JPS6134313A - 内燃エンジンを冷却するための方法と装置 - 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】 光凱■分野 本発明は、内燃エンジンを冷却するための方法と、この
方法を実施するための装置に関する。

全世界を通じて現在運転されている容積式内燃エンジン
の大部分は、燃焼室の周りの冷却ジャケットと熱交換器
（ラジェータ）とを含む閉回路内を水ベースの冷却剤を
ポンプ移送することにより冷却されている。若干のエン
ジン、大部分は低馬力のエンジンと若干の航空機用エン
ジンとは空気冷却されるが、然し空気冷却は、大きい定
置エンジンと地上車輌エンジンにはあまり適さない。何
故ならば、種々の環境条件と負荷の下でエンジンの長い
寿命と良好な性能とを保証するために要求される相当に
安定した□温度を維持することが不可能なためである。

　　゛ 事実上すへての液冷式エンジンは、水又は、工　　　　
　　　′［チレングリコールのような不凍液の水溶液を
用いている。冷却剤としての水の使用は、世界のほとん
どの処で豊富に供給される天然物質としての存在と、可
燃性の欠如と、秀れた熱伝達特性のような多くの利点を
有する。水の利点は、腐蝕を生じさせ且つ不純物の沈＃
物を残すという水の欠点よりはるかに重要であり、その
欠点は共に、いかなる場合にも、不凍液中の添加剤によ
り大きく克服される。

最近２０年間位にわたり、そして特に近年において、エ
ンジン冷却システムの作動温度に若干の上昇があった。

この温度上昇は、エンジンの熱放出率を減少させて効率
を改善するために、システムの圧力を増大させてより高
い温度のザーモスタノトを用いることにより可能とされ
た。より高い冷却剤温度は、熱サイクル中の熱を放出す
るよりもむしろより多くの熱出力を用いることにより効
率を改善するのみならず、また燃焼室の壁をより熱く維
持することにより炎の急冷（消火）を減少させることに
よっても効率を改善する。他方において、冷却システム
内のより高い温度と圧力は、ホースからの漏洩、継手の
漏洩及び破損のような保守の問題と、エンジンの過熟と
、エンジンのノッキングと、望ましくない程高い油の温
度と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の放出物の増大のような運
転の問題を生じさせる。

循環液体冷却の認められた効果にも拘らず、欠点もまた
認められている。システムが遭遇するであろうピークの
熱負荷を処理するのに十分に大きい熱交換器と大きい体
積の冷却剤とを備えることが必要である。さもなければ
、エンジンは時折過熱し、激しく損傷されるかも知れな
い。これらの要件は、システムの重さと費用とを増大さ
せる。

冷却剤番よ、冷却剤ジャケットの頂部から熱交換器へ循
環させられ、冷却剤ジャケットの下方部分へ戻される。

このことは、シリンダ壁に沿ってかなり急な温度勾配を
生じさせる傾向があり、この温度勾配は、シリンダの直
径を頂部から底部へ変化させる。リングは膨張収縮しな
ければならず、これがリングとリング陵部に摩耗を生じ
させる。シリンダ壁の下方部分は、存在する水蒸気の露
点以下の温度にあること力５しばしばである。エンジン
潤滑油の中へ混合した水蒸気の凝結物は、油を汚染して
酸とスラジを形成する。

ポンプ移送液体システム内で用いられる、エチレングリ
コールとアニリンのような、高温液体冷却剤を用いた初
期の実験の報告が技術文献の中にある（ギブソン、Ａ、
’ｕ、、“航空エンジンの効率”、Ｖｏｌ、　２５．１
９２９年１０月、ｐｐ、３２９−３４０；及びウソト’
、Ｈ，、“液体冷却式航空エンジン”、５ＡＦＬ’、；
４−尤火、Ｖｏｌ、　３９．１９３６年７月、ｐｐ、２
６７−２８７参照）。これらの報告中に言及されている
間理は、所望のレベルより上へ良く達するヘッド温度と
、捩れと、熱点と、冷却剤の漏洩の場合を含んでいる。

ヤングは、後に、ｐ、６３５に、（１９４８年の著作）
、自動車エンジンの冷却剤の温度を当時の技術水準であ
る６０℃〜８２℃からより高いレベルへ上昇させること
を論じている。彼は、加圧されていないエチレングリコ
ールを、水の沸点より高い温度で作動する冷却剤として
利用しうろことを用心深く示唆しているが、然しそのと
き、熱の消散が減少するかも知れないこと、及び“熱点
が平均的エンジンにおいても期待されうろこと゛を観察
している（ｐ、６３５）。ヤングは、水−不凍液の溶液
を用いる加圧液体システムの示唆をもって彼の議論を結
んでいる。現在の技術水準は、ヤングの結論する示唆と
一致する。

ベイリーの英国特許第４８０，４６１号（１９３８）は
、異常に高い負荷の下で先住した蒸気を集めて凝結させ
、凝結物を貯蔵するだめのコンデンサを補足した航空機
エンジン用の加圧循環水冷却システムを提案している。

弁のシステムは、エンジンが停止されて冷却するまで凝
結物の復帰を妨げる。

蒸気は、吐出される液体の流れの中に移乗して冷却剤ジ
ャケットを出るので、液体から蒸気を分離、し するために“ヘッダタンク（ｈｅａｄｅｒ　ｔａｎｋ　
）”を必要とする。冷却剤ジャケットから出る蒸気の量
は液体冷却剤の流量に左右されるので、もしも蒸気発生
率が液体冷却剤の流量の相当大きい割合になるならば、
冷却剤ジャケットの相当部分特に燃焼領域と排気領域に
隣接する部分が蒸気で満されるようになる。

水とエチレングリコールとの５０１５０ｉ液からなる冷
却剤を高い圧力例えば１７２　ＫＰａゲージ圧（２５ｐ
ｓｉｇ）のオーダに加圧する標準的な液体冷却システム
であって、１０４℃で作動するサーモスタット弁を備え
たシステムを利用する現在の一技術によるガソリン燃料
自動車エンジンは、許容されないノックと、エンジンヘ
ッドの熱応力亀裂と、不均一で過大なエンジン温度の他
の不利な効果なしに許容しうる全体的冷却剤温度の上限
に達しているように思われる。実際、数千ｋｍの運転の
後、燃焼室ドーム上に蓄積されたカーホン沈積物が、過
早点火と異常爆発とを生じさせる白熱する熱点の場所を
与え始めるとき、許容し得ないノックにしばしば遭遇す
る。

点火は、ディーゼルエンジンにおいては、燃料が燃焼室
の中へ噴射されたときに生ずる。従って、熱点による過
早点火は、ガソリン火花点火エンジンにおいては実際の
ところ問題ではない。それにも拘らず、ディーゼルエン
ジン内の不均一で過大な温度と、従来の液体冷却システ
ムにより冷却されるエンジンについての典型的な問題と
が、構成要素の捩れと破損並びにエンジン排出物の増大
を生じさせる。

蒸気冷却システム 内燃エンジンの初期の時代においては、蒸気冷却（沸騰
冷却又は蒸発冷却とも言われる）が全く普通であった。

蒸気冷却しステムにおいては、冷却剤は、冷却剤ジャケ
ット内で沸騰するままにされ、蒸気相の形で通常は若干
の水分と一緒にコンデンサへ導かれる。凝結された蒸気
は、自重又はポンプ移送によりエンジンへ戻される。蒸
気冷却システムは、はぼ１９３０年頃自動車用としての
使用から脱落した。恐らくその理由は、サーモスタット
制御が液体システム内番こ導入され、この制御が、種々
の条件下でかなり安定したエンジン温度を与えることを
可能ならしめたためである。更に、蒸気冷却システムは
、蒸気による過負狗を受け、圧力安全弁を通る冷却剤の
損失が過大であった。

過去５０年〜６０年にわたり、種々の蒸気冷却システム
が、一般の技術文献と特許文献において提案されてきた
が、然し、穿孔工業に用いるエンジンのような定置エン
ジン用のシステムの例外は可能であるが、それらの提案
の何れもいまだがって測定しうる商業的成功を達成しな
かった。それにも拘らず、蒸気冷却は、多くの利点を提
供するので、蒸気冷却の作業が続けられた。その主な利
点は次の通りである。

＜１１　　冷却剤を沸騰させて凝結させるための熱伝達
係数が、はぼ、液体冷却剤の温度を−Ｌ昇又は下降させ
るための係数よりも大きい大きさであること。

（２）沸騰は、一定の温度（一定の圧力と仮定する）で
生し、それ故シリンダ壁の掃除Ｖ４域に沿う温度は、一
層はとんど均一のままであり、そのため、リングが出入
するときのリングとリング陵部の摩耗が減少する。

（３）　　シリンダ壁の下方部分におけるより高い温度
水準は、より均一な温度に事実上音まれ、このことが、
熱放出と炎の急冷と摩擦との減少により燃料経済を改善
する。

（４）蒸気システムのための冷却剤の量は、液体システ
ムにおけるよりも相当に少なく、これが重量を軽くする
。

（５）低圧蒸気システムは、より軽く且つより安価なホ
ースと継手を有し、液体システムにおけるよりも漏洩と
破損が少ない傾向がある。

提案された蒸気冷却システムの例は、米国特許第１６５
８．９３４号（１９２８年、ｆｆｕｉｒ）、第、６３０
，０７０号（１９２７年、Ｍｕｉｒ　）、第１，４３２
，５１８号（１９２２年、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ　）　、
第３．３８４，３０４号（１９６８年、Ｂａｒｌｏｉｖ
　）、第３．７３１，６６０号（１’９７３年Ｌｅｆｆ
ｅｒｔ）、第４，３６７．６９９　（１９８’　３年Ｅ
ｖａｎｓ　＝本発明の発明者）、及びＹｏｕｎｇｓ　　
Ｆ、　Ｍ−”高温冷却システム”（ＳＡＥ□−よ、Ｖａ
ｌ　２−、、．４．１９４８４　　　　　　’ｌＯ月）
に見出される。

１つの例外はあるが、本発明者が知っているすべての先
行技術の蒸気冷却システムは、冷却剤として、水又は大
きい割合の水を含む水〜不凍液の溶液を使用してきた。

そして、すべての先行技術のシステムは、実際的でない
ものと信じられる。

その理由は高い周囲温度と重いエンジン負荷又は長時間
のアイドリングの下で、エンジンによ’Ｑ発生される蒸
気の体積を、実際的な大きさのコンデンサにより処理す
ることができないためである。

