(57)【要約】【課題】各サーモスタットのサーモサーモワックス等の共通化を図りながらも、各サーモスタットの作動タイミングを異ならせることが可能な内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】第１及び第２のサーモスタットを備えた二系統冷却装置に対し、第１サーモスタット４には、バイパス流路１ｆから流れ込んだ冷却水の流線を感熱筒４１ａに向かうように変更するガイド部材４６を配設する。第２サーモスタットは、上記第１サーモスタット４と同一構成であって、その配設姿勢を第１サーモスタット４の配設姿勢に対して１８０°の位相差をもって配設する。これにより、第２サーモスタットは、ポンプ流出路からヘッド側流路に向けての冷却水の流れがガイド部材によって遮られることはない。これにより、第１サーモスタット４の作動タイミングを早期化し、第２サーモスタットの作動タイミングを遅延させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドにヘッド内冷却水流路が、シリンダブロックにブロック内冷却水流路がそれぞれ設けられていると共に、感熱部周辺を流れる冷却水の温度が所定温度に達した際に弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わる第１サーモスタット及び第２サーモスタットが設けられ、上記第１サーモスタットの弁体が開放状態で且つ第２サーモスタットの弁体が閉鎖状態にあるときには、上記ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路のうち一方のみに冷却水を流す冷却水循環状態となる一方、第１サーモスタット及び第２サーモスタットの各弁体が共に開放状態にあるときには、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路の両方に冷却水を流す冷却水循環状態となる構成とされた内燃機関の冷却装置において、
上記第１サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水を上記感熱部に導くガイド部材が設けられている一方、上記第２サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水の流れを妨げない位置にガイド部材が設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１サーモスタットは、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路に連通する第１の冷却水流入口と、ラジエータの流出側に連通する第２の冷却水流入口と、ウォータポンプの吸入口に連通する冷却水流出口とを備えている一方、上記第２サーモスタットは、ウォータポンプの吐出口に連通する冷却水流入口と、ヘッド内冷却水流路に連通する第１の冷却水流出口と、ブロック内冷却水流路に連通する第２の冷却水流出口とを備えており、
上記第１サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第２の冷却水流入口が閉鎖されて第１の冷却水流入口と冷却水流出口とが連通し、第１サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、各冷却水流入口と冷却水流出口とが連通する一方、
上記第２サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第２の冷却水流出口が閉鎖されて冷却水流入口と第１の冷却水流出口とが連通し、第２サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、冷却水流入口と各冷却水流出口とが連通する構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１サーモスタットにおいて冷却水流出口からの冷却水の流出方向と、第２サーモスタットにおいて第１の冷却水流出口からの冷却水の流出方向とは互いに同一方向となっており、各サーモスタットは互いに同一構成であって、その配設姿勢が１８０°の位相差を存してそれぞれ配設されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１サーモスタットは、弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口に近い側が遠い側に比べて先に開放する構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１サーモスタットの弁体は、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力が付与されており、
上記第１サーモスタットのコイルスプリングは、冷却水流出口から遠い側では弁体に当接している一方、冷却水流出口に近い側では弁体から離間していることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
請求項１、２または３記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第２サーモスタットは、弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口から遠い側が近い側に比べて先に開放する構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
請求項６記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第２サーモスタットの弁体は、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力が付与されており、
上記第２サーモスタットのコイルスプリングは、冷却水流出口に近い側では弁体に当接している一方、冷却水流出口から遠い側では弁体から離間していることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等に代表される内燃機関を、冷却水の循環によって冷却する冷却装置に係る。特に、本発明は、複数のサーモスタットを備えた冷却装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用内燃機関（以下「エンジン」と呼ぶ場合もある）において、シリンダヘッドのウォータジャケット（以下「ヘッド側ウォータジャケット」と呼ぶ場合もある）及びシリンダブロックのウォータジャケット（以下「ブロック側ウォータジャケット」と呼ぶ場合もある）に対して冷却水を並列に循環させるようにしたエンジンの冷却装置（一般に「二系統冷却装置」と呼ばれている）が提案されている（例えば下記の特許文献１及び特許文献２を参照）。
