JPH032670Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ウオータジヤケツト内の所定レベ
ルまで液相冷媒を貯留しておき、その沸騰気化に
より内燃機関各部の冷却を行うとともに、発生し
た冷媒蒸気をコンデンサにより凝縮して再度ウオ
ータジヤケツトへ供給するようにした内燃機関の
沸騰冷却装置に関する。

従来の技術 本出願人は、ウオータジヤケツトとコンデンサ
と冷媒供給ポンプとを主体として閉ループ状の冷
媒循環系を形成し、ウオータジヤケツトで発生し
た冷媒蒸気をコンデンサに導いて凝縮させた後、
液面センサの検出に基づく冷媒供給ポンプの作動
によつて再度ウオータジヤケツトへ供給するよう
にした沸騰冷却装置を種々提案している（例えば
特開昭60−36712号公報、特開昭60−36715号公報
等）。この沸騰冷却装置においては、流水式の冷
却装置と異なりウオータジヤケツト内に液相冷媒
が滞留した状態で燃焼熱を受けるので、暖機に要
する時間を短縮できることが利点の一つとなつて
いる。

そして本出願人は、更に一層の急速暖機を実現
するために、機関停止中ウオータジヤケツト内の
冷媒液面を低位に保つておき、そのままの状態で
暖機運転を行わせるようにした沸騰冷却装置を先
に提案している（特願昭59−100158号）。

考案が解決しようとする問題点 しかし、上記のように機関停止中ウオータジヤ
ケツト内の冷媒液面を下げて上部に空気を導入し
た状態にしておくと、ウオータジヤケツト内壁面
等が長期間空気に晒らされることになり、各部の
酸化、腐食を招く虞れがある。

この考案は、機関停止中はウオータジヤケツト
内を液相冷媒で満たした状態とし、始動時に速や
かに冷媒液面を低下させて急速暖機を実現しよう
とするものである。

問題点を解決するための手段 この考案に係る内燃機関の沸騰冷却装置は、機
関停止時には液相冷媒で満たされた状態にあるウ
オータジヤケツトと、比較的低位に位置し、かつ
少なくとも機関始動直後は上記ウオータジヤケツ
トと連通状態にある大気開放されたリザーバタン
クと、上記ウオータジヤケツトの上部と大気との
間を開閉する開閉弁と、上記ウオータジヤケツト
内の冷媒温度を検出する温度検出手段とを備え、
始動後所定温度に達するまで上記開閉弁が開作動
するように構成したことを特徴としている。

作 用 機関停止中は開閉弁が閉じており、かつウオー
タジヤケツト内は液相冷媒で満たされている。

機関が始動すると、冷媒温度が所定温度以下で
ある場合には、ウオータジヤケツト上部の開閉弁
が開作動する。そのため、ウオータジヤケツト内
の液相冷媒は水頭差によつて強制的にリザーバタ
ンクに排出され、ウオータジヤケツト内の冷媒液
面が速やかに低下するとともに、ウオータジヤケ
ツト上部に空気が導入される。このように、ウオ
ータジヤケツト内の冷媒量を少なくし、かつ上部
を空気で断熱した状態で暖機運転がなされるの
で、機関温度は急激に上昇する。

冷媒温度が所定温度に達すると上記開閉弁は閉
じ、つまり沸騰開始前にウオータジヤケツト上部
と大気との連通は遮断される。

実施例 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、同図において、１はウオータジヤケ
ツト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
ポンプを夫々示している。

上記ウオータジヤケツト２は、内燃機関１のシ
リンダおよび燃焼室の外周部を包囲するようにシ
リンダブロツク５およびシリンダヘツド６の両者
に亘つて形成されたもので、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、その
上部の適宜な位置に複数の蒸気出口７が設けられ
る。この蒸気出口７は、気液分離機能を持つ蒸気
マニホルド８によつて互いに集合された上で、蒸
気通路９を介してコンデンサ３の上部入口３ａに
連通している。尚、１０は気液分離により捕捉し
た液相冷媒をウオータジヤケツト２に戻す冷媒回
収通路である。また上記蒸気マニホルド８の上壁
面には、空気導入通路１１が接続されており、そ
の通路中に、開閉弁として常閉型の電磁弁１２が
介装されている。そして、上記ウオータジヤケツ
ト２の所定レベル、具体的にはシリンダヘツド６
側の略中間の高さ位置に、冷媒液面がそのレベル
以下に低下したときにON作動する液面スイツチ
１３が配設されているとともに、これより若干低
い位置に、所定温度（例えば40℃）以下のときに
ON作動する第１温度スイツチ１４が配設されて
おり、上記冷媒供給ポンプ４は上記液面スイツチ
１３を介して、また上記電磁弁１２は上記第１温
度スイツチ１４を介して夫々電源に接続されてい
る。

コンデンサ３は、上記入口３ａを有するアツパ
タンク１６と、上下方向に沿つた微細なチユーブ
を主体としたコア部１７と、このコア部１７で凝
縮された液相冷媒を一時貯留するロアタンク１８
とから構成されたもので、例えば車両前部など車
両走行風を受け得る位置に設置され、更にその前
面あるいは背面に、強制冷却用の電動式冷却フア
ン１９が臨設されている。この冷却フアン１９
は、ロアタンク１８に配設した第２温度スイツチ
２０を介して電源に接続され、ロアタンク１８内
の液相冷媒の過冷却度が小さくなつたとき、例え
ば冷媒温度が95℃以上となつたときに作動する構
成となつている。

