JP2012184672A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖機時にシリンダブロック内の冷却水の流れを制限するサーモスタットを備えた内燃機関の冷却装置において、暖機時にシリンダブロック内の冷却水をサーモスタットの感温部に精度よく導くことができるようにする。
【解決手段】サーモスタット１００を、弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）が水平方向に沿うように配置するとともに、弁体１０２の鉛直方向下側に、この弁体１０２の上流側と下流側とを連通する貫通孔１０２ａを設ける。このような構成により、暖機時においてシリンダブロック（ブロック内冷却水通路３１）内の冷却水（熱水）をサーモスタット１００の感温部１０４に精度よく導くことができ、シリンダブロック内の冷却水をサーモスタットの感温部１０４にて確実に感温することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の冷却装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）では、冷却水通路としてウォータジャケットを内燃機関（シリンダヘッド及びシリンダブロック）に設け、冷却水をウォータポンプによってウォータジャケットを経由して循環させることで、内燃機関の全体を冷却（暖機）するようにしている。

また、内燃機関の冷却装置として、シリンダヘッドのウォータジャケット（以下、「ヘッド側ウォータジャケット」という場合もある）及びシリンダブロックのウォータジャケット（以下、「ブロック側ウォータジャケット」という場合もある）に対して冷却水を並列に循環させるようにした内燃機関の冷却装置（一般に、「２系統冷却装置」と呼ばれている）が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

このような２系統冷却装置においては、例えば、ブロック側ウォータジャケット内の冷却水の流れを制限または許容するサーモスタットを設け、内燃機関の冷間始動時に、ブロック側ウォータジャケットへの冷却水の供給を停止（ブロック内水停止）させたまま、ヘッド側ウォータジャケットへ冷却水を供給するようにしている。このような冷却装置によれば、シリンダヘッドの温度の過上昇を抑制しながら、シリンダブロックの温度を早急に高めることができるので、内燃機関内の各所でのフリクションロス（シリンダのフリクションロス等）を低減することが可能となり、燃費（燃料消費率）の向上を図ることができる。

しかしながら、このような２系統冷却装置では、内燃機関の暖機時に、ブロック側ウォータジャケットに冷却水が流れない（対流程度の流れしかない）ので、暖機時においてシリンダブロック内の冷却水の温度を感度よく感温できない。そのような点を考慮したものとして、下記の特許文献３に記載の技術がある。この特許文献３に記載の冷却システムでは、サーモスタットのバルブシートに貫通孔（漏洩用通路）を設け、冷間始動時に、シリンダブロック内（第１冷却通路内）の冷却水中の一部少量が貫通孔を通過して感温筒に流れるようにしている。

特開２００８−１３３７７２号公報 特開２００９−０９７３５２号公報 特開２００４−３４６９２８号公報

ところで、上記特許文献３には、バルブシートに貫通孔を設けることが記載されているだけであり、その貫通孔をどうような場所に配置するかについては開示されていない。したがって、特許文献３に記載の冷却システムでは、暖機時においてシリンダブロック内の冷却水をサーモスタットの感温部に適切に導くという点において改善の余地がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、暖機時にシリンダブロック内の冷却水の流れを制限するサーモスタットを備えた内燃機関の冷却装置において、暖機時にシリンダブロック内の冷却水をサーモスタットの感温部に精度よく導くことが可能な構造を提供することを目的とする。

本発明は、冷却水の循環によって内燃機関を冷却する冷却装置であって、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたヘッド内冷却水通路（ヘッド側ウォータジャケット）と、前記内燃機関のシリンダブロック内に形成されたブロック内冷却水通路（ブロック側ウォータジャケット）と、冷却水の温度が所定水温よりも低いときに前記ブロック内冷却水通路内の冷却水の流れを制限するサーモスタット（ブロック用サーモスタット）とを備えた内燃機関の冷却装置を前提としており、このような冷却装置において、前記サーモスタットは、弁体と、冷却水の温度が所定温度以上になったときに前記弁体を開弁方向に変位させる感温部とを備えており、前記弁体の軸線（開閉方向）が水平方向に沿うように当該サーモスタットが配置されているとともに、前記弁体の鉛直方向下側に、当該弁体の上流側と下流側とを連通する貫通孔が設けられていることを技術的特徴としている。

本発明によれば、サーモスタットの弁体の上流側と下流側とを連通する貫通孔を設けているので、暖機時（サーモスタット閉弁時）において、シリンダブロック内に微小量の冷却水が流れてサーモスタット内に冷却水が流れるようになる。しかも、弁体の軸線（感温部の軸心）が水平方向に沿うようにサーモスタットを配置するとともに、その弁体の鉛直方向下側に上記貫通孔を設けているので、シリンダブロック（ブロック内冷却水通路）内の冷却水をサーモスタットの感温部に精度よく導くことができる。すなわち、上記貫通孔を弁体の鉛直方向下側に設けておくと、サーモスタット内を流れる冷却水のうちの熱水は上部（感温部側）に流れて感温部内のサーモワックスを加熱する一方、冷水は温水にて下方側に押し退けられて貫通孔から下流側に流出するようになる（図８参照）。これによって、シリンダブロック内の冷却水の最高温度をサーモスタットの感温部にて感度よく感知することができるので暖機性能が向上する。

