エンジンの冷却システム
【課題】 内燃機関の暖機性能を向上させ、各熱交換器への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御可能な冷却システムを提供する。
【解決手段】 本発明は、エンジン内の冷却通路を通過しラジエータが介装されるラジエータ通路を通過した後再び冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させるエンジンの冷却システムであって、冷却媒体の一部が導かれ、介装される補機用熱交換器を通過させた後冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路が少なくとも１つ配設されると共に、一端がラジエータに接続され他端が補機用熱交換器に接続される通路が設けられ、冷却媒体の温度に応じて熱応動する熱応動素子により駆動される弁体を含んで構成されるサーモスタットが、ラジエータへの冷却媒体の流入を制御すると共に、補機用熱交換器を通過させた後冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路と、前記補機用熱交換器に接続される通路と、を要求に応じて切替え制御する。
【解決手段】 本発明は、エンジン内の冷却通路を通過しラジエータが介装されるラジエータ通路を通過した後再び冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させるエンジンの冷却システムであって、冷却媒体の一部が導かれ、介装される補機用熱交換器を通過させた後冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路が少なくとも１つ配設されると共に、一端がラジエータに接続され他端が補機用熱交換器に接続される通路が設けられ、冷却媒体の温度に応じて熱応動する熱応動素子により駆動される弁体を含んで構成されるサーモスタットが、ラジエータへの冷却媒体の流入を制御すると共に、補機用熱交換器を通過させた後冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路と、前記補機用熱交換器に接続される通路と、を要求に応じて切替え制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの冷却媒体を循環させる冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却システムとして、例えば、特許文献１には、暖機時間を短縮でき、かつ、暖機終了後にＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラを充分冷却することができるようにしたエンジンの冷却水回路が記載されている。
そして、特許文献１に記載のエンジンの冷却水回路には、図１４に示すように、通常の内燃機関に備えられるサーモスタット１０やウォーターポンプ１１の他に、第１電磁バルブ２７、第２電磁バルブ２８、第３電磁バルブ２９などの複数の電磁バルブや電動ポンプ３５が備えられると共に、これらを電気的に制御するための制御手段３１やエンジン出口水温を検出する水温検出手段３０などが備えられている。
【特許文献１】特開２００７−２６３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、上述したように、通常の内燃機関（エンジン）の冷却水回路に備えられるサーモスタット１０やウォーターポンプ１１の他に、複数の電磁バルブ２６〜２９や電動ポンプ３５、制御手段３１、水温検出手段３０などが必要とされる構成であるため、製品コストが嵩むといった実情がある。
【０００４】
また、上述のように複数の構成要素が冷却水回路に配設されると共に、冷却水回路も複雑な回路となっているため、システム全体が大型化すると共に複雑化し、小型軽量化が困難であり、車両への搭載レイアウト等の自由度に対する制限も大きくなるといった実情がある。
【０００５】
更に、複数の電磁バルブ２７〜２９の開閉動作や電動ポンプ３５のオンオフ動作によって冷却水が流れる冷却水通路を切り換える制御が行われるだけであり、開閉動作やオンオフ動作といった切り換え制御だけでなく冷却水通路を流れる冷却水の連続的な流量制御を行うことについての考慮がなされていないといった実情がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載のものは、ＥＧＲクーラを熱交換器とした場合に特化した制御・作動形態であり、多様性に乏しく、例えば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）クーラ、オイルクーラ、インタークーラなどの他の熱交換器或いは複数の熱交換器を備えた冷却水システムに適用しようとした場合には採用し難い場合が想定されるといった実情がある。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、小型軽量で簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関の暖機性能を向上させることができると共に、各熱交換器への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができるエンジン（内燃機関）の冷却システム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】
【０００８】
このため、本発明に係るエンジンの冷却システムは、
エンジン内の冷却通路を通過しラジエータが介装されるラジエータ通路を通過した後再び冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させるエンジンの冷却システムであって、
前記冷却媒体の一部が導かれ、介装される補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路が少なくとも１つ配設されると共に、
一端が前記ラジエータに接続され、他端が前記補機用熱交換器に接続される通路が設けられ、
冷却媒体の温度に応じて熱応動する熱応動素子により駆動される弁体を含んで構成されるサーモスタットが、
前記ラジエータへの冷却媒体の流入を制御すると共に、
前記補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路と、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路と、を要求に応じて切替え制御する
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより下流側に接続され、他端が熱交換器より上流に接続されることを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明は、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより上流側に接続され、他端が熱交換器より下流に接続されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型軽量で簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関の暖機性能を向上させることができると共に、各熱交換器への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができるエンジンの冷却システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るエンジン（内燃機関）の冷却システムの実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例により、本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る内燃機関１の冷却水システムは、図１に示すように、例えば自動車等に搭載される或いは定置式のエンジン１などに採用される（ガソリン、軽油、アルコール等の他、種々の雑燃料を燃料とする内燃機関や外燃機関などの熱機関の他、動力等を取り出さない燃焼装置の冷却回路や燃料電池のセル冷却回路などの冷却システムにも本発明は適用可能である）。
【００１４】
図１に示したように、エンジン１にはクランク軸等により駆動されるメカニカル駆動のウォータポンプ２がエンジン１の内部の冷却通路（図示せず）の入口側に接続され、エンジン１の内部の冷却通路の出口側には、サーモスタット１００が配設され、当該サーモスタット１００には、エンジン１の冷却水の放熱用の熱交換器であるラジエータ３が介装されウォータポンプ２に接続されるラジエータ通路２００が接続されると共に、ヒータシステム用の熱交換器であるヒータコア４が介装されウォータポンプ２に接続されるヒータコア通路３００が接続されている。
【００１５】
