(57)【要約】【課題】複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、低コストで冷却媒体の温度を検出し、また、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制すること。【解決手段】この発熱機器の冷却装置は、冷却媒体Ｗが循環する複数の冷却媒体通路２1〜２nと、冷却媒体容器７と、冷却媒体戻し通路６と、冷却媒体容器７の鉛直方向上側に設けられる温度センサ８とを備える。冷却媒体容器７には、発熱部分１1〜１nを冷却した後の冷却媒体Ｗの一部が、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nから取り出されて導入される。冷却媒体戻し通路６は、冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉnよりも、冷却媒体通路を流れる冷却媒体Ｗの流れ方向下流側に、冷却媒体容器７内の冷却媒体Ｗを戻す。そして、この発熱機器の冷却装置は、温度センサ８の検出結果に基づいて、冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体Ｗの流量を調整する。【選択図】        図１
2007032411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体が循環する複数の冷却媒体通路と、
発熱部分を冷却した後の前記冷却媒体の一部が、それぞれの前記冷却媒体通路から取り出されて導入される冷却媒体容器と、
前記冷却媒体容器へ導入する冷却媒体の取り出し位置よりも、前記冷却媒体通路を流れる前記冷却媒体の流れ方向下流側に、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を戻す冷却媒体戻し通路と、
前記冷却媒体容器の鉛直方向上側に設けられる温度検出手段と、を含み、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記冷却媒体通路を循環する前記冷却媒体の流量を調整することを特徴とする発熱機器の冷却装置。
【請求項２】
前記冷却媒体容器は、断熱手段で覆われることを特徴とする請求項１に記載の発熱機器の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却媒体戻し通路には、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を送り出す冷却媒体送り手段が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発熱機器の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却媒体通路から冷却媒体を取り出す位置は、前記冷却媒体容器へ冷却媒体を導入する位置よりも鉛直方向上側であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発熱機器の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却媒体容器の鉛直方向下側から、それぞれの前記冷却媒体通路内の冷却媒体が導入されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発熱機器の冷却装置。
【請求項６】
冷却媒体が循環する冷却媒体通路を複数備える発熱機器に適用されるものであり、
前記発熱機器の発熱部分を冷却した後の前記冷却媒体の一部が、それぞれの前記冷却媒体通路から取り出されて導入される冷却媒体容器と、
前記冷却媒体容器へ導入する冷却媒体の取り出し位置よりも、前記冷却媒体通路を流れる前記冷却媒体の流れ方向下流側に、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を戻す冷却媒体戻し通路と、
前記冷却媒体容器の鉛直方向上側に設けられる温度検出手段と、
を含むことを特徴とする冷却媒体の温度測定装置。
【請求項７】
前記冷却媒体容器は、断熱手段で覆われることを特徴とする請求項６に記載の冷却媒体の温度測定装置。
【請求項８】
前記冷却媒体戻し通路には、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を送り出して前記冷却媒体通路へ流す冷却媒体送り手段が設けられることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の冷却媒体の温度測定装置。
【請求項９】
前記冷却媒体通路から冷却媒体を取り出す位置は、前記冷却媒体容器へ冷却媒体を導入する位置よりも鉛直方向上部であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の冷却媒体の温度測定装置。
【請求項１０】
前記冷却媒体容器の鉛直方向下側から、それぞれの前記冷却媒体通路内の冷却媒体が導入されることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の冷却媒体の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の冷却媒体通路を備える内燃機関、ハイブリッド駆動装置その他の、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器の冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関や電動機、あるいは電動機を駆動する制御装置等は、運転中に熱を発生する。このため、内燃機関や電動機等は、運転中に温度が上昇し過ぎないように冷却される。特許文献１には、内燃機関の冷却水温度によって、冷却水が循環する経路の流量を変化させる技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８８０５４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に開示されている技術は、冷却対象である内燃機関や電動機等が、異なる発熱部分に対応した複数の冷却媒体の通路を備える場合を想定していない。このため、特許文献１に開示されている技術では、それぞれの冷却媒体の通路に対して冷却媒体の温度を検出する手段が必要となり、機器の製造コストや維持コストが増大する。
