(57)【要約】【課題】内燃機関や車両用空気調和装置が備える凝縮機その他の冷却対象機器を冷却するにあたり、冷却のために消費するエネルギーを低減すること。【解決手段】この冷却装置１０は、内燃機関１を冷却した冷却媒体を、内燃機関１とラジエーター５０との間で循環させるウォーターポンプ１１と、ラジエーター５０に通風するファン１２とを含む。ウォーターポンプ１１とファン１２とは、同一の電動機１３によって駆動される。また、ファン１２と電動機１３との間には、クラッチ１４が設けられる。クラッチ１４は、ファン１２がウォーターポンプ１１の駆動を補助できる場合は係合し、ファン１２が電動機１３の負荷となる場合には解放される。【選択図】        図３−１
2006241991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動されて、内燃機関を冷却した冷却媒体を、前記内燃機関と前記冷却媒体の熱を放熱させる放熱手段との間で循環させる冷却媒体循環手段と、
前記冷却媒体循環手段を駆動する前記電動機によって駆動されて、前記放熱手段に通風する導風手段と、
前記導風手段と前記電動機との間に設けられ、かつ、前記導風手段が前記冷却媒体循環手段の駆動を補助できる場合は前記導風手段と前記電動機とを接続し、前記導風手段が前記電動機の負荷となる場合には前記導風手段と前記電動機とを解放する駆動力断続手段と、
を含むことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記内燃機関の暖機が完了する前には、前記冷却媒体循環手段が停止し、また、
前記導風手段の駆動要求がない場合、かつ前記内燃機関の暖機が完了した後においては前記駆動力断続手段を解放することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却媒体循環手段が吐出する冷却媒体の量を増加させる場合には、
前記駆動力断続手段が、前記導風手段と前記電動機とを解放することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記導風手段によって前記導風手段が前記冷却媒体循環手段の駆動を補助できる場合は、
前記導風手段が前記冷却媒体循環手段の駆動を補助する動力に基づいて、前記電動機を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記電動機が前記導風手段を駆動しないで前記冷却媒体循環手段を駆動する場合における前記電動機の回転数及び前記電動機の駆動電流に基づいて、前記駆動力断続手段の断続を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記導風手段が動作を開始するときには、前記電動機の回転数が予め定めた第１基準回転数以上になるまでは前記駆動力断続手段を解放しておき、前記電動機の回転数が予め定めた第１基準回転数以上になったときに前記駆動力断続手段を接続することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記電動機の回転数が予め定めた第２基準回転数よりも大きい場合には、前記電動機の回転数が予め定めた第２基準回転数以下になったときに前記駆動力断続手段を接続することを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記電動機の動作不良が発生した場合には、前記駆動力断続手段を接続し、かつ前記冷却媒体が予め定めた所定の温度を超えた場合には、前記内燃機関の出力を制限することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項９】
第１電動機によって駆動されて、内燃機関を冷却した冷却媒体を、前記内燃機関と前記冷却媒体の熱を放熱させる放熱手段との間で循環させる第１冷却媒体循環手段と、
前記第１電動機によって駆動されて、前記放熱手段に通風する第１導風手段と、
前記第１導風手段と前記第１電動機との間に設けられて、前記第１電動機からの駆動力を断続する第１駆動力断続手段と、
第２電動機によって駆動されて、前記放熱手段に通風する第２導風手段と、を含み、
前記第１導風手段と前記第２導風手段とは前記放熱手段に対して並列に配置され、かつ前記第２導風手段側であって前記放熱手段の冷却風導入側に熱交換器が配置され、
前記熱交換器への通風要求があり、かつ前記第１冷却媒体循環手段の駆動要求がある場合には、前記第１駆動力断続手段を切断して前記第１電動機と前記第２電動機とを駆動することを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の暖機が完了する前において、前記熱交換器への通風要求がない場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機を停止するとともに、前記第１駆動力断続手段を解放することを特徴とする請求項９に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記内燃機関の暖機が完了する前において、前記熱交換器への通風要求があった場合には、前記第２電動機のみを駆動することを特徴とする請求項９に記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記内燃機関の暖機が完了した後において、前記熱交換器への通風要求がない場合には、前記第１電動機のみを駆動することを特徴とする請求項９に記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記第２電動機によって駆動されて、前記内燃機関を冷却した冷却媒体を、前記内燃機関と前記放熱手段との間で循環させる第２冷却媒体循環手段と、
前記第２電動機と前記第２冷却媒体循環手段との間に設けられて、前記第２電動機からの駆動力を断続する第２駆動力断続手段と、を備え、
前記熱交換器への通風要求があり、かつ前記冷却媒体の循環要求がある場合には、前記第２駆動力断続手段を接続して前記第２電動機を駆動することを特徴とする請求項９に記載の冷却装置。
【請求項１４】
前記熱交換器への通風要求がなく、かつ前記冷却媒体の循環要求がある場合には、前記第１電動機を駆動することを特徴とする請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項１５】
さらに、前記放熱手段への通風要求がある場合には、前記第１駆動力断続手段を接続することを特徴とする請求項１４に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される内燃機関や車両用空気調和装置が備える凝縮器その他の機器類の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、冷却水を循環させるためのウォーターポンプを、内燃機関によって駆動するものが一般的である。近年の内燃機関では、冷却水を循環させるために用いるウォーターポンプを電動機によって駆動するものが提案されている。例えば特許文献１には、ラジエーターを冷却するファンを駆動する電動機と、ウォーターポンプを駆動する電動機とを共用化したエンジン冷却装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９３４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されているエンジン冷却装置は、ファン又はウォーターポンプを選択的に駆動できないため、ファン又はウォーターポンプのいずれか一方を使用する場合には他方も駆動されてしまう。これによって、ファン及びウォーターポンプを駆動する電動機の消費電力が増加してしまう。
【０００５】
そこで、この発明は上記に鑑みてなされたものであり、内燃機関や車両用空気調和装置が備える凝縮機その他の冷却対象機器を冷却するにあたり、冷却のために消費するエネルギーを低減できる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る冷却装置は、電動機により駆動されて、内燃機関を冷却した冷却媒体を、前記内燃機関と前記冷却媒体の熱を放熱させる放熱手段との間で循環させる冷却媒体循環手段と、前記冷却媒体循環手段を駆動する前記電動機によって駆動されて、前記放熱手段に通風する導風手段と、前記導風手段と前記電動機との間に設けられ、かつ、前記導風手段が前記冷却媒体循環手段の駆動を補助できる場合は前記導風手段と前記電動機とを接続し、前記導風手段が前記電動機の負荷となる場合には前記導風手段と前記電動機とを解放する駆動力断続手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記内燃機関の暖機が完了する前には、前記冷却媒体循環手段が停止し、また、前記導風手段の駆動要求がない場合、かつ前記内燃機関の暖機が完了した後においては前記駆動力断続手段を解放することを特徴とする。
【０００８】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記冷却媒体循環手段が吐出する冷却媒体の量を増加させる場合には、前記駆動力断続手段が、前記導風手段と前記電動機とを解放することを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記導風手段によって前記導風手段が前記冷却媒体循環手段の駆動を補助できる場合は、前記導風手段が前記冷却媒体循環手段の駆動を補助する動力に基づいて、前記電動機を制御することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記電動機が前記導風手段を駆動しないで前記冷却媒体循環手段を駆動する場合における前記電動機の回転数及び前記電動機の駆動電流に基づいて、前記駆動力断続手段の断続を制御することを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記導風手段が動作を開始するときには、前記電動機の回転数が予め定めた第１基準回転数以上になるまでは前記駆動力断続手段を解放しておき、前記電動機の回転数が予め定めた第１基準回転数以上になったときに前記駆動力断続手段を接続することを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記電動機の回転数が予め定めた第２基準回転数よりも大きい場合には、前記電動機の回転数が予め定めた第２基準回転数以下になったときに前記駆動力断続手段を接続することを特徴とする。
【００１３】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記電動機の動作不良が発生した場合には、前記駆動力断続手段を接続し、かつ前記冷却媒体が予め定めた所定の温度を超えた場合には、前記内燃機関の出力を制限することを特徴とする。
【００１４】
次の本発明に係る冷却装置は、第１電動機によって駆動されて、内燃機関を冷却した冷却媒体を、前記内燃機関と前記冷却媒体の熱を放熱させる放熱手段との間で循環させる第１冷却媒体循環手段と、前記第１電動機によって駆動されて、前記放熱手段に通風する第１導風手段と、前記第１導風手段と前記第１電動機との間に設けられて、前記第１電動機からの駆動力を断続する第１駆動力断続手段と、第２電動機によって駆動されて、前記放熱手段に通風する第２導風手段と、を含み、前記第１導風手段と前記第２導風手段とは前記放熱手段に対して並列に配置され、かつ前記第２導風手段側であって前記放熱手段の冷却風導入側に熱交換器が配置され、前記熱交換器への通風要求があり、かつ前記第１冷却媒体循環手段の駆動要求がある場合には、前記第１駆動力断続手段を切断して前記第１電動機と前記第２電動機とを駆動することを特徴とする。
【００１５】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記内燃機関の暖機が完了する前において、前記熱交換器への通風要求がない場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機を停止するとともに、前記第１駆動力断続手段を解放することを特徴とする。
【００１６】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記内燃機関の暖機が完了する前において、前記熱交換器への通風要求があった場合には、前記第２電動機のみを駆動することを特徴とする。
