JPH0326252Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、冷媒の気化潜熱をを利用した内燃
機関の沸騰冷却装置に関する。

（従来の技術） エンジンウオータジヤケツトとラジエータとの
間で冷却水を循環させる水冷冷却装置はラジエー
タの能率及び寸法上の制限並びに水の熱容量の関
係上、要求放熱量を満足させるためには大量の冷
却水を循環させる必要があり、このためにウオー
タポンプが大きな駆動損失になつており、またエ
ンジン運転条件に応じて冷却水を適温に可変制御
するのは困難である。

そこで、冷却水の気化潜熱を利用して少量の冷
却水循環量でエンジン冷却を行なえるようにした
冷却装置が提案されている。これは、ウオータジ
ヤケツトに貯溜した冷却水（液相冷媒）をエンジ
ン発生熱で沸騰させ、この発生蒸気を放熱器（コ
ンデンサ）で凝縮液化してウオータジヤケツトに
戻すというサイクルで冷却を行なうものである
（実開昭57−18714号、特願昭58−145467号等）。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このような冷却装置にあつては、ウ
オータジヤケツト内の冷媒液面を検出する手段と
して液面センサを取付け、冷却運転時に蒸発によ
つてウオータジヤケツト内の冷媒液面がセンサの
レベルよりも低下すると、供給ポンプを駆動して
コンデンサ側から液化冷媒を送るようになつてい
るが、これだと供給ポンプの駆動、停止が頻繁に
行なわれるため、その断続音が騒音として耳につ
きやすいということがあつた。

また、供給ポンプを停止したときに、冷媒の流
れの勢いによつて冷媒の供給がすぐには止まら
ず、このためウオータジヤケツト内の液面がセン
サのレベルよりも上昇して適正レベルに保つこと
ができず、冷却状態に悪影響を及ぼすという問題
があつた。

（問題点を解決するための手段） この考案は、大部分を液相冷媒で満たしたエン
ジンウオータジヤケツトと内部を気相状に保つた
コンデンサとを、上部の冷媒蒸気を流す蒸気通路
とコンデンサからの液化冷媒を供給ポンプを介し
て戻す冷媒通路とで連通して冷媒が循環する閉回
路を形成し、コンデンサに強制冷却風を供給する
冷却フアンを設けた内燃機関を沸騰冷却装置にお
いて、前記供給ポンプとしてエンジン回転力に基
づいて常時駆動される機械駆動ポンプを設ける一
方、ウオータジヤケツトを前記コンデンサのロワ
タンクに接続する逃がし通路と、ウオータジヤケ
ツトの液面に追従する浮子及びこの浮子に連動し
て前記液面が所定値以上に上昇したときに前記逃
がし通路を開く弁を備えた弁手段とを設ける。

（作用） したがつて、供給ポンプが常時駆動されると共
に、ウオータジヤケツト内の液面に追従する弁手
段の作動によりウオータジヤケツト内の冷媒液面
が所定レベルにあるときは逃がし通路が開かれる
ため、供給ポンプの駆動によりウオータジヤケツ
トに送られる冷媒は余剰分が逃がし通路からコン
デンサのロワタンクへと的確に戻されるようにな
る。これにより、騒音のもととなるポンプの断続
音が解消されると同時に、ウオータジヤケツト内
の冷媒液面が常に適正レベルに保たれるのであ
る。

（実施例） 第１図はこの考案に係る沸騰冷却装置の一実施
例を示すもので、まず基本的構造を説明すると、
１はエンジン（本体）、２は大部分が水等の液相
冷媒で満たされるウオータジヤケツト、３はウオ
ータジヤケツト２からの冷媒蒸気を冷却液化する
コンデンサ、４はコンデンサ３からの液化冷媒を
貯溜するロワタンク、５はロワタンク４の貯溜冷
媒をウオータジヤケツト２へと戻す供給ポンプ、
６はコンデンサ３に強制冷却風を供給する冷却フ
アンである。

ウオータジヤケツト２はエンジン１のシリンダ
及び燃焼室を包囲するようにシリンダブロツク１
ａ及びシリンダヘツド１ｂにかけて形成され、そ
の内部には所定量の液相冷媒が封入されている。
ウオータジヤケツト２の上方部分は冷媒蒸気が充
満する気相空間になつており、多気筒エンジンで
は前記気相空間は各気筒部間で相互に連通され
る。

