(57)【要約】【課題】エンジン温度とオルタネータ温度を独立して制御することが出来るウォータ・ポンプ一体型オルタネータを提供する。【解決手段】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータ100は、ドライブ・シャフト114を有するオルタネータ110と、ドライブ・シャフト124を有するウォータ・ポンプ120を含む。両ドライブ・シャフト114、124は連結器130によって動作可能に連結され、ドライブ・シャフト114の回転が選択的にドライブ・シャフトに送給可能に構成される。【選択図】図1
2008190533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジンに用いられるウォータ・ポンプ一体型オルタネータであって、
第一ドライブ・シャフトに取り付けられるオルタネータのロータ、及び、
第二ドライブ・シャフトに取り付けられるウォータ・ポンプ・インペラ、を備え、
上記ウォータ・ポンプ・インペラは、上記第二ドライブ・シャフトの回転に応じて冷却剤を輸送するように構成され、
上記第一ドライブ・シャフト及び第二ドライブ・シャフトは、当該第一ドライブ・シャフトの回転が第二ドライブ・シャフトに回転を付与するように連結されている
ウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項２】
上記オルタネータ及び上記ウォータ・ポンプは、少なくとも部分的に共通のハウジング内に配置され、
上記ハウジング内に、上記ウォータ・ポンプを上記オルタネータから分離すると共に、上記ウォータ・ポンプから上記冷却剤が漏れるのを防止するためのシール材が含まれている、請求項1に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項３】
上記第一ドライブ・シャフト及び上記第二ドライブ・シャフトが同軸に配置されている、請求項1又は2に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項４】
上記ウォータ・ポンプは、上記オルタネータのステータの端部と当該オルタネータ内の電力系電子回路との間に配置される、請求項3に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項５】
上記ウォータ・ポンプは、上記オルタネータ内の電力系電子回路の近傍に位置される、請求項3に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項６】
上記第一ドライブ・シャフト及び上記第二ドライブ・シャフトが互いに異なる回転軸の周りを回転する、請求項1又は2に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項７】
上記ウォータ・ポンプは、上記オルタネータの上側、下側、左側及び右側のいずれかに配置される、請求項6に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項８】
上記第一ドライブ・シャフトは、上記第二ドライブ・シャフトに平行である、請求項6又は7に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項９】
上記第一ドライブ・シャフトは、上記第二ドライブ・シャフトに垂直である、請求項6又は7に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項１０】
上記第一ドライブ・シャフト及び上記第二ドライブ・シャフトは、連結器によって動作可能に連結される、請求項1乃至9のいずれか一つに記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項１１】
上記連結器は、歯車、プーリ及び可変速の伝動装置であり、上記連結器は上記第一ドライブ・シャフトと上記第二ドライブ・シャフトの間の変速を可能とする、請求項10に記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項１２】
上記第一ドライブ・シャフト及び上記第二ドライブ・シャフトは、上記第一ドライブ・シャフト及び第二ドライブ・シャフトの係合及び係合解除を可能にする、電磁継手、磁性継手、粘性継手、及び電気クラッチの少なくとも一つによって、動作可能に連結される、請求項1乃至11のいずれか一つに記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項１３】
少なくとも二つのウォータ・ポンプが上記オルタネータに一体化されている、請求項1乃至12のいずれか一つに記載のウォータ・ポンプ一体型オルタネータ。
【請求項１４】
自動車のための、オルタネータの温度及びエンジンの温度を制御する方法であって、
エンジン作動中に上記オルタネータにより電気を生成するために、第一ドライブ・シャフトを回転させる工程、
冷却剤のポンプ輸送によって上記オルタネータ及び上記エンジンの少なくとも一部を冷却させるために、第二ドライブ・シャフトを回転させ、そこにおいて、上記第一ドライブ・シャフト及び上記第二ドライブ・シャフトが、上記第一ドライブ・シャフトの回転が第二ドライブ・シャフトに回転を付与するように、動作可能に連結される工程、及び、
所定のエンジン作動状態に応じて、冷却剤を、複数の異なる流体通路を通って選択的に送給する工程を備える、方法。
【請求項１５】
上記所定のエンジン作動状態はエンジンの温度状態である、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
上記冷却剤は、上記エンジンの温度状態が第一所定温度を下回るときに、上記オルタネータ及び上記エンジンを含む第一流体通路を通って送給される、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
上記冷却剤は、上記エンジン作動温度が上記第一所定温度を上回ると共に第二所定温度を下回るときに、上記オルタネータ、上記エンジン及びヒータ・コアを含む第二流体通路を通って送給される、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
上記冷却剤は、上記エンジン作動温度が上記第二所定温度を上回るときに、上記ウォータ・ポンプ、上記エンジン、上記ヒータ・コア及びラジエータを含む第三流体通路を通って送給される、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
上記エンジン作動温度が上記第一所定温度を下回るときに、自動車のバッテリの充電状態をその満充電の100％未満に維持する工程を更に備え、エンジン作動時に上記オルタネータが上記バッテリを充電する請求項16乃至18のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
自動車のための装置であって、
上記自動車のエンジンのベルトによってプーリを通じて駆動されるように構成された第一ドライブ・シャフトを有する第一オルタネータ、
上記第一ドライブ・シャフトに第一連結器によって連結される第の二ドライブ・シャフトを有し、上記第一ドライブ・シャフトの回転が第二ドライブ・シャフトに回転を付与して冷却剤を輸送する第一ウォータ・ポンプ、
上記第一オルタネータ及び上記エンジンを通る第一流体通路、
上記第一オルタネータ、上記エンジン及びヒータ・コアを通り、且つ、第一バルブが介設された第二流体通路、及び、
上記エンジン及び上記オルタネータ内の温度を制御するために、エンジン作動温度に応じて、冷却剤を、上記第一流体通路及び上記第二流体通路を選択的に循環させる制御装置を備え、
上記第一流体通路及び上記第二流体通路は少なくとも部分的に共有された通路を有する装置。
【請求項２１】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が第一所定値を下回るならば、冷却剤を、上記第一流体通路を通して循環させる、請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が上記第一所定値を上回るならば、上記第一バルブを開き、上記冷却剤を、上記第二流体通路を通して循環させる、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
上記第一オルタネータ、上記エンジン、上記ヒータ・コア及びラジエータを通り、且つ、第二バルブの介設された第三流体通路を更に備え、上記第一流体通路、上記第二流体通路及び上記第三流体通路は、少なくとも部分的に共有された冷却通路を有する、請求項20乃至22のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２４】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が第二所定値を上回るならば、上記第一バルブ及び上記第二バルブを開き、上記冷却剤を、上記第三流体通路を通して循環させる、請求項23に記載の装置。
【請求項２５】
上記連結器は、上記第二ドライブ・シャフトの動作速度を上記第一ドライブ・シャフトとは独立に変更可能に構成され、
上記制御装置は、上記エンジンの温度を低下させるために、冷却剤の流量を増大する、請求項20乃至24のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２６】
第三のドライブ・シャフトを有し、プーリを通じて上記エンジンにより駆動される第二オルタネータ、及び、
