(57)【要約】【課題】ヒータコアに流入する冷却水に含まれる気泡を微細化することで該ヒータコア内での気泡の分裂や変形を微小とすることによりヒータコアでの流動音の発生を確実に抑制することを図る、車両用エンジンの水冷式冷却システムを提案する。【解決手段】エンジンＥの水冷ジャケットと、ラジエータ１１と、ヒータコア１８と、送水ポンプ１４とを少なくとも備え、これらを配管で接続した冷却水循環系から成る車両用エンジンの水冷式冷却システムにおいて、冷却水循環系において、エンジンＥの水冷ジャケットと、ヒータコア１８との間に冷却水循環系を循環する冷却水を攪拌する攪拌手段としてスタティックミキサー１０を備えて、冷却水に含まれる気泡を微細化した状態でヒータコア１８へ送水する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの水冷ジャケットと、ラジエータと、ヒータコアと、送水ポンプとを少なくとも備え、これらを配管で接続した冷却水循環系から成る車両用エンジンの水冷式冷却システムにおいて、
冷却水循環系を循環する冷却水を攪拌する攪拌手段を備えたことを
特徴とする車両用エンジンの水冷式冷却システム。
【請求項２】
前記攪拌手段を、スタティックミキサーとした、
請求項１に記載の車両用エンジンの水冷式冷却システム。
【請求項３】
前記攪拌手段を、エンジンの水冷ジャケットと、ヒータコアとの間に設けた、
請求項１又は請求項２に記載の車両用エンジンの水冷式冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンの水冷式冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水冷式冷却システムを備えた車両用エンジンが存在する。この水冷式冷却システムでは、例えば、特許文献１に記載のように、冷却水を通じてエンジンを冷却するエンジンの水冷ジャケット、エンジンの発熱により加熱された冷却水の熱を暖房に利用するための熱交換器であるヒータコア、冷却水を冷却するラジエータ、および冷却水を循環させる送水ポンプ等で冷却水循環系が構成される。
【０００３】
上記のような冷却水循環系では、冷却水を該冷却水循環系に充填する際に注水率が低いなどの理由で、水冷ジャケットに残留した空気が気泡となって冷却水に混在することがある。エンジンが運転されて冷却水が冷却水循環系を循環すると、これに伴って冷却水中に含まれる気泡も移動する。そして、冷却水循環系に具備されるヒータコア内に気泡を含有する冷却水が流入すると、該ヒータコアで流動音（異音）が生じることがある。
【０００４】
図３に示すように、ヒータコア１８には、エンジンを通じて加熱された冷却水（温水）を導入する入口管２３と、冷却水を排出する出口管２４と、入口管２３と出口管２４との間に設けられた熱交換を行うヒータユニット２５とが備えられる。このヒータコア１８を流れる冷却水は、入口管２３からヒータユニット２５との間、ヒータユニット２５から出口管２４との間で、流路面積の変化によって急激な流速変化が生じる。この流速変化によって、冷却水に含まれる気泡が圧力変化を受けて分裂や変形することによって、ヒータコアが加振され、流動音が発生する。
【０００５】
上述のようにヒータコアで生じる流動音低減のための技術が、従来、提案されている。
例えば、特許文献１や、特許文献２に記載の技術である。
【０００６】
特許文献１では、ヒータコアの出口管に、エンジンに供給される水流を制御する水流制御手段として、出口管の径より小さいリング状の樹脂部材を備え、通水抵抗を高めるように流路面積を変化させることにより、ヒータコアからの冷却水の流出量を抑制し、ヒータコア内の水圧低下を防止して、流動音発生を防ぐ技術が公開されている。
【０００７】
特許文献２では、ヒータコアの入口管から該ヒータコアのタンク内部に伸延する流速調整管を設け、該流速調整管に形成された孔を通じて冷却水をヒータコア内に通水させることによって、ヒータコアでの冷却水の流速の変化を緩やかにすることにより気泡の分裂や変形を少なくして、流動音発生を抑制する技術が公開されている。
【特許文献１】特開２００２−１５５７４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献に記載の技術は、ヒータコア内部での流速の変化を緩やかにするための流速調整手段を設けて流速を調整し、急激な圧力変化による気泡の分裂や変形を抑制し、流動音発生の防止を図るものである。しかし、流動音の発生源となり得る大きさの気泡を一度にヒータコア内に取り込むことには変わらず、流速の変化が緩やかであっても多少の気泡の分裂や変形が生じる可能性があるため、十分に流動音を低減できない虞がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術では、ヒータコア内部に流速調整手段を設けるため、ヒータコアの構造が複雑となり、ヒータコアが高価となったりメンテナンスが煩雑となったりする虞がある。
【００１０】
