JP5484289B2 - 試験用エンジン冷却水循環システム - Google Patents

Description

本発明は、試験用エンジン冷却水循環システムに関するものである。

従来、エンジンやそれを搭載する車両を開発し製造するメーカーなどでは、エンジンを試験台に載せ、種々の環境を想定したエンジンの始動試験等が行われている。このとき、寒冷地を想定した始動試験にあっては、エンジンを予め冷却しておく必要がある。そこで、試験室内に試験設備としてエンジン冷却水（以下、単に冷却水と言う）の循環経路を設け、エンジン始動前に、設備側ポンプなどを使用して、外部熱源で温調された冷熱媒などと熱交換器を介して冷却する冷却装置によって、例えば−１０℃というような所定温度に冷却された冷却水（不凍液など）をエンジン内の冷却水経路に接続して強制的に導入循環させることが考えられる。このようにすれば、エンジンの迅速な冷却が可能となり、試験効率の向上を図ることができる（例えば、特許文献１参照。）。

また、完成製品の車両ではエンジン冷却したジャケット冷却水の熱を大気へ放熱するためのラジエータが車載されるが、車両に搭載されるエンジンには、ラジエータで冷却された冷却水を導入するための流入口、及び、エンジンで温められた冷却水をラジエータに導出するための流出口を具備する冷却水通路と、冷却水通路を開閉可能なサーモスタット弁が設けられている。エンジン冷却水温度は８０℃前後が適温とされ、これより高温になると潤滑油が焼けてエンジン部品が焼きついたりノッキングなどの異常燃焼を引き起こすオーバーヒートになったり、これより低温になると、ガソリン気化が悪く燃焼が悪化したり、潤滑油への燃料混合を引き起こすオーバークールが発生する虞がある。始動直後のエンジン全体は冷えているので速やかに冷却水温を適温に上げるため、サーモスタット弁は冷却水が低温の場合にラジエータを通さずにエンジン内部の冷却水通路であるウォータジャケット内だけで循環させる機能を有するのである。サーモスタット弁は、エンジン内の冷却水の温度が設定温度（例えば、８２℃）になると開状態となり、それ以下の温度では閉状態となる。加えて、サーモスタット弁が設けられたエンジンには、冷却水通路の流入口近傍と流出口近傍との間を連通させるバイパス通路が設けられており、サーモスタット弁が閉状態にあると、エンジン内の冷却水はラジエータ側に導出されることなく、冷却水通路及びバイパス通路を循環することとなる。

さらに、車両には、エンジンで温められた冷却水を車両の暖房に利用するべく、エンジンの冷却水通路の冷却水を車両の暖房設備へ供給するための配管が設けられており、エンジンの冷却水通路には、エンジンから冷却水の一部を暖房設備へ供給する導出口と、暖房設備からの冷却水を回収する導入口とが設けられている。

また、特許文献１においては、上記したエンジンの試験に際し、冷却装置で冷却された冷却水を冷却水通路の流入口から冷却水通路へ流入させる経路と、導入口から冷却水通路へ流入させる経路とを設けている。当該構成を採用することで、サーモスタット弁が冷却水通路の流入口に設けられ、かつ、サーモスタット弁が閉状態である場合でも、冷却装置で冷却された冷却水を導入口から冷却水通路へ流入させることができる。従って、サーモスタット弁が冷却水通路の流入口に設けられている場合でも、エンジンの始動試験等に先立って、冷却水を強制的に循環させ、確実にエンジンを冷却することができるようになっている。

特許第４１１１３３２号公報

しかしながら、エンジンには、サーモスタット弁が冷却水通路の流入口（ラジエータからの戻り冷却水接続口である）に設けられたもの（エンジン冷却水通路循環方式としてボトムバイパス方式という）だけではなく、サーモスタット弁が冷却水通路の流出口（ラジエータへ温まった冷却水を送り出す冷却水接続口である）に設けられたもの（エンジン冷却水通路循環方式としてインライン方式という）も存在する。この場合、サーモスタット弁が閉じた状態にあると、冷却水通路の流出口が閉鎖されて冷却水通路の冷却水を流出させることができなくなるため、試験室設備の冷却装置で冷却された冷却水を流入口や導入口から冷却水通路に流入させようとしても先詰まりで循環させることができなくなってしまう。すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、サーモスタット弁が冷却水通路の流出口に設けられたインライン方式のエンジンに関し寒冷地を想定した始動試験等を行うことが不可能であった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より多くのタイプのエンジンを含み、実装する冷却系ラジエータも試験系に含めた試験体の試験を行うことのできる試験用エンジン冷却水循環システムを提供することにある。

以下、上記目的等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。

手段１．試験台に載置されたエンジンを含む試験体と、前記エンジンへ冷却水を循環供給する循環装置とを備えた試験用エンジン冷却水循環システムにおいて、
前記エンジンは、車両への実装時においてラジエータで冷却された冷却水を導入するための流入口と、エンジンで温められた冷却水をラジエータへ導出するための流出口とを具備する冷却水通路を備え、
前記冷却水通路には、車両への実装時においてエンジンで温められた冷却水を車両の暖房設備へと供給するための導出口と、暖房設備からの冷却水を回収するための導入口とが形成され、
前記循環装置は、
冷却水を循環させるためのポンプと、
冷却水を冷却可能な冷却手段と、
前記冷却手段にて冷却された冷却水を前記流入口へ供給可能な第１還流側パイプと、
前記導出口と前記導入口とを連通させることのできるヒータ循環パイプと、
前記冷却手段にて冷却された冷却水を、前記ヒータ循環パイプへ供給可能な第２還流側パイプと、
前記第２還流側パイプと前記ヒータ循環パイプとの連結部に設けられ、冷却水の循環経路を変更可能な還流側経路切替手段と、
前記エンジンから導出された冷却水を前記冷却手段へ供給可能な中継パイプと、
前記流出口から導出された冷却水を前記中継パイプへ供給可能な往流側第１接続パイプと、
前記導出口から導出された冷却水を前記中継パイプへ供給可能な往流側第２接続パイプと、
前記中継パイプと前記往流側第１接続パイプと前記往流側第２接続パイプとの連結部に設けられ、冷却水の循環経路を変更可能な往流側経路切替手段とを備えていることを特徴とする試験用エンジン冷却水循環システム。

手段１によれば、サーモスタット弁が冷却水通路の流出口に設けられたエンジンを含む試験体の試験を行う場合、サーモスタット弁が閉状態であっても、エンジンの冷却水通路の冷却水を導出口から循環装置側に導出させ、流入口または導入口にて戻すことで、冷却水をエンジン及び循環装置に循環させることができる。また、サーモスタット弁が冷却水通路の流入口に設けられたエンジンを含む試験体の試験を行う場合、サーモスタット弁が閉状態であっても、エンジンの冷却水通路の導入口から冷却水通路へ冷却水を導入させ、流出口から循環装置側へ導出することで、冷却水をエンジン及び循環装置に循環させることができる。従って、循環装置を用い、エンジンの試験に先立って、冷却手段で冷却された冷却水を循環させてエンジンを冷却してからエンジンを始動させるといった寒冷地を想定した試験（強制冷却試験）をより多くのタイプのエンジンを含む試験体で行うことができる。勿論、上記したサーモスタット弁が設けられたエンジンの他にも、サーモスタット弁が省略されたエンジンの強制冷却試験を行うことも可能である。結果として、タイプの異なるエンジンに応じてそれぞれ異なる循環装置を用意するような場合に比べ、試験設備に関する設置スペースの縮小、コストの削減、試験効率の向上等を図ることができる。

手段２．前記往流側経路切替手段及び還流側経路切替手段は、自身に連結された３本のパイプのうち連通させる２本の組合せを変更可能に構成される上、３本を同時に連通させることのできる三方弁であることを特徴とする手段１に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

手段２によれば、往流側経路切替手段及び還流側経路切替手段にそれぞれ接続される３つのパイプのうち２つを連通させた状態とするだけでなく、３つを同時に連通させた状態とすることも可能となる。従って、冷却水の循環経路のうち条件に応じて変更される主たる経路の冷却水の流量を確保した上で、当該主たる経路と、枝分かれして存在する経路とを連通させ、両経路間を冷却水が往来可能に構成することができる。すなわち、例えば、所定の試験に際しては冷却水の循環経路として使用されない経路が完全に閉ざされる場合、試験を行ううちに、かかる使用されない経路に滞留する冷却水の温度が上昇し、冷却水が膨張することでかかる使用されない経路を構成するパイプが破損してしまうおそれがある。これに対し、本手段によれば、使用されない経路についても完全に閉鎖するのではなく、循環経路として使用される経路と連通させることで、使用されない経路の冷却水の膨張に起因する圧力を逃がすことができることから、閉鎖される経路毎に圧力を逃がすための膨張タンクを逐一設けなくても、冷却水の膨張に起因するパイプの破損を回避することができる。

