JPH0666140A - エンジン用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な手段で、あらゆるエンジンの稼動状態
で、エンジンの最適冷却状態を得られるようにする。 【構成】 冷却液の気体分を凝縮する冷却器を備え、エ
ンジンから出る冷却液は、気液分離器６を通過し、その
気体分は冷却器２に、液体分は、サーモスタット付き３
方向弁２３へ行き、気液分離器６から出た液体分を、そ
の温度によって選択的に、最低運転温度では循環ポンプ
へ直送し、かつ最高運転温度では冷却器の液体分入口
へ、そして中間温度では、一部を循環ポンプへ直送し、
一部を冷却器の液体分入口へ送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱機関、特に自動車用
エンジンの冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、エンジン内で沸騰する冷却液
によって、冷却されるようになっている内燃機関の冷却
装置に関する。冷却液は、液体分と気体分の両相で、エ
ンジンから出て、液体分は凝縮され、液体になってエン
ジンに戻る。

【０００３】この種の冷却装置は、いわゆる両相式であ
り、一般に水と不凍液の溶液である冷却液は、２つの異
なる相、すなわち液体と気体として存在する。

【０００４】この形式の公知の冷却装置のあるものは、
冷却器で凝縮された冷却液の蒸気の入口と、凝縮され冷
却された流体の出口を有する冷却器、気液分離器、冷却
装置の閉回路内の流体循環ポンプ、及び膨張タンクを備
えている。

【０００５】この種公知の構成は、ある種の欠点を有し
ている。例えば、エンジンが冷えている始動時には、エ
ンジンからの冷却液は、全て液体状であり、エンジン
で、できるだけ早く沸点に達するように、冷却器にバイ
パスするようになっている。そのため、冷却液は、すで
に膨張タンクにある液体の温度よりも高い温度で膨張タ
ンクに入る。膨張タンクから出て、エンジンに戻る流体
は、エンジンから出る冷却液の温度よりも低い温度であ
る。従って、エンジンの正常運転のための所要の冷却条
件が成立するのに、時間がかかる。

【０００６】また、エンジンが、低負荷または高負荷状
態のいずれかで稼動している時、気液分離器から出る冷
却液は、高温で膨張タンクに達し、順次冷却回路に再送
入されるので、エンジンの冷却状態は損なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な手段を用いて、冷えている始動時から、大負荷の運転
時までの、あらゆるエンジンの稼動状態で、エンジンの
最適冷却状態が得られるようにした冷却装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】冷却液の気体分を凝縮す
るために流入させる入口と、凝縮され冷却された冷却液
の流体分が流出しうる出口を有する冷却器、気液分離
器、流体循環ポンプ、及び膨張タンクを備えるエンジン
用冷却装置において、冷却器が、冷却液の液体分を冷却
するための入口を備え、かつ冷却装置は、サーモスタッ
ト付き３方向弁を備え、それによって、気液分離器から
出た冷却液の液体分を、その温度によって、選択的に、
すなわち最低運転温度では循環ポンプへ直送し、最高運
転温度では冷却器の液体分入口へ、そして、中間温度で
は、一部を循環ポンプへ直送し、一部を冷却器の液体分
入口へ送るようになっていることを特徴とする。

【０００９】本発明の好ましい特徴によれば、膨張タン
クの低部に、冷却液の液体分が得れられ、かつ同タンク
は、冷却器の出口と循環ポンプとの間に設けられてお
り、冷却器の液面より上方と、膨張タンクの液面より上
方とに、気体分が交流しうるようになっている。

【００１０】本発明の別の好ましい特徴によれば、停止
弁を備え、それにより、循環ポンプが止まった時、冷却
液の液体分が、循環ポンプで送られる方向とは逆方向で
ある、冷却器の出口の方へ逆流するのを防止するように
なっている。

【００１１】停止弁(17)は、冷却器の出口と循環ポンプ
との間に設けるのが好ましい。膨張タンクの低部が、冷
却液の液体分で満たされ、かつ同タンクは、冷却器の出
口と循環ポンプとの間に設けられており、冷却器の液面
より上方と、膨張タンクの液面より上方とに、気体分が
交流しうるようになっているエンジン用冷却装置におい
て、停止弁が、膨張タンクの下流に設けられているのが
よい。

