JP2020002922A - エンジンの流体冷却装置 - Google Patents

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小山　秀行
Hideyuki Koyama
秀行 小山
新吾 松延
Shingo Matsunobe
新吾 松延
陽 田中
Yo Tanaka
陽 田中
莉菜 金子
Rina Kaneko
莉菜 金子
良憲 田中
Yoshinori Tanaka
良憲 田中
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Abstract

【課題】流体冷却用デバイスの冷却効率を高めることができるエンジンの流体冷却装置を提供する。【解決手段】流体通過経路１と流体冷却用デバイス２を備え、流体冷却用デバイス２は、熱電素子３とヒートパイプ４を備え、熱電素子３は、表裏一方側の吸熱面３ａと他方側の放熱面３ｂを備え、ヒートパイプ４は、熱電素子３の吸熱面３ａに接する放熱端部４ａと放熱端部４ａの反対端にある吸熱端部４ｂを備え、ヒートパイプ４の吸熱端部４ｂは、流体通過経路１内まで導出されている。流体冷却用デバイス２は、ヒートシンク６を備え、ヒートシンク６は熱電素子３の放熱面３ｂに沿っていることが望ましい。【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの流体冷却装置に関し、詳しくは、流体冷却用デバイスの冷却効率を高めることができるエンジンの流体冷却装置に関する。
従来、エンジンの流体冷却装置として、流体通過経路と流体冷却用デバイスを備えたものがある (例えば、特許文献１参照)。
この装置では、流体通過経路は放熱壁を備え、流体冷却用デバイスは熱電素子を備え、熱電素子は、表裏一方側の吸熱面と他方側の放熱面を備え、吸熱面は放熱壁に接している。
特開２０１５−５９５４５号公報(図１，図２参照)
特許文献１のものでは、流体通過経路を通過する流体の熱が放熱壁を介して熱電素子の吸熱面に伝達され、放熱壁の低い熱伝達効率により、熱電素子の吸熱性が低くなる。このため、流体冷却用デバイスの冷却効率が低くなる。
本発明の課題は、流体冷却用デバイスの冷却効率を高めることができるエンジンの流体冷却装置を提供することにある。
本発明は、流体通過経路と流体冷却用デバイスを備え、流体冷却用デバイスは、熱電素子とヒートパイプを備え、熱電素子は、表裏一方側の吸熱面と他方側の放熱面を備え、ヒートパイプは、熱電素子の吸熱面に接する放熱端部と放熱端部の反対端にある吸熱端部を備え、ヒートパイプの吸熱端部は、流体通過経路内まで導出されている。
流体冷却用デバイスは、ヒートシンクを備え、ヒートシンクは熱電素子の放熱面に沿っていることが望ましい。
本願発明によれば、流体通過経路(１)内を通過する流体(５)の熱がヒートパイプ(４)を介して熱電素子(３)の吸熱面(３ａ)に伝達され、ヒートパイプ(４)の高い熱伝達効率により、熱電素子(３)の吸熱性が高くなる。このため、流体冷却用デバイス(２)の冷却効率を高めることができる。
本発明の実施形態に係るエンジンの模式図で、図１(Ａ)は平面図、図１(Ｂ)は側面図である。 図１のエンジンの正面図である。
図１，図２は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図で、この実施形態では、多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
図１(Ａ)(Ｂ)、図２に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(１７)と、シリンダブロック(１７)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１８)と、シリンダヘッド(１８)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(７)と、シリンダブロック(１７)の前部に組み付けられた水ポンプ(１９)と、水ポンプ(１９)のポンプ入力軸(１９ａ)に取り付けられたエンジン冷却ファン(２０)と、シリンダブロック(１７)の後部に配置されたフライホイール(２１)と、シリンダブロック(１７)の下部に組み付けられたオイルパン(１０)を備えている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すクランク(２２)の架設方向を前後方向、エンジンの幅方向を横方向として、図２に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(１８)の両横側の一方に組み付けられた吸気マニホルド(１６)と、他方に組み付けられ排気マニホルド(２３)と、排気マニホルド(２３)の排気出口(２３ａ)に接続された過給機(２４)の排気タービン(２４ａ)と、過給機(２４)のエアコンプレッサ(図示せず)の過給空気出口(２４ｂ)に接続された過給パイプ(１４)と、過給パイプ(１４)に接続された吸気マニホルド(１６)の吸気入口(１６ａ)を備えている。
図１(Ａ)(Ｂ)、図２に示すように、このエンジンは、流体通過経路(１)と流体冷却用デバイス(２)を備えている。
図１(Ａ)(Ｂ)、図２に示すように、流体冷却用デバイス(２)は、熱電素子(３)とヒートパイプ(４)を備え、熱電素子(３)は、表裏一方側の吸熱面(３ａ)と他方側の放熱面(３ｂ)を備え、ヒートパイプ(４)は、熱電素子(３)の吸熱面(３ａ)に接する放熱端部(４ａ)と放熱端部(４ａ)の反対端にある吸熱端部(４ｂ)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、流体通過経路(１)内まで導出されている。
このため、流体通過経路(１)内を通過する流体(５)の熱がヒートパイプ(４)を介して熱電素子(３)の吸熱面(３ａ)に伝達され、ヒートパイプ(４)の高い熱伝達効率により、熱電素子(３)の吸熱性が高くなる。このため、流体冷却用デバイス(２)の冷却効率を高めることができる。
熱電素子(３)にはペルチェ素子が用いられている。熱電素子(３)にはバッテリ(図示せず)から給電がなされている。
流体冷却用デバイス(２)は、ヒートシンク(６)を備え、ヒートシンク(６)は熱電素子(３)の放熱面(３ｂ)に沿っている。
このため、熱電素子(３)の放熱面(３ｂ)の放熱性が高くなる。
ヒートシンク(６)は放熱フィンを備えている。
流体冷却用デバイス(２)は、熱電素子(３)の放熱面(３ｂ)から吸熱する冷却風(８ａ)を発生させる冷却ファン(８)を備えている。
このため、熱電素子(３)の放熱面(３ｂ)の放熱性が高くなる。
冷却ファン(８)はモータ駆動で、モータには、バッテリ(図示せず)から給電がなされている。
却
流体冷却用デバイス(２)で冷却する流体(５)がブローバイガス(２５)である場合、流体通過経路(１)は、ブリーザ室(９)と、シリンダヘッドカバー(７)を備えたものとされ、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、ブリーザ室(９)内、或いは、シリンダヘッドカバー(７)まで導出される。
この場合、流体冷却用デバイス(２)でブリーザ室(９)またはシリンダヘッドカバー(７)を通過するブローバイガス(２５)のオイルミストが冷却され、エンジンオイル(１１)の冷却効率が高まる。
なお、図中の符号(２８)はブローバイガス出口である。
流体冷却用デバイス(２)で冷却する流体(５)がエンジンオイル(１１)である場合、図１(Ａ)(Ｂ)、図２に示すように、流体通過経路(１)は、オイルパン(１０)を備えたものとされ、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、オイルパン(１０)内まで導出される。
この場合、流体冷却用デバイス(２)でオイルパン(１０)内のエンジンオイル(１１)が冷却され、エンジンオイル(１１)の冷却効率が高まる。
なお、図中の符号(２６)はオイルポンプ、(２７)はストレーナである。
流体冷却用デバイス(２)で冷却する流体(５)が吸気(１３)である場合、図２に示すように、流体通過経路(１)は、吸気通路(１２)を備えたものとされ、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、吸気通路(１２)内まで導出される。
この場合、流体冷却用デバイス(２)で吸気通路(１２)の吸気(１３)が冷却され、吸気(１３)の充填効率が高まる。
図２に示すように、流体冷却用デバイス(２)で冷却する流体(５)が過給空気(１５)である場合、吸気通路(１２)は、過給パイプ(１４)を備えたものとされ、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、過給パイプ(１４)内まで導出される。
このため、流体冷却用デバイス(２)で過給パイプ(１４)内の過給空気(１５)が冷却され、吸気(１３)の充填効率が高まる。
図２に示すように、吸気通路(１２)は、吸気マニホルド(１６)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、吸気マニホルド(１６)内まで導出されているものであってもよい。
この場合、流体冷却用デバイス(２)で吸気マニホルド(１６)内の吸気(１３)が冷却され、吸気(１３)の充填効率が高まる。
(１)…流体通過経路、(２)…流体冷却用デバイス、(３)…熱電素子、(３ａ)…吸熱面、(３ｂ)…放熱面、(４)…ヒートパイプ、(４ａ)…放熱端部、(４ｂ)…吸熱端部、(５)…流体、(６)…ヒートシンク、(７)…シリンダヘッドカバー、(８)…冷却ファン、(８ａ)…冷却風、(９)…ブリーザ室、(１０)…オイルパン、(１１)…エンジンオイル、(１２)…吸気通路、(１３)…吸気、(１４)…過給パイプ、(１５)…過給空気、(１６)…吸気マニホルド。

