JP5003725B2 - Boiling cooler - Google Patents

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Description

本発明は、沸騰冷却装置に関する。   The present invention relates to a boiling cooling device.

従来、内燃機関の冷却装置として、内燃機関が有する冷媒通路(例えばウォータジャケット)を流動する冷媒の沸騰気化熱を利用して冷却を行う沸騰冷却装置が知られている。このような沸騰冷却装置においては、冷媒通路内が液体の冷媒で満たされていない。そのため、例えば車両の加速度が変化した場合、冷媒が冷媒通路内で偏るおそれがある。その結果、冷媒通路内に局所的に冷媒不足が生じている箇所が生じるおそれがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a cooling device for an internal combustion engine, a boiling cooling device that performs cooling using boiling heat of vaporization of a refrigerant flowing in a refrigerant passage (for example, a water jacket) included in the internal combustion engine is known. In such a boiling cooling device, the refrigerant passage is not filled with a liquid refrigerant. Therefore, for example, when the acceleration of the vehicle changes, the refrigerant may be biased in the refrigerant passage. As a result, there may be a place where a refrigerant shortage occurs locally in the refrigerant passage.

特許文献1には、車両の揺動状態を取得する加速度センサに基づいて冷媒通路への冷媒供給量を制限することによって、冷媒通路内に過度に冷却水が供給されることを抑制する沸騰冷却装置が開示されている。この技術は、冷却通路内に過度の冷却水が供給されることを抑制することによって、冷却通路内の温度の均一化を図ろうとしている。   Patent Document 1 discloses boiling cooling that suppresses excessive supply of cooling water into the refrigerant passage by limiting the amount of refrigerant supplied to the refrigerant passage based on an acceleration sensor that acquires the swing state of the vehicle. An apparatus is disclosed. This technique attempts to make the temperature in the cooling passage uniform by suppressing excessive cooling water from being supplied into the cooling passage.

実開昭61−128332号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-128332

しかしながら、特許文献1の技術では、冷媒通路内において局所的に冷媒不足が生じた場合に、これを解消することができない。そのため、冷媒通路内の温度の均一化を図ることは困難である。   However, in the technique of Patent Document 1, when a refrigerant shortage occurs locally in the refrigerant passage, this cannot be solved. Therefore, it is difficult to make the temperature in the refrigerant passage uniform.

本発明は、冷媒通路内の温度を均一の状態に近づけることができる沸騰冷却装置を提供する。   The present invention provides a boiling cooling device capable of bringing the temperature in the refrigerant passage close to a uniform state.

本発明に係る沸騰冷却装置は、内燃機関に形成され、冷媒供給ポンプにより供給される冷媒が導入される複数の冷媒供給口を有する冷媒通路と、前記冷媒供給口の各々に対応させて配置された複数の温度取得手段と、前記冷媒通路における前記冷媒の液面傾斜角度を取得する傾斜角度取得手段と、前記傾斜角度取得手段の取得結果と前記温度取得手段の取得結果とに基づいて、前記温度取得手段の配置箇所における冷却不足率を算出する冷却不足率算出手段と、前記冷却不足率算出手段の算出した前記冷却不足率に基づいて、前記冷媒供給ポンプから前記各々の冷媒供給口へ導入される冷媒量を調整する冷媒量調整手段と、を備えることを特徴とするものである。   A boiling cooling device according to the present invention is formed in an internal combustion engine, and is disposed corresponding to each of a refrigerant passage having a plurality of refrigerant supply ports into which refrigerant supplied by a refrigerant supply pump is introduced, and the refrigerant supply ports. A plurality of temperature acquisition means, an inclination angle acquisition means for acquiring a liquid surface inclination angle of the refrigerant in the refrigerant passage, an acquisition result of the inclination angle acquisition means, and an acquisition result of the temperature acquisition means, Based on the undercooling rate calculating means for calculating the undercooling rate at the location where the temperature acquisition means is arranged, and the cooling undersupply rate calculated by the undercooling rate calculating means, the refrigerant supply pump introduces each of the refrigerant supply ports. And a refrigerant amount adjusting means for adjusting the refrigerant amount to be adjusted.