２１は、上記液面スイツチ１３の設定レベルと
略等しい高さ位置に設置されたリザーバタンクで
あつて、これは通気機能を有するキヤツプ２２に
よつて上部空間が大気に開放されているととも
に、第１冷媒循環通路２３を介してロアタンク１
８に接続され、かつ冷媒供給ポンプ４が介装され
た第２冷媒循環通路２４を介してウオータジヤケ
ツト２に接続されている。尚、上記冷媒供給ポン
プ４としては停止時に冷媒が通流可能なインペラ
ポンプ等が用いられている。

次に上記のように構成された沸騰冷却装置の作
動について説明する。

先ず機関の停止状態においては、ウオータジヤ
ケツト２やコンデンサ３の内部が液相冷媒（例え
ばエチレングリコール水溶液）で満たされてお
り、かつリザーバタンク２１には多少の液相冷媒
が残存している。尚、電源がOFF状態にあるの
で、電磁弁１２は閉じている。

この状態でイグニツシヨンスイツチがONとな
り機関が始動すると、暖機再始動の場合を除き第
１温度スイツチ１４がON状態にあるので、電磁
弁１２に通電され、該電磁弁１２が「開」とな
る。従つて、ウオータジヤケツト２およびコンデ
ンサ３の内部の液相冷媒が水頭差によつてリザー
バタンク２１側に移動し、かつウオータジヤケツ
ト２等の上部には空気が導入される。ウオータジ
ヤケツト２等の冷媒液面が図示するようにリザー
バタンク２１の冷媒液面と等しくなつたところで
冷媒の移動は停止するが、このときウオータジヤ
ケツト内の冷媒液面は液面スイツチの設定レベル
近傍に位置する。尚、液面スイツチ１３の検出信
号を利用して、その設定レベルまで液面が低下し
たときに電磁弁１２を閉じるように構成しても良
い。

このように、ウオータジヤケツト２内に保有す
る冷媒量が少なく、かつ上部を空気で断熱した状
態で暖機運転が行われるので、機関の温度は急速
に上昇し、所定温度で電磁弁１２が閉じるととも
に、やがて冷媒の沸騰が始まる。このとき、ウオ
ータジヤケツト２内部に残存していた空気は、発
生する冷媒蒸気に押されてコンデンサ３の下方に
集められ、更に第１冷媒循環通路２３を通してリ
ザーバタンク２１に押し出される。また、沸騰に
よりウオータジヤケツト２内の冷媒液面が液面ス
イツチ１３の設定レベル以下に低下すると冷媒供
給ポンプ４が作動し、リザーバタンク２１からウ
オータジヤケツト２へ液相冷媒を補給する。すな
わち、冷媒供給ポンプ４は、液面スイツチ１３の
ON，OFFに連動して間欠的に作動し、ウオータ
ジヤケツト２内の冷媒液面を一定に維持する。
尚、この実施例ではコンデンサ３で凝縮した液相
冷媒がリザーバタンク２１を経由してウオータジ
ヤケツト２に戻される形となつているが、コンデ
ンサ３のロアタンク１８から直接ウオータジヤケ
ツト２に供給する構成としても良い。

またコンデンサ３の上部に気相冷媒領域が拡大
するに従つてコンデンサ３の放熱能力が増大する
ので、この放熱能力と機関発熱量とが平衡した位
置にコンデンサ３の液面位置が定まる。つまり機
関の負荷や車両走行風等に応じてコンデンサ３の
液面位置が自然に上下動しつつ機関温度を略一定
に保つ。尚、液面位置が相当に低下して過冷却度
が小さくなると、第２温度スイツチ２０に連動し
て冷却フアン１９が作動し、コンデンサ３を強制
冷却する。

次に機関を停止すると、電源OFFに伴い電磁
弁１２が「閉」となるので、温度低下に伴つてリ
ザーバタンク２１から液相冷媒が移動し、最終的
にウオータジヤケツト２やコンデンサ３の内部が
液相冷媒で満たされた状態となる。

また、温度が十分に低下する前に再始動したと
きには、第１温度スイツチ１４がOFF状態であ
るので、電磁弁１２は閉状態を保ち、無用な空気
導入が行われない。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る
内燃機関の沸騰冷却装置においては、冷間始動の
際にウオータジヤケツト内の冷媒液面を直ちに低
下させて急速暖機を実現することができる。そし
て機関停止中はウオータジヤケツト等の内部に空
気が導入されていないので酸化、腐食といつた不
具合を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案の一実施例を示す構成説明図であ
る。 １……内燃機関、２……ウオータジヤケツト、
３……コンデンサ、４……冷媒供給ポンプ、１２
……電磁弁、１３……液面スイツチ、１４……第
１温度スイツチ、２１……リザーバタンク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関停止時には液相冷媒で満たされた状態にあ
   るウオータジヤケツトと、比較的低位に位置し、
   かつ少なくとも機関始動直後は上記ウオータジヤ
   ケツトと直通状態にある大気開放されたリザーバ
   タンクと、上記ウオータジヤケツトの上部と大気
   との間を開閉する開閉弁と、上記ウオータジヤケ
   ツト内の冷媒温度を検出する温度検出手段とを備
   え、始動後所定温度に達するまで上記開閉弁が開
   作動するように構成したことを特徴とする内燃機
   関の沸騰冷却装置。