WO2020110640A1 - リザーブタンク - Google Patents

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WO2020110640A1
WO2020110640A1 PCT/JP2019/043489 JP2019043489W WO2020110640A1 WO 2020110640 A1 WO2020110640 A1 WO 2020110640A1 JP 2019043489 W JP2019043489 W JP 2019043489W WO 2020110640 A1 WO2020110640 A1 WO 2020110640A1
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WO
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liquid
peripheral surface
flow path
inflow pipe
flow
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PCT/JP2019/043489
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English (en)
French (fr)
Inventor
治 袴田
山中 章
宮川 雅志
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00

Definitions

  • the present disclosure relates to a reserve tank that separates a gas contained in a liquid by generating a swirling flow in the liquid stored inside a gas-liquid separation chamber.
  • the reserve tank described in Patent Document 1 includes a tank body having a space inside. Inside the tank body, a cooling water chamber in which the cooling water is stored and the cooling water flows, and an air chamber in which air is stored are formed. The cooling water chamber and the air chamber are separated by a separation wall provided inside the tank body. An air chamber wall that divides the air chamber into a plurality of parts is formed inside the tank body. A part of the wall of the separation chamber near the bottom wall surface of the tank body is formed with a separation wall communication hole that connects the cooling water chamber and the air chamber adjacent to the cooling water chamber among the plurality of air chambers.
  • An air chamber wall communication hole that communicates between the plurality of air chambers is formed in a portion of the air chamber wall near the upper wall surface of the tank body.
  • the air contained in the cooling water flows into the plurality of air chambers through the separation wall communication holes to separate the cooling water from the air. It is supposed to be done.
  • the inventors have adopted a structure in which a gas contained in the liquid is separated by generating a swirling flow in the liquid stored inside the gas-liquid separation chamber.
  • a swirl flow type reserve tank a cylindrical portion is provided inside the tank main body, and then swirling cooling water inside the cylindrical portion allows a swirling flow to the cooling water in the gas-liquid separation chamber.
  • a method of forming is conceivable.
  • An object of the present disclosure is to provide a reserve tank capable of reducing liquid flow resistance while adopting a swirl flow method.
  • the reserve tank separates gas contained in a liquid by generating a swirling flow in the liquid stored inside the gas-liquid separation chamber.
  • the reserve tank includes a tank body, a columnar member, and an inflow pipe.
  • the tank main body is formed in a tubular shape around a predetermined axis and has an inner peripheral surface whose cross section orthogonal to the predetermined axis is circular, and the space surrounded by the inner peripheral surface forms a gas-liquid separation chamber. It is formed.
  • the columnar member is provided inside the tank body, is arranged concentrically with the inner peripheral surface of the tank body, and is formed in a columnar shape around a predetermined axis. Liquid flows into the inflow pipe.
  • a flow path is formed between the inner peripheral surface of the tank body and the outer peripheral surface of the columnar member.
  • a swirl flow is formed in the liquid in the flow path by the liquid flowing into the inflow pipe flowing into the flow path along the inner peripheral surface of the tank body.
  • the swirling flow formed in the liquid in the flow path forms a swirling flow in the liquid inside the gas-liquid separation chamber.
  • a swirl flow is formed in the liquid inside the gas-liquid separation chamber by the liquid flowing into the flow passage formed between the inner peripheral surface of the tank body and the outer peripheral surface of the columnar member. Therefore, as compared with the case where the swirl flow is formed only inside the columnar member, the flow passage cross-sectional area can be increased. Therefore, it is possible to reduce the water flow resistance acting on the fluid.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the engine cooling system of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a perspective structure of the reserve tank of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a sectional structure of the reserve tank of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a sectional structure taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a side view showing a side structure of the reserve tank of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a sectional structure taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a sectional structure of the reserve tank of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view showing the sectional structure of the reserve tank of the third embodiment.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a sectional structure taken along line XI-XI in FIG. 3 in the reserve tank of the fourth embodiment.
  • the engine cooling system 1 shown in FIG. 1 is a device for cooling an engine 2 of a vehicle to an appropriate temperature.
  • the engine cooling system 1 has a structure in which an engine 2, a pump 3, and a radiator 4 are annularly connected via a pipe.
  • cooling water pumped by the pump 3 circulates through the engine 2 and the radiator 4.
  • the engine 2 is cooled by supplying the engine 2 with the cooling water cooled in the radiator 4.
  • a reserve tank 10 is arranged in parallel with respect to a path connecting the cylinder head of the engine 2 and the upper tank 4a of the radiator 4 in the cooling water circulation path. A part of the cooling water flows from the cylinder head of the engine 2 and is stored in the reserve tank 10.
  • the reserve tank 10 separates gas such as bubbles in the cooling water and stores the cooling water.
  • the cooling water stored in the reserve tank 10 is supplied to the upper tank 4 a of the radiator 4 by the operation of the pump 3.
  • the liquid separated in the reserve tank 10 of the present embodiment is cooling water
  • the gas separated in the reserve tank 10 is the gas contained in the cooling water.
  • the reserve tank 10 includes a tank body 20 formed in a cylindrical box shape around a predetermined axis m1, a columnar member 30 provided inside the tank body 20, and an outer periphery of the tank body 20.
  • the inflow pipe 40 is formed so as to protrude from the surface 200
  • the discharge pipe 50 is formed so as to protrude from the outer bottom surface 201 of the tank body 20.
