JPH0324824Y2 - - Google Patents
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- JPH0324824Y2 JPH0324824Y2 JP1985024065U JP2406585U JPH0324824Y2 JP H0324824 Y2 JPH0324824 Y2 JP H0324824Y2 JP 1985024065 U JP1985024065 U JP 1985024065U JP 2406585 U JP2406585 U JP 2406585U JP H0324824 Y2 JPH0324824 Y2 JP H0324824Y2
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- JP
- Japan
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- refrigerant
- engine
- expander
- condenser
- vapor
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この考案は、冷媒の気化潜熱を利用した内燃機
関の沸騰冷却装置に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a boiling cooling device for an internal combustion engine that utilizes the latent heat of vaporization of a refrigerant.
(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応答良く適温
に制御するのは困難である。(Prior Art) A water-cooled cooling system that circulates cooling water between an engine water jacket and a radiator is difficult to satisfy the required amount of heat radiation due to efficiency and dimensional limitations of the radiator and heat capacity of water. It is necessary to circulate a large amount of cooling water, which causes a large drive loss in the water pump, and it is difficult to control the cooling water to an appropriate temperature in a responsive manner according to engine operating conditions.
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、特開昭59−180023号)。 Therefore, a cooling device has been proposed that uses the latent heat of vaporization of the cooling water to cool the engine with a small amount of circulating water. This system performs cooling using a cycle in which the cooling water (liquid phase refrigerant) stored in the water jacket is boiled using the heat generated by the engine, and the generated steam is condensed and liquefied in a radiator (condenser) and returned to the water jacket. It is.
(Utility Model Publication No. 57-18714, Japanese Patent Application Publication No. 59-180023).
(考案が解決しようとする問題点)
ところで、この沸騰冷却装置にあつては、少量
の冷媒でエンジンが効率良く冷却されるため、冷
媒を循環する供給ポンプの駆動損失を十分に低減
できるが、ウオータジヤケツトで発生した蒸気は
コンデンサにて外気に放熱するのみとなつてい
る。(Problems to be solved by the invention) By the way, in this boiling cooling device, since the engine is efficiently cooled with a small amount of refrigerant, it is possible to sufficiently reduce the driving loss of the supply pump that circulates the refrigerant. The steam generated in the water jacket is only radiated to the outside air through a condenser.
したがつて、エンジンの高負荷時には蒸気が多
量に発生するが、せつかく発生した蒸気のエネル
ギは利用されず、まだまだ改善の余地があつた。 Therefore, when the engine is under high load, a large amount of steam is generated, but the energy of the generated steam is not utilized, and there is still room for improvement.
(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の沸騰冷却装置にお
いて、前記蒸気通路の途中に冷媒蒸気により作動
するエキスパンダを設置し、このエキスパンダに
より前記冷却フアンを駆動する。(Means for solving the problem) This idea connects the engine water jacket, which is mostly filled with liquid-phase refrigerant, and the condenser, which maintains the interior in the vapor phase, to the vapor passage through which the refrigerant vapor flows in the upper part, and the condenser. In the boiling cooling device for an internal combustion engine, the boiling cooling device for an internal combustion engine is provided with a cooling fan that communicates with a refrigerant passage through which liquefied refrigerant is returned via a supply pump to form a closed circuit in which the refrigerant circulates, and supplies forced cooling air to the condenser. An expander operated by refrigerant vapor is installed in the middle of the steam passage, and the cooling fan is driven by this expander.
また、この考案では上記エキスパンダよりも上
流側に位置して内燃機関の排気熱を冷媒蒸気に供
給する過熱器を介装する。 Further, in this invention, a superheater is provided which is located upstream of the expander and supplies exhaust heat from the internal combustion engine to refrigerant vapor.
(作用)
したがつて、ウオータジヤケツトで発生した蒸
気のエネルギと機関排気エネルギを有効利用し
て、冷却フアンの駆動損失を確実に低減すること
ができる。(Function) Therefore, the energy of the steam generated in the water jacket and the engine exhaust energy can be effectively utilized to reliably reduce the driving loss of the cooling fan.
(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、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。(Embodiment) Fig. 1 shows an embodiment of the boiling cooling device according to this invention, in which 1 is an engine (main body), 2 is a water jacket filled mostly with liquid-phase refrigerant such as water, and 3 4 is a condenser that cools and liquefies the refrigerant vapor from water jacket 2, and 4 is a condenser 3.
