる。冷却液の設定流量に応じて、下部連通路の断面積を調節したり、第１室１１ａの広さや高さ、特に第１室の天面１１１の高さを調節することにより、第１室１１ａが実質的に冷却液で満たされるようにできる。必須ではないが、第１室１１ａの天面１１１と、上限目印１８Ｕとの間の高さの差が小さくなるよう、本実施形態のように、第１室１１ａの天面１１１の高さが、第２室１１ｂの天面１１１の高さよりも低くされることが好ましい。

リザーバタンク１０のタンク本体１１や第１室１１ａ、第２室１１ｂ、隔壁１２、流入管１５、排出管１６、上部連通路１３、下部連通路１４、注入口１７等が構成できる限りにおいて、具体的に、どのような部材に分割してかかる構造を実現するかは特に限定されない。例えば、隔壁等を一体成型した下側ケースと上側ケースの２つに、リザーバタンクを分割して組み立て、かかる構成を実現してもよいし、別の部材構成によりこうした構造を実現してもよい。たとえば、タンク本体１１が鉛直面で２分割されるようにして構成部材を形成し、それらを組み立ててかかる構成を実現してもよい。

また、上記実施形態のリザーバタンク１０を構成する材料や、リザーバタンク１０の製造方法は特に限定されず、公知の材料や公知の製造方法により、リザーバタンク１０を製造できる。典型的には、リザーバタンク１０は、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂により構成される。使用される冷却液の種類や温度、圧力などに応じて、リザーバタンクの材料や補強構造等が決定される。また、典型的には、リザーバタンク１０は、上記下側ケース、上側ケースに相当する部材を、それぞれ射出成型により形成し、これら部材を振動溶着や熱板溶着などにより一体化して製造することができる。その場合、流入管１５や排出管１６、注入口１７、隔壁１２は、それぞれ、下側ケースもしくは上側ケースに一体成型しておくことが好ましいが、別部材としておいて、後で組み立てて一体化してもよい。

上記第１実施形態のリザーバタンク１０の作用および効果について説明する。上記第１実施形態のリザーバタンク１０では、各タンク室に十分な量の冷却液が充填しやすく、リザーバタンク内部での気泡の発生を抑制することができる。

まず、各タンク室に十分な量の冷却液が充填しやすくなることについて説明する。図６には、参考例１として、上部連通路のないリザーバタンク９に冷却液を注入した際の作用を示す。図６の参考例１は、上部連通路がない点をのぞいて、第１実施形態のリザーバタンク１０と同じ構成である。参考例１のリザーバタンク９に対し、注入口９４から冷却液を注入すると、第２室９１ｂには十分な量の冷却液を充填できるものの、第１室９１ａには冷却液を十分に充填できない。すなわち、隔壁９５により第１室９１ａが注入口９４から隔たっていて、下部連通路から冷却液が第１室に流れ込もうとしても、第１室の上部に空気がたまっていて邪魔になり、第１室に冷却液を十分に充填することができない。

一方、上記第１実施形態のリザーバタンク１０では、第１室１１ａと第２室１１ｂの間が上部連通路１３によって連通しており、かつ、上部連通路１３は、第１室１１ａの上限目印１８Ｕよりも上側の部分と、第２室１１ｂの上限目印１８Ｕ以下の部分（すなわち上限目印と同じ高さの部分もしくは上限目印よりも低い部分）とを連通している。この構成により、図２に示したように、タンクに冷却水を注入する際には、第２室１１ｂ内の冷却液の液面によって上部連通路１３の第２室側の開口部が完全に水没するまでの間、上部連通路１３が実質的な空気抜きの経路となり、第１室１１ａ上部の空気を第２室１１ｂ側に逃がす。

したがって、上記第１実施形態のリザーバタンク１０では、第１室１１ａにも、上限目印１８Ｕや下限目印１８Ｌに近い高さまで、冷却液を充填でき、各タンク室に十分な量の冷却液が充填される。なお、注入口１７から冷却液を注入する際に、第１室により多くの冷却液を充填するとの観点からは、上部連通路１３は、第２室１１ｂ側で、より上限目印１８Ｕに近い位置で第２室と連通することが好ましい。

