WO2012108030A1 - 冷却システム - Google Patents

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片山正章
澤田大作
小森聡
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system, and more particularly to a cooling system including an internal combustion engine and a Stirling engine.
  • Patent Document 1 discloses a power plant that includes a water-cooled internal combustion engine that includes a cooling circuit and a Stirling engine that includes a cooler that cools the working gas using cooling water circulating in the cooling circuit.
  • Patent Documents 2 to 4 disclose techniques that are considered to be related to the present invention in terms of configuration.
  • a pump that pumps the cooling medium and a radiator that cools the cooling medium can be shared. And thereby, it can be set as the structure advantageous in terms of cost.
  • a branch passage part that joins again after branching is provided to the main passage part that circulates the cooling medium to the internal combustion engine, and a Stirling engine is interposed in the branch passage part. be able to.
  • an object of the present invention is to provide a cooling system capable of suitably circulating a cooling medium common to an internal combustion engine and a Stirling engine.
  • the present invention relates to an internal combustion engine for circulating a cooling medium, a pump for pumping the cooling medium to the internal combustion engine, a radiator for cooling the cooling medium flowing through the internal combustion engine, and the internal combustion engine from the radiator via the pump.
  • a main passage portion that circulates the cooling medium to the engine, a Stirling engine that circulates the cooling medium, a branch from the main passage portion at a first connection point, and the main passage portion through the Stirling engine,
  • a branch passage portion that merges at a second connection point at a portion downstream of the first connection point, and a resistance portion that acts as a flow resistance of the cooling medium flowing through the main passage portion,
  • the first connection point and the second connection point are provided in a portion of the passage portion between the radiator and the pump, and the first connection portion of the main passage portion is provided.
  • a portion between points and said second connection point is to have a cooling system provided so as to interpose the resistor portion.
  • the present invention further includes a bypass passage portion for allowing the cooling medium flowing through the internal combustion engine to flow through the radiator so that the resistance portion allows the cooling medium to flow through the radiator; and the bypass passage.
  • the temperature of the cooling medium to be circulated to the internal combustion engine can be adjusted by adjusting the ratio of the flow rate of the cooling medium between when the cooling medium is circulated through the part. it can.
  • the present invention may be configured such that the resistance portion is a variable throttle valve capable of changing the throttle degree of the flow rate of the circulating cooling medium.
  • the cross-sectional area of the passage formed by the branch passage portion may be set smaller than the cross-sectional area of the passage formed by the main passage portion.
  • the present invention includes the resistance portion, and a flow rate capable of changing a ratio between a flow rate of the cooling medium flowing through the internal combustion engine and a flow rate of the cooling medium flowing through the Stirling engine according to an operating state of the internal combustion engine. It can be set as the structure further provided with a ratio change part.
  • a cooling medium common to the internal combustion engine and the Stirling engine can be suitably distributed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cooling system 1A.
  • the cooling system 1 ⁇ / b> A includes an internal combustion engine 10, a Stirling engine 20, a pump 31, a radiator 32, and a thermostat 33.
  • a main passage portion 41, a bypass passage portion 42, and a branch passage portion 43 are provided.
  • These passage portions 41, 42, and 43 are pipes, and form passages through which cooling water that is a cooling medium flows.
  • the arrows along the passage portions 41, 42, and 43 indicate the flow direction of the cooling water.
  • the internal combustion engine 10 is a water-cooled internal combustion engine and circulates cooling water.
  • the pump 31 pumps the cooling water.
  • the radiator 32 exchanges heat between the circulating cooling water and the air to cool the cooling water.
  • the thermostat 33 adjusts the temperature of the cooling water flowing through the internal combustion engine 10.
  • the thermostat 33 is a mechanical valve that operates according to the temperature of the cooling water.
  • the internal combustion engine 10, the pump 31, the radiator 32, and the thermostat 33 are provided so as to be interposed in the main passage portion 41.
  • the main passage portion 41 forms a circulation path in which the cooling water pumped by the pump 31 is circulated in the order of the internal combustion engine 10, the radiator 32, and the thermostat 33 and then returned to the pump 31.
  • the pump 31 pumps the cooling water to the internal combustion engine 10. Further, the radiator 32 cools the cooling water flowing through the internal combustion engine 10. The main passage portion 41 causes the coolant to flow from the radiator 32 to the internal combustion engine 10 via the pump 31.
  • the pump 31 is provided in the internal combustion engine 10 and is a mechanical pump that is driven by the power of the internal combustion engine 10. The pump 31 may be an electric pump.
  • the bypass passage portion 42 is provided with respect to the main passage portion 41.
  • the bypass passage portion 42 forms a path that bypasses the radiator 32. For this reason, the bypass passage 42 bypasses the radiator 32 and causes the cooling water flowing through the internal combustion engine 10 to flow.
  • the thermostat 33 is provided at the junction of the main passage portion 41 and the bypass passage portion 42. Specifically, the thermostat 33 adjusts the flow rate of the cooling water between when the cooling water is circulated through the radiator 32 and when the cooling water is circulated through the bypass passage 42. It is a thermostat with a bypass valve that can adjust the temperature of the cooling water to be circulated.
  • the thermostat 33 is a radiator after the cold start of the internal combustion engine 10 until the warm-up is completed, that is, until the cooling water temperature reaches an appropriate temperature (for example, 80 ° C.). It operates so that the cooling water does not flow through 32. Further, after the warm-up is completed, the ratio of the flow rate of the cooling water to be circulated to the radiator 32 is increased as the temperature of the cooling water circulated to the internal combustion engine 10 becomes higher (for example, when the load of the internal combustion engine 10 is higher). Operates on. The thermostat 33 may operate so that a small amount of cooling water flows through the radiator 32 until the warm-up is completed after the cold start of the internal combustion engine 10.
