JPS60243319A - 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、コンデンサからクォータジャケット内に循
環供給した液相冷媒ｔ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次内燃機関の沸騰
冷却装置に関する。

従来技術 自動車用機関等に用いら几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精度な温度制御會
英現することは困難であり、またラジェータにおける熱
交換効廐に自から限界があるため装置の小型軽量化も無
しい。

この工うな点から、近年、冷却水の沸騰気化ｍ熱を利用
した冷却装置が注目さｎている（例えば特公昭５７−５
７ｔ１１１８号公報、特開昭５７−６２９１２号公報等
参照）。こｎは基本的には、ウォータジャケット内で液
相冷媒（冷却水）を沸騰気化さ、せ、その発生蒸気？外
部のコンデンサ（ラジェータ）に導いて放熱液化させた
後に、再度ウォータジャケット内に循環供給するもので
あって、冷却水の単純な温度変化と異なり相変化全件う
気化渣熱を利用することによって、極めて少量の冷却水
の循環で要求放熱量を満足できるとともに、上記コンデ
ンサにおける熱交換効嘉が従来の方式のラジェータに比
較して大幅に向上することから、装置全体としての飛躍
的な小型軽量化を達成し得る可能性がある。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ど
の手段によって、機関温度を、熱効出や耐ノツク性能な
どの点から運転状態に応じた最適温度に応答性良く、か
つ高精度に制御することも可能となるのである。ま几、
通常の水冷式冷却装置ではウォータ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匿差を生じるが、こ
の冷媒の沸騰による冷却方式では、ウォータジャケット
内の高温部位で沸騰が一層促進さｎる結果良好に冷却さ
ｎ％昌屁分布の均一化が図扛る等の利点も指摘さｔてい
る。

しかしながら、この工うに種々の利点勿有するこの欅の
冷却装置も実際には解決すべ微多くの問題があり、要用
化さｎるに至っていない。具体的には、上記特公昭５７
−５７６０８号公報や特開昭５７−６２９１２号公報寺
に記載のように、従来この種の冷却装置としては、ウォ
ータジャケットやコンデンサ等からなる循環系全大気に
一部で連通させた非密閉構造のものが主に提案さｆ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
実現が困難であるとともに、蒸気化した冷媒が系外ｌｌ
′ｃ流出してしまう惧ｎがある。しかも、この系内に不
凝縮気体である空気が存在でるとコンデンサに溜って放
熱性能を著しく低下させてしまうのであるが、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。換言丁ｎば、この種の冷却！ｆｉ
！１ｔ！、′ｔ−実用化するには、ウォータジャケット
とコンデンサとを主体として密閉した循環系全形成し、
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・応要がある。

本出願人は、上記のような要求の下に、冷媒循環系から
空気を完全に、かっ容易に除去するために、機関始動時
に系外のりザーバタンクから循環系内に液相冷媒を導入
して系内を一旦満水状態とし、その後空気の侵入を防止
しつつ発生蒸気圧等の利用により系内からリザーバタン
クに余５１＋ｌｌ冷媒を排出して、密閉系内に所定量の
冷媒が封入さｎ几理想的な運輸状態を実現するようにし
た沸騰冷却装置を提案している（特願昭５８−１４５４
７０号）。

発明の目的 この発明は、先に提案した上述の沸騰冷却装置を四に発
展させること全目的とし、具体的には、リザーバタンク
から循還系内への液相冷媒の尋人および循環系内からリ
ザーバタンクへの液相冷媒の排出によって空気の排出・
除去全実用てるとともに、上記の液相冷媒の導入′（ｉ
−機関の暖機進行に応じて行うことにエリ機関の暖機時
間の短縮丁なわち燃焼室壁温やシリンダ壁温の速やかな
上昇を実現することにある。

発明の構成 第１図はこの発明の構成を示す機能ブロック図である。

機関のウォータジャケット１は気相冷媒凝縮用のコンデ
ンサ２に接続さｎｌかつコンデンサ２の下部には、液化
した冷媒を一時貯留する冷媒タンク３がコンデンサ２と
一体もしくは別体に設けら扛ている。上記冷媒タンク３
は、液相冷媒循環用の冷媒供給ポンプ４會弁してウォー
タジャケット１に接続さｎている。以上のウォータジャ
ケット１．コンデンサ２．冷媒タンク：つ、冷媒供給ポ
ンプ４によって冷媒循環系５が構成さ２″Ｌ、かつこの
冷媒循環系５の最上部には、電出弁等からなる空気排出
用の開閉手段１３が設けらｎている。

