JPH11173146A - Cooling system for vehicular engine - Google Patents

Cooling system for vehicular engine

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JPH11173146A
JPH11173146A JP9335744A JP33574497A JPH11173146A JP H11173146 A JPH11173146 A JP H11173146A JP 9335744 A JP9335744 A JP 9335744A JP 33574497 A JP33574497 A JP 33574497A JP H11173146 A JPH11173146 A JP H11173146A
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JP
Japan
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coolant
cooling system
surfactant
concentration
tasal
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Application number
JP9335744A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Moroi
隆宏 諸井
Takashi Ban
孝志 伴
Kenji Takenaka
健二 竹中
Motoyuki Ito
基之 伊藤
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce energy loss and attain the power reduction of a water pump, etc., by decreasing turbulent flow frictional resistance of coolant in a circulation channel and the like. SOLUTION: A cooling system for vehicular engine is provided with a main circulation channel (main water channel 3) which circulates coolant at least between a main water jacket and a radiator 4 of an engine 1 and can be opened and closed by a thermostat 5, and an auxiliary circulation channel (first and second auxiliary channels 6 and 9) which circulates coolant at least between the main water jacket and a heater core 10 of the engine 1. In the cooling system, surfactant which can form a giant structure among plural bar micells is contained in the coolant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クーラントでエン
ジンを冷却するとともに、クーラントの熱を車室の暖房
に供する車両用エンジンの冷却システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle engine cooling system that cools an engine with a coolant and uses the heat of the coolant to heat a passenger compartment.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的な車両用エンジンの冷却システム
では、そのエンジンの主ウォータジャケットが少なくと
もラジエータ及びヒータコアとホース等の循環路により
接続されており、エンジンに一体的に設けられたウォー
タポンプにより内部のクーラントを循環させるようにな
っている。このため、冷たいクーラントはエンジンを冷
却し、エンジンの冷却によって熱くされたクーラントが
ヒータコアにより車室の暖房に供せられる。また、熱く
されたクーラントはラジエータで冷却される。
2. Description of the Related Art In a general vehicle engine cooling system, a main water jacket of the engine is connected to at least a radiator, a heater core, and a circulation path such as a hose, and a water pump provided integrally with the engine. The internal coolant is circulated. Therefore, the cold coolant cools the engine, and the coolant heated by the cooling of the engine is used for heating the vehicle compartment by the heater core. The heated coolant is cooled by the radiator.

【0003】かかるエンジンの冷却システムでは、循環
路を循環するクーラントに水を用いることが一般的であ
る。また、寒冷地等におけるクーラントの凍結を防止す
べく、不凍液をクーラントに添加したりすることもなさ
れている。なお、上記不凍液には、エチレン・グリコー
ル、グリセリン、メチル・アルコールやエチル・アルコ
ール等が用いられている。
In such an engine cooling system, it is common to use water as a coolant circulating in a circulation path. Further, in order to prevent freezing of the coolant in a cold region or the like, antifreeze is added to the coolant. In addition, ethylene glycol, glycerin, methyl alcohol, ethyl alcohol, and the like are used for the antifreeze.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、循環路とし
てのホース等において、クーラントの流れは流体粒子の
不規則な乱れ運動を伴う乱流になっていると考えられ
る。このため、上記エンジンの冷却システムでは、循環
路等において、流体粒子の乱れ運動に起因する乱流摩擦
抵抗(圧力損失)によりエネルギがロスしていると考え
られる。また循環路等における乱流摩擦抵抗が大きい
と、振動等によりクーラントが循環路としてのホースの
接続部等から漏れることも懸念され、また、その振動に
よる車室内への騒音も無視できないものとなる。さら
に、循環路等において、クーラントの流れが乱流になっ
ていると、乱流拡散により熱伝達率が大きくなって循環
路等からの熱放出が大きくなり、その結果輸送中の熱ロ
スが大きくなってエンジンの暖気や車室の暖房効率が低
下するという問題がある。
By the way, in a hose or the like as a circulation path, the flow of the coolant is considered to be a turbulent flow accompanied by irregular turbulent motion of the fluid particles. For this reason, in the engine cooling system, it is considered that energy is lost due to turbulent frictional resistance (pressure loss) due to turbulent motion of the fluid particles in the circulation path and the like. Also, if the turbulent frictional resistance in the circulation path or the like is large, there is a concern that the coolant may leak from a connection portion of a hose as the circulation path due to vibration or the like, and noise due to the vibration into the vehicle interior cannot be ignored. . Furthermore, if the flow of the coolant is turbulent in the circulation path, etc., the heat transfer coefficient increases due to turbulent diffusion, and the heat release from the circulation path, etc. increases, resulting in a large heat loss during transportation. As a result, there is a problem that the warming of the engine and the heating efficiency of the passenger compartment are reduced.

【0005】特に、上記エンジンの冷却システムにおい
て、エンジンの暖気や車室の暖房を高効率化すべく、ヒ
ータコアとエンジンの主ウォータポンプとの間に補助熱
源として熱発生器を介在させた場合、この熱発生器のウ
ォータジャケット内において熱交換率を向上させるべく
設けられたフィン等による通水抵抗(圧力損失)によ
り、上記圧力損失が一層大きくなる。このため、ウォー
タジャケットを有する補助熱源をエンジンの冷却システ
ムに追加した場合、補助熱源における効果的な熱交換率
を確保しつつ上記圧力損失を補うためには、ウォータポ
ンプを大型化する必要があり、エンジンルーム内での有
効スペースが減少するという問題がある。
[0005] In particular, in the above-mentioned engine cooling system, when a heat generator is interposed between the heater core and the main water pump of the engine as an auxiliary heat source in order to increase the efficiency of warming up the engine and heating the passenger compartment, The pressure loss is further increased due to water flow resistance (pressure loss) due to fins and the like provided in the water jacket of the heat generator to improve the heat exchange rate. For this reason, when an auxiliary heat source having a water jacket is added to the engine cooling system, it is necessary to increase the size of the water pump in order to compensate for the pressure loss while ensuring an effective heat exchange rate in the auxiliary heat source. However, there is a problem that the effective space in the engine room is reduced.

【0006】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、循環路等におけるクーラントの乱流摩擦抵抗を低
減してウォータポンプの動力低減を図るとともに、振動
を抑えてクーラントの漏れ等や車室内への騒音伝播を防
ぐことができ、しかも補助熱源を追加した場合であって
もウォータポンプの大型化を避けることのできる車両用
エンジンの冷却システムを提供することを解決すべき技
術課題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and aims to reduce the power of a water pump by reducing the turbulent frictional resistance of a coolant in a circulation path or the like, and to suppress the vibration and the like to prevent the coolant from leaking and the like. A technical problem to be solved is to provide a vehicle engine cooling system that can prevent noise transmission into a room and that can avoid an increase in the size of a water pump even when an auxiliary heat source is added. Things.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】(1)請求項1記載の車
両用エンジンの冷却システムは、少なくともエンジンの
主ウォータジャケットとラジエータとの間でクーラント
を循環させ、サーモスタットにより開閉可能とされた主
循環路と、少なくとも該エンジンの該主ウォータジャケ
ットとヒータコアとの間で該クーラントを循環させる副
循環路とを有する車両用エンジンの冷却システムにおい
て、前記クーラントには、複数の棒状ミセル間で巨大構
造を形成しうる界面活性剤が含まれていることを特徴と
する。 (2)請求項2記載の車両用エンジンの冷却システム
は、請求項1記載の車両用エンジンの冷却システムにお
いて、界面活性剤は、n−テトラデシルトリメチルアン
モニウム・サリシレイト(C14TASal)、n−ヘキ
サデシルトリメチルアンモニウム・サリシレイト(C16
TASal)、n−ドデシルトリメチルアンモニウム・
サリシレイト(C12TASal)、トリメチルステアリ
ルアンモニウム・サリシレイト(C18TASal)、よ
りなる群から選ばれる一つであることを特徴とする。 (3)請求項3記載の車両用エンジンの冷却システム
は、請求項1又は2記載の車両用エンジンの冷却システ
ムにおいて、クーラント中の界面活性剤濃度は、少なく
とも該界面活性剤の分子の会合により形成される球状ミ
セルが棒状ミセル又は前記巨大構造に変化する臨界的濃
度以上とされていることを特徴とする。 (4)請求項4記載の車両用エンジンの冷却システム
は、請求項1、2又は3記載の車両用エンジンの冷却シ
ステムにおいて、クーラントの流れ場におけるレイノル
ズ数が8000〜35000の範囲内にあるときに、界
面活性剤の巨大構造が形成又は崩壊される現象が発生す
るように、該界面活性剤の濃度が調整されていることを
特徴とする。 (5)請求項5記載の車両用エンジンの冷却システム
は、請求項4記載の車両用エンジンの冷却システムにお
いて、クーラント中の界面活性剤濃度は、重量%で50
0〜1000ppmとされていることを特徴とする。 (6)請求項6記載の車両用エンジンの冷却システム
は、請求項1、2、3、4又は5記載の車両用エンジン
の冷却システムにおいて、副循環路には、ヒータコアと
エンジンの主ウォータジャケットとの間に補助熱源が接
続されていることを特徴とする。 (7)請求項7記載の車両用エンジンの冷却システム
は、請求項6記載の車両用エンジンの冷却システムにお
いて、補助熱源は、内部に発熱室及び該発熱室に隣接し
てクーラントを循環させる副ウォータジャケットを形成
するハウジングと、該ハウジングに軸受装置を介して回
動可能に支承された駆動軸と、該発熱室内で該駆動軸に
より回動可能に設けられたロータと、該発熱室の壁面と
該ロータの外面との液密的間隙に介在され、該ロータの
回動によりせん断されて発熱する粘性流体とを有する熱
発生器であることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a cooling system for a vehicle engine, wherein a coolant is circulated at least between a main water jacket of the engine and a radiator and opened and closed by a thermostat. In a cooling system for a vehicle engine having a circulation path and at least a sub-circulation path for circulating the coolant between the main water jacket and the heater core of the engine, the coolant has a huge structure between a plurality of rod-shaped micelles. Characterized by containing a surfactant capable of forming (2) cooling system for a vehicle engine according to claim 2, wherein, in the cooling system of the vehicle engine according to claim 1 wherein the surfactant is, n- tetradecyl trimethylammonium Sarishireito (C 14 TASal), n- Hexadecyltrimethylammonium salicylate (C 16
TASal), n-dodecyltrimethylammonium.
Salicylate (C 12 TASal) and trimethylstearyl ammonium salicylate (C 18 TASal). (3) In the cooling system for a vehicle engine according to the third aspect, in the cooling system for a vehicle engine according to the first or second aspect, the concentration of the surfactant in the coolant is determined by at least association of molecules of the surfactant. It is characterized in that the formed spherical micelles have a concentration higher than the critical concentration at which the micelles change into rod-like micelles or the above-mentioned giant structure. (4) The vehicle engine cooling system according to claim 4, wherein the Reynolds number in the flow field of the coolant is in the range of 8000 to 35000 in the vehicle engine cooling system according to claim 1, 2, or 3. In addition, the concentration of the surfactant is adjusted so that a phenomenon in which a macrostructure of the surfactant is formed or collapsed occurs. (5) The vehicle engine cooling system according to claim 5, wherein the surfactant concentration in the coolant is 50% by weight in the vehicle engine cooling system according to claim 4.
It is characterized by being in the range of 0 to 1000 ppm. (6) The cooling system for a vehicle engine according to the sixth aspect is the cooling system for a vehicle engine according to the first, second, third, fourth or fifth aspect, wherein the auxiliary circulation path includes a heater core and a main water jacket of the engine. And an auxiliary heat source is connected between the first heat source and the second heat source. (7) In the vehicle engine cooling system according to the seventh aspect, in the vehicle engine cooling system according to the sixth aspect, the auxiliary heat source may include a heating chamber inside and a sub-circulating coolant adjacent to the heating chamber. A housing forming a water jacket, a drive shaft rotatably supported by the housing via a bearing device, a rotor rotatably provided by the drive shaft in the heating chamber, and a wall surface of the heating chamber And a viscous fluid that is interposed in a liquid-tight gap between the rotor and the outer surface of the rotor and that generates heat by being sheared by the rotation of the rotor.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の車両用エンジンの冷却シ
ステムでは、複数の棒状ミセル間で巨大構造、例えば網
目構造(図9(c)参照)を形成しうる界面活性剤がク
ーラントに含まれている。クーラント中で、界面活性剤
の複数の棒状ミセルが巨大構造を形成すると、乱流摩擦
抵抗を減少させる効果(以下、抗力減少効果という。)
が得られ、その結果流れの乱れを抑える(乱流抑制)効
果が得られる。このため、巨大棒構造を形成しうる界面
活性剤をクーラントに添加することにより、乱流摩擦抵
抗(圧力損失)に基づくエネルギロスを低減させること
ができ、ウォータポンプの小型化や同ポンプの動力低減
効果を得ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the cooling system for a vehicle engine according to the present invention, the coolant contains a surfactant capable of forming a huge structure, for example, a mesh structure (see FIG. 9C), between a plurality of rod-shaped micelles. ing. When a plurality of rod-shaped micelles of a surfactant form a giant structure in the coolant, the effect of reducing turbulent frictional resistance (hereinafter referred to as drag reduction effect).
As a result, the effect of suppressing the turbulence of the flow (turbulence suppression) is obtained. Therefore, by adding a surfactant capable of forming a giant rod structure to the coolant, energy loss due to turbulent frictional resistance (pressure loss) can be reduced, and the water pump can be downsized and the power of the pump can be reduced. A reduction effect can be obtained.

