DE19748769C2 - Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ - Google Patents

Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ

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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
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    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, in welchem ein viskoses Fluid einer Scherwir­ kung unterworfen und dadurch erwärmt wird und die Wärme, die durch die Scherwirkung erzeugt wird, an ein Umlauffluid über­ tragen wird, das durch eine Wärmeaufnahmekammer zirkuliert, um als Wärmequelle zu dienen.
Ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der in einem Kraftfahr­ zeug-Heizsystem verwendet wird, wird in der japanischen Offen­ legungsschrift JP 2-246823 A offenbart. Dieser Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist derart ausgebildet, daß ein vorderes Gehäuse und ein hinteres Gehäuse einander gegenüberliegend an­ geordnet und mittels Durchgangsschrauben aneinander befestigt sind, so daß eine Wärmeerzeugungskammer in den Gehäusen ausge­ bildet und ein Wassermantel oder eine Wärmeaufnahmekammer au­ ßerhalb der Wärmeerzeugungskammer ausgebildet ist. In dem Was­ sermantel zirkuliert das Umlaufwasser derart, daß es über eine Einlaßöffnung in den Wassermantel gelangt und über eine Auslaß­ öffnung an einen externen Heizkreislauf abgegeben wird. Eine Antriebswelle ist im vorderen Gehäuse, mittels einer Wälzlager­ vorrichtung drehbar gelagert, und ein Rotorelement ist derart an der Antriebswelle befestigt, daß das Rotorelement in der Wärmeerzeugungskammer gedreht werden kann. Labyrinth-Rillen sind an vorderen und hinteren Stirnflächen des Rotorelements im Umfangsbereich desselben und an den Wandflächen der Wärmeerzeu­ gungskammer dicht beieinander vorgesehen. Beide Labyrinth- Rillen stehen über einen kleinen Spalt dazwischen (auf den als flüssigkeitsgefüllter Spalt Bezug genommen wird) in Wechselwir­ kung miteinander. In diese flüssigkeitsgefüllten Spalte ist ein viskoses Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, das in der Wärme­ erzeugungskammer enthalten ist, eingebracht.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der in ein Kraftfahrzeug-Heizsystem eingebaut ist, wird die Antriebswelle vom Motor angetrieben, und das Rotorelement wird in der Wärme­ erzeugungskammer gedreht, sodaß das viskose Fluid, das in der Wärmeerzeugungskammer enthalten und in den flüssigkeitsgefüll­ ten Spalt eingebracht ist, durch die Scherwirkung desselben er­ wärmt wird. Die Wärme, die durch die Scherwirkung erzeugt wird, wird über einen Wärmeaustauschprozeß an das Umlaufwasser im Wassermantel abgegeben. Demzufolge wird das erwärmte Umlauf­ wasser dem Heizkreislauf des Fahrzeuges zur Klimatisierung des Fahrzeuges zugeführt.
Es ist jedoch festgestellt worden, daß bei dem oben genannten Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem Stand der Technik, wenn der Wärmegenerator verbessert wird, um die Wärmemenge je Umdrehung des Rotors zu steigern, die Tendenz besteht, daß die äußeren Flächen des Rotorelements und die Wandflächen der Wär­ meerzeugungskammer sich gegenseitig stören.
Das heißt, da die zulässige Toleranz durch den Herstellungs­ prozeß bestimmt wird, daß es schwierig ist, ganz exakte axiale Abmessungen der Antriebswelle und der Wärmeerzeugungskammer si­ cherzustellen. Folglich, da das Rotorelement im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem Stand der Technik an der An­ triebswelle befestigt ist, wird das Rotorelement beim Betrieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gedreht, wobei der Un­ terschied zwischen den axialen Abmessungen des Rotorelements und der Wärmeerzeugungskammer beibehalten wird, was tendenziell dazu führt, daß die äußeren Flächen des Rotorelements und die Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer sich gegenseitig stören. Wenn der flüssigkeitsgefüllte Spalt zwischen der Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer und der äußeren Fläche des Rotorelements vergrößert wird, um solch eine gegenseitige Störung zu verhin­ dern, so wird die Scherwirkung auf das viskose Fluid verrin­ gert, so daß die erzeugte Wärmemenge je Umdrehung des Rotor­ elements abnimmt.
Um diese zuvor genannten Probleme zu lösen, hat die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung eine Patentanmeldung vorgeschlagen und angemeldet (Japanische Patentanmeldung JP 7-232691 A). Gemäß dieser Patentanmeldung wird, um die gegenseitige Störung zwi­ schen den äußeren Flächen des Rotorelements und den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer unter Beibehaltung einer ausreichen­ den Menge an erzeugter Wärme je Umdrehung des Rotorelements zu verhindern, ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ vorgesehen, bei dem das Rotorelement derart mit der Antriebswelle verbunden ist, daß das Rotorelement sich nicht relativ zur Antriebswelle drehen kann, daß jedoch das Rotorelement sich in axialer Rich­ tung bewegen kann.
Jedoch ist beim Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der obigen Patentanmeldung das Rotorelement in axialer Richtung verschiebbar mit der Antriebswelle verbunden, so daß das Rotor­ element versetzt in der Wärmeerzeugungskammer angeordnet ist, was bewirkt, daß das viskose Fluid nicht gleichmäßig in der Wärmeerzeugungskammer verteilt ist, die Menge an erzeugter Wärme abnimmt und ferner das viskose Fluid dazu neigt, degra­ diert, zersetzt oder qualitativ verschlechtert zu werden.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben genannten Um­ stände geschaffen worden, und es ist die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ zur Verfügung zu stellen, bei dem die Wärmemenge, die je Umdrehung des Rotorelements erzeugt wird, groß bleibt, jegliche gegensei­ tige Störung zwischen den äußeren Flächen des Rotorelements und den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer vermieden wird und jeglicher axiale Versatz des Rotorelements unterdrückt wird, um die Verringerung der erzeugten Wärme und die Degradation, also beispielsweise Zersetzung oder qualitative Verschlechterung des viskosen Fluids, die durch die ungleichmäßige Verteilung von viskosem Fluid verursacht wird, zu verhindern.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt: ein Gehäuse mit einer Wärmeerzeugungskammer und einer Wärmeaufnahmekammer, welche benachbart zu der Wärme­ erzeugungskammer angeordnet ist, um durch die Wärmeaufnahme­ kammer ein Umlauffluid zirkulieren zu lassen, wobei die Wärme­ erzeugungskammer einander gegenüberliegende Wandflächen auf­ weist; eine Antriebswelle, welche vom Gehäuse drehbar gelagert ist; ein Rotorelement, welches in der Wärmeerzeugungskammer drehbar angeordnet und von der Antriebswelle antreibbar ist, wobei das Rotorelement eine vordere und eine hintere Stirn­ fläche aufweist und wobei flüssigkeitsgefüllte Spalte jeweils zwischen der vorderen und der hinteren Stirnfläche des Rotor­ elements einerseits und den Wandflächen der Wärmeerzeugungs­ kammer andererseits ausgebildet sind; und ein viskoses Fluid, welches in der Wärmeerzeugungskammer enthalten ist, wobei das viskose Fluid sich in den flüssigkeitsgefüllten Spalten befin­ det, um während der Drehung des Rotorelements erwärmt zu wer­ den. Das Rotorelement ist derart auf der Antriebswelle ange­ bracht, daß das Rotorelement sich nicht relativ zur Antriebs­ welle verdrehen kann, jedoch sich relativ zur Antriebswelle in axialer Richtung bewegen kann. Die vordere und/oder die hintere Stirnfläche des Rotorelements weisen jeweils Mittel zur Erzeu­ gung einer Keilwirkung auf, um einen axialen Versatz des Rotor­ elements in der Wärmeerzeugungskammer durch die Keilwirkung, die durch den Druck im viskosen Fluid während der Drehung des Rotorelements verursacht wird, zu korrigieren.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird, da das Rotorelement derart an der Antriebswelle angebracht ist, daß das Rotorelement sich nicht relativ zur Antriebswelle verdrehen kann, wenn die Antriebswelle gedreht wird, das Rotorelement in der Wärmeerzeugungskammer gedreht, wodurch Wärme durch die Scherwirkung auf das viskose Fluid in dem flüssigkeitsgefüllten Spalt erzeugt wird, und mit der auf diese Weise erzeugten Wärme kann ein Heizvorgang durchgeführt werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann, selbst wenn es einen Unterschied zwischen der Abmessung des Rotorelements und der Abmessung der Wärmeerzeugungskammer aufgrund der zuläs­ sigen Toleranz beim Herstellungsprozeß gibt, der Unterschied der Abmessungen durch die Tatsache aufgefangen werden, daß das Rotorelement in axialer Richtung relativ zur Antriebswelle be­ weglich ist.
Deshalb tritt bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, selbst wenn der flüssigkeitsgefüllte Spalt zwischen der Wand­ fläche der Wärmeerzeugungskammer und der äußeren Fläche des Rotorelements bis zu einem gewissen Maß abnimmt, um so die Menge an Wärme, die je Umdrehung des Rotorelements erzeugt wird, zu erhöhen, keine gegenseitige Störung zwischen der äuße­ ren Stirnfläche des Rotorelements und der Wandfläche der Wärme­ erzeugungskammer auf.
Ferner kann bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ein axialer Versatz des Rotorelements in der Wärmeerzeugungskammer korrigiert werden aufgrund der Keilwirkung, die durch den Druck im viskosen Fluid in der Wärmeerzeugungskammer verursacht wird, während das Rotorelement gedreht wird. Aus diesem Grund wird, obwohl das Rotorelement in axialer Richtung beweglich ist, das Rotorelement in einer im wesentlichen axial neutralen Position in der Wärmeerzeugungskammer während der gesamten Zeit gehal­ ten, selbst wenn das Rotorelement gedreht wird. Folglich ist es möglich, die Probleme zu lösen, daß die Menge an durch das vis­ kose Fluid erzeugter Wärme abnimmt und daß das viskose Fluid aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung des viskosen Fluids degradiert, beispielsweise zersetzt oder qualitativ verschlech­ tert wird.
Vorzugsweise umfaßt das den Keileffekt bewirkende Mittel minde­ stens drei geneigte Vertiefungen, die sich in Umfangsrichtung im Rotorelement erstrecken und die Böden aufweisen, die in ei­ ner Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotorelements allmählich flacher werdend ausgebildet sind, wobei die geneig­ ten Vertiefungen in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen und in radialer Richtung an von der Mitte des Rotorelements aus gleich beabstandeten Stellen angeordnet sind.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist der Druck des viskosen Fluids, das zwischen jeder geneigten Vertiefung und der vorderen und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungs­ kammer, die der geneigten Vertiefung bei Drehung des Rotorele­ ments gegenüberliegt, vorhanden ist, am geringsten am tiefsten Bereich des Hodens der geneigten Vertiefung und steigt allmäh­ lich an, sowie der Boden flacher wird. Aufgrund des ansteigen­ den Verlaufs des Druckes des viskosen Fluids auf beiden Seiten des Rotorelements wird ein Keileffekt bewirkt, um einen axialen Versatz des Rotorelements in der Wärmeerzeugungskammer zu kor­ rigieren. Die geneigten Vertiefungen sind in Umfangsrichtung des Rotorelements in gleichen Abständen und in radialer Rich­ tung an gleich weit von der Mitte des Rotorelements beabstande­ ten Stellen angeordnet, so daß der Keileffekt sich gleichmäßig in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung des Rotor­ elements ausbilden kann. Demzufolge ist es möglich, das Rotor­ element daran zu hindern, sich bezüglich der Achse der An­ triebswelle zu neigen, und es ist ebenfalls möglich, das Rotor­ element zwangsläufig in einer in axialer Richtung im wesentli­ chen neutralen Position in der Wärmeerzeugungskammer zu halten.
In diesem Zusammenhang haben diese geneigten Vertiefungen als das erfindungsgemäße Mittel zur Erzeugung des Keileffekts die Funktion, den flüssigkeitsgefüllten Spalt zu erweitern, wenn das Rotorelement gedreht wird, was im folgenden beschrieben wird.
