DE19752321C2 - Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ - Google Patents

Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ

Info

Publication number
DE19752321C2
DE19752321C2 DE19752321A DE19752321A DE19752321C2 DE 19752321 C2 DE19752321 C2 DE 19752321C2 DE 19752321 A DE19752321 A DE 19752321A DE 19752321 A DE19752321 A DE 19752321A DE 19752321 C2 DE19752321 C2 DE 19752321C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluid
chamber
heat
viscous fluid
viscous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19752321A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19752321A1 (de
Inventor
Takahiro Moroi
Takashi Ban
Fumihiko Kitani
Tsutomu Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK, Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Publication of DE19752321A1 publication Critical patent/DE19752321A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19752321C2 publication Critical patent/DE19752321C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V40/00Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H2001/146Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit from a viscous fluid heater

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, in welchem ein viskoses Fluid in einer Wärme­ erzeugungskammer einer Scherwirkung unterworfen wird, um Wärme zu erzeugen, die ihrerseits an ein Wärmetransfer- oder Wärme­ tauschfluid übertragen wird, welches durch eine Würmeaufnahme­ kammer zirkuliert, um von dem Wärmetransferfluid zu einem zu beheizenden Bereich transportiert zu werden. Insbesondere be­ trifft die vorliegende Erfindung einen Wärmegenerator vom Vis­ kosfluid-Typ, der eine zusätzliche Kammer aufweist, die mit der Wärmeerzeugungskammer in Verbindung steht, um ein viskoses Fluid aufzunehmen, dessen Menge größer ist als das Fassungsver­ mögen eines Fluid enthaltenden, in der Wärmeerzeugungskammer definierten Spaltes. Die vorliegenden Erfindung kann beispiels­ weise als zusätzliche Heizquelle ausgeführt werden, die in ein Fahrzeug-Heizsystem integriert ist, um den Fahrgastraum eines Fahrzeuges angenehm zu erwärmen.
Die japanische Veröffentlichung (Kokai) JP 3-98107 U der unge­ prüften japanischen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Aktenzei­ chen Nr. 2-7455 offenbart einen herkömmlichen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der in ein Fahrzeug-Heizsystem eingebaut ist und der Mittel zur Einstellung der Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators enthält. Der in der JP 3-98107 U offenbarte Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ umfaßt ein Gehäuse mit vor­ derem und hinterem Teil, die einander gegenseitig zugewandt sind und die eine innere Wärmeerzeugungskammer und eine um die Wärmeerzeugungskammer herum angeordnete Wärmeaufnahmekammer festlegen. Die Wärmeerzeugungskammer ist von der Wärmeaufnahmekammer durch eine Trennwand getrennt, durch welche Wärme ausgetauscht wird zwischen einem viskosen Fluid in der Wärmeerzeugungskammer und einem Wärmetauschfluid in der Wärmeaufnahmekammer. Das Wärmetauschfluid wird von einem externen Heizsystem in die Wärmeaufnahmekammer eingeleitet und wird von der Wärmeaufnahmekammer an das Heizsystem abgegeben, so daß es ständig durch den Wärmegenerator und das Heizsystem zirkuliert.
Eine Antriebswelle ist durch Lager drehbar in dem vorderen und dem hinteren Teil des Gehäuses gelagert, und ein Rotorelement ist fest auf der Antriebswelle aufgebracht, um sich innerhalb der Wärmeerzeugungskammer zusammen mit der Antriebswelle zu drehen. Das Rotorelement umfaßt Außenflächen, die in Bezug auf die inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer gegenüberlie­ gend und diesen zugewandt angeordnet sind, um dazwischen enge Spalte in der Gestalt von axialen Labyrinth-Kanälen zu definie­ ren. Das viskose Fluid, im allgemeinen ein Polymermaterial, wie beispielsweise Silikonöl, das eine hohe Viskosität aufweist, wird in die Wärmeerzeugungskammer eingeleitet, um die engen Spalte zwischen den Außenflächen des Rotorelementes und den in­ neren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer zu füllen.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der JP 3-98107 U umfaßt auch einen Vorratsbehälter mit viskosem Fluid, dessen Gehäuse fest am Boden des Generatorgehäuses angebracht ist. Ein Diaphragma ist an der oberen inneren Wand des Vorratsbehälters angebracht, um darin eine zusätzliche Kammer zu definieren, die in Fluidverbindung mit der Wärmeerzeugungskammer steht, um das freie Fließen des viskosen Fluids von einer Kammer in die ande­ re zu ermöglichen. Die Wärmeerzeugungskammer steht mit der Umgebungsluft über ein Loch in Verbindung, welches die obere Wand des Generatorgehäuses durchdringt und dabei das freie Fließen des viskosen Fluids ermöglicht. Das Diaphragma wird wahlweise zwischen einer obersten und einer untersten Stellung verschoben durch die Wechselwirkung zwischen einem Motoransaug- Unterdruck und einer Federkraft, welche beide auf die Rückseite des Diaphragmas einwirken, um das Fassungsvermögen der zusätz­ lichen Kammer einzustellen.
Wenn die Antriebswelle des vorgenannten Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ, der in das Fahrzeug-Heizsystem eingebaut ist, vom Fahrzeugmotor angetrieben wird, dreht sich auch das Rotor­ element innerhalb der Wärmeerzeugungskammer. Gleichzeitig, wenn das Diaphragma sich in der obersten Stellung befindet, und so das viskose Fluid vollständig die Wärmeerzeugungskammer füllt, übt das sich drehende Rotorelement eine Schwerwirkung auf das viskose Fluid aus, welches zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelementes enthalten ist. Das viskose Fluid erzeugt dann Wärme aufgrund der Scherwirkung, der es unterworfen wird. Die erzeugte Wärme wird vom viskosen Fluid auf das Wärmetauschfluid übertragen, welches durch die Wärmeaufnahmekammer zirkuliert, und das Wär­ metauschfluid bringt die übertragene Wärme zum Heizkreislauf des Fahrzeug-Heizsystems.