【0009】また、乱流摩擦抵抗が低減されれば、循環
路等における振動を抑えることもできるので、クーラン
トの漏れ等や車室内への騒音伝播を効果的に防ぐことが
可能となる。このような巨大構造を形成しうる界面活性
剤は、該界面活性剤の素剤と、該素剤との反応により該
界面活性剤を形成しうる電解質とをクーラント中に添加
することにより、形成することができる。
Further, if the turbulent frictional resistance is reduced, the vibration in the circulation path or the like can be suppressed, so that it is possible to effectively prevent the leakage of the coolant and the propagation of the noise into the vehicle interior. The surfactant capable of forming such a huge structure is formed by adding a base material of the surfactant and an electrolyte capable of forming the surfactant by reacting with the base material into a coolant. can do.

【0010】上記界面活性剤の素剤としては、下記化1
式に示す化学構造をもつn−テトラデシルトリメチルア
ンモニウム・ブロマイド(C14TABr)、n−テトラ
デシルトリメチルアンモニウム・クロライド(C14TA
Cl)、n−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム・ブ
ロマイド(C16TABr)、セチルトリメチルアンモニ
ウム・クロライド(C16TACl)、n−ドデシルトリ
メチルアンモニウム・ブロマイド(C12TABr)、ト
リメチルステアリルアンモニウム・クロライド(C18
ACl)、等を好適に用いることができる。
The base material of the above surfactant is represented by the following chemical formula 1.
Having the chemical structure shown in Formula n- tetradecyltrimethylammonium bromide (C 14 TABr), n- tetradecyl trimethyl ammonium chloride (C 14 TA
Cl), n-hexadecyl trimethyl ammonium bromide (C 16 TABr), cetyltrimethylammonium chloride (C 16 TACl), n- dodecyl trimethyl ammonium bromide (C 12 TABr), trimethyl stearyl ammonium chloride (C 18 T
AC1) can be preferably used.

【0011】[0011]

【化1】 Embedded image

【0012】上記電解質としては、下記化2式に示す化
学構造をもつサリチル酸ナトリウム(NaSal、分子
量=160.10)を好適に用いることができる。ま
た、サリチル酸ナトリウム以外の電解質としては、下記
化3式に示す化学式をもつもの、C3 7 COONaや
7 15SO3 Naの化学式をもつものを挙げることが
できる。
As the electrolyte, sodium salicylate (NaSal, molecular weight = 160.10) having a chemical structure represented by the following chemical formula 2 can be suitably used. Examples of the electrolyte other than sodium salicylate include those having the chemical formula shown in the following chemical formula 3 , and those having the chemical formulas of C 3 F 7 COONa and C 7 H 15 SO 3 Na.

【0013】[0013]

【化2】 Embedded image

【0014】[0014]

【化3】 Embedded image

【0015】上記C14TABr、上記C14TACl、上
記C16TABr、上記C16TACl、上記C12TABr
及び上記C18TAClと上記サリチル酸ナトリウムとの
化学反応を下記に示す。 C14TABr+NaSal→C14TASal+NaBr C14TACl+NaSal→C14TASal+NaCl C16TABr+NaSal→C16TASal+NaBr C16TACl+NaSal→C16TASal+NaCl C12TABr+NaSal→C12TASal+NaBr C18TACl+NaSal→C18TASal+NaCl このようにして、巨大構造を形成しうる界面活性剤、す
なわちn−テトラデシルトリメチルアンモニウム・サリ
シレイト(C14TASal)、n−ヘキサデシルトリメ
チルアンモニウム・サリシレイト(C16TASal)、
n−ドデシルトリメチルアンモニウム・サリシレイト
(C12TASal)又はトリメチルステアリルアンモニ
ウム・サリシレイト(C18TASal)を得ることがで
きる。
The above C 14 TABr, the above C 14 TACl, the above C 16 TABr, the above C 16 TACl, the above C 12 TABr
And the chemical reaction between the above C 18 TACl and the above sodium salicylate is shown below. In the C 14 TABr + NaSal → C 14 TASal + NaBr C 14 TACl + NaSal → C 14 TASal + NaCl C 16 TABr + NaSal → C 16 TASal + NaBr C 16 TACl + NaSal → C 16 TASal + NaCl C 12 TABr + NaSal → C 12 TASal + NaBr C 18 TACl + NaSal → C 18 TASal + NaCl Thus, the macrostructures surfactants which can form, i.e. n- tetradecyl trimethylammonium Sarishireito (C 14 TASal), n- hexadecyl trimethyl ammonium Sarishireito (C 16 TASal),
n- dodecyl trimethyl ammonium Sarishireito (C 12 TASal) or trimethyl stearyl ammonium Sarishireito (C 18 TASal) can be obtained.

【0016】上記界面活性剤の素剤と、上記電解質との
クーラントへの添加割合は、互いに同モル量となるよう
に調整することが好ましい。一方より他方を余分に添加
しても、余分に添加した分だけ無駄になるからである。
なお、陰イオン性の界面活性剤たる、一般に市販されて
いる洗剤は、上記抗力減少効果を発揮し得ない。
It is preferable that the addition ratio of the surfactant to the base material and the electrolyte to the coolant be adjusted so as to be equal to each other. This is because, even if the other is added more than the other, the added amount is wasted.
Incidentally, a commercially available detergent, which is an anionic surfactant, cannot exert the above-described drag reduction effect.

【0017】ここに、界面活性剤による巨大構造の形成
は、界面活性剤の分子(イオン)の会合により形成され
た球状ミセルが棒状ミセルに変化し、このような棒状ミ
セルがクーラント中に存在していることを前提とする。
クーラント中に棒状ミセルが存在すれば、複数の棒状ミ
セルが集合して網目の巨大構造となり、クーラント流れ
の条件が整うことにより、具体的にはその流れ場のレイ
ノルズ数が所定範囲の値となること(流れ場のせん断の
程度)により、網目構造の弾性効果による乱流抑制効果
が現れる。
Here, the formation of a giant structure by the surfactant changes the spherical micelles formed by the association of the surfactant molecules (ions) into rod-like micelles, and such rod-like micelles are present in the coolant. It is assumed that
If rod-shaped micelles are present in the coolant, a plurality of rod-shaped micelles will be aggregated to form a giant mesh structure, and the coolant flow conditions will be adjusted. Specifically, the Reynolds number of the flow field will be a value within a predetermined range. This (the degree of shear in the flow field) produces a turbulence suppression effect due to the elastic effect of the network structure.

【0018】そして、界面活性剤の分子の会合により形
成された球状ミセルが棒状ミセルに変化するか否かは、
クーラントに添加される界面活性剤の濃度や、クーラン
ト温度等の影響を受ける。すなわち、クーラント中の界
面活性剤の濃度がきわめて低い場合、界面活性剤は分子
分散(あるいはイオン分散)しているが、界面活性剤の
濃度が臨界ミセル濃度を超えると、数分子(数イオン)
から百数十分子(百数十イオン)が急激に会合して安定
なミセルを形成する。この界面活性剤のミセルは、まず
エントロピー的に安定な球状ミセル構造として形成され
る(図9(a)参照)。そして、界面活性剤濃度をさら
に増加させると、それに伴いミセル濃度も増加し、その
結果ミセル間距離が次第に小さくなる。ミセル間距離が
小さくなるとミセル表面において静電気エネルギーが大
きくなり、その超過エネルギーが球状ミセルと棒状ミセ
ルのエネルギー差に等しくなると、球状ミセルと比べて
巨大で平均ミセル間距離が大きく、したがってミセル間
の静電気エネルギーが小さくてすむ棒状ミセルが形成さ
れる(図9(b)参照)。この棒状ミセルは、伸びきっ
た炭化水素鎖を半径とするような円形断面形状をもつ。
ここに、ミセルが球状から棒状に変化する時の界面活性
剤濃度を臨界的濃度Ctという。このように球状ミセル
を棒状ミセルに変化させるためには、クーラント中の界
面活性剤濃度を少なくとも上記臨界的濃度Ctよりも高
くしなければならない。
Whether or not the spherical micelle formed by the association of the surfactant molecules changes into a rod-like micelle is determined as follows.
It is affected by the concentration of the surfactant added to the coolant and the coolant temperature. That is, when the concentration of the surfactant in the coolant is extremely low, the surfactant is molecularly dispersed (or ion-dispersed), but when the concentration of the surfactant exceeds the critical micelle concentration, several molecules (a few ions)
From one hundred and several hundreds of ions (one hundred and several tens of ions) rapidly associate to form stable micelles. The micelle of this surfactant is first formed as an entropically stable spherical micelle structure (see FIG. 9A). When the surfactant concentration is further increased, the micelle concentration also increases, and as a result, the distance between micelles gradually decreases. When the distance between micelles decreases, the electrostatic energy increases on the micelle surface, and when the excess energy becomes equal to the energy difference between the spherical micelles and rod-like micelles, the average micelle distance is large compared to the spherical micelles, and therefore the static electricity between micelles A rod-shaped micelle with low energy is formed (see FIG. 9B). The rod-shaped micelle has a circular cross-sectional shape having the extended hydrocarbon chain as a radius.
Here, the surfactant concentration when the micelle changes from a spherical shape to a rod shape is referred to as a critical concentration Ct. In order to change the spherical micelles into rod-shaped micelles, the concentration of the surfactant in the coolant must be at least higher than the critical concentration Ct.

