JPH108955A - 冷却液および潤滑油の保温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却水および潤滑油の保温装置１の保温能力
向上を図る。 【解決手段】 液冷水を蓄える冷却水タンク部１０４内
にエンジンオイルを蓄えるオイルタンク部１０２を形成
する。さらに、冷却水タンク部１０４とオイルタンク部
１０２との間に、所定の熱伝導率を有する樹脂が充填さ
れた空隙層１０７を形成して、冷却水タンク部１０４と
オイルタンク部１０２との間の熱移動量が所定量となる
ように設定する。これにより、冷却水タンク部１０４内
外間の熱伝導および熱伝達が防止することができるの
で、冷却水タンク部１０４の保温能力の向上を図ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水等を冷却媒体と
する液冷式内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）におい
て、エンジン停止中の冷却液（冷却水）および潤滑油
（エンジンオイル）を保温する保温装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの燃費向上およびエンジ
ンから排出される排気ガス中の有害物質の低減への要求
が益々高まってきている。ところで、周知のように、エ
ンジン始動直後、すなわちエンジンが冷えた状態では、
エンジンの燃焼状態が不安定であり、かつ、排気ガス中
の有害物質を浄化する触媒が活性化温度まで達していな
いので、最も有害物質の排出量が多くなる。同様に、エ
ンジン始動直後は、エンジンオイルの温度が所定温度ま
で上昇していないため、エンジンオイルの粘度（粘性抵
抗）が大きく、クランクの軸受部やピストン等の摺動部
での摩擦抵抗（フリクションロス）が大きくなり、燃費
が低下する。したがって、上記要求を達成するには、エ
ンジン始動時に、冷却水およびエンジンオイルそれぞれ
が、すでに所定の適正温度まで上昇している必要性があ
る。因みに、エンジンオイルの適正温度は、エンジンオ
イルの種類によってに異なるが約１００℃〜１１０℃で
あり、冷却水の適正温度は約８０℃である。

【０００３】この必要性を実現するため、例えば昭６３
−７３５７８号公報では、上記要求を満たすべく、冷却
水用保温タンクおよびエンジンオイル用保温タンクをそ
れぞれ設け、エンジン稼働時の高温の冷却水およびエン
ジンオイルを各保温タンクで保温貯蔵し、エンジン始動
時に各保温タンク内の冷却水およびエンジンオイルをエ
ンジンに向けて流出する手段が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載の手段を実際に適用する際には、保温タンクの保温
能力が上記要求の実現に対して大きな影響を有してい
る。これに対して、上記公報には、保温タンクの保温能
力の向上を図るための具体的な記載がされていない。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、保温能力の向上
を図った冷却液および潤滑油の保温装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、潤滑油の温度が冷却液の温度に比べて高
い点に着目してなされたもので、具体的には、以下の技
術的手段である。請求項１に記載の発明では、液冷液を
蓄える冷却液タンク部（１０４）内に潤滑油を蓄えるオ
イルタンク部（１０２）を形成したことを特徴とする。

【０００７】これにより、金属等に比べて熱伝導率の小
さい冷却液が充満した冷却液タンク部（１０４）は、断
熱層として機能する。したがって、断熱層（１０５）の
みによって潤滑油を保温する保温装置に比べて、保温能
力の向上を図ることができる。請求項２に記載の発明で
は、潤滑油を蓄えるオイルタンク部（１０２）内に液冷
液を蓄える冷却液タンク部（１０４）を形成したことを
特徴とする。

【０００８】これにより、金属等に比べて熱伝導率の小
さい潤滑油が充満したオイルタンク部（１０２）は、断
熱層として機能する。したがって、断熱層（１０５）の
みによって冷却液を保温する保温装置に比べて、保温能
力の向上を図ることができる。請求項３に記載の発明で
は、冷却液タンク部（１０４）とオイルタンク部（１０
２）との間に、冷却液タンク部（１０４）とオイルタン
ク部（１０２）との間の熱移動量が所定量となるように
設定する空隙層（１０７）を形成したことを特徴とす
る。

【０００９】これにより、後述するように、空隙層（１
０７）の厚み（冷却液タンク部（１０４）とオイルタン
ク部（１０２）との距離）によって決定する空隙層（１
０７）の熱伝導率を適切な値にすることにより、オイル
タンク部（１０２）および冷却水タンク部（１０４）両
者の保温能力の向上を図ることができる。請求項４に記
載の発明では、冷却液タンク部（１０４）とオイルタン
ク部（１０２）との間に、所定の熱伝導率を有して、冷
却液タンク部（１０４）とオイルタンク部（１０２）と
の間の熱移動量が所定量となるように設定する熱伝導層
（１０７）を形成したことを特徴とする。