Im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der JP 3-98107 U wird, wenn zu viel Wärme durch den Wärmegenerator erzeugt wird und eine Verringerung oder ein Aussetzen der Wärmeerzeugung er­ folgen sollte, das Diaphragma zu untersten Stellung hin bewegt durch Einwirkung des Motoransaug-Unterdrucks auf die Rückseite des Diaphragmas, wodurch das viskose Fluid von der Wärmeerzeu­ gungskammer in die zusätzliche Kammer des Vorratsbehälters be­ fördert wird. Folglich wird die Wärmeerzeugung aufgrund der Scherwirkung, der das viskose Fluid unterworfen wird, verrin­ gert oder eingestellt, und die Heizleistung des Fahrzeug-Heiz­ systems wird verringert. Im Gegenzug wird, wenn die Wärmeer­ zeugung des Wärmegenerators zu gering ist und gesteigert werden sollte, das Diaphragma zur obersten Stellung hin bewegt durch Einwirkung der Federkraft auf die Rückseite des Diaphragmas, wodurch das viskose Fluid von der zusätzlichen Kammer des Vorratsbehälters in die Wärmeerzeugungskammer befördert wird. Folglich wird die Wärmeerzeugung aufgrund der Scherwirkung, der das viskose Fluid unterworfen wird, erhöht, und die Heiz­ leistung des Fahrzeug-Heizsystems wird gesteigert.
Bei dem oben genannten Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird jedoch, wenn das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer in die zusätzliche Kammer übertragen wird, frischt Umgebungsluft durch das obere Loch des Gehäuses in die Wärmeerzeugungskammer eingeleitet, um den Unterdruck in der Wärmeerzeugungskammer auszugleichen, der aufgrund des Entfernens des viskosen Fluids entsteht. Daher kommt das viskose Fluid jedesmal in Kontakt mit der eingeleiteten frischen Luft, wenn das viskose Fluid in die zusätzliche Kammer übertragen wird, d. h. jedesmal wenn die Wär­ meerzeugung verringert werden soll. Dies ruft dahingehend Pro­ bleme hervor, daß die Oxidation und die Degradation des visko­ sen Fluids beschleunigt werden, und daß die Viskosität des vis­ kosen Fluids beeinflußt oder verringert wird aufgrund der Auf­ nahme von Wasser aus der Umgebungsluft.
Die oben genannten Probleme, die durch die in die Wärmeerzeu­ gungskammer gelangende frische Luft hervorgerufen werden, kön­ nen ausgeschlossen werden durch Ausbildung der Wärmeerzeugungs­ kammer als fluiddichte Kammer. Wärmegeneratoren vom Viskos­ fluid-Typ, die solch eine fluiddichte Wärmeerzeugungskammer enthalten, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Ein Beispiel hierfür ist in der japanischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. 8-157134 beschrieben, die unter der JP 9- 123747 A veröffentlicht wurde und die die Priorität der in Japan anhängigen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 7-217 035 in Anspruch nimmt. Die fluiddichte Wärmeerzeugungskammer gestattet der frischen Luft aus der Umgebung nicht, hinein zu gelangen, und kann so verhindern, daß das darin enthaltene viskose Fluid in Kontakt mit der frischen Luft kommt. Dadurch werden eine Oxidation und/oder Degradation des viskosen Fluids verhindert, und das Aufnehmen von Wasser aus der Umgebungsluft durch das viskose Fluid wird vermieden.
Bei diesem Typ von Wärmegenerator mit einer fluiddichten Wärme­ erzeugungskammer neigt das viskose Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, dazu, wenn das Rotorelement sich in der Wärmeerzeu­ gungskammer dreht, sich in dem radial inneren oder mittleren Bereich der Wärmeerzeugungskammer anzusammeln, und zwar auf­ grund des Weissenberg-Effekts als einem Normalspannungs-Effekt, der durch die Drehung des Rotorelementes hervorgerufen wird, das senkrecht zur Fluidoberfläche des viskosen Fluids angeord­ net ist. Gleichzeitig wird das viskose Fluid in der Wärmeerzeu­ gungskammer der Zentrifugalkraft unterworfen, die von dem mitt­ leren Bereich radial nach außen wirkt.
Diesbezüglich wurde herausgefunden, daß, wenn das Rotorelement sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die niedriger als eine bestimmte Drehgeschwindigkeit ist, der Weissenberg-Effekt sehr viel stärker als die Zentrifugalkraft ist, und daher das vis­ kose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer im wesentlichen unter dem Einfluß des Weissenberg-Effekts zirkuliert. Wenn die Ge­ schwindigkeit des Rotorelementes von solch einer niedrigen Geschwindigkeit aus erhöht wird, wird der Effekt der Zentri­ fugalkraft gesteigert und der Weissenberg-Effekt verringert, und so zirkuliert das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungs­ kammer unter dem Einfluß sowohl der Zentrifugalkraft als auch des Weissenberg-Effekts. Dann, wenn die Geschwindigkeit des Rotorelementes eine bestimmte hohe Drehgeschwindigkeit über­ steigt, wird die Zentrifugalkraft viel stärker als der Weissen­ berg-Effekt, und so zirkuliert das viskose Fluid in der Wärme­ erzeugungskammer im wesentlichen unter dem Einfluß der Zentri­ fugalkraft.