【0019】ここに、上記臨界的濃度Ctは温度ととも
に増加する。例えば、クーラントの温度が高くなれば、
上記臨界的濃度Ctが増加するため、クーラントの温度
が低い場合と比較して、界面活性剤濃度をより高くしな
ければ、ミセルを球状から棒状に変化させることができ
ない。そして、車両用エンジンの冷却システムに用いら
れるクーラントの温度は、通常−40〜80℃程度の範
囲内で変化する。このため、かかるエンジン作動中に変
化するクーラントの温度範囲のうち少なくともある温度
範囲で、クーラント中の界面活性剤濃度が上記臨界的濃
度Ctを越えるように調整する必要があり、好ましくは
エンジン作動中に変化するクーラントの全温度範囲で、
クーラント中の界面活性剤濃度が上記臨界的濃度Ctを
常に越えるように調整するとよい。
Here, the critical concentration Ct increases with temperature. For example, if the coolant temperature rises,
Since the critical concentration Ct increases, the micelles cannot be changed from spherical to rod-like unless the surfactant concentration is higher than when the temperature of the coolant is low. And the temperature of the coolant used for the cooling system of the vehicle engine usually changes within a range of about -40 to 80 ° C. For this reason, it is necessary to adjust the concentration of the surfactant in the coolant to exceed the critical concentration Ct in at least a certain temperature range of the temperature range of the coolant that changes during the operation of the engine. Over the entire temperature range of the coolant,
The concentration of the surfactant in the coolant may be adjusted so as to always exceed the critical concentration Ct.

【0020】例えば、クーラントの温度が−40〜80
℃の中央値である20℃前後である場合、n−テトラデ
シルトリメチルアンモニウム・サリシレイト(C14TA
Sal)を界面活性剤とするならば、クーラント中の界
面活性剤濃度は上記臨界的濃度Ctを越えるべく、重量
%で(以下、同様)、250ppm以上とすることが好
ましい。
For example, if the temperature of the coolant is between -40 and 80
When the median temperature around 20 ° C. is around 20 ° C., n-tetradecyltrimethylammonium salicylate (C 14 TA
If Sal) is used as the surfactant, the surfactant concentration in the coolant is preferably 250 ppm or more by weight (hereinafter the same) so as to exceed the critical concentration Ct.

【0021】なお、クーラント中の界面活性剤濃度の上
限は、熱交換器(ヒータコア、ラジエータ)で通常の乱
流熱伝達が行われるように1000〜1500ppm程
度とすることが好ましい。なお、上記程度の濃度で界面
活性剤を添加することによっては、クーラントの粘度が
大きく上昇することがなく、上記界面活性剤の添加によ
る粘度上昇に起因して流動抵抗が極端に大きくなること
はない。
The upper limit of the surfactant concentration in the coolant is preferably about 1000 to 1500 ppm so that normal turbulent heat transfer is performed in a heat exchanger (heater core, radiator). By adding the surfactant at the above concentration, the viscosity of the coolant does not increase significantly, and the flow resistance becomes extremely large due to the increase in the viscosity due to the addition of the surfactant. Absent.

【0022】このように棒状ミセルが形成されてクーラ
ント中に複数の棒状ミセルが集合した網目の巨大構造が
存在していると、上述したように、クーラント流れの条
件が整うことにより、具体的にはその流れ場のレイノル
ズ数が所定範囲の値となること(流れ場のせん断の程
度)により、網目構造の弾性効果によって、上記抗力減
少効果を発揮する。
As described above, when the rod-shaped micelles are formed and the coolant has a giant mesh structure in which a plurality of rod-shaped micelles are aggregated, as described above, the conditions for the flow of the coolant are adjusted. When the Reynolds number of the flow field falls within a predetermined range (the degree of shear in the flow field), the above-described drag reduction effect is exerted by the elastic effect of the network structure.

【0023】すなわち、クーラントの流れがせん断速度
勾配の低い(レイノルズ数が2300程度以下)流れの
場合は、クーラントはニュートン流体と同等となる。こ
のため、クーラントの流れ場がレイノルズ数2300程
度以下の低せん断の状態では、巨大構造(網目構造)の
弾性効果の影響が小さいため、界面活性剤による抗力減
少効果が得られない。そして、循環路におけるクーラン
トの流速が増大して、クーラントの流れが所定の乱流状
態(例えば図2のようなn−テトラデシルトリメチルア
ンモニウム・サリシレイト(500ppm)を界面活性
剤とするならば、レイノルズ数が3000〜11000
程度の中せん断)になると、クーラントは弾性効果の影
響が大きくなり、上述したように抗力減少効果が発揮さ
れる。
That is, when the flow of the coolant is a flow having a low shear rate gradient (Reynolds number is about 2300 or less), the coolant is equivalent to the Newtonian fluid. For this reason, when the flow field of the coolant is in a low shear state with a Reynolds number of about 2300 or less, the effect of the elastic effect of the huge structure (network structure) is small, so that the drag reduction effect by the surfactant cannot be obtained. Then, the flow rate of the coolant in the circulation path increases, and the flow of the coolant is in a predetermined turbulent state (for example, if n-tetradecyltrimethylammonium salicylate (500 ppm) as shown in FIG. 2 is used as a surfactant, Reynolds The number is 3000-11000
At moderate shear, the coolant has a greater effect of the elastic effect and exerts the drag reduction effect as described above.

【0024】しかし、循環路における断面積の減少等に
より、クーラントの流速が増加して流れ場が高せん断と
なり、レイノルズ数が所定値(11000〜14000
程度)以上となって臨界壁面せん断応力τWCを超える
と、上記抗力減少効果が急激に減衰する(以下、レイノ
ルズ数の増加により抗力減少効果が急激に減衰する現象
が起こる点、又はレイノルズ数の減少により抗力減少効
果が急激に発揮される現象が起こる点を遷移点とい
う。)。これは、レイノルズ数が臨界壁面せん断応力τ
WCを越えると、上記巨大構造が破壊され、分断された個
々の棒状ミセルが乱流せん断中で回転し始めることによ
り、上記抗力減少効果が減衰し始めることによるもので
ある。なお、臨界壁面せん断応力τWCとは、抗力減少効
果が減衰し始めるときの壁面せん断応力のことをいう。
但し、このように分断された個々の棒状ミセル自体は破
壊されていないため、レイノルズ数が臨界せん断応力τ
WCよりも小さい値に戻ることによって、再び上記巨大構
造が形成され、上記抗力減少効果は履歴現象なしで再現
する。
However, the flow velocity of the coolant increases due to a decrease in the cross-sectional area in the circulation path, and the flow field becomes high shear, and the Reynolds number becomes a predetermined value (11000 to 14000).
Above) and exceeds the critical wall shear stress τ WC , the above-mentioned drag reduction effect rapidly attenuates (hereinafter, the phenomenon where the drag reduction effect abruptly attenuates due to the increase in Reynolds number, or the Reynolds number The point at which the phenomenon in which the drag reduction effect is suddenly exhibited by the reduction occurs is referred to as a transition point.) This is because the Reynolds number is the critical wall shear stress τ
When the WC is exceeded, the giant structure is destroyed, and the separated rod-like micelles begin to rotate in turbulent shear, whereby the drag reduction effect starts to attenuate. Note that the critical wall shear stress τ WC refers to a wall shear stress when the drag reduction effect starts to attenuate.
However, since the individual rod-shaped micelles thus divided are not destroyed, the Reynolds number becomes critical shear stress τ.
By returning to a value smaller than WC, the giant structure is formed again, and the drag reduction effect is reproduced without hysteresis.

【0025】したがって、車両用エンジンの冷却システ
ム中、流路断面積の大きい循環路においては、比較的低
せん断流れでレイノルズ数が小さいため、上記抗力減少
効果が発揮され易く、一方流路断面積の小さいラジエー
タやヒータコア等の放熱部においては、比較的高せん断
流れでレイノルズ数が大きいため、上記抗力減少効果が
発揮され難くい傾向にあるが、この放熱部においては熱
交換性の観点からいえば、従来通りの乱流伝達効果が予
想されるので望ましいと考えられる。
Therefore, in the circulation system having a large cross-sectional area in the cooling system for a vehicle engine, the above-described drag reduction effect is easily exerted because the flow is relatively low and the Reynolds number is small. In a radiator such as a radiator or a heater core having a small diameter, a relatively high shear flow and a large Reynolds number tend to make it difficult for the drag reduction effect to be exerted. If this is the case, it is considered desirable because a turbulent flow transmission effect as in the past is expected.

【0026】そして、上述したように巨大構造の形成に
より上記抗力減少効果が得られると、乱流抑制効果も発
揮される。このようにクーラント流れの乱れが抑制され
ると、乱流拡散による熱伝達を抑えることができる。こ
のため、流路断面積が大きく上記抗力減少効果が発揮さ
れ易い傾向にある循環路等においては、乱流抑制効果に
より熱伝達率を小さくして熱放出を抑えることができ
る。したがって、循環路等における熱ロスを小さくする
ことができ、エンジンの暖気や車室の暖房効率を向上さ
せるのに有利となる。一方、流路断面積が小さく上記抗
力減少効果が発揮され難い傾向にあるラジエータやヒー
タコア等の放熱部においては、抗力減少効果を発揮しな
い従来のクーラント(水)と同様に作用するため、乱流
抑制効果により熱伝達率が小さくなることがない。この
ため、ラジエータやヒータコア等の放熱部において、従
来と同様の熱交換率を維持することができる。
As described above, when the above-described drag reduction effect is obtained by forming a giant structure, a turbulence suppression effect is also exerted. When the turbulence of the coolant flow is suppressed in this manner, heat transfer due to turbulent diffusion can be suppressed. For this reason, in a circulation path or the like in which the cross-sectional area of the flow path is large and the above-described drag reduction effect tends to be easily exerted, the heat transfer coefficient can be reduced by the turbulence suppression effect to suppress the heat release. Therefore, heat loss in the circulation path or the like can be reduced, which is advantageous for improving warm-up of the engine and heating efficiency of the vehicle compartment. On the other hand, in a heat radiating portion such as a radiator or a heater core in which the cross-sectional area of the flow passage is small and the above-described drag reducing effect is hard to be exerted, it acts in the same manner as the conventional coolant (water) which does not exhibit the drag reducing effect. The heat transfer coefficient does not decrease due to the suppression effect. Therefore, the same heat exchange rate as that of the related art can be maintained in the radiator such as the radiator and the heater core.

