JPH08200973A - Two-system cooling heat exchanger and two-system cooler using the heat exchanger - Google Patents

Two-system cooling heat exchanger and two-system cooler using the heat exchanger

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JPH08200973A
JPH08200973A JP846395A JP846395A JPH08200973A JP H08200973 A JPH08200973 A JP H08200973A JP 846395 A JP846395 A JP 846395A JP 846395 A JP846395 A JP 846395A JP H08200973 A JPH08200973 A JP H08200973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat pipe
cooling liquid
exchange chamber
heat exchange
Prior art date
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Application number
JP846395A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Suzuki
鈴木  誠
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH08200973A publication Critical patent/JPH08200973A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To improve the efficiency of two-system cooling by coupling heat pipes in which operating fluids having different boiling temperatures are sealed in series, forming heat exchange chambers having different cooling systems at the outside, and providing radiating members. CONSTITUTION: A first heat pipe 2 in which first operating fluid is sealed is coupled to a second heat pipe 2 in which second operating fluid having lower boiling temperature than that of the first fluid is sealed by a coupler 4. If the temperature of first cooling liquid is higher than the operating temperature of the first fluid, the first fluid sealed in the first pipe 2 derives the heat of the first liquid in a first heat exchange chamber 5 to be boiled to reach a second heat exchanger chamber 6, is cooled by the second liquid to be liquefied, and returned to the chamber 5. If the temperature of second cooling liquid is higher than the operating temperature of the second fluid, the second fluid sealed in the second pipe 2 is boiled in the chamber 6 to reach the part 3 mounted with a radiating member 15 at the outer surface, air-cooled to be liquefied, and returned to the chamber 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は2系統冷却用熱交換器、
および2系統冷却用熱交換器を用いたエンジンの2系統
冷却装置に関する。
The present invention relates to a two-system cooling heat exchanger,
And a two-system cooling device for an engine using a two-system cooling heat exchanger.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジン、特に自動車用エンジンにおい
ては、通常、エンジンのシリンダヘッド部とシリンダブ
ロック部には1個のサーモスタットによって制御された
同じ冷却液が流れる。しかしながら、エンジンのシリン
ダヘッド部はノッキング防止、あるいは充填効率向上の
ために低い温度で冷却することが望ましく、逆にシリン
ダブロック部はフリクション低減、あるいはHC(ハイ
ドロカーボン)低減のために比較的高い温度で冷却する
ことが望ましい。
2. Description of the Related Art In an engine, particularly an automobile engine, the same cooling liquid controlled by one thermostat generally flows through a cylinder head portion and a cylinder block portion of the engine. However, it is desirable to cool the cylinder head part of the engine at a low temperature in order to prevent knocking or improve the charging efficiency, and conversely, the cylinder block part is relatively heated to reduce friction or HC (hydrocarbon). It is desirable to cool with.

【0003】この様な観点から、シリンダヘッド部とシ
リンダブロック部を異なる温度で冷却する2系統冷却装
置が提案されており、例えば、実開昭50−10940
号公報に開示されたものがある。ところが、同公報の装
置では2個のラジエータ、2個のサーモスタット、2個
のウォータポンプを必要とする。一方、液体入口と液体
出口とを有する液体チャンバと、液体チャンバの内部か
ら外部へと延びる直管状ヒートパイプと、直管状ヒート
パイプに連通し、直管状ヒートパイプの外周を螺旋状に
取り巻く螺旋状ヒートパイプから成るコンパクトな熱交
換器が特開平6−159888号公報に開示されてい
る。
From such a point of view, a two-system cooling device for cooling the cylinder head portion and the cylinder block portion at different temperatures has been proposed.
Is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 9-203 (1995). However, the device disclosed in the publication requires two radiators, two thermostats, and two water pumps. On the other hand, a liquid chamber having a liquid inlet and a liquid outlet, a straight tubular heat pipe extending from the inside of the liquid chamber to the outside, and a spiral shape that communicates with the straight tubular heat pipe and spirally surrounds the outer circumference of the straight tubular heat pipe. A compact heat exchanger composed of a heat pipe is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-159888.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平6−1
59888号公報に開示された熱交換器を2個並列に配
置して、実開昭50−10940号公報に開示された様
な2系統冷却装置を構成することが考えられる。ところ
が、この場合、シリンダヘッド部側の熱交換器では放熱
部の温度と冷却媒体、例えば空気の温度、との差が小さ
いためにシリンダブロック側の熱交換器に比べて冷却効
率が悪いという問題がある。本発明は、上記問題に鑑
み、冷却効率の良い2系統冷却用熱交換器およびそれを
用いた冷却装置を提供することを目的とする。
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 6-1
It is conceivable that two heat exchangers disclosed in Japanese Patent No. 59888 are arranged in parallel to form a two-system cooling device as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 50-10940. However, in this case, in the heat exchanger on the cylinder head side, the cooling efficiency is poor as compared with the heat exchanger on the cylinder block side because the difference between the temperature of the heat radiating portion and the temperature of the cooling medium such as air is small. There is. In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a two-system cooling heat exchanger with good cooling efficiency and a cooling device using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1によれ
ば、所定の温度以上に加熱されると沸騰する第1作動流
体を内封した第1ヒートパイプと、前記第1ヒートパイ
プと長手軸方向端部で連結され、前記第1作動流体より
低い所定の温度以上に加熱されると沸騰する第2作動流
体を内封した第2ヒートパイプと、前記第1ヒートパイ
プのみを覆う様に配設された第1熱交換室と、前記第1
ヒートパイプと前記第2ヒートパイプの両方を連結部分
を挟んで連続的に覆う様に配設された第2熱交換室と、
前記第2熱交換室の外部で前記第2ヒートパイプの外表
面に取り付けられた放熱部材とから成り、前記第1熱交
換室に冷却すべき第1冷却液を通過せしめ、前記第2熱
交換室に冷却すべき第2冷却液を通過せしめることを特
徴とする2系統冷却用熱交換器が提供される。
According to claim 1 of the present invention, a first heat pipe enclosing a first working fluid that boils when heated to a predetermined temperature or higher, and the first heat pipe. A second heat pipe having a second working fluid, which is connected at a longitudinal end portion and is boiled when heated to a temperature lower than a predetermined temperature lower than that of the first working fluid, and only the first heat pipe. A first heat exchange chamber disposed in the
A second heat exchange chamber arranged so as to continuously cover both the heat pipe and the second heat pipe with a connecting portion interposed therebetween;
A second heat exchange member configured to include a heat radiating member attached to an outer surface of the second heat pipe outside the second heat exchange chamber, allowing the first cooling liquid to be cooled to pass through the first heat exchange chamber; A two-system cooling heat exchanger is provided, which allows a second cooling liquid to be cooled to pass through the chamber.