ここで、上記貫通孔は、弁体に設けておいてもよいし、また、弁体の鉛直方向下側であれば、他の部位に設けておいてもよい。例えば、サーモスタットを構成するフレーム（具体的には、バルブシート（弁座））などの弁体の周辺部材（弁体の鉛直方向下側となる部分）に、弁体の上流側と下流側とを連通する貫通孔を設けておいてもよい。

本発明において、弁体の鉛直方向上側に空気抜き用のジグル弁を設けておいてもよい。このように、弁体の鉛直方向上側にジグル弁を設けておくことにより、冷却装置に冷却水を注水する際に、ジグル弁（エア抜き孔）を通じて弁体の下流側に流れるようになり（図９参照）、エア抜きを確実に行うことができる。これによって内燃機関内（シリンダヘッド内やシリンダブロック内）にエアが溜まることを防止することができる。なお、このようなジグル弁についても、弁体に設けておいてもよいし、また、弁体の鉛直方向上側であれば、他の部位に設けておいてもよい。例えば、サーモスタットを構成するフレーム（具体的には、バルブシート）などの弁体の周辺部材（弁体の鉛直方向上側となる部分）に、ジグル弁を設けておいてもよい。

本発明において、サーモスタットの配設位置の具体的な構成として、内燃機関の内部であって、ブロック内冷却水通路とヘッド内冷却水通路とを連通する連通路（ブロック内冷却水通路側からヘッド内冷却水通路側に冷却水が流れる下流側連通路）付近にサーモスタットを設けるという構成を挙げることができる。より具体的には、内燃機関の内部に、上記連通路に連通するサーモスタット室を設け、そのサーモスタット室にサーモスタットを弁体の軸線が水平方向に沿うように配置する。また、他の構成として、ブロック内冷却水通路の冷却水出口側にサーモスタット室を設け、そのサーモスタット室にサーモスタットを配置するという構成も挙げることができる。

本発明によれば、シリンダブロック内の冷却水の流れを制限するサーモスタットを備えた内燃機関の冷却装置において、シリンダブロック内の冷却水をサーモスタットの感温部に精度よく導くことができる。

本発明の冷却装置の一例を示す概略構成図である。 図１の冷却装置に用いるブロック用サーモスタットの一例を示す断面図である。なお、図２ではブロック用サーモスタットの閉弁状態を示している。 図１の冷却装置に用いるブロック用サーモスタットの一例を示す断面図である。なお、図３ではブロック用サーモスタットの開弁状態を示している。 ブロック用サーモスタットの弁体のみを抽出して示す正面図である。 図１の冷却装置において冷間時に循環する冷却水の流れを示す図である。 図１の冷却装置においてエンジン半暖機状態のときに循環する冷却水の流れを示す図である。 図１の冷却装置においてエンジン完全暖機状態のときに循環する冷却水の流れを示す図である。 閉弁時におけるブロック用サーモスタット内の冷却水の流れを模式的に示す図である。 冷却水の注水時におけるブロック用サーモスタット内のエアの動きを模式的に示す図である。 ブロック用サーモスタットの他の例を示す断面図である。なお、図１０ではブロック用サーモスタットの閉弁状態を示している。 本発明の冷却装置の他の例を示す概略構成図である。 ２系統冷却装置の一例の一部を示す概略構成図である。 ２系統冷却装置の他の例の一部を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
本発明を適用するエンジン（内燃機関）の冷却装置について図１を参照して説明する。

この例では、エンジンのシリンダヘッド内部の冷却水通路（ヘッド側ウォータジャケット）とシリンダブロック内部の冷却水通路（ブロック側ウォータジャケット）とを有する２系統冷却装置に本発明を適用した場合について説明する。

この例の冷却装置は、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）４、ヒータ５、ラジエータ６、ラジエータ用のサーモスタット７（以下、「ラジエータ用サーモスタット７」という）、シリンダブロック用のサーモスタット１００（以下、「ブロック用サーモスタット１００」という）、及び、これら機器に冷却水を循環する冷却水循環通路２００などを備えている。

冷却水循環通路２００は、冷却水（例えばＬＬＣ：Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を、エンジン１、ラジエータ６、及び、ラジエータ用サーモスタット７などを経由して循環させるエンジン冷却系通路２０１と、冷却水を、後述するシリンダヘッド２のヘッド内冷却水通路２１、ヒータ５、及び、ラジエータ用サーモスタット７などを経由して循環させるヒータ系通路２０２とを備えている。そして、この例では、これらエンジン冷却系通路２０１とヒータ系通路２０２との冷却水循環に、１台のウォータポンプ４を併用している。