Jedoch hat der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer dahingehend ein Problem, daß das viskose Fluid in sehr engen Spalten zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelementes enthalten ist, um eine ausreichende Wärmeerzeu­ gung sicherzustellen, und es so für das viskose Fluid schwierig ist, sanft in den engen Spalten zu zirkulieren. Folglich steigt die Temperatur des viskosen Fluids in der fluiddichten Wärme­ erzeugungskammer, insbesondere in den radial äußeren Bereichen der engen Spalte, wo das viskose Fluid einer höheren Umlauf­ geschwindigkeit des Rotorelementes ausgesetzt ist, auf einen bedeutenden Wert an, und das viskose Fluid wird degradiert, wenn die Temperatur die Grenze der Wärmebeständigkeitseigen­ schaften des viskosen Fluids übersteigt. Daher ist es bei die­ sem Typ von Wärmegenerator schwierig, eine gute, stabile und effiziente Wärmeerzeugung über eine lange Zeitdauer hinweg auf­ recht zu erhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ zur Verfügung zu stel­ len, welcher die Probleme der Degradation des viskosen Fluids im herkömmlichen Wärmegenerator mit einer Wärmeerzeugungskammer vom offenen Typ ausschließt, und welcher das sanfte Zirkulieren des viskosen Fluids ermöglicht oder erleichtert, das in den engen Spalten enthalten ist, welche zur Sicherstellung einer ausreichenden Wärmeerzeugung zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelemen­ tes definiert sind, um dadurch die Degradation des viskosen Fluids aufgrund eines extrem hohen Temperaturanstiegs in dem­ selben zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ vorgesehen, der folgendes umfaßt: eine Gehäuseanordnung mit ei­ ner Wärmeerzeugungskammer, in der Wärme erzeugt wird, einer Fluidspeicherkammer, die über eine Fluidleitungsanordnung mit der Wärmeerzeugungskammer in Verbindung steht, und einer Wärme­ aufnahmekammer, die getrennt von der Wärmeerzeugungskammer und der Fluidspeicherkammer angeordnet ist, um einem Wärmetausch­ fluid zu ermöglichen, durch die Wärmeaufnahmekammer zu zirku­ lieren, um dabei Wärme von der Wärmeerzeugungskammer aufzuneh­ men, wobei die Wärmeerzeugungskammer innere Wandflächen auf­ weist, zu denen hin sich die Fluidleitungsanordnung öffnet, und wobei die Wärmeerzeugungskammer zusammen mit der Fluidspei­ cherkammer eine fluiddichte Kammer bildet; eine Antriebswelle, welche in der Gehäuseanordnung um eine Drehachse der Antriebs­ welle drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle mit einer externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht; ein Ro­ torelement, welches von der Antriebswelle zu einer Drehbewegung zusammen mit der Antriebswelle innerhalb der Wärmeerzeugungs­ kammer antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotorelement Außen­ flächen aufweist, die den inneren Wandflächen der Wärmeerzeu­ gungskammer über einen vorgegebenen, dazwischen definierten Spalt gegenüberliegend zugewandt sind; und ein viskoses Fluid, welches in dem Spalt enthalten ist, der zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelementes definiert ist, zur Wärmeerzeugung durch die Dre­ hung des Rotorelementes, und welches in der Fluidspeicherkammer der Gehäuseanordnung gespeichert ist, wobei das viskose Fluid zwischen der Wärmeerzeugungskammer und der Fluidspeicherkammer durch die Fluidleitungsanordnung fließen kann; wobei die Fluid­ leitungsanordnung eine Fluid-Rücklaufleitung für das Zurück­ fließen des viskosen Fluids vom Spalt in der Wärmeerzeugungs­ kammer in die Fluidspeicherkammer und eine Fluid-Zulaufleitung für das Zufließen des viskosen Fluids von der Fluidspeicherkam­ mer in den Spalt in der Wärmeerzeugungskammer aufweist; wobei die Fluid-Rücklaufleitung und die Fluid-Zulaufleitung jeweils als separate Leitungs- und/oder Kanalausgestaltung ausgebildet sind; und wobei sich die Fluid-Rücklaufleitung an einem Ende zu einem äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer hin öffnet, um den äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer mit der Fluidspeicherkammer zu verbinden, während sich die Fluid-Zu­ laufleitung an einem Ende zu einem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer hin öffnet, um den radial inneren Be­ reich der Wärmeerzeugungskammer mit der Fluidspeicherkammer zu verbinden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist es bevorzugt, daß die Fluid-Rücklaufleitung sich zur Fluidspeicherkammer hin an einer Stelle oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspei­ cherkammer aufgenommenen viskosen Fluids öffnet, und daß die Fluid-Zulaufleitung sich zur Fluidspeicherkammer hin an einer Stelle unterhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer aufgenommenen viskosen Fluids öffnet.
Es ist außerdem von Vorteil, wenn die Fluidleitungsanordnung eine zweite Fluid-Rücklaufleitung umfaßt, die sich zu einem ra­ dial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer hin öffnet, wo­ bei die zweite Fluid-Rücklaufleitung gesondert von der ersten Fluid-Rücklaufleitung und der Fluid-Zulaufleitung ausgebildet ist, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer mit der Fluidspeicherkammer zu verbinden.
Bei dieser Anordnung können die erste und die zweite Fluid- Rücklaufleitung sich zur Fluidspeicherkammer hin an Stellen oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer aufge­ nommenen viskosen Fluids öffnen, und die Fluid-Zulaufleitung kann sich zur Fluidspeicherkammer hin an einer Stelle unterhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer aufgenommenen viskosen Fluids öffnen.
Vorzugsweise definiert die Wärmeerzeugungskammer in einem äuße­ ren Randbereich derselben einen ringförmigen Verbindungs-Spalt­ bereich zwischen einer Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungs­ kammer und einer Umfangsfläche des Rotorelementes, um die ent­ gegengesetzt auf der Vorderseite und auf der Rückseite des Rotorelementes angeordneten Spaltbereiche zu verbinden, wobei die Fluid-Rücklaufleitung sich zum ringförmigen Verbindungs- Spaltbereich hin öffnet und diesem gegenüberliegend angeordnet ist.
Ein bevorzugter Wärmegenerator kann ferner eine Fluidführung umfassen, die in der Wärmeerzeugungskammer vorgesehen ist, um das in dem Spalt enthaltene viskose Fluid entlang der Fluidfüh­ rung von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer zu dem äußeren Randbereich derselben infolge der Drehung des Rotorelementes zu leiten.
Bei dieser Anordnung ist es bevorzugt, daß die Fluidführung mindestens einen Kanal umfaßt, der in mindestens einer der in­ neren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer ausgearbeitet ist, um sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Kanals hin­ weg zur Wärmeerzeugungskammer hin zu öffnen, wobei der Kanal sich von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer zum äußeren Randbereich derselben hin erstreckt.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß mindestens ein Kanal sich linear entlang einer Mittellinie desselben erstreckt, die im Winkel gegenüber einer radialen Linie der zugeordneten inneren Wandfläche geneigt ist, so daß das radial innere Ende des Kanals bezüglich der radialen Linie nach hinten in die Dreh­ richtung des Rotorelementes verschoben ist.
Die Fluid-Rücklaufleitung kann sich an einem Ende zum Kanal hin öffnen und in direkter Verbindung mit diesem stehen.
Ein bevorzugter Wärmegenerator kann ferner ein Teilungselement zur Trennung der Wärmeerzeugungskammer von der Fluidspeicher­ kammer umfassen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung in dem Tei­ lungselement ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung kann das Teilungselement mit einer Trenn­ wand versehen sein, um eine Leitung für das Wärmetauschfluid in der Wärmeaufnahmekammer festzulegen, wobei die Fluid-Rücklauf­ leitung in der Trennwand ausgebildet ist.