【００１７】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記内燃機関の暖機が完了した後において、前記熱交換器への通風要求がない場合には、前記第１電動機のみを駆動することを特徴とする。
【００１８】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記第２電動機によって駆動されて、前記内燃機関を冷却した冷却媒体を、前記内燃機関と前記放熱手段との間で循環させる第２冷却媒体循環手段と、前記第２電動機と前記第２冷却媒体循環手段との間に設けられて、前記第２電動機からの駆動力を断続する第２駆動力断続手段と、を備え、前記熱交換器への通風要求があり、かつ前記冷却媒体の循環要求がある場合には、前記第２駆動力断続手段を接続して前記第２電動機を駆動することを特徴とする。
【００１９】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、前記熱交換器への通風要求がなく、かつ前記冷却媒体の循環要求がある場合には、前記第１電動機を駆動することを特徴とする。
【００２０】
次の本発明に係る冷却装置は、前記冷却装置において、さらに、前記放熱手段への通風要求がある場合には、前記第１駆動力断続手段を接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る冷却装置は、内燃機関や車両用空気調和装置が備える凝縮機その他の冷却対象機器を冷却するにあたり、冷却のために消費するエネルギーを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載される内燃機関、車両用空気調和装置の凝縮器その他の熱源を冷却することに適用できる。
【実施例１】
【００２３】
この実施例は、車両に搭載される内燃機関を冷却するための冷却水を循環させるウォーターポンプと、ラジエーターに送風する冷却ファンとを、同一の電動機で選択的に駆動する点に特徴がある。
【００２４】
図１は、この実施例に係る冷却装置が搭載される車両を示す模式図である。車両１００は、内燃機関１を動力源として走行する。図１中の矢印Ｌ方向が車両１００の前進に相当し、車両１００の進行方向というときには、車両１００が前進しているときの方向をいう。内燃機関１からの排熱は、冷却媒体（この実施例では冷却水）によって、車両１００の進行方向前方に配置される放熱手段である熱交換器（ラジエーター）５０に運ばれ、ここで大気中に放熱される。ラジエーター５０の冷却風導入側の前方には、必要に応じて車両用空気調和装置（以下車両用空調装置）が備える凝縮機（コンデンサ）５１が備えられる。凝縮器５１は、高温、高圧の冷媒ガスの熱を大気中へ放出させ、冷媒ガスを液体に凝縮させる。また、車両１００には、ラジエーター５０に送風するための導風手段、及び冷却水を循環させるための冷却媒体循環手段を駆動する電動機１３が搭載されている。
【００２５】
図２は、この実施例に係る冷却装置を備える内燃機関の冷却系を示す説明図である。内燃機関１の冷却系は、この実施例に係る冷却装置１０と、サーモスタット４、ラジエーター５０、及びこれらと冷却対象である内燃機関１をつなぐ冷却媒体流路５、５ｒを含んで構成される。ここで、この実施例に係る冷却装置１０は、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１１と、ファン１２と、電動機１３と、クラッチ１４とを含んで構成される。ここで、内燃機関１と、ラジエーター５０と、ウォーターポンプ１１とは、冷却媒体通路５、５ｒで接続されて内燃機関１の冷却経路を形成する。
【００２６】
内燃機関１は、気筒１ｓを格納するシリンダブロック３やシリンダヘッド２の内部に設けられる冷却水流路に冷却水を流して、発生する熱を冷却媒体である冷却水へ移動させる。なお、この内燃機関１は過給機６を備えるが、過給機６も、内燃機関１の冷却水によって冷却される。また、内燃機関１や過給機６を冷却した後の冷却水は、車両１００の空調装置が備えるヒータコア７へ導かれて、車両１００の暖房に用いられる。
【００２７】
内燃機関１や過給機６を冷却する冷却水は、ウォーターポンプ１１によって、内燃機関１の冷却系内を循環する。内燃機関１の冷間始動時において、冷却水の温度が適正な値に上昇するまで、内燃機関１は暖機運転される。このときには、サーモスタット４が閉弁しているので、冷却水はラジエーター５０をバイパスして流れる（図２中の実線で示す冷却媒体流路５）。これによって、冷却水の温度を迅速に上昇させる。内燃機関１の冷却水の温度が適正な値まで上昇したら、サーモスタット４が開弁する。すると、内燃機関１の冷却水はラジエーター５０を通って流れ（図２中の破線で示す冷却媒体流路５ｒ）、冷却水へ移動した内燃機関１の排熱は、ラジエーター５０から大気中へ放熱される。
【００２８】
例えば、車両１００が高温環境下において連続して低速走行しているような場合には、ラジエーター５０からの放熱が不足して、冷却水の温度が過度に上昇することがある。このような場合、ラジエーター５０の冷却風流出側、すなわち冷却風導入側（図中Ｌ側）の反対側に備えられる導風手段であるファン１２によりラジエーター５０へ冷却風を導き、ラジエーター５０からの放熱を促進する。ファン１２は、駆動力断続手段であるクラッチ１４を介して電動機１３によって駆動される。
【００２９】
前記ウォーターポンプ１１は、ファン１２を駆動する前記電動機１３によって駆動される。すなわち、ウォーターポンプ１１とファン１２とは、内燃機関１とは別個の動力源である電動機１３によって駆動される。ここで、ウォーターポンプ１１が冷却水を吐出するときの回転方向と、ファン１２がラジエーター５０に冷却風を導くときの回転方向とが一致するようになっている。なお、ウォーターポンプ１１とファン１２との動作は、内燃機関１に取り付けられる冷却水温度センサ（冷却媒体温度取得手段）４２が取得する冷却水温度（冷却媒体温度）に基づいて制御される。
【００３０】
内燃機関１によってウォーターポンプ１１を駆動する場合、ウォーターポンプ１１の吐出量は内燃機関１の機関回転数に依存するが、この実施例の構成によれば、ウォーターポンプ１１の吐出量は内燃機関１の機関回転数には依存しない。これによって、内燃機関１の運転条件に応じて、内燃機関の冷却に必要な冷却水の流量を吐出できる。また、前記ファン１２はクラッチ１４を介して電動機１３によって駆動されるので、ウォーターポンプ１１は、ファン１２と独立して駆動できる。これによって、ファン１２の動作に依存しないでウォーターポンプ１１を駆動することができる。
【００３１】
なお、この例では、電動機１３とファン１２との間に駆動力断続手段であるクラッチを設けているが、電動機とウォーターポンプ１１との間にも駆動力断続手段を設けてもよい。これにより、ファン１２の動作もウォーターポンプ１１と独立して制御できるので、制御の自由度が向上する。
【００３２】
このように、この実施例に係る冷却装置１０は、電動機１３とファン１２との間に設けたクラッチ１４により、ファン１２の動作に依存しないでウォーターポンプ１１を駆動することができる。その結果、ウォーターポンプ１１のみを駆動したい場合にはファン１２の駆動を停止できるので、ファン１２を駆動する分のエネルギー消費が抑制できる。
【００３３】
また、ウォーターポンプ１１とファン１２とを、同一の駆動手段（電動機１３）によって駆動する。これにより、冷却装置１０全体をコンパクトにできるので、車両等のように、限られた設置スペースでも搭載可能とし、搭載の自由度を向上させることができる。また、ウォーターポンプ１１を駆動する電動機と、ファン１２を駆動するための電動機との両方を用意する必要はないので、低コスト化を実現できる。さらに、クラッチ１４によって電動機１３からファン１２へ伝達される駆動力を断続できるので、冷却制御の自由度が向上する。
【００３４】
また、車両１００の走行中や、車両１００に対して向かい風が吹いているときには、車両１００の走行風や向かい風によってファン１２が回転する。このとき、前記クラッチ１４を係合（すなわち駆動力断続手段を接続、以下同様）すれば、車両１００の走行風等を利用してウォーターポンプ１１を駆動することができる。これによって、ウォーターポンプ１１の駆動エネルギーを低減させることができる。
【００３５】
図３−１は、この実施例に係る冷却装置を示す説明図である。内燃機関１は、機関ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８によって制御される。機関ＥＣＵ８内には、この実施例に係る冷却制御装置３０が組み込まれており、この冷却制御装置３０によって、この実施例に係る冷却装置１０の動作が制御される。この実施例に係る冷却制御装置は、内燃機関１に取り付けられるアクセル開度センサ４１、冷却水温度センサ４２、車両１００の速度を検出する車速センサ４３、電動機１３の回転数を検出する電動機回転数センサ４４その他のセンサ類から、この実施例に係る冷却装置１０の制御に必要な情報を取得する。そして、冷却制御装置３０は、前記センサ類から取得した情報に基づいて、冷却装置１０を構成する電動機１３やクラッチ１４の動作を制御する。
【００３６】
図３−２は、この実施例に係る冷却装置を車両に搭載した状態を示す概略図である。この実施例に係る冷却装置１０は、ラジエーター５０の冷却風流出側に配置される。車両１００の走行中、ラジエーター５０には冷却風である走行風ＷＲが導入される。そして、走行風ＷＲがラジエーター５０から流出する間に、ラジエーター５０内に導入される高温の冷却水を冷却する。この実施例係る冷却装置１０は、後述するように、例えば、ファン１２を作動させる必要はないがウォーターポンプ１１を作動させる必要がある場合に、クラッチ１４を係合させて、走行風ＷＲによってファン１２をつれ回らせることができる。これによって、電動機１３によるウォーターポンプ１１の駆動動力を低減させることができる。
【００３７】
このとき、走行風ＷＲによって効率的にファン１２を回転させるため、車両１００のボンネット１００Ｂやアンダーカバー１００ＵＣに、空気抜き孔１００Ｖを設けることが好ましい。これによって走行風ＷＲを効率的に利用してファン１２を回転させることができるので、ファン１２による動力回収効率が向上する。ここで、ファン１２によってより多くの動力を回収するため、空気抜き孔１００Ｖは、ファン１２の位置よりも車両進行方向に対して反対方向に設けることが好ましい。
【００３８】
図４は、この実施例に係る冷却装置の第１変形例を示す装置構成図である。図５−１、図５−２は、冷却装置を駆動する場合における電動機の動力と回転数との関係を示す概念図である。この変形例に係る冷却装置１０ａは、電動機１３とファン１２との間に電動機回転数変更手段である回転数変更装置１７を備える（図４）。この変形例において、回転数変更装置１７は、遊星歯車装置である。これによって、ファン１２とウォーターポンプ１１とは、異なる回転数で動作する。ここで、回転数変更手段である回転数変更装置１７は、電動機１３とウォーターポンプ１１との間に設けてもよい。すなわち、回転数変更手段である回転数変更装置１７は、電動機１３とファン１２との間、又は電動機１３とウォーターポンプ１１との間のうち、少なくとも一方に設ければよい。
【００３９】
この変形例に係る冷却装置１０ａでは、回転数変更装置１７と電動機１３との間に、駆動力断続手段であるクラッチ１４を備える。なお、クラッチ１４は、ファン１２と回転数変更装置１７との間、回転数変更装置１７と電動機１３との間、又は電動機１３とウォーターポンプ１１とのいずれかに備えればよい。なお、この変形例においては、冷却装置１ａ、１０ｂの構成に限られず、電動機１３とファン１２との間、又は電動機１３とウォーターポンプ１１との間のうち、少なくとも一箇所にクラッチ１４を備えればよい。
【００４０】
上記冷却装置１０（図２、図３−１、図３−２）においては、同一の電動機１３でファン１２とウォーターポンプ１１とが駆動される。一般に、ファン１２は風きり音を抑制しつつ風量を稼ぐために、直径が大きいものを比較的低回転で回転させることが好ましい。一方、ウォーターポンプ１１は、多くの冷却が必要な場合、回転数を高くすることによって冷却に必要な流量を確保する。このように、ファン１２とウォーターポンプ１１とでは、必要な回転数が異なる場合が多い。