また、サーモスタット１００には、前記ラジエータ３をバイパスしウォータポンプ２に接続されるバイパス通路４００が接続されている。
更に、本実施例では、エンジン１の内部の冷却通路の出口側に、ＥＧＲガスの冷却用の熱交換器であるＥＧＲクーラ５が介装されウォータポンプ２に接続されるＥＧＲクーラ通路５００が接続されると共に、当該ＥＧＲクーラ通路５００にはエンジンオイルやトランスミッションオイル等の冷却用の熱交換器であるオイルクーラ６が介装されウォータポンプ２に接続されるオイルクーラ通路６００が接続されている。
【００１６】
加えて、本実施例においては、ラジエータ通路２００を通過後に分岐される分岐通路２１０が配設され、当該分岐通路２１０は、ＥＧＲクーラ５の冷却水流れの上流側に接続される通路５１０と、オイルクーラ６の冷却水流れの上流側に接続される通路６１０と、に分岐されている。
【００１７】
ここで、本実施例において用いられるサーモスタット１００は、従来のサーモスタットと同様の構成であり、例えば図４に示すように、内部にサーモエレメント１８０（熱応動素子）の温度感知部１８１側を収容するハウジング部１０１を備えて構成されている。また、サーモエレメント１８０のピストンロッド１８１ａを支持する支持部１０２と、前記ラジエータ通路２００が接続されるラジエータ側接続部１２０と、が備えられている。
【００１８】
前記ハウジング部１０１には、ウォータポンプ２の出口側（すなわち、エンジン１の内部の冷却通路の出口側）に接続されるエンジン側接続部１１０と、前記ヒータコア通路３００に接続されるヒータコア通路接続部１３０と、前記バイパス通路４００に接続されるバイパス通路接続部１４０が設けられている。
【００１９】
ここで、サーモエレメント１８０は、ハウジング部１０１内の冷却水の温度を感知して膨張収縮するワックス等の熱膨張体を内封した温度感知部１８１を備え、この温度感知部１８１から、当該温度感知部１８１内部の熱膨張体の熱膨張収縮に応じて図２中上下方向に沿って伸縮するピストンロッド１８１ａが突出している。
【００２０】
このピストンロッド１８１ａの一端（図２中上端）部は前記支持部１０２に支持されており、他端側は前記温度感知部１８１に収容されている。
【００２１】
前記温度感知部１８１には、ピストンロッド１８１ａ側に当該温度感知部１８１と略一体的にスプリングシート１８２が取り付けられており、当該スプリングシート１８２は前記ラジエータ側接続部１２０側と前記ハウジング部１０１の内部とを連通或いは遮断する弁としての機能を奏することが可能な弁形状を有して構成されている。
【００２２】
また、前記ハウジング部１０１（前記支持部１０２）と略一体的なスプリングシート１０３が前記スプリングシート１８２に対向して設けられており、スプリングシート１０３と前記スプリングシート１８２との間には、前記スプリングシート１８２を閉弁側（図２上方）に付勢するコイルスプリング１８５が配設されている。
【００２３】
なお、本実施例に係るサーモスタット１００の前記温度感知部１８１の下端部には、図２中下側にロッド１８３が延在している。
【００２４】
当該ロッド１８３の下端部にはスプリングシート１８４が取り付けられている。このスプリングシート１８４は、ロッド１８３に対して摺動自在に嵌挿され、例えば、ロッド１８３の下端部に配設されたスナップリング等の位置規制部材１８９を介して下方への移動を規制されつつ、当該位置規制部材１８９に対してスプリング１８７により付勢されている。
【００２５】
前記スプリングシート１８４は、前記バイパス通路接続部１４０と前記ハウジング部１０１の内部とを連通或いは遮断する弁としての機能を奏することが可能な弁形状を有して構成されている。
【００２６】
上述したような構成を備えた本実施例に係るサーモスタット１００の動作について、以下で説明する。
【００２７】
（バイパス循環状態：図１、図４）
図１及び図４は、エンジン始動から暖機までの状態を示しており、冷却水温度が低く、前記温度感知部１８１が初期位置にある状態で、図４に示したように、スプリングシート１８２が閉弁され、スプリングシート１８４が開弁された状態となっている。
【００２８】
従って、ウォータポンプ２により給送される冷却水は、エンジン１の内部の冷却通路の出口側に接続されるエンジン側接続部１１０からサーモスタット１００のハウジング１０１内に導かれ、図４に示すようにサーモスタット１００内を流れ、図１に示したように、前記ヒータコア通路３００と前記バイパス通路４００とを介してウォータポンプ２に戻されることになる。
これにより、冷却水から外部へ持ち去られる熱量が低減され、エンジン１の暖機が促進されることになる。
なお、図１に示したように、サーモスタット１００を介さずにエンジン１の内部の冷却通路の出口側に接続されているＥＧＲクーラ通路５００には、エンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水が導かれ、ＥＧＲクーラ通路５００及びオイルクーラ通路６００を循環する。
【００２９】
（温度調整状態（暖機終了〜温調動作）：図２、図５）
図１及び図４のバイパス循環状態から、エンジン１の熱を受けて冷却水温が所定に上昇すると、サーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張してピストンロッド１８１ａを伸張させるため、図５に示すように、前記スプリングシート１８２は、前記コイルスプリング１８５の付勢力に抗して図５中下方に移動されて開弁され、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部とが連通される。
【００３０】
また、図５に示したように、スプリングシート１８４はロッド１８３によって図５中下方に押し下げられるが開弁された状態が維持されており、その開弁量（前記バイパス通路接続部１４０の図５中上端面（弁座）との距離）は、ロッド１８３が図５中下方に移動した分だけ小さくなっている。
【００３１】
これにより、図５に示すように、ウォータポンプ２により給送される冷却水は、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００にも流入することになり、図２に示すように、前記ラジエータ通路２００、前記ヒータコア通路３００、前記バイパス通路４００、前記ＥＧＲクーラ通路５００、前記オイルクーラ通路６００を介してウォータポンプ２に戻されることになる。
【００３２】
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３により、エンジン１の冷却水の冷却を行うことが可能となる。
また、ラジエータ通路２００から分岐する分岐通路２１０にも、冷却水は流入するため、当該分岐通路２１０に接続される前記通路５１０及び通路６１０に冷却水は流入するようになる。従って、ラジエータ３を通過し冷却された比較的低温の冷却水の一部を、ＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６へ導くことができるため、効果的にＥＧＲガスやオイルを冷却することができることになる。
【００３３】
かかる状態のようにスプリングシート１８２が開弁されると、冷却水の温度変化に応じてサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張或いは収縮してピストンロッド１８１ａが伸張或いは収縮されることによって、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部との連通度合い（すなわち、前記スプリングシート１８２の開弁量）が調整され、以ってラジエータ３による冷却水からの放熱量が制御され、延いては冷却水の温度を所定の温度に制御することができることになる。
【００３４】
更に、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、ＥＧＲ通路５００、オイルクーラ通路６００を流れる冷却水が制御され、以ってラジエータ３によるエンジン１の温度状態、ＥＧＲクーラ５によるＥＧＲガスの温度状態、オイルクーラ６によるエンジンオイルやトランスミッションオイル等の温度状態を要求に応じて好適に制御することが可能となる。
【００３５】
（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時）：図３、図６）
上記の温度調整状態から、冷却水の温度が更に上昇してサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が更に熱膨張してピストンロッド１８１ａが伸張されると、図６に示すように、前記スプリングシート１８２の開弁状態を維持しつつ、ロッド１８３に取り付けられているスプリングシート１８４が図６中下方に移動して、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００と前記ハウジング部１０１の内部との連通を遮断した閉弁状態となる。
【００３６】
