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JP6358243B2 - 車両用機関冷却装置 - Google Patents

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JP6358243B2
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Description

本発明は、エンジン等の機関に液体を循環して冷却する車両用機関冷却装置に関する。
特許文献１には、エンジン停止時において、外気温が低下して冷却液が凍結する前に、凍結防止チューブ及びウォータジャケット内の一部冷却液をリザーブタンク内に回収する凍結防止機構を備えた内燃機関の冷却装置が提案されている。このように、凍結防止機構を備えることで、冷却液の凍結による体積膨張でエンジンや冷却液の循環路等の損傷が発生するのを防止することができる。
特開２０００−２５７４３０号公報
しかしながら、特許文献１では、ラジエタを含むエンジンの冷却水が循環するエンジン冷却回路に対して遮断可能に設けられた冷却液循環回路を備える場合には、遮断された冷却液循環回路の凍結による破損を防止できないため、改善の余地がある。
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、エンジン冷却循環回路に対して遮断可能に接続された冷却液循環回路を有する場合の凍結による破損を防止することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、エンジンと熱交換器とに冷却液を循環させるためのエンジン冷却回路と、前記エンジン冷却回路に接続され、前記エンジン冷却回路内の圧力変化を吸収するために冷却液を貯留するリザーブタンクと、車両に搭載された機器に冷却液を循環させるための少なくとも１以上の冷却液循環回路と、前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを連通した連通状態、及び前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを遮断した遮断状態の何れかの状態に選択的に切り替える切替部と、イグニッションスイッチがオフされ、かつ予め定めた液温度閾値より低い冷却液の温度が検出された場合、及び予め定めた外気温閾値より低い外気温が検出された場合の少なくとも一方の場合に、前記連通状態になるよう前記切替部を制御する制御部と、を備える。
請求項１に記載の発明によれば、エンジン冷却回路では、冷却水がエンジンを循環することでエンジンが冷却水により冷却され、冷却水が熱交換器を循環することで冷却水の熱が放熱される。
リザーブタンクはエンジン冷却回路に接続されて冷却液が貯留され、エンジン冷却回路内の圧力変化がリザーブタンクにより吸収される。
切替部では、エンジン冷却回路と冷却液循環回路とを連通した連通状態、及びエンジン冷却回路と冷却液循環回路とを遮断した遮断状態の何れかの状態に選択的に切り替えられる。
そして、制御部では、イグニッションスイッチがオフされた場合に、エンジン冷却回路と冷却液循環回路とが連通状態になるよう切替部が制御される。すなわち、イグニッションスイッチがオフされた場合にエンジン冷却回路と冷却液循環回路が連通状態とされるので、冷却液循環回路に凍結が発生してもエンジン冷却回路を介してリザーブタンクに凍結による圧力を逃がすことができる。従って、エンジン冷却回路に対して遮断可能に接続された冷却液循環回路を有する場合の凍結による破損を防止できる。
また、制御部は、イグニッションスイッチがオフされ、かつ冷却液の温度が予め定めた液温度閾値より低い温度が検出された場合、及び外気温が予め定めた外気温閾値より低い温度が検出された場合の少なくとも一方の場合に、連通状態になるよう切替部を制御する。すなわち、冷却液の凍結が発生する虞がある場合のみ、制御部による制御を行う。
なお、請求項２に記載の発明のように、冷却液を循環させる循環部を更に備え、制御部が、イグニッションスイッチがオフされた場合に、連通状態になるよう切替部を制御し、かつ冷却液の温度が予め定めた安定状態になるまで冷却液が循環するよう循環部を制御してもよい。これにより、連通状態においてエンジン冷却回路部分が先に凍結した後に冷却液循環回路部分が凍結してリザーブタンクに圧力を逃がせなくなることを防止することが可能となる。なお、予め定めた安定状態としては、例えば、冷却液の温度が予め定めた時間変化しないことが検出された場合を適用することができる。或いは、循環部によって冷却水を循環しても冷却水の温度が変化しない予め定めた時間経過した場合を適用してもよい。
