JPH0341052Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、冷媒の気化潜熱を利用した内燃機
関の沸騰冷却装置に関する。

（従来の技術） エンジンウオータジヤケツトとラジエータとの
間で冷却水を循環させる水冷冷却装置は、ラジエ
ータの能率や水の熱容量等の関係上、要求放熱量
を満足させるためには大量の冷却水を循環させる
必要があり、このためにウオータポンプが大きな
駆動損失になつていた。

そこで、冷却水の気化潜熱を利用して少量の冷
却水循環量でエンジン冷却を行えるようにした冷
却装置が提案されている。これはウオータジヤケ
ツトに貯溜した冷却水（液相冷媒）をエンジン発
生熱で沸騰させ、この発生蒸気を放熱器（コンデ
ンサ）で凝縮液化してウオータジヤケツトに戻す
というサイクルで冷却を行うものである（特開昭
56−32027、公表特許公報昭60−500140号等参
照）。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このような冷却装置では、ウオータ
ジヤケツトでの冷媒の沸騰、蒸発に伴つてジヤケ
ツト内の液相冷媒が持ち出されることがあり、こ
れがコンデンサに流入してしまうと、コンデンサ
での蒸気の放熱、凝縮作用が悪化することから、
例えば冷媒蒸気を導く通路の途中に気液分離用に
ウオータトラツプを設け、上記液相冷媒をウオー
タトラツプで分離して冷媒蒸気のみをコンデンサ
に送るようにしたものがある。

しかし、この場合ウオータトラツプで分離され
た液相冷媒は戻り通路を介してウオータジヤケツ
トへと回収されるようになつているが、これだと
ウオータジヤケツト内の圧力および沸騰に伴う圧
力変動が戻り通路側にかかるため、液相冷媒の回
収が良好に行えず、液相冷媒がウオータトラツプ
にたまりやすいということがあつた。

このため、冷媒蒸気から液相冷媒を分離しにく
くなると共に、ウオータトラツプにたまつた液相
冷媒が持ち出され、コンデンサへと流入してしま
うという問題があつた。

（問題点を解決するための手段） この考案は、このような問題点を解決するた
め、大部分を液相冷媒で満たしたエンジンウオー
タジヤケツトと内部を気相状に保つたコンデンサ
とを、冷媒蒸気を流す蒸気通路と液化冷媒を戻す
冷媒通路とで連通して冷媒が循環する閉回路を形
成した内燃機関の沸騰冷却装置において、前記コ
ンデンサをウオータジヤケツトより上方に配置す
ると共に、このコンデンサとほぼ同一高さにて前
記蒸気通路の途中に気液分離用のウオータトラツ
プを介装し、このウオータトラツプの液体の戻り
通路を前記コンデンサの下部側に接続する。

（作用） したがつて、ウオータジヤケツトでの冷媒の沸
騰、蒸発に伴つて蒸気通路側に持ち出された液相
冷媒は、冷媒蒸気と共にウオータトラツプに流入
し、ここで冷媒蒸気と分離され、戻り通路を介し
てコンデンサの下部側に導かれ、冷媒通路からウ
オータジヤケツトへと戻されるが、コンデンサお
よびウオータトラツプをウオータジヤケツトより
上方に配置すると共に、戻り通路を圧力および圧
力変動が小さいコンデンサの下部に接続したこと
により、ウオータトラツプで分離された液相冷媒
はウオータジヤケツトにスムーズに流下し、回収
される。

（実施例） 図は本考案の実施例を示すもので、１はエンジ
ン（本体）、２は大部分が水等の液相冷媒で満た
されるウオータジヤケツト、３はウオータジヤケ
ツト２からの冷媒蒸気を冷却液化するコンデン
サ、４はコンデンサ３に冷却風を供給する冷却フ
アンである。

ウオータジヤケツト２はエンジン１のシリンダ
及び燃焼室を包囲するようにシリンダブロツクか
らシリンダヘツドにかけて形成され、コンデンサ
３はウオータジヤケツト２よりも上方に配置され
る。

ウオータジヤケツト２はコンデンサ３と閉回路
を形成するように、ウオータジヤケツト２上部の
気相空間に開口する蒸気通路５を介してコンデン
サ３の入口部（上部）６と連通され、コンデンサ
３に出口部（下部）７が冷媒通路８を介してウオ
ータジヤケツト２の液相中に連通される。

