JPS60122223A - 内燃機関の沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、コンデンサからウォータジャケット内に循
環供給した液相冷媒をウォータジャケット内で沸騰気化
させて内燃機関の冷却を行うようにした内燃機関の沸騰
冷却装置に１夕Ｊする。

従来技術 自動車用機関等に用いられている周知の水冷式冷却装置
にあっては、機関運転状態に応じた高石１度な温度制御
を実現することは困難であり、またランエータＩＩＣお
ける熱父換効率に自から限界がおるため装置の小型転１
＝、化も難しい。

このような点かり、近年、冷却水の沸騰気化潜熱を利用
した冷却装置゛が注目されている（例えは特公昭５７−
５７６０８号公報、特開昭５７−６２９１２号公報等参
照）。これは基本的には、つλ−タジャケノト内で液相
冷媒（冷却水）を沸脂気化芒ぜ、その発生蒸気全外部の
コンデンサ（ラジェータ）にξ゛トいて放熱液化嘔せた
後に、再度ウォータジャク−ツト内に循環供給するもの
であって、冷却水の単純な温度便化と異なり相変化を伴
う気化（性態を利用することＱ（よって、極めて少訃の
冷却水の循環で装求放熱量を満足できるとともｔｃ。

上Ｅ己コンデンザにおける熱父換効率が従来の方式のラ
ジェータに比軟して大幅に同上することから、装置全体
としての飛躍的な小型軒殿化を達成し得るｂ３能性があ
る。しかも、ウォータジャケット内の圧力を可変制御す
ることにより液相冷媒の沸点を任意にかつ速やかに変化
させ得るので、例えばコンデンサに付設した冷却ファン
の駆動制御なとの手段によって、機関温朋會、熱効率や
耐ノツク性能などの点から運転状態に応じた最適温度に
応答性良く、かつ篩精度に制御することも可能となるの
でおる。筐だ、−通常の水冷式冷却装置６ではウオーク
ジャケットの水入口部と水出口部との間などで相当な温
度走ヲ生じるが、この冷媒の沸騰による冷却方式では、
ウォータジャクノド内の高温部位で沸騰が一層促進嘔れ
る結朱艮好に冷却埒れ、温度分布の均一化が図れる、等
の利点も指摘されている。

しかしながら、このように種々の利点を有するこの棟の
冷却装置も実際には解決すべき多くの問題があり、実用
化されるに至っていない。具体的には、上記特公昭５７
−５７６ｏ８′＠公報や特開昭５７−６２９１２号公報
等に記載のように、従来この種の冷却装置としては、ウ
ォータシャケ・ノドやコンデンサ等からなる循環系を大
急に一部で連通させた非密閉ｊｒｔ造のものが王に提案
されているが、このような非密閉循環系では上述した沸
点制御の実現が因離であるとともに、蒸気化した冷媒が
糸／Ａに流出してし１う惧れがちる。しかも、この系内
に冷凝に、１８気体である空気が存在するとコンデンサ
ｔこ溜って放熱Ｅｌ：　ｆｉし會著しく低下させてし１
うのでるるか、上記の非密閉循環系においては運転中に
系内がら空気を完全に除去することは難しい。換言すれ
ば、この種の冷却装置を実用化するには、ウォータジャ
ケットとコンデンサとを生体として密閉した循環系を形
成し、空気を排除したその密閉系内で冷媒の沸騰・凝縮
のサイクルを行わせる必要がある。

発明の目的 この発明は上記のような種々の問題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、冷媒循環系をＷｓ閉構
造として系内への空気の混入を防止し、封入冷媒の沸騰
・＃縮すイクルによる冷却性能金最太ｌ！！ｌｉに発揮
し得るようにするとともに、その密閉循環系内が異常１
ｃ乱温高圧化した場合の安全性を確保することにある。

発明の概要 この発明ｅこ保る内燃機関の沸騰冷却装置は、上部に蒸
気出し）ヲ有し、かつ適宜な且の液相冷媒全貯留するウ
オークジャケットと、上記蒸気出口に接続されるとと＜
）に、下部ＫＭ化冷媒を一時貯留する冷媒タンフケ備え
たコンデンサと、上記冷媒タンクと上記ウォータジャケ
ットとの間に設けられた冷媒供給ポンプと、上記ウォー
タジャケット。