【0027】ここに、エンジンの作動中において、循環
路でのクーラントの流れ場におけるレイノルズ数は40
00〜8000程度であり、ラジエータやヒータコア等
の放熱部でのクーラントの流れ場におけるレイノルズ数
は35000〜70000程度である。したがって、循
環路においては、抗力減少効果により乱流摩擦抵抗に基
づくエネルギロスや振動を抑えるとともに、乱流抑制効
果により熱ロスを抑えることができ、一方ラジエータや
ヒータコア等の放熱部においては、乱流抑制効果が発揮
されることを抑えて従来のクーラント(水)と同様の熱
交換率を維持することができるという作用効果を、より
確実に発揮させるためには以下の態様とすることが好ま
しい。
Here, during the operation of the engine, the Reynolds number in the flow field of the coolant in the circulation path is 40.
The Reynolds number in a coolant flow field in a heat radiating section such as a radiator or a heater core is about 35,000 to 70,000. Therefore, in the circulation path, energy loss and vibration based on the turbulent frictional resistance can be suppressed by the drag reduction effect, and heat loss can be suppressed by the turbulence suppression effect. On the other hand, in the radiator such as the radiator and the heater core, the turbulence is reduced. In order to more reliably exert the effect of suppressing the flow suppression effect from being exhibited and maintaining the same heat exchange rate as that of the conventional coolant (water), the following aspects are preferably employed. .

【0028】すなわち、エンジン作動中の例えば20℃
前後のクーラント温度において、クーラントの流れ場に
おけるレイノルズ数が8000〜35000の範囲内に
あるときに、界面活性剤の巨大構造が形成又は崩壊され
る現象が発生する、すなわち8000〜35000のレ
イノルズ数の範囲内に上記遷移点が存在するようにする
ことが好ましい。
That is, for example, at 20 ° C. during operation of the engine.
At the coolant temperature before and after, when the Reynolds number in the flow field of the coolant is in the range of 8000 to 35000, a phenomenon in which the macrostructure of the surfactant is formed or collapse occurs, that is, the Reynolds number of 8000 to 35000 It is preferable that the transition point exists within the range.

【0029】かかる態様は、クーラント中の界面活性剤
濃度を適切に調整することにより達成することができ
る。すなわち、クーラントに添加する界面活性剤の種類
によって異なるが、クーラント中の界面活性剤濃度を5
00〜1000ppm程度とすることにより、上記態様
を達成することができる。なお、上記界面活性剤は、ク
ーラントが循環路等を循環する間に、せん断による機械
的劣化が起こり難い。このため、上記界面活性剤を定期
的にクーラントに添加することなく、界面活性剤による
上記抗力減少効果等を継続的に維持することができる。
Such an embodiment can be achieved by appropriately adjusting the surfactant concentration in the coolant. That is, although it depends on the type of surfactant added to the coolant, the surfactant concentration in the coolant is 5
The above aspect can be achieved by setting the amount to about 00 to 1000 ppm. Note that the surfactant is unlikely to undergo mechanical deterioration due to shearing while the coolant circulates in a circulation path or the like. For this reason, the above-mentioned drag reduction effect and the like by the surfactant can be continuously maintained without periodically adding the surfactant to the coolant.

【0030】本発明の車両用エンジンの冷却システム
は、好適な態様において、ヒータコアとエンジンの主ウ
ォータジャケットとの間の副循環路に補助熱源が接続さ
れる。補助熱源に導入されたクーラントは、補助熱源に
より加熱されるため、ヒータコアでの車室の暖房効率を
向上させるとともに、エンジンの主ウォータジャケット
でのエンジンの暖気効率を向上させることができる。ま
た、上記界面活性剤の添加によりクーラントにおける乱
流摩擦抵抗が減少しているため、ウォータポンプの大型
化を避けつつ、熱交換率がより良好なフィン等を補助熱
源に採用することが可能となる。
In a preferred embodiment of the vehicle engine cooling system according to the present invention, an auxiliary heat source is connected to a sub-circulation path between the heater core and the main water jacket of the engine. Since the coolant introduced into the auxiliary heat source is heated by the auxiliary heat source, the heating efficiency of the vehicle interior in the heater core can be improved, and the warming efficiency of the engine in the main water jacket of the engine can be improved. Further, since the turbulent frictional resistance in the coolant is reduced by the addition of the surfactant, it is possible to adopt a fin or the like having a better heat exchange rate as the auxiliary heat source while avoiding an increase in the size of the water pump. Become.

【0031】上記補助熱源としては、内部に発熱室及び
該発熱室に隣接してクーラントを循環させる副ウォータ
ジャケットを形成するハウジングと、該ハウジングに軸
受装置を介して回動可能に支承された駆動軸と、該発熱
室内で該駆動軸により回動可能に設けられたロータと、
該発熱室の壁面と該ロータの外面との液密的間隙に介在
され、該ロータの回動によりせん断されて発熱する粘性
流体とを有する熱発生器とすることができる。
As the auxiliary heat source, a housing forming an exothermic chamber and a sub-water jacket adjacent to the exothermic chamber for circulating a coolant, and a drive rotatably supported by the housing via a bearing device are provided. A shaft, a rotor provided rotatably by the drive shaft in the heating chamber,
A heat generator may be provided having a viscous fluid that is interposed in a liquid-tight gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor and that generates heat by being sheared by the rotation of the rotor.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について、
図面を参照しつつ説明する。本実施例の車両用エンジン
の冷却システムでは、図1に示すように、エンジン1の
シリンダブロック等に主ウォータジャケット(図示せ
ず)が形成されている。この主ウォータジャケットは、
ウォータポンプ2が配設された主循環路としての主水路
(輸送パイプ)3により、ラジエータ4との間でクーラ
ントが循環可能となるように、ラジエータ4と連通され
ている。主水路3には、エンジン1の主ウォータジャケ
ットとラジエータ4との間にサーモスタット三方弁5が
設けられている。サーモスタット三方弁5には副循環路
の一部を構成する第1副水路(輸送パイプ)6が接続さ
れ、第1副水路6はラジエータ4の下流側の主水路3に
接続されている。ラジエータ4には冷却用ファン7が対
面されている。この冷却用ファン7は、冷却制御部8の
作動制御を受け、冷却制御部8は後述する第2副水路
(輸送パイプ)9に配設された温度センサ14から得ら
れる温度検出情報に基づき冷却用ファン7の作動を制御
する。
EXAMPLES Hereinafter, examples embodying the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings. In the vehicle engine cooling system of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a main water jacket (not shown) is formed on a cylinder block or the like of the engine 1. This main water jacket is
A main water passage (transportation pipe) 3 as a main circulation passage in which the water pump 2 is disposed communicates with the radiator 4 so that the coolant can circulate with the radiator 4. A thermostat three-way valve 5 is provided in the main waterway 3 between the main water jacket of the engine 1 and the radiator 4. The thermostat three-way valve 5 is connected to a first sub-water channel (transport pipe) 6 which forms a part of a sub-circulation channel, and the first sub-water channel 6 is connected to the main water channel 3 on the downstream side of the radiator 4. The cooling fan 7 faces the radiator 4. The cooling fan 7 receives the operation control of the cooling control unit 8, and the cooling control unit 8 performs cooling based on temperature detection information obtained from a temperature sensor 14 provided in a second sub-channel (transport pipe) 9 described later. The operation of the fan 7 is controlled.

【0033】他方、エンジン1の主ウォータジャケット
には副循環路の一部を構成する第2副水路9が接続さ
れ、第2副水路9には補助熱源たる熱発生器としてのビ
スカスヒータ10が接続されている。ビスカスヒータ1
0の下流側の第2副水路9にはヒータコア11が接続さ
れ、ヒータコア11の下流側の第2副水路9は、第1副
水路6の下流側(第1副水路6とウォータポンプ2との
間)の主水路3に接続されている。ヒータコア11に
は、車室暖房用ファン12が対面されている。この車室
暖房用ファン12は、制御部13の作動制御を受け、制
御部13はビスカスヒータ10とエンジン1との間に位
置する第2副水路9に配設された温度センサ14から得
られる温度検出情報に基づき車室房用ファン12の作動
を制御する。
On the other hand, the main water jacket of the engine 1 is connected to a second sub-water passage 9 which constitutes a part of a sub-circulation passage, and the second sub-water passage 9 is provided with a viscous heater 10 as a heat generator as an auxiliary heat source. It is connected. Viscous heater 1
The heater core 11 is connected to the second sub-channel 9 on the downstream side of the first sub-channel 6, and the second sub-channel 9 on the downstream side of the heater core 11 is downstream of the first sub-channel 6 (the first sub-channel 6 and the water pump 2). ) Is connected to the main waterway 3). The heater core 11 faces the vehicle interior heating fan 12. The cabin heating fan 12 receives the operation control of the control unit 13, and the control unit 13 is obtained from the temperature sensor 14 provided in the second sub-water passage 9 located between the viscous heater 10 and the engine 1. The operation of the cabin fan 12 is controlled based on the temperature detection information.

【0034】こうして、主水路3におけるエンジン1の
主ウォータジャケットの接続点とサーモスタット三方弁
5の接続点との間及びエンジン1の主ウォータジャケッ
トの接続点と第1副水路6の合流点との間は、主循環路
の一部を構成しているとともに、副循環路の残部を構成
している。そして、エンジン1の主ウォータジャケッ
ト、主水路3、ラジエータ4、第1副水路6、第2副水
路9、ビスカスヒータ10の後述するウォータジャケッ
トWJ及びヒータコア11には循環流体としてのクーラ
ントが入れられ、このクーラントは、主水路主水路3、
第1副水路6及び第2副水路9における流れの向きを図
1に矢印で示すように、ウォータポンプ2の作動により
循環可能とされている。
Thus, between the connection point of the main water jacket of the engine 1 and the connection point of the three-way thermostat valve 5 in the main waterway 3 and between the connection point of the main water jacket of the engine 1 and the junction of the first sub waterway 6. The space constitutes a part of the main circuit and the rest of the sub circuit. Then, coolant as a circulating fluid is put into the main water jacket, the main water channel 3, the radiator 4, the first sub water channel 6, the second sub water channel 9, the water jacket WJ of the viscous heater 10, and the heater core 11, which will be described later. , This coolant is the main channel 3
As shown by arrows in FIG. 1, the directions of the flows in the first sub-channel 6 and the second sub-channel 9 can be circulated by the operation of the water pump 2.