すなわち、このようにスプリングシート１８４が閉弁されると、図３に示したように、ウォータポンプ２により給送される冷却水は、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００への流入が遮断され、前記ラジエータ通路２００、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、前記ヒータコア通路３００、前記ＥＧＲクーラ通路５００、前記オイルクーラ通路６００を介してウォータポンプ２に戻されることになる。
【００３７】
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。また、ラジエータ３を通過し冷却された比較的低温の冷却水の一部をより多くＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６へ導くことができるため、効果的にＥＧＲガスやオイルを冷却することができることになる。
【００３８】
このように、本実施例に係る冷却システムによれば、複数の熱交換器３、４、５、６などを備えた場合でも、小型軽量で簡単かつ安価な構成としながら、エンジン１の暖機性能を向上させると共に、各熱交換器３、４、５、６への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明に係る実施例２について説明する。
実施例２は、実施例１に対して、図７〜図９に示すように、サーモスタット１００をウォータポンプ２の吸込側（エンジン１の内部の冷却通路の入口側）に配設した場合の一例を示している。なお、実施例１で説明した要素と同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
本実施例に係るサーモスタット１００の動作について、以下で説明する。
【００４１】
（バイパス循環状態：図７、図１０）
図７及び図１０は、エンジン始動から暖機までの状態を示しており、冷却水温度が低く、前記温度感知部１８１が初期位置にある状態で、スプリングシート１８２が閉弁され、スプリングシート１８４が開弁された状態となっている。
【００４２】
従って、ウォータポンプ２により給送されエンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水は、ヒータコア通路３００とバイパス通路４００からサーモスタット１００に流入して、図１０に示すようにサーモスタット１００内を流れ、エンジン１の内部の冷却通路の入口側に接続されるエンジン側接続部１１０を通過して、図７に示したように、ウォータポンプ２に戻されることになる。
これにより、冷却水から外部へ持ち去られる熱量が低減され、エンジン１の暖機が促進されることになる。
【００４３】
なお、図７に示したように、サーモスタット１００を介さずにエンジン１の内部の冷却通路の出口側に接続されているＥＧＲクーラ通路５００には、エンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水が導かれ、ＥＧＲクーラ通路５００及びオイルクーラ通路６００を循環する。
【００４４】
（温度調整状態（暖機終了〜温調動作）：図８、図１１）
図７及び図１０のバイパス循環状態から、エンジン１の熱を受けて冷却水温が所定に上昇すると、サーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張してピストンロッド１８１ａを伸張させるため、図８に示すように、前記スプリングシート１８２は、前記コイルスプリング１８５の付勢力に抗して図８中下方に移動されて開弁され、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部とが連通される。
【００４５】
また、図８に示したように、スプリングシート１８４はロッド１８３によって図８中下方に押し下げられるが開弁された状態が維持されており、その開弁量（前記バイパス通路接続部１４０の図８中上端面（弁座）との距離）は、ロッド１８３が図８中下方に移動した分だけ小さくなっている。
【００４６】
これにより、図８に示すように、ウォータポンプ２により給送されエンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水は、ラジエータ通路２００とヒータコア通路３００とバイパス通路４００からサーモスタット１００に流入して、図１１に示すようにサーモスタット１００内を流れ、エンジン１の内部の冷却通路の入口側に接続されるエンジン側接続部１１０を通過して、図８に示したように、ウォータポンプ２に戻されることになる。
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３により、エンジン１の冷却水の冷却を行うことが可能となる。
また、前記スプリングシート１８２が開弁されると、ラジエータ通路２００に接続されている分岐通路２１０にも冷却水はエンジン１からの流入が許容されることになるため、当該分岐通路２１０には、図８に示すように、これに接続される前記通路５１０及び通路６１０から冷却水が流入するようになる。従って、ＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６を通過した比較的高温の冷却水の一部をラジエータ３を通過させて効果的に冷却することができることになる。
【００４７】
かかる状態のようにスプリングシート１８２が開弁されると、冷却水の温度変化に応じてサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張或いは収縮してピストンロッド１８１ａが伸張或いは収縮されることによって、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部との連通度合い（すなわち、前記スプリングシート１８２の開弁量）が調整され、以ってラジエータ３による冷却水からの放熱量が制御され、延いては冷却水の温度を所定の温度に制御することができることになる。
【００４８】
更に、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、ＥＧＲ通路５００、オイルクーラ通路６００を流れる冷却水が制御され、以ってラジエータ３によるエンジン１の温度状態、ＥＧＲクーラ５によるＥＧＲガスの温度状態、オイルクーラ６によるエンジンオイルやトランスミッションオイル等の温度状態を要求に応じて好適に制御することが可能となる。
【００４９】
（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時）：図９、図１２）
上記の温度調整状態から、冷却水の温度が更に上昇してサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が更に熱膨張してピストンロッド１８１ａが伸張されると、図１２に示すように、前記スプリングシート１８２の開弁状態を維持しつつ、ロッド１８３に取り付けられているスプリングシート１８４が図１２中下方に移動して、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００と前記ハウジング部１０１の内部との連通を遮断した閉弁状態となる。
【００５０】
すなわち、このようにスプリングシート１８４が閉弁されると、図９に示したように、ウォータポンプ２により給送されエンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水は、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００への流入が遮断され、前記ラジエータ通路２００、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、前記ヒータコア通路３００、前記ＥＧＲクーラ通路５００、前記オイルクーラ通路６００を介してウォータポンプ２に戻されることになる。
【００５１】
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。また、ＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６を通過した比較的高温の冷却水の一部をより多くラジエータ３に通過させて効果的に冷却することができることになる。
【００５２】
このように、本実施例に係る冷却システムによれば、複数の熱交換器３、４、５、６などを備えた場合でも、小型軽量で簡単かつ安価な構成としながら、エンジン１の暖機性能を向上させると共に、各熱交換器３、４、５、６への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができる。
【実施例３】
【００５３】
次に、本発明に係る実施例３について説明する。
実施例３は、実施例１に対して、図１３に示すように、サーモスタット１００に接続されているバイパス通路４００に、ＥＧＲクーラ通路５００の上流側端部及びオイルクーラ通路６００の上流側端部が接続された構成となっている。なお、実施例１で説明した要素と同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
