WO2020022104A1 - 車両の冷却システム - Google Patents

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WO2020022104A1
WO2020022104A1 PCT/JP2019/027653 JP2019027653W WO2020022104A1 WO 2020022104 A1 WO2020022104 A1 WO 2020022104A1 JP 2019027653 W JP2019027653 W JP 2019027653W WO 2020022104 A1 WO2020022104 A1 WO 2020022104A1
Authority
WO
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gas
cooling water
cooling system
tank
cooling
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/027653
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English (en)
French (fr)
Inventor
宮川　雅志
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component 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 cooling system for a vehicle.
  • Vehicles are equipped with a cooling system for cooling heating elements such as engines and motors.
  • cooling water circulates between a heating element and a radiator that is a radiator, and the heating element is cooled by the cooling water.
  • a reserve tank capable of separating a gas component contained in the cooling water and temporarily storing excess cooling water when the volume of the cooling water expands due to a temperature rise is provided. Is provided.
  • a reserve tank for example, there is a reserve tank described in Patent Document 1 below.
  • cooling water is stored inside the tank body.
  • the inside of the tank body is divided into a plurality of liquid storage chambers by a plurality of partition walls. Adjacent storage chambers are connected to each other by a communication passage formed in the partition.
  • On one side surface of the tank body a tank inlet for flowing cooling water into the tank body is formed.
  • a tank outlet through which cooling water flows out from the inside of the tank main body is formed on the other side surface of the tank main body.
  • the length of the tank body in the width direction is set to a predetermined length or more, and It is necessary to set the length of the main body in the height direction to a predetermined length or more. This leads to an increase in the size of the reserve tank and, consequently, a deterioration in mountability of the cooling system.
  • An object of the present disclosure is to provide a vehicle cooling system capable of improving mountability.
  • a vehicle cooling system includes a cooling system, a gas-liquid separation unit, and a tank unit.
  • cooling water pumped by a pump circulates between the heating element and the heat exchanger, and the cooling element absorbs the heat of the heating element, thereby cooling the heating element and cooling the heat exchanger.
  • the cooling water is radiated.
  • the gas-liquid separator receives the cooling water circulating through the cooling system and separates gas components contained in the flowing cooling water.
  • the tank unit is provided separately from the gas-liquid separation unit, and the cooling water and the gas component separated in the gas-liquid separation unit are stored by flowing through individual flow paths, and the stored cooling water is returned to the cooling system. In addition, it is possible to temporarily store the excess cooling water increased by the volume expansion of the cooling water in the cooling system.
  • the size of the gas-liquid separation unit can be reduced to the minimum size that can ensure the gas-liquid separation function. Further, the size of the tank portion can be reduced to a minimum size capable of ensuring the volume expansion absorbing function.
  • the gas-liquid separation unit and the tank unit having the above configuration can be downsized, as compared with the reserve tank that has both the gas-liquid separation function and the volume expansion absorption function. Can be smaller. Therefore, the mountability of the cooling system can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of the gas-liquid separation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure along the line II-II in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a positional relationship between the gas-liquid separation unit and the tank unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a gas-liquid separation unit and a tank unit according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a tank unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of a gas-liquid separation unit and a heat exchanger tank housing according to a fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle cooling system according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a side view illustrating a side structure of a gas-liquid separation unit according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure along the line XI-XI in FIG.
  • the cooling system 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 is for cooling the heating elements 21 and 31 mounted on a vehicle.
  • a motor generator, an inverter, a battery, a heat pump for air conditioning, and the like easily generate heat.
  • a cooling system for cooling a motor generator, an inverter, and the like is additionally required in addition to a cooling system for cooling the engine.
  • the cooling system 10 according to the present embodiment is used for cooling the heating elements 21 and 31 by using equipment such as a motor generator and an inverter as the heating elements 21 and 31.
  • the cooling system 10 includes a first cooling system 20 for cooling the heating element 21 and a second cooling system 30 for cooling the heating element 31.
  • first cooling system 20 cooling water pumped by a pump 23 circulates between the heating element 21 and the heat exchanger 22.
  • the cooling water flowing inside absorbs the heat of the heating element 21.
  • the heating element 21 is cooled.
  • the cooling water that has reached a temperature state by absorbing the heat of the heating element 21 flows into the heat exchanger 22.
  • heat exchanger 22 heat is exchanged between the cooling water flowing inside the heat exchanger 22 and the air flowing outside the heat exchanger 22 to radiate the cooling water.
  • the cooling water cooled in the heat exchanger 22 flows into the pump 23.
  • the pump 23 is a mechanical pump driven by the power of an engine or an electric pump driven based on supply of electric power from a battery. The pump 23 pumps the cooling water to the heating element 21.
  • the second cooling system 30 includes a heat exchanger 32 and a pump 33 as in the first cooling system 20.
  • the configuration of the second cooling system 30 has the same or similar configuration as that of the first cooling system 20 except that the cooling target is the heating element 31, and thus a detailed description thereof is omitted.
  • the cooling system 10 separates the gas component contained in the cooling water circulating through the second cooling system 30 from the gas-liquid separation unit 24 that separates the gas component contained in the cooling water circulating through the first cooling system 20.
  • a gas-liquid separation unit 34 is further provided.
  • the cooling system 10 of the present embodiment further includes a tank section 40 for temporarily storing the cooling water and gas components separated by the gas-liquid separation sections 24 and 34. In the tank section 40, it is possible to temporarily store excess cooling water increased by the volume expansion of the cooling water of the cooling systems 20, 30.
  • the structures of the gas-liquid separation units 24 and 34 and the tank unit 40 will be specifically described.
  • a part of the cooling water flowing out of the heating element 21 and a part of the cooling water flowing into the heat exchanger 22 flow into the gas-liquid separation unit 24.
  • the gas-liquid separation unit 24 separates a gas component contained in the cooling water by generating a swirling flow in the flowing cooling water.
  • the gas-liquid separation unit 24 is configured as shown in FIG.
  • the gas-liquid separation unit 24 includes a tank main body 50 and a flow path forming plate 60 housed inside the tank main body 50.
  • the direction indicated by an arrow Z1 indicates a vertically upward direction
  • the direction indicated by an arrow Z2 indicates a vertically downward direction.
  • the tank main body 50 is formed in a cylindrical shape around the axis m1.
  • the tank body 50 is divided into an upper tank portion 51 and a lower tank portion 52 in a direction along the axis m1.
  • the tank main body 50 is configured by joining an upper tank part 51 and a lower tank part 52 together.
  • the tank main body 50 is formed of a resin material or the like. If a resin material such as polypropylene having permeability is used as the material of the tank body 50, the water level of the cooling water inside the tank body 50 can be visually checked.
  • An inflow pipe 70 for allowing cooling water flowing from the heating element 21 and the heat exchanger 22 to flow into the tank body 50 is attached to the outer wall 520 of the lower tank 52. Inside the lower tank part 52, a flow path forming plate 60 is accommodated. The channel forming plate 60 is fixed to the tank body 50 by sandwiching the outer peripheral portion between the bottom wall portion 521 of the lower tank portion 52 and the upper tank portion 51. As shown in FIG. 3, an annular gap is formed between the outer wall of the flow path forming plate 60 and the inner wall of the lower tank 52. This gap forms an outer peripheral channel FP3 into which the cooling water flows from the inflow pipe 70.
  • the channel forming plate 60 includes an upper plate 61 and a lower plate 62.
  • the upper plate 61 is formed in a column shape around the axis m1.
  • a cylindrical portion 610 formed in a cylindrical shape with the axis m1 as a central axis is provided.
  • concave grooves 611 and 612 for forming two independent flow paths FP1 and FP2 are formed inside the upper plate 61.
  • the concave grooves 611 and 612 are formed so as to be bent in an arc shape from the radial outside centered on the axis m1 toward the center of the upper plate 61.
  • the concave grooves 611 and 612 join at a joining portion 613 formed of a space formed in a central portion of the upper plate 61.