本発明に係る沸騰冷却装置によれば、冷媒量調整手段は、冷却不足率が大きい箇所の冷媒供給口には多量の冷媒を導入し、冷却不足率の小さい箇所の冷媒供給口には少量の冷媒を導入することができる。それにより、冷媒通路内の温度を均一の状態に近づけることができる。また、冷媒の液面傾斜角度および冷媒供給口近傍の温度が冷却不足率に反映されていることから、いずれか一方のみが冷却不足率に反映されている場合に比較して、冷却不足率の算出精度は良い。それにより、いずれか一方のみが反映されている冷却不足率に基づいて各々の冷媒供給口への冷媒量を調整する場合に比較して、精度良く冷媒通路内の温度を均一の状態に近づけることができる。   According to the boiling cooling device according to the present invention, the refrigerant amount adjusting means introduces a large amount of refrigerant into the refrigerant supply port at a location where the cooling insufficient rate is large, and a small amount at the refrigerant supply port at a location where the cooling insufficient rate is small. A refrigerant can be introduced. Thereby, the temperature in the refrigerant passage can be brought close to a uniform state. In addition, since the liquid level inclination angle and the temperature near the refrigerant supply port are reflected in the undercooling rate, the cooling underpercentage rate is lower than when only one of them is reflected in the undercooling rate. The calculation accuracy is good. Thereby, the temperature in the refrigerant passage is brought closer to a uniform state with higher accuracy than when adjusting the refrigerant amount to each refrigerant supply port based on the undercooling rate reflecting only one of them. Can do.

上記構成は、前記冷媒通路を流動した前記冷媒を前記内燃機関の廃熱で過熱する過熱器と、前記過熱器を経由した前記冷媒によって駆動されるタービンと、を備えていてもよい。   The said structure may be provided with the superheater which superheats the said refrigerant | coolant which flowed through the said refrigerant | coolant channel | path with the waste heat of the said internal combustion engine, and the turbine driven with the said refrigerant | coolant which passed through the said superheater.

この構成によれば、内燃機関の廃熱で過熱された冷媒によってタービンを駆動させることができる。それにより、内燃機関の動力を回収することができる。その結果、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、内燃機関を搭載した車両が登坂状態、加速状態にある場合のように、冷媒の液面が傾斜して局所的な冷却不足が生じ易い場合においても、タービンの動力を回収することができる。   According to this configuration, the turbine can be driven by the refrigerant superheated by the waste heat of the internal combustion engine. Thereby, the power of the internal combustion engine can be recovered. As a result, the fuel consumption of the internal combustion engine can be improved. Further, even when a vehicle equipped with an internal combustion engine is in an uphill state or in an accelerated state, the power of the turbine can be recovered even when the coolant level is inclined and local insufficient cooling is likely to occur. .

本発明によれば、冷媒通路内の温度を均一の状態に近づけることができる沸騰冷却装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the boiling cooling device which can make the temperature in a refrigerant path close to a uniform state can be provided.

図1は、沸騰冷却装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a boiling cooling device. 図2(a)は、温度センサの配置状態を示す模式図である。図2(b)は、直方体を示す模式図である。FIG. 2A is a schematic diagram showing the arrangement state of the temperature sensor. FIG. 2B is a schematic diagram showing a rectangular parallelepiped. 図3は、ECUのフローチャートの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a flowchart of the ECU.

以下、本発明を実施するための形態を説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

本発明の実施例1に係る沸騰冷却装置10について説明する。図1は、沸騰冷却装置10の構成を示す模式図である。沸騰冷却装置10は、内燃機関20に形成された冷媒通路22と、気液分離器30と、第1ポンプ40と、冷媒分配器50と、過熱器60と、タービン70と、復水器80と、冷媒タンク90と、第2ポンプ100と、複数の温度センサ110と、加速度センサ112と、ECU120と、を備える。なお、これらの構成要素は、ランキンサイクルを形成している。   The boiling cooling device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the boiling cooling device 10. The boiling cooling device 10 includes a refrigerant passage 22 formed in the internal combustion engine 20, a gas-liquid separator 30, a first pump 40, a refrigerant distributor 50, a superheater 60, a turbine 70, and a condenser 80. A refrigerant tank 90, a second pump 100, a plurality of temperature sensors 110, an acceleration sensor 112, and an ECU 120. These components form a Rankine cycle.