Es ist auch bevorzugt, daß die Fluidspeicherkammer zum Aufneh­ men von viskosem Fluid ausgebildet ist, dessen Menge größer ist als das Fassungsvermögen des in der Wärmeerzeugungskammer defi­ nierten Spaltes, und daß die Fluidspeicherkammer benachbart zur Wärmeaufnahmekammer ausgebildet ist.
Die vorstehenden und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Be­ schreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlicher werden. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt eines hinteren Plattenelementes des Wärmegenerators entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorderseite des hinteren Plattenelementes des Wärmegenerators in Richtung der Pfeile III in Fig. 1,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Rückseite eines vorderen Plattenelementes des Wärmegenerators in Richtung der Pfeile IV in Fig. 1,
Fig. 5A bis 5D schematische Darstellungen mehrerer Zirkula­ tionsmoden eines viskosen Fluids in einer Wärme­ erzeugungskammer des Wärmegenerators, und
Fig. 6 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbei­ spiels eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie Fig. 1, aber unter Auslassung des in Fig. 1 dargestellten Kupplungsmechansismuses.
Nunmehr bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche oder ähnliche Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen die Fig. 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ, der dazu geeignet ist, in ein Fahrzeug-Heizsystem integriert zu werden.
Der Wärmegenerator des ersten Ausführungsbeispiels umfaßt ein vorderes Gehäuse 1, ein vorderes Plattenelement 2, ein hinteres Plattenelement 3 und ein hinteres Gehäuse 4, welche in der nachfolgend beschriebenen Weise zusammengebaut sind, um eine Gehäuseanordnung des Wärmegenerators zu bilden. Das vordere Ge­ häuse 1 weist einen napfförmigen Bereich 1a, in welchem eine napfförmige Vertiefung 1b definiert ist, und eine zentrale Nabe 1c auf, welche sich koaxial von dem mittleren Teil des napfför­ migen Bereichs 1a nach vorne erstreckt, um darin eine zentrale Durchgangsbohrung zu definieren. Das hintere Gehäuse 4 ist als eine im wesentlichen ebene, ringförmige Platte ausgebildet. Das vordere Gehäuse 1 wird am hinteren, offenen Ende seiner napfförmigen Vertiefung 1b durch das hintere Gehäuse 4 unter Einlage eines O-Ringes 6 verschlossen, der zwischen dem napfförmigen Bereich 1a und dem hinteren Gehäuse 4 hermetisch abdichtet. Das vordere Gehäuse 1 ist in axialer Richtung durch eine Mehrzahl von Schrauben oder Gewindebolzen 7 mit dem hinte­ ren Gehäuse 4 dicht zusammengefügt (in Fig. 1 sind nur zwei Schrauben 7 dargestellt).
Das vordere und das hintere Plattenelement 2 bzw. 3 sind als Teilungselemente der Erfindung aneinander gestapelt unter Ein­ lage eines O-Ringes 5, der zwischen den äußeren Randbereichen der einander gegenseitig zugewandten Oberflächen der Platten­ elemente 2 und 3 hermetisch abdichtet. Die gegenseitig aneinan­ der gestapelten Plattenelemente 2 und 3 sind in die napfförmige Vertiefung 1b des vorderen Gehäuses 1 eingebracht und eingepaßt und werden darin von den gegenseitig aneinander befestigten vorderen und hinteren Gehäusen 1 und 4 fest abgestützt. Das vordere und das hintere Plattenelement 2 und 3 können aus einem beliebigen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit beste­ hen.
Das vordere Plattenelement 2 weist axial entgegengesetzte Vor­ der- und Rückseiten auf und umfaßt einen radial äußeren ring­ förmigen Teil 2a und einen zentralen zylindrischen Trägerteil 2b, der sich koaxial von dem Bereich des inneren Randes des ringförmigen Teiles 2a nach vorne erstreckt. Der zylindrische Trägerteil 2b ist innerhalb eines Absatzes eingepaßt, der zwi­ schen dem napfförmigen Bereich 1a und der zentralen Nabe 1c des vorderen Gehäuses 1 ausgebildet ist. Ein O-Ring 11a ist zum hermetischen Abdichten zwischen dem Trägerteil 2b und dem vor­ deren Gehäuse 1 angeordnet.
Das hintere Plattenelement 3 weist axial entgegengesetzte Vor­ der- und Rückseiten auf und umfaßt einen radial äußeren ring­ förmigen Teil 3a und einen mittleren ebenen Teil 3b. Das hin­ tere Plattenelement 3 umfaßt auch einen zylindrischen Teil 3c, der sich koaxial von der Rückseite nach hinten erstreckt und der eine Grenze zwischen den Teilen 3a und 3b bildet. Anderer­ seits umfaßt das hintere Gehäuse 4 ebenfalls einen zylindri­ schen Trägerteil 4a, der sich koaxial von der inneren Wand­ fläche desselben nach vorne ersteckt. Der zylindrische Teil 3c des hinteren Plattenelementes 3 ist auf der Außenseite des zylindrischen Trägerteils 4a des hinteren Gehäuses 4 passend angebracht. Ein O-Ring 11b ist zum hermetischen Abdichten zwischen dem zylindrischen Teil 3c und dem Trägerteil 4a ange­ ordnet.
Die ebene Rückseite des vorderen Plattenelementes 2 ist mit ei­ ner darin ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung versehen. Eine ebene ringförmige Grundfläche und eine zylindrische Mantel­ fläche der in dem vorderen Plattenelement 2 ausgebildeten ring­ förmigen Ausnehmung wirken mit der ebenen Vorderseite des hin­ teren Plattenelementes 3 zusammen, um eine Wärmeerzeugungs­ kammer 8 dazwischen zu definieren. Die Boden- und die Mantel­ fläche der ringförmigen Ausnehmung des vorderen Plattenelemen­ tes 2 bilden ebenso wie die Vorderseite des hinteren Platten­ elementes 3 die inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8.
Die Vorderseite des ringförmigen Teiles 2a des vorderen Plat­ tenelementes 2 ist auch mit einer Trennwand 2c versehen, die von der Vorderseite axial nach vorne vorspringt und sich von dem zylindrischen Trägerteil 2b radial nach außen erstreckt, mit zwei C-förmigen Rippen 2d, die von der Vorderseite axial nach vorne vorspringen und sich konzentrisch um den zylindri­ schen Trägerteil 2b herum erstrecken, wobei die entgegengesetz­ ten Enden jeder Rippe 2d von der Trennwand 2c getrennt sind, und mit einer äußersten ringförmigen Rippe 2e, die von dem äu­ ßeren Rand des ringförmigen Teiles 2a axial nach vorne vor­ springt und sich konzentrisch um die C-förmigen Rippen 2d herum erstreckt.
