(57)【要約】【課題】水冷式冷却装置のリザーブタンクにおける冷却水への気体の混入を抑制する。【解決手段】入口ポート３０が接続され入口ポート３０を介して冷却水が流入する前室と、前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポート３５が接続され出口ポート３５を介して冷却水を流出させる後室と、前記前室の前記入口ポート３０が接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分２２１の高さが、後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷライン２３１よりも低く位置付けられている天井部２２とを具備するリザーブタンク１を構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口ポートが接続され入口ポートを介して冷却水が流入する前室と、
前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、
前記前室の前記入口ポートが接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分の高さが、後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷラインよりも低く位置付けられている天井部と
を具備するリザーブタンク。
【請求項２】
前記前室と前記後室とを隔てるとともに前室から後室に向かう冷却水の流れを通過させる窓が開設された隔壁と、
前記隔壁から前記前室側に突出した突壁と、
前記隔壁における冷却水の流れる方向に沿って前記突壁の後背にある領域に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が前記ＬＯＷラインよりも高いスリットと
を具備する請求項１記載のリザーブタンク。
【請求項３】
入口ポートが接続され入口ポートを介して冷却水が流入する前室と、
前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、
前記前室と前記後室とを隔てるとともに前室から後室に向かう冷却水の流れを通過させる窓が開設された隔壁と、
前記隔壁から前記前室側に突出した突壁と、
前記隔壁における冷却水の流れる方向に沿って前記突壁の後背にある領域に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が、前記後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷラインよりも高いスリットと
を具備するリザーブタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に実装される水冷（液冷）式の冷却装置における冷却水（冷却液）を貯留するリザーブタンク（リザーバタンク）の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に動力源として搭載される内燃機関及び／または電動機（モータジェネレータ）には、これを冷却するための水冷式の冷却装置が付設される。内燃機関を冷却する冷却装置は、冷却水を内燃機関の各所、例えばシリンダブロックやシリンダヘッド、スロットルバルブを内包するスロットルボディ、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブを内包するバルブハウジング、ＥＧＲクーラ等に流通させて、内燃機関の各所との間で熱交換を行う。電動機を冷却する冷却装置は、冷却水をＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）、電動機及びトランスアクスル等に流通させて、それらとの間で熱交換を行う。
【０００３】
この種の水冷式の冷却装置は、昇温した冷却水を放熱させる熱交換器であるラジエータ、及び冷却水を貯留するリザーブタンク（例えば、下記特許文献を参照）を、その冷却水の流通経路上に備えている。
【０００４】
因みに、内燃機関及び電動機を両備するハイブリッド車両にあっては、内燃機関の冷却用と電動機の冷却用との二系統の冷却装置を実装することがある。これは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）その他の半導体スイッチング素子を多数含む電気回路、具体的にはインバータや昇圧／降圧コンバータ等を有しているＰＣＵの温度の許容上限（例えば、６５℃）が、内燃機関の温度の許容上限よりも低いことが一因である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５７８３８５号公報
