JPS61286517A - 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】 産業上の利用分野 この発明は、ウォータジャケット内の所定レベルまで液
相冷媒全貯留しておき、その邪論気化にニジ内燃機関各
部の冷却７行うとともに、発生し九冷媒蒸気？コンデン
サに、ｃｖ凝縮して再利用するＬうにし７を内燃機関の
沸騰冷却装置に関する。

従来の技術 自動車用機関等の冷却裂１として、従前の水冷式冷却装
置に代えて冷ｇ（冷却水）の沸騰・凝縮のサイクルを利
用した４騰冷却袈置が、例えば特公昭５７−５７８０８
号公報ＪＰ特開昭５７−６２９１２号公報などに記載さ
几ているが、こ几らは冷却水の自重による自然循環的な
方法でウォータジャケット内の液面レベルが関節される
ものである九め、安定した液面位置全確保することは期
待できず。

高温部位の気相中への露出による過熱の虞ｎがある々ど
、信頼性、安全性に乏しい。

こｎに対し１本出願人は冷媒供給ポンプを用いてウォー
タジャケット内の冷媒液面を所定レベルに制御する工う
にした沸騰冷却ａｍｔ一種々提案している（例えば特開
昭６０−３６７１５号公報。

特願昭５８−２２８１４８号、特願昭５９−１００１！
５６号、Ｐ＃願昭５９−１４０３７８号等）。こ−ｎは
ウォータジャケットとコンデンサと冷媒供給ポンプとを
主体として密閉した冷媒循環系會構成するとともに、上
記ウォータジャケットの設定レベルに対応して液面セン
ナを装着したもので、この設定レベルまで液相冷媒（例
えば水と不凍液の混合液）を貯留しておいて、その沸騰
気化にエフ各部の冷却上行っている。そして発生蒸気全
コンデンサに導いて凝縮し、コンデンサ下部に液相冷媒
として回収した後、上記液面センナの検出信号に基づい
て作動する冷媒供給ポンプに工って再度ウォータジャケ
ットに循環供給し、その冷媒液面會上記設定ノベルに維
持する構成となっている。、この工づに冷媒供給ポンプ
を用いてウォータジャケット内の冷媒液面を制御するこ
とにＬす、負荷条件等が変化しても液面’ｋ［実に設定
レベルに維持できることになり、燃焼室壁等高！部位の
露出全防止し。

かつウォータジャケット上部に適宜な蒸気空間を確保し
て、安定した冷却性能を発揮できるのである。

発明が解決し工つとする問題点 しかし、上記の二うに単一の冷媒供給ポンプに依存し九
構成では、そのポンプの何らかの原因による吐出能力の
低下や異物による通路抵抗の増大などが生じｔ際に、冷
媒液面？所定レベルに偏保できなくなり、直ちに１ｌｒ
Ｉｊ御不能状態に陥ってしまう虞ｎがある。特に上記の
冷媒供給ポンプでは沸点に近い高温の液相冷媒を圧送す
る必要がある几めキャビテーションが発生し易く、高負
荷時等にコンデンサ出口での冷媒温度が高くなるとキャ
ビテーションによる急激な吐出流量の低下で来すことが
ある。ま九、キャビテーション回避の几めに小流量のポ
ンプ金用い友とすると、高負荷運転ｔａ続し九りうなと
きに冷媒補給量が不十分となる虞ｎもある。

尚１本出願人は先に特願昭５９−２０４５９２号におい
て、冷媒供給ポンプとしてメインポンプの他にサブポン
プで設は九構成も機業じているが。

部品点数の増加や部品コスト等の点からは好１しくない
。

問題点食解決する几めの手段 この発明は上記の問題点を解決する九めに、冷媒供給ポ
ンプによる冷媒補給に刃口えて、暖房用ヒータコアに液
相冷媒を循環するヒータ用ポンプ全流用して冷媒補給？
行う工うにし九ものである。

すなわち、この発明に係る内燃機関の沸騰冷却装（ｔは
、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
導入さ几、かつ下部に凝縮し九液相冷媒が渠めらｎるコ
ンデンサと、こりコンデンサの下部と上記ウォータジャ
ケットとを接続した冷媒循環通路に介装さｎ九冷媒供給
ポンプと。

上記ウォータジャケットの冷媒取出口および冷媒戻し口
と暖房用ヒータコアとを接続したヒータ通路と、このヒ
ータ通路に弁装され、かつウォータジャケットと上記ヒ
ータコアとの間で液相冷媒で循環させるヒータ用ポンプ
と、上記のウォータジャケット、コンデンサおよび冷媒
供給ポンプ全主体とし次冷媒循環系の外部に設けられ、
かつ上記ヒータ用ポンプの吸入側に流路切換機構全弁し
て連通可能なリザーバタンクと、上記ウォータジャケッ
トの冷媒液面位置上検出し、クォータジャケットへの冷
媒補給が必要なときに冷媒補給信号上出力する液面構出
手段と、上記冷媒補給１ぎ号に対し、所定の条件に基づ
き、上記冷媒供給ポンプによる冷媒補給および上記ヒー
タ用ポンプにょろりザーバタンクからの冷媒補給の少く
とも１つの冷媒補給手段を選択する選択手段とｔ備えて
構成さ几ている。