次に、リザーバタンク内部での気泡の発生の抑制作用について説明する。図７には、参考例２として、隔壁９５に公知の空気穴９６が設けられたリザーバタンク９９に冷却液が循環する際の作用を示す。図７の参考例１は、第１室９１ａと第２室９１ｂの上部が、単なる空気穴（貫通穴）９６で連通している点をのぞいて、第１実施形態のリザーバタンク１０と同じ構成である。図７では、冷却液の流れを白抜き矢印で示している。

参考例２のリザーバタンク９９において、流入管９２から冷却液が第１室９１ａに流れ込み、第２室９１ｂを経て排出管９３から冷却液が排出される。この時、流入管９２から流れ込む冷却液が第１室９１ａ内で滞留するため、第１室の水位が上昇する。そのため、冷却液は、下部連通路だけでなく、空気穴９６からも、第１室から第２室に向かって流れることになる。すると、空気穴９６の部分から第２室内に放出された冷却液は、第２室内に貯留されている冷却液の液面に向かって、滝のように流れ落ちることになる。そのため、参考例２のリザーバタンク９９では、第２室内で、冷却液に空気が巻き込まれ気泡が発生してしまう。

一方、上記第１実施形態のリザーバタンク１０では、上記した上部連通路１３の構成により、図３に示したように、気泡の発生が抑制される。流入管１５から流れ込む冷却液が第１室１１ａ内で滞留するため、第１室の水位が上昇し、冷却液は、下部連通路１４だけでなく、上部連通路１３からも、第１室から第２室に向かって流れる点は、参考例２と同様である。上記第１実施形態のリザーバタンク１０では、上部連通路１３が、第２室１１ｂの上限目印１８Ｕ以下の部分に連通しているため、上部連通路から第２室に流れ込む流れは、第２室内に貯留された冷却液の中に実質的に直接流れ込むようになって、タンク内の空気を巻き込みにくくなる。これにより、第２室内での気泡の発生が抑制される。

リザーバタンク１０内での気泡の発生を抑制する観点からは、上部連通路１３がより低い位置で第２室側に開放していることが好ましい。必須ではないが、特に、上部連通路１３の第２室１１ｂの側が、タンクの下限目印１８Ｌよりも低い部分で第２室に連通していることが好ましく、このようにされていると、上部連通路１３からの流れが、より確実に第２室内の冷却液の液中に放出されることになって、空気の巻き込みや気泡発生をより確実に抑制できる。

また、上部連通路１３の断面積が、下部連通路１４の断面積よりも小さくされている場合には、上部連通路を通過する冷却液の量が少なくなるため、第２室内での気泡発生の抑制がより効果的になされる。

また、第１室１１ａと第２室１１ｂが隔壁１２によって隔てられており、上部連通路１３が、第１室１１ａの上端部と連通するとともに、隔壁１２に沿って略鉛直方向に延在している場合には、第２室内に貯留された冷却液が上部連通路からの流れによって乱れにくくなり、第２室内での気泡発生の抑制がより効果的になされる。また、このような上部連通路１３は、第１室内に空気を残留させない点でも有利であるとともに、効率的に製造することができる。

リザーバタンク１０内での気泡の発生を抑制する観点からは、液冷式冷却システムの冷却液経路に冷却液が循環することによって、第１室１１ａが実質的に冷却液で満たされることが好ましい。第１室１１ａには流入管１５からの冷却液流れが直接流れ込むため、第１室内部では冷却液が激しくかつ複雑に流れやすいが、第１室１１ａが実質的に冷却液で満たされていれば、冷却液が空気を巻き込んで気泡が発生することが抑制される。

上記実施形態のリザーバタンク１０では、冷却液が第１室に流れ込む際に第１室の冷却液面が上昇する現象を利用して、第１室内部の空気を上部連通路１３を通じて第２室側に排出することができる。第１室１１ａに空気が残りにくくする観点からは、上部連通路１３の第１室１１ａの側は、第１室１１ａの上端付近に連通していることが好ましい。また、第１室１１ａに空気が残りにくくなるようにする観点からは、第１室１１ａの天面１１１の高さが、第２室１１ｂの天面１１２の高さよりも低くされることが好ましい。これにより、第２室に適切な量の空気を貯留しながら、第１室内には空気が残らないようにできる。

