特許 7306288 リザーブタンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】リザーブタンク

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/00 20060101AFI20230704BHJP

【ＦＩ】

F01P11/00 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020019805

(22)【出願日】2020-02-07

(65)【公開番号】P2021124096

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】高原 大二郎

(72)【発明者】

【氏名】熊崎 和文

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第４７３９７３０（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第６７１８９１６（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｐ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に冷却液を収容可能な冷却液室と空気を収容可能な空気室とが隔壁を隔てて水平方向に並ぶように形成されたタンク本体と、
前記タンク本体に設けられて前記冷却液室に前記冷却液を流入させる流入部と、
前記タンク本体に設けられて前記冷却液室から前記冷却液を流出させる流出部と、
を備え、
前記冷却液室と前記空気室との間には、前記冷却液室と前記空気室とを連通する連通路が設けられ、
前記連通路における前記冷却液室との連通部である第１連通部は、前記連通路における前記空気室との連通部である第２連通部よりも高い位置に配置され、
前記隔壁は、前記冷却液室と前記空気室とが並ぶ方向及び鉛直方向の両方と直交する方向の両端部が前記並ぶ方向における前記タンク本体の中央部よりも前記空気室側の位置に配置され、且つ前記並ぶ方向及び鉛直方向の両方と直交する方向の中央部が前記冷却液室側に張り出す張出部分になっており、
前記張出部分における前記空気室側の面には、前記張出部分とで前記連通路を形成する連通路形成部材が鉛直方向に延びるように一体形成され、
前記連通路は、平面視において前記タンク本体の中央部に位置していることを特徴とするリザーブタンク。

【請求項2】

前記第１連通部は、前記タンク本体内の上端部に位置していることを特徴とする請求項１に記載のリザーブタンク。

【請求項3】

前記第２連通部は、前記タンク本体内の下端部に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリザーブタンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用の冷却液回路に備えられるリザーブタンクに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のリザーブタンクとして例えば特許文献１に示すものが知られている。このようなリザーブタンクは、車両用の内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水回路に備えられ、冷却水回路内の冷却水の体積変化を吸収するように構成されている。リザーブタンクは、内部に空間を備えたタンク本体を備えている。タンク本体の内部の空間は、分離壁によって冷却水が貯留される冷却水室と空気が貯留される空気室とに分離されている。

【0003】

冷却水室は、２枚の冷却水室壁により第１冷却水室、第２冷却水室、及び第３冷却水室に仕切られている。第１冷却水室、第２冷却水室、及び第３冷却水室は、２つの冷却水室壁にそれぞれ形成された冷却水室壁下部連通穴及び冷却水室壁上部連通穴を介して互いに連通している。タンク本体には、冷却水をタンク本体内に流入させるための流入口が第１冷却水室と連通するように形成されるとともに、冷却水をタンク本体内から流出させるための流出口が第３冷却水室と連通するように形成されている。

【0004】

空気室は、１枚の空気室壁により第１空気室及び第２空気室に仕切られている。第１空気室及び第２空気室は、空気室壁に形成された空気室壁連通穴を介して互いに連通している。第１空気室は、分離壁を介して第３冷却水室と隣接している。第１空気室と第３冷却水室とは、分離壁に形成された分離壁連通穴を介して互いに連通している。第１空気室には、分離壁連通穴を介して冷却水が流入し、分離壁連通穴の上端位置まで冷却水が貯留されている。

【0005】

第１空気室における水面よりも上方部位には空気が貯留されている。第１空気室と第２空気室とを連通する空気室壁連通穴は、第１空気室と第３冷却水室とを連通する分離壁連通穴よりも上方に位置している。このため、第１空気室の冷却水は、空気室壁連通穴を介して第２空気室に流入しないようになっている。

【0006】

そして、上述のようなリザーブタンクでは、冷却水の温度上昇に伴って冷却水が膨張した場合、冷却水室の空気及び空気室の空気が圧縮されることで冷却水の体積変化が吸収されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１３－２４９７９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上述のようなリザーブタンクでは、空気室の空気の貯留量を増加させて冷却水室の水面を上昇させるべく、タンク本体内に、一部に冷却水が貯留される第１空気室に加えて、空気のみが貯留されて冷却水が全く貯留されない第２空気室を設けている。このため、冷却水の貯留に全く寄与しない第２空気室の分だけタンク本体が大型化してしまうという問題がある。

【0009】

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、タンク本体の小型化を図ることができるリザーブタンクを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するリザーブタンクは、内部に冷却液を収容可能な冷却液室と空気を収容可能な空気室とが隔壁を隔てて水平方向に並ぶように形成されたタンク本体と、前記タンク本体に設けられて前記冷却液室に前記冷却液を流入させる流入部と、前記タンク本体に設けられて前記冷却液室から前記冷却液を流出させる流出部と、を備え、前記冷却液室と前記空気室との間には、前記冷却液室と前記空気室とを連通する連通路が設けられ、前記連通路における前記冷却液室との連通部である第１連通部は、前記連通路における前記空気室との連通部である第２連通部よりも高い位置に配置されていることを要旨とする。

