特開 2024-142098 ウォータアウトレット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142098

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】ウォータアウトレット

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/04 20060101AFI20241003BHJP

   F01P 11/16 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F01P11/04 B

F01P11/16 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054093

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000228741

【氏名又は名称】日本サーモスタット株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(72)【発明者】

【氏名】西村 哲弥

(72)【発明者】

【氏名】松本 直也

(72)【発明者】

【氏名】冨永 敬幸

(72)【発明者】

【氏名】渡部 晋治

(72)【発明者】

【氏名】武田 雅史

(72)【発明者】

【氏名】吉村 友汰

(72)【発明者】

【氏名】中島 純

(57)【要約】

【課題】内燃機関の冷却液出口の温度検知精度を良好にできるウォータアウトレットを提供する。
【解決手段】流路形成室１０には、冷却液が整流壁１５の内側から第一出口１１へ向かう第一流路Ｆ１と、冷却液が前記整流壁の内側から前記整流壁の長さ方向の先端で折り返し、前記整流壁の外側を通って第二出口１２へ向かう第二流路Ｆ２が形成され、前記第一流路と前記第二流路とが重なり合う領域に温度センサ７の感温部７ａが配置される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の冷却液出口に取り付けられて、前記内燃機関との間に流路形成室を形成し、
ラジエータに通じる主通路に接続される第一接続部と、
前記ラジエータを迂回するバイパス路に接続される第二接続部と、を備え、
前記流路形成室には、冷却液の入口、第一出口、及び第二出口が形成され、
前記内燃機関から流出した冷却液が、前記入口から前記流路形成室へ流入し、前記第一出口から前記第一接続部、又は前記第二出口から前記第二接続部へ流出するようになっており、
前記入口と前記第二出口との間から第一出口側へ延びる整流壁を備え、
前記整流壁からみて前記入口側を前記整流壁の内側、前記第二出口側を前記整流壁の外側として、
前記流路形成室には、
冷却液が前記整流壁の内側から前記第一出口へ向かう第一流路と、
冷却液が前記整流壁の内側から前記整流壁の長さ方向の先端で折り返し、前記整流壁の外側を通って前記第二出口へ向かう第二流路が形成され、
前記第一流路と前記第二流路とが重なり合う領域に温度センサの感温部が配置される
ことを特徴とするウォータアウトレット。

【請求項2】

前記第一出口の外周縁の前記第二出口と最も近い位置と、前記整流壁の外側先端とを結ぶ仮想線を引き、前記整流壁と前記仮想線とで前記流路形成室を前記入口側と前記第二出口側に区画したとき、
前記感温部は、前記整流壁及び仮想線の前記入口側の領域に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載のウォータアウトレット。

【請求項3】

前記第一流路を横切る方向へ延びる邪魔板を備え、
前記邪魔板が前記第一流路の前記感温部よりも前記第一出口側に位置する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウォータアウトレット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の冷却液出口に設けられるウォータアウトレットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関（エンジン）の冷却液出口には、ウォータアウトレットが取り付けられている。特許文献１には、複数の接続部を有し、各接続部にラジエータ、暖房熱交換器等の各種装置に通じる管路がそれぞれ接続されるウォータアウトレットが開示されている。このウォータアウトレットには、温度センサが取り付けられていて、内燃機関から流出した冷却液の温度を検知できる。
また、特許文献２には、内燃機関から流出した冷却液がラジエータを介して内燃機関へ戻る主通路と、内燃機関から流出した冷却液をそのまま内燃機関へ戻すバイパス路と、主通路の冷却液の温度に応じてバイパス路を開閉するサーモスタットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２１４０６４号公報

