JPS6258011A - Evaporative-cooling device for internal combustion engine - Google Patents

Evaporative-cooling device for internal combustion engine

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JPS6258011A
JPS6258011A JP19826985A JP19826985A JPS6258011A JP S6258011 A JPS6258011 A JP S6258011A JP 19826985 A JP19826985 A JP 19826985A JP 19826985 A JP19826985 A JP 19826985A JP S6258011 A JPS6258011 A JP S6258011A
Authority
JP
Japan
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refrigerant
condenser
water jacket
heater
liquid phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP19826985A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Hayashi
義正 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP19826985A priority Critical patent/JPS6258011A/en
Publication of JPS6258011A publication Critical patent/JPS6258011A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices

Abstract

PURPOSE:To prevent the uneven distribution of a non-freezing solution component in a refrigerant by branching a refrigerant mixing path from a refrigerant path for a heater, and connecting the tip of the mixing path to the inlet part of a condenser, in addition, providing the above connected part with a thermally sensitive valve to open responding to refrigerant steam. CONSTITUTION:A standard device comprises a water jacket 2 for storing a liquid phase refrigerant, a condenser 3 into which refrigerant steam generated in the water jacket 2 is introduced, a refrigerant supplying pump 4 provided between the above components 2, 3, and a pump 14 for a heater to circulate the liquid phase refrigerant in the water jacket 2 through a heater core 11 for heating a car room. In the above constitution, the basic end of a refrigerant mixing path is branched from a heater outlet path 13, and its tip is connected near the inlet 3a of the condenser 3 to form the refrigerant mixing path 41. In addition, the bimetal type of a thermally sensitive valve 42 to open and close the tip opening 41a of the above path 41 is provided in the upper tank 15 of the condenser 3.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ウォータジャケット内の所定レベルまで液
相冷媒を貯留しておき、その沸騰気化により内燃機関各
部の冷却を行うとともに、発生した冷媒蒸気をコンデン
サにより凝縮して再利用するようにした内燃機関の沸騰
冷却装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field This invention stores a liquid phase refrigerant up to a predetermined level in a water jacket, cools various parts of an internal combustion engine by boiling and vaporizing the refrigerant, and discharges the generated refrigerant vapor. The present invention relates to a boiling cooling device for an internal combustion engine that condenses in a condenser and reuses the condensation.

従来の技術 内燃機関の冷却装置として、従前の水冷式冷却装置に代
えて、冷媒(冷却水)の沸騰・凝縮のサイクルを利用し
た沸騰冷却装置が特公昭57−57608号公報等にお
いて提案されているが、本出願人はこれを更に発展させ
、十分に実用に供し得るものとして既に種々の出願(例
えば特開昭60−36715号公報、特願昭59−10
0156号、特願昭59−140378号等)を行って
いる。これは、液相冷媒が所定レベルまで貯留されるウ
ォータジャケットと、このウォータジャケット上部の蒸
気出口に蒸気通路を介して接続されたコンデンサと、液
化した冷媒が一時貯留されるコンデンサ下部から上記ウ
ォータジャケットに液相冷媒を循環供給する冷媒供給ポ
ンプとを主体として、密閉した冷媒循環系を形成した構
成であって、例えば始動時に系外のりザーパタンクと冷
媒循環系内との間で液相冷媒を移動させることtこより
不凝縮気体である空気の排出を実現する一方、機関運転
中はウォータジャケット内の冷媒液面を液面センサによ
り監視して上記冷媒供給ポンプを制御し、上記液面を所
定レベルに維持するようにしたものである。この冷媒の
相変化に伴う潜熱を利用した沸」冷却装!tiこよれば
、熱交換効率の飛躍的な向上が図れ、しかも各部を冷媒
沸点に均一に冷却することができる。そして、流水式の
冷却装置と異なり、機関始動後ウォータジャケット内の
液相冷媒が滞留状態のまま燃焼熱を受けるので、暖機時
間の大幅な短縮化が図れるという利点がある。
Conventional Technology As a cooling device for an internal combustion engine, a boiling cooling device that utilizes the boiling and condensing cycle of a refrigerant (cooling water) was proposed in Japanese Patent Publication No. 57-57608, etc., in place of the conventional water-cooled cooling device. However, the present applicant has developed this further and has already filed various applications (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-36715, Japanese Patent Application No. 59-10).
No. 0156, Japanese Patent Application No. 140378/1984, etc.). This consists of a water jacket in which liquid phase refrigerant is stored up to a predetermined level, a condenser connected via a steam passage to the vapor outlet at the top of this water jacket, and a condenser connected to the water jacket from the bottom of the condenser where liquefied refrigerant is temporarily stored. The system mainly consists of a refrigerant supply pump that circulates and supplies liquid refrigerant to the refrigerant circulation system, forming a closed refrigerant circulation system. While the non-condensable gas air is discharged, during engine operation, the refrigerant liquid level in the water jacket is monitored by a liquid level sensor and the refrigerant supply pump is controlled to maintain the liquid level at a predetermined level. It was designed to be maintained at A cooling system that utilizes the latent heat associated with the phase change of this refrigerant! By doing so, the heat exchange efficiency can be dramatically improved, and each part can be uniformly cooled to the boiling point of the refrigerant. Unlike a flowing water type cooling device, the liquid phase refrigerant in the water jacket receives combustion heat while remaining in a stagnation state after the engine is started, so there is an advantage that the warm-up time can be significantly shortened.