コンデンザ、冷媒タンク、Ｃ冷媒供給ポンプからなる密
閉祈ｊ　ＪＸＩＪ糸の糸外に設けられ、かつ低温液相冷
媒を貯留した冷媒回収ハうタンクと、上記循環系内の異
常高圧全検出するための圧力七ンツもしくは温度上ン丈
と、一端が上記冷媒タンク内に開口し、かつ他端が上記
冷媒回収用タンクの液相冷媒中ＶＣ開口した圧力逃がし
連絡と、仁の圧力逃がし通路に介装され、系内族′畠Ｉ
Ｑ圧時にｌ１ｉ４弁される開閉弁とを備えて構成烙・れ
たものでらって、通′帛の運転ｉ己つォータシャケ】ソ
トＶこて沸Ｒさせるとともしこ、その発生蒸気を上記コ
ンデンーν−で凝縮し、かつ上記冷媒供給ポンプにてド
）度つメータジャケソト内に循環供給するようにして、
？ｌ１５騰・凝罰６の雪イクルを繰り返させ、効率の良
い冷却を実現するのである。そして、その密閉系内が異
常にＩ〜ら温高圧化した場合には、上記開閉弁の開弁に
より系内の蒸気もしくは一部液相冷媒を冷媒回１区用夕
／り側に逃がして、その圧力、温匹の低−Ｆ”ｆ図る一
方、排出しプζ蒸気等は上記冷媒回収用タンク内の低温
液相冷媒によって凝縮回収し、冷媒の無用な？ｉ費金防
止するとともに、系内への空気侵入全阻止するのである
。

実施例 第１図はこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例を示す
もので、同１ｇｌ　において、１はウオークジャケット
２を備えてなる内燃機関、６は気４毛冷媒１ノ仁縮する
ためのコンデンサ、４は電Ｎｂ式の冷媒供給ポンプを夫
々示している。

上Ｂ己つォータジャケット２は、内燃へ幾関１の７９ン
ク゛および燃焼室の外周部を包囲するように７す／り′
ブロック５およびシリンタ゛ヘッド６の両者に亘って形
成されｆｃ、もので、通常気相窓ＩＭ３となる上部が各
気筒で互いに連通しているとともに、その上部の適宜な
位１ｈに蒸気出ロアが設けられている。この蒸気出ロア
は、接続管８および蒸気〜通路９を介してコンデンサ６
の上部人口６ａに連通しており、かつ上記接！ｔＱｇ８
には、冷媒循環系の最、−−、−−、−、、、／＋’＋
　Ｌｒ＋　ｌ」ｆｅｎ　Ｑ　＋　Ｊ−・Ｌ　−ｔ＝　＋
ｙ　ｍ　Ｃｓトφ；つた形で形成されているとともに、
その上端開口をキャップ１０が密閉している。

上記コンデンｖ６は、上記人口６ａを有するアッパタン
ク１１と、上下方向の倣細なチューブを主体としたコア
部１２と、このコアｓ１２で凝縮された液化冷媒を一時
貯留するロアタンク１６（必すしもコンデンサ６と一体
であること金製しない。）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
、史にその前面わるいは背面に、強制冷却用の電動式冷
却ファン１４を備えている。ｔｆｃ、、上記ロアタンク
１６は、その比較的下部に冷媒循環通路１５の一端が接
続されているとともに、これエリ上部に圧力逃がし通路
１６の一端が接続されている。上記冷媒循環通路１５は
、その他端か上記ウオータジャケット２の下部の冷媒入
口２ａに接続されたもので、中間部に上記冷媒供給ポン
プ４が介装されている。

以上のウオークジャケット２→コンデンサ６→ロアタン
ク１６→冷媒供給ポンプ４→ウオークジヤケツト２の経
路によって冷媒の循環系が構成てれ、通常運転時にはこ
の循環系内で、例えば水に若干の添加物を加えた冷媒が
沸騰・凝縮金繰り返しながら循環することになる。

次に、２１は冷媒回収用タンクを兼ねたリザーバタンク
を示し、このリザーバタンク２１は上記循環系の系外に
設けられて予備液相冷媒を貯留するものであって、通ス
機能を有するキャップ２２を介して大気に開放されてい
るとともに、上記循環系の最上端つまり接続’＆８の排
出管取付部８ａよりも高位置に液面全確保し得るように
車両の比較的高所に設置され、かつその底部に、上述し
た圧力逃がし通路１６と補助冷媒通路２６とが接続され
ている。