エンジン１は、コンベンショナル車両やハイブリッド車両などに搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであって、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備えている。シリンダヘッド２とシリンダブロック３との間にはガスケット１０が装着されている。ガスケット１０には上流側連通路１０ａ及び下流側連通路１０ｂが設けられている。

シリンダヘッド２の内部には、ヘッド内冷却水通路（ヘッド側ウォータジャケット）２１が形成されている。また、シリンダブロック３の内部には、ブロック内冷却水通路（ブロック側ウォータジャケット）３１が形成されており、このブロック内冷却水通路３１と上記ヘッド内冷却水通路２１とが、上記ガスケット１０の上流側連通路１０ａを通じて連通している。上流側連通路１０ａはブロック内冷却水通路３１の冷却水入口３１ａの近傍に設けられている。また、上記ガスケット１０の下流側連通路１０ｂは、ブロック内冷却水通路３１の下流側に設けられており、この下流側連通路１０ｂの上部（シリンダヘッド２の内部）にサーモスタット室１１が設けられている。サーモスタット室１１にはブロック用サーモスタット１００が配置されている。ブロック用サーモスタット１００の冷却水入口１０１ａは、下流側連通路１０ｂを通じてブロック内冷却水通路３１内に連通している。また、冷却水出口１０１ｂはヘッド内冷却水通路２１の冷却水出口２１ｂに連通している。なお、ブロック用サーモスタット１００の詳細については後述する。

ウォータポンプ４は、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトに連結されており、そのクランクシャフトの回転駆動力によって駆動される機械式ウォータポンプである。ウォータポンプ４の吐出口４ａは、エンジン１のブロック内冷却水通路３１の冷却水入口３１ａにブロック入口通路２０１ａを介して接続されている。上記ヘッド内冷却水通路２１の冷却水出口２１ｂは、ヘッド出口通路２０１ｂを介してヒータ５の冷却水入口５ａ及びラジエータ６の冷却水入口６ａにそれぞれ接続されている。

ヒータ５の冷却水出口５ｂはラジエータ用サーモスタット７の冷却水入口７ａにヒータ出口通路２０２ａを介して接続されている。また、ラジエータ６の冷却水出口６ｂはラジエータ用サーモスタット７の冷却水入口７ｂにラジエータ出口通路２０２ｂを介して接続されている。ラジエータ用サーモスタット７の冷却水出口７ｃはウォータポンプ４の吸込口４ｂにサーモ出口通路２０２ｃを介して接続されている。

ラジエータ用サーモスタット７は、この種の冷却装置に一般に用いられる公知の感温式の切替弁であって、閉弁状態であるときには冷却水入口７ｂ（ラジエータ６接続口）と冷却水出口７ｃとの間を遮断し、開弁状態のときに、それら冷却水入口７ｂと冷却水出口７ｃとを接続する構造となっている。

具体的に、ラジエータ用サーモスタット７は、弁体に変位を与える感熱部を備え、その感温部のサーモワックスの膨張・収縮によって作動する弁装置であって、冷却水温が比較的低い場合は、ラジエータ６とウォータポンプ４との間の冷却水通路を遮断（冷却水入口７ｂと冷却水出口７ｃとの間を遮断）して、ラジエータ６に冷却水を流さないようになっている。一方、エンジン１の暖機完了後、すなわち冷却水温度が比較的高い場合には、その冷却水温に応じてラジエータ用サーモスタット７が開弁（冷却水入口７ｂと冷却水出口７ｃとが連通）してラジエータ６に冷却水の一部が流れるようになっている。

なお、ラジエータ用サーモスタット７の冷却水入口７ａ（ヒータ５接続口）と冷却水出口７ｃとは常に連通しており、その冷却水入口７ａから冷却水出口７ｃに向けて流れる冷却水が上記感温部に接触するようになっている。

また、ラジエータ用サーモスタット７は、上記感温部の周辺水温（≒サーモワックス温度）が、後述するブロック用サーモスタット１００の開弁温度（例えば７０℃）よりも高い水温（例えば８２℃以上）になったときに開弁するように設定されている。

ヒータ系通路２０２にはヒータ５が接続されており、ウォータポンプ４から吐出した冷却水が［ヘッド内冷却水通路２１→ヒータ５→ラジエータ用サーモスタット７→ウォータポンプ４］の順で循環する。ヒータ５は、冷却水の熱を利用して車室内を暖房するための熱交換器であって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んで配置されている。つまり、車室内の暖房時（ヒータＯＮ時）には送風ダクト内を流れる空調風をヒータ５（ヒータコア）に通過させて温風として車室内に供給する一方、それ以外（例えば冷房時）のとき（ヒータＯＦＦ時）には空調風がヒータ５をバイパスするようになっている。