ところで、この種の沸騰冷却装置tにおける冷媒として
は、その取扱いの容易さや気化浩然の大きさあるいは師
格等の点で、水に不凍液として二手レンゲリコール等を
混合し、かつ若干の防錆剤を添加したものを用いること
が考えられているのであ・るが、例えば二手レンゲリコ
ールの水溶液は非共沸混合物であるため、その水溶液の
蒸気には二手レンゲリコールが殆ど含まれず、水蒸気の
みとなる。例えばエチレングリコールの50%(重量係
)水溶液の蒸気には二手レンゲリコールは2係程度しか
含まれない。
By the way, the refrigerant used in this type of boiling cooling device t is one in which water is mixed with an antifreeze solution such as 2000 gel alcohol, etc., and a small amount of rust preventive agent is used, in view of its ease of handling, large vaporization rate, and quality. However, since an aqueous solution of two-handed ranger liquor is a non-azeotropic mixture, the vapor of the aqueous solution contains almost no two-hander ranger liquor, and is only water vapor. Become. For example, the vapor of a 50% (by weight) aqueous solution of ethylene glycol contains only about 2 parts of two-handed range glycol.

従って、上記の沸騰冷却装置を継続的に運転すると、ウ
ォータジャケット内にエチレングリコールが多く偏在し
、コンデンサ側ではエチレングリコール濃度が非常に小
さくなる。そのため、冬季にコンデンサ内部で凍結して
コンデンサを破損したり、電磁弁や冷媒供給ポンプが凍
結して作動不良を生じたりする虞れがある。
Therefore, when the boiling cooling device described above is continuously operated, a large amount of ethylene glycol is unevenly distributed in the water jacket, and the ethylene glycol concentration becomes extremely low on the condenser side. Therefore, there is a risk that the capacitor may freeze inside the capacitor during the winter, damaging the capacitor, or that the solenoid valve or refrigerant supply pump may freeze and malfunction.

このような問題に対処するために、本出願人は先に第3
図に示すように、ウォータジャケット51内の液相冷媒
を車室暖房用ヒータコア52に循環させるヒータ用ポン
プ団の吐出側においてヒータ用冷媒通路54から冷媒混
合用通路55を分岐形成し、その先端をコンデンサ56
の入口側、例えば蒸気通路57上流部に接続してなる沸
騰冷却装置を提案した(特願昭60−14080号)。
In order to deal with such problems, the applicant first proposed the third
As shown in the figure, a refrigerant mixing passage 55 is branched from the heater refrigerant passage 54 on the discharge side of the heater pump group that circulates the liquid phase refrigerant in the water jacket 51 to the heater core 52 for heating the passenger compartment, and the refrigerant mixing passage 55 is formed at the tip thereof. capacitor 56
proposed a boiling cooling device connected to the inlet side of the steam passageway 57, for example, the upstream portion of the steam passage 57 (Japanese Patent Application No. 14080/1980).

すなわち、冬季に鳴動されるヒータ用ポンプ団を利用し
て、相対的に不凍液成分濃度が高まるウォータジャケッ
ト51内の液相冷媒を、強制的に冷媒蒸気とともにコン
デンサ56fこ送り込み、濃度の均等化を図っているの
である(第3図は始動直後の状態を示すものであり、沸
騰開始後は液面センサ関より上部が蒸気空間となる)。
That is, by using a group of heater pumps that run in winter, the liquid phase refrigerant in the water jacket 51, where the concentration of antifreeze components is relatively high, is forcibly fed to the condenser 56f along with refrigerant vapor to equalize the concentration. (Figure 3 shows the state immediately after startup; after boiling starts, the area above the liquid level sensor becomes a vapor space).

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記のようζこヒータ用ポンプ53 tこよっ
てウォータジャケット51側の液相冷媒をコンデンサ5
6側に混入させるようにした場合に、暖機完了前つまり
系内が液相冷媒で満たされている状態でヒータ用ポンプ
53が作動すると、第3図に矢印で示すようにウォータ
ジャケット51内で暖められた液相冷媒が冷媒混合用通
路55を介して循環することになり、機関の暖機、具体
的(こはシリンダ壁温度や燃焼室近傍の温度の速やかな
上昇を阻害する虞れがある。特に、コンデンサ郭に確実
に液相冷媒を供給すべく上記冷媒混合用通路55をコン
デンサIの入口近傍、例えばコンデンサアッパタンク5
9に直接接続したような場合には、暖機時の熱がコンデ
ンサ56から逃げてしまい、上記の不具合が一層顕著な
ものとなる。
Problems to be Solved by the Invention However, as described above, the heater pump 53 t thus transfers the liquid phase refrigerant from the water jacket 51 side to the condenser 5.
If the heater pump 53 is activated before warm-up is completed, that is, when the system is filled with liquid phase refrigerant, the inside of the water jacket 51 will be mixed in as shown by the arrow in FIG. The liquid-phase refrigerant warmed by the refrigerant is circulated through the refrigerant mixing passage 55, which may impede engine warm-up and rapid rise in the cylinder wall temperature and the temperature near the combustion chamber. In particular, in order to reliably supply liquid phase refrigerant to the condenser enclosure, the refrigerant mixing passage 55 is located near the inlet of the condenser I, for example, the condenser upper tank 5.
9, heat during warm-up will escape from the capacitor 56, making the above-mentioned problem even more noticeable.