そこで、本発明では、上記背景技術や課題に鑑み、ヒータコアに流入する冷却水に含まれる気泡を微細化することで該ヒータコア内での気泡の分裂や変形を微小とすることによりヒータコアでの流動音の発生を確実に抑制することを図る、車両用エンジンの水冷式冷却システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、エンジンの水冷ジャケットと、ラジエータと、ヒータコアと、送水ポンプとを少なくとも備え、これらを配管で接続した冷却水循環系から成る車両用エンジンの水冷式冷却システムにおいて、冷却水循環系を循環する冷却水を攪拌する攪拌手段を備えたものである。
【００１３】
請求項２においては、前記攪拌手段を、スタティックミキサーとしたものである。
【００１４】
請求項３においては、前記攪拌手段を、エンジンの水冷ジャケットと、ヒータコアとの間に設けたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
請求項１においては、冷却水循環系を循環する冷却水を攪拌することにより、該冷却水に含まれる気泡を微細化することができる。これにより、ヒータコアにおいて冷却水が急激な流速変化を受けても、冷却水に含まれる気泡は微細であるので圧力変化により分裂や変形が発生せず、また、発生したとしても微細であり、ヒータコアに発生する流動音を確実に抑制することができる。また、ヒータコア内部に攪拌手段を設けないので、ヒータコアの構成を変化させる必要がない。また、メンテナンスが簡易である。
【００１７】
請求項２においては、攪拌手段をスタティックミキサーとすることで、モータ等の動力源が不要であり、静音、コンパクト且つ簡易な構成にて、ヒータコアに発生する流動音の低減を実現することができる。
【００１８】
請求項３においては、冷却水に気泡が取り込まれるエンジンの水冷ジャケットから流出した冷却水を攪拌して、該冷却水に含まれる気泡を攪拌手段で微細化するので、気泡が混入した下流において直ぐに気泡が微細化されることとなる。従って、冷却水循環系に備えられる各構成要素にそれぞれ気泡の微細化手段を設ける必要がなく、効率的である。また、冷却水に含まれる気泡が原因となって流動音が発生するヒータコアに、冷却水が流入する前に、該冷却水に含まれる気泡を攪拌手段で微細化するので、ヒータコアに発生する流動音を確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るエンジン冷却システムの全体的な構成を示した図、図２はヒータコアへの配管構造を示す図である。
図３は従来のヒータコアの構造を示す図である。
【００２０】
本発明に係る車両用エンジンの水冷式冷却システムでは、冷却水循環系に備えられたヒータコア１８を冷却水が流れることにより発生する異音を低減させるための構造を備えている。
【００２１】
まず、本発明の実施例に係る車両用エンジンの水冷式冷却システムの、冷却水循環系の構成について説明する。
【００２２】
図１に示すように、内燃機関であるエンジンＥには、送水ポンプ１４、シリンダブロック１５及びシリンダヘッド１６内に形成された水冷ジャケット、リアジョイント１７、スタティックミキサー１０、ヒータコア１８、ウォーターアウトレット１３、ラジエータ１１等を主体として、これらを配管で繋いで冷却水循環系が形成される。
【００２３】
エンジンＥのシリンダブロック１５及びシリンダヘッド１６には、それぞれ水冷ジャケットが形成されており、シリンダブロック１５近傍に設けられた送水ポンプ１４によって、シリンダブロック１５内の水冷ジャケットに冷却水が送り込まれ、その一部がシリンダヘッド１６内の水冷ジャケットに分流するように構成される。
このシリンダヘッド１６内の水冷ジャケットを流れた冷却水は、リアジョイント１７において一本の流路に集められて、エンジンＥの外部へ送出される。
【００２４】
前記リアジョイント１７には、攪拌手段としてのスタティックミキサー１０が接続され、該スタティックミキサー１０には、ヒータコア１８とＡＴＦウォーマー１９とスロットルボデー２０とが接続される。そして、リアジョイント１７から、スタティックミキサー１０を介して、ヒータコア１８、ＡＴＦウォーマー１９、スロットルボデー２０に分岐して冷却水が送水される。
このように、本実施例では、ヒータコア１８だけではなく、ＡＴＦウォーマー１９やスロットルボデー２０に対しても、エンジンＥを冷却することで加熱された冷却水が循環するように配管が構成される。
【００２５】
前記ヒータコア１８、ＡＴＦウォーマー１９、スロットルボデー２０は、それぞれウォーターアウトレット１３と接続されており、ヒータコア１８、ＡＴＦウォーマー１９、スロットルボデー２０のそれぞれを通じた冷却水は、ウォーターアウトレット１３に送水される。
【００２６】
ウォーターアウトレット１３に送り込まれてきた冷却水は、該送水ポンプ１４からラジエータ１１へ送られ、該ラジエータ１１にて冷却されて再びウォーターアウトレット１３に送り込まれる。
このように、ラジエータ１１にて冷却されウォーターアウトレット１３に送り込まれた冷却水は、該ウォーターアウトレット１３から送水ポンプ１４へ送られ、再びエンジンＥの冷却に供される。
なお、ウォーターアウトレット１３には、リザーバ用通路を介してリザーバタンク１２と接続されている。
【００２７】
上述の冷却水循環系において、シリンダブロック１５及びシリンダヘッド１６に形成された水冷ジャケットを通じた後の冷却水が、ヒータコア１８に送り込まれるまでの間に、攪拌手段としてのスタティックミキサー１０を通過して攪拌され、該冷却水に含まれる気泡が微細化されることを、本発明の特徴としている。