  • the junction 613 is communicated from one end of the cylindrical portion 610 to the inside of the cylindrical portion 610.
  • the concave grooves 611 and 612 are formed such that their widths become smaller from the outside of the junction 613 toward the junction 613 in the radial direction around the axis m1.
  • an inflow port 614 for letting the cooling water flowing through the outer flow path FP3 flow into the first flow path FP1, and the second cooling water flowing through the outer flow path FP3 are provided on the outer peripheral surface of the upper plate 61 of the flow path forming plate 60.
  • An inflow port 615 for flowing into the flow path FP2 is formed.
  • the inflow port 614 and the inflow port 615 are arranged point-symmetrically about the junction 613.
  • the lower plate 62 is assembled to the bottom surface of the upper plate 61.
  • the lower plate 62 closes the respective openings of the concave grooves 611 and 612 and the junction 613 formed in the upper plate 61.
  • the space surrounded by the lower plate 62 and the concave groove 611 of the upper plate 61 constitutes a first flow path FP1.
  • the space surrounded by the lower plate 62 and the concave groove 612 of the upper plate 61 constitutes a second flow path FP2.
  • the upper tank section 51 forms a gas-liquid separation chamber R1 together with the upper plate 61 of the flow path forming plate 60.
  • the gas-liquid separation chamber R1 is a part for separating gas components contained in the cooling water.
  • the symbol R10 in the figure indicates a gas layer in which gas mainly exists in the gas-liquid separation chamber R1, and the symbol R11 in the figure indicates a liquid layer in which cooling water mainly exists in the gas-liquid separation chamber R1.
  • the gas-liquid separation chamber R1 is formed as a space defined by the inner wall surface of the upper tank portion 51 and the upper surface of the flow path forming plate 60. Inside the gas-liquid separation chamber R1, the cylindrical portion 610 of the flow path forming plate 60 is arranged so as to extend.
  • An outflow pipe 71 for allowing the cooling water stored in the liquid layer R11 of the gas-liquid separation chamber R1 to flow out to the tank section 40 is attached to the outer wall section 510 of the upper tank section 51.
  • the outflow pipe 71 has its internal flow path located below the liquid level LS of the cooling water stored in the gas-liquid separation chamber R1 and its internal flow path located below the tip of the cylindrical portion 610. It is arranged to be.
  • An outflow pipe 72 for allowing gas components stored in the gas layer R10 of the gas-liquid separation chamber R1 to flow out to the tank unit 40 is attached to the upper wall portion 511 of the upper tank portion 51.
  • the cooling water flowing from the inflow pipe 70 flows into the first flow path FP1 and the second flow path FP2 through the flow ports 614 and 615 of the flow path forming plate 60, respectively.
  • the cooling water flowing into the first flow path FP1 and the second flow path FP2 respectively flows while turning from the outside to the inside of the flow path forming plate 60 along the first flow path FP1 and the second flow path FP2.
  • a flow direction B1 of the cooling water flowing from the first flow path FP1 to the junction 613, and a flow direction B2 of the cooling water flowing from the second flow path FP2 to the junction 613. Are facing each other.
  • the cooling water having the opposite flow directions flows into the junction 613, so that a swirling flow can be generated in the cooling water at the junction 613.
  • the swirling cooling water flows upward while swirling inside the cylindrical portion 610 as indicated by an arrow B3 in FIG. 2, and is discharged from the distal end portion of the cylindrical portion 610 to the gas-liquid separation chamber R1. .
  • a vortex of the cooling water is formed in the gas-liquid separation chamber R1.
  • the gas component contained in the cooling water gathers near the center of the gas-liquid separation chamber R1.
  • the gas components collected near the center of the gas-liquid separation chamber R1 are stored above the gas-liquid separation chamber R1.
  • a gas layer R10 is formed above the gas-liquid separation chamber R1, and a liquid layer R11 is formed below the gas layer R10.
  • the cooling water stored in the liquid layer R11 flows out to the tank unit 40 through the outflow pipe 71.
  • the gas component stored in the gas layer R10 flows out to the tank unit 40 through the outflow pipe 72.
  • the gas-liquid separation unit 34 shown in FIG. 1 has the same structure as the gas-liquid separation unit 24, and thus a detailed description is omitted.
  • the tank section 40 is provided with inlets 41 to 44 and outlets 45 and 46. If a resin material such as polypropylene having permeability is used as the material of the tank section 40, the water level of the cooling water inside the tank section 40 can be visually checked.
  • the inflow port 41 is connected to the outflow pipe 71 of one of the gas-liquid separation units 24 via the liquid flow path W10.
  • the inflow port 42 is connected to the outflow pipe 72 of one of the gas-liquid separation units 24 via the gas flow path W11. Therefore, the cooling water and the gas component separated in the one gas-liquid separation unit 24 flow into the inside of the tank unit 40 through the inflow port 41 and the inflow port 42.
  • the inflow port 43 is connected to the outflow pipe 71 of the other gas-liquid separation unit 34 via the liquid flow path W10.
  • the inflow port 44 is connected to the outflow pipe 72 of the other gas-liquid separation unit 34 via the gas flow path W11. Therefore, the cooling water and the gas component separated in the other gas-liquid separation unit 34 flow into the tank 40 through the inlet 43 and the inlet 44.
  • the tank 40 temporarily stores the cooling water and gas components flowing from the gas-liquid separators 24 and 34 through the respective inlets 41 to 44.
  • symbol R20 in a figure shows the gas layer in which gas mainly exists in the tank part 40
  • symbol R21 in the figure shows the liquid layer in which cooling water mainly exists in the tank part 40. ing.
  • the cooling water stored in the tank section 40 is returned from the outlet 45 to the heat exchanger 22 of the first cooling system 20 through the liquid flow path W12, and from the outlet 46 of the second cooling system 30 through the liquid flow path W22. The heat is returned to the heat exchanger 32.
  • a water inlet 47 capable of supplying cooling water to the inside of the tank portion 40 is provided in an upper wall portion of the tank portion 40.
  • the cooling water supplied from the water inlet 47 into the tank 40 is supplied to the cooling systems 20 and 30 through the outlets 45 and 46. Therefore, by supplying the cooling water from the water inlet 47 to the inside of the tank section 40, it is possible to substantially adjust the amount of the cooling water flowing through each of the cooling systems 20, 30.
  • a pressure cap 48 is attached to the water inlet 47.
  • the pressure cap 48 enables pressure management of each of the cooling systems 20 and 30 including the inside of the tank unit 40.
  • the lower limit liquid level L10 of the liquid level of the gas-liquid separation unit 24 is positioned vertically above the lower limit liquid level L20 of the tank unit 40. It is desirable that they are arranged so as to have a positional relationship.
  • FIG. 4 shows that the lower limit liquid level L10 of the liquid level of the gas-liquid separation unit 24 is vertically higher than the outflow pipe 71 and vertically higher than the tip of the cylindrical portion 610. It is set to position L10.
  • the lower limit liquid level L10 of the gas-liquid separator 24 indicates the lower limit position of the coolant level at which the gas-liquid separator 24 can secure the gas-liquid separation function, and is set in advance.
  • the lower limit liquid level L20 of the liquid level of the tank section 40 is vertically above the outlets 45 and 46, and excess cooling water generated due to volume expansion of the cooling water of the cooling systems 20 and 30 is provided. For example, it is set at a position L20 shown in FIG. 4 so that it can be temporarily stored.
  • the lower limit liquid level L20 of the tank portion 40 indicates the lower limit position of the coolant level at which the volume expansion absorbing function can be secured in the tank portion 40, and is set in advance.
  • the water level of the gas-liquid separator 24 is temporarily reduced to the lower limit liquid level L10. Even when the water level of the tank 40 has dropped to the lower limit liquid level L20, the cooling water can flow from the gas-liquid separator 24 to the tank 40. The same applies to the positional relationship between the gas-liquid separation unit 34 and the tank unit 40.
  • the heating element 21 needs to be cooled, but the heating element 31 may not need to be cooled.
  • the cooling water circulates only in the first cooling system 20.