Vorzugsweise weist das Rotorelement Durchgangslöcher auf, die das Rotorelement in axialer Richtung durchdringen, so daß der flüssigkeitsgefüllte Spalt verändert werden kann, um letzteren während der Drehung des Rotorelements zu vergrößern, und jede geneigte Vertiefung ist sowohl in der vorderen Stirnfläche als auch in der hinteren Stirnfläche des Rotorelements ausgebildet durch Abschrägen eines Bereichs einer Kante des Durchgangs­ loches auf der bezüglich der Drehrichtung des Rotorelements nacheilenden Seite desselben.
In diesem Fall wird der flüssigkeitsgefüllte Spalt als ein Raum definiert, in dem eine ausreichend große Scherkraft auf das viskose Fluid wirkt, um letzteres dazu zu bringen, aufgrund der Drehung des Rotorelements auf eine beachtlich hohe Temperatur erwärmt zu werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann durch das Vorsehen dieser Durchgangslöcher der flüssigkeitsgefüllte Spalt zwischen der äußeren Fläche des Rotorelements und der Wandflä­ che der Wärmeerzeugungskammer für eine Erweiterung stark verän­ dert werden, wenn das Rotorelement gedreht wird, und der Vor­ gang der Molekülbindung kann im viskosen Fluid verbessert wer­ den durch diese Änderung des flüssigkeitsgefüllten Spalts. Durch diesen Vorgang der Molekülbindung kann die nachfolgende Drehung des viskosen Fluids, die durch die Drehung des Rotor­ elements bewirkt wird, beschränkt werden, so daß die Intensität der Scherwirkung auf das viskose Fluid erhöht werden kann.
Ferner werden Gas oder Luftblasen, die in das viskose Fluid eingemischt sind, in den Durchgangslöchern gesammelt, so daß kein Gas in dem flüssigkeitsgefüllten Spalt zwischen der äuße­ ren Fläche des Rotorelements und der Wandfläche der Wärmeerzeu­ gungskammer zurückbleibt, d. h. kein Gas bleibt in dem flüssig­ keitsgefüllten Spalt außer in den Durchgangslöchern und den ge­ neigten Vertiefungen zurück. Deshalb ist es möglich, das vis­ kose Fluid effektiver einer Scherwirkung zu unterwerfen.
Folglich kann die Menge an Wärme, die in dem viskosen Fluid er­ zeugt wird, effektiv gesteigert werden durch die Verbesserung der Intensität der Scherwirkung, der das viskose Fluid unter­ worfen wird.
Da das viskose Fluid über die Durchgangslöcher zu der Vorder­ seite und der Rückseite des Rotorelements fließt, bildet sich die Druckverteilung des viskosen Fluids auf beiden Seiten des Rotorelements gleich aus. Deshalb kann die Menge an viskosem Fluid auf der Vorderseite des Rotorelements und die Menge an viskosem Fluid auf der Rückseite des Rotorelements gleich wer­ den. Insbesondere durch das Abschrägen eines Bereichs einer Kante des Durchgangslochs auf der in Drehrichtung des Rotorele­ ments nacheilenden Seite, um die oben genannte geneigte Vertie­ fung zu bilden, verbleibt kein viskoses Fluid in dem inneren Bereich der Kante auf der in Bezug auf die Drehrichtung des Rotorelements entgegengesetzten Seite, d. h. das gesamte Fluid wird zu der geneigten Vertiefung geführt, so daß es ruhig flie­ ßen kann. Deshalb kann das Fließvermögen des viskosen Fluids auf der Vorderseite und der Hinterseite des Rotorelements ver­ bessert werden. Aufgrund des Vorhergehenden ist es möglich, ein Absinken der Menge an erzeugter Wärme aufgrund einer ungleich­ mäßigen Verteilung des viskosen Fluids effektiv zu verhindern.
Vorzugsweise sind die Durchgangslöcher in einem vergleichsweise außenliegenden oder äußeren Umfangsbereich auf der vorderen Stirnfläche und der hinteren Stirnfläche des Rotorelements aus­ gebildet. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der oben ge­ nannte äußere Umfangsbereich dabei als ein Bereich definiert ist, der von der Mitte des Rotorelements mehr als r0/2 beab­ standet ist, wobei r0 der Radius des Rotorelements ist.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wirkt der zuvor genannte Keileffekt in dem äußeren Umfangsbereich des Rotorele­ ments, da die Durchgangslöcher in dem äußeren Umfangsbereich des Rotorelements vorgesehen sind und die geneigten Vertiefun­ gen an den Bereichen der Kanten der Durchgangslöcher auf der bezüglich der Drehrichtung des Rotorelements nacheilenden Seite derselben ebenfalls im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements vorgesehen sind. Aus diesem Grund ist es möglich, das Rotorele­ ment verläßlicher daran zu hindern, sich bezüglich der Längs­ achse der Antriebswelle zu neigen.
Wenn der äußere Umfangsbereich des Rotorelements und der innere Umfangsbereich desselben miteinander verglichen werden, so ist der Abstand des äußeren Umfangsbereichs von der axialen Mitte größer als der Abstand des inneren Umfangsbereichs von der axialen Mitte, und die Umfangsgeschwindigkeit des äußeren Um­ fangsbereichs ist größer als die des inneren Umfangsbereichs. Demzufolge trägt zur Erzeugung eines Reibungsdrehmoments durch Scheren des viskosen Fluids der äußere Umfangsbereich mehr bei als der innere Umfangsbereich. Folglich kann, durch das Vorse­ hen der Durchgangslöcher im äußeren Umfangsbereich des Rotor­ elements, das Reibungsdrehmoment, das durch das Scheren des viskosen Fluids erzeugt wird, effektiv erhöht werden, und da­ durch kann die Menge an im viskosen Fluid erzeugter Wärme effektiv erhöht werden.
Es ist unvermeidbar, daß Gas in dem in der Wärmeerzeugungs­ kammer befindlichen viskosen Fluid verbleibt. Deshalb fließt, wenn der Wärmegenerator angehalten bleibt, das viskose Fluid aufgrund seines Eigengewichts in einen unteren Bereich der Wär­ meerzeugungskammer, und das Gas verbleibt in einem oberen Be­ reich der Wärmeerzeugungskammer. Insbesondere bei dem Wärme­ generator vom Viskosfluid-Typ, wie er in den Ansprüchen 6 oder 7 beschrieben ist, der eine Speicherkammer oder eine Steuer- oder Regelkammer umfaßt, die in Verbindung steht mit der in Rede stehenden Wärmeerzeugungskammer, enthalten diese Kammern normalerweise ein Volumen an viskosem Fluid, das kleiner ist als die Gesamtheit des Speichervolumens der Wärmeerzeugungs­ kammer und der Speicherkammer oder der Steuer- oder Regelkam­ mer. Folglich befindet sich, wenn der Betrieb des Wärmegenera­ tors vom Viskosfluid-Typ gestoppt wird, eine große Menge an Gas in einem oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer. In dem Fall, in dem der Betrieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ in dem Zustand gestartet wird, in dem das viskose Fluid sich in einem unteren Bereich der Wärmeerzeugungskammer befindet, dau­ ert es eine lange Zeit, um das viskose Fluid über den gesamten Wärmeerzeugungsbereich (den gesamten Umfang des Rotorelements) zu verteilen, falls nur der Reibungswiderstand, der auf der Vorder- und der Rückseite des Rotorelements aufgrund der Dre­ hung erzeugt wird, ausgenutzt wird, und das Aufwärmen des Wär­ megenerators vom Viskosfluid-Typ ist nicht schnell.
Aus dem obigen Gesichtspunkt heraus weist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ Durchgangslöcher im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements auf, wobei diese Durchgangslöcher einen ölab­ streifenden oder ölfördernden Effekt haben, wenn das Rotorele­ ment gedreht wird, in der selben Art und Weise wie bei einer Zahnradpumpe. Das heißt, die Durchgangslöcher können das vis­ kose Fluid wie folgt fördern: Wenn der Wärmegenerator vom Vis­ kosfluid-Typ angehalten wird, sind einige der Durchgangslöcher, die im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements vorgesehen sind, in das viskose Fluid eingetaucht, das in einem unteren Bereich der Wärmeerzeugungskammer enthalten ist, und mit der Drehung des Rotorelements, nachdem der Wärmegenerator vom Vis­ kosfluid-Typ in Bewegung gesetzt wurde, wird das viskose Fluid, das in diesen Durchgangslöchern enthalten ist, in einen oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer angehoben. Folglich ist es möglich, das viskose Fluid, das im unteren Bereich der Wärme­ erzeugungskammer enthalten war, direkt nach dem Starten des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ schnell über den gesamten die Wärme erzeugenden Bereich zu verteilen. Insbesondere da die Durchgangslöcher im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements angeordnet sind, ist es möglich, das viskose Fluid schnell über den gesamten Umfang des Rotorelements zu verteilen, welcher ei­ nen großen Teil zur Erzeugung des Reibungsdrehmoments durch das Scheren des viskosen Fluids beiträgt. Auf diese Weise kann das Aufwärmen des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ verbessert werden.
Vorzugsweise weisen die Durchgangslöcher rechtwinklige Kanten auf.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann aufgrund der rechtwinklig vorstehenden Kanten der Vorgang der Molekülbindung des viskosen Fluids weiter gefördert werden. Deshalb ist es möglich, das viskose Fluid effektiver der Scherwirkung zu un­ terwerfen. Ferner ist es schwierig für das Gas, wenn es einmal in den Durchgangslöchern durch die Wirkung der rechtwinkligen Kanten aufgesammelt wurde, nach außen zu gelangen. Demzufolge kann die Gas-Speicherkapazität der Durchgangslöcher verbessert werden.
Vorzugsweise weist das Gehäuse eine Speicherkammer auf, die mit der Wärmeerzeugungskammer über eine Sammelleitung und eine Ver­ sorgungsleitung in Verbindung steht, um ein Volumen an viskosem Fluid aufzunehmen, das größer ist als das Volumen an viskosem Fluid, das von der Wärmeerzeugungskammer aufgenommen ist.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann die Spei­ cherkammer ein Volumen eines viskosen Fluids speichern, das die Kapazität des Spalts übersteigt. Folglich ist es nicht nötig, das Volumen zum Speichern des viskosen Fluids streng zu über­ wachen.
Im Fall, daß die Sammelleitung in Verbindung mit dem mittleren Bereich der Wärmeerzeugungskammer steht, kann das viskose Fluid, das in dem mittleren Bereich der Wärmeerzeugungskammer aufgrund des Weissenberg-Effekts und der Bewegung des Gases ge­ sammelt wurde, schnell von der Wärmeerzeugungskammer über die Rückgewinnungs- oder Sammelleitung in die Speicherkammer gelei­ tet werden, und das viskose Fluid kann von der Speicherkammer über die Versorgungsleitung der Wärmeerzeugungskammer zugeführt werden. Auf diese oben beschriebene Weise ist es bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ möglich, während das viskose Fluid zwischen der Wärmeerzeugungskammer und der Speicherkammer ausgetauscht wird, ein ausreichend großes Speichervolumen an viskosem Fluid zur Wärmeerzeugung zur Verfügung zu stellen, und ferner ist es möglich, wenn das Verhältnis des Speichervolumens an viskosem Fluid erhöht wird, die Verschlechterung der Wellen­ abdichtfähigkeit der Wellenabdichtvorrichtung zu verhindern, selbst wenn der Innendruck erhöht wird.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist es möglich, in der Speicherkammer ein Volumen an viskosem Fluid zu spei­ chern, welches das Volumen des im Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ ausgebildeten Spalts übersteigt, so daß eine ausrei­ chend große Menge an viskosem Fluid für die Scherwirkung vor­ handen ist und ein bestimmter Teil des viskosen Fluids nicht ständig der Scherwirkung unterworfen wird, und deshalb die Degradation des viskosen Fluids verzögert werden kann.