この開閉手段１３は初期状態では開放さｎており、この
ときウォータジャケラ）ｌ内に比較的少量の液相冷媒が
保有さＡＲ状態となっている。

−万、冷媒循環系５の系外にはリザーバタンクｂが設け
らｎており、冷媒導入手段７はこのりザーバタンク６か
ら上記ウォータジャケットｌに液相冷媒を強制導入し、
冷媒排出手段８は冷媒循環系５内から逆にリザーバタン
ク６へ液相冷媒の排出全行うものである。こ扛らの冷媒
導入手段７および冷媒排出手段８は、ポンプや系内外の
圧力差金利用して適宜に構成でき、また上記冷媒供給ポ
ンプ４の流路を電母弁にて切半えて構成することもでき
る。

暖機検出手段９　ｋｌ、機関の適宜な位置に敗り付けた
温度センサ等から構成さｎ、始動後の機関暖機状態を検
出でるものである。暖機制御手段１０は、この暖機の進
行に応じて上記冷媒導入子−Ｒ７を制御するもので、過
度に急激な温度上昇や、逆に無用な温度低下を招来しな
いように、ウォータジャケット１内の液相冷媒の液面を
徐々に高めて行くのである。

満水検知手段１１は、上記の冷媒導入の結果、冷媒循環
系５内が液相冷媒で満足さｎｆｔことを検知するもので
あり、例えば系最上部に設けた液面センサ等により直接
に検出てる構成のほか、上記冷媒導入手段７による導入
量、例えばポンプ［勤時間の積算などから間接的に検知
する構成が可能である。

このように冷媒循環系５内が液相冷媒で満たさｎｆｃ時
点では、系内から空気が完全に排出さｔＵｔことになり
、かつ暖機も児了している。

系開閉制御手段１２は、上記のように系内が液相冷媒で
満たされた以後、上記開閉手段ＩＢ１ｃｍ閉とし、系内
金密閉状態とする。また、冷媒量制御手段１４は、系内
に所定量の冷媒を保有し友状態となるように上記冷媒排
出手段８を制御するものであり、この結果、空気金除去
した系内に所定量の冷媒が残さｎ、理想的な沸騰・凝縮
サイクルを実現できることになる。尚、冷媒が所定量と
なったことの検知は、例えば液面センサによる検出ある
いは冷媒排出量の積算などによって可能である。

実施例 第２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、同図において、２１はウォータジャケット２２
を備えてなる内燃機関、２３は気相冷媒全凝縮するため
のコンデンサ、２４は電動式の冷媒供給ポンプを夫々示
している。

上記ウォータジャケット２２は、内燃機関２１のシリン
ダおよび燃焼室の外周部？包囲するようにシリンダブロ
ック２５およびシリンダヘッド２ｂの両者に亘って形成
さｎたもので１通常気相窓間となる上部が俗気間で互い
に連通しているとともに、その上部の適宜な位置に蒸気
出口２７が設けら扛ている。この蒸気出口２７は、接続
管２８お工び蒸気通路２９を介してコンデンサ２３の上
部人口２３ａに連通しており、かつ上記接続管２８には
、冷媒循環系の最上部となる排出管取付部２８ａが上方
に立ち上がった形で形成さｎているとともに、その上端
開口全キャップ３０が密閉している。

上記コンデンサ２３は、上記入口２３ａｉ有するアッパ
タンク３１と、上下方向の微細なチューブを主体とした
コア部３２と、このコア部３２で凝縮さｎｙｔｏ化冷媒
全冷媒貯留するロアタンク３３とから構成さｎｆＣ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ｎ、四にその前面あるいは背面に、強制冷却用の心
動式冷却ファン３４を備えている。また、上記ロアタン
ク３３は、その比較的下部に冷媒取出口３３ａ’ｉ有す
るとともに、この冷媒取出口３３ａに連結した冷媒通路
３５ケ弁して上記ウォータジャケット２２下部の冷媒人
口２２ａＫ接続さｎており、かつ上記冷媒通路゛（５に
冷媒供給ポンプ２４が弁装さｎている。