【特許文献２】特許第５２３３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱膨張により膨脹または収縮する冷却水を溜めるバッファとなる性質上、リザーブタンク内の冷却水の水面上には空間があり、その空間には空気等の気体が満ちている。リザーブタンクの入口（インレット）ポートからリザーブタンク内に勢いよく冷却水が流入するとき、冷却水に乱流が生じて水面上の気体を巻き込み、冷却水に気体が混入することが起こる。冷却水への気体の混入は、冷却効果の低減、キャビテーションの発生及びポンプインペラの摩耗を招く。
【０００７】
また、リザーブタンク内に隔壁により隔てられた複数の室を有しており、ある室から別の室に高い流速で冷却水が流入する場合にも、同様の気体の巻き込みの問題を生じ得る。
【０００８】
特に、電動機の冷却用の冷却装置では、冷却水の温度が顕著な高温とならず、冷却水に混入した気体を冷却水から分離させにくい。
【０００９】
本発明は、水冷式冷却装置のリザーブタンクにおける冷却水への気体の混入を抑制することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、入口ポートが接続され入口ポートを介して冷却水が流入する前室と、前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、前記前室の前記入口ポートが接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分の高さが、後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷラインよりも低く位置付けられている天井部とを具備するリザーブタンクを構成した。
【００１１】
並びに、本発明では、入口ポートが接続され入口ポートを介して冷却水が流入する前室と、前記前室から冷却水を迎え入れるとともに出口ポートが接続され出口ポートを介して冷却水を流出させる後室と、前記前室と前記後室とを隔てるとともに前室から後室に向かう冷却水の流れを通過させる窓が開設された隔壁と、前記隔壁から前記前室側に突出した突壁と、前記隔壁における冷却水の流れる方向に沿って前記突壁の後背にある領域に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が、前記後室に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷラインよりも高いスリットとを具備するリザーブタンクを構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水冷式冷却装置のリザーブタンクにおける冷却水への気体の混入を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態のリザーブタンクの斜視図。
【図２】同実施形態のリザーブタンクのアッパータンク部材を下方から見た斜視図。
【図３】同実施形態のリザーブタンクのロアタンク部材を上方から見た斜視図。
【図４】同実施形態のリザーブタンクのアッパータンク部材の底面図。
【図５】同実施形態のリザーブタンクのロアタンク部材の平面図。
【図６】同実施形態のリザーブタンクのＡ−Ａ線端面図。
【図７】同実施形態のリザーブタンクのＢ−Ｂ線端面図。
【図８】同実施形態のリザーブタンクのＣ−Ｃ線端面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１ないし図８に、本実施形態におけるリザーブタンク１を示す。このリザーブタンク１は、例えば、ハイブリッド車両に搭載される電動機である走行用モータジェネレータや発電用モータジェネレータ、またそれら電動機を電気的に制御するＰＣＵ等を水冷する冷却装置の要素となる。
【００１５】
リザーブタンク１は、アッパータンク部材２とロアタンク部材３とを要素とする、上下に二分した半割構造をなし、これらを結合することで一個の密閉型リザーブタンク１を構成する。アッパータンク部材２及びロアタンク部材３はそれぞれ硬質樹脂成形品であり、アッパータンク部材２の下縁部のフランジ２５の下向面とロアタンク部材３の上縁部のフランジ３６の上向面とを溶着等により接合する。
【００１６】
図２及び図４に、アッパータンク部材２の内部構造を示す。並びに、図３及び図５に、ロアタンク部材３の内部構造を示す。本実施形態のリザーブタンク１では、その内部を隔壁２１、３１により複数の室１１、１２、１３に区画している。即ち、リザーブタンク１は、入口ポート３０が連通する前室である第一室１１及び第二室１２と、出口（アウトレット）ポート３５が連通する後室である第三室１３とを包有する。入口ポート３０は、ロアタンク部材３の側部３２における第一室１１に面する部位に接続している。第一室１１と第二室１２とは隔壁２１、３１により隔絶されておらず、両者は連接している。出口ポート３５は、ロアタンク部材３の底部３３における第三室１３に面する部位に接続している。