5 is a supply pump that returns the refrigerant stored in the lower tank 4 to the water jacket 2, and 6 is a cooling fan that supplies forced cooling air to the condenser 3.
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
は前記気相空間が各気筒部間で相互に連通され
る。 The water jacket 2 is attached to the cylinder block 1 so as to surround the cylinders and combustion chambers of the engine 1.
a and cylinder head 1b, and a predetermined amount of liquid phase refrigerant is sealed inside.
The upper part of the water jacket 2 is a gas phase space filled with refrigerant vapor, and in a multi-cylinder engine, the gas phase space is communicated with each other between cylinder sections.
ウオータジヤケツト2はその気相空間に面して
蒸気通路7が接続し、この蒸気通路7を介してコ
ンデンサ3の入口部と連通している。 A steam passage 7 is connected to the water jacket 2 facing the gas phase space, and communicates with the inlet portion of the condenser 3 via the steam passage 7.
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、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。 In the case of a car, the condenser 3 is installed in a position where the wind flows through the vehicle, and the lower tank 4 communicates with the water jacket 2 through a refrigerant passage 8, forming a closed circuit in which refrigerant circulates between the water jacket 2 and the condenser 3. form.
冷却フアン6はコンデンサ3の前面または背面
側に設置され、エキスパンダ(膨張機)9により
駆動されるようになつている。 The cooling fan 6 is installed on the front or back side of the condenser 3 and is driven by an expander 9.
エキスパンダ9は蒸気により作動する一種のモ
ータで、例えば第2図に示すようなものが用いら
れる。 The expander 9 is a type of motor operated by steam, such as the one shown in FIG. 2, for example.
これはベーン形の空気圧モータとほぼ同一の構
造のもので、入口10から流入した蒸気によりベ
ーン11が一方向に押され、ロータ12を回転す
る。 This has almost the same structure as a vane-type pneumatic motor, and the vanes 11 are pushed in one direction by steam flowing in from the inlet 10, causing the rotor 12 to rotate.
そして、エキスパンダ9は入口10と出口13
を介して蒸気通路7の途中に接続され、そのロー
タ12の回転軸14に冷却フアン6が連結され
る。 The expander 9 has an inlet 10 and an outlet 13
The cooling fan 6 is connected to the rotating shaft 14 of the rotor 12 .
蒸気通路7はこの場合エキスパンダ9の位置に
応じウオータジヤケツト2、コンデンサ3からい
つたん立下るように形成される。また、エキスパ
ンダ9には内部で液化した冷媒を排出するドレー
ンポート(図示しない)が設けられ、排出通路1
5を介してロワタンク4に接続される。 In this case, the steam passage 7 is formed so as to fall down from the water jacket 2 and the condenser 3 depending on the position of the expander 9. Further, the expander 9 is provided with a drain port (not shown) for discharging the refrigerant liquefied inside.
It is connected to the lower tank 4 via 5.
なお、エキスパンダ9としては歯車形のものや
蒸気タービン形のものを用いても良い。 蒸気通
路7の途中には、エキスパンダ9よりも上流側に
位置するように過熱器17が介装される。 Note that the expander 9 may be gear-shaped or steam turbine-shaped. A superheater 17 is interposed in the middle of the steam passage 7 so as to be located upstream of the expander 9.
過熱器17は、第3図に示したようにケーシン
グ18内にパイプ19をコイル状に巻き、このパ
イプ19に蒸気通路7を接続する一方、ケーシン
グ18をエンジン1の排気管20に接続し、ケー
シング18内にエンジン排気を通すようにしてあ
る。このようにして、エンジン1の排気熱により
冷媒蒸気を加熱することにより、エキスパンダ9
に流入する熱エネルギを大幅に増大するようにし
ている。 As shown in FIG. 3, the superheater 17 has a pipe 19 coiled inside a casing 18, a steam passage 7 is connected to the pipe 19, and the casing 18 is connected to an exhaust pipe 20 of the engine 1. The engine exhaust gas is allowed to pass through the casing 18. In this way, by heating the refrigerant vapor with the exhaust heat of the engine 1, the expander 9
This greatly increases the amount of heat energy flowing into the
他方、ウオータジヤケツト2には内部の冷媒液
面が適正レベルとなる位置に液面センサ16が設
置される。 On the other hand, a liquid level sensor 16 is installed in the water jacket 2 at a position where the internal refrigerant liquid level is at an appropriate level.