以上のウォータジャケット２２→コンデンサ２３→ロア
タンク３３→冷媒供給ポンプ２４→ウオータジヤケツト
２２の経路によって冷媒の循環系が構成さ庇、通常運転
時にはこの循環系内で、例えば水に若干の添那物會刀口
え几冷媒が沸騰・凝縮を繰り返しなからイ盾ｍすること
になる。

次に、４工は上記循環系の系外に設けらｎて予備液相冷
媒を貯留するリザーバタンク金示し、こノリサーバタン
ク４１は通気機能を有するキャップ４２を介して大気に
開放さ庇ているとともｖｃ。

上記ウォータジャケット２２の底部近傍の高さ位置にそ
の液面を確保し得る工うに１両の比較的低所に設置さｎ
、かつその底部から補助冷媒通路４３を介して上記冷媒
通路３５のロアタンク３３−冷媒供給ボッ１２４間に接
続さｎている。そして、上記補助冷媒通路４３に常開型
の第１電磁弁４４が弁装さｎているとともに、該第１電
磁弁４４開時における予備液相冷媒の導入方向を規制す
るために、上記冷媒通路３５、詳しくは補助冷媒通路４
３との会流点３５ｍとロアタンク３３との間に、常閉型
の第２電磁弁４５が介装さ扛ている。

更に上記補助冷媒通路４３は、上記第１電磁弁４４−リ
ザーバタンク４１間において分岐通路４６會有し、該分
岐通路４ｂがウォータジャケット２２の下部ＩＣ＃続さ
ｎているとともに、その通路中に常開型の第３１（６弁
４７が介装さ扛ている。

−万、上述した循環系の最上部である排出管取付部２８
ａＫは、系内の空気を排出でるための空気排出通路４１
３が接績さｎており、かつ空気排出時に同時に′ｇｉｎ
出た７仮相冷媒を回収するために、上記空気排出進路４
８の先端部がリザーバタンク４１内に挿入さｎｌその比
較的上部に開口して１．する。そして、上記空気排出通
路４８には、常開型の第４藺出弁４９が弁装さ扛ている
。

上記各電磁弁４４．４５，４７．４９と冷媒供給ポンプ
２４お工び冷却ファン３４は、所謂マイクロコンピュー
タシステムを用いた制御装＃（図示せず）によって駆動
制御さ扛るもので、具体的には、ウォータジャケット２
２に設けた第１／ｇ、向センサ５２．温ｒセンサ５３．
ロアタンク３３に設けＡ第２ｉ面センサ５４、お工びシ
リンダヘッド２６に設は几暖機検出用の壁温センサ５５
の各検出信号（（基づいて後述する制御が行わｎる。

ここで上ｉ己第ｌ、第２液而センサ５２，５４は例えば
リードスイッチ音用い友フロート式センサ等が用いら扛
、ウォータジャケット２２内等に２、いて冷媒液面が所
定レベルに達しているか否かｔオン・オフ的に検出して
いる。ま九、温度センサ５３は例えばサーミスタ等から
なり、上記第１液而センサ５２の若干下方位置つま、Ｏ
Ａ常液相冷媒内に没入する位置に設けらｎて、ウォータ
ジャケット２２内の冷媒温度を検出している。、また壁
温センサ５５は、例えば熱電対等を用いて、燃焼室近傍
の壁温を直接に検出てるように構成さｎている。

上記のように構成さｎた冷却装置の作用の概略を説明す
ると、先ず機関始動前あるいは始動直後の初期状態では
、ウォータジャケット２２内に殆ど液相冷媒が存在しな
い状態となっており、機関が始動さｎると燃焼室付近等
の＠度が速やかに上昇する。そして、その温度上昇を監
視しつつウォータジャケット２２内に液相冷媒の導入が
行わ乳る。すなわち、極く短時間で燃焼室壁やシリンダ
壁が十分に暖めらｎ、かつその暖機進行を通産に保った
まま、液相冷媒が導入さｎて、やがて系内が満水状態と
なる。こｎにエリ系内からの空気の排出が完全に行わ扛
たことになるので、以後は空気排出通路４８を閉じた状
態として、系内からリザーバタンク４１へ余剰冷媒全排
出し、所定量の冷媒のみを残留させる。