Die innere Wandfläche der napfförmigen Vertiefung 1b des vorde­ ren Gehäuses 1 wirkt mit der Vorderseite des ringförmigen Tei­ les 2a des vorderen Plattenelementes 2 unter Einbeziehung der Flächen des Trägerteils 2b, der Trennwand 2c, der C-förmigen Rippen 2d und der ringförmigen Rippe 2e zusammen, um eine C- förmige vordere Wärmeaufnahmekammer 14 zu definieren, die in unmittelbarer Nähe der Vorderseite der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnet ist. Die vorderen Ränder der Trennwand 2c und der ringförmigen Rippe 2e stehen in Kontakt mit der inneren Wand­ fläche des vorderen Gehäuses 1. Die vordere Wärmeaufnahmekammer 14 ist in einer fluiddichten Weise von der Wärmeerzeugungskam­ mer 8 durch das dazwischen eingefügte vordere Plattenelement 2 getrennt.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist die Rückseite des ringförmigen Teiles 3a des hinteren Plattenelementes 3 mit ei­ ner Trennwand 3d versehen, die von der Rückseite axial nach hinten vorspringt und sich radial außerhalb des zylindrischen Teiles 3c erstreckt, mit zwei C-förmigen Rippen 3e, die von der Rückseite axial nach hinten vorspringen und sich konzentrisch um den zylindrischen Teil 3c herum erstrecken, wobei die entge­ gengesetzten Enden jeder Rippe 3e von der Trennwand 3d getrennt sind, und mit einer äußersten ringförmigen Rippe 3f, die von dem äußeren Rand des ringförmigen Teiles 3a axial nach hinten vorspringt und sich konzentrisch um die C-förmigen Rippen 3e herum erstreckt.
Die innere Wandfläche des hinteren Gehäuses 4 wirkt radial au­ ßerhalb des zylindrischen Trägerteils 4a mit der Rückseite des ringförmigen Teiles 3a des hinteren Plattenelementes 3 unter Einbeziehung der Flächen des zylindrischen Teiles 3c, der Trennwand 3d, der C-förmigen Rippen 3e und der ringförmigen Rippe 3f zusammen, um eine C-förmige hintere Wärmeaufnahme­ kammer 15 zu definieren, die in unmittelbarer Nähe der Rück­ seite der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnet ist. Die hinteren Rändern der Trennwand 3d und der ringförmigen Rippe 3f stehen in Kontakt mit der inneren Wandfläche des hinteren Gehäuses 4. Die hintere Wärmeaufnahmekammer 15 ist in einer fluiddichten Weise von der Wärmeerzeugungskammer 8 durch das dazwischen ein­ gefügte hintere Plattenelement 3 getrennt.
Eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung (nicht dargestellt) sind im äußeren Umfang des napfförmigen Bereiches 1a des vorderen Ge­ häuses 1 an entsprechenden Stellen benachbart zu den voneinan­ der abgewandten Seiten jeweils beider Trennwände 2c und 3d des vorderen bzw. des hinteren Plattenelementes 2 bzw. 3 ausgebil­ det. Das vordere Plattenelement 2 ist mit Öffnungen (nicht dar­ gestellt) versehen, damit die Einlaß- und die Auslaßöffnung je­ weils mit der Wärmeaufnahmekammer 14 in Verbindung stehen kön­ nen. Auch das hintere Plattenelement 3 ist mit Öffnungen 3g und 3h versehen, damit die Einlaß- und die Auslaßöffnung jeweils mit der Wärmeaufnahmekammer 15 in Verbindung stehen können.
Ein Wärmetauschfluid, das durch den Heizkreislauf (nicht darge­ stellt) des Fahrzeug-Heizsystems zirkuliert, wird durch die Einlaßöffnung und die Öffnungen (von denen nur die Öffnung 3g dargestellt ist) in die Wärmeaufnahmekammern 14 und 15 einge­ leitet und von den Wärmeaufnahmekammer 14 und 15 über die Öff­ nungen (von denen nur die Öffnung 3h dargestellt ist) und die Auslaßöffnung in den Heizkreislauf abgegeben. Das heißt, das durch die Einlaßöffnung in die hintere Wärmeaufnahmekammer 15 eingefüllte Wärmetauschfluid fließt in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 2 durch im wesentlichen kreisförmig gebogene Kanäle, die durch die ringförmigen Rippen 3e in der Wärmeaufnahmekammer 15 definiert werden, und wird schließlich von der Wärmeaufnahmekammer 15 durch die Auslaßöffnung abgege­ ben.
Die innere Wandfläche des hinteren Gehäuses 4 wirkt radial in­ nerhalb des zylindrischen Trägerteils 4a mit der Rückseite des mittleren Teiles 3b des hinteren Plattenelementes 3 zusammen, um eine zylindrische Fluidspeicherkammer 16 zu definieren, die in unmittelbarer Nähe der Rückseite der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnet ist. Die Fluidspeicherkammer 16 ist in einer fluid­ dichten Weise von der hinteren Wärmeaufnahmekammer 15 getrennt. Andererseits steht die Fluidspeicherkammer 16 mit der Wärmeer­ zeugungskammer 8 über zwei im hinteren Plattenelement 3 ausge­ bildeten Leitungen in Verbindung, wie später beschrieben. Eine vorgegebene Menge eines viskosen Fluids, wie beispielsweise Silikonöl, ist sowohl in die Wärmeerzeugungskammer 8 als auch in die Fluidspeicherkammer 16 eingebracht.
Eine Antriebswelle 12, die typischerweise in einer im wesentli­ chen horizontalen Lage angeordnet ist, wird von einem Lager 9, welches innerhalb des zylindrischen Trägerteils 2b des vorderen Plattenelementes 2 angebracht ist, und von einem Lager 10, wel­ ches innerhalb der zentralen Nabe 1c des vorderen Gehäuses 1 angebracht ist, gelagert, um drehbar um eine im wesentlichen horizontale Drehachse zu sein. Der hintere Endabschnitt der An­ triebswelle 12 ist im Innenraum des zylindrischen Trägerteils 2b angeordnet, der direkt mit der Wärmeerzeugungskammer 8 in Verbindung steht. Das Lager 9 umfaßt eine Abdichtvorrichtung, wodurch die Wärmeerzeugungskammer 8 ebenso wie der Innenraum des zylindrischen Trägerteils 2b in einer fluiddichten Weise gegenüber dem Äußeren des Wärmegenerators abgedichtet sind.