上記圧力逃がし通路１６は、この実施例では液相冷媒出
入用の通路を兼ねており、その通路中には常開型の第１
電磁弁２４が介装嘔れている。また、上記補助冷媒通路
２６は三方弁である第２電磁弁２５を介して上述した冷
媒循環通路１５の冷媒供給ポンプ４上流側に接続場れて
いる。上記第２奄出弁２５は、通電時には冷媒循環通路
１５を遮断して上記補助冷媒通Ｗ６２６と冷媒供給ポン
プ４とを連通しく流路Ｂ）、非通電時には上記補助冷媒
通路２６を遮断して冷媒循環通路１５金連通状態（流路
Ａ）に維持するものである。

一方、上述した循環系の最上部である排出管取付部８８
には、系内の望見全排出するための空気排出通路２６が
接続されており、かつ空気排出時に同時に溢れ出た液相
冷媒を回収するために、上記視見排出通路２６の先端部
がリザーバタンク２１内に挿入され、その比軟的上部に
開口している。

そして、上記空気排出通路２６には、常閉型の第３電磁
弁２７が介装されている。

上記各電磁弁２４，２５．２７と冷媒供給ポンプ４およ
び冷却ファン１４は、所謂マイクロコンピュータシステ
ムを用いた制御装置によって駆動制御さ′れるもので、
具体的には、ウオークジャケット２ＶＣ設けた第１液而
センサ６２．温度センサ６６、およびロアタンク１６に
設けた第２液面センサ６４の各検出＠号に基づいて後述
する制御が行われる。

ここで上記第１．第２液面センザ３２．ｔｌｓ４は例え
ばリードヌイッチを利用したフロート式センサ等が用い
られ、冷媒液面が設定レベルに達しているか否かをオン
・オフ的に検出するもので心って、第１液面センサ６２
はその検出レベルがシリンダヘラ５−６の略中間程度の
筒さ位置に設尾妊れ、かつ第２液面七ンサ６４はその検
出レベルが圧力逃がし通路１６の開口よりも僅かに上方
の高６位置に設定されている。また温度センサ６６は例
えばサーばヌタ等からなり、上記第１液面センザ′６２
の君子下方位置つまり通常液相冷媒内に没入する位置に
設けられて、ウォータジャケット２内の冷媒温度を検出
している。

上記のように構成された冷却装置の基本的な冷却メカニ
ズムヲ説明すると、通常ウォータジャケット２内には所
定レベルつまり第１液面センサ６２の設定レベル１で液
相冷媒が貯留されているのであるが、この液４ｕ冷媒は
、機関の燃焼熱によって加熱されると、そのときの系内
の圧力に応じた沸点に達したところで沸ｆｉｌｌ全開始
し、気化ｍ熱を奪って蒸発気化する。このとき、冷媒は
ウォータジャケット２内の商畠部で特に活発に沸騰して
多量の熱を奪うので、燃焼室近傍など通常高温化し易い
部位も均一な温度に保たれ、つまり温度差の少ない効果
的な冷却を行えることになる。

そして、ウォータジャケット２内で発生した冷媒蒸気は
、蒸気通路９を介してコンデンサ６に尋かれ、ここで外
気との熱交換により冷却でれて凝縮液化する。このコン
デンサ６においては、高温蒸気と外気との間で良好な熱
交換が行われ、通常の水冷式冷却装置のラジェータに比
較して遥かに放熱効率が優れたものとなる。また、液化
した冷媒は、コンデンサ６下部のロアタンク１６に一時
貯留式れるとともに、ここから冷媒供給ポンプ４によっ
て再びウォータジャケット２へ循環供給される。

このように、基本的には空気を除去した密閉循櫃系内で
所定量の冷媒が沸騰・凝縮のサイクルを繰り返しつつ循
環して、効率の良い沸騰冷却が行われるのである。

また一方、循環系外に設けられたリザーバタンク２１に
は、循環系内全体を十分に満水にし得る量の予備液相冷
媒が貯留されるようになっており、この予備液相冷媒を
循槙系内に尋人することによって、循環系内からの空気
の排出および過冷却の回避動作が竹われる。そして、系
内異當高圧時には逆に系内の蒸気を若干の液ａ冷媒とと
もにリザーバタ／り２１側に導出することによって、そ
の４常高圧の回避を図るのである。

