(57)【要約】【課題】ヒータコアへの気泡の流入を抑えることのできる冷却水通路の分岐構造を提供する。【解決手段】冷却水通路の分岐構造は、内燃機関のウォータジャケットを通過した冷却水を分流する分岐部を備える。分岐部は、ウォータジャケットを通過した冷却水が流入するメイン通路５１、メイン通路５１から分岐しておりラジエータに冷却水を送るラジエータ用通路５２、メイン通路５１から分岐しておりヒータコアに冷却水を送るヒータ用通路５３、ラジエータ用通路５２から分岐しておりリザーバタンクに冷却水を送るタンク用通路５５、被冷却部材を通過した冷却水が流入するとともにタンク用通路５５から分岐した被冷却部材用通路５６を備えている。タンク用通路５５は、ラジエータ用通路５２の上部から分岐しており、ヒータ用通路５３は、ラジエータ用通路５２にあってメイン通路５１から分岐した分岐部の上部よりも下方の位置でメイン通路５１から分岐している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機のウォータジャケットを通過した冷却水を分流する分岐部を備える冷却水通路の分岐構造であって、
前記分岐部は、
前記ウォータジャケットを通過した冷却水が流入するメイン通路と、
前記メイン通路から分岐しておりラジエータに冷却水を送るラジエータ用通路と、
前記メイン通路から分岐しておりヒータコアに冷却水を送るヒータ用通路と、
前記ラジエータ用通路から分岐しておりリザーバタンクに冷却水を送るタンク用通路と、
前記原動機とは異なる被冷却部材を通過した冷却水が流入するとともに前記タンク用通路から分岐した被冷却部材用通路と、を備えており、
前記タンク用通路は、前記ラジエータ用通路の上部から分岐しており、
前記ヒータ用通路は、前記ラジエータ用通路にあって前記メイン通路から分岐した分岐部の上部よりも下方の位置で前記メイン通路から分岐している
冷却水通路の分岐構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水通路の分岐構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、内燃機関のウォータジャケットを通過した冷却水を分流する分岐部を備える冷却水通路の分岐構造が開示されている。この分岐部は、内燃機関からラジエータへの第１流路を形成する内側配管と、内側配管との間に環状の第２流路を形成する外側配管とを備えており、二重管構造になっている。そして、内側配管の下側には内側開口部が設けられており、外側配管の上側にはヒータ用配管に連通する外側開口部が設けられている。
【０００３】
こうした分岐構造によれば、内側配管を流れる冷却水の一部が、内側開口部を通って第２流路に流出し、第２流路から外側開口部を通ってヒータ用配管に供給される。上記内側開口部は内側配管の下側に設けられているため、内側配管に流れる冷却水に気泡が含まれている場合であっても、第２流路には気泡が流入することは少なく、ヒータ用配管に気泡は流入しにくくなっている。そのため、ヒータコアへの気泡の流入が抑えられ、これにより気泡がヒータコアを通過する際に生じる異音が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１５７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構造では、内側配管の下側に設けられた内側開口部が絞りになるため、ヒータ用配管に流入する冷却水の量が減少してしまう。そのため、他の構造でヒータコアへの気泡の流入を抑えることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する分岐構造は、原動機のウォータジャケットを通過した冷却水を分流する分岐部を備える冷却水通路に適用される。前記分岐部は、前記ウォータジャケットを通過した冷却水が流入するメイン通路と、前記メイン通路から分岐しておりラジエータに冷却水を送るラジエータ用通路と、前記メイン通路から分岐しておりヒータコアに冷却水を送るヒータ用通路と、前記ラジエータ用通路から分岐しておりリザーバタンクに冷却水を送るタンク用通路と、前記原動機とは異なる被冷却部材を通過した冷却水が流入するとともに前記タンク用通路から分岐した被冷却部材用通路と、を備えている。そして、前記タンク用通路は、前記ラジエータ用通路の上部から分岐しており、前記ヒータ用通路は、前記ラジエータ用通路にあって前記メイン通路から分岐した分岐部の上部よりも下方の位置で前記メイン通路から分岐している。