  • the direction indicated by arrow Z1 indicates the upper side in the vertical direction
  • the direction indicated by arrow Z2 indicates the lower side in the vertical direction. Therefore, the reserve tank 10 is arranged such that the axis m1 that is the central axis thereof is parallel to the vertical direction.
  • the tank body 20 is divided into an upper tank portion 21 and a lower tank portion 22.
  • the upper tank portion 21 and the lower tank portion 22 are assembled with each other in the direction along the axis m1.
  • the tank body 20 has an inner peripheral surface 202 having a circular cross section orthogonal to the axis m1.
  • the space surrounded by the inner peripheral surface 202 forms a gas-liquid separation chamber R1 for separating bubbles contained in the cooling water and storing the cooling water.
  • a swirling flow of cooling water as shown by an arrow T3 in FIG. 4 is formed.
  • FIG. 4 indicates a gas layer in which gas mainly exists in the gas-liquid separation chamber R1, and reference numeral R11 shown in FIG. 4 indicates that cooling water mainly exists in the gas-liquid separation chamber R1.
  • the liquid layer is shown.
  • a boundary line Lw between the gas layer R10 and the liquid layer R11 indicates a gas-liquid interface.
  • a water injection port 23 for injecting cooling water into the inside of the tank body 20 is provided in the upper portion of the upper tank portion 21.
  • a pressure cap (not shown) is attached to the water injection port 23. With this pressure cap, the pressure applied to each part of the engine cooling system 1 including the inside of the tank body 20 can be adjusted to a predetermined pressure.
  • a discharge port 24 is formed on the upper side surface of the upper tank portion 21. The discharge port 24 is a portion through which the gas in the gas-liquid separation chamber R1 is discharged to the outside when the internal pressure of the gas-liquid separation chamber R1 becomes equal to or higher than a predetermined pressure.
  • the columnar member 30 is formed so as to extend vertically upward Z1 from the inner bottom surface 203 of the tank body 20 along the axis m1. That is, the columnar member 30 is arranged concentrically with the inner peripheral surface 202 of the tank body 20. As shown in FIG. 3, the columnar member 30 is formed in a hollow cylindrical shape around the axis m1. As shown in FIG. 4, the columnar member 30 is formed so that its tip end opens into the gas-liquid separation chamber R1. As shown in FIG. 3, an annular first flow path W1 is formed by a gap formed between the outer peripheral surface 300 of the columnar member 30 and the inner peripheral surface 202 of the tank body 20. The first flow path W1 constitutes a part of the gas-liquid separation chamber R1.
  • An inner pillar member 60 is arranged inside the pillar member 30.
  • the inner pillar member 60 is formed in a cylindrical shape or a conical shape.
  • the inner pillar member 60 is formed to extend vertically upward Z1 from the inner bottom surface 203 of the tank body 20 along the axis m1.
  • the outer diameter of the inner pillar member 60 is smaller than the inner diameter of the pillar member 30.
  • An annular second flow path W2 is formed by the gap formed between the columnar member 30 and the inner columnar member 60.
  • the inflow pipe 40 is a part into which cooling water flows. As shown in FIG. 2, the inflow pipe 40 is formed so as to project outward from the outer peripheral surface 200 of the lower portion of the tank body 20. As shown in FIG. 3, the inflow pipe 40 is formed to extend to the inside of the tank body 20, more specifically, to the outer peripheral surface 300 of the columnar member 30.
  • the axis m2 shown in FIG. 3 indicates the central axis of the inflow pipe 40.
  • the axis m3 shown in FIG. 3 is a direction parallel to the protruding direction P of the inflow pipe 40 and intersects the axis m1. In the present embodiment, the axis m3 corresponds to the reference axis. As shown in FIG. 3, the inflow pipe 40 is arranged such that its central axis m2 is displaced from the reference axis m3.
  • the outer wall portion 41 located in the circumferential direction C centered on the axis m1 has the inside of the inflow pipe 40
  • a first communication hole 71 that communicates with the first flow path W1 is formed.
  • the circumferential direction C with the axis m1 as the center is abbreviated as "circumferential direction C”.
  • the first communication hole 71 is formed so as to extend in the tangential direction of the inner peripheral surface 202 of the tank body 20. As a result, the cooling water flowing from the inflow pipe 40 into the first flow path W1 flows along the inner peripheral surface 202 of the tank body 20.
  • the first communication hole 71 is formed in a rectangular shape.
  • the outer wall portion 31 of the columnar member 30 is formed with a second communication hole 72 that connects the inside of the inflow pipe 40 and the second flow path W2 inside the columnar member 30.
  • the cooling water flowing inside the inflow pipe 40 flows into the second flow path W2 through the second communication hole 72.
  • the second communication hole 72 is formed so as to extend from the inner peripheral surface 32 of the columnar member 30 in the tangential direction of the inner peripheral surface 32. Thereby, the cooling water flowing from the inflow pipe 40 into the second flow passage W2 flows along the inner peripheral surface 32 of the columnar member 30.
  • the second communication hole 72 is formed in a rectangular shape.
  • the hydraulic diameter of the second communication hole 72 is smaller than the hydraulic diameter of the first communication hole 71. Therefore, the cooling water flowing through the inflow pipe 40 is more likely to flow into the first flow passage W1 than the second flow passage W2.
  • the hydraulic diameter means the diameter of a circular pipe equivalent to the cross section of a predetermined pipe.
  • the hydraulic diameter dh is a length defined by the following formula f1. In the formula f1, “F” indicates the cross-sectional area of the pipe, and “U” indicates the length of the cross-section fluid in contact with the pipe wall.