  • the respective cooling systems 20 and 30 are connected in the tank section 40, when the cooling water is circulating only in the first cooling system 20, the heat of the second cooling system 30 There is a possibility that the cooling water in the exchanger 32 flows back into the tank section 40 via the liquid flow path W22 and flows into the first cooling system 20.
  • the second cooling system 30 thermally interferes with the first cooling system 20.
  • the cooling from the heat exchanger 22 to the tank unit 40 is performed in the liquid passage W12 connecting the outlet 45 of the tank unit 40 and the heat exchanger 22 of the first cooling system 20.
  • a check valve 80 for suppressing backflow of water is provided.
  • the liquid flow path W22 connecting the outlet 45 of the tank unit 40 and the heat exchanger 32 of the second cooling system 30 also suppresses the backflow of the cooling water from the heat exchanger 32 to the tank unit 40.
  • a check valve 81 is provided for performing the operation.
  • the following functions and effects (1) to (5) can be obtained.
  • the size of the gas-liquid separation units 24 and 34 must be reduced to the minimum size that can ensure the gas-liquid separation function. Can be.
  • the tank section 40 can be reduced in size to the minimum dimension that can ensure the volume expansion absorbing function.
  • the gas-liquid separation units 24 and 34 and the tank unit 40 of the present embodiment can be downsized compared to the reserve tank having both the gas-liquid separation function and the volume expansion function. Space can be reduced. Therefore, the mountability of the cooling system 10 can be improved.
  • the cooling system 10 includes a plurality of cooling systems 20 and 30.
  • the gas-liquid separation units 24 and 34 are individually provided for the plurality of cooling systems 20 and 30.
  • the cooling water and gas components separated in each of the plurality of gas-liquid separation units 24 and 34 flow into the tank unit 40 and are stored. According to such a configuration, since the tank unit 40 can be shared by the plurality of cooling systems 20 and 30, the tank unit is compared with the case where the tank unit is provided for each of the plurality of cooling systems 20 and 30. Can be reduced. Therefore, the installation space of the tank unit can be reduced, and the mountability of the cooling system 10 can be further improved.
  • the gas-liquid separation units 24 and 34 separate the cooling water and the gas component by generating a swirling flow in the cooling water flowing from the cooling systems 20 and 30. By using such gas-liquid separation units 24 and 34, it is possible to easily realize a configuration that is small but capable of gas-liquid separation.
  • the lower limit liquid level L10 of the liquid surfaces of the gas-liquid separation units 24 and 34 is positioned vertically above the lower limit liquid surface L20 of the liquid surface of the tank unit 40. It is arranged so that it may be in a positional relationship.
  • the tank units 40 and 34 It is possible to supply cooling water to the water.
  • the partition wall 90 includes a communication hole 91 for communicating the gas layer R10 of the gas-liquid separation unit 24 with the gas layer R20 of the tank unit 40, and the liquid layer R11 of the gas-liquid separation unit 24 and the liquid layer R21 of the tank unit 40.
  • a communication hole 92 for communication is provided. That is, the gas component stored in the gas layer R10 of the gas-liquid separation unit 24 flows into the gas layer R20 of the tank unit 40 through the communication hole 91 of the partition wall 90.
  • the cooling water stored in the liquid layer R11 of the gas-liquid separation unit 24 flows into the liquid layer R21 of the tank unit 40 through the communication hole 92 of the partition wall 90.
  • the operation and effect shown in the following (6) can be further obtained.
  • the gas-liquid separation unit 24 and the tank unit 40 are arranged adjacent to each other. According to such a configuration, the installation space for the gas-liquid separation unit 24 and the tank unit 40 can be reduced, so that the mountability can be further improved.
  • partition walls 49a and 49b are provided inside the tank unit 40.
  • the partition walls 49a and 49b are formed so as to extend upward from the bottom surface of the tank unit 40, and are arranged at predetermined intervals in the width direction of the tank unit 40.
  • the gap between the partition walls 49a and 49b forms a gas layer.
  • the partition walls 49a and 49b divide the internal space of the tank section 40 into storage chambers R30 and R31.
  • the storage chamber R30 is a part that stores the cooling water flowing from the gas-liquid separation unit 24 into the inside of the tank unit 40 through the liquid flow path W10.
  • the storage chamber R31 is a part for storing the cooling water flowing from the gas-liquid separation unit 34 into the inside of the tank unit 40 through the liquid flow path W20.
  • the storage room R30 and the storage room R31 communicate with each other above the inside of the tank unit 40.
  • the space above each of the storage chamber R30 and the storage chamber R31 includes a gas component flowing into the tank unit 40 from the gas-liquid separation unit 24 through the gas flow path W11 and a tank flowing from the gas-liquid separation unit 34 through the gas flow path W21. It is a portion where the gas component flowing into the inside of the section 40 is stored.
  • the functions and effects shown in the following (7) and (8) can be further obtained.
  • the cooling water separated in the gas-liquid separation units 24 and 34 flows into the storage chambers R30 and R31 formed inside the tank unit 40 by the partition walls 49a and 49b, respectively. According to such a configuration, it is possible to suppress thermal interference between the cooling systems 20 and 30 that occurs when the cooling water flowing through each of the cooling systems 20 and 30 is mixed. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the cooling function is reduced in one or both of the cooling systems 20, 30.
  • the air layer functions as a heat insulating structure, so that the heat between the cooling systems 20 and 30 is generated. Interference can be more accurately suppressed. Therefore, a situation where the cooling function is reduced in one or both of the cooling systems 20 and 30 can be more accurately avoided.
  • the outer wall 400 of the tank 40 has a double structure including the inner outer wall 401 and the outer outer wall 402.
  • An air space S is formed between the inner outer wall 401 and the outer outer wall 402. Due to the air layer S, heat input from the outside to the inside of the tank unit 40 is suppressed. That is, in the present embodiment, the inner outer wall portion 401 and the outer outer wall portion 402 function as a heat insulating structure.
  • the outer wall section 400 of the tank section 40 is provided with a heat insulating structure for suppressing heat input from the outside to the inside. According to such a configuration, since it is difficult for heat to be transmitted from the outside of the tank unit 40 to the inside, it is possible to avoid a situation in which the temperature of the cooling water inside the tank unit 40 rises due to the heat outside the tank unit 40. can do. That is, it is possible to avoid thermal interference from outside the tank section 40 to the cooling systems 20 and 30. Therefore, a decrease in the cooling function in each of the cooling systems 20 and 30 can be avoided.
  • the gas-liquid separation unit 24 is integrated with the housing 221 of the tank 220 of the heat exchanger 22. Specifically, the outer wall portion 510 of the upper tank portion 51 and the outer wall portion 520 of the lower tank portion 52 of the gas-liquid separator 24 are integrally assembled to the housing 221 of the tank 220 of the heat exchanger 22.
  • the high-temperature cooling water flowing out of the heating element 21 flows into the housing 221 of the tank 220 of the heat exchanger 22.
  • the tank 220 distributes the flowing cooling water to a plurality of tubes (not shown) provided in the heat exchanger 22.
  • heat exchanger 22 heat exchange is performed between the cooling water flowing inside the tube and the air flowing outside the tube, so that the heat of the cooling water is released to the air and the cooling water is cooled. .
  • an inlet 74 is formed in the bottom wall 521 of the gas-liquid separator 24. Cooling water flowing inside the housing 221 of the tank 220 is introduced into the gas-liquid separation unit 24 through the inflow port 74. The cooling water introduced into the gas-liquid separation unit 24 through the inflow port 74 is introduced into the flow path forming plate 60, and is discharged into the gas-liquid separation chamber R1 as a swirling flow. Thereby, the gas component contained in the cooling water is separated in the gas-liquid separation chamber R1.
  • the operation and effect shown in the following (10) can be further obtained.
  • the outer walls 510 and 520 of the gas-liquid separator 24 are integrally assembled to the housing 221 of the tank 220 of the heat exchanger 22. According to such a configuration, it is not necessary to secure an installation space for the gas-liquid separation unit 24 separately from an installation space for the heat exchanger 22, so that the mountability can be further improved.