【０００７】
同構成によれば、原動機の始動が開始されると、原動機のウォータジャケットを通過した冷却水がメイン通路を介してヒータ用通路に流れ込むようになる。そのヒータ用通路は、メイン通路から分岐するラジエータ用通路の分岐部の上部よりも下方の位置でメイン通路から分岐しているため、冷却水に気泡が含まれている場合、その気泡はまず、メイン通路の上部に溜まる。従って、ヒータ用通路に気泡は流れ込み難くなる。
【０００８】
ここで、メイン通路の上部に生じる気泡溜まりに気泡が溜まり続けることにより当該気泡溜まりの体積が過剰に大きくなると、ヒータ用通路に気泡が流れ込むおそれがある。そのため、そうした気泡溜まりに気泡が溜まり続けることは、ヒータコアへの気泡の流入を抑えるうえで好ましくない。この点、同構成によれば、気泡溜まりに気泡が溜まり続けることも抑えることができる。
【０００９】
すなわち、原動機の始動直後においてはラジエータへの冷却水供給がほとんど生じないため、ラジエータ用通路内は止水域となっている。このようにしてラジエータ用通路内が止水域となっているときに、被冷却部材用通路からタンク用通路に冷却水が流れ込むと、この冷却水の流れによって、メイン通路の上記気泡溜まりから、ラジエータ用通路の上部から分岐しているタンク用通路へと向かう冷却水の流れが生じる。これにより気泡溜まりの気泡は、冷却水と共にラジエータ用通路の上部を通ってタンク用通路に流れ込み、リザーバタンクにて捕集される。そのため、気泡溜まりに気泡が溜まり続けることもなく、ヒータコアへの気泡の流入を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】冷却水通路の分岐構造についてその一実施形態が適用される冷却装置の模式図。
【図２】同実施形態の各部材の鉛直方向における位置関係を示す模式図。
【図３】同実施形態の冷却水通路の分岐構造の斜視図。
【図４】図３に示す矢印Ａ方向から見た分岐構造の模式図。
【図５】機関停止中における分岐構造の作用を示す斜視図。
【図６】機関始動直後における分岐構造の作用を示す斜視図。
【図７】同実施形態の変更例における分岐構造の斜視図。
【図８】同実施形態の変更例における分岐構造の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、冷却水通路の分岐構造の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。なお、以下では、鉛直方向の上方を「上」といい、鉛直方向の下方を「下」という。
図１に、原動機である内燃機関１０に適用される冷却装置２００を示す。この図１に示すように、内燃機関１０のシリンダブロックやシリンダヘッドには、冷却水が流れるウォータジャケット１０Ｗが設けられている。
【００１２】
ウォータジャケット１０Ｗの第１出口１９Ｂ１には、内燃機関１０のウォータジャケット１０Ｗを通過した冷却水を分流する分岐部５０が接続されている。この分岐部５０は、例えばブロック形状であってその内部には冷却水通路が形成されている。
【００１３】
分岐部５０とウォータジャケット１０Ｗの入口１９Ａとは、ラジエータ用配管８２で接続されている。このラジエータ用配管８２には、冷却水の流れ方向においてその上流から順に、外気との熱交換を通じて冷却水を冷却するラジエータ９２、電子式のサーモスタット９７、電動式のウォータポンプ（以下、ポンプと記載）９８が設けられている。従って、サーモスタット９７が開弁している場合、ウォータジャケット１０Ｗを通過した冷却水が、分岐部５０、ラジエータ９２、サーモスタット９７、及びポンプ９８を経由してウォータジャケット１０Ｗに戻るようになっている。なお、サーモスタット９７やポンプ９８の駆動は、中央処理装置（ＣＰＵ）や制御用のプログラム等が記憶されたメモリなどを備える制御装置１００によって制御される。例えば、機関運転中であれば、制御装置１００は、ポンプ９８の吐出量が適切なものとなるように制御する。また、冷却水の水温が規定の開弁温度に達すると、制御装置１００はサーモスタット９７を開弁させる。一方、冷却水の水温が規定の閉弁温度以下になると、制御装置１００はサーモスタット９７を閉弁させる。ちなみに、冷間始動時には、冷却水の水温が上記閉弁温度以下になっているため、サーモスタット９７は閉弁状態になり、ラジエータ用配管８２内の冷却水循環は停止する。
