特許 7605677 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】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】リザーブタンク

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/00 20060101AFI20241217BHJP

【ＦＩ】

F01P11/00 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021051585

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149429

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2024-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110003410

【氏名又は名称】弁理士法人テクノピア国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100116942

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 雅信

(74)【代理人】

【識別番号】100167704

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 裕人

(72)【発明者】

【氏名】小島 桃香

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 真人

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６６３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４９７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２１６６４６（ＵＳ，Ｂ１）

(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】

冷却液が循環される冷却回路に設けられるリザーブタンクであって、
流入孔と流出孔とが形成され内部空間が冷却液を貯留する貯留空間として形成されたケースと、
連通孔が形成され前記貯留空間を複数の貯液室に区分する仕切板と、
前記ケースに接続され前記流入孔を介して前記貯留空間に冷却液を流入させるための流入ポートと、
前記ケースに接続され前記流出孔を介して前記貯留空間から冷却液を流出させるための流出ポートとを備え、
前記ケースにおける流出ポートが接続される部分が流出ポート接続部として設けられ、
前記複数の貯液室のうち前記流出孔を介して前記流出ポートと連通された貯液室が冷却液流出室として形成され、
前記仕切板を介して前記冷却液流出室に隣接する貯液室が隣接貯液室として形成され、
前記冷却液流出室における冷却液の流速を前記隣接貯液室における冷却液の流速より大きくするように制御する流速制御体が設けられ、
前記流速制御体が前記流出ポート接続部から前記流出ポートの先端部までの間に配置された
リザーブタンク。

【請求項2】

前記流速制御体は冷却液が流動される流動孔を有する形状に形成された
請求項１に記載のリザーブタンク。

【請求項3】

前記流速制御体が前記流出ポート接続部に取り付けられた
請求項１又は請求項２に記載のリザーブタンク。

【請求項4】

前記流速制御体が前記流出ポート接続部に対して着脱可能にされた
請求項３に記載のリザーブタンク。

【請求項5】

前記流速制御体が前記ケース又は前記流出ポートと一体に形成された
請求項１、請求項２又は請求項３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、冷却液が循環される冷却回路に設けられたリザーブタンクについての技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両には、例えば、エンジンや電動ユニット等の発熱部品を冷却するために、冷却液を循環させて発熱部品の冷却を行う冷却回路が搭載されているものがある。こうした冷却回路には、回路内を循環する冷却液を貯留するためのリザーブタンクが設けられ、発熱部品からの発熱量が大きい場合には冷却回路を循環する冷却液の流量を増加させ、必要とする冷却性能を確保するものがある。

【0003】

上記のような冷却回路においては、冷却液中の空気の量が増加すると冷却性能の低下を来すため、リザーブタンクの内部に存在する空気層に冷却液中の気泡（空気）を放出することで気液分離を行って冷却性能の低下を防止するものがある（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

特許文献１に記載のリザーブタンクにおいては、リザーブタンクの内部を連通孔が形成された仕切板によって複数の部屋（貯液室）に分け、リザーブタンクの内部を流動する冷却液に連通孔を通過させることによって減速させ、気液分離を促す構成が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１０１５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、上記のように連通孔が形成された仕切板が設けられたリザーブタンクにおいては、流動する冷却液の流速に応じて貯液室間で静圧の差が生じ、各貯液室における液面高さに差が生じることにより、液面高さが低くなる貯液室において冷却液中に空気層の空気が巻き込まれ易くなり、冷却性能が低下するおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、冷却液への空気の巻き込みを抑制し、冷却回路における冷却性能の低下を防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るリザーブタンクは、冷却液が循環される冷却回路に設けられるリザーブタンクであって、流入孔と流出孔とが形成され内部空間が冷却液を貯留する貯留空間として形成されたケースと、連通孔が形成され前記貯留空間を複数の貯液室に区分する仕切板と、前記ケースに接続され前記流入孔を介して前記貯留空間に冷却液を流入させるための流入ポートと、前記ケースに接続され前記流出孔を介して前記貯留空間から冷却液を流出させるための流出ポートとを備え、前記ケースにおける流出ポートが接続される部分が流出ポート接続部として設けられ、前記複数の貯液室のうち前記流出孔を介して前記流出ポートと連通された貯液室が冷却液流出室として形成され、前記仕切板を介して前記冷却液流出室に隣接する貯液室が隣接貯液室として形成され、前記冷却液流出室における冷却液の流速を前記隣接貯液室における冷却液の流速より大きくするように制御する流速制御体が設けられ、前記流速制御体が前記流出ポート接続部から前記流出ポートの先端部までの間に配置されたものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、仕切板によって貯留空間を流動する冷却液の流速が減速されると共に、流速制御体によって冷却液流出室における冷却液の静圧が隣接貯液室における冷却液の静圧より小さくされ、貯留空間における貯液室間の静圧の差が低減されることにより、各貯液室における冷却液の液面高さの変動が小さくされるため、冷却液への空気の巻き込みが抑制され、冷却回路における冷却性能の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図２乃至図６と共に本発明リザーブタンクの実施の形態を示すものであり、本図は、リザーブタンクが設けられた冷却回路の概略構成を示す図である。

