JPH0247223Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案はいわゆる沸騰冷却式エンジンのコンデ
ンサの改良に関する。

＜従来の技術＞ エンジンの冷却ジヤケツト内に冷却液を供給
し、その沸騰時の気化潜熱を利用してエンジンの
冷却を行うようにした沸騰冷却式エンジンは、気
化潜熱が大きいため冷却効率が高く、また沸騰し
て得られた蒸気はコンデンサにおいて潜熱を放出
することにより凝縮液化する放熱効率が高いもの
である。このため冷却液の循環量を少なくしても
充分に大きなエンジン冷却効率及びコンデンサの
放熱効率を得られ、冷却装置としてはかなりの小
型化が可能であるとされる（特開昭56−32027号
及び実開昭57−18714号公報、昭和12年６月５日
株式会社海堂発行 エンジン第440頁参照）。

かかる沸騰冷却式エンジンにあつては、エンジ
ンから送られる蒸気をコンデンサにおいて冷却し
凝縮する場合、第２図に示すように、蒸気通路ａ
からコンデンサｂのアツパタンクｃに蒸気を導
き、コンデンサｂにおいて冷却空気と熱交換す
る。ここで蒸気は冷却されて凝縮液となりロアタ
ンクｄに貯溜されて冷却液通路１３を介しエンジ
ンの冷却ジヤケツトに導かれる。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところで従来のかかる蒸気放熱システムによる
と、蒸気通路ａはアツパタンクｃの入口ｅに連通
し、蒸気は該入口ｅからアツパタンクｃ全域に広
がつてコンデンサｂの全域に流れ込み、効率良い
熱交換を行うことが望まれるわけであるが、実際
には前記入口ｅからアツパタンクｃに流れ込んだ
蒸気は入口ｅに最も近いコンデンサｂの一部分の
領域（例えばＡ）のみ流通して、当該領域Ａから
離れた領域Ｂ及びＣ程、蒸気流通量が少なくなる
ものであつた。

従つてコンデンサｂにおいては、冷却空気との
均一な熱交換が不可能となつてコンデンサｂの小
型化促進を阻害する要因となつていた。

特に沸騰冷却式エンジンの場合、蒸気中に微量
存在する空気が凝縮液上のロアタンクｄ及びコン
デンサｂ下部に溜まり易いが、この溜まつた空気
が蒸気流量の少ない側即ち蒸気の入口ｅより遠い
側のコンデンサ部分Ｂ，Ｃに押し込まれて極端に
冷却効率が悪化する傾向がみられ易い。

そこで本考案では、特に冷却効率を必要とする
運転領域では、コンデンサ全域に蒸気を流通させ
得るようにして冷却性を均一化することを目的と
する。

＜問題点を解決するための手段＞ そのために本考案では、コンデンサのアツパタ
ンクに複数の入口から蒸気を導入する蒸気マニホ
ルドを設け、該蒸気マニホルドのブランチ部をエ
ンジン運転状態検出手段の検出信号により選択的
に開閉する弁装置を設けた。

＜作用＞ これにより、コンデンサの冷却能力をさほど要
求しない例えば低速低負荷運転時には弁装置によ
り開通させる蒸気マニホルドのブランチ部の数を
減少し、高速高負荷時等冷却能力を必要とする運
転領域においてはブランチ部を全部又は数多く開
通させて、コンデンサの有効使用面積を増大させ
る。

＜実施例＞ 以下に本考案の実施例を説明する。

まず本実施例に係る沸騰冷却装置を備えたエン
ジンについて第３図を用いて説明する。

エンジン１の冷却ジヤケツト２内には、通常シ
リンダブロツク３部全域とシリンダヘツド４部の
一部とが冷却液で満たされ、これにより燃焼室５
壁が冷却液で包囲される。燃焼室５で発生する熱
量は燃焼室壁面を通じて冷却液を沸騰させ、その
気化潜熱により燃焼室壁の過熱を防止する。気化
潜熱は顕熱に比べて充分に大きいからいわゆる水
冷式に比べて沸騰冷却式の場合は冷却効率が極め
て高いものとなる。このとき、燃焼室壁にヒート
スポツト部が生じようとしても該部付近に沸騰蒸
気が集中的に生じて気化潜熱を奪うから、均一冷
却が可能となる。また冷却液の沸点は、冷却ジヤ
ケツト２内の圧力に応じて変化するから、前記沸
点即ち冷却温度の制御は、該圧力を制御すること
で簡単に行えることとなる。シリンダヘツド４に
設けた液面センサ６はシリンダヘツド４内の冷却
液の液面レベルを検出する。