【００４１】
いま、ファン駆動動力がＰAであり、ウォーターポンプ駆動動力がＰWであるとする。このとき、例えば、ファン１２の必要最大風量が得られるファン最大駆動動力がＰAMAXであり、ウォーターポンプ１１の必要最大流量が得られるウォーターポンプ最大駆動動力がＰWMAXであるとする（図５−１）。ここで、ファン１２は、直径の大きなファンを用いて比較的低回転で最大必要風量を得る。一方、ウォーターポンプ１１は、高速回転することによって、最大必要流量を得る。したがって、ファン１２の必要最大風量が得られるファン回転数ＮｍAは、ウォーターポンプ１１の必要最大流量が得られるウォーターポンプ回転数ＮｍWよりも小さい（図５−１）。
【００４２】
ウォーターポンプ１１の必要最大流量を得ようとすると、電動機１３をＮｍWで回転させる必要がある。図４に示す冷却装置１０ａにおいて回転数変更装置１７がない場合、すなわち、上記冷却装置１０（図２、図３−１、図３−２）の場合、電動機１３をＮｍWで回転させると、ウォーターポンプ１１とともにファン１２はＮｍWで回転する。ファン１２のファン駆動動力ＰAは、ファン回転数の増加とともに増加する。したがって、電動機１３をＮｍWで回転させると、図５−１に示すように、ファン１２の駆動動力ＰAOは、ファン最大駆動動力がＰAMAXよりも大きくなる。このとき、ファン１２とウォーターポンプ１１とを駆動する駆動動力は、ＰAO＋ＰWMAXとなり、電動機１３の消費電力が増加し、車両１００の燃料消費を増加させる。
【００４３】
一方、この変形例に係る冷却装置１０ａでは、回転数変更装置１７によって、ファン１２とウォーターポンプ１１とを異なる回転数で回転させることができる。これによって、ファン１２及びウォーターポンプ１１を、それぞれの適切な回転数で駆動することができる。例えば、ウォーターポンプ１１の必要最大流量を得ようとすると、電動機１３をＮｍWで回転させる必要があるが、この変形例に係る冷却装置１０ａでは、回転数変更装置１７によって電動機１３の回転数を減速してファン１２をファン回転数ＮｍAで駆動する（図５−２）。
【００４４】
このとき、ファン１２とウォーターポンプ１１とを駆動する駆動動力は、ＰAMAX＋ＰWMAXとなり、上記冷却装置１０（図２、図３）でファン１２とウォーターポンプ１１とを駆動する場合の駆動動力（ＰAO＋ＰWMAX）よりも小さくなる。これによって、この変形例に係る冷却装置１０ａが備える電動機１３の消費電力は、回転数変更装置１７を備えない上記冷却装置１０よりも小さくなるので、車両１００の燃料消費を抑制できる。このように、この変形例に係る冷却装置１０ａの構成によれば、ファン１２及びウォーターポンプ１１を、それぞれの適切な回転数で駆動することができる。その結果、ファン１２及びウォーターポンプ１１の性能を十分に発揮させることができるとともに、電動機１３が消費するエネルギーも必要最小限に抑えることができる。
【００４５】
図６−１、図６−２は、この実施例に係る冷却装置の第２変形例を示す装置構成図である。図６−１、図６−２に示すように、この冷却装置１０ｂは、電動機１３の回転数の変速比を変更可能な変速比可変手段を介して電動機１３の駆動力をファン１２へ伝達し、ファン１２の回転数をウォーターポンプ１１の回転数とは独立して変化させる。具体的には、この冷却装置１０ｂは、電動機１３と、ファン１２と、ウォーターポンプ１１とを並列に配置する。そして、電動機１３の出力取出口と、ファン１２及びウォーターポンプ１１の入力口とを略同一直線上に配置して、動力伝達手段であるベルト１５Ｖｂによって、電動機１３からの動力をファン１２及びウォーターポンプ１１に伝える。
【００４６】
電動機１３の出力軸１３ｓｓには、出力プーリー１３ｐが取り付けられる。ウォーターポンプ１１の入力軸１１ｓには、入力プーリー１１ｐが取り付けられる。また、ファン１２の入力軸２０ｓには、変速比可変プーリー１５Ｖｐを備える変速比可変装置１５Ｖが、クラッチ１４を介して取り付けられる。そして、出力プーリー１３ｐ、入力プーリー１１ｐ及び変速比可変プーリー１５Ｖｐには、１本のベルト１５Ｖｂが掛けられており、これによって電動機１３の出力がファン１２とウォーターポンプ１１とに伝達される。
【００４７】
図６−１に示すように、ファン１２の入力軸２０ｓに取り付けられる変速比可変プーリー１５Ｖｐは、第１プーリー１５Ｖｐ1及び第２プーリー１５Ｖｐ2を対向配置して構成される。そして、変速比可変プーリー１５Ｖｐは、アクチュエータ１５Ｖａによって、第１プーリー１５Ｖｐ1が回転軸に平行な方向に移動できる。これによって、第１プーリー１５Ｖｐ1と第２プーリー１５Ｖｐ2との間隔ｈを変化させる。ベルト１５Ｖｂは、第１プーリー１５Ｖｐ1と第２プーリー１５Ｖｐ2とに挟まれて動力を伝達するので、前記間隔ｈが変化すると、変速比可変プーリー１５Ｖｐの回転軸からベルト１５Ｖｂまでの距離が変化する。これによって、この変速比可変装置１５Ｖでは、ファン１２に対する変速比を変化させることができる。このとき、図６−２に示すように、ベルトテンショナー１５Ｖｂｔによって、ベルト１５Ｖｂの張り具合が調整される。なお、アクチュエータ１５Ｖａの動作は、機関ＥＣＵ８に組み込まれる冷却制御装置３０によって制御される。
【００４８】
このように、この例に係る冷却装置１０ｂでは、変速比可変プーリー１５Ｖｐとアクチュエータ１５Ｖａとで、変速比可変装置１５Ｖを構成する。このような構成によって、この変形例に係る冷却装置１０ｂは、ウォーターポンプ１１及びファン１２を、それぞれの全動作領域において、それぞれの適切な回転数で駆動することができる。その結果、ファン１２及びウォーターポンプ１１の性能を十分に発揮させることができるとともに、電動機１３が消費するエネルギーも必要最小限に抑えることができる。
【００４９】
図７−１は、この実施例に係る冷却装置の第３変形例を示す装置構成図である。図７−２は、図７−１のＡ−Ａ断面図である。この冷却装置１０ｃは、ウォーターポンプ１１と、これを駆動する電動機１３とを一体化している。また、冷却装置１０ｃをファンシュラウド５２へ固定するステー５３を、ウォーターポンプ１１から吐出される冷却水の通路と兼用している。
【００５０】
図７−１に示すように、この冷却装置１０ｃは、放射状に配置されたステー５３を介してファンシュラウド５２へ固定される。電動機１３は、ローター１３ｒと、ローター１３ｒの外周部分に配置される磁石１３ｍと、ケース１３ｃに取り付けられるステーター１３ｓとを含んで構成される。ローター１３ｒには出力軸１３ｓｓが取り付けられており、出力軸１３ｓｓはローター１３ｒとともに回転する。
【００５１】
図７−２に示すように、出力軸１３ｓｓには、ファン１２とウォーターポンプ１１とが取り付けられる。ここで、ウォーターポンプ１１は、出力軸１３ｓｓに直接取り付けられて、出力軸１３ｓｓとともに回転する。一方、ファン１２は、駆動力断続手段であるクラッチ１４を介して出力軸１３ｓｓに取り付けられる。このような構成によって、ファン１２の動作に依存しないでウォーターポンプ１１を駆動できる。
【００５２】
内燃機関１を冷却した冷却水、あるいはラジエーター５０で放熱した冷却水は、ウォーターポンプ１１の冷却水入口１１ｉからウォーターポンプ１１内に取り込まれ、冷却水出口１１ｏから吐出される。この変形例に係る冷却装置１０ｃは、ウォーターポンプ１１と、これを駆動する電動機１３とが一体なので、冷却水によって電動機１３を冷却することができる。
【００５３】
図７−２に示すように、冷却装置１０ｃをファンシュラウド５２へ支持するステー５３内は中空となっており、ウォーターポンプ１１の冷却水出口１１ｏと接続される。ウォーターポンプ１１から吐出された冷却水はステー５３の内部を通って流れ（図７−１の矢印Ｃ方向）、ファンシュラウド５２に設けられた冷却水出口から送り出される。このように、ステー５３は、冷却装置１０ｃを支持する冷却装置支持部材として機能するととともに、ウォーターポンプ１１から吐出される冷却水を流す冷却水通路として機能する。これによって、ファン１２の背面（車両１００の進行方向とは反対側）に冷却水通路を別個に設ける必要はないので、走行風の通風抵抗を低減できる。その結果、ファン１２のつれ回りによりウォーターポンプ１１の駆動を補助する際には、走行風を効率的に利用できる。また、冷却装置１０ｃを搭載するスペースをコンパクトにすることができる。
【００５４】
次に、この実施例に係る冷却制御装置について説明する。図８は、この実施例に係る冷却制御装置を示す説明図である。この実施例に係る冷却装置１０、１０ａ等は、この実施例に係る冷却制御装置３０によって制御される。図４に示すように、冷却制御装置３０は、機関ＥＣＵ８に組み込まれて構成されている。機関ＥＣＵ８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）８ｐと、記憶部８ｍと、入力及び出力ポート３６、３７と、入力及び出力インターフェイス３８、３９とから構成される。
【００５５】
なお、機関ＥＣＵ８とは別個に、この実施例に係る冷却制御装置３０を用意し、これを機関ＥＣＵ８に接続してもよい。そして、この実施例に係る冷却制御を実現するにあたっては、機関ＥＣＵ８が備える冷却装置１０等の制御機能を、前記冷却制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００５６】
冷却制御装置３０は、動作条件演算部３１と、動作制御部３２とを含んで構成される。これらが、この実施例に係る冷却制御を実行する部分となる。この実施例において、冷却制御装置３０は、機関ＥＣＵ８を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）８ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ８ｐには、内燃機関１の運転の制御を司る機関制御部８ｃが含まれている。
【００５７】
ＣＰＵ８ｐと、記憶部８ｍとは、バス３５1〜３５3を介して、入力ポート３６及び出力ポート３７を介して接続される。これにより、冷却制御装置３０を構成する動作条件演算部３１と、動作制御部３２とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、冷却制御装置３０は、この実施例に係る冷却制御を、機関ＥＣＵ８が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００５８】
入力ポート３６には、入力インターフェイス３８が接続されている。入力インターフェイス３８には、アクセル開度センサ４１、冷却水温度センサ４２、車速センサ４３、電動機回転数センサ４４その他の、車両１００に搭載される内燃機関１等の冷却制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス３８内のＡ／Ｄコンバータ３８ａやディジタルバッファ３８ｄにより、ＣＰＵ８ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート３６へ送られる。これにより、ＣＰＵ８ｐは、内燃機関１の運転制御や、この実施例に係る冷却制御に必要な情報を取得することができる。
【００５９】
出力ポート３７には、出力インターフェイス３９が接続されている。出力インターフェイス３９には、電動機１３やクラッチ１４といった、この実施例に係る冷却制御に必要な制御対象が接続されている。出力インターフェイス３９は、制御回路３９1、３９2等を備えており、ＣＰＵ８ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、この実施例に係る冷却制御装置３０は、この実施例に係る冷却制御を実行することができる。
【００６０】
記憶部８ｍには、この実施例に係る冷却制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ等が格納されている。ここで、記憶部８ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００６１】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ８ｐへすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施例に係る冷却制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この冷却制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、動作条件演算部３１、動作制御部３２の機能を実現するものであってもよい。次に、この冷却制御装置３０を用いて、この実施例に係る冷却制御を実現する手順を説明する。ここでは、図２、図３に示す冷却装置１０を用いて実施例１に係る冷却制御を実現する例を説明するが、実施例１の第１変形例に係る冷却装置１０ａ等を用いて実施例１に係る冷却制御を実現してもよい。なお、次の説明にあたっては、適宜図１〜図８を参照されたい。