冷媒通路８の途中にはウオータジヤケツト２内
の冷媒液面が冷媒蒸気の圧力により低下すること
のないように逆止弁１２が介装される。

一方、所定量の液相冷媒を貯溜した補助タンク
１３が設けられ、この補助タンク１３の液中に開
口して前記コンデンサ３の下部７に接続する第１
の通路１４と、補助タンク１３の所定の位置（液
面付近）に開口して前記蒸気通路５に接続する第
２の通路１５とが形成される。

第１の通路１４には逆止弁１６と電磁弁からな
る開放弁１７とが介装され、開放弁１７は第１の
通路１４を後述するように開閉する。

第２の通路１５には蒸気通路５内の圧力が負圧
のときに負圧に応じて第２の通路１５を開く負圧
応動弁１８が介装される。尚、補助タンク１３は
上部の空気抜き口１９を介して外気と連通され
る。

そして、ウオータジヤケツト２近傍の蒸気通路
５に冷媒蒸気の圧力に応じて導通する圧力スイツ
チ２０，２１が設置される。

圧力スイツチ２０は、蒸気の圧力が設定値に達
すると、電源と前記冷却フアン４との間に設けた
リレー２２を作動し、冷却フアン４を駆動する。
設定値よりも低くなると冷却フアン４を停止す
る。

圧力スイツチ２１は、蒸気の圧力が設定値より
も低いときには前記開放弁１７を開き、設定値以
上にときには、電源と開放弁１７との間に設けた
リレー２３を作動し開放弁１７を閉じるようにな
つている 尚、２４はウオータジヤケツト２内の冷媒液面
の下限レベルを検出するレベルセンサで、冷媒液
面がレベルセンサ２４の位置まで下がつたときに
警報ブザー２５等を作動するようになつている。

また、リリーフバルブ２６は異常に蒸発量が増
加した場合、圧力上昇によつて蒸気系内が損傷す
るのを防止する為、蒸気を外部に逃がし、圧力上
昇を防止している。

エンジンの停止時には、冷却系内は所定量の冷
媒と空気とで満たされており、第１の通路１４の
開放弁１７は開かれた状態にある。

そして、エンジンを始動すると、エンジン発生
熱を受けてウオータジヤケツト２内の冷媒の温度
が上昇し、やがて冷媒が沸騰し始めると、気化潜
熱を奪いながら蒸気を発生する。

この蒸気はウオータジヤケツト２から蒸気通路
５を介して上方のコンデンサ３へと流入するが、
この蒸気に伴つてウオータジヤケツト２及び蒸気
通路５内の空気はコンデンサ３へと押しやられ、
さらにコンデンサ３の下部７から第１の通路１４
を介して補助タンク１３へと排出される。

このとき、空気と共に若干の蒸気も排出される
が、第１の通路１４が補助タンク１３の貯溜液中
に開口しているため、蒸気は貯溜液により凝縮し
タンク１３内にとどまる。そして、この後蒸気の
発生量が増えて蒸気の圧力がある程度高まると、
圧力スイツチ２１が導通して第１の通路１４の開
放弁１７が閉じられる。

これにより、系内の気相空間は蒸気のみで満た
されるようになり、このためコンデンサ３では蒸
気のみによる放熱が行なわれるので、コンデンサ
３での高い放熱、凝縮作用が確保される。

そして、この状態で通常の冷却運転に入るが、
この場合、蒸気量がそれほど多くないときには、
走行風のみによつてコンデンサ３での蒸気の放
熱、凝縮が行なわれる一方、蒸気量が増加し蒸気
の圧力が所定圧に達すると、圧力スイツチ２０の
導通により冷却フアン４が駆動され、強制冷却風
によつて蒸気の放熱、凝縮が促進される。

このため、冷却フアン４の駆動動力が軽減され
ると共に、エンジンの冷却が応答良く的確に行な
われる。

また、コンデンサ３で凝縮液化した冷媒は、コ
ンデンサ下部７から冷媒通路８を介して重力によ
り落下し、逆止弁１２を介して下方のウオータジ
ヤケツト２へと戻される。

このため、ポンプ等を用いずとも冷媒を循環す
ることが可能であり、装置の構造が簡単化すると
共に、ポンプ動力や冷媒循環のための制御が不要
となる。

一方、系内の気相空間が蒸気のみとなるため、
エンジンを停止して系内の温度が低下すると、蒸
気が凝縮して系内の圧力が大きく低下するが、こ
のときその圧力の低下に応じて第２の通路１５の
負圧応動弁１８が開かれる。