以上の一連の動作によって、不凝縮気体である空気全完
全に除去し窺密閉さｎた循環系内に、所定量の冷媒全封
入した理想的な状態となり、このときウォータジャケッ
ト２２には、第１液面センサ５２の設定レベルまで液相
冷媒が貯留さｎる。

そして、以後は、その液相冷媒の液面全路一定に保つよ
うに冷媒供給ポンプ２４が制御さｎ、つまり系内を冷媒
が沸騰・凝縮のサイクル全線り返しつつ循環して、効ぶ
の良い沸騰冷却が行わ扛る。

次に上記制御装置において実行さｎる具体的な制御を、
第３〜９図の７０−チャートに基づいて説明する。

第３図は制御の概要を示すフローチャートであって、機
関の始動（イグニッションキー０Ｎ）Ｋ工り制御が開始
すると、先ずステップ１の空気υＦ出制御を行い、冷媒
循環系同音液相冷媒で完全に満たして不凝縮気体である
空気全系外に完全に除去する。次に、余ＩＩ冷媒排出制
御（ステップ２）に進み、系内で発生する蒸気圧を利用
して系内の余剰冷媒ｋ　ＩＪザーバタンク４１に押し出
し、系内に残存する冷媒量を所定量とする。この状態で
系内が密閉さ扛、歩、後はキーＯＦＦ時までステップ３
の通常運転制御全継続する。まｔ、こｎらの匍制御中に
キーＯＦＦの信号が入力さｎると、エンジン停止後の制
御（ステップ４）（ｃ行い、一定の処理を経た後に′市
ｍ、ｋ　ＯＦＦとして一連の制御が終了てる。

第４図はステップ１の空気排出制御のフローチャートラ
示している。尚、この制御の開始時点では後述するよう
に、コンデンサ２３内が液相冷媒で略満りさｎている一
方、ウォータジャケット２２内の液面がリザーバタンク
４１の設置位璽に対応して低くなってお、０（第２図に
Ａ線として示す）、ウォータジャケット２２内壁面が殆
ど空気中に露出している。

この空気排出制御では、先ず系最上部の４４１１伍弁４
９のみｔ開いた状態（ステップ１１）として、燃焼室近
傍の室温が所定温度Ｔ１以上に高まるのを待つ（ステッ
プ１２）、この温度Ｔ１は、測温箇所に工って異なるが
、通常のアイドリンク時に与えら扛る温度りり低く、か
つ禰滑油を暖めるのに十分な温度に設定する。上述した
ように、このときウォータジャケット２２内には殆ど冷
媒が存在しないので、この待機時間は倹く短時間で済む
。壁温がＴ、を越えたら、第１電磁弁４４を開いてリザ
ーバタンク４１からウォータジャケット２２内に液相冷
媒全導入する（ステップ１４゜ステップ１５）。そして
、こｎは壁温’ｔ　Ｔ　、に保つように壁温ｆ、監視（
ステップ１ｂ、ステップ１７）しながら少量づつ行う。

上記の冷媒導入の結果、ウォータジャケット２２内の液
面が徐々に高まって行くが、その液面が第１液面センサ
５２による設定レベル會越え几ら（ステップ１３）、以
後は、その導入を行った時間をｌ１ｌ１１？に積算（ス
テップ２０・、ステップ１８）し、最終的に、この積算
時間がＦｊＴ足値ｔ、を越えたところで、冷媒導入全終
了する（ステップ１９）。上記ノ時間ｔ、は、第１液面
センサ５２の設定レベルより上方の容積と、冷媒供給ポ
ンプ２４の吐出容量とに基づき、系内が完全に液相冷媒
で満たさｎるのに十分なように設定しである。尚、系内
から空気が完全に押し出さｎ几後、液相冷媒が若干＆れ
出るが、総てリザーバタンク４１に回収さｎるので何ら
問題はない。

以上のように、壁温を監視しつつ冷媒を導入することに
エフ、燃焼室近傍やシリンダ壁が始′ＭＩＪ＠後から十
分に暖まった状態に維持さｎることになり、未暖機中に
生じる排気組成の悪化、騒音の悪化あるいは摩擦損失の
増大など種々の不具合を速やかに囲壁できる。

