JPS6183419A

JPS6183419A - 内燃機関の沸騰冷却装置

Info

Publication number: JPS6183419A
Application number: JP20294284A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Aoki; 青木　弘文
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-04-28

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〉本発明は、ウォータジャケット　コンデンサ等からなる
冷媒循環系内に所定量の冷媒を封入し、ウォータジャケ
ット内で液相冷媒を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関する。

〈従来の技術〉自動車用内燃機関に用いられている周知の水冷式冷却装
置にあっては、ウォータジャケントの求人口部と水出口
部との間などで相当な温度差を生じ、均一な冷却を実現
することが難しいと共に、ラジェータにおける熱交換効
率に自ずから限界があることからラジェータや冷却ファ
ンが大型にならざるを得ない。

このような点から、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（例えば特公昭５７−５
７６０８号公法、特開昭５７−６２９１２号公報参照）
。これは基本的には、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、その発生蒸気を外部のコン
デンサに導いて凝縮液化させた後に、再度ウォータジャ
ケット内に循環供給する構成であって、この冷媒の相変
化を利用した冷却装置によれば、冷却水の単純な温度変
化を利用した水冷式のものに比べて極めて少量の冷却水
の循環で要求放熱量を満足でき、かつコンデンサを従来
のラジェータよりも大巾に小型化でき、しかも機関各部
の温度分布の均一化が図れる等の利点が指摘されている
。

ところが、このように種々の利点を有すると考えられて
いる沸騰冷却装置も実際には実用化されるに至っていな
い。すなわち上記特公昭５７−５７６０８号公報や特開
昭５７−６２９１２号公報等に記載のものは、冷媒循環
系が一部で大気に開、放された非密閉構造となっており
、蒸気化した冷媒の損失が実用上無視できない程度に大
きく、しかも系内から不凝縮気体である空気を完全に除
去することが困難であるため、残留空気によって冷却性
能が著しく低下する等の問題を有していた。

本出願人は上記のような実情に鑑み、密閉した冷媒循環
系内に所定量の冷媒を封入して沸騰・凝縮のサイクルを
行わせるようにした沸騰冷却装置を先に提案している（
特願昭５８−１４５４７０号、特願昭５９−１００１５
７号、特願昭５９−１４０３７８号等）。これらの装置
では、例えば始動時に系内を一旦液相冷媒で満たした後
に空気の侵入を防止しつつ余剰冷媒をリザーバタンクに
排出することによって密閉系内に所定量の冷媒を封入す
るようにしてあり、機関運転中は、冷媒供給ポンプによ
りウォータジャケットに発生蒸気相当分の液相冷媒を循
環供給し、常に所定レベル以上に液相冷媒の液面を保っ
て燃焼室壁等の確実な。

冷却を図っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、このような沸騰冷却装置においても、冷
媒循環系から完全に空気を除去することは困難で、わず
かながらではあるが空気が混入していることがあり、運
転を続けるうちに、この空気が系内の一部、具体的には
コンデンサに集められることがわかった。、これは本発
明者らが運転中のコンデンサ内の様子をサーモピュアに
よって過影したことによって明らかになったもので、第
１４図にハンチングで示される部分に空気が封じ込めら
れて低温になっていることから確認された。尚、５１は
蒸気入口、５２はロアタンクである。

そして、このようなコンデンサ内への空気の集中と滞留
により、コンデンサの放熱面積を確保すべくコンデンサ
内の液相冷媒の液面が所定のレベルより低く保たれてい
て、かつ冷却ファンが回転していても、空気により実質
的に放熱面積が狭められてしまうので、系内の温度を設
定温度に保てなくなってしまい、温度制御が困難となる
他、冷却ファンの連続運転を余儀なくされるため、冷却
ファンの運転時間の増大に伴う騒音の増加を招くという
問題点があった。

そこで本発明は、冷媒循環系内の空気の溜まる部位から
運転中に空気を抜くことを可能にした沸騰冷却装置を提
供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉本発明は、上記の目的を達成するため、冷媒循環系の系
外に系内より低い負圧状態の負圧タンクを設けると共に
、系内の空気の溜まる部位と負圧タンクとを連通・遮断
する弁装置を設けるようにした。