また、請求項３に記載の発明のように、エンジンと熱交換器とに冷却液を循環させるためのエンジン冷却回路と、前記エンジン冷却回路に接続され、前記エンジン冷却回路内の圧力変化を吸収するために冷却液を貯留するリザーブタンクと、車両に搭載された機器に冷却液を循環させるための少なくとも１以上の冷却液循環回路と、前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを連通した連通状態、及び前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを遮断した遮断状態の何れかの状態に選択的に切り替える切替部と、イグニッションスイッチがオフされた場合に、前記連通状態になるよう前記切替部を制御し、イグニッションスイッチがオンされた場合に、冷却液の未凍結が検出されるまで前記連通状態を維持するよう前記切替部を制御する制御部と、を備えてもよい。
また、請求項１又は請求項２の発明において、制御部は、請求項４に記載の発明のように、イグニッションスイッチがオンされた場合、冷却液の未凍結が検出されるまで連通状態を維持するよう切替部を更に制御してもよい。これにより、イグニッションスイッチがオンされて連通状態から遮断状態に移行したときに冷却水が凍結して循環回路が破損するのを防止できる。また、請求項３又は請求項４の発明において、未凍結は、請求項５に記載の発明のように、外気温、冷却水の温度、または冷却液を循環させる循環部を駆動させたときの駆動量に基づいて検出してもよい。ここで、未凍結は冷却液が凍結していない状態のことをいい、一部が凍結して冷却液の循環が可能な状態も含むものとする。また、循環部の駆動させたときの駆動量は、例えば、循環部としてのウォータポンプを回転させたときの電流値を適用できる。
以上説明したように本発明によれば、エンジン冷却回路に対して遮断可能に接続された冷却液循環回路を有する場合の凍結による破損を防止することができる、という効果がある。
第１実施形態に係る車両用機関冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る車両用機関冷却装置の制御系の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る車両用機関冷却装置の制御部で行われる処理の一部を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両用機関冷却装置の制御部で行われる処理の一部を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る車両用機関冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第３実施形態に係る車両用機関冷却装置の変形例の概略構成を示す模式図である。 第４実施形態に係る車両用機関冷却装置の概略構成を示す模式図である。 第４実施形態に係る車両用機関冷却装置の冷房運転中の動作例を示す図である。 第４実施形態に係る車両用機関冷却装置の暖房運転中（エンジン暖機中）の動作例を示す図である。 第４実施形態に係る車両用機関冷却装置の暖房運転中（エンジン暖機後でエンジン廃熱が十分ある場合）の動作例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置の概略構成を示す模式図である。
本実施形態に係る車両用機関冷却装置１０は、冷却液としての冷却水を循環させるための循環回路を複数備えている。具体的には、本実施形態では、図１に示すように、エンジン冷却回路としての循環回路Ａ１２、及び冷却液循環回路としての循環回路Ｂ１４の２つの循環回路を備えた例を説明する。
循環回路Ａ１２は、発熱体としてのエンジン１６を冷却水が循環する循環路であり、循環部としてのエンジンウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１８によって冷却水が循環される。エンジン１６内は、ウォータジャケット内を冷却水が循環する。詳細には、循環回路Ａ１２には、冷却水の熱を放熱する熱交換器としてのラジエタ２０がサーモスタット１９を介して接続されて、サーモスタット１９の開閉に応じてラジエタ２０へ冷却水が循環される。すなわち、冷却水の冷却が必要となる予め定めた温度以下では、サーモスタット１９が閉鎖状態となり、ラジエタ２０への冷却水の循環が行われず、バイパス経路ＢＰを冷却水が流れることでエンジン１６内を循環する。そして、冷却水の温度が予め定めた温度を超えた場合に、サーモスタット１９が開放してラジエタ２０へ冷却水が循環されて放熱される。なお、循環回路Ａ１２のエンジンウォータポンプ１８は、エンジン１６の駆動によって動作する機械式のウォータポンプを適用してもよいし、電気的に動作する電動ウォータポンプを適用してもよい。本実施形態では、電気式のウォータポンプを適用した例として説明する。また、サーモスタット１９についても電気式のものを適用してもよいし、機械式のものを適用してもよい。