かかる構成の冷却システムのように、ＥＧＲクーラ５が介装されるＥＧＲクーラ通路５００と、オイルクーラ６が介装されるオイルクーラ通路６００と、バイパス通路４００と、が相互に接続（連通）された場合、図６に示したバイパスバルブ（スプリングシート１８４）の閉止時に、エンジン１内の冷却通路に冷却水を還流させる補機用冷却通路（ここでは、ＥＧＲクーラ通路５００、オイルクーラ通路６００）を流れる冷却水の流通を制限（遮断）することができるようになり、ラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。
【００５５】
加えて、ラジエータ３を通過し冷却された比較的低温の冷却水の一部を、分岐通路２１０、通路５１０、６１０を介して、更に多くＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６へ導くことができるため、より効果的にＥＧＲガスやオイルを冷却することができることになる。
【００５６】
なお、実施例２に示したようなサーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合おいて、サーモスタット１００に接続されるバイパス通路４００と、ＥＧＲクーラ通路５００の下流側端部及びオイルクーラ通路６００の下流側端部を接続した構成とすることもでき、かかる場合も同様に、バイパスバルブ（スプリングシート１８４）の閉止時に、ラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。
【００５７】
更に、かかる場合には、サーモスタット１００をエンジン１の出口側に配設した場合（図１３の例）が熱交換器（ＥＧＲクーラ５、オイルクーラ６）にラジエータ３を通過して冷却された冷却水を供給するのに対して、熱交換器（ＥＧＲクーラ５、オイルクーラ６）で加熱された冷却水をラジエータ３で冷却することになるため、熱交換器（ＥＧＲクーラ５、オイルクーラ６）を通ってエンジン１に戻していた熱をラジエータ３でより一層放熱できるといった利点がある。
【００５８】
ところで、上記に限らず、ＥＧＲクーラ通路５００の上流側端部（サーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合は下流側端部）或いはオイルクーラ通路６００の上流側端部（サーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合は下流側端部）の一方をバイパス通路４００に接続し、他方を図１（サーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合は図７）に示したように、エンジン１内の冷却通路に接続する構成とすることもできる。
【００５９】
従って、本実施例に係る冷却システムにおいても、複数の熱交換器３、４、５、６などを備えた場合でも、小型軽量で簡単かつ安価な構成としながら、エンジン１の暖機性能を向上させると共に、各熱交換器３、４、５、６への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができる。
【００６０】
ところで、上述した各実施例において、ＥＧＲクーラ通路５００、オイルクーラ通路６００の配置を入れ替えた配置とすることができると共に、要求に応じて別の通路（例えば、トルクコンバータやトルクコンバータオイルを冷却するための熱交換器に供給される冷却水の通路、給気を冷却するためのインタークーラに供給される冷却水の通路など）に置き換えることも可能である。
【００６１】
また、各実施例では、ヒータコア４とヒータコア通路４００とが接続される場合について説明したが、ヒータシステムについては独立の制御システムにより制御可能であり、従って、ヒータコア４とヒータコア通路４００とが接続されない場合についても、本発明は適用可能である。
【００６２】
更に、上述した各実施例では、熱応動素子であるサーモエレメント１８０のワックス等の熱膨張体を内封した温度感知部１８１を、ハウジング部１０１（所定領域）内の冷却水の温度を感知する位置に配設して説明したが、これに限定されるものではなく、所望の制御したい冷却水の温度を感知することができるように、サーモエレメント１８０のワックス等の熱膨張体を内封した温度感知部１８１を、前記ハウジング部１０１（所定領域）内とは異なる部位に配設するような構成とすることもできる。
【００６３】
なお、本発明は上述した各実施例で説明した構造には限定されず、サーモスタット１００を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
【００６４】
また、熱応動弁のアクチュエータとしては、上述した各実施例で説明した温度を感知して膨張収縮するワックス等の熱膨張体を内封したサーモエレメントに限らず、バイメタルや形状記憶合金といった温度に応じて変形する部材などを用いたものも採用可能である。
【００６５】
また、上述した各実施例に係る各サーモスタットは、エンジン冷却水回路においてエンジン１の入口側に配設しても、出口側に配設してもよいものである
【００６６】
更に、本発明に係るサーモスタット（熱応動弁）装置は、内燃機関の冷却システムに適用される場合に限定されるものではなく、冷媒の分配を必要とする車両、機器等、燃料電池自動車の冷却装置、その他暖機を必要とする冷却装置、液体ライン等にも適用可能である。
【００６７】
以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却水システム（バイパス循環状態：暖機中）の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図３】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図４】同上実施例に係るサーモスタット（バイパス循環状態：暖機中）の作動状態を説明する概略断面図である。
【図５】同上実施例に係るサーモスタット（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図６】同上実施例に係るサーモスタット（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る内燃機関の冷却水システム（バイパス循環状態：暖機中）の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図８】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図９】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図１０】同上実施例に係るサーモスタット（バイパス循環状態：暖機中）の作動状態を説明する概略断面図である。
【図１１】同上実施例に係るサーモスタット（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図１２】同上実施例に係るサーモスタット（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る内燃機関の冷却水システムの一例を概略的に示す全体構成図である。
【図１４】従来の内燃機関の冷却水回路（冷却水システム）の一例を概略的に示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 内燃機関（エンジン）
２ ウォータポンプ
３ ラジエータ
４ ヒータコア（本発明に係る補機用熱交換器の一例）
５ ＥＧＲクーラ（本発明に係る補機用熱交換器の一例）
６ オイルクーラ（本発明に係る補機用熱交換器の一例）
８ 電動式ウォータポンプ
１００ サーモスタット
２００ ラジエータ通路
２１０、５１０、５１０ 分岐通路
３００ ヒータコア通路（本発明に係る補機用冷却通路の一例）
４００ バイパス通路
５００ ＥＧＲクーラ通路（本発明に係る補機用冷却通路の一例）
６００ オイルクーラ通路（本発明に係る補機用冷却通路の一例）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの冷却媒体を循環させる冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却システムとして、例えば、特許文献１には、暖機時間を短縮でき、かつ、暖機終了後にＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラを充分冷却することができるようにしたエンジンの冷却水回路が記載されている。
そして、特許文献１に記載のエンジンの冷却水回路には、図１４に示すように、通常の内燃機関に備えられるサーモスタット１０やウォーターポンプ１１の他に、第１電磁バルブ２７、第２電磁バルブ２８、第３電磁バルブ２９などの複数の電磁バルブや電動ポンプ３５が備えられると共に、これらを電気的に制御するための制御手段３１やエンジン出口水温を検出する水温検出手段３０などが備えられている。