く作用〉こうして、負圧タンク内の負圧を利用して、空気混入時
に系内の空気の溜まる部位から空気を排出させるのであ
る。

〈実施例〉第１図は本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、１はウォータジャケット２を備え
てなる内燃機関、３は気相冷媒を凝縮するためのコンデ
ンサ、４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２は、内燃機関１のシリンダ及
び燃焼室の外周部を包囲するようにシリンダブロック５
及びシリンダヘッド６の両者に亘って形成されたもので
、通常気相空間となる上部が各気筒で互いに連通してい
ると共に、その上部の適宜な位置に蒸気出ロアが設けら
れている；この蕩気出ロアは、接続管８及び蒸気通路９
を介してコンデンサ３の後述するアッパタンク１１に連
通しており、かつ上記接続管８には、冷媒循環系の最上
部となる排出管取付部８ａが上方に立ち上がった形で形
成されていると共に、その上端開口をキャップ１０が密
閉している。

上記コンデンサ３は、上記蒸気通路９が接続されるアッ
パタンク１１と、上下方向の微細なチューブを主体とし
たコア部１２と、このコア部１２で凝縮された液化冷媒
を一時貯留する冷媒タンクとしてのロアタンク１３（必
ずしもコンデンサ３と一体であることを要しない。）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
を受は得る位置に設置され、更にその前面あるいは背面
に、強制冷却用の電動式冷却ファン１４を備えている。

そして、上記ロアタンク１３にはその下部に冷媒循環通
路１５の一端が接続されている。冷媒循環通路１５の他
端は、上記ウォータジャケット２の゛シリンダヘッド６
側の冷媒人口２ａに接続されており、中間部には、冷媒
供給ポンプ４が介装され、更にこのポンプ４と冷媒人口
２ａとの間に後述する第２電磁弁２２が介装されている
。

以上のウォータジャケット２−蒸気通路９−コンデンサ
３−ロアタンク１３−冷媒供給ボンブ４−第２電磁弁２
２−ウォータジャケット２の経路によって冷媒循環系が
構成されている。

次に１６はリザーバタンクを示し、このリザーバタンク
１６は上記冷媒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、上記ウォータジャケット２と
略等しい高さ位置に設置されている。１７はキャップを
示している。そして、このリザーバタンク１６の上部空
間は大気導入通路３０により後述する第５電磁弁３１を
介して大気に開放されるようになっている。

上記冷媒循環系の最上部となる接続管８の排出管取付部
８ａには、系内の空気を排出するため、常閉型の第１電
磁弁１８を介して空気排出通路１９が接続されており、
かつ空気排出時に同時に溢れ出る液相冷媒を回収するた
め、この空気排出通路１９の先端部は上記リザーバタン
ク１６内に開口している。

また、上記リザーバタンクＩ６の底部に補助冷媒通路２
０．２１が接続されている。一方の補助冷媒通路２０°
は三方弁である第２電磁弁２２を介して上記冷媒循環通
路Ｉ５に接続されている。第２電磁弁２２は、消磁状態
では冷媒循環通路１５を遮断して補助冷媒通路２０によ
りロアタンク１３とリザーバタンク１６とを冷媒供給ポ
ンプ４を介して連通状態（流路Ａ）にし、励磁状態では
補助冷媒通路２０を遮断して冷媒循環ａ路１５を連通状
態（流路Ｂ）にするものである。

そして、上記冷媒供給ポンプ４としては、正逆両方向に
液相冷媒を圧送できるものが用いられており、第２電磁
弁２２が流路Ａの状態で冷媒供給ポンプ４を正方向に駆
動すれば、ロアタンク１３からリザーバタンク１６へ液
相冷媒を強制排出でき、逆方向に駆動すれば、リザーバ
タンク１６からロアタンク１３へ液相冷媒を強制的に導
入でき、更に第２電磁弁２２が流路Ｂの状態で冷媒供給
ポンプ４を正方向に駆動すれば、ロアタンク１３からウ
ォータジャケット２へ液相冷媒を循環供給することがで
きる。

