JPS614815A - エンジンの沸騰冷却装置 - 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、冷ｕ１液の気化潜熱を利用したエンジンの
沸ｉ冷１．１１　ｊｌ・冒こ）に関する。

（従来の技術） 冷却液をつ７１−クジＶケット内にてＮｌｉ　ｔｉｌｔ
！蒸発させ、その気化潜熱によりエンジンの冷却を効率
良く行なうようにした８１１１Ｐ冷却装胃が本出願人よ
り提案されている（特願昭５８−１４５４６７号等）こ
れを第７図にＳ１１づいて説明すると、１はエンジン本
体、２　＋Ｌシリンダブロック３　ａ３よびシリンダヘ
ッド４゛にかｉＪ　Ｔ形成されたつｌ−タジャヶッ］へ
、５はウォータジャケット２の上部に所定の空間部を残
してｆ５１：Ｔｌ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
に達づイ）とｔＪｃ騰し始め、気化潜熱を奪いながら蒸
発する６、−で−して、この蒸発冷却液（蒸気）はつを
−クジ１Ｔクツ１〜２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に導かれる。

コンデンサ７には冷？Ｊｌ風を送る冷却ファン（電動フ
ァン）８が取付けられ、その風量に応じて蒸発冷却液は
外ΔＩＳ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に貯溜される。

つを−タジャケット２には液面センサ１０が設置され、
冷却液５の蒸発に伴い液面がある稈麿下がる′と、制御
回路１１によ□リウォータジャケット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
電磁弁２５を介してウォータジャケット２へと循環する
ようにして閉回路の冷却系を溝成する。

また、制御回路１１は、冷却液温を検出する温度センサ
１４ど、エンジン回転、アクセル開度、燃利供給最等を
検出する図示しない各センサからの信号に基づいて、前
記冷却ファン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
閉回路となっているため、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けることができる。

例えば、エンジンの発熱量が比較的少ない低負伺時には
、冷却ファン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
に高めることにより、冷却液５の沸点をｎｌ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、Ｊンジンの発熱量が多い高負荷時には、
冷却−ノノ・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どな
り冷に１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℃）、良姓な冷却状態を確保
する。

冷却液５の？Ｊｌ：　Ｅ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での放熱作用は充分に高
いことかぜも、少量の冷却液５でエンジンを効率良く冷
却リ−ることができると共に、その冷却温度を運転条イ
′１に応じて応答良く制御することが可能であり、した
がって優れた冷却機能が得られるのである。

他方、このＪ、うな装置では、エンジンを停止して冷却
液の濃＋Ｅｔが常温近くまで下がった場合、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１５．１６Ｊ５よび電磁弁１７．１
８を介してつを一タジャケッ１へ２に接続す圧との差圧
を利用して補助タンク１９に貯え！、：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ォータジャケッ
ト２に空気が入り込んだ場合、これを排除づるように、
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を聞くと共に供給ポンプ１３を駆動し、補助
タンク１９がら冷却液を強制的に送り込んで、余分の空
気をＪＪＩ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の上部空気層に導かれ、フ
ィルタ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ｋ
Ｉ液の温度が上昇し所定の温度に達すると、冷却液は沸
騰、焦光を開始づるが、このどさ液面センサ１０．２／
ｌの検出レベルに応じて補助通路１５を開き、冷ｕ１液
を大気圧下で沸騰、蒸発させ、その蒸発圧力によって補
填された分の冷却液を補助タンク１９へど押し戻Ｊ′。

この場合、供給ポンプ１３は液面センサ１ｏに応じて駆
動ざｔｌ、ジャタ゛ット２内の液面を適正レベルに保つ
ようにロワタンク９がら冷却液を送り、ロワタンク９内
の液面が所定レベルになるど停止される。