【０００３】
この種の冷却装置では、例えばエンジンのコールドスタート時（冷間始動時）に、ブロック側ウォータジャケットへの冷却水の供給を停止させたまま、ヘッド側ウォータジャケットへ冷却水を供給するようにしている。これによって、シリンダヘッドの温度の過上昇を抑制しながらも、シリンダブロックの温度を早急に高めることができ、エンジン始動後の短期間のうちにエンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れるようにして燃料消費率の改善を図ることができる。
【０００４】
また、この二系統冷却装置の一例として、２つのサーモスタットを備えさせ、これらサーモスタットの作動タイミングを異ならせることで、ブロック側ウォータジャケットへの冷却水の供給を停止させたままヘッド側ウォータジャケットへ冷却水を供給する状態と、両ウォータジャケットに冷却水を供給する状態とを切り換えるようにしたものがある。
【０００５】
具体的には、第１及び第２のサーモスタットを備えさせている。第１サーモスタットは、エンジンから導出された冷却水を、ラジエータをバイパスして流す第１の状態と、ラジエータに流す第２の状態との間で切り換え可能となっている。一方、第２サーモスタットは、ウォータポンプから吐出された冷却水を、ブロック側ウォータジャケットには流さずヘッド側ウォータジャケットに流す第１の状態と、両ウォータジャケットに流す第２の状態との間で切り換え可能となっている。そして、エンジンのコールドスタート時には、各サーモスタットを共に第１の状態にし、冷却水温度が第１の所定温度に達した時点で第１サーモスタットを第２の状態にしてラジエータによる冷却水の冷却機能を発揮させる。その後、冷却水温度が第２の所定温度に達した時点で第２サーモスタットを第２の状態にしてラジエータにより冷却された冷却水が両ウォータジャケットに流れるようにし、シリンダヘッド及びシリンダブロックの温度の適正化を図るようにしている。
【０００６】
尚、上述した冷却装置に使用される一般的なサーモスタットは、冷却水中に配置される感温筒を有している。この感温筒内には、感温筒の壁を介して伝わる冷却水の熱に応じて膨張及び収縮するサーモワックスが収容されている。そして、このサーモワックスの膨張及び収縮に応じて上記第１の状態と第２の状態とが切り換えられる構成とされている（例えば下記の特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−２１５９１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３３７７２号公報
【特許文献３】特開平０９−１５８７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の如く冷却水の循環回路内に複数のサーモスタットが配設され、且つこれらサーモスタットの作動タイミングを異ならせるためには、各サーモスタットに使用されるサーモワックスとして互いに膨張特性が異なるものを使用したり、サーモスタット内の弁体に付勢力を与えているコイルスプリングとして互いに付勢力が異なるものを使用したりする必要があった。
【０００９】
ところが、このように構成の異なるサーモスタットを使用したのでは、それぞれを個別に設計して製造する必要があり、生産性が悪化するばかりでなく製造コストの高騰にも繋がるものとなっていた。また、サーモワックスを収容している感温筒の周囲での冷却水の流れ方によってはサーモスタットの作動タイミングが所望のタイミングからずれてしまい、冷却水温度を適正な値に調整することができない場合もあった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却水循環回路に複数のサーモスタットが配設された冷却装置に対し、各サーモスタットそれぞれにおけるサーモワックス等の共通化を図りながらも、各サーモスタットの作動タイミングを異ならせることが可能な内燃機関の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】
【００１１】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、サーモスタットの内部における冷却水の流れをガイド部材によってガイド可能とし、作動タイミングを早期に迎えるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水（比較的高温度の冷却水）の流れを発生させる一方、このサーモスタットに対して作動タイミングを遅延させるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水の流れを発生させないようにしている。また、各サーモスタットの配設姿勢を互いに異ならせることで、上記ガイド部材によるガイド機能が発揮される状態と発揮されない状態とがそれぞれのサーモスタットで得られるようにすることで各サーモスタットの構成の共通化が図れるようにしている。
【００１２】
−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドにヘッド内冷却水流路が、シリンダブロックにブロック内冷却水流路がそれぞれ設けられていると共に、感熱部周辺を流れる冷却水の温度が所定温度に達した際に弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わる第１サーモスタット及び第２サーモスタットが設けられ、上記第１サーモスタットの弁体が開放状態で且つ第２サーモスタットの弁体が閉鎖状態にあるときには、上記ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路のうち一方のみに冷却水を流す冷却水循環状態となる一方、第１サーモスタット及び第２サーモスタットの各弁体が共に開放状態にあるときには、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路の両方に冷却水を流す冷却水循環状態となる構成とされた内燃機関の冷却装置を前提とする。この内燃機関の冷却装置に対し、上記第１サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水を上記感熱部に導くガイド部材を設ける一方、上記第２サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水の流れを妨げない位置にガイド部材を設けた構成としている。
