JP2009250098A - 車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を簡素化するとともに、車両搭載性を向上させることができる車両用冷却装置を提供する。
【解決手段】電動ウォータポンプ３２とサーモスタット３３とは、１つのハウジング内に収容されて一体化された１つのポンプユニット３００を構成しており、ポンプユニット３００は、ラジエータ２１を含むクーリングモジュール２に組み付けられ、かつラジエータ２１の冷却水出口側に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、水冷式内燃機関を冷却する車両用冷却装置に関する。

従来、エンジンを冷却するため、ラジエータ、ウォータポンプ、サーモスタットおよびバイパス通路を備える車両用冷却装置が知られている。

このような車両用冷却装置において、ウォータポンプ、サーモスタットおよびバイパス通路をラジエータに集約させることで、１つのラジエータユニットとしたものがある（例えば、特許文献１参照）。これによれば、配管を接続するだけで、ラジエータユニットをエンジンに組み付けることができるので、エンジン本体の設計を簡素化することができる。

また、ウォータポンプおよびサーモスタットにバイパス通路を一体化した車両用冷却装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３３５５７３７号公報 特開２００４−２９３３０９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ラジエータユニット側に、サーモスタット、ウォータポンプ、バイパス通路等の冷却部品および配管部品を組み付ける必要があるため、構成が複雑になり、搭載が困難になるという問題がある。

また、上記特許文献２に記載の技術では、ウォータポンプおよびサーモスタットにバイパス通路を一体化した一体部品の構成が複雑になるとともに、一体部品本体が大型化して車両搭載性が悪化するという問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、構成を簡素化するとともに、車両搭載性を向上させることができる車両用冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電動式ポンプ（３２）と流量制御手段（３３）とは、１つのハウジング内に収容されて一体化された１つのユニット（３００）を構成しており、ユニット（３００）は、ラジエータ（２１）を含むクーリングモジュール（２）に組み付けられ、かつラジエータ（２１）の冷却水出口側に配置されていることを特徴としている。

このように、電動式ポンプ（３２）と流量制御手段（３３）とを１つのハウジング内に収容することで、電動式ポンプ（３２）と流量制御手段（３３）とを繋ぐための配管を廃止することができる。これにより、部品点数を低減することができるので、車両用冷却装置の構成を簡素化することが可能となる。さらに、電動式ポンプ（３２）と流量制御手段（３３）とを１つのハウジング内に収容することで、電動式ポンプ（３２）と流量制御手段（３３）とを直接接続することができる。これにより、ユニット（３００）の小型化を図ることができるので、車両搭載性を向上させることが可能となる。

また、ユニット（３００）をラジエータ（２１）の冷却水出口側に配置することで、ユニット（３００）とラジエータ（２１）の冷却水出口とを接続する配管（２５）を短くすることができる。これにより、車両用冷却装置の構成をより簡素化することが可能となる。

なお、本明細書では、「クーリングモジュール」とは、ラジエータ単体も含み、さらに少なくともラジエータ、このラジエータへ空気を導くための送風機、およびこの送風機を支持する支持部材とを構成単位としたものをいう。

また、請求項２に記載の発明では、電動式ポンプ（３２）と流量制御手段（３３）とは、１つのハウジング内に収容されて一体化された１つのユニット（３００）を構成しており、ユニット（３００）に接続される配管は、ラジエータ（２１）からユニット（３００）へ冷却水を流入させる配管（２５）、迂回回路（３）からユニット（３００）へ冷却水を流入させる配管、およびユニット（３００）から水冷式内燃機関（１）に冷却水を流出させる配管の３つのみであることを特徴としている。これによれば、車両用冷却装置の構成を簡素化するとともに、車両搭載性を向上させることが可能となる。

また、請求項３に記載の発明では、ユニット（３００）は、ラジエータ（２１）またはラジエータ（２１）を含むクーリングモジュール（２）に組み付けられ、ラジエータ（２１）の冷却水出口側に配置されていることを特徴としている。

これによれば、ユニット（３００）とラジエータ（２１）の冷却水出口とを接続する配管（２５）を短くすることができるので、車両用冷却装置の構成をより簡素化することが可能となる。

また、請求項４に記載の発明では、ラジエータ（２１）は、ラジエータ（２１）にて冷却された冷却水を水冷式内燃機関（１）に向けて流出させる出口パイプ（２１ｇ）を有しており、ユニット（３００）は、出口パイプ（２１ｇ）近傍に配置されていることを特徴としている。

一般に、出口パイプ（２１ｇ）は、水冷式内燃機関（１）から流出した冷却水をラジエータ（２１）内に流入させる入口パイプ（２１ｆ）と比較して、鉛直方向下方側に配置されている。したがって、ユニット（３００）を出口パイプ（２１ｇ）近傍に配置することで、電動式ポンプ（３２）本体内の空気抜きを行い易くすることができ、電動式ポンプ（２３）の信頼性を向上させることが可能となる。

