内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置
【課題】内燃機関の冷機始動時における暖気性能を充分に向上し得る内燃機関の冷却用電動ポンプ等を提供する。
【解決手段】回転方向に応じて双方向に吸入、吐出が可能な電動ポンプ１１によって、内燃機関であるエンジン１が冷機状態にあるときには、該エンジン１内の冷却水を強制的に排出させる一方、エンジン１が暖機状態となったときには、該エンジン１内に冷却水を再度供給させると共にエンジン１内に冷却水を循環させるようにした。これによって、特にエンジン１が冷機状態にあるときには、このエンジン１内に滞留する冷却水を効率よく排出させることが可能となり、該エンジン１の暖気性能を確実かつ充分に向上させることができる。
【解決手段】回転方向に応じて双方向に吸入、吐出が可能な電動ポンプ１１によって、内燃機関であるエンジン１が冷機状態にあるときには、該エンジン１内の冷却水を強制的に排出させる一方、エンジン１が暖機状態となったときには、該エンジン１内に冷却水を再度供給させると共にエンジン１内に冷却水を循環させるようにした。これによって、特にエンジン１が冷機状態にあるときには、このエンジン１内に滞留する冷却水を効率よく排出させることが可能となり、該エンジン１の暖気性能を確実かつ充分に向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水冷方式の内燃機関に適用されるウォーターポンプのうち、とりわけ、電動モータによって駆動される内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば水冷方式の内燃機関には、かかる内燃機関を冷却するための冷却水が貯留されたリザーバタンクから該冷却水を内燃機関に圧送するいわゆるウォーターポンプが設けられており、該ウォーターポンプには、主として内燃機関の駆動力によって駆動されるものが採用されている。
【０００３】
近時、内燃機関の冷機始動時において内部の摺動部品のフリクションの増大によって燃費が悪化してしまうなどの技術的課題に基づき、該内燃機関の冷機運転時間を極力短縮させるべく、前記ウォーターポンプを用いた種々の冷却装置が提供されており、その一つとして、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
概略を説明すれば、この冷却装置は、冷却水を貯留するリザーバタンクと、該リザーバタンクから内燃機関側に延びるメイン通路と、該メイン通路の途中に設けられ、前記リザーバタンク内の冷却水を内燃機関側へ圧送するウォーターポンプと、該ウォーターポンプ以降、前記メイン通路から分岐してウォーターポンプと内燃機関の高温部及び低温部にそれぞれ連通する第１、第２冷却水通路と、前記高温部及び低温部と前記メイン通路とをそれぞれ連通する第１、第２リターン通路と、一方側が前記低温部に第３冷却水通路を介して連通する一方、他方側が第４冷却水通路を介して前記両リターン通路と共に前記メイン通路に連通し、前記低温部内の冷却水を一時的に貯留するコレクタータンクと、前記第２〜第４冷却水通路にそれぞれ配設され、該各冷却水通路内を通流する冷却水の流れを制御する第１〜第３バルブと、を備えている。
【０００５】
そして、内燃機関が冷機状態にあるときは、前記第１バルブを閉弁して前記低温部への冷却水の供給を遮断すると同時に、前記第２バルブを開弁し、かつ、前記第３バルブを閉弁して前記低温部内の冷却水を前記コレクタータンクに排出させて一時的に貯留することにより、前記高温部のみに冷却水を循環させるようにして、内燃機関の暖気性能の向上を図っている。
【特許文献１】特開平６−１０１４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の内燃機関の冷却装置にあっては、単に前記第１バルブを閉弁させつつ前記第２バルブを開弁させて前記低温部内の冷却水をその自重によって自然排出させるようになっていることから、該冷却水を効率よく排出させることができず、前記低温部内に冷却水が残留してしまうおそれがあり、これによって、内燃機関の暖気性能が充分に向上し得ないという技術的課題を招来していた。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、内燃機関内の冷却水の排出を強制的に行うことによって該機関の暖気性能を充分に向上し得る内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電動モータによって駆動される正逆回転可能な内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置であって、内燃機関の作動状態に応じて、正回転させることによって冷却水を内燃機関へ供給し、逆回転させることによって内燃機関内の冷却水を排出させることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置の各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態では、かかる内燃機関の冷却用電動ポンプ等を、従来と同様に車両の水冷方式の内燃機関に適用したものを示している。
【００１０】
概略を説明すれば、この内燃機関であるエンジン１は、図１に示すように、複数のシリンダを有する低温部であるシリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上部に載置固定され、該シリンダブロック１ａよりも高温となり易い高温部であるシリンダヘッド１ｂと、を備えている。そして、車両には、エンジン１が過熱するのを抑制するため、循環される冷却液によってエンジン１を冷却させる冷却装置１０が設けられている。
【００１１】
この冷却装置１０は、前記冷却水を加圧して循環させる電動ポンプ１１と、循環する冷却水の温度変化に伴う容積変化を吸収すべく、該冷却水を一時的に貯留するリザーバタンク３と、前記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの内部にそれぞれ形成され、前記冷却水を通流させる水路となる第１ウォータージャケット２ａ及び第２ウォータージャケット２ｂと、該各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内を通流して加熱された冷却水を冷却するラジエータ４と、から主として構成されている。
【００１２】
前記第１ウォータージャケット２ａは、図１中に破線で示すように、前記各シリンダを囲繞するように構成され、上流端部側からそれぞれ分岐して各シリンダを隔成する隔壁に沿って前記シリンダヘッド１ｂ側に向かって形成されている。そして、該第１ウォータージャケット２ａは、上流側が第１ウォータージャケット２ａの入口に接続された冷却水通路５を介して前記リザーバタンク３に連通している一方、下流側が第１ウォータージャケット２ａの出口に開口形成された前記第２ウォータージャケット２ｂに連通している。
【００１３】
一方、前記第２ウォータージャケット２ｂは、図１中に破線で示すように、前記シリンダブロック１ａ内で複数に分岐した冷却水の流路が下流端において合流するように構成され、該第２ウォータージャケット２ｂの出口に接続されたリターン通路６を介して前記リザーバタンク３に連通するようになっている。
【００１４】
このようにして、前記冷却装置１０では、前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ、前記冷却水通路５及びリターン通路６によって冷却水の流路が閉回路状に構成され、これによって冷却水が密封された状態で加圧されながら循環するようになっている。
【００１５】
前記リザーバタンク３は、断面がほぼ矩形状となる容器であって、前記冷却装置１０内を循環する冷却水の全て貯留可能な容積を有し、一側壁の下端位置近傍には前記冷却水通路５の上流端が接続されていると共に、上壁部には前記リターン通路６の下流端が接続されている。このように、該リザーバタンク３は、循環する冷却水が常時通過するように配置されており、該冷却水の流路内において余剰となる冷却水を一時的に貯留すると共に、循環する冷却水に含有された空気を分離して除去する役割を果たしている。
【００１６】
前記ラジエータ４は、前記冷却水通路５の途中に設けられ、自然通風や伝導ファンによって送風された空気との熱交換によって内部を通過する流体を冷却するようになっている。すなわち、前記冷却水は前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内を通流した後に前記リターン通路５を介してリザーバタンク４へと戻されるが、この冷却水はエンジン１の熱を吸収して昇温されることから、かかる昇温された冷却水をラジエータ６によって冷却し、該冷却された冷却水をエンジン１へ再度供給するようになっている。
【００１７】
前記電動ポンプ１１は、正逆回転可能なクローティースモータによって駆動され、一方向に回転した場合には一方側から他方側へ流体を圧送し、他方向に回転した場合には他方側から一方側へ流体を圧送するような特性を有するいわゆる軸流ポンプであって、前記冷却水通路５の下流端と第１ウォータージャケット２ａの入口（上流端）との接続部に配設されている。
【００１８】
そして、本実施の形態では、かかる電動ポンプ１１は、正回転時には、前記リザーバタンク３側からエンジン１側へと冷却水を圧送し、逆回転時には、正回転時とは反対にエンジン１側からリザーバタンク３側へと冷却水を圧送するようになっている。なお、この電動ポンプ１１の具体的な構成については後に詳述する。
【００１９】
また、前記エンジン１内部には、前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内を通流する冷却水の各温度をそれぞれ検知する図外の水温センサ、並びに前記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの各壁面温度を検知する図外の温度センサがそれぞれ配設されており、該各センサによって冷却水の温度及びエンジン１の壁面温度が常時監視されている。そして、この温度情報については、車載された図外の電子コントローラへ随時伝達されるようになっていて、この電子コントローラからの電気信号に基づいて前記電動ポンプ１１が所定の回転方向へと回転駆動されるようになっている。
【００２０】
また、前記リザーバタンク３には、前記冷却水通路５と並行して設けられて、前記ラジエータ６を通さずに該リザーバタンク４と第１ウォータージャケット２ａとを連通させるバイパス通路７が接続されている。このバイパス通路７は、上流端がリザーバタンク３に直接接続されている一方、下流端が冷却水通路５においてラジエータ５と電動ポンプ１１との間に設けられた感温制御弁であるいわゆるサーモスタット８に接続され、このサーモスタット８を介して冷却水通路５に連通するようになっている。
【００２１】
前記サーモスタット８は、通流する冷却水の温度に応じて、前記冷却水通路５又はバイパス通路７のうち所定の通路を遮断し、これによって循環する冷却水の流路を選択的に切り換えるようになっている。また、前記サーモスタット８と前記電動ポンプ１１との間となる前記冷却水通路５の下流側端部には、該通路内を通流する冷却水の流量を制御する流量制御弁９が設けられている。
【００２２】
以下に、前記電動ポンプ１１の具体的な構成について、図２に基づいて説明する。
【００２３】
この電動ポンプ１１は、シリンダブロック１ａの前端部に取り付けられたほぼ円筒状のポンプハウジング１２と、該ポンプハウジング１２の内部に一体に設けられて、このポンプハウジング１２の内部を外側のポンプ室１２ａと内側のモータ室１２ｂとに隔成するほぼ円筒状の隔壁部１３と、前記ポンプハウジング１２の内部ほぼ中央位置に軸方向に沿って設けられた駆動軸１４と、前記ポンプ室１２ａ内に軸方向の前端部１５ａが前記駆動軸１４を介して回転自在に収容支持された筒状のポンプロータ１５と、該ポンプロータ１５の内周側に固定された円筒状の永久磁石１６と、前記モータ室１２ｂ内に収容固定され、前記永久磁石１６に径方向から対向するように前記隔壁部１３を挟んで配置されたステータ１７と、前記ポンプロータ１５の内外周面とポンプハウジング１２の内周面及び隔壁部１３の外周面との間に形成され、冷却水を通流させる水路１８と、から主として構成されている。
【００２４】
前記ポンプハウジング１２は、非磁性材である合成樹脂材によって形成され、有底円筒状に形成されたハウジング本体２１と、該ハウジング本体２１の前端部にボルトなどによって結合された筒状コネクタ２２と、を備えている。
【００２５】
前記筒状コネクタ２２は、前端部から軸方向へ突出形成されて、前記冷却水通路５の下流端に接続されるニップル状の吸入接続部２２ａと、下端部からほぼ垂直下方へ突出形成されて、前記第１ウォータージャケット２ａの上流端に接続されるニップル状の吐出接続部２２ｂと、を有し、内部中央には作動室２２ｃが形成されている。
【００２６】
前記隔壁部１３は、ポンプハウジング１２と同じ非磁性材である合成樹脂材によって縦断面ほぼ有底円筒状に形成され、内部中央に軸方向に沿って駆動軸１４を挿通保持する円柱状の支持軸１３ａを一体に有していると共に、後端側に形成されたフランジ部１３ｂの外周縁がハウジング本体２１の内周面２１ａに一体に結合されている。
【００２７】
前記駆動軸１４は、金属材によって形成され、前記ポンプロータ１５の後述する支持部２６の軸受孔２６ｂを貫通して前記支持軸１３ａ内にモールディングによって一体に固定されていると共に、先端部の外周に円筒状の軸受部２３が軸方向から螺着したビス２４によって固定されている。
【００２８】
前記ポンプロータ１５は、前記ハウジング本体２１と隔壁部１３との間に配置された筒状本体２５と、該筒状本体２５の前端側に有する円盤状の支持部２６と、該支持部２６の前端面に一体に固定された羽根部２７と、を備えている。
【００２９】
前記筒状本体２５は、前記ハウジング本体２１と隔壁部１３との間に軸方向に沿って延設されていると共に、内周側に形成された円筒状溝内に前記永久磁石１６が一体的に固定されている。
【００３０】
前記支持部２６は、ほぼ円錐台状に形成された内周部２６ａの内部中央に貫通形成された軸受孔２６ｂを介して前記軸受部２３の外周に回転自在に支持されている。
【００３１】
前記羽根部２７は、ポンプ室１２ａの前端側に配置されて、ポンプロータ１５と共に回転して前記吸入接続部２２ａ内に流入した冷却水を吐出接続部２２ｂ側に吐出するようになっている。すなわち、この羽根部２７が正回転した場合には、前記リザーバタンク３側から前記吸入接続部２２ａを介して流入した冷却水を、前記吐出接続部２２ｂを介して前記第１ウォータージャケット２ａへ吐出するようになっている。一方、前記羽根部２７が逆回転した場合には、前記第１ウォータージャケット２ａから前記吐出接続部２２ｂを介して流入した冷却水を、前記吸入接続部２２ａを介してリザーバタンク３側へ吐出するようになっている。