【００１３】
この特定事項により、第１サーモスタット及び第２サーモスタットそれぞれの弁体が共に閉鎖状態にある場合、第１サーモスタットでは、冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水がガイド部材によって感熱部周辺に導かれている。つまり、この第１サーモスタットの感熱部周辺には比較的高温度の冷却水（内燃機関から受熱した冷却水）が流れており、この第１サーモスタットの作動タイミング（弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わるタイミング）は早期に迎えられることになる。一方、第２サーモスタットでは、冷却水流入口から冷却水流出口に向かう冷却水の流れがガイド部材により妨げられるといったことはない。つまり、この第２サーモスタットの感熱部周辺には比較的低温度の冷却水が存在しており、この第２サーモスタットの作動タイミング（弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わるタイミング）は上記第１サーモスタットの作動タイミングに対して遅延されることになる。
【００１４】
このように第１サーモスタット及び第２サーモスタットの各作動タイミングに差が生じることにより、冷却水の循環時には、先ず、第１サーモスタットの弁体のみが開放状態となり、上記ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路のうち一方のみに冷却水を流す冷却水循環状態となる。その後、第２サーモスタットの弁体も開放状態となり、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路の両方に冷却水を流す冷却水循環状態となる。
【００１５】
このように、本解決手段では、各サーモスタットの内部における冷却水の流れを互いに異ならせることにより、各サーモスタットの作動タイミングに差を生じさせるようにしている。このため、各サーモスタットに使用されるサーモワックスや、弁体に付勢力を与えているコイルスプリングを共通のものとしながらも作動タイミングに差を生じさせることが可能となる。言い換えると、同一構成の複数のサーモスタットを使用しながらも二系統冷却（シリンダヘッドに対する冷却性能とシリンダブロックに対する冷却性能とを個別に調整可能とする冷却システム）を実現することが可能となる。
【００１６】
各サーモスタットの作動状態に応じた冷却水の循環動作として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記第１サーモスタットに、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路に連通する第１の冷却水流入口と、ラジエータの流出側に連通する第２の冷却水流入口と、ウォータポンプの吸入口に連通する冷却水流出口とを備えさせる。一方、上記第２サーモスタットに、ウォータポンプの吐出口に連通する冷却水流入口と、ヘッド内冷却水流路に連通する第１の冷却水流出口と、ブロック内冷却水流路に連通する第２の冷却水流出口とを備えさせる。そして、上記第１サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第２の冷却水流入口が閉鎖されて第１の冷却水流入口と冷却水流出口とが連通し、第１サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、各冷却水流入口と冷却水流出口とが連通する。一方、上記第２サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第２の冷却水流出口が閉鎖されて冷却水流入口と第１の冷却水流出口とが連通し、第２サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、冷却水流入口と各冷却水流出口とが連通する構成としている。
【００１７】
先ず、第１サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第１の冷却水流入口と冷却水流出口とが連通する。この第１の冷却水流入口はヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路に連通しているため、この冷却水流路（具体的にはヘッド内冷却水流路）を流れることで受熱して高温となった冷却水が第１の冷却水流入口から第１サーモスタットに流入することになる。そして、この第１サーモスタットの内部では、冷却水がガイド部材によって感熱部周辺に導かれている。このため、この第１サーモスタットの作動タイミングは早期に迎えられることになる。一方、第２サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、冷却水流入口と第１の冷却水流出口とが連通する。この冷却水流入口から第１の冷却水流出口に向かう冷却水の流れはガイド部材により妨げられるといったことはないので、この第２サーモスタットの感熱部周辺には比較的低温度の冷却水が存在することになり、この第２サーモスタットの作動タイミングは上記第１サーモスタットの作動タイミングに対して遅延されることになる。
【００１８】
各サーモスタットの配設姿勢として具体的には以下のものが挙げられる。上記第１サーモスタットにおいて冷却水流出口からの冷却水の流出方向と、第２サーモスタットにおいて第１の冷却水流出口からの冷却水の流出方向とは互いに同一方向となっており、各サーモスタットは互いに同一構成であって、その配設姿勢が１８０°の位相差を存してそれぞれ配設した構成としている。
【００１９】
この構成によれば、同一構造で成る第１サーモスタットと第２サーモスタットとを配設姿勢を１８０°の位相差を存してそれぞれ配設することのみで、各サーモスタットの作動タイミングに差を生じさせることができる。つまり、１種類のサーモスタットでありながらも、各サーモスタットの機能を異ならせることができ、生産性の向上及び製造コストの低廉化を図ることができる。
【００２０】
サーモスタットの弁体が閉鎖状態から開放状態となる際の動作として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記第１サーモスタットの弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口に近い側が遠い側に比べて先に開放する構成としている。
【００２１】
