JPS6291616A - 内燃機関の沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 雌葛上の利用分野 この発明は、ウォータジャケット内の所定レベルまで液
相冷媒を貯留しておき、その沸ｍ気化にＬり内燃機関各
部の冷却全行う内燃帰関の訓膿耐却装イに関し、特に大
気開放し７’ｊ　ＩＪザーバタンクｔブｒして系内圧力
奮略大気圧に保つ工うにした形式の沸騰冷却装置の改良
に関する。

従来の技術 本出願人は、ウォータジャケットとコンｆ　ｙ　ｔと冷
媒供給ポンプとｔ主捧として閉ループ状の冷媒循儂糸を
形放し、ウォータジャケットで発生した耐媒蒸気？コン
デンサに導いて・１漣縮さぜ之浚、液面センサの構出に
基づく市媒供紺ポンプの作動に工って再匿ウォータジャ
ケットへ補給する工うにレー５ｔｉｌ！冷却装置を種々
提案している（例えば特開昭６０−３６７１２号公報、
特開昭６０−３６７１５号公報＃）。このものでは１コ
ンデンサケ強制冷却する冷却ファンとして’５ｓｔｓ式
ファンン用い、ウォータジャケットに設は九温度センサ
に基づいて個１ｆｔｌｌ冷却風を膨面することで系円温
度七制御している。

ま九本出願人は、複雑な温度制御等を行わずに非常にｒ
ｆＩｉ累化したものとして、大気開放型の／４ＩＩｉ１
冷却・湊１も提案している（特願昭６ｎ−１４）８１４
号等）、こ１は、大気開放さｎ九すザーバタンクとコン
デンサロアタンクとを常時遵通状標とし、コンデンサや
ウォータジャケット尋からなる系内１に；ｔｋ大気圧に
保つ工うにしたものであ０１　リザーバタンクとコンデ
ンサの間で液相冷媒が自由に移動できるので、コンデン
サの放熱−と慢−発熱一とが平衡する二うにコンデンサ
円の液面位置が自然に上下動しつつ系内温ＩＮ：１ｅ略
一定に渫つことができるのである。そして、胤両走行風
が得らＣないアイドリング時等の凝縮性能を確保するｔ
めに。

ＪＰはり′４＃式冷却ファンｔ″設け、４１Ａ’えばロ
アタンク内の冷ａｍ直が高１つ几ときに・４制冷却風を
与えて、常にコンデンサ放熱量が！ＮＮ関部熱量下姻る
ことのない工うにしている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、コンデンｔに対する冷却ファンとして、１関出
力によって機械−に駆ρさｎる形式のファンを用いる場
合には、機関回転数で風憧が足まってし１い、上記の１
うな強制冷却風の制御ｔｌは行うことができない。従っ
て、上述し友大気開放型の沸騰冷却装置にあっては、ア
イドリング時や渋滞走行時などに檀々の悪条件が重なる
と、コンデンサの放熱量が機関発熱型を下廻り、リザー
バタンクに冷媒蒸気が噴出する虞ｔＬがある。１九、こ
の蒸気の噴出′９ｒ完全に防止する九めには、コンデン
サの最大放熱ｔｒ相当大きな余裕？見込んで設定しなけ
ればならず、コンデンサの過度の大型化全格いてし１う
。

間穆点會解決する友めの手段 こυ発明は、上記の問題点を解決するために、ａ１＠出
力によって駆動さｎる冷却ファンで補えた大気開放型の
沸騰冷却装置に２いて、コンデンサロアタンクに瓜度構
出器を設けるとともに、リザ＋＋＋　７＜タンクの大気
連通路に電磁弁を配設し、上記温圧構出＃　Ｃ／Ｊ　１
ｍｍ湿温が所定の温度以上のときに上記電磁弁が閉作動
する工うに捕取し九ものである。

作用 上記電磁弁は通常は開状態にあ０１　リザーバタンク内
が大気開放さｎているので、コンデンサやウォータジャ
ケット等の内部の圧力は略大気圧に保之ｎ１格別な温度
制−を要さずに機関温度が安定的にｍ持さｎる。−万、
櫨々の悪条件にぶりコ　。

ンデン伊の放熱量が機関発熱瀘に対し相対的に小さくな
ると、コンデンサでのｔＳ？ｌ＃却ばが小さくなってロ
アタンク内の冷媒温度は上昇する。従ってリザーバタン
クへの蒸気の噴出が生じる前に’ａｍ弁が閉作動する。

このｔ！を両弁の閉作動に工って、内部の圧力は多少土
性し、？９媒沸点が高する。そノ几め、コンデンサの限
らｎｔ放熱［積での放熱量が増大し、ａ１発熱量との千
宵状悪’２ｔｇＩ復することができる。

実施例 ８％１図はこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例を示
すもので、同図において、ｌはウォータ゛ジャケツＭｌ
ｉ備えてなる内燃機関、３は気相冷媒を凝縮するための
コンデンサ、４は電動式の冷媒供給ポンプ會夫々示して
いる。