作用 ウォータジャケットとコンデンサと冷媒供給ポンプとを
主体とした冷媒循環系は基本的に密閉状態に保ｔｎてお
り、ウォータジャケット内で液相冷媒が沸騰気化し、か
つ発生蒸気がコンデンサで凝縮することにＬり、気化潜
熱全利用した冷却が行わｎる。ま九ヒータ用ポンプはウ
ォータジャケット内の高温液相冷媒を車室内等に設けら
ｌｆ′Ｌｔヒータコアに循環させる。

ウォータジャケット内での冷媒の沸騰の結果。

ウォータジャケット内の冷媒液面位置が低下すると、液
面検出手段によって冷媒補給信号が出力さ几、冷媒液面
が回復するまで冷媒補給が行わ几る。

このとき、所定の条件に基づき冷媒補給手段として冷媒
供給ポンプによる補給が選択さｎｎば、コンデンサから
ウォータジャケットへ液相冷媒が送らｎ、ま几ヒータ用
ポンプによる補給が選択さ几ｎば系外のりザーバタンク
からヒータ通路の流路切換機構七介してウォータジャケ
ットへ液相冷媒が送らｎる。ま九両者が併用される場合
もある。

上記の条件としては１例えば補給開始してから経過し九
時間、あるいは冷媒供給ポンプケ他の制御にも用いる場
合にはその優先度など、適宜に選択される。

実施例 第１図はこの発明に係る沸騰冷却＠置の一実施例を示す
もので、同図において、ｌはウォータジャケット２を備
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？夫々示している
。

上記ウォータジャケット２は、内燃機関１υシリンダお
よび燃焼室の外周部上包囲するようにシリンダブロック
５およびシリンダヘッド６の両者に亘って形広さｎｔも
ので１通常気相空間となる上部が各気筒で互いに連通し
ているとともに、その上部の適宜な位置に複数の蒸気出
ロアが設けらｎている。この蒸気出ロアは、蒸気マニホ
ルド８にＬつて互いに集合さｎ２上で、、＠気通路９を
介してコンデンサ３の上部人口３ａに連通している。

まｍ１０は車室内に設けらｒＬ７’２−暖房用のヒータ
コアであり、上部入口がヒータ入口通路１１ｇ介してウ
ォータジャケット２のシリンダブロック５側の冷媒取出
口２ａＫ接続され、かつ下部出口がヒータ出口通路１２
ｔ−弁してシリンダヘッド６側の冷媒戻し口２ｂに接続
さｎている。そして上記ヒータ出口通路１２に、液相冷
媒ｔウォータジャケット２とヒータコアｌＯとの間で循
環さぜるｔめのヒータ用ポンプ１３が介装さ几ている。

尚。

１４はヒータ用ポンプ１３の吐出側から分岐して上記蒸
気マニホルド８に接続さｆ”Ｌ７を冷媒循環通路であ０
、冬季すなわちヒータ便用時に冷媒中り不凍液区分の偏
在全防止すべく少菫の液相冷媒をコンデンサ３に送り込
む機能を果している。

上記コンデンサ３は、上記人口３ａｉ有するアッパタン
ク１５と、上下方向に沿つ几微細なチューブ？主体とし
たコツ部１６と、このコア部１６で凝縮さｎ九液化冷媒
を一時貯留するロアタンク１７とから構放さｎｔもので
、例えば１両前部など車両走行風を受は得る位置に設置
され、更にその前面あるいは背面に１強制冷却用の電動
式冷却ファンｌＢ？備えている。を几、上記ロアタンク
１７は、その比較的下部に冷媒循環通路１９の一端が接
続さｎているとともに、こｆ′Ｌニジ上部に第１補助冷
媒通路２０の一端が接続さｎている。上記冷媒循環通路
１９は、その他潮が上記クォータジャケット２のシリン
ダブロック６上部に設けた冷媒人口２ｃに接続さｎてお
り、その通路中に上記冷媒供給ポンプ４が介装さ１して
いるとともに、この冷媒供給ポンプ４Ｑ吐出側に三方型
電磁弁からなる第２を磁弁２１が介装さｎている。

３１は、上記ウォータジャケット２やコンデンサ３で主
体とじｔ冷媒循環系の外部に設けら−ｎｎｔザーバタン
クであって、こｎは通気機能を有するキャップ３２を介
して大気に開放さｎているとともに、上記ウォータジャ
ケット２と略等しい高さ位置に設置され、かつその底部
に、上記の第１補助冷媒通路２０および第２．第３補助
冷媒通路３３．３４が接続さｎている。上記第１補助冷
媒通路２０に、その進路中に常開型の第３を磁弁３５を
備えている。筐を上記第２補助冷媒通路３３は。