冷媒通路22は、冷媒が流動するための通路である。冷媒通路22内の冷媒によって、内燃機関20は冷却される。例えば、冷媒通路22内の冷媒は、内燃機関20の熱を吸熱して沸騰する。それにより、内燃機関20は冷却される。冷媒通路22としては、冷媒通路22内の冷媒によって内燃機関20を冷却することができるものであれば特に限定されない。本実施例において、冷媒通路22は、内燃機関20の気筒周囲に形成されたウォータジャケットである。なお、冷媒としては、内燃機関20の熱を吸熱して沸騰する流体であれば特に限定されない。   The refrigerant passage 22 is a passage through which the refrigerant flows. The internal combustion engine 20 is cooled by the refrigerant in the refrigerant passage 22. For example, the refrigerant in the refrigerant passage 22 boils by absorbing the heat of the internal combustion engine 20. Thereby, the internal combustion engine 20 is cooled. The refrigerant passage 22 is not particularly limited as long as the internal combustion engine 20 can be cooled by the refrigerant in the refrigerant passage 22. In the present embodiment, the refrigerant passage 22 is a water jacket formed around the cylinder of the internal combustion engine 20. The refrigerant is not particularly limited as long as it is a fluid that absorbs the heat of the internal combustion engine 20 and boils.

冷媒通路22には、複数の冷媒供給口24が形成されている。冷媒供給口24には、冷媒分配器50を流動した冷媒が導入される。冷媒供給口24に導入された冷媒は、冷媒通路22に供給される。冷媒通路22に供給された冷媒は、冷媒通路22を流動した後、冷媒排出口から排出されて気液分離器30に流入する。   A plurality of refrigerant supply ports 24 are formed in the refrigerant passage 22. The refrigerant flowing through the refrigerant distributor 50 is introduced into the refrigerant supply port 24. The refrigerant introduced into the refrigerant supply port 24 is supplied to the refrigerant passage 22. The refrigerant supplied to the refrigerant passage 22 flows through the refrigerant passage 22, is then discharged from the refrigerant discharge port, and flows into the gas-liquid separator 30.

気液分離器30は、流入した流体を気体成分と液体成分とに分離する装置である。液体成分は第1ポンプ40に流入する。気体成分は、過熱器60に流入する。   The gas-liquid separator 30 is a device that separates an inflowing fluid into a gas component and a liquid component. The liquid component flows into the first pump 40. The gas component flows into the superheater 60.

第1ポンプ40は、気液分離器30から流入した液体冷媒を、冷媒分配器50に圧送する。第1ポンプ40としては、例えばウォータポンプを用いることができる。   The first pump 40 pumps the liquid refrigerant flowing from the gas-liquid separator 30 to the refrigerant distributor 50. As the first pump 40, for example, a water pump can be used.

冷媒分配器50は、ECU120からの指示を受けて、第1ポンプ40から圧送された冷媒を分配して、各々の冷媒供給口24に導入させる。それにより、第1ポンプ40から各々の冷媒供給口24へ導入される冷媒量が調整される。その結果、冷媒供給口24から冷媒通路22に供給される冷媒量が調整される。すなわち、冷媒分配器50およびECU120は、冷媒量調整手段としての機能を有する。なお、冷媒分配器50としては、ECU120からの指示を受けて各々の冷媒供給口24に導入される冷媒量を調整することができるものであれば特に限定されない。例えば、ECU120からの指示を受けて第1ポンプ40と各々の冷媒供給口24との連通率を調整する流量調整弁を複数備えた冷媒分配器等を用いることができる。   In response to an instruction from the ECU 120, the refrigerant distributor 50 distributes the refrigerant pressure-fed from the first pump 40 and introduces it into each refrigerant supply port 24. Accordingly, the amount of refrigerant introduced from the first pump 40 to each refrigerant supply port 24 is adjusted. As a result, the amount of refrigerant supplied from the refrigerant supply port 24 to the refrigerant passage 22 is adjusted. That is, the refrigerant distributor 50 and the ECU 120 have a function as refrigerant quantity adjusting means. The refrigerant distributor 50 is not particularly limited as long as it can adjust the amount of refrigerant introduced into each refrigerant supply port 24 in response to an instruction from the ECU 120. For example, a refrigerant distributor having a plurality of flow rate adjustment valves that adjust the communication rate between the first pump 40 and each refrigerant supply port 24 in response to an instruction from the ECU 120 can be used.