また、請求項５に記載の発明では、ラジエータ（２１）に空気を供給する送風機（２３）を保持するとともに、ラジエータ（２１）から送風機（２３）に至る空気通路を形成するシュラウド（２４）を備え、ユニット（３００）は、シュラウド（２４）に直接固定されていることを特徴としている。

これによれば、ユニット（３００）を車両に容易に搭載することが可能となる。また、一般に、シュラウド（２４）は防振ゴムを介して車両ボディに固定されているため、ユニット（３００）をシュラウド（２４）に固定する際に、新たに防振ゴムを設けなくても、電動式ポンプ（２３）の振動を吸収することができる。すなわち、部品点数を増加させることなく、電動式ポンプ（２３）の振動を吸収することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明では、シュラウド（２４）は、環状に形成され、送風機（２３）が環状内部に回転可能に配置され、送風機（２３）の外周を覆うシュラウドリング部（２４ａ）と、ラジエータ（２１）の背面側の空間をシュラウドリング部（２４ａ）まで滑らかな流路によって接続するシュラウド平面部（２４ｂ）とを有しており、ユニット（３００）は、シュラウド平面部（２４ｂ）の空気流れ下流側の面に直接固定されていることを特徴としている。

従来、シュラウド平面部（２４ｂ）の空気流れ下流側の面は、何も配置することができない、いわゆるデッドスペースとなっていた。したがって、ユニット（３００）を、シュラウド平面部（２４ｂ）の空気流れ下流側の面に配設することで、デッドスペースを有効利用することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る車両用冷却装置を車両の走行用駆動源として用いられるエンジンの冷却に適用したものである。

図１は、本第１実施形態に係る車両用冷却装置を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態の車両用冷却装置は、エンジン１と、ラジエータ２１を有するクーリングモジュール２とを備えている。エンジン１は水冷式であり、冷却水をラジエータ２にて冷却するシステムとなっている。本実施形態では、冷却水としてＬＬＣ（不凍液）を用いている。また、クーリングモジュール２は、車両の前端部に搭載されている。なお、エンジン１が、本発明の水冷式内燃機関に相当している。

図２は本第１実施形態におけるクーリングモジュール２を示しており、（ａ）は断面図で、（ｂ）は空気流れ下流側から見た正面図である。なお、図２（ｂ）において、後述するファン２３ａは図示を省略している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、クーリングモジュール２は、エンジン１の冷却水と空気とを熱交換させて冷却水を冷却するラジエータ２１と、図示しない車両用冷凍サイクル（空調装置）内を循環する冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を冷却するコンデンサ２２と、ラジエータ２１およびコンデンサ２２に冷却風を送風する電動ファン（送風機）２３と、電動ファン２３を保持するとともに、ラジエータ２１およびコンデンサ２２から電動ファン２３に至る空気通路を形成して、電動ファン２３により誘起される空気流がラジエータ２１およびコンデンサ２２に流れるように空気流をガイドするファンシュラウド２４とを備えている。コンデンサ２２は、ラジエータ２１よりも空気流れ上流側（車両前方側）に配置されている。電動ファン２３は、ラジエータ２１よりも空気流れ下流側（車両後方側）に配置されている。

ラジエータ２１は、周知のごとく扁平チューブとコルゲートフィンとの組み合わせからなるコア部２１ａと、チューブに冷却水を分流する入口側タンク２１ｂと、チューブから流出する冷却水を集合する出口側タンク２１ｃとを備えている。本実施形態のラジエータ２１は、冷却水が水平方向に流れるクロスフロー型の熱交換器であって、チューブの長手方向は水平方向に延びており、入口側タンク２１ｂおよび出口側タンク２１ｃはコア部２１ａの水平方向両端部に配置されている。

入口側タンク２１ｂおよび出口側タンク２１ｃには、ラジエータ２１を車両ボディ（図示せず）に固定するための突起部２１ｄがそれぞれ設けられている。突起部２１ｄは、入口側タンク２１ｂおよび出口側タンク２１ｃの長手方向両端部、すなわち鉛直方向の上面および下面に配置されており、鉛直方向に突出している。突起部２１ｄには、弾性変形可能な防振ゴム２１ｅが取り付けられている。防振ゴム２１ｅは、突起部２１ｄを覆うように設けられている。

