JP2014173512A - 伝熱システムとこれを用いたパワートレイン冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ、比較的低い温度帯域においては冷却損失を低減させ、かつ、高い温度帯域においては放熱性を確保できるようにする。
【解決手段】本発明は、伝熱用流体の流通方向αと交差する方向に延出し、かつ、その伝熱用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部Ｃ１を内燃機関１０に形成した伝熱システムであり、温度上昇に従って上記伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして上記渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関，変速機，モータやインバータ等を冷却するための伝熱システムとこれを用いたパワートレイン冷却システムに関する。

この種の従来技術として、「冷却装置」とした名称において特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１に開示されている冷却装置は、電子部品に対し離反する方向に延長される複数の放熱部材を備えたものであり、その各放熱部材相互間を伝熱用流体が通過することで、上記電子部品の冷却を行うものである。

複数の上記放熱部材の長さは、上記電子部品の発熱による熱伝導温度が低くなるに従って短くなるように形成されている。
また、上記複数の放熱部材の長さは、伝熱用流体の流れ方向に沿って、電子部品の中央部から端部に向かって短くなるように形成されているとした記載がされている。

特開２００３−８２６４号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の冷却装置は、複数の放熱部材が、電子部品に対し離反する方向に延長され、かつ、放熱部材との流接面積を増加させることによる冷却を行うものであり、小型化の阻害原因になっているものである。
また、放熱部材との流接面積を増加させることによる冷却を行っているため、比較的低い温度帯域においては冷却損失が増加する。

そこで本発明は、小型化を図りつつ、比較的低い温度帯域においては冷却損失を低減させ、かつ、高い温度帯域においては放熱性を確保できる伝熱システムとこれを用いたパワートレイン冷却システムの提供を目的としている。

上記課題を解決するための本発明に係る伝熱システムは、伝熱用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その伝熱用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を伝熱対象物に形成しておき、温度上昇に従って上記伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして上記渦流れ生成部に流接させている。
同上の課題を解決するための本発明に係るパワートレイン冷却システムは、上記した伝熱システムを適用したものである。

本発明によれば、温度上昇に従って伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして渦流れ生成部に流接させているので、小型化を図りつつ、比較的低い温度帯域においては冷却損失を低減させ、かつ、高い温度帯域においては高い放熱性を確保できる。

（Ａ）は、本発明に係る伝熱システムを適用した第一の例に係るパワートレイン冷却システムの構成を示す説明図、同図（Ｂ）は、パワートレインの一例に係る内燃機関の冷却ジャケットに形成された渦流れ生成部を示す側面断面図、同図（Ｃ）は、その正面図である。 渦流れ生成部を用いた場合における伝熱用流体の流通速度と伝熱係数との関係を示す図である。 （Ａ）は、伝熱用流体の温度粘度特性を示す図であり、横軸が温度、縦軸が動粘度係数、同図（Ｂ）は、動粘度と熱伝達係数との関係を示すものであり、縦軸が熱伝達係数、横軸が動粘度係数である。 同上の伝熱システムを適用した第二の例に係るパワートレイン冷却システムの構成を示す説明図である。 同上の伝熱システムを適用した第三の例に係るパワートレイン冷却システムの構成を示す説明図である。 第一の例に係るパワートレイン冷却システムと、本発明に係る伝熱システムを適用した第一の例に係るＣＶＴ冷却システムとを組み合わせた一例に係る複合冷却システムの構成を示す説明図である。 本発明に係る伝熱システムを適用した第二の例に係るＣＶＴ冷却システムの構成を示す説明図である。 本発明に係る伝熱システムを適用した第三の例に係るＣＶＴ冷却システムの構成を示す説明図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明に係る伝熱システムを適用したパワートレイン冷却システムの構成を示す説明図、同図（Ｂ）は、パワートレインの一例に係る内燃機関の冷却ジャケットに形成された渦流れ生成部を示す側面断面図、同図（Ｃ）は、その正面図である。

第一の例に係るパワートレイン冷却システムＡ１は、図１（Ａ）に示すように、パワートレインの一例に係る内燃機関１０、放熱器２０、電動ポンプ３０、温度センサＳ１及びコントローラＢを有して構成されている。
本実施形態における「パワートレイン」は、内燃機関，変速機，モータやインバータ等を含むものであるが、本例においては、「内燃機関」を伝熱対象物として説明する。