  • the branch passage portion 43 is provided with respect to the main passage portion 41.
  • the branch passage portion 43 is provided with the Stirling engine 20 interposed therebetween.
  • the cross-sectional area of the passage formed by the branch passage portion 43 is set smaller than the cross-sectional area of the passage formed by the main passage portion 41.
  • the diameter of the passage formed by the branch passage portion 43 is set smaller than the diameter of the passage formed by the main passage portion 41.
  • the branch passage portion 43 branches from the main passage portion 41 at the first connection point P1, and is connected to the downstream portion of the main passage portion 41 with respect to the first connection point P1 via the Stirling engine 20. 2 join points P2.
  • the branch passage 43 is branched at the first connection point P1, so that the cooling water cooled by the radiator 32 flows directly.
  • connection points P1 and P2 are provided in a portion of the main passage portion 41 between the radiator 32 and the pump 31.
  • the thermostat 33 is provided so as to be interposed in the portion of the main passage portion 41 between the connection points P1 and P2.
  • the thermostat 33 provided in this way corresponds to a resistance portion that acts as a flow resistance of the cooling water flowing through the main passage portion 41.
  • the Stirling engine 20 includes a cooler 20a and a heater 20b.
  • the Stirling engine 20 distributes cooling water. Specifically, the cooling water is circulated through the cooler 20a.
  • the cooler 20a exchanges heat between the cooling water and the working fluid to cool the working fluid.
  • the heater 20b exchanges heat between the working fluid and the exhaust gas of the internal combustion engine 10 to heat the working fluid.
  • the cooling water constitutes a low temperature heat source of the Stirling engine 20
  • the exhaust gas constitutes a high temperature heat source of the Stirling engine 20.
  • the temperature difference of a low temperature heat source and a high temperature heat source can be expanded, so that the temperature of the cooling water which distribute
  • connection points P ⁇ b> 1 and P ⁇ b> 2 are provided in a portion of the main passage portion 41 between the radiator 32 and the pump 31. Further, a thermostat 33 acting as a flow resistance is provided so as to be interposed in the portion between the connection points P1 and P2 in the main passage portion 41. Further, the branch passage portion 43 is branched at the first connection point P1.
  • the cooling system 1A can generate a pressure difference between the connection points P1 and P2 only by operating the pump 31. Thereby, the cooling water can be circulated through the branch passage portion 43. Further, the cooling system 1A can cause the Stirling engine 20 to circulate the cooling water having the lowest temperature among the cooling water that circulates through the cooling system 1A. For this reason, the cooling system 1 ⁇ / b> A can appropriately distribute cooling water common to the internal combustion engine 10 and the Stirling engine 20 in that effective cooling of the Stirling engine 20 can be ensured.
  • the cooling system 1A uses a thermostat 33, which is generally used for adjusting the temperature of cooling water flowing through the internal combustion engine 10, as a resistance portion. For this reason, the cooling system 1 ⁇ / b> A can appropriately distribute the cooling water in that it can be configured to be advantageous in terms of cost.
  • the thermostat 33 adjusts the ratio of the flow rate of the cooling water between the case where the cooling water is circulated through the radiator 32 and the case where the cooling water which is circulated through the radiator 32 is bypassed. In this respect, the thermostat 33 prevents the cooling water from flowing through the radiator 32 until the warm-up of the internal combustion engine 10 is completed.
  • the cooling system 1 ⁇ / b> A can also distribute the cooling water suitably in that the warming-up of the internal combustion engine 10 can be promoted while ensuring effective cooling of the Stirling engine 20.
  • the ratio of the flow rate of the cooling water to be circulated to the radiator 32 is increased as the temperature of the cooling water circulated to the internal combustion engine 10 after the thermostat 33 is warmed up.
  • the thermostat 33 acts as a relatively small flow resistance.
  • the cooling system 1A can appropriately cool the internal combustion engine 10 when it is highly necessary to cool the internal combustion engine 10.
  • the Stirling engine 20 can be cooled with the remaining power. Therefore, the cooling system 1A can be suitably distributed in that the Stirling engine 20 can be cooled while securing the cooling of the internal combustion engine 10 when the necessity of cooling the internal combustion engine 10 is high.
  • the cooling system 1A the cross-sectional area of the passage formed by the branch passage portion 43 is set smaller than the cross-sectional area of the passage formed by the main passage portion 41. Therefore, the cooling system 1 ⁇ / b> A can preferentially distribute the cooling water to the internal combustion engine 10 when distributing the common cooling water to the internal combustion engine 10 and the Stirling engine 20. As a result, when it is highly necessary to cool the internal combustion engine 10, the cooling water can be suitably distributed from the viewpoint that the cooling of the internal combustion engine 10 can be ensured.
  • the thermostat 33 may be an electronic control valve. In this case, for example, based on the cooling water temperature and the load of the internal combustion engine 10, the same operation and effect can be achieved by further providing an electronic control device that controls the operation of the thermostat 33 as described above. The same applies to the following embodiments.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the cooling system 1B.
  • the cooling system 1B is substantially the same as the cooling system 1A, except that it further includes a throttle valve 34.
  • the throttle valve 34 is provided so as to be interposed in the branch passage portion 43.
  • the throttle valve 34 is provided so as to be interposed in a portion of the branch passage portion 43 upstream of the Stirling engine 20.