【０００５】
そこで、この発明は上記に鑑みてなされたものであり、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、低コストで冷却媒体の温度を検出し、また、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制できる発熱機器の冷却装置及び冷却媒体の温度測定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、本発明に係る発熱機器の冷却装置は、冷却媒体が循環する複数の冷却媒体通路と、発熱部分を冷却した後の前記冷却媒体の一部が、それぞれの前記冷却媒体通路から取り出されて導入される冷却媒体容器と、前記冷却媒体容器へ導入する冷却媒体の取り出し位置よりも、前記冷却媒体通路を流れる前記冷却媒体の流れ方向下流側に、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を戻す冷却媒体戻し通路と、前記冷却媒体容器の鉛直方向上側に設けられる温度検出手段と、を含み、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記冷却媒体通路を循環する前記冷却媒体の流量を調整することを特徴とする。
【０００７】
この発熱機器の冷却装置は、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、それぞれの冷却媒体通路から取り出された冷却媒体を、鉛直方向上側に温度検出手段を設けた冷却媒体容器に導入する。これにより、対流を利用することにより最も温度が高い発熱部分の温度を検出するので、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、低コストで冷却媒体の温度を検出できる。また、この発熱機器の冷却装置は、温度検出手段の検出結果に基づいて、冷却媒体通路を循環する冷却媒体の流量を調整する。この際には、発熱機器が有する複数の発熱部分のうち、最も温度が高い発熱部分の温度に基づいて冷却媒体通路を循環する冷却媒体の流量を調整するので、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制できる。
【０００８】
次の本発明に係る発熱機器の冷却装置は、前記発熱機器の冷却装置において、前記冷却媒体容器は、断熱手段で覆われることを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る発熱機器の冷却装置は、前記発熱機器の冷却装置において、前記冷却媒体戻し通路には、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を送り出す冷却媒体送り手段が設けられることを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る発熱機器の冷却装置は、前記発熱機器の冷却装置において、前記冷却媒体通路から冷却媒体を取り出す位置は、前記冷却媒体容器へ冷却媒体を導入する位置よりも鉛直方向上側であることを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る発熱機器の冷却装置は、前記発熱機器の冷却装置において、前記冷却媒体容器の鉛直方向下側から、それぞれの前記冷却媒体通路内の冷却媒体が導入されることを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る冷却媒体の温度測定装置は、冷却媒体が循環する冷却媒体通路を複数備える発熱機器に適用されるものであり、前記発熱機器の発熱部分を冷却した後の前記冷却媒体の一部が、それぞれの前記冷却媒体通路から取り出されて導入される冷却媒体容器と、前記冷却媒体容器へ導入する冷却媒体の取り出し位置よりも、前記冷却媒体通路を流れる前記冷却媒体の流れ方向下流側に、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を戻す冷却媒体戻し通路と、前記冷却媒体容器の鉛直方向上側に設けられる温度検出手段と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この冷却媒体の温度測定装置は、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、それぞれの冷却媒体通路から取り出された冷却媒体を、鉛直方向上側に温度検出手段を設けた冷却媒体容器に導入する。これにより、対流を利用して最も温度が高い発熱部分の温度を検出できるので、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、低コストで冷却媒体の温度を検出できる。また、最も温度が高い発熱部分の温度に基づいて冷却媒体の流量等を制御できるので、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制できる。
【００１４】
次の本発明に係る冷却媒体の温度測定装置は、前記冷却媒体の温度測定装置において、前記冷却媒体容器は、断熱手段で覆われることを特徴とする。
【００１５】
次の本発明に係る冷却媒体の温度測定装置は、前記冷却媒体の温度測定装置において、前記冷却媒体戻し通路には、前記冷却媒体容器の内部の冷却媒体を送り出して前記冷却媒体通路へ流す冷却媒体送り手段が設けられることを特徴とする。
【００１６】
次の本発明に係る冷却媒体の温度測定装置は、前記冷却媒体の温度測定装置において、前記冷却媒体通路から冷却媒体を取り出す位置は、前記冷却媒体容器へ冷却媒体を導入する位置よりも鉛直方向上部であることを特徴とする。
【００１７】
次の本発明に係る冷却媒体の温度測定装置は、前記冷却媒体の温度測定装置において、前記冷却媒体容器の鉛直方向下側から、それぞれの前記冷却媒体通路内の冷却媒体が導入されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、低コストで冷却媒体の温度を検出して、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、以下の発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態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、発熱する部分（発熱部分）を有するために冷却が必要であって、複数の異なる発熱部分を、それぞれ独立して冷却するための冷却媒体通路を備える発熱機器であれば適用できる。