また、入口側タンク２１ｂには、入口パイプ２１ｆが形成されており、冷却水がこの入口パイプ２１ｆより入口側タンク２１ｂ内に流入する。一方、出口側タンク２１ｃには、出口パイプ２１ｇが形成されており、冷却水はこの出口パイプ２１ｇよりエンジン１側に流出する。本実施形態では、出口パイプ２１ｇは、入口パイプ２１ｆより鉛直方向下方側に配設されている。より詳細には、出口パイプ２１ｇは、出口側タンク２１ｃの下端部に配設されている。

電動ファン２３は、空気流を発生させるファン２３ａと、ファン２３ａを回転駆動する電動モータ２３ｂとを有している。電動ファン３は、電動モータ２３ｂによって回転駆動されるものであり、ファンコントローラ（図示せず）によって電動ファン２３の回転数が制御されている。ファンコントローラには、後述する冷却装置用ＥＣＵ６からの制御信号が入力されるため、ラジエータ２１への冷却空気の送風量は、冷却装置用ＥＣＵ６の制御によって変化する構造となっている。

シュラウド２４は、樹脂製（例えば、ガラス繊維入りポリプロピレン）であって、環状に形成され、電動ファン２３が環状内部に回転可能に配置され、電動ファン２３の外周を覆うシュラウドリング部２４ａと、ラジエータ２１の背面側の空間をシュラウドリング部２４ａまで滑らかな流路によって接続するシュラウド平面部２４ｂと、シュラウドリング部２４ａと電動モータ２３ｂとを連結して電動モータ２３ｂを支持する複数本のモータステー２４ｃとを有している。そして、本実施形態では、シュラウドリング部２４ａ、シュラウド平面部２４ｂおよびモータステー２４ｃ等の各部分が全て一体となるように形成されている。

シュラウドリング部２４ａは、環状内部において、ファン２３ａが羽根の先端に必要な大きさの隙間を残して自由に回転し得るベンチュリ型の流路空間を形成しており、その中でファン２３ａは電動モータ２３ｂの回転軸（図示せず）に支持され、かつ回転駆動される。また、複数本のモータステー２４ｃは、電動モータ２３ｂから放射状に、電動モータ２３ｂの回転軸に対して略直交する方向に延びている。

また、シュラウド２４はラジエータ２１に固定されており、シュラウド２４が固定されたラジエータ２１は防振ゴム２１ｅを介して車両ボディ（図示せず）に固定されている。すなわち、本実施形態のクーリングモジュール２は、防振ゴム２１ｅを介して車両ボディに固定されている。

図１に戻り、エンジン１は、ラジエータ２１を迂回させて冷却水を流通するとともに、空調空気加熱用のヒータコア３１に冷却水（温水）を循環するヒータ回路３と、ラジエータ２１に冷却水が循環するラジエータ回路４とを有している。なお、ヒータ回路３が、本発明の迂回回路に相当している。

ヒータ回路３には、加熱用熱交換器としてのヒータコア３１が設けられており、電動ウォータポンプ３２によって循環される冷却水を、空調用送風機（図示せず）によって送風される空調空気との熱交換により加熱する。ヒータ回路３における電動ウォータポンプ３２の吸入側には、流量制御手段としてのサーモスタット３３が設けられている。ヒータ回路３は常に開いており、ヒータコア３１から流出した冷却水が、サーモスタット３３内を通過して、電動ウォータポンプ３２に吸入されるようになっている。

ヒータ回路３におけるエンジン１の出口部近傍には、冷却水温センサ３４が配設されている。冷却水温センサ３４は、エンジン１から吐出された直後の冷却水温度を検出し、その検出信号を後述する冷却装置用ＥＣＵ６に出力するように構成されている。

ラジエータ回路４は、ヒータ回路３のエンジン出口部から分岐して、サーモスタット３３に接続される流路であり、サーモスタット３３によって開閉されるようにしている。ラジエータ回路４にはラジエータ２１が設けられており、上記の電動ウォータポンプ３２によって循環される冷却水を、電動ファン２３によって送風される空気との熱交換により冷却する。

本実施形態では、ヒータ回路３中には、排気熱回収経路５が設けられている。排気熱回収経路５は、ヒータ回路３のヒータコア出口部から分岐して、サーモスタット３３の上流側に接続される流路であり、上記の電動ウォータポンプ３２によって冷却水が循環されるようになっている。排気熱回収経路５の途中には排気熱回収装置５１が接続されており、電動ウォータポンプ３２によって循環される冷却水を、エンジン１の排気系からの排気ガスとの熱交換により加熱する。すなわち、排気熱回収装置５１は、エンジン１の排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進に利用するものである。

また、本実施形態の車両用冷却装置は、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ６１を備えている。エンジン回転数センサ６１は、検出信号を冷却装置用ＥＣＵ６に出力するように構成されている。