上記ウォータジャケット２は、内・蟻礪関ｌのシリンダ
お工び燃焼鼠の外周部を包囲する二うにシリンダブロッ
ク５お工びシリンダヘッド６０両者に区って形底さｒ′
Ｌ九もので、通常気相９間となる上部が各気筒で互いに
連通しているとともに、その上部の過室な位＋ＩＫ複砿
の蒸気出ロアが設けらｎている。このｉ＠気出出ロア、
気液分離ａ能を持ツｆｉｆｉマニホルド８に１って互い
に１Ｊ甘さｎｔ上で１，４気通路９を会してコンデンサ
３の上部人口３ａに連通している。ｌＯは、気液分備に
工り捕捉し九液相冷媒ｔウォータジャケット２に戻す１
？媒回収通路、１１は常閉型の第１を両弁１２を備えた
望見導入通路であり、上記第１電磁弁１２は、例えば５
０℃以下のときにＯＮ作動する４１温度スイッチ１３を
弁して’ＩＩｃ源に＋ｉｎ絖さｆしている。

１次上記ウォータジャケット２の所定Ｖペル、具体的に
はシリンダヘッド６側の略中闇の高さ位置に、液相冷媒
の有無に工って開閉作動する液面スイッチ１４が配設さ
ｎており、冷媒供耐ポンプ４はこの液面スイッチ１４を
介して′【と源に愛婿さｒＬでいる。

尚、１５Ｈ上記ウオータジヤケツト２にヒータ用曲路１
６會ブｉして接続さルた風室１７脅房用のヒータコアで
あり、その下流側に、図示せぬヒータスイッチに連動し
て作動するヒータ用ポンプ１８が設けらｎている。

コンデンサ３ａ１上記入口３　ａ　ｆ−ｉするアッパタ
ンク１９と、上下ガロに沿つｔＣ＆細なチューブを主体
とし定コア。１Ｓ２ｎと、このコア部２０で凝縮さｎ、
Ｉ′ｃ欣相冷媒ｒ一時貯留するロアタンク２１とから構
成さｎ几もので、少ｌえば車両ＭＴＪ部など直両走行風
？受は慢る泣ぽに設置さγＬ、史にその背：墳に、例え
ばベルト伝動憬構全Ｒして機関出力ｉｃ工り駆動さｒシ
ロ冷却ファン２２が臨設さルている。

ｌｆｊ上記ロアタンク２１には、例えば９５゛Ｃ以上の
ときに１１）　Ｎ作動するバイメタル′４？用いｔ第２
弧・化スイッチ２３が配役さｎており、かつ底部に。

４１冷媒循鷹通路２４の一端が接続さｎている。

２５μ、大気連通路２６？ｒ（？”して大気に開放さＡ
７ｔｌＪザーバタンクであって、底部に上記第１冷媒循
ｔＲ通路２４の他端が接続さｎているとともに。

第２冷媒循虚通路２７の一端が接続さｎている。

上記第２酊媒循虚１瓜路２７の他端はウォータジャケッ
ト２のシリンダブロック５！ＪＪＡＫ接絣さ几、かつそ
の通路中に冷媒供粗ポンプ４がｆＰ！さｎている。筐几
上記大気連ｄＭ２６にａ１ｇ開型の４２也磁弁２８がｆ
Ｐ！さｒしており、こｎはロアタンク２１の第２温度ス
イッチ２３勿介して電源に接続さｎている。尚％ＣＣ／
Ｊリザーバタンク２５の冷媒注入口キャップ２９には、
タンク１７３部が負圧のときに開く一ガロ弁が内域さｎ
ている。

次に上ｄｄ（１）工うに構放さ！した７４　ｍ冷却製置
の作動について説明する。

先ず機関の停止状態においては、ウォータジャケット２
やコンデンサ３の内部が液相冷媒（例えばエチレングリ
コール水溶液）で満几さｎており、かつリザーバタンク
２５には多少の液相冷媒が残存している。この状態で機
関が始−すると、暖憎再＠ｍす４甘？除き第１諷匿スイ
ツチ１３がＯＮ状態であるので第１電磁弁１２が開き、
ウォータジャケット２内の冷媒液面がリザーバタンク２
５円の冷媒液面と斗しくなるように低下する。具体的に
（ケ、Ｑｔ［スイッチ１４の設定ノベル近愕筐でＧ＆液
面が低下し、急速暖機が行わｎる緩機が進行すると４１
１磁弁１２は閉じ、その後、冷媒の沸僑が＠筐る。Ｃの
とき、ウォータジャケット２内部に残存していた空気は
、発生する冷媒蒸気に押さｎてコンデンサ３の下方に渠
めら１％−に第１冷媒循環通路２４？通してリザーバタ
ンク２５に押し出さルる。１九、１弗騰にＬリウオータ
ジャケット２内の冷媒版面がｆｉ而面イッチ１４の役定
レベル以下に低下すると１？媒供耐ポンプ４が作動し、
リザーバタンク２５からウォータジャケット２へ液相冷
媒を怖給する。すなわち、冷媒供給ポンプ４は、液面ス
イッチ１４に連動して間欠的に作動し、ウォータジャケ
ット２内の冷、Ｓ液面ケー足に雉持する。尚、この実施
例でぼコンデンサＪでｄ　ｓｃ６した液相冷媒がリザー
バタンク２５　ｉ　、ｐ由してウォータジャケット２に
戻さｎる形となっているが、コンデンサ３のロアタンク
２１から直接ウォータジャケット２に供給する構成とし
ても良い。