【００２０】
また、本発明において、発熱機器は、例えば、車両に搭載されて動力源となる内燃機関や、いわゆるハイブリッド車両に搭載される発電機、動力源としての電動機及び内燃機関、あるいは電気自動車に搭載される動力源としての電動機やその制御装置等があげられる。以下においては、発熱機器の一例として内燃機関を説明するが、ハイブリッド車両に搭載される発電機及び動力源としての電動機等を排除するものではなく、これらの発熱機器に対しても本発明は適用できる。なお、本発明を内燃機関に適用する場合であれば、レシプロ式、ロータリー式、点火方式、気筒数あるいは気筒配置等は問わない。
【００２１】
この実施形態は、複数の異なる発熱部分を、それぞれ独立して冷却するための冷却媒体通路を備える発熱機器において、それぞれの前記冷却媒体通路から取り出された冷却媒体を、鉛直方向上側に温度検出手段を設けた冷却媒体容器に導入する。そして、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記冷却媒体通路を循環する冷却媒体の流量を調整する点に特徴がある。
【００２２】
次の説明では、発熱機器として、内燃機関を例とするが、発熱機器はこれに限られず、例えば電動機や発電機、あるいはインバータその他の、熱負荷によって冷却の必要がある機器であればよい。特に、内燃機関のように、シリンダヘッドやクランクケース等の部位に応じて冷却性能を変更する必要がある発熱機器に好ましい。
【００２３】
図１は、この実施形態に係る水温計測装置を備える内燃機関の構成を示す概念図である。符号の添え字は、それぞれ複数備えられる発熱部分、冷却媒体通路あるいは導管の番号を表す。この実施形態に係る発熱機器の冷却装置は、複数の冷却媒体通路２1〜２nと、冷却媒体容器７と、冷却媒体戻し通路６と、温度検出手段である温度センサ８とを含んで構成され、温度センサ８の検出結果に基づいて冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体の流量を調整する。またこの実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置１０は、冷却媒体容器７と、冷却媒体戻し通路６と、温度検出手段である温度センサ８とを含んで構成される。
【００２４】
発熱機器である内燃機関１は、シリンダヘッド、クランクケース、ターボチャージャー等の発熱部分１1〜１nを有している。そして、それぞれの発熱部分１1〜１nに対して、それぞれ冷却媒体通路２1〜２nが設けられる。冷却媒体通路２1〜２n内は、冷却媒体（この実施形態では水）Ｗが流れる。
【００２５】
それぞれの発熱部分１1〜１n内には、それぞれ冷却媒体通路２1〜２nが形成されており、発熱部分入口１ｉ1〜１ｉnから流入した冷却媒体Ｗが、発熱部分出口１ｏ1〜１ｏnへ流れる過程で、発熱部分１1〜１nで発生した熱を奪う。これによって発熱部分１1〜１nは冷却され、冷却媒体Ｗは昇温する。昇温した冷却媒体Ｗは、発熱部分出口１ｏ1〜１ｏnから流出する。
【００２６】
それぞれの冷却媒体通路２1〜２nは、冷却媒体集合部２Ｃで集合する。冷却媒体集合部２Ｃは放熱手段であるラジエーター９に接続されている。それぞれの発熱部分１1〜１nを冷却した冷却媒体Ｗは、冷却媒体集合部２Ｃに集められてからラジエーター９へ導かれる。冷却媒体Ｗは、ラジエーター９で発熱部分１1〜１nから奪った熱を大気中に放出して、温度が低下する。温度が低下した冷却媒体Ｗは、ウォーターポンプ配管２Ｉを通って冷却媒体循環手段であるウォーターポンプ（以下Ｗ／Ｐ）３へ送られる。
【００２７】
Ｗ／Ｐ３へ送られた冷却媒体Ｗは、Ｗ／Ｐ３によって冷却媒体分岐通路２Ｐへ吐出される。冷却媒体分岐通路２Ｐには、前記冷却媒体通路２1〜２nが接続されており、冷却媒体Ｗがそれぞれの冷却媒体通路２1〜２n内へ分岐して流入する。冷却媒体分岐通路２Ｐと発熱部分１1〜１nの発熱部分入口１ｉ1〜１ｉnとの間におけるそれぞれの冷却媒体通路２1〜２nには、流量調整弁４1〜４nが設けられている。これによって、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nを流れる冷却媒体の流量が調整される。このような構成によって、冷却媒体Ｗは、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nと放熱手段であるラジエーター９との間を循環する。
【００２８】
Ｗ／Ｐ３及び流量調整弁４1〜４nは、機関ＥＣＵ２０内に設けられる流量制御装置３０によって制御される。流量制御装置３０は、Ｗ／Ｐ３の吐出量を調整することによって、冷却媒体通路２1〜２n内を循環する冷却媒体Ｗの総流量を調整することができる。また、流量制御装置３０は、それぞれの流量調整弁４1〜４nの開度を調整することによって、それぞれの冷却媒体通路２1〜２n内を流れる冷却媒体Ｗの流量を調整することができる。この実施形態において、冷却媒体通路２1〜２n内を流れる冷却媒体Ｗの流量は、温度検出手段である温度センサ８によって検出される冷却媒体容器７内における冷却媒体Ｗの温度に基づいて調整される。
【００２９】
図１に示すように、発熱部分出口１ｏ1〜１ｏnよりも冷却媒体Ｗの流れ方向下流側におけるそれぞれの冷却媒体通路２1〜２nには、冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉnが設けられている。冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉnには、冷却媒体導入通路５1〜５nが接続されている。そして、冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉnと冷却媒体容器７とは、冷却媒体導入通路５1〜５nによって接続される。これによって、冷却媒体導入通路５1〜５nは、発熱機器である内燃機関１の各発熱部分１1〜１nを冷却した後の冷却媒体Ｗの一部を取り出して、冷却媒体容器７内へ導入する。