  • a discharge port 51 is formed on the inner bottom surface 203 of the tank body 20.
  • the discharge port 51 corresponds to an opening formed at one end of the discharge pipe 50 shown in FIG.
  • the outlet 51 is formed at a position corresponding to one end of the first flow path W1. More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the lower portion of the first flow path W1 is formed in an arc shape by being arranged so as to cross the inflow pipe 40.
  • a discharge port 51 is formed in a portion corresponding to an end portion located on the opposite side in the circumferential direction C from the portion communicating with the first communication hole 71 in the arc-shaped first flow path W1. .
  • the discharge pipe 50 communicates with the first flow path W1 through the discharge port 51, in other words, the gas-liquid separation chamber R1.
  • the discharge pipe 50 is a portion that discharges the cooling water stored inside the gas-liquid separation chamber R1 to the outside.
  • the reserve tank 10 of the present embodiment a part of the cooling water that has flowed into the inflow pipe 40 is formed between the inner peripheral surface 202 of the tank body 20 and the outer peripheral surface 300 of the columnar member 30 through the first communication hole 71. Flow into the separated first flow path W1.
  • the cooling water flowing into the first flow path W1 flows in the circumferential direction C by flowing along the inner peripheral surface 202 of the tank body 20.
  • a swirling flow in the circumferential direction C as shown by an arrow T1 in FIG. 4 is formed in the cooling water flowing into the first flow path W1.
  • a part of the cooling water that has flowed into the inflow pipe 40 flows into the second flow path W2 formed inside the columnar member 30 through the second communication hole 72.
  • the cooling water flowing into the second flow path W2 flows in the circumferential direction C by flowing along the inner peripheral surface 32 of the columnar member 30.
  • a swirling flow in the circumferential direction C as shown by an arrow T2 in FIG. 4 is formed in the cooling water flowing into the second flow passage W2.
  • the gas layer R10 is formed above the gas-liquid separation chamber R1, and the liquid layer R11 is formed below it.
  • the cooling water stored in the liquid layer R11 is discharged from the discharge pipe 50 through the discharge port 51 formed on the inner bottom surface 203 of the tank body 20.
  • the actions and effects shown in the following (1) to (5) can be obtained.
  • (1) After forming the first flow path W1 between the inner peripheral surface 202 of the tank body 20 and the outer peripheral surface 300 of the columnar member 30, and forming the second flow path W2 inside the columnar member 30, By forming a swirl flow in the cooling water in these flow paths W1 and W2, a swirl flow is formed in the cooling water inside the gas-liquid separation chamber R1.
  • the flow passage cross-sectional area can be increased as compared with the case where a swirl flow is formed in the cooling water using only the second flow passage W2. Therefore, it is possible to reduce the water flow resistance acting on the cooling water.
  • the cooling water is generated using the first flow passage W1 and the second flow passage W2 as in the reserve tank of the present embodiment.
  • the swirling flow is formed, it becomes easier to form the swirling flow in the cooling water inside the gas-liquid separation chamber R1. As a result, it is possible to improve gas-liquid separability.
  • an inner columnar member 60 is arranged along the axis m1.
  • the cooling water flowing inside the columnar member 30 flows along the outer periphery of the inner columnar member 60, so that the cooling water swirls and flows easily. Therefore, a swirl flow can be easily formed in the cooling water flowing through the second flow path W2.
  • the first communication hole 71 formed in the outer wall portion 41 of the inflow pipe 40 and the second communication hole 72 formed in the outer wall portion 31 of the columnar member 30 are formed in a rectangular shape. Since the first communication hole 71 and the second communication hole 72 have a simple shape in this manner, it is possible to easily form them into the inflow pipe 40 and the columnar member 30.
  • the inflow pipe 40 is arranged such that its central axis m2 deviates from the reference axis m3. As a result, the cooling water flowing into the columnar member 30 from the inflow pipe 40 easily flows along the inner peripheral surface 32 of the columnar member 30. Therefore, a swirl flow can be easily formed in the cooling water flowing through the second flow path W2.
  • the discharge port 51 is formed at a position corresponding to the end of the first flow path W1 in the circumferential direction C from the first communication hole 71.
  • the flow path length from the first communication hole 71 to the discharge port 51 can be lengthened, so that the cooling water that has flowed into the first flow path W1 from the first communication hole 71 is separated in the gas-liquid separation chamber R1. It becomes difficult to form a flow of cooling water that is discharged from the discharge port 51 without liquid separation. That is, since the cooling water that has flowed into the first flow path W1 from the first communication hole 71 is easily guided into the gas-liquid separation chamber R1, the gas-liquid separation property can be improved.
  • a swirl flow is formed in the cooling water in the first flow passage W1 formed between the inner peripheral surface 202 of the tank body 20 and the outer peripheral surface 300 of the columnar member 30.
  • a swirl flow is formed in the cooling water inside the gas-liquid separation chamber R1.
  • the flow passage cross-sectional area can be increased as compared with the case where the swirling flow of the cooling water is formed using only the second flow passage W2. Therefore, it is possible to reduce the water flow resistance acting on the cooling water.
  • the inflow pipe 40 of this embodiment is formed so that the inner peripheral surface thereof extends in the tangential direction of the inner peripheral surface of the first flow path W1.
  • FIG. 9 shows a sectional structure taken along line IX-IX in FIG.
  • an inclined surface 80 is formed on the inner bottom surface 203 that is in contact with the first flow path W1 in the direction along the axis m1 inside the tank body 20 of the present embodiment.