したがつて、第２の通路１５から系内に空気が
吸入され、負圧化は防止される。また、この場合
第２の通路１５が補助タンク１３の貯溜液面付近
に開口しているため、エンジンの始動時の空気排
出に伴つて補助タンク１３の液中に排出された蒸
気相当分の冷媒は、その相当分補助タンク１３の
液面を第２の通路１５の開口部位より高めること
で、空気の吸入に伴つて系内に吸入、回収され
る、これにより、系内の冷媒は常に適正量に保持
される。

そして、このような冷却装置において、図のよ
うにコンデンサ３とほぼ同一の高さにて、蒸気通
路５の途中に気液分離用のウオータトラツプ２７
が介装される。

このウオータトラツプ２７は、所定の容器２８
の内部に複数のバツフル板２９を水平かつ互いに
違いに配置したもので、容器２８の下部に開口す
る蒸気通路５より流入した冷媒蒸気と、冷媒蒸気
と共に流入した液相冷媒とを分離する。

また、容器２８の下部には分離された液相冷媒
の戻り通路３０が形成され、戻り通路３０はコン
デンサ３の下部７に開口接続される。この場合、
戻り通路３０をコンデンサ下部７の近傍の冷媒通
路８に接続しても良い。

従つて、ウオータジヤケツト２での冷媒の沸
騰、蒸発によりジヤケツト２内の液相冷媒が冷媒
蒸気に伴つて蒸気通路５側に持ち出されることが
あるが、この液相冷媒はウオータトラツプ２７に
流入すると、バツフル板２９に衝突して冷媒蒸気
と分離される。

そして、冷媒蒸気はコンデンサ３へと流入する
一方、分離された液相冷媒はウオータトラツプ２
７に形成した戻り通路３０を介してコンデンサ３
の下部７に導かれ、冷媒通路８からウオータジヤ
ケツト２へと戻されるが、コンデンサ３およびウ
オータトラツプ２７をウオータジヤケツト２より
上方に配置すると共に、コンデンサ３の下部７側
の圧力は低く、ウオータジヤケツト２内の圧力お
よび圧力変動が戻り通路３０にかからないため、
ウオータトラツプ２７で分離された液相冷媒は戻
り通路３０からコンデンサ３の下部７側を通つて
ウオータジヤケツト２にスムーズに流下するので
ある。

これにより、蒸気通路５側に持ち出された液相
冷媒を的確に冷媒蒸気から分離してウオータジヤ
ケツト２へと回収することができ、液相冷媒がウ
オータトラツプ２７内にたまつてウオータトラツ
プ２７の機能を悪化させたり、たまつた液相冷媒
がコンデンサ３へと流入するようなことは防止さ
れ、冷媒蒸気のみがコンデンサ３に流入する結
果、コンデンサ３での良好な放熱、凝縮作用を確
保することができる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、コンデンサをウ
オータジヤケツトより上方に配置し、コンデンサ
とほぼ同一高さにて蒸気通路にウオータトラツプ
を介装すると共に、ウオータトラツプの戻り通路
をコンデンサの下部側に接続したので、ウオータ
ジヤケツト内の圧力および圧力変動の影響を受け
ることなく、冷媒の沸騰、蒸発に伴つて冷媒蒸気
と共に蒸気通路側に持ち出された液相冷媒を的確
に分離、回収でき、従つてコンデンサに冷媒蒸気
のみが流入するためコンデンサでの良好な放熱、
凝縮作用が確保される。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例を示す構成図である。 ２……ウオータジヤケツト、３……コンデン
サ、５……蒸気通路、８……冷媒通路、１２……
逆止弁、２７……ウオータトラツプ、３０……戻
り通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 大部分を液相冷媒で満たしたエンジンウオータ
   ジヤケツトと内部を気相状に保つたコンデンサと
   を、冷媒蒸気を流す蒸気通路と液化冷媒を戻す冷
   媒通路とで連通して冷媒が循環する閉回路を形成
   した内燃機関の沸騰冷却装置において、前記コン
   デンサをウオータジヤケツトより上方に配置する
   と共に、このコンデンサとほぼ同一高さにて前記
   蒸気通路の途中に気液分離用のウオータトラツプ
   を介装し、このウオータトラツプの液体の戻り通
   路を前記コンデンサの下部側に接続したことを特
   徴とする内燃機関の沸騰冷却装置。