【００３０】
冷却媒体容器７には、冷却媒体戻し通路６が接続されている。冷却媒体戻し通路６は、冷却媒体容器７へ導入される冷却媒体Ｗの取り出し位置、すなわち、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nに設けられる冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉnよりも下流側に、冷却媒体容器７へ導入された冷却媒体Ｗを戻す。これによって、冷却媒体Ｗの取り出し位置とその下流側との圧力差により、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nから冷却媒体容器７へ確実に冷却媒体Ｗを導入することができ、また、冷却媒体Ｗが冷却媒体容器７へ滞留することを効果的に抑制できる。ここで、下流側とは、冷却媒体通路２1〜２nを流れる冷却媒体Ｗの流れ方向下流側であって、冷却媒体循環手段であるＷ／Ｐ３の入口までをいう。
【００３１】
冷却媒体Ｗの取り出し位置とその下流側との圧力差をより有効に利用するためには、Ｗ／Ｐ３の入り口にできる限り近い場所へ、冷却媒体容器７に導入された冷却媒体Ｗを戻すことが好ましい。このようにすれば、より確実に、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nから冷却媒体容器７へ確実に冷却媒体Ｗを導入することができ、また、冷却媒体Ｗが冷却媒体容器７へ滞留することを効果的に抑制できる。
【００３２】
この実施形態においては、冷却媒体集合部２Ｃに開口する冷却媒体戻し口２Ｒに冷却媒体戻し通路６が接続されており、冷却媒体容器７へ導入された冷却媒体Ｗは、冷却媒体集合部２Ｃに戻される。複数の冷却媒体通路２1〜２nへ冷却媒体Ｗを戻す場合には複数の冷却媒体戻し通度が必要になるが、冷却媒体集合部２Ｃに冷却媒体Ｗを戻すことにより、単独の冷却媒体戻し通路６を設ければよい。これにより、構造を簡略化できるので信頼性が向上し、また、発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０のコストも低減できる。
【００３３】
発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０を構成する冷却媒体容器７に集められた、内燃機関１の各発熱部分１1〜１nを冷却した後における冷却媒体Ｗの一部は、冷却媒体容器７に設けられた温度センサ８によって温度が測定される。この実施形態においては、温度センサ８によって測定された冷却媒体Ｗの温度に基づいて、各冷却媒体通路２1〜２nを流れる冷却媒体の流量を調整する。このため、冷却媒体容器７には、各発熱部分１1〜１nの温度をできる限り反映できる状態の冷却媒体Ｗを導入することが好ましい。
【００３４】
したがって、それぞれの冷却媒体通路２1〜２nに設けられる冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉnは、それぞれの発熱部分出口１ｏ1〜１ｏnにできる限り近い位置に設けることが好ましい。このようにすれば、各発熱部分１1〜１nの温度をできる限り反映できる状態の冷却媒体Ｗの温度を取得できるので、各冷却媒体通路２1〜２nを流れる冷却媒体の流量を調整する際の精度が向上する。
【００３５】
図２は、この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置あるいは発熱機器の冷却装置が備える冷却媒体容器を示す断面図である。図３は、図２に示すそれぞれの冷却媒体通路側から冷却媒体容器を見た状態を示す側面図である。この実施形態に係る発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０（図１）が備える冷却媒体容器７の内部（以下容器内部）７Ｉには、冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnに接続される冷却媒体導入通路５1〜５nから冷却媒体Ｗが導入され、冷却媒体導出口７ｏから冷却媒体戻し通路６６へ流れ出る。
【００３６】
容器内部７Ｉの断面積は、冷却媒体導入通路５1〜５nの通路断面積よりも大きいため、容器内部７Ｉにおいては冷却媒体導入通路５1〜５n内よりも冷却媒体Ｗの流速が遅くなる。ここで、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）に温度差がある場合には、各発熱部分１1〜１nを冷却した各冷却媒体Ｗにも温度差が生じる。上記構成によって、各冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnから容器内部７Ｉに導入される、各発熱部分１1〜１nを冷却した各冷却媒体Ｗの混合が抑制できる。また、冷却媒体通路２1〜２nを流れる冷却媒体の一部を取り出して冷却媒体容器７に導入するので、冷却媒体通路の途中に冷却媒体容器７を設ける構成と比較して冷却媒体の流量が小さくなり、各冷却媒体Ｗの混合が抑制できる。これらの作用により、各冷却媒体Ｗに温度差が生じている場合、容器内部７Ｉにおいては各冷却媒体Ｗの温度差を維持することができる。
【００３７】
また、容器内部７Ｉにおいては、冷却媒体導入通路５1〜５n内よりも冷却媒体Ｗの流速が遅くなるので、自然対流の影響がより支配的になる。その結果、容器内部７Ｉに導入された各冷却媒体Ｗに温度差が生じている場合には、相対的に温度が高い冷却媒体Ｗが、自然対流によって冷却媒体容器７の鉛直方向上側７Ｔ側に移動する。一方、相対的に温度が低い冷却媒体Ｗは、自然対流によって冷却媒体容器７の鉛直方向下側７Ｂに移動する。ここで、鉛直方向とは重力の作用方向（図２、図３中の矢印Ｇ方向）をいい、鉛直方向上側とは、重力の作用方向に対して反対側をいい、鉛直方向下側とは、重力の作用方向側をいう。
【００３８】
これによって、容器内部７Ｉにおいては、最も高い温度の冷却媒体Ｗ（ＷH）が最も鉛直方向上側７Ｔ側に、最も低い温度の冷却媒体Ｗ（ＷL）が最も鉛直方向下側７Ｂに、中間の温度の冷却媒体Ｗ（ＷM）は、ＷHとＷLとの間に分布する。その結果、冷却媒体導入通路５1〜５nから容器内部７Ｉ内へ導入される冷却媒体Ｗのうち、最も温度の高い冷却媒体Ｗが、容器内部７Ｉの最も鉛直方向上側７Ｔ側に移動する。すなわち、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗが、容器内部７Ｉの最も鉛直方向上側７Ｔ側に移動することになる。