そして、他方の補助冷媒通路２１はロアタンク１３の比
較的上部に接続されていて、その途中には常開型の第３
電磁弁２３が介装されている。

次に２４はサージタンクを示し、このサージタンク２４
には、負圧源（例えばガソリン機関であれば吸気マニホ
ールド、ディーゼル機関であればバキュームポンプ）に
チェック弁２５を介して接続された負圧導入通路２６が
三方弁である第４電磁弁２７を介して接続されている。

そして、上記コンデンサ３のロアタンク１３の上部にチ
ェック弁２８を有する空気排出通路２９が接続され、こ
の空気排出通路２９は上記第４電磁弁２７を介してサー
ジタンク２４に接続されている。ここで、上記第４電磁
弁２７は、消磁状態で空気排出通路２９を遮断して負圧
導入通路２６とサージタンク２４とを連通状態（流路Ａ
）にし、励磁状態で負圧導入通路２６を遮断して空気排
出通路２９とサージタンク２４とを連通状態（流路Ｂ）
にするものである。したがって、サージタンク２４が系
外にあって系内より低い負圧状態の負圧タンクをなし、
第４電磁弁２７が系内の空気の溜まる部位であるコンデ
ンサ３と負圧タンクであるサージタンク２４とを連通・
遮断する弁装置をなす。

また、上記サージタンク２４には、リザーバタンク１６
への大気導入通路３０に設けられた三方弁である第５電
磁弁３１からの大気導入通路３２が接続されている。第
５電磁弁３１は、励磁状態でサージタンク２４への大気
導入通路３２を遮断してリザーバタンク１６への大気導
入通路３０を連通状態（流路Ａ）にし、消磁状態でリザ
ーバタンク１６への大気導入通路３０を遮断してサージ
タンク２４への大気導入通路３２を連通状態（流路Ｂ）
にするものである。

更に、上記サージタンク２４の底部にはチェック弁３３
を介して冷媒戻し通路３４の一端が接続され、その他端
は上記リザーバタンク１６の底部に接続されている。

上記各電磁弁１８．２２．２３．２７．３１、冷媒供給
ポンプ４及び冷却ファン１４は、マイクロコンピュータ
内蔵の制御装置３５によって駆動制御されるもので、具
体的には、ウォータジャケット２に設けた第１液面セン
サ３６、温度センサ３７、ロアタンク１３に設けた第２
液面センサ３８、及び冷媒循環系最上部に設けた負圧ス
イッチ３９の各検出信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液面センサ３６．３８は例えばリ
ードス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あって、第１液面センサ３６はそ
の検出レベルがシリンダへ・ノド６の略中間程度の高さ
位置に設定され、かつ第２液面センサ３８はその検出レ
ベルが補助冷媒通路２１の開口よりも僅かに上方で空気
排出通路２９の開口よりも下方の高さ位置に設定されて
いる。また温度センサ３７は例えばサーミスタ等からな
り、上記第１液面センサ３６の若干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。また負圧スイッ
チ３９は、大気圧と系内圧力との差圧に応動するダイヤ
フラムを用いたもので、高地。

低地等に拘らず使用環境下における大気圧に対し系内が
負圧であるか否かを検出しており、具体的には一りＯｎ
＋ｍＨｇ〜−３Ｏｎ＋ｍＨｇ程度に作動圧を設定しであ
る。

尚、その他の機関運転条件を検出する各種センサが用い
られるが、これについては図示していない。

第２図〜第１１図は、上記制御装置３５において実行さ
れる制？Ｉｎの内容を示すフローチャートであって、以
下、機関の始動から停止までの流れに沿ってこれを説明
する。