【0035】ここに、本実施例では、上記クーラント
は、界面活性剤の素剤としてのn−テトラデシルトリメ
チルアンモニウム・ブロマイド(C14TABr)と、電
解質としてのサリチル酸ナトリウム(NaSal)とを
同モル量で、かつ、両者により形成される界面活性剤た
るn−テトラデシルトリメチルアンモニウム・サリシレ
イト(C14TASal)のクーラント中の濃度が500
ppmとなるように調整して水道水に添加したしたもの
を用いた。
Here, in the present embodiment, the above-mentioned coolant has the same moles of n-tetradecyltrimethylammonium bromide (C 14 TABr) as a surfactant base material and sodium salicylate (NaSal) as an electrolyte. in an amount, and the concentration in the coolant serving surfactant formed by both n- tetradecyl trimethylammonium Sarishireito (C 14 TASal) 500
What was adjusted to be ppm and added to tap water was used.

【0036】またビスカスヒータ10では、図1に示す
ように、前部ハウジング21、後部プレート22及び後
部ハウジング本体23が後部プレート22と後部ハウジ
ング本体23との間にガスケット24を介し、各々積層
された状態で複数本の通しボルト25により締結されて
いる。ここで、後部プレート22及び後部ハウジング本
体23が後部ハウジング26を構成している。そして、
前部ハウジング21の後端面に凹設された凹部は後部プ
レート22の平坦な前端面とともに発熱室27を形成し
ている。
In the viscous heater 10, as shown in FIG. 1, a front housing 21, a rear plate 22, and a rear housing main body 23 are laminated between the rear plate 22 and the rear housing main body 23 via a gasket 24. In this state, it is fastened by a plurality of through bolts 25. Here, the rear plate 22 and the rear housing main body 23 constitute a rear housing 26. And
The recess formed in the rear end surface of the front housing 21 forms a heat generating chamber 27 together with the flat front end surface of the rear plate 22.

【0037】後部プレート22の後端面と後部ハウジン
グ本体23の内面との間の外周域には、発熱室27に隣
接する放熱室としての副ウォータジャケットWJが形成
されている。そして、後部ハウジング本体23の後面の
外域には、第2副水路9からクーラントを取り入れる入
水ポート28と、第2副水路9へクーラントを送り出す
出水ポート29とが隣接して形成され、入水ポート28
と出水ポート29とは副ウォータジャケットWJに連通
されている。また、後部プレート22の後端面と後部ハ
ウジング本体23の内面との間の内周域には、後部プレ
ート22に貫設された回収孔22a及び供給孔22bを
介して発熱室27と連通する貯留室SRが形成されてい
る。
An auxiliary water jacket WJ is formed in the outer peripheral area between the rear end surface of the rear plate 22 and the inner surface of the rear housing body 23 as a heat radiating chamber adjacent to the heat generating chamber 27. In the outer region of the rear surface of the rear housing body 23, a water inlet port 28 for taking in coolant from the second sub-channel 9 and a water outlet port 29 for sending out coolant to the second sub-channel 9 are formed adjacent to each other.
The water port 29 communicates with the sub-water jacket WJ. Further, in an inner peripheral area between the rear end surface of the rear plate 22 and the inner surface of the rear housing main body 23, a storage communicating with the heat generating chamber 27 via a recovery hole 22 a and a supply hole 22 b penetrating through the rear plate 22. A chamber SR is formed.

【0038】また、前部ハウジング21には発熱室27
に隣接して軸封装置30及び軸受装置31が設けられ、
これら軸封装置30及び軸受装置31を介して駆動軸3
2が回動可能に支承されている。駆動軸32の後端には
発熱室27内で回動可能な平板形状のロータ33が圧入
され、発熱室27の壁面とロータ33の外面との間隙に
は粘性流体としてのシリコーンオイルが介在されてい
る。
A heating chamber 27 is provided in the front housing 21.
A shaft sealing device 30 and a bearing device 31 are provided adjacent to
The drive shaft 3 is connected via the shaft sealing device 30 and the bearing device 31.
2 is rotatably supported. A flat-plate-shaped rotor 33 rotatable in the heat generating chamber 27 is press-fitted into the rear end of the drive shaft 32, and a silicone oil as a viscous fluid is interposed in a gap between the wall surface of the heat generating chamber 27 and the outer surface of the rotor 33. ing.

【0039】また、前部ハウジング21のボス21aに
は、電磁クラッチMCが装着されている。ここで、電磁
クラッチMCでは、ボス21aに軸受装置41を介して
プーリ42が回転可能に支承されているとともに、プー
リ42内に位置すべく励磁コイル43が設けられてい
る。そして、駆動軸32にボルト44を螺合させること
によりハブ45が固定され、ハブ45は弾性部材46を
介してアーマチュア47と連結されている。プーリ42
は車両のエンジン1によりベルト48で回転されるよう
になっている。
An electromagnetic clutch MC is mounted on the boss 21a of the front housing 21. Here, in the electromagnetic clutch MC, a pulley 42 is rotatably supported by the boss 21 a via a bearing device 41, and an excitation coil 43 is provided to be located in the pulley 42. The hub 45 is fixed by screwing a bolt 44 to the drive shaft 32, and the hub 45 is connected to an armature 47 via an elastic member 46. Pulley 42
Is rotated by a belt 48 by an engine 1 of the vehicle.

【0040】なお、上記主水路1、第1副水路6及び第
2副水路9は、断面円形状のゴム製ホース(内径:10
mm)が用いられ、上記ラジエータ4及びヒータコア1
1の放熱部には断面円形状の金属パイプ(内径:1.5
mm)が用いられている。上記のように構成されたエン
ジン1の冷却システムにおいて、エンジン1が始動され
れば、始動初期ではクーラントが未だ冷たいために、サ
ーモスタット三方弁5が主水路3におけるラジエータ4
側の開口を閉塞する。このため、ウォータポンプ2がエ
ンジン1の主ウォータジャケット内のクーラントを第2
副水路9、ビスカスヒータ10、ヒータコア11、主水
路3の一部及び第1副水路6内だけで循環させる。
The main channel 1, the first sub channel 6 and the second sub channel 9 are rubber hoses having a circular cross section (inner diameter: 10
mm) is used, and the radiator 4 and the heater core 1 are used.
A metal pipe having a circular cross section (inner diameter: 1.5
mm). In the cooling system for the engine 1 configured as described above, when the engine 1 is started, the coolant is still cold at the initial stage of the start, and the three-way thermostat valve 5 is connected to the radiator 4 in the main waterway 3.
Close the side opening. For this reason, the water pump 2 transfers the coolant in the main water jacket of the engine 1 to the second
Circulation is performed only in the sub waterway 9, the viscous heater 10, the heater core 11, a part of the main waterway 3, and the first sub waterway 6.

【0041】また、ビスカスヒータ10では、駆動軸3
2が電磁クラッチMCを介してエンジン1により駆動さ
れれば、発熱室27内でロータ33が回動し、シリコー
ンオイルが発熱室27の壁面とロータ33の外面との液
密的間隙でせん断により発熱する。この発熱は副ウォー
タジャケットWJ内のクーラントに熱交換され、加熱さ
れたクーラントが第2副水路9を経てヒータコア11に
導出されて車室の暖房に供されるとともに、ヒータコア
11から第2副水路9及び主水路3を経てエンジン1の
主ウォータジャケットに導出されてエンジン1の暖気に
供されることとなる。
In the viscous heater 10, the driving shaft 3
2 is driven by the engine 1 via the electromagnetic clutch MC, the rotor 33 rotates in the heat generating chamber 27 and the silicone oil is sheared by a liquid-tight gap between the wall surface of the heat generating chamber 27 and the outer surface of the rotor 33. Fever. This heat is exchanged with the coolant in the sub water jacket WJ, and the heated coolant is led out to the heater core 11 through the second sub water passage 9 to be used for heating the vehicle interior. 9 and the main water channel 3, the air is led out to the main water jacket of the engine 1 and is used for warming up the engine 1.

【0042】ビスカスヒータ10及びエンジン1の廃熱
によりクーラントが暖められれば、サーモスタット三方
弁5が主水路3におけるラジエータ4側の開口を開放す
る。このため、ウォータポンプ2がエンジン1の主ウォ
ータジャケット内のクーラントを主水路3、ラジエータ
4にも循環させる。このため、熱くなったクーラント
は、冷却用ファン7がラジエータ4内のクーラントの熱
を放出することにより、除熱される。また、ラジエータ
4で除熱されたクーラントはエンジン1を冷却する。
When the coolant is warmed by the waste heat of the viscous heater 10 and the engine 1, the thermostat three-way valve 5 opens the opening on the radiator 4 side in the main water channel 3. Therefore, the water pump 2 circulates the coolant in the main water jacket of the engine 1 also to the main water passage 3 and the radiator 4. Therefore, the heated coolant is removed by the cooling fan 7 releasing the heat of the coolant in the radiator 4. Further, the coolant removed by the radiator 4 cools the engine 1.

【0043】このようにエンジンの暖気、車室の暖房及
びエンジンの冷却に供されるクーラントは、輸送パイプ
としての循環路(主水路3、第1副水路6及び第2副水
路9)内や各熱交換手段(ラジエータ4、ビスカスヒー
タ10及びヒータコア11等)の放熱部において、乱流
で流れており、乱流摩擦抵抗によるエネルギロス等が問
題となる。
As described above, the coolant used for warming the engine, heating the vehicle compartment and cooling the engine is supplied to the circulation pipe (main water path 3, first sub water path 6, and second sub water path 9) as a transport pipe. The turbulent air flows in the heat radiating portion of each heat exchange means (radiator 4, viscous heater 10, heater core 11, etc.), and energy loss due to turbulent frictional resistance becomes a problem.