【0006】本発明の請求項2によれば、所定の温度以
上に加熱されると沸騰する第1作動流体を内封した第1
ヒートパイプと、前記第1ヒートパイプと長手軸方向端
部で連結され、前記第1作動流体より低い所定の温度以
上に加熱されると沸騰する第2作動流体を内封した第2
ヒートパイプと、前記第1ヒートパイプのみを覆う様に
配設された第1熱交換室と、前記第1ヒートパイプと前
記第2ヒートパイプの両方を連結部分を挟んで連続的に
覆う様に配設された第2熱交換室と、前記第2熱交換室
の外部で前記第2ヒートパイプの外表面に取り付けられ
た放熱部材とから成る2系統冷却用熱交換器の、前記第
1熱交換室にエンジンのシリンダブロック部を冷却する
シリンダブロック冷却液を通過せしめ、前記第2熱交換
室にエンジンのシリンダヘッド部を冷却するシリンダヘ
ッド冷却液を通過せしめて成るエンジンの2系統冷却装
置が提供される。
According to the second aspect of the present invention, the first working fluid containing the first working fluid boiling when heated to a predetermined temperature or higher is enclosed.
A second heat pipe, which is connected to the first heat pipe at an end portion in the longitudinal axis direction and which contains a second working fluid that boils when heated to a temperature lower than a predetermined temperature lower than that of the first working fluid.
A heat pipe, a first heat exchange chamber arranged so as to cover only the first heat pipe, and both the first heat pipe and the second heat pipe so as to continuously cover them with a connecting portion interposed therebetween. The first heat of a two-system cooling heat exchanger including a second heat exchange chamber provided and a heat radiating member attached to the outer surface of the second heat pipe outside the second heat exchange chamber. A two-system cooling device for an engine is provided in which a cylinder block cooling liquid for cooling a cylinder block portion of an engine is passed through the exchange chamber and a cylinder head cooling liquid for cooling a cylinder head portion of the engine is passed through the second heat exchange chamber. Provided.

【0007】[0007]

【作用】本発明の請求項1では、第1冷却液の温度が第
1作動流体の作動温度よりも高い場合には、第1ヒート
パイプに内封された第1作動流体は第1熱交換室内部で
第1冷却液の熱を奪って沸騰して第2熱交換室内部に達
し、そこで第2冷却液によって冷却されて液化して第1
熱交換室内部に戻る。第2冷却液の温度が第2作動流体
の作動温度よりも高い場合には、第2ヒートパイプに内
封された第2作動流体は第2熱交換室内部で第2冷却液
の熱を奪って沸騰して外表面に放熱部材が取り付けられ
ている部分に達し、そこで空気によって冷却されて液化
して第2熱交換室内部に戻る。
According to the first aspect of the present invention, when the temperature of the first cooling liquid is higher than the operating temperature of the first working fluid, the first working fluid enclosed in the first heat pipe receives the first heat exchange. Inside the chamber, the heat of the first cooling liquid is taken away to boil and reach the inside of the second heat exchange chamber, where it is cooled by the second cooling liquid and liquefied to form the first cooling liquid.
Return to the inside of the heat exchange chamber. When the temperature of the second cooling fluid is higher than the operating temperature of the second working fluid, the second working fluid enclosed in the second heat pipe takes heat of the second cooling fluid inside the second heat exchange chamber. And boil to reach the portion where the heat dissipation member is attached to the outer surface, where it is cooled by air and liquefied to return to the inside of the second heat exchange chamber.

