JP5039803B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば自動車等の内燃機関（以下、エンジンとも言う。）とラジエータとの間で冷却液を循環させる循環流路内に配置されて、前記冷却液温度を可変制御するサーモスタット装置を備えた内燃機関の冷却装置に関する。
サーモスタット装置は、エンジンとラジエータとの間の循環流路内を流れる冷却液の温度変化を感知して膨張・収縮する熱膨張体を内蔵するサーモエレメントを備え、この熱膨張体の膨張・収縮に伴う体積変化により弁体の開閉を行って、冷却液を所定の温度に保持するように機能するものであり、従来から種々の構造のものが知られている。
また、前記したサーモエレメントを含むサーモスタット組立体を前記循環流路中に連結できるハウジング内に収容すると共に、前記ハウジング内に冷却液の温度を検出する温度センサーを備えた構成も提案されている。この構成によると、前記温度センサーにより冷却液の温度を検出することができるので、冷却液の温度情報を利用してエンジンの温度制御の精度をより高めることができる。
前記したようにサーモスタット組立体および温度センサーを１つのハウジング内に収容したサーモスタット装置は、次に示す先行技術文献に開示されている。
特開２００３−２２２２６４号公報
ところで、前記先行技術文献に開示されたサーモスタット装置によると、サーモエレメント組立体をハウジング内に組み込むために利用されるばね受けフレームの支持部（フレームフック）が通水抵抗となり、冷却液の流れに乱れや、よどみを発生させる問題がある。
そして、前記先行技術文献に開示された装置によると、温度センサーの先端感温部は、前記ハウジングの流通孔内に突出するフレームフックの近傍に配置されており、したがって温度センサーはフレームフックにより冷却液の流れに乱れが発生する部分の液温を測定することになる。このために、冷却液温度の測定精度を向上させることができないなど、改良の余地がある。
また、前記したサーモスタット装置に具備された温度センサーは、エンジンの冷却液流出部からの冷却液温度（出口水温）を感知し、エンジン制御、ヒーター制御などに利用するようになされている。しかしながら昨今においては、エンジンの燃費向上等の観点から、冷却液のより最適な温度制御が求められており、エンジンの冷却液流入部における液温、または冷却液の温度制御を実行するサーモスタット周辺の液温を感知する必要が生じている。
この発明は、昨今の前記した技術的な要請に基づいてなされたものであり、エンジンに流入する冷却液の温度を正確に感知することができると共に、従来からのサーモスタットによる冷却液の温度制御もなし得る内燃機関の冷却装置を提供することを課題とするものである。
また、サーモスタットの存在による通水抵抗を増加させることなく、冷却液の流れが円滑になされる位置に温度センサーの先端感温部を配置することで、冷却液温の測定精度をさらに向上させることができる内燃機関の冷却装置を提供することを課題とするものである。
前記した課題を解決するためになされた本発明にかかる内燃機関の冷却装置は、内燃機関内に形成された流体通路とラジエータとの間で冷却液の循環流路を形成する内燃機関の冷却装置において用いられ、前記ラジエータから前記内燃機関の冷却液流入部に向かう冷却液の戻り流路に配置されたハウジング内にサーモエレメント組立体と冷却液の温度を検出する温度センサーとを収容した内燃機関の冷却装置であって、前記サーモエレメント組立体には、冷却液の温度に反応して膨張・収縮する熱膨張体を内蔵するサーモエレメントと、前記サーモエレメントにおける熱膨張体の膨張・収縮に基づいて前記ハウジング内の流通孔を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁する方向に付勢するばね部材と、前記ばね部材の端部を受けるばね受けフレームとが備えられ、前記ばね受けフレームに形成された係止片が、前記ハウジングの流通孔内に形成されたフレーム支持部に係止することで、前記サーモエレメント組立体が前記ハウジング内に組み込まれた構成になされ、前記温度センサーの先端感温部が、サーモエレメント組立体を構成する前記弁体と、前記ハウジングの流通孔内に形成されたフレーム支持部との間におけるハウジングの流通孔内に臨むように、流通孔の流通方向と直交する方向から挿入され、かつ前記ばね受けフレームを避けるように配置されると共に、前記ハウジング内の流通孔の流通方向を見た場合において、前記温度センサーの先端感温部の位置と、前記ばね受けフレームに突出形成させた前記係止片との位置が重ならないように配置されていることを特徴とする。