流路切換磯構として三万型ｔａｔ弁からなる第４電強弁
３６を介して、ヒータ出口通路１２のヒータコア１０と
ヒータ用ポンプ１３との間に接続さｎでいる。区に、第
３補助冷媒通路３４は、上記第２電磁弁２１’＠介して
冷媒循環通路１９に接続さｎている。ここで上記第２電
磁弁２１は、冷媒供給ポンプ４の吐出ポー）１第３補助
冷媒通ｗ＆３４を介してリザーバタンク３１に連通させ
る「ｆＬｙｒ人」と、冷媒循環通路１９を介してウォー
タジャケット２に連通させる「流路Ｂ」とに切換可能に
構成さｎている。まｔ上記ｉ＃！４電磁弁３６は、と−
夕月ポンプ１３の吸入ポートｔ−第２補助冷媒通路３３
を介してリザーバタンクに連通させる「流Ｗ＆ＡＪと、
ヒータ出口通Ｗ＆ｌ　２　ｔ−弁してヒータコア１０に
連通させる「流路Ｂ」とに切換可能に構成さｎている。

一万、上述した冷媒循環系の最上部となる蒸気マニホル
ド８上壁部には、系内の空気ｔ−排出する九めの空気排
出通路３７が接伏さ几ており、かつ空気排出時に同時に
ａｎ出九液相冷媒會回収する九めに、上記空気排出通路
３７の先増部かりザーバタンク３１内に開口している。

そして、上記空気排出通路３７には、常閉型の第１を強
弁３８が介装さｎている。

上記各電磁弁３８，２１，３１５．３６とヒータ用ポン
プ１３と冷媒供給ポンプ４および冷却ファン１８は、所
謂マイクロコンビエータシステムを用い友制御！装置４
１に１って駆動制御さ几るもので、具体的には、ウォー
タジャケット２に設は几第１液面センサ４２．温匿セン
サ４３、ロアタンク１７に設けた第２液面センサ４４お
孟び循環系最上部に設は九負圧スイッチ４５の各検出信
号に基づいて後述する制御が行わｎる。

ここで上記第１．第２液面センナ４２．４４は例えばリ
ードスイッチで利用したフロート式センサ等が用いらｎ
、、冷媒液面が設定レベルに達しているか否かｔオン・
オフ的に検出するものであって、ウォータジャケット２
の液面検出手段を構成する第１液而センサ４２は、その
検出レベルがシリンダヘッド６の略中間程度の高さ位置
に設定され、かつコンデンサ内液面の最下限位置を規制
する第２液面センサ４４は、その検出レベルが第１補助
冷媒通路２０の開口二りも僅かに上方の高さ位置に設定
さｎている。まｔ温度センサ４３は例えばサーミスタ等
からなり１通常液相冷媒内に没入する位置あるいは気相
冷媒領域となる位置に設けらｎて、ウォータジャケット
２内の冷媒温度を検出しているｆＩまｔ負圧スイッチ４
５は、大気圧と系内圧力との差圧に応動するダイヤフラ
ムで用いｔもので、高地お低地等に拘らず１１２！用環
境下における大気圧に対し系内が負圧であるか否かｔ検
出しており、具体的にｆ＠　−３０ＩＩ）Ｈｒ−−５０
鵡ＨＫ程度に作動圧全設定しである。

尚、その他種関運転粂件を検出する九めの各種センサに
ついては図示していない。

［Ｌこの実施例ではヒータ用ポンプ１３の流量制＠七行
う丸めにヒータコアＩＯの冷媒出口にヒータ用温度セン
サ４６が設けら几ている。

次に第２図〜第１５図は、上記制御装置４１に工って英
行さびる制御の内容？示すフローチャートであって、以
下、機関の始動から停止までの訛ｎに沿ってこｒｔｒｔ
説明する。尚１図中冷媒供給ポンプ４ｔ「ポンプ■」、
ヒータ用ポンプ１３ｒ「ポンプ■」、第１−＠４電磁弁
３８．２１．３５゜３６１−１”電磁弁■」〜「電磁弁
■」と夫々略記し、まｔウォータジャケット２内の液面
’ｇｒｃ／Ｈ１７３液面」と略記しである。

初めに制御の概要全簡単に説明すると、藁２因は制御の
全体を示すメインフローチャートであって、機関の始動
（イグニッションキー０Ｎ）Ｋ二り制御が開始すると、
原則として′ｇ！ｆｉ排出制御（ステップ３）？経て暖
機制御（ステップ４）へ進み、ここで所定の状態となる
１で暖機運転を行つ１Ｌステツプ６以降の処理へ進む。