尚、上記のようなポンプ駆動時間の積算に代えて、循環
系最上部に更に液面センサを設け、実際に液相冷媒で満
たさｔ″Ｌ几ことを検出するように構成することも可能
である。

次に第５図は、空気排出後の満水状態で実行さｎる余剰
冷媒排出制御のフローチャートを示て。

初めに、第１電磁弁４４．第４電磁弁４９會「閉」。

第２′に磁弁４５．第３−１磁弁４７會「開」としくス
テップ２１）、その状態でｉ　ｌ　ｉｉａｍセンサ５２
に工りウォータジャケット２２内の冷媒液向全監視てる
（ステップ２３）。つまり機関の燃焼熱？受けてウォー
タジャケット２２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、第３電、磁弁４７を弁して系内
からリザーノくタンク４１側へ液相冷媒が押し出さｎて
行く。この状態では、冷媒供給ポンプ２４は停止状態で
あってコンデンサ２３側のｉ面は高位に保た扛、コア部
３２の略全体が液相領域となっていることから、その放
熱量は比較的低く抑制さｎ、機関全体としての暖機も比
較的短時間で完了する。尚、ｆＪらかの原因による第１
液面センサ５２の誤検出に対処するために、ステップ２
２において液温か十分に高くなっていることを確認する
ようにしている。

上記のように、ウォータジャケット２２から液相冷媒が
押し出さする結果、その液面が第１液面センサ５２の設
定レベルにまで低下すると、ステップ２４において第３
電磁弁４７を閉じ、かつ第１電磁９ｆ″４４を開く。そ
して、ステップ２５でのウォータジャケット２２内の液
面の判断結果に応じて、冷媒供給ポンプ２４がＯＮ（ス
テップ２６）。

ＯＦＦ　（ステップ２７）制御さｎ、こｎによってウ　
□オークジャケット２２内の液面が所定レベルつまり第
１液面センサ５２の設定レベルに維持さルる。

一方この間、発生蒸気の増加によって系内圧力が史に高
まる友めに、コンデンサ２３内に充満していた液相冷媒
は、その一部が第１電磁弁４４を弁゛してリザーバタン
ク４１へ排出さｎることになり、系内の冷媒量は更に減
少し続ける。その後、コンデンサ２３内の液面が低下し
て、ロアタンク３３の第２液面センサ５４の設定レベル
に達する（ステップ２８）と、ステップ２９において第
１電磁弁４４を閉じる。こ３１Ｃ工って冷媒循環系が完
全に密閉さ扛た状態となり、このと艦系内では、ウォー
タジャケット２２内およびロアタンク３３内の夫々第１
液面センサ５２．第２液向センサ５４の設定レベル以下
全液相冷媒が占め、残部？気相仄に第６図は、上記のよ
うに系内に所定量の冷媒が封入された段階で実行さｎる
ステラ１３０通常運転制御のフローチャー）１示す。こ
の通常運転制御は、機関の冷却性能ならびにコンデンサ
２３の放熱効尼を最大限に確保するようにウォータジャ
ケット２２とロアタンク３３の液相冷媒量を調整する液
面制御と、系内の温度を目標温度に合致させるように冷
却ファン３４を制御する温に制御と、車両走行風が強過
ぎるような場合の過冷却現象を防止てる負圧防止制御と
、空気排出が完全に達成されなかった場合等に発生する
系内の異常高圧を口壁する異常高圧回避匍ｊ御とからな
る。具体的には、ステップ３１で早産センサ５３による
検出温度と下限設定温度（例えば９７°Ｃ）との比較を
、ステップ３２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３３）に
移行し、かつ上限設定温度より高い高温高圧時に（工後
述する異常高圧回避制御（ステップ３４）に移行する。