−ブロック用サーモスタット−
次に、この例の特徴部分であるブロック用サーモスタット１００の一例について、図１及び図２〜図４を参照して説明する。

この例のブロック用サーモスタット１００は、感温式の切替弁であって、フレーム１０１、弁体１０２、圧縮コイルばね（リターンスプリング）１０３、及び、感温部１０４などを備えている。この例のブロック用サーモスタット１００は、図１に示すように、エンジン１の内部に設けた上記サーモスタット室１１に、弁体１０２の軸線（開閉方向）が水平方向に沿うように配置されている。

フレーム（バルブボディ）１０１は、段付きの略円筒形状の部材であって、その軸心が水平方向に沿って配置されている。フレーム１０１はサーモスタット室１１の壁体によって保持されている。フレーム１０１には、冷却水入口（開口部）１０１ａ及び冷却水出口（開口部）１０１ｂが設けられている。また、フレーム１０１には円環状のバルブシート（弁座）１０１ｃが設けられている。さらに、フレーム１０１には、後部側（ロッド１４２の突出側とは反対側）に、圧縮コイルばね１０３を受けるばね座１０１ｄが設けられている。

上記冷却水入口１０１ａは、１つであってもよいし、複数であってもよい。また、この例では、上記冷却水出口１０１ｂは複数設けられている。冷却水入口１０１ａは、図１に示すブロック内冷却水通路３１の内部に連通している。冷却水出口１０１ｂは、図１に示すヘッド内冷却水通路２１の冷却水出口２１ｂに連通している。

弁体１０２は、フレーム１０１の内部に、水平方向に沿って（当該フレーム１０１の軸方向に沿って）変位可能に設けられている。つまり、弁体１０２は、その軸線が水平方向に沿うように配設されている。弁体１０２は、図４に示すように、正面形状が円形の部材であって、その外周部が上記バルブシート１０１ｃに当接することによって当該ブロック用サーモスタット１００が閉弁状態になる（図２の状態）。この弁体１０２は、後述する感温部１０４のケース１４１に一体に取り付けられている。また、弁体１０２とフレーム１０１のばね座１０１ｄとの間に圧縮コイルばね１０３が挟み込まれており、その圧縮コイルばね１０３の弾性力によって、弁体１０２が冷却水出口１０１ｂ側（閉弁方向）に向けて付勢されている。

そして、この例の弁体１０２には、当該弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）に対して鉛直方向下側となる位置に貫通孔１０２ａが設けらており、この貫通孔１０２ａを通じて弁体１０２の上流側（冷却水入口１０１ａ側）と下流側（冷却水出口１０１ｂ側）とが連通する。このように貫通孔１０２ａは弁体１０２の軸線の真下に設けられており、図８に示すように、弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）と貫通孔１０２ａの中心との間には高低差がある。また、弁体１０２には、当該弁体１０２の軸線に対して鉛直方向上側となる位置に、エア（空気）抜き孔１０２ｂ及びジグル弁１０５が設けられている（ジグル弁については、例えば特開平１１−９３６６６号公報参照）。

感温部（感温筒）１０４は、弁体１０２に開閉方向（軸線方向）の変位を与える感温アクチュエータであって、ケース１４１及びロッド１４２を備えている。

ケース１４１は、円筒形状の容器であって、その軸心（感温部１０４の軸心）が水平方向（フレーム１０１の軸心）に沿うように配置されている。ロッド１４２は、弁体１０２の軸線方向（感温部１０４の軸心）に沿って延びる棒状の部材であって、ケース１４１に摺動自在に配設されている。ロッド１４２は、ケース１４１から冷却水出口１０１ｂ側（ヘッド内冷却水通路２１の冷却水出口２１ｂ側）に向けて突出している。ロッド１４２の突出側の端部はフレーム１０１に固定されている。そして、ケース１４１に弁体１０２が一体的に取り付けられている。弁体１０２の軸線とケース１４１の軸心（感温部１０４の軸心）とは一致している。

ケース１４１内には、当該ケース１４１の壁を介して伝わる熱に応じて膨張・収縮するサーモワックス１４３が充填されており、このサーモワックス１４３の膨張・収縮によってロッド１４２のケース１４１に対する突出量が変化するようになっている。なお、サーモワックス１４３はゴム等からなるシール材１４４によってケース１４１内に封止されている。