また、上部連通路１３の第２室側の開口が、下限目印１８Ｌ以下の部分に設けられていると、冷却液の流れによって第１室内部から空気が排出され、第１室が実質的に冷却液で満たされた状態が、冷却液流れが止まった後にも維持され、冷却液の流れが再開しても、第１室内での気泡の発生が抑制されるので、気泡の発生抑制に特に効果的である。

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分については同じ番号を付して説明し、その詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

図４には第２実施形態のリザーバタンク２０を示す。図４は、第１実施形態における図１に対応する縦断面図および横断面図である。第２実施形態のリザーバタンク２０は第１実施形態のリザーバタンク１０と比べ、流入管の構成、上部連通路２３の構成および第３室１１ｃを備える点が異なっているが、他の構成は、おおむね第１実施形態のリザーバタンク１０と同様である。

リザーバタンク２０のタンク本体は、第１室１１ａ、第２室１１ｂに加え、さらに、第１室よりも下流側に配置された第３室１１ｃを有する。第３室は、第１室よりも下流側に配置されていればよく、必ずしも第２室よりも下流に位置する必要はない。第２室１１ｂと第３室１１ｃとは隔壁２２により間仕切りされている。

本実施形態のリザーバタンク２０では、注入口１７は第３室に冷却液を注入するように設けられている。また、第２室１１ｂと第３室１１ｃは、互いに冷却液や空気が行き来できるように連通している。本実施形態では、タンク上部で第２室１１ｂと第３室１１ｃを連通する空気穴２２ａが設けられ、タンク下部の冷却液中で第２室１１ｂと第３室１１ｃを連通する連通路２４が設けられている。空気穴２２ａと連通路２４を兼ねるように、鉛直方向に延在するスリット状の連通路を第２室と第３室の間に設けてもよい。

空気穴２２ａや連通路２４の働きにより、タンクへの冷却液の注水時や冷却システムが作動していない時には、第２室と第３室は実質的に同じ冷却液の水位となる。したがって、上限目印１８Ｕや下限目印１８Ｌは、タンク本体において第２室や第３室のいずれに設けられていてもよい。

また、本実施形態では、排出管１６は、下限目印１８Ｌよりも鉛直方向下側で第３室１１ｃに接続されている。排出管１６は、第２室１１ｂに接続されていてもよい。なお、排出管１６を第３室に接続するようにした場合には、第２室に流れ込む冷却液の勢いによって第２室の液面を高めることができるので、上部連通路の第２室側が、冷却液中で第２室に連通することを確実にすることができ、第２室内での気泡発生の抑制がより確実なものとなる。

以上のように、リザーバタンクのタンク本体が第３室を有するものであっても、第１室と第２室の間に、特定の上部連通路が設けられるようにされていれば、第１実施形態のリザーバタンク１０と同様に、各タンク室に十分な量の冷却液が充填しやすく、リザーバタンク内部での気泡の発生を抑制することができる。

また、本実施形態のリザーバタンク２０では、第１室１１ａと第２室１１ｂの間に設けられる上部連通路の具体的構成が異なっている。リザーバタンク２０では、屈曲した管状に形成されたゴム製の連通路部材２３を、隔壁１２の上部に設けられた貫通穴に取り付けることにより、上部連通路が構成されている。上部連通路はこのような構成であっても同様の作用を生ずる。また、このような上部連通路であれば、複雑な内部構造のリザーバタンクであっても効率的に製造することができる。

また、本実施形態のリザーバタンク２０では、流入管１５を実質的に第１室内部に延長するように、リブ２５によって管路が形成されている。流入管１５から流れ込む冷却液が、上部連通路（２３）や下部連通路１４に直接流れ込まないように、流入管１５の配置や向きを調整したり、リブ２５の管路を経由させたりすることが好ましい。リブ２５のように流入管を延長するような管路を設ける場合には、タンク内部での気泡の発生を抑制する観点からは、延長した部分の管路が略鉛直方向に延在するように設けることが好ましい。

また、本実施形態のリザーバタンク２０のように、平面視で見た際に（図４下側の図）、流入管１５から排出管１６に向かう流れがＳの字状に大きく蛇行するように、隔壁１２，２２や、下部連通路１４や連通路２４が配置されることが好ましい。同様に、第１実施形態のリザーバタンク２０のように、平面視で見た際に、流入管１５から排出管１６に向かう流れがＵの字状に大きく屈曲するように、隔壁１２や下部連通路１４が配置されることが好ましい。