【００２８】
図２に示すように、エンジンＥで加熱された冷却水（温水）のヒータコア１８への導入部である入口管２３の上流側には、攪拌手段としてのスタティックミキサー１０が備えられる。冷却水がスタティックミキサー１０を通過することで、該冷却水に含まれる気泡が微細化されたうえで、ヒータコア１８へ送り込まれる。
【００２９】
ヒータコア１８には、冷却水を導入する入口管２３と、冷却水を排出する出口管２４と、入口管２３と出口管２４との間に設けられ、熱交換を行うヒータユニット（熱交換ユニット）２５等が備えられ、入口管２３とヒータユニット２５との間、ヒータユニット２５と出口管２４との間には流路面積の変化によって急激な流速変化が生じるが、ヒータコア１８に送り込まれる冷却水に含まれる気泡は、全て微細化されているため、急激な流速変化に伴う気泡の分裂や変形が微小であるために、これらに起因する異音の発生を抑制することができる。よって、ヒータコア１８における冷却水の流動音を低減することができる。
【００３０】
なお、冷却水に含まれる気泡は、攪拌手段であるスタティックミキサー１０により、少なくとも、ヒータコア１８のヒータユニット２５において冷却水が通過するチューブの径よりも小径となるように、微細化される。
【００３１】
上述のように、ヒータコア１８に流入する大小の気泡を、該ヒータコア１８に流入する前に全て微細化するため、ヒータコア１８内で流速変化を緩やかにしたり、ヒータコア１８内で気泡と液体とを分離したりする対策と比較して、ヒータコア１８が複雑化することなく、また、確実に流動音を低減させることができる点で、有利である。
【００３２】
なお、本実施例では、攪拌手段としてスタティックミキサー１０を採用している。スタティックミキサー１０は、モータ等の動力源が不要であり、静音、コンパクト且つ簡易な構成であるので、攪拌手段としてスタティックミキサー１０を採用することが好ましい。
【００３３】
但し、攪拌手段は、冷却水に含まれる気泡を微細化することのできるものであればよく、本実施例のスタティックミキサー１０に限定されるものではない。
例えば、冷却水循環系を循環する冷却水の水流を利用して回転する攪拌翼を有する攪拌手段にて、冷却水循環系を循環する冷却水を攪拌し、該冷却水に含まれる気泡を微細化することができる。
また、例えば、エンジンの動力の一部を取り出して攪拌翼を強制的に回転させる機構を有する攪拌手段にて、冷却水循環系を循環する冷却水を攪拌し、該冷却水に含まれる気泡を微細化することができる。
また、例えば、配管の一部に目の細かい網や、針状突起など、移動する気泡が当接して微細化される障害物を形成し、攪拌したときと略同様の効果を得ることのできる準攪拌手段にて、冷却水循環系を循環する冷却水に含まれる気泡を微細化することができる。
【００３４】
なお、本実施例において、スタティックミキサー１０は、エンジンＥの水冷式冷却システムの冷却水循環系のうち、エンジンＥのシリンダブロック１５やシリンダヘッド１６の水冷ジャケットを通じた冷却水が集中して排出されるリアジョイント１７と、ヒータコア１８との間に設けられているが、冷却水循環系のいずれかの位置に設けて、該冷却水循環系を循環する冷却水に含まれる気泡を微細化することもできる。冷却水循環系のいずれかの場所で冷却水に含まれる気泡が微細化されれば、その微細化された気泡の多くは微細化された状態で該冷却水循環系を循環するため、ヒータコア１８などにおいて気泡により生じる異音の発生を抑制することができる。
【００３５】
但し、エンジンＥのシリンダブロック１５やシリンダヘッド１６の水冷ジャケットを通じる際に、冷却水に気泡が混入する可能性が高いため、シリンダブロック１５やシリンダヘッド１６の水冷ジャケットの下流に攪拌手段を備え、混入した気泡が直ぐに微細化することによって、冷却水循環系に備えられる各構成要素にそれぞれ気泡の微細化手段を設ける必要がなくなり、効率的である。また、ヒータコア１８では冷却水に含まれる気泡による流動音が発生することがあるため、ヒータコア１８に冷却水が流入する手前で、冷却水を攪拌して含まれる気泡を微細化することが、確実にヒータコア１８での流動音発生を抑制するために、望ましい。従って、冷却水循環系のうち、エンジンＥのシリンダブロック１５やシリンダヘッド１６の水冷ジャケットと、ヒータコア１８との間に、スタティックミキサー１０を設けることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン冷却システムの全体的な構成を示した図。
【図２】ヒータコアへの配管構造を示す図。
【図３】従来のヒータコアの構造を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
Ｅ  エンジン
１０  スタティックミキサー（攪拌手段）
１１  ラジエータ
１３  ウォーターアウトレット
１４  送水ポンプ
１５  シリンダブロック
１６  シリンダヘッド
１８  ヒータコア
２３  入口管
２４  出口管
２５  ヒータユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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