  • the inclined surface 80 is formed so that the amount of protrusion into the inside of the tank main body 20 increases as it goes from the first communication hole 71 to the discharge port 51.
  • the cooling water flowing from the inflow pipe 40 into the first flow path W1 flows along the inclined surface 80, so that the cooling water easily flows upward in the vertical direction Z1.
  • the bubbles contained in the cooling water easily flow toward the gas-liquid interface Lw of the gas-liquid separation chamber R1, so that the gas-liquid separability can be improved.
  • the cooling water passes near the discharge port 51 the bubbles contained in the cooling water flow toward the upper direction Z1 in the vertical direction along the main flow of the cooling water, so that the bubbles flow toward the discharge port 51. It gets harder. That is, it becomes difficult for the cooling water containing bubbles to be discharged from the discharge pipe 50.
  • each embodiment can also be implemented in the following forms.
  • the reserve tank 10 of each embodiment may use a liquid other than the cooling water for the engine of the vehicle.
  • the shape of the 1st communicating hole 71 and the 2nd communicating hole 72 can be changed suitably.
  • either the first communication hole 71 or the second communication hole 72 may have a rectangular shape.
  • the present disclosure is not limited to the above specific examples.
  • a person skilled in the art appropriately modified the above-described specific examples is also included in the scope of the present disclosure as long as the features of the present disclosure are provided.
  • the elements included in the above-described specific examples, and the arrangement, conditions, shapes, and the like of the elements are not limited to those illustrated, but can be appropriately changed.
  • the respective elements included in the above-described specific examples can be appropriately combined as long as there is no technical contradiction.

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Abstract

リザーブタンク(10)は、タンク本体(20)と、柱状部材(30)と、流入パイプ(40)とを備える。タンク本体は、所定の軸線に直交する断面形状が円形状の内周面を有し、内周面に囲まれる空間により気液分離室が形成される。柱状部材30は、タンク本体の内部に設けられ、所定の軸線を中心に円柱状に形成される。タンク本体の内周面と柱状部材の外周面との間には、流路(W1)が形成されている。流入パイプに流入する液体がタンク本体の内周面に沿うように流路に流入することにより、流路の液体に旋回流が形成される。流路の液体に形成される旋回流により、気液分離室の内部の液体に旋回流が形成される。

Description

リザーブタンク 関連出願の相互参照
 本出願は、2018年11月26日に出願された日本国特許出願2018-220444号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
 本開示は、気液分離室の内部に貯留される液体に旋回流を発生させることにより、液体に含まれる気体を分離するリザーブタンクに関する。
 従来、下記の特許文献1に記載のリザーブタンクがある。特許文献1に記載のリザーブタンクは、内部に空間を有するタンク本体を備えている。タンク本体の内部には、冷却水が貯留されるとともに冷却水が流通する冷却水室と、空気が貯留される空気室とが形成されている。冷却水室及び空気室は、タンク本体の内部に設けられる分離壁により分離されている。タンク本体の内部には、空気室を複数に区画する空気室壁が形成されている。分離室壁におけるタンク本体の底部壁面近傍の部分には、複数の空気室のうち、冷却水室に隣接する空気室と冷却水室とを連通させる分離壁連通穴が形成されている。空気室壁におけるタンク本体の上部壁面近傍の部分には、複数の空気室間を連通させる空気室壁連通孔が形成されている。特許文献1に記載のリザーブタンクでは、冷却水が冷却水室に流入した際に、冷却水に含まれる空気が分離壁連通穴を通じて複数の空気室に流れ込むことにより、冷却水と空気とが分離されるようになっている。