第２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（エンジンキーＯＮ）により制御が開始される
と、ステップ１　（図ではＳｌと表しである。以下同様
）のイニシャライズ処理（ＲＡＭクリア、ＰＩＡイニシ
ャルセント、割込み許可等）を行った後に、先ずその始
動が初期始動であるか再始動であるか、具体的には温度
センサ３７による検出温度が所定温度（例えば４５℃）
より高いか否かをステップ２において判定する。所定温
度以下つまり未暖機状態の初期始動であれば、ステップ
３の空気排出制御を経てからステップ４の暖機制御へ進
み、以後は温度制御、液面制御等のステップ５〜ステツ
プ１１の制御ループをキーＯＦＦ時まで繰り返し行う。

一方、ステップ２で所定温度以上の場合、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ステップ
３の空気排出制御は省略する。

また、その制御中にキーＯＦＦの信号が入力されると、
第３図に示す割込み制御ルーチンが実行され、ステップ
１２のキーＯＦＦ制御による一定の処理を経た後に電源
がＯＦＦとなって一連の制御が終了する。

第４図はステップ３の空気排出制御のフローチャートを
示すものである。尚、この機関始動の際に、通常冷媒循
環系内は液相冷媒（例えば水と不凍液との混合液）でほ
とんど満たされた状態にあり、またリザーバタンク１６
には系内を完全に満たし得る以上の液相冷媒が貯留され
ている。空気排出制御は、この状態から更に系内を完全
に満水状態とすることによって空気を排出するものであ
り、先ずステップ３１で第１電磁弁１８を開、第２電磁
弁２２を流路Ａ、第３電磁弁２３を閉、第４電磁弁２７
を流路Ａ、第５電磁弁３１を流路Ａと夫々制御し、ステ
ップ３２で冷媒供給ポンプ４を逆方向へ駆動開始する。

これにより、リザーバタンク１６内の液相冷媒が補助冷
媒通路２０を介して系内に導入される。

これは、ステップ３３で所定時間、具体的には系内を満
水にするに十分なように予めソフトウェアタイマＴ１に
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１９を介して系外のりサーバタンク１６
側に強制的に排出される。

そして、所定時間経過した時点で冷媒供給ポンプ４をＯ
ＦＦ　（ステップ３４）とすると共に、タイマＴ、をク
リア（ステップ３５）シ、次の暖機側？Ｂ　（ステップ
４）へ進む。

第５図はステップ４の暖機制御のフローチャートを示す
ものである。先ずステップ４１で第１電磁弁１８を閉、
第２電磁弁２２を流路Ｂ、第３電磁弁２３を開、第４電
磁弁２７を流路Ａ、第５電磁弁３１を流路Ａと夫々制御
する。暖機制御に進んで来た時点では、コンデンサ３内
は当然液相冷媒で満たされた状態にあるから、コンデン
サ３の放熱能力は極めて低く抑制され、その結果ウォー
タジャケット２内の冷媒温度が速やかに上昇して、やが
て沸騰が始まる。暖機制御は、基本的にはウォータジャ
ケット２内の冷媒温度が目標温度に上昇するまで第３電
磁弁２３を開（ステップ４１）としてロアタンク１３と
リザーバタンク１６とを連通状態に保ったまま待機する
ものであり、ステップ４２で設定温度を算出し、ステッ
プ４３で温度センサ３７による実際の検出温度と設定温
度との比較を行い、検出温度が「設定温度＋２．０°Ｃ
（α３）」となったときに、ステップ４５で第３電磁弁
２３を閉として系内を密閉状態にし、この制御を終了す
る。上記の設定温度（ステップ４２）は、機関の負荷や
回転速度等の運転条件に応じて随時最適に設定されるも
ので、例えは８０〜１１０℃程度の範囲内で定められる
（以下のステップ５１．ステップ６７、ステップ７４に
おいても同様である）。

一方、この暖機制御の間、系内は大気圧下に開放されて
いるため、設定温度が略１００℃を越える場合等では、
発生蒸気圧によって系内の液相冷媒がリザーバタンク１
６に押出される結果、冷媒温度が設定温度に達する前に
、ウォータシャケ・ノド２内の液面やロアタンク１３内
の液面が過度に低下する。これに対処するため、何れか
一方の液面が第１液面センサ３６あるいは第２液面セン
サ３８の設定レベルを下廻ったとき（ステップ４４でＮ
ｏのとき）には、直ちに系内を密閉（ステップ４５）シ
て、この制御を終了する。