Ferner wird bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ die Querschnittsfläche zwischen der hinteren Stirnfläche des Rotor­ elements und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer durch das Vorhandensein der geneigten Vertiefungen allmählich geändert. Wenn die Querschnittsfläche des Durchlasses für vis­ koses Fluid allmählich geändert wird, so fließt das viskose Fluid einfach von der Speicherkammer über die Versorgungslei­ tung in die Wärmeerzeugungskammer. Aufgrund des eben Beschrie­ benen kann das viskose Fluid ruhiger zwischen der Speicherkam­ mer und der Wärmeerzeugungskammer zirkulieren. Als Ergebnis kann die Degradation des viskosen Fluids effektiver verzögert werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ verbleibt eine große Menge an Gas in dem oberen Bereich der Wärmeerzeugungs­ kammer, wenn der Betrieb dieses Wärmegenerators vom Viskos­ fluid-Typ gestoppt wird. Folglich wird durch die Wirkung der Durchgangslöcher, die in den äußeren Umfangsbereichen auf der vorderen und der hinteren Stirnfläche des Rotorelements vorge­ sehen sind, der Effekt des Ölförderns effektiver verbessert. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ eine große Menge an Gas im oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer verbleibt, wenn der Betrieb dieses Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gestoppt wird. Folglich können nicht nur die Durchgangslöcher, die im äußeren Umfangs­ bereich auf der vorderen und der hinteren Stirnfläche des Ro­ torelements vorgesehen sind, sondern auch die Durchgangslöcher, die im inneren Umfangsbereich vorgesehen sind, den Effekt des Ölförderns, der zuvor beschrieben wurde, zeigen.
Vorzugsweise weist das Gehäuse eine Sammelleitung, die mit der Wärmeerzeugungskammer in Verbindung steht, eine Versorgungslei­ tung, die mit der Wärmeerzeugungskammer in Verbindung steht, und eine Steuer- oder Regelkammer auf, die mit der Sammellei­ tung und der Versorgungsleitung in Verbindung steht, wobei die Sammelleitung und/oder die Versorgungsleitung geöffnet und ge­ schlossen werden kann. Das viskose Fluid wird von der Wärmeer­ zeugungskammer über die Sammelleitung in der Steuer- oder Re­ gelkammer angesammelt, um die Wärmeerzeugungsleistung zu sen­ ken, und das viskose Fluid wird von der Steuer- oder Regelkam­ mer über die Versorgungsleitung in die Wärmeerzeugungskammer eingespeist, um die Wärmeerzeugungsleistung zu erhöhen.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist im Gehäuse eine Steuer- oder Regelkammer vorgesehen, die über die Sammel­ leitung und die Versorgungsleitung in Verbindung mit der Wärme­ erzeugungskammer steht. Die Sammelleitung und/oder die Versor­ gungsleitung kann geöffnet und geschlossen werden. Deshalb wird das viskose Fluid von der Steuer- oder Regelkammer über die Versorgungsleitung, wenn diese geöffnet ist, in die Wärmeerzeu­ gungskammer eingespeist, und ebenfalls wird viskoses Fluid von der Wärmeerzeugungskammer über die Sammelleitung, wenn diese geöffnet ist, in der Steuer- oder Regelkammer angesammelt.
Wenn die Menge an viskosem Fluid, die über die Sammelleitung gesammelt werden soll, und die Menge an viskosem Fluid, die über die Versorgungsleitung zur Verfügung gestellt werden soll, durch das Öffnen und Schließen der Sammelleitung und/oder der Versorgungsleitung eingestellt ist, so ist die Menge an visko­ sem Fluid, die sich in der Wärmeerzeugungskammer befindet, ein­ gestellt, so daß die Menge an Wärme, die im viskosen Fluid er­ zeugt wird, geändert werden kann, das heißt, die Leistung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ kann verändert werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird, wenn das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer in der Steuer- oder Regelkammer angesammelt wird, und umgekehrt, wenn das viskose Fluid von der Steuer- oder Regelkammer in die Wärmeerzeugungs­ kammer eingespeist wird, die Gesamtheit des Volumens der Wärme­ erzeugungskammer, der Sammelleitung, der Versorgungsleitung und der Steuer- oder Regelkammer nicht verändert. Deshalb wird kein Unterdruck erzeugt, wenn das viskose Fluid bewegt wird. Auf­ grund des Vorstehenden kommt, selbst wenn die Wärmeerzeugungs­ kammer in Verbindung mit der Atmosphäre steht, das viskose Fluid nicht in Kontakt mit frischer Luft, und zu keinem Zeit­ punkt wird Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufgenommen. Folg­ lich wird im viskosen Fluid keine Degradation, also beispiels­ weise keine Zersetzung oder keine qualitative Verschlechterung, bewirkt.
Außer in dem Fall, in dem ein Mittel zur Zwangsversorgung spe­ ziell vorgesehen ist, und die Versorgungsleitung über das Mit­ tel zur Zwangsversorgung in Verbindung mit dem mittleren Be­ reich der Wärmeerzeugungskammer steht, wird bevorzugt, daß die Versorgungsleitung in Verbindung mit dem äußeren Umfangsbereich der Wärmeerzeugungskammer steht. Dies rührt daher, daß aufgrund des Weissenberg-Effekts das viskose Fluid, das dem äußeren Um­ fangsbereich der Wärmeerzeugungskammer zugeführt wird, sich leicht über den gesamten Bereich der Wärmeerzeugungskammer ein­ schließlich deren mittleren Bereichs verteilt. Aufgrund des Vorstehenden kann die Menge an Wärme, die in dem flüssigkeits­ gefüllten Spalt erzeugt wird, der zwischen der Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer und der äußeren Fläche des Rotorelements ausgebildet ist, schnell erhöht werden.
Folglich kann die Leistung dieses Wärmegenerators vom Viskos­ fluid-Typ verläßlich verringert werden und, selbst nachdem der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ über einen langen Zeitraum hinweg in Betrieb war, ist die Effektivität der Wärmeerzeugung nicht verringert. Da die Leistung des Wärmegenerators vom Vis­ kosfluid-Typ verläßlich überwacht und/oder geregelt werden kann, wie zuvor beschrieben ist, ist keine elektromagnetische Kupplung für den Fall erforderlich, daß der Heizbetrieb geän­ dert wird. Folglich können die Herstellungskosten und das Gewicht des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ verringert werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ändert sich die Querschnittsfläche zwischen der hinteren Stirnfläche des Rotor­ elements und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer allmählich durch die geneigten Vertiefungen. Wenn die Quer­ schnittsfläche des Durchlasses für viskoses Fluid allmählich geändert wird, wie oben beschrieben, so fließt das viskose Fluid leicht von der Steuer- oder Regelkammer über die Versor­ gungsleitung in die Wärmeerzeugungskammer. Aufgrund des Vorste­ henden kann viskoses Fluid schnell von der Steuer- oder Regel­ kammer in die Wärmeerzeugungskammer eingespeist werden, so daß die Menge an erzeugter Wärme schnell gesteigert werden kann.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ verbleibt, wenn der Betrieb dieses Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gestoppt wird, eine große Menge an Gas im oberen Bereich der Wärmeerzeu­ gungskammer. Folglich wird durch die Wirkung der Durchgangs­ löcher, die in den äußeren Umfangsbereichen auf der vorderen und der hinteren Stirnfläche des Rotorelements vorgesehen sind, der Effekt des Ölförderns wirksam verbessert. In diesem Zusam­ menhang sei erwähnt, daß bei diesem Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ, wenn der Betrieb dieses Wärmegenerators vom Viskos­ fluid-Typ gestoppt wird, eine große Menge an Gas im oberen Be­ reich der Wärmeerzeugungskammer verbleibt. Folglich können nicht nur die Durchgangslöcher, die im äußeren Umfangsbereich der vorderen und der hinteren Stirnfläche des Rotorelements vorgesehen sind, sondern auch die Durchgangslöcher, die im inneren Umfangsbereich vorgesehen sind, den Effekt des Ölför­ derns, der zuvor beschrieben wurde, vorweisen.
Bei einem solchen Betriebszustand, bei dem die Wärmeerzeugung zu intensiv durchgeführt wird und die Menge an viskosem Fluid in der Wärmeerzeugungskammer verringert wird, um die Menge an erzeugter Wärme zu verringern, und danach die Situation umge­ kehrt wird vom Zustand verringerter Leistung zum Zustand erhöh­ ter Leistung, so kann, wenn die Menge an viskosem Fluid während des Zustandes verringerter Leistung übermäßig verringert wurde, ein Problem dahingehend auftauchen, daß die verringerte Lei­ stung nicht schnell wieder in eine erhöhte Leistung geändert werden kann.
Um diese obigen Probleme zu lösen, kann bei diesem Wärmegenera­ tor vom Viskosfluid-Typ, selbst wenn die Menge an viskosem Fluid in der Wärmeerzeugungskammer zu gering ist und das Rotor­ element mit geringer Geschwindigkeit gedreht wird, der Effekt des Ölförderns durch die Durchgangslöcher, die im äußeren Um­ fangsbereich auf der vorderen und der hinteren Stirnfläche des Rotorelements angeordnet sind, bewirkt werden. Folglich kann das viskose Fluid, das im unteren Bereich der Wärmeerzeugungs­ kammer enthalten ist, schnell über den gesamten Bereich der Wärmeerzeugung verteilt werden. Deshalb ist es einfach, den Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wieder schnell von dem Zu­ stand, in dem die Leistung verringert ist, in den Zustand, in dem die Leistung erhöht ist, zu bringen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wer­ den im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Wärmegenerators vom Viskos­ fluid-Typ gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Rotorelement des Wärmegene­ rators vom Viskosfluid-Typ gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Rotorelement des Wärme­ generators vom Viskosfluid-Typ gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen teilweise vergrößerten Querschnitt durch das Rotorelement des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ entlang der Linie IV-IV von Fig. 2,
Fig. 5 einen Längsschnitt des Wärmegenerators vom Viskos­ fluid-Typ gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Drehventil des Wärmegenera­ tors vom Viskosfluid-Typ gemäß Fig. 5, von der Vor­ derseite von Fig. 5 aus gesehen,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein hinteres Plattenelement des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ von Fig. 5, von der Vorderseite von Fig. 5 aus gesehen und den Fall einer Erhöhung der Wärmeerzeugungsleistung zeigend,
Fig. 8 eine Draufsicht auf das hintere Plattenelement des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ von Fig. 5, von der Vorderseite von Fig. 5 aus gesehen und den Fall einer Absenkung der Wärmeerzeugungsleistung zeigend, und
Fig. 9 ein Betriebszustandsdiagramm, das die Beziehung zwi­ schen dem Betrieb des Öffnens und des Schließens der Sammelleitung und der Versorgungsleitung und dem Drehwinkel des Drehventils des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß Fig. 5 zeigt.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ weist ein vorderes Ge­ häuse 1, ein vorderes Plattenelement 2, ein hinteres Plat­ tenelement 3 und ein hinteres Gehäuse 4 auf, wobei eine Dich­ tung 5 zwischen dem vorderen Gehäuse 1 und dem vorderen Plat­ tenelement 2 eingelegt ist und eine Dichtung 6 zwischen das hintere Plattenelement 3 und das hintere Gehäuse 4 eingelegt ist, in einer Weise, daß die einzelnen Bauteile schichtweise aufeinanderliegen und durch eine Mehrzahl von Schraubbolzen 7 befestigt sind, um die Herstellung zu vereinfachen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Dabei bilden das vordere Gehäuse 1 und das vordere Plattenelement 2 ein vorderes Gehäuseteil, und das hin­ tere Plattenelement 3 und das hintere Gehäuse 4 bilden ein hin­ teres Gehäuseteil. Das vordere Plattenelement 2 weist an seiner hinteren Stirnfläche einen zurückgesetzten Bereich 2a auf, des­ sen Bodenfläche eben ist. Der zurückgesetzte Bereich 2a bildet zusammen mit einer ebenen vorderen Stirnfläche 3a des hinteren Plattenelements 3 eine geschlossene Wärmeerzeugungskammer 8, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Die Innenfläche des vorderen Gehäuses 1 und die vordere Stirn­ fläche des vorderen Plattenelements 2 bilden einen vorderen Wassermantel FW, welcher benachbart zum vorderen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnet ist, wobei der vordere Was­ sermantel FW als eine vordere Wärmeaufnahmekammer dient. Die hintere Stirnfläche des hinteren Plattenelements 3 und die In­ nenfläche des hinteren Gehäuses 4 bilden einen hinteren Wasser­ mantel RW, welcher benachbart zum hinteren Bereich der Wärmeer­ zeugungskammer 8 angeordnet ist, wobei der hintere Wassermantel RW als eine hintere Wärmeaufnahmekammer dient.