【００１７】
隔壁２１、３１は、アッパータンク部材２及びロアタンク部材３の各々に一体成形してある。アッパータンク部材２側の隔壁２１は、アッパータンク部材２の天井部２２の下向面から下方に垂下する。ロアタンク部材３側の隔壁３１は、ロアタンク部材３の底部３３の上向面から上方に起立する。そして、図６に示すように、アッパータンク部材２側の隔壁２１の下端面とロアタンク部材３側の隔壁３１の上端面とが合わせ面となって互いに当接または極近接し、第一室１１及び第二室１２と第三室１３とを隔てる隔壁２１、３１を形成する。
【００１８】
図４及び図５に矢印Ｆで表しているように、リザーブタンク１の外部から入口ポート３０を介して第一室１１に流入する冷却水は、主として、隔壁２１、３１の拡張方向に沿うように第一室１１から第二室１２、第三室１３へと流れてゆく。隔壁２１、３１における、第二室１２と第三室１３とを隔てる部位には、この冷却水の主たる流れＦを通過させる窓３１１を開設している。具体的には、ロアタンク部材３側の隔壁３１の一部に、これを貫通する窓３１１を穿ち設けている。窓３１１の上縁は、後述するＬＯＷ（または、ＭＩＮ若しくはＬＯＷＥＲ）ライン２３１よりも低く、窓３１１は常に冷却水中に没している。第三室１３に至った冷却水は、出口ポート３５を介してリザーブタンク１の外部に流出する。
【００１９】
アッパータンク部材２の天井部２２には、冷却水を補充するための補充口２０を設ける。補充口２０は、天井部２２における第三室１３に面する部位２２３に所在する。この部位２２３は、天井部２２における第一室１１及び第二室１２に面する部位２２１、２２２と比較して上方に高く膨出している。その膨出した部分２２３の側部２３には、ＬＯＷライン２３１及びＦＵＬＬ（または、ＭＡＸ若しくはＵＰＰＥＲ）ライン２３２を、エンボス（凸部）成形やデボス（凹部）成形、印刷やラベル（シール）等により表示している。ＬＯＷライン２３１及びＦＵＬＬライン２３２は、適正な冷却水の貯留量を示唆する。冷却装置が冷却する対象、例えば電動機や内燃機関が停止してその温度が十分に低下し、冷却水温が低温となった（冷却水が膨脹していない）状態で、リザーブタンク１内の水位がＬＯＷライン２３１以上、ＦＵＬＬライン２３２以下であれば、適正な冷却水量である。水位がＬＯＷライン２３１を下回っている場合には、補充口２０を介してリザーブタンク１に冷却水を注水し補充する必要がある。
【００２０】
本実施形態のリザーブタンク１の第一の特徴点として、図６に示しているように、アッパータンク部材２の天井部２２における、入口ポート３０が接続する第一室１１に上方から覆い被さる部分２２１の高さが、ＬＯＷライン２３１よりも低位置にあることが挙げられる。これにより、冷却水の貯留量が適正である限り、冷却水の水面が必ず第一室１１の天井２２１よりも高くなり、第一室１１が完全に冷却水で満たされ、第一室１１に空気等の気体が存在する空間、即ち水面上の空間が発生しなくなる。従って、入口ポート３０から第一室１１に高い流速で冷却水が流入したとしても、第一室１１において冷却水が渦巻くような乱流が発生せず、乱流により水面上の気体を冷却水中に巻き込む問題が起こらない。
【００２１】
さらに、本実施形態では、アッパータンク部材２の天井部２２における、第二室１２に上方から覆い被さる部分２２１の高さもまた、後述する極一部の領域１４の上部２２２を除き、ＬＯＷライン２３１よりも低くなっている。このため、第二室１２の大半が冷却水で満たされることになり、第二室１２においても水面上の気体を巻き込むことが抑制される。
【００２２】
翻って、既に述べた通り、アッパータンク部材２の天井部２２における、第三室１３に上方から覆い被さる部分２２３の高さは、ＬＯＷライン２３１及びＦＵＬＬライン２３２よりも高位置にある。第三室１３においては、貯留する冷却水の水面上に、空気等の気体が存在する空間が生じる。
【００２３】
本実施形態のリザーブタンク１の第二の特徴点として、第一室１１及び第二室１２と第三室１３とを隔てる隔壁２１、３１に突壁２４、３４を設け、突壁２４、３４の後背に冷却水の流れＦが淀む領域１４を作出し、隔壁２１における当該領域１４に面した箇所にスリット２１１を開設して、このスリット２１１を通じて空気等の気体を第二室１２から第三室１３に逃がすことが挙げられる。
【００２４】
図２ないし図５、図７及び図８に示しているように、アッパータンク部材２及びロアタンク部材３にはそれぞれ、隔壁２１、３１から第一室１１及び第二室１２側に突出する突壁２４、３４を、隔壁２１、３１に一体的に成形してある。突壁２４、３４は、平面視または底面視において、隔壁２１、３１の拡張方向と交差（または、直交）する方向に延び出ている。アッパータンク部材２側の突壁２４は、隔壁２１と同様、アッパータンク部材２の天井部２２の下向面から下方に垂下する。ロアタンク部材３側の突壁３４は、隔壁３１と同様、ロアタンク部材３の底部３３の上向面から上方に起立する。そして、アッパータンク部材２側の突壁２４の下端面とロアタンク部材３側の突壁３４の上端面とが合わせ面となって互いに当接または極近接し、冷却水の流れＦを隔壁２１、３１から剥離させる突壁２４、３４を形成する。