ステップ６以降の処理は、系内で冷媒の沸騰・＠縮すイ
クルが行わ几る定常的な運転状態に対応するもので、概
略として、（イ）部分で冷却ファン１８の制御がなされ
、、１口）部分でコンデンサ３内の冷媒液面位寛つまり
夾質的放熱面槓の可変制御がなさ１１両者によってクォ
ータジャケット２内の冷媒沸点の高精度な制御全実現し
ている。１九、液面制御（ステツブ６．５ｍ３．３４）
等の処理に１つて、冷媒供給ポンプ４もしくはヒータ用
ポンプ１３を用い友冷媒補給が実行され、ウォータジャ
ケット２内の冷媒液面が常に第１液面センサ４２の設定
レベル近傍に維持される。従って、暖機終了後は原則と
してステップ６〜４１のループが機関停止時まで繰り返
し実行されるのであり、冬季の低負苛時などに系内温度
が異常低下し九と１！（ステップ３９）にのみ回置暖機
制御（ステップ４）を実行する。

尚、姶ＩＩＪ時に系内温度が４５℃以上であるときには
再始動を意味し、経時的な空気侵入が考えらｎないので
空気排出制御（ステップ３）は省略する。

まｔ第３図および第４図は一定時間毎に実行される割込
処理を示す。第３図の割込処理ｆｉ＋では。

機関が回転しているか否か（ステップ４２）ｔ−判断し
、運転中は逐次機関運転条件に最適な制御温ｔｗ設定す
る（ステップ４５）とともに１機関停止後は所定の処理
？行う工うになっている。第４因の割込処理（２１では
１図示せぬヒータスイッチに基づきヒータ用ポンプ１３
の作ａｔ制御するとともに、ヒータコア１０の放熱量の
安定化ならびに電力消費の軽減を図る几めに、ヒータ出
口液温（ヒータ用温度センサ４６の検出温度）に基づい
てヒータ用ポンプ１３の流量側ａ（ステップ５５゜５６
）を行っている。ここで上記ヒータ用ポンプ１３はウォ
ータジャケット２内への冷媒補給手段としても用いらｒ
Ｌるので、その間は割込処理（２）の割込が禁止され、
最大吐出流量が確保される（ステップ８７．１０７等）
。

次に、４５図は姶動直後に実行される空気排出側ａ（ス
テップ３）の詳細を示す。尚、この機関始動の際には１
通常は系内が液相冷媒（例えば水とエチレングリコール
の混合液）で殆ど膚九さｎｔ状態にあり、ま九リザーバ
タンク３１ｉＣは適当量の液相冷媒が貯留さ１ている。

空気排出制御はこの状態から更に系内を完全に液相冷媒
で満友すことに工って空気全排出するものであり、第１
電磁弁ａｓ２ｒ開」とし、ヒータ用ポンプ１３を用いて
リザーバタンク３１から系内に液相冷媒？送り込む（ス
テップ６２．６３）。こｎは系内を満ｔすに十分なよう
に予め設定さｎｔ間１例えば６０秒間継続される（ステ
ップ６４）。従って、系内に残存してい友空気は、系上
部に集めらｌｒＬ之後。

空気排出通路３７會弁して系外のりサーバタンク３１側
に強制的に排出される。空気排出終了後は第６図に詳細
を示す暖機制御に進む。

暖機制御に進んで米九時点では、コンデンサ３内が液相
冷媒で満ｔさｎて放熱能力が極めて低く抑制さｎており
、かつウォータジャケット２内の液相冷媒は滞留状態に
あるから速やかに温度上昇する。暖機制御は１ｇ！気排
出通路３１を閉じ、かつ第１補助冷媒通路ｔｏ２介して
系内を解放した状態（ステップ６６）のままウォータジ
ャケット２内の冷媒温度が目標とする設定温度近傍に上
昇するまで待機（ステップ６８．６９）するも■であり
、「設定温ｆ−３℃」まで温度が上昇し九ら。

冷媒供給ポンプ４に工ってリザーバタンク３１へ強制的
に余剰冷媒全排出する（ステップγ３）。

こｎは急激な熱負荷の上昇にエフ沸騰が開始し九場合に
、第１補助冷媒通路２０’（ｉ−弁した余剰冷媒の排出
が遅ｎて＠度の過上昇が発生する虞几があるからであり
、系内が負圧であｎば第３電磁弁３５を閉じ、正圧であ
１ば第３電磁弁３５會開いて自然排出？併用する（ステ
ップ７５〜７７）。コノ冷媒の排出の結果、ウォータジ
ャケット２内の冷媒液面もしくはコンデンサ３内の冷媒
液面が第１゜第２液面センサ４２．４４の設定レベル以
下となつｔとき（ステップ７０）、あるいは系内温ｌが
「設定温度＋０．５　”Ｃ４以上に上昇し九とき（ステ
ップ７４）には、系内を密閉して暖機制ａ全終了する。