【００３９】
ここで、冷却媒体容器７に設ける冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnの位置は特に限定されるものではないが、図２、図３に示すように、冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnを、冷却媒体容器７の鉛直方向下側７Ｂに設けることが好ましい。このようにすれば、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗを、容器内部７Ｉの最も鉛直方向上側７Ｔ側へ効率的に移動させやすくなる。その結果、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を、より精度よく知ることができる。
【００４０】
冷却媒体容器７の鉛直方向上側７Ｔには、温度検出手段である温度センサ８が取り付けられている。これによって、容器内部７Ｉの最も鉛直方向上側７Ｔに移動した冷却媒体Ｗの温度、すなわち、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を、単独の温度センサ８で測定することができる。なお、冷却媒体容器７の温度分布を考慮して、温度センサ８を複数設け、その測定結果の平均値を用いてもよい。ただし、この実施形態に係る発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置では、少なくとも１個の温度センサ８を用いれば、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を知ることができる。
【００４１】
この実施形態に係る内燃機関１では、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を単独の温度センサ８によって測定し、これに基づいて冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体の流量を調整する。これによって、内燃機関１の一部で温度が上昇することに起因する燃焼の悪化（ノッキング）や内燃機関１本体の熱変形、あるいはオーバーヒート等の不具合を、簡易な構成で、かつ効果的に抑制できる。また、最も温度が高い発熱部分の温度に基づいて冷却媒体の流量等を制御できるので、発熱機器である内燃機関１の温度上昇による前記不具合を、より早い段階で抑制できる。
【００４２】
このように、この実施形態に係る発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０は、発熱機器が冷却媒体通路を複数備える場合であっても、前記発熱機器において最も温度が高い部分がどの程度の温度になっているかを、単独の温度検出手段で知ることができる。これによって、各冷却媒体通路に温度検出手段を設ける必要はないので、簡易な構成で確実に発熱機器において最も温度が高い部分の温度を検出できる。また、各冷却媒体通路に温度検出手段を設ける必要はないので、発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０のコストを低減できる。さらに、発熱機器の最も温度が高い発熱部分の温度に基づいて冷却媒体の流量等を制御できるので、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制できる。
【００４３】
図４は、この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置が備える冷却媒体容器の変形例を示す断面図である。この変形例は、冷却媒体容器を断熱手段で覆う点に特徴がある。この変形例に係る冷却媒体容器７ａは、冷却媒体Ｗが導入される第１容器７ａｉの外側に、第２容器７ａｏを備える二重容器構造となっている。そして、第１容器７ａｉと第２容器７ａｏとの間の空間７ａｓは真空となっている。このように、前記空間７ａｓを真空とすることで、冷却媒体Ｗが導入される第１容器７ａｉの外側を断熱手段（真空の空間）で覆っている。
【００４４】
冷却媒体Ｗが導入される第１容器７ａｉの外側を断熱手段で覆うことにより、容器内部７Ｉａに導入された冷却媒体Ｗの放熱を抑制できるので、容器内部７Ｉａに導入された冷却媒体Ｗの温度変化を抑制できる。その結果、冷却媒体Ｗの放熱によって容器内部７Ｉａ内における自然対流の影響が変化することを抑制して、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度をより正確に知ることができる。なお、断熱手段は上記のような真空層に限られず、例えば、グラスウール等の断熱材で冷却媒体容器を覆ってもよい。
【００４５】
図５は、この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置が備える冷却媒体容器の変形例を示す断面図である。この変形例は、冷却媒体容器に冷却媒体を導入する冷却媒体導入通路の通路断面積を拡大して、冷却媒体容器に設けられる冷却媒体取出口へ接続する点に特徴がある。図５に示すように、この変形例では、冷却媒体導入通路５1〜５nと冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnとの間に、拡大部５Ｓが設けられる。そして、冷却媒体導入通路５1〜５nの通路直径Ｄｐが前記拡大部５Ｓによって拡大されて、入口直径がＤｉの冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnに接続される。
【００４６】
このような構成によって、この変形例に係る冷却媒体容器７ｂにおいては、各冷却媒体導入通路５1〜５nから各冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnを通って容器内部７Ｉｂに導入される冷却媒体Ｗの流速をより遅くすることができる。これによって、各冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉnから導入される冷却媒体Ｗ同士の混合をさらに効果的に抑制できるとともに、容器内部７Ｉｂにおいては自然対流の影響がより支配的になる。その結果、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗを、より効率よく温度センサ８の近傍に移動させることができるので、前記冷却媒体の温度をより正確に知ることができる。