【００２５】
第二室１２側の隔壁２１、３１に隣接し、冷却水の流れる方向Ｆに沿って突壁２４、３４の後背にある領域１４では、冷却水が勢いよく流れない。アッパータンク部材２の天井部２２における、当該領域１４に面する部位２２２は、第二室１２内から見て上方に凹むように高くなっており、その上縁はＬＯＷライン２３１を（さらには、ＦＵＬＬライン２３２を）上回る。それ故、当該領域１４においては、空気等の気体が存在する空間、即ち水面上の空間が発生し得る。
【００２６】
また、スリット２１１は、上記の領域１４に臨むアッパータンク部材２の隔壁２１を、その下端面側から上方に向かって切り欠くようにして形成する。スリット２１１の上縁は、ＬＯＷライン２３１よりも（さらには、ＦＵＬＬライン２３２よりも）高い。スリット２１１は、主として空気等の気体を第二室１２から第三室１３に通過させるもので、冷却水に混入した気体を冷却水から分離させる気液分離作用を営む。
【００２７】
スリット２１１を介して、冷却水が第二室１２から第三室１３に流入することもある。だが、その冷却水の勢いは突壁２４、３４により予め弱められているので、スリット２１１による圧損が小さくなり、スリット２１１を通じて流入する冷却水によって渦巻くような乱流が発生することは抑えられる。ひいては、水面上の気体を冷却水中に巻き込むことが抑制される。
【００２８】
本実施形態では、入口ポート３０が接続され入口ポート３０を介して冷却水が流入する前室１１、１２と、前記前室１１、１２から冷却水を迎え入れるとともに出口ポート３５が接続され出口ポート３５を介して冷却水を流出させる後室１３と、前記前室１１、１２の前記入口ポート３０が接続する箇所を含む区域１１、１２に上方から覆い被さる部分２２１の高さが、後室１３に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷライン２３１よりも低く位置付けられている天井部２２とを具備するリザーブタンク１を構成した。
【００２９】
本実施形態によれば、入口ポート３０からリザーブタンク１内の前室１１、１２に勢いよく冷却水が流入したとしても、前室１１、１２において水面上の気体を冷却水中に巻き込む問題が起こらない。
【００３０】
並びに、本実施形態では、入口ポート３０が接続され入口ポート３０を介して冷却水が流入する前室１１、１２と、前記前室１１、１２から冷却水を迎え入れるとともに出口ポート３５が接続され出口ポート３５を介して冷却水を流出させる後室１３と、前記前室１１、１２と前記後室１３とを隔てるとともに前室１１、１２から後室１３に向かう冷却水の流れＦを通過させる窓３１１が開設された隔壁２１、３１と、前記隔壁２１、３１から前記前室１２側に突出した突壁２４、３４と、前記隔壁２１、３１における冷却水の流れる方向Ｆに沿って前記突壁２４、３４の後背にある領域１４に面した箇所に切り欠かれ、その上縁が、前記後室１３に設定された冷却水の最低貯留量を示すＬＯＷライン２３１よりも高いスリット２１１とを具備するリザーブタンク１を構成した。
【００３１】
本実施形態によれば、スリット２１１を通じて空気等の気体を前室１１、１２から後室１３の上部空間に容易に逃がすことができ、冷却水中に混入した気体を冷却水から分離させ効果的に除去できる。また、スリット２１１を通じて前室１１、１２から後室１３に流入する冷却水の勢いが弱められ、その冷却水による大きな乱流は発生せず、前室１１、１２または後室１３において水面上の気体を冷却水中に巻き込む問題が起こらない。
【００３２】
総じて、リザーブタンク１における冷却水への気体の混入を効果的に抑制することができ、冷却効果の低減、キャビテーションの発生及びポンプインペラの摩耗といった不具合を回避できる。
【００３３】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、車両等に実装される水冷式の冷却装置の要素となるリザーブタンクに適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…リザーブタンク
１１、１２…前室
１３…後室
１４…突壁の後背にある領域
２１、３１…隔壁
２１１…スリット
２２…天井部
２２１…前室の入口ポートが接続する箇所を含む区域に上方から覆い被さる部分
２３１…ＬＯＷライン
２４、３４…突壁
３０…入口ポート
３１…窓
３５…出口ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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