図５には第３実施形態のリザーバタンク３０を示す。図５は、上部連通路付近を第２室の側の斜め上方から見た透視図であり、図中の隔壁１２の向こう側が第１室で、手前側が第２室である。第３実施形態のリザーバタンク３０は、第１実施形態のリザーバタンク１０に対し、上部連通路部分の具体的形状が異なっている。

第３実施形態のリザーバタンク３０の上部連通路は、第１室の上端付近で隔壁１２に設けられた貫通穴３１ｈと、隔壁１２とタンクの壁面とリブ３１ｒとによって形成された管路とによって構成される点は、第１実施形態における上部連通路１３と同様である。また、リブ３１ｒは、本実施形態のように円筒面を有するリブであってもよい。

上部連通路が第２室側に連通する部分には、本実施形態のように、切り欠き３１ｋが設けられていてもよい。すなわち、上部連通路が第２室側に連通する部分は、切り欠き３１ｋの部分が、より高い位置で第２室に連通している。切り欠き以外の部分では、リブ３１ｒは端縁３１ｂまで延在している。切り欠き３１ｋは隔壁１２に隣接する位置に設けられることが好ましい。

切り欠き３１ｋは、タンクに冷却液を注入する際の空気の抜け道として機能する。切り欠き３１ｋの上縁が上限目印１８Ｕと同じ高さとなるようにしておけば、第１室にも上限レベルまで冷却液を充填できる。

また、本実施形態では、冷却システムが作動し冷却液が循環する際には、貫通穴３１ｈを通じて第１室から第２室へと流れる冷却液は、リブ３１ｒのうち切りかかれていない部分（貫通穴３１ｈや隔壁１２に対向する部分）に沿って流れ、リブの下端３１ｂを通過して、第２室内に貯留された冷却液に流れ込む。したがって、リブの下端３１ｂが冷却液の液面よりも下側となるようにしておけば、上部連通路から第２室に流れ込む冷却液が空気を巻き込んで気泡を生ずることをより確実に抑制できる。この観点から、本実施形態では、リブの下端３１ｂが下限目印１８Ｌよりも下側とされることが特に好ましい。

以上のように、上部連通路が第２室側に連通する部位に切り欠きを設けるようにすれば、各タンク室への冷却液の十分な充填と、第２室における気泡発生の抑制の両性能をより高いレベルで両立できる。

以上説明した実施形態のリザーバタンク１０、２０、３０では、タンク本体１１は直方体状であったが、リザーバタンクのタンク本体の形状は直方体状に限定されない。例えば、タンク本体は球状であってもよい。タンク本体の形状は特に限定されず、円筒状、楕円筒状、楕円体状など他の形状であってもよい。

また、上記実施形態の説明では、第１室と第２室が隔壁により区画された実施形態を説明したが、両室が隔壁で隔てられることは必須ではない。例えば、タンク本体に第１室と第２室が独立して設けられていて、第１室と第２室の間を管状の上部連通路や下部連通路で連通させるようにリザーバタンクを構成してもよい。

また、リザーバタンクは、さらに他のタンク室を有していてもよい。また、リザーバタンクのタンク室、特に第２室以降のタンク室は気液分離構造を有していてもよい。気液分離構造としては複数のタンク室をラビリンス状に冷却液が流れながら気泡が分離される構造のものであってもよく、タンク室内部に渦を作り出すなどして遠心力を利用して気液分離を行う構造のものであってもよい。

上記実施形態では、タンク本体に流入管１５と排出管１６がそれぞれ１つづつ設けられていたが、冷却システムの構成に応じて、流入管や排出管は複数であってもよい。流入管や排出管が複数設けられる場合であっても、全ての流入管や排出管に対して上記実施形態のような構成をとる必要はなく、一部の流入管や排出管に対して上記実施形態のような構成となっていればよい。

本発明のリザーバタンクは、更に他の構成を有していてもよい。例えば、タンク本体に圧力開放弁を設けてもよい。また、リザーバタンクには、必要に応じ、車体等に取り付けるためのステーやボス部材などが一体化されていてもよい。また、リザーバタンクに要求される耐圧性等に応じて、リザーバタンクには、リブ等の補強構造が設けられていてもよい。