【００６２】
この実施例に係る冷却装置１０を制御する際には、内燃機関１の暖機が完了する前であると冷却制御装置３０の動作条件演算部３１が判定した場合には、動作制御部３２がウォーターポンプ１１を停止する。これによって、内燃機関１の暖機を促進できるので、暖機時における燃料増量の期間を短縮して、燃料消費を抑制できる。また、ウォーターポンプ１１を停止することにより、電動機１３によるエネルギー消費を抑制できる。内燃機関１の暖機が完了した後、ファン１２の駆動要求がないと動作条件演算部３１が判定した場合には、動作制御部３２は、クラッチ１４を解放する。これによって、ファン１２を駆動する分のエネルギーを低減できる。
【００６３】
内燃機関１の運転中、動作条件演算部３１が、ウォーターポンプ１１の冷却水の吐出量を増加させる場合であると判定した場合、動作制御部３２がクラッチ１４を解放して、ウォーターポンプ１１を単独で駆動する。これによって、速やかにウォーターポンプ１１の回転を上昇させて吐出量を増加させることができる。例えば、車両１００が高速運転している場合、あるいは牽引や登坂時等のように車両１００が比較的低速走行しているが内燃機関１の負荷が大きい場合等に、ウォーターポンプ１１から吐出される冷却水の増量が要求される。次に、ファン１２が走行風や向かい風等の冷却風によって回転し、ウォーターポンプ１１の駆動を補助できる場合の制御について説明する。
【００６４】
図９、図１０は、この実施例に係る冷却装置の制御手順を示すフローチャートである。この制御においては、ファン１２がウォーターポンプ１１の駆動を補助する動力に基づいて、電動機１３を制御する。例えば、ウォーターポンプ１１の駆動を補助する動力がある場合、前記動力に相当する電流分、電動機１３の駆動電流を低減する。冷却制御装置３０が備える動作条件演算部３１は、ウォーターポンプ１１が循環させる冷却水の要求流量を求める。このため、まず、内燃機関１の発熱量Ｅｗを推定する。前記発熱量Ｅｗは、内燃機関１の要求出力から推定される。内燃機関１の要求出力は、例えば、アクセル開度センサ４１からの情報から、予め定められた制御マップによって機関ＥＣＵ８が決定する。
【００６５】
動作条件演算部３１は内燃機関１の発熱量Ｅｗを推定し（ステップＳ１０１）、内燃機関１に備えられる冷却水温度センサ４２から、冷却水温度Ｔｗを検出する（ステップＳ１０２）。そして、動作条件演算部３１は、内燃機関１の発熱量Ｅｗと内燃機関１の冷却水温度Ｔｗとから、ウォーターポンプ１１が循環させる冷却水の要求流量Ｑｗを求める（ステップＳ１０３）。
【００６６】
ウォーターポンプ１１が循環させる冷却水の要求流量Ｑｗが分かれば、ウォーターポンプ１１を駆動するために必要な電動機１３の駆動電流Ｉｂｓｅが分かる。動作条件演算部３１は、冷却水の要求流量Ｑｗから、ウォーターポンプ１１を駆動するために必要な電動機１３の駆動電流Ｉｂｓｅを算出する（ステップＳ１０４）。ここで、ステップＳ１０４で算出した電動機１３の駆動電流Ｉｂｓｅは、ファン１２と電動機１３とがクラッチ１４によって接続されているか否かによって変化する。このため、冷却制御装置３０の動作条件演算部３１は、クラッチ１４の係合状態を判定し（ステップＳ１０５）、最終的に要求される電動機１３の駆動電流を求める。次に、この手順を説明する。
【００６７】
図１０に示すフローチャートは、クラッチの係合状態を判定し、ファン１２を駆動するための電流を求める手順を示している。動作制御部３２は、クラッチ１４の係合状態を判定し（ステップＳ１０５、図９）、冷却水温度Ｔｗと、予め定めた所定の冷却ファン動作温度Ｔｗ１とを比較する（ステップＳ１０５１）。冷却ファン動作温度Ｔｗ１は、実験や解析により予め定められる。
【００６８】
Ｔｗ＞Ｔｗ１である場合（ステップＳ１０５１：Ｙｅｓ）、ファン１２を駆動する条件であると判定できる。この場合、動作制御部３２は、ファン１２を駆動するため、クラッチ係合フラグＦｃを１に設定する（ステップＳ１０５３）。一方、Ｔｗ≦Ｔｗ１である場合（ステップＳ１０５１：Ｎｏ）、ラジエーター５０を流れる冷却水を冷却するために、ファン１２を駆動する必要はない条件であると判定できる。しかし、車両１００に搭載される空気調和装置を構成する圧縮機に対して駆動要求がある場合、すなわち、熱交換器である凝縮器に対する通風要求がある場合、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器（熱交換器）に通風する必要がある。このような場合には、ファン１２を駆動する必要がある。なお、ここでは熱交換器として凝縮器を例としているが、熱交換器の他の例としては、例えば内燃機関１が過給機を備える場合に用いられるインタークーラー等があげられる。
【００６９】
Ｔｗ≦Ｔｗ１である場合（ステップＳ１０５１：Ｎｏ）、動作制御部３２は、空気調和装置を構成する圧縮機の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０５２）。圧縮機に駆動要求がある場合（ステップＳ１０５２：Ｙｅｓ）、すなわち凝縮器（熱交換器）への通風要求がある場合には、ファン１２を駆動する必要がある。この場合、動作制御部３２は、クラッチ係合フラグＦｃを１に設定する（ステップＳ１０５３）。
【００７０】
次に、動作条件演算部３１は、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎを推定する（ステップＳ１０５４）。ここで、つれ回り動力Ｐｆａｎとは、車両１００の走行風ＷＲ（図２参照）や向かい風等がファン１２を回転させることにより生み出される動力である。つれ回り動力Ｐｆａｎは、車両１００の走行速度と相関がある。例えば、車両１００の走行速度とつれ回り動力Ｐｆａｎとの関係を、実験や解析によって予め求めておく。そして、この間径をマップ化して記憶部８ｍに格納しておき、動作条件演算部３１が、記憶部８ｍに格納されているマップに車両１００の走行速度を与えて、つれ回り動力Ｐｆａｎを推定する。
【００７１】
ファン１２と電動機１３とをクラッチ１４によって接続する場合、前記つれ回り動力Ｐｆａｎがあれば、ウォーターポンプ１１を駆動するために必要な電動機１３の駆動電流Ｉｂｓｅは、前記つれ回り動力Ｐｆａｎの分、少なくて済む。このため、電動機１３の最終的な駆動電流（最終電動機駆動電流）は、つれ回り動力Ｐｆａｎを考慮して求めることになる。
【００７２】
Ｔｗ≦Ｔｗ１である場合（ステップＳ１０５１：Ｎｏ）、かつ圧縮機の駆動要求がない場合（ステップＳ１０５２：Ｎｏ）、ファン１２を駆動する必要はないと判定できる。しかし、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎが存在する場合には、クラッチ１４を係合してファン１２と電動機１３とを接続することにより、ウォーターポンプ１１を駆動するために必要な電動機１３の駆動電流Ｉｂｓｅを、前記つれ回り動力Ｐｆａｎの分だけ低減できる。
【００７３】
このため、動作条件演算部３１は、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎを推定する（ステップＳ１０５５）。そして、推定したつれ回り動力Ｐｆａｎと、実験や解析により予め求めたクラッチ係合判定値（予め定めた所定の判定値）Ｐｃとを比較する（ステップＳ１０５６）。クラッチ１４には、例えば、電磁力によって係合状態を作り出す電磁クラッチを用いることができる。このような場合、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎが、クラッチ１４を係合させるために必要な電力よりも小さい場合には、内燃機関１を含む車両１００の駆動装置全体としてのエネルギー消費量は増加する。
【００７４】
したがって、ファン１２と電動機１３とを接続して、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎを回収した場合、内燃機関１や冷却装置１０を含む機器全体としてのエネルギー消費量を抑制できる場合に、クラッチ１４を係合させることが好ましい。クラッチ係合判定値Ｐｃはかかる観点から定められるものであり、内燃機関１や冷却装置１０を含む機器全体としてのエネルギー消費量を抑制するために必要な、最低のつれ回り動力Ｐｆａｎである。すなわち、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎがクラッチ係合判定値Ｐｃよりも大きい場合には、内燃機関１や冷却装置１０を含む機器類全体としてのエネルギー消費量を抑制できると判定できる。
【００７５】
Ｐｆａｎ＞Ｐｃである場合（ステップＳ１０５６：Ｙｅｓ）、内燃機関１や冷却装置１０を含む機器類全体としてのエネルギー消費量を抑制できると判定できる。この場合、動作制御部３２は、クラッチ係合フラグＦｃを１に設定し（ステップＳ１０５７）、最終電動機駆動電流を算出する（ステップＳ１０６、図９）。Ｐｆａｎ≦Ｐｃである場合（ステップＳ１０５６：Ｎｏ）、内燃機関１や冷却装置１０を含む機器類全体としてのエネルギー消費量をかえって増加させると判定できる。この場合、動作制御部３２は、クラッチ係合フラグＦｃを０に設定する（ステップＳ１０５８）。この場合、ウォーターポンプ１１のみを電動機１３で駆動することになる。
【００７６】
クラッチ１４の係合状態を判定し、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎを求めたら、動作条件演算部３１は、最終電動機駆動電流を算出する（ステップＳ１０６、図９）。最終電動機駆動電流Ｉｆｉｎは、ウォーターポンプ１１を駆動するために必要な電動機１３の駆動電流Ｉｂｓｅと、ファン１２のつれ回り動力Ｐｆａｎとから求めることができる。電動機１３の駆動電流は、つれ回り動力Ｐｆａｎの関数ｆ（Ｐｆａｎ）で求めることができる。したがって、Ｉｆｉｎ＝Ｉｂｓｅ−ｆ（Ｐｆａｎ）となる。動作条件演算部３１は、上記手順によって求められたＩｂｓｅ及びＰｆａｎから、電動機１３の最終電動機駆動電流Ｉｆｉｎを算出する（ステップＳ１０６、図９）。
【００７７】
動作制御部３２は、上記手順で決定されたクラッチ係合フラグＦｃが１である場合には、クラッチ１４を接続する。また、クラッチ係合フラグＦｃが０である場合には、クラッチ１４を切る。そして、機関制御部８ｃは、上記手順によって算出された最終電動機駆動電流Ｉｆｉｎで、電動機１３を駆動する（ステップＳ１０７、図９）。
【００７８】
このように、この実施例に係る冷却装置１０、１０ａ等では、ファン１２を駆動する必要がない場合には、クラッチ１４によってファン１２と電動機１３との接続を切る。これによって、ウォーターポンプ１１のみを駆動する場合には、ファン１２を駆動する必要はないので、それだけ電動機１３の負荷を低減して、消費エネルギーを低減できる。次に、この実施例に係る他の冷却制御について説明する。
【００７９】
図１１は、この実施例に係る他の冷却制御の手順を示すフローチャートである。図１２−１は、この冷却制御に用いる電動機電流と電動機回転数の関係を示すマップである。図１２−２は、ファンが電動機を補助できるか否かを判定する際の考え方を示す説明図である。なお、この冷却制御は、上記冷却制御装置（図８）によって実現できる。この冷却装置１０を制御するにあたり、冷却制御装置３０が備える動作条件演算部３１は、ウォーターポンプ１１が循環させる冷却水の要求流量を求める。このため、まず、内燃機関１の発熱量Ｅｗを推定する。前記発熱量Ｅｗは、内燃機関１の要求出力から推定される。内燃機関１の要求出力は、例えば、アクセル開度センサ４１からの情報から、予め定められた制御マップによって機関ＥＣＵ８が決定する。
【００８０】