この暖機制御終了段階において通常はウォータジャケッ
ト２内の液相冷媒が減圧沸ａｔ開始している。

上記の設定温度は、冷媒の常圧下での沸点？超えない範
囲内１例えば８０〜１１０”Ｃ程度の範曲内で機関の負
荷や回転速匿等の運転条件に応じてＲ通に設定されるも
のであり、前述したＬうに第３図の割込処理（１１にＬ
ｖ一定時間毎に避新される（ステップ４４．４５）、尚
、具体的な運転条件としては、ガソリン機関では吸入負
圧と回転速度、電子制御燃料噴射方式の場合にはその噴
射弁駆動パルスのパルス幅および周期、ディーセル機関
であｎば噴射ポンプのレバー開度と回転速度などが用い
らｎる。

暖機制御の終了後は、前述し７ｔようにステップ６〜ス
テツプ４１の制御ループが繰り返さｒＬることになる。

先ず機関発熱量とコンデンサ３の放熱量とが設定温度近
傍の冷媒沸点の下で平衡しているとき。

具体的には冷媒温度が「設定温度±α５℃」の範囲内に
あるときには、ステップ７、ステップ２０の判断に工っ
で実質的にステップ６の液面制御１１１のみが実行され
る。第７図および第８図は、この液面側ａ（１］の詳細
を示す。すなわち、ウォータジャケット２内で沸騰が開
始する結果、その冷媒液面が徐々に低下して行くが、こ
のウオータジャケツＭｌ液面が８１ｇ面センサ４２の設
定レベル以下となつｔら、先ず冷媒補給手段として冷媒
供給ポンプ４による冷媒補給が選択され、該冷媒供給ポ
ンプ４の作動によってコンデンサ３１１１１Ｉｌからウ
ォータジャケット２へ液相冷媒が送らｎる（ステラ７’
７８．７９）。冷媒供給ポンプ４の吐出流量の設定にも
よるが、多くの場合はこの冷媒供給ポンプ４の作動のみ
に工ってウォータジャケット２内の冷媒液面が速やかに
回復する。つまり密閉した冷媒循環系内で、冷媒が沸鴫
・凝縮のサイクルを繰り返しつつ循環することになる。

ここで、ロアタンク１７円に液相冷媒が十分に存在しな
いとき、あるいは冷媒供給ポンプ４にキャビテーション
が発生して吐出能力が低下し九とき、史には冷媒供給ポ
ンプ４が何らかの原因で作動不良であるとき。

などには円滑な冷媒補給が６ｎないので、冷媒補給開始
から１０秒経過（ステップ８６）し友ら、系内が負圧で
あるか否か判断しくステップ８Ｂ）。

負圧である場合には第３電磁弁３５を開く（ステップ８
９）。こ几にエク、リザーバタンク３１から比較的低温
の液相冷媒がロアタンク１７に導入されるので、ロアタ
ンク１７内の冷媒不足あるいはキャビテーションに起因
してい友能力低下に直ちに解消される。ま几系内が正圧
である場合にはリザーバタンク３１からロアタンク１７
への冷媒導入が望めないので冷媒供給ポンプ４による冷
媒補給と併行してヒータ用ポンプ１３を利用した冷媒補
＃ＩＩｔ−開始し、リザーバタンク３１がら直接クォー
タジャケット２に液相冷媒全送り込む（ステップ９０）
。このヒータ用ポンプ１３による冷媒補給においては、
リザーバタンク３１内の冷媒温度が低いことからキャビ
テーションの間＠は全く生じない。尚、ヒータ用ポンプ
１３による冷媒補給７行う場合には、ロアタンクエフ内
の冷媒液面が第２液面センサ４４の設定レベル以上であ
ることを条件として第３電磁弁３５會開放しておく（ス
テップ９１〜９３）。こｎは、コンデンサ３円に十分液
相冷媒が存在するにも拘らずキャビテーション等に＝Ｖ
円滑な補給が行兄なかつ几ときに、系外のりザーバタン
ク３１からの冷媒補給を繰り返すと、系内の冷媒量が過
多となって温度上！に招く虞ｎがあるので、冷媒の自然
排出が可能な状態としておくためであり、同時に系内圧
力を大気圧近傍まで下げてヒータ用ポンプ１３の負荷全
軽減するという作用も果す。また系内が負圧状態であっ
ても、補給開始から２０秒経過（ステラ：７’８６）（
，７？場合には、同様にと−タ用ポンプ１３を利用し九
冷媒補給を開始する。従って、冷媒供給ポンプ４自体の
作動不良等に起因する場合でも。

ウォータジャケット２内の冷媒液面全確実に回復させる
ことができる。尚、１０秒経過後、系内が負圧である場
合に直ちにヒータ用ポンプ１３による補給？開始しない
のは、ヒータ性能への影１１ｔ−可及的に少なくする几
めである。