より具体的には、上記第１サーモスタットの弁体に対し、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力を付与させる。そして、上記第１サーモスタットのコイルスプリングを、冷却水流出口から遠い側では弁体に当接させる一方、冷却水流出口に近い側では弁体から離間させている。
【００２２】
この構成によれば、第１サーモスタットの弁体が閉鎖状態から開放状態となる際には、この開放状態となることに伴って新たに第１サーモスタット内に流れ込む冷却水の大部分は、感熱部の周辺を流れることなく冷却水流出口から導出されることになる。このため、例えばラジエータによって冷却された新たな冷却水が第１サーモスタットに流れ込む場合には、感熱部が冷却されることが抑制され、弁体の開放状態が維持され、内燃機関の温度が適正に調整されることになる。
【００２３】
また、第２サーモスタットにあっては、上記第２サーモスタットの弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口から遠い側が近い側に比べて先に開放する構成としている。
【００２４】
より具体的には、上記第２サーモスタットの弁体に対し、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力を付与させる。そして、上記第２サーモスタットのコイルスプリングを、冷却水流出口に近い側では弁体に当接させる一方、冷却水流出口から遠い側では弁体から離間させている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、サーモスタットの内部における冷却水の流れをガイド部材によってガイド可能とし、作動タイミングを早期に迎えるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水の流れを発生させる一方、このサーモスタットに対して作動タイミングを遅延させるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水の流れを発生させないようにしている。このため、各サーモスタットに使用されるサーモワックスや、弁体に付勢力を与えているコイルスプリングを共通のものとしながらも作動タイミングに差を生じさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路を模式的に示す図である。
【図２】第１サーモスタット及びその周辺部の冷却水路を示す断面図である。
【図３】ガイド部材を示す斜視図である。
【図４】第１サーモスタットが開弁した状態を示す図２相当図である。
【図５】第２サーモスタット及びその周辺部の冷却水路を示す断面図である。
【図６】第２サーモスタットが開弁した状態を示す図５相当図である。
【図７】冷間始動時における冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図８】第１サーモスタットが開弁した状態における冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図９】各サーモスタットの出口温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車用エンジン（内燃機関）に搭載された冷却装置に本発明を適用した場合について説明する。また、本実施形態では、エンジンのシリンダヘッド内部の冷却水流路とシリンダブロック内部の冷却水流路とが互いに独立した二系統冷却装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００２８】
−冷却水循環回路−
図１は、本実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路１を模式的に示す図である。この冷却水循環回路１を循環する冷却水によって冷却されるエンジンＥは、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備えている。そして、シリンダヘッド２の内部にはヘッド内冷却水流路２ａが、シリンダブロック３の内部にはブロック内冷却水流路３ａがそれぞれ形成されている。
【００２９】
また、このエンジンＥの出力軸であるクランクシャフト（図示省略）には、ウォータポンプＰが接続されており、このウォータポンプＰは、クランクシャフトの回転駆動力を受けて作動するようになっている。
【００３０】
上記ウォータポンプＰの上流側（吸入側）にはポンプ流入路１ａを介して第１サーモスタット４が接続されている。つまり、第１サーモスタット４の流出口４Ｃ（冷却水流出口）がウォータポンプＰの吸入側に接続されている。また、ウォータポンプＰの下流側（吐出側）にはポンプ流出路１ｂを介して第２サーモスタット５が接続されている。つまり、第２サーモスタット５の流入口５Ａ（冷却水流入口）がウォータポンプＰの吐出側に接続されている。
【００３１】
上記第２サーモスタット５には第１及び第２の流出口５Ｂ，５Ｃが設けられている。第１流出口５Ｂ（図中右側の流出口：第１の冷却水流出口）は、ヘッド側流路１ｃを介して上記ヘッド内冷却水流路２ａに接続されている。また、第２流出口５Ｃ（図中上側の流出口：第２の冷却水流出口）は、ブロック側流路１ｄを介して上記ブロック内冷却水流路３ａに接続されている。
【００３２】
一方、上記第１サーモスタット４には第１及び第２の流入口４Ａ，４Ｂが設けられている。第１流入口４Ａ（図中下側の流入口：第１の冷却水流入口）は、バイパス流路１ｆを介して後述するリターン流路１ｇに接続されている。また、第２流入口４Ｂ（図中上側の流入口：第２の冷却水流入口）は、ラジエータ側流路１ｅを介してラジエータ６のロアタンクに接続されている。
【００３３】
上記リターン流路１ｇは、下流端が上記ラジエータ６のアッパタンクに接続されている一方、上流端が分岐され、一方がヘッド側分岐流路１ｈ、他方がブロック側分岐流路１ｉとなっている。ヘッド側分岐流路１ｈは上記ヘッド内冷却水流路２ａに接続されており、ブロック側分岐流路１ｉは上記ブロック内冷却水流路３ａに接続されている。
【００３４】
また、冷却水循環回路１にはヒータ７及びＥＧＲクーラ８が配設されている。ヒータ７は、車室内の暖房時に、冷却水と車室内空気との間で熱交換を行って車室内空気を加温するために利用される。一方、ＥＧＲクーラ８は、エンジンＥの排気系から吸気系へ還流されるＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行ってＥＧＲガスを冷却するために利用される。
【００３５】
上記リターン流路１ｇと上記ポンプ流入路１ａとの間には分岐流路１ｊが接続されており、この分岐流路１ｊにおいて上記ヒータ７及びＥＧＲクーラ８が並列状態で配設されている。またヒータ７の上流側には開閉弁７ａが設けられている。この開閉弁７ａは車室内の暖房要求時に開放されてヒータ７に冷却水を流すことで、冷却水と車室内空気との間で熱交換が行えるようにするものである。