この発明は、沸騰冷却装置の利点である暖機特性を何ら
損うことなしに、上述した冷媒中の不凍液成分の偏在を
防止しようとするものである。
This invention attempts to prevent the above-described uneven distribution of antifreeze components in the refrigerant without impairing the warm-up characteristics that are an advantage of the evaporative cooling system.

問題点を解決するための手段 この発明に係る内燃機関の沸騰冷却装置は、ヒータ用ポ
ンプの吐出側においてヒータ用冷媒通路から冷媒混合用
通路を分岐形成し、その先端を上記コンデンサの入口近
傍に接続するとともEこ、この接続部に、冷媒蒸気に感
応して開作動する感温弁を設けたことを特徴としている
Means for Solving the Problems In the evaporative cooling device for an internal combustion engine according to the present invention, a refrigerant mixing passage is branched from the heater refrigerant passage on the discharge side of the heater pump, and its tip is located near the inlet of the condenser. When connected, this connection is characterized by being provided with a temperature-sensitive valve that opens in response to refrigerant vapor.

作  用 ヒータ用ポンプはヒータスイッチシこ連動して暖房必要
時をこ駆動されるのであるが、冷媒の凍結を生じるよう
な状況であれば、機関運転時に必ず暖房が求められるの
で、ヒータ用ポンプが作動することになる。このヒータ
用ポンプの作動によって、ウォータジャケット側の液相
冷媒が冷媒混合用通路を通してコンデンサ側ζこ送り込
まれ、コンデンサ側での不凍液成分の濃度低下が抑制さ
れる。
The heater pump is operated in conjunction with the heater switch when heating is required, but if the refrigerant freezes, heating is always required when the engine is running, so the heater pump is operated in conjunction with the heater switch. will be activated. By operating this heater pump, the liquid phase refrigerant on the water jacket side is sent to the condenser side ζ through the refrigerant mixing passage, thereby suppressing a decrease in the concentration of the antifreeze component on the condenser side.

一方、冷媒蒸気が未だ発生していない暖機運転時、ある
いは蒸気発生t1が極く少なく、コンデンサの入口に到
達する前に凝縮してしまうような状態のときには、感温
弁が冷媒混合用通路を閉路する。従って、コンデンサに
無駄に熱が逃げず、機関の暖機やヒータ性能に何ら影響
を与えない。
On the other hand, during warm-up operation when refrigerant vapor has not yet been generated, or when the amount of vapor generated t1 is so small that it condenses before reaching the inlet of the condenser, the temperature-sensing valve closes the refrigerant mixing passage. Close the circuit. Therefore, heat does not wastefully escape to the capacitor, and engine warm-up and heater performance are not affected in any way.

実施例 第1図はこの発明(こ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。
Embodiment FIG. 1 shows an embodiment of the evaporative cooling system of the present invention. In the figure, 1 is an internal combustion engine equipped with a water jacket 2, and 3 is a condenser for condensing a gas phase refrigerant. , 4 indicate electric refrigerant supply pumps, respectively.

上記ウォータジャケット2は、内燃機関1のシリンダお
よび燃焼室の外周部を包凹するようにシリンダブロック
5およびシリンダヘッド6の両者ζこ亘って形成された
もので、通常気相空間となる上部が各気筒で互いに連通
しているとともに、その上部の適宜な位置に蒸気量ロア
が設けられている。この蒸気量ロアは、接続管8および
蒸気通路9を介してコンデンサ3の上部人口3a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
となる排出営取付部8aが上方【こ立ち上がった形で形
成されているとともに、その上部開口をキャップ10が
密閉している。
The water jacket 2 is formed across both the cylinder block 5 and the cylinder head 6 so as to enclose the outer periphery of the cylinder and combustion chamber of the internal combustion engine 1, and the upper part, which is normally a gas phase space, is Each cylinder communicates with each other, and a steam amount lower is provided at an appropriate position above the cylinders. This steam volume lower communicates with the upper part 3a of the condenser 3 via a connecting pipe 8 and a steam passage 9, and the connecting pipe 8 has a discharge fitting part 8a which is the top of the refrigerant circulation system. It is formed in an upwardly raised shape, and a cap 10 seals the upper opening.

