(57)【要約】【課題】確実な暖房効果を得るとともにエンジンの冷却性能を向上させるため、冷媒の温度に応じた流量制御を簡便な構成で行えるエンジン冷却システムを提供する。【解決手段】エンジン冷却用の冷媒を圧送するウォータポンプＰと接続するとともに冷媒を流通させる流路として、空調装置のヒータコア２１を経由して循環するヒータ循環流路２０と、ラジエータ１１を経由して循環するラジエータ循環流路１０とを備え、冷媒の温度が低温側から高温側に変化するに従って開度を減少させる機械式の制御弁２２をヒータ循環流路２０に備えた。【選択図】図１
2007120380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却用の冷媒を圧送するポンプと接続するとともに前記冷媒を流通させる流路として、空調装置のヒータコアを経由して循環するヒータ循環流路と、ラジエータを経由して循環するラジエータ循環流路とを備え、
前記冷媒の温度が低温側から高温側に変化するに従って開度を減少させる機械式の制御弁を前記ヒータ循環流路に備えたエンジン冷却装置。
【請求項２】
前記制御弁を前記ヒータコアの下流に設けてある請求項１に記載のエンジン冷却装置。
【請求項３】
前記制御弁は、前記冷媒が流入する入側開口と、前記冷媒が排出される出側開口とを有する制御弁本体を備えると共に、当該制御弁本体の内部に、前記冷媒の温度に応じて体積変化する熱膨張体を内蔵する感温部と、前記熱膨張体の体積変化に応じて出退する軸部材と、前記軸部材の出退に連動して前記冷媒の流量を調節可能なバルブとを備え、
前記入側開口・前記出側開口・前記感温部・前記軸部材・前記バルブを直線的に配置してある請求項１又は２に記載のエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が循環する循環流路を有するエンジン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン冷却水の流量を制御してラジエータの冷却性能を向上させるエンジン冷却装置が公知である。
例えば、特許文献１には、エンジンから流出したエンジン冷却水がラジエータを経由してエンジンに戻る主冷却水経路と、エンジン冷却水が空調設備であるヒータコアを経由してエンジンに戻る副冷却水経路と、副冷却水経路におけるエンジン冷却水の流通を制御する弁とを設けたエンジン冷却装置が開示してある。この装置には、エンジン冷却水の温度が設定温度以上のとき、弁の作動を制御して副冷却水経路におけるエンジン冷却水の流量を制御する制御手段が設けてある。
【０００３】
当該弁の開閉制御は、ヒータコア付近のエンジン冷却水の水温を温度センサにより測定した温度測定値に基づき判断する。即ち、ヒータ作動時にエンジン冷却水とヒータコアとにおいて熱交換が行われる等して、温度測定値が設定値未満であれば副冷却水経路によりヒータコアへエンジン冷却水が供給される。一方、ヒータ不作動時にエンジン冷却水とヒータコアとにおいて熱交換が行われないとき、温度測定値が設定値以上であれば、制御装置が弁の開度を制御して、副冷却水経路によりヒータコアに供給されるエンジン冷却水の流通を停止又は制限する。
【０００４】
これにより、ヒータ機能を即座に発揮することができると共に、ラジエータによるエンジン冷却機能を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３５５４４号公報（特許請求の範囲、段落０００５、００１５、００１６等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したエンジン冷却装置における弁は、当該エンジン冷却装置の外部に設けた制御手段によって開閉制御される（特許文献１における図１参照）。この制御手段は、温度測定値と設定値との比較を行うための電子制御回路を有するものである。