  • each embodiment can also be implemented in the following forms.
  • the outer wall portions 510 and 520 of the gas-liquid separation unit 24 are integrally assembled with the housing of the pump 23 instead of the housing 221 of the tank 220 of the heat exchanger 22. Good. With such a configuration, it is not necessary to secure an installation space for the gas-liquid separation unit 24 separately from the installation space for the pump 23, so that the mountability can be further improved.
  • the outer wall portion 400 of the tank portion 40 may be integrated with the housing of the pump 23. With such a configuration, it is not necessary to secure an installation space for the tank unit 40 separately from an installation space for the pump 23, so that the mountability can be further improved.
  • the cooling system 10 of each embodiment may be the structure which does not have the 2nd cooling system 30. That is, the cooling system 10 can be configured by only the first cooling system 20, the gas-liquid separation unit 24, and the tank unit 40. -The cooling system 10 of each embodiment is not limited to two cooling systems, and may be configured by three or more cooling systems.
  • the gas-liquid separation section is not limited to the part into which the cooling water circulating through the cooling system flows, but may be the one into which all the cooling water flowing through the cooling system flows.
  • a gas-liquid separation unit for example, there is a gas-liquid separation unit 24 of the cooling system 10 shown in FIG.
  • the cooling system 10 shown in FIG. 9 includes a cooling system 20 for cooling the heating element 21.
  • the cooling water pumped by the pump 23 flows back to the pump 23 after flowing in the order of the heat exchanger 22, the heating element 21, the gas-liquid separator 24, the tank 40, and the check valve 80. Circulate like so.
  • the heating element 31 used in the cooling system 20 includes, for example, an electric motor as a power source mounted on an electric vehicle, a battery for supplying electric power to the electric motor, an inverter device for driving the electric motor, and the like.
  • a radiator is used as the heat exchanger 22 .
  • the flow rate of the cooling water is smaller than that of the cooling system for cooling the engine, even a configuration in which all the cooling water flowing through the cooling system 20 flows into the gas-liquid separation unit 24 is used. In addition, it is possible to accurately separate gas components contained in the cooling water.
  • the structure of the gas-liquid separation unit 24 is not limited to the structure shown in FIGS. 2 and 3, but may be any structure.
  • the gas-liquid separator 24 may have a structure as shown in FIGS.
  • a projection 53 is formed inside the tank main body 50 so as to extend vertically upward Z1 along the axis m1 from the inner surface of the bottom wall 50b.
  • An inflow pipe 70 is formed on the side wall 50a of the tank body 50 so as to protrude from the outer surface thereof. The inflow pipe 70 is disposed vertically below the tip end of the protruding portion 53 in a direction Z2.
  • An outflow pipe 71 is formed on the bottom wall 50b of the tank body 50 so as to protrude from the outer surface thereof.
  • the cooling water flowing into the tank main body 50 from the inflow pipe 70 flows along the inner peripheral surface of the side wall 50a of the tank main body 50 as indicated by an arrow in FIG. Then, a swirling flow is formed in the cooling water.
  • a swirling flow is more easily formed in the cooling water.
  • a vortex of the cooling water is formed inside the tank body 50, and the gas component contained in the cooling water is separated by the centrifugal force.
  • liquid cooling water collects at the lower part of the tank body 50 and gas components contained in the cooling water collect at the upper part of the tank body 50.
  • the cooling water collected at the lower part of the tank body 50 is discharged outside through the outflow pipe 71.
  • the present disclosure is not limited to the above specific examples.
  • the above-described specific examples in which a person skilled in the art makes appropriate design changes are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure.