【0011】

この構成によれば、冷却液室の圧力上昇によって冷却液室から第１連通部、連通路、及び第２連通部を介して空気室に流れ込んだ冷却液の少なくとも一部を、冷却液室の圧力低下によって空気室から第２連通部、連通路、及び第１連通部を介して冷却液室に戻すことができる。このため、空気室を一時的に冷却液室としても機能させることができるので、冷却液室の縮小化を図ることができる。したがって、タンク本体の小型化を図ることができる。

【0012】

上記リザーブタンクにおいて、前記第１連通部は、前記タンク本体内の上端部に位置していることが好ましい。
この構成によれば、冷却液室の空気が空気室に移動されるときに冷却液室に残る空気をほとんど無くすことができる。

【0013】

上記リザーブタンクにおいて、前記連通路は、鉛直方向に延びており、平面視において前記タンク本体の中央部に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、連通路が平面視においてタンク本体の端部に配置された場合に比べて、タンク本体の傾きによる冷却液室内からの冷却液の第１連通部を介した連通路への流れ込みを抑制できる。

【0014】

上記リザーブタンクにおいて、前記第２連通部は、前記タンク本体内の下端部に位置していることが好ましい。
この構成によれば、空気室に流れ込んだ冷却液が冷却液室に戻るときに空気室に残る冷却液をほとんど無くすことができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、タンク本体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態における内燃機関を冷却する冷却液回路の模式図。

【図2】リザーブタンクの平面図。

【図3】図２の３－３線矢視断面図。

【図4】図２の４－４線矢視断面図。

【図5】冷却液回路の冷却液が膨張したときのリザーブタンクの状態を示す断面図。

【図6】冷却液回路の冷却液が収縮したときのリザーブタンクの状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、リザーブタンクの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、リザーブタンク１１は、車両用の内燃機関１２を冷却する冷却液が流れる冷却液回路１３に備えられる。冷却液回路１３は、冷却液を冷却するラジエータ１４と、ラジエータ１４と内燃機関１２との間で冷却液を循環させる内燃機関循環経路１５と、リザーブタンク１１とラジエータ１４との間で冷却液を循環させるタンク循環経路１６とを備えている。内燃機関循環経路１５及びタンク循環経路１６は、配管によって形成される。

【0018】

内燃機関循環経路１５は、ラジエータ１４から内燃機関１２に向かって冷却液を流すための第１内燃機関循環経路１７と、内燃機関１２からラジエータ１４に向かって冷却液を流すための第２内燃機関循環経路１８とを備えている。タンク循環経路１６は、ラジエータ１４からリザーブタンク１１に向かって冷却液を流すための第１タンク循環経路１９と、リザーブタンク１１からラジエータ１４に向かって冷却液を流すための第２タンク循環経路２０とを備えている。

【0019】

内燃機関循環経路１５とタンク循環経路１６とは、ラジエータ１４を介して互いに連通している。第１内燃機関循環経路１７には、内燃機関１２に向かって冷却液を送り出す循環ポンプ２１が設けられている。したがって、循環ポンプ２１の駆動により、ラジエータ１４と内燃機関１２との間で冷却液が内燃機関循環経路１５に沿って循環する。すなわち、循環ポンプ２１の駆動により、ラジエータ１４内で冷却された冷却液は、第１内燃機関循環経路１７を通って内燃機関１２に流れ、内燃機関１２内を流れながら内燃機関１２を冷却することによって温められた後、第２内燃機関循環経路１８を通ってラジエータ１４内に流れる。

【0020】

内燃機関循環経路１５を介してラジエータ１４と内燃機関１２との間で冷却液が循環すると、当該冷却液の流れにより、リザーブタンク１１とラジエータ１４との間で冷却液がタンク循環経路１６に沿って循環される。すなわち、ラジエータ１４内の冷却液は、第１タンク循環経路１９を通ってリザーブタンク１１内に流れた後、リザーブタンク１１内から第２タンク循環経路２０を通ってラジエータ１４内に流れる。内燃機関循環経路１５を流れる冷却液とタンク循環経路１６を流れる冷却液とは、ラジエータ１４内で混ざり合う。

【0021】

次に、リザーブタンク１１の構成について詳述する。
図１及び図２に示すように、リザーブタンク１１は、中空のタンク本体３０を備えている。タンク本体３０の内部には、冷却液を収容可能な冷却液室３１と空気を収容可能な空気室３２とが隔壁３３を隔てて水平方向となるタンク本体３０の長手方向Ｙに並ぶように形成されている。タンク本体３０の短辺側の一側壁の下端部には、ラジエータ１４から第１タンク循環経路１９を通って流れてくる冷却液を冷却液室３１に流入させる円筒状の流入部３４が設けられている。この場合、流入部３４は、タンク本体３０と一体に形成されている。