冷却装置用ＥＣＵ（制御手段）６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。そして、冷却装置用ＥＣＵ６には、冷却水温センサ３４およびエンジン回転数センサ６１からのセンサ信号が入力される。また、冷却装置用ＥＣＵ６は、演算結果に基づいて、電動ウォータポンプ３２およびファンコントローラ（図示せず）に制御信号を出力する。したがって、冷却装置用ＥＣＵ６により、冷却水温度やエンジン負荷等の必要冷却水量に応じて、電動ウォータポンプ３２の出力を制御することができる。

図３は、本第１実施形態における電動ウォータポンプ３２およびサーモスタット３３を示す断面図である。図３に示すように、電動ウォータポンプ３２は、電力を供給されることで回転するモータ部３２Ａと、モータ部３２Ａから回転駆動力を得て冷却水を吸入して吐出するポンプ部３２Ｂとを備えている。本実施形態の電動ウォータポンプ３２は、モータ部３２Ａとポンプ部３２Ｂとが隔壁３２０により完全に仕切られており、これにより、モータ部３２Ａおよび後述する制御回路基板３２６の被水を防止するように構成されている。

具体的には、電動ウォータポンプ３２は、シャフト３２１、ロータ３２２、ステータ３２３、ポンプハウジング３２４、およびモータハウジング３２５を備えている。

シャフト３２１は、ロータ３２２の中心軸に嵌挿され、一端がポンプハウジング３２４に回転可能に支持され、他端がモータハウジング３２５に回転可能に支持されている。

ロータ３２２は、シャフト３２１に固定され、ステータ３２３の内周側近傍に磁石部３２２ａを有している。磁石部３２２ａは、リング状に形成された磁石よりなり、例えばネオジウム磁石を用いることができる。また、ロータ３２２は、シャフト３２１とともに回転し、冷却水を駆動するインペラ部３２２ｂを有している。インペラ部３２２ｂは、ポンプハウジング３２４内側にて回転可能になっている。

ステータ３２３は、ロータ３２２の外周に配置されており、ステータ３２３に発生する回転磁界によりロータ３２２を回転駆動する。

モータハウジング３２５内には、制御回路基板３２６が配置されており、制御回路基板３２６には、ステータ３２３を構成するステータコイルに対して制御電流を流す制御用電気回路（図示せず）が搭載されている。制御用電気回路は、抵抗素子、集積回路、電磁コイル、コンデンサ等の各種電子部品３２６ａから構成されている。

ポンプハウジング３２４内には、吸込流路３２７、インペラ収容室３２８および吐出流路３２９が形成されている。吸込流路３２７には、サーモスタット３３の後述する下流側流路３３４が接続されている。したがって、吸込流路３２７には、サーモスタット３３を介して冷却水が導入されるようになっている。

インペラ収容室３２８は、吸込流路３２７に連通されている。インペラ収容室３２８内には、ロータ３２２のインペラ部３２２ｂが収容されている。よって、インペラ３２２ｂは、モータ部３２Ａの回転駆動力によって回転することにより、吸込流路３２７を流れる冷却水を導入して混合させ、吐出流路３２９に導流するようになっている。吐出流路３２９は、エンジン１の入口側に連通されている。

なお、制御回路基板３２６上の各種電気部品３２６ａは、ポンプ部３２Ｂ、すなわち冷却水が流通する部分に、モータ部３２Ａとポンプ部３２Ｂとを仕切る隔壁３２０を介して熱的に接触するように配置されている。これにより、各種電子部品３２６ａを冷却水により冷却することができる。

サーモスタット３３は、サーモハウジング３３１および本体部３３２を備えている。サーモハウジング３３１は、エンジン１によって高温化した冷却水の温度よりも融点が高い耐熱プラスチック等の合成樹脂によって形成されている。サーモハウジング３３１の下流側開口端には、ウォータポンプ３２のポンプハウジング３２４が接続されている。

サーモハウジング３３１内には、上流側流路３３３および下流側流路３３４が形成されている。上流側流路３３３には、ラジエータ２１の出口パイプ２１ｇ（図２参照）側から導入される冷却水が流通する第１導入口３３５が接続されている。上流側流路３３３は、ラジエータ２１から導入される冷却水を下流側流路３３４に導入するためのものである。

下流側流路３３４は、電動ウォータポンプ３２の吸込流路３２７に連通されている。また、下流側流路３３４には、ヒータコア３１および排気熱回収装置５１（以下、ヒータコア３１等ともいう）の出口側から導入される冷却水が流通する第２導入口３３６が接続されている。下流側流路３３４には、エンジン１が稼働している間、冷却水が第２導入口３３６を介して流れ続けるようになっている。下流側流路３３４は、第２導入口３３６からの冷却水を後述する感温変形部材３３２ｇに導流し、感温変形部材３３２ｇに導流された冷却水を吸込流路３２７に導入するためのものである。また、下流側流路３３４には、後述する弁体３３２ａが開いている間、上流側流路３３３から冷却水が導入されるようになっている。したがって、第２導入口３３６および上流側流路３３３からの冷却水が、下流側流路３３４において混合され、電動ウォータポンプ３２を介してエンジン１側へ導出されるようになっている。