  • the components included in each of the specific examples described above, and their arrangement, conditions, shapes, and the like are not limited to those illustrated, but can be appropriately changed.
  • the elements included in each of the specific examples described above can be appropriately changed in combination as long as no technical inconsistency occurs.

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Abstract

車両の冷却システム（１０）は、冷却系統（２０）と、気液分離部（２４）と、タンク部（４０）と、を備える。気液分離部は、冷却系統を循環する冷却水が流入し、流入した冷却水中に含まれる気体成分を分離する。タンク部は、気液分離部とは別に設けられ、気液分離部において分離された冷却水及び気体成分が個別の流路（Ｗ１０，Ｗ１１）を通じて流入して貯留され、貯留される冷却水を冷却系統に戻すとともに、冷却系統の冷却水の体積膨張により増加した余分な冷却水を一時的に貯留することの可能である。

Description

車両の冷却システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年７月２５日に出願された日本国特許出願２０１８－１３９６０２号と、２０１９年７月３日に出願された日本国特許出願２０１９－１２４３９５号と、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、車両の冷却システムに関する。
　車両には、エンジンやモータ等の発熱体を冷却するための冷却システムが搭載されている。この冷却システムでは、発熱体と、放熱器であるラジエータとの間を冷却水が循環しており、この冷却水により発熱体が冷却される。また、このような冷却システムでは、冷却水に含まれる気体成分を分離すると共に、温度上昇により冷却水の体積が膨張した際に余分な冷却水を一時的に貯留することの可能なリザーブタンクが設けられている。このようなリザーブタンクとしては、例えば下記の特許文献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では、タンク本体部の内部に冷却水が貯留されている。タンク本体部の内部は、複数の隔壁により複数の貯液室に区画されている。隣り合う貯液室は、隔壁に形成された連通路により相互に繋がっている。タンク本体部の一方の側面には、タンク本体の内部に冷却水を流入させるタンク流入口が形成されている。タンク本体部の他方の側面には、タンク本体の内部から冷却水を流出させるタンク流出口が形成されている。特許文献１に記載のリザーブタンクでは、タンク流入口からタンク本体の内部に流入した冷却水が各貯液室を流れる間に、冷却水に含まれる気体成分が分離されて、タンク本体の上部に貯まるようになっている。
特開２０１７－１６６３４７号公報
　特許文献１に記載のリザーブタンクにおいて、冷却水に含まれる気体成分を分離する気液分離機能を十分に確保するためには、冷却水の流路長をある程度の長さ以上に設定する必要がある。具体的には、タンク本体部のタンク流入口からタンク流出口までの長さ、換言すればタンク本体の幅方向の長さを所定の長さ以上に設定する必要がある。
　一方、温度上昇により冷却水が膨張した場合、タンク本体の内部の冷却水の水位が上昇することになる。したがって、特許文献１に記載のリザーブタンクにおいて体積膨張吸収機能を十分に確保するためには、タンク本体の高さ方向の長さを所定の長さ以上に設定する必要がある。
　以上のことから、特許文献１に記載のリザーブタンクにおいて気液分離機能及び体積膨張吸収機能の両立を図ろうとすると、タンク本体の幅方向の長さを所定の長さ以上に設定し、且つタンク本体の高さ方向の長さを所定の長さ以上に設定する必要がある。これがリザーブタンクの大型化を招き、ひいては冷却システムの搭載性を悪化させる要因となっている。
　本開示の目的は、搭載性を向上させることの可能な車両の冷却システムを提供することにある。
　本開示の一態様による車両の冷却システムは、冷却系統と、気液分離部と、タンク部と、を備える。冷却系統では、ポンプにより圧送される冷却水が発熱体と熱交換器との間を循環しており、発熱体の熱を冷却水が吸収することにより発熱体が冷却されるとともに、熱交換器において冷却水の放熱が行われる。気液分離部は、冷却系統を循環する冷却水が流入し、流入した冷却水中に含まれる気体成分を分離する。タンク部は、気液分離部とは別に設けられ、気液分離部において分離された冷却水及び気体成分が個別の流路を通じて流入して貯留され、貯留される冷却水を冷却系統に戻すとともに、冷却系統の冷却水の体積膨張により増加した余分な冷却水を一時的に貯留することの可能である。
　この構成によれば、気液分離部とタンク部とが別体からなるため、気液分離部に関しては、気液分離機能を確保することの可能な最小寸法まで小型化することができる。また、タンク部に関しても、体積膨張吸収機能を確保することの可能な最小寸法まで小型化することができる。結果的に、気液分離機能及び体積膨張吸収機能を両立したリザーブタンクと比較すると、上記構成の気液分離部及びタンク部の方が小型化することが可能であるため、それらの設置スペースを小さくすることができる。よって、冷却システムの搭載性を向上させることができる。
図１は、第１実施形態の車両の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実施形態の気液分離部の断面構造を示す断面図である。 図３は、図２のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。 図４は、第１実施形態の気液分離部及びタンク部の位置関係を模式的に示す図である。 図５は、第２実施形態の車両の冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図６は、第３実施形態の気液分離部及びタンク部の概略構成を示すブロック図である。 図７は、第４実施形態のタンク部の概略構成を示す図である。 図８は、第５実施形態の気液分離部及び熱交換器のタンクのハウジングの概略構成を示す図である。 図９は、他の実施形態の車両の冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図１０は、他の実施形態の気液分離部の側面構造を示す側面図である。 図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。
　以下、車両の冷却システム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＞
　図１に示される第１実施形態の冷却システム１０は、車両に搭載される発熱体２１，３１を冷却するものである。車両がハイブリッド車やプラグインハイブリッド車である場合、エンジンの他、モータジェネレータやインバータ、バッテリ、空調用ヒートポンプ等が発熱し易い。このような車両にあっては、エンジンを冷却するための冷却システムに加え、モータジェネレータやインバータ等を冷却するための冷却システムも別途必要となる。本実施形態の冷却システム１０は、モータジェネレータやインバータ等の機器を発熱体２１，３１として、それらの発熱体２１，３１を冷却するために用いられるものである。
　図１に示されるように、冷却システム１０は、発熱体２１を冷却するための第１冷却系統２０と、発熱体３１を冷却するための第２冷却系統３０とを備えている。
　第１冷却系統２０では、ポンプ２３により圧送される冷却水が発熱体２１と熱交換器２２との間を循環している。発熱体２１では、その内部を流れる冷却水が発熱体２１の熱を吸収する。これにより、発熱体２１が冷却される。発熱体２１の熱を吸収することにより温度の状態した冷却水は、熱交換器２２に流入する。熱交換器２２では、その内部を流れる冷却水と、その外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、冷却水の放熱が行われる。熱交換器２２において冷却された冷却水はポンプ２３に流入する。ポンプ２３は、エンジンの動力により駆動する機械式のポンプ、あるいはバッテリからの電力の供給に基づき駆動する電動式のポンプからなる。ポンプ２３は、冷却水を発熱体２１に圧送する。
　第２冷却系統３０は、第１冷却系統２０と同様に、熱交換器３２及びポンプ３３を備えている。第２冷却系統３０の構成は、冷却対象が発熱体３１であることを除いて、第１冷却系統２０と同一又は類似の構成を有しているため、その詳細な説明は割愛する。
　ところで、第１冷却系統２０では、発熱体２１の熱を吸収することにより冷却水の温度が上昇すると、冷却水の気化により、冷却水中に気体成分が含まれるようになる。冷却水に含まれる気体成分が増加すると、熱交換器２２における冷却水の熱交換効率が低下する。すなわち、冷却水を十分に冷却することが難しくなるため、結果として発熱体２１の冷却が不十分になる可能性がある。同様の課題は、第２冷却系統３０でも生じ得る。
　そこで、冷却システム１０は、第１冷却系統２０を循環する冷却水に含まれる気体成分を分離する気液分離部２４と、第２冷却系統３０を循環する冷却水に含まれる気体成分を分離する気液分離部３４とを更に備えている。
　一方、冷却系統２０，３０では、冷却水の温度が上昇すると、熱膨張により冷却水の体積が増加する。そのため、体積膨張により増加した余分な冷却水を一時的に貯留する構成が必要となる。そこで、本実施形態の冷却システム１０は、気液分離部２４，３４にて分離された冷却水及び気体成分を一時的に貯留するタンク部４０を更に備えている。タンク部４０では、冷却系統２０，３０の冷却水の体積膨張により増加した余分な冷却水を一時的に貯留することが可能である。
