具有冷卻劑入口的管道的製作方法

2023-10-06 03:26:44 3

專利名稱：具有冷卻劑入口的管道的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有冷卻劑入口的管道的結構。
背景持術近年來，在混合動力車輛等中，已經開發了經濟行駛系統(也稱作怠速停止系統等)，其當車輛在路口處停車時自動使發動機停機，並當駕駛員進行重啟動車輛的操作時重啟動發動機。
在此系統中，需要將電力供應到輔機(空調、頭燈、音頻系統等)並供應到可運轉來重啟動發動機的電動發電機。因此，安裝了具有不同電壓的兩個電源(12V蓄電池、36V蓄電池和200V蓄電池或更高)以及包括逆變器和變壓器的PCU(電力控制單元)。PCU經由電纜連接到這兩個電源，並且還連接到安裝在發動機這一側上的電動發電機。
為了防止由PCU內的電路引起的溫度升高，由冷卻劑來冷卻PCU。用於PCU的此冷卻劑提供了具有冷卻劑循環通路的冷卻系統，其中通過電動水泵和散熱器實現與外部空氣的熱交換，該系統與用於發動機的冷卻劑分離設置。
不僅在上述PCU中所採用的冷卻系統中，而且在通常使用冷卻劑的上述冷卻系統中，都在作為存儲冷卻劑的區域並定期填充冷卻劑的循環通路中設置了具有冷卻劑入口的管道。此具有冷卻劑入口的管道是能夠臨時積蓄冷卻劑的箱形，且設置有用於將箱中的冷卻劑輸送到冷卻劑循環通路的輸送埠、用於將循環通過冷卻劑循環通路的冷卻劑返回到箱中的返回埠、以及用於將冷卻劑注入到箱中的入口。在日本專利早期公開No.2004-082921中公開了使用了這種具有冷卻劑入口的管道的冷卻劑循環通路的一個示例。
但是，在具有上述構造的使用了具有冷卻劑入口的管道的冷卻劑循環通路中，存在這樣的問題，即當使用電動水泵來使冷卻劑循環時，空氣混入到該通路中或者在該通路中產生空氣的問題。尤其是，在車輛等中，用於布置冷卻劑循環通路的空間通常受到限制。於是，在保持水泵容量的情況下減小了冷卻劑循環通路和具有冷卻劑入口的管道的尺寸，結果冷卻劑循環通路變得複雜。這易於增大在冷卻劑循環通路中混入空氣的可能性。
空氣混入到冷卻通路中會導致諸如水泵異常噪聲、水泵耐久性下降、以及為了去除冷卻通路中的空氣而縮短工作循環之間的間隔等問題。而且，還建議將冷卻劑循環通路完全密封以避免空氣混入。但是在此情況下，已知的是具有冷卻劑入口的管道應該增大尺寸，這與減小具有冷卻劑入口的管道的尺寸的需求相背。此外，考慮到其他設備的布置，也難以對冷卻劑循環通路進行修改。

發明內容
本發明所要解決的問題是當使用冷卻劑循環通路通過使冷卻劑循環來冷卻冷卻目標時，由於冷卻劑循環通路和具有冷卻劑入口的管道的尺寸減小以及由此導致的複雜的冷卻劑循環通路，使得空氣混入到冷卻系統中的情況趨於增多。因此，本發明的目的是提供一種具有冷卻劑入口的管道，其具有能夠將冷卻劑循環通路中產生的空氣有效去除的結構。
根據本發明結合在使冷卻劑循環以冷卻待冷卻設備的冷卻劑循環通路中的具有冷卻劑入口的管道包括儲液器，其用於存儲所述冷卻劑；輸送埠，其設置在所述儲液器中並用於將所述儲液器中的所述冷卻劑輸送到所述冷卻劑循環通路中；返回埠，其設置在所述儲液器中並用於將通過所述冷卻劑循環通路循環的所述冷卻劑返回到所述儲液器中；分隔壁，其設置在所述儲液器中以界定具有U形轉彎區域的流動通路，所述U形轉彎區域使所述冷卻劑的流動方向改變約180°的角度，使得所述輸送埠布置在所述流動通路的一端上且所述返回埠布置在所述流動通路的另一端上；和入口，其使所述分隔壁的面對所述U形轉彎區域的端部以及所述U形轉彎區域的一部分暴露，並用於將所述冷卻劑注入到所述儲液器中。
根據本發明的具有冷卻劑入口的管道，可以認為從返回埠返回到儲液器中的冷卻劑沿著形成在儲液器內的U形流動通路朝向輸送埠流動。首先，從返回埠返回到儲液器中的冷卻劑被認為包含大量空氣。從返回埠返回到儲液器中的冷卻劑中所包含的空氣大多將在引導到U形轉彎區域的區域中上浮。而且，因為分隔壁的面對U形轉彎區域的端部以及U形轉彎區域的一部分在入口處被暴露，所以上浮的空氣經過此入口進一步向上以釋放到儲液器的外部。去除了空氣的冷卻劑將接著朝向輸送埠流動，並通過冷卻劑循環通路來循環。