一方、検出温度が、両設足温鼓の間にある場合には、ス
テップ：３５〜ヌテツプ３９の液面制御およヒ／（テラ
７’　４　（１〜ステツプ４３の温度制御筒を行う。て
なわち、液面制御としてはステップ３５でウォータジャ
ケット２２内の液面の高低トｉ液面センサ５２の出力か
ら判断し、かつステップ３７でロアタンク３３内の液面
の高低を第２液面センサ５４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２４’ｉＯＮ・ＯＦＦ
制御するもので、この結果、夫々の液面が常に所蔵レベ
ルつまり第１液面センサ５２の設定レベルおよび第２液
面センサ５４の設定レベルに維持さするのである。また
温度制御としては、ステップ４０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４１で温度
センサ５３による検出温度と設定し九目標温度との比較
を行い、目標温度以上の場合は冷却ファン３４をＯＮ（
ステップ４２）とし、目標温度以下の場合は冷却ファン
３４２　ＯＦＦ　（ステップ４３）として、コンデンサ
２３における凝縮の促進あるいは抑制を行う。こｆＬＶ
ｃ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２２における沸騰が直ちに促進あるいは抑制さｎる
ので、ウォータジャケット２２内の温度つまり機関温度
が高精度に目標温度に維持さｎる。尚、ステップ４０に
おける目標温度の設定は、内示せぬ検出手段からのクロ
ットル開度信号２機関回転数信号、吸入負圧１ｇ号ある
いはこｎらに関連した燃料噴射弁の駆動パルス信号等に
基づいて、遅硬的もしくは段階的に変化するように行わ
ｎるもので、例えば熱効惠向上？重視した比較的低速・
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負荷域あるいは高速域では
１００’Ｃ程度に設定さ扛る。

一方、上記負圧防止制御（ステップ３３）は第７図に示
すフローチャートに従って行わｎる。先ずステップ５１
において第１１１ｃ磁弁４４が開弁、さｎ、そ扛まで密
閉状態にあった冷媒循環系が系外のりザーバタンク４１
に接続さｎる。このとき、適冷状態にある循環系内は負
圧化しており、クォータジャケット２２内で減圧沸騰が
生じているが、上記のように第１電研弁４４を開くと、
系内圧力とリザーバタンク４１冊大気圧との圧力差に起
因してリザーバタンク４１からコンデンサ２３内に液相
冷媒が導入さｎ、コンデンサ２３内の液面が高くなる。

このように液相冷媒が導入さｎ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２２内の液相冷媒の
沸点が上井する。ま定、コンデンサ２３のコア部３２の
一部が液相冷媒で占有されるｋめに、その放熱電が低下
し、つまり気相冷媒の凝縮が抑制さ扛ることになって、
系内圧力を高めるように作用する。従って、ウォータジ
ャケット２２内の温度は速やかに土性し、機関は逼冷却
状態から脱却することができる。

またステップ５２〜ステツプ５４に示すように、コンデ
ンサ２３内への液相冷媒導入を行っている間も、ウォー
タジャケット２２内の液面制御は継続さＡ、つまりウォ
ータジャケット２２内の液面は常に第１液面センサ５２
の設定レベルに維持さｎる。

一方、上述した工うに過冷却状態乞脱却した後、車両走
行風の低下あるいは機関負荷の増大によって機関発！！
！ｌＩ量がコンデンサ２３の放鵠量金上廻る状態になる
と、蒸気圧の上昇によって系内からリザーバタンク４１
へ液相冷媒が徐々に排出さ扛、コンデンサ２３およびロ
アタンク３３の液面が低下する。ウォータジャケット２
２内の温度が十分（例えば１００°Ｃ）に回復したこと
全確認（ステップ５５）した上で、ロアタンク３３内液
面が所定レベルつま！ｌｌ＠２ｌｌ上ンサ５４の設定レ
ベルにまで低下（ステップ５６）した時点で、ステップ
５７へ進み、第１電磁弁４４を閉弁する。こｎＫより、
一連の負圧防止制御が終了し、冷媒循環系は再び所定量
の冷媒全封入し几状態で密閉さγしることになる。