それ故、若干の蒸気を抜くことは避けられない。

より重要なことは、周囲の条件と運転条件とが、大量の
蒸気がエンジン内で発生されるような条件であるとき、
冷却システムの有効性が著しく低下し、大量の蒸気が、
エンジン冷却剤ジャケット内にあって、液体相の冷却剤
を変位させる。この変位がなければこの液体相冷却剤が
エンジンを冷却するために役立つ筈である。蒸気が一面
に覆うこと（Ｖａｐｅｒ　ｂｌａｎｋｅｔｉｎｇ　）と
膜の沸騰とは、高温領域において、特に燃焼室ドームの
上と、排気ランナの周りと、燃焼室と排気口との間の通
路を含む導管の周りに生ずる。膜の沸騰と共に存在する
蒸気のプランケットは、金属から冷却剤への熱伝達を著
しく減少させ、熱点が発生し、激しいノッキングが続い
て起る。大量の蒸気が、ブロック冷却剤ジャケットから
ヘッド冷却剤ジャケットに入り、ヘッド内で蒸気と共に
存在する液体冷却剤の量が減少する。もしもエンジンが
停止されないならば、多分損傷過熱が生じうる。すべて
のありうる状態において、一旦冷却剤のガス抜きが始ま
ったならば、エンジンが停止された後でさえも、ガス抜
きが相当の時間続き、冷却剤の損失が非常に大きいので
、冷却剤を補給した後まではエンジンを運転することが
できない。

冷却剤ジャケット内の沸騰は、決して、沸騰液体冷却シ
ステムに制限されない。エンジン燃焼室内のピークの炎
温度は、１０９０℃（２０００゜Ｆ）のオーダであり、
典型的な排気ガス温度は、ディーゼルエンジンに対して
４８２℃（９００゜Ｆ）であり、ガソリンエンジンに対
して７６０℃（１４００°Ｆ）である。燃焼室ドームと
排気うンナとに隣接する冷却剤ジャケットの表面の温度
は、冷却剤液体の全体が冷却剤の飽和温度より相当に低
い温度に維持される所の循環液体冷却システムにおいて
さえも、冷却剤の局部的沸騰を生じさせるだけ十分に高
い。いかなる液体内の熱伝達も、冷却剤がより低い温度
にある所の冷却剤の領域に接近したｗ４域から液体を横
切る温度勾配を妨げるほど十分に良好ではない。ジャケ
ットの熱い金属壁に最も近い液体冷却剤は、飽和温度に
あり、蒸発されている過程にある。

米国特許第４，３６７．６９９号（Ｅｖａｎｓ）　Ｌこ
は、ディーゼルサイクルエンジンの蒸気相冷却用の冷却
剤として“純粋のエチレングリコール”を用いることが
提案されている。本発明者が知る限りにおいては、この
特許は、高い飽和温度と低い水分含有量とをもつ冷却剤
が、蒸気冷却システムにおいて使用するために公衆に提
案された最初である。この情報は、Ｅｖａｎｓの公告さ
れたＥ、Ｐ、Ｃ出願第４１８５３号の刊行物を通して１
９８１年１２月１６日にはじめて公知になった。然しな
から、非沸騰冷却剤（エンジン内で沸騰しない程高い飽
和温度を有する冷却剤）が、提案され、循環液体冷却シ
ステムを有するディーゼルエンジンにおいて少くとも実
験的に用いられたものと信じられる。ディーゼルエンジ
ンは、ガソリンエンジンより高い温度で正しく且つ有利
に作動しうろことがよく知られている。

Ｅｖａｎｓ特許は、それに先立つすべての蒸気冷却技術
に従って、ガソリンエンジンに対して伝統的な冷却剤温
度の近くで沸騰する実質的に水ベースの冷却剤を推奨し
ており、そうする際、ガソリン燃料内燃エンジンの長い
歴史にわたり引き出され且つ今日法〈実施されている知
識、即ち水（凍結、沈積物と腐蝕から保護するための不
凍液と共に）が、ガソリンエンジン用として唯一の許容
しうる冷却剤であるという知識を推進している。

冷　システム　の蒸気の制御 １９８３年１１月に提出された“内燃エンジン用の沸騰
液体冷却システム”という名称のＰＣＴ出願ＮａＵＳ　
８３／　０１７７５　（Ｅｖａｎｓ）には、１３２”Ｃ
（２７０６Ｆ）より高く、一般により相当に高い飽和温
度を有する有機液体冷却剤を用いる沸騰液体冷却剤シス
テムが開示されている（゛沸騰液体”は、技術分野にお
いて“蒸気”又は“沸騰する”又は″蒸発する”とも呼
ばれるシステムに対しふされしい用語であると思われる
）。闇値温度は、ブロック冷却剤ジャケット内の冷却剤
が、通常はその水準以下にあるという観察から選択され
た。それ故、闇値より高い飽和温度をもつ冷却剤物質は
、ブロック内で滅多に沸騰せず、有意な量の゛冷却剤蒸
気がブロック冷却剤ジャケットからヘッド冷却剤ジャケ
ットへ入らない。ヘッド冷却剤ジャケットは、蒸気がブ
ロック冷却剤ジャケットからコンデンサへ流れるための
導管であることをやめる。その結果として、ヘッド冷却
剤ジャケット内の冷却剤の蒸気が減少し、この蒸気の減
少が、シリンダへッドジャケソト内の蒸気に対する液体
の比率を増大させる。

高い飽和温度を有する有機冷却剤物質の使用は、冷却剤
ジャケットの内側表面における蒸気のプランケラティン
グ（ｂｌａｎｋｅｔｉｎｇ）の状態を減少させることに
より、冷却剤ジャケットから冷却剤への熱伝達率を増大
させるのにも有利である。蒸気のプランケラティングは
、表面の温度が、その表面と接触する液体の飽和温度よ
り臨界過熱又は臨界温度差と呼ばれる量だけ超過すると
きに生ずる。有機液体に対する臨界温度差は、５０℃の
オーダにあり、即ち水の臨界温度差の約２倍である。更
に、飽和温度が高い程、臨界温度差に達する蓋然性は小
さい。熱い表面から蒸気のプランケットを通して液体へ
熱伝達することによる液体の沸騰は、膜沸騰（ｆｉｌｍ
　ｂｏｉｌｉｎｇ　）と言われる。膜沸騰の条件下で、
冷却剤ジャケットの表面の温度は、冷却剤の飽和温度に
近いレベルに限られない。

冷却剤を選択する際、蒸発熱、即ち蒸発される液体１グ
ラム中に含まれる熱量は、蒸発のモル熱、即ち発生した
蒸気の１モル中に含まれる熱量はど重要ではない。蒸発
のモル熱が高い程、与えられた熱量により発生される蒸
気のモル数がより少ない。たとえ水が、いかなる有機液
体よりもはるかに大きい蒸発熱を有するとしても、多く
の有機液体は、水の蒸発のモル熱より実質的に高い蒸発
のモル熱を示す。

もしも、空気と水又は他の揮発性成分や不純物を全く含
まない高い飽和温度の冷却剤を用いることが可能であっ
たと仮定すれば、冷却剤ジャケット内に存在するガスは
、高温度で完全に凝結しうる蒸気であるだろう。冷却剤
ジャケット内の全体的冷却剤の温度を、すべての蒸気が
通過しなければならない場所における冷却剤の飽和温度
より低いレベルに維持することにより、冷却剤ジャケッ
ト内のすべての蒸気が、凝結のため冷却剤ジャケットの
外部の熱交換器へ蒸気を移動させる必要なしに凝結する
であろう。都合の悪いことに、これは実際にありうるこ
とではない。水と混和性のある冷却剤は、水と共に容易
に溶液となるものであるが、吸湿性であり、その冷却剤
と接触する周囲の空気から直接に水分を吸収する。

与えられた溶液中の水の割合は重要でないように見える
かも知れないけれども、水の効果はたとえ僅かな量でも
重要である。例えば、水とプロピレングリコールとの高
濃度溶液即ち９７％重量のプロピレングリコールを含む
溶液の１リツトルは、約３０グラムの水即ち約、６７モ
ルの水を含んでいる。大気圧で蒸発されるこの水の量は
、３７．４リツトルの体積を占める。水蒸気が第２物質
の蒸気との混合物の成分であるときは何時でも、蒸気混
合物の温度がシステムの圧力に対する水の飽和温度以下
の温度に低下するまで、第２物質の蒸気は完全に凝結さ
れることができない。一般に死去混合しないと考えられ
ている液体さえも、僅がな量の水を含有する。１ノ２％
の水を含むにすぎない液体１リツトルは、水の沸点温度
以上で凝結しない蒸気の６．２リツトルを生じさせる潜
在力を有する。冷却剤が新しいときに含有する水の量に
加えて、周囲の空気と水から吸収により冷却剤へ入る何
らかの水が、修理中に不注意により冷却システムに加え
られ又は緊急状態時に故意に加えられる、、、よヵ、あ
、。永ヵ、工、ユヶエへい、う、あう１１つの方法は、
燃焼ガスが冷却剤ジャケットの中へ漏洩することによる
。

冷却剤の温度を１００℃より十分に高く維持することに
実際の利益がある。シリンダ内径の中の温度をより高（
して運転することにより、エンジンから捨てられる熱が
より少なく、エンジンの効率がより大きい。燃料のより
完全な燃焼があるので、−酸化炭素（Ｃｏ）と炭化水素
（ＨＣ）の放出物が減少する。ディーゼルエンジンにお
いても、シリンダ内径の中の温度が高い程、微粒子の放
出物がより少ない。現在の技術水準の循環液体冷却シス
テムは、非常に高い冷却システム圧力の使用に頼ること
によってのみ、これらの利益を部分的に達成することが
できる。

上述のＰＣＴ出願（Ｅｖａｎｓ）の沸騰液体冷却方法は
、冷却剤から熱を引き抜くためのコンデンサ（単数又は
複数の）にほぼ全面的に頼っている。

コンデンサは、勿論、エンジンの遭遇する最も過酷な負
荷と周囲の条件下で冷却剤システムを通してエンジンか
ら捨てられる熱のナベてを処理するために十分な熱伝達
容量をもたなければならず、このことは、コンデンサが
最も極端な条件に対して寸法決めされねばならないこと
を意味する。平均的条件の下では、コンデンサの僅かな
部分のが利用され、相当な使用されない容量がある。Ｅ
ｖａｎｓのＰＣＴ出願によるシステムに対するコンデン
サは、小さい自動車エンジン例えば１６００ｃｃのエン
ジン用として容易に構成され据（ｑけることができるが
、然しより大きいエンジンの冷却要件を満すためにはコ
ンデンサの寸法を増大させなければならないので、コン
デンサの寸法が、大きいエンジンに対して据付けをより
非実際的ならしめることがある。ＥｖａｎｓのＰＣＴ出
願のシステムは、また、冷却剤の飽和温度に相当程度左
右されるエンジンの与えられた全体的温度を保持する傾
向がある。現在入手しうる実際の高い飽和温度の冷却剤
にあっては、エンジンの性能を最適化し且つ耐久性を高
めるために、全体的冷却剤温度を冷却剤の飽和温度より
低いレベル、そして多分相当に低いレベルに維持するこ
とが望ましい。