　次に、気液分離部２４，３４及びタンク部４０の構造について具体的に説明する。
　図１に示されるように、気液分離部２４には、発熱体２１から流出される冷却水の一部、及び熱交換器２２に流入する冷却水の一部が流入する。気液分離部２４は、流入した冷却水に旋回流を発生させることにより、冷却水に含まれる気体成分を分離する。具体的には、気液分離部２４は、図２に示されるように構成されている。
　図２に示されるように、気液分離部２４は、タンク本体５０と、タンク本体５０の内部に収容される流路形成プレート６０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。
　タンク本体５０は、軸線ｍ１を中心に円筒状に形成されている。タンク本体５０は、軸線ｍ１に沿った方向において上側タンク部５１と下側タンク部５２とに分割されて構成されている。タンク本体５０は、上側タンク部５１と下側タンク部５２とが接合されることにより構成されている。タンク本体５０は、樹脂材料等により形成されている。なお、タンク本体５０の材料として、透過性を有するポリプロピレン等の樹脂材料を用いれば、その内部の冷却水の水位を目視で確認することが可能である。
　下側タンク部５２の外壁部５２０には、発熱体２１及び熱交換器２２から流れる冷却水をタンク本体５０の内部に流入させるための流入パイプ７０が取り付けられている。下側タンク部５２の内部には、流路形成プレート６０が収容されている。流路形成プレート６０は、その外周部分が下側タンク部５２の底壁部５２１と上側タンク部５１とに挟まれることによりタンク本体５０に固定されている。図３に示されるように、流路形成プレート６０の外壁部と下側タンク部５２の内壁部との間には円環状の隙間が形成されている。この隙間は、流入パイプ７０から冷却水が流入する外周流路ＦＰ３を構成している。
　図２に示されるように、流路形成プレート６０は、上側プレート６１と、下側プレート６２とにより構成されている。
　上側プレート６１は、軸線ｍ１を中心に円柱状に形成されている。上側プレート６１の上面の中央部には、軸線ｍ１を中心軸として円筒状に形成された円筒部６１０が設けられている。
　図３に示されるように、上側プレート６１の内部には、独立した２つの流路ＦＰ１，ＦＰ２を構成するための凹状溝６１１，６１２が形成されている。凹状溝６１１，６１２は、軸線ｍ１を中心とする径方向外側から上側プレート６１の中央に向かって円弧状に曲げられるように形成されている。凹状溝６１１，６１２は、上側プレート６１の中央部分に形成された空間からなる合流部６１３で合流している。合流部６１３は、円筒部６１０の一端部から円筒部６１０の内部に連通されている。凹状溝６１１，６１２は、軸線ｍ１を中心とする径方向において合流部６１３の外側から合流部６１３に向かうほど、その幅が狭くなるように形成されている。
　流路形成プレート６０の上側プレート６１の外周面には、外周流路ＦＰ３を流れる冷却水を第１流路ＦＰ１に流入させるための流入口６１４、及び外周流路ＦＰ３を流れる冷却水を第２流路ＦＰ２に流入させるための流入口６１５が形成されている。流入口６１４及び流入口６１５は、合流部６１３を中心として点対称に配置されている。
　図２に示されるように、下側プレート６２は、上側プレート６１の底面に組み付けられている。下側プレート６２は、上側プレート６１に形成されている凹状溝６１１，６１２及び合流部６１３のそれぞれの開口部分を閉塞している。下側プレート６２と上側プレート６１の凹状溝６１１とにより囲まれる空間は第１流路ＦＰ１を構成している。また、下側プレート６２と上側プレート６１の凹状溝６１２とにより囲まれる空間は第２流路ＦＰ２を構成している。
　上側タンク部５１は、流路形成プレート６０の上側プレート６１と共に気液分離室Ｒ１を形成している。気液分離室Ｒ１は、冷却水に含まれる気体成分を分離する部分である。図中の符号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、図中の符号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。気液分離室Ｒ１は、上側タンク部５１の内壁面と流路形成プレート６０の上面とにより区画される空間として形成されている。気液分離室Ｒ１の内部には、流路形成プレート６０の円筒部６１０が延びるように配置されている。
　上側タンク部５１の外壁部５１０には、気液分離室Ｒ１の液体層Ｒ１１に貯留される冷却水をタンク部４０に流出させるための流出パイプ７１が取り付けられている。流出パイプ７１は、その内部流路が気液分離室Ｒ１内に貯留される冷却水の液面ＬＳよりも下方に位置し、且つその内部流路が円筒部６１０の先端部よりも下方に位置するように配置されている。
　上側タンク部５１の上壁部５１１には、気液分離室Ｒ１の気体層Ｒ１０に貯留される気体成分をタンク部４０に流出させるための流出パイプ７２が取り付けられている。
　次に、本実施形態の気液分離部２４の動作例について説明する。
　流入パイプ７０から流入した冷却水は、流路形成プレート６０の流入口６１４，６１５を通じて第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２にそれぞれ流入する。第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２にそれぞれ流入した冷却水は、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２に沿って流路形成プレート６０の外側から内側に向かって旋回しつつ流れて、合流部６１３で合流する。この際、図３に示されるように、第１流路ＦＰ１から合流部６１３に流入する冷却水の流れ方向Ｂ１と、第２流路ＦＰ２から合流部６１３に流入する冷却水の流れ方向Ｂ２とが対向している。これらの対向する流れ方向を有する冷却水が合流部６１３に流れ込むことにより合流部６１３の冷却水に旋回流を発生させることができる。旋回流となった冷却水は、図２に矢印Ｂ３で示されるように円筒部６１０の内部を旋回しつつ上方に向かって流れ、円筒部６１０の先端部から気液分離室Ｒ１に吐出される。この際、冷却水が旋回しながら気液分離室Ｒ１に流入することにより、気液分離室Ｒ１内には冷却水の渦が形成されるため、その遠心力により液体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体成分が気液分離室Ｒ１の中央部分付近に集まる。気液分離室Ｒ１の中央部付近に集まった気体成分は、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に貯留される冷却水は、流出パイプ７１を通じてタンク部４０に流出する。気体層Ｒ１０に貯留される気体成分は、流出パイプ７２を通じてタンク部４０に流出する。
　図１に示される気液分離部３４は、気液分離部２４と同一の構造を有しているため、その詳細な説明は割愛する。
　図１に示されるように、タンク部４０は、流入口４１～４４と、流出口４５，４６とが設けられている。タンク部４０の材料として、透過性を有するポリプロピレン等の樹脂材料を用いれば、その内部の冷却水の水位を目視で確認することが可能である。
　流入口４１は、液体流路Ｗ１０を介して一方の気液分離部２４の流出パイプ７１に接続されている。流入口４２は、気体流路Ｗ１１を介して一方の気液分離部２４の流出パイプ７２に接続されている。したがって、一方の気液分離部２４において分離された冷却水及び気体成分は、流入口４１及び流入口４２を通じてタンク部４０の内部に流入する。
　また、流入口４３は、液体流路Ｗ１０を介して他方の気液分離部３４の流出パイプ７１に接続されている。流入口４４は、気体流路Ｗ１１を介して他方の気液分離部３４の流出パイプ７２に接続されている。したがって、他方の気液分離部３４において分離された冷却水及び気体成分は、流入口４３及び流入口４４を通じてタンク部４０の内部に流入する。
　タンク部４０は、気液分離部２４，３４から各流入口４１～４４を通じて流入する冷却水及び気体成分を一時的に貯留する。なお、図中の符号Ｒ２０は、タンク部４０の内部において主に気体が存在する気体層を示し、図中の符号Ｒ２１は、タンク部４０の内部において主に冷却水が存在する液体層を示している。タンク部４０に貯留される冷却水は、流出口４５から液体流路Ｗ１２を通じて第１冷却系統２０の熱交換器２２に戻されるとともに、流出口４６から液体流路Ｗ２２を通じて第２冷却系統３０の熱交換器３２に戻される。
　タンク部４０の上壁部には、タンク部４０の内部に冷却水を供給することの可能な注水口４７が設けられている。この注水口４７からタンク部４０の内部に供給された冷却水は、流出口４５，４６を通じて各冷却系統２０，３０に供給される。よって、注水口４７からタンク部４０の内部に冷却水を供給することにより、実質的に各冷却系統２０，３０を流れる冷却水の水量を調整することが可能である。
　注水口４７には、加圧キャップ４８が装着されている。この加圧キャップ４８により、タンク部４０の内部を含め、各冷却系統２０，３０の圧力管理を行うことが可能となっている。
　なお、図４に示されるように、気液分離部２４及びタンク部４０は、タンク部４０の下限液面Ｌ２０よりも鉛直方向上方に気液分離部２４の液面の下限液面Ｌ１０が位置する位置関係となるように配置されていることが望ましい。気液分離部２４の液面の下限液面Ｌ１０は、流出パイプ７１よりも鉛直方向上方であって、且つ円筒部６１０の先端部よりも鉛直方向上方となるように、例えば図４に示される位置Ｌ１０に設定される。この気液分離部２４の下限液面Ｌ１０は、気液分離部２４において気液分離機能を確保することの可能な冷却水の水位の下限位置を示すものであり、予め設定されている。一方、タンク部４０の液面の下限液面Ｌ２０は、流出口４５，４６よりも鉛直方向上方であって、且つ各冷却系統２０，３０の冷却水の体積膨張により発生する余分な冷却水を一時的に貯留することができるように、例えば図４に示される位置Ｌ２０に設定される。このタンク部４０の下限液面Ｌ２０は、タンク部４０において体積膨張吸収機能を確保することの可能な冷却水の水位の下限位置を示すものであり、予め設定されている。