【0008】本発明の請求項2では、第1冷却液がエン
ジンのシリンダブロック部で熱を奪い請求項1の熱交換
器の第1熱交換室に導入される。その温度が第1作動流
体の作動温度よりも高い場合には、第1熱交換室内で上
記の様な熱交換がおこなわれ第1冷却液は冷却されて再
びエンジンのシリンダブロック部内の水通路に戻る。ま
た、第2冷却液はエンジンのシリンダヘッド部で熱を奪
い請求項1の熱交換器の第2熱交換室に導入される。そ
の温度が第2作動流体の作動温度よりも高い場合には、
第2熱交換室内で上記の様な熱交換がおこなわれ第2冷
却液は冷却されて再びエンジンのシリンダヘッド部内の
水通路に戻る。また、第2冷却液の温度が第1冷却液の
温度よりも高い場合、熱伝導により、第2冷却液から、
第1ヒートパイプの本体を介して第1冷却液に熱が伝わ
り、第1冷却液が暖められ、暖められた第1冷却液は、
エンジンのシリンダブロック部を暖める。
According to the second aspect of the present invention, the first cooling liquid removes heat in the cylinder block portion of the engine and is introduced into the first heat exchange chamber of the heat exchanger according to the first aspect. When the temperature is higher than the operating temperature of the first working fluid, the heat exchange as described above is performed in the first heat exchange chamber, the first cooling liquid is cooled, and the water is returned to the water passage in the cylinder block portion of the engine. Return. Further, the second cooling liquid takes heat from the cylinder head portion of the engine and is introduced into the second heat exchange chamber of the heat exchanger according to claim 1. If the temperature is higher than the working temperature of the second working fluid,
The above-mentioned heat exchange is performed in the second heat exchange chamber, the second cooling liquid is cooled, and returns to the water passage in the cylinder head portion of the engine again. When the temperature of the second cooling liquid is higher than that of the first cooling liquid, heat conduction causes
Heat is transferred to the first cooling liquid through the body of the first heat pipe, the first cooling liquid is warmed, and the warmed first cooling liquid is
Warm the cylinder block of the engine.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明による熱交換器の実施例の断面
図である。図1において、1は2系統冷却用熱交換器の
全体を示しており、第1作動流体S1を内封した管状の
第1ヒートパイプ2と、第1作動流体S1よりも沸騰温
度の低い第2作動流体S2を内封した同じく管状の第2
ヒートパイプ2が結合部4において連結されている。2
aおよび3aは、いわゆるウィックであって、それぞれ
第1ヒートパイプ2と第2ヒートパイプ3の内部に管壁
から隙間を設けて配設されていて毛細管作用をおこなう
ものであり、具体的には例えば金網である。また、第1
冷却液R1を取り入れる入口5iと排出する出口5oが
取り付けられた第1熱交換室5と、冷却される第2冷却
液R2を取り入れる入口6iと排出する出口6oが取り
付けられた第2熱交換室6は結合部7において連結され
ている。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes the entire two-system cooling heat exchanger, which is a tubular first heat pipe 2 in which a first working fluid S1 is enclosed, and a first heat pipe 2 having a boiling temperature lower than that of the first working fluid S1. 2 The same tubular second containing the working fluid S2
The heat pipes 2 are connected at the joints 4. Two
Reference characters a and 3a are so-called wicks, which are arranged inside the first heat pipe 2 and the second heat pipe 3 with a gap from the tube wall to perform a capillary action. For example, a wire mesh. Also, the first
A first heat exchange chamber 5 having an inlet 5i for taking in the cooling liquid R1 and an outlet 5o for discharging, and a second heat exchange chamber having an inlet 6i for taking in the second cooling liquid R2 to be cooled and an outlet 6o for discharging. 6 are connected at a connecting portion 7.

【0010】電動モータ8が第1冷却室5の端部に取り
付けられていて、電動モータ8の回転軸(図示しない)
は第1ヒートパイプ2と連結されている。第1ヒートパ
イプ2および第2ヒートパイプ3はシール部材9、1
0、11を介して第1熱交換室5および第2熱交換室6
に回転自在に支持されていて電動モータ8によって一体
的に回転する。
An electric motor 8 is attached to the end of the first cooling chamber 5 and has a rotation shaft (not shown) of the electric motor 8.
Is connected to the first heat pipe 2. The first heat pipe 2 and the second heat pipe 3 are seal members 9, 1
The first heat exchange chamber 5 and the second heat exchange chamber 6 via 0 and 11
It is rotatably supported by and is rotated integrally by the electric motor 8.