また、強制冷却時にあっては、枝分かれして存在する経路の冷却水についても極力冷却することができる。従って、その後の試験において、枝分かれの経路において冷却されずに暖かいまま残った冷却水に起因して、実際の挙動とは異なる挙動の試験データが採取されてしまうといった事態を抑制することができる。

尚、往流側経路切替手段については、「前記往流側第１接続パイプと、前記往流側第２接続パイプと、前記中継パイプとにおける冷却水の流量の比率を変更可能」に構成され、還流側経路切替手段については、「前記第２還流側通路と、前記ヒータ循環パイプの前記導出口側と、前記ヒータ循環パイプの前記導入口側とにおける冷却水の流量の比率を変更可能」に構成されている。また、還流側経路切替手段は、エンジン始動前に冷却水を冷却する場合において、冷却手段で冷却された冷却水が、前記ヒータ循環パイプの前記導出口側だけでなく、前記ヒータ循環パイプの前記導入口側にも流れるように切替えられることとしてもよい。

手段３．前記エンジンは、さらに前記冷却水通路内に停止中には外部のポンプ圧による冷却水流通を許すウォータポンプを備え、
前記冷却手段は、エンジンに送られる冷却水と冷媒との間で熱交換を行う第１熱交換器及び第２熱交換器を備え、
前記第２熱交換器一次側の冷媒は不凍液が、かつ、冷却手段二次側の冷却水にも不凍液がそれぞれ利用されるとともに、前記第２熱交換器によって冷却水を前記第１熱交換器一次側の冷媒の凝固点よりも低い温度にまで冷却可能に構成され、
前記第１還流側パイプは前記第１熱交換器と接続され、
前記第２還流側パイプは前記第２熱交換器と接続され、
冷却水の循環経路として、前記第１熱交換器を含む経路と、前記第２熱交換器を含む経路とに切替可能な循環経路切替手段を備え、
前記冷却水の循環経路のうち前記冷却水通路の接続点である前記流出口または前記導出口の何れかの直後箇所において温度計測器が設けられ、
前記循環経路切替手段は、
冷却水の前記温度計測器位置における目標温度が第１の基準温度以上であり、前記温度計測器で計測された冷却水の温度が前記第１の基準温度よりも低い第２の基準温度以上である場合には、冷却水の循環経路として前記第１熱交換器を含む経路に切替え、
冷却水の前記温度計測器位置における目標温度が前記第１の基準温度未満である場合には、冷却水の循環経路として前記第２熱交換器を含む経路に切替え、
冷却水の前記温度計測器位置における目標温度が前記第１の基準温度以上であっても、前記温度計測器で計測された冷却水の温度が前記第２の基準温度未満の場合には、冷却水の循環経路として、冷却機能をオフした前記第２熱交換器を含む経路に切替えることを特徴とする手段１又は２に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

手段３によれば、第２熱交換器で冷却水を事前に寒冷地を想定した温度まで冷却してからエンジン試験を行うといった強制冷却試験を行う場合に、エンジンの始動後、第２熱交換器で冷却された冷却水の温度がある程度上昇して第１熱交換器一次側の冷媒凝固点より高い温度になるまでは、冷却水を第２熱交換器を含む循環経路を循環させる。このように、循環経路切替手段を制御して切替えないと、エンジン始動直後に、第１熱交換器一次側の冷媒凝固点より低い温度に冷却された冷却水が第１熱交換器二次側に流れ込むこととなり、第１熱交換器伝熱面を介して第１熱交換器一次側の冷媒を凍結させてしまうこととなる。これは、サーモスタット弁がないエンジン（試験のため常開弁に交換したりすることもある）の強制冷却試験を行う場合顕著に発生しがちな事柄であるが、このような不具合を本技術では確実に回避できるのである。

また、サーモスタット弁がないエンジン（試験のため常開弁に交換したりすることもある）の強制冷却試験を行う場合に、第２熱交換器で冷却されていない第１還流側パイプに滞留していた暖かい冷却水がエンジン始動直後に冷却水通路に流れ込んでしまい、本来の挙動とは異なる挙動となってしまうところ、エンジン始動後ある程度冷却水が昇温してから切替えるのでこのような挙動となる事態を防止できる。

手段４．前記第１熱交換器一次側冷媒は水であり、該冷媒を冷却する装置は大気と熱交換する冷却塔であり、
前記第２熱交換器一次側冷媒を冷却する装置はブライン冷凍機であることを特徴とする手段３に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

手段４によれば、エンジン暖気後の冷却水の適度の温度が８０℃前後であることから、極寒冷地条件以外の冷却水の冷却は、大気と熱交換する冷却塔冷却水（日本では夏でも３５℃以下の温度が得られる）で充分可能なので、冷凍機の圧縮機を駆動しない自然エネルギー利用の安価で省エネルギーの冷熱源が利用できる。また、試験条件により適切な冷熱源を選択できるので、きめ細かな冷却水温度の制御が速やかな立ち上がりで可能となる。

手段５．前記試験体は、前記エンジンと、当該エンジンに接続されたラジエータとを含むものであり、
前記流出口及び流入口をそれぞれ前記ラジエータと連通させて、前記第１還流側パイプを閉鎖させ、
前記往流側第１接続パイプ又は往流側第２接続パイプのうち一方を閉鎖させるとともに、他方を前記エンジンの流出口又は流入口と前記ラジエータとの間を接続するラジエータホースと接続することを特徴とする手段１又は２に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

手段５のように、往流側第１接続パイプ又は往流側第２接続パイプの一方を閉塞し、他方をラジエータホースに繋ぐことで、上記循環装置を用いて、ラジエータが装着されたエンジンについての強制冷却試験も行うことができる。従って、より多種類のエンジンを含む試験体の試験を行うことができるといった上記作用効果が一層確実に奏される。

手段６．前記試験体は、前記エンジンと、当該エンジンに接続されたラジエータとを含むものであり、
前記流出口及び流入口をそれぞれ前記ラジエータと連通させて、前記第１還流側パイプを閉鎖させ、
前記冷却水の循環経路のうち前記冷却水通路の接続点である前記流出口または前記導出口の何れかの直後箇所の代わりに前記ラジエータ出口箇所において温度計測器が設けられ、
前記往流側第１接続パイプ又は往流側第２接続パイプのうち一方を閉鎖させるとともに、他方を前記エンジンの流出口又は流入口と前記ラジエータとの間を接続するラジエータホースと接続することを特徴とする手段３又は４に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

手段７．前記循環装置と前記試験体との接続点には、カップリングと、該カップリングの循環装置側に開閉弁機構とを備えたことを特徴とする手段１乃至６のいずれかに記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

手段７のように、カップリングと、該カップリングの循環装置側の開閉弁機構とで各配管を接続したり、接続しない箇所は弁を閉止したりすることで、より多種類のエンジンを含む試験体の試験を簡単にかつ確実に行うことができるといった上記作用効果が一層確実に奏される。

エンジン冷却水循環システムの概略構成を示す説明図である。 エンジン冷却水循環システムの概略構成を示す説明図である。 エンジン冷却水循環システムの概略構成を示す説明図である。 エンジン冷却水循環システムの概略構成を示す説明図である。 エンジン冷却水循環システムの概略構成を示す説明図である。 エンジン冷却水循環システムの概略構成を示す説明図である。 三方弁の各種切替状態を示す説明図である。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、試験用エンジン冷却水冷却システム１は、図示しない試験台に載置されたエンジン３を含む試験体２と、試験に際してエンジン３へ冷却水を循環供給するための試験室側設備である循環装置５とを備えている。尚、本実施形態では、冷却水として、乗用車など寒冷地にて使用されることも想定した不凍液であるＬＬＣ（ロングライフクーラント）が採用されている。

先ず、循環装置５について説明する。循環装置５は、エンジン３から導出された冷却水と冷媒との間で熱交換を行う高温側熱交換器１１、及び低温側熱交換器１２と、第１の三方弁１３、第２の三方弁１４、及び第３の三方弁１５と、エンジン３が始動していない状態において冷却水を循環させるポンプ１６と、開放式膨張タンク１７、及び密閉式膨張タンク１８とを備えている。