また11は車室内に設けられた暖房用のヒータコアであ
り、下部の冷媒入口がヒータ入口通路12を介してウォ
ータジャケット2のシリンダブロック5側に接続され、
かつ上部の冷媒出口がヒータ出口通路13を介してシリ
ンダヘッド6側に接続されている。そして上記ヒータ出
口通路13ζこ、液相冷媒をウォータジャケット2とヒ
ータコア11との間で循環させるためのヒータ用ポンプ
14が介装されている。
Reference numeral 11 denotes a heater core for heating provided in the vehicle interior, and the refrigerant inlet at the lower part is connected to the cylinder block 5 side of the water jacket 2 via the heater inlet passage 12.
Moreover, the upper refrigerant outlet is connected to the cylinder head 6 side via the heater outlet passage 13. A heater pump 14 for circulating liquid phase refrigerant between the water jacket 2 and the heater core 11 is interposed in the heater outlet passage 13ζ.

上記コンデンサ3は、上記人口3aを有するアッパタン
ク15と、上下方向に沿った微細なチューブを主体とし
たコア部16と、このコア部16で凝縮された液化冷媒
を一時貯留するロアタンク17とから構成されたもので
1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18を備えている。また、上記ロアタンク
17は、その比較的下部に冷媒循環通路19の一端が接
続されているとともに、これより上部に第1補助冷媒通
路20の一端が接続されている。上記冷媒循環通路19
は、その他端が上記ウォータジャケット2のシリンダブ
ロック6に設けた冷媒人口2aに接続されており、その
通路中に上記冷媒供給ポンプ4が介装されているととも
(こ、この冷媒供給ポンプ4の吐出側に三方型電磁弁か
らなる第2電磁弁21が介装されている。′ 22ハ、上記ウォータジャケット2やコンデンサ3を主
体とした密閉系の外部ζこ設けられたリザーバタンクで
あって、これは通気機能を有するキャップ23を介して
大気に開放されているとともに、上記ウォータジャケッ
ト2と略等しい高さ位置に配置され、かつその底部に、
上記の第1補助冷媒通路20と第2補助冷媒通路24と
が接続されている。
The condenser 3 is composed of an upper tank 15 having the population 3a, a core section 16 mainly consisting of fine tubes extending in the vertical direction, and a lower tank 17 that temporarily stores the liquefied refrigerant condensed in the core section 16. The cooling fan 1 is installed at a position such as the front of the vehicle that receives wind from the vehicle running, and is further provided with an electric cooling fan 18 for forced cooling on the front or back side. Further, the lower tank 17 has one end of a refrigerant circulation passage 19 connected to a relatively lower portion thereof, and one end of a first auxiliary refrigerant passage 20 connected to an upper portion thereof. The above refrigerant circulation passage 19
The other end is connected to a refrigerant port 2a provided in the cylinder block 6 of the water jacket 2, and the refrigerant supply pump 4 is interposed in its passage (this refrigerant supply pump 4 A second solenoid valve 21 consisting of a three-way solenoid valve is interposed on the discharge side of the reservoir tank. This is open to the atmosphere through a cap 23 having a ventilation function, and is located at approximately the same height as the water jacket 2, and at the bottom thereof,
The first auxiliary refrigerant passage 20 and the second auxiliary refrigerant passage 24 are connected.

上記第1補助冷媒通路20は、その通路中に常開型の第
3電磁弁四を塵えており、上記第2補助冷媒通路24は
、第2電磁弁21を介して冷媒循環通路19に接続され
ている。上記第2電磁弁21は、非励磁状態では冷媒循
環通路19を遮断してリザーバタンク22とロアタンク
17との間を連通状態としく流路A)、励磁状態では第
2補助冷媒通路24を遮断して冷媒循環通路19を連通
状態(流路B)とするものである。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Ωが用いられており、上記の流路Aの状態で冷媒供
給ボ゛ンプ4を正方向に駆動すればロアタンク17から
リザーバタンク22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22からロアタンク17へ
液相冷媒を強制導入でき、更に流路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17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
る構成となっている。
The first auxiliary refrigerant passage 20 has a normally open third solenoid valve 4 disposed therein, and the second auxiliary refrigerant passage 24 is connected to the refrigerant circulation passage 19 via the second solenoid valve 21. has been done. The second solenoid valve 21 shuts off the refrigerant circulation passage 19 to establish communication between the reservoir tank 22 and the lower tank 17 in a non-energized state, and blocks the second auxiliary refrigerant passage 24 in an energized state. The refrigerant circulation passage 19 is placed in a communicating state (flow path B). As the refrigerant supply pump 4, a pump is used which can pump the liquid phase refrigerant in both forward and reverse directions.If the refrigerant supply pump 4 is driven in the forward direction in the state of the flow path A, the lower tank The liquid phase refrigerant can be forcibly discharged from the reservoir tank 17 to the reservoir tank 22, and by driving in the opposite direction, the liquid phase refrigerant can be forcibly introduced from the reservoir tank 22 to the lower tank 17. Furthermore, in the state of the flow path B, the refrigerant supply pump 4 can be moved in the forward direction. When driven, the liquid phase refrigerant can be circulated and supplied from the lower tank 17 to the water jacket 2.