【００４７】
図６は、この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置の変形例を示す概念図である。この変形例に係る冷却媒体の温度測定装置１０ｃや発熱機器の冷却装置は、冷却媒体戻し通路６に冷却媒体送り手段であるポンプ６Ｐを備える。なお、冷却媒体戻し通路６は、冷却媒体容器７へ導入される冷却媒体Ｗの取り出し位置よりも下流側へ、冷却媒体容器７へ導入された冷却媒体Ｗを戻す通路である。
【００４８】
前記ポンプ６Ｐにより、冷却媒体容器７へ導入される冷却媒体Ｗを、確実に冷却媒体Ｗの取り出し位置よりも下流側へ戻すことができる。これによって、冷却媒体容器７へ確実に冷却媒体Ｗを導くことができるので、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を、応答よく知ることができる。
【００４９】
また、ポンプ６Ｐによって冷却媒体Ｗを戻すので、冷却媒体容器７の内部へ滞留する冷却媒体Ｗの量を低減できる。これによって、冷却媒体容器７の内部へは、常に新しい冷却媒体Ｗを導入することができるので、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度をより正確に知ることができる。
【００５０】
また、Ｗ／Ｐ３（図１）の吐出量低下や流量調整弁４1〜４n（図１）の動作不良等によって、冷却媒体Ｗの流れが悪くなったような場合であっても、ポンプ６Ｐによって冷却媒体容器７の内部へ確実に冷却媒体Ｗを導入でき、また冷却媒体容器７から冷却媒体を排出できる。これによって、冷却媒体容器７の内部の冷却媒体Ｗを確実に入れ替えることができる。その結果、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を確実に知ることができるので、内燃機関１の温度上昇に起因する燃焼の悪化（ノッキング）や内燃機関１本体の熱変形、あるいはオーバーヒート等の不具合を、より確実に抑制できる。
【００５１】
ここで、ポンプ６Ｐは連続して駆動してもよいし、例えばタイマーを利用して断続的に駆動してもよい。また、図６に示すように、機関ＥＣＵ２０内に備えられる流量制御装置３０によってポンプ６Ｐの駆動を制御してもよい。この場合、例えば、流量制御装置３０によって、内燃機関１（図１）の負荷が大きくなるにしたがってポンプ６Ｐの吐出量が増加するように制御する。
【００５２】
内燃機関１の負荷が大きい場合には、内燃機関１の温度が上昇しやすくなるが、内燃機関１の負荷の増加にともなってポンプ６Ｐの吐出量が増加するように制御すれば、冷却媒体容器７へ導入される冷却媒体Ｗを迅速に入れ替えることができるので、内燃機関１の温度上昇をより迅速に知ることができる。その結果、内燃機関１の温度上昇に起因する燃焼の悪化（ノッキング）や内燃機関１本体の熱変形、あるいはオーバーヒート等の不具合を効果的に抑制できる。なお、ポンプ６Ｐの吐出量を増加させるためには、ポンプ６Ｐの回転数を増加させる他、単位時間あたりにおけるポンプ６Ｐの駆動割合を変化させてもよい。
【００５３】
図７は、この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置の変形例を示す概念図である。なお、次の説明においては、便宜上、発熱機器の発熱部分を３箇所、冷却媒体通路を３本とするが、冷却媒体通路等の数はこれに限定されるものではない。この変形例に係る冷却媒体の温度測定装置１０ｄや発熱機器の冷却装置は、冷却媒体通路２1〜２3から冷却媒体Ｗを取り出す位置は、冷却媒体容器７へ冷却媒体Ｗを導入する位置よりも鉛直方向上部である点に特徴がある。
【００５４】
冷却媒体通路２1〜２3には、冷却媒体導入通路５1〜５3が接続される冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉ3が設けられている。この変形例に係る発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０ｄを構成する冷却媒体容器７は、冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉ3の鉛直方向下側に配置されており、冷却媒体導入通路５1〜５3と接続される冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉ3から、各冷却媒体通路２1〜２3を流れる冷却媒体Ｗが導入される。このように、冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉ3の位置（冷却媒体通路２1〜２3から冷却媒体Ｗを取り出す位置）は、冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉ3（冷却媒体容器７へ冷却媒体Ｗを導入する位置）よりも鉛直方向上部に配置される。
【００５５】
このような構成によって、冷却媒体Ｗは、重力の作用も利用して冷却媒体取出口５ｉ1〜５ｉ3及び冷却媒体導入口７ｉ1〜７ｉ3を通って冷却媒体容器７内へ流入するので、冷却媒体容器７の内部へ確実に冷却媒体Ｗを導入できる。その結果、ポンプ等を用いることなく、冷却媒体容器７へ確実に冷却媒体Ｗを導くことができるので、内燃機関１の各発熱部分１1〜１3のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を応答よく知ることができる。
【００５６】
また、重力の作用により、ポンプ等を用いなくても冷却媒体容器７の内部へ滞留する冷却媒体Ｗの量を低減できる。これによって、冷却媒体容器７の内部へは、常に新しい冷却媒体Ｗを導入することができるので、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度をより正確に知ることができる。
【００５７】