高温側熱交換器１１は、例えば水を一次側冷媒としており、当該冷媒は、図示しない冷却塔において大気と熱交換することで冷却される。また、高温側熱交換器１１と冷却塔とを繋ぐ配管には、両者間の冷媒の流れを調節する（図示しない開閉弁を併設している）比例制御二方弁１９が設けられている。低温側熱交換器１２は不凍液を一次側冷媒としており、当該冷媒は、図示しないブライン冷凍機によって冷却される。また、低温側熱交換器１２とブライン冷凍機とを繋ぐ配管には、両者間の冷媒の流れを調節する（図示しない開閉弁を併設している）比例制御二方弁２０が設けられている。これら比例制御二方弁１９、２０は、後述する温度計測器４９に設定された温度と実測温度との偏差に応じてその開度を制御される。本実施形態では、低温側熱交換器１２によって、エンジン３内部の冷却水通路を経路の一部として循環する冷却水を、高温側熱交換器１１の一次側冷媒の凝固点以下となるまで冷却可能となっている。尚、本実施形態では、高温側熱交換器１１及び低温側熱交換器１２が冷却手段を構成し、高温側熱交換器１１が第１熱交換器に相当し、低温側熱交換器１２が第２熱交換器に相当する。

本実施形態では、エンジン３から導出された冷却水の通過経路が、高温側熱交換器１１に通じる経路と、低温側熱交換器１２に通じる経路とに分岐しており、その分岐点において循環経路切替手段としての第１の三方弁１３が設けられている。これにより、エンジン３から導出された冷却水を高温側熱交換器１１及び低温側熱交換器１２の一方に選択的に誘導することができるようになっている。また、本実施形態では、ポンプ１６は、第１の三方弁１３と低温側熱交換器１２との間を繋ぐ経路に設けられている。

また、詳しくは後述するが、本実施形態では、試験体２側において、エンジン３から導出される冷却水の出口（通過経路）が２つになる場合がある。これに対応し、循環装置５側では、エンジン３から導出された冷却水をいずれも高温側熱交換器１１及び低温側熱交換器１２の一方に選択的に誘導することができるように、エンジン３から導出される冷却水の通過経路を合流させ、前記第１の三方弁１３へと繋げることができるように構成されている。

そして、エンジン３から導出される冷却水の通過経路の合流点において往流側経路切替手段としての第２の三方弁１４が設けられている。以下、第１の三方弁１３と第２の三方弁１４との間を繋ぐ配管を「中継パイプ２１」と称し、第２の三方弁１４の残り２つの接続口に接続される配管を「往流側第１接続パイプ２２」、「往流側第２接続パイプ２３」と称する。加えて、本実施形態では、開放式膨張タンク１７及び密閉式膨張タンク１８は、中継パイプ２１に対応して設けられている。尚、試験前や試験後においては、開放式膨張タンク１７と中継パイプ２１とを繋ぐ配管に設けられた二方弁２４が開放され、開放式膨張タンク１７を介して冷却水を循環経路に充填させたり、開放式膨張タンク１７で冷却水の膨張を吸収したりする。一方、試験中においては、該二方弁２４が閉鎖されて循環経路における冷却水の膨張が密閉式膨張タンク１８で吸収されることとなる。

また、詳しくは後述するが、エンジン３には、エンジン３で温められた冷却水を車両の暖房設備に回すための配管（後述する供給パイプ４３及び回収パイプ４４）が接続されている。但し、試験体２には暖房設備からヒータ部分を仮設で空気と熱交換可能にするだけとして取り出し設備側循環装置５と接続させるため、循環装置５には、かかる配管が連通するように（供給パイプ４３と回収パイプ４４とを繋ぐ）ヒータ循環パイプ２５が設けられている。

さらに、本実施形態では、一端が低温側熱交換器１２の冷却水の出口に接続され、低温側熱交換器１２から導出された冷却水をエンジン３に導入させるための第２還流側パイプとしての低温側還流パイプ２８が設けられており、当該低温側還流パイプ２８の他端がヒータ循環パイプ２５の途中に接続されている。そして、低温側還流パイプ２８とヒータ循環パイプ２５との連結部において還流側経路切替手段としての第３の三方弁１５が設けられている。すなわち、ヒータ循環パイプ２５は、導出口４１側の（供給パイプ４３と接続される）ヒータ系第１パイプ２６と、導入口４２側の（回収パイプ４４と接続される）ヒータ系第２パイプ２７とが、第３の三方弁１５で接続されることで構成されている。さらに、第３の三方弁１５に低温側還流パイプ２８が接続されることで、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水を、ヒータ循環パイプ２５を介してエンジン３に導入することができるようになっている。

本実施形態では、第２の三方弁１４及び第３の三方弁１５は、同三方弁１４、１５にそれぞれ接続される３本のパイプのうち、２本のみを連通させるだけでなく、３本を同時に連通させることができる比例弁となっている（図７参照）。より詳しく説明すると、第２の三方弁１４については、往流側第１接続パイプ２２と、往流側第２接続パイプ２３と、中継パイプ２１とにおける冷却水の流量の比率を変更可能に構成され、これら３つのパイプ２１、２２、２３のうち１つから第２の三方弁１４に流入した冷却水を残り２つのパイプの一方又は両方に流入させることができるようになっている。第３の三方弁１５については、低温側還流パイプ２８と、ヒータ系第１パイプ２６と、ヒータ系第２パイプ２７とにおける冷却水の流量の比率を変更可能に構成され、これら３つのパイプ２６、２７、２８のうち１つから第３の三方弁１５に流入した冷却水を残り２つのパイプの一方又は両方に流入させたり、３つのパイプ２６、２７、２８のうち２つから第３の三方弁１５に流入した冷却水を残り１つのパイプに流入させたりすることができるようになっている。第２の三方弁１４、第３の三方弁１５の具体的な弁形式は、電動ボール弁形式の、内部でＬ字状に曲がった流路を備えるボール体を有し、ボール体を回動途中で停止できる機構を有する弁であればよい。

また、循環装置５には、高温側熱交換器１１の冷却水の出口に接続され、高温側熱交換器１１から導出された冷却水をエンジン３に導入させるための第１還流側パイプとしての高温側還流パイプ２９が設けられている。そして、高温側還流パイプ２９、及び、上記したヒータ系第１パイプ２６、ヒータ系第２パイプ２７、往流側第１接続パイプ２２、及び往流側第２接続パイプ２３が、後述する試験体２側の各種配管と接続されることで、冷却水の循環が行われるようになっている。加えて、高温側還流パイプ２９、ヒータ系第１パイプ２６、ヒータ系第２パイプ２７、往流側第１接続パイプ２２、及び往流側第２接続パイプ２３の試験体２側の配管との接続端は、カップリング（図示略）が各々管端に施され、試験体２側の各管端にもカップリング（図示略）が施され、循環装置５側の接続端直近にそれぞれ開閉バルブ３０が設けられている。

さて、本実施形態では、上記した循環装置５を用いて、複数パターン（本実施形態では全部で６パターン）の試験体２の試験を実施可能となっている。以下、試験に供される各種試験体２と、その試験に際しての冷却水の流れについてそれぞれ説明する。

＜態様例１；冷却水の出口にサーモスタット弁３５が設けられたエンジン３の試験＞
図１に示すように、試験体２を構成するエンジン３は、車両への実装時において、図示しないラジエータで冷却された冷却水をエンジン３に導入するための流入口３２と、エンジン３内の冷却水を図示しないラジエータに導出するための流出口３３とを備えた冷却水通路３１（ウォータジャケット）を備えている。また、冷却水通路３１には、冷却水を循環させるためのウォータポンプ３４が設けられている。このウォータポンプ３４は、冷却水通路３１の側壁一面から回転軸を突き出してインペラが覗いている回転ポンプで、回転軸が突き出ている面の対向面とインペラとの隙間があり、インペラが駆動されないポンプ停止時にも、外ポンプ圧により冷却水が流れる構成を有するポンプである。エンジン３の駆動時は、該エンジンクランクシャフトから駆動力を取り出してこのウォータポンプ３４を駆動し、そのウォータポンプ３４の作用によって冷却水が循環する。

さらに、図１に示すエンジン３には、流出口３３においてサーモスタット弁３５が設けられている。サーモスタット弁３５は、エンジン３内の冷却水の温度が規定温度（例えば、８２℃）以上となることで開状態となり、それ未満の温度では閉状態となる。また、サーモスタット弁３５を備えるエンジン３においては、冷却水通路３１のうち流出口３３の近傍部位と、流入口３２の近傍部位とを連通させるバイパス通路３６が設けられている。すなわち、エンジン３を始動させても、エンジン３内の冷却水の温度が規定温度未満の場合、サーモスタット弁３５が閉鎖されていることから、冷却水が流出口３３から導出されない。このため、エンジン３内において、冷却水通路３１及びバイパス通路３６で構成される経路を冷却水が循環することとなる。

また、試験体２として、一端が流入口３２と接続され、他端が車両への実装時においてラジエータから冷却水を導出するための図示しないラジエータアウトレットパイプと接続される流入パイプ３７と、一端が流出口３３と接続され、他端が車両への実装時においてラジエータへ冷却水を導入するための図示しないラジエータインレットパイプと接続される流出パイプ３８とが設けられている。試験に際しては、流入パイプ３７は、循環装置５側の高温側還流パイプ２９と接続され、流出パイプ３８は、循環装置５側の往流側第１接続パイプ２２と接続されている。