【００３２】
前記ステータ１７は、外周面が前記隔壁部１３の内周面に固定されていると共に、外周に電磁コイル２８が巻回されている。この電磁コイル２８は、前記モータ室１２ｂの後端部に配置固定された制御装置２９に有する駆動回路２９ａに接続されている。なお、前記制御装置２９は、前記電子コントローラに接続されていて、該電子コントローラとの通信が常時行われている。
【００３３】
前記水路１８は、前記羽根部２７の回転に伴って吐出された冷却水の一部が図２に矢印で示すように、前記隔壁部１３の外周側に回り込むように案内して、前記ステータ１７や電磁コイル２８を冷却するようになっている。
【００３４】
以上のような構成から、前記電動ポンプ１１は、前記電子コントローラからの電気信号を受けて駆動回路２９ａから電磁コイル２８に通電されると、前記ステータ１７が励磁されて、前記永久磁石１６を介して前記軸受部２３を中心にポンプロータ１５が所定の回転方向へ回転駆動するようになっていて、その回転方向に応じて前記吸入接続部２２ａ側の冷却水が前記吐出接続部２２ｂ側へ圧送される、或いは前記吐出接続部２２ｂ側の冷却水が前記吸入接続部２２ａ側へ圧送されることとなる。
【００３５】
以下に、本発明に係る内燃機関の冷却装置の作動状態（作用）について、図３〜図８に基づいて説明する。なお、図８は、本装置の制御内容を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、エンジン１のイグニッションがＯＮにされると、エンジン１内に設けられた前記各水温センサによって前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内の冷却水の温度が検知される（図８のステップＳ１参照）。
【００３７】
そして、前記各水温センサによって検知されたエンジン１の水温情報が前記電子コントローラへと伝達され、該電子コントローラによってかかる冷却水の温度が所定の設定温度（本実施の形態では５０℃とする。）以下であるかが判断される（図８のステップＳ２参照）。
【００３８】
このとき、かかる冷却水の温度が前記設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから逆回転の信号が与えられる（図８のステップＳ３参照）。そうすると、電動ポンプ１１が逆回転することにより、図３に示すように、前記第１ウォータージャケット２ａを介して前記両ウォータージャケット２ａ，２ｂ及びリターン通路６内に滞留する冷却水をリザーバタンク３側へと排出し始める。
【００３９】
さらに、本実施の形態では、前記サーモスタット８の開弁温度が、前記設定温度よりも高く設定された第２の設定温度（本実施の形態では８２℃とする。）となっており、冷却水の温度が前記設定温度を下回る状態ではサーモスタット８は閉弁状態を維持する、すなわち前記冷却水通路５が遮断されることになるため、前記電動ポンプ１１によってエンジン１内から排出される冷却水は前記バイパス通路７を介して前記リザーバタンク３へと回収される。
【００４０】
なお、この際、前記リザーバタンク３にあっては、図４に示すように、前記各水路を含めた冷却装置１０内の冷却水を全て回収可能な容積を有し、かつ、前記リターン通路６との接続部が上壁部に設けられていることから、リザーバタンク３に回収された前記冷却水がリターン通路６によってエンジン１内へ流入してしまうおそれがない。特に、前記リザーバタンク３とリターン通路６との接続部をリザーバタンク３の上壁部に設ける構造としたことにより、簡素な構造で、かつ、確実にエンジン１側への冷却水の流入を防止することができる。
【００４１】
このように、エンジン１が冷機状態にあるときには、前記電動ポンプ１１を逆回転させることによってエンジン１の内部に滞留した冷却水を強制的に排出させるようにしたことから、冷媒である冷却水によってエンジン１の暖機性能が阻害されるおそれがなく、この結果、エンジン１の暖機が促進される。
【００４２】
その後、前記電子コントローラにおいては、前記各温度センサを介してシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの各壁面温度が監視されていると共に（図８のステップＳ４参照）、この温度情報に基づき前記電子コントローラにおいて前記各壁面温度と前記設定温度とが常時比較され、前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度を超えるまで前記電動ポンプ１１は逆回転状態が維持される（図８のステップＳ５参照）。
【００４３】
そして、前記電子コントローラによってエンジン１が暖機状態と判断された場合、つまり前記温度センサの温度情報に基づいて前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度を超えたと判断された場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから正回転の信号が与えられる（図８のステップＳ６参照）。そうすると、電動ポンプ１１が正回転することによって、図５及び図６に示すように、前記リザーバタンク３内に貯留されている冷却水をエンジン１側へ供給し始める。なお、始動時において既にエンジン１が暖機状態にある場合、つまりエンジン１始動時の冷却水の温度が既に前記設定温度を超えていると前記電子コントローラにより判断された場合は、前記エンジン１の暖機が完了したところから、すなわち前記ステップＳ６の制御から始まることになる。
【００４４】
ここで、前記冷却水の温度が前記第２の設定温度よりも低い場合には、前記サーモスタット８の閉弁状態が維持されて、前記冷却水は前記バイパス通路７を介してエンジン１内に導入されることとなる。
【００４５】
また、この際には、かかる冷却水は前記流量制御弁９によってエンジン１側への供給量が制限されており、エンジン１の温度状態に応じて冷却水の供給量を漸次増加させるように制御されることとなる。このため、暖機終了直後のエンジン１を多量の冷却水によって急冷してしまうおそれがなく、これによって、エンジン１の急激な温度変化による不具合を防止することができる。
【００４６】
さらに、エンジン１内部に冷却水を循環させていても、暖機状態にあるエンジン１は徐々に昇温していくことから、該エンジン１の暖機が完了しても冷却水の温度を監視して（図８のステップＳ７参照）、この水温情報に基づいて前記電子コントローラによってエンジン１内の冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えているかが判断される（図８のステップＳ８参照）。
【００４７】
このとき、かかるエンジン１の昇温に伴って前記電子コントローラによって冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えたと判断された場合は、前記サーモスタット８が開弁して前記冷却水通路５が解放され（図８のステップＳ９参照）、図７に示すように、前記ラジエータ４により冷却された冷却水がエンジン１内に供給されることとなる。これによって、エンジン１の温度状態に応じた適切な冷却を行うことができる。なお、エンジン１の始動時において冷却水の温度が既に前記第２の設定温度を超えていた場合には、前記暖機完了後に冷却水の温度が前記第２の設定温度に到達したところから、すなわち前記ステップＳ９の制御から始まることになる。
【００４８】
したがって、この実施の形態によれば、双方向に吸入及び吐出が可能な電動ポンプ１１を利用することにより、エンジン１が冷機状態にあるときには、該エンジン１内の冷却水を強制的に排出させるようにしたことから、エンジン１内に滞留する冷却水を効率よく排出させることが可能となる。この結果、エンジン１の暖気性能を確実かつ充分に向上させることができる。
【００４９】
しかも、この実施の形態の場合には、エンジン１の前記暖機促進作用を得るにあたり、前記電動ポンプ１１の回転方向を制御するのみの極めてシンプルな制御構造によって達成することができる。このため、多数の制御弁を使用して複雑な制御を行う必要がなく、これによって装置を構成する部品点数の増加や制御回路の複雑化を伴うことがないことから、装置に係る製造コストの高騰化を最小限に抑えることができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、冷却水を循環させる冷却回路を大気解放としていないことから、現在主流となっているプレッシャタイプの冷却回路にも利用することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、エンジン１のイグニッションをＯＮにしたときに、該エンジン１内の冷却水の温度が前記設定温度以下である場合において冷却水をリザーバタンク３に戻すこととしているが、エンジン１が停止した後に、該エンジン１内の冷却水の温度が前記設定温度以下となった時点において、前記電動ポンプ１１を逆回転させて冷却水をリザーバタンク３に戻すようにしてもよい。この場合、次回エンジン１のイグニッションをＯＮにしたときには、該エンジン１内から既に冷却水が抜けている状態となるため、エンジン１の暖機をさらに促進させることが可能となる。
【００５２】
図９及び図１０は前記第１の実施の形態に係る冷却装置において、前記リザーバタンク３に回収した冷却水が前記リターン通路６を介してエンジン１側へと流出してしまうことを防止する冷却水の流出防止構造についての第１の他例を示す。
【００５３】
すなわち、この他例に係るリザーバタンク３は、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、異なるところは、前記リザーバタンク３とリターン通路６との接続部が、リザーバタンク３の上壁部ではなく、前記冷却水通路５が接続されたリザーバタンク３の一側壁と対向する他側壁の下端位置近傍に、冷却水通路５と対向するように接続されていて、かかる接続部には、リザーバタンク３からリターン通路６内への冷却水の流出を抑止する逆止弁３１が設けられている。
【００５４】
この逆止弁３１は、前記リザーバタンク３の他側壁の内側に配設され、このリザーバタンク３とリターン通路６との接続部開口を閉塞可能な面積を有するほぼ矩形板状に形成されたフラップ３２によって構成されている。そして、このフラップ３２は、前記接続部の開口縁に支持された一辺部を支点として回動自在に設けられていて、各辺部の長さが前記接続部の開口径よりも大きく設定されていることから、リザーバタンク３外側への回動が規制され、該リザーバタンク３内側へのみ回動することが許容されている。
【００５５】
したがって、この他例によれば、前記電動ポンプ１１が逆回転してエンジン１内の冷却水をリザーバタンク３へと回収する場合には、図９に示すように、該電動ポンプ１１によって圧送される冷却水の水圧に基づき前記逆止弁３１のフラップ３２が前記接続部開口の外周縁に圧接することとなる。これによって、前記接続部開口が閉塞されることとなるため、リザーバタンク３内の冷却水が前記リターン通路６内に流入してしまうことはない。
【００５６】
一方、前記電動ポンプ１１が正回転して冷却水が前記冷却装置１０内を循環している状態において、エンジン１の前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂから前記リターン通路６を介してリザーバタンク３へ冷却水を還流する場合には、図１０に示すように、電動ポンプ１１によって加圧された冷却水の水圧に基づき前記フラップ３２がリザーバタンク３内に貯留されている冷却水の水圧に抗して内方へ押し開かれることとなる。これにより、前記接続部が開口状態となるため、リターン通路６からリザーバタンク３内への冷却水の導入は許容される。
【００５７】
よって、かかる簡素な構成を有する前記逆止弁３１を前記リザーバタンク３設けることによっても、該リザーバタンク３からリターン通路６側への冷却水の流出を確実に防止することができる。特に、この場合には、前記逆止弁３１の構成が極めて簡素であることから、該逆止弁３１を設けることに伴う装置の製造コストの高騰化を極力抑制することができる。
【００５８】
図１１及び図１２は前記第１の実施の形態に係る冷却水の流出防止構造についての第２の他例を示しており、この他例に係る逆止弁３１は、前記リザーバタンク３の他側壁に対して垂直方向へと進退自在に設けられた弁部材３３と、前記リターン通路６の下流端部に配設されて、前記弁部材３３の前記進退動を支持する支持部材３４と、を備えている。
【００５９】
前記弁部材３３は、該弁部材３３の中間部に形成されて所定の軸方向長さを有し、前記支持部材３４によって弁部材３３の軸方向に沿って摺動可能に支持された棒状の小径部３３ａと、該弁部材３３の先端部に前記小径部３３ａから段差拡径状に形成され、前記接続部開口を閉塞する大径部３３ｂと、を有している。
【００６０】
前記大径部３３ｂは、前記小径部３３ａとの接続部に、該小径部３３ａから先端側へ向かって漸次拡径するように形成されたほぼ円錐状のテーパ部３３ｃが設けられていると共に、先端がほぼ球面状に形成されている。そして、この大径部３３ｂは、図１１に示すように、前記リザーバタンク３内の冷却水の水圧によって弁部材３３が前記リターン通路６側へ押圧されて前記テーパ部３３ｃが前記接続部の開口縁に圧接することにより、該接続部開口を閉塞するようになっている。
【００６１】
前記支持部材３４は、内部中央位置に前記弁部材３３の小径部３３ａの外径よりも若干大きい内径を有し、該小径部３３ａを囲繞するように設けられた円環状の環状支持部３４ａと、該環状支持部３４ａの外周部にほぼ９０°間隔で四箇所に突起状に設けられ、この環状支持部３４ａを、前記リターン通路６を構成する配管の内壁に支持固定する固定部３４ｂと、から構成されている。
【００６２】
また、前記弁部材３３の後端部には、前記小径部３３ａから段差拡径状に形成され、前記支持部材３４の環状支持部３４ａの内径よりも若干大きい外径に設定された中径部３３ｄが設けられている。これによって、前記弁部材３３がリザーバタンク３内方へ進出移動して前記接続部を開口させる際に、該弁部材３３が前記支持部材３４から脱落してしまうことが防止されている。
【００６３】
したがって、この他例によれば、前記電動ポンプ１１が逆回転してエンジン１内の冷却水をリザーバタンク３に回収する場合には、図１１に示すように、電動ポンプ１１によって圧送される冷却水の水圧に基づいて前記逆止弁３１の弁部材３３がリターン通路６側へと押圧され、該弁部材３３における前記大径部３３ｂのテーパ部３３ｃが前記接続部の開口縁に圧接することとなる。これにより、前記接続部開口が閉塞されることとなるため、リザーバタンク３内の冷却水がリターン通路６内に流入してしまうことはない。
【００６４】