　タンク部４０の液面の下限液面Ｌ２０よりも鉛直方向上方に気液分離部２４の液面の下限液面Ｌ１０が位置していれば、仮に気液分離部２４の水位が下限液面Ｌ１０まで低下し、且つタンク部４０の水位が下限液面Ｌ２０まで低下した場合でも、気液分離部２４からタンク部４０に冷却水を流すことが可能となる。なお、気液分離部３４とタンク部４０との位置関係についても同様である。
　ところで、このような冷却システム１０では、車両の運転状態によっては、発熱体２１の冷却は必要であるが、発熱体３１の冷却は不要な状況も生じ得る。このような状況では、第１冷却系統２０のみで冷却水が循環することになる。本実施形態の冷却システム１０では、タンク部４０において各冷却系統２０，３０が繋がっているため、第１冷却系統２０のみで冷却水が循環しているような場合、第２冷却系統３０の熱交換器３２内の冷却水が、液体流路Ｗ２２を介してタンク部４０に逆流することにより、第１冷却系統２０に流入する可能性がある。このように、第２冷却系統３０の冷却水が第１冷却系統２０に引き込まれるような状況になると、第２冷却系統３０が第１冷却系統２０に対して熱干渉することになるため、例えば第１冷却系統２０において発熱体２１の冷却機能が低下する等の悪影響が発生する可能性がある。同様に、第２冷却系統３０のみで冷却水が循環しているような状況において、第１冷却系統２０の冷却水が第２冷却系統３０に引き込まれると、第２冷却系統３０において発熱体３１の冷却機能が低下する等の悪影響が発生する可能性がある。
　そこで、本実施形態の冷却システム１０では、タンク部４０の流出口４５と第１冷却系統２０の熱交換器２２とを接続する液体流路Ｗ１２に、熱交換器２２からタンク部４０への冷却水の逆流を抑制するための逆止弁８０が設けられている。また、タンク部４０の流出口４５と第２冷却系統３０の熱交換器３２とを接続する液体流路Ｗ２２にも、同様に、熱交換器３２からタンク部４０への冷却水の逆流を抑制するための逆止弁８１が設けられている。
　以上説明した本実施形態の冷却システム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）気液分離部２４，３４とタンク部４０とが別体からなるため、気液分離部２４，３４に関しては、気液分離機能を確保することの可能な最小寸法まで小型化することができる。また、タンク部４０に関しても、体積膨張吸収機能を確保することの可能な最小寸法まで小型化することができる。結果的に、気液分離機能及び体積膨張機能を両立したリザーブタンクと比較すると、本実施形態の気液分離部２４，３４及びタンク部４０の方が小型化することができるため、それらの設置スペースを小さくすることができる。よって、冷却システム１０の搭載性を向上させることができる。
　（２）冷却システム１０は、複数の冷却系統２０，３０を備えている。気液分離部２４，３４は、複数の冷却系統２０，３０に対して個別に設けられている。タンク部４０には、複数の気液分離部２４，３４のそれぞれにおいて分離された冷却水及び気体成分が流入して貯留される。このような構成によれば、複数の冷却系統２０，３０でタンク部４０を共用することができるため、複数の冷却系統２０，３０のそれぞれに対してタンク部を設ける場合と比較すると、タンク部の個数を減らすことができる。よって、タンク部の設置スペースを小さくすることができるため、冷却システム１０の搭載性を更に向上させることができる。
　（３）タンク部４０から冷却系統２０，３０に冷却水を戻すための液体流路Ｗ１２，Ｗ２２には、冷却系統２０，３０からタンク部４０へ向かう方向への冷却水の流れを規制する逆止弁８０，８１が設けられている。これにより、第１冷却系統２０から第２冷却系統３０への冷却水の逆流を逆止弁８０により抑制することができる。また、第２冷却系統３０から第１冷却系統２０への冷却水の逆流を逆止弁８１により抑制することができる。このように冷却系統２０，３０間の冷却水の逆流が抑制されることにより、冷却系統２０，３０の間の熱干渉を抑制することができるため、各冷却系統２０，３０における冷却機能の低下を回避することができる。
　（４）気液分離部２４，３４は、冷却系統２０，３０から流入した冷却水に旋回流を発生させることにより冷却水と気体成分とを分離する。このような気液分離部２４，３４を用いれば、小型でありながら気液分離の可能な構成を容易に実現することができる。
　（５）気液分離部２４，３４及びタンク部４０は、タンク部４０の液面の下限液面Ｌ２０よりも鉛直方向上方に気液分離部２４，３４の液面の下限液面Ｌ１０が位置する位置関係となるように配置されている。これにより、仮に気液分離部２４，３４の水位が下限液面Ｌ１０まで低下し、且つタンク部４０の水位が下限液面Ｌ２０まで低下した場合でも、気液分離部２４，３４からタンク部４０に冷却水を流すことが可能となる。
　＜第２実施形態＞
　次に、冷却システム１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の冷却システム１０との相違点を中心に説明する。
　図５に示されるように、本実施形態の冷却システム１０では、気液分離部２４とタンク部４０とが隣接して配置されている。気液分離部２４とタンク部４０との間には、それらを隔てるように隔壁９０が設けられている。隔壁９０は、気液分離部２４の右側壁部となり、且つタンク部４０の左側壁部となっている。
　隔壁９０には、気液分離部２４の気体層Ｒ１０とタンク部４０の気体層Ｒ２０とを連通させる連通孔９１と、気液分離部２４の液体層Ｒ１１とタンク部４０の液体層Ｒ２１とを連通させる連通孔９２とが設けられている。すなわち、気液分離部２４の気体層Ｒ１０に貯留される気体成分は隔壁９０の連通孔９１を通じてタンク部４０の気体層Ｒ２０に流入する。気液分離部２４の液体層Ｒ１１に貯留される冷却水は隔壁９０の連通孔９２を通じてタンク部４０の液体層Ｒ２１に流入する。
　以上説明した本実施形態の冷却システム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）気液分離部２４及びタンク部４０は隣接して配置されている。このような構成によれば、気液分離部２４及びタンク部４０の設置スペースを小さくすることができるため、搭載性を更に向上させることができる。
　＜第３実施形態＞
　次に、冷却システム１０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態の冷却システム１０との相違点を中心に説明する。
　図６に示されるように、本実施形態の冷却システム１０では、タンク部４０の内部に隔壁４９ａ，４９ｂが設けられている。隔壁４９ａ，４９ｂは、タンク部４０の底面から上方に向かって延びるように形成されており、且つタンク部４０の幅方向に所定の隙間を隔てて配置されている。隔壁４９ａ，４９ｂの間の隙間は気体層を形成している。隔壁４９ａ，４９ｂは、タンク部４０の内部空間を貯留室Ｒ３０，Ｒ３１に区画している。貯留室Ｒ３０は、気液分離部２４から液体流路Ｗ１０を通じてタンク部４０の内部に流入する冷却水を貯留する部分である。貯留室Ｒ３１は、気液分離部３４から液体流路Ｗ２０を通じてタンク部４０の内部に流入する冷却水を貯留する部分である。
　貯留室Ｒ３０及び貯留室Ｒ３１は、タンク部４０の内部の上方において連通されている。貯留室Ｒ３０及び貯留室Ｒ３１のそれぞれの上方の空間は、気液分離部２４から気体流路Ｗ１１を通じてタンク部４０の内部に流入する気体成分、及び気液分離部３４から気体流路Ｗ２１を通じてタンク部４０の内部に流入する気体成分が貯留される部分となっている。
　以上説明した本実施形態の冷却システム１０によれば、以下の（７）及び（８）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
　（７）隔壁４９ａ，４９ｂによりタンク部４０の内部に形成された貯留室Ｒ３０，Ｒ３１には、気液分離部２４，３４において分離された冷却水がそれぞれ流入する。このような構成によれば、各冷却系統２０，３０を流れる冷却水が混ざることにより発生する冷却系統２０，３０の間の熱干渉を抑制することができる。よって、冷却系統２０，３０のいずれか一方、あるいはそれらの両方で冷却機能が低下するような状況を回避することができる。
　（８）特に、本実施形態の冷却システム１０のように、隔壁４９ａ，４９ｂの間に空気層が形成されていれば、それが断熱構造として機能するため、冷却系統２０，３０の間の熱干渉を、より的確に抑制することができる。そのため、冷却系統２０，３０のいずれか一方、あるいはそれらの両方で冷却機能が低下するような状況を、より的確に回避することができる。
　＜第４実施形態＞
　次に、冷却システム１０の第４実施形態について説明する。以下、第１実施形態の冷却システム１０との相違点を中心に説明する。
　図７に示されるように、本実施形態の冷却システム１０では、タンク部４０の外壁部４００が、内側外壁部４０１及び外側外壁部４０２からなる二重構造となっている。内側外壁部４０１と外側外壁部４０２との間には空気層Ｓが形成されている。この空気層Ｓにより、タンク部４０の外部から内部への入熱が抑制されている。すなわち、本実施形態では、内側外壁部４０１及び外側外壁部４０２が断熱構造として機能している。
　以上説明した本実施形態の冷却システム１０では、以下の（９）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
　（９）タンク部４０の外壁部４００には、その外部から内部への入熱を抑制する断熱構造が設けられている。このような構成によれば、タンク部４０の外部から内部に熱が伝達され難くなるため、タンク部４０の外部の熱によりタンク部４０の内部の冷却水の温度が上昇するような状況を回避することができる。すなわち、タンク部４０の外部から冷却系統２０，３０への熱干渉を回避することができる。よって、各冷却系統２０，３０における冷却機能の低下を回避することができる。