このような制御手段は、一般に高コストであり、外部に設置スペースを必要とし、さらに、少なくとも制御手段の分の重量が増加するといった問題点を有する。さらに、この制御手段以外にも、例えば前記温度センサが必要不可欠であるため、装置の構成が複雑となる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、確実な暖房効果を得るとともにエンジンの冷却性能を向上させるため、冷媒の温度に応じた流量制御を簡便な構成で行えるエンジン冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るエンジン冷却装置の第１特徴構成は、エンジン冷却用の冷媒を圧送するポンプと接続するとともに前記冷媒を流通させる流路として、空調装置のヒータコアを経由して循環するヒータ循環流路と、ラジエータを経由して循環するラジエータ循環流路とを備え、前記冷媒の温度が低温側から高温側に変化するに従って開度を減少させる機械式の制御弁を前記ヒータ循環流路に備えた点にある。
【０００９】
本構成の装置では、冷媒の温度が低温側から高温側に変化するに従って開度を減少させる機械式の制御弁をヒータ循環流路に備えてある。つまり、エンジン温度が未だ低く車室内温度も低い場合には、ヒータ循環流路を流れる冷媒量を確保し、確実な暖房効果を得る。一般に、ラジエータ循環流路は、エンジンが高温となった際に十分な冷却効果を得ることができるように流通量を確保してある。本構成であれば、エンジンが高温となり冷媒の温度が上昇すると、ヒータ循環流路に流れる冷媒量が減少し、ラジエータ循環流路に流れる冷媒量が増加するため、エンジン冷却性能の向上を図ることができる。
この場合に、本構成の装置では、機械式の制御弁を用いている。つまり、従来の装置のように、別途温度センサや電子制御回路が不要である。このため、本装置は、極めて簡便な構成でありながら冷媒の流通流路を適切に調節することができ、確実な暖房効果を得られるとともにエンジン冷却性能を向上させるエンジン冷却装置を提供することができる。
また、構成が簡便になるため、冷却装置のコストダウン・省スペース化・軽量化を図ることができる。
【００１０】
本発明に係るエンジン冷却装置の第２特徴構成は、前記制御弁を前記ヒータコアの下流に設けた点にある。
【００１１】
上記第２特徴構成によれば、空調装置が作動状態のとき、ヒータコアにおいて空調用空気と冷媒との間で熱交換が行われた後、ヒータコアから流出する冷媒の水温は、ヒータコアに流入する前の冷媒の水温より低くなる。一方、空調装置が不作動状態のときは、ヒータコアにおいて空調用空気と冷媒との間で行われる熱交換は僅かである。そのため、ヒータコアから流出する冷媒の水温は、ヒータコアに流入する前の冷媒の水温とほぼ等しい。
このように、ヒータコアの下流における冷媒の水温の変化は、ヒータコアで必要とされる熱量の増減と相関関係がある。従って、制御弁をヒータコアの下流に設けることで、冷媒の流通量をより適切に調節することができる。
【００１２】
本発明に係るエンジン冷却装置の第３特徴構成は、前記制御弁が、前記冷媒が流入する入側開口と、前記冷媒が排出される出側開口とを有する制御弁本体を備えると共に、当該制御弁本体の内部に、前記冷媒の温度に応じて体積変化する熱膨張体を内蔵する感温部と、前記熱膨張体の体積変化に応じて出退する軸部材と、前記軸部材の出退に連動して前記冷媒の流量を調節可能なバルブとを備え、前記入側開口・前記出側開口・前記感温部・前記軸部材・前記バルブを直線的に配置した点にある。
【００１３】
上記第３特徴構成によれば、制御弁を構成する各部材を直線的に配置することで、冷媒の流路抵抗の増加を抑制し、流路の圧力損失を低減することができる。よって、圧力損失の影響が出易い小断面の流路配管に対しても取り付けることができ、各種のエンジンの冷却装置として用いることができる。
