(57)【要約】【課題】冷媒の圧力の増加によって、エンジン冷却装置に不具合が生じることがない構成で、エンジン始動時の昇温効率のよいエンジン冷却装置を提供する。【解決手段】エンジン冷却用の冷媒をラジエータ１１に循環させるラジエータ循環流路１０に、冷媒が設定圧力以上になると開動作する機構を持つラジエータ制御弁１２を備えると共に、ラジエータ循環流路１０とは別に、前記冷媒を流通させる少なくとも一つの他の循環流路を備え、他の循環流路に、冷媒の圧力がラジエータ制御弁１２の設定圧力よりも低い所定の圧力以上になると開動作する圧力機構を持つ制御弁３１を備えたエンジン冷却装置Ｘ。【選択図】図１
2007120381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却用の冷媒をラジエータに循環させるラジエータ循環流路に、前記冷媒が設定圧力以上になると開動作する機構を持つラジエータ制御弁を備えると共に、
前記ラジエータ循環流路とは別に、前記冷媒を流通させる少なくとも一つの他の循環流路を備え、
当該他の循環流路に、前記冷媒の圧力が前記ラジエータ制御弁の設定圧力よりも低い所定の圧力以上になると開動作する圧力機構を持つ制御弁を備えたエンジン冷却装置。
【請求項２】
前記他の循環流路として、空調装置のヒータコアを経由して前記冷媒が循環するヒータ循環流路と、エンジンから排出された冷媒を特段の熱交換を行うことなく再びエンジンに還流させるバイパス流路とを備えており、
前記制御弁を前記バイパス流路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シャフトと、当該シャフトの出退に連動して前記冷媒の流量を制御可能なバルブと、前記冷媒の圧力に抵抗するよう前記バルブを付勢する付勢手段とを備え、
前記入側開口・前記出側開口・前記感温部・前記シャフト・前記バルブ・前記付勢手段を直線状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、冷媒を循環させてエンジンを冷却するエンジン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒の循環流路を制御してエンジン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冷媒がラジエータを経由してエンジンに戻るラジエータ循環流路と、空調装置のヒータコアを経由してエンジンに戻るヒータ循環流路と、冷媒がラジエータを経由せずにエンジンに戻るバイパス流路とを備えたエンジン冷却装置が開示してある。このエンジン冷却装置は、冷媒の温度に応じてラジエータ循環流路とバイパス流路との間で冷媒の流量を調整するサーモスタットと、バイパス流路における冷媒の流量を制御する開閉バルブとを備え、開閉バルブは、冷媒の温度が高いときは開状態となり、低いときは閉状態となるように構成してある。また、サーモスタットは、冷媒の温度が設定温度以上になるとラジエータ循環流路を連通し、所定温度以下の場合にはラジエータ循環流路を遮断し、バイパス流路に連通するように構成してある。
【０００３】
本構成によって、冷媒の温度が低い場合には、サーモスタットによって、ラジエータ循環流路を遮断して、ラジエータによって冷媒が冷却されることを防止するとともに、開閉弁の開閉によりヒータ循環流路とバイパス流路との間で冷媒の流量の調整を行い、ヒータの昇温効率を高めていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８９４４４号公報（特許請求の範囲、段落００１８、００１９、００２０等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したエンジン冷却装置において、例えばエンジンの暖機が不十分な段階でエンジンの回転数を増加させた場合、エンジン冷却ポンプの回転数は増加する。しかし、冷媒の温度が低いためにバイパス流路の開閉バルブが閉状態であり、サーモスタットがラジエータ循環流路の連通を遮断している。ポンプの回転数が増加しているにも関わらず、冷媒がヒータ循環流路以外には流通できないので冷媒の圧力が増加する。その結果、エンジン冷却装置に不具合が生じる恐れがあるという問題があった。