上記リザーバタンクは冷却システムの冷却液経路中に使用でき、冷却液中の気泡の発生を抑制でき、産業上の利用価値が高い。

１０リザーバタンク
１１タンク本体
１１ａ第１室
１１ｂ第２室
１２隔壁
１３上部連通路
１４下部連通路
１５流入管
１６排出管
１７注入口
１８Ｕ上限目印
１８Ｌ下限目印
ｎ上部連通路の中心線
ｍ下部連通路の中心線
Ｌ冷却液
Ｓ冷却液の液面

Claims

液冷式冷却システムの冷却液経路に設けられるリザーバタンクであって、
冷却液を貯留するタンク本体と、
冷却液経路からタンク本体に冷却液を送り込む流入管と、
タンク本体から冷却液経路に冷却液を排出する排出管と、
タンク本体に冷却液を注入するための注入口を有しており、
前記タンク本体は、
流入管と接続された第１室と、
第１室よりも下流側に配置された第２室を有しており、
第１室と第２室は、隔壁によって隔てられて隣接しており、
前記注入口は第２室に冷却液を注入するように設けられており、
タンク本体には、冷却液の適切な液面高さを示す上限目印と下限目印が表示されており、
前記排出管は、前記下限目印よりも鉛直方向下側で第２室に接続されており、
第１室と第２室は、下部連通路によって連通しており、下部連通路は前記下限目印よりも下側の部分で第１室と第２室を連通し、
下部連通路は前記隔壁に設けられた第１の貫通穴であり、
さらに、
第１室と第２室は、上部連通路によって連通しており、上部連通路は、第１室の前記上限目印よりも上側の部分と、第２室の前記上限目印以下の部分とを連通しているとともに、
隔壁の上端部付近には第２の貫通穴が設けられており、
第２の貫通穴を取り囲むように略鉛直方向に延在するようにリブが設けられており、
リブと、タンク本体の壁面と、隔壁とによって、略鉛直方向に延在する管路が形成されており、
上部連通路は、前記管路と第２の貫通穴によって構成されている、
リザーバタンク。
液冷式冷却システムの冷却液経路に設けられるリザーバタンクであって、
冷却液を貯留するタンク本体と、
冷却液経路からタンク本体に冷却液を送り込む流入管と、
タンク本体から冷却液経路に冷却液を排出する排出管と、
タンク本体に冷却液を注入するための注入口を有しており、
前記タンク本体は、
流入管と接続された第１室と、
第１室よりも下流側に配置された第２室と、
第１室よりも下流側に配置された第３室を有しており、
前記注入口は第３室に冷却液を注入するように設けられており、
第２室と第３室は、互いに冷却液や空気が行き来できるように連通しており、
第１室と第２室は、隔壁によって隔てられて隣接しており、
タンク本体には、冷却液の適切な液面高さを示す上限目印と下限目印が表示されており、
前記排出管は、前記下限目印よりも鉛直方向下側で第２室もしくは第３室に接続されており、
第１室と第２室は、下部連通路によって連通しており、下部連通路は前記下限目印よりも下側の部分で第１室と第２室を連通し、
下部連通路は前記隔壁に設けられた第１の貫通穴であり、
さらに、
第１室と第２室は、上部連通路によって連通しており、上部連通路は、第１室の前記上限目印よりも上側の部分と、第２室の前記上限目印以下の部分とを連通しているとともに、
隔壁の上端部付近には第２の貫通穴が設けられており、
第２の貫通穴を取り囲むように略鉛直方向に延在するようにリブが設けられており、
リブと、タンク本体の壁面と、隔壁とによって、略鉛直方向に延在する管路が形成されており、
上部連通路は、前記管路と第２の貫通穴によって構成されている、
リザーバタンク。
上部連通路が第２室側に連通する部分には、切り欠きが設けられ、
切り欠きの上縁は上限目印と同じ高さであり、
リブの下端は下限目印よりも下側である、
請求項１もしくは請求項２に記載のリザーバタンク。
上部連通路の断面積が、下部連通路の断面積よりも小さい、
請求項１もしくは請求項２に記載のリザーバタンク。