【特許文献2】特開２００６－７０７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関から流出した冷却液の温度を温度センサで検知する場合、温度センサの感温部を内燃機関における冷却液出口の至近に配置するのが好ましい。しかし、温度センサの位置は、車両を構成する他の部品のレイアウトによって制約を受けて、自由に設定できない。
また、ウォータアウトレットに各種管路を接続するための接続部の位置も、車両のレイアウトによって自由に設定できない。そして、管路の開閉状況によっては、ウォータアウトレットを通過する冷却液の流れに淀みが生じることがあり、この部分に温度センサの感温部が位置すると、内燃機関の冷却液出口の温度を正確に検知するのが難しい。
そこで、本発明は、内燃機関の冷却液出口の温度検知精度を良好にできるウォータアウトレットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記した課題を解決するため本発明に係るウォータアウトレットは、内燃機関の冷却液出口に取り付けられて、前記内燃機関との間に流路形成室を形成する。ウォータアウトレットは、ラジエータに通じる主通路に接続される第一接続部と、前記ラジエータを迂回するバイパス路に接続される第二接続部と、を備える。
前記流路形成室には、冷却液の入口、第一出口、及び第二出口が形成され、前記内燃機関から流出した冷却液が、前記入口から前記流路形成室へ流入し、前記第一出口から前記第一接続部、又は前記第二出口から前記第二接続部へ流出するようになっている。
ウォータアウトレットは、前記入口と前記第二出口との間から第一出口側へ延びる整流壁を備える。前記整流壁からみて前記入口側を前記整流壁の内側、前記第二出口側を前記整流壁の外側として、前記流路形成室には、冷却液が前記整流壁の内側から前記第一出口へ向かう第一流路と、冷却液が前記整流壁の内側から前記整流壁の長さ方向の先端で折り返し、前記整流壁の外側を通って前記第二出口へ向かう第二流路が形成される。そして、前記第一流路と前記第二流路とが重なり合う領域に温度センサの感温部が配置される。

【0006】

前記構成によれば、主通路が開いている場合、内燃機関の冷却液出口から流出し、入口から流路形成室に流入した冷却液は第一出口へ向かって第一流路を流れる。その一方主通路が閉じている場合、入口から流路形成室に流入した冷却液は第二出口へ向かって第二流路を流れる。温度センサの感温部は、主通路の開閉によらず冷却液の流れがある第一流路と第二流路の重複部に設けられる。このため、温度センサによる内燃機関の冷却液出口の温度検知精度を良好にできる。

【0007】

また、前記ウォータアウトレットにおいて、前記第一出口の外周縁の前記第二出口と最も近い位置と、前記整流壁の外側先端とを結ぶ仮想線を引き、前記整流壁と前記仮想線とで前記流路形成室を前記入口側と前記第二出口側に区画したとき、前記感温部が前記整流壁及び仮想線の前記入口側の領域に位置してもよい。このようにすると、前記入口側の領域の整流壁近くに温度センサの感温部を設ければ、感温部を第一流路と第二流路の重複部に配置し易い。よって、温度センサの温度検知精度の低下を確実に抑制できる。

【0008】

また、前記ウォータアウトレットは、前記第一流路を横切る方向へ延びる邪魔板を備え、前記邪魔板が前記第一流路の前記感温部よりも前記第一出口側に位置してもよい。
このようにすると、邪魔板によって入口から第一出口へ向かう冷却液の流量が抑制されるので、第二出口へ向かう冷却液の流量を確保できる。さらに、邪魔板が感温部より下流に設けられるので、温度センサの感温性を良好にできる。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るウォータアウトレットによれば、内燃機関の冷却液出口の温度検知精度を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施の形態に係るウォータアウトレットを含むエンジン冷却システムの一状態を示す概略構成図である。