【0022】

タンク本体３０の長辺側の一側壁の下端部には、冷却液室３１から冷却液を第２タンク循環経路２０に流出させる円筒状の流出部３５が設けられている。この場合、流出部３５は、タンク本体３０と一体に形成されている。冷却液室３１から流出部３５を介して第２タンク循環経路２０に流出した冷却液は、ラジエータ１４に向かって流れる。

【0023】

図２及び図３に示すように、タンク本体３０における冷却液室３１の上側の位置には、タンク本体３０内に冷却液を注入するための注入口３６が設けられている。注入口３６は、キャップ３７によって封止されている。キャップ３７はタンク本体３０内を大気開放するための弁（図示略）を有しており、タンク本体３０内の圧力が異常に上昇した場合に当該弁が開いてタンク本体３０内が大気開放されるようになっている。

【0024】

タンク本体３０内を冷却液室３１と空気室３２とに仕切る隔壁３３は、平面視でタンク本体３０の短手方向Ｘに延びている。本実施形態のタンク本体３０では、冷却液室３１の容積が空気室３２の容積の二倍程度になるように、隔壁３３が設けられている。隔壁３３におけるタンク本体３０の短手方向Ｘの中央部は、冷却液室３１側に張り出すように湾曲している。

【0025】

隔壁３３における冷却液室３１側に張り出すように湾曲した部分の空気室３２側の面には、平面視でＵ字状をなす連通路形成部材３８が鉛直方向Ｚに延びるように一体形成されている。連通路形成部材３８は、タンク本体３０内の上端から下端にわたって延びており、隔壁３３の一部とで冷却液室３１と空気室３２とを連通する連通路３９を形成する。したがって、連通路３９は、冷却液室３１と空気室３２との間においてタンク本体３０内の上端から下端にわたって鉛直方向Ｚに延びている。この場合、連通路３９は、平面視においてタンク本体３０の中央部に配置されている。

【0026】

隔壁３３における連通路３９を形成する部分の上端部には、連通路３９における冷却液室３１との連通部である第１連通部４０が隔壁３３を貫通するように形成されている。連通路形成部材３８の下端部には、連通路３９における空気室３２との連通部である第２連通部４１が連通路形成部材３８を貫通するように形成されている。つまり、第１連通部４０はタンク本体３０内の上端部に位置し、第２連通部４１はタンク本体３０内の下端部に位置している。

【0027】

換言すれば、連通路３９における冷却液室３１との連通部である第１連通部４０は連通路３９における空気室３２との連通部である第２連通部４１よりも高い位置に配置されている。第１連通部４０と第２連通部４１とは、平面視においてタンク本体３０の長手方向Ｙで対応している。なお、本実施形態における第１連通部４０及び第２連通部４１は、共に貫通孔によって構成されている。

【0028】

図３及び図４に示すように、リザーブタンク１１は、例えば流入部３４が車両前方側を向くように車両（図示略）に搭載された状態で、冷却液室３１に所定量の冷却液が収容される。この場合、冷却液室３１に収容される冷却液の量は、車両が前後方向、左右方向、及び斜め方向のいずれの方向に所定角度（例えば、３０°程度）傾いた場合でも、冷却液室３１に収容された冷却液の液面Ｒが第１連通部４０にかからない範囲で設定される。

【0029】

なお、図３に二点鎖線で示す２本の直線は、それぞれ車両が前方向及び後方向に傾いたときの冷却液室３１の冷却液の液面Ｒを示している。図４に二点鎖線で示す２本の直線は、それぞれ車両が左方向及び右方向に傾いたときの冷却液室３１の冷却液の液面Ｒを示している。

【0030】

次に、リザーブタンク１１の作用について説明する。
図１及び図３に示すように、車両の内燃機関１２が始動されて循環ポンプ２１が駆動されると、ラジエータ１４と内燃機関１２との間で冷却液が内燃機関循環経路１５を介して循環されるとともに、リザーブタンク１１とラジエータ１４との間で冷却液がタンク循環経路１６を介して循環される。

【0031】

リザーブタンク１１とラジエータ１４との間で循環する冷却液は、流入部３４からリザーブタンク１１の冷却液室３１に流入した際に流速が低下する。このため、この冷却液に含まれる空気は、冷却液室３１で分離されて浮き上がって冷却液室３１の上端部に溜まる。一方、冷却液室３１で空気が分離された冷却液は、ラジエータ１４に戻される。