【特許文献１】特開２００７−２６３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、上述したように、通常の内燃機関（エンジン）の冷却水回路に備えられるサーモスタット１０やウォーターポンプ１１の他に、複数の電磁バルブ２６〜２９や電動ポンプ３５、制御手段３１、水温検出手段３０などが必要とされる構成であるため、製品コストが嵩むといった実情がある。
【０００４】
また、上述のように複数の構成要素が冷却水回路に配設されると共に、冷却水回路も複雑な回路となっているため、システム全体が大型化すると共に複雑化し、小型軽量化が困難であり、車両への搭載レイアウト等の自由度に対する制限も大きくなるといった実情がある。
【０００５】
更に、複数の電磁バルブ２７〜２９の開閉動作や電動ポンプ３５のオンオフ動作によって冷却水が流れる冷却水通路を切り換える制御が行われるだけであり、開閉動作やオンオフ動作といった切り換え制御だけでなく冷却水通路を流れる冷却水の連続的な流量制御を行うことについての考慮がなされていないといった実情がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載のものは、ＥＧＲクーラを熱交換器とした場合に特化した制御・作動形態であり、多様性に乏しく、例えば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）クーラ、オイルクーラ、インタークーラなどの他の熱交換器或いは複数の熱交換器を備えた冷却水システムに適用しようとした場合には採用し難い場合が想定されるといった実情がある。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、小型軽量で簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関の暖機性能を向上させることができると共に、各熱交換器への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができるエンジン（内燃機関）の冷却システム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】
【０００８】
このため、本発明に係るエンジンの冷却システムは、
エンジン内の冷却通路を通過しラジエータが介装されるラジエータ通路を通過した後再び冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させるエンジンの冷却システムであって、
前記冷却媒体の一部が導かれ、介装される補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路が少なくとも１つ配設されると共に、
一端が前記ラジエータに接続され、他端が前記補機用熱交換器に接続される通路が設けられ、
冷却媒体の温度に応じて熱応動する熱応動素子により駆動される弁体を含んで構成されるサーモスタットが、
前記ラジエータへの冷却媒体の流入を制御すると共に、
前記補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路と、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路と、を要求に応じて切替え制御する
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより下流側に接続され、他端が熱交換器より上流に接続されることを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明は、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより上流側に接続され、他端が熱交換器より下流に接続されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型軽量で簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関の暖機性能を向上させることができると共に、各熱交換器への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができるエンジンの冷却システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るエンジン（内燃機関）の冷却システムの実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例により、本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る内燃機関１の冷却水システムは、図１に示すように、例えば自動車等に搭載される或いは定置式のエンジン１などに採用される（ガソリン、軽油、アルコール等の他、種々の雑燃料を燃料とする内燃機関や外燃機関などの熱機関の他、動力等を取り出さない燃焼装置の冷却回路や燃料電池のセル冷却回路などの冷却システムにも本発明は適用可能である）。
【００１４】
図１に示したように、エンジン１にはクランク軸等により駆動されるメカニカル駆動のウォータポンプ２がエンジン１の内部の冷却通路（図示せず）の入口側に接続され、エンジン１の内部の冷却通路の出口側には、サーモスタット１００が配設され、当該サーモスタット１００には、エンジン１の冷却水の放熱用の熱交換器であるラジエータ３が介装されウォータポンプ２に接続されるラジエータ通路２００が接続されると共に、ヒータシステム用の熱交換器であるヒータコア４が介装されウォータポンプ２に接続されるヒータコア通路３００が接続されている。
【００１５】
また、サーモスタット１００には、前記ラジエータ３をバイパスしウォータポンプ２に接続されるバイパス通路４００が接続されている。
更に、本実施例では、エンジン１の内部の冷却通路の出口側に、ＥＧＲガスの冷却用の熱交換器であるＥＧＲクーラ５が介装されウォータポンプ２に接続されるＥＧＲクーラ通路５００が接続されると共に、当該ＥＧＲクーラ通路５００にはエンジンオイルやトランスミッションオイル等の冷却用の熱交換器であるオイルクーラ６が介装されウォータポンプ２に接続されるオイルクーラ通路６００が接続されている。
【００１６】
加えて、本実施例においては、ラジエータ通路２００を通過後に分岐される分岐通路２１０が配設され、当該分岐通路２１０は、ＥＧＲクーラ５の冷却水流れの上流側に接続される通路５１０と、オイルクーラ６の冷却水流れの上流側に接続される通路６１０と、に分岐されている。
【００１７】
ここで、本実施例において用いられるサーモスタット１００は、従来のサーモスタットと同様の構成であり、例えば図４に示すように、内部にサーモエレメント１８０（熱応動素子）の温度感知部１８１側を収容するハウジング部１０１を備えて構成されている。また、サーモエレメント１８０のピストンロッド１８１ａを支持する支持部１０２と、前記ラジエータ通路２００が接続されるラジエータ側接続部１２０と、が備えられている。
【００１８】
前記ハウジング部１０１には、ウォータポンプ２の出口側（すなわち、エンジン１の内部の冷却通路の出口側）に接続されるエンジン側接続部１１０と、前記ヒータコア通路３００に接続されるヒータコア通路接続部１３０と、前記バイパス通路４００に接続されるバイパス通路接続部１４０が設けられている。
【００１９】
ここで、サーモエレメント１８０は、ハウジング部１０１内の冷却水の温度を感知して膨張収縮するワックス等の熱膨張体を内封した温度感知部１８１を備え、この温度感知部１８１から、当該温度感知部１８１内部の熱膨張体の熱膨張収縮に応じて図２中上下方向に沿って伸縮するピストンロッド１８１ａが突出している。
【００２０】
このピストンロッド１８１ａの一端（図２中上端）部は前記支持部１０２に支持されており、他端側は前記温度感知部１８１に収容されている。
【００２１】
前記温度感知部１８１には、ピストンロッド１８１ａ側に当該温度感知部１８１と略一体的にスプリングシート１８２が取り付けられており、当該スプリングシート１８２は前記ラジエータ側接続部１２０側と前記ハウジング部１０１の内部とを連通或いは遮断する弁としての機能を奏することが可能な弁形状を有して構成されている。
【００２２】
また、前記ハウジング部１０１（前記支持部１０２）と略一体的なスプリングシート１０３が前記スプリングシート１８２に対向して設けられており、スプリングシート１０３と前記スプリングシート１８２との間には、前記スプリングシート１８２を閉弁側（図２上方）に付勢するコイルスプリング１８５が配設されている。
【００２３】
なお、本実施例に係るサーモスタット１００の前記温度感知部１８１の下端部には、図２中下側にロッド１８３が延在している。
【００２４】
