(57)【要約】【課題】ポンプの駆動が停止された後においてもバッテリによることなく排気駆動式の過給機の冷却を好適に継続することができる過給機の冷却装置を提供する。【解決手段】第１冷却装置１０は、ウォータポンプ１１から吐出される冷却水をリザーブタンク５０に導入する導入通路２０と、リザーブタンク５０内の冷却水をウォータポンプ１１の上流側に戻す排出通路４０と、導入通路２０の途中から分岐するとともに排出通路４０の途中に接続される分岐通路３０とを備えている。また、この分岐通路３０の途中に排気駆動式の過給機２が設けられている。また、下流側分岐管３２及び上流側排出管４１双方の全体がリザーブタンク５０に向けて鉛直方向上方を指向している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプから吐出される冷却水をリザーブタンクに導入する導入通路と、
前記リザーブタンク内の冷却水を前記ポンプの上流側に戻す排出通路と、
前記導入通路の途中から分岐するとともに前記排出通路の途中に接続される通路であって当該通路の途中に排気駆動式の過給機が設けられた分岐通路と、を備え、
前記分岐通路において前記過給機との接続部から前記排出通路との接続部までの部位及び前記排出通路において前記分岐通路との接続部から前記リザーブタンクとの接続部までの部位双方の全体が同リザーブタンクに向けて鉛直方向上方を指向してなる
ことを特徴とする過給機の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機の冷却装置において、
前記排出通路において前記分岐通路との接続部から前記ポンプに向かう部位が所定長さだけ同ポンプに向けて鉛直方向下方を指向してなる
ことを特徴とする過給機の冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の過給機の冷却装置において、
前記ポンプは電動ポンプとされてなる
ことを特徴とする過給機の冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の過給機の冷却装置において、
前記導入通路において前記分岐通路との分岐部から前記リザーブタンクとの接続部までの間には前記排気駆動式の過給機により圧縮された空気を冷却するインタークーラが設けられてなる
ことを特徴とする過給機の冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の過給機の冷却装置において、
当該過給機の冷却装置は内燃機関の機関本体を冷却する冷却装置とは独立して設けられてなる
ことを特徴とする過給機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプから吐出される冷却水を流通させることにより排気駆動式の過給機を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載されるように、電動式のウォータポンプから吐出される冷却水を流通させることにより排気駆動式の過給機（以下、過給機）を冷却する冷却装置がある。
【０００３】
内燃機関の運転が停止され、これに伴ってウォータポンプの駆動を停止すると、未だ高温である過給機に対して冷却水が供給されなくなる。そのため、過給機の軸受の温度が高く維持されることにより、軸受の焼き付き、所謂コーキングが発生するおそれがある。そこで、上記特許文献１に記載の技術では、機関停止後においてもウォータポンプの駆動を継続して冷却水の流通させ続けることでこうした不都合の発生を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１―１７７４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このように機関停止後においてもウォータポンプの駆動を継続すると、ウォータポンプに対して給電をし続けることでバッテリの電力消費量が増大することとなる。そのため、バッテリを充電すべくオルタネータの駆動負荷が増大され、これに伴って機関負荷が増大することで、内燃機関の燃費を悪化させるといった問題が生じる。
【０００６】
尚、こうした問題は上述したような電動式のウォータポンプに限られるものではなく、機関出力軸により駆動される機関駆動式のウォータポンプにおいても同様にして生じるものとなっている。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプの駆動が停止された後においてもバッテリによることなく排気駆動式の過給機の冷却を好適に継続することのできる過給機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】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、ポンプから吐出される冷却水をリザーブタンクに導入する導入通路と、前記リザーブタンク内の冷却水を前記ポンプの上流側に戻す排出通路と、前記導入通路の途中から分岐するとともに前記排出通路の途中に接続される通路であって当該通路の途中に排気駆動式の過給機が設けられた分岐通路と、を備え、前記分岐通路において前記過給機との接続部から前記排出通路との接続部までの部位及び前記排出通路において前記分岐通路との接続部から前記リザーブタンクとの接続部までの部位双方の全体が同リザーブタンクに向けて鉛直方向上方を指向してなることをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、ポンプの駆動時には、ポンプから吐出される冷却水は導入通路を介してリザーブタンク内に導入されるとともに、リザーブタンクから排出された冷却水は排出通路を介して再びポンプに吸引される。