また、当該制御弁は、ヒータ循環流路の何れの場所にも配置し易いものであり、エンジン冷却装置の設計の自由度が大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、例えば一般車両のエンジン冷却装置を例示する。
【００１５】
図１に示すように、エンジン冷却装置Ｘは、エンジンＥから流出したエンジン冷却用の冷媒（以下、一例として「冷却水」を用いる）がラジエータ１１を経由してエンジンＥに戻るラジエータ循環流路１０と、エンジンＥから流出した冷却水が空調装置であるヒータコア２１を経由して循環するヒータ循環流路２０とを備える。
【００１６】
冷却水は、エンジンＥのクランクシャフト（図外）によって駆動されるウォータポンプＰによって吸引され、エンジンＥの内部へ圧送される。冷却水はエンジンＥの内部を循環してエンジンＥの熱を吸収した後、ラジエータ循環流路１０、或いは、ヒータ循環流路２０に流出する。
ラジエータ循環流路１０に流出した冷却水は、ラジエータ１１に流入して冷却され、サーモスタット１２を経由してウォータポンプＰへ戻る。
【００１７】
本実施形態のサーモスタット１２を図２に示す。
当該サーモスタット１２には、冷却水の温度に応じて駆動する感温部１２１を備えている。サーモスタット１２は、例えば、真鍮で形成する等、熱伝導性に優れた金属材料で形成する。当該感温部１２１の内部には、冷却水の温度に応じて膨張・収縮する、例えばワックス等の熱膨張体が内蔵してある。感温部１２１には、筒状のガイド部１２７を一体に形成してあり、このガイド部１２７に、熱膨張体の体積変化に応じて感温部１２１から出退する軸部材１２２を挿入してある。軸部材１２２の突出側端部は、サーモスタット１２の内壁に設けた固定部１３に保持されている。
【００１８】
前記ガイド部１２７には、ラジエータ循環流路１０を開閉する第１バルブ１２３が外挿してある。この第１バルブ１２３とサーモスタット１２の筐体とに亘って第１スプリング１２４が装着してあり、この第１スプリング１２４によって第１バルブは、ラジエータ循環流路１０を閉じ状態とする方向に付勢されている。冷却水の温度が低いとき前記熱膨張体が収縮する。これにより、軸部材１２２が感温部１２１の内部に引退し、第１スプリング１２４によって第１バルブ１２３が閉じ方向に移動する。
【００１９】
前記感温部１２１のうちガイド部１２７と反対側には、バイパス流路３０を開閉する第２バルブ１２６を備えている。第２バルブと感温部１２１との間には第２スプリング１２５を設けてある。第２スプリングにより、第２バルブは感温部１２１から離間する方向に付勢される。感温部１２１の熱膨張体が膨張すると、感温部１２１がバイパス流路３０の側に移動し、第２バルブ１２６がバイパス流路を閉塞する。
これら第１バルブ１２３及び第２バルブ１２６により、ラジエータ循環流路１０とバイパス流路３０とに流通する冷却水の流量が適宜調節され、その結果、冷却水の温度が所定の範囲に保持される。
【００２０】
図２（ａ）に示すごとく、エンジンＥを始動した直後など冷却水が低温状態にあるとき、第１バルブ１２３は閉状態となって、ウォータポンプＰとラジエータ循環流路１０とは遮断される。一方の第２バルブ１２６は開状態となり、ウォータポンプＰによって冷却水がバイパス流路３０を流通する。
【００２１】
尚、図示は省略するが、第１バルブ１２３が開いていない低温時（図２（ａ）の状態）において、仮にラジエータ循環流路１０の水圧が高まった場合には、冷却水がスプリング１２４の付勢力に抗して第１バルブ１２３を開方向に押し、冷却水がラジエータ循環流路１０を流通する。これにより、ラジエータ循環流路１０の水圧が高まって配管の接続部等に漏れ等の不都合が生じるのを防止している。
【００２２】
一方、第１バルブ１２３が開くほどエンジンＥが暖まると、図２（ｂ）に示すごとく、感温部１２１の熱膨張体が膨張し、第１バルブ１２３が開状態となり、第２バルブ１２６が閉状態となる。冷却水はラジエータ循環流路１０を流通し、バイパス流路３０の流通が停止する。