上記第三ドライブ・シャフトに第二連結器によって連結される第四のドライブ・シャフトを有し、上記第三ドライブ・シャフトの回転が第四ドライブ・シャフトに回転を付与して上記第三流体通路内に冷却剤を輸送する第二ウォータ・ポンプ、を更に備え、
上記第三流体通路が上記第二オルタネータ、上記エンジン、上記ヒータ・コア及びラジエータを通過するように構成され、
上記第一流体通路、上記第二流体通路及び上記第三流体通路が、少なくとも部分的に共有された通路を有する、請求項20乃至22のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２７】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が第二所定値を上回るならば、上記第一バルブ及び上記第二バルブを開き、冷却剤を、上記第三流体通路を通して循環させる、請求項26に記載の装置。
【請求項２８】
高圧冷却剤リザーバを有する第四流体通路、を更に備え、上記エンジン作動温度が所定値を超えたときに、上記冷却剤の一部を、冷却を高めるための上記第四流体通路を通って循環させるように構成される、請求項20乃至22のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２９】
高圧冷却剤リザーバを更に備え、上記冷却剤を、上記高圧冷却剤リザーバから、電力を生成する第一オルタネータに直接的に循環させるように構成される、請求項20乃至22のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３０】
自動車のための装置であって、
第一のドライブ・シャフトを有し、プーリを通じて上記自動車のエンジンにより駆動されるオルタネータ、
上記第一ドライブ・シャフトに第一連結器によって連結される第二のドライブ・シャフトを有し、上記第一ドライブ・シャフトの回転が第二ドライブ・シャフトに回転を付与して冷却剤を輸送する第一ウォータ・ポンプ、
上記第一ドライブ・シャフトに第二連結器によって連結される第三のドライブ・シャフトを有し、上記第一ドライブ・シャフトの回転が第三ドライブ・シャフトに回転を付与して冷却剤を輸送する第二ウォータ・ポンプ、
上記オルタネータ、上記エンジン及びヒータ・コアを通過する第一流体通路、
上記オルタネータ、上記エンジン、ヒータ・コア及びラジエータを通過すると共に、上記ヒータ・コアと上記ラジエータの間に第一バルブの介設された第二流体通路、及び、
上記エンジン及び上記オルタネータにおける温度を制御するために、上記エンジンの作動温度に応じて、冷却剤を、上記第一流体通路及び上記第二流体通路を選択的に循環させる制御装置を備え、
上記第一流体通路及び上記第二流体通路は少なくとも部分的に共有された通路を有する装置。
【請求項３１】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が第一所定値を下回るならば、上記第一ウォータ・ポンプ及び上記第二ウォータ・ポンプの作動を停止させる、請求項30に記載の装置。
【請求項３２】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が上記第一所定値を上回り、第二所定値を下回るならば、冷却剤を、上記第一流体通路を通して循環させる、請求項31に記載の装置。
【請求項３３】
上記制御装置は、上記エンジン作動温度が上記第二所定値を上回るならば、上記第一ウォータ・ポンプの作動を停止させ、上記第二ウォータ・ポンプを作動させて、冷却剤を、上記第二流体通路を通して循環させる請求項32に記載の装置。
【請求項３４】
上記制御装置は、バッテリの充電状態を100％よりも低い状態に維持する、請求項30乃至33のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３５】
冷却剤を変性するために、電極又は電子回路が上記オルタネータに連結されている、請求項30乃至34のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３６】
上記変性された冷却剤が上記エンジンの吸気系及び燃料ラインの少なくとも一方に送給される、請求項30乃至34のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のオルタネータ及び/又はエンジンの温度を制御する装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のオルタネータ、ジェネレータ又は電気モータ/ジェネレータのような回転電気機械は、熱を生成する。  種々の空冷式の装置が、回転電気機械の過熱を防止するために、従来使用されてきた。  しかしながら、そのような装置の冷却能力は、所望の冷却効果を生成するのに十分でないことがある。  この欠点によって、オルタネータなどの回転電気機械からの出力電流が抑制される場合がある。
【０００３】
冷却効率を向上するために、冷却剤として水を利用する冷却装置が提案されている。  特許文献1は、エンジンの電気機械であって、その電気機械のステータに隣接配置され、電気機械と一体的に組み合わされたエンジン冷却用のウォータ・ポンプを持つものを開示する。
【０００４】
同文献に開示されたウォータ・ポンプ一体型オルタネータは、エンジンのクランク・シャフトによって駆動される同一のドライブ・シャフトを有する。  ウォータ・ポンプ・インペラが、ロータと同一速度にて回転されて、そしてステータを冷却するための冷却水通路を通って水を流す。
【特許文献１】米国特許第5,655,485号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の取り組みには幾つかの問題点がある。  例えば、エンジン作動状態に基づいてエンジンとオルタネータの温度を制御すべく冷却剤の流量を独立して調整することが出来ない。  更に、ウォータ・ポンプの位置によってはオルタネータ組立体の全長を増大させることがあり、これはパッケージングの観点から好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題に取り組むための、自動車用のウォータ・ポンプ一体型オルタネータが提供される。  ウォータ・ポンプ一体型オルタネータは、第一ドライブ・シャフトに取り付けられるオルタネータのロータと、第二ドライブ・シャフトに取り付けられるウォータ・ポンプ・インペラとを備え、  そこにおいて、ウォータ・ポンプ・インペラは、第二ドライブ・シャフトの回転に応じて、冷却剤をポンプ輸送するように構成され、そして、第一ドライブ・シャフト及び第二ドライブ・シャフトは、第一ドライブ・シャフトの回転が第二ドライブ・シャフトに回転を付与するように、動作可能に連結される。  実施形態の一つにおいて、ウォータ・ポンプ・インペラの速度は、オルタネータのロータとは異なって変更され得る。  従って、冷却剤の流量は、エンジンの温度のようなエンジン作動状態に応じて調整され得る。
【０００７】
実施形態の一つにおいて、オルタネータのドライブ・シャフトとウォータ・ポンプのドライブ・シャフトは同軸でない。  例えば、ウォータ・ポンプは、オルタネータの上側、下側及び側方に配置され得る。  これら構成は、オルタネータのパッケージングにおける欠点を軽減し得る。
【０００８】
本発明の別の観点によれば、自動車用のオルタネータの温度とエンジンの温度を制御する方法が提供される。  この方法は、エンジン作動中に電気を生成するために、第一ドライブ・シャフトを回転させる工程と、オルタネータとエンジンの少なくとも一部を冷却するために冷却剤のポンプ輸送を生じさせるべく、第二ドライブ・シャフトを回転させ、そこにおいて第一ドライブ・シャフトと第二ドライブ・シャフトが、第一ドライブ・シャフトの回転が第二ドライブ・シャフトに回転を付与するように、動作可能に連結される工程と、エンジン作動状態に応じて、複数の異なる流体通路から選択的に冷却剤が通る経路を定める工程と、を備える。
【０００９】
実施形態の一つにおいて、冷却剤は、エンジンの温度が低いときに、熱交換器を通ることなく、オルタネータとエンジンを通るように経路が定められる。  こうすると、オルタネータのコイルや電子回路はエンジンよりも早くに暖まるので、オルタネータより生成された熱は、冷間始動の間にエンジンの冷却剤を暖めるのに使用され得る。  従って、エンジンが効率的な作動温度に到達する時間は短縮され得る。  その結果、燃料経済性やエミッションが改善される場合がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンジン温度とオルタネータ温度とを独立して制御することが出来るウォータ・ポンプ一体型オルタネータを提供することができ、その結果、自動車のエンジンの燃料経済性やエミッションを改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図1は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの第一の典型的な実施形態を示す概略図である。  実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ110は永久磁石ロータ112又は電磁ロータ、ドライブ・シャフト（ロータ・シャフト）114、ステータ116、及び駆動プーリ118を含み得る。  駆動プーリ118に伝達される駆動力は、オルタネータ110のドライブ・シャフト114を回転し得る。  ドライブ・シャフト114の回転は、次に、連結器130を通して、ウォータ・ポンプ・インペラ122を回転させる。  オルタネータ110の電力系電子回路部119は、起電力を整流する整流器(図示せず)と、ステータ・コイル(図示せず)内にて誘起される一定の起電力を維持する電圧調整器(図示せず)を含み得る。  整流器は、パワー・ダイオード又はトランジスタ、及び電圧調整器を含む場合がある。