於是，按照根據本發明的具有冷卻劑入口的管道，可以有效地去除在冷卻劑循環通路內產生的空氣，並且即使在冷卻劑循環通路和具有冷卻劑入口的管道的尺寸縮減而使得冷卻劑循環通路的結構複雜的情況下，也可以防止空氣混入到冷卻劑循環通路中。
根據與附圖結合對本發明進行的以下詳細描述，本發明的前述和其他目的、特徵、方面和優點將變得更加清楚。


圖1是解釋車輛的PCU冷卻系統的構造的圖，其採用了根據本發明第一實施例的具有冷卻劑入口的管道。
圖2是示出本發明第一實施例中具有冷卻劑入口的管道的總體立體圖。
圖3是沿著圖2的箭頭線III-III所取的剖視圖。
圖4是沿著圖2的箭頭線IV-IV所取的剖視圖。
圖5是沿著圖2的箭頭線V-V所取的剖視圖。
圖6是沿著圖2的箭頭線VI-VI所取的剖視圖。
圖7是與圖2的箭頭線VI-VI對應的剖視圖，其示出根據本發明第二實施例的具有冷卻劑入口的管道。
具體實施例方式
下面將參考附圖對根據本發明的每個實施例中的具有冷卻劑入口的管道進行說明。每個實施例中相同或對應的部件由相同標號來表示，並不再重複其說明。以下實施例將解釋作為本發明應用示例的情況，其中根據本發明的具有冷卻劑入口的管道應用到用於冷卻車輛PCU的冷卻劑循環通路。但是，本發明不限於用於車輛PCU的冷卻劑循環通路。可以將本發明應用到廣泛用於相似冷卻目的的冷卻劑循環通路。
第一實施例將參考圖1至5描述第一實施例中的具有冷卻劑入口的管道100。
首先，將參考圖1描述用於PCU 200的冷卻系統。此冷卻系統包括具有冷卻劑入口的管道100、設置在車輛前部中用於PCU 200的散熱器300、設置在PCU 200下方的電動水泵400和電動發電機401、作為待冷卻設備的PCU 200、以及用於連接這些元件並使作為冷卻劑的冷卻劑循環的管路500、501、502、503。
PCU 200的冷卻劑返回埠206連接有管路502，管路502連接到散熱器300的下箱管路314。從下箱312注入的冷卻劑被輸送到PCU 200。此散熱器300是豎流式的。PCU 200的冷卻劑輸送埠208連接有管路503，管路503耦合到具有冷卻劑入口的管道100的冷卻劑返回埠。具有冷卻劑入口的管道100的冷卻劑輸送埠連接有管路500，管路500耦合到電動水泵400和電動發電機401。電動發電機401連接有管路501，管路501耦合到散熱器300的上箱管路304。冷卻劑通過此上箱管路304輸送到上箱302。
現在，將參考圖2至6描述具有冷卻劑入口的管道100的具體構造。此具有冷卻劑入口的管道100具有主體部分101，主體部分101充當用於存儲冷卻劑的儲液器。近似圓筒形狀的此主體部分101包括圓筒鼓部分101a、設置在鼓部分101a的一端上與鼓部分101a具有相同外周的圓形側壁101b、設置在鼓部分101a的另一端上從鼓部分101a的外周徑向向外突出的圓形凸緣形狀的側壁101c。
在主體部分101的側壁101b上，引導到主體部分101中的連通孔102h耦合到返回管路102以構成冷卻劑返回埠202。而且，在此側壁101b上，引導到主體部分101中的連通孔104h耦合到輸送管路104以構成冷卻劑輸送埠204。此外，輸送管路104耦合有分支管路103，用於使從輸送管路104輸送的冷卻劑流返回。
連通孔102h在側壁101b中低於其中心的部分處開口。返回管路102在其相對於水平面向下傾斜的狀態下附裝到側壁101b。於是，在圖4的剖視圖中清楚可見，返回管路102在其向下傾斜的狀態下附裝到側壁101b。
在主體部分101中，設置分隔壁110以分隔連通孔102h和連通孔104h。此分隔壁110的一端連接到側壁101b的內表面以將連通孔102h與連通孔104h分離。分隔壁的上端和下端也連接到鼓部分101a的內表面以將鼓部分101a的內部空間分為左側和右側。分隔壁110的另一端具有端部110t，端部110t不接觸側壁101c以在作為主體部分101另一端的側壁101c側上形成U形轉彎區域110U(見圖6)。這樣，分隔壁110設置在主體部分101中，從而界定了具有U形轉彎區域110U的流動通路R1，以在具有冷卻劑入口的管道100中將冷卻劑的流動方向改變約180度，其中冷卻劑輸送埠204布置在流動通路R1的一端上且冷卻劑返回埠202布置在流動通路R1的另一端上。