そして、以上の構造のブロック用サーモスタット１００において、感温部１０４のロッド１４２の吐出量（ケース１４１からの突出量）が最小である状態のときに、弁体１０２がバルブシート１０１ｃに当接する（図２）。この状態（閉弁状態）から、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が所定温度以上（開弁温度（例えば７０℃）以上）になると、感温部１０４内のサーモワックス１４３が膨張する。このサーモワックス１４３の膨張により、ケース１４１からのロッド１４２の突き出し量が大きくなって、感温部１０４及び弁体１０２が圧縮コイルばね１０３の弾性力に抗してバブルシート１０１ｃから離れる向き（開弁方向）に変位し、弁体１０２がバブルシート１０１ｃから完全に離れた状態（図３に示す状態）でブロック用サーモスタット１００が開弁状態となる。

また、図３に示す開弁状態から、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が低下し、サーモワックス１４３が収縮してロッド１４２の吐出量が小さくなると、圧縮コイルばね１０３の弾性力によって弁体１０２が閉弁方向に変位し、この弁体１０２の外周部がバルブシート１０１ｃに当接した状態（図２の状態）でブロック用サーモスタット１００は閉弁状態となる。

以上のように、この例のブロック用サーモスタット１００は、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が所定温度よりも低いときには閉弁状態となり、これによって、図１に示すエンジン１のブロック内冷却水通路３１が閉鎖され（弁体１０２に設けた貫通孔１０２ａを通じて微小量の冷却水は流れる）、シリンダブロック内（ブロック内冷却水通路３１）内の冷却水の流れが制限される。一方、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が所定温度（開弁温度：例えば７０℃）以上であるときには、ブロック用サーモスタット１００が開弁状態となり、シリンダブロック３（ブロック内冷却水通路３１）内に冷却水が流れる。

−動作説明−
次に、図１に示す冷却装置の冷却水の流れについて、図１及び図５〜図７を参照して説明する。この冷却装置の冷却水流れの形態としては、「冷間時」、「半暖機状態」及び「完全暖機状態」がある。図５は「冷間時（シリンダブロック暖機時）」を示している。図６は「半暖機状態」を示しており、図７は「完全暖機状態」を示している。なお、図５〜図７において、冷却水が流れている通路及びその流れ方向を実線の矢印で示し、冷却水が流れていない通路を破線で示している。

まず、冷間時は、ブロック用サーモスタット１００の感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が低い（例えば７０℃未満）ので、ブロック用サーモスタット１００が閉弁状態となり、ブロック内冷却水通路３１内への冷却水の流れが制限される（この状態を「ブロック内水停止状態」とも言う）。このようなブロック内水停止状態によって、シリンダブロック３の温度を早急に高めることができるので、シリンダのフリクションロス等を低減することができ、燃費の向上を図ることができる。

そして、このようなブロック内水停止状態（ブロック用サーモスタット１００が閉弁状態）のときには、図５に示すように、冷却水が［ウォータポンプ４→冷却水入口３１ａ→ガスケット１０の上流側連通路１０ａ→ヘッド内冷却水通路２１→冷却水出口２１ｂ→ヒータ５→ラジエータ用サーモスタット７→ウォータポンプ４］の順で流れる。つまり、ブロック内冷却水通路３１内の冷却水の流れを制限した状態で、ヘッド内冷却水通路２１に冷却水を流すことができる。

ただし、この例では、ブロック用サーモスタット１００の弁体１０２に貫通孔１０２ａを設けているので、図５の２点鎖線で示すように、ブロック内冷却水通路３１内（ブロック用サーモスタット１００の内部）に微小量の冷却水が流れる。ここで、この例では、弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）は水平方向に沿っており、しかも、弁体１０２に設けた貫通孔１０２ａは、当該弁体１０２の鉛直方向下側に配置されているので、これら弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）と貫通孔１０２ａの中心との高低差により、図８に示すように、ブロック用サーモスタット１００内を流れる冷却水のうちの熱水（太線）は上部（感温部１０４側）に流れて感温部１０４内のサーモワックス１４３を加熱する一方、冷水（細線）は温水にて下方に押し退けられて弁体１０２の貫通孔１０２ａから下流側（冷却水出口１０１ｂ側）に流出するようになる。これによって、シリンダブロック３内の冷却水（ブロック内冷却水通路３１内の冷却水）の最高温度をブロック用サーモスタット１００の感温部１０４にて感度よく感温することができる。

次に、エンジン１が半暖機状態（シリンダブロック暖機状態）になり、ブロック用サーモスタット１００の感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が所定温度以上（開弁温度以上）になると、ブロック用サーモスタット１００が開弁する。ブロック用サーモスタット１００が開弁すると、図６に示すように、上記したヘッド内冷却水通路２１への冷却水循環に加えて、ブロック内冷却水通路３１にも冷却水が流れる。つまり、ブロック用サーモスタット１００が開弁すると、冷却水が、［ウォータポンプ４→ブロック内冷却水通路３１→冷却水入口３１ａ→ガスケット１０の下流側連通路１０ｂ→ブロック用サーモスタット１００→冷却水出口２１ｂ→ヒータ５→ラジエータ用サーモスタット７→ウォータポンプ４］の順で流れるようになる。