ウオータジヤケツト２はその気相空間に面して
接続した蒸気通路７を介してコンデンサ入口部に
連通している。

コンデンサ３のロワタンク４は冷媒通路８を介
してウオータジヤケツト２に連通し、ウオータジ
ヤケツト２とコンデンサ３との間で冷媒が循環す
る閉回路を形成する。

コンデンサ３は自動車の場合走行風が流通する
位置に設けられ、冷却フアン６はその前面または
背面側に位置してコンデンサ３に強制冷却風を供
給する。供給ポンプ５は冷媒通路８の途中に位置
し、ロワタンク４に溜つた液相冷媒をウオータジ
ヤケツト２へと圧送する（後述する）。

１０は制御回路であり、ウオータジヤケツト２
内の冷媒液面を検出する手段（後述する）と蒸気
通路７に設けられた温度センサ１２及びエンジン
運転状態を検出するその他の手段（図示せず）と
ともに制御系統を形成している。

温度センサ１２は、冷媒の温度または圧力から
エンジン温度を検出し、エンジン温度に応じた出
力を実温度信号として制御回路１０に付与する。

制御回路１０はこの温度センサ１２からの実温
度の検出値とともにエンジン回転、燃料供給量等
を周知のセンサ類を介し検出してエンジンの運転
状態を判別し、前記実温度との比較に基づいてそ
のときの運転状態に応じた所定のエンジン温度に
なるように冷却フアン６の作動または停止を制御
する。

エンジン運転状態と制御温度値との関係は、こ
れをエンジンの仕様や目的、用途に応じて自由に
設定できることは言うまでもないが、一般に自動
車用エンジンでは市街地走行時のように負荷また
は回転速度が低い運転域では比較的高温に保ち、
高速高負荷域では温度が低下するように図る。

上記構成に基づく冷却系統としての基本的な作
用について説明すると、ウオータジヤケツト２内
の液相冷媒は、エンジン燃焼熱をうけて加熱され
ると、そのときの系内の圧力に応じた沸点に達し
たところで沸騰を開始し、気化潜熱を奪つて蒸発
気化する。

このとき、冷媒はエンジン１の高温部ほど盛ん
に沸騰して気化潜熱相当分の冷却を行なうことに
なるので、燃焼室やシリンダ壁はほぼ均一の温度
に保たれる。このことから、異常燃焼等の不都合
を生じない限界温度の近くにまで燃焼室全体の温
度を高めることが可能になる。

上記沸騰冷却作用の結果発生した冷媒蒸気は蒸
気通路７を介してウオータジヤケツト２の気相空
間からコンテンサ３へと流れ、コンデンサ３での
外気との熱交換により冷却されて凝縮液化し、逐
次ロワタンク４に貯溜される。

この場合、コンデンサ３の内部は気相になつて
おり、高温の冷媒蒸気がコンデンサ３を構成する
金属面との間の良好な熱伝達状態の下に温度差の
大きい外気で冷されることになるたへめ、液相で
放熱する場合よりも大幅に放熱効率が高められ
る。

コンデンサ３で液化しロワタンク４に貯溜され
た冷媒は、供給ポンプ５により再びウオータジヤ
ケツト２へと戻されるのであり、以上の繰り返し
により沸騰冷却が続けられる。

冷媒の気化潜熱は極めて大きく、またコンデン
サ３での高い放熱、凝縮作用が得られることか
ら、少量の冷媒でエンジンを効率良く冷却するこ
とができ、その冷却温度を運転条件に応じて応答
良く制御することが可能となる。

そして、このような沸騰冷却装置において、ウ
オータジヤケツト２とロワタンク４とを接続する
逃がし通路１３が形成される。

この逃がし通路１３は冷媒通路８とは別に設け
られ、その途中に次のような弁手段が介装され
る。

即ち、弁手段として、冷媒液面に応じて上下に
変位する浮子１７と、この浮子１７と共に変位し
て逃がし通路１３を開閉する弁１８とが設けられ
る。

逃がし通路１３は、ウオータジヤケツト２内の
冷媒液面が適正レベルとなる位置に開口されると
共に、これと同レベルで逃がし通路１３を分岐し
て浮子１７を収装するフロート室１９が形成され
る。