一方、上述した密閉系の最上部となる排出管取付部3a
fこは、系内の空気を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、上記空気排出通路26の先端
部がリザーバタンクn内(こ開口している。そして、上
記空気排出通路26には、常閉型の第1電磁弁27が介
装されている。
On the other hand, the discharge pipe attachment part 3a which is the top of the above-mentioned closed system
f This is an air exhaust passage 26 for exhausting air in the system.
is connected, and in order to recover the liquid phase refrigerant that overflows at the same time as the air is discharged, the tip of the air discharge passage 26 is opened into the reservoir tank n. A normally-closed first solenoid valve 27 is interposed therein.

上記の各電磁弁27 、21 、25と冷媒供給ポンプ
4と冷却ファン18は、新開マイクロコンピュータシス
テムを用いた制御装置31(こよって制御されるもので
あり、センサ類として、ウォータジャケット2の所定レ
ベルに配設された第1液面センサ32と、ウォータジャ
ケット2の適宜位置iこ配役された温度センサ33と、
ロアタンク17の比較的上部に配設された第2液面七ン
廿Uと、循環系最上部に配設されたダイヤフラム式負圧
スイッチ35とを備えている。尚、ヒータ用ポンプ14
ハヒータスイツチ36によってON・OFF  される
構成となっている。
The above-mentioned electromagnetic valves 27 , 21 , 25 , refrigerant supply pump 4 and cooling fan 18 are controlled by a control device 31 (using a newly developed microcomputer system). a first liquid level sensor 32 disposed at the level; a temperature sensor 33 disposed at an appropriate position on the water jacket 2;
The lower tank 17 includes a second liquid level tank U disposed relatively above the lower tank 17, and a diaphragm negative pressure switch 35 disposed at the top of the circulation system. In addition, the heater pump 14
It is configured to be turned on and off by a hajita switch 36.

また41は、不凍液成分濃度の均等化を図るために設け
られた冷媒混合用通路であって、これは基端がヒータ出
口通路13のヒータ用ポンプ14吐出側から分岐形成さ
れ、かつ先端がコンデンサ30入口3a近傍、詳しくは
アッパタンク15に接続されている。そして、アッパタ
ンク15内には、第2図に詳示するように冷媒混合用通
路41の先端開口fleaを開閉するバイメタル式感温
弁42が配設されている。この感温弁42は、板状バイ
メタル43および弁体材からなり、開口41 aを低温
時に閉路し、かつ高臨時に開路するものであって、その
量弁温度は、冷媒沸点より若干低い程度、例えば80〜
90℃程度に設定されている。尚、45は流量調整のた
めのオリフィスを示している。
Reference numeral 41 denotes a refrigerant mixing passage provided in order to equalize the concentration of antifreeze components.The base end of this passage is branched from the heater pump 14 discharge side of the heater outlet passage 13, and the tip thereof is a condenser. 30 near the inlet 3a, specifically connected to the upper tank 15. In the upper tank 15, as shown in detail in FIG. 2, a bimetallic temperature-sensitive valve 42 is disposed to open and close the tip opening flea of the refrigerant mixing passage 41. This temperature-sensitive valve 42 is made of a plate-shaped bimetal 43 and a valve body material, and closes the opening 41a at low temperatures and opens at high temperatures, and the valve temperature is slightly lower than the boiling point of the refrigerant. , for example 80~
The temperature is set at about 90°C. Note that 45 indicates an orifice for adjusting the flow rate.

次に上記沸騰冷却装置の制御の概略ならびに各部の作動
について説明する。
Next, the outline of the control of the boiling cooling device and the operation of each part will be explained.

先ず機関が始動すると、系内を一旦液相冷媒(例えば3
0〜50慢程度の二手レンゲリコール水溶液が用いられ
る)で満たして不凝縮気体である空気を排出する。すな
わち、第1電磁弁釘を澗」、第2電磁弁21を「流路A
」として、冷媒供給ポンプ4を一定時間逆転駆動し、系
外のりザーバタンク22から系内に液相冷媒を強制的に
送り込む。この結果、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を介して系外に排出
される。
First, when the engine starts, the system is temporarily filled with liquid phase refrigerant (for example, 3
0 to 50% aqueous solution is used), and air, which is a non-condensable gas, is discharged. That is, the first solenoid valve 21 is connected to the flow path A.
'', the refrigerant supply pump 4 is driven in reverse for a certain period of time, and liquid phase refrigerant is forcibly fed into the system from the reservoir tank 22 outside the system. As a result, the air remaining in the system is collected in the upper part of the system and then exhausted to the outside of the system via the air exhaust passage 26.