【００２３】
本発明のエンジン冷却装置においては、ヒータ循環流路２０にも当該流路における冷媒の流通量を決定する制御弁２２を設けている。ヒータ循環流路２０はラジエータ循環流路１０およびバイパス流路３０と並列であり、車室内の空調を行なうためのヒータコア２１を備えている。
【００２４】
ヒータコア２１は、例えば冷却水が流れる複数のパイプ（図示省略）に多数のフィンを設けて形成してある。ヒータコア２１の近傍には送風ファン（図示省略）を設けてあり、この送風ファンから供給する空調用空気を冷却水によって加熱する。この加熱空気を車室内に送風して室内を暖房する。
【００２５】
特に冬場等においては、エンジンＥを始動したのち、できるだけ早く車室内の温度を上昇させる必要がある。しかし、低温からの暖気運転中は冷却水の熱量が少ないため、ヒータコア２１に多くの冷却水を流すことで、暖房性能を高めることができる。一方、暖房完了後は、冷却水の熱量が多いため、ヒータコア２１には少しの冷却水を流すだけでよい。
ヒータ循環流路２０に制御弁２２を設けることにより、例えば、エンジン始動直後の暖機運転中には、ヒータ循環流路２０に冷却水を多く流すように調節し、一方、エンジンＥの温度が十分に高まった状態では、ヒータ循環流路２０の冷却水量を少なく設定して、ラジエータ循環流路１０に流す冷却水の量を増大させる。このような制御弁２２を用いることで、車室内の温度を迅速に高めるとともにエンジンの冷却性能を高めることができる。
【００２６】
当該制御弁２２の具体的構成と機能とを図３に基づいて説明する。
この制御弁２２は、冷却水の温度が低温側から高温側に変化するに従って開度を減少させる機械式の弁である。この制御弁２２の内部にも、冷却水の温度に応じて体積変化する熱膨張体を備えた感温部２２１を設けてある。この感温部２２１は、制御弁２２の筐体に固定してある。さらに、制御弁２２は、熱膨張体の体積変化により感温部２２１から出退する軸部材２２２と、当該軸部材２２２の出退に連動するリテーナ２２８とを備えている。当該リテーナ２２８には、ヒータ循環流路２０を開閉するバルブ２２３を備えている。リテーナ２２８と制御弁２２の筐体との間には第１スプリング２２４を設けてある。この第１スプリング２２４は、前記熱膨張体が収縮する際に、バルブ２２３が開状態となるようリテーナ２２８を感温部２２１の側に付勢する。
【００２７】
冷却水が高温になると熱膨張体が膨脹し、第１スプリング２２４の付勢力に抗ってリテーナ２２８が移動する。リテーナ２２８の先端部には、第２スプリング２２５を介して前記バルブ２２３を設けてある。よって、リテーナ２２８が所定距離だけ移動するとバルブ２２３がヒータ循環流路２０を閉塞する。尚、ヒータ循環流路２０が閉塞されたのちに、ヒータ循環流路２０の内圧が高まった場合には、前記第２スプリング２２５が収縮して冷却水を流すことができる。
【００２８】
ただし、感温部１２１、２２１に冷却水の温度を感知させるため、第１バルブ１２３および第２バルブ２２３を完全に閉じないように構成する。例えば、バルブ２２３に微小な穴（直径２ｍｍ）を設ける、あるいは、制御弁本体Ｙの内側に複数の溝を設けておくと、バルブ２２３が閉状態となっても、少量の水を流通させることにより、感温部２２１の動作が機敏になり、ヒータ循環流路２０の流量調節をより適切に行うことができる。
【００２９】
図３に示した如く、本制御弁２２を構成する各部材及び各部、例えば、冷却水を流入排出する入側開口２２６・出側開口２２７をはじめ、感温部２２１・軸部材２２２・バルブ２２３等は直線的に配置してある。このため、冷却水の流路抵抗を低減し、制御弁２２における圧力損失を最小に留めることができる。よって、圧力損失の影響が出易い小断面の流路配管に対しても特段の支障なく組み込むことができる。直線的な形状であれば、ヒータ循環流路２０の何れの場所にも配設し易くなり、ヒータ循環流路２０を設計する際の自由度が増す。