また、エンジン３には、エンジン３で温められた冷却水を車両の暖房設備に回すための配管が接続されている。より詳しくは、冷却水通路３１には、冷却水通路３１の冷却水を暖房設備に導出するための導出口４１と、暖房設備の冷却水を冷却水通路３１に導入するための導入口４２とが形成されている。さらに、試験体２として、導出口４１から導出された冷却水通路３１の冷却水を暖房設備へ供給するための供給パイプ４３と、暖房設備から導出された冷却水を導入口４２を介して冷却水通路３１へ回収するための回収パイプ４４とが設けられている。また、本例では、供給パイプ４３においてヒータ４５が設けられている。試験に際しては、供給パイプ４３は、循環装置５側のヒータ系第１パイプ２６と接続され、回収パイプ４４は、循環装置５側のヒータ系第２パイプ２７と接続されている。

さらに、本例では、供給パイプ４３のうちヒータ４５と導出口４１との間の部位において試験用に特設口４６が形成されるとともに、実際の車両には存在しない特設パイプ４７が特設口４６に接続されており、供給パイプ４３に流入した冷却水の通過経路が分岐されている。また、特設パイプ４７の他端側は、循環装置５側の往流側第２接続パイプ２３と接続されている。

次に、上記した試験体２の試験について説明する。本実施形態では、常温でエンジン３等の性能を試験する定常試験と、寒冷地を想定し、エンジン始動前に、例えば、冷却水を−１０℃に冷却してから、エンジン３等の性能を試験する強制冷却試験とが行われるようになっている。尚、定常試験においては、エンジン３の始動試験等の短期的な試験の他、エンジン３内の冷却水が規定温度以上となった後も試験を続ける長期的な試験を行う場合があるが、強制冷却試験では短期的な試験のみを行う。

先ず、定常試験について、図１（ａ）等を参照して説明する。

初めに、エンジン３の始動に先立って、第１の三方弁１３をエンジン３から導出された冷却水が高温側熱交換器１１に流入するように切替え、第２の三方弁１４を流出口３３（流出パイプ３８）から導出された冷却水が第１の三方弁１３側に流れるように切替え、第３の三方弁１５をヒータ系第１パイプ２６からの冷却水がヒータ系第２パイプ２７に流れるように切替える（図７（ａ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３（サーモスタット弁３５）の近傍部位において、冷却水の温度を計測する温度計測器４９を設ける。当該温度計測器４９によって計測された冷却水の温度に基づいて、（高温側熱交換器１１と図示しない冷却塔との間の配管に設けられた比例制御二方弁１９の開度を調節する等して）エンジン３に供給される冷却水の温度が調整されるようになっている。

試験の開始にあたり、エンジン３が始動するとウォータポンプ３４が駆動することから冷却水通路３１の冷却水に流れが生じるが、エンジン３の始動開始直後は、エンジン３内の冷却水の温度が規定温度（８２℃）未満であることから、サーモスタット弁３５が閉鎖されている。このため、図１（ａ）の鎖線の矢印で示すように、冷却水は基本的にエンジン３内を循環するだけとなる。尚、暖房設定がなされている場合等においては、図示しないバルブが開き、供給パイプ４３側にも冷却水が若干流れるようになっている。また、試験中においては、循環装置５側のポンプ１６は駆動させない。

エンジン３内の冷却水の温度が規定温度以上になると、サーモスタット弁３５が開放され、図１（ａ）の実線の矢印で示すように、冷却水は循環装置５側にも循環することとなる。すなわち、流出口３３を介してエンジン３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて高温側熱交換器１１に流入し、高温側熱交換器１１で冷却された冷却水は、高温側還流パイプ２９→流入パイプ３７を通じて流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

尚、第３の三方弁１５は、低温側還流パイプ２８側にも若干開放されている。すなわち、ヒータ循環パイプ２５と低温側還流パイプ２８との間に冷却水の主たる流路が形成されることはないが、低温側還流パイプ２８に滞留している冷却水が温度上昇に伴って膨張した場合に、その膨張分をヒータ循環パイプ２５側に逃がすことができるようになっている。また、冷却水の目標温度が比較的低い場合（例えば、温度計測器４９で計測される冷却水の温度が６０℃未満の所定の温度となるように設定される場合）、高温側熱交換器１１ではなく、低温側熱交換器１２を用いて冷却水を冷却することとしてもよい。

次に、強制冷却試験について、図１（ｂ）等を参照して説明する。

先ず、第１の三方弁１３を冷却水が低温側熱交換器１２に流入するように切替え、第２の三方弁１４を特設口４６（特設パイプ４７）から導出された冷却水が第１の三方弁１３側に流れるように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８からの冷却水がヒータ系第２パイプ２７に流れるように切替える（図７（ｂ）参照）。また、供給パイプ４３のうち特設口４６と導出口４１との間の部位において温度計測器４９を設ける。

その後、エンジン３の始動に先立って、ポンプ１６を駆動させることで、図１（ｂ）の矢印で示すように、冷却水が循環装置５及びエンジン３を循環することとなる。このとき、エンジン３は駆動していないため、サーモスタット弁３５は閉鎖されており、流出口３３からエンジン３（冷却水通路３１）の冷却水を導出させることはできないが、供給パイプ４３及び特設口４６を通じて特設パイプ４７からエンジン３の冷却水を循環装置５側に導出することができるようになっている。そして、特設パイプ４７から導出された冷却水は、往流側第２接続パイプ２３→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて低温側熱交換器１２に流入し、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水は、低温側還流パイプ２８→第３の三方弁１５→ヒータ系第２パイプ２７→回収パイプ４４を通じて導入口４２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

そして、温度計測器４９に計測される冷却水の温度が設定温度（−１０℃）となったところで、エンジン３を始動させて試験（始動試験等の短期的な試験）を開始する。強制冷却試験の試験そのものについては、上記した定常試験と基本的に同じであり、図１（ａ）の鎖線の矢印で示すように基本的にエンジン３内を冷却水が循環する。

尚、強制冷却時において、第３の三方弁１５は、ヒータ系第１パイプ２６側にも若干開放されている。すなわち、低温側還流パイプ２８とヒータ系第１パイプ２６との間に冷却水の主たる流路が形成されることはないが、ヒータ系第１パイプ２６及び供給パイプ４３の冷却水を冷却することができる。このため、ヒータ系第１パイプ２６及び供給パイプ４３に滞留している冷却水が暖かいまま残ってしまうといった事態を防止することができる。

さらに、第２の三方弁１４は、強制冷却時において、往流側第１接続パイプ２２側にも若干開放されている。このため、往流側第１接続パイプ２２及び供給パイプ４３における冷却水についても極力冷却することができる。

また、冷却水通路３１のうちウォータポンプ３４が設置されている箇所においても冷却水が通過するのに十分な隙間が形成されており、エンジン３が停止していてウォータポンプ３４が駆動していない状態であっても、冷却水通路３１において導入口４２から導出口４１まで確実に冷却水を流すことができる。

＜態様例２；冷却水の入口にサーモスタット弁３５が設けられたエンジン３の試験＞
図２に示す試験体２としてのエンジン３は、冷却水通路３１の流入口３２にサーモスタット弁３５が設けられている。また、本態様例の試験体２には、特設パイプ４７が設けられていない。これに伴い、第２の三方弁１４に接続された往流側第２接続パイプ２３の開閉バルブ３０が閉鎖されている。その他の構成は、上記態様例１で説明したエンジン３や循環装置５と同じである。

次に、該試験体２の定常試験について、図２（ａ）等を参照して説明する。

先ず、エンジン３の始動に先立って、第１の三方弁１３をエンジン３から導出された冷却水が高温側熱交換器１１に流入するように切替え、第２の三方弁１４を流出口３３から導出された冷却水が第１の三方弁１３側に流れるように切替え、第３の三方弁１５をヒータ系第１パイプ２６からの冷却水がヒータ系第２パイプ２７に流れるように切替える（図７（ａ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位において、冷却水の温度を計測する温度計測器４９を設ける。尚、第３の三方弁１５は、低温側還流パイプ２８側にも若干開放されている。

試験の開始にあたり、エンジン３が始動すると冷却水通路３１の冷却水に流れが生じるが、エンジン３の始動開始直後は、エンジン３内の冷却水の温度が規定温度（８２℃）未満であることから、サーモスタット弁３５が閉鎖されている。このため、図２（ａ）の鎖線の矢印で示すように、冷却水は基本的にエンジン３内を循環するだけとなる。