次に上記制御装置６１において実行される具体的な制御
全第２〜８図のフローチャートに基づいて説明する。

第２図は制御の帆装を示すフローチャートであって、機
関始動後（イグニッションキー０Ｎｉ）に、先ずその始
動が初期始σｊｂで必るが再始動であるか）具体的には
温度センサ６６による検出温度が設定温１庄（例えば４
５℃）より高いが否がを判ｌＵｉする（ステップ１）。

設定温度以下つまり未暖機状態の初期始動であれはステ
ップ２の空’Ａ　ＩＩト出制＃を経てから余剰冷媒排出
制御（ステップ３）へ進む。そして、余剰冷媒排出制御
の終了後、通常運転制御（ステップ４）へ移行し、キー
ＯＦＦ時までその制御を継続する。ギーＯＦＦ後はステ
ップ５のエンジン停止後の制御に移行する。一方、ステ
ップ１で設定温度以上の場合、つまり再始動時には経時
的な空気の侵入が考えられないので空気排出は行わずに
ステップ６の余剰冷媒排出制御へ進ひ。

第３図はステップ２の空只排出制御のフローチャートを
示すもので、先ずステップ１１で第１屯磁弁２４を「閉
」、第２電侮弁２５をＯＮ（流路Ｂ）、第３電磁弁２７
を「開」と夫々した後に、冷媒供給ポンプ４ｋＯＮとす
る（ステップ１２）。

これにより、リザーバタンク２１内の予備液相冷媒が補
助冷媒通路２６を介して循環系内に導入される。これは
、ステップ１６において所定時間、具体的には系内金満
水にするに十分なように予め設定された数秒ないし数十
秒程度の間、継続される。従って、系内に残存していた
空気は、系上部に集められた後、空気排出通路２６を介
し２て系外のりサーバタンク２１側に強制的に排出され
る。

また、系内がら空気が無くなると、上記望見排出通路２
６から液相？１丁媒が溢れ出るが、これは総てリザーバ
タンク２１に回収逼れる。そして、所定時間経過した時
点で、ステップ１４へ進み、ここで第１電磁弁２４を「
開」、第２′亀磁弁２５を０ＦＪｉ”（流路Ａ）、第３
市磁弁２７全「閉」としｌｃ後に冷媒供給ポンプ４ｆｆ
ｉＯＦＦとする（ステップ１５）。すなわち、この時点
で循環系内からは空気が完全に排出されたことになる。

同、ステップ１３の判別に代えて、循環系最上部に更に
液面センサを設け、その液面の４１無の検出に基づき、
系内が実際に満水となる筐で冷媒供給ポンプ４を駆動す
るように構成しても良い。

第４図は、空気排出後の満水状態あるいは再始動時の系
内の一部が気相冷媒領域となり−Ｃいる状態で実行され
るステップ６の余剰冷媒千ノ目１」制御卸のフローチャ
ートラ示す。先ず、系内がある程贋の温度（例えば９５
°Ｃ）に上昇するまで、そのままの状態で待機（ステッ
プ２１　）　Ｌ、その後ロアタンク１６内の液面とウォ
ータジャケット２内の液面と全監視する（ステップ２２
．ヌテノプ２３）。

つ複り機関の運転開始によりウォータジャケット２内で
沸騰が始まると、その蒸気圧によって系内圧力が高まり
、王力逃がし通路１６を介して系内からリザーバタンク
２１側へ液相冷媒が押し出てれるのであるが、このとき
梱々の条件によりロアタンク１６内液面が先に設定レベ
ルにまで低下する場合と、ウォータジャケット２内液面
が先に設定レベルにまで低下する場合とがあるので、夫
々に応じた制御子Ｉｌ！（を選択するのである。