【0044】この点、本実施例では、特定の界面活性剤
及び電解質が特定の濃度で添加されている。このため、
エンジンの作動中、クーラントの流れ場におけるレイノ
ルズ数が4000〜8000程度である循環路において
は、界面活性剤の抗力減少効果により乱流摩擦抵抗を減
少させて乱流を抑制することができる。したがって、循
環路におけるエネルギロスを低減して、ウォータポンプ
2の小型化や同ポンプ2の動力低減効果を得ることがで
きる。また乱流摩擦抵抗が低減されれば、循環路におけ
る振動を抑えることもできるので、クーラントの漏れ等
や車室内への騒音伝播を効果的に防ぐことが可能とな
る。さらに、乱流抑制効果によりクーラントの熱伝達率
を小さくすることができるので、循環路からの放熱によ
る熱ロスを抑えることができ、エンジン1の暖気や車室
の暖房効率を向上させるのに有利となる。
In this regard, in this embodiment, a specific surfactant and an electrolyte are added at a specific concentration. For this reason,
During the operation of the engine, in a circulation path in which the Reynolds number in the flow field of the coolant is about 4000 to 8000, the turbulent frictional resistance can be reduced by the drag reduction effect of the surfactant to suppress the turbulent flow. Accordingly, the energy loss in the circulation path can be reduced, and the water pump 2 can be downsized and the power of the pump 2 can be reduced. If the turbulent frictional resistance is reduced, the vibration in the circulation path can be suppressed, so that it is possible to effectively prevent the leakage of the coolant and the propagation of the noise into the vehicle interior. Further, since the heat transfer coefficient of the coolant can be reduced by the turbulence suppressing effect, the heat loss due to the heat radiation from the circulation path can be suppressed, which is advantageous for improving the warm air of the engine 1 and the heating efficiency of the passenger compartment. Becomes

【0045】一方、エンジンの作動中、クーラントの流
れ場におけるレイノルズ数が35000〜70000程
度であるラジエータやヒータコア等の放熱部において
は、乱流抑制効果が発揮されることを抑えて従来のクー
ラント(水)と同様の熱交換率を維持することができ
る。また、上記界面活性剤等の添加によりクーラントに
おける乱流摩擦抵抗が減少していることから、ウォータ
ポンプ2の大型化を避けつつ、熱交換率がより良好なフ
ィン等をビスカスヒータ10に採用することが可能とな
る。このため、エンジンルーム内の搭載スペースの有効
利用を図りつつ、ビスカスヒータ10における熱交換率
を向上させることができる。
On the other hand, during the operation of the engine, in a radiator such as a radiator or a heater core having a Reynolds number of about 35,000 to 70,000 in the flow field of the coolant, the turbulence suppressing effect is suppressed from being exhibited, and the conventional coolant ( The same heat exchange rate as that of (water) can be maintained. Further, since the turbulent frictional resistance in the coolant is reduced by the addition of the above-mentioned surfactants, fins and the like having a better heat exchange rate are adopted for the viscous heater 10 while avoiding an increase in the size of the water pump 2. It becomes possible. For this reason, the heat exchange rate in the viscous heater 10 can be improved while effectively utilizing the mounting space in the engine room.

【0046】(試験例1)内面が水力学的に滑らかな内
径(d)16.2mmの真鍮管内を、上記実施例で用い
たクーラントを所定の流速(v)で流し、長さ1620
mmの助走区間を終了して流れが十分に発達した領域に
おいて、長さ(L)650mmの圧力測定区間の摩擦に
よる圧力損失(p1 −p2 )を、差圧変換器及び静歪計
を用いて測定した。
(Test Example 1) The coolant used in the above embodiment was passed through a brass tube having an inner diameter (d) of 16.2 mm with a smooth inner surface at a predetermined flow rate (v) and a length of 1620.
mm, the pressure loss (p 1 −p 2 ) due to friction in the pressure measurement section having a length (L) of 650 mm is measured in a region where the flow is sufficiently developed after completion of the approach section of mm. It measured using.

【0047】ここに、損失ヘッドをh、管摩擦係数を
λ、クーラントの密度をρ、重力加速度をgとすれば、
ダルシー・ワイスバッハの式により、 h=(p1 −p2 )/ρg=λLv2 /2gd の関係がある。また、壁面せん断応力をτ0 、レイノル
ズ数をReとすれば、 τ0 =λρv2 /8 の関係がある。なお、クーラントの動粘度をνとすれ
ば、レイノルズ数(Re)は以下のように表される。
Here, if the loss head is h, the pipe friction coefficient is λ, the coolant density is ρ, and the gravitational acceleration is g,
According to the Darcy-Weissbach equation, there is a relationship of h = (p 1 −p 2 ) / ρg = λLv 2 / 2gd. In addition, 0 the wall shear stress τ, if the Reynolds number and Re, a relationship of τ 0 = λρv 2/8. If the kinematic viscosity of the coolant is ν, the Reynolds number (Re) is represented as follows.

【0048】Re=vd/ν そして、上記圧力損失の測定において、クーラント中の
上記C14TASal濃度が1000ppmとなるように
調製したクーラント、上記C14TASal濃度が500
ppmとなるように調製したクーラント、上記C14TA
Sal濃度が250ppmとなるように調製したクーラ
ント並びに上記C14TABr及びNaSalを添加して
いないクーラント(水道水)について、流速(v)を適
宜変化させることにより、レイノルズ数(Re)と管摩
擦係数(λ)との関係を調べた。その結果を図2に示
す。
[0048] Re = vd / ν Then, in the measurement of the pressure loss, the coolant in which the C 14 TASal concentration in the coolant was prepared so as 1000 ppm, the above C 14 TASal concentration 500
ppm of the above-mentioned C 14 TA
For the coolant prepared to have a Sal concentration of 250 ppm and the coolant (tap water) to which C 14 TABr and NaSal were not added, the Reynolds number (Re) and the pipe friction coefficient were changed by appropriately changing the flow rate (v). The relationship with (λ) was examined. The result is shown in FIG.

【0049】なお、図2(図3〜図8においても同様。
以下、同様)に示すA線は、水の層流の理論式で、下記
ハーゲン・ポアズイユの式で表される直線である。 λ=64/Re また、図2に示すB線は、水の乱流の実験式で、下記式
に示すブラジウスの抵抗公式で表される曲線である。
FIG. 2 (the same applies to FIGS. 3 to 8).
A line shown in the following) is a straight line represented by the following Hagen-Poiseuille equation, which is a theoretical equation of laminar flow of water. λ = 64 / Re The line B shown in FIG. 2 is an empirical equation for turbulent flow of water, and is a curve represented by the following formula of the resistance of Blasius shown in the following equation.

【0050】λ=0.3164Re-1/4 また、図2に示すC線は、水の乱流の理論式の係数をわ
ずかに補正した式で、下記数1式に示すプラントル・カ
ルマンの式で表される曲線である。
[0050] λ = 0.3164Re -1/4 Further, C line shown in FIG. 2 is a slightly corrected equation coefficients theoretical formula of water turbulence, wherein the Prandtl-Karman shown in equation (1) below Is a curve represented by

【0051】[0051]

【数1】 (Equation 1)

【0052】また、図2に示すD線は、最大抗力減少漸
近線(maximum drag reduction asymptote)である。
これは、希薄高分子溶液の円管流における抵抗減少に関
する多数の実験データを基にしてVirkが求めたもの
で、下記数2式で表される曲線である(Virk P.
S.,AICHE J.,21−4(1975),62
5参照)。
The line D shown in FIG. 2 is a maximum drag reduction asymptote.
This is a curve obtained by Virk based on a number of experimental data relating to a decrease in resistance of a dilute polymer solution in a circular tube flow, and is a curve represented by the following equation (Virk P. et al.).
S. , AICHE J .; , 21-4 (1975), 62
5).

【0053】[0053]

【数2】 (Equation 2)

【0054】図2から明らかなように、クーラントにC
14TABr及びNaSalを添加することにより管摩擦
係数が減少して抗力減少効果を発揮することがわかる。
また、クーラント中のC14TASal濃度を500〜1
000ppmとすることにより、8000〜35000
のレイノルズ数の範囲内に上記遷移点が存在するがわか
る。さらに、レイノルズ数が8000以下である循環路
においては、クーラント中のC14TASal濃度を50
0ppm又は250ppmとした方が1000ppmと
するよりも管摩擦係数を大きく減少させることができ
る。
As is apparent from FIG. 2, the coolant is C
It can be seen that the addition of TABr and NaSal reduces the coefficient of friction of the pipe and exerts a drag reduction effect.
Further, the C 14 TASal concentration in the coolant 500 to 1
3,000 ppm, 8000 to 35000
It can be seen that the above transition point exists within the range of Reynolds number. Further, in a circuit having a Reynolds number of 8000 or less, the C 14 TASal concentration in the coolant is reduced to 50%.
A pipe friction coefficient of 0 ppm or 250 ppm can be greatly reduced as compared with 1000 ppm.

【0055】したがって、クーラント中のC14TASa
l濃度は、500〜1000ppmとすることが好まし
く、500ppmとすることが最適である。 (試験例2)上記圧力損失の測定において、上記C14
ASal濃度を500ppmとしたクーラント並びに上
記C14TABr及びNaSalを添加していないクーラ
ント(水道水)について、クーラント温度を変化させな
がら、流速(v)を適宜変化させることにより、レイノ
ルズ数(Re)と管摩擦係数(λ)との関係に及ぼすク
ーラント温度の影響を調べた。その結果を図3に示す。
Therefore, C 14 TASa in the coolant
The l concentration is preferably 500 to 1000 ppm, and most preferably 500 ppm. (Test Example 2) In the measurement of the pressure loss, the C 14 T
With respect to the coolant having an ASal concentration of 500 ppm and the coolant (tap water) to which C 14 TABr and NaSal were not added, the Reynolds number (Re) was changed by appropriately changing the flow rate (v) while changing the coolant temperature. The effect of coolant temperature on the relationship with the pipe friction coefficient (λ) was investigated. The result is shown in FIG.

【0056】図3から明らかなように、クーラント温度
が高くなれば、それに応じて上記遷移点がレイノルズ数
の大きい側に移行することがわかる。また、クーラント
温度が15.0〜31.1℃の範囲内にあれば、800
0〜35000のレイノルズ数の範囲内に上記遷移点が
常に存在することがわかる。なお、前述したように、エ
ンジン作動中に変化するクーラント温度の範囲は−40
〜80℃程度であり、その中央値の20℃前後では、8
000〜35000のレイノルズ数の範囲内に上記遷移
点が存在していることがわかる。
As is clear from FIG. 3, when the coolant temperature increases, the transition point shifts to the side where the Reynolds number is large accordingly. If the coolant temperature is in the range of 15.0 to 31.1 ° C., 800
It can be seen that the transition point always exists within the range of Reynolds number of 0 to 35000. As described above, the range of the coolant temperature that changes during operation of the engine is −40.
8080 ° C., and around 20 ° C. of the median value, 8
It can be seen that the above transition point exists within the range of Reynolds number of 000 to 35000.