内燃機関１０内には、図１（Ａ）に示すように、冷却ジャケット１０ａ〜１０ｄが形成されており、それら冷却ジャケット１０ａ〜１０ｄの内壁面（流接面）に、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すような渦流れ生成部Ｃ１が形成されている。なお、図１（Ａ），（Ｂ）において示すαは、伝熱用流体の流通方向を示している。
「伝熱用流体」としては、水，ＬＬＣ（Long Life Coolant）の他、水とＬＬＣとの混合液を含むものとする。

渦流れ生成部Ｃ１は、図１（Ａ）に示すように、上記冷却ジャケット１０ａ〜１０ｄ内に臨む流接面１１に一体に形成されている。

本実施形態において示す渦流れ生成部Ｃ１は、伝熱用流体の流通方向αと交差する方向βに延出し、かつ、その伝熱用流体の流通速度に応じた渦流れを生じさせる機能を有するものである。
具体的には、複数の凹部としての断面半円形の溝１１ａを上記冷却ジャケット１０ａ〜１０ｄの流接面１１に所定の間隔Ｗにして連続して形成したものである。

本実施形態においては、隣り合う二つの溝１１ａ，１１ａどうしが、これらを区画する内壁どうしが交差する所定の間隔で形成したものであり、以下の条件を満たすようにしている。

「凹部を連続させて形成」するとは、隣り合う凹部の内壁どうしを交差させる形態にした配列の他、それら隣り合う凹部の内壁どうしを交差させない形態のものを含む。
凹部の内壁どうしを交差させない形態の場合、隣り合う凹部の内壁の終端どうしを曲面等で滑らかに連続させるとよい。このように、内壁の終端どうしを曲面等で滑らかに連続させると加工を行いやすいうえに、凸部先端の破損も低減することができる。

「内壁どうしが交差する」とは、凹部を断面半円形の溝とした場合、これらの直径寸法毎に一定の間隔にして配列したときのように、内周壁面どうしが流接面上で当接する態様の他、上記直径寸法以下の間隔で配列した態様を含む。この場合、隣り合う溝の内周壁面どうしが、流接面以下において交差するようになる。
凹部の断面形状は、上記した断面半円形のものに限らず、不規則なものであってもよく、さらにそれらを組み合わせた配列にしてもよいことは勿論である。
すなわち、伝熱用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる凹部であればよい。

「所定の間隔Ｗ」は、一定の間隔にしたもの、複数の凹部の全部又はそれらの一部を不規則な間隔にしたものの双方を含んでいる。
隣り合う二つの溝１１ａ，１１ａどうしを、これらを区画する内壁どうしが交差する所定の間隔で配列形成することにより、溝１１ａをより多く形成することができ、渦流れをより多く生成させることができる。

（１）渦流れ生成部の凹部の最大高さＨに対して、放熱が必要となる場合の動粘度及び流速が，動粘度ν，流速ｕ，代表長さｄから計算されるレイノルズ数Ｒｅ＝ｕｄ／ν及び代表長さｄから計算される壁面近傍の層流低層厚さδ_ｂ＝６３．５／（Ｒｅ^７／８）×ｄよりも大きくなるようにしている。

（２）渦流れ生成部の凹部の開口幅Ｗに対して，放熱が必要となる場合の動粘度，流速が，せん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_ｔ／νが２５〜３００の範囲としている。

上記した内燃機関１０の上記冷却ジャケット１０ａ〜１０ｄと放熱器２０との間には、伝熱用流体の流入路８と流出路９とが配設されている。

温度センサＳ１は、内燃機関１０から流出される伝熱用流体の温度を測定するためのものであり、流出路９に設けられているとともに、コントローラＢの入力側に接続されている。

電動ポンプ３０は、伝熱用流体を流通させるとともに流通速度を増減変化させるためのものであり、コントローラＢの出力側に接続されて、適宜制御されるようになっている。
放熱器２０は、内燃機関１０から流出する伝熱用流体を放冷するためのものである。

コントローラＢは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路等からなるものであり、所要のプログラムの実行により所要の機能を発揮するようになっている。
（１）電動ポンプ３０を介して、伝熱用流体の流通速度を増減するための機能。この機能を「流通速度増減手段Ｂ１」という。
本実施形態においては、温度上昇に従って上記した伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。具体的には、温度上昇に従って伝熱用流体を次第に速い流通速度にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。