以上の液面制御１１）は繰り返し実行され、こｎに工っ
でウォータジャケット２内の冷媒ｇ而が常時第１液而セ
ンサ４２の設定レベル近傍に維持さｎ続ける。

仄に上記の温度平衡状態から車両走行風の減少などの外
乱や運転条件の変化に伴う設定温度自体の変化によって
、系同温度が「設定温度＋〇、５°Ｃ」以上となつ九と
きには、冷却ファン１８が作動して強制冷却風による凝
縮の促進を行う（ステップ７．１０）。このときコンデ
ンサ３内の冷媒液面位置は必ずしも一定ではなく種々の
状態にあるが。

第２液面センサ４４の設定レベル以上に液相冷媒がある
場合には、コンデンサ３内体の放熱能力に余裕がある状
態であり、かつ；ンデンサ３の液相冷媒領域に対しては
強制冷却風の効果が少ないので、ファン電圧ｐｒＬｏｗ
ｒＪに設定し、低速回転とする（ステップ１１）、そし
て第２液面センサ４４の設定レベル以下である場合にの
み７アン電圧ｔｒＨＬｇｈＪに設定し、高速回転とする
（ステップ９）ま九前者の低速回転状態が１０秒以上継
続したときには冷却ファン１８１に：停止し、後述する
コンデンサ水位低下制御（ステップ２７）に速やかに移
行させる工うにする。こｒｂＫ工って冷却ファン１８は
必要最小限でのみ駆動される。

ま九冷却ファン１Ｂの強制冷却に工って「設定温度−０
，５℃」にまで温度低下し九ら冷却ファン１Ｂは停止す
る（ステップ１４）。「設定温度士１５℃」の範囲内で
はζステリシスを付与する几めに、ｒＬＯＷＪもしく　
ＨｒＨｌｇｈＪによるＯＮ状状態るいはＯＦＦ状態がそ
ｖｔま保持される（ステップ１５〜１ｇ）。

この工うにして、系内温度が「設定温度±３．０℃Ｊｉ
Ｍ内（ステップ２０）にある限りは冷却ファン１Ｂのみ
によって温度制御がなされる。この冷却ファン１Ｂによ
る凝縮の促進・抑制は、直ちに系内の沸点の変動を招く
ので、非常に応答性に擾ｎ、かつ微細な温間制御が実現
できる。尚、この間も上述したステップ６の液面制御（
１１によってウォータジャケット２内の液面は確実に略
一定に保几ｎる◎ 矢に、運転条件の変化などに工って系内温度が「設定温
度＋３．０℃」以上もしくは「設定温度−１０℃」以下
となつｔときには、第２図Ｖ（ロ）Ｓ分に示すコンデン
サ３の実質的放熱面積の可変制御がなさｔしる。

先ず「設定＠度十λＯ℃」以上となつ九ときに１’ｊ、
第１１図に拝承するステップ２７のコンデンサ内水位低
下制御にａみ、冷媒供給ポンプ４に二ってコンデンサ３
からリザーバタンク３１へ強制的に液相冷媒を排出（ス
テップ１１６）Ｌ、て実質的放熱面積を拡張する。まｔ
系内が正圧である場合には、第３電磁弁３５を開いて系
内外の圧力差を利用した自然排出で併用する（ステップ
１１２〜１１４）。この冷媒排出は、系同温度が「設定
温度＋２５℃」以下に低下し九段階で終了する（ステッ
プ３０〜３３）。このＬうに設定温度二り若干高温側で
終了させるのは、液面の下降に対する温度変化の応答遅
几があるからである。区に。

冷媒排出の速度が過度に大きいと、同様にその応答遅Ａ
Ｋ＝って系内温度がハンチングを生じる虞ｎがあるので
、ソフトウェアタイマ■（ステップ２５）全利用して冷
媒排出全間欠的に作動させ（ステップ２５〜２９）、排
出速度を抑制している。′！九、運転条件の変化により
設定温度自体が高温域から低温側に変化した場合には、
ノッキングの抑制などの点から多少のハンチング？無視
しても温度の追従性を高めｔ万が好ましいので、上記の
排出速度の抑制は行わない（ステップ４６゜４７．２４
）。

まｔ上記のコンデンサ内水位低下制御に移行して来る際
には、ステップ１２の判断に工っで冷却ファン１８が既
に停止している場合が多いが、ステップ２１にＬって冷
却ファン１８を再び作動させ、速やかな＠度低下を図る
二うにしている。このときも、コンデンサ３内の冷媒液
面は第２漱而センサ４４の設定レベル以上であるから冷
却ファン１８は低速回転となる（ステップ８．１１）。