【図2】リザーブタンクの垂直断面図である。

【図3】リザーブタンクの水平断面図である。

【図4】流速制御体の斜視図である。

【図5】リザーブタンクにおける冷却液の流れを示す断面図である。

【図6】流速制御体がケースと一体に形成された例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明のリザーブタンクを実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。

【0012】

<冷却回路の概略構成>
まず、リザーブタンク１が設けられる冷却回路１００の概略構成について説明する（図１参照）。

【0013】

冷却回路１００は、例えば、ハイブリッド車両等の車両２００に搭載され、冷却液５０を貯留するリザーブタンク１と冷却液５０を循環させるウォータポンプ１０１と発熱部品である電動ユニット１０２と熱交換によって冷却液５０を冷却するラジエータ１０３とを有している。

【0014】

ウォータポンプ１０１としては、例えば、電動ポンプが用いられ、ウォータポンプ１０１が駆動されることにより冷却液５０が圧送される。電動ユニット１０２には車両の駆動源となる図示しないモータやそれを制御する図示しない制御部等が搭載されている。ラジエータ１０３はファン１０３ａを有しており、ファン１０３ａが駆動されることにより、ラジエータを通過する冷却液５０が冷却風によって冷却される。

【0015】

冷却回路１００における上記の各部は、配管１０４によって冷却液５０が循環可能に接続されている。配管１０４は、リザーブタンク１とウォータポンプ１０１とを接続する第１の接続管１０４ａと、ウォータポンプ１０１と電動ユニット１０２とを接続する第２の接続管１０４ｂと、電動ユニット１０２とラジエータ１０３とを接続する第３の接続管１０４ｃと、ラジエータ１０３とリザーブタンク１とを接続する第４の接続管１０４ｄとを有している。

【0016】

冷却回路１００において、ウォータポンプ１０１が駆動されることにより、リザーブタンク１に貯留された冷却液５０がウォータポンプ１０１を介して電動ユニット１０２に供給される。電動ユニット１０２に供給された冷却液５０は、電動ユニット１０２を冷却した後にラジエータ１０３に送られ、ラジエータ１０３による熱交換によって冷却された後に、再びリザーブタンク１に供給される。

【0017】

冷却回路１００においては、電動ユニット１０２の駆動状態に応じて必要とされる冷却性能が制御され、例えば、電動ユニット１０２が高い出力を発揮する場合には、高い冷却性能が発揮される状態にされる。このように、高い冷却性能が発揮されるときには、リザーブタンク１に貯留された冷却液５０を利用して冷却回路１００内を循環する冷却液５０の流量を増加させることにより、必要とされる冷却性能が確保される。

【0018】

なお、上記の冷却回路１００においては、ウォータポンプ１０１がリザーブタンク１と電動ユニット１０２の間に設けられた例を示したが、ウォータポンプ１０１は冷却回路１００における任意の位置に設けられていてもよい。

【0019】

<リザーブタンクの構成>
次に、リザーブタンク１の構成について説明する（図２乃至図４参照）。

【0020】

以下の説明にあっては、リザーブタンクにおいて流入ポートが位置する側を前方として前後左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す前後左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。

【0021】

リザーブタンク１は本体部２と流入ポート３と流出ポート４とを有している（図２参照）。

【0022】

本体部２は箱状に形成されたケース５とケース５の内部に配置された仕切板６、６、６とから成る。なお、配置される仕切板６の数は任意であり、一つ又は二つでもよく、四つ以上であってもよい。ケース５は内部空間が貯留空間５ａとして形成されている。ケース５の上面部７における後端部には、カバー８によって開閉可能にされた補給孔９が形成され、補給孔９から冷却液５０が貯留空間５ａに補給可能にされている。

【0023】

ケース５の前面部１０は、下端部が流入ポート接続部１１として設けられ、流入ポート接続部１１には流入孔１１ａが形成されている。ケース５の底面部１２における後端部は流出ポート接続部１３として設けられ、流出ポート接続部１３には流出孔１３ａが形成されている。