一方、前記電動ポンプ１１が正回転して冷却水が前記冷却装置１０内を循環している状態において、エンジン１の前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂから前記リターン通路６を介してリザーバタンク３へと冷却水を還流する場合には、図１２に示すように、前記冷却水がリターン通路６の内壁面と前記環状支持部３４ａの外周面との間を通流してリターン通路６の下流端まで流れ込み、電動ポンプ１１によって加圧された冷却水の水圧に基づき、前記弁部材３３がリザーバタンク３内に貯留されている冷却水の水圧に抗して内方へ押し出されることとなる。これにより、前記接続部が開口状態となるため、リターン通路６からリザーバタンク３内への冷却水の導入は許容される。
【００６５】
よって、かかる弁構造を有する前記逆止弁３１にあっては、前記弁部材３３のテーパ部３３ｃが前記接続部の開口縁に圧接することによって該接続部開口を閉塞する構造としたため、前記リザーバタンク３内の密閉性を高めることができ、該リザーバタンク３からリターン通路６側への冷却水の流出をより確実に防止することができる。
【００６６】
また、前記弁部材３３において、前記接続部開口に対向する前記大径部３３ｂの後端部をテーパ状に形成したことから、冷却水が前記リターン通路６からリザーバタンク３内に流入する際には、この冷却水は弁部材３３の前記テーパ部３３ｃに沿って導入されることとなる。これによって、リターン通路６からリザーバタンク３内へと流入する冷却水の流動抵抗が低減されることから、該冷却水の導入を円滑に行うことができる。
【００６７】
図１３は本発明の第２の実施の形態を示し、前記第１の実施の形態において、前記電動ポンプ１１の制御方法を変更したものであって、具体的には、冷却水などの温度ではなく、エンジン１のイグニッションをＯＮ時からの経過時間に基づいて制御する、いわゆるタイマー制御としたものである。
【００６８】
以下では、かかる電動ポンプ１１のタイマー制御について具体的に説明するが、前記リザーバタンク３や流量制御弁９など、その他の機器の構成及び作用については前記第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６９】
すなわち、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、まず、エンジン１のイグニッションがＯＮにされると、該エンジン１内に設けられた前記各水温センサにより、前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内の冷却水の温度が検知される（ステップＳ１１参照）。
【００７０】
続いて、前記各水温センサによって検知されたエンジン１の水温情報が前記電子コントローラへと伝達され、該電子コントローラによってかかる冷却水の温度が前記設定温度（５０℃）以下であるか判断される（ステップＳ１２参照）。
【００７１】
このとき、かかる冷却水の温度が前記設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから逆回転の信号が与えられて（ステップＳ１３参照）、エンジン１内の冷却水をリザーバタンク３に回収し始めると同時に、経過時間のカウントを開始する（ステップＳ１４参照）。
【００７２】
その後、前記電子コントローラでは、エンジン１の暖機時間に相当する所定の設定時間とカウント開始時からの経過時間とが常時比較され（ステップＳ１５参照）、前記設定時間が経過するまで前記電動ポンプ１１は逆回転し続けてエンジン１内の冷却水が前記リザーバタンク３に回収される。
【００７３】
そして、前記電子コントローラにおいて前記設定時間のカウントが終了したと判断された場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから正回転の信号が与えられる（ステップＳ１６参照）。よって、前記電動ポンプ１１は正回転することとなり、前記リザーバタンク３内に貯留されている冷却水をエンジン１側へと供給することによって、該エンジン１の冷却が始まる。なお、始動時において既にエンジン１内の冷却水の温度が既に前記設定温度を超えていると前記電子コントローラによって判断された場合は、前記エンジン１の暖機が完了したところから、すなわち前記ステップＳ１６の制御から始まることになる。
【００７４】
さらに、エンジン１内部に冷却水を循環させていても、暖機状態にあるエンジン１は徐々に昇温していくことから、該エンジン１の暖機が完了しても冷却水の温度を監視し続けて（ステップＳ１７参照）、この水温情報に基づいて前記電子コントローラによってエンジン１内の冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えているかが判断される（ステップＳ１８参照）。
【００７５】
このとき、前記電子コントローラにより冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えたと判断された場合には、前記サーモスタット８を開弁させて前記冷却水通路５を解放し（ステップＳ１９参照）、前記ラジエータ４により冷却された冷却水がエンジン１内に供給されることとなる。これによって、エンジン１の温度状態に応じた適切な冷却を行うことができる。なお、エンジン１の始動時において冷却水の温度が既に前記第２の設定温度を超えていた場合には、前記暖機完了後に冷却水の温度が前記第２の設定温度に到達したところから、すなわち前記ステップＳ１９の制御から始まることになる。
【００７６】
したがって、この実施の形態によれば、エンジン１の暖機完了時をタイマー制御によって判断する制御方法を採用したことから、より簡素な制御によってエンジン１の暖機性能を向上させることが可能となり、装置の製造コストの高騰化のさらなる抑制が図れる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、前記ステップ１１及びステップ１２により、エンジン１内の冷却水の温度に応じて電動ポンプ１１の回転方向を選択することとしているが、前記ステップ１３〜ステップ１９のみの制御によって電動ポンプ１１の回転方向を制御することも可能である。つまり、イグニッションがＯＮされた時点で自動的に電動ポンプ１１を逆回転させて、イグニッションがＯＮされた時点からの経過時間のみによって電動ポンプ１１の回転方向を制御してもよい。この場合には、極めて簡素な制御によりエンジン１の暖機性能を向上させることが可能となり、装置の製造コストの高騰化がより一層抑制される。
【００７８】
図１４及び図１５は本発明の第３の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、異なるところは、低温部である前記シリンダブロック１ａの第１ウォータージャケット２ａを通じて冷却水が循環する通路と、高温部である前記シリンダヘッド１ｂの第２ウォータージャケット２ｂを通じて冷却水が循環する通路と、が別々に構成されていると共に、これに伴いシリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂのそれぞれの温度に応じて冷却水の流路を可変とするように構成されている。
【００７９】
以下、本実施の形態に係る冷却装置１０について具体的に説明するが、便宜上、前記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明することとし、重複する部分については説明を省略する。
【００８０】
すなわち、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、図１４に示すように、前記電動ポンプ１１がシリンダブロック１ａ前端部に直接固定されているのではなく、該シリンダブロック１ａとサーモスタット８との間を繋ぐ冷却水通路５の中間に配設されていると共に、シリンダブロック１ａと電動ポンプ１１との間を繋ぐ冷却水通路５の途中には、前記第１ウォータージャケット２ａに接続する第１導入通路３５と、前記第２ウォータージャケット２ｂに接続する第２導入通路３６と、が流路切換弁３７を介して分岐構成されており、該流路切換弁３７により、前記第１、第２導入通路３５，３６の各通路に対し任意の配分によって冷却水を分流して供給することが可能となっている。
【００８１】
これに伴い、前記第１ウォータージャケット２ａの下流端には第１還流通路３８が接続されている一方、前記第２ウォータージャケット２ｂの下流端には第２還流通路３９が接続され、該第２還流通路３９と前記第１還流通路３８とはその延長上において一体化されることによって一つの前記リターン通路６が構成されている。さらに、前記第２還流通路３９の上流端側には流量制御弁４０が設けられており、該流量制御弁４０によって第２ウォータージャケット２ｂから前記リザーバタンク３に還流される冷却水の流量を制御することが可能となっている。
【００８２】
かかる構成から、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、まず、エンジン１のイグニッションがＯＮにされると、エンジン１内に設けられた前記各水温センサによって前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内の冷却水の温度が検知される（図１５のステップＳ２１参照）。
【００８３】
続いて、前記各水温センサによって検知されたエンジン１の水温情報が前記電子コントローラへと伝達され、該電子コントローラによってかかる冷却水の温度が前記設定温度（５０℃）以下であるかが判断される（図１５のステップＳ２２参照）。
【００８４】
このとき、かかる冷却水の温度が前記設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから逆回転の信号が与えられる（図１５のステップＳ２３参照）。そうすると、電動ポンプ１１が逆回転することから、前記第１ウォータージャケット２ａ内の冷却水及びリターン通路６内の冷却水の一部がそれぞれ前記第１導入通路３５を介して前記リザーバタンク３側へ排出されると共に、前記第２ウォータージャケット２ｂ内の冷却水及びリターン通路６内の冷却水の残部が前記第２導入通路３６を介してそれぞれリザーバタンク３側へ排出される。
【００８５】
なお、この際には、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、前記サーモスタット８の開弁温度が前記第２の設定温度（８２℃）に設定されていることから、前記電動ポンプ１１によりエンジン１内から排出された冷却水は、前記バイパス通路７を介して前記リザーバタンク３へと回収される。
【００８６】
続いて、前記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの各壁面温度についても前記各温度センサによって検知され（図１５のステップＳ２４参照）、その温度情報が前記電子コントローラに常時伝達されているが、前記シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂとでは、高温部であるシリンダヘッド１ｂの方がより早く昇温するため、前記電子コントローラによっては、両者の壁面温度のうち、まず、シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度以下であるかが判断される（図１５のステップＳ２５参照）。
【００８７】
ここで、前記電子コントローラによって前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度を超えたと判断された場合には、前記シリンダブロック１ａの壁面温度は前記設定温度を下回っている状態であっても、該電子コントローラにより前記第１導入通路３５を遮断するように前記流路切換弁３７が制御されると共に（図１５のステップＳ２６参照）、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対してポンプ正回転の信号が与えられる（図１５のステップＳ２７参照）。
【００８８】
そうすると、前記電動ポンプ１１は、正回転して前記リザーバタンク３内に貯留されている冷却水をエンジン１側へと供給し始めるが、前記流路切換弁３７によって前記第１導入通路３５は遮断されていることから、この冷却水は、前記第２ウォータージャケット２ｂのみに供給されることとなる。なお、この際、冷却水の温度が前記第２の設定温度よりも低い場合には、該冷却水は、前記第１の実施の形態と同様に、前記バイパス通路７を介して第２導入通路３６内に導入されることとなる。
【００８９】
具体的には、かかる制御により、前記リザーバタンク３内の冷却水は、前記冷却水通路５から前記第２導入通路３６を介して第２ウォータージャケット２ｂに導入された後、該第２ウォータージャケット２ｂ内を通って前記第２還流通路３９を介して前記リターン通路６へと流入し、該リターン通路６を通じてリザーバタンク３へと還流される。すなわち、前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度のみが前記設定温度を超えた場合には、該シリンダヘッド１ｂにのみ冷却水が循環されることとなる。
【００９０】
さらに、前記電動ポンプ１１は、前記シリンダヘッド１ｂの温度状態に適した量の冷却水を供給するように前記電子コントローラによって制御され、このシリンダヘッド１ｂの昇温に伴いその供給量が漸次増加される。これにより、シリンダヘッド１ｂの急冷が防止されて、該シリンダヘッド１ｂの急激な温度変化によるエンジン１の不具合を防止することができる。
【００９１】
このようにしてエンジン１の暖機を行いつつ、続いては、前記温度センサによって前記シリンダブロック１ａの壁面温度が検知され（図１５のステップＳ２８）、該温度情報に基づき前記電子コントローラによってシリンダブロック１ａの壁面温度が前記設定温度以下であるかが判断される（図１５のステップＳ２９参照）。
【００９２】
ここで、前記シリンダブロック１ａについてもその壁面温度が前記設定温度を超えたと前記電子コントローラによって判断された場合には、該電子コントローラによって前記第１導入通路３５にも冷却水の導入を許容するように前記流路切換弁３７が制御され（図１５のステップＳ３０参照）、前記第１ウォータージャケット２ａ内にも冷却水が供給されることとなる。なお、この場合にも、第１ウォータージャケット２ａ内に冷却水が徐々に導入されるように流路切換弁３７が制御されていて、シリンダブロック１ａの急冷防止が図られている。また、始動時において既にエンジン１が暖機状態にある場合、つまり前記電子コントローラによってエンジン１始動時の冷却水の温度が既に前記設定温度を超えていると判断された場合は、前記エンジン１の暖機が完了したところから、すなわち後述するステップＳ３１の制御から始まることになる。
【００９３】