皿回 本発明の１つの目的は、エンジンの冷却剤ジャケット内
のあらゆる場所の温度を、冷却剤の飽和温度に相当する
レベルに制限することである。第２１的は、エンシフ（
Ｄ掃除体積（ｓｗｅｐｔ　ｖｏｌｕｍｅ）又は内径領域
内の冷却剤レヤケソト内の冷却剤温度を、任意のシステ
ム圧力の下で、水の飽和温度より高いが冷却剤の飽和温
度より低く維持することを可能ならしめることである。

−第３の目的は、燃焼室ドームと排気ランナとに隣接す
る冷却剤ジ、ヤケソトの領域で局部化した沸騰から生ず
る蒸気の存在を最少にし、常に液体状態の冷却剤で満さ
れたこれらの領域内にエンジン冷却剤ジャケットの主要
部分を保持することである。第４の目的は、゛冷却シス
テムの熱交換器の寸法を最小にしながら、冷却剤ジャケ
ットの温度の適切な制御を達成することである。なおも
う１つの目的は、システムからの冷却剤の損失を最少に
することである。

上述の目的は、本発明に従って達成される。即ち、沸騰
する液体冷却剤を利用し、冷却剤ジャケット内での冷却
剤蒸気の凝結を促進し、冷却剤ジャケット内で凝結され
ないガスが、凝結物を冷却剤ジャケットへ戻すための装
置を備えたコンデンサ装置へ移動するだめの妨げられな
い径路を与え、ポンプ移送循環により熱交換器を通して
液体相冷却剤から熱を除去し、液体冷却剤から周囲の空
気への熱伝達を大きい温度差によって高め、水の蒸気圧
より実質的に低い蒸気圧を有する冷却剤にのみ周囲の空
気を露出させることにより、コンデンサ装置と周囲の空
気との間のガスの移送を遅らせることによって、上述の
目的が達成される。

より詳しく言えば、本発明による方法は：ポンプにより
誘導された１カ低下の結果として冷却剤ジャケットの外
側の液体内に蒸気が形成されないように、及び燃焼室ド
ームと排気ランナとに隣接する場所より上の高さにある
冷却剤ジャケットのヘッド部分内の冷却剤の温度が、シ
ステム圧力下での冷却剤の飽和温度より低く維されるよ
うに、熱交換器内で熱を捨てるために、大気圧で約１３
２℃より高い飽和温度を有する沸騰可能の液体冷却剤を
、エンジン冷却剤ジャケットから熱交換器を通して冷却
剤ジャケン゛トヘ戻すように機械的にポンプ移送する工
程と； 燃焼室ドームと排気ランナとに隣接する領域において液
体冷却剤の局部化した沸騰により・形成された蒸気を含
み、ジャケット内の冷却剤中で凝結するガス以外の実質
的にすべてのガスを、冷却剤ジャケットのヘッド部分の
最高領域から通ずる少くとも１つの出口を通して、実質
的に制限されない対流により、エンジン冷却剤ジャケッ
トから連続的に除去し、それによってエンジン冷力ｊ剤
ジャケットのヘッド部分の大部分が常に液体状態の冷却
剤で満して維持される工程と； コンデン室内を含むコンデンサ装置へ出口からガスを導
く工程と；　　　゛ 凝結物をコンデンサ装置から冷却剤ジャ’７’　ソトへ
戻す工程と； の各工程を包含している。

この方法において用いられる冷却剤は、有機液体であり
、そのあるものは水と混和性があり、他のものは水と実
質的に混和しない。水と混和しうる物質の場合において
は、この方法は、僅かな量の水多分１０％又はそれ以上
の水を含む冷却剤を許容しうるが、然しこの方法の運転
パラメータは、水分含有量を最少に維持することにより
高められる。水と混和しうる適当な物質には、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、テトラヒドロフル
フリルアルコール、ジプロピレングリコール及びその混
合物がある。水と実質的に混和しない　。

物質の場合には、水は不純物でもあるが、然し水は、通
常１％未満の痕跡量を除き、冷却剤物質と共に溶液中に
入らない。水は、溶液中の痕跡量以上に約１％重量を越
える量で存在すべきでない。

水と実質的ｌこ混和しない適当な物質には、２，２゜４
−トリメチルｌ−１’、３−ペンタンジオールモノイソ
ブチレート、ジブチルイソプロパノールアミン、及び２
−ブチルオクタノールがある。

後述する理由のために、液体冷却剤を冷却剤ジャケット
の内径部分から循環させ、それをヘット部分へ戻すのが
好ましい。この方法は、コンデンサの最高領域にあるす
べてのガスを、ガス抜き管を通して、主コンデンサより
冷たい状態に留まり易い場所にある回収コンデンサへ導
く工程を更に含み、回収コンデンサへ導かれたガス中の
凝結可能の物質を凝結して主コンデンサへ戻すようにす
る。例えば、凝結物は、回収コンデンサから連続的に自
重により戻されるか、又は自重又はサイホン作用により
間欠的に戻されることができるにのサイホン作用は、回
収コンデンサ内の圧力が、凝結物がガス抜き管を占める
とき戻されつつある凝結物のヘッド圧力と主コンデンサ
内の圧力との和を越えるときに何時でも誘導され、熱負
荷の減少している期間と冷却時に生ずる。回収コンデン
サ内のガスは、開いたガス抜き孔又は低圧安全弁の何れ
かを通して大気へ抜かれるのがよい。別の方法として、
主コンデンサと回収コンデンサとの間に２方向低圧安全
弁を設けることができる。この場合、本方法は１、主コ
ンデンサ内の圧力が回収コンデンサ内の圧力を所定の量
だけ超過するときを除き、主コンデンサから回収コンデ
ンサへのガスの移送を阻止する工程と、回収コンデンサ
内の圧力が主コンデンサ内の圧力を所定の量だけ超過す
るときを除き、回収コンデンサから主コンデンサへのガ
スの通過を阻止する工程とを含んでいる。

本発明の方法における他の変形態様によれば、コンデン
サの最高領域にあるすべてのガスは、ガスがエンジン冷
却剤ジャケットからコンデンサへ入る入口から遠くに配
置されたガス抜き孔を通して大気中へ抜かれるが、然し
なから、このガス抜き孔は、コンデンサ内の圧力が周囲
の圧力を所定の量だけ超えない限りガスが抜かれないよ
うに、圧力安全弁により閉塞されている。

本発明により、内燃エンジンを冷却するための装置が更
に提供される。即ち、本発明の冷却装置は： エンジンの燃焼室と排気ランナとの各々の少くとも一部
の周りに設けられ、大気圧下で１３２℃以上の飽和温度
を有する沸騰可能の液体冷却剤を収容する冷却剤ジャケ
ットと；１・ 熱交換器と、熱交換器内で熱放出を与えるため冷却剤を
冷却剤ジャケットから熱交換器を通して冷却剤ジャケッ
ト戻して循環さゼるための機械的ポンプ装置とを含む液
体冷却回路であって、ポンプにより誘導された圧力低下
の結果として液体冷却回路内に蒸気が形成されないよう
に、及び燃焼室ドームと排気ランナとのに隣接する場所
より上の高さにある冷却剤ジャケットのヘッド部分の中
の冷却剤の温度が、システムの圧力に対する冷却剤の飽
和温度以下に維持されるように、熱交換器　、内で熱放
出を与える、液体冷却回路と；ジャケット内の冷却剤の
中で凝結するガス以外の、燃焼室ドームと排気ランナと
に隣接する領域で液体冷却剤の局部化された沸騰により
形成された蒸気を含む実質的にすべてのガスを、冷却剤
ジャケットから実質的に制限されない対流により連続的
に除去し解放するようになっている、冷却剤ジャケット
内の最高領域からの少くとも１つの出口と；を含み、 それによって、燃焼室ドームと排気ランナの周りの領域
における冷却剤ジャケットの大部分が、常に液体相の冷
却剤で満されて維持されており；出目を通して冷却剤ジ
ャケットから除去され且つ解放されたガスを受入れ、そ
の凝結可能の成分を凝結させるためのコンデン室内を含
むコンデンサ装置と； 凝結物をコンデンサ装置から冷却剤ジャケット戻すため
の復帰装置と； を包含する。

本発明の装置は、次のように、追加の特徴又は変形態様
をもつことができる。

（１１本発明において用いられる冷却剤は、冷却方法に
関連して上述した冷却剤である。

（２）冷却剤は、冷却剤ジャケットの内径部分から循環
され、ヘッド部分へ戻される。

（３）　　コンデンサは、凝結物が自重でコンデンサか
ら冷却剤ジャケットへ戻りうるように、冷却剤ジャケッ
トからの出口の高さより高い高さに配置されている。

（４）　　冷却剤ジャケットから出口を通してコンデン
サの中へ除去され、コンデンサ内で凝結されないガスを
処理する方法はいくつかある。極端な負荷、周囲の温度
又は高度の変化又は緊急状態下にあるときにのみ作動す
るように設計されているが、通常は開かない圧力安全弁
を除き、冷却剤システム全体を閉じることができる。も
う１つの配列において、装置は、主コンデンサに結合さ
れた回収コンデンサを含み、回収コンデンサは、主コン
デンサの温度より実質的に低い温度に維持されるように
主コンデンサから遠くに配置される。回収コンデンサは
、主コンデンサから抜かれたガスの中の凝結可能の成分
を凝結させ、他方、凝結されないガスをガス抜き孔を通
して吐出するように設計されている。回収コンデンサに
集められた凝結物は、自重により戻され、もとヘボンブ
移送され、又は回収コンデンサ内の圧力が、主コンデン
サ内の圧力と回収コンデンサ内の凝結物のヘッド圧力と
の和を赳えるときは何時でも、□サイホン作用により又
は自重により間欠的に戻すことができる。回収コンデン
サからのガス抜き孔は、圧力安全弁を含むのがよく、又
は圧力安全弁を、主コンデンサと回収コンデンサとの間
に介在させることができる。

本発明の方法と装置は、共通の要素があるので、循環す
る液体と蒸気の冷却方法と装置との混成物であると考え
てよい。液体冷却回路は、冷却剤がその飽和温度以下の
温度でエンジン冷却剤シャケ・７トへ戻るように、冷却
剤からの熱の伝達を与える。エンジンから捨てられる熱
の大部分は、液体回路内の熱交換器により周囲の空気へ
伝達される。

上述の観点においては、この方法と装置は、従来の液体
冷却方法とシステムに類似している。

燃焼室ドームと排気ランナの周りのより熱い領域からの
熱伝達により、エンジン冷却剤ジャケット内の冷却剤内
で発生され、液体内で凝結されない蒸気は、対流により
ヘッド冷却剤ジャケットの最高領域へ上昇し、出口を通
りそこを離れてコンデンサへ導かれる。蒸気内の凝結可
能の物質は、コンデンサ内で凝結され、冷却剤、ジャケ
ットへ戻　　　　　　　　Ｉされる。これらの観点にお
いて、本発明は、蒸気冷却システムに類似する。