エンジン３内の冷却水の温度が規定温度以上になると、サーモスタット弁３５が開放され、図２（ａ）の実線の矢印で示すように、冷却水は循環装置５側にも循環することとなる。すなわち、流出口３３を介してエンジン３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて高温側熱交換器１１に流入し、高温側熱交換器１１で冷却された冷却水は、高温側還流パイプ２９→流入パイプ３７を通じて流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

次に、強制冷却試験について、図２（ｂ）等を参照して説明する。

先ず、第１の三方弁１３を冷却水が低温側熱交換器１２に流入するように切替え、第２の三方弁１４を流出口３３から導出された冷却水が第１の三方弁１３側に流れるように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８からの冷却水がヒータ系第２パイプ２７に流れるように切替える（図７（ｂ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位に温度計測器４９を設ける。尚、強制冷却時において、第３の三方弁１５は、ヒータ系第１パイプ２６側にも若干開放されている。

その後、エンジンの始動に先立って、ポンプ１６を駆動させることで、図２（ｂ）の矢印で示すように、冷却水が循環装置５及びエンジン３を循環することとなる。また、エンジン３は駆動していないため、サーモスタット弁３５は閉鎖されており、流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に冷却水を導入させることはできないが、回収パイプ４４を通じて導入口４２から冷却水を冷却水通路３１に導入することができるようになっている。そして、流出口３３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて低温側熱交換器１２に流入し、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水は、低温側還流パイプ２８→第３の三方弁１５→ヒータ系第２パイプ２７→回収パイプ４４を通じて導入口４２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

そして、冷却水が設定温度（−１０℃）となったところで、エンジン３を始動させて試験（始動試験等の短期的な試験）を開始する。強制冷却試験の試験そのものについては、上記した定常試験と基本的に同じであり、図２（ａ）の鎖線の矢印で示すように基本的にエンジン３内を冷却水が循環する。

＜態様例３；サーモスタット弁３５が設けられていないエンジン３の試験＞
図３に示す試験体２としてのエンジン３にはサーモスタット弁３５が設けられていない。これに伴い、エンジン３のバイパス通路３６が省略されている。また、本態様例の試験体２には、ヒータ４５、供給パイプ４３が省略されている上、特設パイプ４７が設けられていない。これに伴い、第２の三方弁１４に接続された往流側第２接続パイプ２３の開閉バルブ３０と、第３の三方弁１５に接続されたヒータ系第１パイプ２６の開閉バルブ３０とが閉鎖されている。その他の構成は、上記態様例１で説明したエンジン３や循環装置５と同じである。

次に、該試験体２の定常試験について、図３（ａ）等を参照して説明する。

先ず、エンジン３の始動に先立って、第１の三方弁１３をエンジン３から導出された冷却水が高温側熱交換器１１に流入するように切替え、第２の三方弁１４を流出口３３から導出された冷却水が第１の三方弁１３側に流れるように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８とヒータ系第２パイプ２７とが連通し、ヒータ系第１パイプ２６が閉塞されるように切替える（図７（ａ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位において、冷却水の温度を計測する温度計測器４９を設ける。

試験の開始にあたり、エンジン３が始動すると冷却水通路３１の冷却水に流れが生じる。また、図３に示すエンジン３にはサーモスタット弁３５がないことから、エンジン３内の冷却水の温度が上記規定温度（８２℃）未満であっても、エンジン３の始動直後から、図３（ａ）の矢印で示すように、冷却水がエンジン３及び循環装置５を循環することとなる。すなわち、流出口３３を介してエンジン３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて高温側熱交換器１１に流入し、高温側熱交換器１１で冷却された冷却水は、高温側還流パイプ２９→流入パイプ３７を通じて流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

次に、強制冷却試験について、図３（ｂ）等を参照して説明する。

先ず、第１の三方弁１３を冷却水が低温側熱交換器１２に流入するように切替え、第２の三方弁１４を流出口３３から導出された冷却水が第１の三方弁１３側に流れるように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８からの冷却水がヒータ系第２パイプ２７に流れるように切替える（図７（ｂ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位に温度計測器４９を設ける。

その後、エンジン３の始動に先立って、ポンプ１６を駆動させることで、図３（ｂ）の矢印で示すように、冷却水が循環装置５及びエンジン３を循環することとなる。すなわち、流出口３３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて低温側熱交換器１２に流入し、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水は、低温側還流パイプ２８→第３の三方弁１５→ヒータ系第２パイプ２７→回収パイプ４４を通じて導入口４２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。尚、第１の三方弁１３により高温側熱交換器１１側の通路が閉鎖されているため、導入口４２から冷却水通路３１に流入した冷却水が流入口３２側に流れないようになっている。

そして、冷却水が設定温度（−１０℃）となったところで、エンジン３を始動させて試験を開始する。尚、本実施形態では、目標温度が６０℃未満の場合には、低温側熱交換器１２を含む経路を冷却水が流れるように第１の三方弁１３が切替えられる。また、目標温度が６０℃以上で、かつ、温度計測器４９で計測された冷却水の温度が５℃以上の場合には、高温側熱交換器１１を含む経路を冷却水が流れるように第１の三方弁１３が切替えられる。さらに、目標温度が６０℃以上でも、温度計測器４９で計測された冷却水の温度が５℃未満の場合には、高温側熱交換器１１を含む経路ではなく、低温側熱交換器１２を含む経路を冷却水が流れるように第１の三方弁１３が切替えられるとともに、低温側熱交換器１２の冷却機能を停止させるべく、低温側熱交換器１２と図示しない冷凍機との間の配管に設けられた比例制御二方弁２０が閉鎖される。

すなわち、本態様例３では、エンジン３にサーモスタット弁３５がないことから、エンジン３を始動させると同時に、冷却水がエンジン３の内部だけでなく循環装置５側にも循環する。つまり、温度の低い（例えば零下の）冷却水がエンジン３及び循環装置５を循環することとなるが、図３（ａ）の矢印で示すように、この温度の低い冷却水を高温側熱交換器１１に流入させてしまうと、高温側熱交換器１１の冷媒である水が凍結してしまうおそれがある。この点、上記のように、温度計測器４９で計測された冷却水の温度が５℃未満の場合には、低温側熱交換器１２を含む経路を冷却水が流れるように構成することで、かかる不具合を回避することができる。尚、目標温度が６０℃以上の場合、冷却水の温度が５℃以上になると、高温側熱交換器１１の一次側冷媒である冷却塔で冷却される水が夏場でも３５℃以下になることから、高温側熱交換器１１の伝熱面積でも充分冷却できるようになるので、高温側熱交換器１１に冷却水が流れるように第１の三方弁１３が切替えられる。本実施形態では、第１の基準温度が６０℃であり、第２の基準温度が５℃である。

＜態様例４；冷却水の出口にサーモスタット弁３５が設けられ、ラジエータ５１と接続されたエンジン３の試験＞
図４に示す試験体２としてのエンジン３は、冷却水通路３１の流出口３３にサーモスタット弁３５が設けられている。また、試験体２としてラジエータ５１が設けられており、ラジエータ５１に冷却水を導入させるためのラジエータインレットパイプ５２と流出パイプ３８とが接続され、ラジエータ５１から冷却水を導出させるためのラジエータアウトレットパイプ５３と流入パイプ３７とが接続されている。尚、ラジエータインレットパイプ５２にはラジエータキャップ５５を具備するリザーバタンク５４が配管を介して接続されている。また、ラジエータインレットパイプ５２及びラジエータアウトレットパイプ５３がラジエータホースを構成する。

さらに、本態様例では、ラジエータインレットパイプ５２と流出パイプ３８との接続部位において試験用に特設口６１が形成されるとともに、実際の車両には存在しない特設パイプ６２が特設口６１に接続されて、エンジン３とラジエータ５１との間の冷却水の通過経路が分岐されている。特設パイプ６２の他端側は、循環装置５側の往流側第１接続パイプ２２と接続されている。

また、本態様例の試験体２には、供給パイプ４３に接続される特設パイプ４７は設けられていない。これに伴い、第２の三方弁１４に接続された往流側第２接続パイプ２３の開閉バルブ３０が閉鎖されている。さらに、試験体２にラジエータ５１が設けられることから、ラジエータ５１の代わりであった高温側熱交換器１１を使用することがない（高温側還流パイプ２９と流入パイプ３７との接続がない）。このため、高温側還流パイプ２９に設けられた開閉バルブ３０が閉鎖される。その他の構成は、上記態様例１で説明したエンジン３や循環装置５と同じである。

次に、該試験体２の定常試験について、図４（ａ）等を参照して説明する。

先ず、エンジン３の始動に先立って、第１の三方弁１３を中継パイプ２１と低温側熱交換器１２とが連通するように切替え、第２の三方弁１４を往流側第１接続パイプ２２と中継パイプ２１とが連通するように切替え、第３の三方弁１５をヒータ系第１パイプ２６とヒータ系第２パイプ２７とが連通するように切替える（図７（ａ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位において、冷却水の温度を計測する温度計測器４９を設ける。