循環回路Ａ１２には、冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられている。水温センサ２２は、例えば、エンジンブロックや、エンジンブロックに接続された循環路、サーモスタット１９が収納されるサーモスタットハウジング等に設けられる。
ラジエタ２０には、循環回路Ａ１２等の循環回路中の冷却水の熱膨張による圧力変化を吸収するために冷却水を貯留するリザーブタンク２４が接続されている。
一方、循環回路Ｂ１４は、車両に搭載された各種機器を冷却水が循環する循環路であり、冷却水と熱交換可能な機器が設けられている。本実施形態では、図１に示すように、機器Ａ２６及び機器Ｂ２８の２つの機器が循環回路Ｂ１４に設けられた例を示す。なお、機器としては、例えば、車室内を暖房するためのヒータコアや、排熱回収器、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）等を適用することができる。
また、循環回路Ｂ１４は、循環回路Ａ１２に２方弁３０を介して接続されており、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とが連通状態、及び遮断状態の何れかに選択的に切替可能とされている。
また、循環回路Ｂ１４においても、循環部としてのウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）３２が設けられており、循環回路Ｂ１４内の冷却水の循環がウォータポンプ３２を駆動することにより行われる。特に、２方弁３０によって循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とが遮断状態とされた場合に、ウォータポンプ３２によって循環回路Ｂ１４内の冷却水の循環が行われる。２方弁３０が連通状態の場合には、エンジンウォータポンプ１８によって冷却水を循環可能であるので、ウォータポンプ３２は駆動してもしなくてもよい。
続いて、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１０の制御系の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る車両用機関冷却装置１０は、上述のエンジンウォータポンプ（以下、ＥＮＧウォータポンプ）１８やウォータポンプ３２等の動作や、２方弁３０の開閉等を制御する制御部４０を備えている。
制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むマイクロコンピュータで構成されている。
制御部４０には、上述の水温センサ２２、外気温センサ３６、ＥＮＧウォータポンプ１８、切替部としての２方弁用アクチュエータ３８、及びウォータポンプ３２が接続されている。なお、水温センサ２２及び外気温センサ３６は検出部に対応する。
水温センサ２２は、冷却水の温度を検出して検出結果を制御部４０に出力し、外気温センサ３６は、外気温を検出して検出結果を制御部４０に出力する。なお、本実施形態では、外気温センサ３６が制御部４０に直接接続された例を示すが、空調装置等の他の装置を介して外気温の検出結果を取得してもよい。
ＥＮＧウォータポンプ１８は、上述したように、エンジン１６に設けられ、駆動されることにより、循環路に沿って冷却水を循環させる。
２方弁用アクチュエータ３８は、２方弁３０の開放及び閉鎖を駆動するためのアクチュエータであり、駆動されることにより、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４の連通状態と遮断状態との切替が行われる。
ウォータポンプ３２は、駆動されることにより、上述したように循環回路Ｂ１４の冷却水を循環させる。
制御部４０は、水温センサ２２の検出結果に基づいて、２方弁用アクチュエータ３８を制御し、暖機運転中は暖機運転を早期に終了させるよう、２方弁３０を閉じて循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１２を遮断状態になるように制御する。そして、エンジン１６が完全暖機状態になり、循環回路Ａ１２の冷却水の温度が十分上がったら、２方弁３０を開放して循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１２とを連通状態になるように制御する。
ところで、循環回路Ａ１２は、ラジエタ２０を介してリザーブタンク２４が接続されているので、車両が停止してイグニッションスイッチがオフされた後に循環回路Ａ１２の冷却水が凍結して膨張してもラジエタ２０を介してリザーブタンク２４に圧力が逃げる。しかしながら、循環回路Ｂ１４は、２方弁３０によって循環回路Ａ１２と遮断状態とされた場合、循環回路Ｂ１４内の冷却水が凍結すると、圧力の逃げ場がなく破損する可能性がある。