暖機制御の終了後は、前述したようにステップ５〜ステ
ツプ１１の制御ループが繰り返されることになる。

このｉｌｌ　’＜Ｈループは、冷却ファンＬ４（７）Ｏ
Ｎ−ＯＦＦにより微細な温度制御を行うステップ５のフ
ァン制′４Ｂ（第６図）と、液相冷媒の循環供給により
ウォータジャケット２内の液面を設定レベル以上に保つ
ステップ６の液面制御（第７図）と、検出温度が目標と
する設定温度から比較的大きく離れた場合に実質的放熱
面積の拡大あるいは縮小を行うステップ９のコンデンサ
内水位低下制御（第８図）及びステップ１０のコンデン
サ内水位上昇制御（第９図）と、コンデンサ３内から空
気抜きを行うステップ１１の緊急時空気排出制御（第１
０図）とに大別される。

先ず、前述したように、暖機制御において検出温度が「
設定温度＋２．０°Ｃ（α３）」となった状態でこの制
御ループに進んで来た場合について説明すると、第６図
のステップ５２．ステップ５３で冷却ファン１４をＯＮ
とすると共に、既にステップ７における上限温度〔設定
温度＋２．０℃（α３）〕を越えており、かつステップ
８におけるロアタンク１３内の液面の設定レベルを越え
ているので、直ちにステップ９に進んで、第８図のコン
デンサ内水位低下制御に入る。

このコンデンサ内水位低下制御（第８図）は、コンデン
サ３内の液相冷媒を冷媒供給ポンプ４により第２電磁弁
２２及び補助冷媒通路２０を介してリザーバタンク１６
へ強制的に排出しくステップ６１゜ステップ６２）、コ
ンデンサ３内の液面を低下させて放熱能力を高めるもの
であり、その排出は検出温度が「設定温度＋１゜０℃（
α、）」の温度に低下するまで継続され（ステップ６７
、ステップ６８）、最後に系内を密閉（ステップ６９）
シて終了する。

上記の終了温度は、冷却ファン１４のみに依存する条件
であるステップ７の上限温度〔設定温度＋２．０℃（α
３）〕と下限温度〔設定温度−４，０℃（α４）〕の範
囲内で、かつ設定温度より若干高温側に設定しであるが
、これは液面の下降に対する温度変化の応答性を考慮し
たものである。また、上記冷媒排出中にも、ウォータジ
ャケット２内では冷媒が沸騰し続けるので、徐々にその
液面が低下して行くが、このウォータジャケット２内の
液面が設定レベル以下となった場合には、第２電磁弁２
２を一時流路Ｂに切換えてコンデンサ３からウォータジ
ャケット２へ液相冷媒の補給を行い（ステップ６３〜ス
テツプ６５）、第１液面センサ３６の設定レベルに維持
する。尚、万一コンデンサ３内の液面を最大限に低下さ
せても放熱能力不足が回避できずに、第２液面センサ３
８による設定レベルにまで液面が下降してしまった場合
には、蒸気の流出を防止するために、直ちにこの制御を
終了する（ステップ６６）。また同様の理由からステッ
プ８でロアタンク１３内の液面が第２液面センサ３８の
設定レベル以下である場合には、コンデンサ内水位低下
制御を行わない。

一方、上記のようにコンデンサ３内の液面が適宜に制御
されて機関発熱量とコンデンサ３の放熱量とが、その沸
点の下で略平衡し、系内が密閉された後は、第６図に示
したファン制御（ステップ５）と第７図に示した液面制
御（ステップ６）とを繰り返し行う。上記ファン制御に
おいては、系内温度を更に高精度に、具体的には「設定
温度子０．５℃（αＩ）Ｊと「設定温度−０，５°Ｃ（
α２）」との間に維持するように冷却ファン１４をＯＮ
・ＯＦＦ制御（ステップ５２〜ステツプ５４）する。ま
た上記液面制御においては、ウォータジャケット２内の
液面が設定レベル以下となった場合に、冷媒供給ポンプ
４をＯＮにしてコンデンサ３側からウォータジャケット
２へ液相冷媒を補給し、その液面を設定レベルに維持す
る（ステップ５６〜ステツプ５８）。