サーモスタット３３の本体部３３２は、弁体３３２ａと、この弁体３３２ａが着座する弁座３３２ｂとを有している。弁座３３２ｂは、上流側流路３３３と下流側流路３３４との接続部に配置されている。本実施形態では、弁座３３２ｂは板状に形成されており、この弁座３３２ｂにより上流側流路３３３が閉塞されるようになっている。また、弁座３３２ｂの略中央部には、上流側流路３３３と下流側流路３３４とを連通させる連通孔３３２ｃが形成されている。

弁座３３２ｂにおける下流側流路３３４側の面には、上流側流路３３３側に向かって開口した断面コの字形状の第１支持部材３３２ｄの両端部が接続されている。また、弁座３３２ｂにおける上流側流路３３３側の面には、下流側流路３３４側に向かって開口した断面大略コの字形状の第２支持部材３３２ｅの両端部が接続されている。

弁体３３２ａは、上流側流路３３３側から弁座３３２ｂに対して離接可能に設けられている。弁体３３２ａと第１支持部材３３２ｄとの間には、コイルスプリング３３２ｆが配設されている。コイルスプリング３３２ｆは、弁体３３２ａおよび第１支持部材３３２ｄを互いに近接する方向に付勢するようになっている。弁体３３２ａは連通孔３３２ｃより大きく形成されており、弁体３３２ａが弁座３３２ｂと接触することにより連通孔３３２ｃが閉塞されるようになっている。具体的には、弁体３３２ａは、閉状態において上流側流路３３３を遮断し、開状態において上流側流路３３３からの冷却水を下流側流路３３４に導出させるようになっている。

弁体３３２ａにおける下流側流路３３４側の面には、ワックスペレット等の感温変形部材３３２ｇの一端が固着されている。感温変形部材３３２ｇの他端は、第１支持部材３３２ｄに固着されている。感温変形部材３３２ｇは、下流側流路３３４内の冷却水の温度が所定の設定温度（例えば、８６℃）以上になると、熱膨張するようになっている。このため、弁体３３２ａは、感温変形部材３３２ｇによって、下流側流路３３４内の作動流体の温度に応じて上流側流路３３３および下流側流路３３４の配置方向（図３中の左右方向）に駆動されるようになっている。

続いて、本実施形態の車両用冷却装置における冷却水の流れについて説明する。

図１および図３に示すように、エンジン１の始動時には、電動ウォータポンプ３２が駆動すると、エンジン１を通過した冷却水はヒータ回路３を循環する。ヒータ回路３を流れる冷却水は、サーモスタット３３の第２導入口３３６から下流側流路３３４に導流され、感温変形部材３３２ｇによって感温される。この場合、冷却水が低温であるため、サーモスタット３３の弁体３３２ａは閉状態にあり、上流側流路３３３から下流側流路３３４に冷却水が流れることはない。すなわち、冷却水はラジエータ回路４を循環しない。そして、サーモスタット３３の下流側流路３３４に導流された冷却水は、電動ウォータポンプ３２の吸込流路３２７、インペラ収容室３２８、吐出流路３２９の順番に通過する。

そして、エンジン１の冷却水温が上昇し、下流側流路３３４に導流された冷却水が所定の設定温度近傍になると、感温変形部材３３２ｇが膨張することにより、弁体３３２ａが弁座３３２ｂから離間される。このとき、上流側流路３３３からの冷却水、すなわちラジエータ２１を通過した冷却水が、感温変形部材３３２ｇの変形方向（図３中の左右方向）に沿って流れ、下流側流路３３４、吸込流路３２７、インペラ収容室３２８の順番に通過する。そして、ラジエータ２１を通過した上流側流路３３５からの冷却水、およびヒータコア３１等を通過した第２導入口３３６からの冷却水がインペラ部３２２ｂの回転によって混合される。その後、混合された冷却水は、吐出流路３２９を通過してエンジン１側に導流される。したがって、エンジン１の冷却水温が上昇した場合、エンジン１を通過した冷却水は、ヒータ回路３に加えてラジエータ回路２を循環する。