本実施形態においては、上記した温度センサＳ１で測定した伝熱用流体の温度に従った流通速度となるように電動ポンプ３０を駆動している。
伝熱用流体の温度と流通速度との関係については、実験等によって予め設定しておき、これをコントローラＢ内の記憶部（図示しない）に参照テーブルとして記憶させておく。
そして、温度センサＳ１で測定した伝熱用流体の温度と、この温度に対応する流通速度を記憶部に記憶されている参照テーブルを参照しつつ、電動ポンプ３０を駆動する。

図２は、渦流れ生成部を用いた場合における伝熱用流体の流通速度と伝熱係数との関係を示す図である。
同図において、三角１で示すものは凹部の半径を０．５ｍｍにしたもの、三角２で示すものは凹部を縦１ミリの長方形にしたもの、丸で示すものは流接面を平坦面にしたもの、四角で示すものは、流接面に上述した特許文献１における放熱部材に相当するものを形成したものである。

図２からも明らかなように、流接面を平坦面としたものや特許文献１に示す放熱部材に相当するものを設けた場合に比較したとき、渦流れ生成部を用いて伝熱用流体の流通速度を増減すると、比較的低い温度帯域で流通速度が小さい領域においては平滑面と同等まで冷却損失が低減し、かつ、高い温度帯域で流通速度が大きい領域においては高い放熱性を有していることが確認された。

以上の構成からなるパワートレイン冷却システムによれば、次の効果を得ることができる。
・流接面に渦流れ生成部Ｃ１を形成することにより、比較的温度が低く暖機が必要となる場合には流通速度を小さくすることで、平滑面と同等の放熱性で冷却損失を抑制し、比較的高い温度で放熱性が必要となる場合には流通速度を増加させることで、流通速度の増加分以上に伝熱を促進することができる。

・伝熱用流体の流通方向と交差する方向βに延出し、かつ、その伝熱用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を形成しているので、その渦流れ生成部により生じさせた渦流れにより、伝熱用流体を撹拌し伝熱の促進を図ることができる。

・また、伝熱用流体として、温度上昇に従って動粘度が低下する性質のものを用いることにより、比較的低い温度帯域においては動粘度が高く渦流れが生じにくい条件となることで冷却損失を低減させ、かつ、高い温度帯域においては動粘度が低下し伝熱が促進する条件となることで放熱性を向上させることができる。

換言すると、伝熱用流体や内燃機関の温度が上昇するのに従って、高い放熱特性が必要となる高い温度帯域においては、伝熱用流体の流通速度を速くすることや温度上昇により動粘度が低下する性質の作動流体を使用するとともに、伝熱用流体に流接する流接面に上記した渦流れ生成部Ｃ１を形成しておくことによって、比較的温度の低い帯域では平滑面と同等の放熱性で冷却損失を低減し、比較的高い温度の帯域では効果的に伝熱を促進することができる。

・渦流れ生成部の凹凸形状の最大高さＨに対して、放熱が必要となる場合の動粘度及び流速が，動粘度ν，流速ｕ，代表長さｄから計算されるレイノルズ数Ｒｅ＝ｕｄ／ν及び代表長さｄから計算される壁面近傍の層流低層厚さδ_ｂ＝６３．５／（Ｒｅ^７／８）×ｄよりも大きくなるようにしているので、流接面近傍の層流低層の厚さ以上で伝熱を促進させることができる。

渦流れ生成部の凹凸形状の開口幅Ｗに対して、放熱が必要となる場合の動粘度，流速が，せん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_τ／νが２５〜３００の範囲としているので、熱伝達効率を向上させることができる。

・伝熱用流体の流通方向に交差する溝として形成することにより、流接面の上記流通方向αと交差する方向β全域において渦流れを形成することができ、これにより伝熱が促進される。

・伝熱用流体が流れる面に開口した溝の幅を所定の値とすることにより、さらに伝熱性能を向上させることができる。
・伝熱用流体の流通方向αと直交する方向βにおいて連続した溝とすることにより、当該流通方向に対する渦の発生頻度を増加させ、伝熱を促進することができる。
・渦流れ生成部Ｃ１を冷却ジャケットの流接面に直接凹設することにより、さらなる小型化を図ることができる。