【００１０】したがって、熱伝導層（１０７）の熱伝導
率を適切な値にすることにより、請求項３に記載の発明
と同様な効果を得ることができる。請求項５に記載の発
明では、オイルタンク流入口（１１０）およびオイルタ
ンク流出口（１１１）のうち少なくとも一方に、連通状
態を制御するオイルタンクバルブ（１１２）を設け、液
冷式内燃機関（２）の停止時に、オイルタンクバルブ
（１１２）を閉じることを特徴とする。

【００１１】これにより、後述するように、オイルタン
ク部（１０２）内外間の熱伝導および熱伝達が防止する
ことができるので、オイルタンク部（１０２）の保温能
力の向上を図ることができる。請求項６に記載の発明で
は、冷却液タンク流入口（１１４）および冷却液タンク
流出口（１１５）のうち少なくとも一方に、連通状態を
制御する冷却液タンクバルブ（１１６）を設け、液冷式
内燃機関（２）の停止時に、冷却液タンクバルブ（１１
６）を閉じることを特徴とする。

【００１２】これにより、後述するように、冷却液タン
ク部（１０４）内外間の熱伝導および熱伝達が防止する
ことができるので、冷却液タンク部（１０４）の保温能
力の向上を図ることができる。請求項７に記載の発明で
は、冷却液タンク部（１０４）およびオイルタンク部
（１０２）のうち少なくとも一方に、電気ヒータ（１１
９）を設けたことを特徴とする。

【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （第１実施形態）図１は、本実施形態に係る冷却液およ
び潤滑油の保温装置（以下、保温装置と略す。）１と、
車両走行用のエンジン２の冷却水系３、およびエンジン
２内を循環するエンジンオイル（潤滑油）の潤滑系４と
の関係を示す模式図である。なお、保温装置１の詳細構
造は後述する。

【００１５】冷却水系３のうち、５はエンジン２のシリ
ンダブロックに形成された冷却水が流通するウォータジ
ャケットを示しており、このウォータジャケット５を流
出した冷却水の一部は、ラジエータ６に流入し、空気と
の間で熱交換が行われて冷却される。そして、ラジエー
タ６にて熱交換を終えた冷却水は、冷却水温度に応じて
冷却水回路７を開閉する周知のサーモスタット８を経て
ウォータジャケット５に還流する。

【００１６】なお、９はエンジン２から駆動力を得て回
転するウォータポンプであり、１０は、冷却水温度が低
いときに、冷却水がラジエータ６を迂回するためのバイ
パス開口部である。また、潤滑系４のうち、１１はエン
ジン２から駆動力を得て回転するオイルポンプであり、
このオイルポンプ１１は、エンジン２の下方部位に位置
するオイルパン１２内に溜まっているエンジンオイルを
吸入し、保温装置１およびシリンダヘッド部（図示せ
ず）の動弁機構に向けて圧送する。

【００１７】そして、保温装置１から流出したエンジン
オイルは、エンジン２のクランク（図示せず）を回転可
能に支持するプレーンベアリング１３に、所定の圧力を
維持した状態で流れ込み、その後、オイルパン１２に還
流する。なお、１４は、エンジンオイル中のスラッジや
金属片等を取り除くオイルフィルタであり、１５はオイ
ルポンプ１１の吐出圧力が規定値以上に上昇したとき、
オイルパン１２にエンジンオイルを還流させて吐出圧力
を開放するリリーフバルブである。

【００１８】次に、保温装置１の構造について述べる。
１０１はエンジンオイルを蓄えるオイルタンク部１０２
を形成するオイルタンク壁であり、１０３はオイルタン
ク壁１０１の外側全体を覆って、オイルタンク壁１０１
との間に冷却水を蓄える冷却水タンク部（冷却液タンク
部）１０４を形成する冷却水タンク壁である。

【００１９】そして、冷却水タンク壁１０３の外側に
は、冷却水タンク壁１０３全体を覆うようにして真空の
断熱空隙部（断熱層）１０５を形成する外側タンク壁１
０６が形成されている。一方、オイルタンク壁１０１と
冷却水タンク壁１０３との間には、オイルタンク部１０
２から冷却水タンク部１０４への熱移動量が、所定量と
なるように熱移動量を規制する空隙層１０７を形成する
内側タンク壁１０８が形成されている。