【図2】図２は、本実施の形態に係るウォータアウトレットを含むエンジン冷却システムの他の状態を示す概略構成図である。

【図3】図３は、本実施の形態に係るウォータアウトレットを裏側から見た斜視図である。

【図4】図４は、温度センサの感温部の配置領域を示すウォータアウトレットの裏側の斜視図である。

【図5】図５は、シリンダヘッドにウォータアウトレットを取り付けた状態の正面図である。

【図6】図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。

【図7】図７は、ウォータアウトレットの流路形成室における第一流路を示す説明図である。

【図8】図８は、ウォータアウトレットの流路形成室における第二流路を示す説明図である。

【図9】図９は、本実施の形態に係るウォータアウトレットの変形例であって、ウォータアウトレットを裏側から見た斜視図である。

【図10】図１０は、従来のエンジン冷却システムの一例を模式的に示す概略構成図である。

【図11】図１１は、従来のウォータアウトレットを裏側から見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施の形態に係るウォータアウトレットを図面に基づき説明する。
図１、図２は、内燃機関としてのエンジン２０を冷却するためのエンジン冷却システムの一例を示す概略図であり、本実施の形態に係るウォータアウトレット１００を含む。図１は、そのエンジン冷却システムの第一の状態を示す。第一の状態では、エンジン２０とラジエータ６０との連通がサーモスタット７０によって遮断されている。図２は、エンジン冷却システムの第二の状態を示す。第二の状態では、エンジン２０とラジエータ６０との連通が許容された状態を示す。

【0012】

図１、図２に示すように、エンジン（内燃機関）２０には、冷却回路が接続される。この冷却回路は、エンジン２０の冷却液出口２１から流出した冷却液がラジエータ６０を介してエンジン２０へ戻る主通路３１と、冷却液出口２１から流出した冷却液がラジエータ６０を介さずに（ラジエータ６０を迂回して）エンジン２０へ戻るバイパス路３２とを備える。主通路３１とバイパス路３２はラジエータ６０の下流で合流し、エンジン２０の冷却液入口２２に接続される。冷却液入口２２には、エンジン２０へ冷却液を送り込むウォータポンプ８０が設けられる。主通路３１とバイパス路３２は、ラジエータ６０とウォータポンプ８０との間で合流する。この合流部にサーモスタット７０が設けられる。サーモスタット７０は、バイパス路３２の冷却液温度に応じて主通路３１を開閉する。

【0013】

具体的に、冷却液温度がサーモスタット７０の開弁温度よりも低い場合、サーモスタット７０は主通路３１を閉じ、バイパス路３２を開く。これにより、図１に示すように、エンジン２０から流出した冷却液は、バイパス路３２を通過してラジエータ６０を介さずにエンジン２０へ戻る。その一方、冷却液温度がサーモスタット７０の開弁温度よりも高くなると、サーモスタット７０が主通路３１を開く。これにより、図２に示すように、エンジン２０から流出した冷却液は、主通路３１を通り、ラジエータ６０で冷やされてエンジン２０へ戻る。
図２では、サーモスタット７０が主通路３１を開いた状態で、サーモスタット７０がバイパス路３２を閉じている。しかし、バイパス路３２は、常時開いていてもよい。

【0014】

エンジン２０の冷却液出口２１には、ウォータアウトレット１００が取り付けられる。ウォータアウトレット１００には、主通路３１を構成する管路と、バイパス路３２を構成する管路が接続される。換言すると、エンジン２０から流出した冷却液は、ウォータアウトレット１００で分岐して、各管路へ導かれる。ウォータアウトレット１００には、エンジン出口側の冷却液の温度を検知する後述の温度センサ７（図３）が取り付けられる。そして、エンジン２０と、ウォータアウトレット１００と、温度センサ７とを備えて、内燃機関装置Ｄが構成される。