ところで、上記の実施形態においては、温度上昇に従って伝熱用流体を速い流通速度にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させる例について説明したが、伝熱用流体として、温度上昇に従って動粘度が低下する性質のものを用いることができる。
より好ましくは、温度上昇に従って上記渦流れ生成部Ｃ１における渦流れを促進させる動粘度となる伝熱用流体を用いるとよい。

「温度上昇に従って上記渦流れ生成部Ｃ１における渦流れを促進させる動粘度となる伝熱用流体」としては、上記した水，ＬＬＣ（Long Life Coolant）の他、水とＬＬＣとの混合液を採用することができる。
この場合、伝熱用流体の流通速度を一定にしておくこともできるが、上記したように、温度上昇に従って、伝熱用流体の流通速度を増加させるようにしてもよい。

図３（Ａ）は、伝熱用流体の温度粘度特性を示す図であり、横軸が温度、縦軸が動粘度係数である。図中ａで示すものが水、ｂで示すものがＬＬＣ（３０％）、ｃで示すものがＬＬＣ（５０％）のものである。また、図３（Ｂ）は、動粘度と熱伝達係数との関係を示すものであり、縦軸が熱伝達係数、横軸が動粘度係数である。
同図からも明らかなように、温度が上昇するにつれて動粘度が下がり、また、動粘度が下がるに従って熱伝達係数が変化していることが確認された。

次に、図４を参照して、本発明に係る伝熱システムを適用した第二の例に係るパワートレイン冷却システムについて説明する。図４は、本発明に係る伝熱システムを適用した第二の例に係るパワートレイン冷却システムの構成を示す説明図である。

本例に係るパワートレイン冷却システムＡ２は、上記した第一の例に係るパワートレイン冷却システムＡ１に、流量調整バルブ７を配設した構成のものである。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

流量調整バルブ７は、伝熱用流体の流量を増減調整するためのものであり、コントローラＢの出力側に接続されている。
本例において示すコントローラＢは、上記した流通速度増減手段Ｂ１に代えて、流量調整バルブ７を介して、その伝熱用流体の流通速度を増減するための機能を有している。この機能を「流通速度増減手段Ｂ２」という。

本例においても、温度上昇に従って上記した伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させるようにしている。
すなわち、温度上昇に従って伝熱用流体を次第に速い流通速度にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。
具体的には、上記した温度センサＳ１で測定した伝熱用流体の温度に従った流通速度となるように流量調整バルブ７を開閉駆動している。

伝熱用流体の温度と流通速度との関係については、実験等によって予め設定しておき、これをコントローラＢ内の記憶部（図示しない）に参照テーブルとして記憶させておくことは、上記した例と同様である。
そして、温度センサＳ１で測定した伝熱用流体の温度と、この温度に対応する流通速度を、記憶部（図示しない）に記憶されている参照テーブルを参照しつつ、流量調整バルブ７を開閉駆動する。

図５を参照して、本発明に係る伝熱システムを適用した第三の例に係るパワートレイン冷却システムについて説明する。図５は、本発明に係る伝熱システムを適用した第三の例に係るパワートレイン冷却システムの構成を示す説明図である。

第三の例に係るパワートレイン冷却システムＡ３は、上述した第一の例に係るパワートレイン冷却システムＡ１において、流入路８と流出路９との間にバイパス流路６を配設したものである。
また、流入路８とバイパス流路６との分岐部分には、バイパス流路６に分配する伝熱用流体を増減する流量分配弁５が配設されている。

本例においては、コントローラＢが、上記流量分配弁５を介して、バイパス流路６に分配する伝熱用流体の流量を増減調整する機能を有している。この機能を「分配流量調整手段Ｂ３」という。
そして、温度センサＳ１で測定した伝熱用流体の温度と、この温度に対応する流通速度を記憶部（図示しない）に記憶されている参照テーブルを参照しつつ、流量分配弁５を開閉駆動する。

図６を参照して、本発明に係る伝熱システムを適用した第一の例に係るパワートレイン冷却システムＡ１と、第一の例に係るＣＶＴ冷却システムＤ１とを組み合わせた複合冷却システムＥ１について説明する。
図６は、第一の例に係るパワートレイン冷却システムＡ１と、本発明に係る伝熱システムを適用した第一の例に係るＣＶＴ冷却システムＤ１とを組み合わせた一例に係る複合冷却システムＥ１の構成を示す説明図である。なお、上述した各実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