【００１２】
連結器130は、あるドライブ・シャフトから別のドライブ・シャフトに回転を伝達するのに適したものであれば、いかなる連結装置でもあり得る。  実施形態の幾つかにおいては、連結器130は歯車型継手である場合がある。  歯車型継手は、オルタネータ及びウォータ・ポンプが同じ回転速度で動作するのを可能にし得る。  或いは、ドライブ・シャフト124は、ドライブ・シャフト114上の異なるサイズの歯車とかみ合う歯車に結合される場合もある。  それゆえ、ウォータ・ポンプ・インペラ122は、オルタネータのロータ112とは異なる速度にて、作動され得る。  実施形態の幾つかにおいて、インペラ、及びオルタネータのロータはプーリによって連結され得る。  実施形態の一つにおいて、インペラ、及びオルタネータのロータが、同じ速度にて作動させるために、一組のプーリによって連結される場合もある。  随意に、インペラ、及びオルタネータのロータは、ウォータ・ポンプ・インペラの速度をオルタネータと異ならせるよう変更する、或いはその反対に、オルタネータの速度をウォータ・ポンプ・インペラと異ならせるよう変更するために、第二プーリの組と内部で連結される場合もある。  実施形態の幾つかにおいて、連結器130は、オルタネータのロータ及びウォータ・ポンプ・インペラの速度を変更するために、可変速の伝動装置であり得る。  実施形態の幾つかにおいて、連結器130は、オルタネータ又はウォータ・ポンプの何れかが作動する必要がない場合に、オルタネータ又はウォータ・ポンプのいずれかを係合解除するために作動停止され得る電磁継手、磁性継手（例えば、電界又は磁界中にて凝固する磁性粒子又は磁性流体を使用する継手）、粘性継手、又は、電気クラッチであり得る。
【００１３】
実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ110及びウォータ・ポンプ120は、共通のハウジングの中で少なくとも部分的に一体化され得る。  シール材140が、オルタネータ110内に冷却剤が漏れるのを防止するために、ウォータ・ポンプ120をオルタネータ110の部品から切り離すのに使用される場合がある。  実施形態の幾つかにおいては、シール材が使用されない場合があることを理解すべきである。  例えば、オルタネータは、冷却剤による損傷に耐性がある材質を使用する場合がある。  別の例では、ポンプは、オルタネータの部品に損傷を与えない冷却剤を使用し得る。  このように、冷却剤とオルタネータの間の熱伝導が改善され得る。
【００１４】
ウォータ・ポンプ120は、オルタネータ近傍の種々の異なる位置に配置され得る。  図示される実施形態において、ウォータ・ポンプ120が電子回路部119の近傍にある又はその側面を共有し得るように、ウォータ・ポンプ120がオルタネータ110の後ろに配置される場合がある。
【００１５】
図2は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの第二の典型的な実施形態を示す概略図である。  ウォータ・ポンプ一体型オルタネータ200は、オルタネータ210及びウォータ・ポンプ220を含み得る。  実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ210は永久磁石ロータ212、ドライブ・シャフト（ロータ・シャフト）214、ステータ216、及び電力系電子回路部219を含み得る。  ウォータ・ポンプ一体型オルタネータは、駆動プーリ228によって駆動される場合がある。
【００１６】
ウォータ・ポンプ220は、ドライブ・シャフト214及びウォータ・ポンプ・インペラ222のドライブ・シャフト224を連結することにより、オルタネータ210に動作可能に連結され得る。  動作中において、プーリ228が、エンジン冷却装置内に冷却剤をポンプ輸送するためにドライブ・シャフト224を回転させるべく、エンジンのベルト(図示せず)によって駆動される場合がある。  ドライブ・シャフト224の回転は、電力を生成するために、連結器230を通って、オルタネータのドライブ・シャフト214に伝達され得る。
【００１７】
図1を参照して詳述したように、連結器230は、あるドライブ・シャフトから別のドライブ・シャフトに回転を伝達又は付与するのに適したものであれば、いかなる連結装置でもよい。  実施形態の幾つかにおいて、連結器230は、ウォータ・ポンプのドライブ・シャフトの回転速度の変化を、オルタネータのロータの速度又は速度変化とは異ならせる場合がある。
【００１８】
図3は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの第三の典型的な実施形態を示す概略図である。  図示される実施形態において、ウォータ・ポンプ320は、オルタネータ310の内部の、オルタネータ・ステータ316とオルタネータの電力系電子回路部319との間に配置され得る。  オルタネータ310内の導線(図示せず)が、ステータ316中の電流発生部品を電子回路部319に接続するために、ウォータ・ポンプ320の傍を通る場合がある。  実施形態の幾つかにおいて、プーリ318に伝達される駆動力は、オルタネータ310のドライブ・シャフト314を回転し得る。  ドライブ・シャフト314の回転は、連結器330を通って、ウォータ・ポンプ・インペラ322の回転をもたらす。  図1を参照して説明したように、連結器330は、あるドライブ・シャフトから別のドライブ・シャフトに回転を伝達できるのに適していれば、いかなる連結装置でもよい。  実施形態の幾つかにおいて、連結器330は、ウォータ・ポンプ320のドライブ・シャフト324の回転速度を、オルタネータのロータ312の速度と異ならせる場合がある。
【００１９】
実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ310及びウォータ・ポンプ320が共通のハウジングの中で少なくとも部分的に一体化され得る。
【００２０】
上述の実施形態は、ウォータ・ポンプ及び付随する流体通路がオルタネータ内のステータ及び電子回路の両方と側面を共有するので、オルタネータの冷却効率を改善し得る。
【００２１】
図4は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第四実施形態を示す概略図である。  実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ410とウォータ・ポンプ420のドライブ・シャフトが同軸でない場合がある。  実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ410及びウォータ・ポンプ420のドライブ・シャフトは実質的に平行であり得る。  伝達装置が、プーリ機構と同軸ではないドライブ・シャフト424に、駆動力を伝達し得る。  図示される実施形態において、伝達装置は、連結器430、連結器436、及びそれらの間を連結するシャフト423含む場合がある。 図1を参照して詳述したように、伝達装置は、あるドライブ・シャフトから別のドライブ・シャフトに回転を付与するのに適したものであれば、いかなる連結装置でもよい。  実施形態の一つにおいて、伝達装置は、ウォータ・ポンプ420のドライブ・シャフト424を、オルタネータのロータ412のドライブ・シャフト414と同じ速度にて回転させる場合がある。  或いは、伝達装置はドライブ・シャフト424を、ドライブ・シャフト414とは異なった速度にて回転させる場合もある。  ドライブ・シャフト414の回転は、電力を生成するために、オルタネータのロータ412を回転させる。  ドライブ・シャフト414の駆動力はまた、ウォータ・ポンプ・インペラ422を通ってエンジン冷却装置内の流体通路に至る冷却剤のポンプ輸送を生成するために、ウォータ・ポンプ420のドライブ・シャフト424に回転を付与する。
【００２２】
実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ410及びウォータ・ポンプ420が、共通のハウジングの中で少なくとも部分的に一体化され得る。  図示される実施形態において、ウォータ・ポンプ420は、オルタネータの断面に関して、オルタネータ420の上側に設けられる。  代わりに、ウォータ・ポンプは、オルタネータの断面に対して、下側に設けられてもよい。  付け加えれば、ウォータ・ポンプは、オルタネータの周囲のいかなる場所にも配置され得る。  例えば、ウォータ・ポンプは、オルタネータの断面に対して、オルタネータの右側方や左側方に設けられてもよい。
【００２３】
上述のように、オルタネータ410内に冷却剤が漏れるのを防止するために、シール材が使用され得る。  図4はまた、オルタネータ410が永久磁石ロータ412、ステータ416、及び電力系電子回路部419を含み得ることを示す。  ウォータ・ポンプ420は、ウォータ・ポンプ・インペラ422を含み得る。
【００２４】
上述の実施形態は、図1乃至図3に示される実施形態と比較して、ドライブ・シャフトの方向に関して、一体化されたオルタネータ/ウォータ・ポンプの長さを短縮することが出来る。  従って、オルタネータの車両へのパッケージングにおける欠点が低減され得る。
【００２５】