系内が液相冷媒で満たされるに十分な時間(例えば数1
0秒程度)が経過したら第1を磁弁27を濶」、第3[
−弁25を「開」、冷媒供鞄ポンプ4をOFFとして、
そのまま待機する。ウォータジャケット2内の液相冷媒
は滞留状態にあるので、速やかに温度上昇する。その後
、温度センサ33による検出温度が目標温度に達したら
、第3電磁弁25を濶」として系内を密閉する。上記目
標温度は、機関の負荷や回転数などの運転中性(こ応し
て、例えば80〜110℃程度の範囲内で逐次最適に設
定される。
Sufficient time for the system to be filled with liquid phase refrigerant (e.g.
After approximately 0 seconds have elapsed, the first magnetic valve 27 is turned on, and the third magnetic valve 27 is turned off.
-The valve 25 is opened and the refrigerant supply pump 4 is turned off.
Just wait. Since the liquid phase refrigerant in the water jacket 2 is in a stagnation state, the temperature quickly rises. Thereafter, when the temperature detected by the temperature sensor 33 reaches the target temperature, the third solenoid valve 25 is turned on to seal the inside of the system. The target temperature is successively optimally set within a range of, for example, about 80 to 110° C., depending on the operating neutrality of the engine load, rotation speed, etc.

尚、目標温度が常圧下での冷媒沸点より高い場合には、
この暖機運転中に沸騰が開始し、蒸気圧によって余剰の
液相冷媒が第3[磁弁25を通して排出されるので、コ
ンデンサ3内の冷媒液面が第2液面センサ34の設定レ
ベルまで低下したら、直ちに系内を密閉する。また、沸
騰の結果、ウォータジャケット2内の冷媒液面が第1液
面七ンサ32の設定レベルを下廻ったら、第2’tlt
磁弁21を「流路B」とし、冷媒供給ポンプ4を正方向
に駆動してロアタンク17からウォータジャケット2へ
液相冷媒を補給する。
In addition, if the target temperature is higher than the refrigerant boiling point under normal pressure,
During this warm-up operation, boiling starts, and excess liquid phase refrigerant is discharged through the third magnetic valve 25 due to vapor pressure, so that the refrigerant liquid level in the condenser 3 reaches the level set by the second liquid level sensor 34. If the temperature drops, immediately seal the system. Further, as a result of boiling, if the refrigerant liquid level in the water jacket 2 falls below the set level of the first liquid level sensor 32, the second 'tlt
The magnetic valve 21 is set as "flow path B", and the refrigerant supply pump 4 is driven in the forward direction to supply liquid phase refrigerant from the lower tank 17 to the water jacket 2.

ここでヒータスイッチ36がONであればヒータ用ポン
プ14が作動するが、冷媒蒸気がアツノくタンク15ζ
こ十分に到達していない段階では、感温弁42が冷媒混
合用通路41を閉路しているので、コンデンサ3側に無
駄に熱が逃げず、暖機を遅らせる虞れはない。
Here, if the heater switch 36 is ON, the heater pump 14 operates, but the refrigerant vapor is hot and the tank 15ζ
At the stage where this temperature has not yet reached this level, the temperature-sensitive valve 42 closes the refrigerant mixing passage 41, so that heat does not wastefully escape to the condenser 3 side, and there is no risk of delaying warm-up.

尚、一層の急速暖機を実現するために、始動直後に系内
の液相冷媒の一部を冷媒供給ポンプ4によりリザーバタ
ンク22tこ排出して系上部に空気を導入し、その後、
暖機がある程朋進んだ時点で液相冷媒の強制導入による
空気排出を開始するように制御しても良い。この場合で
も、アッパタンク15に冷媒蒸気が到達するまでは感温
弁42が閉じているので、冷媒混合用通路41を通して
液相冷媒が流れることがない。
In order to achieve even more rapid warm-up, immediately after startup, a portion of the liquid phase refrigerant in the system is discharged from the reservoir tank 22t using the refrigerant supply pump 4, and air is introduced into the upper part of the system.
Control may be performed so that air discharge by forced introduction of liquid phase refrigerant is started when the warm-up has progressed to a certain extent. Even in this case, since the temperature-sensitive valve 42 is closed until the refrigerant vapor reaches the upper tank 15, the liquid phase refrigerant does not flow through the refrigerant mixing passage 41.