特開2013-249791号公報
 特許文献1に記載されるようなリザーブタンクでは、冷却水室を複数設けた上で、複数の冷却水室に冷却水を流通させることにより、より確実に冷却水に含まれる空気を分離することが可能となる。しかしながら、複数の冷却水室をタンク本体に設けるような構造の場合、リザーブタンクの大型化が避けられないものとなる。
 このようなリザーブタンクの大型化を回避するために、発明者らは、気液分離室の内部に貯留される液体に旋回流を発生させることにより、液体に含まれる気体を分離する構造の採用を検討している。このような旋回流方式のリザーブタンクとしては、タンク本体の内部に円筒部を設けた上で、この円筒部の内部で冷却水を旋回させることにより、気液分離室内の冷却水に旋回流を形成する方法が考えられる。
 ところで、円筒部の内部の冷却水に旋回流を形成するためには、円筒部の内部に冷却水を流入させるための流入口を円筒部の外壁部に形成する必要がある。しかしながら、円筒部の外壁部に流入口を形成する場合には、円筒部の形状や大きさ等により流入口の断面積を小さくせざるを得ない可能性がある。
 一方、円筒部の内部において適切な冷却水の旋回流を形成するためには、所定流量の冷却水を円筒部の内部に流入させる必要がある。そのために冷却水の流量を増加させた場合、流入口の断面積が小さいと、流入口を通過する際に冷却水に作用する通水抵抗が増加することになる。リザーブタンクが例えば車両のエンジン冷却システムに用いられている場合、冷却水の通水抵抗の増加は、エンジン冷却システムを流れる冷却水の流量を低下させる要因となるため、結果的にエンジン冷却システムの冷却効率の悪化を招く可能性がある。
 本開示の目的は、旋回流方式を採用しながらも、液体の通水抵抗を低減することの可能なリザーブタンクを提供することにある。
 本開示の一態様によるリザーブタンクは、気液分離室の内部に貯留される液体に旋回流を発生させることにより、液体に含まれる気体を分離する。リザーブタンクは、タンク本体と、柱状部材と、流入パイプと、を備える。タンク本体は、所定の軸線を中心に筒状に形成されるとともに、所定の軸線に直交する断面形状が円形状の内周面を有し、内周面に囲まれる空間により気液分離室が形成される。柱状部材は、タンク本体の内部に設けられるとともに、タンク本体の内周面と同心円上に配置され、所定の軸線を中心に円柱状に形成される。流入パイプには、液体が流入する。タンク本体の内周面と柱状部材の外周面との間には、流路が形成されている。流入パイプに流入する液体がタンク本体の内周面に沿うように流路に流入することにより、流路の液体に旋回流が形成される。流路の液体に形成される旋回流により、気液分離室の内部の液体に旋回流が形成される。
 この構成によれば、タンク本体の内周面と柱状部材の外周面との間に形成される流路に液体が流入することにより、気液分離室の内部の液体に旋回流が形成されるため、柱状部材の内部のみにおいて旋回流を形成する場合と比較すると、流路断面積を大きくすることができる。よって、流体に作用する通水抵抗を低減することが可能である。
図1は、第1実施形態のエンジン冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図2は、第1実施形態のリザーブタンクの斜視構造を示す斜視図である。 図3は、第1実施形態のリザーブタンクの断面構造を示す断面図である。 図4は、図3のIV-IV線に沿った断面構造を示す断面図である。 図5は、第1実施形態のリザーブタンクの側面構造を示す側面図である。 図6は、図3のVI-VI線に沿った断面構造を示す断面図である。 図7は、第2実施形態のリザーブタンクの断面構造を示す断面図である。 図8は、第3実施形態のリザーブタンクの断面構造を示す断面図である。 図9は、第4実施形態のリザーブタンクにおける図3のXI-XIに沿った断面構造を示す断面図である。
 以下、リザーブタンクの実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
 <第1実施形態>
 はじめに、図1を参照して、本実施形態のリザーブタンク10が適用されるエンジン冷却システム1の概要について説明する。図1に示されるエンジン冷却システム1は、車両のエンジン2を適正な温度に冷却するための装置である。エンジン冷却システム1は、エンジン2、ポンプ3、及びラジエータ4を、配管を介して環状に接続した構造からなる。このエンジン冷却システム1では、ポンプ3により圧送される冷却水がエンジン2及びラジエータ4を循環している。ラジエータ4において冷却された冷却水がエンジン2に供給されることにより、エンジン2が冷却される。このような冷却水の循環路のうち、エンジン2のシリンダヘッドとラジエータ4のアッパタンク4aとを接続する経路に対してリザーブタンク10が並列に配置されている。リザーブタンク10には、エンジン2のシリンダヘッドから冷却水の一部が流入して貯留される。リザーブタンク10は、冷却水中の気泡などの気体を分離して冷却水を貯留する。リザーブタンク10に貯留される冷却水はポンプ3の作動によりラジエータ4のアッパタンク4aに供給される。本実施形態のリザーブタンク10において分離される液体は冷却水であり、リザーブタンク10において分離される気体は、冷却水に含まれる気体である。
 次に、リザーブタンク10の構造について具体的に説明する。図2に示されるように、リザーブタンク10は、所定の軸線m1を中心に円筒箱状に形成されたタンク本体20と、タンク本体20の内部に設けられる柱状部材30と、タンク本体20の外周面200から突出するように形成される流入パイプ40と、タンク本体20の外部底面201から突出するように形成される排出パイプ50とを備えている。なお、図2において矢印Z1で示される方向は鉛直方向上方を示し、矢印Z2で示される方向は鉛直方向下方を示す。したがって、リザーブタンク10は、その中心軸である軸線m1が鉛直方向と平行となるように配置されている。