【0011】スパイラルフィン12は第1ヒートパイプ
2に固定的に取り付けられていて第1ヒートパイプ2が
電動モータ8により回転せしめられると第1冷却液R1
を第1熱交換室5の入口5iから出口5oに移送すると
共に第1冷却液R1の熱を第1作動流体S1に伝達す
る。スパイラルフィン13は第1ヒートパイプ2に固定
的に取り付けられていて第1ヒートパイプ2が電動モー
タ8により回転せしめられると第2冷却液R2を第2熱
交換室6の入口6iから第1ヒートパイプ2と第2ヒー
トパイプ3の結合部4のところまで移送すると共に第1
作動流体S1の熱を第2冷却液体R2に伝達する。スパ
イラルフィン14は第2ヒートパイプ3に固定的に取り
付けられていて第2ヒートパイプ3が電動モータ8によ
り回転せしめられると第2冷却液R2を第1ヒートパイ
プ2と第2ヒートパイプ3の結合部4のところから第2
熱交換室6の出口6oまで移送すると共に第2冷却液R
2の熱を第2作動流体S2に伝達する。フィン15は第
2ヒートパイプ3に固定的に取り付けられていて第2ヒ
ートパイプ3が電動モータ8により回転せしめられると
一緒に回転し第2作動流体S2の熱を外部に放熱する。
The spiral fin 12 is fixedly attached to the first heat pipe 2, and when the first heat pipe 2 is rotated by the electric motor 8, the first cooling liquid R1.
Is transferred from the inlet 5i to the outlet 5o of the first heat exchange chamber 5 and the heat of the first cooling liquid R1 is transferred to the first working fluid S1. The spiral fin 13 is fixedly attached to the first heat pipe 2, and when the first heat pipe 2 is rotated by the electric motor 8, the second cooling liquid R2 is supplied from the inlet 6i of the second heat exchange chamber 6 to the first heat. The pipe 2 and the second heat pipe 3 are transferred to the joint 4 and the first
The heat of the working fluid S1 is transferred to the second cooling liquid R2. The spiral fin 14 is fixedly attached to the second heat pipe 3, and when the second heat pipe 3 is rotated by the electric motor 8, the second cooling liquid R2 is coupled to the first heat pipe 2 and the second heat pipe 3. Part 4 to second
The second cooling liquid R is transferred to the outlet 6o of the heat exchange chamber 6
The heat of 2 is transferred to the second working fluid S2. The fins 15 are fixedly attached to the second heat pipe 3, and rotate when the second heat pipe 3 is rotated by the electric motor 8 to radiate the heat of the second working fluid S2 to the outside.

【0012】図2は、第1作動流体S1と第2作動流体
S2の温度に対する作動特性であって、同図に示される
様に、それぞれの作動流体の熱流量は作動流体の沸騰に
よりある温度から急激に増加するが、それ以下の温度で
も作動流体の蒸発特性、パイプによる熱伝導により、わ
ずかではあるが存在する。
FIG. 2 shows operating characteristics with respect to the temperatures of the first working fluid S1 and the second working fluid S2. As shown in FIG. 2, the heat flow rate of each working fluid is at a certain temperature due to boiling of the working fluid. However, due to the evaporation characteristic of the working fluid and the heat conduction through the pipe, it is slightly present even at lower temperatures.

【0013】図3は上記の様に構成された熱交換器を組
み込んだ冷却装置の実施例であって、自動車のエンジン
の冷却装置を示している。図3において、100はエン
ジンであって、エンジン100はヘッドガスケット11
0を介して結合されたシリンダブロック120とシリン
ダヘッド130から構成されている。
FIG. 3 shows an embodiment of a cooling device incorporating the heat exchanger constructed as described above, and shows a cooling device for an automobile engine. In FIG. 3, 100 is an engine, and the engine 100 is a head gasket 11
It is composed of a cylinder block 120 and a cylinder head 130 which are connected via 0.

【0014】シリンダブロック120とシリンダヘッド
130の内部には互いに独立した冷却液通路が配設され
ていて(図示しない)、シリンダブロック120の冷却
液通路120aの入口120iは熱交換器1の第1熱交
換室5の出口5oと連通され、出口120oは熱交換器
1の第1熱交換室5の入口5iと連通され、シリンダヘ
ッド130の冷却液通路130aの入口130iは熱交
換器1の第2熱交換室6の出口6oと連通され、出口1
30oは熱交換器1の第2熱交換室6の入口6iと連通
されている。したがって、シリンダブロック120を冷
却する第1冷却液R1とシリンダヘッド130を冷却す
る第2冷却液R2は互いに混じり合うことなく、それぞ
れ独立した閉じた冷却回路を循環する。
Inside the cylinder block 120 and the cylinder head 130, independent cooling liquid passages are arranged (not shown), and the inlet 120i of the cooling liquid passage 120a of the cylinder block 120 is the first of the heat exchanger 1. The outlet 120o of the heat exchange chamber 5 is communicated with the outlet 120o of the first heat exchange chamber 5 of the heat exchanger 1, and the inlet 130i of the cooling liquid passage 130a of the cylinder head 130 is connected with the inlet 5Oi of the heat exchanger 1. 2 is in communication with the outlet 6o of the heat exchange chamber 6, and the outlet 1
30o communicates with the inlet 6i of the second heat exchange chamber 6 of the heat exchanger 1. Therefore, the first cooling liquid R1 that cools the cylinder block 120 and the second cooling liquid R2 that cools the cylinder head 130 do not mix with each other and circulate in independent cooling circuits.