ロアタンク１６内液面が先に設定レベルにまで低下した
場合は、ステップ２４へ進んで系外に蒸気が排出されな
いように第１寛磁弁２４全閉じる。

その後ロアタンク１６内の液面を監視（ステップ２５）
しながら、ステップ２７〜ステツプ２９において系内が
ある程度の正圧となるような温度（例えば１０５°Ｃ）
を目標として冷却ファン１４の制御を行い、ウォータジ
ャケット２内の余剰液相冷媒ヲ〔ウォータジャケット２
内で沸騰→コンデンサ６で凝縮〕の形でロアタンク１６
側へ移動させる。この結果、ロアタンク１６の液面が設
定レベル以上に高まると、ステップ２５の判別によって
ステップ３０へ進み、第１電研弁２４を開いてロアタン
ク１６から系外のりザーバタンク２１へ余剰液相冷媒全
排出し、かつこれにより再びロアタンク１６内液面が低
下したらステップ２６で第１電研弁２４會閉じる。すな
わち、この第１電磁弁２４の開閉の繰り返しにより徐々
に余剰液相冷媒が系外に排出されることになり、これは
ステップ３１でウォータジャケット２内液面カ設定レベ
ルに達する壕で継続される。そして、ウォータジャケッ
ト２内液面が設定レベルにまで低下した時点でステップ
３２へ進み、第１電磁弁２４全閉じる。これによって冷
媒循環系が完全に密閉された状態となり、このとき系内
では、ウオークジャケット２内およびロアタンク１６内
の夫々第１液面センサ３２．ｍ２液面センサ６４の設定
レベル以下を液相冷媒が占め、残部全気相冷媒が満たし
た状態となっている。

一方、ウォータジャケット２内液面が先に設定レベルに
まで低−トした場合には、ステップ３３へ進み、その液
面のτＵ定結果に基づき冷媒供給ボイゾ４をＯＮ（ステ
ップ３４）、０ＦＦ（ステップ３５）制御してウォータ
ジャケット２内液面を設定レベルに剤１持しつつ、ステ
ップ３６でロアタンク１６内液面を監視する。つまりロ
アタンク１６内の液相冷媒の一部がウオークジャケット
２内へ循環供給されるとともに、余剰液相冷媒が圧力逃
がし通路１６を介して系外に徐々に排出され続ける。そ
してロアタンク１６液面が設定レベルにまで低下すると
、前述した場合と同様にステップ３２を経て余剰冷媒排
出制御が終了する。

次に第５図は、上記のように系内に１９「定量の冷媒が
封入された段階で実行されるステラ１４０通常運転制御
のフローチャートを示す。この通當運転制御は、機関の
冷却性能ならびにコ／デンサ６の放熱効率を最大限に確
保するようにウォータジャケット２とロアタンク１３の
液相冷媒ｉ　’ｋ　ｌｉｄ整する液面制御と、系内の温
度全目標温度に合致させるように冷却ファン１４を制御
する温度制御と、車両走行風が強過ぎるような場合の過
冷却状Ｓ、を防止する負圧防止制御と、空気排出が完全
に達成されなかった場合等に発生する系内の異常高圧を
回避する異常高圧回避制御とからなる。具体的には、ス
テップ４１でＷ、　Ｆｉｌｌセンザセンによる検出温度
と下限設定温度（例えば９７℃）との比戦ヲ、ステップ
４２で上記検出温度と上限設定温度（例えば１１５℃）
との比較を夫々行い、下限設定温度より低い過冷却時に
は後述する負圧防止制御（ステップ４３）に移行し、か
つ上限設定温度より高い高温高圧時には後述する異常高
圧回避制御（ステップ４４）に移行する。一方、検１お
温反が、両投２と温度の間にある場合にｔユ、ステップ
４５〜ヌデノプ４９の液面側（ｉｔｌｌおよびステップ
５０〜ステノゾ５３の温ＩＩＩ　Ｈｉｌｌ　Ｉｌｌ　’
ｃ行う。す〃わち液面制御としてｔよ、ステップ４５で
ウオークジャケット２内の液面の高低を第１液面センザ
６２の出力からイ４］断し、かつステップ４７でロアタ
ンク１６内、の液面の高低を第２液面センサ６４の出力
から判断し、夫々の判断結果に基づき冷媒供給ポンプ４
を０Ｎ−ＯＦＦ制御するもので、この結果、夫々の液面
が常に所足レベルつまり第１液面七ンサ６２の設定レベ
ルおよび第２液面センザ６４の設定レベルに維持される
のでおる。筐た温度制御としては、ステップ５０で機関
運転状態に応じた目標温度の設定を行うとともに、ステ
ップ５１で温度センサ６６による検出温度と設定した目
標温良との比較を行い、目標温度以上の場合は冷却ファ
ン１４−ｋＯＮ　（ステップ５２）とし、目標温度以上
の場合は冷却ファン１４’ｒＯＦＦ　（ステップ５３）
とシテ、コンデンサ乙における凝縮の促進あるいは抑制
を行う。これにより系内の圧力が応答性良く変化し、ウ
ォータジャケット２における沸騰が直ちに促進あるいは
抑制されるので、ウメータジャクノト２内の昌ｊ几つま
り機関温度が高′４１′ｉ′度に目標温度に維持される
。同、ステップ５０における目標温度の設定は、図示せ
ぬ検出手段からのスロットル開度１ｄ号、截＋ｔｒＪ回
転数イＱ号、吸入負圧信号あるいはこれらに関連した燃
料噴射弁の駆動パルスｉａ　＞ｊ等に基づいて、連続的
もしくは段階的に変化するように行われるもので、例え
ば熱効率向上を重視した比軟的低速・低負荷の市街地走
行域では１１０℃程度に、ノッキング等の異常燃焼が発
生し易い高質イ；な域あるいは高速域では１００℃程度
に設定される。