試験の開始にあたり、エンジン３が始動すると冷却水通路３１の冷却水に流れが生じるが、エンジン３の始動開始直後は、エンジン３内の冷却水の温度が規定温度（８２℃）未満であることから、サーモスタット弁３５が閉鎖されている。このため、図４（ａ）の鎖線の矢印で示すように、冷却水は基本的にエンジン３内を循環するだけとなる。尚、暖房設定がなされている場合等においては、供給パイプ４３側にも冷却水が流れるようになっている。

エンジン３内の冷却水の温度が規定温度以上になると、サーモスタット弁３５が開放され、図４（ａ）の実線の矢印で示すように、冷却水はラジエータ５１側にも循環することとなる。すなわち、流出口３３を介してエンジン３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→ラジエータインレットパイプ５２を通じてラジエータ５１に流入し、ラジエータ５１で冷却された冷却水は、ラジエータアウトレットパイプ５３→流入パイプ３７を通じて流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。尚、第３の三方弁１５により低温側還流パイプ２８側が閉鎖されているため、特設パイプ６２に冷却水が流れ込んで循環装置５側に冷却水の流れが生じるようなことはない。

次に、強制冷却試験について、図４（ｂ）等を参照して説明する。

先ず、第１の三方弁１３を中継パイプ２１と低温側熱交換器１２とが連通するように切替え、第２の三方弁１４を往流側第１接続パイプ２２と中継パイプ２１とが連通するように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８とヒータ系第２パイプ２７とが連通するように切替える（図７（ｂ）参照）。また、特設パイプ６２において温度計測器４９を設ける。

その後、エンジン３の始動に先立って、ポンプ１６を駆動させることで、図４（ｂ）の矢印で示すように、冷却水が循環装置５及びエンジン３を循環することとなる。このとき、エンジン３は駆動していないため、サーモスタット弁３５は閉鎖されており、流出口３３からエンジン３（冷却水通路３１）の冷却水を導出させることはできないが、エンジン３の駆動時の冷却水の流れとは逆流させるようにして、流入口３２からエンジン３の冷却水を導出することができるようになっている。そして、流入口３２から導出された冷却水は、流入パイプ３７→ラジエータアウトレットパイプ５３→ラジエータ５１→ラジエータインレットパイプ５２→特設パイプ６２→往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて低温側熱交換器１２に流入し、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水は、低温側還流パイプ２８→第３の三方弁１５→ヒータ系第２パイプ２７→回収パイプ４４を通じて導入口４２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

そして、冷却水が設定温度（−１０℃）となったところで、エンジン３を始動させて試験（始動試験等の短期的な試験）を開始する。強制冷却試験の試験そのものについては、上記した定常試験と基本的に同じであり、図４（ａ）の鎖線の矢印で示すように基本的にエンジン３内を冷却水が循環する。尚、強制冷却時において、第３の三方弁１５は、ヒータ系第１パイプ２６側にも若干開放されている。すなわち、低温側還流パイプ２８とヒータ系第１パイプ２６との間に冷却水の主たる流路が形成されることはないが、ヒータ系第１パイプ２６及び供給パイプ４３の冷却水を冷却することができる。

＜態様例５；冷却水の入口にサーモスタット弁３５が設けられ、ラジエータ５１と接続されたエンジン３の試験＞
図５に示す試験体２や循環装置５は、基本的に上記態様例４と同様の構成を具備しているが、試験体２としてのエンジン３は、冷却水通路３１の流入口３２にサーモスタット弁３５が設けられている。また、本態様例５では、ラジエータアウトレットパイプ５３と流入パイプ３７との接続部位において試験用に特設口６３が形成されるとともに、実際の車両には存在しない特設パイプ６４が特設口６３に接続されて、エンジン３とラジエータ５１との間の冷却水の通過経路が分岐されている。当該特設パイプ６４の他端側は、循環装置５側の往流側第２接続パイプ２３と接続されている。さらに、第２の三方弁１４に接続された往流側第１接続パイプ２２の開閉バルブ３０が閉鎖されている。その他の構成は、上記態様例４で説明したエンジン３や循環装置５と同じである。

次に、該試験体２の定常試験について、図５（ａ）等を参照して説明する。

先ず、エンジン３の始動に先立って、第１の三方弁１３を中継パイプ２１と低温側熱交換器１２とが連通するように切替え、第２の三方弁１４を往流側第２接続パイプ２３と中継パイプ２１とが連通するように切替え、第３の三方弁１５をヒータ系第１パイプ２６とヒータ系第２パイプ２７とが連通するように切替える（図７（ａ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位において温度計測器４９を設ける。

試験の開始にあたり、エンジン３が始動すると冷却水通路３１の冷却水に流れが生じるが、エンジン３の始動開始直後は、エンジン３内の冷却水の温度が規定温度（８２℃）未満であることから、サーモスタット弁３５が閉鎖されている。このため、図５（ａ）の鎖線の矢印で示すように、冷却水は基本的にエンジン３内を循環するだけとなる。尚、暖房設定がなされている場合等においては、供給パイプ４３側にも冷却水が流れるようになっている。

エンジン３内の冷却水の温度が規定温度以上になると、サーモスタット弁３５が開放され、図５（ａ）の実線の矢印で示すように、冷却水はラジエータ５１側にも循環することとなる。すなわち、流出口３３を介してエンジン３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→ラジエータインレットパイプ５２を通じてラジエータ５１に流入し、ラジエータ５１で冷却された冷却水は、ラジエータアウトレットパイプ５３→流入パイプ３７を通じて流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。尚、第３の三方弁１５により低温側還流パイプ２８側が閉鎖されているため、特設パイプ６４に冷却水が流れ込んで循環装置５側に冷却水の流れが生じるようなことはない。

次に、強制冷却試験について、図５（ｂ）等を参照して説明する。

先ず、第１の三方弁１３を中継パイプ２１と低温側熱交換器１２とが連通するように切替え、第２の三方弁１４を往流側第２接続パイプ２３と中継パイプ２１とが連通するように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８とヒータ系第２パイプ２７とが連通するように切替える（図７（ｂ）参照）。また、ラジエータアウトレットパイプ５３において温度計測器４９を設ける。尚、強制冷却時において、第３の三方弁１５は、ヒータ系第１パイプ２６側にも若干開放されている。

その後、エンジン３の始動に先立って、ポンプ１６を駆動させることで、図５（ｂ）の矢印で示すように、冷却水が循環装置５及びエンジン３を循環することとなる。また、エンジン３は駆動していないため、サーモスタット弁３５は閉鎖されており、流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に冷却水を導入させることはできないが、回収パイプ４４を通じて導入口４２から冷却水を冷却水通路３１に導入することができるようになっている。そして、流出口３３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→ラジエータインレットパイプ５２→ラジエータ５１→ラジエータアウトレットパイプ５３→特設パイプ６４→往流側第２接続パイプ２３→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて低温側熱交換器１２に流入し、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水は、低温側還流パイプ２８→第３の三方弁１５→ヒータ系第２パイプ２７→回収パイプ４４を通じて導入口４２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

そして、冷却水が設定温度（−１０℃）となったところで、エンジン３を始動させて試験（始動試験等の短期的な試験）を開始する。強制冷却試験の試験そのものについては、上記した定常試験と基本的に同じであり、図５（ａ）の鎖線の矢印で示すように基本的にエンジン３内を冷却水が循環する。

＜態様例６；サーモスタット弁３５がなく、ラジエータ５１と接続されたエンジン３の試験＞
図６に示す試験体２や循環装置５は、基本的に上記態様例４と同様の構成を具備しているが、試験体２としてのエンジン３は、サーモスタット弁３５及びバイパス通路３６が省略されている。また、本態様例の試験体２には、ヒータ４５、供給パイプ４３が省略されている。これに伴い、第３の三方弁１５に接続されたヒータ系第１パイプ２６の開閉バルブ３０が閉鎖されている。その他の構成は、上記態様例４で説明したエンジン３や循環装置５と同じである。

尚、本態様例６では、上記態様例４と同様に、ラジエータインレットパイプ５２と流出パイプ３８との接続部位において試験用に特設口６５が形成されるとともに、実際の車両には存在しない特設パイプ６６が特設口６５に接続されて、エンジン３とラジエータ５１との間の冷却水の通過経路が分岐されている。当該特設パイプ６６の他端側は、循環装置５側の往流側第１接続パイプ２２と接続されている。さらに、第２の三方弁１４に接続された往流側第２接続パイプ２３の開閉バルブ３０が閉鎖されている。