また、Ｗ／Ｐ３（図１）の吐出量低下や流量調整弁４1〜４n（図１）の動作不良等によって、冷却媒体Ｗの流れが悪くなったような場合であっても、重力の作用により、ポンプ等を用いなくても冷却媒体容器７の内部へ確実に冷却媒体Ｗを導入でき、また冷却媒体容器７から冷却媒体を排出できる。これによって、冷却媒体容器７の内部の冷却媒体Ｗを確実に入れ替えることができる。その結果、簡易な構成で、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分を冷却した冷却媒体Ｗの温度を確実に知ることができるので、内燃機関１の温度上昇に起因する燃焼の悪化（ノッキング）や内燃機関１本体の熱変形、あるいはオーバーヒート等の不具合を、より確実に抑制できる。次に、この実施形態に係る流量制御装置について説明する。
【００５８】
図８は、この実施形態に係る流量制御装置の構成を示す説明図である。この流量制御装置３０は、機関ＥＣＵ２０に組み込まれて構成されている（図１参照）。なお、機関ＥＣＵ２０とは別個に、この実施形態に係る流量制御装置３０を用意し、これを機関ＥＣＵ２０に接続してもよい。そして、この実施形態に係る発熱機器を冷却する冷却媒体の媒体流量制御（以下流量制御）を実現するにあたっては、機関ＥＣＵ２０が備える内燃機関１の制御機能を、前記流量制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００５９】
流量制御装置３０は、処理部３１と記憶部３２とを含んで構成される。処理部３１は、さらに判定部３３と、流量制御部３４とを含んで構成される。これらが、この実施形態に係る流量制御を実行する部分となる。処理部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）やメモリを組み合わせて構成される。
【００６０】
記憶部３２には、この実施形態に係る流量制御に用いる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３２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】
処理部３１には、入力ポート３５及び出力ポート３６が接続されている。入力ポート３５には温度センサ８が接続されており、処理部３１がこの実施形態に係る流量制御を実行するときの情報を前記温度センサ８から取得する。出力ポート３６には、処理部３１がこの実施形態に係る流量制御を実行するときの制御対象であるＷ／Ｐ３や、流量調整弁４1〜４nが接続されている。このような構成により、流量制御装置３０は、温度センサ８から取得した情報に基づいて、各冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体Ｗの流量を制御する。次に、この実施形態に係る流量制御の手順の一例を説明する。次の説明においては、適宜図１、図８を参照されたい。
【００６２】
図９は、この実施形態に係る流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。まず、流量制御装置３０の判定部３３は、内燃機関１が暖機中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、判定部３３が、発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０が備える温度センサ８から内燃機関１の冷却媒体Ｗの温度を取得し、この温度に基づいて判定する。
【００６３】
内燃機関１が暖機中である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、暖機制御、すなわち通常運転時よりも燃料を増量したり、点火時期を遅角させたりする制御に移行する（ステップＳ１０７）。内燃機関１の暖機が終了した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、判定部３３は、発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０が備える温度センサ８から内燃機関１の冷却媒体Ｗの温度（冷却媒体温度）Ｔｗを取得する（ステップＳ１０２）。そして、前記Ｔｗが規定の運転温度Ｔｗｃを中心とした所定の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。すなわち、Ｔｗｃ−α＜Ｔｗ＜Ｔｗｃ＋βであるか否かを判定する。
【００６４】
上述したように、この実施形態及びその変形例に係る発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０等では、冷却媒体容器７等に取り付けられる温度センサ８によって、内燃機関１の各発熱部分１1〜１n（図１）のうち最も高温になる部分の温度を知ることができる。Ｔｗｃ−α＜Ｔｗ＜Ｔｗｃ＋βでない場合、すなわち、Ｔｗｃ−α≧Ｔｗ又はＴｗ≧Ｔｗｃ＋βである場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、内燃機関１の冷却媒体Ｗの温度が低すぎるか高すぎるかのいずれかである。いずれの場合においても、内燃機関１は適正な温度で運転されていないので、冷却媒体Ｗの流量を次のように制御して、内燃機関１を適正な温度で運転する。
【００６５】
Ｔｗｃ−α≧Ｔｗである場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、内燃機関１は適正な温度よりも低い温度で運転されている。したがって、流量制御部３４は、Ｗ／Ｐ３の吐出量を増加させるか、流量調整弁４1〜４nの開度を大きくして、冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体Ｗの流量を減少させる（ステップＳ１０５）。これによって、冷却媒体Ｗの温度を上昇させて、内燃機関１が適正な温度で運転できるようにする。
【００６６】
Ｔｗｃ−α≧Ｔｗでない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、すなわち、Ｔｗ≧Ｔｗｃ＋βである場合、内燃機関１は適正な温度よりも高い温度で運転されている。このままでは、内燃機関１の温度上昇に起因する燃焼の悪化（ノッキング）や内燃機関１本体の熱変形、あるいはオーバーヒート等の不具合を招くおそれがある。したがって、流量制御部３４は、Ｗ／Ｐ３の吐出量を増加させるか、流量調整弁４1〜４nの開度を大きくして、冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体Ｗの流量を増加させる（ステップＳ１０６）。これによって、冷却媒体Ｗの温度を下降させて、内燃機関１が適正な温度で運転できるようにする。