【００１４】
また、分岐部５０とポンプ９８とは、ヒータ用配管８３で接続されている。このヒータ用配管８３には、冷却水との熱交換によって車室に送風される空気を温めるヒータコア９３が設けられている。従って、ウォータジャケット１０Ｗを通過した冷却水は、分岐部５０、ヒータコア９３、及びポンプ９８を経由してウォータジャケット１０Ｗに戻るようになっている。
【００１５】
また、分岐部５０とラジエータ９２とは、タンク用配管８５で接続されている。このタンク用配管８５には、冷却水を貯留した液溜まり部とこの液溜まり部の上方に位置する空気溜まり部を有するリザーバタンク９５が設けられている。
【００１６】
また、分岐部５０とウォータジャケット１０Ｗの第２出口１９Ｂ２とは、被冷却部材用配管８６で接続されている。この被冷却部材用配管８６は、冷却水によって冷却される被冷却部材である過給機９６のウォータジャケットが接続されている。従って、ウォータジャケット１０Ｗを通過した冷却水は、第２出口１９Ｂ２、過給機９６のウォータジャケット、分岐部５０、ヒータコア９３或いはラジエータ９２、及びポンプ９８を経由してウォータジャケット１０Ｗに戻るようになっている。
【００１７】
また、ヒータ用配管８３におけるヒータコア９３及びポンプ９８の間の部位と分岐部５０とは、気泡抜き配管８４で接続されている。この気泡抜き配管８４は、分岐部５０に溜まった冷却水中の気泡のうちで上記リザーバタンク９５に送ることのできなかった気泡をヒータ用配管８３に送るための配管である。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態では、矢印Ｖにて示す鉛直方向の下方から上方に向かって順に、過給機９６、分岐部５０、リザーバタンク９５が配置されている。
図３に、分岐部５０の内部に形成された冷却水通路の形状を示す。
【００１９】
分岐部５０は、ウォータジャケット１０Ｗを通過した冷却水が流入するメイン通路５１を備えている。このメイン通路５１は、分岐部５０に形成された冷却水通路のうちで最も流路断面積が大きい通路になっており、鉛直方向に対して略直交する方向であって且つウォータジャケット１０Ｗの第１出口１９Ｂ１から離れる方向に延びている。このメイン通路５１の一方の端部はウォータジャケット１０Ｗの第１出口１９Ｂ１に接続されており、他方の端部は閉塞されている。
【００２０】
分岐部５０は、メイン通路５１から分岐しておりラジエータ９２に冷却水を送るラジエータ用通路５２を備えている。このラジエータ用通路５２は、分岐部５０に形成された冷却水通路のうちで２番目に流路断面積が大きい通路になっており、鉛直方向に対して略直交する方向であって且つメイン通路５１に直交する方向に延びている。このラジエータ用通路５２の一方の端部はメイン通路５１に接続されており、他方の端部にはラジエータ用配管８２が接続されている。
【００２１】
分岐部５０は、メイン通路５１から分岐しておりヒータコア９３に冷却水を送るヒータ用通路５３を備えている。このヒータ用通路５３は、分岐部５０に形成された冷却水通路のうちで３番目に流路断面積が大きい通路になっており、上記ラジエータ用通路５２の延設方向に対して略反対方向に延びている。このヒータ用通路５３の一方の端部はメイン通路５１に接続されており、他方の端部にはヒータ用配管８３が接続されている。
【００２２】
分岐部５０は、ラジエータ用通路５２から分岐しておりリザーバタンク９５に冷却水を送るタンク用通路５５を備えている。このタンク用通路５５は、分岐部５０に形成された冷却水通路のうちで４番目に流路断面積が大きい通路になっている。タンク用通路５５の一方の端部５５Ｅはラジエータ用通路５２に接続されている。また、タンク用通路５５は鉛直方向に対して略直交する方向であって且つラジエータ用通路５２に対して斜め方向に延びる水平通路部５５Ａと、この水平通路部５５Ａの途中から分岐しており鉛直方向上方に延びる鉛直通路部５５Ｂとを有している。水平通路部５５Ａの末端には、気泡抜き配管８４が接続されており、鉛直通路部５５Ｂの末端には、タンク用配管８５が接続されている。