冷却ジヤケツト２内で沸騰気化した蒸気は、冷
却ジヤケツト２内上部に設けた蒸気出口７から蒸
気通路８を介してコンデンサ１０に導かれ潜熱を
放出して凝縮する。前記蒸気通路８には圧力セン
サ９及び温度センサ１１が設けられ蒸気圧力及び
蒸気温度を検出する。

凝縮した冷却液はコンデンサ１０の下部に設け
たロアタンク１２内に貯溜され、冷却液通路１３
を介して冷却液入口１４から冷却ジヤケツト２内
にポンプ１５により圧送される。ロアタンク１２
内の冷却液レベルは液面センサ１６によつて検出
される。

予備冷却液を貯溜したりリザーバタンク２０
は、空気排出通路３１により第１電磁弁２１を介
して蒸気出口７近傍の蒸気通路８に接続されると
共に、前記冷却液通路１３に介装した３方切換式
の第２電磁弁２２を介して第１冷却液補助通路３
２により冷却液通路１３に接続され、更には第２
冷却液補助通路３３により第３電磁弁２３を介し
てロアタンク１２に接続される。

コンデンサ１０を流通する熱交換用の空気は、
車両走行風を利用すると共に、必要によつては冷
却フアン１７を作動して強制的に冷却空気流とし
て作り出される。

これら第１〜第３電磁弁２１〜２３及びポンプ
１５、冷却フアン１７は、前記液面センサ６，１
６、温度センサ１１、圧力センサ９の各検出信号
を、マイクロコンピユータ等で構成されたコント
ローラ４０に入力し、該入力条件に応じてそれぞ
れの作動が制御される。尚第２電磁弁２２はＡ流
路を選択することにより、第１冷却液補助通路３
２を冷却液通路１３に連通し、Ｂ流路を選択する
ことにより、冷却液通路１３を開通するようにな
つている。

上記構成の作用を次に簡単に説明する。

通常運転制御にあつては、第２電磁弁２２をＢ
流路としコンデンサ１０で凝縮された冷却液をポ
ンプ１５で冷却ジヤケツト２に還流させ既述した
沸騰冷却に供すると共に、液面センサ６の検出信
号に応じ冷却液の液面レベルをシリンダヘツド４
内に保持する。冷却フアン１７は温度センサ１１
の検出信号に応じて回転制御され系内を所定温
度・圧力に保つ。尚第１電磁弁２１、第３電磁弁
２３共に閉に保持する。

空気排出制御をする場合には、系内に混入した
空気を排出して冷却性能を確保するため、第２電
磁弁２２をＡ流路とし、リザーバタンク２０内の
冷却液を第１冷却液補助通路３２を介して系内に
送り込む。すると系内の空気は開弁された第１電
磁弁２１を介し空気排出通路３１からリザーバタ
ンク２０内に排出される。かかる空気排出制御は
始動直後の低温状態で作動させる。尚ここにおい
て第３電磁弁２３は閉となつている。

その他冷却液排出制御、負圧防止制御、異常高
圧排出制御、キーオフ後制御等を行うがここにお
いては冗長化を避けるためその説明は省略する。

上記のような沸騰冷却式エンジンにおいて、コ
ンデンサ１０を中心とする冷却装置について第１
図を用い詳細に説明する。

蒸気通路８は２つのブランチ部４１ａ，４１ｂ
に分岐した蒸気マニホルド４１を介してコンデン
サ１０のアツパタンク４２両側に設けた入口４２
ａ，４２ｂに接続される。一方のブランチ部４１
ｂには開閉弁４３が介装され、そのアクチユエー
タ４４をコントローラ４０によつて制御する。本
考案でいう弁装置とはこの場合、開閉弁４３、ア
クチユエータ４４及びコントローラ４０を含んで
構成される。