一方、」二記負圧防正制御（ステップ４３）は第６図に
示すフローチャートに従って行われる。先ずステップ６
１に分いて犯１電磁弁２４が開弁され、それまで密閉状
態にあった冷媒循環系が圧力逃がし通路１６を介して糸
外のりザーバタンク２１に接続される。このとき、適冷
状態にある循填系内は負圧化しており、ウォータジャケ
ット２内で減圧沸騰が生じているが、上−己のように第
１電磁弁２４を開くと、系内圧力とリザーバタンク２１
側大気圧との圧力差ならびに両者の液面の高低差に起因
してリザーバタンク２１がらコンデンサ６内に液相冷媒
が導入され、コンデンサ６内の液面が高くなる。このよ
うに液相冷媒が導入される結果、系内の圧力がある程度
回復し、ウォータジャケット２内の液相冷媒の沸点が上
昇する。また、コンデンサ６のコア部１２の一部が液相
冷媒で占有されるために、その放熱量が低下し、つまり
気相冷媒の凝縮が抑制されることになって、系内圧力？
高めるように作用する。従って、ウオークジャケット２
内のｆ／ｉ？、度は速やかに上昇し、機関は過冷却状態
から脱却することができる。

またステップ６２〜ステツプ６４に示すように、コンデ
ンサ６内への液相冷媒導入を行っている間も、ウオーク
ジャケット２内の液面制御は継続され、つ寸りウォータ
ジャケット２内の液面は常に第１液曲セン″ｖ６２の設
定レベルに維持される。

ザ６の放熱量を上廻る状態になると、蒸気圧の上夕１・
によって系内からリザーバタンク２１へ液相冷媒が徐々
に排出され、コンデンサ６およびロアタンク１６の液面
が低下する。ウォータジャケット２内の温１１１［が十
分（例えば１００℃）に回後したこと全確認（、Ｘ、テ
ップ６５）した上で、ロアタンク１６内液面が所定レベ
ルつまり第２液面センサ３４Ｃ７）設定レベルにまで低
下（ステップ６６）した時点で、ステップ６７へ進み、
第１電磁弁２４全閉弁する。これにより、一連の負圧防
止制御が終了し、冷媒循環系は再び９■定量の冷媒’ｋ
ｌＪ人した状態で密閉されることになる。

また上記異常高圧回避制御（ステップ４４）は第７図に
示すフローチャートに従って行われる。

先ずステップ７１で第１電磁弁２４を開き、それ壕で密
閉されていた冷媒循環系を糸外のりザーノくタンク２１
に接続する。これにより、火′畠高圧状態にあった系内
が大気圧−トに開放され、具体的には高圧の冷媒蒸気が
若干の液相冷媒とともにロアタンク１６からリザーバタ
ンク２１へ排出されて、系内の圧力が惧、下し、かつそ
れに伴って温度が低ドする。ここで、この異常高圧の発
生は、主に系内に残存した僅かなを気がコンデンサ６の
倣細なチューブ内に付着することに起因するが、上述の
蒸気等の排出によってコンデンサ６内の残存空気も効果
的に押し出され、つまり異常高圧の元生涼し」自体を除
去できる。また排出された冷媒蒸気は、リザーバタンク
２１の低温液オｄ？＠媒中に放出されるので、大部分は
リザーバタンク２１内で凝縮烙れ゛Ｃ回収され、大気中
に失われる量は極めて少ない。