  • the throttle valve 34 squeezes the flow rate of the cooling water flowing, thereby reducing the flow rate of the cooling water flowing through the branch passage portion 43 as compared with the case where the throttle valve 34 is not provided.
  • the internal combustion engine 10 when the load on the internal combustion engine 10 is small after completion of warm-up, the internal combustion engine 10 is appropriately cooled as follows by causing the thermostat 33 to act as a relatively large flow resistance. Can be considered. That is, the ratio of the flow rate of the cooling water flowing through the radiator 32 is made relatively small, whereby the cooling water flowing through the radiator 32 and the cooling water flowing through the bypass passage portion 42 are mixed to produce an internal combustion engine. It can be considered that the internal combustion engine 10 is appropriately cooled by supplying it to the engine 10.
  • the cooling system 1B reduces the flow rate of the cooling water flowing through the branch passage portion 43 by the throttle valve. As a result, even when the thermostat 33 acts as a relatively large flow resistance, the internal combustion engine 10 can be prevented from being overcooled. Therefore, the cooling system 1B cools the internal combustion engine 10 and the Stirling engine 20 in that the internal combustion engine 10 can be appropriately cooled when the thermostat 33 acts as a relatively large flow resistance compared to the cooling system 1A. Water can be circulated suitably.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the cooling system 1C.
  • the cooling system 1 ⁇ / b> C is substantially the same as the cooling system 1 ⁇ / b> B except that a variable throttle valve 35 is provided instead of the throttle valve 34.
  • the variable throttle valve 35 is provided in the branch passage portion 43 in the same manner as the throttle valve 34.
  • the variable throttle valve 35 changes the degree of throttle of the flow rate of the circulating cooling water.
  • the variable throttle valve 35 is a mechanical valve that operates according to the pressure of the cooling water.
  • the variable throttle valve 35 may be a mechanical valve that operates according to the temperature of the cooling water.
  • variable throttle valve 35 operates so as to change the throttle degree of the flow rate of the circulating cooling water by opening the valve with a greater degree as the thermostat 33 acts as a relatively small flow resistance.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first circulation mode of the cooling water.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second flow mode of the cooling water.
  • FIG. 6 is a diagram showing a third flow mode of the cooling water.
  • FIG. 4 shows a flow mode when the engine is cold
  • FIG. 5 shows a flow mode when the load of the internal combustion engine 10 is a light and medium load
  • FIG. 6 shows a flow mode when the load of the internal combustion engine 10 is a high load.
  • 4, 5, and 6, arrows that are superimposed on the main passage portion 41, the bypass passage portion 42, or the branch passage portion 43 indicate the circulation mode of the cooling water.
  • the thickness of the arrow indicates the magnitude of the flow rate.
  • the main passage portion 41, the bypass passage portion 42, or the branch passage portion 43 indicated by a broken line indicates a state where the cooling water is not circulating.
  • the cooling water discharged from the pump 31 flows through the main passage 41 after flowing through the internal combustion engine 10. And all the cooling water which distribute
  • the cooling water that has flowed into the bypass passage portion 42 flows again into the main passage portion 41 via the thermostat 33 and returns to the pump 31. Accordingly, at this time, the cooling water does not flow through the radiator 32. At the same time, the cooling water does not flow through the branch passage portion 43 and the Stirling engine 20. At this time, as described above, a small amount of cooling water may be circulated through the radiator 32.
  • the coolant discharged from the pump 31 flows through the main passage portion 41 after flowing through the internal combustion engine 10.
  • a part of the cooling water flowing through the main passage portion 41 is diverted to the bypass passage portion 42 on the way.
  • the cooling water that has flowed into the bypass passage portion 42 flows again into the main passage portion 41 via the thermostat 33 and returns to the pump 31.
  • the cooling water that has not been split flows through the radiator 32. Thereafter, a part of the cooling water is diverted to the branch passage portion 43.
  • the cooling water that has not been diverted to the branch passage portion 43 returns to the pump 31 via the thermostat 33.
  • the cooling water divided into the branch passage portion 43 flows through the variable throttle valve 35 and the Stirling engine 20, then flows into the main passage portion 41 again, and returns to the pump 31. At this time, the variable throttle valve 35 is opened to a relatively small degree so that the cooling water is not circulated through the Stirling engine 20 more than necessary.
  • the cooling water discharged from the pump 31 flows through the internal combustion engine 10 and then passes through the main passage portion 41. Circulate. Then, all the cooling water flows into the radiator 32 without being diverted to the bypass passage portion 42. After flowing through the radiator 32, the cooling water is diverted to the branch passage portion 43 and returns to the pump 31 via the thermostat 33 or the branch passage portion 43. At this time, the variable throttle valve 35 is opened with a relatively large degree (for example, fully open).
  • the thermostat 33 and the variable throttle valve 35 are flow rates that can change the ratio between the flow rate of the cooling water flowing through the internal combustion engine 10 and the flow rate of the cooling water flowing through the Stirling engine 20 according to the operating state of the internal combustion engine 10. Corresponds to the ratio change part.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the cooling water temperature Ts_in at the inlet of the Stirling engine 20 and the load of the internal combustion engine 10.
  • temperature T1 indicates the coolant temperature at the inlet of the radiator 32
  • temperature T2 indicates the coolant temperature at the inlet of the internal combustion engine 10
  • temperature T3 indicates the outside air temperature.
  • the temperature T1 is, for example, 100 ° C.
  • the temperature T2 is, for example, 80 ° C.
  • the temperature T3 is, for example, 40 ° C.