当該ロッド１８３の下端部にはスプリングシート１８４が取り付けられている。このスプリングシート１８４は、ロッド１８３に対して摺動自在に嵌挿され、例えば、ロッド１８３の下端部に配設されたスナップリング等の位置規制部材１８９を介して下方への移動を規制されつつ、当該位置規制部材１８９に対してスプリング１８７により付勢されている。
【００２５】
前記スプリングシート１８４は、前記バイパス通路接続部１４０と前記ハウジング部１０１の内部とを連通或いは遮断する弁としての機能を奏することが可能な弁形状を有して構成されている。
【００２６】
上述したような構成を備えた本実施例に係るサーモスタット１００の動作について、以下で説明する。
【００２７】
（バイパス循環状態：図１、図４）
図１及び図４は、エンジン始動から暖機までの状態を示しており、冷却水温度が低く、前記温度感知部１８１が初期位置にある状態で、図４に示したように、スプリングシート１８２が閉弁され、スプリングシート１８４が開弁された状態となっている。
【００２８】
従って、ウォータポンプ２により給送される冷却水は、エンジン１の内部の冷却通路の出口側に接続されるエンジン側接続部１１０からサーモスタット１００のハウジング１０１内に導かれ、図４に示すようにサーモスタット１００内を流れ、図１に示したように、前記ヒータコア通路３００と前記バイパス通路４００とを介してウォータポンプ２に戻されることになる。
これにより、冷却水から外部へ持ち去られる熱量が低減され、エンジン１の暖機が促進されることになる。
なお、図１に示したように、サーモスタット１００を介さずにエンジン１の内部の冷却通路の出口側に接続されているＥＧＲクーラ通路５００には、エンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水が導かれ、ＥＧＲクーラ通路５００及びオイルクーラ通路６００を循環する。
【００２９】
（温度調整状態（暖機終了〜温調動作）：図２、図５）
図１及び図４のバイパス循環状態から、エンジン１の熱を受けて冷却水温が所定に上昇すると、サーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張してピストンロッド１８１ａを伸張させるため、図５に示すように、前記スプリングシート１８２は、前記コイルスプリング１８５の付勢力に抗して図５中下方に移動されて開弁され、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部とが連通される。
【００３０】
また、図５に示したように、スプリングシート１８４はロッド１８３によって図５中下方に押し下げられるが開弁された状態が維持されており、その開弁量（前記バイパス通路接続部１４０の図５中上端面（弁座）との距離）は、ロッド１８３が図５中下方に移動した分だけ小さくなっている。
【００３１】
これにより、図５に示すように、ウォータポンプ２により給送される冷却水は、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００にも流入することになり、図２に示すように、前記ラジエータ通路２００、前記ヒータコア通路３００、前記バイパス通路４００、前記ＥＧＲクーラ通路５００、前記オイルクーラ通路６００を介してウォータポンプ２に戻されることになる。
【００３２】
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３により、エンジン１の冷却水の冷却を行うことが可能となる。
また、ラジエータ通路２００から分岐する分岐通路２１０にも、冷却水は流入するため、当該分岐通路２１０に接続される前記通路５１０及び通路６１０に冷却水は流入するようになる。従って、ラジエータ３を通過し冷却された比較的低温の冷却水の一部を、ＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６へ導くことができるため、効果的にＥＧＲガスやオイルを冷却することができることになる。
【００３３】
かかる状態のようにスプリングシート１８２が開弁されると、冷却水の温度変化に応じてサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張或いは収縮してピストンロッド１８１ａが伸張或いは収縮されることによって、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部との連通度合い（すなわち、前記スプリングシート１８２の開弁量）が調整され、以ってラジエータ３による冷却水からの放熱量が制御され、延いては冷却水の温度を所定の温度に制御することができることになる。
【００３４】
更に、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、ＥＧＲ通路５００、オイルクーラ通路６００を流れる冷却水が制御され、以ってラジエータ３によるエンジン１の温度状態、ＥＧＲクーラ５によるＥＧＲガスの温度状態、オイルクーラ６によるエンジンオイルやトランスミッションオイル等の温度状態を要求に応じて好適に制御することが可能となる。
【００３５】
（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時）：図３、図６）
上記の温度調整状態から、冷却水の温度が更に上昇してサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が更に熱膨張してピストンロッド１８１ａが伸張されると、図６に示すように、前記スプリングシート１８２の開弁状態を維持しつつ、ロッド１８３に取り付けられているスプリングシート１８４が図６中下方に移動して、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００と前記ハウジング部１０１の内部との連通を遮断した閉弁状態となる。
【００３６】
すなわち、このようにスプリングシート１８４が閉弁されると、図３に示したように、ウォータポンプ２により給送される冷却水は、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００への流入が遮断され、前記ラジエータ通路２００、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、前記ヒータコア通路３００、前記ＥＧＲクーラ通路５００、前記オイルクーラ通路６００を介してウォータポンプ２に戻されることになる。
【００３７】
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。また、ラジエータ３を通過し冷却された比較的低温の冷却水の一部をより多くＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６へ導くことができるため、効果的にＥＧＲガスやオイルを冷却することができることになる。
【００３８】
このように、本実施例に係る冷却システムによれば、複数の熱交換器３、４、５、６などを備えた場合でも、小型軽量で簡単かつ安価な構成としながら、エンジン１の暖機性能を向上させると共に、各熱交換器３、４、５、６への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明に係る実施例２について説明する。
実施例２は、実施例１に対して、図７〜図９に示すように、サーモスタット１００をウォータポンプ２の吸込側（エンジン１の内部の冷却通路の入口側）に配設した場合の一例を示している。なお、実施例１で説明した要素と同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
本実施例に係るサーモスタット１００の動作について、以下で説明する。
【００４１】
（バイパス循環状態：図７、図１０）
図７及び図１０は、エンジン始動から暖機までの状態を示しており、冷却水温度が低く、前記温度感知部１８１が初期位置にある状態で、スプリングシート１８２が閉弁され、スプリングシート１８４が開弁された状態となっている。
【００４２】
従って、ウォータポンプ２により給送されエンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水は、ヒータコア通路３００とバイパス通路４００からサーモスタット１００に流入して、図１０に示すようにサーモスタット１００内を流れ、エンジン１の内部の冷却通路の入口側に接続されるエンジン側接続部１１０を通過して、図７に示したように、ウォータポンプ２に戻されることになる。
これにより、冷却水から外部へ持ち去られる熱量が低減され、エンジン１の暖機が促進されることになる。
【００４３】
なお、図７に示したように、サーモスタット１００を介さずにエンジン１の内部の冷却通路の出口側に接続されているＥＧＲクーラ通路５００には、エンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水が導かれ、ＥＧＲクーラ通路５００及びオイルクーラ通路６００を循環する。
【００４４】
（温度調整状態（暖機終了〜温調動作）：図８、図１１）