そして、エンジン１内部に冷却水を循環させていても、暖機状態にあるエンジン１は徐々に昇温していくことから、該エンジン１の暖機が完了しても冷却水の温度を監視して（図１５のステップＳ３１参照）、この水温情報に基づいて前記電子コントローラによってエンジン１内の冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えているかが判断される（図１５のステップＳ３２参照）。
【００９４】
このとき、前記電子コントローラにより冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えたと判断された場合には、前記サーモスタット８を開弁させて前記冷却水通路５を解放し（図１５のステップＳ３３参照）、前記ラジエータ４によって冷却された冷却水がエンジン１内に供給されることとなる。これにより、エンジン１の温度状態に応じた適切な冷却を行うことができる。なお、エンジン１の始動時において冷却水の温度が既に前記第２の設定温度を超えていた場合は、前記暖機完了後に冷却水の温度が前記第２の設定温度に到達したところから、すなわち前記ステップＳ３３の制御から始まることになる。
【００９５】
したがって、この実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができるのは勿論のこと、昇温度合の相異する前記シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂに対し、それぞれを冷却するための冷却水通路を別々に構成したことにより、双方に同時に冷却水を導入するのではなく、暖機が完了した部位についてはその完了時点で冷却水の導入を行い、冷機状態にある部位については冷却水を導入せずに待機状態とすることが可能となる。これによって、暖機が終了した部位の過熱を防止でき、また、冷機状態にある部位の暖機性能を低下させるおそれもないことから、エンジン１のより効果的な暖機性能の向上が図れる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、前記シリンダブロック１ａの第１ウォータージャケット２ａと、前記シリンダヘッド１ｂの第２ウォータージャケット２ｂと、をエンジン１内部において相互に連通させることなく独立した構成としているが、前記第１の実施の形態のようにエンジン１内部において前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ同士が相互に連通する構成であっても、該各ウォータージャケット２ａ，２ｂに対する冷却水の導入通路及び各ウォータージャケット２ａ，２ｂからリザーバタンク３への還流通路をそれぞれ別々に設け、さらに両ウォータージャケット２ａ，２ｂ間に仕切板を設けて相互の連通を遮断することにより、本実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００９７】
本発明は、前述の実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂのレイアウトや、冷却水通路としての冷却回路の配管（冷却水の流路）のレイアウトついては、車両の仕様に応じて自由に変更することができる。
【００９８】
また、前記第３の実施の形態に対しても、前記第２の実施の形態のいわゆるタイマー制御を適用することが可能であり、例えば前記シリンダブロック１ａ内に冷却水を供給するタイミングと前記シリンダヘッド１ｂ内に冷却水を供給するタイミングとを、イグニッションをＯＮした時点からの経過時間によって制御することで、簡素な制御構造によるエンジン１の効果的な暖機性能の向上が図れる。
【００９９】
また、前記各実施の形態においては、エンジン１の暖機完了後、前記流量制御弁９を用いてエンジン１内部への冷却水の供給量を制限しているが、該流量制御弁９を用いずに、前記電動モータ１１の吐出量を制御することによって、エンジン１の暖機直後の前記冷却水の供給量を調整してもよい。
【０１００】
さらに、前記各実施の形態においては、エンジン１内の冷却水の水温を基準として電動ポンプ１１の回転方向を選択的に制御しているが、かかる基準は、エンジン１の壁面温度のみとしてもよく、また、冷却水の温度の代わりに前記サーモスタット８の温度を基準とすることも可能である。特に、エンジン１の壁面温度のみを基準とした場合には、前記各水温センサからの温度情報を必要としないことから、さらに簡素な制御によって前記電動ポンプ１１の回転方向を制御することが可能となり、装置の製造コストの高騰化抑制に供される。
【０１０１】
また、前記第１、第３の各実施の形態においては、エンジン１の暖機完了の基準として該エンジン１の壁面温度を採用しているが、エンジン１内に残留した冷却水の水温によって該エンジン１の暖機完了を判断することも可能である。この場合には、前記各温度センサを要しないことから、装置がより簡素化され、一層簡素な制御によって前記電動ポンプ１１の回転方向を制御することが可能となるため、装置の製造コストの高騰化をさらに抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る内燃機関の冷却用電動ポンプ等の第１の実施の形態を示し、かかるポンプを用いた冷却装置全体を説明する概略図である。
【図２】同実施の形態に係る電動ポンプの縦断面図である。
【図３】電動ポンプが逆回転したときの冷却装置の状態を説明する概略図である。
【図４】電動ポンプが逆回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図５】電動ポンプが正回転したときの冷却装置の状態を説明する概略図である。
【図６】電動ポンプが正回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図７】電動ポンプの正回転時において冷却水がラジエータを介して循環する場合の冷却装置の状態を説明する概略図である。
【図８】同実施の形態に係る冷却装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図９】同実施の形態におけるリザーバタンクの第１の他例を示し、電動ポンプが逆回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１０】同実施の形態におけるリザーバタンクの第１の他例を示し、電動ポンプが正回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１１】同実施の形態におけるリザーバタンクの第２の他例を示し、電動ポンプが逆回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１２】同実施の形態におけるリザーバタンクの第２の他例を示し、電動ポンプが正回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１３】本発明の第２実施の形態に係る冷却装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る冷却装置の全体を説明する概略図である。
【図１５】本発明の第３実施の形態に係る冷却装置の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
１…エンジン（内燃機関）
３…リザーバタンク
４…ラジエータ
５…冷却水通路
６…リターン通路
７…バイパス通路
８…サーモスタット
９…流量制御弁
１０…冷却装置
１１…電動ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水冷方式の内燃機関に適用されるウォーターポンプのうち、とりわけ、電動モータによって駆動される内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば水冷方式の内燃機関には、かかる内燃機関を冷却するための冷却水が貯留されたリザーバタンクから該冷却水を内燃機関に圧送するいわゆるウォーターポンプが設けられており、該ウォーターポンプには、主として内燃機関の駆動力によって駆動されるものが採用されている。
【０００３】
近時、内燃機関の冷機始動時において内部の摺動部品のフリクションの増大によって燃費が悪化してしまうなどの技術的課題に基づき、該内燃機関の冷機運転時間を極力短縮させるべく、前記ウォーターポンプを用いた種々の冷却装置が提供されており、その一つとして、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
概略を説明すれば、この冷却装置は、冷却水を貯留するリザーバタンクと、該リザーバタンクから内燃機関側に延びるメイン通路と、該メイン通路の途中に設けられ、前記リザーバタンク内の冷却水を内燃機関側へ圧送するウォーターポンプと、該ウォーターポンプ以降、前記メイン通路から分岐してウォーターポンプと内燃機関の高温部及び低温部にそれぞれ連通する第１、第２冷却水通路と、前記高温部及び低温部と前記メイン通路とをそれぞれ連通する第１、第２リターン通路と、一方側が前記低温部に第３冷却水通路を介して連通する一方、他方側が第４冷却水通路を介して前記両リターン通路と共に前記メイン通路に連通し、前記低温部内の冷却水を一時的に貯留するコレクタータンクと、前記第２〜第４冷却水通路にそれぞれ配設され、該各冷却水通路内を通流する冷却水の流れを制御する第１〜第３バルブと、を備えている。
【０００５】
そして、内燃機関が冷機状態にあるときは、前記第１バルブを閉弁して前記低温部への冷却水の供給を遮断すると同時に、前記第２バルブを開弁し、かつ、前記第３バルブを閉弁して前記低温部内の冷却水を前記コレクタータンクに排出させて一時的に貯留することにより、前記高温部のみに冷却水を循環させるようにして、内燃機関の暖気性能の向上を図っている。
【特許文献１】特開平６−１０１４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の内燃機関の冷却装置にあっては、単に前記第１バルブを閉弁させつつ前記第２バルブを開弁させて前記低温部内の冷却水をその自重によって自然排出させるようになっていることから、該冷却水を効率よく排出させることができず、前記低温部内に冷却水が残留してしまうおそれがあり、これによって、内燃機関の暖気性能が充分に向上し得ないという技術的課題を招来していた。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、内燃機関内の冷却水の排出を強制的に行うことによって該機関の暖気性能を充分に向上し得る内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電動モータによって駆動される正逆回転可能な内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置であって、内燃機関の作動状態に応じて、正回転させることによって冷却水を内燃機関へ供給し、逆回転させることによって内燃機関内の冷却水を排出させることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る内燃機関の冷却用電動ポンプ及びこれを用いた冷却装置の各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態では、かかる内燃機関の冷却用電動ポンプ等を、従来と同様に車両の水冷方式の内燃機関に適用したものを示している。
【００１０】
概略を説明すれば、この内燃機関であるエンジン１は、図１に示すように、複数のシリンダを有する低温部であるシリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上部に載置固定され、該シリンダブロック１ａよりも高温となり易い高温部であるシリンダヘッド１ｂと、を備えている。そして、車両には、エンジン１が過熱するのを抑制するため、循環される冷却液によってエンジン１を冷却させる冷却装置１０が設けられている。
【００１１】
この冷却装置１０は、前記冷却水を加圧して循環させる電動ポンプ１１と、循環する冷却水の温度変化に伴う容積変化を吸収すべく、該冷却水を一時的に貯留するリザーバタンク３と、前記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの内部にそれぞれ形成され、前記冷却水を通流させる水路となる第１ウォータージャケット２ａ及び第２ウォータージャケット２ｂと、該各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内を通流して加熱された冷却水を冷却するラジエータ４と、から主として構成されている。
【００１２】
前記第１ウォータージャケット２ａは、図１中に破線で示すように、前記各シリンダを囲繞するように構成され、上流端部側からそれぞれ分岐して各シリンダを隔成する隔壁に沿って前記シリンダヘッド１ｂ側に向かって形成されている。そして、該第１ウォータージャケット２ａは、上流側が第１ウォータージャケット２ａの入口に接続された冷却水通路５を介して前記リザーバタンク３に連通している一方、下流側が第１ウォータージャケット２ａの出口に開口形成された前記第２ウォータージャケット２ｂに連通している。
【００１３】
一方、前記第２ウォータージャケット２ｂは、図１中に破線で示すように、前記シリンダブロック１ａ内で複数に分岐した冷却水の流路が下流端において合流するように構成され、該第２ウォータージャケット２ｂの出口に接続されたリターン通路６を介して前記リザーバタンク３に連通するようになっている。
【００１４】
このようにして、前記冷却装置１０では、前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ、前記冷却水通路５及びリターン通路６によって冷却水の流路が閉回路状に構成され、これによって冷却水が密封された状態で加圧されながら循環するようになっている。
【００１５】
前記リザーバタンク３は、断面がほぼ矩形状となる容器であって、前記冷却装置１０内を循環する冷却水の全て貯留可能な容積を有し、一側壁の下端位置近傍には前記冷却水通路５の上流端が接続されていると共に、上壁部には前記リターン通路６の下流端が接続されている。このように、該リザーバタンク３は、循環する冷却水が常時通過するように配置されており、該冷却水の流路内において余剰となる冷却水を一時的に貯留すると共に、循環する冷却水に含有された空気を分離して除去する役割を果たしている。
【００１６】
前記ラジエータ４は、前記冷却水通路５の途中に設けられ、自然通風や伝導ファンによって送風された空気との熱交換によって内部を通過する流体を冷却するようになっている。すなわち、前記冷却水は前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内を通流した後に前記リターン通路５を介してリザーバタンク４へと戻されるが、この冷却水はエンジン１の熱を吸収して昇温されることから、かかる昇温された冷却水をラジエータ６によって冷却し、該冷却された冷却水をエンジン１へ再度供給するようになっている。