動作条件演算部３１は、内燃機関１の発熱量Ｅｗを推定する（ステップＳ２０１）。次に、動作条件演算部３１は、内燃機関１に備えられる冷却水温度センサ４２から、冷却水温度Ｔｗを検出する（ステップＳ２０２）。そして、動作条件演算部３１は、内燃機関１の発熱量Ｅｗと内燃機関１の冷却水温度Ｔｗとから、ウォーターポンプ１１が循環させる冷却水の要求流量Ｑｗを求める（ステップＳ２０３）。
【００８１】
動作条件演算部３１は、算出した要求流量Ｑｗからウォーターポンプ１１の駆動要求回転数Ｎｗを算出する（ステップＳ２０４）。これは、例えば、実験や解析等によって、要求流量Ｑｗと駆動要求回転数Ｎｗとの関係を予め求めてマップ化し、作成したマップに基づいて駆動要求回転数Ｎｗを求めることができる。
【００８２】
次に、動作条件演算部３１は、冷却水温度センサ４２から取得した冷却水の温度、及び車速センサ４３から取得した車両１００の走行速度等に基づいて、ファン１２を駆動する条件であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ファン１２を駆動しない条件である場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、動作条件演算部３１は、ウォーターポンプ１１を駆動する条件であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【００８３】
ファン１２を駆動しない場合で（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、かつウォーターポンプ１１を駆動しない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻って冷却制御装置３０が内燃機関１の運転を監視する。ファン１２を駆動しない場合で（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、かつウォーターポンプ１１を駆動する場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ファン１２のつれ回り動力によりウォーターポンプ１１を駆動するために必要な電動機１３の動力を低減できる場合がある。このため、この冷却制御においては、動作制御部３２がクラッチ１４を係合して（ステップＳ２０７）、電動機１３によるウォーターポンプ１１の駆動をファン１２が補助できるか否かを判定する。
【００８４】
ファン１２のつれ回り動力によって電動機１３の駆動が補助される場合、電動機１３の駆動が補助されていない場合（すなわち電動機１３がファン１２を駆動しないでウォーターポンプ１１のみを駆動する場合）と同じ電動機駆動電流であっても、電動機回転数が増加する。一方、ファン１２と電動機１３とをクラッチ１４によって接続したときに、電動機１３の駆動が補助されていない場合と同じ電動機駆動電流で、かつ電動機回転数は電動機１３の駆動が補助されていない場合よりも低い場合、ファン１２の回転は電動機１３の負荷となる。この例に係る冷却制御では、ファン１２がウォーターポンプ１１の駆動を補助する動力（つれ回り動力）に基づく前記関係を利用して、ファン１２のつれ回り動力によって電動機１３を補助するか否かを判定する。
【００８５】
このため、クラッチ１４を開放した状態、すなわち電動機１３の負荷がウォーターポンプ１１のみである場合における電動機駆動電流Ｉｍと、そのときの電動機１３の回転数（基準電動機回転数）Ｎｍｂとの関係を予め取得する。そして、取得した電動機駆動電流Ｉｍと基準電動機回転数Ｎｍｂとの関係を、例えば図１２−１に示す判定マップ６０として作成し、機関ＥＣＵ８の記憶部８ｍに格納しておく。
【００８６】
そして、動作制御部３２がクラッチ１４を係合したら（ステップＳ２０７）、動作条件演算部３１は、電動機駆動電流Ｉｍを検出するとともに（ステップＳ２０８）、電動機回転数Ｎｍを検出する（ステップＳ２０９）。次に、動作条件演算部３１は、その電動機駆動電流Ｉｍのときの基準電動機回転数Ｎｍｂを取得する（ステップＳ２１０）。これは、動作条件演算部３１がステップＳ２０８で検出した電動機駆動電流Ｉｍを判定マップ６０に与え、そのときの基準電動機回転数Ｎｍｂを判定マップ６０から取得する。そして、動作条件演算部３１は、ステップＳ２０９において検出した電動機回転数ＮｍとステップＳ２１０において取得した基準電動機回転数Ｎｍｂとを比較する（ステップＳ２１１）。
【００８７】
Ｎｍ＞Ｎｍｂである場合、図１２−２に示すように、動作条件演算部３１は、ファン１２が電動機１３によるウォーターポンプ１１の駆動を補助していると判定する（ステップＳ２１２）。したがって、動作制御部３２は、クラッチ１４の係合を継続して（ステップＳ２１３）、ファン１２のつれ回り動力を利用して電動機１３とともにウォーターポンプ１１を駆動する。これにより、電動機１３で消費されるエネルギーがファン１２のつれ回り動力分低減できるので、内燃機関１の燃料消費を抑制できる。また、ファン１２のつれ回り動力を利用することにより、電動機１３の単独でウォーターポンプ１１を駆動した場合には吐出できない量の冷却水を内燃機関１の冷却系に循環させることができるので、内燃機関１の冷却性能が向上する。
【００８８】
Ｎｍ≦Ｎｍｂである場合、図１２−２に示すように、動作条件演算部３１は、ファン１２が電動機１３の負荷として作用していると判定する（ステップＳ２１４）。したがって、動作制御部３２は、クラッチ１４を開放して（ステップＳ２１５）、電動機１３の負荷を軽減する。これによって、電動機１３の駆動力を、すべてウォーターポンプ１１の駆動に使用することができるので、電動機１３がファン１２を駆動することによるウォーターポンプ１１の冷却水吐出量の低下を抑制できる。
【００８９】
なお、内燃機関１の放熱量が増加して冷却水温度が予め定めた基準値を上回り、ファン１２の駆動も必要になった場合には（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、クラッチ１４を係合してウォーターポンプ１１とファン１２とを電動機１３によって駆動する。この場合には、電動機１３の消費電力が増加しても、内燃機関１の冷却を優先させるためである。この場合、ファン１２とウォーターポンプ１１とを電動機１３で駆動するため、動作条件演算部３１がウォーターポンプ１１の駆動要求回転数を補正する（ステップＳ２１６）。そして、動作制御部３２がクラッチ１４を係合して（ステップＳ２１７）、ウォーターポンプ１１とファン１２とを電動機１３で駆動する。動作条件演算部３１は、このときの電動機駆動電流Ｉｍを検出し（ステップＳ２１８）、動作制御部３２は検出された電動機駆動電流Ｉｍに基づいて、冷却装置１０の動作を制御する。
【００９０】
ファン１２の回転は、車両１００の走行速度と相関があるが、ファン１２の回転は、風の方向や風速、前走車の有無、車両１００のフロントグリルの形状等によって変化する。この例に係る冷却制御では、電動機１３を単独で用いてウォーターポンプ１１を駆動した場合の基準電動機回転数Ｎｍｂと、ファン１２とウォーターポンプ１１とを電動機１３で駆動した場合の電動機回転数Ｎｍとに基づいて、ファン１２が電動機１３によるウォーターポンプ１１の駆動を補助できるか否かを判定する。これによって、ファンのつれ回り動力を正確かつ簡易に推定できる。
【００９１】
なお、この冷却制御において、ステップＳ２０７でクラッチ１４を係合する前に、車両１００の走行速度（車速）Ｖを求めて、これを予め定めた基準速度Ｖ１と比較し、車速Ｖが基準速度Ｖ１を上回ったらクラッチ１４を係合してもよい。このとき、車両１００の走行中に、動作条件演算部３１がファン１２によって電動機１３によるウォーターポンプの駆動を補助できる車速を求め、基準速度Ｖ１を随時更新するようにしてもよい。
【００９２】
図１３は、この実施例に係る他の冷却制御の手順を示すフローチャートである。この冷却制御は、クラッチ１４を係合してファン１２の駆動を開始する際、すなわちファン１２が動作を開始する際において、電動機１３の負荷を抑制するものである。この冷却制御は、上記冷却制御装置３０（図８）によって実現できる。ウォーターポンプ１１が停止しているときにファン１２の駆動を開始する場合、クラッチ１４を係合したまま電動機１３の回転を開始すると、電動機１３にはファン１２の起動トルクとウォーターポンプ１１の起動トルクとが同時に作用する。その結果、電動機１３には大きな駆動トルクが要求されるので、電動機１３の駆動エネルギーが過大になるおそれがある。また、ウォーターポンプ１１の駆動中にクラッチ１４を係合してファン１２を駆動する場合、電動機１３の回転数が低いと、同様に電動機１３の駆動エネルギーが大きくなる。
【００９３】
この冷却制御では、ファン１２の駆動要求があるときには、電動機１３の回転数が予め定めた所定の回転数に到達してからクラッチ１４を係合して、電動機１３でファン１２を駆動する。冷却制御装置３０の動作条件演算部３１は、ファン１２の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ファン１２の駆動要求がない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻って冷却制御装置が内燃機関１の運転を監視する。
【００９４】
ファン１２の駆動要求がある場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、動作条件演算部３１は、ウォーターポンプ１１の駆動回転数（Ｗ／Ｐ駆動回転数）Ｎｗｐが、予め定めた第１基準回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。Ｎｗｐ≧Ｎ１である場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、動作条件演算部３１は、Ｗ／Ｐ駆動回転数Ｎｗｐが予め定めた第２基準回転数Ｎ２よりも大きいか否かを判定する。ここで、Ｎ２＞Ｎ１である。
【００９５】
Ｎｗｐ≦Ｎ２である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、動作制御部３２はクラッチ１４を係合させて（ステップＳ３０４）、ファン１２を駆動する。Ｎ２≧Ｎｗｐ≧Ｎ１であれば、電動機１３はある程度の回転数で駆動されているので、クラッチ１４を係合させても電動機１３の駆動エネルギーは過大にならない。その後、冷却制御装置３０は、ファン１２、ウォーターポンプ１１の駆動制御に移行する（ステップＳ３０５）。
【００９６】
Ｎｗｐ＜Ｎ１である場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、電動機１３は十分な回転数に到達していないので、動作制御部３２はクラッチ１４を開放し（ステップＳ３０６）、Ｎｗｐ＝Ｎ１となるまでクラッチ１４を開放したまま待機する（ステップＳ３０７：Ｎｏ）。このとき、上述した冷却装置１０ｂのように変速比可変装置１５Ｖを備えている場合（図６−１、図６−２）、変速比可変装置１５Ｖによりクラッチ１４に入力される電動機１３の回転数を迅速にＮ１に合わせることができる。Ｎｗｐ＝Ｎ１となったら（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、動作制御部３２はクラッチ１４を係合させて（ステップＳ３０４）、ファン１２を駆動する。その後、冷却制御装置３０は、ファン１２、ウォーターポンプ１１の駆動制御に移行する（ステップＳ３０５）。これによって、クラッチ１４を係合させる際において、電動機１３の駆動エネルギーが過大になることを抑制できる。
【００９７】
電動機１３の回転数が高い状態でクラッチ１４を係合させるとクラッチ１４には急激に動力が伝達されるので、クラッチ１４からは異音や振動が発生したり、クラッチ１４の耐久性が低下したりする。このため、かかる場合には、電動機１３の回転数を適正な大きさまで低下させてからクラッチ１４を係合する。Ｎｗｐ＞Ｎ２である場合には（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、動作制御部３２はクラッチ１４を開放し、Ｎｗｐ≦Ｎ２となるまでクラッチ１４を開放したまま待機する（ステップＳ３０８：Ｎｏ）。このとき、上述した冷却装置１０ｂのように変速比可変装置１５Ｖを備えている場合（図６−１、図６−２）、変速比可変装置１５Ｖによりクラッチ１４に入力される電動機１３の回転数を迅速にＮ２に合わせることができる。