 タンク本体20は、上側タンク部21と下側タンク部22とに分割されて構成されている。上側タンク部21及び下側タンク部22は、軸線m1に沿った方向において互いに組み付けられている。図3に示されるように、タンク本体20は、軸線m1に直交する断面形状が円形状の内周面202を有している。図4に示されるように、この内周面202によって囲まれる空間により、冷却水に含まれる気泡を分離するとともに冷却水を貯留する気液分離室R1が形成されている。気液分離室R1の内部では、図4に矢印T3で示されるような冷却水の旋回流が形成される。なお、図4に示される符号R10は、気液分離室R1において主に気体が存在する気体層を示し、図4に示される符号R11は、気液分離室R1において主に冷却水が存在する液体層を示している。また、気体層R10と液体層R11との間の境界線Lwは気液界面を示している。
 図2に示されるように、上側タンク部21の上部には、タンク本体20の内部に冷却水を注入するための注水口23が設けられている。注水口23には、図示しない加圧キャップが装着される。この加圧キャップにより、タンク本体20の内部を含め、エンジン冷却システム1の各部に付与される圧力を所定の圧力に調整することが可能となっている。また、上側タンク部21の上部の側面には、排出口24が形成されている。排出口24は、気液分離室R1の内圧が所定圧力以上になった際に気液分離室R1内の気体が外部に排出される部分である。
 柱状部材30は、タンク本体20の内部底面203から軸線m1に沿って鉛直方向上方Z1に延びるように形成されている。すなわち、柱状部材30は、タンク本体20の内周面202と同心円上に配置されている。図3に示されるように、柱状部材30は、軸線m1を中心に中空円筒状に形成されている。図4に示されるように、柱状部材30は、その先端部が気液分離室R1に開口するように形成されている。図3に示されるように、柱状部材30の外周面300とタンク本体20の内周面202との間に形成される隙間により円環状の第1流路W1が形成されている。第1流路W1は、気液分離室R1の一部を構成している。
 柱状部材30の内部には、内柱部材60が配置されている。内柱部材60は、円柱状ないし円錐状に形成されている。内柱部材60は、タンク本体20の内部底面203から軸線m1に沿って鉛直方向上方Z1に延びるように形成されている。内柱部材60の外径は柱状部材30の内径よりも小さい。柱状部材30と内柱部材60との間に形成される隙間により円環状の第2流路W2が形成されている。
 流入パイプ40は、冷却水が流入する部分である。図2に示されるように、流入パイプ40は、タンク本体20の下部の外周面200から外側に向かって突出するように形成されている。図3に示されるように、流入パイプ40は、タンク本体20の内部まで延びるように、より詳細には柱状部材30の外周面300まで延びるように形成されている。図3に示される軸線m2は、流入パイプ40の中心軸を示している。また、図3に示される軸線m3は、流入パイプ40の突出方向Pに平行な方向であって、且つ軸線m1と交差する軸線を示している。本実施形態では、軸線m3が基準軸線に相当する。図3に示されるように、流入パイプ40は、その中心軸m2が基準軸線m3からずれるように配置されている。
 図3に示されるように、流入パイプ40においてタンク本体20の内部に配置されている部分のうち、軸線m1を中心とする周方向Cに位置する外壁部41には、流入パイプ40の内部と第1流路W1とを連通させる第1連通孔71が形成されている。なお、以下では、便宜上、軸線m1を中心とする周方向Cを「周方向C」と略記する。第1連通孔71は、タンク本体20の内周面202の接線方向に延びるように形成されている。これにより、流入パイプ40から第1流路W1に流入する冷却水は、タンク本体20の内周面202に沿って流れるようになっている。図6に示されるように、第1連通孔71は、矩形状に形成されている。
 図3に示されるように、柱状部材30の外壁部31には、流入パイプ40の内部と柱状部材30の内部の第2流路W2とを連通させる第2連通孔72が形成されている。流入パイプ40の内部を流れる冷却水は、この第2連通孔72を通じて第2流路W2に流入する。第2連通孔72は、柱状部材30の内周面32から当該内周面32の接線方向に延びるように形成されている。これにより、流入パイプ40から第2流路W2に流入する冷却水は、柱状部材30の内周面32に沿って流れるようになっている。図5に示されるように、第2連通孔72は、矩形状に形成されている。
 なお、第2連通孔72の水力直径は第1連通孔71の水力直径よりも小さい。したがって、流入パイプ40を流れる冷却水は、第2流路W2よりも第1流路W1に流入し易くなっている。なお、水力直径とは、所定の管路の断面と等価な円管の直径のことを示す。具体的には、水力直径dhは、以下の式f1により定義される長さである。式f1において、「F」は管断面積を示し、「U」は断面状流体が管壁と接している長さを示す。
 dh=4×F/U (f1)
 図3に示されるように、タンク本体20の内部底面203には、排出口51が形成されている。排出口51は、図1に示される排出パイプ50の一端に形成される開口部に相当する。排出口51は、第1流路W1の一端部に対応する位置に形成されている。より詳しくは、図3及び図4に示されるように、第1流路W1の下方の部分は、流入パイプ40が横断するように配置されることにより、円弧状に形成されている。この円弧状に形成された第1流路W1において第1連通孔71に連通されている部分とは周方向Cにおいて反対側に位置する端部に対応する部分に排出口51が形成されている。排出パイプ50は、この排出口51を通じて第1流路W1に連通、換言すれば気液分離室R1に連通されている。排出パイプ50は、気液分離室R1の内部に貯留されている冷却水を外部に排出する部分である。
 次に、本実施形態のリザーブタンク10の動作例について説明する。
 本実施形態のリザーブタンク10では、流入パイプ40に流入した冷却水の一部は、第1連通孔71を通じて、タンク本体20の内周面202と柱状部材30の外周面300との間に形成された第1流路W1に流入する。第1流路W1に流入した冷却水は、タンク本体20の内周面202に沿って流れることにより、周方向Cに向かって流れる。これにより、第1流路W1に流入した冷却水には、図4に矢印T1で示されるような周方向Cの旋回流が形成される。
 また、本実施形態のリザーブタンク10では、流入パイプ40に流入した冷却水の一部は、第2連通孔72を通じて、柱状部材30の内部に形成された第2流路W2に流入する。第2流路W2に流入した冷却水は、柱状部材30の内周面32に沿って流れることにより、周方向Cに向かって流れる。これにより、第2流路W2に流入した冷却水には、図4に矢印T2で示されるような周方向Cの旋回流が形成される。