  • the thermostat 33 diverts a part of the cooling water to the bypass passage 42, thereby reducing the flow rate of the cooling water flowing through the radiator 32. .
  • the variable throttle valve 35 opens with a relatively small degree.
  • the cooling system 1C can cool the cooling water so as to have a large remaining capacity for cooling the internal combustion engine 10. Further, the cooling water cooled by the radiator 32 can be distributed to the internal combustion engine 10 and the Stirling engine 20.
  • the cooling water cooled by the radiator 32 and the cooling water bypassed by the radiator 32 are mixed and circulated through the internal combustion engine 10, whereby the temperature T2 can be set to an appropriate temperature.
  • the temperature Ts_in can be significantly reduced compared with the temperature T2 by circulating the cooling water cooled so as to have a large margin for cooling the internal combustion engine 10 to the Stirling engine 20.
  • the thermostat 33 distributes all the cooling water to the radiator 32. At this time, even if the thermostat 33 acts as a relatively small flow resistance, the variable throttle valve 35 opens with a relatively large degree.
  • the cooling system 1C preferentially distributes the cooling water cooled by the radiator 32 to the internal combustion engine 10, while the load of the internal combustion engine 10 is light and medium. Cooling water can also be circulated through the Stirling engine 20 at a larger flow rate than in some cases. Thus, the Stirling engine 20 can be cooled while giving priority to the cooling of the internal combustion engine 10.
  • the cooling system 1C can more appropriately distribute the cooling water to the internal combustion engine 10 and the Stirling engine 20 in accordance with the operating state of the internal combustion engine 10, and is more preferably compared with the cooling system 1B. Can be distributed.
  • the variable throttle valve 35 may be an electronic control valve.
  • the electronic control device that controls the operation of the variable throttle valve 35 as described above is further provided, and the same operational effects can be obtained. it can.
  • the resistance portion may be a variable throttle valve. Even in this case, effective cooling of the Stirling engine can be secured. Further, when the temperature of the cooling medium to be circulated through the internal combustion engine becomes higher, the degree of throttling is changed so that the flow rate of the circulating cooling medium becomes larger, so that the internal combustion engine has a higher need for cooling the internal combustion engine.
  • the Stirling engine can be cooled while ensuring the cooling of the engine.