一方、上記の第１電磁升２４の開弁後、ステップ７５の
判別によりウォータジャケット２内の温度が設定温吸（
例えば１００　Ｇ）に低下するまで待）幾するが、この
間もステップ７２〜ステツプ７４によってウォータジャ
ケット２内の液面制御が行われる。同、ロアタンク１６
に対する圧力逃がし通路１６の開口位置は液面設定レベ
ルよりも僅かに下方で心るから、液相のまま系外に排出
される冷媒は比較的少なく、上記液面制御に支障を来す
惧れはない。

次にウォータジャケット２内の温度が一旦１００℃にま
で下がったら、ステップ７６に進んで第１電出弁２４全
閉とし、かつ第２電磁弁２５をＯＮ（流路Ｂ）としてロ
アタンク１６内液而の回復ケ待つ。具体的には、ステッ
プ７７〜ステツプ７９に示す液面制御によりウォータジ
ャケット２の液面を設定レベルに維持するとともに、ス
テップ８０〜ステツプ８２に示す温度制御によりウォー
タジャケット２内温度＊ｘｏｏ℃に保ち、ステップ８４
でロアタンク１６内の液面全監視する。すなわち、ウォ
ータジャケット２に対し系外のりザーノくタンク２１か
ら液相冷媒が補給されるとともに、ロアタンク１６には
コンデンサ６で凝鰯した冷媒が流入してその液面が徐々
に上昇する。同、第１電磁弁２４を閉じた後に系内圧力
が再び過度に上昇した場合、例えばウォータジャケット
２内の温度が１１５℃を越えた場合（ステップ８３）に
は、ステップ７１に戻って再度蒸気の排出全行う。

ロアタンク１６内液面が第２液面センサ６４の設定レベ
ルにまで回復すると、ステップ８５へ進み、第２１１１
ｍ弁２５をＯＦＦ　Ｃ流路Ａ）に切換えて、異常高圧回
避制御が終了する。このとき、冷媒循環系は再び所定量
の冷媒を封入した密閉状態となる。

第８図は、通常運転制御（ステップ４）あるいは他の制
御の実行中に、エンジンキー１ＯＦＦとした場合に移行
するエンジン停止後の制御（ステップ５）を示しており
、ステップ９１で冷却ファン１４ｔ−ＯＮとした後に、
ステップ９２でキーＯＦＦ後所定時間（例えば６０秒）
経過したか否かの判定金紗て、ステップ９３で機関温度
状態を判定する。これは、循環系内が高圧となっている
状態でその密閉状態を開放すると蒸気の噴出を生じるの
で、系内が負圧化する温度に下がる筐で待機し、例えば
ウォータジャケット２内の液温か９７℃以下となった時
点で電源ｆｆ１ＯＦＦ（ステップ９４）とし、常開型電
磁弁である第１電磁弁２４を開くのである。ここで上記
冷却ファン１４は、系内の温度低下を促進するものであ
るが、バッテリの過度の消耗を防止するために、上記ス
テップ９２とステップ９５の判定によって、温度が十分
に下がらない場合でも一定時間で冷却ファン１４を０Ｆ
Ｆ（ステップ９６）としている。

上記の第１電磁弁２４の開弁によって循環系内にはリザ
ーバタンク２１から予備液相冷媒が４人され、系内の温
度低下に従って、系内がいずれ活水状態となる。同、こ
のリザーバタンク２１からの冷媒樽入時には冷媒係船ポ
ンプ４がＯＦＦであるために、リザーバタンク２１から
の冷媒は、ロアタンク１６から必すコンデンサ６内全経
由して系内に流入する。従って、運転中に伺らかの原因
で僅かに空気が侵入して、微細なコンデンザチューブ内
に付着した場合でも、この予備液相冷媒の流入によって
系上方へ確実な排出が行える。

また、このエンジン停止後の制御によって、始動から停
止までの制御が完了し、ステップ９４の電源ＯＦＦの状
態で次の始動に備えることになる。

同、電源ＯＦＦの状態では、常開型［磁弁である第１電
磁弁２４は「開」に、常閉型電磁弁である第３電磁弁２
７は「閉」に、三方弁である第２電礎弁２５は流路Ａに
なり、筐た冷媒供給ポンプ４および冷却ファン１４は何
れもＯＦＦとなって、バッテリの消耗全件うことなく、
所定の状態を保持できる。