そして、エンジン１が完全暖機状態になると、図７に示すように、ラジエータ用サーモスタット７が作動（開弁）してラジエータ６に冷却水の一部が流れるようになり、冷却水が回収した熱がラジエータ６から大気に放出される。

−作用・効果−
以上説明したように、この例の冷却装置によれば、ブロック用サーモスタット１００を、その弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）が水平方向に沿うように配置するとともに、弁体１０２の鉛直方向下側に貫通孔１０２ａを設けているので、暖機時においてシリンダブロック３（ブロック内冷却水通路３１）内の冷却水（熱水）をサーモスタット１００の感温部１０４に精度よく導くことができ、シリンダブロック３内の冷却水（ブロック内冷却水通路３１内の冷却水）の最高温度をブロック用サーモスタット１００の感温部１０４にて感度よく感温することができる。その結果として暖機性能が向上する。

また、この例の冷却装置では、弁体１０２の鉛直方向上側にエア抜き用のジグル弁１０５を設けているので、冷却装置（ヘッド内冷却水通路２１内、ブロック内冷却水通路３１内、及び、冷却水循環通路２００内など）への冷却水の注水時（初期またはメンテナンス時の冷却水注水時）において、図９の実線で示すように、ジグル弁１０５（エア抜き孔１０２ｂ）を通じてエアが弁体１０２の下流側に流出するようになるので、エンジン１内にエアが溜まることを確実に防止することができる。なお、冷却水注水時において、冷却水は、図９の破線で示すように、弁体１０２の下側の貫通孔１０２ａを通過して下流側に流れる。

−ブロック用サーモスタットの他の例−
次に、ブロック用サーモスタットの他の例について図１０を参照して説明する。

この例のブロック用サーモスタット１００Ａにおいても、図２〜図４に示すサーモスタット１００と同様に、フレーム１０１、弁体１０２、圧縮コイルばね（リターンスプリング）１０３、及び、感温部（感温筒）１０４などを備えている。

この例のブロック用サーモスタット１００Ａでは、バルブシート（弁座）１０１ｃであって弁体１０２の軸線に対し鉛直方向下側となる位置に、弁体１０２の上流側と下流側とを連通する貫通孔１１１ａを設けている点、及び、バルブシート１０１ｃであって弁体１０２の軸線に対し鉛直方向上側となる位置にエア抜き孔１１ｂ及びジグル弁１０５を設けている点に特徴があり、その他の構成については、図２〜図４に示すブロック用サーモスタット１００と基本的に同じである。

この例のブロック用サーモスタット１００Ａにおいても、感温部１０４のロッド１４２の吐出量（ケース１４１からの突出量）が最小である状態のときに、弁体１０２がバルブシート１０１ｃに当接する位置（図１０に示す閉弁位置）に配置される。この状態（閉弁状態）から、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が所定温度以上（開弁温度（例えば７０℃）以上）になると、感温部１０４内のサーモワックス１４３が膨張する。このサーモワックス１４３の膨張により、ケース１４１からのロッド１４２の突き出し量が大きくなって、感温部１０４及び弁体１０２が圧縮コイルばね１０３の弾性力に抗してバブルシート１０１ｃから離れる向き（開弁方向）に変位し、弁体１０２がバブルシート１０１ｃから完全に離れた状態でブロック用サーモスタット１００が開弁状態となる。

また、このような開弁状態から、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が低下し、サーモワックス１４３が収縮してロッド１４２の吐出量が小さくなると、圧縮コイルばね１０３の弾性力によって弁体１０２が閉弁方向に変位し、この弁体１０２の外周部がバルブシート１０１ｃに当接した状態でブロック用サーモスタット１００は閉弁状態となる。

このように、この例のブロック用サーモスタット１００Ａにおいても、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度に応じて閉弁状態から開弁状態に切り替わるので、この例のブロック用サーモスタット１００Ａを図１の冷却装置に適用した場合も、暖機時において、エンジン１のブロック内冷却水通路３１（シリンダブロック３）内の冷却水の流れを制限することができる。また、このようなブロック内水停止状態のときに、バルブシート１０１ｃに設けた貫通穴１１１ａを冷却水が通過することによって、ブロック内冷却水通路３１内（ブロック用サーモスタット１００Ａの内部）に微小量の冷却水が流れるようになるので（図５及び図８等参照）、上記と同じ理由により、暖機時にシリンダブロック３（ブロック内冷却水通路３１）内の冷却水（熱水）をサーモスタット１００Ａの感温部１０４に精度よく導くことができ、シリンダブロック３内の冷却水（ブロック内冷却水通路３１内の冷却水）の最高温度をブロック用サーモスタット１００Ａの感温部１０４にて感度よく感温することができる。その結果として暖機性能が向上する。