【００１２】本発明の１形態では、停止弁は、常態では
閉じている電気弁であり、循環ポンプが作動する時、開
くようになっている。

【００１３】本発明の他の形態では、停止弁は、循環ポ
ンプによって生じる差圧によって開く逆停止弁である。

【００１４】単なる例示にすぎないが、本発明の好まし
い実施例を、以下、添付図面を参照して説明する。

【００１５】

【実施例】図１〜図３に示す冷却装置は、自動車のエン
ジン(1)を冷却するためのものである。それは、エンジ
ン(1)と、冷却液を一部充填した冷却器(2)との間に、冷
却液が流れるようになっている。冷却液は、液状で入口
(3)からエンジン(1)へ入り、出口(4)から出る。エンジ
ン(1)が運転状態にある時、冷却液は、少なくとも一部
が気体の状態で、エンジン(1)の出口(4)から出る。

【００１６】出口(4)からエンジン(1)を出た冷却液は、
導管(5)で、気液分離器(6)へ達し、その液体分は、その
下部から導管(7)へ排出される。冷却液の気体分は、気
液分離器(6)から別の導管(8)を経て、冷却器(2)におけ
る気体用流入口(9)へ行く。冷却器(2)は、入口室(10)を
備え、前記流入口(9)は、冷却器(2)における液面より上
方に開口している。冷却器(2)の下部には、出口室(12)
があり、冷却器（２）内の液面より下方において、出口
室（１２）に流出口(11)を設けてある。

【００１７】気体が、凝縮されて生成された液体は、冷
却器(2)で冷却された後、冷却器(2)の流出口(11)から出
て、導管(13)を経て、膨張タンク(14)へ送られる。膨張
タンク(14)の下部には、冷却液の液体分が溜められる。
ついで、導管(15)により、停止弁(17)を介して、循環ポ
ンプ(16)へ送られる。前記２つの導管(13)(15)は、膨張
タンク(14)の液面より下方に開口している。

【００１８】循環ポンプ(16)を出た冷却液は、導管(18)
により、車内暖房用ラジエーター(19)を介して、エンジ
ン(1)の入口(3)へ送られる。

【００１９】エンジン(1)はまた、オイル冷却用熱交換
器(20)を有している。そこで、潤滑油の熱は、エンジン
冷却液に移転されて冷却される。オイル冷却用熱交換器
(20)は、導管(18)と(5)の間において、エンジン(1)と並
列に接続されている導管(21)を備えている。従って、循
環ポンプ(16)による液流は、エンジン(1)とオイル冷却
用熱交換器(20)に分れる。

【００２０】前記導管(7)により、分離された液体分
は、サーモスタット付き３方向弁(23)の入口(22)へ導か
れる。これにより、液体分は冷却器(2)へ送られ、その
冷却能力に応じて冷却される。この目的のために、３方
向弁(23)の第１出口(25)から、冷却器(2)の液体分入口
(26)へ、導管(24)が接続されている。入口(26)は、冷却
器(2)の中間室(27)における液面より下方に開口してい
る。

【００２１】入口室(10)に入った気体分は、一部が凝縮
された後、中間室(27)を経て、出口室(12)へ入り、液体
分となって、冷却器(2)から出る。３方向弁(23)の第２
出口(29)と、停止弁(17)の上流にある導管(15)とは、別
の導管(28)により接続されている。従って、導管(7)を
介して、３方向弁(23)に達した液体分は、第２出口(29)
から導管(28)(15)を経て、循環ポンプ(16)へ直行する
か、あるいは第２出口(25)から、冷却器(2)へ行くかの
いずれかを選択できる。いずれにしても、最後には、導
管(13)、膨張タンク(14)、及び導管(15)を経て、循環ポ
ンプ(16)に達する。

【００２２】液体の流れは、これら２つのルートに分け
られる。すなわち、一部は、３方向弁(23)の第１出口(2
5)から、他は第２出口(29)から流出する。出口(25)と出
口(29)からの冷却液の流出量の割合は、３方向弁(23)に
おける感温弁(30)によって、０と１００％の間で制御さ
れる。

【００２３】図１は、エンジンが冷えている始動時で、
冷却液がまだ沸騰点に達していない時の状態を示す。す
べての液体分は、導管(7)を経て導管(28)へ行く。感温
弁(30)が、サーモスタット付き３方向弁(23)の第１出口
(25)を塞ぎ、これによって、エンジンの温度を急上昇さ
せる。

【００２４】冷却液の温度が沸騰点に近づいたら、出口
(25)と出口(29)はともに開き、冷却液の液体分は、３方
向弁(23)を介して、冷却器(2)へ流れる。冷却液は冷却
器(2)で冷却され、入口(9)から気体として冷却器(2)へ
入った冷却液の凝縮液と合流する。図２はこの状態を示
し、これは、エンジンの正常運転に相当する。