図７及び図１０のバイパス循環状態から、エンジン１の熱を受けて冷却水温が所定に上昇すると、サーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張してピストンロッド１８１ａを伸張させるため、図８に示すように、前記スプリングシート１８２は、前記コイルスプリング１８５の付勢力に抗して図８中下方に移動されて開弁され、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部とが連通される。
【００４５】
また、図８に示したように、スプリングシート１８４はロッド１８３によって図８中下方に押し下げられるが開弁された状態が維持されており、その開弁量（前記バイパス通路接続部１４０の図８中上端面（弁座）との距離）は、ロッド１８３が図８中下方に移動した分だけ小さくなっている。
【００４６】
これにより、図８に示すように、ウォータポンプ２により給送されエンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水は、ラジエータ通路２００とヒータコア通路３００とバイパス通路４００からサーモスタット１００に流入して、図１１に示すようにサーモスタット１００内を流れ、エンジン１の内部の冷却通路の入口側に接続されるエンジン側接続部１１０を通過して、図８に示したように、ウォータポンプ２に戻されることになる。
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３により、エンジン１の冷却水の冷却を行うことが可能となる。
また、前記スプリングシート１８２が開弁されると、ラジエータ通路２００に接続されている分岐通路２１０にも冷却水はエンジン１からの流入が許容されることになるため、当該分岐通路２１０には、図８に示すように、これに接続される前記通路５１０及び通路６１０から冷却水が流入するようになる。従って、ＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６を通過した比較的高温の冷却水の一部をラジエータ３を通過させて効果的に冷却することができることになる。
【００４７】
かかる状態のようにスプリングシート１８２が開弁されると、冷却水の温度変化に応じてサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が熱膨張或いは収縮してピストンロッド１８１ａが伸張或いは収縮されることによって、前記ラジエータ側接続部１２０延いては前記ラジエータ通路２００と前記ハウジング部１０１の内部との連通度合い（すなわち、前記スプリングシート１８２の開弁量）が調整され、以ってラジエータ３による冷却水からの放熱量が制御され、延いては冷却水の温度を所定の温度に制御することができることになる。
【００４８】
更に、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、ＥＧＲ通路５００、オイルクーラ通路６００を流れる冷却水が制御され、以ってラジエータ３によるエンジン１の温度状態、ＥＧＲクーラ５によるＥＧＲガスの温度状態、オイルクーラ６によるエンジンオイルやトランスミッションオイル等の温度状態を要求に応じて好適に制御することが可能となる。
【００４９】
（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時）：図９、図１２）
上記の温度調整状態から、冷却水の温度が更に上昇してサーモエレメント１８０の温度感知部１８１内の熱膨張体が更に熱膨張してピストンロッド１８１ａが伸張されると、図１２に示すように、前記スプリングシート１８２の開弁状態を維持しつつ、ロッド１８３に取り付けられているスプリングシート１８４が図１２中下方に移動して、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００と前記ハウジング部１０１の内部との連通を遮断した閉弁状態となる。
【００５０】
すなわち、このようにスプリングシート１８４が閉弁されると、図９に示したように、ウォータポンプ２により給送されエンジン１の内部の冷却通路を通過した冷却水は、前記バイパス通路側接続部１４０延いては前記バイパス通路４００への流入が遮断され、前記ラジエータ通路２００、分岐通路２１０（延いては通路５１０、６１０）、前記ヒータコア通路３００、前記ＥＧＲクーラ通路５００、前記オイルクーラ通路６００を介してウォータポンプ２に戻されることになる。
【００５１】
このため、前記ラジエータ通路２００に介装されているラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。また、ＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６を通過した比較的高温の冷却水の一部をより多くラジエータ３に通過させて効果的に冷却することができることになる。
【００５２】
このように、本実施例に係る冷却システムによれば、複数の熱交換器３、４、５、６などを備えた場合でも、小型軽量で簡単かつ安価な構成としながら、エンジン１の暖機性能を向上させると共に、各熱交換器３、４、５、６への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができる。
【実施例３】
【００５３】
次に、本発明に係る実施例３について説明する。
実施例３は、実施例１に対して、図１３に示すように、サーモスタット１００に接続されているバイパス通路４００に、ＥＧＲクーラ通路５００の上流側端部及びオイルクーラ通路６００の上流側端部が接続された構成となっている。なお、実施例１で説明した要素と同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
かかる構成の冷却システムのように、ＥＧＲクーラ５が介装されるＥＧＲクーラ通路５００と、オイルクーラ６が介装されるオイルクーラ通路６００と、バイパス通路４００と、が相互に接続（連通）された場合、図６に示したバイパスバルブ（スプリングシート１８４）の閉止時に、エンジン１内の冷却通路に冷却水を還流させる補機用冷却通路（ここでは、ＥＧＲクーラ通路５００、オイルクーラ通路６００）を流れる冷却水の流通を制限（遮断）することができるようになり、ラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。
【００５５】
加えて、ラジエータ３を通過し冷却された比較的低温の冷却水の一部を、分岐通路２１０、通路５１０、６１０を介して、更に多くＥＧＲクーラ５やオイルクーラ６へ導くことができるため、より効果的にＥＧＲガスやオイルを冷却することができることになる。
【００５６】
なお、実施例２に示したようなサーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合おいて、サーモスタット１００に接続されるバイパス通路４００と、ＥＧＲクーラ通路５００の下流側端部及びオイルクーラ通路６００の下流側端部を接続した構成とすることもでき、かかる場合も同様に、バイパスバルブ（スプリングシート１８４）の閉止時に、ラジエータ３を通過する冷却水流量をより増加させることができるため、エンジン１の冷却水が所定以上に高温となることなどを効果的に抑制することが可能となる。
【００５７】
更に、かかる場合には、サーモスタット１００をエンジン１の出口側に配設した場合（図１３の例）が熱交換器（ＥＧＲクーラ５、オイルクーラ６）にラジエータ３を通過して冷却された冷却水を供給するのに対して、熱交換器（ＥＧＲクーラ５、オイルクーラ６）で加熱された冷却水をラジエータ３で冷却することになるため、熱交換器（ＥＧＲクーラ５、オイルクーラ６）を通ってエンジン１に戻していた熱をラジエータ３でより一層放熱できるといった利点がある。
【００５８】
ところで、上記に限らず、ＥＧＲクーラ通路５００の上流側端部（サーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合は下流側端部）或いはオイルクーラ通路６００の上流側端部（サーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合は下流側端部）の一方をバイパス通路４００に接続し、他方を図１（サーモスタット１００をエンジン１の入口側に配設した場合は図７）に示したように、エンジン１内の冷却通路に接続する構成とすることもできる。
【００５９】
従って、本実施例に係る冷却システムにおいても、複数の熱交換器３、４、５、６などを備えた場合でも、小型軽量で簡単かつ安価な構成としながら、エンジン１の暖機性能を向上させると共に、各熱交換器３、４、５、６への冷却水の流通を要求に応じて適宜に制御することができる。
【００６０】
ところで、上述した各実施例において、ＥＧＲクーラ通路５００、オイルクーラ通路６００の配置を入れ替えた配置とすることができると共に、要求に応じて別の通路（例えば、トルクコンバータやトルクコンバータオイルを冷却するための熱交換器に供給される冷却水の通路、給気を冷却するためのインタークーラに供給される冷却水の通路など）に置き換えることも可能である。