まｔコンデンサ３の上部に気相冷媒領域が拡大するに従
ってコンデンサ３の放熱ＩＬ力が増大するので、この放
熱能力と（停止４発熱量とが平衡し九泣（直にコンデン
サ３ｃ／）液面立直が足筐る。つま９機ＩＡの負ｍや１
両走行風、冷却ファン２２の風量などに応じてコンデン
サ３の液面位１が自然に上下動しつつ磯関諷度ケ扇一定
に保つ。尚、ウォータジャケット２尋の内部の圧力はリ
ザーバタンク２５ｋ　フｒ”　Ｌ、て略大気圧に保たｎ
るので、機ＩＡ幅度は概ね大気圧下での冷媒沸点となる
。

このように通常は、第２電磁弁２Ｂが開い友状態で冷媒
の１弗臆・凝縮サイクルケ、＋′ｌＪ用し之冷却が行わ
ｎる。

こｎに対し、万−例らかの原因でコンデンサ３の放熱能
力が磯１！１発熱賃を丁泗るエラな状悲となると、コン
デンサ３の冷媒液面が蚊大眼に低下し、コンデンサ３で
の過冷却１変が小さくなってロアタンク２１内の冷媒温
度が高くなる。従って、リザーバタンク２５への蒸気の
噴出を生じる前に４２′に磁升２８が閉じ、リザーバタ
ンク２５が密閉さｎる。その之め、コンデンサ３等の内
部の圧力が土性し、かつ蒸気ａ度の土性に伴いコンデン
サ３の放Ｍ雇力が増大する。この結果、機関温度が僅か
に土性した状態でコンデンサ３の放熱能力と檄関発熱賃
とが再び千両することになり、冷媒蒸気の噴出あるいは
機１４温匿の過就の上昇が確実に回避さｎる。

尚、機関停止後は第１電磁弁１２が「閉」、第２シ磁弁
２８が「開」となるので、ウォータジャケット２やコン
デンサ３０内部は環路的に液相冷媒でｍ　ｆｃさＡ７を
状態となる。尚憎−停止後完全に１＆相冷媒で１換せず
に窒気侵人？若干許すノー付がある。

仄に第２図に示す実施例は、重両の変速機３１にニュー
トラル時にＯＮｌ’ｊ鯛するエユートラルスイツ＋３嘘
ｆ設け、こり二二−トラルスイッチ３２’＠５ｇ！温度
スイッチ２３と直列に回路４広し九ものである。すなわ
ち、コンデンサ３の放熱能力が不足する虞ｎがあるのは
一般にアイドリンク全長時間継続し九〇、高負荷運転後
停班してアイドリンクに移行し几孟うな場せであるから
、第２ｄｍ弁ｔ８の閉作＠？アイドリング時ｌＣ限・定
して行うようにしているのである。

発明の効果 以上の説明で明らかな工うに、この発明に俤る内ｆｆｉ
機関の沸騰冷却装置直に工ｎば、リザーバタンクを介し
て系内圧力ｋｌ＠大気圧に保つ工うにしたものにおいて
、コンデンサを噛直に大型化せずとも冷媒蒸気の噴出や
機関の過熱を確実に防止でき、かつ冷却ファンとして機
械駆動式冷却ファンの閉出が可能となる。従って、惟め
て簡単な桐成でもって、冷媒のＩＩＭ論・凝縮サイクル
ケ利用した冷却効率や温度の均−性等に優れ几冷却ｒ寿
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す４戊説明図。 ａ４２図にこの発明のｉｌ！１の実施−會示す溝成祝明
図である。 ｌ・・・内燃機関、２・・・ウォータジャケット、３・
・・コンデンサ、４・・・冷媒供給ポンプ、１４・・・
液面スイッチ、２１・・・ロアタンク％　２２・・・冷
却ファン、２３・・・ｇ１Ｍ＆スイッチ、嘘５・・・リ
ザーバタンク、２６・・・大気連通路、２Ｂ・・・ｌ５
ｇ２電磁弁、３２・・・ニュートラルスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定レベルまで液相冷媒が貯留されるウォータジ
   ャケットと、このウォータジャケットで発生した冷媒蒸
   気が導入され、かつ下部のロアタンクに凝縮した液相冷
   媒が貯留されるコンデンサと、このコンデンサで凝縮し
   た液相冷媒を上記ウォータジャケットに補給する冷媒供
   給ポンプと、上記ロアタンクに常時連通し、かつ大気連
   通路を介して大気に開放されたリザーバタンクと、機関
   出力によつて駆動され、かつ上記コンデンサを強制冷却
   する冷却ファンと、上記ロアタンクに配設された温度検
   出器と、上記大気連通路に配置され、かつ上記温度検出
   器の検出温度が所定の温度以上のときに閉作動する電磁
   弁とを備えてなる内燃機関の沸騰冷却装置。