【００１７】
前記電動ポンプ１１は、正逆回転可能なクローティースモータによって駆動され、一方向に回転した場合には一方側から他方側へ流体を圧送し、他方向に回転した場合には他方側から一方側へ流体を圧送するような特性を有するいわゆる軸流ポンプであって、前記冷却水通路５の下流端と第１ウォータージャケット２ａの入口（上流端）との接続部に配設されている。
【００１８】
そして、本実施の形態では、かかる電動ポンプ１１は、正回転時には、前記リザーバタンク３側からエンジン１側へと冷却水を圧送し、逆回転時には、正回転時とは反対にエンジン１側からリザーバタンク３側へと冷却水を圧送するようになっている。なお、この電動ポンプ１１の具体的な構成については後に詳述する。
【００１９】
また、前記エンジン１内部には、前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内を通流する冷却水の各温度をそれぞれ検知する図外の水温センサ、並びに前記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの各壁面温度を検知する図外の温度センサがそれぞれ配設されており、該各センサによって冷却水の温度及びエンジン１の壁面温度が常時監視されている。そして、この温度情報については、車載された図外の電子コントローラへ随時伝達されるようになっていて、この電子コントローラからの電気信号に基づいて前記電動ポンプ１１が所定の回転方向へと回転駆動されるようになっている。
【００２０】
また、前記リザーバタンク３には、前記冷却水通路５と並行して設けられて、前記ラジエータ６を通さずに該リザーバタンク４と第１ウォータージャケット２ａとを連通させるバイパス通路７が接続されている。このバイパス通路７は、上流端がリザーバタンク３に直接接続されている一方、下流端が冷却水通路５においてラジエータ５と電動ポンプ１１との間に設けられた感温制御弁であるいわゆるサーモスタット８に接続され、このサーモスタット８を介して冷却水通路５に連通するようになっている。
【００２１】
前記サーモスタット８は、通流する冷却水の温度に応じて、前記冷却水通路５又はバイパス通路７のうち所定の通路を遮断し、これによって循環する冷却水の流路を選択的に切り換えるようになっている。また、前記サーモスタット８と前記電動ポンプ１１との間となる前記冷却水通路５の下流側端部には、該通路内を通流する冷却水の流量を制御する流量制御弁９が設けられている。
【００２２】
以下に、前記電動ポンプ１１の具体的な構成について、図２に基づいて説明する。
【００２３】
この電動ポンプ１１は、シリンダブロック１ａの前端部に取り付けられたほぼ円筒状のポンプハウジング１２と、該ポンプハウジング１２の内部に一体に設けられて、このポンプハウジング１２の内部を外側のポンプ室１２ａと内側のモータ室１２ｂとに隔成するほぼ円筒状の隔壁部１３と、前記ポンプハウジング１２の内部ほぼ中央位置に軸方向に沿って設けられた駆動軸１４と、前記ポンプ室１２ａ内に軸方向の前端部１５ａが前記駆動軸１４を介して回転自在に収容支持された筒状のポンプロータ１５と、該ポンプロータ１５の内周側に固定された円筒状の永久磁石１６と、前記モータ室１２ｂ内に収容固定され、前記永久磁石１６に径方向から対向するように前記隔壁部１３を挟んで配置されたステータ１７と、前記ポンプロータ１５の内外周面とポンプハウジング１２の内周面及び隔壁部１３の外周面との間に形成され、冷却水を通流させる水路１８と、から主として構成されている。
【００２４】
前記ポンプハウジング１２は、非磁性材である合成樹脂材によって形成され、有底円筒状に形成されたハウジング本体２１と、該ハウジング本体２１の前端部にボルトなどによって結合された筒状コネクタ２２と、を備えている。
【００２５】
前記筒状コネクタ２２は、前端部から軸方向へ突出形成されて、前記冷却水通路５の下流端に接続されるニップル状の吸入接続部２２ａと、下端部からほぼ垂直下方へ突出形成されて、前記第１ウォータージャケット２ａの上流端に接続されるニップル状の吐出接続部２２ｂと、を有し、内部中央には作動室２２ｃが形成されている。
【００２６】
前記隔壁部１３は、ポンプハウジング１２と同じ非磁性材である合成樹脂材によって縦断面ほぼ有底円筒状に形成され、内部中央に軸方向に沿って駆動軸１４を挿通保持する円柱状の支持軸１３ａを一体に有していると共に、後端側に形成されたフランジ部１３ｂの外周縁がハウジング本体２１の内周面２１ａに一体に結合されている。
【００２７】
前記駆動軸１４は、金属材によって形成され、前記ポンプロータ１５の後述する支持部２６の軸受孔２６ｂを貫通して前記支持軸１３ａ内にモールディングによって一体に固定されていると共に、先端部の外周に円筒状の軸受部２３が軸方向から螺着したビス２４によって固定されている。
【００２８】
前記ポンプロータ１５は、前記ハウジング本体２１と隔壁部１３との間に配置された筒状本体２５と、該筒状本体２５の前端側に有する円盤状の支持部２６と、該支持部２６の前端面に一体に固定された羽根部２７と、を備えている。
【００２９】
前記筒状本体２５は、前記ハウジング本体２１と隔壁部１３との間に軸方向に沿って延設されていると共に、内周側に形成された円筒状溝内に前記永久磁石１６が一体的に固定されている。
【００３０】
前記支持部２６は、ほぼ円錐台状に形成された内周部２６ａの内部中央に貫通形成された軸受孔２６ｂを介して前記軸受部２３の外周に回転自在に支持されている。
【００３１】
前記羽根部２７は、ポンプ室１２ａの前端側に配置されて、ポンプロータ１５と共に回転して前記吸入接続部２２ａ内に流入した冷却水を吐出接続部２２ｂ側に吐出するようになっている。すなわち、この羽根部２７が正回転した場合には、前記リザーバタンク３側から前記吸入接続部２２ａを介して流入した冷却水を、前記吐出接続部２２ｂを介して前記第１ウォータージャケット２ａへ吐出するようになっている。一方、前記羽根部２７が逆回転した場合には、前記第１ウォータージャケット２ａから前記吐出接続部２２ｂを介して流入した冷却水を、前記吸入接続部２２ａを介してリザーバタンク３側へ吐出するようになっている。
【００３２】
前記ステータ１７は、外周面が前記隔壁部１３の内周面に固定されていると共に、外周に電磁コイル２８が巻回されている。この電磁コイル２８は、前記モータ室１２ｂの後端部に配置固定された制御装置２９に有する駆動回路２９ａに接続されている。なお、前記制御装置２９は、前記電子コントローラに接続されていて、該電子コントローラとの通信が常時行われている。
【００３３】
前記水路１８は、前記羽根部２７の回転に伴って吐出された冷却水の一部が図２に矢印で示すように、前記隔壁部１３の外周側に回り込むように案内して、前記ステータ１７や電磁コイル２８を冷却するようになっている。
【００３４】
以上のような構成から、前記電動ポンプ１１は、前記電子コントローラからの電気信号を受けて駆動回路２９ａから電磁コイル２８に通電されると、前記ステータ１７が励磁されて、前記永久磁石１６を介して前記軸受部２３を中心にポンプロータ１５が所定の回転方向へ回転駆動するようになっていて、その回転方向に応じて前記吸入接続部２２ａ側の冷却水が前記吐出接続部２２ｂ側へ圧送される、或いは前記吐出接続部２２ｂ側の冷却水が前記吸入接続部２２ａ側へ圧送されることとなる。
【００３５】
以下に、本発明に係る内燃機関の冷却装置の作動状態（作用）について、図３〜図８に基づいて説明する。なお、図８は、本装置の制御内容を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、エンジン１のイグニッションがＯＮにされると、エンジン１内に設けられた前記各水温センサによって前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内の冷却水の温度が検知される（図８のステップＳ１参照）。
【００３７】
そして、前記各水温センサによって検知されたエンジン１の水温情報が前記電子コントローラへと伝達され、該電子コントローラによってかかる冷却水の温度が所定の設定温度（本実施の形態では５０℃とする。）以下であるかが判断される（図８のステップＳ２参照）。
【００３８】
このとき、かかる冷却水の温度が前記設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから逆回転の信号が与えられる（図８のステップＳ３参照）。そうすると、電動ポンプ１１が逆回転することにより、図３に示すように、前記第１ウォータージャケット２ａを介して前記両ウォータージャケット２ａ，２ｂ及びリターン通路６内に滞留する冷却水をリザーバタンク３側へと排出し始める。
【００３９】
さらに、本実施の形態では、前記サーモスタット８の開弁温度が、前記設定温度よりも高く設定された第２の設定温度（本実施の形態では８２℃とする。）となっており、冷却水の温度が前記設定温度を下回る状態ではサーモスタット８は閉弁状態を維持する、すなわち前記冷却水通路５が遮断されることになるため、前記電動ポンプ１１によってエンジン１内から排出される冷却水は前記バイパス通路７を介して前記リザーバタンク３へと回収される。
【００４０】
なお、この際、前記リザーバタンク３にあっては、図４に示すように、前記各水路を含めた冷却装置１０内の冷却水を全て回収可能な容積を有し、かつ、前記リターン通路６との接続部が上壁部に設けられていることから、リザーバタンク３に回収された前記冷却水がリターン通路６によってエンジン１内へ流入してしまうおそれがない。特に、前記リザーバタンク３とリターン通路６との接続部をリザーバタンク３の上壁部に設ける構造としたことにより、簡素な構造で、かつ、確実にエンジン１側への冷却水の流入を防止することができる。
【００４１】
このように、エンジン１が冷機状態にあるときには、前記電動ポンプ１１を逆回転させることによってエンジン１の内部に滞留した冷却水を強制的に排出させるようにしたことから、冷媒である冷却水によってエンジン１の暖機性能が阻害されるおそれがなく、この結果、エンジン１の暖機が促進される。
【００４２】
その後、前記電子コントローラにおいては、前記各温度センサを介してシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの各壁面温度が監視されていると共に（図８のステップＳ４参照）、この温度情報に基づき前記電子コントローラにおいて前記各壁面温度と前記設定温度とが常時比較され、前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度を超えるまで前記電動ポンプ１１は逆回転状態が維持される（図８のステップＳ５参照）。
【００４３】
そして、前記電子コントローラによってエンジン１が暖機状態と判断された場合、つまり前記温度センサの温度情報に基づいて前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度を超えたと判断された場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから正回転の信号が与えられる（図８のステップＳ６参照）。そうすると、電動ポンプ１１が正回転することによって、図５及び図６に示すように、前記リザーバタンク３内に貯留されている冷却水をエンジン１側へ供給し始める。なお、始動時において既にエンジン１が暖機状態にある場合、つまりエンジン１始動時の冷却水の温度が既に前記設定温度を超えていると前記電子コントローラにより判断された場合は、前記エンジン１の暖機が完了したところから、すなわち前記ステップＳ６の制御から始まることになる。
【００４４】
ここで、前記冷却水の温度が前記第２の設定温度よりも低い場合には、前記サーモスタット８の閉弁状態が維持されて、前記冷却水は前記バイパス通路７を介してエンジン１内に導入されることとなる。
【００４５】
また、この際には、かかる冷却水は前記流量制御弁９によってエンジン１側への供給量が制限されており、エンジン１の温度状態に応じて冷却水の供給量を漸次増加させるように制御されることとなる。このため、暖機終了直後のエンジン１を多量の冷却水によって急冷してしまうおそれがなく、これによって、エンジン１の急激な温度変化による不具合を防止することができる。
【００４６】
さらに、エンジン１内部に冷却水を循環させていても、暖機状態にあるエンジン１は徐々に昇温していくことから、該エンジン１の暖機が完了しても冷却水の温度を監視して（図８のステップＳ７参照）、この水温情報に基づいて前記電子コントローラによってエンジン１内の冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えているかが判断される（図８のステップＳ８参照）。
【００４７】
このとき、かかるエンジン１の昇温に伴って前記電子コントローラによって冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えたと判断された場合は、前記サーモスタット８が開弁して前記冷却水通路５が解放され（図８のステップＳ９参照）、図７に示すように、前記ラジエータ４により冷却された冷却水がエンジン１内に供給されることとなる。これによって、エンジン１の温度状態に応じた適切な冷却を行うことができる。なお、エンジン１の始動時において冷却水の温度が既に前記第２の設定温度を超えていた場合には、前記暖機完了後に冷却水の温度が前記第２の設定温度に到達したところから、すなわち前記ステップＳ９の制御から始まることになる。
【００４８】
したがって、この実施の形態によれば、双方向に吸入及び吐出が可能な電動ポンプ１１を利用することにより、エンジン１が冷機状態にあるときには、該エンジン１内の冷却水を強制的に排出させるようにしたことから、エンジン１内に滞留する冷却水を効率よく排出させることが可能となる。この結果、エンジン１の暖気性能を確実かつ充分に向上させることができる。
【００４９】
しかも、この実施の形態の場合には、エンジン１の前記暖機促進作用を得るにあたり、前記電動ポンプ１１の回転方向を制御するのみの極めてシンプルな制御構造によって達成することができる。このため、多数の制御弁を使用して複雑な制御を行う必要がなく、これによって装置を構成する部品点数の増加や制御回路の複雑化を伴うことがないことから、装置に係る製造コストの高騰化を最小限に抑えることができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、冷却水を循環させる冷却回路を大気解放としていないことから、現在主流となっているプレッシャタイプの冷却回路にも利用することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、エンジン１のイグニッションをＯＮにしたときに、該エンジン１内の冷却水の温度が前記設定温度以下である場合において冷却水をリザーバタンク３に戻すこととしているが、エンジン１が停止した後に、該エンジン１内の冷却水の温度が前記設定温度以下となった時点において、前記電動ポンプ１１を逆回転させて冷却水をリザーバタンク３に戻すようにしてもよい。この場合、次回エンジン１のイグニッションをＯＮにしたときには、該エンジン１内から既に冷却水が抜けている状態となるため、エンジン１の暖機をさらに促進させることが可能となる。