【0032】

また、冷却液は、内燃機関１２の冷却によって温度が上昇すると、膨張して体積が増大する。すると、冷却液室３１の圧力が上昇すると同時に冷却液の液面Ｒが上昇し、当該液面Ｒの上昇に伴って冷却液室３１の空気が圧縮されながら第１連通部４０、連通路３９、及び第２連通部４１を介して空気室３２へ移動される。

【0033】

そして、冷却液の液面Ｒが第１連通部４０に達すると、図５に示すように、冷却液室３１の冷却液が第１連通部４０、連通路３９、及び第２連通部４１を介して空気室３２へ流れ込む。したがって、冷却液の膨張が空気室３２によって吸収される。すなわち、空気室３２が冷却液室３１としても機能する。

【0034】

その後、車両の内燃機関１２が停止されて循環ポンプ２１が停止されると、ラジエータ１４と内燃機関１２との間での冷却液の循環が停止されるとともに、リザーブタンク１１とラジエータ１４との間での冷却液の循環が停止される。すると、冷却液は、温度が低下するので、収縮して体積が減少する。これにより、冷却液室３１側では、冷却液の収縮に伴って負圧が発生する。

【0035】

この負圧の発生により、空気室３２に流れ込んでいた冷却液は、図６に示すように、第２連通部４１、連通路３９、及び第１連通部４０を介して冷却液室３１側へ吸引されて冷却液室３１へ戻される。この場合、第２連通部４１は、タンク本体３０の下端、すなわち空気室３２の下端と対応する位置に配置されているため、空気室３２に流れ込んでいた冷却液のほぼ全部が冷却液室３１へ戻される。

【0036】

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）リザーブタンク１１において、冷却液室３１と空気室３２との間には冷却液室３１と空気室３２とを連通する連通路３９が設けられ、連通路３９における冷却液室３１との連通部である第１連通部４０は連通路３９における空気室３２との連通部である第２連通部４１よりも高い位置に配置されている。この構成によれば、冷却液室３１の圧力上昇によって冷却液室３１から第１連通部４０、連通路３９、及び第２連通部４１を介して空気室３２に流れ込んだ冷却液の少なくとも一部を、冷却液室３１の圧力低下によって空気室３２から第２連通部４１、連通路３９、及び第１連通部４０を介して冷却液室３１に戻すことができる。このため、空気室３２を一時的に冷却液室３１としても機能させることができるので、冷却液室３１の縮小化を図ることができる。したがって、タンク本体３０の小型化を図ることができるので、リザーブタンク１１の設計の自由度を向上できる。

【0037】

（２）リザーブタンク１１において、第１連通部４０は、タンク本体３０内の上端部に位置している。この構成によれば、冷却液室３１の空気が空気室に移動されるときに冷却液室に残る空気をほとんど無くすことができる。

【0038】

（３）リザーブタンク１１において、連通路３９は、鉛直方向Ｚに延びており、平面視においてタンク本体３０の中央部に配置されている。この構成によれば、連通路３９が平面視においてタンク本体３０の端部に配置された場合に比べて、タンク本体３０の液面Ｒの傾きによる冷却液室３１内からの冷却液の第１連通部４０を介した連通路３９への流れ込みを抑制できる。

【0039】

（４）リザーブタンク１１において、第２連通部４１は、タンク本体３０内の下端部に位置している。この構成によれば、空気室３２に流れ込んだ冷却液が冷却液室に戻るときに空気室３２に残る冷却液をほとんど無くすことができる。

【0040】

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0041】

・第２連通部４１は、必ずしもタンク本体３０内の下端部に位置している必要はない。
・連通路３９は、必ずしも鉛直方向Ｚに延びている必要はない。すなわち、連通路３９は、例えば、水平面に対して斜めに交差する方向に延びていてもよい。

【0042】

・連通路３９は、必ずしも平面視においてタンク本体３０の中央部に配置されている必要はない。すなわち、連通路３９は、例えば平面視においてタンク本体３０の端部に配置されていてもよい。換言すれば、連通路３９は、冷却液室３１と空気室３２との間にあれば、配置を適宜変更してもよい。

【0043】

・第１連通部４０は、必ずしもタンク本体３０内の上端部に位置している必要はない。
・第１連通部４０及び第２連通部４１は、ある程度の距離を有した通路によって構成してもよい。

【0044】

・リザーブタンク１１は、車両用の内燃機関１２の冷却液回路１３に限らず、例えば、ハイブリッド車の駆動モーター制御用のインバーターの冷却液回路、車両のインタークーラーに冷却液を供給するための冷却液回路、あるいはこれら以外の車両用の冷却液回路に用いてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１１…リザーブタンク
３０…タンク本体
３１…冷却液室
３２…空気室
３３…隔壁
３４…流入部
３５…流出部
３９…連通路
４０…第１連通部
４１…第２連通部
Ｙ…水平方向としての長手方向
Ｚ…鉛直方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】