JPH022903Y2

JPH022903Y2 -

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Publication number: JPH022903Y2
Application number: JP1984023459U
Authority: JP
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1990-01-24
Also published as: JPS60134818U; US4696261A

Description

【考案の詳細な説明】（技術分野）この考案は、例えば冷却液の気化潜熱を利用し
た沸騰式のエンジン冷却装置等に使われる液面セ
ンサの取付構造に関する。

（先行技術）エンジン冷却系として、冷却液をウオータジヤ
ケツト内で沸騰蒸発させ、その気化潜熱によりエ
ンジンを効率良く冷却させる沸騰式の冷却装置が
本出願人より提案されている（特開昭60−36712
号公報等）。

これを第１図に基づいて説明すると、１はエン
ジン本体、２はシリンダブロツク３およびシリン
ダヘツド４にかけて形成されたウオータジヤケツ
ト、５はウオータジヤケツト２の上部に所定の空
間部を残して充填された冷却液（冷媒）である。

この冷却液５は、エンジンの熱を吸収して所定
の温度に達すると沸騰し始め、気化潜熱を奪いな
がら蒸発する。そして、この蒸発冷却液（蒸気）
はウオータジヤケツト２の上部に接続する蒸気通
路６を介して熱交換用のコンデンサ７に導びかれ
る。

コンデンサ７には冷却風を送る冷却フアン（電
動フアン）８が取付けられ、その風量に応じて蒸
発冷却液は外部に放熱し冷却され、もとの液体に
凝縮された後、ロワタンク９に貯留される。

ウオータジヤケツト２には液面センサ１０が設
置され、冷却液５の蒸発に伴ない液面がある程度
下がると、制御回路１１によりウオータジヤケツ
ト２のもどり通路（冷媒通路）１２に介装した供
給ポンプ１３が駆動される。このポンプ１３によ
り、ロワタンク９内の冷却液５をウオータジヤケ
ツト２へと循環するようにして閉回路の冷却系を
構成する。

また、制御回路１１は、冷却液温を検出する温
度センサ１４と、エンジン回転、アクセル開度、
燃料供給量等を検出する図示しない各センサから
の信号に基づいて、前記冷却フアン８を駆動制御
し、エンジンの冷却温度を運転条件に応じて最適
値に設定する。つまり、冷却系内は閉回路となつ
ているため、系内の圧力を変化させることによ
り、冷却液の沸点を上下させることができる。

例えば、エンジンの発熱量が比較的少ない低負
荷時には、冷却フアン８の風量を減らしてコンデ
ンサ７での放熱、凝縮をある程度抑制し、冷却系
内の圧力を大気圧以上の高めることにより冷却液
５の沸点を高める。これにより、エンジンの冷却
液温度を高めに維持して（例えば120℃）、冷却損
失の軽減を図る。

これに対して、エンジンの発熱量が多い高負荷
時には、冷却フアン８の風量を増やしてコンデン
サ７での放熱、凝縮を促進し、すると系内の圧力
が大気圧以下となり冷却液５の沸点が下げられ、
エンジンの冷却液温度を低めに保ち（例えば90
℃）、良好な冷却状態を確保する。

冷却液５の沸騰気化潜熱は極めて大きく、また
蒸発冷却液によるコンデンサ７での放熱作用は十
分に高いことから、少量の冷却液５でエンジンを
効率良く冷却することができると共に、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
可能であり、したがつて優れた冷却機能が得られ
るのである。

他方、このような装置では、エンジンを停止し
て冷却液の温度が常温近くまで下がつた場合、そ
れまで蒸発していた冷却液が液化して系内の圧力
がかなり低下し、強い負圧を生じかねない。

そのため、補助通路１５，１６および電磁弁１
７，１８を介してウオータジヤケツト２に接続す
る補助タンク１９が設けられ、エンジン停止時に
補助通路１５を開き、低下した系内圧力と大気圧
との差圧を利用して補助タンク１９に貯えた補填
用の冷却液を、液面センサ２０の検出レベルまで
導入させる。

また、系内圧力の低下により外部からウオータ
ジヤケツト２に空気が入り込んだ場合、これを排
除するように、前記蒸気通路６の上部に空気通路
２１と電磁弁２２が設けられ、例えばエンジン始
動初期等に空気通路２１、補助通路１６を開くと
共に供給ポンプ１３を駆動し、補助タンク１９か
ら冷却液を強制的に送り込んで余分の空気を排出
しつつ冷却液面を所定のレベルに合わせる。この
空気は補助タンク１９の上部空気層に導びかれ、
フイルタ２３を介して外部に排出される。

そして、この状態において、エンジンの始動に
より冷却液の温度が上昇し所定の温度に達する
と、冷却液は沸騰、蒸発を開始するが、このとき
液面センサ１０，２４の検出レベルに応じて補助
通路１５を開き、冷却液を大気圧下で沸騰、蒸発
させ、その蒸発圧力によつて補填された分の冷却
液を補助タンク１９へと押し戻す。