そこで、本実施形態では、車両が停止してイグニッションスイッチがオフされた場合に、冷却水の凍結に備えて２方弁３０を開放してリザーブタンク２４が接続された循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とを連通状態にしてシステム作動を終了するようになっている。
また、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とを連通状態にしてシステム作動を終了した後にシステム作動を開始する場合には、冷却水の未凍結が検出されるまで連通状態を維持するよう制御部４０が２方弁用アクチュエータ３８の駆動を制御する。これにより、イグニッションスイッチがオンされて各循環回路が遮断状態へ移行したときに冷却水が凍結して循環回路Ｂ１４が破損することを防止できる。なお、冷却水が凍結しているか否かの判断は、例えば、凍結しているときにＥＮＧウォータポンプ１８を回転させた場合、電流値が増加するので、ウォータポンプ１８を回転させたときの電流値が予め定めた電流値より大きい場合に凍結していると判断してもよい。或いは、外気温または水温から冷却水が凍結しているか否かを検出してもよい。また、冷却水の未凍結の検出の代わりに、冷却水を循環させて水温が安定するまで連通状態を維持してもよい。ここで、未凍結は冷却液が凍結していない状態のことをいい、一部が凍結して冷却液の循環が可能な状態も含むものとする。
次に、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１０の制御部４０で行われる具体的な処理について説明する。図３は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１０の制御部４０で行われる処理の一部を示すフローチャートである。なお、図３の処理は、制御部４０で行われる処理のうち特徴的な一部分を抜粋したものである。
ステップ１００では、制御部４０が、外気温センサ３６及び水温センサ２２の検出結果を取得することにより、外気温及び水温を取得してステップ１０２へ移行する。
ステップ１０２では、制御部４０が、図示しないイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされたか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。
ステップ１０４では、制御部４０が、外気温が所定値より低いか否かを判定する。該判定は、循環回路Ａ１２及び循環回路Ｂ１４の凍結が発生する虞がある予め定めた外気温閾値より低い外気温が検出されたか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０６へ移行し、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。
ステップ１０６では、制御部４０が、水温が所定値より低いか否かを判定する。該判定は、循環回路Ａ１２及び循環回路Ｂ１４の凍結が発生する虞がある予め定めた水温閾値より低い水温が検出されたか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。
ステップ１０８では、制御部４０が、２方弁用アクチュエータ３８を駆動することにより、２方弁３０を開放して、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とを連通状態に制御してステップ１１０へ移行する。これにより、循環回路Ａ１２及び循環回路Ｂ１４が連通状態となるので、冷却水の凍結が発生してもリザーブタンク２４に凍結による膨張時の圧力を逃がすことができ、エンジン１６や循環経路の破損を防止できる。
ステップ１１０では、制御部４０が、終了処理等を行うことでシステムを停止して一連の処理を終了する。
このように、本実施形態では、イグニッションがオフされた場合に、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とを連通状態にするので、凍結してもリザーブタンク２４に凍結の膨張による圧力を逃がすことができ、機器の損傷を防止できる。
なお、上記の実施形態におけるステップ１０４及びステップ１０６の少なくとも一方は省略してもよい。すなわち、イグニッションスイッチがオフされた場合に外気温及び水温の少なくとも一方に関係なく２方弁３０を連通状態にしてもよい。
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る車両用機関冷却装置について説明する。第２実施形態に係る車両用機関冷却装置は、第１実施形態に対して制御部４０で行う処理が異なるのみであるため、構成の説明は省略する。
第２実施形態では、イグニッションスイッチがオフされた後に、ウォータポンプ（ＥＮＧウォータポンプ１８やウォータポンプ３２）を作動することにより、循環回路中の冷却水の温度を均一にするようにしたものである。すなわち、循環回路Ａ１２が先に凍結して続いて循環回路Ｂ１４が凍結すると循環回路Ｂ１４の圧力をリザーブタンク２４に逃がすことができなくなってしまうので、循環回路の冷却水の温度を均一にすることで、これを防止するようにしたものである。