この場合、好ましくは前記温度センサーの先端感温部は、前記ハウジングに形成された前記ラジエータ側からの冷却液の流入口とは反対側の前記流通孔内に臨むように配置される。
また、好ましくは前記温度センサーは、前記ハウジングに成形された支持管１８内に、当該支持管の軸方向に着脱可能に取り付けられた構成にされる。
また、好ましい実施の形態においては、前記ラジエータを介さない前記内燃機関の冷却液流出部からの冷却液を導入する導入口が、前記弁体とフレーム支持部との間におけるハウジングの流通孔内に連通された構成にされる。
この発明にかかる内燃機関の冷却装置に用いられるサーモスタット装置によると、ラジエータから内燃機関の冷却液流入部に向かう冷却液の戻り流路に配置されたハウジング内に、サーモエレメント組立体と冷却液の温度を検出する温度センサーとを収容した構成にされているので、前記温度センサーは、エンジンに流入する冷却液の温度を精度良く感知することができ、この情報を利用することで、エンジンの一層の燃費向上などに寄与することができる。
また、温度センサーの先端感温部が、サーモエレメント組立体を構成する前記弁体と、前記ハウジングの流通孔内に形成されたフレーム支持部との間におけるハウジングの流通孔内に臨むように配置されているので、先行技術文献に挙げた従来の装置における前記した技術的な課題を克服し、冷却液温の測定精度をさらに向上させることに寄与することができる。
加えて、前記温度センサーは、前記ハウジングに成形された支持管内に、当該支持管の軸方向に着脱可能に取り付けられた構成にされているので、前記温度センサーを前記支持管内から軸方向に若干引き抜く操作を実行することで密封を解くことができる。これにより、前記循環流路内への冷却液の充填時におけるエアー抜きの機能を兼ねることができる。また、冷却液の交換のために前記循環流路から冷却液を抜き取る操作時においては、ドレインコックの機能を果たすこともできる。
本発明にかかる内燃機関の冷却装置の全体構成を示した模式図である。 サーモスタット装置のケーシングの一部を破断して示した正面図である。 サーモスタット装置の上面図である。 ばね部材を除いた状態におけるケーシングの前半部を破断した状態の斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線より矢印方向に視たばね部材を除いた状態の断面図である。 図２におけるＡ−Ｂ線より矢印方向に視たばね部材を除いた状態の断面図である。
図１は、本発明に係る内燃機関の冷却装置の一実施形態を示すものである。図１において符号１は内燃機関（エンジン）を模式的に示したものであり、このエンジン１内には周知のとおり流体通路であるウォータジャケット２が形成されている。そして、流体通路２の出口部（エンジンの冷却液流出部）から流出した冷却液が冷却液の送り流路３を介してラジエータ４に入り、ラジエータ４により放熱された冷却液は戻り流路５を介して、サーモスタット装置６に流入する。
前記サーモスタット装置６を構成するハウジングは、後で説明するとおり、エンジンに冷却液を送りこむウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）７の上流側に配置されており、前記ウォータポンプ７の駆動により冷却液が循環されるようになされる。
またエンジンの冷却液流出部から分岐流路８ａを介して冷却液の一部が室内暖房用の熱交換器として用いられるヒータコア部９に送られ、ヒータコア部９から流路８ｂを介して前記サーモスタット装置５に戻されるように構成されている。すなわち、図１に示す冷却装置における流路８ａ，８ｂは、前記ラジエータ４を経由しない冷却液のバイパス通路としての機能も果たしている。
前記サーモスタット装置６は、図２〜図６に示すように、外郭を構成するハウジング１１が合成樹脂により成形されており、当該ハウジング１１の中央の流通孔１２内にサーモエレメント組立体１３が組み込まれている。前記ハウジング１１の上端部には、前記したラジエータ４側からの冷却液の流入口１４が形成されている。この流入口１４は、前記したサーモエレメント組立体１３の収容位置におけるハウジング内の流通孔１２の軸線に対して屈曲された状態に構成されている。