浮子１７の下部にはフロート室１９の底部を水
密的に貫通するロツド２０を介して弁１８が取り
付けられ、この弁はウオータジヤケツト２内の冷
媒液面が適正レベル以上のとき逃がし通路１３を
開き、それ以下のときは逃がし通路１３を閉じる
ようになつている。

そして、前記供給ポンプ５として機械駆動式の
ポンプが設けられ、このポンプ５は図示しないが
エンジンクランク軸に連結され、その回転力に基
づいて常時駆動されるようにしている。

なお、１５は気液分離器で、蒸気通路７を通る
冷媒蒸気から液滴等を分離し、リターン通路１６
からウオータジヤケツト２へと戻すようになつて
いる。

即ち、冷却運転中、ウオータジヤケツト２内で
沸騰、蒸発した冷媒蒸気は、蒸気通路７からコン
デンサ３に流入し、ここで冷却液化された後ロワ
タンク４へと落下するが、このロワタンク４側の
液化冷媒は常時駆動れる供給ポンプ５によりウオ
ータジヤケツト２へと戻される。

このとき、ウオータジヤケツト２内の冷媒液面
が所定レベルよりも低下すると、おれに伴う浮子
１７の降下により弁１８が逃がし通路１３を閉ざ
すので、冷媒の蒸発によつてウオータジヤケツト
２内の冷媒液面が過度に低下するようなことはな
い。

他方、供給ポンプ５が常時駆動されることで、
ウオータジヤケツト２内の冷媒量が増加するよう
になるが、冷媒液面が所定レベル以上にあるとき
は浮子１７により弁１８が開弁して逃がし通路１
３を開放状態に保つている。このため、供給ポン
プ５により送られた冷媒は余剰分が逃がし通路１
３からロワタンク４へと逐次戻され、したがつて
ウオータジヤケツト２内の冷媒液面が所定レベル
以上に上昇するようなこともない。

このようにして、ウオータジヤケツト２内の冷
媒液面を常に適正レベルに保つことができ、この
結果、騒音のもととなるポンプの断続音が解消さ
れると共に、ウオータジヤケツト２での冷媒の安
定した沸騰、蒸発作用が維持され、良好な冷却状
態を得ることができる。

なお、冷媒の循環量が少ないため、供給ポンプ
５の常時駆動による損失は小さい。（考案の効果） 以上のように本考案によれば、供給ポンプとし
て常時駆動される機械駆動ポンプを設ける一方、
ウオータジヤケツト内の冷媒液面に応じて逃がし
通路を開閉する弁手段を設けたので、供給ポンプ
の断続的作動に起因する騒音の発生が解消される
と共に、ジヤケツト内の冷媒液面を常に適正レベ
ルに保つことができ、良好な冷却状態を維持する
ことができる。

また、本考案では上記ウオータジヤケツト内の
冷媒液面制御を、冷媒液面に追従する浮子とこの
浮子に連動する弁という簡潔な構成にて行うよう
にしたので、冷却装置としてのコスト低減を実現
できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成図である。 ２……ウオータジヤケツト、３……コンデン
サ、４……ロワタンク、５……供給ポンプ、６…
…冷却フアン、７……蒸気通路、８……冷媒通
路、１０……制御回路、１２……温度センサ、１
３……逃がし通路、１７……浮子、１８……弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 大部分を液相冷媒で満たしたエンジンウオータ
   ジヤケツトと内部を気相状に保つたコンデンサと
   を、上部の冷媒蒸気を流す蒸気通路とコンデンサ
   からの液化冷媒を供給ポンプを介して戻す冷媒通
   路とで連通して冷媒が循環する閉回路を形成し、
   コンデンサに強制冷却風を供給する冷却フアンを
   設けた内燃機関の沸騰冷却装置において、前記供
   給ポンプとしてエンジン回転力に基づいて常時駆
   動される機械駆動ポンプを設ける一方、ウオータ
   ジヤケツトを前記コンデンサのロワタンクに接続
   する逃がし通路と、ウオータジヤケツトの液面に
   追従する浮子及びこの浮子に連動して前記液面が
   所定値以上に上昇したときに前記逃がし通路を開
   く弁を備えた弁手段とを設けたことを特徴とする
   内燃機関の沸騰冷却装置。