【0015】次に上記の冷却装置の作動を説明する。初
めに、第1冷却液R1と第2冷却液R2の温度の上がり
方を説明する。図4に示したのが第1冷却液R1と第2
冷却液R2の温度の上がり方であって、シリンダヘッド
部の方がシリンダブロック部よりも発熱量が大きいの
で、シリンダヘッド部を冷却する第2冷却液R2の方が
立ち上がりが速く、シリンダブロック部を冷却する第1
冷却液R1の方が立ち上がりが遅い。ただし、定常状態
では作動温度が高い側にある第1作動流体S1により制
御される第1冷却液R1の方が、作動温度が低い側にあ
る第2作動流体S2により制御される第2冷却液R2よ
りも高い。
Next, the operation of the above cooling device will be described. First, how the temperatures of the first cooling liquid R1 and the second cooling liquid R2 rise will be described. FIG. 4 shows the first cooling liquid R1 and the second cooling liquid R1.
As the temperature of the cooling liquid R2 rises and the amount of heat generated in the cylinder head portion is larger than that in the cylinder block portion, the second cooling liquid R2 for cooling the cylinder head portion rises faster and the cylinder block portion The first to cool
The cooling liquid R1 rises more slowly. However, in the steady state, the first cooling liquid R1 controlled by the first working fluid S1 on the higher operating temperature side is the second cooling liquid controlled by the second working fluid S2 on the lower operating temperature side. Higher than R2.

【0016】初めに、定常状態について説明する。モー
タ8により回転せしめられるスパイラルフィン12によ
って熱交換器1の第1熱交換室5の出口5oから送出さ
れた、冷却終了直後の、系の中で最も低い温度状態の第
1冷却液R1は、入口120iからエンジン100のシ
リンダブロック120の内部の水通路120aに入り、
そこでシリンダブロック120の熱を奪った後、出口1
20oから排出されて、再び入口5iから熱交換器1の
第1熱交換室5に入る。
First, the steady state will be described. The first cooling liquid R1 in the lowest temperature state in the system immediately after the cooling, which is delivered from the outlet 5o of the first heat exchange chamber 5 of the heat exchanger 1 by the spiral fin 12 rotated by the motor 8, is From the inlet 120i into the water passage 120a inside the cylinder block 120 of the engine 100,
After removing heat from the cylinder block 120, the outlet 1
It is discharged from 20o and enters the first heat exchange chamber 5 of the heat exchanger 1 through the inlet 5i again.

【0017】定常状態においては、第1熱交換室5に入
った第1冷却液R1の温度が第1ヒートパイプ2に内封
された第1作動流体S1の沸点よりも高く、第1冷却液
R1の熱はスパイラルフィン11および第1ヒートパイ
プ1を介して第1作動流体S1に伝達される。すると、
第1作動流体S1は第1冷却液R1から蒸発熱を奪って
沸騰し、蒸気となって第1ヒートパイプ1の内部を上方
に移動する。そして、第1冷却液R1は熱が奪われ温度
が下がり、冷却された状態で再び出口5oから出てい
く。
In the steady state, the temperature of the first cooling liquid R1 entering the first heat exchange chamber 5 is higher than the boiling point of the first working fluid S1 enclosed in the first heat pipe 2, and the first cooling liquid R1 The heat of R1 is transferred to the first working fluid S1 via the spiral fin 11 and the first heat pipe 1. Then
The first working fluid S1 removes heat of evaporation from the first cooling liquid R1 and boils, becoming vapor and moving upward inside the first heat pipe 1. Then, the first cooling liquid R1 is deprived of heat and the temperature thereof drops, so that the first cooling liquid R1 exits from the outlet 5o again in a cooled state.

【0018】一方、モータ8により回転せしめられるス
パイラルフィン13、14によって熱交換器1の第2熱
交換室6の出口6oから送出された冷却終了直後の、系
の中で最も低い温度状態の第2冷却液R2は、ウォータ
ポンプ140によって入口130iからエンジン100
のシリンダヘッド130の内部の水通路130aに送り
込まれ、そこでシリンダヘッド130の熱を奪った後、
出口130oから排出されて、再び入口6iから熱交換
器1の第2熱交換室6に入る。
On the other hand, the spiral fins 13 and 14 rotated by the motor 8 immediately after the completion of cooling sent from the outlet 6o of the second heat exchange chamber 6 of the heat exchanger 1 have the lowest temperature in the system. The 2 coolant R2 is supplied from the inlet 130i to the engine 100 by the water pump 140.
Is sent to the water passage 130a inside the cylinder head 130, where the heat of the cylinder head 130 is removed,
It is discharged from the outlet 130o, and then enters the second heat exchange chamber 6 of the heat exchanger 1 from the inlet 6i again.

【0019】第1ヒートパイプ1の上方部分は第2熱交
換室6の内部にあり、外部表面は上記の様に循環する第
2冷却液R2に接している。定常状態においては、その
領域における第2冷却液の温度が、前記沸騰した第1作
動流体S1の温度よりも低く、第1作動流体S1は冷却
されて凝縮し液体となって第1ヒートパイプ1の管璧を
伝って下方部分に落下する。
The upper portion of the first heat pipe 1 is inside the second heat exchange chamber 6, and the outer surface is in contact with the circulating second cooling liquid R2 as described above. In the steady state, the temperature of the second cooling liquid in that region is lower than the temperature of the boiled first working fluid S1, and the first working fluid S1 is cooled and condensed to become a liquid. It goes down the pipe wall and falls to the lower part.