【００５２】
図９及び図１０は前記第１の実施の形態に係る冷却装置において、前記リザーバタンク３に回収した冷却水が前記リターン通路６を介してエンジン１側へと流出してしまうことを防止する冷却水の流出防止構造についての第１の他例を示す。
【００５３】
すなわち、この他例に係るリザーバタンク３は、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、異なるところは、前記リザーバタンク３とリターン通路６との接続部が、リザーバタンク３の上壁部ではなく、前記冷却水通路５が接続されたリザーバタンク３の一側壁と対向する他側壁の下端位置近傍に、冷却水通路５と対向するように接続されていて、かかる接続部には、リザーバタンク３からリターン通路６内への冷却水の流出を抑止する逆止弁３１が設けられている。
【００５４】
この逆止弁３１は、前記リザーバタンク３の他側壁の内側に配設され、このリザーバタンク３とリターン通路６との接続部開口を閉塞可能な面積を有するほぼ矩形板状に形成されたフラップ３２によって構成されている。そして、このフラップ３２は、前記接続部の開口縁に支持された一辺部を支点として回動自在に設けられていて、各辺部の長さが前記接続部の開口径よりも大きく設定されていることから、リザーバタンク３外側への回動が規制され、該リザーバタンク３内側へのみ回動することが許容されている。
【００５５】
したがって、この他例によれば、前記電動ポンプ１１が逆回転してエンジン１内の冷却水をリザーバタンク３へと回収する場合には、図９に示すように、該電動ポンプ１１によって圧送される冷却水の水圧に基づき前記逆止弁３１のフラップ３２が前記接続部開口の外周縁に圧接することとなる。これによって、前記接続部開口が閉塞されることとなるため、リザーバタンク３内の冷却水が前記リターン通路６内に流入してしまうことはない。
【００５６】
一方、前記電動ポンプ１１が正回転して冷却水が前記冷却装置１０内を循環している状態において、エンジン１の前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂから前記リターン通路６を介してリザーバタンク３へ冷却水を還流する場合には、図１０に示すように、電動ポンプ１１によって加圧された冷却水の水圧に基づき前記フラップ３２がリザーバタンク３内に貯留されている冷却水の水圧に抗して内方へ押し開かれることとなる。これにより、前記接続部が開口状態となるため、リターン通路６からリザーバタンク３内への冷却水の導入は許容される。
【００５７】
よって、かかる簡素な構成を有する前記逆止弁３１を前記リザーバタンク３設けることによっても、該リザーバタンク３からリターン通路６側への冷却水の流出を確実に防止することができる。特に、この場合には、前記逆止弁３１の構成が極めて簡素であることから、該逆止弁３１を設けることに伴う装置の製造コストの高騰化を極力抑制することができる。
【００５８】
図１１及び図１２は前記第１の実施の形態に係る冷却水の流出防止構造についての第２の他例を示しており、この他例に係る逆止弁３１は、前記リザーバタンク３の他側壁に対して垂直方向へと進退自在に設けられた弁部材３３と、前記リターン通路６の下流端部に配設されて、前記弁部材３３の前記進退動を支持する支持部材３４と、を備えている。
【００５９】
前記弁部材３３は、該弁部材３３の中間部に形成されて所定の軸方向長さを有し、前記支持部材３４によって弁部材３３の軸方向に沿って摺動可能に支持された棒状の小径部３３ａと、該弁部材３３の先端部に前記小径部３３ａから段差拡径状に形成され、前記接続部開口を閉塞する大径部３３ｂと、を有している。
【００６０】
前記大径部３３ｂは、前記小径部３３ａとの接続部に、該小径部３３ａから先端側へ向かって漸次拡径するように形成されたほぼ円錐状のテーパ部３３ｃが設けられていると共に、先端がほぼ球面状に形成されている。そして、この大径部３３ｂは、図１１に示すように、前記リザーバタンク３内の冷却水の水圧によって弁部材３３が前記リターン通路６側へ押圧されて前記テーパ部３３ｃが前記接続部の開口縁に圧接することにより、該接続部開口を閉塞するようになっている。
【００６１】
前記支持部材３４は、内部中央位置に前記弁部材３３の小径部３３ａの外径よりも若干大きい内径を有し、該小径部３３ａを囲繞するように設けられた円環状の環状支持部３４ａと、該環状支持部３４ａの外周部にほぼ９０°間隔で四箇所に突起状に設けられ、この環状支持部３４ａを、前記リターン通路６を構成する配管の内壁に支持固定する固定部３４ｂと、から構成されている。
【００６２】
また、前記弁部材３３の後端部には、前記小径部３３ａから段差拡径状に形成され、前記支持部材３４の環状支持部３４ａの内径よりも若干大きい外径に設定された中径部３３ｄが設けられている。これによって、前記弁部材３３がリザーバタンク３内方へ進出移動して前記接続部を開口させる際に、該弁部材３３が前記支持部材３４から脱落してしまうことが防止されている。
【００６３】
したがって、この他例によれば、前記電動ポンプ１１が逆回転してエンジン１内の冷却水をリザーバタンク３に回収する場合には、図１１に示すように、電動ポンプ１１によって圧送される冷却水の水圧に基づいて前記逆止弁３１の弁部材３３がリターン通路６側へと押圧され、該弁部材３３における前記大径部３３ｂのテーパ部３３ｃが前記接続部の開口縁に圧接することとなる。これにより、前記接続部開口が閉塞されることとなるため、リザーバタンク３内の冷却水がリターン通路６内に流入してしまうことはない。
【００６４】
一方、前記電動ポンプ１１が正回転して冷却水が前記冷却装置１０内を循環している状態において、エンジン１の前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂから前記リターン通路６を介してリザーバタンク３へと冷却水を還流する場合には、図１２に示すように、前記冷却水がリターン通路６の内壁面と前記環状支持部３４ａの外周面との間を通流してリターン通路６の下流端まで流れ込み、電動ポンプ１１によって加圧された冷却水の水圧に基づき、前記弁部材３３がリザーバタンク３内に貯留されている冷却水の水圧に抗して内方へ押し出されることとなる。これにより、前記接続部が開口状態となるため、リターン通路６からリザーバタンク３内への冷却水の導入は許容される。
【００６５】
よって、かかる弁構造を有する前記逆止弁３１にあっては、前記弁部材３３のテーパ部３３ｃが前記接続部の開口縁に圧接することによって該接続部開口を閉塞する構造としたため、前記リザーバタンク３内の密閉性を高めることができ、該リザーバタンク３からリターン通路６側への冷却水の流出をより確実に防止することができる。
【００６６】
また、前記弁部材３３において、前記接続部開口に対向する前記大径部３３ｂの後端部をテーパ状に形成したことから、冷却水が前記リターン通路６からリザーバタンク３内に流入する際には、この冷却水は弁部材３３の前記テーパ部３３ｃに沿って導入されることとなる。これによって、リターン通路６からリザーバタンク３内へと流入する冷却水の流動抵抗が低減されることから、該冷却水の導入を円滑に行うことができる。
【００６７】
図１３は本発明の第２の実施の形態を示し、前記第１の実施の形態において、前記電動ポンプ１１の制御方法を変更したものであって、具体的には、冷却水などの温度ではなく、エンジン１のイグニッションをＯＮ時からの経過時間に基づいて制御する、いわゆるタイマー制御としたものである。
【００６８】
以下では、かかる電動ポンプ１１のタイマー制御について具体的に説明するが、前記リザーバタンク３や流量制御弁９など、その他の機器の構成及び作用については前記第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６９】
すなわち、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、まず、エンジン１のイグニッションがＯＮにされると、該エンジン１内に設けられた前記各水温センサにより、前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内の冷却水の温度が検知される（ステップＳ１１参照）。
【００７０】
続いて、前記各水温センサによって検知されたエンジン１の水温情報が前記電子コントローラへと伝達され、該電子コントローラによってかかる冷却水の温度が前記設定温度（５０℃）以下であるか判断される（ステップＳ１２参照）。
【００７１】
このとき、かかる冷却水の温度が前記設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから逆回転の信号が与えられて（ステップＳ１３参照）、エンジン１内の冷却水をリザーバタンク３に回収し始めると同時に、経過時間のカウントを開始する（ステップＳ１４参照）。
【００７２】
その後、前記電子コントローラでは、エンジン１の暖機時間に相当する所定の設定時間とカウント開始時からの経過時間とが常時比較され（ステップＳ１５参照）、前記設定時間が経過するまで前記電動ポンプ１１は逆回転し続けてエンジン１内の冷却水が前記リザーバタンク３に回収される。
【００７３】
そして、前記電子コントローラにおいて前記設定時間のカウントが終了したと判断された場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから正回転の信号が与えられる（ステップＳ１６参照）。よって、前記電動ポンプ１１は正回転することとなり、前記リザーバタンク３内に貯留されている冷却水をエンジン１側へと供給することによって、該エンジン１の冷却が始まる。なお、始動時において既にエンジン１内の冷却水の温度が既に前記設定温度を超えていると前記電子コントローラによって判断された場合は、前記エンジン１の暖機が完了したところから、すなわち前記ステップＳ１６の制御から始まることになる。
【００７４】
さらに、エンジン１内部に冷却水を循環させていても、暖機状態にあるエンジン１は徐々に昇温していくことから、該エンジン１の暖機が完了しても冷却水の温度を監視し続けて（ステップＳ１７参照）、この水温情報に基づいて前記電子コントローラによってエンジン１内の冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えているかが判断される（ステップＳ１８参照）。
【００７５】
このとき、前記電子コントローラにより冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えたと判断された場合には、前記サーモスタット８を開弁させて前記冷却水通路５を解放し（ステップＳ１９参照）、前記ラジエータ４により冷却された冷却水がエンジン１内に供給されることとなる。これによって、エンジン１の温度状態に応じた適切な冷却を行うことができる。なお、エンジン１の始動時において冷却水の温度が既に前記第２の設定温度を超えていた場合には、前記暖機完了後に冷却水の温度が前記第２の設定温度に到達したところから、すなわち前記ステップＳ１９の制御から始まることになる。
【００７６】
したがって、この実施の形態によれば、エンジン１の暖機完了時をタイマー制御によって判断する制御方法を採用したことから、より簡素な制御によってエンジン１の暖機性能を向上させることが可能となり、装置の製造コストの高騰化のさらなる抑制が図れる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、前記ステップ１１及びステップ１２により、エンジン１内の冷却水の温度に応じて電動ポンプ１１の回転方向を選択することとしているが、前記ステップ１３〜ステップ１９のみの制御によって電動ポンプ１１の回転方向を制御することも可能である。つまり、イグニッションがＯＮされた時点で自動的に電動ポンプ１１を逆回転させて、イグニッションがＯＮされた時点からの経過時間のみによって電動ポンプ１１の回転方向を制御してもよい。この場合には、極めて簡素な制御によりエンジン１の暖機性能を向上させることが可能となり、装置の製造コストの高騰化がより一層抑制される。
【００７８】
図１４及び図１５は本発明の第３の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、異なるところは、低温部である前記シリンダブロック１ａの第１ウォータージャケット２ａを通じて冷却水が循環する通路と、高温部である前記シリンダヘッド１ｂの第２ウォータージャケット２ｂを通じて冷却水が循環する通路と、が別々に構成されていると共に、これに伴いシリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂのそれぞれの温度に応じて冷却水の流路を可変とするように構成されている。
【００７９】
以下、本実施の形態に係る冷却装置１０について具体的に説明するが、便宜上、前記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明することとし、重複する部分については説明を省略する。
【００８０】
すなわち、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、図１４に示すように、前記電動ポンプ１１がシリンダブロック１ａ前端部に直接固定されているのではなく、該シリンダブロック１ａとサーモスタット８との間を繋ぐ冷却水通路５の中間に配設されていると共に、シリンダブロック１ａと電動ポンプ１１との間を繋ぐ冷却水通路５の途中には、前記第１ウォータージャケット２ａに接続する第１導入通路３５と、前記第２ウォータージャケット２ｂに接続する第２導入通路３６と、が流路切換弁３７を介して分岐構成されており、該流路切換弁３７により、前記第１、第２導入通路３５，３６の各通路に対し任意の配分によって冷却水を分流して供給することが可能となっている。
【００８１】
これに伴い、前記第１ウォータージャケット２ａの下流端には第１還流通路３８が接続されている一方、前記第２ウォータージャケット２ｂの下流端には第２還流通路３９が接続され、該第２還流通路３９と前記第１還流通路３８とはその延長上において一体化されることによって一つの前記リターン通路６が構成されている。さらに、前記第２還流通路３９の上流端側には流量制御弁４０が設けられており、該流量制御弁４０によって第２ウォータージャケット２ｂから前記リザーバタンク３に還流される冷却水の流量を制御することが可能となっている。