此外，在側壁101c附近的鼓部分101a的上側上，設置了入口105h用於將冷卻劑注入到主體部分101中。此入口105h具有注入管路105和耦合到其的廣口管路106。廣口管路106可拆卸地附裝有蓋107，用於關閉廣口管路106。入口105h定位為使得分隔壁110的面向U形轉彎區域110U的端部110t和流動通路R1中U形轉彎部分110U的一部分被暴露。此外，分隔壁110的端部110t的上端設置有臺階部分110a，其從端部110t朝向冷卻劑返回埠202凹入。
如圖4至6可以清楚地看到，側壁101c的與分隔壁110的端部110t相對的內表面壁形成為凹形101r，且例如在本實施例中，其形成為半球形。此外，如圖4和5可以清楚地看到，在流動通路R1的上側上，設置了向上傾斜到入口105的傾斜表面101d。
根據具有上述構造的具有冷卻劑入口的管道100，首先如圖3至5所示，冷卻劑存儲到由L1表示的水平。在使冷卻劑循環時，如圖6的箭頭所示，從返回管路102和連通孔102h返回到主體部分101中的冷卻劑將沿著形成在主體部分101內的U形轉彎通路R1向著連通孔104h和輸送管路104流動。
假設從返回管路102和連通孔102h返回到主體部分101的冷卻劑中包含大量空氣。但是從連通孔102h返回到主體部分101的冷卻劑中所包含的空氣大多將在引導到U形轉彎區域110U的區域中上浮。而且，因為分隔壁面向U形轉彎區域110的端部110t和U形轉彎部分110U的一部分在入口105h處暴露，所以上浮的空氣將經過此入口105h進一步向上釋放到箱的外部。此後，去除了空氣的冷卻劑向著輸送埠流動並通過冷卻劑循環通路循環。
結果，根據本實施例中的具有冷卻劑入口的管道100，可以有效地將冷卻劑循環通路中產生的空氣去除到外部，並且即使在冷卻劑循環通路和具有冷卻劑入口的管道的尺寸縮減使得冷卻劑循環通路的結構複雜的情況下，也可以防止空氣混入到冷卻劑循環通路中。
在流動通路R1的上側上，設置了向上傾斜到入口105的傾斜表面101d。這促進了上浮的空氣向著入口105的流動。根據冷卻劑系統的構造，如果產生了較少量的空氣，則可以在不設置傾斜表面101d的情況下從入口105充分地釋放空氣。
此外，連通孔102h在側壁101b中低於其中心的部分處開口，且返回管路102在其相對於水平面向下傾斜的狀態下附裝到側壁101b。這允許返回到管路101中的冷卻劑加入到存儲在管路101中的冷卻劑，從而防止由於冷卻劑的衝擊而產生空氣。但是，在空氣量可能不會引起任何問題的情況下，設置連通孔102h和將返回管路102附裝到側壁101b的方式不受具體限制。
此外，為了促進冷卻劑通過U形轉彎區域110U的流動並避免由冷卻劑對側壁101c的衝擊而產生空氣，側壁101c的內表面壁形成為半球形。但是，在通過流動通路R1流動的冷卻劑的流速相對較低且冷卻劑對側壁101c的衝擊產生空氣不會引起任何問題的情況下，側壁101c的內表面壁可以是平坦的。
第二實施例現在，將參考圖7描述第二實施例中具有冷卻劑入口的管道100A。
根據上述第一實施例中具有冷卻劑入口的管道100，在主體部分101內的流動通路R1中，設置分隔壁110以形成一個U形轉彎區域110U。但是，在本實施例的具有冷卻劑入口的管道100A的主體部分101內的流動通路R2中，設置分隔壁210a、210b以形成兩個U形轉彎區域210U、211U。
具體地，連接到側壁101c並設置為向著側壁101b延伸的分隔壁210a、以及連接到側壁101b並設置為向著側壁101c延伸的分隔壁210b被交錯布置。界定了具有兩個U形轉彎區域210U、211U的流動通路R2，每個U形轉彎區域都使冷卻劑的流動方向改變約180度，冷卻劑輸送埠204布置在流動通路R2的一端上，且冷卻劑返回埠202布置在流動通路R2的另一端上。因此，在上述第一實施例中，冷卻劑返回埠202和冷卻劑輸送埠204布置在主體部分101的相同端面上，而在本實施例中，冷卻劑返回埠202和輸送埠204分別布置在主體部分101的相對端面上。
而且，對於在側壁101c的附近設置在鼓部分101a的上側上用於將冷卻劑注入到主體部分101中的入口105h，在本實施例中，可以在兩個位置處設置兩個入口105h，使得分隔壁210a、210b的分別面對U形轉彎區域210U、211U的每個端部210t和流動通路R2中每個U形轉彎區域210U、211U的一部分被暴露。此外，側壁101b、101c的與分隔壁210a、211b的各自端部210t相對的內表面壁形成為凹形210r，並在本實施例中也可以形成為半球形。對於此實施例的其他部分，可以採用與上述第一實施例相似的構造。