【００３６】
以下、上記冷却水循環回路１を構成している各機器の構成及び機能について簡単に説明する。
【００３７】
上記ラジエータ６は、ダウンフロータイプのものであり、アッパタンクとロアタンクとの間にラジエータコアが備えられている。これにより、エンジンＥからリターン流路１ｇを経てアッパタンクに回収された冷却水がロアタンクに向けてラジエータコアの内部を流下する際に外気（走行風や冷却ファンの駆動による送風）との間で熱交換を行い、外気に放熱することで冷却水が冷却されるようになっている。
【００３８】
各サーモスタット４，５は、冷却水循環回路１の水路を切り換えることによって冷却水の温度を調整するものであって、内部に封入されたサーモワックスの熱膨張を利用し、内装されたバルブが冷却水温度に応じて開閉される機構を備えている。これらサーモスタット４，５の具体構成及びバルブの開閉に伴う冷却水の流れについては後述する。
【００３９】
ウォータポンプＰは、冷却水循環回路１内に水流を発生させるためのものであって、その駆動軸に備えられたウォータポンププーリとクランクシャフトプーリとの間に伝動ベルトが掛け渡されていることにより、クランクシャフトの回転力を受けて駆動するようになっている。
【００４０】
ヒータ７は、上述した如く冷却水の熱を利用して車室内を暖房するためのものであって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んでいる。つまり、車室内の暖房時には送風ダクト内を流れる空調風をヒータ７に通過させて温風として車室内に供給する一方、それ以外（例えば冷房時）では空調風がヒータ７をバイパスするようになっている。
【００４１】
ＥＧＲクーラ８は、上述した如くエンジンＥの排気系から吸気系へ還流されるＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行ってＥＧＲガスを冷却するものである。つまり、ＥＧＲガスを冷却することにより、その密度を低くし、ＥＧＲガスを還流させることによる燃焼温度の低下効果が促進されるようにしている。
【００４２】
−サーモスタット４，５の構成−
次に、各サーモスタット４，５の構成について説明する。各サーモスタット４，５の構成は互いに略同一であるため、以下では第１サーモスタット４の構成を主に説明する。
【００４３】
（第１サーモスタット４）
図２は、第１サーモスタット４及びその周辺部の冷却水路を示す断面図である。この図２に示すように、第１サーモスタット４は、主として、サーモアクチュエータ４１、バルブ（弁体）４２、第１、第２フレーム４３，４４、リターンスプリング４５を有している。
【００４４】
上記サーモアクチュエータ４１は、冷却水の温度変化を検知してバルブ４２を開閉作動させるための駆動手段である。具体的に、このサーモアクチュエータ４１は、有底円筒形の感熱筒（感熱部）４１ａの開口部（上側の開口部）に、円筒形で蓋状のガイドメンバ４１ｂを取り付け、感熱筒４１ａ内にプッシュロッド４１ｃを挿入した状態でプッシュロッド４１ｃの長手方向一端側をガイドメンバ４１ｂの中心孔から感熱筒４１ａの外部へ突出させた構成となっている。そして、上記ガイドメンバ４１ｂに取り付けた弾性シールスプール４１ｄと感熱筒４１ａの内壁面との間に形成されている空間内にサーモワックス４１ｅが充填されている。
【００４５】
上記サーモワックス４１ｅは、温度の高低に応じて、凝固収縮する状態や、溶融膨張する状態に変化するもので、一般的に周知のものを用いることができる。
【００４６】
感熱筒４１ａの上部には上記ガイドメンバ４１ｂを介してバルブ４２が取り付けられている。このバルブ４２は円板形状で成り、その外周縁には、第１フレーム４３の環状フランジ部４３ａの下端開口縁部に当接した状態を維持するためにゴム４２ａが装着されている。
【００４７】
このサーモアクチュエータ４１は、互いに結合した第１、第２フレーム４３，４４に取り付けられて、プッシュロッド４１ｃの突出端が第１フレーム４３の中央に固定され、感熱筒４１ａが第２フレーム４４に相対変位可能に支持されている。また、第１、第２フレーム４３，４４の結合体は、冷却水の流通を妨げない形状になっている。
【００４８】
上記バルブ４２と第２フレーム４４との間には、コイルスプリングで成るリターンスプリング４５が弾性圧縮した状態で介装されている。このリターンスプリング４５は、その弾性復元力によって、バルブ４２を第１フレーム４３の環状フランジ部４３ａに押し付けることによって環状フランジ部４３ａの内孔を閉塞する機能を発揮する。
【００４９】
そして、本実施形態の特徴とする構成として、第１サーモスタット４には、その内部での冷却水の流れをガイドするためのガイド部材４６が設けられている。以下、このガイド部材４６について説明する。
【００５０】
図３はガイド部材４６を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、ガイド部材４６は、断面が略半円弧形状の金属製板材で成っており、上記第２フレーム４４の下面のうち、ポンプ流入路１ａ側（第１サーモスタット４の流出口４Ｃ側）に取り付けられている。また、その取付状態は、ガイド部材４６の断面の半円弧の中心点がサーモアクチュエータ４１の中心軸上に位置するように配設されている。更に、このガイド部材４６の高さ寸法は、上記第２フレーム４４の下面とポンプ流入路１ａの底面との間の寸法に略一致しているか、または、この第２フレーム４４の下面とポンプ流入路１ａの底面との間の寸法よりも僅かに短く設定されている。このようなガイド部材４６が配設されていることにより、バイパス流路１ｆからポンプ流入路１ａに向けて冷却水が流れる際には、バイパス流路１ｆから流れ込んだ冷却水の流線がガイド部材４６によって上方に向けて延長されることになる（図中に一点鎖線矢印Ａで示す冷却水の流れを参照）。つまり、冷却水が、感熱筒４１ａに向けて流され、この感熱筒４１ａの周辺を流れた後に、ガイド部材４６の上側を通過してポンプ流入路１ａに導出されることになる。
【００５１】
そして、バイパス流路１ｆから流れ込む冷却水は、エンジンＥ（シリンダヘッド２）のヘッド内冷却水流路２ａから排出されたものであり（このヘッド内冷却水流路２ａから第１サーモスタット４に向けての冷却水の循環動作については後述する）、このシリンダヘッド２の熱を受けて比較的高温度になっている。このため、上記ガイド部材４６による冷却水流れの変更（感熱筒４１ａに向かう方向への冷却水流れの変更）により、比較的高い温度の冷却水が感熱筒４１ａに向けて流されることになって、この感熱筒４１ａ内に充填されているサーモワックス４１ｅの溶融膨張が促進される構成となっている。つまり、第１サーモスタット４は、上記ガイド部材４６によって冷却水流れが変更されることにより、バルブ４２の作動タイミングが早期に訪れる構成となっている。