本発明は、非常に重要な方法で従来の循環液体冷却シス
テムと異なる。即ち、蒸気と他のガスは、むしろ、液体
冷却剤の中に捕えられなから′冷却剤ジャケットの最高
領域から除去され、液体相の冷却剤と共に循環されると
いう点で従来のシステムと異なる。従来の循環液体シス
テムにおいては、燃焼室ドームと排気ランナの周りの熱
い領域で発生された蒸気は、液体冷却剤の循環率が比較
的に低く且つ液体冷却剤の比較的高速度の循環の存在の
ため蒸気が対流により逃げる機会がほとんどない所の一
所において捕えることができる。この領域は、蒸気のポ
ケットの形成の場所であり、金属と冷却剤との藺の有効
な熱伝達に対する障害として作用する。これらは、熱点
が発生してエンジンのノ・２キングを生じさせうる場所
である。重い負荷の下では、冷却剤ジャケット内に発生
される蒸気の量は、相当な量の蒸気が冷却剤の中に捕え
られて、液体冷却剤と若干の蒸気とをシステムの溢流タ
ンクの中へ変位させる程度社まで増大する。

このような条件の下では、冷却システム内の蒸気の量は
、エンジン内に生じた熱を除去する冷却システムの能力
が現実にそれを最も必要とするときに減少する程度にま
で増大する６技術水準の循環量 液体冷却システム内で蒸気が凝結されるようになるため
には、液体冷却剤に移乗した蒸気を、通常は実質的に水
平の径路に沿って冷却剤ジャケットからラジェータへ移
送しなければならない。蒸気の速度は、蒸気が移乗する
液体の移動に左右される。液体の速度は、ポンプの速度
の画数であり、それ故エンジン速度の画数である。蒸気
の発生率が、液体の移動速度の相当大きい割合であると
きの条件下では、大量の蒸気が冷却剤ジャケットを占め
る。

本発明は、冷却剤ジャケット内の最高領域からの蒸気の
制限されない解放を与え、従って蒸気が、冷却剤ジャケ
ット内と循環システム内との両方の中にある液体冷却剤
の中に捕えられる程度を最少にする。本発明において要
求される液体循環率は、従来の循環液体システムにおい
て要求される率よりも小さく、蒸気を移送するための必
要の画数でない。本発明のシステムは、冷却剤ジャケッ
ト内の全表面からの蒸気の急速な解放と、液体冷却剤の
移動と無関係な、冷却剤ジャケットの最高領域にある出
口への対流による急速な流れとに通ずる。

液体冷却剤の循環がないときでさえも、ガスは、冷却剤
ジャケットを出るのが自由である。

冷却剤の水分含有量は、水と混和しうる物質の場合に最
少にされ、水と混和しない物質の場合に１％未満に維持
されるのが好ましい。冷却剤が水分を全く含有し得ない
という仮定は現実的ではなく、水と混和しうる物質に対
しては特にそのすべてが吸湿性である。水と混和しうる
物質内の水分は、その結果生ずる溶液に、沸騰範囲を表
示させる。沸騰範囲の最初の沸点は、純粋の物質の沸点
より低いけれども、沸騰が生ずる局部的領域の温度は、
最初の沸点よりもむしろ純粋物質の飽和温度により制限
される。ここで重要な事柄は、水と混和しろる純粋物質
に僅かな量の水を添加することは、最初の沸点を降下さ
せるけれども、液体の局部的蒸留作用と局部的純粋化と
により、高い熱束の領域における温度を認めうる程には
降下させない、ということである。

水分を含めることにより誘導される広い沸点範囲のマイ
ナスの特徴は、ポンプのキャビテーションが生じ易いこ
とである。飽和温度の近くにある液体は、僅かな圧力低
下により容易に蒸発されることができる。機械的ポンプ
のキャビテーションと、ポンプの入力側へ供給する管内
の冷却剤の蒸発とは、ポンプが飽和温度に近い液体を引
き上げるときに生ずる。これらの条件下では、熱交換器
を通る冷却剤液体の循環が止み、冷却システムは、冷却
システムの熱放出のすべてについてコンデンサ装置に全
く頼らなければならない。水の添加は、冷却剤の泡立ち
点の温度を低下させるので、ポンプのキャビテーション
を防ぐために液体冷却剤が維持されなければならない温
度もまた低下しなげればならない。実際、冷却剤ジャケ
ット内の全体的液体温度が、冷却剤の最初の沸点より１
０℃の　　　　　　　、［オーダ程度低いときにポンプ
のキャビテーションが防止されるように思われる。安全
の合理的な限界に対する希望は、全体的液体温度を冷却
剤の最初の沸点より２０℃程度低く維持するようにシス
テムを設計することを指示する。非加圧システム、例え
ば１５７℃＜３１　ｓ　７．Ｆ＞又はそれ以下の全体的
冷却剤温度を維持す→プロピレングリコールの９９％溶
液を用いるシステムは、ポンプのキャビテーションを避
け、他方、プロピレングリコールの９５％溶液を利用す
るシステムは、非加圧システムにおいて１２９°ｃ（２
６４６Ｆ）又はそれ以下に全体的冷却剤温度を維持しな
ければならない。低いシステム圧力を維持しながら高い
高度にある航空機内のシステムの運転は、冷却剤の大気
圧中での最初の沸点より３０℃程度低（全体的液体温度
を維持することを指示している。

本発明において用いられる冷却剤物質が水と混和しろる
とき、冷却剤ジャケット内で凝結しない若干の蒸気があ
り、ヘッド冷却剤ジャケットの全体を通して冷却剤の温
度が普通の圧力における水の沸点より高いときは何時で
も、この若干の蒸気は出口を通してコンデンサへ除去さ
れる、ということを認識すること４重要である。冷却剤
ジャケットの上方部分にある液体冷却剤の温度が低い程
、冷却剤ジャケット内で凝結される蒸気の量がより多い
。それにも拘らず、冷却剤ジャケット内の温度が凝結を
完成するため十分に低くないので、通常、凝結しない若
干の蒸気がある。この残存する蒸気は、しばしば、従来
の水−グリコールポンプ移送液体冷却システ、ム内で捕
えられる。本発明の重要な特徴は、残介蒸さをコンデン
サへ連続的に除去することであり、これが、冷却剤ジャ
ケットの上方領域の大部分が液体状態の冷却剤を含むこ
とを保証する。蒸気の除去番訃金属と冷却剤との間の熱
伝達を著しく高、める。冷却剤が、蒸気の捕えられたボ
ケントにより減少された金属から熱を除去することは、
もはや有効性がない。蒸気を熱い表面から払ってより冷
たい領域へ及びラジェータへ導くために高いポンプ移送
速度に頼ることはもはや必要でない。

水と混和しない物質と水とを含む冷却剤の作用は、混和
性物質と水とを含む冷却剤の作用と相違する。水と混和
しない冷却剤の混合物は、水の沸点より僅かに低い温度
で最初に沸騰し、もしも非混和性冷却剤の蒸気圧が水の
蒸気圧よりはるかに小さいならば、蒸気はほとんど全く
水である。従って、水が沸騰除去されてコンデンサへ導
かれる。

水が沸騰して除去された後、冷却剤の沸点は物質の沸点
である。エンジンのヘンドジャケソトの熱い領域で形成
された物質の蒸気は、冷却剤ジャケット内のより冷たい
液体の中でほとんど確実に完全に凝結する。他方、ヘッ
ド内の冷却剤の温度が水の沸点より上に留まる限り、コ
ンデンサからエンジンへ戻る水凝結物は、冷却剤ジャケ
ットに再び入ると同時に非常に迅速に沸騰する。最初に
、できるだけ少ない水を含む冷却剤でシステムを満すの
が望ましい。満した後、低圧力（例えば２ｐｓｔ＝０．
１４　ｋｇ／ａｎ２）安全弁を通してコンデンサをガス
抜きすることにより、システムから大部分の水分を追出
すことができる。その後、システムに入る水は別にして
、冷却剤は、エンジンの通常のウームアソプ運転中に主
として蒸気の状態でシステム内に存在する僅かな量の残
存水分で組成が安定する。

水と混和しない冷却剤物質は、ヘッドシャケ。

トを出る蒸気をめったに生しさせない。その理由は、蒸
気の凝結温度が液体の沸点と同じであるためである。液
体冷却剤は、絶えず液体冷却回路内を循環させられ、熱
が熱交換器（ラジェータ）内で捨てられて、エンジン冷
却剤ジャケット内の冷却剤の全体的温度を沸点以下に維
持する。それ故、熱い表面上で形成された冷却剤蒸気は
、通常、より冷たい液体冷却剤の中で凝結される。

異常な運転条件（熱い天候と高い負荷）の下では、水と
混和しない冷却剤物質の蒸気は、冷却剤ジャケット内で
完全に凝結しないことがあり、出口を通ってジャケット
を出てコンデンサに入り、コンデンサ内で凝結して凝結
物としてエンジン冷却剤ジャケットへ戻る。このことは
、長い坂を登るとき、又は乗物が高負荷で運転した後ア
イドリング状態で停止しているときに起ることがある。

後者の場合、エンジンで駆動されるポンプは、アイドリ
ング時に減少した循環率を与え、液体冷却剤の温度が短
時間の間十分に高く上昇するので、冷却剤の蒸気を完全
に凝結しないことがある。

同様に、エンジンが停止されたとき、エンジンは、液体
が循環されない冷却状態に入る。熱い金属が相当多量の
熱を貯え、この熱が冷却剤へ伝達される。しばらくして
、多□分５分間位して、冷却剤蒸気が発汁され、コンデ
ンサの中へ上昇し、凝結し、そして凝結物としてエンジ
ンへ戻る。冷却の間、冷却剤ジャケットの最高領域から
の蒸気の自由な解放は、冷却剤ジャケットの最高領域の
大部分を液体冷却剤で満された熱い金属表面の近くに維
持することによりエンジンの有効な冷却を保証し、それ
によって熱亀裂と熱ガスケット破損に通しうる大きい熱
応力を防ぐ。このシステムは、蒸気ポケットの周期的増
大と解放とを防ぐ。蒸気ポケットは、燃焼室ドームと排
気ランナとにおける金属の温度の突然で相当大きい変化
を与える。

本発明を具体化しているシステムのコンデンサの重要な
機能は、冷たい状態と熱い状態との間での冷却剤の見掛
けの体積の変化に順応することである。これらの変化は
、１０％〜１５％のオーダである。従来の強制液体冷却
システムにおいては、膨張は、一部は膨張タンクの中へ
の冷却剤の溢流により、一部は捕えられたガスの圧縮に
より調整きれる。本発明においては、膨張は、 （１１液体冷却剤のレベルが、蒸気出口導管の中へ上昇
し、そして設計に依存して、コンデンサの下方部分の中
へ上昇すること、及び （２）液体冷却剤からコンデンサの中へ蒸気を解放し、
コンデンサ内では蒸気圧が、膨張と冷却と凝結とにより
低く維持されること、 により処理される。