この場合、供給ポンプ１３は液面センサ１０に
応じて駆動され、ジヤケツト２内の液面を適正レ
ベルに保つようにロワタンク９から冷却液を送
り、ロワタンク９内の液面が所定レベルになると
停止される。

これにより、蒸発圧力を大気圧に保ちながら、
系内の冷却液を適正量に復帰ならびに設定するの
である。したがつて系内に空気が入り込むような
ことは防止され、コンデンサ７での熱交換効率が
良好に維持される。

このようにして、常に沸騰冷却の的確な冷却作
用が得られ、その高い冷却性能が維持されると共
に、前記冷却フアン８の風量に応じて冷却液の沸
点圧力を大気圧以下に任意に下げることができ、
前述したようにエンジンの高負荷時等に冷却温度
を100℃以下（水を用いた場合）に設定すること
が可能となつている。

なお、上記装置では、少量の冷却液でエンジン
の冷却を行なえるから、ウオータジヤケツト２は
もちろん、コンデンサ７、供給ポンプ１３等も小
さくてすみ、冷却系の小型化、軽量化を図れる。
また、エンジンの暖機時間を短縮することが可能
になると共に、コンデンサ７での放熱効率が良好
なことから、冷却フアン８の駆動動力を低減で
き、騒音ならびに燃費の改善が図れるという利点
がある。

ところで、この冷却装置にあつては、３つの液
面センサ１０，２０，２４が用いられており、こ
のうちウオータジヤケツト２内の冷却液面を検出
するセンサは１０は、図示したようにシリンダヘ
ツド４の壁面を貫通して検出部が直接ウオータジ
ヤケツト２内に臨むように取付けられている。

しかし、このような取付構造だと、取付けは容
易になる半面、ウオータジヤケツト２内の冷却液
が沸騰している状態では、その沸騰により液面が
激しく波打つようになることから、ジヤケツト２
内の液面レベルを正確に検出することがとても難
しく、このためセンサ信号に基づく液面制御に悪
影響を及ぼすことが避けられなかつた。

また、液面センサ１０をウオータジヤケツト２
に横方向から差し込んで取付けるようになつてい
るため、安価なフロート式のセンサを使用するこ
とができず、したがつてその代りに半導体や静電
容量型のセンサ等を用いなければならず、かえつ
てコストの上昇を招いていた。

（考案の目的）この考案は、液面の正確な検出を可能にすると
共に、フロート式のセンサを使用可能にして、上
記問題点の解決を図ることを目的としている。

（考案の構成および作用）そのためこの考案は上方に所定の蒸発空間を残
すように液状冷媒を満たしたエンジンウオータジ
ヤケツトと、この蒸発冷媒を凝縮液化させるコン
デンサと、液化冷媒をウオータジヤケツトに圧送
する供給ポンプと、ウオータジヤケツトの液面を
検出する液面センサと、この液面センサの信号に
より前記供給ポンプを駆動する制御回路を備えた
沸騰冷却エンジンにおいて、内部に空間部を設け
た略箱形のホルダをエンジンのシリンダヘツドの
側面の外壁に取付け、この側面外壁を貫通して形
成した複数の穴を介してホルダ内の空間部をエン
ジンウオータジヤケツトに連通する。

そして、このホルダに液面センサが、ホルダ内
の空間部にセンサ検出部が位置するように取付け
られる。

ホルダ内の空間部とウオータジヤケツトとが穴
を介して連通されるため、ウオータジヤケツト内
の液面が波打つたとしても、これがホルダ内にそ
れほど伝わるようなことはなく、ホルダ内で安定
した液面状態が保たれ、これによりウオータジヤ
ケツト内の液面を正確に検出することが可能にな
る。

また、ホルダを設けたことにより、センサの取
付上の制約が解消され、したがつてフロート式の
センサでも容易に取付けることができ、使用する
ことができる。

（実施例）第２図〜第４図は、それぞれ本考案の実施例を
示すもので、２５は前述したような沸騰式の冷却
装置（第１図参照）を備えたエンジンのシリンダ
ヘツド、２はそのウオータジヤケツトである。

このシリンダヘツド２５の側面の一外壁２７に
座２８が形成され、この座２８に当接して略箱形
に形成されたホルダ２９が取付けられる。

このホルダ２９は内部に空間部３０が設けら
れ、この空間部３０の上方にホルダ２９を貫通し
て液面センサ３１を装着する取付穴３２が形成さ
れる。

ホルダ２９の前記座２８の当接する側面には、
空間部３０に向つて水平にそれぞれ空間部３０の
最上部と最下部に連通する導穴３３，３４が開設
される。

座２８には、この導穴３３，３４に対向接続し
てシリンダヘツド外壁２７を貫通する連通穴３
５，３６が設けられ、この連通穴３５，３６と導
穴３３，３４によりホルダ２９内の空間部３０が
ウオータジヤケツト２に連通される。

一方、液面センサ３１は、液面に応じてフロー
ト３７が上下方向に変位し、この変位から液面レ
ベルを検出する検出部３８と、この検出部３８を
支持するボデイ３９とからなり、検出部３８がホ
ルダ２９の取付穴３２から空間部３０の所定の位
置に差し込まれ、ボデイ３９を取付穴３２に螺着
することで装着される。