【００９８】
Ｎｗｐ＝Ｎ２となったら（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、動作制御部３２はクラッチ１４を係合させて（ステップＳ３０４）、ファン１２を駆動する。その後、冷却制御装置３０は、ファン１２、ウォーターポンプ１１の駆動制御に移行する（ステップＳ３０５）。これによって、クラッチ１４を係合する際の異音や振動等の発生を抑制しつつ、クラッチ１４を係合させる際において、電動機１３の駆動エネルギーが過大になることを抑制できる。
【００９９】
図１４は、この実施例に係る他の冷却制御の手順を示すフローチャートである。この冷却制御は、例えば電動機１３の断線等の理由によってウォーターポンプ１１が動作しなくなった場合において、内燃機関１を保護するためのものである。なお、この冷却制御は、上記冷却制御装置（図８）により実現できる。まず、ウォーターポンプ１１の駆動制御を実行しているときに（ステップＳ４０１）、冷却制御装置３０の動作条件演算部３１は、電動機回転数センサ４４によって電動機１３の回転数（電動機回転数）Ｎｍを検出し、取得する（ステップＳ４０２）。
【０１００】
動作条件演算部３１は、取得した電動機回転数Ｎｍを、予め定めた第１制限回転数Ｎｍｃ1と比較する（ステップＳ４０３）。Ｎｍ≧Ｎｍｃ1である場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、電動機１３は正常であると判定できるので（ステップＳ４１３）、ＳＴＡＲＴに戻り、冷却制御装置３０は内燃機関１の運転を監視する。
【０１０１】
Ｎｍ＜Ｎｍｃ1である場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、電動機１３に断線等の電気的な不具合が発生して、電動機１３に動作不良が発生したと判定する（ステップＳ４０４）。この場合、動作制御部３２はクラッチ１４を係合する（ステップＳ４０５）。そして、車両１００の走行風によってファン１２を回転させ、これによってウォーターポンプ１１を駆動する。これによって、内燃機関１の冷却水の循環量を少しでも確保して、内燃機関１を冷却する。ここで、電動機１３の電気的な不具合とは、電動機１３の配線が断線したり、電動機１３の駆動回路に不具合が発生したりして、電動機１３の回転軸を外部から回すことはできるが、電動機１３事態は正常に動作しない場合をいう。
【０１０２】
次に、動作条件演算部３１は、冷却水温度センサ４２から内燃機関１の冷却水温度Ｔｗを取得し、予め定めた基準冷却水温度Ｔｗｃと比較する（ステップＳ４０６）。Ｔｗ＜Ｔｗｃである場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、内燃機関１は冷却が確保されていると判定できるので、ＳＴＡＲＴに戻り、冷却制御装置３０は内燃機関１の運転を監視する。Ｔｗ≧Ｔｗｃである場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、内燃機関１の冷却は不十分であると判定できる。この場合、動作制御部３２は、内燃機関１の出力が、予め定めた第１出力制限値Ｐｃ1を超えないように、内燃機関１の出力を制限する。これを第１出力制限モードとする（ステップＳ４０７）。これにより、内燃機関１のオーバーヒートを抑制する。なお、内燃機関１の出力制限は、例えばスロットル弁の開度を制限したり、燃料噴射量を制限したり、あるいは複数の気筒のうち、一部の気筒における燃焼を停止したりすることにより実現できる（以下同様）。
【０１０３】
次に、動作条件演算部３１は、電動機回転数Ｎｍを検出するとともに（ステップＳ４０８）、車速センサ４３から車両１００の走行速度（車速）を検出する（ステップＳ４０９）。そして、動作条件演算部３１は、検出したＮｍとＮｍｃ2とを比較する（ステップＳ４１０）。ここで、ステップＳ４０８とステップＳ４０９との順番は問わない。
【０１０４】
ステップＳ４０９で検出した車速が、ファン１２のつれ回りが期待できる車速である場合であっても、そのときのファン１２の回転数（すなわち電動機回転数Ｎｍ）が、検出した車速に応じた回転数（以下第２制限回転数）Ｎｍｃ2以下である場合には、電動機１３に機械的な不具合が発生していると判定できる。ここで、電動機１３の機械的な不具合とは、例えば、電動機が焼き付いたり、電動機１３の軸受等が破損したりして、外部から電動機１３の回転軸を回転させようとしてもこれが不可能であるか、又は著しく困難であるような場合をいう。
【０１０５】
Ｎｍ≦Ｎｍｃ2である場合（ステップＳ４１０：Ｙｅｓ）、電動機１３に機械的な不具合が発生していると判定する。この場合、動作制御部３２は、内燃機関１の出力が、予め定めた第２出力制限値Ｐｃ2を超えないように、内燃機関１の出力を制限する。ここで、Ｐｃ1＞Ｐｃ2である。これを第２出力制限モードとする（ステップＳ４１１）。これにより、内燃機関１のオーバーヒートを抑制する。その後。動作条件演算部３１は、電動機１３の焼き付き等が発生していると判定し（ステップＳ４１２）、その結果を、例えば車両１００の計器パネルに警告として表示したり、機関ＥＣＵ８の記憶部８ｍに格納したりする。Ｎｍ＞Ｎｍｃ2である場合（ステップＳ４１０：Ｎｏ）、電動機１３に機械的な不具合は発生していないと判定できるので、ＳＴＡＲＴに戻り、冷却制御装置３０は内燃機関１の運転を監視する。
【０１０６】
以上、この実施例では、内燃機関を冷却する冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段を駆動する電動機と、前記冷却媒体の熱を放熱させる電気機器用放熱手段に通風させるための導風手段を駆動する電動機とを、同一の電動機で共用する。そして、駆動力断続手段を導風手段と電動機との間に配置する。これによって、冷却媒体循環手段のみの駆動要求がある場合には、冷却媒体循環手段のみを選択して駆動できるので、導風手段を駆動する分のエネルギー消費を抑制できる。また、車両の走行風によって導風手段が駆動されることにより生み出される動力によって、冷却媒体循環手段を駆動する動力を低減することもできる。これによって、エネルギー消費を抑制できる。
【０１０７】
さらに、冷却媒体循環手段と導風手段との駆動源を共用化しているので、冷却装置全体をコンパクトにできる。これによって、車両等のように、限られた設置スペースでも搭載可能とし、搭載の自由度を向上させることができる。なお、この実施例で開示した構成と同一の構成を備えるものは、この実施例の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。また、実施例１で開示した構成は、適宜以下の実施例に開示する構成に適用することができる。
【実施例２】
【０１０８】
図１５は、この実施例に係る冷却装置を備える内燃機関の冷却系を示す説明図である。この実施例は、ラジエーターに送風する導風手段を複数台備える点が異なる。他の構成は実施例１及びその変形例と同様なので説明を省略する。以下の説明において、導風手段は２台であるが、導風手段の個数は２台に限定されるものではない。
【０１０９】
実施例２に係る冷却装置１０ｄは、車両１００（図１参照）に搭載されて、内燃機関１の冷却水を内燃機関１の冷却系内で循環させたり、車両用空調装置が備える凝縮機へ送風したりする。冷却装置１０ｄは、第１電動機１３Ａで駆動される第１ファン（第１導風手段）１２Ａ及び第１ウォーターポンプ１１（第１冷却媒体循環手段）Ａと、第１電動機１３Ａとは別個に用意された第２電動機１３Ｂで駆動される第２ファン（第２導風手段）１２Ｂとを含んで構成される。ここで、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとは、放熱手段であるラジエーター５０に対して並列に配置される。また、第１電動機１３Ａと第１ファン１２Ａとは、第１駆動力断続手段である第１クラッチ１４Ａを介して接続される。第２電動機１３Ｂは、第２ファン１２Ｂのみを駆動するので、第１ファン１２Ａ及びウォーターポンプ１１を駆動する第１電動機１３Ａよりも小型で出力の小さいものを使用することができる。
【０１１０】
この実施例に係る冷却装置１０ｄでは、ラジエーター５０ウォーターポンプ１１と第１ファン１２とを、同一の駆動手段（第１電動機１３Ａ）によって駆動する。これにより、冷却装置１０ｄ全体をコンパクトにできるので、車両等のように、限られた設置スペースでも搭載可能とし、搭載の自由度を向上させることができる。
【０１１１】
ラジエーター５０の冷却風導入側には、車両用空調装置の凝縮器（熱交換器）５１が備えられる。凝縮器５１は、車両用空調装置が備える圧縮機から吐出される冷媒の熱を大気中に放熱して、冷媒を凝縮させる。ここで、内燃機関１の負荷が小さく、かつ冷却水の温度が低い場合には、冷却水の循環量を少なくして、内燃機関１の暖機を促進する。一方、車両１００（図１参照）の走行速度が低く、かつ車両用空調装置の圧縮異を駆動して冷媒を凝縮器５１で凝縮させる場合、第２ファン１２Ｂを高回転駆動して凝縮器５１を通過する風量を大きくする必要がある。この実施例に係る冷却装置１０ｄでは、ウォーターポンプ１１と別個独立に駆動できる第２ファン１２Ｂと及び２電動機１３Ｂを備えるので、上記のような場合でも凝縮器５１を通過する風量を確保しつつ、内燃機関１の暖機を促進できる。
【０１１２】
この実施例に係る冷却装置１０ｄは、第２ファン１２Ｂの冷却風導入側に熱交換器である凝縮器５１を配置する。すなわち、車両１００の走行風によるつれ回り動力を利用してウォーターポンプ１１の駆動を補助する第１ファン１２Ａの冷却風導入側（図１５のＤで示す領域）には、凝縮器５１を配置しない。このように、車両１００の走行風によるつれ回り動力を利用する第１ファン１２Ａの冷却風導入側には、通風抵抗となる部品は配置せず、車両１００の走行風によるつれ回り動力を利用しない第２ファン１２Ｂの冷却風導入側に配置する。これにより、車両１００の走行風を第１ファン１２Ａへ効率よく導入して第１ファン１２Ａを回転させ、つれ回り動力を確保できる。なお、通風抵抗となる部品には、凝縮器５１の他、内燃機関１が過給機を備える場合に用いられるインタークーラー等がある。
【０１１３】
図１６−１、図１６−２は、この実施例に係る冷却装置を車両に搭載した状態を示す概略図である。この実施例に係る冷却装置１０ｄは、ラジエーター５０の冷却風流出側、すなわち、冷却風導入側（図中Ｌ側）の反対側に配置される。車両１００の走行中、ラジエーター５０を走行風ＷＲが通過して、ラジエーター５０内に導入される高温の冷却水を冷却する。この実施例係る冷却装置１０ｄは、実施例１で説明した冷却装置１０、１０ａ等のように、第１ファン１２Ａのつれ回り動力によって、第１電動機１３Ａによるウォーターポンプ１１の駆動を補助する。なお、第２ファン１２Ｂによるつれ回り動力を回収してもよい。この場合、第２ファン１２Ｂによって第２電動機１３Ｂを駆動し、これによって発生した電力を、例えば車両１００が備える蓄電手段（蓄電池やコンデンサ）に蓄える。
【０１１４】
このとき、走行風ＷＲによって効率的に第１ファン１２Ａを回転させるため、車両１００のボンネット１００Ｂやアンダーカバー１００ＵＣに、空気抜き孔１００Ｖを設けることが好ましい。これによって走行風ＷＲを効率的に利用してファン１２を回転させることができるので、第１ファン１２Ａによる動力回収効率が向上する。ここで、第１ファン１２Ａによってより多くの動力を回収するため、空気抜き孔１００Ｖは、ファン１２の位置よりも車両進行方向とは反対方向に設けることが好ましい。また、空気抜き孔１００Ｖは、少なくとも第１ファン１２Ａが配置されている側に設けることが好ましい。なお、第２ファン１２Ｂによるつれ回り動力を回収する場合には、空気抜き孔１００Ｖを第２ファン１２Ｂが配置されている側にも設けることが好ましい。
【０１１５】
図１７は、この実施例の第１変形例に係る冷却装置を示す正面図である。この実施例の第１変形例に係る冷却装置１０ｅは、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとがファンシュラウド５２ａへ並列に配置される。また、車両１００の走行風による第１ファン１２Ａの回転効率を、車両１００の走行風による第２ファン１２Ｂの回転効率よりも大きくしてある。この例では、第１ファン１２Ａの直径ｄAを、第２ファン１２Ｂの直径ｄBよりも大きくして、第１ファン１２Ａの回転効率を高くしてある。これによって、走行風による第１ファン１２Ａのつれ回り動力を確保できる。