【００６１】
また、各実施例では、ヒータコア４とヒータコア通路４００とが接続される場合について説明したが、ヒータシステムについては独立の制御システムにより制御可能であり、従って、ヒータコア４とヒータコア通路４００とが接続されない場合についても、本発明は適用可能である。
【００６２】
更に、上述した各実施例では、熱応動素子であるサーモエレメント１８０のワックス等の熱膨張体を内封した温度感知部１８１を、ハウジング部１０１（所定領域）内の冷却水の温度を感知する位置に配設して説明したが、これに限定されるものではなく、所望の制御したい冷却水の温度を感知することができるように、サーモエレメント１８０のワックス等の熱膨張体を内封した温度感知部１８１を、前記ハウジング部１０１（所定領域）内とは異なる部位に配設するような構成とすることもできる。
【００６３】
なお、本発明は上述した各実施例で説明した構造には限定されず、サーモスタット１００を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
【００６４】
また、熱応動弁のアクチュエータとしては、上述した各実施例で説明した温度を感知して膨張収縮するワックス等の熱膨張体を内封したサーモエレメントに限らず、バイメタルや形状記憶合金といった温度に応じて変形する部材などを用いたものも採用可能である。
【００６５】
また、上述した各実施例に係る各サーモスタットは、エンジン冷却水回路においてエンジン１の入口側に配設しても、出口側に配設してもよいものである
【００６６】
更に、本発明に係るサーモスタット（熱応動弁）装置は、内燃機関の冷却システムに適用される場合に限定されるものではなく、冷媒の分配を必要とする車両、機器等、燃料電池自動車の冷却装置、その他暖機を必要とする冷却装置、液体ライン等にも適用可能である。
【００６７】
以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却水システム（バイパス循環状態：暖機中）の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図３】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図４】同上実施例に係るサーモスタット（バイパス循環状態：暖機中）の作動状態を説明する概略断面図である。
【図５】同上実施例に係るサーモスタット（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図６】同上実施例に係るサーモスタット（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る内燃機関の冷却水システム（バイパス循環状態：暖機中）の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図８】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図９】同上実施例に係る内燃機関の冷却水システム（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の一例を概略的に示す全体構成図である。
【図１０】同上実施例に係るサーモスタット（バイパス循環状態：暖機中）の作動状態を説明する概略断面図である。
【図１１】同上実施例に係るサーモスタット（温度調整状態（暖機終了〜温調動作））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図１２】同上実施例に係るサーモスタット（バイパスバルブ閉弁状態（高水温時））の作動状態を説明する概略断面図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る内燃機関の冷却水システムの一例を概略的に示す全体構成図である。
【図１４】従来の内燃機関の冷却水回路（冷却水システム）の一例を概略的に示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 内燃機関（エンジン）
２ ウォータポンプ
３ ラジエータ
４ ヒータコア（本発明に係る補機用熱交換器の一例）
５ ＥＧＲクーラ（本発明に係る補機用熱交換器の一例）
６ オイルクーラ（本発明に係る補機用熱交換器の一例）
８ 電動式ウォータポンプ
１００ サーモスタット
２００ ラジエータ通路
２１０、５１０、５１０ 分岐通路
３００ ヒータコア通路（本発明に係る補機用冷却通路の一例）
４００ バイパス通路
５００ ＥＧＲクーラ通路（本発明に係る補機用冷却通路の一例）
６００ オイルクーラ通路（本発明に係る補機用冷却通路の一例）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン内の冷却通路を通過しラジエータが介装されるラジエータ通路を通過した後再び冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させるエンジンの冷却システムであって、
前記冷却媒体の一部が導かれ、介装される補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路が少なくとも１つ配設されると共に、
一端が前記ラジエータに接続され、他端が前記補機用熱交換器に接続される通路が設けられ、
冷却媒体の温度に応じて熱応動する熱応動素子により駆動される弁体を含んで構成されるサーモスタットが、
前記ラジエータへの冷却媒体の流入を制御すると共に、
前記補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路と、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路と、を要求に応じて切替え制御する
ことを特徴とするエンジンの冷却システム。
【請求項２】
前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより下流側に接続され、他端が熱交換器より上流に接続されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却システム。
【請求項３】
前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより上流側に接続され、他端が熱交換器より下流に接続されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却システム。
【請求項１】
エンジン内の冷却通路を通過しラジエータが介装されるラジエータ通路を通過した後再び冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させるエンジンの冷却システムであって、
前記冷却媒体の一部が導かれ、介装される補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路が少なくとも１つ配設されると共に、
一端が前記ラジエータに接続され、他端が前記補機用熱交換器に接続される通路が設けられ、
冷却媒体の温度に応じて熱応動する熱応動素子により駆動される弁体を含んで構成されるサーモスタットが、
前記ラジエータへの冷却媒体の流入を制御すると共に、
前記補機用熱交換器を通過させた後、当該冷却媒体をエンジン内の冷却通路に還流させる通路と、前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路と、を要求に応じて切替え制御する
ことを特徴とするエンジンの冷却システム。
【請求項２】
前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより下流側に接続され、他端が熱交換器より上流に接続されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却システム。
【請求項３】
前記一端が前記ラジエータに接続され他端が前記補機用熱交換器に接続される通路において、一端がラジエータより上流側に接続され、他端が熱交換器より下流に接続されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１２１４５６（Ｐ２０１０−１２１４５６Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９３１９９（Ｐ２００８−２９３１９９）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（３９１０２６２８７）富士精工株式会社 (25)
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（３９１０２６２８７）富士精工株式会社 (25)
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