Ein Rotorelement 13 in Form einer ebenen, kreisförmigen Scheibe ist am hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 12 angebracht und fest eingepaßt. Das Rotorelement 13 ist innerhalb der Wär­ meerzeugungskammer 8 in einer Weise angeordnet, daß es durch die Antriebswelle 12 drehbar um eine im wesentlichen horizon­ tale Drehachse desselben ist. Das Rotorelement 13 weist axial einander gegenüberliegende, ebene, kreisförmige Flächen sowie eine Umfangsfläche auf, welche die Außenflächen des Rotorele­ mentes 13 bilden. Die Außenflächen des Rotorelementes 13 kommen zu keiner Zeit in Kontakt mit den inneren Wandflächen der Wär­ meerzeugungskammer 8, und definieren somit zwischen sich einen relativ engen Spalt, um, wie später beschrieben, ein viskoses Fluid zu enthalten.
Insbesondere umfaßt der enge Spalt einen ringförmigen Verbin­ dungs-Spaltbereich 8a, der zwischen der inneren Umfangs-Wand­ fläche der Wärmeerzeugungskammer 8 und der Umfangsfläche des Rotorelementes 13 definiert ist, einen vorderen Spaltbereich, der zwischen der vorderen inneren Wandfläche der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 und der Vorderseite des Rotorelementes 13 defi­ niert ist, und einen hinteren Spaltbereich, der zwischen der hinteren inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 und der Rückseite des Rotorelementes 13 definiert ist. Der vordere und der hintere Spaltbereich werden zusammengefaßt und stehen mit­ einander in Verbindung über den ringförmigen Verbindungs-Spalt­ bereich 8a. In diesem Ausführungsbeispiel weist der ringförmi­ gen Verbindungs-Spaltbereich 8a eine größere Spaltbreite auf als vordere und der hintere Spaltbereich, um den Austausch des in dem vorderen und dem hinteren Spaltbereich enthaltenen vis­ kosen Fluids darüber zu erleichtern.
Das hintere Plattenelement 3 ist ferner mit einer Fluid-Rück­ laufleitung 3i versehen, damit viskoses Fluid, das in dem in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalten ist, in die Fluidspeicherkammer 16 zurückfließen kann, und mit einer Fluid-Zulaufleitung 3j, damit viskoses Fluid, das in der Fluidspeicherkammer 16 gespeichert ist, in die Wärmeerzeugungs­ kammer 8 fließen kann. Die Fluid-Rücklaufleitung 3i und die Fluid-Zulaufleitung 3j sind getrennt von einander in dem hinte­ ren Plattenelement 3 ausgebildet.
Die Fluid-Rücklaufleitung 3i ist als gebogener Kanal oder Lei­ tung ausgestaltet und durchdringt das hintere Plattenelement 3 im Bereich der Trennwand 3d desselben, um sich in der Trennwand 3d zwischen der Vorderseite des hinteren Plattenelementes 3 und der radial inneren, oberen Seite des zylindrischen Teiles 3c desselben zu erstrecken. Die Fluid-Rücklaufleitung 3i öffnet sich an einem Ende zum oberen Teil des ringförmigen Verbin­ dungs-Spaltbereichs 8a hin, welcher in der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 definiert ist, und am anderen Ende zum oberen Teil der Fluidspeicherkammer 16 hin.
Die Fluid-Rücklaufleitung 3i steht mit einem offenen Ende von ihr direkt in Verbindung mit einem Kanal 3k als Fluidführung, der auf der Vorderseite des vorderen Plattenelementes 3 ausge­ bildet ist. Der Kanal 3k ist zum oberen Teil des in der Wärme­ erzeugungskammer 8 definierten hinteren Spaltbereichs hin über im wesentlichen die gesamte Kanallänge hinweg offen und er­ streckt sich linear in einer geneigten radialen Richtung an ei­ ner Stelle oberhalb einer Drehachse O (siehe Fig. 3) des Rotor­ elementes 13, welche mit der Drehachse der Antriebswelle 12 zu­ sammenfällt. Das heißt, wie in Fig. 3 dargestellt, daß der Ka­ nal 3k eine Mittellinie aufweist, die um einen Winkel gegenüber einer radialen Linie des hinteren Plattenelementes 3 geneigt ist, so daß das untere oder radial innere Ende des Kanals 3k, welches sich zum mittleren Teil des hinteren Spaltbereichs hin öffnet und diesem gegenüberliegt, gegenüber einer radialen Li­ nie nach hinten bezüglich der Drehrichtung des Rotorelementes 13 (die durch einen Pfeil angedeutet ist) verschoben ist. Das obere oder radial äußere Ende des Kanales 3k reicht bis zur in­ neren Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8, d. h., öffnet sich zum oberen Teil des ringförmigen Verbindungs-Spalt­ bereichs 8a hin und liegt diesem gegenüber. Die Fluid-Rücklauf­ leitung 3i öffnet sich an dem oberen, in der Drehrichtung des Rotorelementes 13 vorderen Rand des Kanales 3k.
Die Fluid-Zulaufleitung 3j ist als gerader Kanal oder Leitung ausgestaltet und durchdringt den mittleren Teil 3b des hinteren Plattenelementes 3, wobei sie sich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des hinteren Plattenelementes 3 erstreckt. Der Durchmesser der Fluid-Zulaufleitung 3j ist größer als derjenige der Fluid-Rücklaufleitung 3i. Die Fluid-Zulaufleitung 3j öffnet sich an einem Ende zum unteren Teil des hinteren Spaltbereichs hin, welcher in der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist, und am anderen Ende zum unteren Teil der Fluidspeicherkammer 16 hin.