【００５２】
また、上記リターンスプリング４５の上端縁は、ガイド部材４６の配設位置側（図２における右側）ではバルブ４２の下面から離間している一方、反対側（図２における左側）ではバルブ４２の下面に当接している。このため、バルブ４２が閉鎖状態にある場合のバルブ４２に対するリターンスプリング４５の付勢力としては、ガイド部材４６の配設位置側（図２における右側）では低くなっており、逆に、反対側（図２における左側）では高くなっている。このため、サーモワックス４１ｅの溶融膨張に伴ってバルブ４２が開放する際には、リターンスプリング４５の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材４６の配設位置側（図２における右側）が先に開放し始めることになる。図４は、バルブ４２が開放し始めた時点における第１サーモスタット４の断面図である。この図４に示すように、リターンスプリング４５の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材４６の配設位置側（図４における右側）が開放しているのに対し、ガイド部材４６の配設位置とは反対側（図４における左側）は閉鎖している。このような状態でラジエータ側流路１ｅから流入される冷却水の流れを図中に一点鎖線矢印Ｂで示している。
【００５３】
以上のように構成された第１サーモスタット４の動作を説明する。
【００５４】
先ず、上記バイパス流路１ｆから第１サーモスタット４に流れ込む冷却水の温度が所定の設定温度（例えば８０℃）以下である場合、サーモワックス４１ｅが凝固収縮していてサーモワックス圧が低くなっているので、弾性シールスプール４１ｄが広がってプッシュロッド４１ｃに対する感熱筒４１ａの嵌め合い深さが深くなっているとともに、リターンスプリング４５が伸張していて、バルブ４２を第１フレーム４３の環状フランジ部４３ａに圧接させて、この環状フランジ部４３ａの内孔を閉塞する状態にする。この状態では、エンジンＥ（より具体的にはシリンダヘッド２）の冷却水流路２ａからヘッド側分岐流路１ｈ及びバイパス流路１ｆに導入される冷却水は、図２の一点鎖線矢印Ａで示すようにポンプ流入路１ａへ流れることになる。
【００５５】
一方、バイパス流路１ｆから第１サーモスタット４に流れ込む冷却水の温度が所定の設定温度を超えた場合、サーモワックス４１ｅが溶融膨張してサーモワックス圧が高くなるので、弾性シールスプール４１ｄが絞られて感熱筒４１ａに対するプッシュロッド４１ｃの嵌め合い深さが小さくなるとともに、リターンスプリング４５が弾性圧縮されることになり、バルブ４２が第１フレーム４３の環状フランジ部４３ａから引き離されて、この環状フランジ部４３ａの内孔を開放する。
【００５６】
このバルブ４２の開放動作の初期段階では、上述した如く、バルブ４２に対するリターンスプリング４５の付勢力が周方向で不均一となっているため、リターンスプリング４５の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材４６の配設位置側（図４における右側）が先に開放し始めることになり、図４に一点鎖線矢印Ｂで示すように冷却水が流れることになる。
【００５７】
このようにしてバルブ４２が開放されると、エンジンＥ（より具体的にはシリンダヘッド２）の冷却水流路２ａからリターン流路１ｇを経てラジエータ６で冷却された冷却水が、ラジエータ側流路１ｅから第１サーモスタット４に流れ込み、上記バイパス流路１ｆから導入される冷却水と混合されてポンプ流入路１ａへ流れることになる。
【００５８】
（第２サーモスタット５）
図５は、第２サーモスタット５及びその周辺部の冷却水路を示す断面図である。この図５に示すように、第２サーモスタット５は、主として、サーモアクチュエータ５１、バルブ（弁体）５２、第１、第２フレーム５３，５４、リターンスプリング５５を有している。これら各部材の構成は、上述した第１サーモスタット４のものと同様であるので、ここでの説明は省略する。尚、図５では、図２における符号４１ａ〜４１ｅ、４２ａ、４３ａで示した各部材と同一部材については符号５１ａ〜５１ｅ、５２ａ、５３ａを付している。
【００５９】
そして、この第２サーモスタット５の特徴とするところは、上記第１サーモスタット４の配設姿勢に対して、１８０°位相回転された姿勢で設置されている点にある。つまり、この第２サーモスタット５にあっても、上記第１サーモスタット４と同様にガイド部材５６が設けられているが、このガイド部材５６の配設位置としては、第２フレーム５４の下面のうち、ヘッド側流路１ｃ側（第２サーモスタット５の第１流出口５Ｂ側）とは反対側に取り付けられている。このような位置にガイド部材５６が配設されている場合、ポンプ流出路１ｂからヘッド側流路１ｃに向けて冷却水が流れる際には、その冷却水の流線がガイド部材５６によって遮られることはない。つまり、ガイド部材５６によって冷却水の流れ方向が変更されるといったことはなく、冷却水の大部分は、感熱筒（感熱部）５１ａの周囲を流れることなしにヘッド側流路１ｃに導出されることになる（図中に一点鎖線矢印Ｃで示す冷却水の流れを参照）。このため、感熱筒５１ａ内に充填されているサーモワックス５１ｅの溶融膨張が制限される構成となっている。つまり、第２サーモスタット５は、上記ガイド部材５６によって冷却水流れが変更されることがないため、バルブ５２の作動タイミングが上記第１サーモスタット４のバルブ４２の作動タイミングに対して遅延される構成となっている。
【００６０】
また、この第２サーモスタット５におけるリターンスプリング５５の上端縁は、ガイド部材５６の配設位置側（図５における左側）ではバルブ５２の下面から離間している一方、反対側（図５における右側）ではバルブ５２の下面に当接している。このため、バルブ５２が閉鎖状態にある場合のバルブ５２に対するリターンスプリング５５の付勢力としては、ガイド部材５６の配設位置側（図５における左側）では低くなっており、逆に、反対側（図５における右側）では高くなっている。このため、サーモワックス５１ｅの溶融膨張に伴ってバルブ５２が開放する際には、リターンスプリング５５の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材５６の配設位置側（図５における左側）が先に開放し始めることになる。図６は、バルブ５２が開放し始めた時点における第２サーモスタット５の断面図である。この図６に示すように、リターンスプリング５５の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材５６の配設位置側（図６における左側）が開放しているのに対し、ガイド部材５６の配設位置とは反対側（図６における右側）は閉鎖している。このような状態でブロック側流路１ｄへ流出される冷却水の流れを図中に一点鎖線矢印Ｄで示している。