過熱器60は、気液分離器30から流入した気体冷媒を、内燃機関20の廃熱を利用して過熱蒸気にする。過熱器60を経由した冷媒は、タービン70に流入する。   The superheater 60 turns the gaseous refrigerant flowing from the gas-liquid separator 30 into superheated steam using the waste heat of the internal combustion engine 20. The refrigerant that has passed through the superheater 60 flows into the turbine 70.

タービン70は、過熱器60を経由した冷媒によって駆動される。タービン70には、例えばタービン70の駆動力を利用して発電を行う発電機が接続されている。この場合、内燃機関20の廃熱で過熱された冷媒によってタービン70を駆動させることによって発電をすることができる。それにより、内燃機関20の動力を回収することができる。   The turbine 70 is driven by the refrigerant that has passed through the superheater 60. For example, a generator that generates power using the driving force of the turbine 70 is connected to the turbine 70. In this case, electric power can be generated by driving the turbine 70 with the refrigerant superheated by the waste heat of the internal combustion engine 20. Thereby, the power of the internal combustion engine 20 can be recovered.

復水器80は、タービン70を経由した冷媒を液体に戻す装置である。復水器80としては、例えばラジエータを用いることができる。復水器80を経由した冷媒は、冷媒タンク90に貯留される。   The condenser 80 is a device that returns the refrigerant that has passed through the turbine 70 to a liquid. For example, a radiator can be used as the condenser 80. The refrigerant that has passed through the condenser 80 is stored in the refrigerant tank 90.

第2ポンプ100は、冷媒タンク90の冷媒を気液分離器30へ圧送するポンプである。第2ポンプ100としては、例えばウォータポンプを用いることができる。   The second pump 100 is a pump that pumps the refrigerant in the refrigerant tank 90 to the gas-liquid separator 30. For example, a water pump can be used as the second pump 100.

温度センサ110は、内燃機関20における冷媒供給口24の近傍に配置されている。すなわち、温度センサ110は、冷媒供給口24に対応させて配置されている。温度センサ110は、配置箇所の温度(本実施例では、内燃機関20のウォータジャケットの壁部の温度)を取得して、取得結果をECU120に伝える。   The temperature sensor 110 is disposed in the vicinity of the refrigerant supply port 24 in the internal combustion engine 20. That is, the temperature sensor 110 is arranged corresponding to the refrigerant supply port 24. The temperature sensor 110 acquires the temperature of the arrangement location (in this embodiment, the temperature of the wall portion of the water jacket of the internal combustion engine 20), and transmits the acquisition result to the ECU 120.

温度センサ110は、内燃機関20の温度変化を迅速に取得することができるように、内燃機関20に配置されていることが好ましい。図2(a)は、温度センサ110の配置状態を示す模式図である。例えば、冷媒通路22を区画する内燃機関20の壁部26に突出した突出部27を設ける。ここで、突出部27の熱容量が突出部27以外の部分の熱容量に比較して小さいことから、突出部27の温度は冷媒通路22の温度変化に敏感に反応する。そこで、突出部27に温度センサ110の温感部を配置する。それにより、温度センサ110は、内燃機関20の温度変化を迅速に取得することができる。   It is preferable that the temperature sensor 110 is disposed in the internal combustion engine 20 so that the temperature change of the internal combustion engine 20 can be quickly acquired. FIG. 2A is a schematic diagram showing an arrangement state of the temperature sensor 110. For example, a protruding portion 27 that protrudes from the wall portion 26 of the internal combustion engine 20 that defines the refrigerant passage 22 is provided. Here, since the heat capacity of the protruding portion 27 is smaller than the heat capacity of portions other than the protruding portion 27, the temperature of the protruding portion 27 reacts sensitively to the temperature change of the refrigerant passage 22. Therefore, the temperature sensing part of the temperature sensor 110 is arranged on the protruding part 27. Thereby, the temperature sensor 110 can quickly acquire the temperature change of the internal combustion engine 20.