また車両走行風の増大などの外乱や、運転条件の変化に
伴う設定温度自体の変化によって、系内温度がステップ
７の下限温度〔設定温度−４，０°Ｃ（α４）〕を下廻
った場合には、ステップ１０に進んで、第９図に示すコ
ンデンサ内水位上昇制御を開始する。

このコンデンサ水位上昇制御（第９図）は、リザーバタ
ンク１６内の液相冷媒をコンデンサ３側に導入してコン
デンサ３内の液面を上昇させることにより放熱能力を抑
制する制御である。尚、この実施例においては、液相冷
媒の導入に際して、冷媒供給ポンプ４の逆方向駆動によ
る強制導入と、系内外の圧力差を利用した冷媒導入とを
併用している。すなわち、負圧スイッチ３９の信号に基
づく判定（ステップ７１）により、系内が負圧下にある
場合には、第２電磁弁２２を流路Ｂ、第３電磁弁２３を
開（ステップ７２）とし、補助冷媒通路２１を介して系
内外の圧力差を利用した冷媒導入を行う。この冷媒導入
は、検出温度が「設定温度−３，０℃（α６）」の温度
に上昇するまで継続（ステップ７４゜ステップ７５）さ
れ、最後に系内を密閉（ステップ７６）シて終了する。

上記の終了温度は、やはり液面の上昇に対する温度変化
の応答性を考慮したものである。また、この冷媒導入中
にウォータジャケット２内の液相冷媒が不足した場合に
は、冷媒供給ポンプ４による冷媒補給のための液面制御
を行う　（ステップ７３、第７図参照）。

系内が正圧下にある場合、あるいは上述の冷媒導入中に
正圧となった場合には、第３電磁弁２３を閉（ステップ
７７）とし、第２電磁弁２２の流路Ａへの切換えと冷媒
供給ポンプ４の逆方向駆動とによりリザーバタンク１６
からコンデンサ３内へ液相冷媒を強制導入する（ステッ
プ７９．ステップ８０）。

この強制導入の場合も、検出温度が「設定温度−３，０
℃（α６）」の温度に上昇するまで￥ａ統される（ステ
ップ７４．ステップ７５）。また、この冷媒厚人中にウ
ォータジャケット２内の液相冷媒が不足した場合には、
第２電磁弁２２を流路Ｂに一時切換えて冷媒供給ポンプ
４を正方向駆動し、冷媒の補給を行う　（ステップ７８
．ステップ８１．ステップ８２）上記のコンデンサ内水
位上昇制御の結果、系内温度がステップ７の上限温度〜
下限温度に逗かれた後は、やはり前述した冷却ファン１
４のみによる温度制御（ステップ５１〜ステツプ５４）
が行われる。

このように、コンデンサ３内の液面制御は、系内温度を
常に「設定温度＋２．０°Ｃ」と「設定盆度−４，０°
Ｃ」の範囲内（ステップ７）に導くように行われるもの
であり、例えば運転条件の急変により設定温度が大きく
変化した場合にも、コンデンサ３の放熱能力を広範囲に
、かつ速やかに変化させ得ると共に、これによる凝縮量
変化が直ちにウォータジャケット２側冷媒の沸騰の抑制
、促進として影響を及ぼすので、極めて良好に設定温度
に゛追従させることができる。そして、冷却ファン１４
の制御は、系内温度を更に「設定温度±０．５℃」の範
囲内（ステップ５２）に導くように行われ、これによっ
て一層高精度でかつ応答性の良い温度制御が達成される
のである。