また、ポンプから吐出される冷却水の一部は分岐通路を介して過給機に導入されるとともに、過給機を冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで同過給機が冷却される。そして、過給機から排出された冷却水は排出通路の途中に導入される。
【００１０】
ここで、分岐通路において過給機との接続部から排出通路との接続部までの部位及び排出通路において分岐通路との接続部からリザーブタンクとの接続部までの部位双方の全体がリザーブタンクに向けて鉛直方向上方を指向した、所謂上げ勾配とされている。このため、ポンプの駆動が停止された後において過給機の熱によって生成された冷却水の蒸気はこれら上げ勾配とされる通路を通じてリザーブタンク内に排出されるようになる。そして、これら上げ勾配とされる通路には蒸気が溜まらず、これら通路内は冷却水で満たされるようになる。これにより、過給機により加熱された冷却水が自然対流によって排出通路及び冷却水が貯留されていて熱容量の大きいリザーブタンク内を循環するようになり、過給機の熱を冷却水の循環を通じて放出することができるようになる。したがって、ポンプの駆動が停止された後においてもバッテリによることなく過給機の冷却を好適に継続することができるようになる。
【００１１】
更に上記構成によれば、上述したように、ポンプの駆動時において過給機から排出された冷却水がリザーブタンクに直接流入することはない。このため、高温の冷却水がリザーブタンクに流入することを抑制することができる。したがって、リザーブタンクに求められる耐熱強度を小さくすることができるようになる。
【００１２】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の過給機の冷却装置において、前記排出通路において前記分岐通路との接続部から前記ポンプに向かう部位が所定長さだけ同ポンプに向けて鉛直方向下方を指向してなることをその要旨としている。
【００１３】
分岐通路において過給機との接続部から排出通路との接続部までの部位及び排出通路において分岐通路との接続部からリザーブタンクとの接続部までの部位双方の全体が上げ勾配とされている場合であっても、以下の場合には、排出通路を通じての自然対流による冷却水の循環を好適に行なわせる上では尚、改善の余地を残すものとなる。すなわち、排出通路において分岐通路との接続部からポンプに向かう部位がポンプに向けて上げ勾配とされていると、過給機の熱によって生成された冷却水の蒸気の一部が排出通路を通じてポンプ側に流れるようになる。また、排出通路において上記上げ勾配とされている部位の先には、必然的に下げ勾配とされている部位が存在することから、これらの間に形成される山部内に蒸気が溜まるようになる。したがって、排出通路を通じての自然対流による冷却水の循環が制限されることとなる。
【００１４】
この点、上記構成によれば、排出通路において分岐通路との接続部からポンプに向かう部位が所定長さだけポンプに向けて鉛直方向下方を指向するものとされる、すなわち下げ勾配とされるため、過給機の熱によって生成された冷却水の蒸気の一部が排出通路を通じてポンプ側に流れることを抑制することができるようになる。すなわち、当該蒸気をリザーブタンク内に好適に排出することができるようになる。
【００１５】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の過給機の冷却装置において、前記ポンプは電動ポンプとされてなることをその要旨としている。
同構成によれば、機関停止後においてもポンプの駆動を継続することができることから、過給機の冷却を好適に行なうことができるようになる。また上記請求項１に記載の発明によれば、ポンプの駆動を停止した後においても冷却水の自然対流を実現することができ、過給機の冷却を好適に継続することができるようになる。このため、ポンプの駆動時間を短くすることができ、ポンプの劣化が進行することやバッテリの電力消費が増大することを好適に抑制することができるようになる。
【００１６】
（４）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明は、請求項４に記載の発明によるように、前記導入通路において前記分岐通路との分岐部から前記リザーブタンクとの接続部までの間には前記排気駆動式の過給機により圧縮された空気を冷却するインタークーラが設けられてなるといった態様をもって具体化することができる。この場合、ポンプから吐出される冷却水は導入通路を介してインタークーラに導入され、インタークーラを冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで過給機により圧縮された空気が冷却されるようになる。