前記ハウジング１１の基端部は、例えば図３に示されているように前記したウォータポンプ７に直結することができるフランジ部１５が形成され、前記フランジ部１５には、取付け用のボルト挿入孔１５ａが形成されている。
また、前記ハウジング１１には、前記ラジエータを介さずにエンジンの冷却液流出部から前記ヒータコア部９を経由した冷却液を導入する導入口１６が一体に形成されており、この導入口１６は、前記したラジエータ４側からの冷却液の流入口１４の屈曲方向と同方向に向かって形成されている。そして前記導入口１６は、後述するサーモエレメント組立体１３を構成する弁体とフレーム支持部との間におけるハウジングの流通孔１２内に連通されている。
前記ハウジング１１には、後述する温度センサー１７を支持する支持管１８が一体に形成されている。この温度センサーの支持管１８は、前記したラジエータ４側からの冷却液の流入口１４、およびヒータコア部９を経由した冷却液の導入口１６のそれぞれの屈曲方向とは反対側に向かって形成されている。
前記ハウジング１１の中央の流通孔１２内に組み込まれたサーモエレメント組立体１３は、冷却液の温度に反応して膨張・収縮する熱膨張体（ワックス）を内蔵するサーモエレメント２１が備えられており、前記熱膨張体の膨張によりピストン２２が伸張するように作用する。前記ピストン２２の先端部はハウジング１１内で流通孔１２に向かって突出するように形成された受け部１９に形成された長孔に嵌め込まれている。
また、前記サーモエレメント２１には円板状の弁体２３が取り付けられており、この弁体２３は、前記流通孔１２において内径が若干絞られることにより形成された弁座１２ａに当接することで閉弁状態になされる。そして、前記弁体２３に一端部が接するようにばね部材２４が配置されており、前記ばね部材２４の他端は、図４および図５に示されたばね受けフレーム２５によって受けられている。これにより前記弁体２３は、ばね部材２４の作用により閉弁する方向に付勢されている。
前記ばね受けフレーム２５は、ハウジング１１の流通孔１２内において、通水抵抗が増大しないように、水平方向の対向位置に一対の係止片２５ａを突出形成させた構成になされている。そして、前記係止片２５ａが前記ハウジング１１の流通孔１２内に形成されたフレーム支持部２０に係止することで、前記サーモエレメント組立体１３が前記ハウジング１１内に組み込まれた構成にされている。
前記したサーモエレメント組立体１３によると、冷却液の温度が上昇すると、サーモエレメント２１に内蔵された熱膨張体が膨張して、前記ピストン２２が伸張するように作用する。これによりサーモエレメント２１に取り付けられた弁体２３が相対的に移動して開弁するように動作し、周知のとおりの冷却液の温度制御がなされる。
また、前記ハウジング１１に形成された支持管１８には、前記した温度センサー１７が軸方向に着脱可能に取り付けられ、クリップ２６によって係止されている。前記温度センサー１７は、図６に示されたように先端部に感温部１７ａを配置して全体を樹脂モールドで成形されており、その周囲に嵌め込まれたＯリング１７ｂ，１７ｃによりハウジング１１に対して密封状態となるように取り付けられている。
したがって、前記クリップ２６の係止を外し、前記温度センサー１７を前記支持管１８内から軸方向に若干引き抜く操作を実行することで、前記密封状態を解くことができる。これにより前記したとおり、循環流路内への冷却液の充填時において、エアー抜きの機能を兼ねることができる。
また、冷却液の交換のために前記循環流路から冷却液を抜き取る操作時においては、ドレインコックの機能を果たすこともできる。なお、図３に示すように支持管１８に直交するように冷却液の排出管１８ａを形成させることで、冷却液の抜き取り作業を円滑に成すことができる。
前記した実施の形態によると、温度センサー１７の先端感温部１７ａは、サーモエレメント組立体１３を構成する弁体２３とフレーム支持部２０との間におけるハウジングの流通孔１２内に、前記ばね受けフレーム２５を避けるように配置されている。また先端感温部１７ａは、前記ヒータコア部９を経由した冷却液を導入する導入口１６と流通孔１２とが連通する部分に配置され、しかもサーモエレメント２１を中心として前記導入口１６の屈曲方向とは反対側の前記流通孔１２内に臨むように配置されている。