【００２０】また、この空隙層１０７内には、所定の熱
伝導率を有する樹脂からなる熱伝導部材１０９が充填さ
れており、後述するように、この充填された熱伝導部材
１０９の熱伝導率およびオイルタンク壁１０１と内側タ
ンク壁１０８との間の距離を適切に選定することによ
り、保温装置１の保温能力の向上を図ることができる。
なお、オイルタンク壁１０１、冷却水タンク壁１０３、
外側タンク壁１０６おび内側タンク壁１０８は、耐食性
に優れたステンレス材にて形成されている。

【００２１】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、冷却水タンク部１０４の内側にオイルタ
ンク部１０２が形成されているので、金属等に比べて熱
伝導率の小さい冷却水が充満した冷却水タンク部１０４
は断熱層として機能する。したがって、真空の断熱空隙
部１０５のみによってエンジンオイルを保温する保温装
置に比べて、保温能力の向上を図ることができる。

【００２２】ところで、冷却水タンク部１０４内の冷却
水の熱は、保温装置１の外部に放熱される。一方、エン
ジンオイルは冷却水より温度が高いため、エンジンオイ
ルの熱が冷却水に移動するので、このエンジンオイルか
ら移動してきた熱によって冷却水の温度低下を抑制する
ことができる。したがって、上記公報に記載のように、
冷却水を単独の保温装置によって保温するものに比べ
て、保温能力の向上を図ることができる。

【００２３】なお、図２は本実施形態に係る保温装置１
において、エンジンオイルおよび冷却水の温度変化を示
す模式的なグラフであり、一点鎖線はエンジンオイルの
温度変化を示し、実線は冷却水の温度変化を示し、破線
は上記公報に記載のように、冷却水を単独の保温装置に
よって保温した場合の温度変化を示している。そして、
図２から明らかなように、冷却水はエンジンオイルから
熱を受け取った分だけ温度低下が抑制される。

【００２４】ところで、オイルタンク部１０２と冷却水
タンク部１０４との間には、熱伝導部材１０９が充填さ
れた空隙層１０７が介在しているので、エンジンオイル
から冷却水への（単位時間当たりの）熱移動量は、空隙
層１０７の厚み（オイルタンク壁１０１と内側タンク壁
１０８との距離）、および熱伝導部材１０９の熱伝導率
に大きく影響される。なお、以下、空隙層１０７の厚み
および熱伝導部材１０９の熱伝導率によって決定する合
成熱伝導率を、単に、空隙層１０７の熱伝導率λと呼
ぶ。

【００２５】したがって、例えば空隙層１０７の熱伝導
率λが大きい場合は、エンジンオイルから冷却水への熱
移動量が大きくなるので、エンジンオイルの温度が早く
低下するとともに、冷却水と外気（保温装置１の外部温
度）との差が大きくなるので、特にエンジン２の停止直
後では、冷却水から外気へと移動する熱量が増加する。

【００２６】一方、空隙層１０７の熱伝導率λが小さい
場合は、オイルタンク部１０２の保温能力は向上する
が、エンジンオイルから冷却水への熱移動量が小さくな
るので、冷却水タンク部１０４での保温能力は、上記公
報に記載のように、冷却水を単独の保温装置によって保
温した場合と同等になる。したがって、空隙層１０７の
熱伝導率λを適切な値にすることにより、オイルタンク
部１０２および冷却水タンク部１０４両者の保温能力の
向上を図ることができる。

【００２７】（第２実施形態）本実施形態は、保温装置
１の保温能力の向上をさらに図ったものでる。すなわ
ち、図３に示すように、オイルタンク部１０２に連通し
て、エンジンオイルが流通するオイルタンク流入口１１
０およびオイルタンク流出口１１１それぞれに、逆止弁
（オイルタンクバルブ）１１２、１１３を配設するとと
もに、冷却水タンク部１０４に連通して、冷却水が流通
する冷却水タンク流入口１１４および冷却水タンク流出
口１１５それぞれに、電磁弁等の開閉弁（冷却液タンク
バルブ）１１６、１１７を配設したものである。