ところで、図２および図３に示すように、電動ウォータポンプ３２を構成するハウジング（すなわちポンプハウジング３２４とモータハウジング３２５）、およびサーモスタット３３を構成するサーモハウジング３３１は、一体になっている。したがって、電動ウォータポンプ３２およびサーモスタット３３は、１つのハウジングに収納されており、１つの一体部品、すなわちユニット（以下、ポンプユニット３００という）を構成している。具体的には、本実施形態では、ポンプハウジング３２４の一部（吸込流路３２７の図３中左半分と、インペラ収容室３２８とを構成する部分）と、モータハウジング３２５と、サーモハウジング３３１の一部（第２導入口３３６の図３中左半分と、下流側流路３３４とを構成する部分）が一体成形された第１一体成形部品に、ポンプハウジング３２４の残りの部分（吸込流路３２７の図３中右半分と、吐出流路３２９とを構成する部分）が一体成形された第２一体成形部品と、サーモハウジング３３１の残りの部分（上流側流路３３５と、第２導入口３３６の図３中右半分とを構成する部分）が一体成形された第３一体成形部品とが組み付けられている。

また、図２に示すように、ポンプユニット３００は、ラジエータ２１を含むクーリングモジュール２に組み付けられている。本実施形態では、ポンプユニット３００は、シュラウド２４のシュラウド平面部２４ｂにおける空気流れ下流側、すなわち車両後方側の面に直接固定されている。さらに、ポンプユニット３００は、シュラウド平面部２４ｂにおけるラジエータ２１の出口パイプ２１ｇ近傍に配設されている。また、ポンプユニット３００は、ウォータホース２５を介して出口パイプ２１ｇに接続されている。なお、ウォータホース２５は、ポンプユニット３００における電動ウォータポンプ３２の吐出流路３２９に接続されている。

そして、ポンプユニット３００には、ラジエータ２１からポンプユニット３００へ冷却水を流入させるウォータホース２５、ヒータ回路３からポンプユニット３００へ冷却水を流入させるヒータ回路側配管（図示せず）、およびポンプユニット３００からエンジン１へ冷却水を流出させるエンジン側配管（図示せず）が接続されている。すなわち、ポンプユニット３００に接続される配管は、ウォータホース２５、ヒータ回路側配管およびエンジン側配管の３つのみとなっている。

なお、ヒータ回路側配管は、ポンプユニット３００におけるサーモスタット３３の第２導入口３３６に接続されている。また、エンジン側配管は、ポンプユニット３００におけるサーモスタット３３の第１導入口３３５に接続されている。

以上説明したように、電動ウォータポンプ３２とサーモスタット３３とを１つのハウジング内に収容することで、電動ウォータポンプ３２とサーモスタット３３とを繋ぐための配管を廃止することができる。これにより、部品点数を低減することができるので、車両用冷却装置の構成を簡素化することが可能となる。さらに、電動ウォータポンプ３２とサーモスタット３３とを１つのハウジング内に収容することで、電動ウォータポンプ３２とサーモスタット３３とを直接接続することができるので、ポンプユニット３００の小型化を図ることができ、車両搭載性を向上させることが可能となる。

また、ポンプユニット３００をラジエータ２１の出口パイプ２１ｇ近傍、すなわち冷却水出口側に配置することで、ポンプユニット３００とラジエータ２１の出口パイプ２１ｇとを接続するウォータホース２５を短くすることができる。これにより、車両用冷却装置の構成をより簡素化することが可能となる。このとき、ラジエータ２１の出口パイプ２１ｇを入口パイプ２１ｆより鉛直方向下方側に配置することで、電動ウォータポンプ３２本体内の空気抜きを行い易くすることができるので、電動ウォータポンプ３２の信頼性を向上させることが可能となる。

ところで、従来、ウォータポンプはエンジン１に組み付けられていた。これに対し、本実施形態のように、ポンプユニット３００をクーリングモジュール２側に配置することで、エンジン１側から電動ウォータポンプ３２を取り外すことができる。したがって、エンジン１内部に内部配管やインペラ等を設ける必要がなくなるので、エンジン１本体を簡素な形状とすることができる。さらに、ウォータポンプをエンジン１に組み付ける従来の場合と比較して、電動ウォータポンプ３２の振動環境および温度環境を緩和することができる。すなわち、前記従来の場合と比較して、電動ウォータポンプ３２にかかる振動を低減するとともに、電動ウォータポンプ３２をより低温の温度環境に配置することができる。これにより、電動ウォータポンプ２３のハウジング３２４、３２５を樹脂製とすることができるので、電動ウォータポンプ２３の軽量化を図ることが可能となる。さらに、電動ウォータポンプ２３の制御回路基板３２６としてガラスエポキシ基板を用いることができるので、コストを低減することが可能となる。

ところで、エンジン１の動力のみで駆動する車両（ハイブリッド車両や電気自動車ではない車両）においては、ベルトやプーリが存在するため、機械式ウォータポンプを電動ウォータポンプ３２に変更した場合に、従来の機械式ウォータポンプが配置されていた場所にそのまま電動ウォータポンプ３２を配置することは困難であった。これに対し、本実施形態のようにポンプユニット３００をクーリングモジュール２側に配置することで、電動ウォータポンプ２３の設置場所を確保することが可能となる。