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Abstract

　冷却システム１Ａは、内燃機関１０と、ポンプ３１と、ラジエータ３２と、主通路部４１と、スターリングエンジン２０と、主通路部４１から第１の接続地点Ｐ１で分岐するとともに、スターリングエンジン２０を介して、主通路部４１のうち、第１の接続地点Ｐ１よりも下流側の部分に第２の接続地点Ｐ２で合流する分岐通路部４３と、サーモスタット３３と、を備え、主通路部４１のうち、ラジエータ３２とポンプ３１との間の部分に第１の接続地点Ｐ１と第２の接続地点Ｐ２とを設けるとともに、主通路部４１のうち、第１の接続地点Ｐ１と第２の接続地点Ｐ２との間の部分に、サーモスタット３３を介在させるようにして設けている。

Description

冷却システム
　本発明は冷却システムに関し、特に内燃機関とスターリングエンジンとを備える冷却システムに関する。
　内燃機関およびスターリングエンジンに共通の冷却媒体を流通させる技術が知られている。特許文献１では、冷却回路を備える水冷式内燃機関と、冷却回路を循環する冷却水により作動ガスを冷却する冷却器を備えるスターリング機関とを備える動力装置が開示されている。このほか構成上、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献２から４で開示されている。
特開２００５－９０３７６号公報 特開２００７－１２０３１２号公報 特開２００５－２４８９３２号公報 特開２０００－７３７６３号公報
　内燃機関およびスターリングエンジンに共通の冷却媒体を流通させる場合、冷却媒体を圧送するポンプや、冷却媒体を冷却するラジエータを共通化することができる。そしてこれにより、コスト面で有利な構成とすることができる。共通の冷却媒体を流通させるには、内燃機関に冷却媒体を流通させる主通路部に対し、分岐後、再び合流する分岐通路部を設けるとともに、分岐通路部にスターリングエンジンを介在させるようにして設けることができる。
　ところがこの場合、主通路部のうち、分岐通路部が分岐する部分よりも後の部分、且つ分岐通路部が合流する部分よりも前の部分を流通する冷却水の流通抵抗が小さいと、分岐通路部に冷却媒体が流通し難くなる。結果、スターリングエンジンの実効的な冷却を確保できないことがある。また、スターリングエンジンでは低温熱源と高温熱源の温度差が大きい場合ほど大きな出力を得られる一方で、大きな出力を取り出すことが必ずしも容易ではない。このため、実効的な冷却を確保するにあたっては、可能な限り温度が低い冷却媒体をスターリングエンジンに流通させることが望ましい。そして、例えばこれらの点で、内燃機関およびスターリングエンジンに共通の冷却媒体を好適に流通させることが可能な技術が望まれる。
　本発明は上記課題に鑑み、内燃機関およびスターリングエンジンに共通の冷却媒体を好適に流通させることが可能な冷却システムを提供することを目的とする。
　本発明は冷却媒体を流通させる内燃機関と、前記内燃機関に冷却媒体を圧送するポンプと、前記内燃機関を流通した冷却媒体を冷却するラジエータと、前記ラジエ－タから前記ポンプを介して前記内燃機関に冷却媒体を流通させる主通路部と、冷却媒体を流通させるスターリングエンジンと、前記主通路部から第１の接続地点で分岐するとともに、前記スターリングエンジンを介して、前記主通路部のうち、前記第１の接続地点よりも下流側の部分に第２の接続地点で合流する分岐通路部と、前記主通路部を流通する冷却媒体の流通抵抗として作用する抵抗部と、を備え、前記主通路部のうち、前記ラジエータと前記ポンプとの間の部分に前記第１の接続地点と前記第２の接続地点とを設けるとともに、前記主通路部のうち、前記第１の接続地点と前記第２の接続地点との間の部分に、前記抵抗部を介在させるようにして設けている冷却システムである。
　また本発明は前記ラジエータをバイパスさせるようにして、前記内燃機関を流通した冷却媒体を流通させるバイパス通路部をさらに備え、前記抵抗部が、前記ラジエータに冷却媒体を流通させる場合と、前記バイパス通路部に冷却媒体を流通させる場合との間で、冷却媒体の流量の割合を調節することで、前記内燃機関に流通させる冷却媒体の温度を調節可能なバイパス弁付きサーモスタットである構成とすることができる。
　また本発明は前記抵抗部が、流通する冷却媒体の流量の絞り度合いを変更可能な可変絞り弁である構成とすることができる。
　また本発明は前記分岐通路部が形成する通路の断面積が、前記主通路部が形成する通路の断面積よりも小さく設定されている構成とすることができる。
　また本発明は前記抵抗部を含み、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関に流通させる冷却媒体の流量と、前記スターリングエンジンに流通させる冷却媒体の流量との割合を変更可能な流量割合変更部をさらに備える構成とすることができる。
　本発明によれば、内燃機関およびスターリングエンジンに共通の冷却媒体を好適に流通させることができる
実施例１の冷却システムの概略構成図である。 実施例２の冷却システムの概略構成図である。 実施例３の冷却システムの概略構成図である。 冷却水の第１の流通態様を示す図である。 冷却水の第２の流通態様を示す図である。 冷却水の第３の流通態様を示す図である。 スターリングエンジン入口の冷却水の温度と内燃機関の負荷との関係を示す図である。
　図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
　図１は冷却システム１Ａの概略構成図である。冷却システム１Ａは、内燃機関１０と、スターリングエンジン２０と、ポンプ３１と、ラジエータ３２と、サーモスタット３３とを備えている。また、主通路部４１と、バイパス通路部４２と、分岐通路部４３とを備えている。これら通路部４１、４２、４３は配管であり、冷却媒体である冷却水を流通させる通路を形成している。通路部４１、４２、４３に沿った矢印は冷却水の流通方向を示す。
　内燃機関１０は水冷式の内燃機関であり、冷却水を流通させる。ポンプ３１は冷却水を圧送する。ラジエータ３２は流通する冷却水と空気との間で熱交換を行い、冷却水を冷却する。サーモスタット３３は内燃機関１０に流通させる冷却水の温度を調節する。サーモスタット３３は冷却水の温度に応じて作動する機械式の弁となっている。