液面センサ16は検出部に対する冷媒液面の位
置に応じてON−OFFするスイツチで、冷媒液面
がその検出部よりも低下すると、図示しない制御
回路により冷媒通路8の供給ポンプ5が駆動さ
れ、ロワタンク4の貯留冷媒をウオータジヤケツ
ト2に補給する。 The liquid level sensor 16 is a switch that turns on and off depending on the position of the refrigerant liquid level with respect to the detection part, and when the refrigerant liquid level falls below the detection part, the supply pump 5 of the refrigerant passage 8 is driven by a control circuit (not shown). , replenish the water jacket 2 with the refrigerant stored in the lower tank 4.
このような構成において、ウオータジヤケツト
2内の液相冷媒は、エンジン燃焼熱を受けて加熱
されると、所定の温度に達したところで沸騰を開
始し、大きな気化潜熱を奪つて蒸発気化する。 In such a configuration, when the liquid phase refrigerant in the water jacket 2 is heated by the engine combustion heat, it starts boiling when it reaches a predetermined temperature, absorbs a large amount of latent heat of vaporization, and evaporates.
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ので、
燃焼室やシリンダ壁はほぼ均一の温度に保たれ
る。 At this time, the refrigerant boils more actively in the higher temperature parts of the engine 1 and cools down by the amount equivalent to the latent heat of vaporization.
The combustion chamber and cylinder walls are kept at a nearly uniform temperature.
そして、これにより発生した冷媒蒸気は、蒸気
通路7を介してエキスパンダ9に流入し、その蒸
気のエネルギによりエキスパンダ9を作動する。 The refrigerant vapor thus generated flows into the expander 9 via the vapor passage 7, and the expander 9 is operated by the energy of the vapor.
冷媒蒸気は、エキスパンダ9に流入する前に予
め過熱器17での機関排気との熱交換により加熱
されていることは既に説明した通りである。 As described above, the refrigerant vapor is heated in advance by heat exchange with the engine exhaust gas in the superheater 17 before flowing into the expander 9.
冷媒蒸気の発生量が少ないときにはエキスパン
ダ9の回転は低いが、発生量が多くなるにしたが
つてエキスパンダ9の回転は高まり、このため冷
却フアン6はエンジンの発熱量が大きい高負荷時
ほど十分な送風を行なう。 When the amount of refrigerant vapor generated is small, the rotation of the expander 9 is low, but as the amount of generated refrigerant vapor increases, the rotation of the expander 9 increases. Therefore, the cooling fan 6 is rotated less at high loads when the engine generates a large amount of heat. Provide sufficient ventilation.
そして、エキスパンダ9を通つた冷媒蒸気はコ
ンデンサ3に流入し、ここで冷却フアン6の送風
および走行風によつて外気との熱交換を行ない、
その風量に応じ冷却されてもとの液体に凝縮され
る。 Then, the refrigerant vapor that has passed through the expander 9 flows into the condenser 3, where it exchanges heat with the outside air by the air blown by the cooling fan 6 and the running air.
It is cooled according to the amount of air and condensed into the original liquid.
この際、冷媒蒸気はコンデンサ3の金属面との
間の良好な熱伝達の下に温度差の大きい外気で冷
されるため、液相で放熱する場合と比べて高い放
熱、凝縮作用が確保される。 At this time, the refrigerant vapor is cooled by the outside air with a large temperature difference with good heat transfer between it and the metal surface of the condenser 3, so higher heat dissipation and condensation action are ensured compared to when heat is dissipated in the liquid phase. Ru.
そして、液体に凝縮された冷媒は、ロワタンク
4に貯溜され、ウオータジヤケツト2での冷媒液
面レベルの低下により作動する供給ポンプ5によ
り、再びウオータジヤケツト2へと戻されるので
ある。 The refrigerant condensed into liquid is stored in the lower tank 4 and is returned to the water jacket 2 by the supply pump 5 which is activated when the refrigerant level in the water jacket 2 decreases.
このように、冷媒の気化潜熱は大きく、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、したがつて供給ポンプ5の小型化
が図れ、駆動損失を大幅に低減できる。 In this way, the latent heat of vaporization of the refrigerant is large, and the condenser 3 provides high heat dissipation and condensation, so the engine can be efficiently cooled with a small amount of refrigerant, and the supply pump 5 can therefore be made smaller. This makes it possible to significantly reduce driving loss.