図４は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置の制御部で行われる処理の一部を示すフローチャートである。なお、図４の処理は、制御部４０で行われる処理のうち特徴的な一部分を抜粋したものである。また、第１実施形態と同一処理については同一符号を付して説明する。
ステップ１００では、制御部４０が、外気温センサ３６及び水温センサ２２の検出結果を取得することにより、外気温及び水温を取得してステップ１０２へ移行する。
ステップ１０２では、制御部４０が、図示しないイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされたか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。
ステップ１０４では、制御部４０が、外気温が所定値より低いか否かを判定する。該判定は、循環回路Ａ１２及び循環回路Ｂ１４の凍結が発生する虞がある予め定めた温度より低い外気温が検出されたか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０６へ移行し、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。
ステップ１０６では、制御部４０が、水温が所定値より低いか否かを判定する。該判定は、循環回路Ａ１２及び循環回路Ｂ１４の凍結が発生する虞がある予め定めた温度より低い水温が検出されたか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。
ステップ１０８では、制御部４０が、２方弁用アクチュエータ３８を駆動することにより、２方弁３０を開放して、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とを連通状態に制御してステップ１２０へ移行する。これにより、循環回路Ａ１２及び循環回路Ｂ１４が連通状態となるので、冷却水の凍結が発生してもリザーブタンク２４に凍結による膨張時の圧力を逃がすことができ、エンジン１６や循環経路の破損を防止できる。
ステップ１２０では、制御部４０が、ウォータポンプ（ＥＮＧウォータポンプ１８及びウォータポンプ３２）を作動してステップ１２２へ移行する。なお、制御部４０は、ステップ１２０で、ＥＮＧウォータポンプ１８及びウォータポンプ３２の少なくとも一方を作動するように制御してもよい。
ステップ１２２では、制御部４０が、水温センサ２２の検出結果を取得することにより、水温を取得してステップ１２４へ移行する。
ステップ１２４では、制御部４０が、水温が安定しているか否かを判定する。具体的には、ウォータポンプにより冷却水を循環させることで、水温が予め定めた安定状態として予め定めた時間変化しないことが検出されたか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１２２に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１１０へ移行する。
ステップ１１０では、制御部４０が、ウォータポンプの停止等を含む終了処理等を行うことでシステムを停止して一連の処理を終了する。
このように、本実施形態でも、イグニッションスイッチがオフされた場合に、循環回路Ａ１２と循環回路Ｂ１４とを連通状態にするので、凍結してもリザーブタンク２４に凍結の膨張による圧力を逃がすことができ、機器の損傷を防止できる。
また、本実施形態では、ウォータポンプを更に駆動して冷却水の温度を均一にするので、各循環回路が連通状態においてに循環回路Ａ１２の部分が先に凍結した後に循環回路Ｂの部分が凍結して圧力を逃がせなくなることを防止することが可能となる。
なお、上記の実施形態におけるステップ１０４及びステップ１０６の少なくとも一方は省略してもよい。すなわち、イグニッションスイッチがオフされた場合に外気温及び水温の少なくとも一方に関係なく２方弁３０を連通状態としてウォータポンプを作動してもよい。
また、本実施形態では、ステップ１２４において水温を検出して水温が安定したか否かを判定するようにしたが、これに限るものではない。例えば、実験等により水温が安定するまでの時間を予め求めて当該時間を経過したか否かを判定することで、ウォータポンプを予め定めた時間駆動してもよい。
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る車両用機関冷却装置について説明する。図５は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置の概略構成を示す模式図である。なお、第１実施形態と同一構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