【０１１６】
車両１００の走行風による第１ファン１２Ａの回転効率を大きくするためには、第１ファンの直径を変更する他に、第１ファン１２Ａの羽根の数を変更したり、第１ファンの羽根の面積を変更したりする手法がある。また、これらの手法から２以上の手法を組み合わせてもよい。
【０１１７】
図１８−１は、この実施例の第２変形例に係る冷却装置を示す正面図である。図１８−２は、図１８−１のＡ−Ａ断面図である。この変形例に係る冷却装置１０ｆは、前記第１変形例に係る冷却装置１０ｅと略同様の構成であるが、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとを車両１００の進行方向に対してずらして（この例ではｌ）、ファンシュラウド５２ｂに配置する点が異なる。このようにすることで、つれ回り動力を利用する第１ファン１２Ａの直径を、上記第１変形例に係る冷却装置１０ｅよりも大きくできるので、車両１００の走行風によるつれ回り動力をより効率的に利用できる。なお、この例では、隔壁５０ｂＢによって第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとを仕切っているが、これによって、第１ファン１２Ａによる通風と第２ファン１２Ｂによる通風との干渉を低減できる。また、車両１００の走行風を効率よく第１ファンへ導くことができる。
【０１１８】
図１９は、実施例２に係る冷却制御の手順を示すフローチャートである。この冷却制御は、実施例１に係る冷却制御装置３０（図８）により実現できる。ここでは、図１５に示す冷却装置１０ｄを用いて実施例２に係る冷却制御を実現する例を説明するが、実施例２の第１変形例に係る冷却装置１０ｅ等を用いて実施例２に係る冷却制御を実現してもよい。次の説明においては、上述した図１、図８、図１５等を適宜参照されたい。冷却制御装置３０が備える動作条件演算部３１が、内燃機関１の暖機が完了する前で、かつ車両用空調装置（Ａ／Ｃ：Air Conditioner）が停止していると判定した場合、動作制御部３２は、第１及び第２電動機１３Ａ、１３Ｂを停止する。
【０１１９】
動作条件演算部３１が、内燃機関１の暖機が完了する前で、かつ車両用空調装置（Ａ／Ｃ）が動作していると判定した場合、動作制御部３２は、第２電動機１３Ｂのみを駆動する。動作条件演算部３１が、内燃機関１の暖機が完了し、かつ車両用空調装置（Ａ／Ｃ）が停止していると判定した場合、動作制御部３２は、第１電動機１３Ａで第１ウォーターポンプ１１Ａのみを駆動するとともに、通風は第２ファン１２Ｂで行う。これによって、第１及び第２電動機１３Ａ、１３Ｂのエネルギー消費を抑制する。
【０１２０】
この実施例に係る冷却制御において、動作条件演算部３１は、車両用空調装置（Ａ／Ｃ）からのファン駆動要求、すなわち、熱交換器である凝縮器５１に対する通風要求があるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。例えば、車両１００が停止しているとき等に、ファン駆動要求が発生する。車両用空調装置からのファン駆動要求がない場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、動作条件演算部３１は、ウォーターポンプ１１を駆動するか否かを判定する（ステップＳ５０２）。ここで、熱交換器に対する通風要求としては、例えば内燃機関１が過給機を備える場合に用いられるインタークーラー（熱交換器）に対するものがある。例えば、車両１００の停止中にインタークーラーに通風することにより内燃機関１への給気温度を下げて、充填効率を改善する。
【０１２１】
ウォーターポンプ１１を駆動しない場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し（ステップＳ５０９）、第１電動機１３Ａを停止する。ウォーターポンプ１１を駆動する場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し、第１電動機１３Ａを駆動する（ステップＳ５０３）。これによって、第１ファン１２Ａを駆動しないで、ウォーターポンプ１１のみを単独で駆動することができる。
【０１２２】
次に動作条件演算部３１は、冷却水温度センサ４２によって内燃機関１の冷却水温度を検出し、冷却水の温度が高いためにファンを駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。ファンを駆動しない場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し（ステップＳ５０９）、第１電動機１３Ａを停止する。ファンを駆動する必要がある場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、第１クラッチ１４Ａを係合して（ステップＳ５１０）、第１ファン１２Ａを駆動する。このとき、第１ファン１２Ａを駆動する代わりに、第２ファン１２Ｂを駆動するようにしてもよい。例えば、第１クラッチ１４Ａに電磁クラッチを使用する場合、電磁クラッチの消費電力と第１ファン１２Ａを駆動することによる消費電力が、第２ファン１２Ｂを駆動する消費電力よりも大きい場合は、第２ファン１２Ｂを駆動してもよい。また、この実施例の第１、第２変形例に係る冷却装置１０ｅ、１０ｆのように、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとで得られる風量が異なる場合には、冷却要求に応じた風量のファンを選択してもよい。
【０１２３】
車両用空調装置からのファン駆動要求がある場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は、第２電動機１３Ｂにより、第２ファン１２Ｂを駆動する（ステップＳ５０５）。次に、動作条件演算部３１は、ウォーターポンプ１１を駆動するか否かを判定する（ステップＳ５０６）。ウォーターポンプ１１を駆動しない場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し（ステップＳ５０９）、第１電動機１３Ａを停止する。ウォーターポンプ１１を駆動する場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し、第１電動機１３Ａを駆動する。これによって、第１ファン１２Ａを駆動しないで、ウォーターポンプ１１のみを単独で駆動することができる（ステップＳ５０７）。
【０１２４】
次に動作条件演算部３１は、冷却水温度センサ４２によって内燃機関１の冷却水温度を検出し、冷却水の温度が高いためにファンを駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５０８）。ファンを駆動しない場合（ステップＳ５０８：Ｎｏ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し（ステップＳ５０９）、第１電動機１３Ａを停止する。ファンを駆動する必要がある場合（ステップＳ５０８：Ｙｅｓ）、第１クラッチ１４Ａを係合して（ステップＳ５１０）、第１ファン１２Ａを駆動する。
【０１２５】
このとき、第１ファン１２Ａを駆動する代わりに、第２ファン１２Ｂを駆動するようにしてもよく、また、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとで得られる風量が異なる場合には、冷却要求に応じた風量のファンを選択してもよい。このように、ウォーターポンプ１１と、第２ファン１２Ｂとを別個独立に制御できるので、内燃機関１や車両用空調装置の運転条件に応じて、冷却水の循環量と、ラジエーター５０や凝縮器５１の通風量を最適に制御できる。
【０１２６】
図２０は、この実施例の第３変形例に係る冷却装置を備える内燃機関の冷却系を示す説明図である。この変形例は、同一の電動機により駆動されるファンとウォーターポンプとの組み合わせを複数用意し、電動機とファンとの間にクラッチが設けられるものと、電動機とウォーターポンプとの間にクラッチが設けられるものとを備える点が異なる。他の構成は実施例２及びその変形例と同様なので説明を省略する。以下の説明において、同一の電動機により駆動されるファンとウォーターポンプとの組み合わせは２組みであるが、同一の電動機により駆動されるファンとウォーターポンプとの組み合わせは２組に限定されるものではない。
【０１２７】
この変形例に係る冷却装置１０ｇは、車両１００（図１参照）に搭載されて、内燃機関１の冷却水を内燃機関１の冷却系内で循環させたり、車両用空調装置が備える凝縮機へ送風したりする。冷却装置１０ｇは、第１電動機１３Ａで駆動される第１ファン（第１導風手段）１２Ａ及び第１ウォーターポンプ（第１冷却媒体循環手段）１１Ａと、第１電動機１３Ａとは別個に用意された第２電動機１３Ｂで駆動される第２ファン（第２導風手段）１２Ｂと第２ウォーターポンプ（第２冷却媒体循環手段）１１Ｂとを含んで構成される。
【０１２８】
ここで、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとは並列に配置される。第１電動機１３Ａと第１ファン１２Ａとは、第１駆動力断続手段である第１クラッチ１４Ａを介して接続される。また、第２電動機１３Ａと第２ウォーターポンプ１１Ｂとは、第２駆動力断続手段である第２クラッチ１４Ｂを介して接続される。これによって、第１ウォーターポンプ１１Ａは、第１ファン１２Ａに対して別個独立に駆動でき、また、第２ファン１２Ｂは、第２ウォーターポンプ１１Ｂに対して別個独立に駆動できる。なお、第１及び第２電動機１３Ａ、１３Ｂ、第１及び第２クラッチ１４Ａ、１４Ｂは、冷却制御装置３０（図８参照）により制御される。
【０１２９】
サーモスタット４を通過した冷却水は、第１及び第２ウォーターポンプ１１Ａ、１１Ｂに導入される。図２０に示すように、第１ウォーターポンプ１１Ａから吐出される冷却水は、内燃機関１へ送られる。また、第２ウォーターポンプ１１Ｂから吐出される冷却水は、第１ウォーターポンプ１１Ａの吐出側へ導かれて、内燃機関１へ送られる。
【０１３０】
図２１−１は、この変形例に係るウォーターポンプの配管系を示す概略図である。この実施例に係る冷却装置１０ｇは、第１ウォーターポンプ１１Ａと第２ウォーターポンプ１１Ｂとを別個独立に駆動できる。例えば、第１ウォーターポンプ１１Ａのみ駆動して、第２ウォーターポンプ１１Ｂは停止するような使い方もある。このとき、第２ウォーターポンプ１１Ｂへ冷却水が流れ込まないように、第１ウォーターポンプ１１Ａの吐出口１１Ａｏと第２ウォーターポンプ１１Ｂの吐出口１１Ｂｏとの間、又は第１ウォーターポンプ１１Ａの入口１１Ａｉと第２ウォーターポンプ１１Ｂの入口１１Ｂｉとの間に、開閉弁５４を設けてもよい。
【０１３１】
図２１−２は、この変形例に係るウォーターポンプの他の配管系を示す概略図である。この配管系は、サーモスタット４（図２０参照）から送られる冷却水を、まず第２ウォーターポンプ１１Ｂの入口１１Ｂｉへ導く。そして、第２ウォーターポンプ１１Ｂの吐出口１１Ｂｏと第１ウォーターポンプ１１Ａの入口１１Ａｉとを接続する。この配管系の場合、第１ウォーターポンプ１１Ａのみを駆動するとき、冷却水は第２ウォーターポンプ１１Ｂを通過することになるので、流路抵抗が大きくなる。このため、第２ウォーターポンプ１１Ｂの入口１１Ｂｉと吐出口１１Ｂｏとを接続して第２ウォーターポンプ１１Ｂをバイパスする流路を設ける。そして、この流路に開閉弁５４を設けて、第１ウォーターポンプ１１Ａのみを駆動する場合には、開閉弁５４を開くようにする。このようにすれば、第１ウォーターポンプ１１Ａのみを駆動する場合に、冷却水は第２ウォーターポンプ１１Ｂをバイパスして流れるので、第２ウォーターポンプ１１Ｂを通過することによる流路抵抗の増加を抑制できる。
【０１３２】
図２２は、この実施例の第４変形例に係る冷却装置を示す説明図である。この冷却装置１０ｈは、上記第３実施例に係る冷却装置１０ｇ（図２０）と略同様の構成であるが、内燃機関１を冷却した冷却水を第２ウォーターポンプ１１Ｂの入口１１Ｂｉに導き、第２ウォーターポンプ１１Ｂの吐出口１１Ｂｏから吐出された冷却水を、ラジエーター５０の入口５０ｉに送る点が異なる。
【０１３３】