加速度センサ112は、内燃機関20が搭載された車両の加速度を取得し、取得結果をECU120に伝える。本実施例において、ECU120は加速度センサ112の取得結果を用いて冷媒通路22の冷媒の液面の傾斜角度を算出する。すなわち、本実施例において加速度センサ112およびECU120は、冷媒通路22における冷媒の液面の傾斜角度を取得する傾斜取得手段として機能する。なお、冷媒通路22における冷媒の液面の傾斜角度を取得できるものであれば、加速度センサ112およびECU120に限られない。   The acceleration sensor 112 acquires the acceleration of the vehicle on which the internal combustion engine 20 is mounted, and transmits the acquisition result to the ECU 120. In the present embodiment, the ECU 120 calculates the inclination angle of the refrigerant level in the refrigerant passage 22 using the result obtained by the acceleration sensor 112. That is, in the present embodiment, the acceleration sensor 112 and the ECU 120 function as an inclination acquisition unit that acquires the inclination angle of the coolant level in the coolant passage 22. The acceleration sensor 112 and the ECU 120 are not limited as long as the inclination angle of the coolant level in the coolant passage 22 can be acquired.

ECU120は、CPU、ROMおよびRAMを有するマイクロコンピュータである。本実施例において、ECU120は、温度センサ110および加速度センサ112の取得結果を受けて、後述する温度センサ110の配置箇所における冷却不足率を算出する。そして、ECU120は、冷却不足率に基づいて冷媒分配器50を制御する。すなわち、本実施例において、ECU120は、前述した傾斜角度取得手段および冷媒量調整手段としての機能に加えて、冷却不足率算出手段としての機能を有する。   The ECU 120 is a microcomputer having a CPU, a ROM, and a RAM. In the present embodiment, the ECU 120 receives the acquisition results of the temperature sensor 110 and the acceleration sensor 112 and calculates an insufficient cooling rate at a location where the temperature sensor 110 described later is disposed. Then, ECU 120 controls refrigerant distributor 50 based on the undercooling rate. That is, in this embodiment, the ECU 120 has a function as an insufficient cooling rate calculation unit in addition to the functions as the inclination angle acquisition unit and the refrigerant amount adjustment unit described above.

続いて、冷却不足率について説明する。本実施例においては、冷却不足率の算出に当たり、冷媒通路22(ウォータジャケット)と同等の容積および高さ(H)を有する直方体200を冷却不足率算出モデルとして用いる。図2(b)は、直方体200を示す模式図である。直方体200内には、液体の冷媒が貯留されている。直方体200の上部には、温度センサ110が配置されている。直方体200の基準面からi番面の温度センサ110を温度センサiと称する(温度センサ110の個数をnsenとした場合、iは1以上nsen以下の自然数である)。 Next, the insufficient cooling rate will be described. In the present embodiment, when calculating the undercooling rate, a rectangular parallelepiped 200 having a volume and height (H j ) equivalent to that of the refrigerant passage 22 (water jacket) is used as the undercooling rate calculation model. FIG. 2B is a schematic diagram showing a rectangular parallelepiped 200. A liquid refrigerant is stored in the rectangular parallelepiped 200. A temperature sensor 110 is disposed on the top of the rectangular parallelepiped 200. The temperature sensor 110 from the reference surface of the rectangular parallelepiped 200 to the i-th surface is referred to as a temperature sensor i (when the number of temperature sensors 110 is n sen , i is a natural number between 1 and n sen ).

直方体200の基準面からの距離である代表幅をWとし、直方体200の基準底面からの高さである代表高さをHとする。温度センサiの直方体200の配置位置をWsen_iとする。冷媒の液面の傾きが0度の場合における冷媒の液面の高さをHとする。ここで、例えば車両の加速度が変化した場合、車両が登坂状態になった場合等において、冷媒の液面がθ度傾いたとする。このときの温度センサiから仮想液面までの距離Hsen_iは、以下の数1のようになる。

Figure 0005003725
A representative width that is a distance from the reference plane of the rectangular parallelepiped 200 is W j, and a representative height that is a height from the reference bottom surface of the rectangular parallelepiped 200 is H j . The arrangement position of the rectangular parallelepiped 200 of the temperature sensor i is defined as Wsen_i . Let Hw be the height of the coolant level when the tilt of the coolant level is 0 degrees. Here, for example, when the acceleration of the vehicle changes or when the vehicle enters an uphill state, it is assumed that the coolant level is inclined by θ degrees. At this time, the distance H sen — i from the temperature sensor i to the virtual liquid surface is expressed by the following equation ( 1).
Figure 0005003725

ここで、Hsen_iが大きいほど、温度センサi近傍の冷媒量の不足度合いが大きいことになる。すなわち、Hsen_iは、各々の温度センサ110が配置された箇所における液面の傾斜角度に基づいた冷媒量不足度合いを示す指標である。 Here, as H sen — i is larger, the degree of shortage of the refrigerant amount in the vicinity of the temperature sensor i is larger. That is, H sen — i is an index indicating the degree of refrigerant shortage based on the inclination angle of the liquid level at the location where each temperature sensor 110 is disposed.