【００３０】
当該制御弁２２は、ヒータ循環流路２０の何れの個所に設けても良い。ただし、図１に示すごとく、ヒータコア２１の下流に設けるのが最も好ましい。ヒータの作動時には、ヒータコア２１から流出する冷却水の温度は、熱を放出した分だけ流入前の水温より低くなる。一方、ヒータを作動させていないときは、熱交換が行われないため、ヒータコア２１から流出する冷却水の水温は、流入前の水温とほぼ等しい。このように、ヒータコア２１の下流の水温は、ヒータの稼動状況をよく反映する。よって、この部位に制御弁２２を設けて、冷却水の流量を迅速に調節することで、使用者の要求に応じた暖房効果を得ることができる。
【００３１】
本発明の制御弁２２を用いた効果を図４及び図５に示す。
図４は、制御弁２２をヒータコア２２の下流に設けた場合の、ヒータ出口水温と、ヒータ出口通路径との関係を示している。ヒータ出口での冷却水の水温が閾値Ａよりも低い場合、バルブ２２３を全開してヒータ循環流路２０の流量を最大に設定する。一方、水温が閾値Ｂよりも高い場合には、バルブ２２３が全絞り状態となって流量を最少に設定する。
ヒータ出口温度が閾値Ａと閾値Ｂとの間では、制御弁２２の開度は連続的に変化する。この図では、ヒータ出口水温が十分に高まった状態でもヒータ出口通路径が閉じられず、所定の流量が得られる場合を示している。これら閾値Ａ・Ｂ、あるいは、全絞り時の流水量は、その他のエンジン構成や、そのエンジンを利用する地域の気象条件等に応じて適宜変更自在である。
【００３２】
図５には、制御弁２２を全開状態或いは全絞り状態に切り換えたとき、冷却水の流量がヒータ循環流路２０およびラジエータ循環流路１０においてどのように増減するかを示している。何れの流路においても、エンジン回転数が増大するに連れて、ウォータポンプＰの回転数が増加し、流量が増すことがわかる。制御弁２２を全開状態と全絞り状態とに切り換えると、各流路における流量が増減する。
【００３３】
図５に示すように、ヒータ循環流路２０の流量は、ラジエータ循環流路１０の流量に比べて少ない。しかし、制御弁２２を絞ることにより、ヒータ循環流路２０の流量は減少し、その分、ラジエータ循環流路１０の流量が増加することを示している。つまり、本発明の制御弁２２は、従来、ヒータ循環流路２０に余剰に流れていた冷却水をラジエータ循環流路１０に流すことができるため、エンジン冷却性能を向上できる。エンジンの冷却性能に余剰がある場合には、ウォータポンプＰを小型化することで、コスト低減に貢献できる。
【００３４】
本発明は、車両用のエンジン冷却装置に適用できる他、空調用のヒータ循環流路と、ラジエータ循環流路とを備えた装置であれば、何れの装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のエンジン冷却装置の概略図
【図２】ラジエータ循環流路に設けたサーモスタットの断面図
【図３】ヒータ循環流路に設けた制御弁の断面図
【図４】制御弁の効果を示すグラフ
【図５】制御弁の効果を示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
Ｘ          エンジン冷却装置
Ｐ          ウォータポンプ
１０        ラジエータ循環流路
１１        ラジエータ
２０        ヒータ循環流路
２１        ヒータコア
２２        制御弁
２２１      感温部
２２２      軸部材
２２３      バルブ
２２６      入側開口
２２７      出側開口
【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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