　内燃機関１０、ポンプ３１、ラジエータ３２およびサーモスタット３３は、主通路部４１に介在させるようにして設けられている。主通路部４１は、ポンプ３１が圧送する冷却水を内燃機関１０、ラジエータ３２およびサーモスタット３３の順に流通させ、その後、ポンプ３１に戻す循環経路を形成している。
　したがって、ポンプ３１は内燃機関１０に冷却水を圧送する。また、ラジエータ３２は内燃機関１０を流通した冷却水を冷却する。そして、主通路部４１はラジエ－タ３２からポンプ３１を介して内燃機関１０に冷却水を流通させる。ポンプ３１は内燃機関１０に設けられており、内燃機関１０の動力で駆動する機械式のポンプとなっている。ポンプ３１は電動ポンプであってもよい。
　バイパス通路部４２は主通路部４１に対して設けられている。バイパス通路部４２はラジエータ３２をバイパスする経路を形成している。このため、バイパス通路部４２はラジエータ３２をバイパスさせるようにして、内燃機関１０を流通した冷却水を流通させる。
　サーモスタット３３は主通路部４１とバイパス通路部４２との合流地点に設けられている。サーモスタット３３は具体的には、ラジエータ３２に冷却水を流通させる場合と、バイパス通路部４２に冷却水を流通させる場合との間で、冷却水の流量の割合を調節することで、内燃機関１０に流通させる冷却水の温度を調節可能なバイパス弁付きサーモスタットとなっている。
　冷却水の流量の割合を調節するにあたり、サーモスタット３３は内燃機関１０の冷間始動後、暖機が完了するまでの間、すなわち冷却水温が適温（例えば８０℃）になるまでの間は、ラジエータ３２に冷却水を流通させないように作動する。また、暖機完了後は、内燃機関１０に流通させる冷却水の温度が高くなる場合（例えば内燃機関１０の負荷が高い場合）ほど、ラジエータ３２に流通させる冷却水の流量の割合を大きくするように作動する。サーモスタット３３は内燃機関１０の冷間始動後、暖機が完了するまでの間、ラジエータ３２に冷却水を少量流通させるように作動してもよい。
　分岐通路部４３は主通路部４１に対して設けられている。分岐通路部４３には、スターリングエンジン２０を介在させるようにして設けている。分岐通路部４３が形成する通路の断面積は、主通路部４１が形成する通路の断面積よりも小さく設定されている。具体的には、分岐通路部４３が形成する通路の径が、主通路部４１が形成する通路の径よりも小さく設定されている。
　分岐通路部４３は、主通路部４１から第１の接続地点Ｐ１で分岐するとともに、スターリングエンジン２０を介して、主通路部４１のうち、第１の接続地点Ｐ１よりも下流側の部分に第２の接続地点Ｐ２で合流している。分岐通路部４３は、第１の接続地点Ｐ１で分岐することで、ラジエータ３２で冷却された冷却水が直接的に流通するようになっている。
　接続地点Ｐ１、Ｐ２は、主通路部４１のうち、ラジエータ３２とポンプ３１との間の部分に設けられている。これに対し、サーモスタット３３は主通路部４１のうち、接続地点Ｐ１、Ｐ２間の部分に介在させるようにして設けられている。このように設けられたサーモスタット３３は、主通路部４１を流通する冷却水の流通抵抗として作用する抵抗部に相当する。
　スターリングエンジン２０は冷却器２０ａと加熱器２０ｂとを備えている。スターリングエンジン２０は冷却水を流通させる。具体的には冷却器２０ａに冷却水を流通させる。冷却器２０ａは冷却水と作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を冷却する。一方、加熱器２０ｂは作動流体と内燃機関１０の排気ガスとの間で熱交換を行い、作動流体を加熱する。
　スターリングエンジン２０において、冷却水はスターリングエンジン２０の低温熱源を構成し、排気ガスはスターリングエンジン２０の高温熱源を構成する。このため、冷却器２０ａを流通する冷却水の温度を低下させるほど、低温熱源と高温熱源との温度差を拡大できる。したがって、冷却器２０ａを流通する冷却水の温度を低下させることで、スターリングエンジン２０の出力を高めることができる。
　次に冷却システム１Ａの作用効果について説明する。冷却システム１Ａは、接続地点Ｐ１、Ｐ２を主通路部４１のうち、ラジエータ３２とポンプ３１との間の部分に設けている。また、流通抵抗として作用するサーモスタット３３を主通路部４１のうち、接続地点Ｐ１、Ｐ２間の部分に介在させるようにして設けている。また、分岐通路部４３を第１の接続地点Ｐ１で分岐させている。
　このため、冷却システム１Ａはポンプ３１の作動のみで接続地点Ｐ１、Ｐ２間に圧力差を生じさせることができる。そしてこれにより、分岐通路部４３に冷却水を流通させることができる。また、冷却システム１Ａは、冷却システム１Ａを流通する冷却水の中で、最も温度が低くなっている状態の冷却水をスターリングエンジン２０に流通させることができる。このため、冷却システム１Ａはスターリングエンジン２０の実効的な冷却を確保できる点で、内燃機関１０およびスターリングエンジン２０に共通の冷却水を好適に流通させることができる。
　冷却システム１Ａは、内燃機関１０に流通させる冷却水の温度を調節するために一般に用いられるサーモスタット３３を抵抗部としている。このため、冷却システム１Ａはコスト面で有利な構成とすることができる点でも、冷却水を好適に流通させることができる。
　冷却システム１Ａでは、サーモスタット３３が、ラジエータ３２に冷却水を流通させる場合と、ラジエータ３２に流通させる冷却水をバイパスさせる場合との間で、冷却水の流量の割合を調節する。この点、サーモスタット３３は内燃機関１０の暖機が完了するまでの間は、ラジエータ３２に冷却水を流通させないようにする。このため、冷却システム１Ａはスターリングエンジン２０の実効的な冷却を確保しつつ、内燃機関１０の暖機促進を図ることができる点でも、冷却水を好適に流通させることができる。
　冷却システム１Ａでは、サーモスタット３３が、暖機完了後に内燃機関１０に流通させる冷却水の温度が高くなる場合ほど、ラジエータ３２に流通させる冷却水の流量の割合を大きくする。そしてこれにより、サーモスタット３３が相対的に小さな流通抵抗として作用する。