Das vordere Plattenelement 2 ist mit einem Kanal 2f versehen, der auf der Grundfläche der ringförmigen Ausnehmung ausgebildet ist, d. h. in der vorderen inneren Wandfläche der Wärmeerzeu­ gungskammer 8. Der Kanal 2f ist zum oberen Teil des in der Wär­ meerzeugungskammer 8 definierten vorderen Spaltbereichs hin über im wesentlichen die gesamte Kanallänge hinweg offen und erstreckt sich linear in einer geneigten radialen Richtung an einer Stelle oberhalb einer Drehachse O (siehe Fig. 4) des Rotorelementes 13. Das heißt, wie in Fig. 4 dargestellt, daß der Kanal 2f eine Mittellinie aufweist, die um einen Winkel ge­ genüber einer radialen Linie des vorderen Plattenelementes 2 geneigt ist, so daß das untere oder radial innere Ende des Kanals 2f, welches sich zum mittleren Teil des vorderen Spalt­ bereichs hin öffnet und diesem gegenüberliegt, gegenüber einer radialen Linie nach hinten bezüglich der Drehrichtung des Rotorelementes 13 (die durch einen Pfeil angedeutet ist) ver­ schoben ist. Das obere oder radial äußere Ende des Kanales 2f reicht bis zur inneren Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungs­ kammer 8, d. h., öffnet sich zum oberen Teil des ringförmigen Verbindungs-Spaltbereichs 8a hin und liegt diesem gegenüber.
Die Wärmeerzeugungskammer 8 und die mit der Wärmeerzeugungskam­ mer 8 in Verbindung stehende Fluidspeicherkammer 16 bilden eine fluiddichte Kammer, um ein viskoses Fluid aufzunehmen. Insbe­ sondere sind der Spalt, der zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den Außenflächen des Rotorele­ mentes 13 definiert ist, ebenso wie die Fluidspeicherkammer 16 ständig mit dem viskosen Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, und einem gasförmigen Stoff gefüllt. Die Menge an viskosem Fluid, das in der Wärmeerzeugungskammer 8 und in der Fluidspei­ cherkammer 16 aufgenommen wird, ist vorzugsweise so gewählt, daß, wenn die Antriebswelle 12 in einem im wesentlichen hori­ zontalen Zustand angeordnet ist und das Rotorelement 13 sich nicht dreht, der Fluidpegel des viskosen Fluids in der Fluidspeicherkammer 16 zumindest oberhalb der Fluid-Zulauflei­ tung 3j gehalten wird.
Im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausführungs­ beipiels ist das Fassungsvermögen der Fluidspeicherkammer 16 größer ausgelegt als das Fassungsvermögen des in der Wärmeer­ zeugungskammer 8 definierten, Fluid enthaltenden Spaltes. Daher ist es möglich, die Menge an viskosem Fluid, das der fluiddich­ ten Kammer zugeführt wird, in einem relativ breiten Bereich zu wählen, d. h. in solch einer Weise, daß sie größer ist als das Fassungsvermögen des Spaltes aber kleiner als das gesamte Fas­ sungsvermögen des Spaltes zuzüglich der Fluidspeicherkammer 16, was eine strenge Regelung oder eine genaue Bestimmung der Menge an viskosem Fluid, das im Spalt enthalten sein soll, entbehr­ lich macht.
Es sei angemerkt, daß im Wärmegenerator des ersten Ausführungs­ beispiels der restliche Raum, der innerhalb des Trägerteils 2b des vorderen Plattenelementes 2 definiert ist und benachbart zur Wärmeerzeugungskammer 8 sowie vor dieser liegt, eine ge­ wisse Menge an viskosem Fluid aufnehmen kann, aber er trägt nicht zur Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid bei und ist deshalb in der vorstehenden und der nachfolgenden Beschreibung zur Vereinfachung der Beschreibung nicht weiter beachtet.
Erneut bezugnehmend auf Fig. 1 ist die Antriebswelle 12 durch eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 20, die benachbart zur zentralen Nabe 1c des vorderen Gehäuses 1 angeordnet ist, an einen Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) als Drehantriebs­ quelle angeschlossen. Die elektromagnetische Kupplungsvorrich­ tung 20 umfaßt eine Riemenscheibe 22, die für eine Drehung über ein Lager 21 auf der zentralen Nabe 1c gelagert ist, einen zy­ lindrischen Kern mit einer Spule 23, der auf dem vorderen Ge­ häuse 1 so abgestützt ist, daß er in einer ringförmigen Ausneh­ mung angeordnet ist, die in der Rückseite der Riemenscheibe 22 ausgebildet ist, eine Nabenplatte 26, die durch eine Schraube 24 und eine Nut-Feder-Verbindung 25 an dem vorderen Ende der Antriebswelle 12 für eine Drehung zusammen mit der Antriebs­ welle 12 befestigt ist, und einen Anker 29, der axial ver­ schiebbar auf der Nabenplatte 26 über einen ringförmigen Gummi 27 und eine Flanschplatte 28 für eine Drehung zusammen mit der Nabenplatte 26 gelagert ist. Die wirksame Fläche des Ankers 29 liegt der Vorderseite der Riemenscheibe 22 gegenüber, welche die das Gegenstück bildende wirksame Fläche der Kupplungsvor­ richtung 20 bildet. Die Riemenscheibe 22 steht über einen Rie­ men (nicht dargestellt) in Wirkverbindung mit dem Fahrzeugmotor (nicht dargestellt). Die Spule 23 übt durch die Vorderseite der Riemenscheibe 22 hindurch eine elektromagnetische Kraft auf den Anker 29 aus, um ihn an die Riemenscheibe 22 heranzuziehen.
Der derart aufgebaute Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist in den Heizkreislauf eines Fahrzeug-Heizsystems eingebaut. Wenn der Motor in Betrieb ist, wird das abgegebene Drehmoment des Motors über den Riemen auf die Riemenscheibe 22 übertragen. Wenn die Spule 23 der elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung 20 während der Zeit erregt wird, in der die Riemenscheibe 22 für die Drehung angetrieben wird, wird der Anker 29 durch die elektromagnetische Kraft angezogen und liegt an der Vorderseite der Riemenscheibe 22 entgegen der vorwärts drückenden Kraft, die von dem ringförmigen Gummi 27 ausgeübt wird, an. Dabei wird die Drehung oder das Drehmoment der Riemenscheibe 22 durch den Anker 29 und die Nabenplatte 26 auf die Antriebswelle 12 über­ tragen.
Wenn die Antriebswelle 12 durch den Fahrzeugmotor angetrieben wird, wird das Rotorelement 13 innerhalb der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 gedreht. Dadurch wird das viskose Fluid, wie bei­ spielsweise Silikonöl, im großen und ganzen im gesamten Bereich der Spaltes ausgebreitet, der zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 und den Außenflächen des Rotorele­ mentes 13 definiert ist, und einer Scherwirkung durch das sich drehende Rotorelement 13 unterworfen. Folglich erzeugt das vis­ kose Fluid Wärme, welche auf das Wärmetauschfluid, typischer­ weise Wasser, übertragen wird, das durch die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekammer 14 und 15 fließt. Dann wird die Wärme durch das Wärmetauschfluid zum Heizkreislauf des Heiz­ systems gebracht, um einen bestimmten Bereich des Fahrzeuges zu erwärmen, z. B. den Fahrgastraum.