【００６１】
以上のように構成された第２サーモスタット５の動作を説明する。
【００６２】
先ず、上記ポンプ流出路１ｂから第２サーモスタット５に流れ込む冷却水の温度が所定の設定温度以下である場合、サーモワックス５１ｅが凝固収縮していてサーモワックス圧が低くなっているので、弾性シールスプール５１ｄが広がってプッシュロッド５１ｃに対する感熱筒５１ａの嵌め合い深さが深くなっているとともに、リターンスプリング５５が伸張していて、バルブ５２を第１フレーム５３の環状フランジ部５３ａに圧接させて、この環状フランジ部５３ａの内孔を閉塞する状態にする。この状態では、ポンプ流出路１ｂから導入される冷却水は、図５の一点鎖線矢印Ｃで示すようにヘッド側流路１ｃへ流れることになる。
【００６３】
一方、感熱筒５１ａ周辺の冷却水温度が所定の設定温度を超えた場合、サーモワックス５１ｅが溶融膨張してサーモワックス圧が高くなるので、弾性シールスプール５１ｄが絞られて感熱筒５１ａに対するプッシュロッド５１ｃの嵌め合い深さが小さくなるとともに、リターンスプリング５５が弾性圧縮されることになり、バルブ５２が第１フレーム５３の環状フランジ部５３ａから引き離されて、この環状フランジ部５３ａの内孔を開放する。
【００６４】
このバルブ５２の開放動作の初期段階では、上述した如く、バルブ５２に対するリターンスプリング５５の付勢力が周方向で不均一となっているため、リターンスプリング５５の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材５６の配設位置側（図６における左側）が先に開放し始めることになり、図６に一点鎖線矢印Ｄで示すように冷却水が流れることになる。このようにして、ポンプ流出路１ｂから導入された冷却水は、図６の一点鎖線矢印Ｃ及びＤで示すように、ヘッド側流路１ｃ及びブロック側流路１ｄへ分流され、ヘッド内冷却水流路２ａ及びブロック内冷却水流路３ａに流れることになる。
【００６５】
−冷却水循環動作−
次に、上述の如く構成された冷却水循環回路１における冷却水の循環動作について説明する。ここでは、エンジンＥの冷間始動時であって各サーモスタット４，５のバルブ４２，５２が共に閉鎖した状態（図２及び図５に示す状態）、冷却水温度が上昇して所定温度に達し第１サーモスタット４のバルブ４２が開放した状態（図４に示す状態）、その後に第２サーモスタット５のバルブ５２が開放した状態（図６に示す状態）についてそれぞれ説明する。
【００６６】
（冷間始動時）
図７は、冷間始動時における冷却水循環状態を示す冷却水循環回路図であり、冷却水が流れている流路を実線で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。
【００６７】
この図７に示すように、冷間始動時には、冷却水温度が低いため、第１サーモスタット４及び第２サーモスタット５の各バルブ４２，５２は共に閉鎖状態にある。つまり、第１サーモスタット４にあっては、第２流入口４Ｂが閉鎖状態にあり、第１流入口４Ａと流出口４Ｃとが連通し、バイパス流路１ｆとポンプ流入路１ａとを連通させる。また、第２サーモスタット５にあっては、第２流出口５Ｃが閉鎖状態にあり、流入口５Ａと第１流出口５Ｂとが連通し、ポンプ流出路１ｂとヘッド側流路１ｃとを連通させる。
【００６８】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ポンプ流出路１ｂ、第２サーモスタット５、ヘッド側流路１ｃを経てヘッド内冷却水流路２ａに流入する。これにより、シリンダヘッド２の冷却が行われる。ヘッド内冷却水流路２ａを通過した冷却水は、ヘッド側分岐流路１ｈ、リターン流路１ｇ、バイパス流路１ｆ、第１サーモスタット４、ポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入される。このような冷却水の循環動作により、ヘッド内冷却水流路２ａに冷却水を流すことでシリンダヘッド２の温度の過上昇を抑制し、且つブロック内冷却水流路３ａに冷却水を流さないことでシリンダブロック３の温度を早急に高めるようにする。
【００６９】
（第１サーモスタット４の開放状態）
図８は、第１サーモスタット４の開放状態（バルブ４２の開放状態）における冷却水循環状態を示す冷却水循環回路図であり、冷却水が流れている流路を実線で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。
【００７０】
上記冷間始動時の状態から冷却水温度が上昇して所定温度に達し、第１サーモスタット４のバルブ４２が開放状態になると（図４参照）、第２流入口４Ｂが開放状態となり、第１流入口４Ａ、第２流入口４Ｂ、流出口４Ｃが互いに連通し、ラジエータ側流路１ｅとポンプ流入路１ａとが連通することになる。
【００７１】
この場合、上述した冷間始動時での冷却水の流れに加えて、リターン流路１ｇを流れる冷却水の一部がラジエータ６に導入され、このラジエータ６によって冷却された後、ラジエータ側流路１ｅを経て第１サーモスタット４の第２流入口４Ｂに流れ込むといった流れが発生する。これにより、シリンダブロック３の温度を早急に高めるようにしながらも、シリンダヘッド２から回収した熱を大気中に放出することで、このシリンダヘッド２の温度を適正に維持するようにしている。
【００７２】
（暖機完了時）
図１は、暖機完了時であって、第２サーモスタット５が開放状態（バルブ５２が開放状態）となった場合における冷却水循環状態を示す冷却水循環回路図であり、冷却水が流れている流路を実線で示している。
【００７３】
暖機が完了して第２サーモスタット５のバルブ５２が開放状態になると（図６参照）、第２流出口５Ｃが開放状態となり、流入口５Ａ、第１流出口５Ｂ、第２流出口５Ｃが互いに連通し、ポンプ流出路１ｂとブロック側流路１ｄとが連通することになる。
【００７４】
この場合、上述した第１サーモスタット４の開放状態での冷却水の流れに加えて、第２サーモスタット５を通過する冷却水の一部がブロック側流路１ｄを経てブロック内冷却水流路３ａに流入する。これにより、シリンダブロック３の冷却が行われる。ブロック内冷却水流路３ａを通過した冷却水は、ブロック側分岐流路１ｉを経た後、リターン流路１ｇにおいてシリンダヘッド２から導出される冷却水と合流し、ラジエータ６に向かって流れることいった流れが発生する。これにより、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３の両方に冷却水を流し、これらの温度の適正化を図る。