また上記異常高圧回避制御（ステップ３４）は＄８図に
示すフローチャートに従って行わｎる。

先ず系内が密閉さｆｉｉ状態のままステップ６１で冷媒
供給ポンプ２４お工び冷却ファン３４ｉＯＮとし、ステ
ップｂ２お工びステップ６３の判別によりウォータジャ
ケット２２内のｉ面が設定レベルに達した時点から所属
時間（例えば３秒）そのままの状態で待機する。こ−ｎ
ｌＣニジウォータジャケット２２内の液面は通常の設定
レベルＬ４２高めらｎ、つまり多量の液相冷媒全保持し
／ζ状態とな　□る。所定時間経過後、ステラプリ４で
冷媒供給ポンプ２４がＯＦＦとなり、同時に第１電磁弁
４４が開弁さ扛、そｎまで密閉状態にあった冷媒循環系
が糸外のりザーバタンク４１に接続さ几る。そのため、
異常高圧状態にある系内が大気圧下に開放さ几、具体的
ＶＣ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３３からリザーバタンク４１に排出さｎて、系内の
圧力が低下し、かつそｎに伴って温度が低下する。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
空気がコンデンサ２３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２３内の残存空気も効果的に押し出さｎ、つまり異常
高圧の発生原因自体を除去できる。尚、排出さｎた冷媒
蒸気は、リザーバタンク４１の低温傷此冷鑑巾ｆ訪出イ
１人ので　十蝋朴はリザーバタンク４１内で凝縮さｎて
回収さｎ、大気中に失わｆる量は極めて少ない。

このように、系内圧力の解放によりウォータジャケット
２２円の温度が設定温度（例えば１（１０℃）にまで低
下（ステップ６５）した時点で、ステップ６６に進み、
ここで循虚経路中にめる第２電研弁４５を閉弁する。す
なわち、ロアタンク３３とリザーバタ／り４１との間が
ａ町さ［て、リザーバタンク４１は冷媒供給ポンプ２４
を弁してウォータジャケット２２側にのみ接続さｎた形
となる。この状態において、ステップ６７〜ステツプ６
９に示ｊ液面制御が行わｎ、ウォータジャケット２２内
の液面が設足しペルエク低下てるとリザーバタンク４１
から液相冷媒を補光して、該液面を設定レベルに保つの
でおる。尚、ウォータジャケラト２２内での沸騰は、ス
テップ６５での圧力解放中も当然に継続しているのであ
るが、予めウォータジャケット２２内の液面全設定レベ
ル以上に高めているので、上記ステップ６７の時点で液
面が危険レベルＶＣまで低下している惧ｎは無い。

換言′ｆｎは、こｎに十分なようにステップｂ３の縫続
時間が設定きｎている。一方、上記の液面制御とともに
、ステップ７０〜ステツプ７２において冷却ファン３４
のＯＮ・ＯＦＦによる温度制御を行い、ウォータジャケ
ット２２内の温ｊ岐を設定０ｆＡ度（例えば１００　”
Ｃ）　Ｋ保つようにコンデンサ３４の凝縮？促進もしく
は抑制する。この状態でステップ７３においてロアタン
ク３３内の液■？監視するのであるが、このとき第２電
磁弁４５が閉弁しているので、コンデンサ２３で凝縮し
た冷媒の流人によってロアタンク３３内液面は徐々に上
昇し、所定レベルつまり第２液而センサ５４の設定レベ
ルにまで回復した時点でステップ７４へ進み、第１′ｉ
ｔ磁弁４４紫「閉」に、第２電磁弁４５を「開」に夫々
制御する。こｎにより、一連の異常高圧回避制御が終了
し、冷媒循環系は再び所定量の冷媒を封入した状態で密
閉さｎる。

次ＶＣ第９図は、通常運転制御（ステップ３）あるい（
・１他の制御の央行中に、エンジンキーｆｒ、ＯＦＦと
した場合に移行するエンジン停止後の制御（ステップ４
）を示している。先ず、循環系内が負圧状態となってい
るか否かを冷媒温度から判断（ステップ８１）し、負圧
状態となった時点でリザーバタンク４１に通じる第１電
磁弁４４と第２電迅弁４５を開く（ステップ８２）、 こｎによって循環系内にリザーバタンク４１がら液相冷
媒が導入さ扛、系同温度低下に従って、コンデンサ２３
内の液面が徐々に高くなる。その彼、−に適当な温度（
コンデンサ２３内が略満水となるように定めら扛る）ｌ
Ｃまで低下（ステップ８３）した時点で電蝕をＯＦＦと
する（ステップ８４）。

この電＃ｌ　ＯＦＦにより、常開型厩磁弁である第３′
亀磁弁４７お工び第４イ磁弁４９が「開」となるため、
系内に空気が流入し、ウォータジャケット２２内の液相
冷媒は、その液面高低差に工りリザーバタンク４１へ殆
ど排出さｎる。他方、常閉型電歩弁である第２電磁弁４
５は「閉」となるため、コンデンサ２３内は略満水状態
のまま維持さｎ、次の始１ノに備えることになる。こｎ
ＶＣより、微細なコンデンサチューブ内での空気の付着
が防止さｎる。