Claims (8)

  1. 流体通過経路(１)と流体冷却用デバイス(２)を備え、
    流体冷却用デバイス(２)は、熱電素子(３)とヒートパイプ(４)を備え、熱電素子(３)は、表裏一方側の吸熱面(３ａ)と他方側の放熱面(３ｂ)を備え、ヒートパイプ(４)は、熱電素子(３)の吸熱面(３ａ)に接する放熱端部(４ａ)と放熱端部(４ａ)の反対端にある吸熱端部(４ｂ)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、流体通過経路(１)内まで導出されている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  2. 請求項１に記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    流体冷却用デバイス(２)は、ヒートシンク(６)を備え、ヒートシンク(６)は熱電素子(３)の放熱面(３ｂ)に沿っている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    流体冷却用デバイス(２)は、熱電素子(３)の放熱面(３ｂ)からの放熱を吸熱する冷却風(８ａ)を発生させる冷却ファン(８)を備えている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    流体通過経路(１)は、ブリーザ室(９)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、ブリーザ室(９)内まで導出されている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    流体通過経路(１)は、オイルパン(１０)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、オイルパン(１０)内まで導出されている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    流体通過経路(１)は、吸気通路(１２)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、吸気通路(１２)内まで導出されている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  7. 請求項６に記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    吸気通路(１２)は、過給パイプ(１４)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、過給パイプ(１４)内まで導出されている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
  8. 請求項６または請求項７に記載されたエンジンの流体冷却装置において、
    吸気通路(１２)は、吸気マニホルド(１６)を備え、ヒートパイプ(４)の吸熱端部(４ｂ)は、吸気マニホルド(１６)内まで導出されている、ことを特徴とするエンジンの流体冷却装置。
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