【0024】

仕切板６、６、６は前後方向に離隔して配置されている。貯留空間５ａは、仕切板６、６、６によって複数の貯液室に区分され、各貯液室は前方から順に第１の貯液室１４、第２の貯液室１５、第３の貯液室１６、第４の貯液室１７として形成されている。

【0025】

仕切板６における下端寄りの部分には複数の連通孔６ａが上下左右に離隔して形成されている。連通孔６ａを介して、第１の貯液室１４と第２の貯液室１５が連通され、第２の貯液室１５と第３の貯液室１６が連通され、第３の貯液室１６と第４の貯液室１７が連通されている。

【0026】

流入ポート３は軸方向が前後方向にされ、後端部がケース５の流入ポート接続部１１に結合され、内部空間が流入孔１１ａを介して第１の貯液室１４と連通されている。流入ポート３には第４の接続管１０４ｄが連結されている。

【0027】

流出ポート４は軸方向が上下方向にされ、上端部がケース５の流出ポート接続部１３に結合され、内部空間が流出孔１３ａを介して第４の貯液室１７と連通されている。流出ポート４には第１の接続管１０４ａが連結されている。

【0028】

流入ポート３と流出ポート４は径が同じにされており、流入ポート３と流出ポート４には略同じ量の冷却液５０が流動可能にされている。

【0029】

上記のように、第４の貯液室１７は、流出ポート４と連通され貯留空間５ａから冷却液５０が流出される冷却液流出室として形成されている。また、第３の貯液室１６は仕切板６を介して第４の貯液室１７と隣接する隣接貯液室として形成されている。

【0030】

第４の貯液室１７には、流速制御体１８が配置されている（図２及び図３参照）。流速制御体１８は、外径が流出孔１３ａより大きくされた環状の枠部１９と枠部１９の内側に格子状に設けられた格子部２０とから成る（図３及び図４参照）。流速制御体１８には、枠部１９と格子部２０によって網目状の流動孔２１、２１、・・・が形成されている。

【0031】

流速制御体１８は、第４の貯液室１７において流出孔１３ａを覆う状態で流出ポート接続部１３に着脱可能に取り付けられている。流速制御体１８は、例えば、金属材料によって形成されている。

【0032】

なお、流速制御体１８は、流出ポート接続部１３から流出ポート４の先端部までの間に配置されていればよく、例えば、外径が流出ポート４の内径以下にされ流出ポート４の内部に配置されていてもよい。

【0033】

<リザーブタンクにおける冷却液の流れ>
次に、リザーブタンク１における冷却液５０の流れについて説明する（図５参照）。

【0034】

リザーブタンク１の貯留空間５ａには所定の量の冷却液５０が貯留され、貯留空間５ａにおける上部には空気層６０が形成されている。ウォータポンプ１０１が非駆動の状態においては、冷却液が冷却回路１００を循環されず、貯留空間５ａにおける冷却液５０も流動しない状態にされている。このとき、各貯液室における冷却液５０の液面高さは同じ位置にされている。

【0035】

ウォータポンプ１０１が駆動された状態においては、冷却液５０が冷却回路１００を循環され、流入ポート３から第１の貯液室１４に冷却液５０が流入される。第１の貯液室１４に流入した冷却液５０は、連通孔６ａを通過し第２の貯液室１５と第３の貯液室１６を介して第４の貯液室１７に流動される。第４の貯液室１７に流動された冷却液５０は流出ポート４から流出される。

【0036】

貯留空間５ａにおいて流動される冷却液５０は、連通孔６ａを通過する度に圧力損失によって減速される。したがって、第２の貯液室１５における冷却液５０の流速は第１の貯液室１４における冷却液５０の流速より遅くなり、第３の貯液室１６における冷却液５０の流速は第２の貯液室１５における冷却液５０の流速より遅くなる。

【0037】

第１の貯液室１４から第３の貯液室１６へ向けて流動されるに従って段階的に速度が低下された冷却液５０は、第４の貯液室１７に流動され、流出孔１３ａを介して流出ポート４から流出される。

【0038】

このとき、第４の貯液室１７における流出ポート接続部１３には流速制御体１８が取り付けられているため、第４の貯液室１７を流動する冷却液５０は、流動孔２１、２１、・・・を流動することにより流速制御体１８が設けられていない状態と比べて流速が大きくなるように流速制御体１８によって制御される。流動孔２１、２１、・・・を流動する冷却液５０の流速が大きくされることにより、第４の貯液室１７における冷却液５０の流速が第３の貯液室１６における冷却液５０の流速より大きくされる。