そして、ロアタンク１７内の液相冷媒が第２液面センサ
４４の設定レベル以下となつ九ときには。

コンデンサ内水位低下制御は温度に無関係に終了し、以
後は冷却ファン１８の回転速度？高速回転として凝縮の
促進を図ることになる（ステップ２２゜８．９．ＩＱ）
。

上記の二うにコンデンサ３円からの冷媒排出を行ってい
る間のウォータジャケラ）２９１１１液面の推持は、第
９図、　’ｊｌ／４　ｌｏ図に拝承する液面制＠（２）
に工っで処理される。こ１しは基本的に上述し九第７図
、第８図の制御と同様の動作ヶ行うものであるが、ｏア
タンク１７内に液相冷媒が存在することは明らかである
から１０秒経過後は直ちにヒータ用ポンプ１３にエフ冷
媒補Ｉ＠を行う。そして、その際、冷媒供給ポンプ４は
コンデンサ３内の水位低下の几めの冷媒排出を行う（ス
テップ１１Ｏ１９６）。すなわち、系内温度の低下ｔ″
図るこの条件下では冷媒供給ポンプ４を冷媒排出に優先
的に使用するものとし、１０秒経過後の冷媒補給手段ト
１．てはヒータ用ポンプ１３による補給のみを選択する
。几だし、２０秒経過したらウォータジャケット２内の
液面確保ｋｌ先するものとし、両ポンプ４．１３による
冷媒補給を併用する（ステップ１１１．９６）。

一万、負荷の低減などにエリ系内温度が「設定温度−１
０℃」以下となったときには、第１４図に拝承するステ
ップ３７のコンデンサ内水位上昇制御に進み、系内外の
圧力差を利用してリザーバタンク３１からコンデンサ３
内へ液相冷媒を導入し、実質的放熱面積勿縮小する。こ
の冷媒導入は。

系内温度が「設定温度−１５℃」以上となつ几段階で終
了する（ステップ３９）。この終了温度も。

やはり＠度低下の応答性全考慮して設定さｎている。そ
して冷媒排出の場合と同様に、第３電磁弁３５の間欠的
な作動によって冷媒導入速度を適宜に抑制し、温度ハン
チングを小さくするＬうにしている（ステップ３１ｓ〜
３Ｂ）。

１１この冷媒導入中は、第１２図、　ｊｇ　１３図に詳
示する液面制御（３）によってウォータジャケット２内
の冷媒液面が維持される。この場合は、リザーバタンク
３１からロアタンク１７への冷媒導入を実行中であるか
ら、１０秒経過し九ら直ちにヒータ用ポンプ１３による
冷媒補給を開始し、冷媒供給ポンプ４と併行して冷媒を
補給する。

以上の１うに、冷却ファン１８１Ｚ）制御とともにコン
デンサ３の実質的放熱面積が可変制御さｎて系内温度を
設定温度近傍に維持しょうとする訳であるが１例えば冬
季の下り坂走行時などにはコンデンサ３の実質的放熱面
積を狭めても温度回復が図ｎない可能性がある。従って
、系同温度が過度に、例えば７６℃以下になつ几場合に
は前述し九工うに暖機制御（ステップ４）を再直行う工
うにしている（ステップ３９）。まｔ逆に温度低下が図
ルずに系内温度が過度に上昇した場合、例えば１１０’
Ｃ以上でかつ正圧であるときには第１５図に詳示するス
テップ４１の高温回避制御が実行される。

この高温回避制御は基本的には第３電磁弁３５を「開」
（ステップ１３３）とし、系内圧力ｔ−一部解放すると
同時に、コンデンサ３円から蒸気とともに空気を押し出
すものである。異常高温を招来する原因の多くは、空気
排出が不十分であつｔ工うな場合にコンデンサ３の微細
なチェーブ内に空気が滞留して凝ＭＩ會妨げることにあ
るので、通常は第３電磁弁３５ｔ−開いて空気全弁し出
すことにＬって効果的な温度低下が図ｎる。ｔｅ万一。

何らかの故障等にエフ更に系１７′３＠度が高Ｉ　Ｑ　
１１５℃以上となつ几ときには、第１電磁弁３Ｂも同時
に゛開き、空気排出通路３７全通して系内圧力を解放す
るとともに、冷却ファン１８を高速で作動させて強制冷
却する（ステップ１３３）。尚、いず几の場合も系内の
蒸気はリザーバタンク３１内の低温液相ヤ媒中に排出さ
れるので、大部分は凝縮して口状さ几る。上記の第１電
磁弁３Ｂは系内温度がＩＩＱ’Ｃ以下となつ九時点で閉
じ、更に纂３電磁弁３５は１０６℃以下もしくは系内が
負圧になつｔ時点で閉じる。

ま九上記の系開放中もステップ１３９以降の処理によっ
てクォータジャケット２内への冷媒補給がなさ几、その
冷媒液面が設定レベル近傍に維持される。この場合もや
はｖ１０秒経過後はヒータ用ポンプ１３が便用される（
ステップ１４７）。

尚、凝縮しｍ冷媒によってコンデンサ３内の冷媒液面が
上昇しない工うに必要なときには冷媒供給ポンプ４によ
る冷媒排出を行うＬうにしている（ステップ１３３〜１
５５）。