以上のように上記実施例においては、圧力逃がし通路１
６をロアタンク１６の設定レベルよりも僅かに下方位置
に接続することによって、該圧力逃がし通路１６を液相
冷媒の排出・導入用の通路としても利用することを可能
としているが、第９図に示す実施例のように、蒸気排出
専用の圧力逃がし通路１６′ヲ設けた構成も可能である
。

すなわち、この第９図の実施例においては、上記実施例
における三方型第２奄磁弁２５に代えて、補助冷媒通路
２６の途中に常開型の第４電磁弁４１を介装するととも
に、冷媒循環通路１５の上記補助冷媒通路２６との合流
点より上流側に常開型の第５電磁弁４２　を介装し、こ
れらの第４．第５電磁弁４１．４２の適宜な開閉の組合
せによって、空気＋ｌ［出制御の際の液相冷媒の等大、
余剰冷媒排出制御の際の液（１」冷媒の排出、通常運転
制御の際の冷媒の循環供給、負圧防止制御の際の液相冷
媒の導入・・・などに必要な冷媒の流路全構成するよう
にしている。

そして、圧力逃がし通路１６′に介装されｆｃ第１電研
弁２４′は、勇常高圧回避制両の際にのみ開閉される。

従って、上記圧力逃がし通路１６′のロアタンク１６に
対する開口位！ｉ￥に、設定レベＪし以上つまり重席気
相冷媒領域となる部分に設けることが可能であり、この
結果、累常高圧回赴時に系内から高温蒸気のみを排出し
て一層効果的な出力低減が達成できるとともに、ロアタ
ンク１６からウォータジャケット２に循環供給するに必
要な冷媒の余裕量が多くなり、かつ系内の冷媒景全回後
させるまでの所要時間も短縮化できることになる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、このりら明に係る内燃機
関の沸騰冷却装置においては、空気を除去した密閉循環
系内で冷媒の沸ル４・凝縮サイクルを行わせることに、
しって、極めて動車の良い冷却が実現できる一力、系内
に不凝縮気体である空包が混入した場合などに発生する
只常高圧現象を、速やかにかつ効果的に回避することが
可能であり、機関のオーバーヒートによるノッキングの
発生や摺動部の焼き付きあるいは高圧による各部シール
の損傷等全確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る沸１１９冷却装置の一実施例會
示す構成説明図、第２図〜第８図はこの実施例における
制御の内８　’ｔｆ示すフローチャート、第９図はこの
発明の異なる実施例を示す構成説明図である１゜ １・・・内燃機関、２・・・ウォータジャケット、６・
・・コンデンサ、４・・・冷媒供給ポンプ、７・・・然
気出口、８・・・接続管、９・・・蒸ス通路、１６・・
・ロアタンク、１４・・・冷却ファン、１５・・・冷媒
循皇通路、１６゜１６′・・・圧力逃がし通路、２１・
・・リザーバタンク、２６・・・補助冷媒通路、２４．
２４’・・・第１Ｗｆｉ弁、２５・・・第２電磁弁４２
６・・・空ス排出通路、２７・・・第３電磁弁、６２・
・・第１液面センザ、６３・・・温度センサ、６４・・
・第２液面七ンサ、４１・・・第４電磁弁、４２・・・
第５電磁弁。 外２名 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部に蒸鎮出口を有し、かつ適宜な食の液相冷媒
   を貯留するウメータジャケノトと、上記＃気出口に接続
   芒れるとともに、下部に液化冷媒を一時貯留する冷媒タ
   ンク金備えたコンデンサと、上記冷媒タンクと上記つＩ
   −タジャケノトとの間に設けられた冷媒供給ポンプと、
   」二記ウォータジャケット。コンデンサ。冷媒タンク、
   冷媒供給ポンプからなる密（′Ａ１循環系の系外に設け
   られ、かつ低温液相冷縁ｆｃｌｔｌｉ”＋ｌ’ｆ　Ｌ、
   た冷媒回収用タンクと、上記循県系内の！ζ常１ｖモ圧
   ′（ｆ：検出するだめの圧力センザもしくは温度センタ
   と、一端が上記冷媒タンク内に開口し、かつ他端が上記
   冷媒回収用タンクの液相冷媒中に開口した圧力逃がし通
   路と、この圧力逃がし通路に介装され、系内異常高圧時
   に開弁される開閉弁とを備えてなる内燃機関の沸騰冷却
   装置。