一例に係る複合冷却システム（パワートレイン冷却システム）Ｅ１は、上述した第一の例に係るパワートレイン冷却システムＡ１と、第一の例に係るＣＶＴ冷却システムＤ１とを組み合わせた構成のものである。
ＣＶＴ冷却システムＤ１は、ＣＶＴ（ Continuously Variable Transmission）４０、熱交換器５０、電動ポンプ３１、温度センサＳ２及びコントローラＢを有して構成されている。

ＣＶＴ４０は、変速機構（図示しない）を収容したケース４１内にオイルパン４２を設けたものである。
オイルパン４２と熱交換器５０との間には、伝熱用流体の流入路４と流出路３とが配設されている。
オイルパン４２の底部には、上述したものと同等の渦流れ生成部Ｃ１が形成されている。

温度センサＳ２は、熱交換器５０から流出される伝熱用流体の温度を測定するためのものであり、流出路３に設けられているとともに、コントローラＢの入力側に接続されている。

電動ポンプ３１は、伝熱用流体を流通させるとともに流通速度を増減変化させるためのものであり、コントローラＢの出力側に接続されて、適宜制御されるようになっている。
熱交換器５０は、ＣＶＴ４０から流出する伝熱用流体と流入路８を流通する伝熱用流体との間において熱交換を行うためのものである。

コントローラＢは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路等からなるものであり、所要のプログラムの実行により所要の機能を発揮するようになっている。
（４）電動ポンプ３１を介して、伝熱用流体の流通速度を増減するための機能。この機能を「流通速度増減手段Ｂ４」という。
本実施形態においては、温度上昇に従って上記した伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。具体的には、温度上昇に従って伝熱用流体を次第に速い流通速度にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。

本実施形態においては、上記した温度センサＳ２で測定した伝熱用流体の温度に従った流通速度となるように電動ポンプ３１を駆動している。
伝熱用流体の温度と流通速度との関係については、実験等によって予め設定しておき、これをコントローラＢ内の記憶部（図示しない）に参照テーブルとして記憶させておくことは、上記した各実施形態と同様である。
そして、温度センサＳ２で測定した伝熱用流体の温度と、この温度に対応する流通速度を記憶部に記憶されている参照テーブルを参照しつつ、電動ポンプ３１を駆動している。

図７を参照して、本発明に係る伝熱システムを適用した第二のＣＶＴ冷却システムについて説明する。図７は、本発明に係る伝熱システムを適用した第二の例に係るＣＶＴ冷却システムの構成を示す説明図である。

第二のＣＶＴ冷却システム（パワートレイン冷却システム）Ｄ２は、上記した第一のＣＶＴ冷却システムＤ１に、流量調整バルブ２を配設した構成のものである。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

流量調整バルブ２は、伝熱用流体の流量を増減調整するためのものであり、コントローラＢの出力側に接続されている。
本例において示すコントローラＢは、流量調整バルブ２を介して、その伝熱用流体の流通速度を増減するための機能を有している。この機能を「流通速度増減手段Ｂ５」という。

本例においても、温度上昇に従って上記した伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させるようにしている。
すなわち、温度上昇に従って伝熱用流体を次第に速い流通速度にして渦流れ生成部Ｃ１に流接させている。
具体的には、上記した温度センサＳ２で測定した伝熱用流体の温度に従った流通速度となるように流量調整バルブ２を開閉駆動している。

伝熱用流体の温度と流通速度との関係については、実験等によって予め設定しておき、これをコントローラＢ内の記憶部（図示しない）に参照テーブルとして記憶させておくことは、上記した例と同様である。
そして、温度センサＳ２で測定した伝熱用流体の温度と、この温度に対応する流通速度を、記憶部（図示しない）に記憶されている参照テーブルを参照しつつ、流量調整バルブ２を開閉駆動する。

図８を参照して、本発明に係る伝熱システムを適用した第三の例に係るＣＶＴ冷却システムについて説明する。図８は、本発明に係る伝熱システムを適用した第三の例に係るＣＶＴ冷却システムの構成を示す説明図である。