仄に機関がイグニッションキーの０ＦＦｆｉ作などに二
って停止さｆ′Ｌ几場合には、第３図に詳示し九割込処
理＋１１において、設定温［ｔ−８５℃にセットする（
ステップ４９）。こｎ１ｃｊり前述したコンデンサ内水
位低下制御が行わｎ、コンデンサ３の放熱能力が最大限
に利用されるとともに、冷却ファン１Ｂが作動開始する
ことになり、速やかに温度低下する。そして、系内゛温
度が８５℃にまで低下するか、系円か負圧でかつ９７℃
以下になるか、あるいは６０秒経過し九〇とｔ条件とし
て電源がＯＦＦとなる（ステップ４８〜５２）。コノ電
源ＯＦＦ＆Ｃ工９常開型電磁弁である第３電磁弁３５が
開く几め、系内の温度低下つまり圧力低下に伴ってリザ
ーバタンク３１から液相冷媒が自然に導入され、最終的
には系全体が液相冷媒で満ｔさｆ′Ｌ友状態となって仄
の始動に備えることになる。

以上、この発明の一実施例上詳細に説明したが。

この発明は上記実施例に限定さｎず１種々の変更が可能
である。例えば、上記実施例では冷媒補給開始から一定
時間経過したことを冷媒補給量の不足を判断しているが
、流量計や液面上昇速度などから流量不足上直接検知す
ることも可能である。

まｔ上記実施例では、温度制御に際してコンデンサ３か
らリザーバタンク３１への冷媒排出のみｔ冷媒供給ポン
プ４にて強制的に行い、コンデンサ３への冷媒導入を系
内外の圧力差を利用して行つているが、例えば冷媒供給
ポンプ４として正逆両万同ｌ送耐可能なポンプ？用い、
ある贋は流路切換機構を設けることによって、冷媒排出
・導入の双方全冷媒供給ポンプ４の圧送にて行う工うに
構成した場合にも本発明に適用でき、この場合、冷媒導
入と併行してヒータ用ポンプ１３によるウォータジャケ
ット２への冷媒補給が可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係るＦ’９燃
機関り沸騰冷却装置においては、冷媒供給ポンプにキャ
ビテーションが生じ九〇何らかの原因による作動不良が
生じｔ工つな場合でもウォータジャケット内の冷媒液面
を確実に所定レベルに維持でき、この種の冷却装置の安
全性、信頼性を大喝に高めることができる。そして、冷
媒供給ポンプｔ＠度制御の九めの冷媒排出などに便用す
る場合には、その優先度に応じて冷媒補給と併行して行
うことが可能となり、応答性の同上等を図ることができ
る。を九車室等の暖房に必要なヒータ用ポンプを利用す
るので、ポンプ上２系統トスる場合に比較して部品点数
や部品コスト等の点で著しく有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図。 第２図、第３図、第４図、第Ｓ図、第６図、第７図、第
８図、第９図、第１Ｇ図、　＄　１１図、第１２図、第
１３図、第１４図および第１５図はこの実施例における
制御の内容で示すフローチャートである。 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、８・・・蒸
気マニホルド、１０・・・ヒータコア、１３・・・ヒー
タ用ポンプ、１７・・・ロアタンク、１８…冷却フアン
、１９・・・冷媒循環通路、２ｏ・・・第１補助冷媒通
路、２１・・・第２電磁弁、３１・・・リザーバタンク
、３３・・・第２補助冷媒通路、３４・・・第３補助冷
媒通路、３５・・・第３電磁弁、３６・・・第４電磁弁
、３７・・・空気排出通路、３８・・・＠ｌ電磁弁、４
１・・・制御装置、４２°・°第１液面センサ、４３・
・・温度センサ、４４・・・第３液面センサ、４５・・
・負圧スイッチ。 第８図 第９図

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、かつ下部に凝縮した液相冷媒が集められ
   るコンデンサと、このコンデンサの下部と上記ウォータ
   ジャケットとを接続した冷媒循環通路に介装された冷媒
   供給ポンプと、上記ウォータジャケットの冷媒取出口お
   よび冷媒戻し口と暖房用ヒータコアとを接続したヒータ
   通路と、このヒータ通路に介装され、かつウォータジャ
   ケットと上記ヒータコアとの間で液相冷媒を循環させる
   ヒータ用ポンプと、上記のウォータジャケット、コンデ
   ンサおよび冷媒供給ポンプを主体とした冷媒循環系の外
   部に設けられ、かつ上記ヒータ用ポンプの吸入側に流路
   切換機構を介して連通可能なリザーバタンクと、上記ウ
   ォータジャケットの冷媒液面位置を検出し、ウォータジ
   ャケットへの冷媒補給が必要なときに冷媒補給信号を出
   力する液面検出手段と、上記冷媒補給信号に対し、所定
   の条件に基づき、上記冷媒供給ポンプによる冷媒補給お
   よび上記ヒータ用ポンプによるリザーバタンクからの冷
   媒補給の少くとも１つの冷媒補給手段を選択する選択手
   段とを備えてなる内燃機関の沸騰冷却装置。