［実施形態２］
本発明の冷却装置の他の例について図１１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

この例の冷却装置においても、上記した［実施形態１］と同様に、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）４、ヒータ５、ラジエータ６、ラジエータ用サーモスタット７、ブロック用サーモスタット１００、及び、これら機器に冷却水を循環する冷却水循環通路２００Ａなどを備えており、ブロック用サーモスタット１００として、上記図２〜図４と同じ構造のものを適用している。

この例では、エンジン１のガスケット１０に上流側連通路を設けずに、下流側連通路１０ｂのみを設けている。また、シリンダヘッド２のヘッド内冷却水通路２１の上流側端部に冷却水入口２１ａを設けている。

そして、ヘッド内冷却水通路２１の冷却水入口２１ａをウォータポンプ４の吐出口４ａにヘッド入口通路２２１ａを介して接続している。また、そのヘッド入口通路２２１ａの途中にブロック入口通路２３１ａを接続し、このブロック入口通路２３１ａを上記ブロック内冷却水通路３１の冷却水入口３１ａに接続している。つまり、ウォータポンプ４の吐出口４ａをヘッド内冷却水通路２１の冷却水入口２１ａ及びブロック内冷却水通路３１の冷却水入口３１ａに接続している点（ガスケット１０に上流側連通路を無くした点）に特徴があり、その他の構成については、上記した［実施形態１］と基本的に同じある。

この例の冷却装置においても、暖機時にエンジン１のブロック内冷却水通路３１内（シリンダブロック３内）の冷却水の流れを制限することができる。すなわち、冷間時は、ブロック用サーモスタット１００の感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が低い（例えば７０℃未満）ので、ブロック用サーモスタット１００が閉弁状態となり、ブロック内冷却水通路３１内の冷却水の流れが制限される（この状態を「ブロック内水停止状態」とも言う）。このようなブロック内水停止状態によって、シリンダブロック３の温度を早急に高めることができるので、シリンダのフリクションロス等を低減することができ、燃費の向上を図ることができる。

また、この例においても、ブロック用サーモスタット１００の弁体１０２に貫通孔１０２ａを設けているので、暖機時（ブロック用サーモスタット１００の閉弁時）において、
図１１（Ａ）の２点鎖線で示すように、ブロック内冷却水通路３１内（ブロック用サーモスタット１００の内部）に微小量の冷却水が流れるようになる。したがって、上記と同様な理由により、暖機時にシリンダブロック３（ブロック内冷却水通路３１）内の冷却水（熱水）をサーモスタット１００の感温部１０４に精度よく導くことができ、シリンダブロック３内の冷却水（ブロック内冷却水通路３１内の冷却水）の最高温度をブロック用サーモスタット１００の感温部１０４にて感度よく感温することができる。

そして、このようにしてブロック用サーモスタット１００の感温部１０４が加熱され、感温部１０４内のサーモワックス１４３の温度が上昇して所定温度（開弁温度）以上になると、ブロック用サーモスタット１００が開弁する。ブロック用サーモスタット１００が開弁すると、図１１（Ｂ）に示すように、上記したヘッド内冷却水通路２１への冷却水循環に加えて、ブロック内冷却水通路３１にも冷却水が流れるようになる。その後に、エンジン１が完全暖機状態になると、上記した図７に示すように、ラジエータ用サーモスタット７が作動（開弁）してラジエータ６に冷却水の一部が流れるようになり、冷却水が回収した熱がラジエータ６から大気に放出される。

以上説明したように、この例においても、暖機時において、シリンダブロック３内の冷却水（ブロック内冷却水通路３１内の冷却水）の最高温度をブロック用サーモスタット１００の感温部１０４にて感度よく感温することができる。その結果として暖機性能が向上する。

しかも、この例では、ヘッド内冷却水通路２１に冷却水入口２１ａを設け、ヘッド内冷却水通路２１に冷却水を積極的に流す構成（ガスケット１０を通過させることなくヘッド内冷却水通路２１に冷却水を流す構成）としているので、冷却水循環系の圧損を少なくすることができ、ウォータポンプ４の負荷を低減することができる。その結果として燃費の改善を図ることができる。

［２系統冷却装置の一例］
次に、２系統冷却装置の一例について図１２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

この例では、エンジン１内に設けたサーモスタット室１２に、ブロック用サーモスタット１００を、弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）が鉛直方向に沿うように配置している。

この例に適用するブロック用サーモスタット１００は、上記した図２〜図４と同じ構造のものであり、したがって、この例においても、暖機時（ブロック用サーモスタット１００の閉弁時）に、図１２（Ａ）の２点鎖線で示すように、ブロック内冷却水通路３１に微小量の冷却水が流れるので、そのブロック内冷却水通路３１の冷却水の温度をブロック用サーモスタット１００の感温部１０４で感温することができる。そして、ブロック内冷却水通路３１の冷却水の水温が上昇して、感温部１０４内のサーモワックスの温度が所定温度（開弁温度）以上になると、ブロック用サーモスタット１００が開弁し、図１２（Ｂ）に示すように、ブロック内冷却水通路３１内にも冷却水が流れるようになる。