第三の例に係るＣＶＴ冷却システム（パワートレイン冷却システム）Ｄ３は、上述した第一の例に係るＣＶＴ冷却システムＤ１において、流入路３と流出路４との間にバイパス流路５０を配設したものである。
また、流入路３とバイパス流路５０との分岐部分には、そのバイパス流路５０に分配する伝熱用流体を増減する流量分配弁５１が配設されている。

本例においては、コントローラＢが、上記流量分配弁５１を介して、バイパス流路５０に分配する伝熱用流体の流量を増減調整する機能を有している。この機能を「分配流量調整手段Ｂ６」という。
そして、温度センサＳ２で測定した伝熱用流体の温度と、この温度に対応する流通速度を記憶部（図示しない）に記憶されている参照テーブルを参照しつつ、流量分配弁５１を開閉駆動する。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上述した実施形態においては、渦流れ生成部Ｃ１を冷却ジャケットの一の流接面に形成したものを例として説明したが、二以上の流接面に形成してもよい。

・上述した実施形態においては、内燃機関における渦流れ生成部Ｃ１を、鋳造により成形される内燃機関と一体に形成したものを例として説明したが、内燃機関とは別体に形成するとともに、渦流れ生成部Ｃ１を鋳包むようにする他、圧入や焼嵌めしてもよい。
・渦流れ生成部Ｃを、水冷や油冷等の液冷式電気モータやインバータの冷却ジャケットの内壁に形成してもよい。すなわち、内燃機関、変速機及び電動機における、パワートレイン冷却システムとして使用することができる。

２，７ 流量調整バルブ
５，５１ 流量分配弁
８ 流入路
９ 流出路
１０ 伝熱対象物（内燃機関）
３０，３１ ポンプ（電動ポンプ）
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５ 流通速度増減手段
Ｂ３，Ｂ６ 分配流量調整手段
Ｃ１ 渦流れ生成部
α 伝熱用流体の流通方向
β 伝熱用流体の流通方向と交差する方向

Claims (10)

1. 伝熱用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その伝熱用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を伝熱対象物に形成した伝熱システムであって、
   温度上昇に従って上記伝熱用流体を伝熱量が増加する態様にして上記渦流れ生成部に流接させることを特徴とする伝熱システム。
2. 伝熱量が増加する態様は、温度上昇に従って伝熱用流体を速い流通速度にして渦流れ生成部に流接させることである請求項１に記載の伝熱システム。
3. 伝熱量が増加する態様は、伝熱用流体として、温度上昇に従って動粘度が低下する性質のものを用いることである請求項１又は２に記載の伝熱システム。
4. 温度上昇に従って上記渦流れ生成部における渦流れを促進させる動粘度となる伝熱用流体を用いる請求項３に記載の伝熱システム。
5. 渦流れ生成部の凹部の最大高さＨに対して、放熱が必要となる場合の動粘度及び流速が，動粘度ν，流速ｕ，代表長さｄから計算されるレイノルズ数Ｒｅ＝ｕｄ／ν及び代表長さｄから計算される壁面近傍の層流低層厚さδ_ｂ＝６３．５／（Ｒｅ^７／８）×ｄよりも大きくなるようにしている請求項１〜４のいずれか１項に記載の伝熱システム。
6. 渦流れ生成部の凹部の開口幅Ｗに対して，放熱が必要となる場合の動粘度，流速が，せん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_t／νが２５〜３００の範囲としている請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝熱システム。
7. 伝熱用流体の流通速度を増減変化させるためのポンプと、
   このポンプを介して、その伝熱用流体の流通速度を増減するための流通速度増減手段を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の伝熱システム。
8. 伝熱用流体の流量を増減調整するための流量調整バルブと、
   この流量調整バルブを介して、その伝熱用流体の流通速度を増減するための流通速度増減手段を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の伝熱システム。
9. 伝熱対象物に流入する伝熱用流体の流入路と、その伝熱対象物から流出する伝熱用流体の流出路との間にバイパス流路が配設されているとともに、
   上記バイパス流路に分配する伝熱用流体を増減する流量分配弁と、
   その流量分配弁を介して、上記バイパス流路に分配する伝熱用流体の流量を増減調整する分配流量調整手段とを有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の伝熱システム。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の伝熱システムを適用したことを特徴とするパワートレイン冷却システム。

Images