図5は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの第五の典型的な実施形態を示す概略図である。  図示される実施形態において、オルタネータ510のドライブ・シャフト514は、ウォータ・ポンプ520のドライブ・シャフト524に実質的に垂直であり得る。  プーリ518に伝達される駆動力は、電力を生成するために、オルタネータ510のドライブ・シャフト514をプーリ518と同じ速度にて回転させることが出来る。  伝達装置は、ドライブ・シャフト514の回転速度を、ドライブ・シャフト524に伝達し得る。  図示される実施形態において、伝達装置は、連結器530、連結器536、シャフト523、及びシャフト525を含み得る。      
【００２６】
図1を参照して詳述したように、伝達装置は、あるドライブ・シャフトから別のドライブ・シャフトに回転を付与するのに適したものであれば、いかなる連結装置でもよい。  実施形態の幾つかにおいて、伝達装置は、ウォータ・ポンプ520のドライブ・シャフト524を、ドライブ・シャフト514と同じ速度でも異なった速度でも回転させることが出来る。      
【００２７】
ウォータ・ポンプ520のドライブ・シャフト524の回転は、ウォータ・ポンプ・インペラ522を通ってエンジンのエンジン冷却装置内の流体通路に至る冷却剤のポンプ輸送を生成することが出来る。
【００２８】
図5はまた、オルタネータ510が永久磁石ロータ512、ステータ516、及び電力系電子回路部519を含み得ることを示す。
【００２９】
実施形態の幾つかにおいて、オルタネータ510及びウォータ・ポンプ520が共通のハウジングの中で、少なくとも部分的に一体化され得る。  図示される実施形態において、ウォータ・ポンプ520は、自動車のフロアに関して、オルタネータ510の上側に設けられる。  或いは、ウォータ・ポンプは、オルタネータの周囲のいかなる場所にも配置され得る。  例えば、ウォータ・ポンプは、自動車のフロアに関してオルタネータの下に、或いは、ドライブ・シャフト514に関してオルタネータの側面に設けられる場合もある。  随意に、ウォータ・ポンプは、ステータ部の近傍、電子回路部の近傍、又は、オルタネータのステータ部と電子回路部の両方の少なくとも一部の近傍に配置され得る。
【００３０】
上述のように、オルタネータ510内に冷却剤が漏れるのを防止するために、シール材が使用され得る。
【００３１】
上述の実施形態は、図1乃至図3に示される実施形態と比較して、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの長さを短縮し得る。  更に、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの高さに付加されるウォータ・ポンプの寸法がより小さいため、このウォータ・ポンプ一体型オルタネータの高さは、図4に示される実施形態と比較して、低減され得る。  従って、車両内でのオルタネータのパッケージング自由度が大きくなる。  更に、ウォータ・ポンプ及び付随する流体通路は、他の部位に比べてより多くの熱を生成するオルタネータの周囲部位もどの場所にも配置され得る。  このように、オルタネータの加熱部品と冷却剤通路の間の接触領域が増大され得るので、冷却効率が改善され得る。
【００３２】
図6は、ウォータ・ポンプ一体型電気回転機械の第六の典型的な実施形態を示す概略図である。  図示される実施形態において、電気回転機械610(例えば電気モータ)が、ウォータ・ポンプ620と一体化されて示される。  ウォータ・ポンプ・インペラ622は、モータのロータ612から付与された動力によって駆動され得る。  図6は、ウォータ・ポンプ一体型電気回転機械が、ステータ616、電力系電子回路部619、電気回転機械610のドライブ・シャフト614、ウォータ・ポンプ・インペラ622、ドライブ・シャフト624、連結器630、連結器636、連結器638、シャフト623、及びシャフト625を含み得ることを示す。
【００３３】
図6に示される実施形態は、オルタネータが電気回転機械に置換されることを除いて、図5の実施形態と類似する。  実施形態の一つにおいて、電気回転機械は、ジェネレータであり得る。  他の実施形態において、ジェネレータをモータのように動かすことによって、ジェネレータがエンジンを始動することを可能にするために、より大きな導線及び電力系電子回路を含むべく、ジェネレータが変更される場合がある。  本実施形態における冷却装置は、より安価な電子回路を使用することを可能にして、スタータ・ジェネレータの始動出力を増大する。
【００３４】
ウォータ・ポンプもまた、図1乃至図4に図示される実施形態と同様の構成に従って、電気回転機械に一体化され得ることを理解すべきである。
【００３５】
更に、二つ以上のウォータ・ポンプが、ウォータ・ポンプ一体型電気回転機械、或いは、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの中に含まれ得ることを理解すべきである。  二つ以上のポンプの包含は、個々のポンプの大きさは縮小しながら、冷却装置に所望の総動力を供給し得る。  このように、この一体化された装置には、更なるパッケージングの自由度が提供される。  更に、ウォータ・ポンプは、冷却効率と燃料経済性を改善するために、エンジン作動状態に応じて選択的に動作され得る。
【００３６】
ドライブ・シャフトを連結する連結器の位置が、図1乃至図6において概略的に示されていることに留意すべきである。  連結器は、一体化されたオルタネータ/ウォータ・ポンプのパッケージング要件に対応するのに適切であれば、いかなる場所にでも置かれ得る。
【００３７】
図7乃至図9は、自動車のエンジン冷却装置における流体通路の典型的な概略図を示す。      
【００３８】
図7は、流体通路の第一実施形態700を表す概略図を示す。  冷却剤は、エンジン作動状態に基づいて、異なる流体経路を通って選択的に流通或いは循環させられ得る。  流体通路710が、一体化されたオルタネータ/ウォータ・ポンプ712及びエンジン・ブロック714を通り、そして、オルタネータ/ウォータ・ポンプ712に戻る経路を含むことが示される。  流体通路720は、一体化されたオルタネータ/ウォータ・ポンプ712、エンジン・ブロック714、サーモスタット又はバルブ722、及びヒータ・コア724を通り、そして、オルタネータ/ウォータ・ポンプ712に戻る経路を含み得る。  流体通路730は、一体化されたオルタネータ/ウォータ・ポンプ712、エンジン・ブロック714、サーモスタット又はバルブ722、ヒータ・コア724、及びサーモスタット又はバルブ732を通り、そして、オルタネータ/ウォータ・ポンプ712に戻る経路を含み得る。
【００３９】
流体通路中の冷却剤の循環は、エンジン制御ユニット740によって、エンジン作動状態に基づいてバルブ722及び732を制御することにより、制御される場合がある。  バルブの動作状態は、冷却剤が循環させられる流体通路を決定する。  例えば、両方のバルブ722及び732が閉じているときには、冷却剤は流体通路710を通って循環させられ得る。  バルブ722が開いていて、バルブ732が閉じているときには、冷却剤は流体通路720を通って循環させられ得る。  両方のバルブ722及び723の開放は、冷却剤が流体通路730内を循環させられるのを可能にする。
【００４０】
エンジン制御ユニットはまた、ウォータ・ポンプ・インペラ等の回転速度を制御するような実施形態の幾つかにおいて、ウォータ・ポンプの動作を制御し得る。  一体化されたオルタネータ/ウォータ・ポンプが二つ以上のウォータ・ポンプを有するときには、エンジン制御ユニットは、エンジン作動状態に応じて、一つ又は二つ以上のウォータ・ポンプを選択的に動作させる場合がある。  制御ロジックは後で詳述される。
【００４１】
図8は、自動車のエンジン冷却装置における流体通路の第二実施形態を表す概略図を示す。  図示される実施形態において、冷却剤は、三つの流体通路を通って送給され得る。      
【００４２】
流体通路810は、第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ812及びエンジン・ブロック814を通り、それから第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ812に戻るように、冷却剤を送給し得る。    流体通路820は、第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ812、エンジン・ブロック814、サーモスタット又はバルブ822、及びヒータ・コア824を通り、それから第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ812に戻るように、冷却剤を送給し得る。    流体通路830は、第二オルタネータ/ウォータ・ポンプ836、エンジン・ブロック814、サーモスタット又はバルブ822、ヒータ・コア824、サーモスタット又はバルブ832、及びラジエータ834を通り、それから第二オルタネータ/ウォータ・ポンプ836に戻るように、冷却剤を送給し得る。
【００４３】
異なった流体通路を通る冷却剤の送給は、図７を参照して上述したように、エンジン制御ユニット840を介してバルブ822及び832によって制御され得る。  エンジン制御ユニット840は、エンジン作動状態に基づいて、第一及び第二オルタネータ/ウォータ・ポンプの動作を制御し得る。  制御ロジックは後に詳述される。