以上の暖機制御が終了して系内を密閉した後は、冷媒供
給ポンプ4のON(正転)・OFF’によるウォータジ
ャケット2内の冷媒液面の維持と、冷却ファン18のO
N −OFFおよびコンデンサ3内の冷媒液面の上下動
による温度制御とがキー077時まで繰り返し実行され
て、冷媒の沸騰・凝縮のサイクルを利用した効率の良い
冷却が行われる。すなわち、冷媒供給ポンプ4を第1液
面センサ32の検出信号に基づいてON・OFF制御し
、ロアタンク17からウォータジャケット2へ液相冷媒
を断続的に補給する。これによりウォータジャケット2
内の冷媒液面は常に第1液面七ンサ32の設定レベル近
傍に維持される。また冷却ファン18は、「目標(感度
±0.5℃」程度の比較的微細な温度範囲でON・OF
F制御する。これfこよってコンデンサ3における凝縮
性能の比較的微細な調整が応答性良く行われる。また検
出温度が目標温度から比較的大きく(例えば2〜4℃程
度) iaれた場合には、リザーバタンク22トコンデ
ンサ3との間で、液相冷媒を強制的に導入・排出する。
After the above warm-up control is completed and the system is sealed, the refrigerant liquid level in the water jacket 2 is maintained by turning the refrigerant supply pump 4 ON (normal rotation) and OFF', and the cooling fan 18 is turned on and off.
N-OFF and temperature control by vertical movement of the refrigerant liquid level in the condenser 3 are repeatedly executed until key 077, and efficient cooling is performed using the cycle of boiling and condensation of the refrigerant. That is, the refrigerant supply pump 4 is controlled ON/OFF based on the detection signal of the first liquid level sensor 32, and liquid phase refrigerant is intermittently supplied from the lower tank 17 to the water jacket 2. This allows water jacket 2
The refrigerant liquid level within the refrigerant is always maintained close to the level set by the first liquid level sensor 32. In addition, the cooling fan 18 is turned on and off in a relatively narrow temperature range of "target (sensitivity ±0.5 degrees Celsius)".
F control. As a result, relatively fine adjustment of the condensing performance of the condenser 3 can be made with good responsiveness. Further, when the detected temperature is relatively large (for example, about 2 to 4 degrees Celsius) lower than the target temperature, liquid phase refrigerant is forcibly introduced and discharged between the reservoir tank 22 and the condenser 3.

具体的には、検出温度が目標温度より高ければ、第2電
磁弁21を「流路A」とした状態で冷媒供給ポンプ4を
正方向に駆動し、コンデンサ3内の冷媒液面を低下させ
る。
Specifically, if the detected temperature is higher than the target temperature, the refrigerant supply pump 4 is driven in the forward direction with the second solenoid valve 21 set to "flow path A" to lower the refrigerant liquid level in the condenser 3. .

これによりコンデンサ3の放熱能力が増大し、直ちに沸
点の低下を来して系内温度が速やかに低下する。逆6ご
検出温度が目標温度より低ければ、冷媒供給ポンプ4を
逆方向に駆動し、コンデンサ3内の冷媒液面を上昇させ
る。これによりコンデンサ3の放熱能力が抑制され、系
内温度は速やかに上昇する。すなわち、系内温度を車両
走行風等の外乱憂こ影響されずIこ高精度に可変制御で
きる。
As a result, the heat dissipation capacity of the condenser 3 increases, the boiling point immediately decreases, and the system temperature quickly decreases. If the detected temperature is lower than the target temperature, the refrigerant supply pump 4 is driven in the opposite direction to raise the refrigerant liquid level in the condenser 3. As a result, the heat dissipation ability of the capacitor 3 is suppressed, and the temperature within the system quickly rises. That is, the temperature within the system can be variably controlled with high precision without being affected by external disturbances such as wind when the vehicle is running.

−万、冬季などにヒータスイッチ36がON操作されれ
ばヒータ用ポンプ14が作動し、つ牙−タジャケット2
内の高温液相冷媒がヒータコア11に循環保給される。
- If the heater switch 36 is turned on during winter, the heater pump 14 will operate, and the heater jacket 2 will operate.
The high temperature liquid phase refrigerant inside is circulated and maintained in the heater core 11.

そして、ヒータコア11からウォータジャケット2へ戻
る液相冷媒の一部がヒータ出口通路13から冷媒混合用
通路41#こ分流し、アッパタンク15に送られる。す
なわち、二手レンゲリコール濃度の高いウォータジャケ
ット2内の冷媒が少量づつコンデンサ3側の冷媒に混合
されることになり、その濃度の均一化が図れる。
Then, a part of the liquid phase refrigerant returning from the heater core 11 to the water jacket 2 is diverted from the heater outlet passage 13 to the refrigerant mixing passage 41# and sent to the upper tank 15. That is, the refrigerant in the water jacket 2, which has a high concentration of two-way range recall, is mixed little by little with the refrigerant on the condenser 3 side, thereby making the concentration uniform.

次船こ機関停止後は、電源OFF fこ伴って常閉型電
磁弁である第1・電磁弁27が「閉」に、常閉型電磁弁
である第3電磁弁25が「開」になる。従って、温度低
下つまり圧力低下に伴ってリザーバタンク22から液相
冷媒が系内に移動する。最終的には系内が略完全に液相
冷媒で満たされた状態となって停止中の空気浸入が防止
される。ここで、上述のように運転中にウォータジャケ
ット2内の冷媒が少量づつコンデンサ31こ送り込まれ
ているので、両者(こおけるエチレングリコール磯度の
差は比較的小さく保たれる。この結果、機関停止中にお
ける冷媒の凍結を確実ζこ防止できる。
After the engine of the next ship is stopped, the power is turned off.Accordingly, the first solenoid valve 27, which is a normally closed solenoid valve, is closed, and the third solenoid valve 25, which is a normally closed solenoid valve, is opened. Become. Therefore, as the temperature decreases, that is, the pressure decreases, the liquid phase refrigerant moves from the reservoir tank 22 into the system. Eventually, the inside of the system will be almost completely filled with liquid phase refrigerant, preventing air from entering during the stoppage. As mentioned above, since the refrigerant in the water jacket 2 is fed into the condenser 31 little by little during operation, the difference in ethylene glycol hardness between the two is kept relatively small. Freezing of the refrigerant during stoppage can be reliably prevented.