【0015】

エンジン２０は、シリンダをピストンが往復運動し、この往復運動を回転運動に変換するシリンダブロック２４と、シリンダブロック２４の上に配置されるシリンダヘッド２５とを備える。シリンダブロック２４は、その周囲に冷却液のブロック側ウォータジャケット２８を有する。ブロック側ウォータジャケット２８は、シリンダブロック２４を冷却する冷却液の流路を有する。また、シリンダヘッド２５は、その周囲に配置されるヘッド側ウォータジャケット２９を有する。ヘッド側ウォータジャケット２９は、シリンダヘッド２５を冷却する冷却液の流路を有する。
ブロック側ウォータジャケット２８の流路とヘッド側ウォータジャケット２９の流路は連通している。そして、ブロック側ウォータジャケット２８に、冷却液入口２２が設けられる。また、ヘッド側ウォータジャケット２９に、冷却液出口２１が設けられる。

【0016】

図３は、本実施の形態に係るウォータアウトレット１００を裏側から見た斜視図である。ウォータアウトレット１００は、例えば合成樹脂で形成される。ウォータアウトレット１００は、冷却液出口２１を覆うようにシリンダヘッド２５（図５）にボルト（図示せず）で固定される。このウォータアウトレット１００は、シリンダヘッド２５との間に空間を形成するように凹みをもつ本体部１と、この本体部１の底１ａ側から外側へ立ち上がるように設けられる第一接続部２及び第二接続部３と、本体部１の開口縁から外周側へ張り出す環状のフランジ４とを備える。

【0017】

第一接続部２には、図１、図２に示す主通路３１を構成する管路の一端が接続される。一方、第二接続部３には、図１、図２に示すバイパス路３２を構成する管路の一端が接続される。

【0018】

図３に示すようにウォータアウトレット１００の本体部１は、凹形状で、シリンダヘッド２５から離れる方向に窪む。シリンダヘッド２５側にも、ウォータアウトレット１００から離れる方向に窪む凹部２５ｂ（図６）が設けられている。シリンダヘッド２５とウォータアウトレット１００との間に、シリンダヘッド２５から流出した冷却液が流れ込む流路形成室１０が形成される。

【0019】

シリンダヘッド２５から流出した冷却液は、冷却液出口２１から流路形成室１０に流入する。この冷却液の流れを流路形成室１０側からみると、エンジン２０の冷却液出口２１は、冷却液の入口９となる。つまり、エンジン２０の冷却液出口２１と流路形成室１０の入口９は、一つ（共通）の開口であり、当該開口をエンジン２０側から見たときに冷却液出口２１といい、流路形成室１０側からみたときに入口９という。

【0020】

このことから、流路形成室１０において、冷却液の入口９は、シリンダヘッド２５側に形成される。また、流路形成室１０のウォータアウトレット１００側には、冷却液の出口となる第一出口１１と第二出口１２が形成される。第一出口１１は、第一接続部２の冷却液の入口となり、冷却液は第一接続部２から主通路３１へ流れる。第二出口１２は、第二接続部３の冷却液の入口となり、冷却液は第二接続部３からバイパス路３２へ流れる。

【0021】

図３、図４、図７、図８には、第一出口１１及び第二出口１２に対する入口９の位置を明確にするため、入口９の位置を二点鎖線の楕円で示している。シリンダヘッド２５にウォータアウトレット１００が取り付けられた状態（ウォータアウトレット取付状態）で、シリンダヘッド２５に接するウォータアウトレット１００の接合面４０に対して垂直に交わる方向から見たとき（平面視）、流路形成室１０の入口９、第一出口１１、及び第二出口１２は、三角状に配置される。

【0022】

フランジ４には、複数のボルト孔４ａが設けられている。これらボルト孔４ａにボルト（図示せず）が挿通されてシリンダヘッド２５に対しボルト締めされるようになっている。
また、フランジ４には、シリンダヘッド２５に接する接合面４０と、この接合面４０に対して窪む溝４ｂとが形成される。この溝４ｂは環状で、ウォータアウトレット取付状態で凹形状の本体部１の開口を取り囲むように配置される。溝４ｂには、環状のガスケット６が嵌る。
フランジ４がシリンダヘッド２５にボルトで固定されたウォータアウトレット取付状態で、本体部１の開口とシリンダヘッド２５の凹部２５ｂの開口が向かい合い、フランジ４の接合面４０とシリンダヘッド２５の接合面との間がガスケット６でシールされる。これにより、流路形成室１０の冷却液がシリンダヘッド２５とウォータアウトレット１００との接合部から漏れるのを防止できる。