【００１７】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の過給機の冷却装置において、当該過給機の冷却装置は内燃機関の機関本体を冷却する冷却装置とは独立して設けられてなることをその要旨としている。
【００１８】
同構成によれば、導入通路、分岐通路、及び排出通路といった当該過給機の冷却装置を構成する部材の配置の自由度を大きくすることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態について過給機の冷却装置として機能する第１冷却装置を含む内燃機関の冷却装置の概略構成を模式的に示す模式図。
【図２】同実施形態の第１冷却装置について過給機及びリザーブタンクを中心とした概略構成を模式的に示す模式図。
【図３】第１の比較例について過給機及びリザーブタンクを中心とした概略構成を模式的に示す模式図。
【図４】第２の比較例について過給機及び排出通路を中心とした概略構成を模式的に示す模式図。
【図５】第３の比較例について図１に対応する内燃機関の冷却装置の概略構成を模式的に示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図５を参照して、本発明に係る過給機の冷却装置を具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１に、本実施形態における過給機の冷却装置（以下、第１冷却装置１０）を含む内燃機関の冷却システムの概略構成を示す。尚、図１では、ウォータポンプ１１及びウォータポンプ７１が駆動されているときの冷却水の流れが矢印にて示されている。
【００２１】
図１に示すように、内燃機関の冷却システムは、排気駆動式の過給機（以下、過給機２）及びインタークーラ３の双方の冷却を行なうための第１冷却装置１０と、機関本体１の冷却を行なうための第２冷却装置７０とから構成されている。
【００２２】
第１冷却装置１０は、電動式のウォータポンプ１１から吐出される冷却水を導入通路２０を介してリザーブタンク５０に導入するとともに、リザーブタンク５０内の冷却水を排出通路４０を介してウォータポンプ１１の上流側に戻すように構成されている。導入通路２０の途中にはインタークーラ３が接続されており、インタークーラ３内部を冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで過給機２により圧縮された空気が冷却されるようになっている。また、排出通路４０の途中にはラジエータ１２が接続されており、ラジエータ１２内部を冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで当該冷却水が冷却されるようになっている。
【００２３】
具体的には、導入通路２０は、ウォータポンプ１１とインタークーラ３とを接続する上流側導入管２１と、インタークーラ３とリザーブタンク５０とを接続する下流側導入管２２とから構成されている。
【００２４】
また、排出通路４０は、リザーブタンク５０とラジエータ１２とを接続する上流側排出管４１と、ラジエータ１２とウォータポンプ１１とを接続する下流側排出管４２とから構成されている。
【００２５】
また、第１冷却装置１０は、導入通路２０においてウォータポンプ１１とインタークーラ３との間の分岐部２１ａから分岐するとともに、排出通路４０においてリザーブタンク５０とラジエータ１２との間の部位に接続される分岐通路３０を備えている。分岐通路３０の途中には過給機２が設けられており、過給機２内部を冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで過給機２が冷却されるようになっている。
【００２６】
具体的には、分岐通路３０は、上流側導入管２１の途中と過給機２とを接続する上流側分岐管３１と、過給機２と上流側排出管４１の途中とを接続する下流側分岐管３２とから構成されている。
【００２７】
第２冷却装置７０は、電動式のウォータポンプ７１から吐出される冷却水を冷却水通路７３を介して機関本体１内部、具体的にはシリンダブロックやシリンダヘッドに形成されたウォータジャケット内部に流通させるように構成されている。機関本体１を通過した後の冷却水は冷却水通路７３を通じてラジエータ７２に導入される。ラジエータ７２内部を冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで当該冷却水が冷却される。こうして冷却された冷却水は再びウォータポンプ７１の上流側に戻される。すなわち、第１冷却装置１０における冷却水通路（導入通路２０、分岐通路３０、及び排出通路４０）は第２冷却装置７０の冷却水通路７３とは独立して設けられている。
【００２８】
次に、図２を参照して、第１冷却装置１０の構成について詳細に説明する。尚、図２に、第１冷却装置１０において過給機２及びリザーブタンク５０を中心とした概略構成を模式的に示す。