【0039】

第４の貯液室１７における冷却液５０の流速が第３の貯液室１６における冷却液５０の流速より大きくされることにより、第４の貯液室１７における静圧が第３の貯液室１６における静圧より小さくなる。これにより、貯留空間５ａにおいて冷却液５０が流入する第１の貯液室１４の静圧と冷却液５０が流出する第４の貯液室１７の静圧の差が小さくなり、貯留空間５ａにおける貯液室間の静圧の差が低減される。

【0040】

以上のように、リザーブタンク１においては、貯留空間５ａにおける冷却液５０の流速が第１の貯液室１４から第３の貯液室１６に流動されるに従って徐々に減速されることにより、各貯液室において冷却液５０の乱流が生じ難くされる。したがって、貯留空間５ａにおいて冷却液５０中の気泡が空気層６０へ放出され易くなり、気液分離を促すことができる。

【0041】

また、流出ポート接続部１３から流出ポート４の先端部までの間に、第４の貯液室１７における冷却液５０の流速を第３の貯液室１６における冷却液５０の流速より大きくするように制御する流速制御体１８が設けられている。これにより、第４の貯液室１７における静圧が第３の貯液室１６における静圧より小さくされ、貯留空間５ａにおける貯液室間の静圧の差が低減される。

【0042】

したがって、各貯液室における冷却液５０の液面高さの差が小さくされるため、冷却液５０への空気層６０からの空気の巻き込みが抑制され、冷却回路１００における冷却性能の低下を防止することができる。

【0043】

さらに、流速制御体１８は流出ポート接続部１３に取り付けられている。したがって、流速制御体１８が第４の貯液室１７に配置されることにより、ケース５の内部に、例えば、補給孔９から組付可能にされるため、リザーブタンク１における流速制御体１８の組付けを容易に行うことができる。

【0044】

また、流速制御体１８は流出ポート接続部１３に着脱可能な状態で取り付けられている。したがって、ケース５に対して流速制御体１８が取替可能にされるため、例えば、リザーブタンク１を他の車種に搭載する場合等において、ケース５の設計変更を来すことなく、冷却回路１００を循環する冷却液５０の流動状態や必要な冷却性能等に応じて流速制御体１８を変更することができる。

【0045】

さらにまた、流速制御体１８は冷却液５０が流動される流動孔２１を有する形状に形成されている。これにより、流動孔２１を有する形状に形成された流速制御体１８によって冷却液５０の流速が制御されるため、簡素な構成で冷却液５０の流速を制御することができる。

【0046】

なお、第４の貯液室１７における冷却液５０の流速を制御する方法として、例えば、流出ポート４の径を小さくする構成が考えられる。しかし、流速制御体１８を用いて第４の貯液室１７における冷却液５０流速を制御することにより、冷却回路１００において部分毎に配管１０４の径を変更したり、配管１０４の径を変更したりするための接続部材等を設ける必要がないため、冷却回路１００全体の設計変更を来すことなく第４の貯液室１７における冷却液５０の流速を制御することができる。

【0047】

上記には流速制御体１８が枠部１９と格子部２０によって構成された例を示したが、流速制御体１８は流出孔１３ａより径の小さな流動孔２１が形成された形状であればよく、例えば、中央部に一つの流動孔２１が形成された環状にされていてもよい。さらに、形成される流動孔２１の数も任意であり、複数の流動孔２１、２１、・・・が周方向に離隔して形成されていてもよい。なお、流速制御体１８は金属材料に代えて、樹脂材料や布等で形成されていてもよい。

【0048】

また、上記には、流速制御体１８が流出ポート接続部１３に取り付けられた構成を示したが、流速制御体１８はケース５又は流出ポート４と一体に形成されていてもよい。例えば、流速制御体１８がケース５と一体に形成された場合には、流出孔１３ａの一部が流動孔２１として機能する（図６参照）。流速制御体１８がケース５又は流出ポート４と一体に形成されることにより、流速制御体１８をケース５又は流出ポート４とは別部材として形成する必要がないため、部品点数の削減を図ることができると共に、流速制御体１８の位置ずれを防止することができる。

【符号の説明】

【0049】

１００ 冷却回路
１０１ ウォータポンプ
１０２ 電動ユニット
１０３ ラジエータ
１０４ 配管
１ リザーブタンク
２ 本体部
３ 流入ポート
４ 流出ポート
５ ケース
５ａ 貯留空間
６ 仕切板
６ａ 連通孔
１１ 流入ポート接続部
１１ａ 流入孔
１３ 流出ポート接続部
１３ａ 流出孔
１４ 第１の貯液室
１５ 第２の貯液室
１６ 第３の貯液室
１７ 第４の貯液室
１８ 流速制御体
５０ 冷却液
６０ 空気層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】