Eine Wasser-Einlaßöffnung 9 und eine Wasser-Auslaßöffnung (nicht dargestellt) sind einander benachbart im äußeren Bereich der hinteren Fläche des hinteren Gehäuses 4 ausgebildet. Sowohl die Wasser-Einlaßöffnung 9 als auch die Wasser-Auslaßöffnung stehen in Verbindung mit dem hinteren Wassermantel RW. Eine Mehrzahl von Wasser-Durchlässen 10 sind, durch das hintere Plattenelement 3 und das vordere Plattenelement 2 durchgehend, in regelmäßigen Abständen zwischen den Schraubbolzen 7 angeord­ net, so daß der vordere Wassermantel FW und der hintere Wasser­ mantel RW miteinander über die Wasser-Durchlässe 10 in Verbin­ dung stehen.
Eine Wellenabdichtungsvorrichtung 12 ist in einem Nabenbereich 2b des vorderen Plattenelements 2, benachbart zur Wärmeerzeu­ gungskammer 8, vorgesehen. Eine Lagervorrichtung 13 ist in ei­ nem Nabenbereich 1a des vorderen Gehäuses 1 vorgesehen. Eine Antriebswelle 14 wird drehbar gelagert durch die Wellenabdich­ tungsvorrichtung 12 und die Lagervorrichtung 13. Wie in Fig. 2 dargestellt ist ein flaches, scheibenförmiges Rotorelement 15, das eine vordere und eine hintere Stirnfläche 15a bzw. 15b auf­ weist, antreibbar mit dem hinteren Ende der Antriebswelle 14 verbunden, wobei der Radius des Rotorelements 15 bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle 14 größer ist als die Länge der Antriebswelle 14. Das Rotorelement 15 ist in der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 drehbar. Der Außendurchmesser des Rotorelements 15 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Wärmeerzeu­ gungskammer 8. Zwischen der vorderen Stirnfläche 15a des Rotor­ elements 15 und der vorderen Wandfläche der Wärmeerzeugungskam­ mer 8 und zwischen der hinteren Stirnfläche 15b des Rotorele­ ments 15 und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 befinden sich jeweils flüssigkeitsgefüllte Spalte CL, und in diesem Ausführungsbeispiel ist die Breite jedes flüssigkeitsge­ füllten Spalts CL als 0,003 × r0 gewählt, wobei r0 der Radius des Rotorelements 15 ist.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist dadurch gekennzeich­ net, daß ein äußeres Keilprofil 14a am hinteren Ende der An­ triebswelle 14 ausgebildet ist und dieses äußere Keilprofil 14a in Eingriff mit einem inneren Keilprofil 15c des Rotorelements 15 steht. Auf diese Weise ist das Rotorelement 15 an der An­ triebswelle 14 derart angebracht, daß das Rotorelement 15 sich nicht relativ zur Antriebswelle 14 verdrehen kann und das Ro­ torelement 15 bezüglich der Längsachse der Antriebswelle 14 geneigt werden kann und sich in axialer Richtung relativ zur Antriebswelle 14 bewegen kann.
Silikonöl, das als viskoses Fluid dient, ist in der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 enthalten, wobei das Silikonöl in den zuvorge­ nannten flüssigkeitsgefüllten Spalten vorkommt. Am vorderen Ende der Antriebswelle 14 ist eine Riemenscheibe oder eine elektromagnetische Kupplung (nicht dargestellt) vorgesehen, welche von dem Motor des Fahrzeugs über einen Riemen angetrie­ ben wird.
Zusätzlich, wie in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, weist das Rotorelement 15 des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ in Um­ fangsrichtung acht äußere kreisförmige Löcher auf, die im fol­ genden als äußere Durchgangslöcher 19 bezeichnet werden und die im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 in Umfangsrich­ tung in gleichen Abständen und in radialer Richtung an von der Mitte des Rotorelements 15 aus gleich beabstandeten Stellen an­ geordnet sind. Im inneren Umfangsbereich des Rotorelements 15 sind in Umfangsrichtung vier innere kreisförmige Löcher, die im folgenden als innere Durchgangslöcher 20 bezeichnet werden, mit in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen vorgesehen. Die äu­ ßeren Durchgangslöcher 19 und die inneren Durchgangslöcher 20 durchdringen das Rotorelement 15 in axialer Richtung und bilden Durchgangslöcher, welche die flüssigkeitsgefüllten Spalte än­ dern, um letztere zu vergrößern, wenn das Rotorelement 15 ge­ dreht wird.
Die Mittelpunkte der Durchgangslöcher 19 sind an Stellen in ei­ nem Abstand von 0,86 × r0 vom Mittelpunkt des Rotorelements 15 entfernt angeordnet, und der Radius der äußeren Durchgangs­ löcher 19 beträgt 0,09 × r0, wobei der Radius des Rotorelements r0 ist. Andererseits sind die Durchgangslöcher 20 an Stellen in einem Abstand von 0,33 × r0 vom Mittelpunkt des Rotorelements 15 entfernt angeordnet, und der Radius der Durchgangslöcher 20 beträgt 0,06 × r0, wobei der Radius des Rotorelements r0 ist. Die Kanten der äußeren Durchgangslöcher 19 und der inneren Durchgangslöcher 20 sind nicht abgeschrägt, so daß die äußeren Durchgangslöcher 19 rechtwinklige Kanten 19a und die inneren Durchgangslöcher 20 rechtwinklige Kanten 20a aufweisen.
Zusätzlich weist das Rotorelement 15 geneigte Vertiefungen 21 auf, die in der vorderen Stirnfläche 15a und der hinteren Stirnfläche 15b des Rotorelements 15 ausgebildet sind durch das Abschrägen oder Anfasen von Bereichen der Kanten der äußeren Durchgangslöcher 19 auf der nacheilenden Seite der Vertiefungen 21 in Hinblick auf die Drehrichtung (P in Fig. 2) des Rotorele­ ments 15. Wie in Fig. 2 und 4 dargestellt, erstreckt sich jede geneigte Vertiefung 21 in Umfangsrichtung im Rotorelement 15, und die Böden der geneigten Vertiefungen 21 werden allmählich flacher in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotorelements 15. Auf dieselbe Weise wie die äußeren Durch­ gangslöcher 19 sind die geneigten Vertiefungen 21 in Umfangs­ richtung in gleichen Abständen und an in radialer Richtung vom Mittelpunkt des Rotorelements 15 aus gleich beabstandeten Stel­ len angeordnet. Die geneigten Vertiefungen 21 dienen als Mittel zur Erzeugung eines Keileffekts, um einen axialen Versatz des Rotorelements 15 in der Wärmeerzeugungskammer 8 durch den Keil­ effekt, der durch den Druck des viskosen Fluids während der Drehung des Rotorelements 15 bewirkt wird, zu korrigieren.
Im inneren Umfangsbereich des Rotorelements 15, in welchem die oben beschriebenen inneren Durchgangslöcher 20 ausgebildet sind, besteht ein großer Spalt zwischen der vorderen Stirnflä­ che 15a des Rotorelements 15 und der Wellenabdichtungsvorrich­ tung 12. Dieser Spalt zählt nicht zu dem vorgenannten flüssig­ keitsgefüllten Spalt.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist eine Spei­ cherkammer SR im mittleren Bereich des hinteren Gehäuses 4 vor­ gesehen. Es ist eine Sammelöffnung 3j als Sammelleitung an ei­ ner oberen Stelle des mittleren Bereichs des hinteren Plat­ tenelements 3 vorgesehen. Es sind eine Versorgungsöffnung 3k an einer unteren Stelle des mittleren Bereichs des hinteren Plat­ tenelements 3 und ein Versorgungskanal 3m, der sich von dem un­ teren Ende der Versorgungsöffnung 3k bis zum äußeren Bereich auf der unteren Seite der Wärmeerzeugungskammer 8 erstreckt, vorgesehen. In diesem Zusammenhang bilden die Versorgungsöff­ nung 3k und der Versorgungskanal 3m eine Versorgungsleitung, deren Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche der Sammelöffnung 3j ist, so daß Silikonöl, welches ein viskoses Fluid ist, einfach der Wärmeerzeugungskammer 8 zugeführt werden kann. Vorzugsweise ist der Versorgungskanal 3m länger ausgebil­ det als der entsprechende Bereich des Rotorelements 15.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der in ein Heiz­ system eines Fahrzeugs integriert ist, wird, wenn die Antriebs­ welle 14 von einem Motor über eine Riemenscheibe angetrieben wird, das Rotorelement 15 in der Wärmeerzeugungskammer 8 ge­ dreht, da das Rotorelement 15 derart in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 14 steht, daß das Rotorelement 15 sich nicht relativ zur Antriebswelle 14 verdrehen kann, so daß Silikonöl durch die Scherwirkung in den flüssigkeitsgefüllten Spalten, die zwischen den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den Stirnflächen des Rotorelements 15 ausgebildet sind, erwärmt wird. Die dadurch erzeugte Wärme wird durch Wärmeaustausch auf das Umlaufwasser in dem vorderen und dem hinteren Wassermantel FW bzw. RW übertragen, und das Umlaufwasser wird erwärmt. Das dadurch erwärmte Umlaufwasser wird dem Heizsystem zugeführt und zum Heizen des Fahrgastraums des Fahrzeuges verwendet.
Bei dem Betrieb dieses Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ wird unvermeidlich eine Riemenspannung auf eine Riemenscheibe, die direkt mit der Antriebswelle 14 verbunden ist, aufgrund eines Wechsels der Geschwindigkeit des Motors wirken, und aufgrund dieser Riemenspannung wird die Antriebswelle 14 beim Drehen un­ vermeidlich bezüglich der idealen Position der Antriebswelle 14 geneigt werden. Aufgrund der zulässigen Toleranz beim Ferti­ gungsprozeß ist es schwierig, den Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ mit großer Genauigkeit herzustellen, das heißt, der rechte Winkel zwischen der Antriebswelle 14 und dem Rotorele­ ment 15, die Parallelität von Rotorelement 15 und Wärmeerzeu­ gungskammer 8 und die Abmessungen des Rotorelements 15 und der Wärmeerzeugungskammer 8 in axialer Richtung sind nicht ganz exakt. Jedoch kann bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid- Typ die Neigung der Antriebswelle 14 und des Rotorelements 15 dadurch ausgeglichen werden, daß das Rotorelement 15 so an der Antriebswelle 14 angebracht ist, daß das Rotorelement 15 bezüg­ lich der Längsachse der Antriebswelle 14 geneigt werden kann, und die zuvorgenannten Unterschiede der Abmessungen können da­ durch ausgeglichen werden, daß das Rotorelement 15 so an der Antriebswelle 14 angebracht ist, daß das Rotorelement 15 sich in axialer Richtung bewegen kann. In anderen Worten, die mitt­ lere Oberfläche des Rotorelements 15 deckt sich im wesentlichen mit der mittleren Oberfläche der Wärmeerzeugungskammer 8.