上記の各実施形態では、冷却水が循環する２つの循環回路を備えた例を説明したが、本実施形態では、３つの循環回路を備える例を説明する。すなわち、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１１では、図５に示すように、循環回路Ａ１２、循環回路Ｂ１４、及び循環回路Ｃ４２を備え、冷却液循環回路として循環回路Ｃ４２が上記の実施形態に対して追加されている。
循環回路Ａ１２は、上記の実施形態と同一構成であり、循環回路Ｂ１４は、上記の実施形態の機器Ａ２６として排熱回収器２７が設けられ、機器Ｂ２８としてヒータコア２９が設けられている。
循環回路Ｃ４２は、切替部としての４方弁４４を介して循環回路Ｂ１４に接続されて、電池４６が冷却水の循環路中に設けられている。すなわち、循環回路Ｃ４２は、冷却水の熱を利用して電池４６の温度調整が可能とされている。例えば、電池４６の温度が低い場合には電池４６が活性状態にないため、２方弁３０及び４方弁４４により、循環回路Ａ１２、循環回路Ｂ１４、及び循環回路Ｃ４２を連通状態にすることで、冷却水の熱を利用して電池４６の温度を上昇させることができる。そして、電池４６の温度が活性状態の温度になった場合に、４方弁４４により循環回路Ｂ１４と循環回路Ｃ４２とを遮断状態にすることで、必要以上に電池４６を加熱することを防止できる。或いは、電池４６の温度が極端に高くなった場合に、冷却水に放熱することで冷却することもできる。なお、４方弁４４の駆動は、上記の実施形態の２方弁３０と同様にアクチュエータを用いて制御部４０が制御する。
このように３つの循環回路を備える場合も、上記の各実施形態と同様に、イグニッションがオフされた場合に、２方弁３０を連通状態にすると共に、４方弁４４も連通状態にすれば、凍結の膨張による圧力をリザーブタンク２４に逃がし、機器の損傷を防止できる。具体的な制御部４０の処理は、上記の各実施形態におけるステップ１０８において、２方弁３０を連通状態にする際に、４方弁４４も連通状態にするよう制御部がアクチュエータを制御すればよい。
また、循環回路Ａ１２、循環回路Ｂ１４、及び循環回路Ｃ４２を連通状態にしてシステム作動を終了した後にシステム作動を開始する場合は、上述のように、制御部４０が冷却水の未凍結が検出されるまで各循環回路の連通状態を維持するよう制御してもよい。
なお、第３実施形態は、図６に示すように、循環回路Ｂ１４にＥＧＲクーラ４８を更に備えると共に、循環回路Ｃ４２に循環部としてのウォータポンプ５０を更に備えてもよい。また、図６では、ウォータポンプ５０の追加に合わせて、循環回路Ｃ４２の圧力調整のために連通路Ｐも追加している。このように、ウォータポンプ５０を追加することで、循環回路Ｃ４２が循環回路Ｂ１４から遮断されているときも電池４６に冷却水を循環させることができ、電池４６の内部温度を均一にすることが可能となる。また、ウォータポンプ５０を更に設けて第２実施形態のようにイグニッションオフ時に冷却水を循環させる場合には、ウォータポンプ５０を作動してもしなくてもよい。
（第４実施形態）
続いて、第４実施形態に係る車両用機関冷却装置について説明する。図７は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置の概略構成を示す模式図である。なお、第１実施形態と同一構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
第４実施形態に係る車両用機関冷却装置１３は、冷却水が循環する４つの循環回路を備える例であり、図７に示すように、循環回路Ａ１２、循環回路Ｂ１４、循環回路Ｃ５２、及び循環回路Ｄ５４を備えている。すなわち、冷却液循環回路として循環回路Ｃ５２及び循環回路Ｄ５４が第１、２実施形態に対して追加されている。
循環回路Ａ１２は、上記の各実施形態と同一構成であり、循環回路Ｂ１４は、第３実施形態の変形例（図６）と同様の構成とされている。
循環回路Ｃ５２は、４方弁４４を介して循環回路Ｂ１４に接続されており、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）５６、水冷コンデンサ５８、及びウォータポンプ５０が設けられている。
Ｔ／Ｍ５６は、車両の変速機であり、冷却水により温度調整が可能とされている。また、水冷コンデンサ５８は、冷媒サイクル６０に含まれる熱交換器である。冷媒サイクル６０は、コンプレッサ６２、チラー６４、水冷コンデンサ５８、及び膨張弁６６を含む。すなわち、コンプレッサ６２によって冷媒を圧縮し、膨張弁６６により冷媒を膨張させながら冷媒を循環させることで、圧縮された冷媒の熱を水冷コンデンサ５８で放熱して冷却水を加熱し、膨張された冷媒にチラー６４で熱を吸熱させることで冷却水を冷却する。