上述のすべての冷却剤物質はディーゼルエンジンにおい
て使用可能であり、ディーゼルエンジンは高い内径温度
で最も効率で作動するので、高い沸騰温度の物質が好ま
しい。勿論、有効な濾過、高温合成潤滑剤の使用及び、
ことによると油冷却のような、高温度における潤滑シス
テムの設計に注意を払わなければならない。トラック、
ハス及び機関車用の重負荷のディーゼルエンジンは、何
れの場合も、複雑な潤滑システムを必要とする。

今日までの本発明の開発とテストは、火花点火ガソリン
エンジンにおいて使用しろる冷却剤物質の沸点に上限が
あることを強く示している。今までのところ、エチレン
グリコール、プロピレングリコール及びテトラヒドロフ
ルフリルアルコールが、ガソリンエンジン用として適当
であることが確認されている。ジプロピレングリコール
と、水と混和しない上述の３つの冷却剤物質とは、少く
とも現在の知識によれば、火花点火ガソリンエンジンに
おいて使用するには余りにも高すぎる沸点を有する。

水は、本発明において用いられる冷却剤の望ましくない
成分であると考えられる。水分含有量が大きくなる程、
冷却ジャケットからコンデンサへ移動する蒸気の量が多
くなり、蒸気を処理するために要求されるコンデンサの
容量が大きくなる。

水は、エンジンの冷却システム内で、特にアルミニウム
エンジンにおいて、腐蝕と侵食と沈積物の源である。

上述のすべての冷却剤は、−１２，７℃（９°Ｆ）の凝
固点を有するエチレングリコールを除き、非常に寒い気
候に対して適当な凝固点を固有的に有する。エチレング
リコールに僅かな％の水を加えると液体の凝固点が低下
することは良く知られている。エチレングリコールへの
プロピレングリコールの添加は、水の添加を避けながら
囮し目的を達成するより良い方法である。

本発明の蒸気出口とコンデンサのザブシステムの主な機
能は、蒸気がエンジン冷却剤ジャケットのヘッド部分の
最高領域から合理的にできるだけ自由に出ることを可能
とし、それ故、エンジン冷却剤ジャケット内と液体冷却
回路内とにある蒸気の含有量を最少にすることである。

コンデンサは、また、上述のように、冷却剤の膨張に順
応する。

凝結サブシステム内に存在する冷却剤蒸気のうちできる
だけ多（の部分が凝結されて、システムか　　　　　　
　１ら失なわれる冷却剤の損失を最少に維持することが
重要である。コンデン、すは、熱放出を与えるのは勿論
であるで、僅かな程度にすぎず、一般に冷却システムに
より放出される全熱量の約５％にすぎない。

本発明の重要な利点は、過去において可能であったより
も一般に高いエンジン内径内の温度水準で内燃エンジン
を運転する能力である。より高い温度水準のエンジン内
径で運転する能力は燃料経済の改善を与える。その理由
は、第１に、エンジンからの熱放出率が低く、これが熱
サイクル中の熱のより高い利用を意味する。こと、第２
に、急冷の減少による燃料のより完全な燃焼、第３に、
エンジンの頂部から底部へのより均一な温度分布により
摩擦と摩耗が減少すること、そして第４に、掻かれる表
面（ｓｗｅｐｔ　５ｕｒｆａｃｅｓ）に沿う均一な高度
を通じてのより良い潤滑、である。

本発明のもう１つの利点は、より完全な燃埠と異常爆発
の減少とにより、ガソリンエンジンにおける３つの放出
物すべての減少と、更にディーゼルエンジンにおける微
粒子の減少とである。冷却システムを通してエンジンに
より放出される熱がより少ないので、及び本発明におい
て用いられる高い沸騰温度の冷却剤と周囲の空気との間
の温度差が、水又は水／グリコールと空気との間の温度
差よりもはるかに大きいので、熱交換器とコンデンサは
共に比較的に小さくすることができる。

本発明において冷却剤として用いられる高い飽和温度の
有機物質は、冷却剤シャケ・７ト、コンデンサ、ラジェ
ータ又は冷却システムの他のいかなる部分にも、腐蝕や
沈積物を生じさせない。従って、熱交換器とコンデンサ
とは、比較的に低コストでアルミニウムから作ることが
できる。更に、現在の技術水準の循環液体冷却システム
においてアルミニウムエンジン内で遭遇する腐蝕と慢性
の問題が除去される。

本発明による冷却方法と装置は、雰囲気圧力下で、又は
雰囲気圧より高い小さい圧力、−５般に７〜３５ｋＰａ
　　（１〜５ｐｓＤゲージ圧で作動する。それ故、冷却
システムのすべての構成要素は、現在の高圧システムに
おけるよりも単純な設計のものでよく、漏洩と破損の傾
向がより少ない。

熱交換器とコンデンサとの小さい寸法と、そこから熱を
除去するために要求される空気の流量との減少は、従来
のポンプ移送液体冷却システムのラジェータの通常の鼻
部の位置以外の場所に熱交換器とコンデンサとを物理的
に配置することを可能ならしめ、乗物の鼻部を閉じて空
気力学的に形作られた鼻部を与えることを可能ならしめ
る。熱交換器は、いかなる設計配置にも適合するように
方向づけることができ、水平に向けることさえできる。

コンデンサとラジェータとは、単一のユニットに組み合
わせることができ、この場合には、コンデンサ部分は、
ラジェータより上にあり、液体冷却剤の液面より上の高
さにある。このユニットは、従来のラジェータより小さ
く、そこを通すに必要な空気の流量がより少ないので、
このユニットは、乗物の鼻部から後に配置することがで
き、別のユニットとしてのラジェータとコンデンサとの
輪郭配置と同じ空気力学的可能性を提供する。

液体冷却回路内の液体冷却剤の循環率は、従来の冷却シ
ステムにおいて要求される循環率より小さく、このこと
は、必要な動力がより少ない簡単な低コストのポンプを
使用しうろことを意味する。

本発明を具体化している冷却システムは、現在の技術水
準の循環液体冷却システムに対して要求されるラジェー
タの大きさの１八〜１への大きさのラジェータを必要と
するにすぎない。必要とされる冷却剤の体積は、夫々の
ラジェータの容積の間の差に等しい量だけ減少される。

ラジェータとコンデンサとの構成にアルミニウムを使用
しうろことと、配管系が耐える必要のある圧力が低くて
よいこと、の事実と組み合せて考えるとき、本発明は、
重さとコストの重要な節約を提供することがわかる。

本発明のもう１つの望ましい寄与は、現在のシステムに
おいては冷却剤をポンプ移送する唯一の実際的方法であ
る方向と、逆方向に冷却剤を流す能力である。特に、冷
却剤をシリンダ孔からラジェータを通してシリンダヘッ
ドへ戻してポンプ移送することは、現在の技術水準によ
る冷却システムにおいては有効でない。その理由は、現
在のシステムは必ず、システム圧力における冷却剤の飽
和温度に非常に近い全体的冷却剤温度で作動するためで
ある。冷却剤が、ヘンドジャケソトからシリンダ内径領
域を通り出口へ循環されるとき、エンジン内の最も熱い
冷却剤は、シリンダ内径領域を通る。水−不凍液冷却剤
を利用するシステムの場合においては、冷却剤は、シリ
ンダ内径領域から出て、沸点に非常に近い温度でポンプ
に入る。ポンプの吸引による圧力低下は、ポンプにキャ
ビテーションを生じさせ、流れが著しく節減されるか又
は全く止まる。この問題は、本発明において避けられる
。即ち、液体冷却剤の温度を冷却剤の沸点より十分に低
く維持し、ポンプ内又はポンプがら上流の導管内で冷却
剤が蒸発するのを防くことにより、上述の問題は避けら
れる。冷却剤の飽和温度が高い程、液体冷却剤の温度を
飽和温庫より十分に低く保持することがより容易である
。

液体冷却剤を冷却剤ジャケットのブロック部分からラジ
ェータへラジェータを通し、それを冷却剤ジャケットの
ヘッド部分へ戻す能力から重要な利点が引き出される。

ラジェータからヘッド部分へ入る冷却された流体は、ヘ
ッド内で蒸気を凝結させるための最良条件にあり、ヘッ
ドにおいて、エンジンからの熱放出の大部分が生する。

何故ならば、もしも、冷却剤かヘッドから循環されてブ
ロックへ戻されるならば、冷却剤が実はブロック内で予
熱されないためである。更に、より熱い冷却剤は、ヘッ
ドからブロックの中へ熱を引き下げ、それ故、シリンダ
内径は、冷却された液体がラジェータからブロックへ戻
されるときの逆の状態と比較して、より熱く、なる。

本発明のより良き理解のために、実施例についての以下
の詳明を添付図面と組合せて参照されたい。

スｍ閃翫呪 第１図は、シリンダ内径１４を形成したブロック１２の
底部にボルト締めされた油容器ｌＯを有するピストン型
内燃エンジンを示し、クランク軸（図示せず）により支
持された連結ロンド１８の制御に基きピストン１６がシ
リンダ内径１４の中を往復運動する。ブロック冷却剤ジ
ャゲソ［２０が、シリンダ１４を形成するスリーブを包
囲している。ヘッド２２がブロックにポル１−締めされ
、ジャケット内の冷却剤通路とエンジンの外部からの冷
却剤通路とから燃焼室をシールするために、ブロックと
ヘッドとの間にヘントガスケｙ　ｌ、２４を挿入しであ
る。ヘッド冷却剤シャケ・７ト２６がヘッド内に形成さ
れている。弁カバー２８がヘッドの頂部に取付けられて
いる。簡略化のために、弁と、弁関連構成要素と、吸込
みランナと排気う・ンナとは図示していない。ブロック
冷却剤ジャケットとヘッド冷却剤ジャケットとが、ヘッ
ドガスケット内の多数の孔３０を通して連通している。

導管３２は、ブロックの下方部分を通してブロック冷却
剤シャケ・ノド２０ｏ３中へ開口する開口部から比例サ
ーマスタット弁３４へ通している。ブロック冷却剤ジャ
ケット２０から除去される冷却剤の温度が比較的に低い
ときは、弁３４が、ポンプ３８の吸込み側に通ずる迂回
管３Ｇへ冷却剤のすべてを導く。ポンプ３８は、エンジ
ン駆動されるポンプ又は電動ポンプの何れでもよい。別
の方法として、ポンプ３８を導管３２内に配置してもよ
い。ブロック冷却剤ジャケットから循環される冷却剤が
高温度であるときは、弁３４は、冷却剤のすべてを導管
４０を通して熱交換器（ラジェータ）４２へ向ける。弁
の低温闇値と高温闇値との間で、弁は、迂回管３６とラ
ジェータ４２との間で流れを釣合わせる。冷却剤は、導
管４４を通してラジェータ４２を離れ、ポンプ３８によ
り導管４６を通してヘッド冷却剤ジャケットへ戻される
。

ブロック冷却剤ジャケット２０の下方部分から引き出さ
れた冷却剤が所定の高温度にあるとき、乗物の電池５０
により電力を供給されるファン４８が、サーモスタット
スイッチ５２によりスイッチ・オンされ、それによって
ラジェータから外気への熱の交換を増大させる。