【００８２】
かかる構成から、本実施の形態に係る冷却装置１０にあっては、まず、エンジン１のイグニッションがＯＮにされると、エンジン１内に設けられた前記各水温センサによって前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ内の冷却水の温度が検知される（図１５のステップＳ２１参照）。
【００８３】
続いて、前記各水温センサによって検知されたエンジン１の水温情報が前記電子コントローラへと伝達され、該電子コントローラによってかかる冷却水の温度が前記設定温度（５０℃）以下であるかが判断される（図１５のステップＳ２２参照）。
【００８４】
このとき、かかる冷却水の温度が前記設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対して前記電子コントローラから逆回転の信号が与えられる（図１５のステップＳ２３参照）。そうすると、電動ポンプ１１が逆回転することから、前記第１ウォータージャケット２ａ内の冷却水及びリターン通路６内の冷却水の一部がそれぞれ前記第１導入通路３５を介して前記リザーバタンク３側へ排出されると共に、前記第２ウォータージャケット２ｂ内の冷却水及びリターン通路６内の冷却水の残部が前記第２導入通路３６を介してそれぞれリザーバタンク３側へ排出される。
【００８５】
なお、この際には、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、前記サーモスタット８の開弁温度が前記第２の設定温度（８２℃）に設定されていることから、前記電動ポンプ１１によりエンジン１内から排出された冷却水は、前記バイパス通路７を介して前記リザーバタンク３へと回収される。
【００８６】
続いて、前記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの各壁面温度についても前記各温度センサによって検知され（図１５のステップＳ２４参照）、その温度情報が前記電子コントローラに常時伝達されているが、前記シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂとでは、高温部であるシリンダヘッド１ｂの方がより早く昇温するため、前記電子コントローラによっては、両者の壁面温度のうち、まず、シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度以下であるかが判断される（図１５のステップＳ２５参照）。
【００８７】
ここで、前記電子コントローラによって前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度が前記設定温度を超えたと判断された場合には、前記シリンダブロック１ａの壁面温度は前記設定温度を下回っている状態であっても、該電子コントローラにより前記第１導入通路３５を遮断するように前記流路切換弁３７が制御されると共に（図１５のステップＳ２６参照）、前記電動ポンプ１１の制御装置２９に対してポンプ正回転の信号が与えられる（図１５のステップＳ２７参照）。
【００８８】
そうすると、前記電動ポンプ１１は、正回転して前記リザーバタンク３内に貯留されている冷却水をエンジン１側へと供給し始めるが、前記流路切換弁３７によって前記第１導入通路３５は遮断されていることから、この冷却水は、前記第２ウォータージャケット２ｂのみに供給されることとなる。なお、この際、冷却水の温度が前記第２の設定温度よりも低い場合には、該冷却水は、前記第１の実施の形態と同様に、前記バイパス通路７を介して第２導入通路３６内に導入されることとなる。
【００８９】
具体的には、かかる制御により、前記リザーバタンク３内の冷却水は、前記冷却水通路５から前記第２導入通路３６を介して第２ウォータージャケット２ｂに導入された後、該第２ウォータージャケット２ｂ内を通って前記第２還流通路３９を介して前記リターン通路６へと流入し、該リターン通路６を通じてリザーバタンク３へと還流される。すなわち、前記シリンダヘッド１ｂの壁面温度のみが前記設定温度を超えた場合には、該シリンダヘッド１ｂにのみ冷却水が循環されることとなる。
【００９０】
さらに、前記電動ポンプ１１は、前記シリンダヘッド１ｂの温度状態に適した量の冷却水を供給するように前記電子コントローラによって制御され、このシリンダヘッド１ｂの昇温に伴いその供給量が漸次増加される。これにより、シリンダヘッド１ｂの急冷が防止されて、該シリンダヘッド１ｂの急激な温度変化によるエンジン１の不具合を防止することができる。
【００９１】
このようにしてエンジン１の暖機を行いつつ、続いては、前記温度センサによって前記シリンダブロック１ａの壁面温度が検知され（図１５のステップＳ２８）、該温度情報に基づき前記電子コントローラによってシリンダブロック１ａの壁面温度が前記設定温度以下であるかが判断される（図１５のステップＳ２９参照）。
【００９２】
ここで、前記シリンダブロック１ａについてもその壁面温度が前記設定温度を超えたと前記電子コントローラによって判断された場合には、該電子コントローラによって前記第１導入通路３５にも冷却水の導入を許容するように前記流路切換弁３７が制御され（図１５のステップＳ３０参照）、前記第１ウォータージャケット２ａ内にも冷却水が供給されることとなる。なお、この場合にも、第１ウォータージャケット２ａ内に冷却水が徐々に導入されるように流路切換弁３７が制御されていて、シリンダブロック１ａの急冷防止が図られている。また、始動時において既にエンジン１が暖機状態にある場合、つまり前記電子コントローラによってエンジン１始動時の冷却水の温度が既に前記設定温度を超えていると判断された場合は、前記エンジン１の暖機が完了したところから、すなわち後述するステップＳ３１の制御から始まることになる。
【００９３】
そして、エンジン１内部に冷却水を循環させていても、暖機状態にあるエンジン１は徐々に昇温していくことから、該エンジン１の暖機が完了しても冷却水の温度を監視して（図１５のステップＳ３１参照）、この水温情報に基づいて前記電子コントローラによってエンジン１内の冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えているかが判断される（図１５のステップＳ３２参照）。
【００９４】
このとき、前記電子コントローラにより冷却水の温度が前記第２の設定温度を超えたと判断された場合には、前記サーモスタット８を開弁させて前記冷却水通路５を解放し（図１５のステップＳ３３参照）、前記ラジエータ４によって冷却された冷却水がエンジン１内に供給されることとなる。これにより、エンジン１の温度状態に応じた適切な冷却を行うことができる。なお、エンジン１の始動時において冷却水の温度が既に前記第２の設定温度を超えていた場合は、前記暖機完了後に冷却水の温度が前記第２の設定温度に到達したところから、すなわち前記ステップＳ３３の制御から始まることになる。
【００９５】
したがって、この実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができるのは勿論のこと、昇温度合の相異する前記シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂに対し、それぞれを冷却するための冷却水通路を別々に構成したことにより、双方に同時に冷却水を導入するのではなく、暖機が完了した部位についてはその完了時点で冷却水の導入を行い、冷機状態にある部位については冷却水を導入せずに待機状態とすることが可能となる。これによって、暖機が終了した部位の過熱を防止でき、また、冷機状態にある部位の暖機性能を低下させるおそれもないことから、エンジン１のより効果的な暖機性能の向上が図れる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、前記シリンダブロック１ａの第１ウォータージャケット２ａと、前記シリンダヘッド１ｂの第２ウォータージャケット２ｂと、をエンジン１内部において相互に連通させることなく独立した構成としているが、前記第１の実施の形態のようにエンジン１内部において前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂ同士が相互に連通する構成であっても、該各ウォータージャケット２ａ，２ｂに対する冷却水の導入通路及び各ウォータージャケット２ａ，２ｂからリザーバタンク３への還流通路をそれぞれ別々に設け、さらに両ウォータージャケット２ａ，２ｂ間に仕切板を設けて相互の連通を遮断することにより、本実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００９７】
本発明は、前述の実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記各ウォータージャケット２ａ，２ｂのレイアウトや、冷却水通路としての冷却回路の配管（冷却水の流路）のレイアウトついては、車両の仕様に応じて自由に変更することができる。
【００９８】
また、前記第３の実施の形態に対しても、前記第２の実施の形態のいわゆるタイマー制御を適用することが可能であり、例えば前記シリンダブロック１ａ内に冷却水を供給するタイミングと前記シリンダヘッド１ｂ内に冷却水を供給するタイミングとを、イグニッションをＯＮした時点からの経過時間によって制御することで、簡素な制御構造によるエンジン１の効果的な暖機性能の向上が図れる。
【００９９】
また、前記各実施の形態においては、エンジン１の暖機完了後、前記流量制御弁９を用いてエンジン１内部への冷却水の供給量を制限しているが、該流量制御弁９を用いずに、前記電動モータ１１の吐出量を制御することによって、エンジン１の暖機直後の前記冷却水の供給量を調整してもよい。
【０１００】
さらに、前記各実施の形態においては、エンジン１内の冷却水の水温を基準として電動ポンプ１１の回転方向を選択的に制御しているが、かかる基準は、エンジン１の壁面温度のみとしてもよく、また、冷却水の温度の代わりに前記サーモスタット８の温度を基準とすることも可能である。特に、エンジン１の壁面温度のみを基準とした場合には、前記各水温センサからの温度情報を必要としないことから、さらに簡素な制御によって前記電動ポンプ１１の回転方向を制御することが可能となり、装置の製造コストの高騰化抑制に供される。
【０１０１】
また、前記第１、第３の各実施の形態においては、エンジン１の暖機完了の基準として該エンジン１の壁面温度を採用しているが、エンジン１内に残留した冷却水の水温によって該エンジン１の暖機完了を判断することも可能である。この場合には、前記各温度センサを要しないことから、装置がより簡素化され、一層簡素な制御によって前記電動ポンプ１１の回転方向を制御することが可能となるため、装置の製造コストの高騰化をさらに抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る内燃機関の冷却用電動ポンプ等の第１の実施の形態を示し、かかるポンプを用いた冷却装置全体を説明する概略図である。
【図２】同実施の形態に係る電動ポンプの縦断面図である。
【図３】電動ポンプが逆回転したときの冷却装置の状態を説明する概略図である。
【図４】電動ポンプが逆回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図５】電動ポンプが正回転したときの冷却装置の状態を説明する概略図である。
【図６】電動ポンプが正回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図７】電動ポンプの正回転時において冷却水がラジエータを介して循環する場合の冷却装置の状態を説明する概略図である。
【図８】同実施の形態に係る冷却装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図９】同実施の形態におけるリザーバタンクの第１の他例を示し、電動ポンプが逆回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１０】同実施の形態におけるリザーバタンクの第１の他例を示し、電動ポンプが正回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１１】同実施の形態におけるリザーバタンクの第２の他例を示し、電動ポンプが逆回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１２】同実施の形態におけるリザーバタンクの第２の他例を示し、電動ポンプが正回転したときのリザーバタンクの状態を説明する概略図である。
【図１３】本発明の第２実施の形態に係る冷却装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る冷却装置の全体を説明する概略図である。
【図１５】本発明の第３実施の形態に係る冷却装置の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
１…エンジン（内燃機関）
３…リザーバタンク
４…ラジエータ
５…冷却水通路
６…リターン通路
７…バイパス通路
８…サーモスタット
９…流量制御弁
１０…冷却装置
１１…電動ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって駆動される正逆回転可能な内燃機関の冷却用電動ポンプであって、
内燃機関の作動状態に応じて、正回転させることによって冷却水を内燃機関へ供給し、逆回転させることによって内燃機関内の冷却水を排出させることを特徴とする内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項２】
内燃機関の始動時における内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下では、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させ、
内燃機関の温度が前記設定温度を超えると、正回転させて内燃機関に冷却水を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項３】
内燃機関の始動時から所定時間が経過するまでは、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させ、
前記所定時間が経過した後は、正回転させて内燃機関に冷却水を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項４】
内燃機関の始動時における該内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させ、内燃機関の始動時から所定時間が経過した後に、正回転させて内燃機関に冷却水を供給する一方、