これにより、蒸発圧力を大気圧に保ちながら、系内の冷
１１８＆　６・適止ｍに復帰ならびに設定するのである
。したがって、系内に空気が入り込むようなことは防■
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ＩＪ”Ｃ、常に沸騰冷却の的確な冷却作用が
得られ、ぞの高い冷却性能が維持されると共に、前記冷
却ノＩ・ン８のＪ！ｌ吊に応じて冷却液の沸点圧力を大
気／Ｅ以下に任意に下げることができ、前述したように
１−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）に設定りることが可能となっている。

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、ウォータジャケット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、軽小化を図れる。

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、
冷却ファン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。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような冷却装置にあっては、つＡ−
タジャケット２内で沸騰した蒸気が、そのまま蒸気通路
６を介してコンデンサ７に流れ込む構造となっていたた
め、その蒸気に伴ってまだ蒸発していない冷却液がジャ
ケット２から流出し、コンデンサ７に流れ込むことがあ
る。

例えば、エンジンが高負荷で運転されている場合には、
沸騰が活発に行なわれることから、沸騰蒸気と共に冷ム
１１液が流出しやすく、］コンデンサへと流れ込ん（・
シまうのである。

コンデンサｉ　Ｆは、蒸気による放熱を行なうので、熱
伝達Ｃが＾く放熱効率が極めて良好であるが、これに液
体の冷却液が入り込むと、液体により熱伝達率が悪化す
ると共に、蒸気の放熱面積が減少するよ）になり、その
ため放熱効率が茗しく低下するという問題を生じていた
。

この発明１、■、蒸発前の冷却液がコンデンサに流れ込
まない、Ｊ、−）にして、上記問題点の解決を図ること
を目的どしている。

（問題点を解決りるための手段） この発明は、大部分を液相冷媒で満たしたエンジンウォ
ータジャケットと内部を気相状に保ったコンデンサとを
、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
て冷媒が循環づる閉回路を形成し、ニー１ンデンサに強
制冷却風を供給する冷却ファンを設けると共に、液相冷
媒を貯溜した補助タンクを弁手段を介して前記閉回路に
接続したエンジンの沸騰冷却装置において、前記コンデ
ンサの下部に液化冷媒を一時貯溜するロワタンクを形成
し、このロワタンクに冷媒の貯溜液面よりも上方に前記
蒸気通路を接続する。

（作用） したがって、ウォータジャケラ１〜からの冷媒蒸気は蒸
気通路を介していったんロワタンクに導かれ、ここから
上昇してコンデンサへと流入づると共に、この蒸気に伴
って蒸発前の冷媒がウォータジャケットから蒸気通路に
流出しても、］ンデン舎す側に入り込むことはなく、ロ
ワタンクに直接流入するのである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す構成断面図で、１はエン
ジン本体、２はウォータジャケラ１〜．２６はコンデン
サを示す。

コンデンサ２６は、第２図、第３図に示すようにコア部
２７に冷媒蒸気せ導く多数のチューブ２８が配列され、
各チューブ２８の間に放熱フ７・ン２９が取付Ｇノられ
る。

コンデン＋Ｊ　２６はコア面がある程度傾斜するように
設置され、各チューブ２８は第４図に示すようにコア背
面側３０の通路（集液部となる）３１の断面がいくらか
大きくなるように形成される。

各チューブ２８Ｉよ、この場合第５図に示すように集液
部３０の幅が大きい断面形状もしくは第６図に示すよう
に全体の幅をいくらか大きくするように形成して６良い
。

一方、コンノ“ンリ２６の下部には各チューブ２８にて
放熱、凝縮された液化冷媒を一時貯溜するロワタンク３
２が形成され、容積の大きい貯溜部３３がロワタンク３
２の一端に設けられる。

この貯溜部３３が、途中に電磁弁（三方電磁弁）３４、
供給ポンプ１３を介装した冷媒通路１２を介してつＡ−
タジレケット２に接続される。

そして、つＡ−タジャケット２の上部に蒸気通路３５が
接続りるが、この蒸気通路３５は途中で立下がるように
形成され、その他端が前記ロワタンク３２の側面に接続
される。