Dementsprechend können bei diesem Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ die flüssigkeitsgefüllten Spalte, die zwischen den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den Stirnflächen des Rotorelements 15 ausgebildet sind, etwas reduziert sein, so daß das Silikonöl einfach geschert werden kann, um die Menge an erzeugter Wärme je Umdrehung des Rotorelements 15 zu erhöhen, und in diesem Fall neigen die Stirnflächen des Rotorelements 15 und die Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 nicht dazu, sich gegenseitig zu stören. Zusätzlich kann jede Berührung der Stirnflächen des Rotorelements 15 mit den Wandflächen der Wär­ meerzeugungskammer 8, wobei die Berührung auftreten könnte, wenn das Rotorelement 15 bezüglich der Längsachse der Antriebs­ welle 14 geneigt würde und das Rotorelement 15 in axialer Rich­ tung der Antriebswelle 14 versetzt wäre, verläßlich vermieden werden, da das Rotorelement 15 im wesentlichen in einer in axialer Richtung neutralen Position in der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 aufgrund des Keileffekts, der durch die geneigten Ver­ tiefungen 21 erzeugt wird, gehalten wird.
Folglich ist es bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ge­ mäß der ersten Ausführungsform möglich, eine störende Beein­ trächtigung zwischen den Stirnflächen des Rotorelements 15 und den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 zu verhindern, wäh­ rend eine große Menge an Wärme, die je Umdrehung des Rotorele­ ments 15 erzeugt wird, beibehalten wird, und deshalb ist es möglich, eine große Wärmeerzeugungsleistung und eine hohe Halt­ barkeit für den Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der Erfindung zu erreichen.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist der Druck des viskosen Fluids, das zwischen den geneigten Vertiefungen 21 und den vorderen und den hinteren Wandflächen der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 (also der hinteren Fläche des zurückgesetzten Bereichs 2a des vorderen Plattenelements 2 und der vorderen Stirnfläche 3a des hinteren Plattenelements 3), die den geneigten Vertie­ fungen 21 gegenüberliegen, vorhanden ist, am geringsten an ei­ ner Stelle am tiefsten Punkt 21a des Bodens der geneigten Ver­ tiefungen 21 und steigt allmählich an, wenn der Boden von dem tiefsten Punkt 21a des Bodens aus flacher wird. Durch diesen geneigten Verlauf des Druckes des viskosen Fluids auf beiden Seiten des Rotorelements 15 kann der Keileffekt erzeugt werden, so daß ein axialer Versatz des Rotorelements 15 in der Wärmeer­ zeugungskammer 8 korrigiert werden kann. Da die geneigten Ver­ tiefungen 21 im Rotorelement 15 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen und in radialer Richtung an bezüglich des Mittel­ punkts des Rotorelements 15 gleich beabstandeten Stellen ange­ ordnet sind, kann der zuvor genannte Keileffekt gleichmäßig in Umfangsrichtung und in radialer Richtung des Rotorelements 15 auftreten. Demzufolge kann, während die Neigung des Rotorele­ ments 15 bezüglich der Längsachse der Antriebswelle 14 verhin­ dert ist, das Rotorelement 15 im wesentlichen in einer neu­ tralen Position bezüglich der axialen Richtung in der Wärmeer­ zeugungskammer 8 angeordnet sein. Folglich kann ein Absinken der erzeugten Wärme, das durch eine ungleichmäßige Verteilung des viskosen Fluids bewirkt wird, verhindert werden, und eine Degradation des viskosen Fluids kann ebenfalls verhindert wer­ den.
Insbesondere bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ sind die äußeren Durchgangslöcher 19 in dem äußeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 angeordnet, und die geneigten Vertiefungen 21, die an den Bereichen der Kanten der äußeren Durchgangslö­ cher 19 auf der Seite, die der Drehrichtung des Rotorelements 15 entgegengesetzt ist, ausgebildet sind, sind ebenfalls im äu­ ßeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 angeordnet. Demzu­ folge entsteht der zuvor genannte Keileffekt im äußeren Um­ fangsbereich des Rotorelements 15. Aufgrund dieser obigen Struktur ist es möglich, das Rotorelement 15 verläßlich daran zu hindern, sich bezüglich der Längsachse der Antriebswelle 14 zu neigen.
Ferner ist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit äußeren Durchgangslöchern 19 und inneren Durchgangslöchern 20 versehen. Deshalb ändern sich die flüssigkeitsgefüllten Spalte, die zwi­ schen den vorderen und den hinteren Wandflächen der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 und den vorderen und den hinteren Stirnflächen 15a und 15b des Rotorelements 15 ausgebildet sind, entlang der Umfangsrichtung, wobei die flüssigkeitsgefüllten Spalte wesent­ lich vergrößert sind, wenn sich das Rotorelement 15 dreht. Durch diese Änderungen der flüssigkeitsgefüllten Spalte kann der Vorgang der Bindungsbildung der Moleküle im viskosen Fluid gefördert werden. Durch diesen Vorgang wird die Drehung von viskosem Fluid, das der Drehung des Rotorelements 15 folgt, eingeschränkt, so daß die Intensität der Scherwirkung, der das viskose Fluid unterworfen wird, erhöht wird.
Insbesondere bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ sind die äußeren Durchgangslöcher 19 von vorbestimmten Abmessungen in einem vorgegebenen Bereich im äußeren Umfangsbereich des Ro­ torelements 15 ausgebildet, so daß in dem äußeren Umfangsbe­ reich des Rotorelements 15, der wesentlich zur Erzeugung eines Reibungsdrehmoments beiträgt, die Scherkraft sehr effektiv auf das viskose Fluid durch die äußeren Durchgangslöcher 19 einwir­ ken kann.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird Gas, das im viskosen Fluid eingemischt oder enthalten ist, in den äußeren Durchgangslöchern 19 und den inneren Durchgangslöchern 20 ge­ sammelt, so daß kein Gas in den flüssigkeitsgefüllten Spalten (die Spalte sind in den Bereichen außer den äußeren Durchgangs­ löchern 19, den inneren Durchgangslöchern 20 und den geneigten Vertiefungen 21 ausgebildet) vorkommt, welche Bereiche effekti­ ver Wärmeerzeugung sind, die zwischen den äußeren Flächen des Rotorelements 15 und der hinteren und der vorderen Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 ausgebildet sind. Deshalb ist es möglich, effektiv das viskose Fluid einer Scherwirkung zu un­ terwerfen.
Die äußeren Durchgangslöcher 19 und die inneren Durchgangslö­ cher 20 haben jeweils rechtwinklige Kanten 19a und 20a, weshalb es möglich ist, effektiv den Bindungsvorgang der Moleküle im viskosen Fluid zu erleichtern, und es möglich ist, effektiver das viskose Fluid einer Scherwirkung zu unterwerfen, verglichen mit dem Fall, in dem diese Kanten abgeschrägt oder angefast sind. Ferner neigt das Gas, das in den äußeren Durchgangs­ löchern 19 und den inneren Durchgangslöchern 20 gesammelt wurde, nicht dazu, nach außen zu entweichen, und die Gasspei­ cherkapazität kann gesteigert werden, und die Intensität der Scherwirkung, der das viskose Fluid unterworfen wird, kann er­ höht werden.
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß der effektive wärme­ erzeugende Bereich durch das Vorsehen der äußeren Durchgangs­ löcher 19, der inneren Durchgangslöcher 20 und der geneigten Vertiefungen 21 verringert wird, jedoch kann die Intensität der Scherwirkung durch die oben genannte Wirkung der Bindungsbil­ dung, die den Molekülen im viskosen Fluid ermöglicht wird, be­ merkenswert erhöht werden. Deshalb kann die Menge an erzeugter Wärme effektiv erhöht werden.
Wie oben beschrieben, wenn dieser Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ verwendet wird, ist es möglich, die Menge an erzeug­ ter Wärme zu steigern, ohne den wirksamen Bereich der Wärmeer­ zeugung zu vergrößern.
Ferner, da die äußeren Durchgangslöcher 19 und die inneren Durchgangslöcher 20 im Rotorelement 15 ausgebildet sind, ist es möglich, das viskose Fluid zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Rotorelements 15 zirkulieren zu lassen. Insbeson­ dere, da die Bereiche der Kanten von den äußeren Durchgangs­ löchern 19 auf der bezüglich der Drehrichtung des Rotorelements 15 nacheilenden Seite abgeschrägt oder angefast sind, um die geneigten Vertiefungen 21 zu bilden, bleibt kein viskoses Fluid in den inneren Endbereichen der äußeren Durchgangslöcher 19 auf deren bezüglich der Drehrichtung des Rotorelements 15 nach­ eilenden Seite, und das viskose Fluid wird durch die geneigten Vertiefungen 21 geleitet und fließt leicht. Als ein Ergebnis kann das Fließvermögen des viskosen Fluids zwischen der Vorder­ seite und der Rückseite des Rotorelements 15 verbessert werden. Aus diesem Grund kann die Druckverteilung im viskosen Fluid auf beiden Seiten des Rotorelements 15 ausgeglichen werden, und die Menge an viskosem Fluid auf der Vorderseite wird an die Menge an viskosem Fluid auf der Rückseite des Rotorelements 15 ange­ glichen. Folglich kann die Minderung der Menge an erzeugter Wärme, die durch eine ungleichmäßige Verteilung des viskosen Fluids bewirkt wird, effektiv vermieden werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ sind die äußeren Durchgangslöcher 19 im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 angeordnet, so daß diese äußeren Durchgangslöcher 19 einen ölfördernden Effekt bewirken können. Das heißt in dem Zustand, in dem der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ angehalten bleibt, befinden sich einige der äußeren Durchgangslöcher 19, die im äußeren Umfangsbereich angeordnet sind, im viskosen Fluid, das in dem unteren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 gehalten wird durch sein Gewicht aufgrund des Vorhandenseins von Gas, das unvermeidbar in der Wärmeerzeugungskammer 8 ver­ bleibt, und wenn der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ dann in Betrieb genommen wird und das Rotorelement 15 gedreht wird, so nehmen die äußeren Durchgangslöcher 19, die im viskosen Fluid eingetaucht waren, das viskose Fluid mit und heben es in den oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8. Aufgrund dieses eben beschriebenen Vorgangs kann, nachdem der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ in Bewegung versetzt wurde, das viskose Fluid, das sich im unteren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 befindet, schnell über den gesamten Bereich des wirksamen Be­ reichs der Wärmeerzeugung verteilt werden. Auf diese Weise kann der Betrieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ schnell aufgenommen werden.
Die Speicherkammer SR ist in diesem Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ angeordnet, und eine große Menge an Gas befindet sich im oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8, wodurch der Effekt des Ölförderns der äußeren Durchgangslöcher 19 des Ro­ torelements 15 verbessert wird, verglichen mit einem Wärmegene­ rator vom Viskosfluid-Typ in dem keine Speicherkammer SR ange­ ordnet ist. In dem Zustand, in dem der Wärmegenerator vom Vis­ kosfluid-Typ angehalten bleibt, befindet sich eine große Menge an Gas im oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8, wodurch der Effekt des Ölförderns nicht nur durch die äußeren Durch­ gangslöcher 19, sondern auch durch die inneren Durchgangslöcher 20 sichergestellt wird.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann die Spei­ cherkammer SR ein Volumen eines viskosen Fluids enthalten, das größer als das Aufnahmevolumen der Wärmeerzeugungskammer 8 für viskoses Fluid ist, so daß es nicht nötig ist, das aufzuneh­ mende Volumen des viskosen Fluids streng zu regeln oder zu überwachen. Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ steht die Speicherkammer SR in Verbindung mit dem mittleren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8, so daß das viskose Fluid, das durch den Weissenberg-Effekt und die Bewegung des Gases in dem mittleren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 gesammelt wurde, von der Wärmeerzeugungskammer 8 über die Sammelleitung 3j in die Speicherkammer SR zurückgefördert werden kann und das vis­ kose Fluid von der Speicherkammer SR über die Versorgungslei­ tung 3k dem äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer 8 zu­ geführt werden kann. Deshalb kann bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ das viskose Fluid Sich zwischen der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 und der Speicherkammer SR bewegen, so daß es mög­ lich ist, ein ausreichend großes Aufnahmevolumen für viskoses Fluid zur Verfügung zu stellen, das erforderlich ist, um eine ausreichend große Menge an Wärme zu erzeugen, und es ist mög­ lich, die Verschlechterung der Wellenabdichtungsleistung der Wellenabdichtungsvorrichtung 12 aufgrund des Anwachsens des Verhältnisses der Speicherung viskosen Fluids zu verhindern.