【００６７】
図１０は、この実施形態に係る流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。図１０に示す流量制御は、内燃機関１の暖機運転時におけるものである。内燃機関１が運転を開始したら、流量制御装置３０の判定部３３は、発熱機器の冷却装置や冷却媒体の温度測定装置１０が備える温度センサ８から内燃機関１の冷却媒体Ｗの温度（冷却媒体温度）Ｔｗを取得する（ステップＳ２０１）。そして、前記Ｔｗと暖機終了判定温度Ｔｗｈとを比較する（ステップＳ２０２）。
【００６８】
Ｔｗ≦Ｔｗｈである場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、内燃機関１の暖機は完了していないと判定できる。この場合、暖機制御に移行するとともに、流量制御部３４は、Ｗ／Ｐ３の吐出量を減少させるか、流量調整弁４1〜４nの開度を小さくして、冷却媒体通路２1〜２nを循環する冷却媒体Ｗの流量を減少させる（ステップＳ２０３）。これによって、冷却媒体Ｗの温度を迅速に上昇させることができるので、より迅速に内燃機関１の暖機を終了させることができる。その結果、暖機時間を短縮できるので、暖機制御による燃料消費の増加を抑制したり、エミッションを改善したりすることができる。
【００６９】
Ｔｗ＞Ｔｗｈである場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、内燃機関１の暖機は完了したと判定できる。この場合、内燃機関１は暖機後の運転制御に移行する（ステップＳ２０４）。内燃機関１の暖機が完了した後は、上述した図９のフローチャートに示す流量制御に移行する。
【００７０】
以上、この実施形態及びその変形例では、複数の異なる発熱部分を、それぞれ独立して冷却するための冷却媒体通路を備える発熱機器において、それぞれの冷却媒体通路から取り出された冷却媒体を、鉛直方向上側に温度検出手段を設けた冷却媒体容器に導入する。これにより、対流を利用して最も温度が高い発熱部分の温度を検出するので、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器において、低コストで冷却媒体の温度を検出できる。また、最も温度が高い発熱部分の温度に基づいて冷却媒体の流量等を制御できるので、発熱機器の温度上昇による不具合をより早い段階で抑制できる。
【００７１】
また、温度検出手段の検出結果に基づいて、冷却媒体通路を循環する冷却媒体の流量を調整する。この際には、発熱機器が有する複数の発熱部分のうち、最も温度が高い発熱部分の温度に基づいて冷却媒体通路を循環する冷却媒体の流量を調整するので、発熱機器の温度上昇による不具合をより早い段階で抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明に係る発熱機器の冷却装置及び冷却媒体の温度測定装置は、複数の冷却媒体通路を備える発熱機器に有用であり、特に、低コストで冷却媒体の温度を検出して、発熱機器の温度上昇による不具合を早い段階で抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この実施形態に係る水温計測装置を備える内燃機関の構成を示す概念図である。
【図２】この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置あるいは発熱機器の冷却装置が備える冷却媒体容器を示す断面図である。
【図３】図２に示すそれぞれの冷却媒体通路側から冷却媒体容器を見た状態を示す側面図である。
【図４】この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置が備える冷却媒体容器の変形例を示す断面図である。
【図５】この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置が備える冷却媒体容器の変形例を示す断面図である。
【図６】この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置の変形例を示す概念図である。
【図７】この実施形態に係る冷却媒体の温度測定装置や発熱機器の冷却装置の変形例を示す概念図である。
【図８】この実施形態に係る流量制御装置の構成を示す説明図である。
【図９】この実施形態に係る流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】この実施形態に係る流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１  内燃機関
１1〜１n  発熱部分
１ｉ1〜１ｉn  発熱部分入口
１ｏ1〜１ｏn  発熱部分出口
２1〜２n  冷却媒体通路
２Ｒ  冷却媒体戻し口
３  ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）
４1〜４n  流量調整弁
５1〜５n  冷却媒体導入通路
５ｉ1〜５ｉn  冷却媒体取出口
６  冷却媒体戻し通路
６Ｐ  ポンプ
７Ｉ、７Ｉａ、７Ｉｂ  容器内部
７、７ａ、７ｂ  冷却媒体容器
７ｉ1〜７ｉn  冷却媒体導入口
７ａｉ  第１容器
７ａｏ  第２容器
７ａｓ  空間
７Ｂ  鉛直方向下側
７Ｔ  鉛直方向上側
８  温度センサ
１０、１０ｃ、１０ｄ  冷却媒体の温度測定装置
３０  流量制御装置
３１  処理部
３３  判定部
３４  流量制御部
【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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【図６】
2007032411.tif 000008
【図７】
2007032411.tif 000009
【図８】
2007032411.tif 000010
【図９】
2007032411.tif 000011
【図１０】
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