一方、サーモスタットを、冷媒の圧力が所定値以上になった場合に、遮断されていたラジエータ循環流路を連通するように構成することで、上述の圧力増加の問題は解決されるものの、低温の冷媒がラジエータ循環流路を循環するので、冷媒がラジエータによって更に冷却されて、エンジンの昇温効率が悪くなるという問題があった。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、冷媒の圧力の増加によって、エンジン冷却装置に不具合が生じることがない構成で、エンジン始動時の昇温効率のよいエンジン冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ラジエータに循環させるラジエータ循環流路に、前記冷媒が設定圧力以上になると開動作する機構を持つラジエータ制御弁を備えると共に、前記ラジエータ循環流路とは別に、前記冷媒を流通させる少なくとも一つの他の循環流路を備え、当該他の循環流路に、前記冷媒の圧力が前記ラジエータ制御弁の設定圧力よりも低い所定の圧力以上になると開動作する圧力機構を持つ制御弁を備えた点にある。
【０００７】
本構成の如く、冷媒の圧力がラジエータ制御弁の設定圧力よりも低い所定の圧力以上になると開動作する圧力機構を備えた制御弁をエンジン冷却装置に設けることにより、他の循環流路に流通する冷媒の圧力が高まると制御弁が開き、冷媒が、ラジエータ循環流路を流通するよりも先に他の循環流路に流通する。この結果、冷媒がラジエータによって冷却されるのを抑制し、エンジンを早期に昇温することができる。また、冷媒の圧力が増加した場合に、冷媒を他の流路に流通させて圧力を、減少させることができるので、エンジン冷却装置に不具合が生じることを防止できる。
【０００８】
本発明に係るエンジン冷却装置の第２特徴構成は、前記他の循環流路として、空調装置のヒータコアを経由して前記冷媒が循環するヒータ循環流路と、エンジンから排出された冷媒を特段の熱交換を行うことなく再びエンジンに還流させるバイパス流路とを備えており、前記制御弁を前記バイパス流路に設けた点にある。
【０００９】
本構成の如く、エンジン冷却装置が、空調装置のヒータコアを経由して冷媒が循環するヒータ循環流路を有することにより、エンジンによって暖められた冷媒の熱を空調用に利用することができる。さらに、エンジンから排出された冷媒を特段の熱交換を行うことなく再びエンジンに還流させるバイパス流路を備え、当該バイパス流路に制御弁が設けてあるので、ヒータ循環流路に流通する冷媒の圧力が高まると制御弁が開き、冷媒が、ラジエータ循環流路を流通するよりも先にバイパス流路に流通する。この結果、冷媒がラジエータによって冷却されるのを抑制し、エンジンを早期に昇温することができる。
【００１０】
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シャフトと、当該シャフトの出退に連動して前記冷媒の流量を制御可能なバルブと、前記冷媒の圧力に抵抗するよう前記バルブを付勢する付勢手段とを備え、前記入側開口・前記出側開口・前記感温部・前記シャフト・前記バルブ・前記付勢手段を直線状に配置してある点にある。
【００１１】
本構成の如く、入側開口・出側開口・感温部・シャフト・バルブ・付勢手段を直線上に配置することで、冷媒の流路抵抗を増加させ難くすることができ、その結果、流路の圧力損失を減少できる。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無駄なく組み込むことができる。従って、制御弁を設けるに際し、省スペース化を達成することができる。そして、制御弁はバイパス流路の何れの場所にも配設し易くなることから、制御弁の配設位置の自由度が更に増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
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水（冷媒の一例、以下「冷却水」と称する）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、ラジエータ循環流路１０から分岐し、エンジンＥからラジエータ循環流路１０に流出した冷却水がラジエータ１１を経由せずに（特段の熱交換を行うことなく）循環するバイパス流路３０とを備える。
【００１３】
冷却水は、例えばエンジン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、エンジンＥの熱を吸収した後、再び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。
【００１４】
（ラジエータ循環流路）
図１に示すように、ラジエータ循環流路１０に流出した冷却水は、ラジエータ循環流路１０に配設されたラジエータ１１へ送られて冷却される。ラジエータ１１で冷却された冷却水はサーモスタット１２（ラジエータ制御弁の一例）を経由してウォータポンプＰへ戻る。ラジエータ１２は周知の構造のものを用いる。
【００１５】
本実施形態のサーモスタット１２を図２に示す。