Hei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann die Spei­ cherkammer SR ein Volumen an viskosem Fluid aufnehmen, das grö­ ßer als das Volumen der Spalte ist, wodurch ein Mehr an Volumen des viskosen Fluids vorhanden ist, das der Scherwirkung unter­ worfen werden kann, so daß ein bestimmtes Volumen an viskosem Fluid nicht beständig der Scherwirkung unterworfen wird und die Degradation des viskosen Fluids hinausgezögert werden kann.
Ferner wird bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ die Querschnittsfläche zwischen der hinteren Stirnfläche 15b des Rotorelements und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 allmählich geändert. Durch die Tatsache, daß die Quer­ schnittsfläche des Durchlasses für viskoses Fluid allmählich geändert wird, fließt das viskose Fluid einfach von der Spei­ cherkammer SR über die Versorgungsleitung 3k in die Wärmeerzeu­ gungskammer 8. Deshalb kann die Zirkulation des viskosen Fluids zwischen der Speicherkammer SR und der Wärmeerzeugungskammer 8 verbessert werden, und die Degradation des viskosen Fluids kann effektiver verzögert werden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ befindet sich eine große Menge an Gas im oberen Bereich der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 in dem Zustand, in dem der Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ angehalten bleibt, wodurch der Effekt des Ölförderns der äußeren Durchgangslöcher 19, die im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 angeordnet sind, verbessert wird. In die­ sem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Betrieb dieses Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ angehalten wurde, sich eine große Menge an Gas im oberen Bereich der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 befindet, und der Effekt des Ölförderns nicht nur durch die äußeren Durchgangslöcher 19, sondern auch durch die inneren Durchgangslöcher 20 verbessert wird.
Wie in den Fig. 5, 7 und 8 dargestellt, ist bei dem Wärmegene­ rator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Sammelvertiefung 3b auf der vorderen Stirnfläche 3a des hinteren Plattenelements 3 angeordnet, die dem mittleren Be­ reich der Wärmeerzeugungskammer 8 gegenüberliegt, und eine er­ ste Sammelöffnung 3c, die das hintere Plattenelement 3 in Rich­ tung zur hinteren Stirnfläche durchdringt, ist an einer Stelle im Randbereich der Sammelvertiefung 3b angeordnet. In der vor­ deren Stirnfläche 3a des hinteren Plattenelements 3 ist ein Versorgungskanal 3d angeordnet, der sich von der Außenseite auf der unteren Seite der Sammelvertiefung 3b bis zum äußeren unte­ ren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 erstreckt, und an einer Stelle innerhalb des Versorgungskanals 3d eine erste Versor­ gungsöffnung 3e, die bis zu der hinteren Stirnfläche durch­ dringt. Zur einfachen Versorgung der Wärmeerzeugungskammer 8 mit Silikonöl, welches ein viskoses Fluid ist, sind die Breiten oder die Durchmesser des Versorgungskanals 3d und der ersten Versorgungsöffnung 3e größer als die Breite oder Durchmesser der ersten Sammelöffnung 3c. Vorzugsweise ist der Versorgungs­ kanal 3d länger ausgebildet als der entsprechende Bereich des Rotorelements 15. Ferner ist in der vorderen Stirnfläche 3a des hinteren Plattenelements 3 ein Gaskanal 3f vorgesehen, der ein Teil der Gasleitung ist, die sich von einer Stelle an der obe­ ren Außenseite der Sammelvertiefung 3b bis zu dem oberen äuße­ ren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 erstreckt. An einer Stelle nahe dem inneren Ende des Gaskanals 3f ist eine Gasöff­ nung 3g vorgesehen, die den restlichen Teil der Gasleitung bil­ det, welche das hintere Plattenelement 3 bis zur hinteren Stirnfläche durchdringt.
Wie in Fig. 5 dargestellt, ist im hinteren Gehäuse 4 eine erste Rippe 4a vorgesehen, die in Kontakt mit der Dichtung 6 kommt, wobei die erste Rippe 4a wie ein Ring vorsteht. Die hintere Stirnfläche des hinteren Plattenelements 3 und die Innenfläche des hinteren Gehäuses 4 bilden auf der Außenseite der ersten Rippe 4a einen hinteren Wassermantel RW, der benachbart zum hinteren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 eine hintere Wär­ meübertragungs- oder Wärmeaufnahmekammer bildet. Die hintere Stirnfläche des hinteren Plattenelements 3 und die Innenfläche des hinteren Gehäuses 4 auf der Innenseite der ersten Rippe 4a bilden eine Steuer- oder Regelkammer CR, die in Verbindung mit der ersten Sammelöffnung 3c, der ersten Versorgungsöffnung 3e und der Gasöffnung 3g steht.
Eine zweite Rippe 4b ragt wie ein Ring in die Steuer- oder Regelkammer CR des hinteren Gehäuses 4, und ein Ventilschaft 22 wird drehbar in der Mitte der zweiten Rippe 4b gehalten. Eine Bimetall-Spiralfeder 23, die einen temperaturempfindlichen Stellantrieb bildet, weist ein äußeres Ende auf, das an der zweiten Rippe 4b angebracht ist, und ein inneres Ende, das am Ventilschaft 22 angebracht ist. Bei dieser Bimetall-Spiralfeder 23 ist eine bestimmte Temperatur vorgegeben, so daß sie sich verformen kann, wenn die Temperatur im Verhältnis zur einge­ stellten Heiztemperatur zu gering oder zu hoch ist. Am vorderen Ende des Ventilschafts 22 ist ein scheibenförmiges Drehventil 24 vorgesehen, das als erstes oder zweites Ventilmittel wirkt. Das Drehventil 24 wird durch eine Belleville-Feder 25 einge­ spannt, die als Einspannmittel an der vorderen Stirnfläche der zweiten Rippe 4b angeordnet ist, in einer solchen Richtung, daß die Öffnungen der ersten Sammelöffnung 3c und der ersten Ver­ sorgungsöffnung 3e auf der Seite der Steuer- oder Regelkammer CR verschlossen werden können. Wie in Fig. 6 dargestellt, sind bei diesem Drehventil 24 eine bogenförmige zweite Sammelöffnung 24a und eine bogenförmige zweite Versorgungsöffnung 24b vorge­ sehen, die dazu in der Lage sind, in Verbindung zu stehen mit der ersten Sammelöffnung 3c bzw. der ersten Versorgungsöffnung 3e je nach dem Drehwinkel des Drehventils 24. Um Silikonöl ruhig in die Wärmeerzeugungskammer 8 einzuspeisen, ist die ver­ bindende Querschnittsfläche der zweiten Versorgungsöffnung 24b größer als die verbindende Querschnittsfläche der zweiten Sam­ melöffnung 24a. Auf diese Weise bilden die Sammelvertiefung 3b, die erste Sammelöffnung 3c und die zweite Sammelöffnung 24a eine Sammelleitung, und der Versorgungskanal 3d, die erste Ver­ sorgungsöffnung 3e und die zweite Versorgungsöffnung 24b bilden eine Versorgungsleitung. Auf diese Weise können bei diesem Wär­ megenerator vom Viskosfluid-Typ die Sammelleitung 3b und die Versorgungsleitung 3d geöffnet und geschlossen werden, und die Ventilschaftlänge ist verkürzt.
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß sich Silikonöl in der Steuer- oder Regelkammer CR befindet, so daß die Bimetall- Spiralfeder 23 im wesentlichen die gesamte Zeit in Silikonöl eingetaucht ist. Jedoch befindet sich auch Silikonöl in der Wärmeerzeugungskammer 8, der Sammelleitung, der Versorgungslei­ tung und der Steuer- oder Regelkammer CR, und außerdem ver­ bleibt unvermeidbar Luft in denselben, wohin sie beim Zusammen­ bau gelangt.
Im übrigen stimmt der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels mit dem des ersten Ausführungsbeispiels, das zuvor beschrieben wurde, überein.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ dreht sich das Rotorelement 15 in der Wärmeerzeugungskammer 8, wenn die An­ triebswelle 14, dargestellt in Fig. 5, von dem Motor angetrie­ ben wird. Deshalb wird Silikonöl einer Scherwirkung unterworfen und in den flüssigkeitsgefüllten Spalten zwischen den Wandflä­ chen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den äußeren Flächen des Rotorelements 15 erwärmt. Die dadurch erzeugte Wärme wird durch Wärmeaustausch auf das Umlaufwasser übertragen, das durch den vorderen Wassermantel FW und den hinteren Wassermantel RW fließt. Das so erwärmte Umlaufwasser wird dem Heizkreislauf zugeführt, so daß der Fahrgastraum des Fahrzeugs beheizt werden kann.
Wenn das Rotorelement 15 in der Zwischenzeit gedreht wird, so neigt das Silikonöl dazu, sich aufgrund des Weissenberg-Effekts in dem mittleren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 zu sam­ meln. Insbesondere durch die Übernahme der oben genannten For­ men für die Wärmeerzeugungskammer 8 und das Rotorelement 15 ist das Gebiet der Flüssigkeitsoberfläche des Silikonöls, das sich senkrecht zur Drehachse erstreckt, groß, so daß der Weissen­ berg-Effekt verläßlich zur Verfügung stehen kann.
In diesem Fall, wenn die Temperatur des Silikonöls in der Steuer- oder Regelkammer CR gering ist, ist die Wärmeerzeu­ gungsleistung zu gering. Folglich, wie in Fig. 7 dargestellt, dreht die Bimetall-Spiralfeder 23 das Drehventil 24 in der Zeichnung nach links (im Gegenuhrzeigersinn) um den Ventil­ schaft 22. Zu diesem Zeitpunkt steht die erste Sammelöffnung 3c nicht in Verbindung mit der zweiten Sammelöffnung 24a, und die erste Versorgungsöffnung 3e steht in Verbindung mit der zweiten Versorgungsöffnung 24b. Das heißt, wie in der schematischen Darstellung in Fig. 9 durch den Drehwinkel -A (in Grad) ange­ deutet, ist die Sammelleitung in der Steuer- oder Regelkammer CR geschlossen und zum selben Zeitpunkt ist die Versorgungslei­ tung zur Steuer- oder Regelkammer CR hin offen. Deshalb wird kein Silikonöl von der Wärmeerzeugungskammer 8 über die Sammel­ vertiefung 3b, die erste Sammelöffnung 3c und die zweite Sam­ melöffnung 24a in die Steuer- oder Regelkammer CR zurückge­ führt. Silikonöl, das in der Steuer- oder Regelkammer CR gesam­ melt wurde, wird der Wärmeerzeugungskammer 8 über die zweite Versorgungsöffnung 24b, die erste Versorgungsöffnung 3e und den Versorgungskanal 3d zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt, wie in Fig. 5 dargestellt, kann das Silikonöl von der Steuer- oder Regel­ kammer CR über die inneren Durchgangslöcher 20 einfach zwischen die vordere Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 und die vor­ dere Stirnfläche 15a des Rotorelements 15 abgegeben werden. Wenn das Silikonöl den flüssigkeitsgefüllten Spalten zwischen den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den äußeren Flächen des Rotorelements 15 zugeführt wird, so wird unvermeid­ barerweise vorhandene Luft durch das Silikonöl verdrängt und vom oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 über den Gas­ kanal 3f und die Gasöffnung 3g der Steuer- oder Regelkammer CR zugeführt. Deshalb befindet sich kein Gas in den flüssigkeits­ gefüllten Spalten zwischen den Wandflächen der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 und den äußeren Flächen des Rotorelements 15. Deshalb nimmt die Menge an Wärme zu, die in den flüssigkeitsgefüllten Spalten zwischen den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den äußeren Flächen des Rotorelements 15 erzeugt wird, das heißt, die Wärmeerzeugungsleistung wird verbessert, und die Intensität der Erwärmung kann erhöht werden.