次いで、各々の温度センサ110が配置された箇所の温度に基づく冷却不足度合いを示す指標Gとして、以下の数2を定義する。数2においてKth_iは、係数である。Tdes_iは、温度センサiの目標温度である。Tは、温度センサiが取得した温度である。Gが大きいほど、温度センサiが取得した温度の目標温度からのズレが大きくなる。すなわち、Gが大きいほど、温度センサiが配置された箇所の冷却不足度合いは大きい。

Figure 0005003725
Then, as an index G i indicating the insufficient cooling degree based on a temperature of a portion of each temperature sensor 110 is arranged to define the number 2 or less. In Formula 2, K th — i is a coefficient. T des_i is a target temperature of the temperature sensor i. T i is the temperature acquired by the temperature sensor i. As G i greater deviation from the target temperature of the temperature of the temperature sensor i is acquired increases. That is, as the G i is larger, insufficient cooling degree of the portion where the temperature sensor i is placed is large.
Figure 0005003725

以上の数1および数2を用いて、冷却不足率αを、冷却不足が生じている箇所の率が相対的に多くなり、冷却不足が生じていない箇所の率が相対的に小さくなるように定義する。本実施例においては、αを、数3のように定義する。数3の分母は、内燃機関20の温度センサ110が配置された箇所全体の冷却不足度合いを示す指標である。数3の分子は、内燃機関20の各々の温度センサ110が配置された箇所の冷却不足度合いを示す指標である。よって、αは、内燃機関20における各々の温度センサ110が配置された箇所の温度センサ110が配置された箇所全体の中における冷却不足度合いを示す指標といえる。

Figure 0005003725
Using the above formulas 1 and 2, the undercooling rate α i is set so that the rate of locations where cooling is insufficient is relatively high and the rate of locations where cooling is not low is relatively small. Defined in In this embodiment, α i is defined as shown in Equation 3. The denominator of Equation 3 is an index indicating the degree of insufficient cooling of the entire location where the temperature sensor 110 of the internal combustion engine 20 is disposed. The numerator of Equation 3 is an index indicating the degree of insufficient cooling at the location where each temperature sensor 110 of the internal combustion engine 20 is disposed. Therefore, it can be said that α i is an index indicating the degree of insufficient cooling in the entire location where the temperature sensors 110 are arranged in the internal combustion engine 20 where the temperature sensors 110 are arranged.
Figure 0005003725

本実施例に係るECU120は、加速度センサ112の検出結果に基づいて、Hsen_iを算出し、温度センサ110の検出結果に基づいて、Gを算出する。次いで、ECU120は、Hsen_iおよびGを用いてαを算出する。次いで、ECU120は、αに基づいて、冷媒分配器50を制御する。具体的には、ECU120は、冷却不足率αを冷媒分配率として用いることにより、冷媒分配器50を制御する。より具体的には、ECU120は、各々の温度センサ110のうち、αが小さい温度センサ110の近傍の冷媒供給口24には多量の冷媒が導入され、αが大きい温度センサ110の近傍の冷媒供給口24には少量の冷媒が導入されるように冷媒分配器50を制御する。 The ECU 120 according to the present embodiment calculates H sen — i based on the detection result of the acceleration sensor 112, and calculates G i based on the detection result of the temperature sensor 110. Next, the ECU 120 calculates α i using H sen — i and G i . Next, the ECU 120 controls the refrigerant distributor 50 based on α i . Specifically, ECU 120 controls refrigerant distributor 50 by using undercooling rate α i as the refrigerant distribution rate. More specifically, the ECU 120 introduces a large amount of refrigerant into the refrigerant supply port 24 in the vicinity of the temperature sensor 110 having a small α i among the temperature sensors 110, and in the vicinity of the temperature sensor 110 having a large α i . The refrigerant distributor 50 is controlled so that a small amount of refrigerant is introduced into the refrigerant supply port 24.