【００４４】
図9は、自動車の冷却装置における流体通路の第三実施形態を表す概略図を示す。  図示される実施形態において、冷却剤は、二つのウォータ・ポンプによって、二つの流体通路の各々の中で送り出され得る。  二つのウォータ・ポンプは、図1乃至図6を参照して上述したように、オルタネータに動作可能に連結される場合があり、或いは、オルタネータと一つに統合される場合もある。  流体通路910内の冷却剤は、第一ウォータ・ポンプ913によって送り出され得る。  流体通路910は、オルタネータ912、エンジン・ブロック914、及びヒータ・コア916を通り、それからオルタネータ912に戻るように、冷却剤を送給し得る。  流体通路920内の冷却剤は、第二ウォータ・ポンプ926によって送出され得る。  流体通路920は、オルタネータ912、エンジン・ブロック914、ヒータ・コア916、サーモスタット又はバルブ922、ラジエータ834を通り、それからオルタネータ912に戻るように、冷却剤を送給し得る。
【００４５】
異なった流体通路を通る冷却剤の送給は、図７を参照して上述したように、エンジン制御ユニット940を介してバルブ922によって制御される場合がある。  エンジン制御ユニット940は、エンジン作動状態に基づいて、オルタネータ、第一ウォータ・ポンプ、及び第二ウォータ・ポンプの動作を制御し得る。  制御ロジックは後で詳述される。
【００４６】
上述の実施形態はほんの一例であって、多くの変形例が可能であることを理解すべきである。  例えば、変形例の一つにおいて、エンジン冷却装置が、オルタネータ/ウォータ・ポンプ及びエンジン・ブロックを含む閉冷却剤通路を備える場合がある。  エンジン始動状態において、オルタネータの最初の冷却が、密閉された適量の冷却剤によって提供され得る。  冷却剤が所定のオルタネータ動作温度に到達すると、  オルタネータのファン及び放熱板がオルタネータを冷却するために使用される場合がある。
【００４７】
図10乃至図13は、自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するためのルーチン例である。  図10は第一ルーチン例を示す。  実施形態の幾つかにおいて、図7に示されるようなエンジン冷却装置700が、ルーチン1000を実行するために使用され得る。  制御ルーチンは図7を参照して、ここに記述される。  最初にステップ1010にて、ルーチンはエンジンが低温状態にあるか否かを判定する。  低温状態はエンジンの冷間始動状態であり得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ1020にて、冷却剤を、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータ及びエンジンを通ってから、再びウォータ・ポンプ一体型オルタネータに戻るように、すなわち流体通路710を通って冷却剤を循環させる。  冷間始動の間、オルタネータのコイルの温度は、エンジンの温度よりも早く増大し得る。  オルタネータの導線（wire）と電子回路は冷却剤を急速に加熱する場合がある。  冷却剤を、ヒータ・コアやラジエータのような他の熱交換器具を経由することなく、オルタネータ及びエンジンを通して送給することによって、オルタネータから生成される熱が、エンジンを暖機すべく冷却剤温度を上昇するのに使用され得る  従って、エンジンの効率的な作動のために必要とされる時間が短縮され得る。
【００４８】
次にステップ1030にて、ルーチンは、エンジンが第一所定作動温度に到達したか否かを判定する。  第一所定作動温度は、常用負荷でのエンジン作動のために望ましい温度であり得る。  例えば、第一所定作動温度は、エンジンの磨耗を低減し、エミッションを低減し、燃料経済性を改善し、エンジン外にて用いられる熱を提供し、或いはエンジンからの出力を増大するための最適温度である場合がある。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ1020に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ1040に進んで、冷却剤を、オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン及びヒータ・コアを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわち、ルーチンは冷却剤を図7に示される流体通路720を通して送給する。  ヒータ・コアは、自動車の乗員室を加熱するのに使用される、或いは、エンジンよりも低い温度を有する自動車の別の部位に熱を提供するのに使用される熱交換器であり得る。
【００４９】
次に、ルーチンはステップ1050にて、エンジンが第二所定作動温度に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ1040に戻り得る。  第二所定作動温度（＞第一所定作動温度）は、エンジンを作動させるべき最高温度であり得る。  最高温度は、エンジン部品が劣化することなく、エンジンが動作可能な最高温度であり得る。  この場合、効果的に熱を放散させて冷却剤を冷やすために、ラジエータのような熱交換器が使用されることがある。  従って、もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ1060にて、冷却剤を、オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン、ヒータ・コア及びラジエータを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわち、ルーチンが冷却剤を図7に示される流体通路730を通して循環させる。
【００５０】
異なる流体通路のうちのどの経路を選択するかは、流体通路中に配置されるサーモスタット又はバルブの制御によって実行されることに留意すべきである。  例えば、図7を参照して上述されたサーモスタット又はバルブの開閉によって、冷却剤を異なる流体通路に選択的に送給することが出来る。
【００５１】
上述の実施形態において、冷却剤は、水、水及びグリコール混合物、作動油（hydraulic fluid）、油、燃料、圧縮空気、空気、或いは他のいかなる耐熱性の固体、気体又は液体から成ることを理解すべきである。
【００５２】
図11は、自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第二ルーチン例2000を示す。  ルーチン2000は、オルタネータの動作が、エンジン作動状態に基づいて所望の熱を生成するように調整され得ることを除いて、ルーチン1000と同様である。  実施形態の幾つかにおいて、図7に示されるエンジン冷却装置700が、ルーチン2000を実行するために使用され得る。  最初にステップ2010にて、ルーチンは、自動車のバッテリ充電状態を100％より低い充電状態に維持する。  バッテリの低い充電状態に起因するオルタネータへの負荷増大は、オルタネータの電流を増大する。  従って、より大きな熱が、オルタネータの導線及び電子回路内に生成され得る。  次にステップ2012にて、ルーチンはエンジンが低温状態にあるか否かを判定する。  低温状態はエンジンの冷間始動状態の期間であり得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ2014にて、冷却剤を、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータ及びエンジンを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させること、すなわち、冷却剤を流体通路710を通して循環させる。  上述のように、冷却剤を、熱交換装置を経由することなく、オルタネータ及びエンジンを通して送給することは、エンジンをより早く暖機し得る。      
【００５３】
低いバッテリ充電状態でのオルタネータの電流の増大のため、冷間始動の間により多くの熱がオルタネータから生成され得る。  従って、加熱された冷却剤は、エンジンの温度を効果的な作動温度まで急速に高める。
【００５４】
次にステップ2016にて、ルーチンは、エンジンが第一所定作動温度に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ2014に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ2018に進んで、冷却剤を、オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン及びヒータ・コアを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわち、ルーチンは冷却剤を図7に示される流体通路720を通して送給する
次に、ルーチンはステップ2020にて、エンジンが第二所定作動温度（＞第一所定作動温度）に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ2018に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ2022にて、冷却剤を、オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン、ヒータ・コア及びラジエータを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわち、ルーチンは冷却剤を図7に示される流体通路730を通して循環する。