なお、４０はセンサ３１のリード線で、ボデイ
３９とホルダ２９との間にはシールが施される。

他方、ホルダ２９と前記座２８の間の各穴３３
〜３６の周りにオーリング４１が介装され、この
場合シリンダヘツド２５からホルダ２９への熱伝
達を遮ることのないように例えばガスケツト等は
なるべく用いない。

また、ホルダ２９の両腹部にボルト穴を設けた
ブラケツト４２が一体的に形成され、シリンダヘ
ツド外壁２７に設けたネジ穴４３と図示しないボ
ルトとによつて、ホルダ２９が前述したようにシ
リンダヘツド２５に対し取付けられる。なお、４
９は吸気もしくは排気ポートを示す。

このような構成により、液面センサ３１を装着
したホルダ２９の空間部３０は、導穴３３，３４
と連通穴３５，３６を介してシリンダヘツド２５
のウオータジヤケツト２に連通される。

このため、前述した沸騰式の冷却装置に適用し
た場合に、ウオータジヤケツト２内の冷却液面が
沸騰により激しく波打つたとしても、その揺動は
連通穴３６、導穴３４を通る間に十分緩和される
ようになり、空間部３０内の冷却液にほとんど伝
わることはない。

また、ホルダ２９がシリンダヘツド外壁２７に
直接取付けられ、シリンダヘツド２５側からの熱
がホルダ２９に伝わるようになつているので、ホ
ルダ２９の空間部３０とウオータジヤケツト２と
で温度差を生じるようなことはなく、このためジ
ヤケツト２から連通穴３５、導穴３３を介して流
入した蒸気が空間部３０内で冷やされ、液化する
ことは避けられる。

したがつて、ウオータジヤケツト２内の液面の
揺動ならびにホルダ２９内での蒸気の液化によつ
て空間部３０内の冷却液面が変動するようなこと
はなく、安定した状態に保たれ、これによりホル
ダ２９に装着した液面センサ３１によつてウオー
タジヤケツト２内の液面レベルを正確に検出する
ことが可能となる。

そして、この一方ホルダ２９を介して液面セン
サ３１を取付けるため、取付上の不自由がなく、
図のようにフロート式のセンサでも容易に取付け
ることができ、したがつて従来例のように半導体
等のセンサを用いなくてもすむことから、コスト
の低減が図れる。なお、もちろん半導体等のセン
サを使用することは可能である。

ところで、前述した冷却装置では、エンジン停
止中に冷却系内が補助タンク１９からの冷却液で
満たされるが、ウオータジヤケツト２内とホルダ
２９の空間部３０とが空間部３０の最上部と最下
部に接続する複数の連通穴３５，３６と導穴３
３，３４とによつて連通されているため、このと
き空間部３０内に蒸気が残ることはなく、したが
つてその後の冷却運転に影響を及ぼす心配はな
い。

第５図、第６図は本考案の他の実施例を示すも
ので、ホルダ２９の一部に透明な窓部４４を設
け、この窓部４４を通して内部の液面レベルを目
視できるようにしたものである。

この場合、ホルダ２９の背面に形成した窓孔に
フランジ形の窓枠４５を取付け、この窓枠４５の
上に例えば透明なガラス４６とパツキン（図示し
ない）と押え板４７を重ね、これらをボルト４８
等により固定するようになつている。

これによれば、液面センサ３１の正常の作動お
よび液面の制御が正常に行なわれているかどうか
を確認するのに非常に便利である。

（考案の効果）ウオータジヤケツト内の冷却液面が揺動してい
ても、その正確な液面レベルを検出することが可
能になると共に、液面センサとしてフロート式の
ものを使用することができ、コストの低減が図れ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願例の沸騰式エンジン冷却装置を示
す構成断面図、第２図は本考案の実施例を示す要
部構成断面図、第３図、第４図はそのシリンダヘ
ツドの部分外形図とホルダの外形図、第５図、第
６図は本考案の他の実施例を示すホルダの断面図
と外形図である。２……ウオータジヤケツト、７……コンデン
サ、２５……シリンダヘツド、２７……外壁、２
９……ホルダ、３０……空間部、３１……液面セ
ンサ、３３，３４……導穴、３５，３６……連通
穴、３８……検出部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

上方に所定の蒸発空間を残すように液状冷媒を
満たしたエンジンウオータジヤケツトと、この蒸
気冷媒を凝縮液化させるコンデンサと、液化冷媒
をウオータジヤケツトに圧送する供給ポンプと、
ウオータジヤケツトの液面を検出する液面センサ
と、この液面センサの信号により前記供給ポンプ
を駆動する制御回路を備えた沸騰冷却エンジンに
おいて、内部を空間にしたホルダをエンジンのシ
リンダヘツドの外壁に取付け、このシリンダヘツ
ド外壁を貫通してホルダ内部をエンジンウオータ
ジヤケツトに連通する複数の穴を形成し、このホ
ルダ内部に検出部が位置するように液面センサを
装着する沸騰冷却エンジン用液面センサの取付構
造。