ところで、従来のサーモスタットは、冷却水低温時に弁体に作用する冷却水圧力を逃がすためのバイパス回路を有していた。これに対し、本実施形態では、ポンプユニット３００に接続される配管は、ウォータホース２５、ヒータ回路側配管およびエンジン側配管の３つのみであるため、上記のバイパス回路を不要とすることができる。これにより、車両用冷却装置の構成を簡素化するとともに、車両搭載性を向上させることが可能となる。

また、ポンプユニット３００をシュラウド２４に直接固定することで、ポンプユニット３００を車両に容易に搭載することが可能となる。さらに、本実施形態では、シュラウド２４はラジエータ２１に固定されており、シュラウド２４が固定されたラジエータ２１は防振ゴム２１ｅを介して車両ボディに固定されているため、ポンプユニット３００をシュラウド２４に固定する際に、新たに防振ゴムを設けなくても、電動ウォータポンプ３２の振動を吸収することができる。すなわち、部品点数を増加させることなく、電動ウォータポンプ３２の振動を吸収することが可能となる。

ところで、通常、クーリングモジュール２の防振構造は、クーリングモジュール２をエンジン１の振動を抑制する動吸振器の錘として作用するように設計され、エンジン１の振動が車両全体およびステアリングに伝達して乗員に不快感を与えることを抑制している。そこで、本実施形態のように、ポンプユニット３００をシュラウド２４に固定することで、クーリングモジュール２全体の質量が増加するため、固有振動数を低周波数側へ移動させ、防振領域を広げることが可能となる。

ところで、通常、シュラウド２４のシュラウド平面部２４ｂの空気流れ下流側の面は、何も配置することができない、いわゆるデッドスペースとなっていた。したがって、本実施形態のように、ポンプユニット３００を、シュラウド平面部２４ｂの空気流れ下流側の面に配設することで、デッドスペースを有効利用することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。図４は、本第２実施形態におけるクーリングモジュール２を空気流れ下流側から見た正面図である。なお、図４において、ファン２３ａは図示を省略している。

図４に示すように、本実施形態のラジエータ２１は、冷却水が上方から下方に向かって流れるダウンフロー型の熱交換器であって、チューブの長手方向は鉛直方向に延びており、入口側タンク２１ｂおよび出口側タンク２１ｃはコア部２１ａの鉛直方向両端部に配置されている。

また、本実施形態のクーリングモジュール２には、電動ファン２３が２つ搭載されている。２つの電動ファン２３は、略水平方向に並んで配置されている。より詳細には、２つの電動ファン２３のうち一方（図４中右側の電動ファン２３）が、他方（図４中左側の電動ファン２３）より上方側に配置されている。

ポンプユニット３００は、シュラウド２４のシュラウド平面部２４ｂにおける空気流れ下流側の面のうち、一方の電動ファン２３の下方側に直接固定されている。また、ポンプユニット３００は、電動ウォータポンプ３２とサーモスタット３３との配置方向が略水平方向と一致するように配置されている。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、ポンプユニット３００をシュラウド２４に直接固定した例について説明したが、これに限らず、ポンプユニット３００をブラケットを介してシュラウド２４に固定してもよいし、ポンプユニット３００を防振ゴム等の防振構造を介してシュラウド２４に固定してもよい。

また、上記各実施形態では、流量制御手段として機械式（ワックス式）のサーモスタット３３を採用した例について説明したが、流量制御手段はこれに限定されない。例えば、電気的に制御可能な電動弁を採用してもよい。

また、上記各実施形態では、ヒータ回路３のヒータコア出口部から分岐して、サーモスタット３３の上流側に接続される流路に、排気熱回収装置５１を設けた例について説明したが、これに限らず、前記流路に、ＥＧＲクーラ、ＡＴＦウォーマ、スロットルボデー、リザーブタンク等を設けてもよい。また、前記流路を設けなくてもよい。

また、上記各実施形態では、制御回路基板３２６上の各種電気部品３２６ａを、冷却水により冷却するように構成した例にについて説明したが、これに限らず、各種電子部品３２６ａを空冷されるように構成してもよい。

また、上記各実施形態では、電動ファン２３を支持する支持部材としてシュラウド２４を採用し、このシュラウド２４にポンプユニット３００を固定した例について説明したが、これに限らず、支持部材として棒状部材からなるステーを採用する、すなわち電動ファン２３をステーで支持し、このステーにポンプユニット３００を固定してもよい。また、ポンプユニット３００を、ラジエータ２１の入口側タンク２１ｂもしくは出口側タンク２１ｃに固定してもよい。また、ラジエータ２１からステーを延出するとともに、このステーにポンプユニット３００を固定してもよい。