　このため、冷却システム１Ａは内燃機関１０を冷却する必要性が高い場合に、内燃機関１０を適切に冷却できる。そして、同時にその余力でスターリングエンジン２０を冷却することができる。したがって、冷却システム１Ａは内燃機関１０を冷却する必要性が高い場合に内燃機関１０の冷却を確保しつつ、スターリングエンジン２０を冷却できる点でも、好適に流通させることができる。
　冷却システム１Ａでは、分岐通路部４３が形成する通路の断面積が、主通路部４１が形成する通路の断面積よりも小さく設定されている。このため、冷却システム１Ａは内燃機関１０およびスターリングエンジン２０に共通の冷却水を流通させるにあたり、内燃機関１０に優先的に冷却水を流通させることができる。結果、これにより内燃機関１０を冷却する必要性が高い場合に、内燃機関１０の冷却を確保できる点でも、冷却水を好適に流通させることができる。
　サーモスタット３３は電子制御弁であってもよい。この場合には、例えば内燃機関１０の冷却水温と負荷とに基づき、上述したのと同様にサーモスタット３３の作動を制御する電子制御装置をさらに備えることで、同様の作用効果を奏することができる。これは、以下の実施例についても同様である。
　図２は冷却システム１Ｂの概略構成図である。冷却システム１Ｂは絞り弁３４をさらに備えている点以外、冷却システム１Ａと実質的に同一である。絞り弁３４は分岐通路部４３に介在させるようにして設けられている。具体的には、絞り弁３４は分岐通路部４３のうち、スターリングエンジン２０よりも上流側の部分に介在させるようにして設けられている。絞り弁３４は流通する冷却水の流量を絞ることで、絞り弁３４を設けていない場合よりも、分岐通路部４３を流通する冷却水の流量を小さくする。
　次に冷却システム１Ｂの作用効果について説明する。ここで、例えば暖機完了後で内燃機関１０の負荷が小さい場合には、サーモスタット３３を相対的に大きな流通抵抗として作用させることで、次のようにして内燃機関１０の冷却を適切に行うことが考えられる。すなわち、ラジエータ３２に流通させる冷却水の流量の割合を相対的に小さくし、これによりラジエータ３２を介して流通する冷却水と、バイパス通路部４２を介して流通する冷却水とを混合して内燃機関１０に供給することで、内燃機関１０の冷却を適切に行うことが考えられる。
　ところがこの場合、分岐通路部４３の流通抵抗が小さいと、サーモスタット３３で制限しようとする流量を上回る流量の冷却水がラジエータ３２を流通し、その後、分岐通路部４３に流入する虞がある。結果、分岐通路部４３に流入した冷却水がその後、内燃機関１０に到達することで、内燃機関１０が過冷却される虞がある。
　これに対し、冷却システム１Ｂは絞り弁３４で分岐通路部４３を流通する冷却水の流量を小さくする。そしてこれにより、サーモスタット３３が相対的に大きな流通抵抗として作用する場合でも、内燃機関１０が過冷却されることを防止できる。このため、冷却システム１Ｂは冷却システム１Ａと比較して、さらにサーモスタット３３が相対的に大きな流通抵抗として作用する場合に内燃機関１０を適切に冷却できる点で、内燃機関１０およびスターリングエンジン２０に冷却水を好適に流通させることができる。
　図３は冷却システム１Ｃの概略構成図である。冷却システム１Ｃは、絞り弁３４の代わりに可変絞り弁３５を備えている点以外、冷却システム１Ｂと実質的に同一である。可変絞り弁３５は絞り弁３４と同様にして分岐通路部４３に設けられている。可変絞り弁３５は流通する冷却水の流量の絞り度合いを変更する。この点、可変絞り弁３５は冷却水の圧力に応じて作動する機械式の弁になっている。可変絞り弁３５は冷却水の温度に応じて作動する機械式の弁であってもよい。
　可変絞り弁３５は、サーモスタット３３が相対的に小さな流通抵抗として作用する場合ほど、大きな度合いで開弁することで、流通する冷却水の流量の絞り度合いを変更するように作動する。
　図４は冷却水の第１の流通態様を示す図である。図５は冷却水の第２の流通態様を示す図である。図６は冷却水の第３の流通態様を示す図である。図４は機関冷間時の流通態様、図５は内燃機関１０の負荷が軽中負荷である場合の流通態様、図６は内燃機関１０の負荷が高負荷である場合の流通態様を示す。図４、図５、図６において、主通路部４１、バイパス通路部４２または分岐通路部４３に重ねて示す矢印は、冷却水の流通態様を示す。また、矢印の太さは流量の大きさを示す。一方、破線で示す主通路部４１、バイパス通路部４２または分岐通路部４３は、冷却水が流通していない状態を示す。
　図４に示すように、機関冷間時にはポンプ３１から吐出された冷却水が、内燃機関１０を流通した後、主通路部４１を流通する。そして、主通路部４１を流通するすべての冷却水が途中でバイパス通路部４２に流入する。バイパス通路部４２に流入した冷却水は、サーモスタット３３を介して主通路部４１に再び流入し、ポンプ３１に戻る。したがって、このときラジエータ３２に冷却水は流通しない。同時に分岐通路部４３およびスターリングエンジン２０にも冷却水は流通しない。このとき前述の通り、ラジエータ３２に少量の冷却水を流通させてもよい。
　図５に示すように、内燃機関１０の負荷が軽中負荷である場合には、ポンプ３１から吐出された冷却水が、内燃機関１０を流通した後、主通路部４１を流通する。そして、主通路部４１を流通する冷却水の一部が途中でバイパス通路部４２に分流する。バイパス通路部４２に分流した冷却水は、サーモスタット３３を介して主通路部４１に再び流入し、ポンプ３１に戻る。
　一方、分流しなかった冷却水はラジエータ３２を流通する。そしてその後、その冷却水の一部が分岐通路部４３に分流する。分岐通路部４３に分流しなかった冷却水は、サーモスタット３３を介してポンプ３１に戻る。一方、分岐通路部４３に分流した冷却水は、可変絞り弁３５およびスターリングエンジン２０を流通した後、主通路部４１に再び流入し、ポンプ３１に戻る。このとき、可変絞り弁３５は相対的に小さな度合いで開弁しており、スターリングエンジン２０に必要以上に冷却水を流通させないようにしている。
　図６に示すように、例えば全負荷運転時など内燃機関１０の負荷が高負荷である場合には、ポンプ３１から吐出された冷却水が、内燃機関１０を流通した後、主通路部４１を流通する。そして、すべての冷却水がバイパス通路部４２に分流することなく、ラジエータ３２に流入する。ラジエータ３２を流通後、冷却水は分岐通路部４３に分流し、サーモスタット３３或いは分岐通路部４３を介してポンプ３１に戻る。このとき、可変絞り弁３５は相対的に大きな度合い（例えば全開）で開弁している。