【0057】また、図2の結果から、クーラント中のC
14TASal濃度の上限を1500ppm程度とすれ
ば、35000以下のレイノルズ数の範囲内で上記遷移
点が存在するものと予想される。 (試験例3)上記圧力損失の測定において、界面活性剤
の素剤としてn−テトラデシルトリメチルアンモニウム
・クロライド(C14TACl)を用い、クーラント中の
14TASal濃度を1000ppmとしたクーラン
ト、上記C14TASal濃度を500ppmとしたクー
ラント、上記C14TASal濃度を250ppmとした
クーラント、上記C14TASalを125ppmとした
クーラント並びに上記C 14TACl及びNaSalを添
加していないクーラント(水道水)について、流速
(v)を適宜変化させることにより、レイノルズ数(R
e)と管摩擦係数(λ)との関係を調べた。その結果を
図4に示す。
Further, from the results of FIG.
14The upper limit of TASal concentration should be around 1500 ppm
For example, the above transition within the Reynolds number of 35,000 or less
A point is expected to exist. (Test Example 3) In the measurement of the pressure loss, a surfactant was used.
N-tetradecyltrimethylammonium as base material for
・ Chloride (C14TAC)
C14Courant with TASal concentration of 1000ppm
G, above C14Cool with TASal concentration of 500 ppm
Runt, C above14The TASal concentration was 250 ppm
Coolant, C above14TASal was 125 ppm
Coolant and above C 14Add TACl and NaSal
Flow rate of coolant (tap water) not added
By appropriately changing (v), the Reynolds number (R
The relationship between e) and the pipe friction coefficient (λ) was examined. The result
As shown in FIG.

【0058】図4から明らかなように、クーラントにC
14TACl及びNaSalを添加することにより管摩擦
係数が減少して抗力減少効果を発揮し、その抗力減少効
果は上記C14TABrと同程度であることがわかる。ま
た、クーラント中のC14TASal濃度を500〜10
00ppmとすることにより、8000〜35000の
レイノルズ数の範囲内に上記遷移点が存在することがわ
かる。さらに、レイノルズ数が8000以下である循環
路においては、クーラント中のC14TASal濃度を5
00ppm又は250ppmとした方が1000ppm
とするよりも管摩擦係数を大きく減少させることができ
る。
As is apparent from FIG. 4, the coolant is C
It can be seen that the addition of 14 TACl and NaSal reduces the coefficient of friction of the tube and exerts a drag reducing effect, and the drag reducing effect is similar to that of the above-mentioned C 14 TABr. Further, the C 14 TASal concentration in the coolant 500 to
By setting the content to 00 ppm, it can be seen that the above transition point exists within the range of Reynolds number of 8000 to 35000. Further, in a circuit having a Reynolds number of 8000 or less, the C 14 TASal concentration
1000 ppm when 00 ppm or 250 ppm
The pipe friction coefficient can be greatly reduced as compared with the above.

【0059】したがって、クーラント中のC14TASa
l濃度は、試験例1のC14TABrと同様に、500〜
1000ppmとすることが好ましく、500ppmと
することが最適である。 (試験例4)上記圧力損失の測定において、界面活性剤
の素剤としてn−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム
・ブロマイド(C16TABr)を用い、クーラント中の
16TASal濃度を500ppmとしたクーラント、
上記C16TASal濃度を250ppmとしたクーラン
ト、上記C16TASal濃度を125ppmとしたクー
ラント、上記C16TASal濃度を60ppmとしたク
ーラント並びに上記C 16TABr及びNaSalを添加
していないクーラント(水道水)について、流速(v)
を適宜変化させることにより、レイノルズ数(Re)と
管摩擦係数(λ)との関係を調べた。その結果を図5に
示す。
Therefore, C in the coolant14TASa
l concentration is C in Test Example 1.14Like TABr, 500-
Preferably 1000 ppm, and 500 ppm
It is best to do. (Test Example 4) In the measurement of the pressure loss, a surfactant was used.
N-hexadecyltrimethylammonium as base material
・ Bromide (C16TABr) in the coolant
C16A coolant with a TASal concentration of 500 ppm,
The above C16Courant with TASal concentration of 250ppm
G, above C16Cool with TASal concentration of 125 ppm
Runt, C above16A TASal concentration of 60 ppm
And the above C 16Add TABr and NaSal
Flow rate (v) for coolant (tap water) not used
Is appropriately changed, so that the Reynolds number (Re) and
The relationship with the pipe friction coefficient (λ) was examined. Fig. 5 shows the results.
Show.

【0060】図5から明らかなように、クーラントにC
16TABr及びNaSalを添加することにより管摩擦
係数が減少して抗力減少効果を発揮することがわかる。
また、クーラント中のC16TASal濃度を500pp
m以上とすることにより、8000〜35000のレイ
ノルズ数の範囲内に上記遷移点が存在することがわか
る。
As is apparent from FIG. 5, the coolant has C
It can be seen that the addition of 16TABr and NaSal reduces the coefficient of friction of the pipe and exerts a drag reduction effect.
In addition, the C 16 TASal concentration in the coolant was set to 500 pp.
By setting m or more, it is understood that the transition point exists within the range of 8000 to 35000 Reynolds number.

【0061】なお、図5の結果から、クーラント中のC
16TASal濃度の上限を1500ppm程度とすれ
ば、35000以下のレイノルズ数の範囲内で上記遷移
点が存在するものと予想される。したがって、クーラン
ト中のC16TASal濃度は、500〜1500ppm
とすることが好ましい。
From the results shown in FIG. 5, it is clear that C in the coolant
If the upper limit of the 16 TASal concentration is about 1500 ppm, it is expected that the above transition point exists within the range of Reynolds number of 35,000 or less. Therefore, the concentration of C 16 TASal in the coolant is 500 to 1500 ppm.
It is preferable that

【0062】なお、C16TASalは、250ppmの
低濃度でも上記遷移点が出現するが、レイノルズ数が8
000以下である循環路における抗力減少効果が上記試
験例1のC14TABrや上記試験例3のC14TAClと
比べてやや小さい。 (試験例5)上記圧力損失の測定において、界面活性剤
の素剤としてセチルトリメチルアンモニウム・クロライ
ド(C16TACl)を用い、クーラント中のC16TAS
al濃度を500ppmとしたクーラント、上記C16
ASal濃度を250ppmとしたクーラント、上記C
16TASal濃度を125ppmとしたクーラント並び
に上記C16TACl及びNaSalを添加していないク
ーラント(水道水)について、流速(v)を適宜変化さ
せることにより、レイノルズ数(Re)と管摩擦係数
(λ)との関係を調べた。その結果を図6に示す。
In C 16 TASal, the above transition point appears even at a low concentration of 250 ppm, but the Reynolds number is 8
The effect of decreasing the drag in the circulation path of not more than 000 is slightly smaller than that of C 14 TABr of Test Example 1 or C 14 TACl of Test Example 3. (Test Example 5) in the measurement of the pressure loss, using cetyl trimethyl ammonium chloride (C 16 TaCl) as Motozai surfactant, C 16 in the coolant TAS
coolant with an al concentration of 500 ppm, the above C 16 T
Coolant with an ASal concentration of 250 ppm, C
With respect to the coolant having a 16 TASal concentration of 125 ppm and the coolant (tap water) to which the C 16 TACl and NaSal were not added, the Reynolds number (Re) and the pipe friction coefficient (λ) were changed by appropriately changing the flow rate (v). And examined the relationship. FIG. 6 shows the result.

【0063】図6から明らかなように、クーラントにC
16TACl及びNaSalを添加することにより管摩擦
係数が減少して抗力減少効果を発揮することがわかる。
また、クーラント中のC16TASal濃度を500pp
m以上とすることにより、8000〜35000のレイ
ノルズ数の範囲内に上記遷移点が存在することがわか
る。
As is clear from FIG. 6, the coolant is C
It can be seen that the addition of 16 TACl and NaSal reduces the friction coefficient of the pipe and exerts a drag reduction effect.
In addition, the C 16 TASal concentration in the coolant was set to 500 pp.
By setting m or more, it is understood that the transition point exists within the range of 8000 to 35000 Reynolds number.

【0064】なお、図6の結果から、クーラント中のC
16TASal濃度の上限を1500ppm程度とすれ
ば、35000以下のレイノルズ数の範囲内で上記遷移
点が存在するものと予想される。したがって、クーラン
ト中のC16TASal濃度は、500〜1500ppm
とすることが好ましい。
It should be noted that, from the results of FIG.
If the upper limit of the 16 TASal concentration is about 1500 ppm, it is expected that the above transition point exists within the range of Reynolds number of 35,000 or less. Therefore, the concentration of C 16 TASal in the coolant is 500 to 1500 ppm.
It is preferable that

【0065】なお、C16TASalは、250ppmの
低濃度でも上記遷移点が出現するが、レイノルズ数が8
000以下である循環路における抗力減少効果が上記試
験例1のC14TABrや上記試験例3のC14TAClと
比べてやや小さい。 (試験例6)上記圧力損失の測定において、界面活性剤
の素剤としてn−ドデシルトリメチルアンモニウム・ブ
ロマイド(C12TABr)を用い、クーラント中のC12
TASal濃度を1000ppmとしたクーラント、上
記C12TASal濃度を500ppmとしたクーラント
並びに上記C12TABr及びNaSalを添加していな
いクーラント(水道水)について、流速(v)を適宜変
化させることにより、レイノルズ数(Re)と管摩擦係
数(λ)との関係を調べた。その結果を図7に示す。
In C 16 TASal, the above transition point appears even at a low concentration of 250 ppm, but the Reynolds number is 8
The effect of decreasing the drag in the circulation path of not more than 000 is slightly smaller than that of C 14 TABr of Test Example 1 or C 14 TACl of Test Example 3. In the measurement of (Test Example 6) the pressure loss, using as Motozai surfactant n- dodecyl trimethyl ammonium bromide (C 12 TABr), C 12 in the coolant
Coolant was TASal concentration 1000 ppm, for the C 12 TASal concentration without the addition of coolant and the C 12 TaBr and NaSal was 500ppm coolant (tap water), by appropriately changing the flow velocity (v), the Reynolds number The relationship between (Re) and the pipe friction coefficient (λ) was examined. FIG. 7 shows the result.

【0066】図7から明らかなように、クーラントにC
12TABr及びNaSalを1000ppm以上添加す
ることにより管摩擦係数が減少して抗力減少効果を発揮
することがわかる。また、クーラント中のC12TASa
l濃度が1000ppm程度であれば、8000〜35
000のレイノルズ数の範囲内に上記遷移点が存在する
ことがわかる。
As is apparent from FIG. 7, the coolant is C
It can be seen that the addition of 1000 ppm or more of TABr and NaSal reduces the coefficient of friction of the pipe and exerts a drag reduction effect. In addition, C 12 TASa in the coolant
If the l concentration is about 1000 ppm,
It can be seen that the transition point exists within the range of Reynolds number of 000.