図3は、ECU120のフローチャートの一例を示す図である。ECU120は、所定周期毎に図3のフローチャートを繰り返し実行する。ステップS10においてECU120は、加速度センサ112の取得結果に基づいて、冷媒の液面の傾斜角度(θ)を取得する。また、ECU120は、温度センサ110の取得結果(T)を取得する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a flowchart of the ECU 120. ECU 120 repeatedly executes the flowchart of FIG. 3 at predetermined intervals. In step S10, the ECU 120 acquires the inclination angle (θ) of the coolant level based on the acquisition result of the acceleration sensor 112. In addition, the ECU 120 acquires the acquisition result (T i ) of the temperature sensor 110.

次いでECU120は、αを算出する(ステップS20)。具体的には、ECU120は、傾斜角度(θ)を用いてHsen_iを算出し、温度センサ110の取得した温度(T)を用いてGを算出する。そしてECU120は、Hsen_iおよびGを用いてαを算出する。 Next, the ECU 120 calculates α i (step S20). Specifically, the ECU 120 calculates H sen — i using the tilt angle (θ), and calculates G i using the temperature (T i ) acquired by the temperature sensor 110. Then, ECU 120 calculates α i using H sen — i and G i .

次いでECU120は、αに基づいて、冷媒分配器50を制御する(ステップS30)。次いで、ECU120は、フローチャートの実行を終了する。 Next, the ECU 120 controls the refrigerant distributor 50 based on α i (step S30). Next, the ECU 120 ends the execution of the flowchart.

本実施例に係る沸騰冷却装置10によれば、ECU120は、各々の温度センサ110近傍の冷媒供給口24に冷却不足率αに基づいた冷媒量を導入させることができる。それにより、例えば冷媒通路22のうち冷却不足率の高い箇所には多量の冷媒を供給し、冷却不足率の低い箇所には少量の冷媒を供給することができる。その結果、冷媒通路22の温度を均一の状態に近づけることができる。また、局所的な冷却不足が生じることを抑制できる。その結果、局所的な冷却不足による内燃機関20の破損が抑制される。 According to the boiling cooling device 10 according to the present embodiment, the ECU 120 can introduce the refrigerant amount based on the undercooling rate α i into the refrigerant supply ports 24 in the vicinity of each temperature sensor 110. Thereby, for example, a large amount of refrigerant can be supplied to a portion of the refrigerant passage 22 where the cooling insufficient rate is high, and a small amount of refrigerant can be supplied to a portion where the cooling insufficient rate is low. As a result, the temperature of the refrigerant passage 22 can be brought close to a uniform state. Moreover, it can suppress that local insufficient cooling arises. As a result, damage to the internal combustion engine 20 due to local insufficient cooling is suppressed.

また、冷却不足率αの算出に、液面の傾斜角度(θ)に基づいた指標であるHsen_iと、温度(T)に基づいた指標であるGと、を用いている。それにより、冷却不足率は、液面の傾斜に起因する冷媒量不足(Hsen_i)と、液面の傾斜以外の要因(例えば冷媒蒸気の淀み等)に起因する冷却不足(G)と、を反映することができる。その結果、冷却不足率に液面の傾斜角度(θ)および温度(T)のいずれか一方のみが反映されている場合に比較して、精度良く冷媒通路22の温度を均一の状態に近づけることができる。 In addition, H sen — i that is an index based on the tilt angle (θ) of the liquid level and G i that is an index based on the temperature (T i ) are used to calculate the undercooling rate α i . Thereby, the undercooling rate is the refrigerant amount shortage (H sen — i ) due to the liquid level inclination, and the undercooling (G i ) due to factors other than the liquid level inclination (for example, stagnation of the refrigerant vapor), Can be reflected. As a result, the temperature of the refrigerant passage 22 is brought closer to a uniform state with higher accuracy than when only one of the liquid surface inclination angle (θ) and the temperature (T i ) is reflected in the insufficient cooling rate. be able to.