循環回路Ｄ５４は、２つの３方弁６８、７０を介して循環回路Ｃ５２に接続されて、第２ラジエタ７２、クーラコア７４、上述のチラー６４、及び循環部としてのウォータポンプ７６が設けられている。
また、循環回路Ｄ５４には、クーラコア７４、３方弁６８、及び第２ラジエタ７２の間に３方弁７８が更に設けられ、チラー６４、３方弁７０、及び第２ラジエタ７２の間に３方弁８０が設けられている。
なお、各弁（４方弁４４及び３方弁６８、７０、７８、８０）は、切替部に対応し、２方弁３０と同様にアクチュエータ（図示省略）により駆動され、アクチュエータの動作は制御部４０によって制御される。
また、図７では、ラジエタ２０と第２ラジエタ７２が反対側に設けられた図を示すが、実際は、第２ラジエタ７２はラジエタ２０の風上側に設けられ、冷却風は第２ラジエタ７２、ラジエタ２０の順に通過する。
第４実施形態に係る車両用機関冷却装置１３の動作例について説明する。図８は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１３の冷房運転中の動作例を示す図である。
冷房運転の際には、制御部４０が各弁を図８に示す状態になるように各弁のアクチュエータを制御する。すなわち、２方弁３０が開放され、冷却水は２方弁３０を通り、排熱回収器２７、ヒータコア２９に並列に流れてＥＮＧウォータポンプ１８に吸引される。サーモスタット１９が開いた場合、エンジン１６から出た冷却水はラジエタ２０にも流れる。
一方、水冷コンデンサ５８を出た冷却水は、４方弁４４、Ｔ／Ｍ５６、３方弁６８、第２ラジエタ７２、及び３方弁７０を通って水冷コンデンサ５８に戻るよう循環する。これにより、水冷コンデンサ５８及びＴ／Ｍ５６で冷却水が受熱した熱が、第２ラジエタ７２で外気に放熱される。
また、チラー６４を出た冷却水は、クーラコア７４、３方弁７８、及び３方弁８０を通ってチラー６４へ戻るよう循環される。これによりクーラコア７４で車室内を空調する空気を冷却して冷風を送風するようになっている。
図９は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１３の暖房運転中（エンジン暖機中）の動作例を示す図である。
エンジン暖機中の暖房運転の際には、制御部４０が各弁を図９に示す状態になるように各弁のアクチュエータを制御する。すなわち、２方弁３０は閉鎖され、エンジン１６から出た冷却水は、バイパス経路ＢＰを通ってＥＮＧウォータポンプ１８に吸引される。これにより、循環回路Ａ１２の冷却水がエンジン１６によって加熱されて早期に暖機運転を終了することができる。
一方、水冷コンデンサ５８を出た冷却水は４方弁４４、ヒータコア２９、ＥＧＲクーラ４８、排熱回収器２７、４方弁４４、Ｔ／Ｍ５６、３方弁６８、及び３方弁７０を通って水冷コンデンサ５８に戻るよう循環する。
また、チラー６４を出た冷却水は、クーラコア７４、３方弁７８、及び第２ラジエタ７２を通ってチラー６４に戻るよう循環する。このとき、第２ラジエタ７２では、冷却水が外気から吸熱する。
図１０は、本実施形態に係る車両用機関冷却装置１３の暖房運転中（エンジン暖機後でエンジン廃熱が十分ある場合）の動作例を示す図である。
エンジン暖機後でエンジン廃熱が十分ある場合の暖房運転の際には、制御部４０が各弁を図１０に示す状態になるように各弁のアクチュエータを制御する。すなわち、２方弁３０は開放され、冷却水は２方弁３０を通り、排熱回収器２７、ヒータコア２９に並列に流れＥＮＧウォータポンプ１８に吸引される。
一方、水冷コンデンサ５８を出た冷却水は、４方弁４４、Ｔ／Ｍ５６、３方弁６８、及び３方弁７０を通って水冷コンデンサ５８に戻るよう循環される。このとき、冷却水はＴ／Ｍ５６を加熱する。
一方、チラー６４を出た冷却水は、クーラコア７４、３方弁７８、第２ラジエタ７２、及び３方弁８０を通ってチラー６４へと戻るよう循環される。このとき、第２ラジエタ７２では、冷却水が外気から吸熱する。
このような構成でも、上記の各実施形態と同様に、イグニッションスイッチがオフされた場合に、各循環回路が連通するよう各弁のアクチュエータを制御部４０が制御すれば、凍結の膨張による圧力をリザーブタンク２４に逃がし、機器の損傷を防止できる。具体的には、図７に示すように、２方弁３０を開放し、４方弁４４を循環回路Ｂ１４と循環回路Ｃ５２とを連通する状態にする。また、３方弁６８は、循環回路Ｃ５２を介して循環回路Ｄ５４を循環回路Ｂ１４に連通する状態とし、３方弁７０は、３方弁６８と３方弁７０との間の流路を水冷コンデンサ５８に連通する状態とする。また、３方弁７８は、クーラコア７４を含む流路を循環回路Ｃ５２に連通する状態とし、３方弁８０は、３方弁７８と３方弁８０との間の流路をチラー６４側に連通する状態とする。すなわち、制御部４０が、全流路がリザーブタンク２４と連通した状態になるよう各弁のアクチュエータを制御する。これにより、冷却水が凍結してもリザーブタンク２４に凍結の膨張による圧力を逃がすことができ、機器の損傷を防止できる。