以上、この発明の一実施例を詳細fこ説明したが、この
発明は上記実施例に限定されるものではない。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment.

上記実施例では、感温弁としてバイメタル式のものを用
いているが、サーモワックスや形状記憶合金を用いて感
己弁を構成しても良い。また冷媒としてエチレングリコ
ール水溶液以外のものを使用する場合にも、この発明が
適用できることは言うまでもない。
In the above embodiment, a bimetal type temperature-sensitive valve is used, but the temperature-sensitive valve may also be constructed using thermowax or a shape memory alloy. It goes without saying that the present invention is also applicable to cases where a refrigerant other than an aqueous ethylene glycol solution is used.

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
の沸騰冷却装置においては、冷媒中の不凍液成分の偏在
に起因するコンデンサや冷媒供給ポンプ等各部での冷媒
の凍結を確実に防止できる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the boiling cooling system for an internal combustion engine according to the present invention can reliably prevent the refrigerant from freezing in various parts such as the condenser and the refrigerant supply pump due to uneven distribution of antifreeze components in the refrigerant. It can be prevented.

またヒータ用ポンプを利用して冷媒導入が行われるので
、凍結が生じるような状況での格別の操作が不要である
とともに、部品点数の増加等の不具合が生じない。そし
て感温弁をこより暖機中は冷媒導入が停止されるため、
沸騰冷却装置の利点である優れた暖機特性を何ら悪化さ
せることがない。
Furthermore, since the refrigerant is introduced using the heater pump, there is no need for special operations in situations where freezing occurs, and problems such as an increase in the number of parts do not occur. And since the refrigerant introduction is stopped during the warm-up by using the temperature-sensing valve,
The excellent warm-up characteristics, which are an advantage of the evaporative cooling device, are not deteriorated in any way.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
はその要部の拡大断面図、第3図は本出願人が先に出願
した沸騰冷却装置の構成説明図である。 1・・・内燃機関、2・・・ウォータジャケット、3・
・・コンデンサ、4・・・冷媒供給ポンプ、11・・・
ヒータコア、13・・・ヒータ出口通路、14・・・ヒ
ータ用ポンプ、15・・・アッパタンク、18・・・冷
却ファン、22・・・リザーバタンク、31・・・制御
装置、32・・・第1液面センサ、33・・・温度セン
サ、41・・・冷媒混合用通路、42・・・感温弁。
FIG. 1 is a structural explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof, and FIG. 3 is a structural explanatory diagram of a boiling cooling device previously filed by the present applicant. 1... Internal combustion engine, 2... Water jacket, 3...
...Condenser, 4...Refrigerant supply pump, 11...
Heater core, 13... Heater outlet passage, 14... Heater pump, 15... Upper tank, 18... Cooling fan, 22... Reservoir tank, 31... Control device, 32... No. 1 liquid level sensor, 33... temperature sensor, 41... refrigerant mixing passage, 42... temperature sensitive valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定レベルまで液相冷媒が貯留されるウォータジ
ャケットと、このウォータジャケットで発生した冷媒蒸
気が導入されるコンデンサと、このコンデンサと上記ウ
ォータジャケットとの間に配設され、かつ上記ウォータ
ジャケット内の冷媒液面を上記所定レベルに維持するよ
うにコンデンサからウォータジャケットへ液相冷媒を補
給する冷媒供給ポンプと、上記ウォータジャケット内の
液相冷媒を車室暖房用ヒータコアに循環させるヒータ用
ポンプとを備えてなる内燃機関の沸騰冷却装置において
、上記ヒータ用ポンプの吐出側においてヒータ用冷媒通
路から冷媒混合用通路を分岐形成し、その先端を上記コ
ンデンサの入口近傍に接続するとともに、この接続部に
、冷媒蒸気に感応して開作動する感温弁を設けたことを
特徴とする内燃機関の沸騰冷却装置。
(1) A water jacket in which liquid phase refrigerant is stored up to a predetermined level, a condenser into which refrigerant vapor generated in the water jacket is introduced, and a condenser disposed between the condenser and the water jacket, and the water jacket a refrigerant supply pump that replenishes liquid refrigerant from the condenser to the water jacket so as to maintain the refrigerant liquid level in the water jacket at the predetermined level; and a heater pump that circulates the liquid refrigerant in the water jacket to the heater core for heating the passenger compartment. In the evaporative cooling device for an internal combustion engine, the refrigerant mixing passage is branched from the heater refrigerant passage on the discharge side of the heater pump, and the tip thereof is connected to the vicinity of the inlet of the condenser; 1. A boiling cooling device for an internal combustion engine, comprising a temperature-sensitive valve that opens in response to refrigerant vapor.
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