【００５５】
実施形態の幾つかにおいて、ルーチンはステップ2024においても、バッテリ充電状態を100％未満に維持する場合がある。  このようにして、バッテリは、より効率的なエンジン作動速度又はオルタネータ作動速度において、より多く充電に対応する容量を有し得る。  その後、ルーチンはステップ2026にて、ブレーキ作動の間に、より効率的な作動速度においてより多く充電すべく充電電圧を変更し得る。  作動電圧は、オルタネータ及び電気部品のレスティブ・ロス(restive losses)を制限することにより自動車の電気効率を改善し、且つ、バッテリの充電受容性を増大させるために、変化され得る。  系統電圧は、電気効率を低減して、自動車の空調装置の温度を上昇させるための熱発生を増大するために、下げられる場合がある。
【００５６】
この場合もやはり、エンジン冷却装置における異なる流体通路の中からのルート選択は、図7を参照して上述された制御装置によって実行され得る。
【００５７】
図12は、自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第三ルーチン例3000を示す。  図示される実施形態において、二つのウォータ・ポンプ一体型オルタネータが使用され得る。  第一オルタネータは冷却剤を効果的に加熱するように構成され得る。  例えば、第一オルタネータの巻き線や電子回路が、より大きな熱を生成するために変更され得る。  或いは、より大きな熱を生成する低効率且つ低価格なオルタネータが、第一オルタネータとして使用される場合もある。  実施形態の幾つかにおいて、低温においてバッテリを再充電し、そしてエンジンを作動させるために、第一オルタネータが使用され得る。  第二オルタネータは、より低効率なオルタネータに供給されるのと同じ機械動力を使って、より多くの電力とより少ない熱を生成する、効率的なオルタネータであり得る。  第二オルタネータは、通常のエンジン作動の間に使用される場合がある。  実施形態の幾つかにおいて、図8に示されるエンジン冷却装置800が、ルーチン3000を実行するために使用され得る。  制御ルーチンは図8を参照して、ここに記述される。
【００５８】
最初にステップ3010にて、ルーチン3000は、自動車のバッテリ充電状態を100％より低い充電状態に維持することを含み得る。  次にステップ3012にて、ルーチンはエンジンが低温状態にあるか否かを判定する。  低温状態はエンジンの冷間始動状態の期間であり得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ3014にて、冷却剤を、第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ及びエンジンを通し、それから第一オルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわちルーチンは、冷却剤を図8にて示される流体通路810を通して循環させる。  上述のように、第一オルタネータは、熱を効率的に生成する場合がある。  従って、冷却剤は、エンジンの温度を通常作動にとって望ましいレベルまで増大すべく、より急速に加熱され得る。
【００５９】
次に、ルーチンはステップ3016にて、エンジンが第一所定作動温度に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ3014に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ3018に進んで、冷却剤を、第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン及びヒータ・コアを通し、それから、第一オルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわちルーチンは冷却剤を、図8に示される流体通路820を通して循環させる。
【００６０】
次に、ルーチンはステップ3020にて、第一オルタネータ/ウォータ・ポンプを停止させて、第二オルタネータ/ウォータ・ポンプを作動させる。  その後、ルーチンはステップ3022にて、エンジンが第二所定作動温度（＞第一所定作動温度）に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ3020に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならばその後、ルーチンはステップ3024にて、冷却剤を、第二オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン、ヒータ・コア及びラジエータを通し、それから第二オルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわちルーチンは冷却剤を、図8に示される流体通路830を通して循環させる。
【００６１】
エンジン冷却装置における異なる流体通路の中からのルート選択は、図7を参照して上述された制御装置によって実行され得る。  制御装置はまた、エンジン作動状態に基づいて、オルタネータ及びウォータ・ポンプの動作を選択的に制御し得る。
【００６２】
図13は、自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第四ルーチン例を示す。  図示される実施形態において、冷却剤を異なる流体通路にてポンプ輸送する二つのウォータ・ポンプが使用され得る。  或いは、単一の流量可変ウォータ・ポンプが使用される場合がある。  実施形態の幾つかにおいて、図9に示されるエンジン冷却装置900が、ルーチン4000を実行するために使用され得る。  制御ルーチンは図9を参照して、ここに記述される。
【００６３】
最初にステップ4010にて、ルーチン4000は、エンジンが低温状態にあるか否かを判定する。  低温状態はエンジンの冷間始動状態の期間であり得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ4012にて、ウォータ・ポンプを停止させる。  この低温状態においては、冷却が必要とされないので、冷却剤が冷却装置内を循環させられることはない。  次に、ルーチンはステップ4014にて、エンジンが第一所定作動温度に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ4012に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ4016に進んで、ウォータ・ポンプをオルタネータと共に回転させる。  そこにおいて冷却装置が二つのウォータ・ポンプを有する実施形態の場合、ルーチンは、比較的低い回転速度、或いは、比較的小さい流量を有する第一ウォータ・ポンプを作動させ得る。  次に、ルーチンはステップ4018にて、冷却剤を、オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン及びヒータ・コアを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。  すなわちルーチンは冷却剤を図9に示される流体通路910を通して循環させ得る。
【００６４】
次に、ルーチンはステップ4020にて、エンジンが第二所定作動温度（＞第一所定作動温度）に到達したか否かを判定する。  もし答えが「ＮＯ」であるならば、ルーチンはステップ4016に戻り得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ4022にて、冷却剤の流量を増大する。  冷却装置が二つのウォータ・ポンプを有する実施形態の場合、冷却剤は、より高い冷却剤流量を有する第二ウォータ・ポンプによって、送出される場合がある。  第二ウォータ・ポンプは、図4乃至図6を参照して上述されたように、オルタネータと一体化され、そして、動作可能に連結され得る。  或いは、可変速制御を有する一つのポンプが、エンジン冷却装置内で使用される場合がある。  この実施形態において、ウォータ・ポンプの回転速度は、伝動装置を通じてウォータ・ポンプとオルタネータとの間の駆動比を変えることによって、増大され得る。  それから、ルーチンはステップ4024にて、冷却剤を、オルタネータ/ウォータ・ポンプ、エンジン、ヒータ・コア及びラジエータを通し、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプに戻るように循環させる。すなわちルーチンは冷却剤を図9に示される流体通路920を通して循環させる。  冷却剤の流量が増大されたとき、エンジン及びオルタネータの温度は効果的に低減され得る。
【００６５】
図14は、自動車のエンジンのための高圧冷却剤リザーバ及び低圧冷却剤リザーバを有する、冷却装置の実施形態を表す概略図を示す。  エンジン効率を改善するために、オルタネータと、ウォータ・ポンプ又はコンプレッサーが一体化され得る。  ウォータ・ポンプ又はコンプレッサーにて使用される冷却剤は、水、空気、グリコール混合物、燃料、油圧油、窒素、油、或いは、適切なものであれば如何なる圧縮性物質をも含み得る。  圧縮性物質は、高圧リザーバ内にエネルギーを貯わえるべく、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータと圧力バルブ或いはスイッチを通って、循環させられ得る。  例の一つにおいて、エンジンの温度を低下させるために、高圧の冷却剤を循環させてエネルギーを開放する場合がある。  別の例において、エンジンを始動するため、或いは、作動中のエンジンの出力動力を増大するために、エネルギーがオルタネータを通して送給される場合もある。