Andererseits ist die Intensität der Erwärmung zu hoch, wenn die Temperatur des Silikonöls in der Steuer- oder Regelkammer CR ansteigt. Folglich, wie in Fig. 8 dargestellt, dreht die Bimetall-Spiralfeder 23 das Drehventil 24 etwas in der Zeich­ nung nach rechts (im Uhrzeigersinn) um den Ventilschaft 22. Aufgrund des vorstehend Genannten steht die erste Sammelöffnung 3c in Verbindung mit der zweiten Sammelöffnung 24a, und zum selben Zeitpunkt steht die erste Versorgungsöffnung 3e nicht in Verbindung mit der zweiten Versorgungsöffnung 24b. Das heißt, wie in Fig. 9 durch den Drehwinkel +A (in Grad) dargestellt ist, ist die Sammelleitung zur Steuer- oder Regelkammer CR hin offen, und zum selben Zeitpunkt ist die Versorgungsleitung zur Steuer- oder Regelkammer CR hin geschlossen. Deshalb wird Silikonöl von der Wärmeerzeugungskammer 8 über die Sammel­ vertiefung 3b, die erste Sammelöffnung 3c und die zweite Sam­ melöffnung 24a zur Steuer- oder Regelkammer CR zurückgeführt. Zu diesem Zeitpunkt, wie in Fig. 5 dargestellt, kann Silikonöl zwischen der vorderen Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 und der vorderen Stirnfläche 15a des Rotorelements 15 einfach über die inneren Durchgangslöcher 20 zur Steuer- oder Regelkam­ mer CR zurückgeführt werden. Silikonöl, das zu der Steuer- oder Regelkammer CR zurückgeführt wird, wird nicht über die zweite Versorgungsöffnung 24b, die erste Versorgungsöffnung 3e und den Versorgungskanal 3d der Wärmeerzeugungskammer 8 zugeführt. Wenn Silikonöl zur Steuer- oder Regelkammer CR zurückgeführt wird, so wird unvermeidbarerweise vorhandene Luft durch das Silikonöl verdrängt und vom oberen Bereich der Steuer- oder Regelkammer CR über den Gaskanal 3f und die Gasöffnung 3g der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 zugeführt. Deshalb befinden sich Luftblasen in den flüssigkeitsgefüllten Spalten zwischen den Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den äußeren Flächen des Rotorele­ ments 15. Deshalb nimmt die Menge an Wärme ab, die in den flüs­ sigkeitsgefüllten Spalten zwischen den Wandflächen der Wärmeer­ zeugungskammer 8 und den äußeren Flächen des Rotorelements 15 erzeugt wird, das heißt, die Wärmeerzeugungsleistung wird ver­ ringert und die Intensität der Erwärmung wird verringert.
Deshalb ist bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ der Aufbau einfach, und die Wärmeerzeugungsleistung kann verläßlich durch eine Änderung der Charakteristiken des Wärmegenerators vom Vikosfluid-Typ verringert und erhöht werden. Folglich ist keine elektromagnetische Kupplung erforderlich, wenn der Wärme­ generator ein- oder ausgeschaltet wird. Ferner ist es nicht nö­ tig, Energie von außen zuzuführen, wenn die Wärmeerzeugungslei­ stung verändert wird. Deshalb ist es möglich, die Herstellungs­ kosten des Wärmegenerators zu reduzieren, und ebenfalls ist es möglich, das Gewicht des Wärmegenerators zu reduzieren.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird, wenn Sili­ konöl von der Wärmeerzeugungskammer 8 zur Steuer- oder Regel­ kammer CR zurückgeführt wird, oder umgekehrt, wenn Silikonöl von der Steuer- oder Regelkammer CR der Wärmeerzeugungskammer 8 zugeführt wird, das gesamte, dicht abgeschlossene Volumen der Wärmeerzeugungskammer 8, der Sammelleitung, der Versorgungslei­ tung und der Steuer- oder Regelkammer CR nicht verändert. Des­ halb wird kein Unterdruck erzeugt, wenn das Silikonöl bewegt wird. Aufgrund des eben Beschriebenen kommt kein Silikonöl in Kontakt mit frischer Luft, und zu keinem Zeitpunkt wird Feuch­ tigkeit aus der Atmosphäre von dem Silikonöl angezogen und auf­ genommen. Folglich wird keine Degradation des Silikonöls be­ wirkt. Demzufolge wird, selbst nachdem dieser Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ über einen langen Zeitraum benutzt worden ist, die Effizienz der Wärmeerzeugung nicht vermindert.
Ferner wird bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ein einziges Drehventil 24 zur synchronen Regelung genommen.
Folglich bietet dieser Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ den Vorteil, daß die Zahl der Teile verringert werden kann.
Die Antriebswelle dieses Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ ist kurz. Deshalb kann dieser Wärmegenerator vom Viskosfluid- Typ einfach in ein Fahrzeug integriert werden.
Ferner sind bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 in Umfangsrichtung äußere kreisförmige Löcher oder äußere Durchgangslöcher 19 und geneigte Vertiefungen 21 vorgesehen, und außerdem sind im inne­ ren Umfangsbereich in Umfangsrichtung innere kreisförmige Löcher oder innere Durchgangslöcher 20 vorgesehen. Folglich kann dieser Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ dieselben Effekte bewirken, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel in Zusammenhang mit den äußeren Durchgangslöchern 19, den inneren Durchgangslöchern 20 und den geneigten Vertiefungen 21 be­ schrieben worden sind. Das heißt, daß bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ die äußeren Durchgangslöcher 19 die folgen­ den Effekte bewirken: Der Bindungsvorgang des viskosen Fluids ist vereinfacht; die Intensität der Scherwirkung auf das vis­ kose Fluid ist erhöht, wenn das Gas, das in dem viskosen Fluid enthalten ist, in den äußeren Durchgangslöchern 19 gesammelt wird; und der Effekt des Ölförderns ist groß, so daß der Be­ trieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ schnell aufgenom­ men werden kann. Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ bewirken die geneigten Vertiefungen 21 die folgenden Effekte: Während das Rotorelement 15 daran gehindert wird, sich bezüg­ lich der Längsachse der Antriebswelle 14 zu neigen, kann das Rotorelement 15 auf verläßliche Weise in einer im wesentlichen neutralen Position in axialer Richtung in der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 gehalten werden. Ferner wird durch das Vorhandensein der äußeren Durchgangslöcher 19, der inneren Durchgangslöcher 20 und der geneigten Vertiefungen 21 die Fließfähigkeit des viskosen Fluids an der Vorderseite und der Hinterseite des Rotorelements 15 verbessert. Folglich kann eine Verringerung der Menge an erzeugter Wärme infolge einer ungleichmäßigen Ver­ teilung von viskosem Fluid effektiv vermieden werden.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bei diesem Wärmegenera­ tor vom Viskosfluid-Typ die Steuer- oder Regelkammer CR vorge­ sehen ist, so daß, wenn der Betrieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gestoppt wurde, eine große Menge an Gas in ei­ nem oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 vorhanden ist. Folglich ist, verglichen mit einem Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ, bei dem keine Steuer- oder Regelkammer CR vorgesehen ist, der Effekt des Ölförderns durch die ausgeschnittenen Be­ reiche oder geneigten Vertiefungen 21 verbessert, die auf der äußeren Umfangsseite des Rotorelements 15 vorgesehen sind.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird die Quer­ schnittsfläche zwischen der hinteren Stirnfläche 15b des Rotor­ elements 15 und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungskam­ mer 8 allmählich durch das Vorhandensein der geneigten Vertie­ fungen 21 geändert. Wenn die Querschnittsfläche des Durchlasses für viskoses Fluid allmählich geändert wird, wie oben beschrie­ ben, so kann das viskose Fluid leicht von der Steuer- oder Regelkammer CR in die Wärmeerzeugungskammer 8 fließen. Deshalb wird, wenn die Wärmeerzeugungsleistung erhöht wird, schnell viskoses Fluid von der Steuer- oder Regelkammer CR der Wärmeer­ zeugungskammer 8 zugeführt, so daß die Wärmeerzeugungsleistung schnell erhöht werden kann.
Ferner kann bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, selbst wenn die Menge an viskosem Fluid in der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 zu gering ist und das Rotorelement 15 mit einer gerin­ gen Geschwindigkeit gedreht wird, viskoses Fluid, das in einem unteren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 enthalten ist, auf­ grund des Effekts des Ölförderns, der durch die äußeren Durch­ gangslöcher 19 bewirkt wird, die im äußeren Umfangsbereich des Rotorelements 15 angeordnet sind, schnell über den gesamten Wärmeerzeugungsbereich verteilt werden. Folglich kann der Zu­ stand des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ, in dem die Wär­ meerzeugungsleistung verringert ist, schnell wieder in den Zu­ stand des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ zurückkehren, in dem die Wärmeerzeugungsleistung erhöht ist.
Bei den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbei­ spielen ist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit einer Hilfs-Ölkammer, wie beispielsweise der Speicherkammer SR oder der Steuer- oder Regelkammer CR versehen. Jedoch sei angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ angewendet werden, der keine Hilfs-Ölkammer hat.
Bei den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbei­ spielen kann eine elektromagnetische Kupplung anstelle der Rie­ menscheibe dazu verwendet werden, die Antriebswelle 14 diskon­ tinuierlich anzutreiben.
Bei den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbei­ spielen sind die äußeren Durchgangslöcher 19 und die inneren Durchgangslöcher 20 als Durchgangsbohrungen ausgestaltet. Selbstverständlich ist die Form der Durchgangslöcher nicht auf eine Kreisform beschränkt, und zudem müssen nicht notwendiger­ weise Durchgangslöcher vorgesehen sein.
Es ist möglich, die folgenden Merkmale bei der Offenbarung in Erwägung zu ziehen:
  • a) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der folgendes umfaßt: ein Gehäuse mit einer Wärmeerzeugungskammer und einer Wärme­ aufnahmekammer, welche benachbart zu der Wärmeerzeugungskammer angeordnet ist und durch welche ein Umlauffluid oder Wärmetauschfluid zirkulieren kann; eine Antriebswelle, welche von dem Gehäuse mittels einer Lageranordnung drehbar gelagert ist; ein Rotorelement, welches in der Wärmeerzeugungskammer drehbar angeordnet und von der Antriebswelle antreibbar ist; ein flüssigkeitsgefüllter Spalt, der zwischen dem Rotorelement und einer Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer ausgebildet ist; und ein viskoses Fluid, welches in der Wärmeerzeugungskammer enthalten ist, sich in dem flüssigkeitsgefüllten Spalt befindet und durch die Drehung des Rotorelements erwärmt wird. Das Ge­ häuse umfaßt eine Speicherkammer, die mit der Wärmeerzeugungs­ kammer über eine Sammelleitung und eine Versorgungsleitung in Verbindung steht, wobei die Speicherkammer in der Lage ist, ein Volumen eines viskosen Fluids aufzunehmen, das das Volumen, welches in der Wärmeerzeugungskammer enthalten ist, übersteigt, und bei dem die vordere und/oder die hintere Stirnfläche des Rotorelements eine geneigte Vertiefung aufweist, die in Um­ fangsrichtung angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß der Boden der geneigten Vertiefung allmählich flacher wird in der zur Drehrichtung des Rotorelements entgegengesetzten Rich­ tung.
