JPH0343366Y2 - - 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（冷却液）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） エンジン冷却系として、冷媒をウオータジヤケ
ツト内で沸騰、蒸発させ、その気化潜熱によりエ
ンジンを効率良く冷却するようにした沸騰式の冷
却装置が提案されている（特開昭56−32027、公
表特許公報昭60−500140号等参照）。

ところで、自動車等の室内暖房にはエンジン冷
却系からの廃熱が利用されており、上記冷却装置
ではウオータジヤケツト内のほぼ沸騰状態の液相
冷媒をポンプにより車室暖房用のヒータコアへと
循環するようにして室内暖房を行つている。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、このようにほぼ沸騰状態の液相冷媒
を循環すると、ポンプがキヤビテーシヨンを起こ
しやすく、このためポンプの性能が低下するとい
う問題があつた。

この考案は、ウオータジヤケツトの冷媒蒸気に
より車室暖房を行うことで、上記問題点を解決す
ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この考案は、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、前記蒸気通路の途中に所定温度以下もしくは
所定圧力以下で閉じる遮断弁を介装すると共に、
前記ウオータジヤケツトの上部から車室暖房用の
ヒータコアに冷媒蒸気を導く導入通路と、ヒータ
コアを経由した冷媒をウオータジヤケツトに戻す
排出通路とを形成する。

（作用） したがつて、ウオータジヤケツトで発生した冷
媒蒸気は導入通路を通つてヒータコアへ入り、車
室暖房が行なわれる。また、遮断弁により冷媒蒸
気量等が少ないときでも冷媒蒸気はヒータコアに
流入され、車室暖房が行える。

（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の出口部（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。

蒸気通路５の途中には気液分離用のウオータト
ラツプ９が設置され、ウオータトラツプ９と、ウ
オータジヤケツト２の間に逆止弁１０を介装した
戻り通路１１が形成される。

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）に開口して前記ウオータトラツプ９上方
の蒸気通路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
上のときには、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、蒸気量がそれぼ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、装置の構造が簡略化すると
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。

そして、このような沸騰冷却装置において、ウ
オータジヤケツト２で発生した冷媒蒸気を車室暖
房用に設けたヒータコア２７に導く導入通路２８
が形成される。

導入通路２８はウオータジヤケツト２の上部に
て蒸気通路５に接続され、ヒータコア２７からの
冷媒（液化冷媒）を戻す排出通路２９はシリンダ
ブロツク側のウオータジヤケツト２に接続され
る。

導入通路２８の途中には、図示しないがヒータ
スイツチのON時に導入通路２８を開く弁が介装
されている。

一方、蒸気通路５の途中には、導入通路２８の
接続部と前記ウオータトラツプ９との間に遮断弁
３０が介装される。

遮断弁３０は、例えば温度に応じて開閉作動す
るサーモバルブが用いられ、蒸気通路５内の温度
が所定値以下のときに蒸気通路５を閉じるように
なつている。また、この場合遮断弁３０として圧
力に応動する弁を用い、蒸気通路５内の圧力が所
定値以下のときに蒸気通路５を閉じるようにして
も良い。

このような構成により、通常の冷却運転時には
蒸気通路５内の温度、圧力が高いため遮断弁３０
は開いており、したがつて、ウオータジヤケツト
２で発生した冷媒蒸気は蒸気通路５を介してコン
デンサ３へ、コンデンサ３から冷媒通路８を介し
てウオータジヤケツト２へと循環される一方、こ
のときヒータスイツチがONされるとその冷媒蒸
気の一部が蒸気通路５から導入通路２８を介して
ヒータコア２７へと流入される。

ヒータコア２７へ流入した冷媒蒸気は、ここで
放熱、液化した後、排出通路２９を介してウオー
タジヤケツト２へ流下するのであり、これによ
り、ポンプを用いることなく、冷媒蒸気によつて
車室暖房を効率良く行うことができる。

一方、エンジンの暖機初期等にはウオータジヤ
ケツト２で発生する霊媒蒸気は少なく、蒸気通路
５内の温度、圧力が低いため遮断弁３０は閉じて
おり、したがつて、このときヒータスイツチを
ONすると、その発生蒸気はコンデンサ３へ流入
することなくほぼ全量が導入通路２８を介してヒ
ータコア２７へ流入するようになる。

このため、発生する蒸気量が少ないときでも車
室暖房を行うことができ、エンジンの始動直後で
も早期に車室暖房を行うことが可能となる。

なお、エンジン始動後、発生蒸気量が増加して
蒸気通路５内の温度、圧力が所定値に達すると遮
断弁３０が開き、以後は前述したように冷却系内
の空気を排出して通常の冷却運転に移行する。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、ウオータジヤケ
ツトで発生した冷媒蒸気をヒータコアに導くの
で、ポンプを用いることなく効率良く車室暖房を
行えると共に、蒸気通路の途中に介装した遮断弁
により、ウオータジヤケツトでの発生蒸気量が少
ないエンジンの始動直後でも早期に車室暖房を行
えるという効果がある。

【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、２７……
ヒータコア、２８……導入通路、２９……排出通
路、３０……遮断弁。

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、前記蒸気
   通路の途中に所定温度以下もしくは所定圧力以下
   で閉じる遮断弁を介装すると共に、前記ウオータ
   ジヤケツトの上部から車室暖房用のヒータコアに
   冷媒蒸気を導く導入通路と、ヒータコアを経由し
   た冷媒をウオータジヤケツトに戻す排出通路とを
   形成したことを特徴とする内燃機関の沸騰冷却装
   置。