［２系統冷却装置の他の例］
次に、２系統冷却装置の他の例について図１３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

この例においても、ブロック用サーモスタット１００を、弁体１０２の軸線（感温部１０４の軸心）が鉛直方向に沿うように配置している。ただし、この例では、ブロック用サーモスタット１００の感温部１０４を、ブロック内冷却水通路３１の内部側に配置しており、暖機時（ブロック用サーモスタット１００の閉弁時）に、ブロック内冷却水通路３１内に流れる冷却水（図１３（Ａ）の２点鎖線）を感温部１０４で効率よく感温できるようにしている。そして、この例においても、ブロック内冷却水通路３１の冷却水の水温が上昇して、感温部１０４内のサーモワックスの温度が所定温度（開弁温度）以上になると、ブロック用サーモスタット１００が開弁し、図１３（Ｂ）に示すように、ブロック内冷却水通路３１内にも冷却水が流れるようになる。

なお、この図１３の例においては、上記した図１２の例に対し、ブロック用サーモスタット１００の冷却水入口１０１ａ及び冷却水出口１０１ｂが逆の形態となる。

−他の実施形態−
以上の例では、エンジン１の内部であって、ブロック内冷却水通路３１とヘッド内冷却水通路２１とを連通する下流側連通路１０ｂ付近にブロック用サーモスタット１００を設けているが、本発明はこれに限られることなく、ブロック内冷却水通路３１内の冷却水の流れを制限できるのであれば、他の場所にブロック用サーモスタット１００を配置してもよい。例えば、ブロック内冷却水通路の冷却水出口側にサーモスタット室を設け、そのサーモスタット室にブロック用サーモスタットを配置するようにしてもよい。

以上の例では、エンジンによって駆動される機械式ウォータポンプを備えた冷却装置に本発明を適用した例について説明したが、これに限られることなく、電動ウォータポンプを備えた冷却装置にも本発明は適用可能である。

以上の例では、ヒータ（熱交換器）が組み込まれた冷却装置に本発明を適用した例を示したが、ヒータに加えて、例えば、排気熱回収器、ＥＧＲクーラ、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｌｕｉｄ）ウォーマ、及び、ＡＴＦクーラなどの他の熱交換器の１つもしくは複数が組み込まれた冷却系にも本発明を適用できる。また、これらのヒータや熱交換器が組み込まれていない冷却装置にも本発明は適用可能である。

以上の例では、車両の搭載される内燃機関の冷却装置に本発明を適用した例について説明したが、これに限られることなく、車両用内燃機関以外の内燃機関の冷却装置に対しても本発明は適用が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関（エンジン）の冷却装置に利用可能であり、さらに詳しくは、暖機時において内燃機関のシリンダブロック内の冷却水の流れを制限するサーモスタットを備えた冷却装置に有効に利用することができる。

１ エンジン（内燃機関）
２ シリンダヘッド
２１ ヘッド内冷却水通路（ヘッド側ウォータジャケット）
３ シリンダブロック
３１ ブロック内冷却水通路（ブロック側ウォータジャケット）
３１ａ 冷却水入口
１０ ガスケット
１０ｂ 下流側連通路
４ ウォータポンプ
６ ラジエータ
７ サーモスタット（ラジエータ用サーモスタット）
１００ サーモスタット（ブロック用サーモスタット）
１０１ａ 冷却水入口
１０１ｂ 冷却水出口
１０１ｃ バルブシート（弁座）
１０２ 弁体
１０２ａ 貫通孔
１０２ｂ エア抜き孔
１０４ 感温部
１４２ ロッド
１４３ サーモワックス
１０５ ジグル弁
２００ 冷却水循環通路

Claims (3)

1. 冷却水の循環によって内燃機関を冷却する冷却装置であって、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたヘッド内冷却水通路と、前記内燃機関のシリンダブロック内に形成されたブロック内冷却水通路と、冷却水の温度が所定水温よりも低いときに前記ブロック内冷却水通路内の冷却水の流れを制限するサーモスタットとを備えた内燃機関の冷却装置において、
   前記サーモスタットは、弁体と、冷却水の温度が所定温度以上になったときに前記弁体を開弁方向に変位させる感温部とを備え、前記弁体の軸線が水平方向に沿うように当該サーモスタットが配置されているとともに、前記弁体の鉛直方向下側に、当該弁体の上流側と下流側とを連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記弁体の鉛直方向上側に空気抜き用のジグル弁が設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
3. 請求項１または２記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記サーモスタットは、前記内燃機関の内部であって前記ブロック内冷却水通路と前記ヘッド内冷却水通路とを連通する連通路付近に設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。

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