【0023】

前述のように、本体部１の形状は、凹形状である。その本体部１の内側には、本体部１の底１ａからシリンダヘッド２５へ向けて立ち上がるように整流壁１５が設けられる。また、本体部１の中央部に、温度センサ７が取り付けられている。
整流壁１５は、基端が本体部１の周壁１ｂに連なり、先端が底１ａの中央部分まで延びる。整流壁１５は、平面視で流路形成室１０の入口９と第二出口１２の間に位置し、第二出口１２側へ膨らむように若干湾曲する（緩いカーブを描く）。また、整流壁１５の高さ方向の先端は、フランジ４とシリンダヘッド２５との接合面に沿う方向から見たとき（側面視）、接合面近くに位置する。
この整流壁１５は、流路形成室１０の入口９から第一出口１１へ向かう冷却液の流れを促す。その一方、流路形成室１０の入口９から第二出口１２へ向かう冷却液の流れに対しては、整流壁１５が妨げとなり、冷却液が整流壁１５を迂回して第二出口１２へ向かうように促す。このように、整流壁１５は、流路形成室１０の入口９と第二出口を隔てるように設けられる。

【0024】

説明の便宜上、整流壁１５からみて入口９側を整流壁１５の内側、整流壁１５からみて第二出口１２側を整流壁１５の外側とする。図９に示すように、この整流壁１５を設けることにより、流路形成室１０には、入口９から流入した冷却液が整流壁１５の内側を通り、整流壁１５に促されるように第一出口１１へ流れる第一流路Ｆ１が形成される。また、流路形成室１０には、入口９から流入した冷却液が整流壁１５の内側を通り、整流壁１５の長さ方向の先端１５ｂで折り返して整流壁１５の外側を通って第二出口１２へＵターンするように流れる第二流路Ｆ２が形成される。

【0025】

温度センサ７は、温度を検知するための感温部７ａを有する。図８に示すように温度センサ７は、接合面２５ａ，４０に対して略垂直に、本体部１の底１ａから感温部７ａを流路形成室１０に挿し込むように設けられる。この感温部７ａは、第一流路Ｆ１と第二流路Ｆ２が重複する領域に配置される。
図４を参照して、本実施の形態では、第一出口１１の外周縁における第二出口１２と最も近い位置と、整流壁１５の外側１５ｂ先端とを結ぶ仮想線Ｌ１を引き、整流壁１５と仮想線Ｌ１とで流路形成室１０を入口９側の領域Ｅ１と、第二出口１２側の領域Ｅ２とに区画したとき、感温部７ａは、整流壁１５の先端１５ｂ近傍であって、入口９側の領域Ｅ１に位置する。

【0026】

以下、本実施形態に係るウォータアウトレット１００の作用効果について、図１０、図１１に示す従来の構造と比較して説明する。

【0027】

まず、図１１に示す従来のウォータアウトレット２００とエンジン５０との間に形成された流路形成室２０１には、入口２０３から第一出口２０４へ向かう冷却液の流れ（第一流路ｒ１）と、入口２０３から第二出口２０５へ向かう冷却液の流れ（第二流路ｒ２）が形成される。そして、温度センサ２５０は、第一流路ｒ１を流れる冷却液の温度を検知するようになっている。