前記した先端感温部１７ａの配置構成によると、ラジエータ４からの冷却液と、エンジン出口からヒータコア部９を経由した冷却液とが混合される位置において液温の測定をすることができるので、サーモスタット周辺の冷却液の温度を正確に感知でき、さらにサーモスタットがエンジンに直接配置されている場合は、エンジンに流入する冷却液の温度を正確に感知することができるなど、前記した発明の効果の欄に記載した以外の作用効果を得ることができる。
なお、前記した実施の形態においては、ヒータコア部９を経由した冷却液を導入する導入口１６が、ラジエータ４側からの冷却液の流入口１４の屈曲方向と同方向に向かって形成されているが、これら両者は必ずしも同方向に向かって屈曲された構成にする必要はない。
また、前記した実施の形態においては、温度センサー１７を支持する支持管１８は、前記したラジエータ４側からの冷却液の流入口１４、およびヒータコア部９を経由した冷却液導入口１６のそれぞれの屈曲方向とは反対側に向かって形成されているが、この支持管１８の形成方向も、必ずしも前記両者の屈曲方向とは反対側に向かって形成する必要はない。
１ 内燃機関（エンジン）
３ 送り流路
４ ラジエータ
５ 戻り流路
６ サーモスタット装置
７ ウォータポンプ
８ａ，８ｂ 分岐流路
９ ヒータコア部
１１ ハウジング
１２ 流通孔
１２ａ 弁座
１３ サーモエレメント組立体
１４ 流入口
１５ フランジ部
１６ 導入口
１７ 温度センサー
１８ 支持管
１９ 受け部
２０ フレーム支持部
２１ サーモエレメント
２２ ピストン
２３ 弁体
２４ ばね部材
２５ ばね受けフレーム
２５ａ 係止片
２６ クリップ

Claims (4)

  1. 内燃機関内に形成された流体通路とラジエータとの間で冷却液の循環流路を形成する内燃機関の冷却装置において用いられ、前記ラジエータから前記内燃機関の冷却液流入部に向かう冷却液の戻り流路に配置されたハウジング内にサーモエレメント組立体と冷却液の温度を検出する温度センサーとを収容した内燃機関の冷却装置であって、
    前記サーモエレメント組立体には、冷却液の温度に反応して膨張・収縮する熱膨張体を内蔵するサーモエレメントと、前記サーモエレメントにおける熱膨張体の膨張・収縮に基づいて前記ハウジング内の流通孔を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁する方向に付勢するばね部材と、前記ばね部材の端部を受けるばね受けフレームとが備えられ、
    前記ばね受けフレームに形成された係止片が、前記ハウジングの流通孔内に形成されたフレーム支持部に係止することで、前記サーモエレメント組立体が前記ハウジング内に組み込まれた構成になされ、
    前記温度センサーの先端感温部が、サーモエレメント組立体を構成する前記弁体と、前記ハウジングの流通孔内に形成されたフレーム支持部との間におけるハウジングの流通孔内に臨むように、流通孔の流通方向と直交する方向から挿入され、かつ前記ばね受けフレームを避けるように配置されると共に、前記ハウジング内の流通孔の流通方向を見た場合において、前記温度センサーの先端感温部の位置と、前記ばね受けフレームに突出形成させた前記係止片との位置が重ならないように配置されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
  2. 前記温度センサーの先端感温部は、前記ハウジングに成形された前記ラジエータ側からの冷却液の流入口とは反対側の前記流通孔内に臨むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関の冷却装置。
  3. 前記温度センサーは、前記ハウジングに成形された支持管内に、当該支持管の軸方向に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された内燃機関の冷却装置。
  4. 前記ラジエータを介さない前記内燃機関の冷却液流出部からの冷却液を導入する導入口が、前記弁体とフレーム支持部との間におけるハウジングの流通孔内に連通されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された内燃機関の冷却装置。
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