　サーモスタット３３と可変絞り弁３５とは、内燃機関１０の運転状態に応じて、内燃機関１０に流通させる冷却水の流量と、スターリングエンジン２０に流通させる冷却水の流量との割合を変更可能な流量割合変更部に相当する。
　次に冷却システム１Ｃの作用効果について説明する。図７はスターリングエンジン２０入口の冷却水の温度Ｔｓ＿ｉｎと内燃機関１０の負荷との関係を示す図である。図７において、温度Ｔ１はラジエータ３２入口の冷却水温、温度Ｔ２は内燃機関１０入口の冷却水温、温度Ｔ３は外気温度を示す。温度Ｔ１は例えば１００℃、温度Ｔ２は例えば８０℃、温度Ｔ３は例えば４０℃である。
　冷却システム１Ｃでは、内燃機関１０の負荷が軽中負荷である場合に、サーモスタット３３が冷却水の一部をバイパス通路部４２に分流させることで、ラジエータ３２を流通する冷却水の流量を小さくする。また、このときサーモスタット３３が相対的に大きな流通抵抗として作用しても、可変絞り弁３５が相対的に小さな度合いで開弁する。
　このため、冷却システム１Ｃは内燃機関１０の負荷が軽中負荷である場合には、内燃機関１０の冷却に対し大きな余力を有するように冷却水を冷却することができる。また、ラジエータ３２で冷却された冷却水を内燃機関１０とスターリングエンジン２０とに流通させることができる。
　そしてこれにより、ラジエータ３２で冷却された冷却水とラジエータ３２をバイパスさせた冷却水とを混合し、内燃機関１０に流通させることで、温度Ｔ２を適温にすることができる。また、内燃機関１０の冷却に対し大きな余力を有するように冷却した冷却水をスターリングエンジン２０に流通させることで、温度Ｔｓ＿ｉｎを温度Ｔ２と比較して大幅に低下させることができる。
　冷却システム１Ｃでは、内燃機関１０の負荷が高負荷である場合に、サーモスタット３３がすべての冷却水をラジエータ３２に流通させる。また、このときサーモスタット３３が相対的に小さな流通抵抗として作用しても、可変絞り弁３５が相対的に大きな度合いで開弁する。
　このため、冷却システム１Ｃは内燃機関１０の負荷が高負荷である場合でも、ラジエータ３２で冷却された冷却水を内燃機関１０に優先的に流通させつつ、内燃機関１０の負荷が軽中負荷である場合よりも大きな流量でスターリングエンジン２０にも冷却水を流通させることができる。そしてこれにより、内燃機関１０の冷却を優先しつつ、スターリングエンジン２０を冷却することもできる。
　このように、冷却システム１Ｃは内燃機関１０の運転状態に応じて内燃機関１０およびスターリングエンジン２０に適切に冷却水を流通させることができる点で、冷却システム１Ｂと比較してさらに好適に冷却水を流通させることができる。
　可変絞り弁３５は電子制御弁であってもよい。この場合には、例えば内燃機関１０の冷却水温と負荷とに基づき、上述したのと同様に可変絞り弁３５の作動を制御する電子制御装置をさらに備えることで、同様の作用効果を奏することができる。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　例えば抵抗部は可変絞り弁であってもよい。この場合でも、スターリングエンジンの実効的な冷却を確保できる。また、内燃機関に流通させる冷却媒体の温度が高くなる場合ほど、流通する冷却媒体の流量が大きくなるように絞りの度合いを変更することで、内燃機関を冷却する必要性が高い場合に内燃機関の冷却を確保しつつ、スターリングエンジンを冷却できる。
　　冷却システム　　　　　　１Ａ、１Ｂ、１Ｃ
　　ポンプ　　　　　　　　　３１
　　ラジエータ　　　　　　　３２
　　サーモスタット　　　　　３３
　　主通路部　　　　　　　　４１
　　バイパス通路部　　　　　４２
　　分岐通路部　　　　　　　４３

Claims (5)

  1. 冷却媒体を流通させる内燃機関と、
    　前記内燃機関に冷却媒体を圧送するポンプと、
    　前記内燃機関を流通した冷却媒体を冷却するラジエータと、
    　前記ラジエ－タから前記ポンプを介して前記内燃機関に冷却媒体を流通させる主通路部と、
    　冷却媒体を流通させるスターリングエンジンと、
    　前記主通路部から第１の接続地点で分岐するとともに、前記スターリングエンジンを介して、前記主通路部のうち、前記第１の接続地点よりも下流側の部分に第２の接続地点で合流する分岐通路部と、
    　前記主通路部を流通する冷却媒体の流通抵抗として作用する抵抗部と、を備え、
    　前記主通路部のうち、前記ラジエータと前記ポンプとの間の部分に前記第１の接続地点と前記第２の接続地点とを設けるとともに、前記主通路部のうち、前記第１の接続地点と前記第２の接続地点との間の部分に、前記抵抗部を介在させるようにして設けている冷却システム。
  2. 請求項１記載の冷却システムであって、
    　前記ラジエータをバイパスさせるようにして、前記内燃機関を流通した冷却媒体を流通させるバイパス通路部をさらに備え、
    　前記抵抗部が、前記ラジエータに冷却媒体を流通させる場合と、前記バイパス通路部に冷却媒体を流通させる場合との間で、冷却媒体の流量の割合を調節することで、前記内燃機関に流通させる冷却媒体の温度を調節可能なバイパス弁付きサーモスタットである冷却システム。
  3. 請求項１記載の冷却システムであって、
    　前記抵抗部が、流通する冷却媒体の流量の絞り度合いを変更可能な可変絞り弁である冷却システム。
  4. 請求項１から３いずれか１項記載の冷却システムであって、
    　前記分岐通路部が形成する通路の断面積が、前記主通路部が形成する通路の断面積よりも小さく設定されている冷却システム。
  5. 請求項１から４いずれか１項記載の冷却システムであって、
    　前記抵抗部を含み、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関に流通させる冷却媒体の流量と、前記スターリングエンジンに流通させる冷却媒体の流量との割合を変更可能な流量割合変更部をさらに備える冷却システム。

    　
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