【００２３】
分岐部５０は、過給機９６のウォータジャケットを通過した冷却水が流入するとともにタンク用通路５５の鉛直通路部５５Ｂから分岐した被冷却部材用通路５６を備えている。この被冷却部材用通路５６は、タンク用通路５５と同等の流路断面積になっている。被冷却部材用通路５６の一方の端部は鉛直通路部５５Ｂに接続されており、他方の端部には被冷却部材用配管８６が接続されている。
【００２４】
図４に示すように、タンク用通路５５の端部５５Ｅは、ラジエータ用通路５２の上部（本実施形態では最上部）であってメイン通路５１から分岐した分岐部５２Ｅから離れた位置にてラジエータ用通路５２から分岐している。
【００２５】
また、ヒータ用通路５３は、ラジエータ用通路５２の上記分岐部５２Ｅの最上部５２Ｕよりも下方の位置でメイン通路５１から分岐している。より詳細には、ヒータ用通路５３にあってメイン通路５１から分岐した分岐部５３Ｅの最上部５３Ｕは、ラジエータ用通路５２の上記最上部５２Ｕよりも下方に位置している。なお、本実施形態では、ヒータ用通路５３の上記最上部５３Ｕの鉛直方向における位置は、ラジエータ用通路５２の上記分岐部５２Ｅの最下部５２Ｄの鉛直方向における位置とほぼ同じになっている。
【００２６】
また、鉛直通路部５５Ｂからの被冷却部材用通路５６の分岐位置は、タンク用通路５５において水平通路部５５Ａと鉛直通路部５５Ｂとが分岐する分岐部５５Ｄから所定の距離Ｌだけ離れた位置に設定されている。なお、被冷却部材用通路５６からタンク用通路５５を介してラジエータ用通路５２に気泡が流れ込むことを抑えるには、上記距離Ｌをできるだけ長くすることが好ましい。
【００２７】
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）図５に、機関停止中に得られる本実施形態の作用を示す。
デッドソーク時には、過給機９６の温度が高い状態で冷却水の循環が停止するため、過給機９６のウォータジャケットには気泡が発生しやすくなる。そして、実際に過給機９６のウォータジャケットにおいて気泡が発生すると、その気泡は浮力により低い箇所から高い箇所へと移動する。ここで、本実施形態では、図２に示したように、鉛直方向の下方から上方に向かって順に、過給機９６、分岐部５０、リザーバタンク９５が配置されている。従って、図５に示すように、過給機９６のウォータジャケットで発生した気泡ＢＵは、当該ウォータジャケット、被冷却部材用配管８６、分岐部５０の被冷却部材用通路５６、分岐部５０の鉛直通路部５５Ｂ、及びタンク用配管８５のそれぞれを満たしている冷却水内を浮力により移動して、最終的にはリザーバタンク９５に到達して捕集される。従って、デッドソーク時において過給機９６のウォータジャケットに気泡が発生しても、その気泡はリザーバタンク９５で捕集することができるようになる。
【００２８】
（２）図６に、機関始動直後に得られる本実施形態の作用を示す。
内燃機関１０の始動が開始されると、内燃機関１０のウォータジャケット１０Ｗを通過した冷却水がメイン通路５１を介してヒータ用通路５３に流れ込むようになる。そのヒータ用通路５３は、メイン通路５１から分岐するラジエータ用通路５２の分岐部５２Ｅの最上部５２Ｕよりも下方の位置でメイン通路５１から分岐しているため、冷却水に気泡が含まれている場合、その気泡はまず、メイン通路５１の末端付近の最上部に溜まる。従って、ヒータ用通路５３に気泡は流れ込み難くなる。
【００２９】
ここで、メイン通路５１の上部に生じる気泡溜まりＢＵＲに気泡が溜まり続けることにより当該気泡溜まりＢＵＲの体積が過剰に大きくなると、気泡溜まりＢＵＲから気泡があふれ出してヒータ用通路５３に気泡が流れ込むおそれがある。そのため、そうした気泡溜まりＢＵＲに気泡が溜まり続けることは、ヒータコア９３への気泡の流入を抑えるうえで好ましくない。この点、本実施形態によれば、気泡溜まりＢＵＲに気泡が溜まり続けることも抑えることができる。
【００３０】