【００６６】
ここで図14に示される冷却装置1400を参照すると、冷却剤は、エンジンの作動状態に応じて、高圧冷却剤リザーバ1436を通る循環、或いは、高圧冷却剤リザーバ1436を通らないように循環させられ得る。 通常圧力での冷却剤がエンジンを充分に冷却し得る標準運転のもとでは、冷却剤は、高圧冷却剤リザーバ1436を通過することなく、選択された流体通路を通って循環させられ得る。  例えば、図示される実施形態において、圧力バルブ1438が開かれて、圧力バルブ1442、1444、1446及び1448が閉じられる。  従って、通常圧力での冷却剤は、エンジン作動状態に基づいて、異なる流体通路を通って選択的に送給又は循環させられ得る。  例えば、流体通路1410は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータ1412、エンジン・ブロック1414及びヒータ・コア1424を通り、それからウォータ・ポンプ一体型オルタネータ1412に戻る経路を含み得る。  サーモスタット又はバルブ1422は、冷却剤がラジエータ1434に向かうのを妨げる。  エンジンが所定温度に到達したときに、冷却剤は、流体通路1420を通って循環させられ得る。  この状態のもとでは、サーモスタット1422は開かれて、冷却剤はオルタネータ/ウォータ・ポンプ1412、エンジン・ブロック1414、ヒータ・コア1424及びラジエータ1434を通り、それからオルタネータ/ウォータ・ポンプ1412に戻るように循環させられる。  図示される実施形態において、流体通路1420及び流体通路1410は、部分的に共有された通路を有する。  適切であれば如何なる流体通路も、エンジン作動状態に応じて冷却剤を選択的に循環させるべく構成され得ることを理解すべきである。  例えば、図7乃至図9を参照して図示されるような実施形態が、用いられる場合がある。
【００６７】
圧力バルブを調整することによって、高圧冷却剤リザーバ1436内に所望の圧力が達成され得る。  例えば、バルブ1444、1446及び1448が閉じられる一方で、バルブ1438及び1442が開かれる場合がある。  その場合、冷却剤の一部は、高圧冷却剤リザーバ1436に送給されて圧力を蓄積する。  高圧開放バルブ1452及び低圧開放バルブ1454が、冷却装置の最高設定値と最低設定値の間に圧力を維持するために、低圧冷却剤リザーバ1456と共に使用される場合がある。
【００６８】
図14の説明を続けると、実施形態の幾つかにおいて、高圧冷却剤リザーバ中の冷却剤は、エンジンを冷却するように循環させられ得る。  例えば、エンジンの温度を低下させるために高圧の冷却剤を用いるとき、バルブ1438、1442、1444及び1446が開かれて、バルブ1448が閉じられる場合がある。  その結果、高圧の冷却剤は、エンジン・ブロック1414、ヒータ・コア1424、ラジエータ1434及びオルタネータ/ウォータ・ポンプ1412を通り、それから高圧冷却剤リザーバ1436に戻るように循環させられ得る。
【００６９】
図14に示されるオルタネータ/ウォータ・ポンプ及びバルブの動作を制御するために、エンジン制御ユニット(図示せず)が使用される場合がある。
【００７０】
図15は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータを備えるエンジン冷却装置において、高圧冷却剤リザーバにエネルギーを貯蔵するためのルーチン例を示す。  実施形態の幾つかにおいて、図14に示されるようなエンジン冷却装置が、ルーチン5000を実行するために使用され得る。  制御ルーチンは図14を参照して、ここに記述される。  最初にステップ5010にて、ルーチンはエンジンを始動する。  そしてステップ5012にて、エンジンが所定の作動領域に到達しているか否かが判定される。  実施形態の幾つかにおいて、所定の作動領域は、基準圧力の冷却剤によって効果的にエンジン温度を低下させられない領域であり得る。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ5014にて、所定割合の冷却剤を高圧冷却剤リザーバに、そして残りの冷却剤を基準圧力でエンジン・ブロックに送る。  実施形態の幾つかにおいて、冷却剤はオルタネータと一体化したポンプによって、循環させられる。  そのポンプは、エンジンにより機械的に駆動される。  図14にて図示される実施形態において、バルブ1442及び1438は開かれて、バルブ1444及び1446は閉じられる。
【００７１】
次にステップ5016にて、ルーチンは、高圧開放バルブ、低圧開放バルブ及び低圧冷却剤リザーバを使用して、高圧冷却剤リザーバ内の圧力を調整する。  実施形態の幾つかにおいて、圧力がエンジン冷却装置の最高圧力を超えたときに、高圧開放バルブが開く。  その結果、冷却剤は高圧冷却剤リザーバを出て、低圧冷却剤リザーバに入る。  例えば圧縮空気が冷却剤として使用される実施形態の幾つかにおいては、冷却剤は大気に放出され得る。  実施形態の幾つかにおいて、冷却剤は、高圧冷却剤を使用するのに適したものであれば、いかなる部品にも送給され得る。  更に、他の実施形態において、低圧冷却剤リザーバに接続する低圧開放バルブが、冷却装置における低圧設定値を維持するための冷却剤を供給するために、開く場合がある。
【００７２】
図15の説明を続けるとステップ5018にて、ルーチンは、高圧冷却剤リザーバ内の圧力が所定値よりも大きいか否かを判定する。  もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ5020にて、バルブ1442によって、冷却剤が高圧冷却剤リザーバに入るのを妨げる。  ステップ5022にて、ルーチンは、圧力開放バルブ(高圧開放バルブ及び/又は低圧開放バルブ)を使用して、冷却装置内の圧力を所定の範囲内に維持する。
【００７３】
上述のルーチンは、オルタネータがエンジンに係合される作動中に、実行され得ることを理解すべきである。  ルーチンはまた、オルタネータのプーリにおけるエンジンとの機械的結合が、停止状態又は作動状態のエンジンと係合解除された運転中にも実行され得る。  この状態においては、オルタネータは、バッテリからの電力を使用して、モータとして作動される。
【００７４】
図16は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータを備えるエンジン冷却装置において、エンジン冷却性能を改善するために、高圧の冷却剤を使用するルーチン例を示す。  実施形態の幾つかにおいて、図14に示されるようなエンジン冷却装置が、ルーチン6000を実行するために使用され得る。  ステップ6010にて、ルーチンは最初に、エンジン冷却装置を基準圧力にて運転する。  そしてステップ6012にて、ルーチンは、エンジンの温度が所定温度よりも高いか否かを判定する。  実施形態の幾つかにおいて、所定温度は、エンジン部品が劣化することなく、エンジンが動作可能な最高温度であり得る。  また、実施形態の幾つかにおいて、所定温度は、基準圧力では冷却装置が温度を十分に低下できない温度であり得る。
【００７５】
もし答えが「ＹＥＳ」であるならば、ルーチンはステップ6014にて、冷却剤を、高圧冷却剤リザーバから、エンジン温度を低減するための冷却剤通路を通して循環させる。  高圧冷却剤のための冷却剤通路は、図14を参照して上述された幾つかのバルブや部品の中でも特に、バルブ1444、1446及び1442を含む通路であり得る。  高圧冷却剤によって冷却能力が増大するので、エンジンの温度は、低減され得る。  次にステップ6016にて、ルーチンは、冷却剤の圧力を変更するために、冷却装置内の各バルブを調整する。  ステップ6018にて、所望の温度低下を達成するために、圧力が維持される。
【００７６】
図17は、ウォータ・ポンプ一体型オルタネータを備えるエンジン冷却装置において、高圧冷却剤リザーバにて貯蔵されたエネルギーを開放するためのルーチン例を示す。  高圧冷却剤リザーバに貯蔵されたエネルギーは、エンジン作動時に使用される場合がある。  実施形態の幾つかにおいて、図14に示されるようなエンジン冷却装置が、ルーチン7000を実行するために使用され得る。  制御ルーチンは図14を参照して、ここに記述される。  ステップ7010にて、ルーチンは最初に、使用中或いは停止中のオルタネータを使って、冷却剤を所定圧力まで加圧する。  ステップ7020にて、ルーチンは、高圧冷却剤をオルタネータ内に送給する。  そしてステップ7030にて、ルーチンは、オルタネータ/ウォータ・ポンプを回転させる。  図14に図示される実施形態において、バルブ1438、1442、1446及び1448が開かれる一方で、バルブ1444は閉じられ得る。  このように、高圧冷却剤から開放されるエネルギーは、オルタネータを回転させるのに使用される場合があり、エンジン作動のために使用され得る。  例えば、オルタネータのクラッチが係合解除されたとき、高圧リザーバからのエネルギーが、エンジン始動に必要とされる電力を生成するためにオルタネータを回転させ得る。  更に、加速性能を改善すべくエンジン速度が増大される場合もある。
【００７７】