蒸気通路３５は、この場合ロワタンク３２の中央部でロ
ワタンク３２の貯溜部３３にりも上方つまりロワタンク
３２に貯溜される冷媒液面よりも上方となる位置に接続
される。

蒸気通路３５とロワタンク３２との接続部３６は、その
通路断面がロワタンク３２に治っである程度長くなるよ
うに偏平ダクト状に形成される。

また、コンデンサ２６の上部に各チューブ２８と連通す
る室３７が形成され、この室３７は空気抜き川の連通路
３８を介してウォータシトウッド２近傍の蒸気通路３５
と接続される。

なお、その伯の構成ならびに機能については第７図と同
様であり、同一符号を付して詳しい説明は省略する。

このように構成したため、ウォータジャケット２内で沸
騰した冷媒５の蒸気は、蒸気通路３５を介してロワタン
ク３２に導かれるが、この蒸気は軽いため、ロワタンク
３２に入ると上昇してコンデンサ２６のチューブ２８内
に流入し、ここで放熱、凝縮される。

そして、液化された冷媒は、コンデンサ２６が傾斜して
ＨＱ　ｆｉＦｌされているため、チューブ２８内の集液
部３１を通−）でロワタンク３２へと滴下する。

他方、つＡ−タジトり一ット２内での冷媒の沸騰および
その蒸気の流れに伴ってまだ蒸発してない冷媒が蒸気通
路３５に流出することがあるが、この液状の冷奴番ま蒸
気通路３５からロワタンク３２へと流入し、コンデンサ
２６に入り込むようなことはない。

特に、エンジンの高負荷運転時には、沸騰が活発となり
液状冷媒が流出しやすいが、このようなときでもコンー
Ｉ゛ンサ２６への流入は確実に防止される。

このようにし′（、コンデンサ２６での放熱作用を良好
にＦＩＬ　）％　ＦＪることができ、さらにはコンデン
サ２６にて凝縮された液状冷媒がチューブ２Ｂ内の１か
所を過つ′Ｃ滴下するため、コンデンサ２６の一層高い
放熱効率が確保されるのである。この結果、沸騰冷＋、
ＩＩ装置として常に安定で優れた冷却性能を発揮するこ
とかできる。

なお、エンジン停止中には系内に補助タンク１９からの
冷媒を導入するが、コンデンサ２６の上部に空気抜き用
の連通路３８を形成しているため、］ンデンザ２６内に
空気が入り込むことがあっても、蒸気通路３５、空気通
路２１を介して確実に排出覆ることができる。

（発明の効果） ウォータジャケットから液状冷媒が沸騰蒸気に４伴って
流出してもコンデンサに入り込むことがなく、コンアン
１ノでの良好な放熱作用を保って高い冷却性能を維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示？ｊ構成断面図、第２図、
第３図はそのコンデンサ部の立面図と側面断面図、第４
図は第３図のＸ−Ｘ線に沿う−）ンデンサチューブの断
面図、第５図、第６図は］ンテンザヂューブの他の実施
例を示づ一断面図、第７図は先願例の構成断面図である
。 ２・・・つＡ−タジャケット、８・・・冷却ファン、１
１・・・制御回路、１２・・・冷媒通路、１３・・・供
給ポンプ、１７・・・電磁弁、１９・・・補助タンク、
２６・・・コンデンサ、３２・・・Ｌ】ワタンク、３４
・・・電磁弁、３５・・・蒸気通路、１ 特許出願人　　　１」産自動車株式会社代理人　弁理士
　後　藤　政　喜！　　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 大部分を液相冷媒で満たしたエンジンウォータジャケッ
   トと内部を気相状に保ったコンデンサとを、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
   冷却ファンを設けると共に、液相冷媒を貯溜した補助タ
   ンクを弁手段を介して前記閉回路に接続したエンジンの
   沸騰冷却装置において、前記コンデンサの下部に液化冷
   媒を一時貯溜するロワタンクを形成し、このロワタンク
   に冷媒の貯溜液面よりも上部に前記蒸気通路を接続した
   ことを特徴とするエンジンの沸騰冷却装置。