【0067】なお、C12TASalは1000ppm以
上の高濃度にしないと、抗力減少効果が発揮されず、か
つ、遷移の仕方が緩やかである。したがって、クーラン
ト中のC12TASal濃度は、1000ppm程度とす
ることが好ましい。また、上記試験例1、3、4、5及
び6の結果を比較すると、レイノルズ数が8000以下
である循環路において抗力減少効果が大きく、かつ、8
000〜35000のレイノルズ数の範囲内に上記遷移
点が存在するという観点から、試験例1で用いたC14
ABr又は試験例3で用いたC14TAClをクーラント
中のC14TASal濃度が500ppmとなるように添
加することが最適であることがわかる。
Unless the concentration of C 12 TASal is set to a high concentration of 1000 ppm or more, the effect of decreasing the drag is not exhibited and the manner of transition is gradual. Therefore, the C 12 TASal concentration in the coolant is preferably set to about 1000 ppm. In addition, comparing the results of Test Examples 1, 3, 4, 5, and 6, the drag reduction effect was large in the circulation path having a Reynolds number of 8000 or less, and 8
C 14 T used in Test Example 1 from the viewpoint that the transition point exists within the range of Reynolds number of 000 to 35000.
It can be seen that it is optimal to add ABr or C 14 TACl used in Test Example 3 so that the C 14 TASal concentration in the coolant becomes 500 ppm.

【0068】(試験例7)上記圧力損失の測定におい
て、界面活性剤として、市販されている陰イオン性界面
活性剤、具体的には家庭用洗剤(商品名「Hi−To
p」、ライオン社製、組成:42%ポリオキシエチレン
脂肪酸エステル+アルキルエーテル硫酸エスラルナトリ
ウム+脂肪酸ナトリウム)を用い、この家庭用洗剤を重
量%で4000ppm添加したクーラント、上記家庭用
洗剤を重量%で2000ppm添加したクーラント及び
上記家庭用洗剤を添加していないクーラント(水道水)
について、流速(v)を適宜変化させることにより、レ
イノルズ数(Re)と管摩擦係数(λ)との関係を調べ
た。その結果を図8に示す。
(Test Example 7) In the measurement of the pressure loss, as the surfactant, a commercially available anionic surfactant, specifically, a household detergent (trade name “Hi-To”) was used.
p ", manufactured by Lion Corporation, composition: 42% polyoxyethylene fatty acid ester + alkyl ether esral sodium sulfate + fatty acid sodium), and a coolant in which 4000 ppm of this household detergent is added by weight%; Coolant added with 2000ppm in water and coolant without the above household detergent (tap water)
For, the relationship between the Reynolds number (Re) and the pipe friction coefficient (λ) was examined by appropriately changing the flow velocity (v). FIG. 8 shows the result.

【0069】図8から明らかなように、家庭用洗剤では
抗力減少効果が発揮されないことがわかる。
As is clear from FIG. 8, it can be seen that the household detergent does not exhibit the drag reduction effect.

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

【図1】実施例の車両用エンジンの冷却システムの全体
構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle engine cooling system according to an embodiment.

【図2】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント中のC14TASal濃度により変化する様子を示す
線図である。
FIG. 2 is a graph showing how the relationship between the pipe friction coefficient and the Reynolds number changes according to the concentration of C 14 TASal in the coolant.

【図3】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント温度により変化する様子を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing how a relationship between a pipe friction coefficient and a Reynolds number changes depending on a coolant temperature.

【図4】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント中のC14TASal濃度により変化する様子を示す
線図である。
FIG. 4 is a diagram showing how the relationship between the pipe friction coefficient and the Reynolds number changes according to the concentration of C 14 TASal in the coolant.

【図5】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント中のC16TASal濃度により変化する様子を示す
線図である。
FIG. 5 is a graph showing how the relationship between the pipe friction coefficient and the Reynolds number changes depending on the C 16 TASal concentration in the coolant.

【図6】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント中のC16TASal濃度により変化する様子を示す
線図である。
FIG. 6 is a graph showing how the relationship between the pipe friction coefficient and the Reynolds number changes depending on the C 16 TASal concentration in the coolant.

【図7】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント中のC12TASal濃度により変化する様子を示す
線図である。
FIG. 7 is a graph showing how the relationship between the pipe friction coefficient and the Reynolds number changes depending on the C 12 TASal concentration in the coolant.

【図8】管摩擦係数とレイノルズ数との関係が、クーラ
ント中の家庭用洗剤の濃度により変化する様子を示す線
図である。
FIG. 8 is a diagram showing how the relationship between the pipe friction coefficient and the Reynolds number changes depending on the concentration of the household detergent in the coolant.

【図9】界面活性剤のイオン(分子)が会合して形成さ
れたミセルを模式的に説明する図で、(a)は球状ミセ
ルの模式図、(b)は棒状ミセルの模式図、(c)は棒
状ミセルが集合して形成された巨大構造としての網目構
造の模式図である。
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating micelles formed by association of surfactant ions (molecules), (a) is a schematic diagram of a spherical micelle, (b) is a schematic diagram of a rod-shaped micelle, (c) is a schematic diagram of a network structure as a giant structure formed by collecting rod-shaped micelles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 2…ウォータポンプ 3、6、9…循環路(3…主循環路としての主水路、6
…副循環路としての第1副水路、9…副循環路としての
第2副水路) 4…ラジエータ 5…サーモスタット三方弁 10…補助熱源(熱発生器(ビスカスヒータ)) 11…ヒータコア 21、22、23…ハウジング(21…前部ハウジン
グ、22…後部プレート、23…後部ハウジング本体) 27…発熱室 WJ…副ウォータジャケット 30…軸封装置 31…軸受装置 32…駆動軸 33…ロータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 2 ... Water pump 3, 6, 9 ... Circulation path (3 ... Main waterway as main circulation path, 6)
1st sub-waterway as a sub-circulation path, 9 2nd sub-waterway as a sub-circulation path) 4 ... radiator 5 ... thermostat three-way valve 10 ... auxiliary heat source (heat generator (viscus heater)) 11 ... heater cores 21 and 22 , 23 ... housing (21 ... front housing, 22 ... rear plate, 23 ... rear housing main body) 27 ... heating chamber WJ ... sub water jacket 30 ... shaft sealing device 31 ... bearing device 32 ... drive shaft 33 ... rotor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹中 健二 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 伊藤 基之 愛知県愛知郡東郷町御岳2−10−15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenji Takenaka 2-1-1 Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Toyota Industries Corporation (72) Inventor Motoyuki Ito 2-10 Mitake, Togo-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture −15

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともエンジンの主ウォータジャケッ
トとラジエータとの間でクーラントを循環させ、サーモ
スタットにより開閉可能とされた主循環路と、少なくと
も該エンジンの該主ウォータジャケットとヒータコアと
の間で該クーラントを循環させる副循環路とを有する車
両用エンジンの冷却システムにおいて、 前記クーラントには、複数の棒状ミセル間で巨大構造を
形成しうる界面活性剤が含まれていることを特徴とする
車両用エンジンの冷却システム。
A coolant is circulated between at least a main water jacket of the engine and a radiator, and the coolant is provided at least between the main water jacket and the heater core of the engine which can be opened and closed by a thermostat. A cooling system for a vehicle engine having a sub-circulation path for circulating water, wherein the coolant contains a surfactant capable of forming a giant structure between a plurality of rod-shaped micelles. Cooling system.
【請求項2】界面活性剤は、n−テトラデシルトリメチ
ルアンモニウム・サリシレイト(C14TASal)、n
−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム・サリシレイト
(C16TASal)、n−ドデシルトリメチルアンモニ
ウム・サリシレイト(C12TASal)、トリメチルス
テアリルアンモニウム・サリシレイト(C18TASa
l)、よりなる群から選ばれる一つであることを特徴と
する請求項1記載の車両用エンジンの冷却システム。
2. A surfactant, n- tetradecyl trimethylammonium Sarishireito (C 14 TASal), n
- hexadecyl trimethyl ammonium Sarishireito (C 16 TASal), n- dodecyl trimethylammonium Sarishireito (C 12 TASal), trimethyl stearyl ammonium Sarishireito (C 18 TASA
1) The cooling system for a vehicle engine according to claim 1, wherein the cooling system is one selected from the group consisting of:
【請求項3】クーラント中の界面活性剤濃度は、少なく
とも該界面活性剤の分子の会合により形成される球状ミ
セルが棒状ミセル又は前記巨大構造に変化する臨界的濃
度以上とされていることを特徴とする請求項1又は2記
載の車両用エンジンの冷却システム。
3. The surfactant concentration in the coolant is at least a critical concentration at which spherical micelles formed by association of the surfactant molecules change into rod-like micelles or the above-mentioned macrostructure. The cooling system for a vehicle engine according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】クーラントの流れ場におけるレイノルズ数
が8000〜35000の範囲内にあるときに、界面活
性剤の巨大構造が形成又は崩壊される現象が発生するよ
うに、該界面活性剤の濃度が調整されていることを特徴
とする請求項1、2又は3記載の車両用エンジンの冷却
システム。
4. When the Reynolds number in the flow field of the coolant is in the range of 8000 to 35000, the concentration of the surfactant is adjusted so that a large structure of the surfactant may be formed or collapsed. The cooling system for a vehicle engine according to claim 1, wherein the cooling system is adjusted.
【請求項5】クーラント中の界面活性剤濃度は、重量%
で500〜1000ppmとされていることを特徴とす
る請求項4記載の車両用エンジンの冷却システム。
5. The method according to claim 5, wherein the concentration of the surfactant in the coolant is% by weight.
5. The cooling system for a vehicle engine according to claim 4, wherein the concentration is 500 to 1000 ppm.
【請求項6】副循環路には、ヒータコアとエンジンの主
ウォータジャケットとの間に補助熱源が接続されている
ことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の車
両用エンジンの冷却システム。
6. The vehicle engine according to claim 1, wherein an auxiliary heat source is connected to the auxiliary circulation path between the heater core and a main water jacket of the engine. Cooling system.
【請求項7】補助熱源は、内部に発熱室及び該発熱室に
隣接してクーラントを循環させる副ウォータジャケット
を形成するハウジングと、該ハウジングに軸受装置を介
して回動可能に支承された駆動軸と、該発熱室内で該駆
動軸により回動可能に設けられたロータと、該発熱室の
壁面と該ロータの外面との液密的間隙に介在され、該ロ
ータの回動によりせん断されて発熱する粘性流体とを有
する熱発生器であることを特徴とする請求項6記載の車
両用エンジンの冷却システム。
7. An auxiliary heat source includes a housing that forms a heating chamber and a sub-water jacket that circulates a coolant adjacent to the heating chamber, and a drive that is rotatably supported by the housing via a bearing device. A shaft, a rotor rotatably provided by the drive shaft in the heating chamber, and a liquid-tight gap between a wall surface of the heating chamber and an outer surface of the rotor, which is sheared by the rotation of the rotor. The cooling system for a vehicle engine according to claim 6, wherein the heat generator includes a viscous fluid that generates heat.
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