 第1流路W1において形成される冷却水の旋回流T1、及び第2流路W2において形成される冷却水の旋回流T2により、図4に示されるような冷却水の旋回流T3が気液分離室R1内に発生する。これにより、液状の冷却水に作用する遠心力と、冷却水に含まれる気泡に作用する遠心力との差異により、液状の冷却水が気液分離室R1の外周部分に向かって流れるとともに、冷却水に含まれる気泡が気液分離室R1の中央部分付近に集められる。気液分離室R1の中央部付近に集まった気泡は、気液分離室R1の上方に貯まる。そのため、気液分離室R1の上方には気体層R10が形成され、その下方には液体層R11が形成されることになる。液体層R11に貯留されている冷却水は、タンク本体20の内部底面203に形成された排出口51を通じて排出パイプ50から排出される。
 以上説明した本実施形態のリザーブタンク10によれば、以下の(1)~(5)に示される作用及び効果を得ることができる。
 (1)タンク本体20の内周面202と柱状部材30の外周面300との間に第1流路W1を形成するとともに、柱状部材30の内部に第2流路W2を形成した上で、それらの流路W1,W2の冷却水に旋回流を形成することにより、気液分離室R1の内部の冷却水に旋回流を形成することとした。これにより、第2流路W2のみを用いて冷却水に旋回流を形成する場合と比較すると、流路断面積を大きくすることができる。よって、冷却水に作用する通水抵抗を低減することが可能である。また、第2流路W2のみを用いて冷却水の旋回流を形成する場合と比較すると、本実施形態のリザーブタンクのように、第1流路W1及び第2流路W2を用いて冷却水の旋回流を形成した方が、気液分離室R1の内部の冷却水に旋回流を形成し易くなる。結果的に、気液分離性を向上させることが可能である。
 (2)柱状部材30の内部には、軸線m1に沿うように内柱部材60が配置されている。これにより、柱状部材30の内部を流れる冷却水は、内柱部材60の外周に沿って流れるようになるため、冷却水が旋回して流れ易くなる。よって、第2流路W2を流れる冷却水に旋回流を形成し易くなる。
 (3)流入パイプ40の外壁部41に形成される第1連通孔71、及び柱状部材30の外壁部31に形成される第2連通孔72は矩形状に形成されている。このように第1連通孔71及び第2連通孔72が単純な形状を有することにより、それらを流入パイプ40及び柱状部材30に容易に成形することが可能となる。
 (4)図3に示されるように、流入パイプ40は、その中心軸m2が基準軸線m3からずれるように配置されている。これにより、流入パイプ40から柱状部材30の内部に流入する冷却水が、柱状部材30の内周面32に沿うように流れ易くなる。よって、第2流路W2を流れる冷却水に旋回流を形成し易くなる。
 (5)排出口51は、第1連通孔71から周方向Cにおける第1流路W1の端部に対応する位置に形成されている。これにより、第1連通孔71から排出口51までの流路長を長くすることができるため、第1連通孔71から第1流路W1に流入した冷却水が気液分離室R1内で気液分離されることなく排出口51から排出されるような冷却水の流れが形成され難くなる。すなわち、第1連通孔71から第1流路W1に流入した冷却水が気液分離室R1内に導かれ易くなるため、気液分離性を向上させることができる。
 <第2実施形態>
 次に、リザーブタンク10の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態のリザーブタンク10との相違点を中心に説明する。
 図7に示されるように、本実施形態のリザーブタンク10では、柱状部材30が中実円柱状に形成されている。すなわち、柱状部材30の内部には第2流路W2が形成されていない。したがって、流入パイプ40に流入する冷却水の全てが第1連通孔71を通じて第1流路W1に流入する。
 以上説明した本実施形態のリザーブタンク10によれば、以下の(6)に示される作用及び効果を得ることができる。
 (6)本実施形態のリザーブタンク10では、タンク本体20の内周面202と柱状部材30の外周面300との間に形成される第1流路W1の冷却水に旋回流が形成されることにより、気液分離室R1の内部の冷却水に旋回流が形成される。このような構成によれば、第2流路W2のみを用いて冷却水の旋回流を形成する場合と比較すると、流路断面積を大きくすることができる。よって、冷却水に作用する通水抵抗を低減することが可能である。
 <第3実施形態>
 次に、リザーブタンク10の第3実施形態について説明する。以下、第2実施形態のリザーブタンク10との相違点を中心に説明する。
 図8に示されるように、本実施形態の流入パイプ40は、その内周面が第1流路W1の内周面の接線方向に延びるように形成されている。
 以上説明した本実施形態のリザーブタンク10によれば、以下の(6)に示される作用及び効果を更に得ることができる。
 (6)流入パイプ40から第1流路W1に流入する冷却水が、タンク本体20の内周面202に沿って流れ易くなるため、第1流路W1において旋回流が形成され易くなる。結果的に、気液分離室R1内の冷却水に旋回流を形成し易くなるため、気液分離性を向上させることができる。
 <第4実施形態>
 次に、リザーブタンク10の第4実施形態について説明する。以下、第1実施形態のリザーブタンク10との相違点を中心に説明する。
 図9は、図3のIX-IX線に沿った断面構造を示したものである。図9に示されるように、本実施形態のタンク本体20の内部において軸線m1に沿った方向において第1流路W1に接する内部底面203には、傾斜面80が形成されている。傾斜面80は、第1連通孔71から排出口51に向かうほどタンク本体20の内部への突出量が大きくなるように形成されている。
 以上説明した本実施形態のリザーブタンク10によれば、以下の(7)に示される作用及び効果を更に得ることができる。
 (7)流入パイプ40から第1流路W1に流入した冷却水が傾斜面80に沿って流れることにより、冷却水が鉛直方向上方Z1に向かって流れ易くなる。これにより、冷却水に含まれる気泡が気液分離室R1の気液界面Lwに向かって流れ易くなるため、気液分離性を向上させることができる。また、冷却水が排出口51の付近を通過する際に、冷却水に含まれる気泡は、冷却水の主流に沿って鉛直方向上方Z1に向かって流れるため、気泡が排出口51に向かって流れ難くなる。すなわち、気泡を含む冷却水が排出パイプ50から排出され難くなる。
 <他の実施形態>
 なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
 ・各実施形態のリザーブタンク10は、車両のエンジンの冷却水以外の液体を用いるものであってもよい。
 ・第1連通孔71及び第2連通孔72の形状は適宜変更可能である。例えば、第1連通孔71及び第2連通孔72のいずれか一方が矩形状であってもよい。