内燃機関の始動時における冷却水の水温が前記設定温度を超えている場合には、正回転させて内燃機関に冷却水を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項５】
内燃機関が停止状態にあっても、該内燃機関内の冷却水の温度が前記設定温度以下となった際には、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させることを特徴とする請求項２〜４に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項６】
内燃機関を冷却するための冷却水を貯留するタンクと、
電動モータを正回転させて前記タンク内に貯留された冷却水を内燃機関へ供給し、又は前記電動モータを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンク内に回収する電動ポンプと、を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
内燃機関の始動時における内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンクに回収し、
内燃機関の温度が前記設定温度を超えた場合には、前記電動ポンプを正回転させて前記タンク内に貯留されている冷却水を内燃機関に供給することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
内燃機関の始動時から所定時間が経過するまでは、前記電動ポンプを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンクに回収し、
前記所定時間が経過した後は、前記電動ポンプを正回転させて前記タンク内に貯留されている冷却水を内燃機関に供給することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項９】
内燃機関を冷却するための冷却水を貯留するタンクと、
電動モータを正回転させて前記タンク内に貯留された冷却水を内燃機関へ供給し、又は前記電動モータを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンク内に回収する電動ポンプと、
内燃機関内を流動して昇温した冷却水を冷却するラジエータと、
該ラジエータを介して前記タンクと電動ポンプとを連通させる冷却水通路と、
一端が前記タンクに接続される一方、他端が前記冷却水通路のラジエータよりも下流側に接続され、該ラジエータを介せずに前記タンクと電動ポンプとを連通させるバイパス通路と、
前記冷却水通路とバイパス通路の接続部に配設され、冷却水の温度に基づき該冷却水の流路を前記冷却水通路又はバイパス通路に切り換え制御する感温切換弁と、を備え、
内燃機関の始動時における内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、前記感温切換弁を前記冷却水通路との連通を遮断するように切り換え制御すると共に、前記電動ポンプを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記バイパス通路を介して前記タンクに回収し、
内燃機関の温度が前記設定温度を超えた場合には、前記電動ポンプを正回転させて前記タンク内に貯留されている冷却水を前記バイパス通路を介して内燃機関に供給することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項１０】
内燃機関内の冷却水の温度が前記設定温度よりも高い第２設定温度を超えた場合には、前記バイパス通路と電動ポンプとの連通を遮断するように前記感温切換弁を切り換えて、前記冷却水通路を介して前記ラジエータを通過した冷却水のみを内燃機関へ供給することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１１】
前記タンクと内燃機関とを連通し、前記電動ポンプの正回転時に内燃機関内を循環した冷却水を前記タンクに戻すリターン通路をさらに備え、
前記リターン通路とタンクとを連通する第１連通口を前記冷却通路とタンクとを連通する第２連通口よりも高い位置に設けると共に、前記バイパス通路とタンクとを連通する第３連通口を前記第２連通口とほぼ同じ高さ位置か、或いは該高さ位置よりも低い位置に設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１２】
前記タンクと内燃機関とを連通し、前記電動ポンプの正回転時に内燃機関内を循環した冷却水を前記タンクに戻すリターン通路をさらに備え、
前記リターン通路とタンクとを連通する第１連通口に、冷却水の前記リターン通路側からタンク内への流入のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１３】
前記電動ポンプと感温切換弁との間に、冷却水の通流量を制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１４】
内燃機関と前記電動ポンプとの間に両者を連通する連通水路をさらに備え、
前記連通水路を、内燃機関の高温部と低温部とにそれぞれ連通する高温部側水路と低温部側水路とに分岐させると共に、該連通水路の分岐点に、内燃機関の作動状態に応じて冷却水の流路を切り換え制御する流路切換弁を設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１５】
内燃機関の始動時における前記高温部又は低温部内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、前記流路切換弁を切り換え制御して前記電動ポンプを逆回転させることにより、前記高温部又は低温部のうち、前記設定温度以下となっている部位内の冷却水のみを前記タンクに回収し、
前記高温部又は低温部の温度が前記設定温度を超えた場合には、前記流路切換弁を切り換え制御して前記電動ポンプを正回転させることにより、前記高温部又は低温部のうち、前記設定温度を超えている部位内のみに前記タンク内に貯留されている冷却水を供給することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１】
電動モータによって駆動される正逆回転可能な内燃機関の冷却用電動ポンプであって、
内燃機関の作動状態に応じて、正回転させることによって冷却水を内燃機関へ供給し、逆回転させることによって内燃機関内の冷却水を排出させることを特徴とする内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項２】
内燃機関の始動時における内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下では、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させ、
内燃機関の温度が前記設定温度を超えると、正回転させて内燃機関に冷却水を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項３】
内燃機関の始動時から所定時間が経過するまでは、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させ、
前記所定時間が経過した後は、正回転させて内燃機関に冷却水を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項４】
内燃機関の始動時における該内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させ、内燃機関の始動時から所定時間が経過した後に、正回転させて内燃機関に冷却水を供給する一方、
内燃機関の始動時における冷却水の水温が前記設定温度を超えている場合には、正回転させて内燃機関に冷却水を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項５】
内燃機関が停止状態にあっても、該内燃機関内の冷却水の温度が前記設定温度以下となった際には、逆回転させて内燃機関内の冷却水を排出させることを特徴とする請求項２〜４に記載の内燃機関の冷却用電動ポンプ。
【請求項６】
内燃機関を冷却するための冷却水を貯留するタンクと、
電動モータを正回転させて前記タンク内に貯留された冷却水を内燃機関へ供給し、又は前記電動モータを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンク内に回収する電動ポンプと、を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
内燃機関の始動時における内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、前記電動ポンプを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンクに回収し、
内燃機関の温度が前記設定温度を超えた場合には、前記電動ポンプを正回転させて前記タンク内に貯留されている冷却水を内燃機関に供給することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
内燃機関の始動時から所定時間が経過するまでは、前記電動ポンプを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンクに回収し、
前記所定時間が経過した後は、前記電動ポンプを正回転させて前記タンク内に貯留されている冷却水を内燃機関に供給することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項９】
内燃機関を冷却するための冷却水を貯留するタンクと、
電動モータを正回転させて前記タンク内に貯留された冷却水を内燃機関へ供給し、又は前記電動モータを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記タンク内に回収する電動ポンプと、
内燃機関内を流動して昇温した冷却水を冷却するラジエータと、
該ラジエータを介して前記タンクと電動ポンプとを連通させる冷却水通路と、
一端が前記タンクに接続される一方、他端が前記冷却水通路のラジエータよりも下流側に接続され、該ラジエータを介せずに前記タンクと電動ポンプとを連通させるバイパス通路と、
前記冷却水通路とバイパス通路の接続部に配設され、冷却水の温度に基づき該冷却水の流路を前記冷却水通路又はバイパス通路に切り換え制御する感温切換弁と、を備え、
内燃機関の始動時における内燃機関内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、前記感温切換弁を前記冷却水通路との連通を遮断するように切り換え制御すると共に、前記電動ポンプを逆回転させて内燃機関内の冷却水を前記バイパス通路を介して前記タンクに回収し、
内燃機関の温度が前記設定温度を超えた場合には、前記電動ポンプを正回転させて前記タンク内に貯留されている冷却水を前記バイパス通路を介して内燃機関に供給することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項１０】
内燃機関内の冷却水の温度が前記設定温度よりも高い第２設定温度を超えた場合には、前記バイパス通路と電動ポンプとの連通を遮断するように前記感温切換弁を切り換えて、前記冷却水通路を介して前記ラジエータを通過した冷却水のみを内燃機関へ供給することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１１】
前記タンクと内燃機関とを連通し、前記電動ポンプの正回転時に内燃機関内を循環した冷却水を前記タンクに戻すリターン通路をさらに備え、
前記リターン通路とタンクとを連通する第１連通口を前記冷却通路とタンクとを連通する第２連通口よりも高い位置に設けると共に、前記バイパス通路とタンクとを連通する第３連通口を前記第２連通口とほぼ同じ高さ位置か、或いは該高さ位置よりも低い位置に設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１２】
前記タンクと内燃機関とを連通し、前記電動ポンプの正回転時に内燃機関内を循環した冷却水を前記タンクに戻すリターン通路をさらに備え、
前記リターン通路とタンクとを連通する第１連通口に、冷却水の前記リターン通路側からタンク内への流入のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１３】
前記電動ポンプと感温切換弁との間に、冷却水の通流量を制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１４】
内燃機関と前記電動ポンプとの間に両者を連通する連通水路をさらに備え、
前記連通水路を、内燃機関の高温部と低温部とにそれぞれ連通する高温部側水路と低温部側水路とに分岐させると共に、該連通水路の分岐点に、内燃機関の作動状態に応じて冷却水の流路を切り換え制御する流路切換弁を設けたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１５】
内燃機関の始動時における前記高温部又は低温部内の冷却水の温度が任意に設定された設定温度以下となっている場合には、前記流路切換弁を切り換え制御して前記電動ポンプを逆回転させることにより、前記高温部又は低温部のうち、前記設定温度以下となっている部位内の冷却水のみを前記タンクに回収し、
前記高温部又は低温部の温度が前記設定温度を超えた場合には、前記流路切換弁を切り換え制御して前記電動ポンプを正回転させることにより、前記高温部又は低温部のうち、前記設定温度を超えている部位内のみに前記タンク内に貯留されている冷却水を供給することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の冷却装置。
【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１５】
【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１５】
【公開番号】特開２００９−４１４５０（Ｐ２００９−４１４５０Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０７３４９（Ｐ２００７−２０７３４９）
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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