　＜第５実施形態＞
　次に、冷却システム１０の第５実施形態について説明する。以下、第１実施形態の冷却システム１０との相違点を中心に説明する。
　図８に示されるように、本実施形態の冷却システム１０では、気液分離部２４が、熱交換器２２のタンク２２０のハウジング２２１に一体化されている。具体的には、気液分離部２４の上側タンク部５１の外壁部５１０及び下側タンク部５２の外壁部５２０は、熱交換器２２のタンク２２０のハウジング２２１に一体的に組み付けられている。
　なお、熱交換器２２のタンク２２０のハウジング２２１の内部には、発熱体２１から流出した高温の冷却水が流入する。タンク２２０は、流入した冷却水を、熱交換器２２に設けられる図示しない複数のチューブに分配する。熱交換器２２では、チューブの内部を流れる冷却水と、チューブの外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、冷却水の熱が空気に放出されて、冷却水が冷却される。
　図８に示されるように、気液分離部２４の底壁部５２１には、流入口７４が形成されている。タンク２２０のハウジング２２１の内部を流れる冷却水は、流入口７４を通じて気液分離部２４の内部に導入される。流入口７４を通じて気液分離部２４の内部に導入された冷却水は、流路形成プレート６０に導入されることにより、旋回流となって気液分離室Ｒ１に吐出される。これにより、冷却水に含まれる気体成分が気液分離室Ｒ１で分離される。
　以上説明した本実施形態の冷却システム１０によれば、以下の（１０）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
　（１０）気液分離部２４の外壁部５１０，５２０は、熱交換器２２のタンク２２０のハウジング２２１に一体的に組み付けられている。このような構成によれば、熱交換器２２の設置スペースとは別に気液分離部２４の設置スペースを確保する必要がなくなるため、搭載性を更に向上させることができる。
　＜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。
　・第５実施形態の冷却システム１０では、熱交換器２２のタンク２２０のハウジング２２１に代えて、ポンプ２３のハウジングに気液分離部２４の外壁部５１０，５２０が一体的に組み付けられていてもよい。このような構成であれば、ポンプ２３の設置スペースとは別に気液分離部２４の設置スペースを確保する必要がなくなるため、搭載性を更に向上させることができる。また、タンク部４０の外壁部４００がポンプ２３のハウジングに一体的に組み付けられていてもよい。このような構成であれば、ポンプ２３の設置スペースとは別にタンク部４０の設置スペースを確保する必要がなくなるため、搭載性を更に向上させることができる。
　・各実施形態の冷却システム１０は、第２冷却系統３０を有しない構成であってもよい。すなわち、冷却システム１０は、第１冷却系統２０、気液分離部２４、及びタンク部４０のみにより構成することも可能である。
　・各実施形態の冷却システム１０は、２つの冷却系統に限らず、３つ以上の複数の冷却系統により構成されるものであってもよい。
　・気液分離部は、冷却系統を循環する冷却水の一部が流入するものに限らず、冷却系統を流れる冷却水の全てが流入するものであってもよい。このような気液分離部としては、例えば図９に示される冷却システム１０の気液分離部２４がある。図９に示される冷却システム１０は、発熱体２１を冷却するための冷却系統２０を備えている。冷却系統２０では、ポンプ２３により圧送される冷却水が、熱交換器２２、発熱体２１、気液分離部２４、タンク部４０、逆止弁８０の順で流れた後にポンプ２３に再び戻されるように循環する。この冷却系統２０に用いられる発熱体３１としては、例えば電気自動車に搭載される動力源としての電動機や、電動機に電力を供給する電池、電動機を駆動するためのインバータ装置等がある。熱交換器２２としては、例えばラジエータが用いられる。このような冷却系統２０では、エンジンを冷却するための冷却系統と比較すると冷却水の流量が少ないため、冷却系統２０を流れる冷却水の全てを気液分離部２４に流入させる構成であっても、冷却水に含まれる気体成分を的確に分離することが可能である。
　・気液分離部２４の構造としては、図２及び図３に示される構造に限らず、任意の構造を採用することができる。例えば気液分離部２４は、図１０及び図１１に示されるような構造を有するものであってもよい。図１０及び図１１に示される気液分離部２４では、タンク本体５０の内部に、その底壁部５０ｂの内面から軸線ｍ１に沿って鉛直方向上方Ｚ１に延びるように突出部５３が形成されている。タンク本体５０の側壁部５０ａには、その外面から突出するように流入パイプ７０が形成されている。流入パイプ７０は、突出部５３の先端部よりも鉛直方向下方Ｚ２に配置されている。タンク本体５０の底壁部５０ｂには、その外面から突出するように流出パイプ７１が形成されている。この気液分離部２４では、流入パイプ７０からタンク本体５０の内部に流入した冷却水が、図１１に矢印で示されるようにタンク本体５０の側壁部５０ａの内周面に沿って流れることにより、冷却水に旋回流が形成される。その際、冷却水が突出部５３の外周面に沿って軸線ｍ１を中心とする周方向に流れることにより、更に冷却水に旋回流が形成され易くなっている。これにより、タンク本体５０の内部に冷却水の渦が形成されるため、その遠心力により、冷却水に含まれる気体成分が分離される。結果として、タンク本体５０の下部に、液体状の冷却水が集まり、タンク本体５０の上部に、冷却水に含まれる気体成分が集まる。タンク本体５０の下部に集められた冷却水は、流出パイプ７１を通じて外部に排出される。このような気液分離部２４を用いれば、図２及び図３に示される気液分離部２４と比較すると、冷却水に作用する圧力損失を低減することが可能である。
　・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 (11)

  1. 　ポンプ（２３）により圧送される冷却水が発熱体（２１）と熱交換器（２２）との間を循環しており、前記発熱体の熱を冷却水が吸収することにより前記発熱体が冷却されるとともに、前記熱交換器において冷却水の放熱が行われる冷却系統（２０）と、
    　前記冷却系統を循環する冷却水が流入し、流入した冷却水中に含まれる気体成分を分離する気液分離部（２４）と、
    　前記気液分離部とは別に設けられ、前記気液分離部において分離された冷却水及び気体成分が個別の流路（Ｗ１０，Ｗ１１）を通じて流入して貯留され、貯留される冷却水を前記冷却系統に戻すとともに、前記冷却系統の冷却水の体積膨張により増加した余分な冷却水を一時的に貯留することの可能なタンク部（４０）と、
    　を備える車両の冷却システム。
  2. 　複数の前記冷却系統（２０，３０）を備え、
    　前記気液分離部（２４，３４）は、複数の前記冷却系統のそれぞれに個別に設けられ、
    　前記タンク部には、複数の前記気液分離部のそれぞれにおいて分離された冷却水及び気体成分が流入して貯留されている
    　請求項１に記載の車両の冷却システム。
  3. 　前記タンク部には、その内部空間を複数の貯留室（Ｒ３０，Ｒ３１）に区画する隔壁（４９ａ，４９ｂ）が設けられ、
    　複数の前記貯留室には、複数の前記気液分離部において分離された冷却水がそれぞれ流入する
    　請求項２に記載の車両の冷却システム。
  4. 　前記タンク部から前記冷却系統に冷却水を戻すための流路（Ｗ１２，Ｗ２２）には、前記冷却系統から前記タンク部に向かう方向への冷却水の流れを規制する逆止弁（８０，８１）が設けられている
    　請求項２又は３に記載の車両の冷却システム。
  5. 　前記気液分離部及び前記タンク部は隣接して配置されている
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
  6. 　前記気液分離部の外壁部（５１０，５２０）は、前記熱交換器のタンク（２２０）のハウジング（２２１）に一体的に取り付けられている
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
  7. 　前記気液分離部の外壁部は、前記ポンプのハウジングに一体的に取り付けられている
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
  8. 　前記タンク部の外壁部は、前記ポンプのハウジングに一体的に取り付けられている
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
  9. 　前記気液分離部は、前記冷却系統から流入した冷却水に旋回流を発生させることにより冷却水と気体成分とを分離する
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
  10. 　前記タンク部には、その外部から内部への入熱を抑制する断熱構造（４０１，４０２）が設けられている
    　請求項１～９のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
  11. 　前記タンク部において予め設定されている液面の下限位置を前記タンク部の下限液面とし、前記気液分離部において予め設定されている液面の下限位置を前記気液分離部の下限液面とするとき、
    　前記気液分離部及び前記タンク部は、前記タンク部の下限液面よりも鉛直方向上方に前記気液分離部の下限液面が位置する位置関係となるように配置されている
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載の車両の冷却システム。
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