一方、ステップ７での判定で検出温度が「設定温度＋２
．０℃（α、）」以上であり、かつステップ８での判定
でロアタンク１３内の液面が設定レベル以下の場合は、
Ｓｌｌに進んで、第１０図の緊急時空気排出制御に入る
。

この緊急時空気排出制御（第１０図）は、コンデンサ３
のロアタンク１３内の液面が設定レベルより低下してい
て見打トげ上は放熱面積が確保されているのに、冷却フ
ァン１４が回転しても温度センサ３７による検出温度が
設定温度をはるかに越えている場合は、コンデンサ３内
に空気が集中して滞留し放熱面積が実質的に狭められて
いるものとみなして、コンデンサ３内から空気を抜くも
のである。

尚、この緊急時空気排出制御に入る前まで第４電磁弁２
７は流路Ａの状態に保たれ、この第４電磁弁２７により
サージタンク２４は負圧導入通路２６及びチェック弁２
５を介して負圧源と連通しており、サージタンク２４内
には吸気マニホールド負圧の場合でも一４００ｍｍｔ１
ｇ以下の負圧が貯えられている。

この緊急時空気排出制御に入ると、先ずステップ９１で
冷却ファン１４がＯＮか否か判定し、ＹＥＳの場合は、
次にステップ９２で温度センサ３７による検出温度が「
設定温度＋５．０°Ｃ（α７）」以上か否かを判定する
。ここでＹＥＳの場合は、ステップ９３で第４電磁弁２
７を流路Ｂに切換える。

すると、コンデンサ３のロアタンク１３の上部空間がチ
ェック弁２８を有する空気排出通路２９を介して負圧が
貯えられているサージタンク２４と連通し、サージタン
ク２４内の負圧によりロアタンク１３の上部空間から空
気を吸引してサージタンク２４に排出させる。これは、
第６図の温度制御において冷却ファン１４をＯＦＦする
条件である検出温度が「設定温度−０，５°Ｃ（α２）
」以下となるまで（ステップ５５）続けられる。

この場合、系内が負圧となっている減圧沸騰時（２５０
ｍｍＨｇ程度）でも、空気抜きが可能である。

次に第１１図は、エンジンキーがＯＦＦ操作された場合
に割込み処理されるステップ１２のキーＯＦＦ制御を示
している。

これは、先ず設定温度を８０℃にセット（ステップ１０
４）することによって、前述したコンデンサ内水位低下
制御を行わせ、コンデンサ３の放熱能力を最大限に利用
するようにすると共に、最大１０秒程度冷却ファン１４
を駆動して強制冷却（ステップ１０５、　　ステップ１
０６．ステップ５３）シ、系内が十分に低い温度（例え
は８０℃）になる（ステップ１０３）か、系内が負圧状
態になる（ステップ１０７）か、あるいは一定時間（例
えば６０秒）経過したこと（ステップ１０８）を条件と
して電源を○ＦＦ（ステップ１０９）とする。

この電源ＯＦＦにより、常閉型の第１電磁弁１８は閉、
第２電磁弁２２は流路Ａ、常開型の第３電磁弁３は開、
第４電磁弁２７は流路Ａ、第５電磁弁３１は流路Ｂにな
る。したがって、系内の温度低下つまり圧力低下に伴っ
てリザーバタンク１６から補助冷媒通路２１及び第３電
磁弁２３を介して液相冷媒が自然に導入され、最終的に
は系全体が液相冷媒で満たされた状態となって次の始動
に備えることになる。

また、サージタンク２４内の底部には緊急時空気排出制
御の際に空気と一緒に吸引された冷媒が少量溜まってい
るが、第５電磁弁３１が流路Ｂに切換えられることによ
り、サージタンク２４が大気に開放される結果、サージ
タンク２４の底部からチェック弁３３及び冷媒戻し通路
３４を経てリザーバタンク１６内に冷媒が戻される。し
たがって、空気と一緒に排出されてしまった冷媒をｍ開
停止後に回収することかでき、系内の冷媒量が著しく減
ることはない。