次に、該試験体２の定常試験について、図６（ａ）等を参照して説明する。

先ず、エンジン３の始動に先立って、第１の三方弁１３を中継パイプ２１と高温側熱交換器１１とが連通するように切替え、第２の三方弁１４を往流側第１接続パイプ２２と中継パイプ２１とが連通するように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８とヒータ系第２パイプ２７とが連通し、ヒータ系第１パイプ２６が閉塞されるように切替える（図７（ａ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位において温度計測器４９を設ける。

試験の開始にあたり、エンジン３が始動すると冷却水通路３１の冷却水に流れが生じる。また、図６に示すエンジン３にはサーモスタット弁３５がないことから、エンジン３内の冷却水の温度が上記規定温度（８２℃）未満であっても、エンジン３の始動直後から、図６（ａ）の矢印で示すように、冷却水がエンジン３及びラジエータ５１を循環することとなる。すなわち、流出口３３を介してエンジン３から導出された冷却水は、流出パイプ３８→ラジエータインレットパイプ５２を通じてラジエータ５１に流入し、ラジエータ５１で冷却された冷却水は、ラジエータアウトレットパイプ５３→流入パイプ３７を通じて流入口３２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。尚、第１の三方弁１３により低温側熱交換器１２側の経路が閉鎖され、高温側熱交換器１１側の経路は高温側還流パイプ２９の開閉バルブ３０が閉鎖されているため、特設パイプ６６に冷却水が流れ込んで循環装置５側に冷却水の流れが生じるようなことはない
次に、強制冷却試験について、図６（ｂ）等を参照して説明する。

先ず、第１の三方弁１３を中継パイプ２１と低温側熱交換器１２とが連通するように切替え、第２の三方弁１４を往流側第１接続パイプ２２と中継パイプ２１とが連通するように切替え、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８とヒータ系第２パイプ２７とが連通するように切替える（図７（ｂ）参照）。また、流出パイプ３８のうち流出口３３の近傍部位に温度計測器４９を設ける。

その後、エンジン３の始動に先立って、ポンプ１６を駆動させることで、図６（ｂ）の矢印で示すように、冷却水が循環装置５及びエンジン３を循環することとなる。尚、態様例６ではサーモスタット弁３５がなく、導入口４２から冷却水通路３１に流入した冷却水の流出口３３側の通路、及び、流入口３２側の通路がともに特設パイプ６６と連通しているため、導入口４２から冷却水通路３１に流入した冷却水は、流出口３３→流出パイプ３８といった経路と、流入口３２→ラジエータアウトレットパイプ５３→ラジエータ５１→ラジエータインレットパイプ５２といった経路との二手に分かれて特設パイプ６６へと至るようになっている。

そして、特設パイプ６６に流入した冷却水は、往流側第１接続パイプ２２→第２の三方弁１４→中継パイプ２１→第１の三方弁１３を通じて低温側熱交換器１２に流入し、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水は、低温側還流パイプ２８→第３の三方弁１５→ヒータ系第２パイプ２７→回収パイプ４４を通じて導入口４２からエンジン３（冷却水通路３１）に戻ることとなる。

その後、冷却水が設定温度（−１０℃）となったところで、エンジン３を始動させて試験を開始する。強制冷却試験の試験そのものについては、上記した定常試験と基本的に同じであり、図６（ａ）の鎖線の矢印で示すようにエンジン３及びラジエータ５１を冷却水が循環する。

以上詳述したように、本実施形態では、上記＜態様例１＞のように、サーモスタット弁３５が冷却水通路３１の流出口３３に設けられたエンジン３を含む試験体２の試験を行う場合、サーモスタット弁３５が閉状態であっても、エンジン３の冷却水通路３１の冷却水を導出口４１から循環装置５側に導出させ、冷却水をエンジン３及び循環装置５に循環させることができる。また、上記＜態様例２＞のように、サーモスタット弁３５が冷却水通路３１の流入口３２に設けられたエンジン３を含む試験体２の試験を行う場合、サーモスタット弁３５が閉状態であっても、エンジン３の冷却水通路３１の導入口４２から冷却水通路３１へ冷却水を導入させ、冷却水をエンジン３及び循環装置５に循環させることができる。従って、循環装置５を用い、エンジン３の試験に先立って、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水を循環させてエンジン３を冷却してからエンジン３を始動させるといった寒冷地を想定した強制冷却試験をより多くのタイプのエンジン３を含む試験体２で行うことができる。さらに、上記＜態様例３＞のように、サーモスタット弁３５が設けられていないエンジン３の強制冷却試験を行うことも可能である。結果として、タイプの異なるエンジン３に応じてそれぞれ異なる循環装置５を用意するような場合に比べ、試験設備に関する設置スペースの縮小、コストの削減、試験効率の向上等を図ることができる。

また、第２の三方弁１４及び第３の三方弁１５は、自身に連結された３本のパイプのうち連通させる２本の組合せを変更可能に構成される上、３本を同時に連通させることができるようになっている。従って、冷却水の循環経路のうち条件に応じて変更される主たる経路の冷却水の流量を確保した上で、当該主たる経路と、枝分かれして存在する経路とを連通させ、両経路間を冷却水が往来可能に構成することができる。すなわち、例えば、＜態様例１＞の定常試験においては、第１の三方弁１３から低温側熱交換器１２を介して第３の三方弁１５に至る経路は基本的に使用しないが、かかる経路が完全に閉鎖されないように、第３の三方弁１５は、ヒータ系第１パイプ２６とヒータ系第２パイプ２７とが連通するだけでなく、低温側還流パイプ２８側にも連通するように切替えられる。これにより、試験を行ううちに、低温側還流パイプ２８側の経路の冷却水の温度が上昇し、冷却水が膨張したとしても、かかる経路の冷却水の膨張に起因する圧力をヒータ循環パイプ２５側へ逃がすことができる。従って、実験中に冷却水の循環経路として使用されない経路に対して逐一膨張タンクを設けなくても、冷却水の膨張に起因するパイプの破損を回避することができる。尚、冷却水の膨張に起因する圧力を主たる経路に逃がすことができれば、かかる圧力を密閉式膨張タンク１８へと逃がすことができる。

さらに、第２の三方弁１４及び第３の三方弁１５に連結された３本のパイプ全てを連通させることで、各パイプの冷却水を冷却することができる。すなわち、＜態様例１＞の強制冷却時において、第３の三方弁１５を低温側還流パイプ２８からの冷却水をヒータ系第２パイプ２７側だけでなくヒータ系第１パイプ２６側にも流れるように切替えることで、ヒータ系第１パイプ２６及び供給パイプ４３の冷却水についても冷却することができる。従って、その後の試験において、冷却されずに暖かいまま残った冷却水に起因して、実際の挙動とは異なる挙動の試験データが採取されてしまうといった事態を抑制することができる。

また、本実施形態では、温度計測器４９で計測された冷却水の温度が５℃未満の場合は、高温側熱交換器１１を含む経路ではなく、低温側熱交換器１２を含む経路を冷却水が流れるように第１の三方弁１３が切替えられる。このため、＜態様例３＞のように強制冷却後、エンジン３を始動させると、直ぐに、エンジン３内だけでなく循環装置５側にも冷却水が循環するような場合において、低温側熱交換器１２で冷却された冷却水が高温側熱交換器１１に流入し、高温側熱交換器１１の冷媒が凍結してしまうといった事態を回避することができる。さらに、＜態様例３＞のように、サーモスタット弁３５がないエンジン３の強制冷却試験を行う場合に、低温側熱交換器１２で冷却されていない高温側還流パイプ２９に滞留していた暖かい冷却水がエンジン３の始動直後に冷却水通路３１に流れ込んでしまい、本来の挙動とは異なる挙動となってしまうといった事態を防止できる。

加えて、極寒冷地条件以外の冷却水の冷却は高温側熱交換器１１で行なわれ、高温側熱交換器１１は、冷却塔において大気と熱交換される水を一次側冷媒としている。このため、冷凍機の圧縮機を駆動しない自然エネルギー利用の安価で省エネルギーの冷熱源が利用できる。また、高温側熱交換器１１と低温側熱交換器１２とを具備することによって、試験条件により適切な冷熱源を選択できるので、きめ細かな冷却水温度の制御が速やかな立ち上がりで可能となる。

また、本実施形態では、＜態様例４〜６＞のように、エンジン３及びラジエータ５１を試験体２とする場合においても、流出口３３及び流入口３２をそれぞれラジエータ５１と連通させて、高温側還流パイプ２９を閉鎖させ、往流側第１接続パイプ２２又は往流側第２接続パイプ２３のうち一方を閉鎖させるとともに、他方をラジエータインレットパイプ５２又はラジエータアウトレットパイプ５３と接続することで、上記循環装置５を用いて、ラジエータ５１が装着されたエンジン３についての試験も行うことができる。従って、より多種類のエンジン３を含む試験体２の試験を行うことができるといった上記作用効果が一層確実に奏される。