高圧冷却剤リザーバに貯蔵されるエネルギーが、自動車の性能を高める種々の方法で使用され得ることを理解すべきである。  例えば、高圧冷却剤リザーバは、エンジンの出力を増大して自動車の性能を改善するために使用され得る。  実施形態の幾つかにおいて、圧縮空気が、冷却剤として使用される場合がある。  圧縮空気を用いる場合、オルタネータが密閉され、そして、オルタネータ内のファンは圧縮空気に対して最適化され得る。 更に、オルタネータの熱が、圧縮空気に伝達される場合がある。  圧縮空気に貯蔵されるエネルギーはその後、オルタネータをモータとして作動するために、或いは、エンジン又は自動車内の他の装置に動力供給するために使用され得る。  実施形態の幾つかにおいて、エンジン出力を増大するために、圧縮空気が、圧縮空気若しくは過給空気を付加するバルブを備えたエンジン吸気口に送給される場合がある。
【００７８】
斯くしてウォータ・ポンプ一体型オルタネータと組み合わされる高圧リザーバは、それが無いとすればエンジンの非効率的な作動によって浪費され得るエネルギーを最小化するための、エンジン冷却剤の圧力及び温度の変化を可能とする。
【００７９】
更に、実施形態の幾つかにおいて、オルタネータの交流配線又は直流出力に接続される電極又は電子回路を冷却剤室内に付加することで、エンジン効率が改善される場合がある。  つまり、そのような構成は、オルタネータに接続された電極によってもたらされる水蒸気、酸素、燃料、窒素、又は他の化合物の分解によって空気或いは他の流体を変性し、水素、酸素、二酸化炭素、オゾン、或いは他の分子の濃度を増加させるために使用され得る。  実施形態の幾つかにおいて、変性された冷却剤は、残りの冷却剤と混合され得る。      
【００８０】
他の実施形態において、変性された冷却剤を使用し得る部品に送給するための別の冷却剤通路(coolant line)が含まれる場合がある。  例えば、変性された冷却剤内の酸素が吸気口に送給され、変性された冷却剤内の水素が燃料ラインに送給される場合もある。  上述の濃度変化は、エミッションを改善するため、又はエンジンの効率及び出力を増大するために、エンジンでの燃焼を変化させ得る。
【００８１】
上述の装置及び方法は、定置型エンジンにて使用され得ることを理解すべきである。
【００８２】
ここに含まれる制御及び判断ルーチンの例は、様々なエンジン及び/又は車両システム構成と共に使用され得ることに留意すべきである。  ここに記述された具体的なルーチンは、イベント・ドリブン、インターラプト・ドリブン、マルチ・タスキング、マルチ・スレッディングなどのような、一つ又は二つ以上の処理ロジックを表し得る。  記述される種々の動作又は機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。  同様に、処理の順番は、ここに記載された実施形態の例の特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものである。  図示されたステップや機能の一つ又は二つ以上は、使用される具体的なロジックによっては、反復して実行される場合がある。  更に、記載されたステップは、エンジン制御装置内のコンピュータ読取可能記憶媒体の中にプログラムされるべきコードを視覚的に表わすものであり得る。
【００８３】
ここに記載された構成及びルーチンが、本質的に例示に過ぎず、多数の変形例が可能であるため、これらの具体的な実施形態が本発明を限定する意味で考慮されるべきでないことは理解できるであろう。  本明細書の主題は、ここに記載された種々の装置及び構成そして、他の特徴、機能及び/又は属性の、全ての新規で非自明の組み合わせ及び一部組み合わせを含む。
【００８４】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。  これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。  そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ又はそれ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。  開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は属性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが、本件特許請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。  最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第一実施形態を示す概略図である。
【図２】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第二実施形態を示す概略図である。
【図３】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第三実施形態を示す概略図である。
【図４】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第四実施形態を示す概略図である。
【図５】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第五実施形態を示す概略図である。
【図６】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータの典型的な第六実施形態を示す概略図である。
【図７】自動車の冷却装置における流体通路の第一実施形態を表す概略図を示す。
【図８】自動車の冷却装置における流体通路の第二実施形態を表す概略図を示す。
【図９】自動車の冷却装置における流体通路の第三実施形態を表す概略図を示す。
【図１０】自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第一ルーチン例を示す。
【図１１】自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第二ルーチン例を示す。
【図１２】自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第三ルーチン例を示す。
【図１３】自動車におけるオルタネータの温度及びエンジンの温度を制御するための第四ルーチン例を示す。
【図１４】自動車のエンジンのための高圧冷却剤リザーバ及び低圧冷却剤リザーバを有する、冷却装置の実施形態を表す概略図を示す。
【図１５】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータを備えるエンジン冷却装置において、高圧冷却剤リザーバにてエネルギーを貯蔵するためのルーチン例を示す。
【図１６】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータを備えるエンジン冷却装置において、エンジン冷却を改善するために、高圧にて冷却剤を使用するルーチン例を示す。
【図１７】ウォータ・ポンプ一体型オルタネータを備えるエンジン冷却装置において、高圧冷却剤リザーバにて貯蔵されたエネルギーを開放するためのルーチン例を示す。
【符号の説明】
【００８６】
110、210、310、410、510、610  オルタネータ
112、212、312、412、512、612  ロータ
114、214、314、414、514、614  第一ドライブ・シャフト
116、216、316、416、516、616  ステータ
118、218、318、418、518  プーリ
119、219、319、419、519、619  電子回路部
120、220、320、420、520、620  ウォータ・ポンプ
122、222、322、422、522、622  ウォータ・ポンプ・インペラ
124、224、324、424、525、625  第二ドライブ・シャフト
130、230、330、430、530、630  連結器
140、240、340  シール材
712、1412  オルタネータ/ウォータ・ポンプ
714、814、914、1414  エンジン・ブロック
724、824、916、1424  ヒータ・コア
734、834、924、1434  ラジエータ
740、840、940  エンジン制御ユニット
812  第一オルタネータ/ウォータ・ポンプ
836  第二オルタネータ/ウォータ・ポンプ
912  オルタネータ
913  第一ウォータ・ポンプ
926  第二ウォータ・ポンプ
1436  高圧冷却剤リザーバ
1456  低圧冷却剤リザーバ
【図１】
2008190533.tif 000003
【図２】
2008190533.tif 000004
【図３】
2008190533.tif 000005
【図４】
2008190533.tif 000006
【図５】
2008190533.tif 000007
【図６】
2008190533.tif 000008
【図７】
2008190533.tif 000009
【図８】
2008190533.tif 000010
【図９】
2008190533.tif 000011
【図１０】
2008190533.tif 000012
【図１１】
2008190533.tif 000013
【図１２】
2008190533.tif 000014
【図１３】
2008190533.tif 000015
【図１４】
2008190533.tif 000016
【図１５】
2008190533.tif 000017
【図１６】
2008190533.tif 000018
【図１７】
2008190533.tif 000019