ラジエーター５０で冷却された冷却水は、ラジエーター５０の出口５０ｏから排出され、サーモスタット４を通ってから、第１ウォーターポンプ１１Ａの入口１１Ａｉに送られて、第１ウォーターポンプ１１Ａの吐出口１１Ａｏから内燃機関１へ送られる。このような構成によれば、上記冷却装置１０ｇと比較して、第２ウォーターポンプ１１Ｂと内燃機関１との冷却水通路の距離、及び第２ウォーターポンプ１１Ｂと第１ウォーターポンプ１１Ａとの冷却水通路の距離を短くできる。その結果、冷却水の圧力低下を小さくできるので、耐キャビテーション性能が向上し、信頼性が向上する。次に、この実施例に係る冷却制御について説明する。
【０１３４】
図２３は、この実施例の第４変形例に係る冷却装置を用いた場合の冷却制御の手順を示すフローチャートである。この実施例に係る冷却制御は、実施例１に係る冷却制御装置３０（図８）により実現できる。次の説明においては、すでに説明した図１、図８、図１５等を適宜参照されたい。冷却制御装置３０が備える動作条件演算部３１が、内燃機関１の暖機が完了する前で、かつ車両用空調装置（Ａ／Ｃ：Air Conditioner）が停止していると判定した場合、動作制御部３２は、第１及び第２電動機１３Ａ、１３Ｂを停止する。
【０１３５】
動作条件演算部３１が、内燃機関１の暖機が完了する前で、かつ車両用空調装置（Ａ／Ｃ）が動作していると判定した場合、動作制御部３２は、第２クラッチ１４Ｂを解放して第２電動機１３Ｂのみを駆動することにより、第２ファン１２Ｂのみを駆動する。動作条件演算部３１が、内燃機関１の暖機が完了し、かつ車両用空調装置（Ａ／Ｃ）が停止していると判定した場合、動作制御部３２は、第１クラッチ１４Ａを解放し、第１電動機１３Ａで第１ウォーターポンプ１１Ａのみを駆動するとともに、通風は第２クラッチ１４Ｂを解放し、第２ファン１２Ｂで行う。これによって、第１及び第２電動機１３Ａ、１３Ｂのエネルギー消費を抑制する。
【０１３６】
この実施例に係る冷却制御において、動作条件演算部３１は、車両用空調装置（Ａ／Ｃ）からのファン駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ６０１）。例えば、車両１００が停止しているとき等に、ファン駆動要求が発生する。車両用空調装置からのファン駆動要求がない場合（ステップＳ６０１：Ｎｏ）、動作条件演算部３１は、ウォーターポンプを駆動するか否か、すなわち、冷却水を循環させるか否かを判定する（ステップＳ６０２）。
【０１３７】
ウォーターポンプ１１を駆動しない場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し（ステップＳ６０６）、第１電動機１３Ａを停止する。ウォーターポンプを駆動する場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は第１クラッチ１４Ａを開放し、第１電動機１３Ａを駆動する（ステップＳ６０３）。これによって、第１ファン１２Ａを駆動しないで、第１ウォーターポンプ１１Ａのみを単独で駆動することができる。
【０１３８】
次に動作条件演算部３１は、冷却水温度センサ４２によって内燃機関１の冷却水温度を検出し、冷却水の温度が高いためにファンを駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ６０４）。ファンを駆動しない場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、動作制御部３２はクラッチ１４を開放して、第１電動機１３Ａを停止する。ファンを駆動する必要がある場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、第１クラッチ１４Ａを係合して（ステップＳ６０５）、第１ファン１２Ａを駆動する。このとき、第１ファン１２Ａを駆動する代わりに、第２ファン１２Ｂを駆動するようにしてもよい。例えば、第１クラッチ１４に電磁クラッチを使用する場合、電磁クラッチの消費電力と第１ファン１２Ａを駆動することによる消費電力が、第２ファン１２Ｂを駆動する消費電力よりも大きい場合は、第２ファン１２Ｂを駆動してもよい。また、実施例１の第１、第２変形例に係る冷却装置１０ｅ、１０ｆのように（図１７、図１８−１、図１８−２）、第１ファン１２Ａと第２ファン１２Ｂとで得られる風量が異なる場合には、冷却要求に応じた風量のファンを選択してもよい。
【０１３９】
車両用空調装置からのファン駆動要求がある場合（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は、第２電動機１３Ｂにより、第２ファン１２Ｂを駆動する（ステップＳ６０７）。次に、動作条件演算部３１は、ウォーターポンプを駆動するか否かを判定する（ステップＳ６０８）。ウォーターポンプを駆動しない場合（ステップＳ６０８：Ｎｏ）、動作制御部３２は第１及び第２クラッチ１４Ａ、１４Ｂを開放する（ステップＳ６１１）。これによって、第２ファン１２Ｂのみを第２電動機１３Ｂで駆動して、凝縮器５１へ通風する。
【０１４０】
ウォーターポンプを駆動する場合（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は第２クラッチ１４Ｂを係合して（ステップＳ６０９）、第２電動機１３Ｂを駆動する。これによって、第２ウォーターポンプ１１Ｂを駆動しつつ第２ファン１２Ｂを駆動して、凝縮器５１へ通風させることができる。なお、ステップＳ６０９においては、第１クラッチ１４Ａを係合するとともに第１電動機１３Ａを駆動して、第２ウォーターポンプ１１Ｂの代わりに第１ウォーターポンプ１１Ａによって冷却水を循環させてもよい。
【０１４１】
次に動作条件演算部３１は、冷却水温度センサ４２によって内燃機関１の冷却水温度を検出し、冷却水の温度が高いためにファンを駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ６１０）。冷却水温度が制限値よりも低く、ファンを駆動しない場合（ステップＳ６１０：Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻って、冷却制御装置３０が内燃機関１の運転を監視する。冷却水温度が高くなって、第１及び第２ファン１２Ａ、１２Ｂの両方を駆動する必要がある場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）、動作制御部３２は、第１クラッチ１４Ａ係合して（ステップＳ６０５）、第１電動機１３Ａを駆動することによって、第１ファン１２Ａを駆動する。
【０１４２】
以上、実施例２及びその変形例では、複数の導風手段を備えるとともに、少なくとも一つの導風手段は、内燃機関を冷却する冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段を駆動する電動機によって駆動され、かつ駆動力断続手段が導風手段と電動機との間に配置される。これによって、冷却媒体循環手段のみの駆動要求がある場合には、冷却媒体循環手段のみを選択して駆動できるので、導風手段を駆動する分のエネルギー消費を抑制できる。また、車両の走行風によって導風手段が駆動されることにより生み出される動力によって、冷却媒体循環手段を駆動する動力を低減することもできる。これによって、エネルギー消費を抑制できる。さらに、内燃機関を冷却する冷却水量と導風手段であるファンの回転数とを、それぞれ最適な範囲で制御できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上のように、本発明に係る冷却装置は、車両に搭載される内燃機関や車両用空気調和装置が備える凝縮器その他の機器類の冷却に有用であり、特に、冷却に要するエネルギーを低減することに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】この実施例に係る冷却装置が搭載される車両を示す模式図である。
【図２】この実施例に係る冷却装置を備える内燃機関の冷却系を示す説明図である。
【図３−１】この実施例に係る冷却装置を示す説明図である。
【図３−２】この実施例に係る冷却装置を車両に搭載した状態を示す概略図である。
【図４】この実施例に係る冷却装置の第１変形例を示す装置構成図である。
【図５−１】冷却装置を駆動する場合における電動機の動力と回転数との関係を示す概念図である。
【図５−２】冷却装置を駆動する場合における電動機の動力と回転数との関係を示す概念図である。
【図６−１】この実施例に係る冷却装置の第２変形例を示す装置構成図である。
【図６−２】この実施例に係る冷却装置の第２変形例を示す装置構成図である。
【図７−１】この実施例に係る冷却装置の第３変形例を示す装置構成図である。
【図７−２】図７−１のＡ−Ａ断面図である。
【図８】この実施例に係る冷却制御装置を示す説明図である。
【図９】この実施例に係る冷却装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】この実施例に係る冷却装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】この実施例に係る他の冷却制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２−１】この冷却制御に用いる電動機電流と電動機回転数の関係を示すマップである。
【図１２−２】ファンが電動機を補助できるか否かを判定する際の考え方を示す説明図である。
【図１３】この実施例に係る他の冷却制御の手順を示すフローチャートである。
【図１４】この実施例に係る他の冷却制御の手順を示すフローチャートである。
【図１５】この実施例に係る冷却装置を備える内燃機関の冷却系を示す説明図である。
【図１６−１】この実施例に係る冷却装置を車両に搭載した状態を示す概略図である。
【図１６−２】この実施例に係る冷却装置を車両に搭載した状態を示す概略図である。
【図１７】この実施例の第１変形例に係る冷却装置を示す正面図である。
【図１８−１】この実施例の第２変形例に係る冷却装置を示す正面図である。
【図１８−２】図１８−１のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】実施例２に係る冷却制御の手順を示すフローチャートである。
【図２０】この実施例の第３変形例に係る冷却装置を備える内燃機関の冷却系を示す説明図である。
【図２１−１】この変形例に係るウォーターポンプの配管系を示す概略図である。
【図２１−２】この変形例に係るウォーターポンプの他の配管系を示す概略図である。
【図２２】この実施例の第４変形例に係る冷却装置を示す説明図である。
【図２３】この実施例の第４変形例に係る冷却装置を用いた場合の冷却制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１  内燃機関
８  機関ＥＣＵ
８ｃ  機関制御部
８ｍ  記憶部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ  冷却装置
１１  ウォーターポンプ
１１Ａ  第１ウォーターポンプ
１１Ｂ  第２ウォーターポンプ
１２  ファン
１２Ａ  第１ファン
１２Ｂ  第２ファン
１３  電動機
１３Ａ  第１電動機
１３Ｂ  第２電動機
１４  クラッチ
１４Ａ  第１クラッチ
１４Ｂ  第２クラッチ
３０  冷却制御装置
３１  動作条件演算部
３２  動作制御部
４１  アクセル開度センサ
４２  冷却水温度センサ
４３  車速センサ
４４  電動機回転数センサ
５０  ラジエーター
５１  凝縮器
１００  車両
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１７】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１−１】
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【図２１−２】
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【図２２】
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【図２３】
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