第１実施形態に係る車両用冷却装置を示す概略図である。 第１実施形態におけるクーリングモジュール２を示しており、（ａ）は断面図で、（ｂ）は空気流れ下流側から見た正面図である。 第１実施形態における電動ウォータポンプ３２およびサーモスタット３３を示す断面図である。 第２実施形態におけるクーリングモジュール２を空気流れ下流側から見た正面図である。

符号の説明

１ エンジン（水冷式内燃機関）
２ クーリングモジュール
３ ヒータ回路（迂回回路）
２１ ラジエータ
２１ｇ 出口パイプ
２３ 電動ファン（送風機）
２４ シュラウド
２４ａ シュラウドリング部
２４ｂ シュラウド平面部
３１ ヒータコア（加熱用熱交換器）
３２ 電動ウォータポンプ（電動式ポンプ）
３３ サーモスタット（流量制御手段）
３００ ポンプユニット（ユニット）

Claims (6)

1. 水冷式内燃機関（１）から流出する冷却水と空気との間で熱交換を行い、前記冷却水を冷却するラジエータ（２１）と、
   前記水冷式内燃機関（１）と前記ラジエータ（２１）とに前記冷却水を循環させる電動式ポンプ（３２）と、
   前記ラジエータ（２１）を流通する前記冷却水の流量と、前記水冷式内燃機関（１）から流出する前記冷却水を前記ラジエータ（２１）を迂回させて前記水冷式内燃機関（１）に流入させる迂回回路（３）を流通する前記冷却水の流量とを制御する流量制御手段（３３）とを備える車両用冷却装置であって、
   前記電動式ポンプ（３２）と前記流量制御手段（３３）とは、１つのハウジング内に収容されて一体化された１つのユニット（３００）を構成しており、
   前記ユニット（３００）は、前記ラジエータ（２１）を含むクーリングモジュール（２）に組み付けられ、かつ前記ラジエータ（２１）の冷却水出口側に配置されていることを特徴とする車両用冷却装置。
2. 水冷式内燃機関（１）から流出する冷却水と空気との間で熱交換を行い、前記冷却水を冷却するラジエータ（２１）と、
   前記水冷式内燃機関（１）と前記ラジエータ（２１）とに前記冷却水を循環させる電動式ポンプ（３２）と、
   前記ラジエータ（２１）を流通する前記冷却水の流量と、前記水冷式内燃機関（１）から流出する前記冷却水を前記ラジエータ（２１）を迂回させて前記水冷式内燃機関（１）に流入させる迂回回路（３）を流通する前記冷却水の流量とを制御する流量制御手段（３３）とを備える車両用冷却装置であって、
   前記電動式ポンプ（３２）と前記流量制御手段（３３）とは、１つのハウジング内に収容されて一体化された１つのユニット（３００）を構成しており、
   前記ユニット（３００）に接続される配管は、前記ラジエータ（２１）から前記ユニット（３００）へ前記冷却水を流入させる配管（２５）、前記迂回回路（３）から前記ユニット（３００）へ前記冷却水を流入させる配管、および前記ユニット（３００）から前記水冷式内燃機関（１）に前記冷却水を流出させる配管の３つのみであることを特徴とする車両用冷却装置。
3. 前記ユニット（３００）は、前記ラジエータ（２１）または前記ラジエータ（２１）を含むクーリングモジュール（２）に組み付けられ、前記ラジエータ（２１）の冷却水出口側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用冷却装置。
4. 前記ラジエータ（２１）は、前記ラジエータ（２１）にて冷却された前記冷却水を前記水冷式内燃機関（１）に向けて流出させる出口パイプ（２１ｇ）を有しており、
   前記ユニット（３００）は、前記出口パイプ（２１ｇ）近傍に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷却装置。
5. 前記ラジエータ（２１）に空気を供給する送風機（２３）を保持するとともに、前記ラジエータ（２１）から前記送風機（２３）に至る空気通路を形成するシュラウド（２４）を備え、
   前記ユニット（３００）は、前記シュラウド（２４）に直接固定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用冷却装置。
6. 前記シュラウド（２４）は、環状に形成され、前記送風機（２３）が環状内部に回転可能に配置され、前記送風機（２３）の外周を覆うシュラウドリング部（２４ａ）と、前記ラジエータ（２１）の背面側の空間を前記シュラウドリング部（２４ａ）まで滑らかな流路によって接続するシュラウド平面部（２４ｂ）とを有しており、
   前記ユニット（３００）は、前記シュラウド平面部（２４ｂ）の空気流れ下流側の面に直接固定されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用冷却装置。

Images