液体冷却回路は、制御弁５４と熱交換器５６とを含む乗
客区画室へ求めに応じて熱を供給するた　　　　　　　
　ｉめの分岐管をも有する。

ラジェータ４２は、い（つかの平行なフィン付きの管の
ような任意の適当な構造のものとすることができる。フ
ィン付き管は、比較的に大きい直径のものとするのがよ
く、本発明に従って用いられる冷却剤がアルミニウムを
腐蝕又は侵食しない限り、アルシミニウム製とするのが
よい。ラジコニータ４２はガス溜めでないので、ラジェ
ータのいかなる部分も、ヘント°冷伊剤シャケ・７トの
最高水準より上に位置決めされる必要はない。ラジェー
タ４２の位置は、設計の選択事項である。ラジェータ４
２は、寸法が小さいので、例えば乗物の前バンバの背後
に容易に嵌めることができる。ラジェータは水平に取付
けることができる。空気がラジェータを通して導かれ、
抗力を減少させるために一乗物の鼻部が、空気力学的に
形作られ且つ閉じられている。ラジェータ４２は、ヒー
タの制御を通して乗客により選択された通り、熱交換器
からの熱い空気を乗客区画室へ反び／又は外側へ導くよ
うに案内弁と導管制御弁とを配列して、乗客区画室用の
熱交換器として三役を演することができる。

本発明による冷却装置は、冷却剤の蒸気をヘッドジャケ
ットから一掃するために冷却剤の高い循環速度に鯨って
いないので、変動する負荷と周囲の条件の下でエンジン
の温度を所望の水準に維持するために、液体回路・内で
の熱放出を制御する方法はいくつかある。例えば、弁３
４は、ラジェータ４２を通る流量を調節するために導管
４０又は迂回導管３６の何れかに配置したサーモスタッ
ト絞り弁とティーとで置き換えることができる。もう１
つの方法は、ラジェータに対する導管系に設けたサーモ
スタット制御ダンパにより、又は乗物の運動により誘導
される：力□（必要に応じてサーモスタット制御ファン
で押し上げられる空気の比較的に低い循環をラジェータ
に受けさせることにより、ラジェータの熱交換率を制御
することである。もう１つの可能性は、サーモスタット
で制御される可変速度ポンプの使用である。当業者は、
本発明において使用するための適当な液体冷却回路を容
易に考案することができる。ラジェータが、小さい寸法
であり且つ高い熱交換率を与えるという事実（存在する
蒸気が僅かで循環される高温度冷却剤の故と、熱放出の
低い要求の故に）は、従来の冷却システムの要求により
負わせられた多くの設計上の制限をなくする。

燃焼室ドームの上及び排気ランナの周りのようなエンジ
ンヘッドのより熱い領域において、ウーオ・アンプの間
を除くエンジンの全運転条件の下で若干の冷却剤が蒸発
する。液体冷却剤が、燃焼室ドームと排気ランナの上の
場所で冷却剤の飽和温度以下の温度に維持される限り、
これらの熱い表面に形成された蒸気の大部分は、へ、ド
冷却剤ジャケット内の液体冷却剤の中で凝結する。ヘッ
ドジャケット内で凝結されない蒸気の量は、勿論、発生
される蒸気の量と、ヘッド冷却剤ジャケット内にある液
体冷却剤の全体的温度と、ヘッドジャケット内の蒸気の
凝結特性とに左右される。もしも冷却剤が水と混和性で
あり、僅かな型の水が冷却剤と共に溶液状態にあるなら
ば、冷却剤蒸気の大部分は、冷却剤の飽和温度より低く
且つ水の飽和温度より高い温度の冷却剤液体の中で凝結
するが、然しその全部は凝結しない。水と混和性の冷却
剤は、吸湿性であり、若干の水を含有するものと仮定さ
れるべきである。

水と混和しない冷却剤は、吸湿性でなく、水蒸気を含有
する外気と接触するとき水分を吸収せず、混和性冷却剤
と比較して非常に“乾燥した（ｄｒｙ）”状態により容
易に維持されることができる。水と混和しない冷却剤に
あっては、冷却剤の蒸気は、通常、ヘッドジャケット内
で十分に凝結されるようになる。不混和性冷却剤と共に
あるいかなる水も、水の飽和温度より僅かに低い温度で
早く蒸発する。その結果生ずる水蒸気は、夫ルの蒸気圧
の比率に等しいモル比の僅かな量の冷却剤蒸気と一緒に
、ヘッドジャケット内で凝結しないで蒸気としてコンデ
ンサに入り、部分的又は完全に凝結して凝結物としてヘ
ンドジャケソトへ戻り、再び蒸発する。この蒸気の若干
がシステムを出ることを可能どすることは、冷却剤の水
分含有量を減少させ、他方、僅かな量の冷却剤物質を排
出するにすぎない。２，２．４−１−ツメチル１−、３
−ペンタンジオールモノイソブチレートと水とのモル比
は、例えば、約４５０〜１である。

ヘッドジャケット内の液体冷却剤の中で凝結されない蒸
気は何でも、対流により−＼ソト冷却剤ジャケットの最
高＠ｔｒ４　Ｍへ上昇し、そこからこの蒸気は、ヘッド
冷却剤ジャケットの最高領域から通ずる出口を通して除
去される。ヘット冷却剤ジャケットは、蒸気がヘッド冷
却剤ジャケットから出口６０を通して容易に除去される
ことを合理的に可能な範囲で保証するために、高い領域
への蒸気の移動を容易にするように設計されるのがよい
。

出口を通してヘッドから除去された蒸気は、導管６２を
通して蒸気コンデンサ６４へ導かれる。

第１図に示す実施態様において、コンデンサは、コンデ
ンサからの凝結物が復帰導管（図示せず）又は蒸気をコ
ンデンサへ導く同じ導管６２の何れかを通って自重でエ
ンジンへ戻りうるように、通常の使用中エンジンのすべ
ての向きで−・ソド冷却”剤ジャケットより上に配置さ
れている。凝結物をエンジン冷却剤ジャケットへ戻す導
管は、第１図に示すように、冷却剤を液体冷却剤回路か
らエンジンへ戻すためにも使用できる。割前様として、
液体冷却剤を液体冷却剤回路からエンジンへ戻すだめの
復帰導管は、凝結物をエンジン冷却剤ジャケットへ戻す
ための復帰導管と別のものとすることができる。

コンデンサ６４の設計は相当に変化しうる。良好な結果
は、蒸気の比較的に制限されない移動が壁と蒸気との接
触を容易にすることを可能とする金属製容器を用いて得
られた。蒸気の移動に及ぼす実質的な制限を最少にする
という希望と一致して、ヘッド冷却剤ジャケットの中へ
後退する蒸気が冷却剤ジャケットを出ることを幾分妨げ
られるといけないので、導管６２の直径は大きく、例え
ば自動エンジンの場合、５インチ（３８，１ｍｍ）とす
べきである。コンデンサは、凝結物が自重で収集点へ流
れ、そこからエンジン冷却剤ジャケットへ逆に導きうる
ように設計されるべきである。乗物において、望ましい
配列は、エンジン区画室の長さ方向に前から後へ上方に
傾斜するフードの下に取付けられる細長いコンデンサ容
器である。コンデンサは、フードの部分のような、乗物
の本体パネルとして構成されるのがよい。

冷却剤ジャケット内で生ずる蒸気凝結の量のいかんに拘
らず、熱い冷却剤の上に存在する空気の体積は、この体
積が飽和されるようになるまで冷却剤蒸気を取得する。

この手段により追出される蒸気の量は、冷却剤の蒸気圧
の函数であり、温度が高くなる程蒸気圧が高くなる。コ
ンデンサ６４の比較的に冷たい壁は、沸騰により形成さ
れた蒸気を凝結させるのに役立つのみでなく、熱い液体
冷却剤表面から蒸発された蒸気を凝結させるのにも役立
つ。

本発明に従って冷却剤として用いられる高分子量の有機
化合物の蒸気は空気より重い。それ故、この蒸気は、最
初空気中で沈降し、そして空気中へ拡散する前にコンデ
ンサの下方部分に集まる１項向がある。この層状化を助
けるために、導管６２からコンデンサへの入口は、最も
低い領域にあるのがよい。＝１ンデンサ壁と蒸気との接
触を高め、入ってくる蒸気がコンデンサ内の高い場所へ
直接に移動するのを最少にするような方法で、コンデン
、す内の蒸気の移動を制御するためにコンデ、ンサ内に
パンフルを設けることができる。凝結が進むにつれて、
残存する蒸気中の水蒸気の割合が増大する。はとんどが
水蒸気である蒸気は、空気より軽く、対流によりコンデ
ンサの」三方部分へ移動する。

システム内の液体の見掛けの体積は、温度及び沸騰活動
と共に変化する。、液体は膨張し、凝結されない蒸気は
、液体を変位させてより大きい体積を満たし、液面を上
昇させる。第１図に示されているように、システムは、
冷却剤ジャケットが常に満されているように、最初、レ
ベルＡまで液体冷却剤で満される。システムが温度上昇
するとき、冷却剤の膨張は５％のオーダにあり、冷却剤
のレヘノトハ、Ｌ／　ヘ／ｌ／　ＢへＱＦ６２内へそし
て多分コンデンサの中へ上昇する（第１図）。

もしもコンデンサに通気孔をつけていなければ、　　　
　　　　１見掛けの液体体積の増大はシステムの圧力を
増大させる。その上、コンデンサ内の空気の加熱と、凝
結されない冷却剤又は水蒸気の存在の増加とは、圧力を
更に増大させる。これらの要因に基き、外気圧に対して
測定されたときの圧力増大の程度は、コンデンサの容積
とコンデンサ内のガスの平均温度との画数である。一定
の高度において、圧力増大の程度は、典型的なシステム
に対して７０ｋｌ’ａのオーダにある。高度の変化は、
包囲されたシステムと外気との間の圧力差に影響を及ぼ
す。海面から３０００ｍまで外気圧は３１ｋＰａ低下し
、６０００ｍまでの圧力低下は追加的に２６ｋＰａであ
る。