【００２５】エンジンが、特に厳しい負荷の下で稼動し
ていて、最大の冷却能力を必要とする時は、サーモスタ
ット付き３方向弁(23)の出口(29) は、図３に示すよう
に閉じられ、エンジンから出るすべての冷却液は、冷却
器(2)へ行く（気体状でエンジンから出た冷却液は、導
管(8)を経て冷却器(2)に入る）。液体分は、導管(24)を
経て、冷却器(2)に入る。

【００２６】温度スイッチ(31)によって、電動ファン(3
2)を制御し、冷却器(2)を貫流する空気の流れを作る。
温度スイッチ(31)は、例えば図に示すように、気液分離
器(6)内の流体と接触して、その温度を検知する。温度
スイッチ(31)を、サーモスタットとして３方向弁(23)に
取り付けることもできる。

【００２７】冷却器(2)と膨張タンク(14)の両方の液面
より上にある導管(33)によって、冷却器(2)の中間室(2
7)と膨張タンク(14)内との気体分は、確実に交流する。

【００２８】停止弁(17)は、エンジン(1)内の冷却液の
量を一定のレベルに保ち、循環ポンプ(16)が止まった
時、流体が重力によって冷却器(2)へ逆流するのを防止
する。

【００２９】

【発明の効果】簡単な手段を用いて、冷えている始動時
から過重の大きい運転時までの、あらゆるエンジンの稼
動状態で、エンジンの最適冷却状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却装置のある作動状態における概略
図である。

【図２】本発明の冷却装置の別の作動状態における概略
図である。

【図３】本発明の冷却装置のさらに別の作動状態におけ
る概略図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 冷却器 ３ 入口 ４ 出口 ５、７、８、１３，１５，１８，２１，２４，２８，３
３ 導管 ６ 相分離器 ９ 流入口 １０ 入口室 １１ 流出口 １２ 出口室 １４ 膨張タン
ク １６ 循環ポンプ １７ 停止弁 １９ 車内暖房用ラジエーター ２０ 熱交換器 ２２ 入口 ２３ ３方向弁 ２５ 出口 ２６ 液体分入
口 ２７ 中間室 ２９ 出口 ３１ 温度スイッチ ３０ 感温弁 ３２ 電動ファン ３３ 導管

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却液の気体分を凝縮するために流入さ
   せる入口(9)と、凝縮され冷却された冷却液の流体分が
   流出しうる出口(11)を有する冷却器(2)、気液分離器
   (6)、流体循環ポンプ(16)、及び膨張タンク(14)を備え
   るエンジン用冷却装置において、冷却器(2)が、冷却液
   の液体分を冷却するための入口(26)を備え、かつ冷却装
   置は、サーモスタット付き３方向弁(23)を備え、それに
   よって、気液分離器(6)から出た冷却液の液体分を、そ
   の温度によって、選択的に、すなわち最低運転温度では
   循環ポンプへ直送し、最高運転温度では冷却器の液体分
   入口へ、そして、中間温度では、一部を循環ポンプへ直
   送し、一部を冷却器の液体分入口へ送るようになってい
   ることを特徴とするエンジン用冷却装置。
2. 【請求項２】 膨張タンク(14)の低部に、冷却液の液体
   分が入れられ、かつ同タンク(14)は、冷却器(2)の出口
   と循環ポンプ(16)との間に設けられており、かつ膨張タ
   ンク(14)の液面より上方と、冷却器(2)の液面より上方
   とに、液体分が交流しうるようになっていることを特徴
   とする請求項１記載のエンジン用冷却装置。
3. 【請求項３】 停止弁(17)を備え、それにより、循環ポ
   ンプが止まった時、冷却液の液体分が、循環ポンプで送
   られる方向とは逆方向である、冷却器の出口の方へ逆流
   するのを防止するようになっていることを特徴とする請
   求項１又は２記載のエンジン用冷却装置。
4. 【請求項４】 停止弁(17)が、冷却器の出口と循環ポン
   プとの間に設けられていることを特徴とする請求項３記
   載のエンジン用冷却装置。
5. 【請求項５】 膨張タンク(14)の低部が、冷却液の液体
   分で満たされ、かつ同タンク(14)は、冷却器の出口と循
   環ポンプとの間に設けられており、冷却器の液面より上
   方と、膨張タンクの液面より上方とに、気体分が交流し
   うるようになっているエンジン用冷却装置において、停
   止弁が、膨張タンクの下流に設けられていることを特徴
   とする請求項４記載のエンジン用冷却装置。
6. 【請求項６】 停止弁が、常態では閉じている電気弁で
   あり、循環ポンプが作動する時、開くようになっている
   ことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のエン
   ジン用冷却装置。
7. 【請求項７】 停止弁が、循環ポンプによって生じる差
   圧によって開く逆停止弁であることを特徴とする請求項
   ３〜５のいずれかに記載のエンジン用冷却装置。