【００７５】
尚、上述した何れの冷却水循環動作においても、上記分岐流路１ｊには冷却水が流れており、必要に応じてヒータ７における車室内空気との熱交換及びＥＧＲクーラ８におけるＥＧＲガスとの熱交換が行われている。
【００７６】
図９は、上述した冷却水循環動作時における各サーモスタット４，５の出口温度の変化の一例を示す図である。ここで、各サーモスタット４，５の出口温度とは、第１サーモスタット４にあっては、ポンプ流入路１ａに繋がる流出口４Ｃでの冷却水温度であり、第２サーモスタット５にあっては、ブロック側流路１ｄに繋がる第２流出口５Ｃでの冷却水温度である。
【００７７】
先ず、冷間始動時、第１サーモスタット４にはシリンダヘッド２から受熱して高温になった冷却水が流入し、その冷却水が流出口４Ｃからポンプ流入路１ａに流出されるため、この第１サーモスタット４の出口温度は急速に上昇していく。これに対し、第２サーモスタット５では、第２流出口５Ｃがバルブ５２によって閉鎖されており、高温の冷却水が第２流出口５Ｃから流出されることがないため、この第２サーモスタット５の出口温度の上昇速度は緩やかとなっている。
【００７８】
そして、第１サーモスタット４の感熱筒４１ａの周囲を流れる冷却水温度が所定温度に達したタイミングＴ１となると、第１サーモスタット４のバルブ４２が開放される。このバルブ４２の開放に伴って、第１サーモスタット４には、ラジエータ６により冷却された冷却水が流入することになるため、その出口温度は僅かに低下し、その後、所定温度に制御されることになる。
【００７９】
一方、第２サーモスタット５の感熱筒５１ａの周囲に存在する冷却水温度が所定温度に達したタイミングＴ２となると、第２サーモスタット５のバルブ５２が開放される、このバルブ５２の開放に伴って、ポンプ流出路１ｂを経て第２サーモスタット５に流入した冷却水の一部は、第２流出口５Ｃからブロック側流路１ｄに流出されるため、この第２サーモスタット５の出口温度は急速に上昇していく。その後、この出口温度は所定温度に制御されることになる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態では、第１サーモスタット４におけるガイド部材４６の配設位置と第２サーモスタット５におけるガイド部材５６の配設位置とを異ならせることで各サーモスタット４，５の作動タイミングに差を生じさせることができる。つまり、各サーモスタット４，５の内部における冷却水の流れを互いに異ならせることにより、各サーモスタット４，５の作動タイミングに差を生じさせることができる。このため、各サーモスタット４，５に使用されるサーモワックス４１ｅ，５１ｅや、バルブ４２，５２に付勢力を与えているリターンスプリング４５，５５を共通のものとしながらも作動タイミングに差を生じさせることが可能となる。その結果、同一構成のサーモスタット４，５を使用しながらも二系統冷却（シリンダヘッド２に対する冷却性能とシリンダブロック３に対する冷却性能とを個別に調整可能とする冷却システム）を実現することが可能となり、生産性の向上及び製造コストの低廉化を図ることができる。
【００８１】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車用エンジンＥに搭載された冷却装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用エンジン以外の内燃機関に搭載される冷却装置に対しても適用が可能である。
【００８２】
また、上記実施形態では、ヘッド内冷却水流路２ａとブロック内冷却水流路３ａとが互いに独立した二系統冷却装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ブロック内冷却水流路３ａを流れる冷却水の一部がヘッド内冷却水流路２ａに導入される冷却水循環回路に対しても適用可能である。
【００８３】
また、上記実施形態では、エンジンＥの冷間始動時に、ブロック内冷却水流路３ａへの冷却水の供給を停止させたままヘッド内冷却水流路２ａへ冷却水を供給し、暖機完了後に各冷却水流路２ａ，３ａへ冷却水を供給する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ヘッド内冷却水流路２ａへの冷却水の供給を停止させた状態でブロック内冷却水流路３ａへ冷却水を供給し、その後に各冷却水流路２ａ，３ａへ冷却水を供給するようにした冷却装置に対しても適用が可能である。
【００８４】
更に、上記実施形態では、ガイド部材４６，５６を第２フレーム４４の下面に取り付けていた。本発明は、これに限らず、冷却水流路の壁面に取り付けるようにしてもよい。また、ガイド部材４６，５６の形状も上述したものには限定されず、第１サーモスタット４において冷却水の流れを感熱筒４１ａの周囲にガイドできる形状であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、２つのサーモスタットを備え、シリンダヘッド及びシリンダブロックそれぞれに独立した冷却水流路を有する二系統冷却装置に対し、サーモスタットの共用化を図るための冷却装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１          冷却水循環回路
２          シリンダヘッド
２ａ        ヘッド内冷却水流路
３          シリンダブロック
３ａ        ブロック内冷却水流路
４          第１サーモスタット
５          第２サーモスタット
４１ａ，５１ａ  感熱筒（感熱部）
４２，５２  バルブ（弁体）
４５，５５  リターンスプリング（コイルスプリング）
４６，５６  ガイド部材
４Ａ        第１流入口（第１の冷却水流入口）
４Ｂ        第２流入口（第２の冷却水流入口）
４Ｃ        流出口（冷却水流出口）
５Ａ        流入口（冷却水流入口）
５Ｂ        第１流出口（第１の冷却水流出口）
５Ｃ        第２流出口（第２の冷却水流出口）
６          ラジエータ
Ｅ          エンジン（内燃機関）
Ｐ          ウォータポンプ
【図１】
2012117485.tif 000003
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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