【0020】一方、第1作動流体S1から奪った熱によ
って温度上昇した第2冷却液R2はさらに結合部3より
も上側に移動する。すると、第2ヒートパイプ2に内封
された第2作動流体S2は第2冷却液R2から蒸発熱を
奪って沸騰し、蒸気となって第2ヒートパイプ3の内部
を上方に移動する。そして、第2冷却液R2は熱が奪わ
れ温度が下がり、冷却された状態で再び出口5oから出
ていく。
On the other hand, the second cooling liquid R2 whose temperature has risen due to the heat taken from the first working fluid S1 moves further above the coupling portion 3. Then, the second working fluid S2 sealed in the second heat pipe 2 deprives the second cooling liquid R2 of the evaporation heat and boils to become vapor, which moves upward inside the second heat pipe 3. Then, the second cooling liquid R2 is deprived of heat so that the temperature thereof decreases, and the second cooling liquid R2 exits from the outlet 5o again in a cooled state.

【0021】第2作動流体S2は沸騰して気体となって
第2ヒートパイプ3の内部を上方に移動し、第2ヒート
パイプ3のフィン15が取り付けられた部分に達する。
フィン14の周囲の空気の温度が蒸発した第2作動流体
S2の温度よりも低いと周囲の空気がフィン15および
第2ヒートパイプ3を介して第2作動流体S2から熱を
奪い、第2作動流体S2は凝縮し液体となって第2ヒー
トパイプ3の管璧を伝って下方部分に落下する。したが
って、第1ヒートパイプ2は第1冷却液R1からの熱を
第2冷却液R2に放熱するため、空気に放熱するよりも
熱伝達率がはるかに大きく、第1ヒートパイプ2の放熱
部、すなわち、第2冷却液R2と接触する部分をコンパ
クトにすることができる。一方、第2冷却液R2は、第
1冷却液R1からの熱が加わるために温度が上昇し、第
2ヒートパイプ3の受熱量が大きくなり、第2作動流体
S2の沸騰による蒸発量が増大する。その結果、第2ヒ
ートパイプ3の放熱部が単位時間に受ける熱量は大きく
なり、特開平6−159888号公報に開示された熱交
換器を単純に2個並列に配置して使用した場合のそれぞ
れのヒートパイプを合わせた放熱量と同一とする場合に
は放熱部をコンパクトにすることができる。
The second working fluid S2 boils and becomes a gas and moves upward in the second heat pipe 3 to reach the portion of the second heat pipe 3 to which the fins 15 are attached.
When the temperature of the air around the fins 14 is lower than the temperature of the evaporated second working fluid S2, the surrounding air draws heat from the second working fluid S2 via the fins 15 and the second heat pipes 3, and the second operation is performed. The fluid S2 condenses into a liquid and travels along the pipe wall of the second heat pipe 3 and falls to the lower portion. Therefore, since the first heat pipe 2 radiates the heat from the first cooling liquid R1 to the second cooling liquid R2, the heat transfer coefficient is much larger than that to the heat radiating to the air, and the heat radiating portion of the first heat pipe 2, That is, the portion that comes into contact with the second cooling liquid R2 can be made compact. On the other hand, the temperature of the second cooling liquid R2 rises because heat from the first cooling liquid R1 is applied, the amount of heat received by the second heat pipe 3 increases, and the amount of evaporation of the second working fluid S2 due to boiling increases. To do. As a result, the amount of heat received by the heat radiating portion of the second heat pipe 3 per unit time becomes large, and when the two heat exchangers disclosed in JP-A-6-159888 are simply arranged in parallel and used. When the heat radiation amount is the same as that of the heat pipes, the heat radiation portion can be made compact.

【0022】一方、エンジンが冷態で始動されて暖機さ
れる場合は以下の様になる。エンジンのシリンダヘッド
部はシリンダブロック部よりも発熱量が大きいのでシリ
ンダヘッド部のまわりの冷却液通路を通る第2冷却液R
2の方が先に温度が上昇していく。ここで、第1作動流
体S1の作動特性は図2に示す様な特性を有している。
したがって、第2冷却液R2の温度が上昇すると、熱伝
導により、第1ヒートパイプ2の本体を介して第1冷却
液に熱が移動する。また、第1作動流体S1が第2冷却
液R2により若干蒸発し、第1冷却液R1に熱を奪われ
て凝縮することにより、第1冷却液R1への蒸発による
熱移動もおこなわれる。その結果、第1冷却液が第2冷
却液によって加熱され、第2冷却液の温度上昇が促進さ
れる。上記の様に、先に温度が上昇した第2冷却液はシ
リンダブロック壁に熱を与えるのでシリンダブロックの
内部を流れるオイルの粘度を下げ結果的にエンジンのフ
リクションを低減する。さらに、上記の様にヒートパイ
プがサーモスタットの役割を果たすため、従来の様に複
数のサーモスタットを冷却系路中に介在させる必要がな
くなり、冷却液の流通抵抗が減少する。
On the other hand, when the engine is started in the cold state and warmed up, the following occurs. Since the cylinder head portion of the engine generates a larger amount of heat than the cylinder block portion, the second cooling liquid R passing through the cooling liquid passage around the cylinder head portion.
In the case of 2, the temperature rises first. Here, the operating characteristics of the first working fluid S1 have the characteristics shown in FIG.
Therefore, when the temperature of the second cooling liquid R2 rises, heat is transferred to the first cooling liquid via the main body of the first heat pipe 2 by heat conduction. In addition, the first working fluid S1 is slightly evaporated by the second cooling liquid R2, and the first cooling liquid R1 absorbs heat to condense and the heat is also transferred to the first cooling liquid R1 by evaporation. As a result, the first cooling liquid is heated by the second cooling liquid, and the temperature rise of the second cooling liquid is promoted. As described above, the second cooling liquid whose temperature has risen first gives heat to the cylinder block wall, so that the viscosity of the oil flowing inside the cylinder block is reduced and consequently the friction of the engine is reduced. Further, since the heat pipe plays the role of the thermostat as described above, it is not necessary to interpose a plurality of thermostats in the cooling system path as in the conventional case, and the flow resistance of the cooling liquid is reduced.