【００２９】
図２に示すように、上流側排出管４１はリザーブタンク５０との接続部からラジエータ１２に向けて鉛直方向下方を指向するように傾斜して延びる傾斜部４１ａを有している。また、下流側分岐管３２は過給機２との接続部から上流側排出管４１との接続部に向けて鉛直方向上方を指向するように傾斜して延びている。具体的には、上流側排出管４１の傾斜部４１ａは所定の長さにわたりリザーブタンク５０に向けて鉛直方向上方を指向している。また、下流側分岐管３２は上流側排出管４１の傾斜部４１ａの途中に接続されている。すなわち、排出通路４０において分岐通路３０との接続部からウォータポンプ１１に向かう部位が所定長だけウォータポンプ１１に向けて鉛直方向下方を指向している。
【００３０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図１及び図２に併せ示すように、ウォータポンプ１１の駆動時には、ウォータポンプ１１から吐出される冷却水は導入通路２０を介してリザーブタンク５０内に導入されるとともに、リザーブタンク５０から排出された冷却水は排出通路４０を介して再びウォータポンプ１１に吸引される。また、ウォータポンプ１１から吐出される冷却水の一部は分岐通路３０を介して過給機２に導入されるとともに、過給機２を冷却水が通過する際に熱交換が行なわれることで過給機２が冷却される。そして、過給機２から排出された冷却水は排出通路４０の途中に導入される。
【００３１】
ここで、図２に示すように、下流側分岐管３２及び上流側排出管４１双方の全体がリザーブタンク５０に向けて鉛直方向上方を指向した、所謂上げ勾配とされている。このため、ウォータポンプ１１の駆動が停止された後において過給機２の熱によって生成された冷却水の蒸気はこれら配管を通じてリザーブタンク５０内に排出されるようになる。そして、上記下流側分岐管３２及び上流側排出管４１内部には蒸気が溜まらず、これら配管内は冷却水で満たされるようになる。これにより、過給機２により加熱された冷却水が自然対流によって排出通路４０及び冷却水が貯留されていて熱容量の大きいリザーブタンク５０内を循環するようになり、過給機２の熱を冷却水の循環を通じて放出することができるようになる。
【００３２】
これに対して、図３に示す比較例のように、上流側排出管１４１が上げ勾配及び下げ勾配の双方からなる湾曲部１４１ａを有する場合には、冷却水が蒸発した蒸気が湾曲部１４１ａの山部１４１ｂ内に滞留するようになる。そのため、冷却水がリザーブタンク１５０内まで循環しにくい。
【００３３】
ところで、分岐通路において過給機との接続部から排出通路との接続部までの部位及び排出通路において分岐通路との接続部からリザーブタンクとの接続部までの部位双方の全体が上げ勾配とされている場合であっても、以下の場合には、排出通路２４０を通じての自然対流による冷却水の循環を好適に行なわせる上では尚、改善の余地を残すものとなる。
【００３４】
すなわち、仮に、図４に示すように、排出通路２４０において分岐通路２３０との接続部からウォータポンプ１１に向かう部位２４３がウォータポンプ１１に向けて上げ勾配とされていると、過給機２の熱によって生成された冷却水の蒸気の一部が排出通路２４０を通じてウォータポンプ１１側に流れるようになる。また、排出通路２４０において上記上げ勾配とされている部位２４３の先には、必然的に下げ勾配とされている部位が存在することから、これらの間に形成される山部内に蒸気が溜まるようになる。したがって、この場合、排出通路２４０を通じての自然対流による冷却水の循環が制限されることとなる。
【００３５】
これに対して、本実施形態では、図２に示すように、上流側排出管４１において下流側分岐管３２との接続部からウォータポンプ１１に向かう部位が所定長さだけウォータポンプ１１に向けて下げ勾配とされている。このため、過給機２の熱によって生成された冷却水の蒸気の一部が排出通路４０を通じてウォータポンプ１１側に流れることを抑制することができるようになる。すなわち、当該蒸気をリザーブタンク５０内に好適に排出することができるようになる。
【００３６】
また、仮に、図５に示すように、下流側分岐管３３２が過給機２とリザーブタンク３５０とを直接接続する従来の構成においては、ウォータポンプ１１の駆動時において過給機２から排出された高温の冷却水がリザーブタンク３５０に直接流入することとなる。そのため、こうした従来の構成にあってはリザーブタンク３５０には大きな耐熱強度が求められることとなる。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、ウォータポンプ１１の駆動時において過給機２から排出された冷却水がリザーブタンク５０に直接流入することはない。このため、高温の冷却水がリザーブタンク５０に流入することを抑制することができ、リザーブタンク５０に求められる耐熱強度が小さなものとなる。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係る過給機の冷却装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）第１冷却装置１０は、ウォータポンプ１１から吐出される冷却水をリザーブタンク５０に導入する導入通路２０と、リザーブタンク５０内の冷却水をウォータポンプ１１の上流側に戻す排出通路４０と、導入通路２０の途中から分岐するとともに排出通路４０の途中に接続される分岐通路３０とを備えている。また、この分岐通路３０の途中に排気駆動式の過給機２が設けられている。また、下流側分岐管３２及び上流側排出管４１双方の全体がリザーブタンク５０に向けて鉛直方向上方を指向している。こうした構成によれば、ウォータポンプ１１の駆動が停止された後においてもバッテリによることなく過給機２の冷却を好適に継続することができるようになる。また、リザーブタンク５０に求められる耐熱強度を小さくすることができるようになる。