一方、上記のキーＯＦＦ制御中に再度エンジンキーがＯ
Ｎ操作される場合もあるが、この場合にはステップ１０
２の判断によりステップ１１０へ進み、予め退避させた
（ステップ１０１）情報に基づいて冷却ファン１４及び
設定温度を復帰させると共に、ステップ１０５．ステッ
プ１０８のソフトウェアタイマＴ　ｚ　＋Ｔ３をクリア
（ステップ１１１）　Ｌ、キーＯＦＦ前に進行していた
制御状態に戻るのである。

第１２図及び第１３図には他の実施例を示す。

この実施例は、緊急時空気排出制御においてステップ９
２でのウォータジャケット２内の冷媒温度の判定に代え
て、コンデンサ３内の温度を判定するようにしたもので
あり、第１２図に示される如くコンデンサ３内に臨ませ
て温度センサ４０を取付け、第１３図のフローチャート
に示される如くステップ９２の代わりにステップ９２″
を設けて、コンデンサ３内の温度が空気の混入により「
設定温度−５，０℃（α８）」以下に低下したときに第
４電磁弁２７を流路Ｂに切換えて空気の排出を行うよう
にしている。その他は同じであり、省略する。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば、運転中に系内の空
気の溜まる部位から空気を抜くことができ、しかも減圧
沸松下でもそのまま空気抜きが可能であり、系内の温度
制御が良好になると共に、冷却ファンの過度の運転によ
る騒音の増大を防止できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図〜第１
１図は同上一実施例における制御の内容を示すフローチ
ャート、第１２図は他の実施例を示す構成図、第１３図
は同上他の実施例における緊急時空気排出制御のフロー
チャート、第１４図はコンデンサ内への空気が滞留する
様子を示す概略図である。 ■・・・機関　　２・・・ウォータジャケット　　３・
・・コンデンサ　　４・・・冷媒供給ポンプ　　７・・
・蒸気出口　　１３・・・ロアタンク　　１４・・・冷
却ファン１６・・・リザーバタンク　　１８・・・第１
電磁弁　　１９・・・空気排出通路　　２０．２１・・
・補助冷媒通路　　２２・・・第２電磁弁　　２３・・
・第３電磁弁　　２４・・・サージタンク　　２６・・
・負圧導入通路　　２７・・・第４電硼弁２９・・・空
気排出通路　　３１・・・第５電磁弁　　３４・・・冷
媒戻し通路　　３５・・・制御装置　　３６・・・第１
液面センサ　　３７・・・温度センサ　　３８・・・第
２液面センサ３９・・・負圧スイッチ　　４０・・・温
度センサ特許出願人　　日産自動車株式会社代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄第５図第６図第７図譲　８　叉第１０図第１１図第１３図第１４図龜Ｂ−ｓ、ｏ℃

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液相冷媒を貯留すると共に上部に蒸気出口を有す
る機関のウォータジャケットと、上記蒸気出口に接続さ
れて気相冷媒を凝縮液化すると共に下部に冷媒タンクを
有するコンデンサと、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を含み、
所定量の冷媒を封入した状態で密閉される冷媒循環系を
備えた内燃機関の沸騰冷却装置において、上記冷媒循環
系の系外に系内より低い負圧状態の負圧タンクを設ける
と共に、系内の空気の溜まる部位と上記負圧タンクとを
連通・遮断する弁装置を設けたことを特徴とする内燃機
関の沸騰冷却装置。
（２）上記空気の溜まる部位がコンデンサ内である特許
請求の範囲第１項記載の内燃機関の沸騰冷却装置。
（３）弁装置が、コンデンサ内の液面を検出する手段と
、コンデンサに付設された冷却ファンの作動を検出する
手段と、ウォータジャケット内の温度を検出する手段と
からの信号に基づいて作動するものである特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の内燃機関の沸騰冷却装置。
（４）弁装置が、コンデンサ内の液面を検出する手段と
、コンデンサに付設された冷却ファンの作動を検出する
手段と、コンデンサ内の温度を検出する手段とからの信
号に基づいて作動するものである特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の内燃機関の沸騰冷却装置。