【００２８】なお、逆止弁１１２、１１３は、エンジン
オイルの圧力が約０．２〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度ま
で上昇した時に開弁するようにバネ手段１１２ａ、１１
３ａによって設定されている。そして、逆止弁１１２
は、オイルタンク部１０２内のエンジンオイルがオイル
タンク流入口１１０から流出することを防止する向きに
設けられ、逆止弁１１３は、エンジンオイルがオイルタ
ンク流出口１１１からオイルタンク部１０２内に逆流す
ることを防止する向きに設けられている。したがって、
エンジン２（オイルポンプ１１）が停止した際には、逆
止弁１１２、１１３は閉じる。

【００２９】因みに、１１８は、各流出入口１１０、１
１１、１１４、１１５部位での熱移動を抑制するために
設けられた樹脂等からなる断熱部材である。そして、以
上に述べた構成において、エンジン停止時には、開閉弁
１１６、１１７を閉じる。これにより、各流出入口１１
０、１１１、１１４、１１５が閉じられるので、各流出
入口１１０、１１１、１１４、１１５からエンジンオイ
ルおよび冷却水を媒体として保温装置１の外部に熱が伝
導することが防止される。

【００３０】さらに、エンジンオイルおよび冷却水が、
対流等により保温装置１の外部に流れ出すことが防止さ
れるので、保温装置１の外部に熱が伝達することが防止
される。以上に述べたように、本実施形態によれば、保
温装置１内外間の熱伝導および熱伝達が防止することが
できるので、保温装置１の保温能力の向上を図ることが
できる。

【００３１】なお、本実施形態では、冷却水タンク１０
４の流出入口１１４、１１５の開閉に電磁弁を使用し、
オイルタンク１０２の流出入口１１０、１１１の開閉に
逆止弁を使用したが、各流出入口１１０、１１１、１１
４、１１５の開閉に電磁弁を用いて開閉してもよく、ま
た逆に、全てを逆止弁を用いて行ってもよい。 （第３実施形態）本実施形態は、極寒地等のように、保
温装置１のみでは、エンジンオイルおよび冷却水の温度
を適切温度状態に維持できない場合を想定したものであ
る。

【００３２】すなわち、図４に示すように、オイルタン
ク部１０２内にバテッリ等の外部電源より電力を得て熱
を発生する電気ヒータ１１９を配設したものである。そ
して、図示されていない温度センサにより、エンジンオ
イルおよび冷却水の温度が適切温度以下に低下した判定
されたときに、電気ヒータ１１９に通電することにより
エンジンオイルおよび冷却水の温度を維持するものであ
る。

【００３３】なお、本実施形態では、オイルタンク部１
０２内に電気ヒータ１１９を配設したが、電気ヒータ１
１９を冷却水タンク部１０４内のみ、もしく両タンク部
１０２、１０４内に配設してもよい。 （第４実施形態）上述の実施形態では、冷却水タンク部
１０４内にオイルタンク部１０２を形成したが、本実施
形態は、図５に示すように、オイルタンク部１０２内に
冷却水タンク部１０４を形成したものである。

【００３４】以上に述べた構成にすることにより、エン
ジン２停止後、エンジンオイルの熱は、保温装置１の外
部および冷却水に向けて移動する。そして、エンジンオ
イルおよび冷却水の温度が等しくなると、エンジンオイ
ルおよび冷却水の熱は、保温装置１の外部に向けて移動
し始める。したがって、上記公報に記載のように、冷却
水を単独の保温装置によって保温するものに比べて、保
温能力の向上を図ることができる。

【００３５】ところで、上述の実施形態では、冷却水と
いう言葉を用いたが、これは厳密な意味で水を示すもの
ではなく、エンジン２の冷却媒体を示す総称として用い
たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る保温装置と、エンジンの冷
却水系および潤滑系との関係を示す模式図である。