 ・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (9)

  1.  気液分離室(R1)の内部に貯留される液体に旋回流を発生させることにより、液体に含まれる気体を分離するリザーブタンクであって、
     所定の軸線(m1)を中心に筒状に形成されるとともに、前記所定の軸線に直交する断面形状が円形状の内周面を有し、前記内周面に囲まれる空間により前記気液分離室が形成されるタンク本体(20)と、
     前記タンク本体の内部に設けられるとともに、前記タンク本体の前記内周面と同心円上に配置され、前記所定の軸線を中心に円柱状に形成される柱状部材(30)と、
     液体が流入する流入パイプ(40)と、を備え、
     前記タンク本体の内周面と前記柱状部材の外周面との間には、流路(W1)が形成され、
     前記流入パイプに流入する液体が前記タンク本体の前記内周面に沿うように前記流路に流入することにより、前記流路の液体に旋回流が形成され、
     前記流路の液体に形成される旋回流により、前記気液分離室の内部の液体に旋回流が形成される
     リザーブタンク。
  2.  前記柱状部材は、円筒状に形成されるとともに、その先端部が前記気液分離室に開口するように形成され、
     前記流路を第1流路とするとき、
     前記柱状部材の内部には、第2流路(W2)が形成され、
     前記流入パイプに流入する液体が前記タンク本体の前記内周面に沿うように第1流路に流入することにより、前記第1流路の液体に旋回流が形成され、
     前記流入パイプに流入する液体が前記柱状部材の内周面に沿うように前記第2流路に流入することにより、前記第2流路の液体に旋回流が形成され、
     前記第1流路の液体に形成される旋回流、及び前記第2流路の液体に形成される旋回流により、前記気液分離室の内部の液体に旋回流が形成される
     請求項1に記載のリザーブタンク。
  3.  前記所定の軸線に沿うように前記柱状部材の内部に配置される内柱部材(60)を更に備える
     請求項2に記載のリザーブタンク。
  4.  前記流入パイプは、前記柱状部材の外周面まで延びるように形成され、
     前記流入パイプの外壁部には、前記流入パイプの内部と前記第1流路とを連通させる第1連通孔(71)が形成され、
     前記柱状部材の外壁部には、前記流入パイプの内部と前記第2流路とを連通させる第2連通孔(72)が形成され、
     前記第2連通孔の水力直径は、前記第1連通孔の水力直径よりも小さい
     請求項2又は3に記載のリザーブタンク。
  5.  前記第1連通孔及び前記第2連通孔の少なくとも一方は、矩形状に形成されている
     請求項4に記載のリザーブタンク。
  6.  前記流入パイプは、前記タンク本体の外周面から外側に突出するように形成され、
     前記流入パイプの突出方向に平行であって、且つ前記所定の軸線に交差する軸線を基準軸線(m3)とするとき、
     前記流入パイプは、その中心軸(m2)が前記基準軸線からずれるように配置されている
     請求項1~5のいずれか一項に記載のリザーブタンク。
  7.  前記流入パイプは、その内周面が前記流路の内周面の接線方向に延びるように形成されている
     請求項1~6のいずれか一項に記載のリザーブタンク。
  8.  前記流入パイプは、前記柱状部材の外周面まで延びるように形成され、
     前記流入パイプの外周面には、前記流入パイプの内部と前記流路とを連通させる連通孔(71)が形成され、
     前記流路において前記連通孔に連通されている部分とは前記所定の軸線を中心とする周方向において反対側の端部に対応する部分には、前記気液分離室の内部に貯留される液体を排出する排出口(51)が形成されている
     請求項1~7のいずれか一項に記載のリザーブタンク。
  9.  前記タンク本体の内部において前記所定の軸線に沿った方向において前記流路に接する底面(203)には、前記連通孔から前記排出口に向かうほど前記タンク本体の内部への突出量が大きくなるように傾斜面(80)が形成されている
     請求項1~8のいずれか一項に記載のリザーブタンク。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7211256B2 (ja) * 2019-05-15 2023-01-24 株式会社デンソー リザーブタンク
JP7490315B2 (ja) 2020-09-29 2024-05-27 タイガースポリマー株式会社 リザーバタンク
JP7500137B2 (ja) 2020-10-06 2024-06-17 タイガースポリマー株式会社 リザーバタンク
JP7359794B2 (ja) 2021-03-03 2023-10-11 トヨタ自動車株式会社 冷媒回路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028635A (ja) * 2000-07-18 2002-01-29 Max Co Ltd オゾン水生成器における気液分離装置
JP2005332810A (ja) * 2004-04-21 2005-12-02 Nissan Motor Co Ltd リザーバタンク
JP2015028336A (ja) * 2013-06-24 2015-02-12 トヨタ車体株式会社 エンジン冷却水のリザーバタンク
JP2015231608A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 横河電機株式会社 脱泡槽

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028635A (ja) * 2000-07-18 2002-01-29 Max Co Ltd オゾン水生成器における気液分離装置
JP2005332810A (ja) * 2004-04-21 2005-12-02 Nissan Motor Co Ltd リザーバタンク
JP2015028336A (ja) * 2013-06-24 2015-02-12 トヨタ車体株式会社 エンジン冷却水のリザーバタンク
JP2015231608A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 横河電機株式会社 脱泡槽

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