そして、排気との熱交換により十分に高温化し
た冷媒蒸気により冷却フアン6を駆動するので、
エンジンの冷却が必要なときほど十分な冷却風が
得られ、このため冷却フアン6の駆動動力が不要
となると共に、運転条件に応じてエンジンを的確
に冷却することができる。 Then, the cooling fan 6 is driven by the refrigerant vapor which has become sufficiently high in temperature through heat exchange with the exhaust gas.
Sufficient cooling air is obtained when the engine needs to be cooled, thereby eliminating the need for driving power for the cooling fan 6 and allowing the engine to be cooled accurately depending on the operating conditions.
なお、エキスパンダ9を作動することで、冷媒
蒸気の温度を下げることができ、またここで液化
した冷媒は排出通路15からロワタンク4に流下
するため、エキスパンダ9の作動は常に良好な状
態に保たれる。 Note that by operating the expander 9, the temperature of the refrigerant vapor can be lowered, and since the refrigerant liquefied here flows down from the discharge passage 15 to the lower tank 4, the operation of the expander 9 is always in good condition. It is maintained.
(考案の効果)
以上のように本考案は、ウオータジヤケツトで
発生した冷媒蒸気により冷却フアンを駆動するの
で、冷却フアンの駆動動力が不要になると共に、
エンジンの発熱量が多いときほど十分な冷却風が
供給され、エンジンの冷却を効率良く的確に行な
える。(Effects of the invention) As described above, in the present invention, the cooling fan is driven by the refrigerant vapor generated in the water jacket, so the driving power for the cooling fan is not required, and
The more heat generated by the engine, the more sufficient cooling air is supplied, allowing the engine to be cooled efficiently and accurately.
一方、本考案ではエキスパンダに供給する冷媒
蒸気を過熱器を介して排気過熱することにより高
温化するようにしたので、エンジンからの余剰エ
ネルギを有効利用して総合的な熱効率を改善でき
るという効果も得られる。 On the other hand, in this invention, the temperature is increased by superheating the refrigerant vapor supplied to the expander via a superheater, which has the effect of effectively utilizing surplus energy from the engine and improving overall thermal efficiency. You can also get
第1図は本考案の一実施例の構成図、第2図と
第3図はそれぞれ前記実施例のエキスパンダと過
熱器の断面図である。
2……ウオータジヤケツト、3……コンデン
サ、5……供給ポンプ、6……冷却フアン、7…
…蒸気通路、8……冷媒通路、9……エキスパン
ダ、17……過熱器。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views of an expander and a superheater of the embodiment, respectively. 2...Water jacket, 3...Condenser, 5...Supply pump, 6...Cooling fan, 7...
...Steam passage, 8...Refrigerant passage, 9...Expander, 17...Superheater.
Claims (1)
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、前記蒸
気通路の途中に機関排気熱を冷媒蒸気に供給する
過熱器を介装すると共に、この過熱器よりも下流
側に位置するように冷媒蒸気により作動するエキ
スパンダを設置し、このエキスパンダにより前記
冷却フアンを駆動することを特徴とする内燃機関
の沸騰冷却装置。 The engine water jacket, which is mostly filled with liquid-phase refrigerant, and the condenser, which maintains the interior in the vapor phase, are connected to a vapor passage through which the refrigerant vapor flows in the upper part, and a refrigerant passage, which returns the liquefied refrigerant from the condenser via a supply pump. to form a closed circuit in which refrigerant circulates,
In a boiling cooling system for an internal combustion engine that is equipped with a cooling fan that supplies forced cooling air to a condenser, a superheater that supplies engine exhaust heat to refrigerant vapor is interposed in the middle of the steam passage, and a 1. A boiling cooling system for an internal combustion engine, characterized in that an expander operated by refrigerant vapor is installed on the side, and the cooling fan is driven by the expander.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985024065U JPH0324824Y2 (en) | 1985-02-21 | 1985-02-21 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985024065U JPH0324824Y2 (en) | 1985-02-21 | 1985-02-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61140120U JPS61140120U (en) | 1986-08-30 |
| JPH0324824Y2 true JPH0324824Y2 (en) | 1991-05-30 |
Family
ID=30517873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985024065U Expired JPH0324824Y2 (en) | 1985-02-21 | 1985-02-21 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0324824Y2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56101420U (en) * | 1979-12-29 | 1981-08-10 | ||
| JPS59170658U (en) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | 日産自動車株式会社 | engine cooling system |
-
1985
- 1985-02-21 JP JP1985024065U patent/JPH0324824Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61140120U (en) | 1986-08-30 |
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