【0023】上記の様に本実施例によれば、エンジン暖
機時には、シリンダヘッド側を流れる冷却液の熱をシリ
ンダブロック側を流れる冷却液に与えることが可能で、
2系統の冷却回路の放熱部を完全に分離した2系統冷却
装置に比べるとシリンダブロック側を流れる冷却液の温
度上昇を早めることが可能である。また、本実施例では
2つの熱交換器が一体化されていて、さらに1個の電気
モータで2系統の冷却液の循環と、放熱フィンの回転を
おこなっており部品点数が低減され、取り付け工数が低
減されているが、逆に、ヒートパイプを固定しておいて
別途設けたウォータポンプにより冷却液の循環をおこな
い、別途設けた送風機によって放熱フィンから熱を奪う
様にすれば制御性を向上することが可能である。
As described above, according to this embodiment, when the engine is warmed up, the heat of the cooling liquid flowing on the cylinder head side can be applied to the cooling liquid flowing on the cylinder block side.
It is possible to accelerate the temperature rise of the cooling liquid flowing on the cylinder block side, as compared with the two-system cooling device in which the heat dissipation portions of the two-system cooling circuits are completely separated. Further, in this embodiment, two heat exchangers are integrated, and one electric motor further circulates the cooling fluid in two systems and rotates the radiation fins, so that the number of parts is reduced and the number of mounting steps is reduced. However, conversely, if the heat pipe is fixed and the cooling water is circulated by a separately provided water pump, and the heat is taken from the radiating fins by a separately provided blower, controllability is improved. It is possible to

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の請求項1による熱交換器では、
2系統の冷却液の温度の高い方から低い方への熱の伝達
がおこなわれるため熱伝導効率が良い。温度の低い冷却
液は温度の高い冷却液から熱を受け、空気との温度差が
大きくなるため、放熱量が増大する。そのため、熱交換
器をコンパクトにすることが可能である。また、請求項
2による冷却装置では、エンジン暖機時には、シリンダ
ヘッド部の熱をシリンダブロック部に伝達できるので、
シリンダブロックの暖機性が向上し、シリンダブロック
部のフリクションの増加を防止することができる。
In the heat exchanger according to claim 1 of the present invention,
Since the heat is transferred from the higher temperature of the cooling liquid to the lower temperature of the two systems, the heat transfer efficiency is good. The cooling liquid having a low temperature receives heat from the cooling liquid having a high temperature, and the temperature difference between the cooling liquid and the air becomes large, so that the heat radiation amount increases. Therefore, it is possible to make the heat exchanger compact. Further, in the cooling device according to the second aspect, the heat of the cylinder head portion can be transferred to the cylinder block portion when the engine is warmed up.
Warm-up of the cylinder block is improved, and it is possible to prevent an increase in friction of the cylinder block portion.

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

【図1】本発明による2系統冷却用熱交換器の構造を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a two-system cooling heat exchanger according to the present invention.

【図2】作動流体の作動特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing operating characteristics of a working fluid.

【図3】図1の2系統冷却用熱交換器を用いた冷却装置
の全体図である。
3 is an overall view of a cooling device using the two-system cooling heat exchanger of FIG.