加えて、循環装置５の高温側還流パイプ２９、ヒータ系第１パイプ２６、ヒータ系第２パイプ２７、往流側第１接続パイプ２２、及び往流側第２接続パイプ２３の試験体２側の接続端と、これらのパイプに接続される試験体２を構成するパイプの接続端とにカップリング（図示略）が施されるとともに、高温側還流パイプ２９、ヒータ系第１パイプ２６、ヒータ系第２パイプ２７、往流側第１接続パイプ２２、及び往流側第２接続パイプ２３の前記接続端近傍には、それぞれ開閉バルブ３０が設けられている。このため、より多種類のエンジン３を含む試験体２の試験を簡単かつ確実に行うことができるといった上記作用効果が一層確実に奏される。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、循環装置５において高温側熱交換器１１と低温側熱交換器１２とが設けられているが、高温側熱交換器１１を省略するとともに、低温側熱交換器１２にて冷却された冷却水が導出される通路を流入口３２に至る通路と、ヒータ循環パイプ２５（導入口４２）に至る通路とに分岐させ、分岐点に三方弁を設けることとしてもよい。但し、上記実施形態のように、高温側熱交換器１１を設けることで、ラジエータ５１のない試験体２の実験を行う場合において、高温側熱交換器１１によってラジエータ５１と同じ方法の冷却を行うことができ、より実車に即した実験を実施可能になるとともに、冷凍機で冷媒を冷却する低温側熱交換器１２の使用頻度を低減させ、冷却に要するエネルギーやコストの低減、及び実車と同じような冷却具合とするための温度調節の簡素化等を図ることができる。

（ｂ）上記実施形態の各種パイプをそれぞれ複数のパイプを接続することで構成してもよいし、例えば、流出パイプ３８とラジエータインレットパイプ５２との関係のように直接的に接続される２本のパイプを１本のパイプで構成することとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態における＜態様例１＞では、特設パイプ４７が供給パイプ４３に接続されているが、ヒータ系第１パイプ２６に接続することとしてもよい。この場合、試験体２側の加工を回避することができる。また、上記実施形態では、試験体２にヒータ４５が設けられているが、ヒータ４５を省略してもよい。さらに、強制冷却試験として、エンジン３の始動試験等の短期的な試験だけでなく。エンジン３内の冷却水の温度が規定温度以上となった後も試験を続ける長期試験を行うこととしてもよい。

１…試験用エンジン冷却水循環システム、２…試験体、３…エンジン、５…循環装置、１１…高温側熱交換器、１２…低温側熱交換器、１３…第１の三方弁、１４…第２の三方弁、１５…第３の三方弁、１６…ポンプ、２１…中継パイプ、２２…往流側第１接続パイプ、２３…往流側第２接続パイプ、２５…ヒータ循環パイプ、２６…ヒータ系第１パイプ、２７…ヒータ系第２パイプ、２８…低温側還流パイプ、２９…高温側還流パイプ、３１…冷却水通路、３２…流入口、３３…流出口、３４…ウォータポンプ、３５…サーモスタット弁、３６…バイパス通路、３７…流入パイプ、３８…流出パイプ、４１…導出口、４２…導入口、４３…供給パイプ、４４…回収パイプ、４６…特設口、４７…特設パイプ、４９…温度計測器、５１…ラジエータ。

Claims (7)

1. 試験台に載置されたエンジンを含む試験体と、前記エンジンへ冷却水を循環供給する循環装置とを備えた試験用エンジン冷却水循環システムにおいて、
   前記エンジンは、車両への実装時においてラジエータで冷却された冷却水を導入するための流入口と、エンジンで温められた冷却水をラジエータへ導出するための流出口とを具備する冷却水通路を備え、
   前記冷却水通路には、車両への実装時においてエンジンで温められた冷却水を車両の暖房設備へと供給するための導出口と、暖房設備からの冷却水を回収するための導入口とが形成され、
   前記循環装置は、
   冷却水を循環させるためのポンプと、
   冷却水を冷却可能な冷却手段と、
   前記冷却手段にて冷却された冷却水を前記流入口へ供給可能な第１還流側パイプと、
   前記導出口と前記導入口とを連通させることのできるヒータ循環パイプと、
   前記冷却手段にて冷却された冷却水を、前記ヒータ循環パイプへ供給可能な第２還流側パイプと、
   前記第２還流側パイプと前記ヒータ循環パイプとの連結部に設けられ、冷却水の循環経路を変更可能な還流側経路切替手段と、
   前記エンジンから導出された冷却水を前記冷却手段へ供給可能な中継パイプと、
   前記流出口から導出された冷却水を前記中継パイプへ供給可能な往流側第１接続パイプと、
   前記導出口から導出された冷却水を前記中継パイプへ供給可能な往流側第２接続パイプと、
   前記中継パイプと前記往流側第１接続パイプと前記往流側第２接続パイプとの連結部に設けられ、冷却水の循環経路を変更可能な往流側経路切替手段とを備えていることを特徴とする試験用エンジン冷却水循環システム。
2. 前記往流側経路切替手段及び還流側経路切替手段は、自身に連結された３本のパイプのうち連通させる２本の組合せを変更可能に構成される上、３本を同時に連通させることのできる三方弁であることを特徴とする請求項１に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。
3. 前記エンジンは、さらに前記冷却水通路内に停止中には外部のポンプ圧による冷却水流通を許すウォータポンプを備え、
   前記冷却手段は、エンジンに送られる冷却水と冷媒との間で熱交換を行う第１熱交換器及び第２熱交換器を備え、
   前記第２熱交換器一次側の冷媒は不凍液が、かつ、冷却手段二次側の冷却水にも不凍液がそれぞれ利用されるとともに、前記第２熱交換器によって冷却水を前記第１熱交換器一次側の冷媒の凝固点よりも低い温度にまで冷却可能に構成され、
   前記第１還流側パイプは前記第１熱交換器と接続され、
   前記第２還流側パイプは前記第２熱交換器と接続され、
   冷却水の循環経路として、前記第１熱交換器を含む経路と、前記第２熱交換器を含む経路とに切替可能な循環経路切替手段を備え、
   前記冷却水の循環経路のうち前記冷却水通路の接続点である前記流出口または前記導出口の何れかの直後箇所において温度計測器が設けられ、
   前記循環経路切替手段は、
   冷却水の前記温度計測器位置における目標温度が第１の基準温度以上であり、前記温度計測器で計測された冷却水の温度が前記第１の基準温度よりも低い第２の基準温度以上である場合には、冷却水の循環経路として前記第１熱交換器を含む経路に切替え、
   冷却水の前記温度計測器位置における目標温度が前記第１の基準温度未満である場合には、冷却水の循環経路として前記第２熱交換器を含む経路に切替え、
   冷却水の前記温度計測器位置における目標温度が前記第１の基準温度以上であっても、前記温度計測器で計測された冷却水の温度が前記第２の基準温度未満の場合には、冷却水の循環経路として、冷却機能をオフした前記第２熱交換器を含む経路に切替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。
4. 前記第１熱交換器一次側冷媒は水であり、該冷媒を冷却する装置は大気と熱交換する冷却塔であり、
   前記第２熱交換器一次側冷媒を冷却する装置はブライン冷凍機であることを特徴とする請求項３に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。
5. 前記試験体は、前記エンジンと、当該エンジンに接続されたラジエータとを含むものであり、
   前記流出口及び流入口をそれぞれ前記ラジエータと連通させて、前記第１還流側パイプを閉鎖させ、
   前記往流側第１接続パイプ又は往流側第２接続パイプのうち一方を閉鎖させるとともに、他方を前記エンジンの流出口又は流入口と前記ラジエータとの間を接続するラジエータホースと接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。
6. 前記試験体は、前記エンジンと、当該エンジンに接続されたラジエータとを含むものであり、
   前記流出口及び流入口をそれぞれ前記ラジエータと連通させて、前記第１還流側パイプを閉鎖させ、
   前記冷却水の循環経路のうち前記冷却水通路の接続点である前記流出口または前記導出口の何れかの直後箇所の代わりに前記ラジエータ出口箇所において温度計測器が設けられ、
   前記往流側第１接続パイプ又は往流側第２接続パイプのうち一方を閉鎖させるとともに、他方を前記エンジンの流出口又は流入口と前記ラジエータとの間を接続するラジエータホースと接続することを特徴とする請求項３又は４に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。
7. 前記循環装置と前記試験体との接続点には、カップリングと、該カップリングの循環装置側に開閉弁機構とを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の試験用エンジン冷却水循環システム。

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