略中央部に冷却水の温度に応じて膨張・収縮して体積変化するワックス等の熱膨張体が内蔵してある感温部１２１を備える。さらに、熱膨張体の体積変化に応じて出退するシャフト１２２と、シャフト１２２を収容するガイド部１２７に設けられ、シャフト１２２の出退に連動してラジエータ循環流路１０との流通状態、或いは、ウォータポンプＰへの冷却水の流量を制御可能な第一バルブ１２３とを備える。第一バルブ１２３はスプリング１２４によって第一バルブ１２３が閉じる方向に付勢してある。
このサーモスタット１２において、一方の端部即ち、シャフト１２２の端部は、ラジエータ循環流路１０の内壁に固定される固定部１２５となっており、他方の端部は、バイパス流路３０との流通状態を制御する第二バルブ１２６となっている。
【００１６】
サーモスタット１２は、第一バルブ１２３および第二バルブ１２６の開閉を行い、冷却水の流量を制御して冷却水及びエンジンＥを所定の温度範囲に保持する機能を有する。サーモスタット１２は、例えば、真鍮で形成する等、熱伝導性の優れた金属材料を用いると良い。
【００１７】
このようなサーモスタット１２を用いることで、エンジンＥの始動直後等において、低温状態にある冷却水はバイパス流路３０を流通する。つまり、このとき第一バルブ１２３が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との連通を遮断し、第二バルブ１２６が開状態となってバイパス流路３０とウォータポンプＰとを連通する（図２（ａ））。
つまり、冷却水はウォータポンプＰにより吸引され、エンジンＥの内部およびヒータ循環流路２０を経由して再びウォータポンプＰに戻る。また、バイパス流路３０に設けた後述の制御弁３１が開状態であれば、上述のヒータ循環流路２０の循環に加え、冷却水は、エンジンＥの内部、分岐点Ａ、バイパス流路３０およびサーモスタット１２を経由して再びウォータポンプＰに戻る（図１）。このように冷却水の水温が低い間は、エンジンＥを通過した冷却水はラジエータ１１を通過しない。
尚、ラジエータ循環流路１０の水圧が所定値以上になった場合には、冷却水がスプリング１２４の付勢力に抗して第一バルブ１２３を開方向に移動させラジエータ循環流路１０に冷却水が循環するようになっている。
【００１８】
エンジンＥが十分に暖まると、冷却水の温度に応じて、感温部１２１の内部のワックスが膨張する。冷却水がサーモスタット作動温度以上の場合は、サーモスタット１２のシャフト１２２が突出して第一バルブ１２３がウォータポンプＰとラジエータ循環流路１０との連通を開放し、第二バルブ１２６がバイパス流路３０との連通を遮断する（図２（ｂ））。冷却水はウォータポンプＰにより吸引され、エンジンＥの内部、分岐点Ａ、ラジエータ１１、および、サーモスタット１２を経由して再びウォータポンプＰに戻る（図１）。冷却水の水温がさらに上昇すると、第１バルブ１２３の開度が大きくなり、ラジエータ１１を通過する冷却水の流量が増加して、冷却水は所定の温度に保持される。
【００１９】
（ヒータ循環流路）
ヒータ循環流路２０は、前記ラジエータ循環流路１０及び前記バイパス流路３０と並行に設けてあり、車室内の空調を行うためのヒータコア２１を備えている。
【００２０】
ヒータコア２１は周知の構造であり、例えば冷却水が流れる複数のパイプ（図外）に、多数のフィンを形成してある。ヒータコア２１の近傍には送風ファンを設けてある。この送風ファンから空調用空気と冷却水との間で熱交換し、加熱された空調用空気を用いて車室内を暖房する。
【００２１】
（バイパス流路）
図１に示すように、バイパス流路３０は、エンジン出口側のラジエータ循環流路１０上の分岐点Ａからラジエータ１１を経由せずにサーモスタット１２に接続してある。バイパス流路３０には冷却水の圧力がサーモスタット１２の設定圧力よりも低い所定の圧力以上になると開動作する圧力機構を持つ制御弁３１を備えてある。
【００２２】
冷却水の圧力がサーモスタット１２の設定圧力よりも低い所定の圧力以上になると開動作する制御弁３１をバイパス流路３０に設けることで、バイパス流路３０における冷却水の圧力が高まると、制御弁３１が開き、冷却水が、ラジエータ循環流路１０を流通するよりも先にバイパス流路３０を流通する（図１）。
【００２３】
図３に示すように、この制御弁３１は、冷却水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３１１と、熱膨張体の体積変化により出退するシャフト３１２と、シャフト３１２の出退に連動してバイパス流路３０を開閉して冷却水の流量を制御可能なバルブ３１３と前記冷媒の圧力に抵抗するよう前記バルブ３１３を付勢する例えばスプリング等の付勢手段３１４とを備える。
【００２４】
制御弁３１の外形を形成するケーシングである制御弁本体ｙは、バイパス流路３０と一体形成する。制御弁本体ｙには、冷却水が流入する入側開口３１６と、冷却水が排出される出側開口３１７とを有する。