以上、この発明の一実施例について詳細に説明したが、
上記実施例のように暖機検出のために独立しｆｃ、壁温
センサ５５會用いずに、液温検出用の温度センサ５３を
兼用してＩＩ＆！機検出全検出ように構成てることも可
能でるる。第１０図は、そのように構成した一実施例を
示すものであって、リザーバタンク４１の設置位を全上
記実施例エクも若干上方とすることによって、初期状態
におけるウォータジャケット２２内の液面Ａ′が温度セ
ンサ５３の若干上方に確保さｎる工うになっており、こ
ｎに工って暖機進行状態の検出を行っている。尚、シリ
ンダ外周部分のウォータジャケット２２の容積は比較的
小さいので、この３１に曾でも極めて短時間で暖機が可
能である。また、温度センサ５３の取付位置によっては
四に初期状態の液面を下方に設定することができる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の沸騰冷却装岐においては、冷媒の沸騰・凝縮サイクル
が行わ几る冷媒循環系内から不俣縮気体である空気の完
全な除去が図ｎ％４％めで効至の良い冷却が実現できる
。そして、予めウォータジャケット内から欣相冷媒？十
分に除去しておいて、暖機の進行に応じて空気排出用の
液相冷媒の導入を行うので、啄めて短時間で・慝焼室近
傍や、シリンダ壁を暖めることがで＾、摩擦損失の増大
など未暖機中の独々の不具合を速やかに回ａすることか
で＾る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す機能ブロック図、第２図
はこの発明に係る沸騰冷＠装置の一実施例を示す構成説
明図、第３図、第４図、第５図、第す図、第７図、第８
図および第９図はこの実施例１・・・ウォータジャケッ
ト、２・・・コンデンサ、３・・・冷媒タンク、４・・
・冷媒供給ポンプ、５・・・冷媒循環系５６・・・リザ
ーバタンク、７・・・冷媒導入手段、８・・・冷媒排出
手段、９・・・暖機検出＋段、１０・・・暖機制御手段
、１１′・°満水検知手段、１２・・・系開閉制御手段
、１３・・・囲閉＋段、１４・・・冷媒量制御手段、２
１・・・内燃機関、２２・・・ウォータジャケット、２
３・・・コンデンサ、２４・・・冷媒供給ポンプ、３３
・・・ロアタンク、３４・・・冷却ファン、３５・・・
冷媒量　１路％　４１・・・リザーバタンク、４３・・
・補助冷媒進路、４４゛°・第１賀凪弁、４５・・・第
２電研弁、４８・・・空気排出通路、４９・・・第４′
昨磁弁、５２・・・第１液而センサ、５３・・・温度セ
ンサ、５４・・・第２液面センサ、５５・・・壁温セン
サ。 外２名 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ウォータジャケット、コンデンサ、冷媒タンク
   お工び液相冷媒循環用の冷媒供給ポンプからなり、初期
   状態では上記ウォータジャケット内に比較的少量の液相
   冷媒を保有した冷媒循環系と、系外のりザーバタンクか
   ら上記ウォータジャケット内に液相冷媒全強制導入する
   冷媒導入手段と、上記冷媒循環系内から上記リザーバタ
   ンクに液相冷媒を排出する冷媒排出手段と、上記冷媒循
   環系の最上部に設けら−ｎｆｃ空気排出用の開閉手段と
   、磯関の暖機状態を検出する暖機検出手段と、この暖機
   進行に応じて上記冷媒導入手段を制御する暖機制御手段
   と、冷媒導入により上記冷媒循環系内が液相冷媒で満足
   さ扛たこと全検知する満水検知手段と、上記開閉手段を
   、初期状態では開とし、冷媒循環系が液相冷媒で一旦満
   たさｎ几以後は閉とてる系開閉制御手段と、冷媒循環系
   が液相冷媒で満足さｎた状態から所定量の冷媒となる工
   うに上記冷媒排出手段を制御する冷媒量制御手段とを備
   えてなる内燃機関の沸騰冷却装置。