【0028】

図１０を参照して、第一出口２０４は、ラジエータ６０に接続される主通路３１に通じている。この主通路３１は、バイパス路３２の温度に応じてサーモスタット７０で開閉される。そして、主通路３１が閉じられた場合、冷却液は第一出口２０４を介して移動しなくなる。これにより、図１１中、流路形成室２０１の入口２０３と第一出口２０４の間で冷却液の流れに淀みが生じる。この淀みが生じた部分に感温部２５０ａが位置すると、温度センサ２５０の温度検知精度が低下してしまい、エンジン５０の冷却液出口５１の温度を正確に検知できない。

【0029】

これに対して、本実施の形態のウォータアウトレット１００は整流壁１５を備える。これにより、流路形成室１０には、冷却液が整流壁１５の内側から第一出口１１へ向かう第一流路Ｆ１と、冷却液が整流壁１５の内側から整流壁１５の長さ方向の先端で折り返し、整流壁１５の外側を通って第二出口１２へ向かう第二流路Ｆ２が形成される。そして、第一流路Ｆ１と第二流路Ｆ２とが重なり合う領域に温度センサ７の感温部７ａが配置される。

【0030】

第二出口１２は、サーモスタット７０が感温するバイパス路３２に接続されている。このバイパス路３２は、主通路３１をサーモスタット７０が閉じた場合であっても、バイパス流路３２にはサーモスタット７０感温用に冷却液の流れがある。このため、主通路３１が閉じて第一出口１１を介した冷却液の移動がなくなったとしても、第二出口１２を介した冷却液の移動があり、第二流路Ｆ２を冷却液が流れる。本実施の形態では、温度センサ７の感温部７ａが第一流路Ｆ１と第二流路Ｆ２の重複部に位置するので、温度センサ７が常に冷却液の流れのある部分の温度を検知でき、冷却液出口２１の温度検知精度を良好にできる。
さらに、ウォータアウトレット１００の底１ａに整流壁１５を設けることで、ガスケット６の反力でウォータアウトレット１００が反るように変形するのを抑制できる。これにより、ガスケット６のシール性を良好に維持できる。

【0031】

また、本実施の形態では、第一出口１１の外周縁の第二出口１２に最も近い位置と、整流壁１５の外側先端とを結ぶ仮想線Ｌ１を引き、整流壁１５と仮想線Ｌ１とで流路形成室１０を入口９側の領域Ｅ１と第二出口１２側の領域Ｅ２とに区画したとき、温度センサ７の感温部７ａが入口側の領域Ｅ１に位置する。そして、当該領域Ｅ１の整流壁１５の近くに温度センサ７の感温部７ａを設ければ、感温部７ａを第一流路Ｆ１と第二流路Ｆ２の重複部に配置し易く、温度センサ７の温度検知精度の低下を確実に抑制できる。

【0032】

なお、図９に示すように、ウォータアウトレット１００が、第一流路Ｆ１を横切る方向へ延びる邪魔板１６を備えてもよい。この邪魔板１６は、第一流路Ｆ１の感温部７ａより第一出口１１側に位置する。当該構成によれば、邪魔板１６によって入口９から第一出口１１へ向かう冷却液の流量が抑制されるので、第二出口１２へ向かう冷却液の流量を確保できる。さらに、邪魔板１６が感温部７ａより下流に設けられるので、温度センサ７の感温性を良好にできる。
そして、整流壁１５と邪魔板１６の高さ等を変更することで、ラジエータ６０側への流量と、バイパス路３２側への流量を調節できる。尚、邪魔板１６を省略してもよい。

【0033】

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0034】

２ 第一接続部
３ 第二接続部
７ 温度センサ
７ａ 感温部
９ 入口
１０ 流路形成室
１１ 第一出口
１２ 第二出口
１５、２３ 整流壁
１６ 邪魔板
２０ エンジン（内燃機関）
２１ 冷却液出口
２５ シリンダヘッド
３１ 主通路
３２ バイパス路
６０ ラジエータ
１００ ウォータアウトレット
Ｄ 内燃機関装置
Ｆ１ 第一流路
Ｆ２ 第二流路
Ｌ１ 仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】