また、イグニッションオフされた場合に各循環回路を連通すると共に、第２実施形態のように、冷却水を循環させてもよい。この場合、ウォータポンプは、全て駆動してもよいが、ＥＮＧウォータポンプ１８のみを駆動してもよいし、他のウォータポンプを駆動してもよい。
また、本実施形態においても、各循環回路を連通状態にしてシステム作動を終了した後にシステム作動を開始する場合は、制御部４０が冷却水の未凍結が検出されるまで各循環回路の連通状態を維持するよう制御してもよい。
なお、第４実施形態では、冷却液循環回路として３つの循環液回路を備える例を説明したが、４以上の冷却液回路を備えても、イグニッションスイッチがオフされた場合に、全ての循環液回路を連通状態にすれば、上記の各実施形態と同様の効果が得られる。
また、上記の実施形態における制御部４０で行われる処理は、プログラムを実行することにより行われるソフトウエア処理としてもよいし、ハードウエアで行う処理としてもよい。或いは、ソフトウエア及びハードウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。また、ＲＯＭに記憶されるプログラムは、各種記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。
さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
１０、１１、１３ 車両用機関冷却装置
１２ 循環回路Ａ（エンジン冷却回路）
１４ 循環回路Ｂ（冷却液循環回路）
１６ エンジン
１８ ＥＮＧウォータポンプ（循環部）
２０ ラジエタ（熱交換器）
２２ 水温センサ（検出部）
２４ リザーブタンク
２６ 機器Ａ
２７ 排熱回収器
２８ 機器Ｂ
２９ ヒータコア
３０ ２方弁（切替部）
３２、５０、７６ ウォータポンプ（循環部）
３６ 外気温センサ（検出部）
３８ ２方弁用アクチュエータ（切替部）
４０ 制御部
４２、５２ 循環回路Ｃ（冷却液循環回路）
４４ ４方弁（切替部）
４６ 電池
４８ ＥＧＲクーラ
５４ 循環回路Ｄ（冷却液循環回路）
６８、７０、７８、８０ ３方弁（切替部）

Claims (5)

  1. エンジンと熱交換器とに冷却液を循環させるためのエンジン冷却回路と、
    前記エンジン冷却回路に接続され、前記エンジン冷却回路内の圧力変化を吸収するために冷却液を貯留するリザーブタンクと、
    車両に搭載された機器に冷却液を循環させるための少なくとも１以上の冷却液循環回路と、
    前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを連通した連通状態、及び前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを遮断した遮断状態の何れかの状態に選択的に切り替える切替部と、
    イグニッションスイッチがオフされ、かつ予め定めた液温度閾値より低い冷却液の温度が検出された場合、及び予め定めた外気温閾値より低い外気温が検出された場合の少なくとも一方の場合に、前記連通状態になるよう前記切替部を制御する制御部と、
    を備えた車両用機関冷却装置。
  2. 冷却液を循環させる循環部を更に備え、
    前記制御部が、イグニッションスイッチがオフされた場合に、前記連通状態になるよう前記切替部を制御し、かつ冷却液の温度が予め定めた安定状態になるまで冷却液が循環するよう前記循環部を制御する請求項１に記載の車両用機関冷却装置。
  3. エンジンと熱交換器とに冷却液を循環させるためのエンジン冷却回路と、
    前記エンジン冷却回路に接続され、前記エンジン冷却回路内の圧力変化を吸収するために冷却液を貯留するリザーブタンクと、
    車両に搭載された機器に冷却液を循環させるための少なくとも１以上の冷却液循環回路と、
    前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを連通した連通状態、及び前記エンジン冷却回路と前記冷却液循環回路とを遮断した遮断状態の何れかの状態に選択的に切り替える切替部と、
    イグニッションスイッチがオフされた場合に、前記連通状態になるよう前記切替部を制御し、イグニッションスイッチがオンされた場合に、冷却液の未凍結が検出されるまで前記連通状態を維持するよう前記切替部を制御する制御部と、
    を備えた車両用機関冷却装置。
  4. 前記制御部は、イグニッションスイッチがオンされた場合、冷却液の未凍結が検出されるまで前記連通状態を維持するよう前記切替部を更に制御する請求項１又は請求項２に記載の車両用機関冷却装置。
  5. 前記未凍結は、外気温、冷却水の温度、または冷却液を循環させる循環部を駆動させたときの駆動量に基づいて検出する請求項３又は請求項４に記載の車両用機関冷却装置。
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