【００３９】
（２）上流側排出管４１の傾斜部４１ａは所定の長さにわたりリザーブタンク５０に向けて鉛直方向上方を指向している。また、下流側分岐管３２は上流側排出管４１の傾斜部４１ａの途中に接続されている。こうした構成によれば、上流側排出管４１において下流側分岐管３２との接続部からウォータポンプ１１に向かう部位が所定長さだけウォータポンプ１１に向けて下げ勾配とされるため、過給機２の熱によって生成された冷却水の蒸気の一部が排出通路４０を通じてウォータポンプ１１側に流れることを抑制することができるようになる。すなわち、当該蒸気をリザーブタンク５０内に好適に排出することができるようになる。
【００４０】
（３）ウォータポンプ１１は電動ポンプとされている。こうした構成によれば、機関停止後においてもウォータポンプ１１の駆動を継続することができることから、過給機２の冷却を好適に行なうことができるようになる。また、本実施形態の上記構成（１）によれば、ウォータポンプ１１の駆動を停止した後においても冷却水の自然対流を実現することができ、過給機２の冷却を好適に継続することができるようになる。このため、ウォータポンプ１１（電動ポンプ）の駆動時間を短くすることができ、ウォータポンプ１１の劣化が進行することやバッテリの電力消費が増大することを好適に抑制することができるようになる。
【００４１】
（４）第１冷却装置１０は内燃機関の機関本体を冷却する第２冷却装置７０とは独立して設けられている。こうした構成によれば、導入通路２０、分岐通路３０、及び排出通路４０といった第１冷却装置１０を構成する部材の配置の自由度を大きくすることが容易にできる。
【００４２】
尚、本発明に係る過給機の冷却装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では、上流側排出管４１の傾斜部４１ａが所定の傾きを有するものとした。これに代えて、排出通路の軸線方向における位置によって傾斜部の傾きが異なるようにしてもよい。また、下流側分岐管３２についても同様な変形が可能である。すなわち、これら配管全体がリザーブタンク５０に向けて鉛直方向上方を指向するものであればよい。また、本発明に係る鉛直方向上方を指向する態様には鉛直方向上方に沿って延びる態様も含まれる。
【００４３】
・上記実施形態によるように、第１冷却装置１０を第２冷却装置７０とは独立したものとすることが、導入通路２０、分岐通路３０、及び排出通路４０といった第１冷却装置１０を構成する部材の配置の自由度を容易に大きくする上では望ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る過給機の冷却装置を内燃機関の機関本体を冷却する冷却装置の一部として構成することもできる。
【００４４】
・上記実施形態では、導入通路２０の途中にインタークーラが設けられるものについて例示した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、導入通路にインタークーラが設けられないものであってもよい。
【００４５】
・上記実施形態では、電動式のウォータポンプ１１を備えるものについて例示したが、これに代えて機関駆動式のウォータポンプを備えるものとしてもよい。機関駆動式のウォータポンプは機関運転の停止に伴って駆動停止されるため、本発明を適用すれば、機関停止後においても過給機２の冷却を好適に継続することができるようになる。
【符号の説明】
【００４６】
１…機関本体、２…過給機、３…インタークーラ、１０，３１０…第１冷却装置、１１…ウォータポンプ、１２…ラジエータ、２０…導入通路、２１…上流側導入管、２１ａ…分岐部、２２…下流側導入管、３０，２３０，３３０…分岐通路、３１，３３１…上流側分岐管、３２，３３２…下流側分岐管、４０，１４０，２４０，３４０…排出通路、４１，１４１，３４１…上流側排出管、４１ａ…傾斜部、４２，１４２，３４２…下流側排出管、５０，１５０，３５０…リザーブタンク、５１，１５１…フィラーキャップ、７０…第２冷却装置、７１…ウォータポンプ、７２…ラジエータ、７３…冷却水通路、１４１ａ…湾曲部、１４１ｂ…山部、２４３…部位。
【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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