なお、沸騰冷却装置10はランキンサイクルを構成しているが、これに限られない。例えば、図1の沸騰冷却装置10は、過熱器60およびタービン70を備えていなくてもよい。この場合、沸騰冷却装置10の構造を簡素化することができる。   In addition, although the boiling cooling device 10 comprises the Rankine cycle, it is not restricted to this. For example, the boiling cooling device 10 of FIG. 1 may not include the superheater 60 and the turbine 70. In this case, the structure of the boiling cooling device 10 can be simplified.

一方、図1に示すように沸騰冷却装置10がランキンサイクルを構成している場合は、内燃機関20の動力を回収することができることから、内燃機関20の燃費を向上させることができる。また、本実施例に係る沸騰冷却装置10においては冷媒通路22内の冷媒の液面が傾斜した場合であっても、冷媒通路22の温度を均一の状態に近づけることができる。したがって、車両が登坂状態、加速状態等にある場合のように冷媒の液面が傾斜して局所的な冷却不足が生じ易い状況においても、タービン70の動力を回収することができる。   On the other hand, when the boiling cooling device 10 forms a Rankine cycle as shown in FIG. 1, the power of the internal combustion engine 20 can be recovered, so that the fuel efficiency of the internal combustion engine 20 can be improved. Further, in the boiling cooling device 10 according to the present embodiment, even when the liquid level of the refrigerant in the refrigerant passage 22 is inclined, the temperature of the refrigerant passage 22 can be brought close to a uniform state. Therefore, the power of the turbine 70 can be recovered even in a situation where the coolant level is inclined and local insufficiency is likely to occur, such as when the vehicle is in an uphill state, an acceleration state, or the like.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 沸騰冷却装置
20 内燃機関
22 冷媒通路
24 冷媒供給口
26 壁部
27 突出部
30 気液分離器
40 第1ポンプ
50 冷媒分配器
60 過熱器
70 タービン
80 復水器
90 冷媒タンク
100 第2ポンプ
110 温度センサ
112 加速度センサ
120 ECU
200 直方体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Boiling cooler 20 Internal combustion engine 22 Refrigerant passage 24 Refrigerant supply port 26 Wall part 27 Protrusion part 30 Gas-liquid separator 40 1st pump 50 Refrigerant distributor 60 Superheater 70 Turbine 80 Condenser 90 Refrigerant tank 100 2nd pump 110 Temperature sensor 112 Acceleration sensor 120 ECU
200 rectangular parallelepiped

Claims (2)

内燃機関に形成され、冷媒供給ポンプにより供給される冷媒が導入される複数の冷媒供給口を有する冷媒通路と、
前記冷媒供給口の各々に対応させて配置された複数の温度取得手段と、
前記冷媒通路における前記冷媒の液面傾斜角度を取得する傾斜角度取得手段と、
前記傾斜角度取得手段の取得結果と前記温度取得手段の取得結果とに基づいて、前記温度取得手段の配置箇所における冷却不足率を算出する冷却不足率算出手段と、
前記冷却不足率算出手段の算出した前記冷却不足率に基づいて、前記冷媒供給ポンプから前記各々の冷媒供給口へ導入される冷媒量を調整する冷媒量調整手段と、を備えることを特徴とする沸騰冷却装置。
A refrigerant passage formed in an internal combustion engine and having a plurality of refrigerant supply ports into which refrigerant supplied by a refrigerant supply pump is introduced;
A plurality of temperature acquisition means arranged corresponding to each of the refrigerant supply ports;
An inclination angle obtaining means for obtaining a liquid surface inclination angle of the refrigerant in the refrigerant passage;
Based on the acquisition result of the tilt angle acquisition unit and the acquisition result of the temperature acquisition unit, an undercooling rate calculation unit that calculates an undercooling rate at an arrangement location of the temperature acquisition unit;
Refrigerant amount adjusting means for adjusting the amount of refrigerant introduced from the refrigerant supply pump to each of the refrigerant supply ports based on the undercooling rate calculated by the undercooling rate calculating means. Boiling cooler.
前記冷媒通路を流動した前記冷媒を前記内燃機関の廃熱で過熱する過熱器と、
前記過熱器を経由した前記冷媒によって駆動されるタービンと、を備える請求項1記載の沸騰冷却装置。
A superheater that superheats the refrigerant flowing through the refrigerant passage with waste heat of the internal combustion engine;
A boiling cooling device according to claim 1, further comprising: a turbine driven by the refrigerant via the superheater.
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