システムの設計は、圧力の上昇と下降を考慮に入れなけ
ればならない。いくつかの可能性があり、その１つが第
１図に示している。ガス抜き管６６が、蒸気入口から遠
いコンデンサ内の高い領域から通じ、蒸気入口の所では
、存在するガスは主と”　　　　して空気と水蒸気であ
り、冷却剤物質の蒸気の大部分は、上述のように、底部
に溜まり、容器の壁面上で凝結する。ガス抜き管内の２
方圧力安全弁６８は、圧力が所定の水準例えば２　ｐｓ
ｉ（０，１４ｋｇ／ｃｄ＞に増大するまで、コンデンサ
６４からガス抜き管を通るガスの通過を阻止する。弁６
８が開くと、ガスは、コンデンサの頂部から回収コンデ
ンサ７０の中へ流入する。回収コンデンサ７０は、常時
冷たくなり易い場所に置かれた小さい容器である。コン
デンサ６４の最も適当な場所はエンジンに非常に接近し
ているので、コンデンサ６４が、通常若干の熱い冷却剤
を含むのに対して、回収コンデンサ７０の凝結表面は、
通常、コンデンサ６４の凝結表面より相当に低い温度に
あり、回収コンデンサ７０がコンデンサ６４により凝結
されないで残された蒸気を凝結させることを可能ならし
める。ガス抜き管６６は、回収コンデンサの底部に接近
して開口し、その開口部は、容器内の凝結物により覆わ
れるようになる。開いたガス抜き７２は、ガス抜き７２
における周囲の静的大気圧を実質的に変えるような空気
の流れから保護されるような方法で、容器の頂部から外
気へ通じている。ガス抜き管により回収コンデンサの中
へ導かれた凝結しうる物質は、凝結されて集められる。

弁６８は、大量の蒸気がエンジン冷却剤ジャケット内で
発生してコンデンサ６４がその全容量近くで運転してい
る間にのみ、ガスが回収コンデンサへ流れることを可能
とし、それ故コンデンサ容器内のガスは、弁６８を開く
のに十分な圧力に増大させるのに十分に熱い。コンデン
サ内のガスが冷えると直ちに、圧力は低下する６ガス（
大部分は空気と水蒸気）はコンデンサを出てガス抜き管
を通して排出されるので、コンデンサ（及び冷却システ
ム）内の圧力は大気圧以下に低下する。ガス抜き管の中
へ変位された回収タンク内の凝結物のヘッドと弁圧力と
の和が、冷却システム内の圧力と大気圧との間の圧力差
より小さいとき、弁６８は、闇値の圧力差で開く。冷却
システム内の圧力変化を処理するための設計は、すべて
の又はほとんどすべての凝結可能物質の回収を与える。

コンデンサがエンジンからの蒸気を処理する容量が時折
接近されることが期待されるとき、及びシステム内の圧
力を制限してコンデンサの容量を増大させないことを望
むときに、この設計が望ましい。回収コンデンサは、小
さくしてバッフルを設けるように設計するか、又は高い
凝結効率をうるための大きい表面積を与えるように金属
線又は繊維で満されるのがよい。ガス抜き管には、はこ
りの入らないように空気フィルタを設けるのがよい。

弁６８を有する主な理由は、システムの中へ及びシステ
ムの外へ空気の“呼吸（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ　）　”を
減少させることである。空気の交換でシステムを出る冷
却剤蒸気の量は、コンデンサ６４と回収コンデンサ７０
とが蒸気を凝結させる能力に左右される。ある場合には
、冷却剤の許容されない損失なしに、弁６８を全く省略
してよい。

回収コンデンサ７０からのガス抜きは、弁６８の有無を
問わず、水蒸気がシステムを出るときに好都合である。

システム内の水分の減少は、より小さいコンデンサ６４
の利用を可能とする。もしも冷却剤が水と混和性がある
ならば、水分含有量の減少は、冷却剤の飽和温度を上昇
させ、冷却剤　　　　　　　　′１の飽和温度と冷却剤
物質の飽和温度との差を狭め、ポンプ３８内でのキャビ
テーションの可能性を減少させる。もしも冷却剤が水と
混和しないならば、水分の減少は、水蒸気の量と、ヘッ
トジャケット２６とコンデンサ６４との間を循環する凝
結物の量とを減少させる。

弁６８に対し比較的に高い環境、一般に７０ｋＰａ（１
０ｐｓｉ）のオーダを選ぶことにより、異常に重い負荷
条件や高度の大きい変化の場合を除き、冷却システムは
有効に閉じられる。また、ガス抜き孔は、余りにも揮発
性の冷却剤の使用により、又はヘッドガスケットの漏洩
のような冷却システムの加圧を生じさせることのある構
成の破損により開く。より高い圧力下でシステムを作動
させるために、組立てられたときのシステムの構成要素
は、圧力に耐え得なければならない。より高い圧力下で
作動する結果は、飽和温度がより高いレベルへ上昇する
ことである。７０ｋＰａの圧力上昇は、冷加剤の飽和温
度を約２０℃上昇させる。

第２図に示す装置は、回収コンデンサがない点を除き第
１図に示す装置と同様である。その代りに、コンデンサ
ｌＯは、その中に回収コンデンサの機能を組み込むよう
に、余分の凝結容量をもつように設計されている。低圧
力例えば３５ｋＰａ（５ｐｓｉ　）の２方向逆止弁１１
２の２方向が、ガス抜き管１１４内に配置され、ウオー
ム・アップの間と停止中とに開いて空気が、夫々、シス
テムから追出され及びシステムの中へ引入れられるよう
に意図されている。ウオーム・アンプの間、見掛け・の
液体体積が増大するので、空気がガス抜き管を通して押
し出され、コンデンサ内の空気の温度が上昇する。一旦
システムが、普通の周囲条件下で通常の負荷条件までウ
オーム・アップされたならば、弁が閉じ、重い負荷の変
化や大きい高度変化の後を除き弁が開くことは期待され
ない。ウオームアツプ中以外に弁が開く場合には、追出
されるガスの大部分は空気である。関連する僅かな蒸気
の損失は、たとえ長期間の間でも取るに足らないもので
あり、恐らく現在使用中の溢流タンクの場合に遭遇する
損失よりも少ない。第２図の設計は、回収コンデンサを
省略することを更に包含する特許然しコンデンサ１１０
は、第１図の実施態様に対して要求されるコンデンサ６
４より太き（なければならない。第１図と第２図とのコ
ンデンサは共に、冷却剤の水分含有量を減少させること
により、寸法を小さくすることができる。水と混和しな
い冷却剤と共に用いるように設計された装置は、冷却剤
が吸湿性でないので、より小さいコンデンサをもつこと
ができる。

第２閏のシステムの変形態様は、エンジンと冷却システ
ムとが一旦ウオーム・アップしたならば、非常解放を条
件として増大した圧力を保持するように弁１１２がサー
モスタツトで制御されるものである。この形態において
、弁１１２は、ウオーム・アップと停止中、本質的に開
くガス抜き孔を、運転条件下で閉じたシステムと結合す
る。最大圧力は、完全に閉じられたシステムよりも低く
維持される。その理由はウオーム・アンプの温度上昇と
圧力上昇とを、ピーク荷重に対する全温度−圧力の変化
から控除しうるためである。

システム内の温度−圧力の変化を処理する異なる方法は
別として、上述の実施態様は正確に同し方法で作動する
。液体冷却剤は、冷却剤ジャケットのブロック部分から
コンデンサ（又は冷い気候中のウオームアツプと低負荷
条件の間の迂回路）を通して絶えずポンプ移送され、冷
却剤の飽和温度以下の温度でエンジン冷却剤ジャケット
のヘッド部分へ戻され、それ故、燃焼室のドームの熱い
金属表面に沿って排気口の周りに生じた蒸気の若干の部
分が液体冷却剤の中に凝結する。液体冷却剤の中に凝結
されない蒸気は、最も高い領域から除去され、コンデン
サへ導かれてそごで凝結する。

凝結物は、冷却剤ジャケットの中へ戻される。

システムの設計は、液体冷却回路がらジャケットへ戻さ
れる液体冷却剤の温度が、上述のように比較的に高い全
体的温度でエンジンを運転する利益を得るのに十分に高
い温度であるが、然しヘッド冷却剤ジャケット内の蒸気
を凝結させることが可能で、且つポンプのキャビテーシ
ョンを防ぐためポンプから上流の液体回路の部分で冷却
剤の温　　　　　　　１度を十分に低く維持しうるよう
に十分に低い温度であるように設計されるべきである。

図面ば、垂直に向けられたピストンエンジンを示してい
る。本発明の冷却システムは、勿論、シリンダ軸線を垂
直に対して斜めに向は又は水平に向けて取付けられたエ
ンジンにおいて使用することができる。何れの場合にお
いても、蒸気は、冷却ジャケットの最も高い領域を求め
て行き、蒸気の出口はそれに対応して配置されるべきで
ある。

このシステムは、ワンケルエンジンに対しても使用しう
る。ヘッド冷却剤ジャケットに関する上述　＼のすべて
の説明は、ワンケルエンジンの燃焼部分と排気部分との
周りのジャケット付き領域に当てはまり、他方、ブロッ
ク冷却剤ジャケットの説明は、ワンケル燃焼室の掃除体
積部分の周りのジャケット付きｖｉＱに適用される。最
後に、本発明は、ヘッドのみが冷却されるエンジン、又
はシリンダ壁の掃除領域を包囲する領域の全部より小さ
い部分が液体冷却剤により冷却されるエンジンにおいて
用いることができる。

図面に示す装置においては、コンデンサば、凝結物が自
重で復帰するようにエンジンより上に取付けてあり、こ
れが好ましい。それにも拘らず、もしも必要ならば、コ
ンデンサを液体冷却剤の最高液面以下に配置して、凝結
物を機械的にポンプでエンジンへ戻すことができる。こ
のシステムの設計は、液面の上昇に順応するようにへ・
７ドより上方に蒸気出口導管内に体積を設け、コンデン
サへの導管内の蒸気の流れの制限を最少にすることに注
意を払うべきである。コンデンサ用として低速且つ低流
量のポンプで十分である。

第１図の実施態様において、回収コンデンサ７０は、コ
ンデンサ６４より低く取付けられ、凝結物がサイホン作
用でコンデンサ６４へ戻るように配置されている。別の
態様として、回収コンデ。

ンサをコンデンサ６４より高く取付け、凝結物の自重復
帰を可能とする９とができる。

本発明の方法と装置において、蒸発と凝結のサイクルは
、エンジンの停止後機能し続ける。液体冷却剤と接触す
るシリンダ内の若干の金属は、冷却剤の飽和温度より高
い温度にあり、金属の温度が冷却剤の飽和温度に達する
まで沸騰が続く。もしも液体循環ポンプが、エンジンで
駆動されるか又はエンジンの停止時に別の方法で止めら
れるならば、ヘッドジャケット内の冷却剤の温度は飽和
温度まで上昇する。液体冷却剤の中に凝結される蒸気の
量が少ない程、コンデンサに入る蒸気の量が増大する。

冷却剤の飽和温度より高い温度でエンジン内に貯えられ
た熱エネルギの量は、エンジンの運転中に冷却剤に与え
られる熱に比較して大きくないけれども、冷却中沸騰に
より相当な量の蒸気が発生する。コンデンサは、冷却中
に発生ずる蒸気並びにエンジンの運転中に遭遇する蒸気
を凝結させるために十分な容量をもつ必要がある。