【図4】シリンダブロック部を冷却する第1冷却液と、
シリンダヘッド部を冷却する第2冷却液の冷態始動後の
温度変化を示す図である。
FIG. 4 is a first cooling liquid for cooling the cylinder block portion;
It is a figure which shows the temperature change after the cold start of the 2nd cooling liquid which cools a cylinder head part.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…2系統冷却用熱交換器 2…第1ヒートパイプ 3…第2ヒートパイプ 5…第1熱交換室 5i…第1熱交換室の入口 5o…第1熱交換室の出口 6…第2熱交換室 6i…第2熱交換室の入口 6o…第2熱交換室の出口 8…モータ 9、10、11…シール部材 12…スパイラルフィン 13…スパイラルフィン 14…スパイラルフィン 15…フィン 100…エンジン 110…ヘッドガスケット 120…シリンダブロック部 120a…シリンダブロック部の冷却液通路 120i…シリンダブロック部の冷却液通路の入口 120o…シリンダブロック部の冷却液通路の出口 130…シリンダヘッド部 130a…シリンダヘッド部の冷却液通路 130i…シリンダヘッド部の冷却液通路の入口 130o…シリンダヘッド部の冷却液通路の出口 1 ... 2 system cooling heat exchanger 2 ... 1st heat pipe 3 ... 2nd heat pipe 5 ... 1st heat exchange chamber 5i ... 1st heat exchange chamber inlet 5o ... 1st heat exchange chamber outlet 6 ... 2nd Heat exchange chamber 6i ... Inlet of second heat exchange chamber 6o ... Outlet of second heat exchange chamber 8 ... Motor 9, 10, 11 ... Seal member 12 ... Spiral fin 13 ... Spiral fin 14 ... Spiral fin 15 ... Fin 100 ... Engine 110 ... Head gasket 120 ... Cylinder block part 120a ... Coolant passage of cylinder block part 120i ... Coolant passage inlet of cylinder block part 120o ... Coolant passage outlet of cylinder block part 130 ... Cylinder head part 130a ... Cylinder head part Cooling liquid passage 130i ... Inlet of cooling liquid passage of cylinder head portion 130o ... of cooling liquid passage of cylinder head portion Mouth

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の温度以上に加熱されると沸騰する
第1作動流体を内封した第1ヒートパイプと、 前記第1ヒートパイプと長手軸方向端部で連結され、前
記第1作動流体より低い所定の温度以上に加熱されると
沸騰する第2作動流体を内封した第2ヒートパイプと、 前記第1ヒートパイプのみを覆う様に配設された第1熱
交換室と、 前記第1ヒートパイプと前記第2ヒートパイプの両方を
連結部分を挟んで連続的に覆う様に配設された第2熱交
換室と、 前記第2熱交換室の外部で前記第2ヒートパイプの外表
面に取り付けられた放熱部材とから成り、 前記第1熱交換室に冷却すべき第1冷却液を通過せし
め、 前記第2熱交換室に冷却すべき第2冷却液を通過せしめ
ることを特徴とする2系統冷却用熱交換器。
1. A first heat pipe enclosing a first working fluid that boils when heated to a predetermined temperature or higher, and the first working pipe is connected to the first heat pipe at an end portion in the longitudinal axis direction, and the first working fluid. A second heat pipe enclosing a second working fluid that boils when heated to a lower predetermined temperature or higher; a first heat exchange chamber arranged so as to cover only the first heat pipe; A second heat exchange chamber arranged to continuously cover both the first heat pipe and the second heat pipe with a connecting portion sandwiched therebetween; and outside the second heat pipe outside the second heat exchange chamber. A heat radiating member attached to the surface, and allows a first cooling liquid to be cooled to pass through the first heat exchange chamber and a second cooling liquid to be cooled to pass through the second heat exchange chamber. A two-system cooling heat exchanger.
【請求項2】 所定の温度以上に加熱されると沸騰する
第1作動流体を内封した第1ヒートパイプと、 前記第1ヒートパイプと長手軸方向端部で連結され、前
記第1作動流体より低い所定の温度以上に加熱されると
沸騰する第2作動流体を内封した第2ヒートパイプと、 前記第1ヒートパイプのみを覆う様に配設された第1熱
交換室と、 前記第1ヒートパイプと前記第2ヒートパイプの両方を
連結部分を挟んで連続的に覆う様に配設された第2熱交
換室と、 前記第2熱交換室の外部で前記第2ヒートパイプの外表
面に取り付けられた放熱部材とから成る2系統冷却用熱
交換器の、 前記第1熱交換室にエンジンのシリンダブロック部を冷
却するシリンダブロック冷却液を通過せしめ、 前記第2熱交換室にエンジンのシリンダヘッド部を冷却
するシリンダヘッド冷却液を通過せしめて成るエンジン
の2系統冷却装置。
2. A first heat pipe enclosing a first working fluid that boils when heated to a predetermined temperature or higher, and the first working pipe is connected to the first heat pipe at an end portion in the longitudinal axis direction, and the first working fluid. A second heat pipe enclosing a second working fluid that boils when heated to a lower predetermined temperature or higher; a first heat exchange chamber arranged so as to cover only the first heat pipe; A second heat exchange chamber arranged to continuously cover both the first heat pipe and the second heat pipe with a connecting portion sandwiched therebetween; and outside the second heat pipe outside the second heat exchange chamber. A two-system cooling heat exchanger including a heat-dissipating member mounted on a surface, a cylinder block cooling liquid for cooling a cylinder block portion of an engine is passed through the first heat exchange chamber, and an engine is provided through the second heat exchange chamber. Cool the cylinder head of A two-system cooling system for an engine that allows a cylinder head coolant to pass through.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012112373A (en) * 2010-11-25 2012-06-14 Hyundai Motor Co Ltd Multi-cooling device for vehicle
KR101240982B1 (en) * 2010-11-25 2013-03-11 현대자동차주식회사 Multi-cooling module for vehicle
FR3012530A1 (en) * 2013-10-29 2015-05-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa CYLINDER CASTER WITH THERMAL TRANSFER OPTIMIZATION DEVICE

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