コントローラ４０にはエンジン運転状態検出手
段５１例えばエンジン回転速度検出装置５１ａ、
アクセルペダル踏内若しくは燃料噴射ポンプのコ
ントロールレバー開度等の燃料噴射量検出装置５
１ｂ或いはエンジン冷却水温度検出装置５１ｃ等
から夫々の検出信号が入力され、例えば高速高負
荷運転領域時にのみ開閉弁４３を開弁する。

従つて上記構成によると、例えばエンジンが低
速低負荷で運転される場合或いはエンジン冷却水
温度が所定値以下の場合は、エンジンの発熱量も
小さくコンデンサ１０における放熱量もさほど必
要としないことから、上記エンジン運転状態の検
出信号を受けたコントローラ４０は開閉弁４３を
閉じ、エンジンから送られる蒸気を蒸気マニホル
ド４１の一方のブランチ部４１ａのみを介してア
ツパタンク４２に導入する。導入された蒸気は入
口４２ａに最も近い部分のコンデンサ１０のコア
に多く導かれ、第２図の従来例で述べたように主
としてＡ部分の領域でのみ冷却空気との熱交換を
行つて放熱し凝縮する。これにより、コンデンサ
１０における放熱面積が小さくなり過冷却を防止
できる。

一方、エンジンが例えば高速高負荷運転状態と
なり或いはエンジン冷却水温度が所定値より上昇
した場合には、これを検出したエンジン運転状態
検出手段５１がその検出信号をコントローラ４０
に入力し、アクチユエータ４４を介して開閉弁４
３を開弁する。従つて蒸気は蒸気マニホルド４１
の全てのブランチ部４１ａ，４１ｂを通つて両方
の入口４２ａ，４２ｂからアツパタンク４２内に
導かれることとなり、コンデンサ１０の略全域を
通つて効率良く放熱し凝縮する。

ここにおいてロアタンク１２の凝縮液上部に貯
溜する傾向にある空気は蒸気がコンデンサ１０の
全域を流れることにより、従来のようにコンデン
サ１０のＣ，Ｂ領域に広がつてコンデンサの放熱
面積を不均一にすることなく、ロアタンク１２内
に均一に分布するようになるから、コンデンサ１
０の放熱面積が均一化しかつ放熱面積が増大する
ようになり、大きな放熱効率を得ることができ
る。

よつて結果的にコンデンサそのものを小型化で
きることとなる。

尚、上記実施例において蒸気マニホルド４１を
２つのブランチ部４１ａ，４１ｂに分岐したが、
３以上に分岐しこれらの開閉を機関運転状態に応
じて選択的に開閉するようにしてもよいことは言
うまでもない。

＜考案の効果＞ 以上述べたように本考案によると、エンジン運
転状態によりコンデンサにおける蒸気流通面積を
変化させたので、特に大きな放熱効率を必要とす
る運転領域で均一な放熱・凝縮を行わせることが
できると共に、沸騰冷却に特有なコンデンサ内に
空気溜まりをロアタンクに平均に分布させ放熱面
積を増大させることができる。これにより冷却性
能が向上しコンデンサの小型化を図ることができ
ると共に運転状態によつて放熱面積を減少しエン
ジンの過冷却を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すコンデンサ部
分の横断平面図、第２図は従来のコンデンサ部分
を示す説明的斜視図、第３図は本考案が適用され
た沸騰冷却式エンジンの概要を示す系統図であ
る。 １……エンジン、２……冷却ジヤケツト、１０
……コンデンサ、４０……コントローラ、４１…
…蒸気マニホルド、４１ａ，４１ｂ……ブランチ
部、４２……アツパタンク、４２ａ，４２ｂ……
入口、４３……開閉弁、５１……エンジン運転状
態検出手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの冷却ジヤケツト内に冷却液を貯溜
   し、その沸騰気化潜熱によりエンジンを冷却する
   一方、前記冷却ジヤケツトから導かれる蒸気をコ
   ンデンサで凝縮しこの凝縮液をエンジンへ送るエ
   ンジンの冷却装置において、エンジン運転状態検
   出手段と、エンジンから導かれる蒸気をコンデン
   サのアツパタンクに複数の入口から導入する蒸気
   マニホルドと、該蒸気マニホルドのブランチ部を
   前記検出手段により検出されたエンジン運転状態
   信号により選択的に開閉する弁装置と、を備えた
   ことを特徴とするエンジンの冷却装置。