【００２５】
この制御弁３１は、感温部３１１を有するため、上述の冷却水の圧力による開閉制御に加え、冷却水の水温に応じてシャフト３１２を出退させ、バルブ３１３を開閉させることができる。
即ち、冷却水の水温が高い時には、膨張体が膨張することによってシャフト３１２が突出し、バルブ３１３が付勢手段３１４の付勢力に抗して開状態になる（図３（ｂ））。一方、水温が低い場合には、付勢手段３１４の付勢力により、シャフト３１２が後退しバルブ３１３が閉状態になる（図３（ａ））。
また、水温が低い場合でも冷却水の圧力が高まると、冷却水がスプリング３１４の付勢力に抗してバルブ３１３を開方向に移動させバイパス流路３０に冷却水が流通する。
【００２６】
この制御弁３１は、入側開口３１６・出側開口３１７・感温部３１１・シャフト３１２・バルブ３１３・付勢手段３１４を直線上に配置してある。そのため、冷却水の流路抵抗を減少させることができ、その結果、流路の圧力損失を減少できる。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無駄なく組み込むことができる。そして、制御弁３１はバイパス流路３０の何れの場所にも配設し易くなることから、制御弁３１の配設位置の自由度が更に増す。
【００２７】
（エンジン冷却装置の動作）
本発明に係るエンジン冷却装置Ｘの動作について説明する。
例えば、エンジンＥが暖機途中であるとき、冷却水は低温であるから、ラジエータ１１で冷却する必要はない。よって、このときはラジエータ循環流路１０に冷却水を流通させることなく、エンジンＥの昇温を早めることとする。
一方、特に冬場等においては車室内の温度を迅速に上昇させる必要がある。ヒータコア２１にて冷却水と効率よく熱交換を行うためには、ヒータ循環流路２０における冷却水の流量を増加させる必要がある。
従って、冷却水が低水温である場合は、サーモスタット１２の第一バルブ１２３及び制御弁３１を閉状態に制御し、ラジエータ循環流路１０及びバイパス流路３０を遮断することにより（図２（ａ），図３（ａ））、ヒータ循環流路２０に流通する冷却水量を増加させる。
【００２８】
一方、エンジンＥの暖機が進み冷却水の温度が上昇すると、ヒータは車室内の温度を維持する程度の温風を車室内に送気する程度でよい。従って、制御弁３１を開動作し（図３（ｂ））、バイパス流路３０における冷却水の流量を増加させることにより、ヒータ循環流路２０における冷却水の流量を減少させる。
さらに冷却水の温度が上昇すると、ヒータコア２１における熱交換のみでは十分に冷却水の温度を低下させることができない。そこで、サーモスタット１２の第一バルブ１２３を開動作し（図２（ｂ））、ラジエータ循環流路１０に冷却水を循環させる。
【００２９】
例えば、暖機が不十分な状態でエンジンＥの回転数を増加させた場合、ウォータポンプＰの回転数が増加するため、冷却水の圧力が上昇する。そこで、冷却水をヒータ循環流路２０以外の流路にも循環させて、水圧を低下させる必要がある。この時、バイパス流路３０に設けた制御弁３１がサーモスタット１２の第一バルブ１２３が開動作する設定圧力よりも低い圧力で開動作し、冷却水が、ラジエータ循環流路１０を流通するよりも先にバイパス流路３０を流通する。この結果、低温の冷却水がラジエータ循環流路１０を循環して冷却されることを防止しつつ、冷却水の水圧上昇の影響でエンジン冷却装置Ｘに不具合が生じることを防止できる。
【００３０】
本発明は、エンジン冷却用の冷媒をラジエータに循環させるラジエータ循環流路と、前記ラジエータ循環流路とは別に、前記冷媒を流通させる少なくとも一つの他の循環流路を備えたエンジン冷却装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のエンジン冷却装置の概略図
【図２】ラジエータ制御弁の一例であるサーモスタットの一例を示す図
【図３】制御弁の一例を示す図
【符号の説明】
【００３２】
Ｅ          エンジン
Ｘ          エンジン冷却装置
ｙ          制御弁本体
１０        ラジエータ循環流路
１１        ラジエータ
１２        サーモスタット（ラジエータ制御弁）
２０        ヒータ循環流路
２１        ヒータコア
３０        バイパス流路
３１        制御弁
３１１      感温部
３１２      シャフト
３１３      バルブ
３１４      付勢手段
３１６      入側開口
３１７      出側開口
【図１】
2007120381.tif 000003
【図２】
2007120381.tif 000004
【図３】
2007120381.tif 000005