【図２】エンジンオイルおよび冷却水の温度変化を示す
模式的なグラフである。

【図３】第２実施形態に係る保温装置の模式図である。

【図４】第３実施形態に係る保温装置と、エンジンの冷
却水系および潤滑系との関係を示す模式図である。

【図５】第４実施形態に係る保温装置と、エンジンの冷
却水系および潤滑系との関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１…冷却液および潤滑油の保温装置、２…エンジン、３
…冷却水系、４…潤滑油系、５…ウォータジャケット、
６…ラジエータ、７…冷却水回路、８…サーモスタッ
ト、９…ウォータポンプ、１０…バイパス開口部、１１
…オイルポンプ、１２…オイルパン、１３…プレーンベ
アリング、１４…オイルフィルタ、１５…リリーフバル
ブ、１０１…オイルタンク壁、１０２…オイルタンク
部、１０３…冷却水タンク壁、１０４…冷却水タンク部
（冷却液タンク部）、１０５…断熱空隙部（断熱層）、
１０６…外側タンク壁、１０７…空隙層、１０８…内側
タンク壁、１０９…熱伝導部材、１１０…オイルタンク
流入口１１０、１１１…オイルタンク流出口１１１、１
１２、１１３…逆止弁（オイルタンクバルブ）、１１４
…冷却水タンク流入口、１１５…冷却水タンク流出口１
１５、１１６、１１７…開閉弁（冷却液タンクバル
ブ）、１１８…断熱部材、１１９…電気ヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉永 融 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 森川 敏夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 鈴木 和貴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液冷式内燃機関（２）内を循環して前記
   液冷式内燃機関（２）を冷却する冷却液、および前記液
   冷式内燃機関（２）内を循環する潤滑油を保温する冷却
   液および潤滑油の保温装置（１）であって、 前記液冷液を蓄える冷却液タンク部（１０４）と、 前記冷却液タンク部（１０４）内に形成され、前記潤滑
   油を蓄えるオイルタンク部（１０２）と、 前記冷却液タンク部（１０４）の外側全体を覆うように
   形成された断熱層（１０５）とを有することを特徴とす
   る冷却液および潤滑油の保温装置。
2. 【請求項２】 液冷式内燃機関（２）内を循環して前記
   液冷式内燃機関（２）を冷却する冷却液、および前記液
   冷式内燃機関（２）内を循環する潤滑油を保温する冷却
   液および潤滑油の保温装置（１）であって、 前記潤滑油を蓄えるオイルタンク部（１０２）と、 前記オイルタンク部（１０２）内に形成され、前記液冷
   液を蓄える冷却液タンク部（１０４）と、 前記冷却液タンク部（１０４）の外側全体を覆うように
   形成された断熱層とを有することを特徴とする冷却液お
   よび潤滑油の保温装置。
3. 【請求項３】 前記冷却液タンク部（１０４）と前記オ
   イルタンク部（１０２）との間には、前記冷却液タンク
   部（１０４）と前記オイルタンク部（１０２）との間の
   熱移動量が所定量となるように設定する空隙層（１０
   ７）が形成されていることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の冷却液および潤滑油の保温装置。
4. 【請求項４】 前記冷却液タンク部（１０４）と前記オ
   イルタンク部（１０２）との間には、所定の熱伝導率を
   有して、前記冷却液タンク部（１０４）と前記オイルタ
   ンク部（１０２）との間の熱移動量が所定量となるよう
   に設定する熱伝導層（１０７）が形成されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の冷却液および潤滑
   油の保温装置。
5. 【請求項５】 前記オイルタンク部（１０２）に連通
   し、前記潤滑油が流通するオイルタンク流入口（１１
   ０）およびオイルタンク流出口（１１１）と、 前記オイルタンク流入口（１１０）および前記オイルタ
   ンク流出口（１１１）のうち少なくとも一方に設けら
   れ、連通状態を制御するオイルタンクバルブ（１１２）
   とを有し、 前記液冷式内燃機関（２）の停止時には、前記オイルタ
   ンクバルブ（１１２）を閉じることを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれか１つに記載の冷却液および潤滑油
   の保温装置。
6. 【請求項６】 前記冷却液タンク部（１０４）に連通
   し、前記冷却液が流通する冷却液タンク流入口（１１
   ４）および冷却液タンク流出口（１１５）と、 前記冷却液タンク流入口（１１４）および前記冷却液タ
   ンク流出口（１１５）のうち少なくとも一方に設けら
   れ、連通状態を制御する冷却液タンクバルブ（１１６）
   とを有し、 前記液冷式内燃機関（２）の停止時には、前記冷却液タ
   ンクバルブ（１１６）を閉じることを特徴とする請求項
   １ないし５のいずれか１つに記載の冷却液および潤滑油
   の保温装置。
7. 【請求項７】 前記冷却液タンク部（１０４）および前
   記オイルタンク部（１０２）のうち少なくとも一方に
   は、外部電源より電力を得て熱を発生する電気ヒータ
   （１１９）が設けられていることを特徴とする請求項１
   ないし６のいずれか１つに記載の冷却液および潤滑油の
   保温装置。