具有上述構造的具有冷卻劑入口的管道100A可以實現與上述具有冷卻劑入口的管道100相同的效果。而且，本實施例中具有冷卻劑入口的管道100A允許設置較長的流動通路R2來產生兩個將空氣釋放到外部的入口105h。因此，可以有效地從冷卻劑去除空氣。
從上述第一和第二實施例所示的具有冷卻劑入口的管道100、100A可以看到，本發明的特性在於，在箱中的流動通路處設置了用於將冷卻劑的流動方向改變約180°的U形轉彎區域，以將空氣從此區域釋放到外部。因此，分隔壁的數量可以基於本發明的構造來選擇，而不限於上述實施例。
雖然已經詳細解釋和描述了本發明，但是應該清楚地理解的是，這僅作為解釋和示例，而不是作為限制，本發明的精神和範圍僅由所附權利要求的項限制。
本非臨時申請基於2005年6月2日遞交到日本專利局的日本專利申請No.2005-162672，其整個內容通過引用而被包含於此。
權利要求
1.一種具有冷卻劑入口的管道(100)，所述具有冷卻劑入口的管道包括在冷卻劑循環通路中，所述冷卻劑循環通路使冷卻劑循環以冷卻待冷卻設備(200)，所述具有冷卻劑入口的管道包括儲液器(101)，其用於存儲所述冷卻劑；輸送埠(204)，其設置在所述儲液器(101)中並用於將所述儲液器(101)中的所述冷卻劑輸送到所述冷卻劑循環通路中；返回埠(202)，其設置在所述儲液器(101)中並用於將通過所述冷卻劑循環通路循環的所述冷卻劑返回到所述儲液器(101)中；分隔壁(110、210a、210b)，其設置在所述儲液器(101)中以界定具有U形轉彎區域(110U、210U、211U)的流動通路(R1、R2)，所述U形轉彎區域使所述冷卻劑的流動方向改變約180°的角度，使得所述輸送埠(204)布置在所述流動通路(R1、R2)的一端上且所述返回埠(202)布置在所述流動通路(R1、R2)的另一端上；和入口(105h)，其使所述分隔壁(110、210a、210b)的面對所述U形轉彎區域(110U、210U、211U)的端部(110t、210t)和所述U形轉彎區域(110U、210U、211U)的一部分暴露，並用於將所述冷卻劑注入到所述儲液器(101)中。
2.如權利要求1所述的具有冷卻劑入口的管道，其中所述儲液器(101)的與所述分隔壁(110、210a、210b)的所述端部(110t、210t)相對的內表面壁形成為凹形(101r、210r)。
3.如權利要求1所述的具有冷卻劑入口的管道，其中所述流動通路(R1、R2)的上側設置有向上傾斜到所述入口(105h)的傾斜表面(101d)。
4.如權利要求1所述的具有冷卻劑入口的管道，其中所述返回埠(202)附裝到所述儲液器(101)以使得所述返回埠(202)相對於水平面向下傾斜。
5.如權利要求1所述的具有冷卻劑入口的管道，其中所述儲液器(101)是近似圓筒形，所述輸送端(204)和所述返回埠(202)設置在所述儲液器(101)的一端上，設置在所述儲液器(101)內的所述分隔壁(110)的一端連接到所述儲液器(101)的內壁以分隔所述儲液器(101)的一端上的所述輸送埠(204)與所述返回埠(202)，且所述分隔壁(110)的另一端界定所述端部(110t)以在所述儲液器(101)的另一端上形成所述U形轉彎區域(110U)。
全文摘要
本發明公開了一種具有冷卻劑入口的管道，其在主體部分內設置有分隔壁(110)。在主體部分中，界定了具有U形轉彎區域(110U)的流動通路，該U形轉彎區域將冷卻劑的流動方向改變180°。從連通孔(102h)返回到主體部分的冷卻劑中包含的空氣大多在引導到U形轉彎區域(110U)的區域中上浮，並從入口(105h)釋放到外部。使用此構造，可以提供一種具有冷卻劑入口的管道，其具有能夠將冷卻劑循環通路中產生的空氣有效釋放的結構。
文檔編號H05K7/20GK1873235SQ20061008362
公開日2006年12月6日 申請日期2006年5月29日 優先權日2005年6月2日
發明者秋山忠史, 大野友浩 申請人:豐田自動車株式會社