すなわち、内燃機関１０の始動直後においてはサーモスタット９７は閉弁していることが多く、ラジエータ９２への冷却水供給がほとんど生じないため、ラジエータ用通路５２内は止水域となっている。このようにしてラジエータ用通路５２内が止水域となっているときに、被冷却部材用通路５６からタンク用通路５５に冷却水Ｗが流れ込むと、この冷却水Ｗの流れによって、メイン通路５１の上記気泡溜まりＢＵＲから、ラジエータ用通路５２の最上部から分岐しているタンク用通路５５へと向かう冷却水ＷＢの流れが生じる。これにより気泡溜まりＢＵＲの気泡は、冷却水ＷＢと共にラジエータ用通路５２の上部を通ってタンク用通路５５に流れ込み、鉛直通路部５５Ｂ及びタンク用配管８５を介してリザーバタンク９５に送られる。そのため、気泡溜まりＢＵＲに気泡が溜まり続けることもなく、ヒータコア９３への気泡の流入を抑えることができる。
【００３１】
（３）ヒータコア９３への気泡の流入を抑えることができるため、気泡がヒータコア９３を通過する際に生じる異音を抑えることができる。
（４）メイン通路５１からヒータ用通路５３が直接分岐しており、メイン通路５１からのヒータ用通路５３の分岐部には絞りが存在しないため、ヒータ用通路５３に流入する冷却水の量を十分に確保することができる。
【００３２】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本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。
・図７に示すように、タンク用通路５５の水平通路部５５Ａの末端を鉛直方向上方に屈曲させることにより、鉛直通路部５５Ｂを形成してもよい。なお、この場合には、分岐部５０に設けた別の冷却水通路に気泡抜き配管８４を接続したり、気泡抜き配管８４を省略してもよい。
【００３３】
・図８に示すように、タンク用通路５５の水平通路部５５Ａを省略して、鉛直通路部５５Ｂの下端をラジエータ用通路５２の上部に接続してもよい。なお、この場合にも、分岐部５０に設けた別の冷却水通路に気泡抜き配管８４を接続したり、気泡抜き配管８４を省略してもよい。
【００３４】
・ラジエータ用通路５２の最上部からタンク用通路５５を分岐させたが、必ずしも最上部から分岐させる必要はなく、上記作用及び効果が得られるのであれば、ラジエータ用通路５２の上部であって最上部よりもやや下方に位置する部位から分岐させてもよい。
【００３５】
・分岐部５０に形成された各冷却水通路の流路断面積は適宜変更することができる。
・サーモスタット９７は、制御装置１００によって弁体の開度が調整される上記電子式のサーモスタットに限られるものでなく、冷却水の温度に依存して弁体が開閉動作するサーモスタットでもよい。そうしたサーモスタットとしては、例えば感温部から伝わる熱によって膨張するワックス、あるいは感温部から伝わる熱によって変形するバイメタルや形状記憶合金などを利用して開弁するサーモスタットなどが挙げられる。
【００３６】
・ウォータポンプ９８は、電動式のものに限られるものではなく、他のポンプでよい。例えば原動機の出力軸によって回転駆動される機械式のウォータポンプでもよい。
・原動機とは異なる被冷却部材は過給機９６であったが、その他の被冷却部材でもよい。例えば、原動機として内燃機関及び電動機を備えるハイブリッド車両の場合には、被冷却部材として、ウォータジャケットを備える電動機や、ウォータジャケットを備える電池などを適用してもよい。
【００３７】
・原動機が内燃機関であったが、ウォータジャケットを備える電動機でもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…内燃機関、１０Ｗ…ウォータジャケット、１９Ａ…入口、１９Ｂ１…第１出口、１９Ｂ２…第２出口、５０…分岐部、５１…メイン通路、５２…ラジエータ用通路、５２Ｄ…最下部、５２Ｅ…分岐部、５２Ｕ…最上部、５３…ヒータ用通路、５３Ｅ…分岐部、５３Ｕ…最上部、５５…タンク用通路、５５Ａ…水平通路部、５５Ｂ…鉛直通路部、５５Ｄ…分岐部、５５Ｅ…端部、５６…被冷却部材用通路、８２…ラジエータ用配管、８３…ヒータ用配管、８４…気泡抜き配管、８５…タンク用配管、８６…被冷却部材用配管、９２…ラジエータ、９３…ヒータコア、９５…リザーバタンク、９６…過給機、９７…サーモスタット、９８…ウォータポンプ、１００…制御装置、２００…冷却装置。
【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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