  • b) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der folgendes umfaßt: ein Gehäuse mit einer Wärmeerzeugungskammer und einer Wärme­ aufnahmekammer, welche benachbart zu der Wärmeerzeugungskammer angeordnet ist und durch welche ein Umlauf- oder Wärme­ tauschfluid zirkulieren kann; eine Antriebswelle, welche von der Gehäuseanordnung mittels einer Lageranordnung drehbar gela­ gert ist; ein Rotorelement, welches in der Wärmeerzeugungskam­ mer drehbar angeordnet und von der Antriebswelle antreibbar ist; ein flüssigkeitsgefüllter Spalt, der zwischen dem Rotor­ element und einer Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer ausge­ bildet ist; und ein viskoses Fluid, welches in der Wärmeerzeu­ gungskammer enthalten ist, sich in dem flüssigkeitsgefüllten Spalt befindet und durch die Drehung des Rotorelements erwärmt wird. Das Gehäuse umfaßt eine Sammelleitung, die in Verbindung mit der Wärmeerzeugungskammer steht, eine Versorgungsleitung, die in Verbindung mit der Wärmeerzeugungskammer steht, und eine Steuer- oder Regelkammer, die in Verbindung mit der Sammellei­ tung und der Versorgungsleitung ist. Die Sammelleitung und/oder die Versorgungsleitung kann geöffnet und geschlossen werden, wobei viskoses Fluid von der Wärmeerzeugungskammer über die Sammelleitung in die Steuer- oder Regelkammer zurückbefördert werden kann, um die Wärmeerzeugungsleistung zu verringern, und wobei viskoses Fluid von der Steuer- oder Regelkammer über die Versorgungsleitung in die Wärmeerzeugungskammer befördert wer­ den kann, um die Wärmeerzeugungsleistung zu erhöhen. Die vor­ dere und/oder die hintere Stirnfläche des Rotorelements weisen geneigte Vertiefungen auf, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und derart ausgebildet sind, daß der Boden jeder geneigten Vertiefung allmählich flacher wird in der Richtung entgegen der Drehrichtung des Rotorelements.
    Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der unter Punkt a) oder b) beschrieben wurde, ist es keine unerläßliche Bedingung, daß das Rotorelement mit der Antriebswelle derart verbunden ist, daß sich das Rotorelement in axialer Richtung bewegen kann. Es ist möglich, daß das Rotorelement auf der Antriebs­ welle mittels einer Preßpassung befestigt ist.
  • c) Ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem obigen Punkt a) oder b), bei dem das Rotorelement Durchgangslöcher aufweist, die das Rotorelement in axialer Richtung durchdrin­ gen, bei dem die Durchgangslöcher so ausgebildet sind, daß der flüssigkeitsgefüllte Spalt entsprechend der Drehung des Rotor­ elements vergrößert werden kann, und bei dem die geneigten Ver­ tiefungen auf der vorderen Stirnfläche und/oder der hinteren Stirnfläche des Rotorelements ausgebildet sind durch Abschrägen oder Anfasen von Bereichen der Kanten der Durchgangslöcher auf der in Hinblick auf die Drehrichtung des Rotorelements nach­ eilenden Seite.
  • d) Ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, wie er unter Punkt c) beschrieben ist, bei dem die Durchgangslöcher im äußeren Umfangsbereich auf der vorderen Stirnfläche und der hinteren Stirnfläche des Rotorelements ausgebildet sind.
  • e) Ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, wie er unter Punkt c) oder d) beschrieben ist, bei dem die Durchgangslöcher recht­ winklige Kanten aufweisen.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, wie er unter den Punk­ ten a) oder b) beschrieben ist, bei dem das zu lösende techni­ sche Problem die Verbesserung des Fließvermögens des viskosen Fluids ist, das von der Hilfs-Ölkammer zur Wärmeerzeugungskam­ mer des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ fließt, wobei das Gehäuse desselben als Hilfs-Ölkammer beispielsweise eine Spei­ cherkammer oder eine Steuer- oder Regelkammer aufweist.
In dem Fall, daß das viskose Fluid von der Hilfs-Ölkammer über eine Versorgungsöffnung in die Wärmeerzeugungskammer fließt, wenn ein großer Unterschied besteht zwischen der Querschnitts­ fläche der Versorgungsöffnung und der Querschnittsfläche des Spalts, der zwischen der hinteren Stirnfläche des Rotorelements und der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer ausgebil­ det ist, wird das Fließvermögen des viskosen Fluids aufgrund der plötzlichen Querschnittsflächenänderung des Durchlasses verringert. Als Ergebnis wird das Zirkulationsverhalten des viskosen Fluids verschlechtert, und ferner wird das viskose Fluid degradiert. Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der eine Steuer- oder Regelkammer aufweist, deren Kapazität verändert werden kann, wird die Versorgung der Wärmeerzeugungs­ kammer mit viskosem Fluid verzögert, falls die Wärmeerzeugungs­ leistung erhöht wird, und es ist nicht möglich, die Menge an erzeugter Wärme schnell zu erhöhen.
Andererseits umfaßt bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, wie er unter Punkt a) oder b) beschrieben ist, die vordere und/oder die hintere Stirnfläche des Rotorelements geneigte Vertiefungen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, und der Bereich des Bodens derselben wird allmählich flacher in der Richtung entgegen der Drehrichtung des Rotorelements. Folglich wird die Querschnittsfläche, die zwischen der vorderen und/oder der hinteren Stirnfläche des Rotorelements einerseits und der gegenüberliegenden vorderen bzw. hinteren Wandfläche der Wärme­ erzeugungskammer andererseits gebildet wird, allmählich durch die geneigte Vertiefung geändert. Wenn die Querschnittsfläche des Durchlasses für viskoses Fluid allmählich, wie oben be­ schrieben, geändert wird, fließt viskoses Fluid leicht von der Hilfs-Ölkammer über die Versorgungsleitung in die Wärmeerzeu­ gungskammer.
Folglich kann die Umlauffähigkeit des viskosen Fluids zwischen der Wärmeerzeugungskammer und der Hilfs-Ölkammer verbessert werden, und die Degradation, Zersetzung oder qualitative Ver­ schlechterung des viskosen Fluids kann verzögert werden. Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, wie er unter Punkt b) beschrieben ist, dessen Wärmeerzeugungsleistung verändert wer­ den kann, ist es möglich, wenn die Wärmeerzeugungsleistung ver­ größert werden soll, schnell viskoses Fluid von der Steuer- oder Regelkammer der Wärmeerzeugungskammer zuzuführen. Folglich ist es möglich, schnell die Menge der im viskosen Fluid erzeug­ ten Wärme zu erhöhen.
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß, wenn die geneigten Vertiefungen nur auf der vorderen Stirnfläche des Rotorelements vorgesehen sind, auf der hinteren Wandfläche der Wärmeerzeu­ gungskammer, das heißt auf der vorderen Wandfläche 3a des hin­ teren Plattenelements 3, ein Versorgungskanal (3m oder 3d) vor­ gesehen ist, der sich von der Versorgungsöffnung (3k oder 3e) bis zum äußeren Bereich der Wärmeerzeugungskammer erstreckt, wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel aufgezeigt, und viskoses Fluid wird von der Versorgungsöffnung über den Versorgungskanal zum äußeren Bereich der Wärmeerzeugungskammer befördert, und viskoses Fluid wird der Vorderseite des Rotor­ elements über den Spalt zwischen der äußeren Umfangsseite des Rotorelements und der inneren Umfangsseite der Wärmeerzeugungs­ kammer zugeführt.

Claims (7)

1. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der folgendes umfaßt:
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit einer Wärmeerzeugungskammer (8) und einer Wärmeaufnahmekammer (FW, RW), welche be­ nachbart zu der Wärmeerzeugungskammer (8) angeordnet ist, um durch die Wärmeaufnahmekammer (FW, RW) ein Umlauffluid zirkulieren zu lassen, wobei die Wärmeerzeugungskammer(8) einander gegenüberliegende Wandflächen aufweist;
eine Antriebswelle (14), welche vom Gehäuse (1, 2, 3, 4) drehbar gelagert ist;
ein Rotorelement (15), welches in der Wärmeerzeugungskam­ mer (8) drehbar angeordnet und von der Antriebswelle (14) antreibbar ist, wobei das Rotorelement (15) eine vordere und eine hintere Stirnfläche (15a bzw. 15b) aufweist, wo­ bei flüssigkeitsgefüllte Spalte (CL) jeweils zwischen der vorderen und der hinteren Stirnfläche (15a bzw. 15b) des Rotorelements (15) und den Wandflächen der Wärmeerzeu­ gungskammer (8) ausgebildet sind;
ein viskoses Fluid, welches in der Wärmeerzeugungskammer (8) enthalten ist, wobei das viskose Fluid sich in den flüssigkeitsgefüllten Spalten (CL) befindet, um während der Drehung des Rotorelements (15) erwärmt zu werden;
und bei dem das Rotorelement (15) derart auf der Antriebs­ welle (14) angebracht ist, daß das Rotorelement (15) sich nicht relativ zur Antriebswelle (14) verdrehen kann, je­ doch sich relativ zur Antriebswelle (14) in axialer Rich­ tung bewegen kann, und die vordere und/oder die hintere Stirnfläche (15a, 15b) des Rotorelements (15) Mittel (21) zur Erzeugung einer Keilwirkung aufweisen, um einen axia­ len Versatz des Rotorelements (15) in der Wärmeerzeugungs­ kammer (8) durch die Keilwirkung, die durch den Druck im viskosen Fluid während der Drehung des Rotorelements (15) verursacht wird, zu korrigieren.
2. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung der Keilwirkung mindestens drei geneigte Vertiefungen (21) um­ faßt, die sich in Umfangsrichtung in dem Rotorelement (15) erstrecken und Böden aufweisen, die in der Richtung entge­ gen der Drehrichtung des Rotorelements (15) allmählich flacher werdend ausgebildet sind, wobei die geneigten Ver­ tiefungen (21) in Umfangsrichtung in gleichen Abständen und in radialer Richtung an von der Mitte des Rotorele­ ments (15) aus gleich beabstandeten Stellen angeordnet sind.
3. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (15) Durch­ gangslöcher (19) aufweist, die das Rotorelement (15) in axialer Richtung durchdringen, so daß der flüssigkeits­ gefüllte Spalt (CL) verändert werden kann zur Vergrößerung des letzteren während der Drehung des Rotorelements (15), und jede geneigte Vertiefung (21) sowohl in der vorderen Stirnfläche (15a) als auch in der hinteren Stirnfläche (15b) des Rotorelements (15) durch Abschrägen oder Anfasen eines Bereichs einer Kante des Durchgangsloches (19) auf der bezüglich der Drehrichtung des Rotorelements (15) nacheilenden Seite desselben ausgebildet ist.
4. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher (19) in ei­ nem äußeren Umfangsbereich auf der vorderen Stirnfläche (15a) und der hinteren Stirnfläche (15b) des Rotorelements (15) ausgebildet sind.
5. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü­ che 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs­ löcher (19, 20) rechtwinklige Kanten (19a, 20a) aufweisen.
6. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (1, 2, 3, 4) eine Speicherkammer (SR) aufweist, die mit der Wärmeerzeugungskammer (8) über eine Sammelleitung (3j) und eine Versorgungsleitung (3k, 3m) in Verbindung steht, um ein Volumen an viskosem Fluid aufzunehmen, das größer ist als das Volumen an viskosem Fluid, das von der Wärmeerzeugungskammer (8) aufgenommen ist.
7. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2, 3, 4) eine Sammelleitung (3b, 3c, 24a), die mit der Wärmeerzeugungskammer (8) in Verbindung steht, eine Ver­ sorgungsleitung (3d, 3e, 24b), die mit der Wärmeerzeu­ gungskammer (8) in Verbindung steht, und eine Steuer- oder Regelkammer (CR), die mit der Sammelleitung (3b, 3c, 24a) und der Versorgungsleitung (3d, 3e, 24b) in Verbindung steht, aufweist, wobei die Sammelleitung (3b, 3c, 24a) und/oder die Versorgungsleitung (3d, 3e, 24b) geöffnet und geschlossen werden kann, so daß das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer (8) über die Sammelleitung (3b, 3c, 24a) in der Steuer- oder Regelkammer (CR) angesammelt wird, um die Wärmeerzeugungsleistung zu verringern, und das viskose Fluid von der Steuer- oder Regelkammer (CR) über die Versorgungsleitung (3d, 3e, 24b) in die Wärmeer­ zeugungskammer (8) eingespeist wird, um die Wärmeerzeu­ gungsleistung zu erhöhen.
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