゛　もしもポンプが、冷却相の間の冷却剤を循環さゼる
容量をもつならば、液体冷却剤を、冷却剤の飽和温度よ
り低く維持することができ、冷却中コンデンサに見られ
る蒸気の量は著しく減少される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化している冷却システムを備え
たエンジンの概略断面図である。 第２図は、本発明のもう１つの実施態様の概略図である
。 ２０．２６・・・冷却剤ジャケット、４２・・・熱交換
器、３８・・・ポンプ、２６・・・ヘッド部分、６４，
１１０・・・コンテン室内、６０・・・出口、２０・・
・孔部分、７０・・・回収コンデンサ、６８・・・圧力
安全弁、６６．１１４・・・ガス抜き管、２０・・・ブ
ロック部分、１１２・・・出口圧力安全弁装置、入口圧
力安全弁装置。 「 図面の浄８（内容に変更なし１ 手続補正書（方式） ％式％ ｌ、事件の表示　　　昭和６０年特許願第９９４４０号
３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称（氏名）工ヴアンス　クーリング　アソシエイツ４
、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和６０年７月３０日６、補正
の対象　　　　全図面 （ｌＡ、ｌ谷に聚丈７よし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃エンジンの冷却方法において： 大気圧下で約１３２℃より高い飽和温度を有する沸騰可
   能の液体冷却剤を、エンジン冷却剤ジャケット２０、２
   ６から熱交換器４２を通して冷却剤ジャケットへ戻して
   熱交換器内で熱放出を与えるように機械的にポンプ移送
   し、ポンプ３８により誘導された圧力低下の結果として
   冷却剤ジャケットの外側にある液体内で蒸気が形成され
   ず、燃焼室ドームと排気ランナとに隣接する場合より上
   の高さにある冷却剤ジャケットのヘッド部分２６の中の
   冷却剤の温度が、システム圧力下での冷却剤の飽和温度
   より低く維持され； 燃焼室ドームと排気ランナとに隣接する領域で液体冷却
   剤の局部化された沸騰により形成された蒸気を含み、ジ
   ャケット内の冷却剤の中で凝結するガス以外の実質的に
   すべてのガスを、冷却剤ジャケットのヘッド部分２６内
   の最高領域から通ずる少くとも１つの出口６０を通して
   、実質的に制限されない対流によりエンジン冷却剤ジャ
   ケットから連続的に除去し、それによって、エンジン冷
   却剤ジャケットのヘッド部分の大部分が、常に液体状態
   の冷却剤で満されて維持され； コンデンサ室６４又は１１０を含むコンデンサ装置へガ
   スを出口６４から導き； 凝結物をコンデンサ装置から冷却剤ジャケットへ戻す； 各工程を含む内燃エンジンの冷却方法。 ２、冷却剤が、本質的に、水と混和しうる少くとも１つ
   の物質からなり、与えられた任意の温度で水の蒸気圧よ
   り実質的に小さい蒸気圧を有する特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３、冷却剤の物質が、エチレングリコールと、プロピレ
   ングリコールと、テトラヒドロフルフリルアルコールと
   、ジプロピレングリコールとからなる群から選択される
   、特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、冷却剤が、本質的に、水と実質的に混和しない少く
   とも１つの物質からなり、与えられた任意の温度で水の
   蒸気圧より実質的に小さい蒸気圧を有する特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ５、冷却剤の物質が、２，２，４−トリメチル１−１，
   ３−ペンタンジオールモノノソブチレート、ジブチルイ
   ソプロパノールアミン、及び２−ブチルオクタノールか
   らなる群から選択される、特許請求の範囲第４項に記載
   の方法。 ６、液体冷却剤が、エンジン冷却剤ジャケットの孔部分
   ２０から循環され、冷却剤ジャケットのヘッド部分２６
   へ戻される特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７、液体凝結物が、コンデンサ室６４から冷却剤ジャケ
   ットへ自重により連続的に戻される特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ８、コンデンサ室の最高領域にあるガスを、回収コンデ
   ンサ７０へ導く工程であって、回収コンデンサ７０は、
   大気７２中へガス抜きされ、凝結可能ガスを中で凝結さ
   せるためのコンデンサ室よりも冷たくなり易い場所にあ
   る、工程と；液体凝結物を回収コンデンサからコンデン
   サ室へ導く工程と： を更に含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９、コンデンサ室内の圧力が回収コンデン室内の圧力を
   所定の量だけ超過するときを除き、コンデンサ室と回収
   コンデンサとの間に配置された圧力安全弁６８によって
   、コンデンサ室から回収コンデンサへのガスの移送を阻
   止する工程と；回収コンデンサ内の圧力と凝結物のヘッ
   ド圧力との和が、コンデンサ室内の圧力を所定の量だけ
   超過するときを除き、コンデンサ室と回収コンデンサと
   の間に配置された第２圧力安全弁６８によって、回収コ
   ンデンサからコンデンサ室への凝結物とガスの移送を阻
   止する工程と；を更に包含する特許請求の範囲第８項に
   記載の方法。 １０、コンデンサ内の圧力が、大気圧を所定の量だけ超
   過するときにのみ、コンデンサ室１１０の最高領域にあ
   るガスをガス抜き管１１４を通して大気中へ導く工程と
   ； 大気圧が、コンデンサ内の圧力を所定の量だけ超過する
   ときにのみ、周囲の空気をガス抜き管を通してコンデン
   サの中へ導く工程と； を更に含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １１、内燃エンジンを冷却するための装置においてエン
   ジンの各燃焼室と排気ランナとの少くとも一部の周りに
   設けられ、大気圧下で１３２℃以上の飽和温度を有する
   沸騰可能の液体冷却剤を入れられる冷却剤ジャケット２
   ０、２６と；熱交換器４２と、冷却剤を冷却剤ジャケッ
   トから熱交換器を通して冷却剤ジャケットへ戻して循環
   させるための機械的ポンプ装置３８と、を含む液体冷却
   回路であって、ポンプ３８により誘導された圧力低下の
   結果として液体冷却回路内に蒸気が形成されないように
   、及び燃焼室ドームと排気ランナとに隣接する場所より
   高い所にある冷却剤ジャケットのヘッド部分２６の中の
   冷却剤の温度が、システム圧力に対する冷却剤の飽和温
   度未満に維持されるように、熱交換器内で熱放出を与え
   る液体冷却回路と； ジャケット内の冷却剤の中に凝結するガス以外の、燃焼
   室ドームと排気ランナとに隣接する領域における液体冷
   却剤の局部化した沸騰により形成された蒸気を含む実質
   的にすべてのガスを、実質的に制限されない対流により
   冷却剤ジャケットから連続的に除去し解放するようにな
   っている、冷却剤ジャケット２０、２６内の最高領域か
   らの少くとも１つの出口６０と；を含み、 それによって、燃焼室ドームと排気ランナとの周りの領
   域にある冷却剤ジャケットの主要部分が、常に液体相の
   冷却剤で満されて維持されていることと； 冷却剤ジャケットから出口６０を通して除去され解放さ
   れたガスを受入れ、そのガスの凝結可能の成分を凝結さ
   せるためのコンデンサ室６４を含むコンデンサ装置と； 凝結物をコンデンサ装置から冷却剤ジャケットへ戻すた
   めの復帰装置６２と； を包含する、内燃エンジンを冷却するための装置。 １２、冷却剤が、本質的に、水と混和しうる少くとも１
   つの物質からなり、任意の与えられた温度における水の
   蒸気圧より実質的に小さい蒸気圧を有する、特許請求の
   範囲第１１項に記載の装置。 １３、冷却剤の物質が、エチレングリコール、プロピレ
   ングリコール、テトラヒドロフルフリルアルコール及び
   ジプロピレングリコールからなる群から選択されたもの
   である特許請求の範囲第１２項に記載の装置。 １４、冷却剤が、本質的に、水と実質的に混和しない少
   くとも１つの物質からなり、任意の与えられた温度にお
   ける水の蒸気圧より実質的に小さい蒸気圧を有する特許
   請求の範囲第１１項に記載の装置。 １５、冷却剤の物質が、２，２，４−トリメチル１−１
   ，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、ジブチル
   イソプロパノールアミン、及び２−ブチルオクタノール
   からなる群から選択されたものである特許請求の範囲の
   第１４項に記載の装置。 １６、液体冷却回路が、冷却剤を冷却剤ジャケットのブ
   ロック部分２０から循環させ、液体冷却剤を冷却剤ジャ
   ケットのヘッド部分２６へ戻すようになっている特許請
   求の範囲第１１項に記載の装置。 １７、コンデンサ室６４又は１１０が、冷却剤ジャケッ
   トからの出口の高度より高い高度に配置され、復帰装置
   ６２が、凝結物をコンデンサ室から冷却剤ジャケットへ
   自重により復帰させる、特許請求の範囲第１１項に記載
   の装置。 １８、コンデンサ室が、該室の最高領域に該室の入口か
   ら遠い所に配置されたガス抜き管６６又は１１４を有す
   る特許請求の範囲第１７項に記載の装置。 １９、コンデンサ装置が、回収コンデンサ７０とガス抜
   き管６６とを更に含み、ガス抜き管６６は、コンデンサ
   容器のガス抜き管と回収コンデンサとを結合し且つ回収
   コンデンサのほぼ最下方部に開口しており、回収コンデ
   ンサは、その最高領域から大気中へガス抜き７２され且
   つコンデンサ室の場所より冷たくなり易い場所に配置さ
   れ、それによって、コンデンサ室内の圧力が回収コンデ
   ンサ内の圧力を越えるとき、コンデンサ室の最高領域に
   あるガスが、回収コンデンサの中へ導かれてその中で凝
   結可能ガスを凝結させ且つ凝結不能ガスを抜き、回収コ
   ンデンサ内の圧力が、コンデンサ室内の圧力とガス抜き
   管内の凝結物の量のヘッド圧力との和を越えるときは何
   時でも、回収コンデンサ内にある凝結物とガスとが、回
   収コンデンサからコンデンサ室へ導かれる、特許請求の
   範囲第１８項に記載の装置。 ２０、コンデンサ室内の圧力が回収コンデンサ内の圧力
   を所定の量だけ超過するときを除き、コンデンサ室から
   回収コンデンサへのガスの通過を阻止するため、コンデ
   ンサ室と回収コンデンサとの間に配置された第１圧力安
   全弁装置６８と；回収コンデンサ内の圧力が、コンデン
   サ室内の圧力とガス抜き管内の凝結物のヘッド圧力との
   和を所定の量だけ超過するときを除き、回収コンデンサ
   からコンデンサ室へ凝結物とガスとの通過を可能とする
   ため、コンデンサ室と回収コンデンサとの間に配置され
   た第２圧力安全弁装置６８と； を更に包含する特許請求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１、コンデンサ室１１０内の圧力が、大気圧を所定の
   量だけ超過するときを除き、コンデンサ１１０から大気
   中へのガスの通過を阻止するため、ガス抜き管１１４に
   配置された出口圧力安全弁装置１１２と； 大気圧が、コンデンサ室内の圧力を所定の量だけ超過す
   るときを除き、大気中からコンデンサ室への周囲の空気
   の通過を阻止するため、ガス抜き管に配置された入口圧
   力安全弁装置１１２を更に含む特許請求の範囲第１８項
   に記載の装置。