Wenn der in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierte Spalt rela­ tiv breit ist, wie schematisch in den Fig. 5A bis 5D darge­ stellt, ist, wenn das Rotorelement 13 sich mit einer Geschwin­ digkeit unterhalb einer bestimmten Drehgeschwindigkeit dreht, der Weissenberg-Effekt W sehr viel stärker als die Zentrifugal­ kraft C, und so neigt das viskose Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, dazu, sich im radial inneren Bereich der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 anzusammeln, d. h., in dem im wesentlichen zentra­ len Bereich des ebenen, scheibenförmigen Rotorelementes 13. Da­ bei zirkuliert das viskose Fluid im Spalt im wesentlichen unter dem Einfluß des Weissenberg-Effekts W (Fig. 5A). Wenn die Ge­ schwindigkeit des Rotorelementes 13 von solch einer niedrigen Geschwindigkeit aus ansteigt, erhöht sich der Effekt der Zen­ trifugalkraft C graduell, und der Weissenberg-Effekt W verrin­ gert sich graduell, so daß das viskose Fluid im Spalt sowohl unter Einfluß der Zentrifugalkraft C als auch des Weissenberg- Effekts W zirkuliert (Fig. 5B und 5C). Wenn dann die Geschwin­ digkeit des Rotorelementes 13 eine bestimmte hohe Drehgeschwin­ digkeit übersteigt, wird die Zentrifugalkraft C sehr viel stär­ ker als der Weissenberg-Effekt, und so zirkuliert das viskose Fluid im Spalt im wesentlichen unter dem Einfluß der Zentri­ fugalkraft C (Fig. 5D).
In der Praxis weist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ der vorliegenden Erfindung einen relativ engen, Fluid enthaltenden, in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierten Spalt auf, um eine ausreichende Wärmeerzeugung sicherzustellen, und so kann das viskose Fluid nur unter Schwierigkeiten sanft in dem engen Spalt zirkulieren, was eine Degradation des viskosen Fluids hervorrufen kann. Daher verwendet die vorliegende Erfindung Mittel zur Beschleunigung der Zirkulation des in dem engen Spalt enthaltenen viskosen Fluids, wobei diese Mittel im ersten Ausführungsbeispiel die Fluidspeicherkammer 16, die Fluid-Rück­ laufleitung 3i, die Fluid-Zulaufleitung 3j und die Kanäle 2f und 3k umfassen.
Im Wärmegenerator des ersten Ausführungsbeipiels ist, wenn das Rotorelement 13 sich in der Wärmeerzeugungskammer 8 dreht, der Fluiddruck im radial äußeren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 höher als derjenige im radial inneren Bereich derselben auf­ grund des Unterschiedes der Umfangsgeschwindigkeiten zwischen dem äußeren Randbereich und dem mittleren Bereich des Rotorele­ mentes 13. Daher kann das viskose Fluid im radial äußeren Be­ reich leicht durch die Fluid-Rücklaufleitung 3i, die zum radial äußeren, einen höheren Druck aufweisenden, oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 hin geöffnet ist, in die Fluidspeicher­ kammer 16 zurückfließen. Gleichzeitig kann das in der Fluidspeicherkammer 16 gespeicherte viskose Fluid leicht durch die Fluid-Zulaufleitung 3j, die zum radial inneren, einen nie­ deren Druck aufweisenden Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 hin geöffnet ist, in die Wärmeerzeugungskammer 8 zufließen.
Auf diese Weise ermöglicht der Wärmegenerator des ersten Aus­ führungsbeispiels es dem viskosen Fluid, welches in dem in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalten ist, sanft von dem radial äußeren, oberen Bereich des Spaltes durch die Fluidspeicherkammer 16 zu dem radial inneren Bereich des Spaltes zu zirkulieren. Das heißt, daß dieser Wärmegenerator ein automatisches Ersetzen des viskosen Fluids, welches einer Scherwirkung in der Wärmeerzeugungskammer 8 unterworfen wird, durch das viskose Fluid, das in der Fluidspeicherkammer 16 ge­ speichert ist, in einer kontinuierlichen Weise während der Drehung des Rotorelementes 13 bewirken kann. Folglich ist es möglich zu verhindern, daß die Temperatur des viskosen Fluids, insbesondere im radial äußeren Bereich des Spaltes, bis zu ei­ nem bedeutenden Wert ansteigt, und zu verhindern, daß das vis­ kose Fluid aufgrund eines übermäßigen Temperaturanstiegs des­ selben degradiert wird. Daher kann der Wärmegenerator des er­ sten Ausführungsbeispiels eine gute, stabile Effizienz der Wär­ meerzeugung für eine lange Dauer aufrechterhalten.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist auch der ringförmige Verbin­ dungs-Spaltbereich 8a mit einer relativ großen Spaltbreite im äußersten Randbereich der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert, um die darin definierten vorderen und hinteren Spaltbereiche in Fluidverbindung miteinander zu bringen. Daher wird, insbeson­ dere wenn das Rotorelement 13 sich mit einer relativ hohen Ge­ schwindigkeit dreht, das in dem vordere und dem hinteren Spalt­ bereich in der Wärmeerzeugungskammer 8 enthaltene viskose Fluid leicht in dem ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich 8a angesam­ melt. Folglich steigt der Druck im Verbindungs-Spaltbereich 8a an, und so fließt das viskose Fluid leicht durch die Fluid- Rücklaufleitung 3i zur Fluidspeicherkammer 16 zurück. Da der ringförmige Verbindungs-Spaltbereich 8a am äußersten Randbe­ reich der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen ist, kann der Druck im Verbindungs-Spaltbereich 8a leicht erhöht werden. Das viskose Fluid im Verbindungs-Spaltbereich 8a wird einer relativ kleinen Fluid-Reibung unterworfen, und dadurch wird das Zurück­ fließen des viskosen Fluids aus dem Verbindungs-Spaltbereich 8a beschleunigt. Der Verbindungs-Spaltbereich 8a ermöglicht auch sowohl dem im vorderen also auch dem im hinteren Spaltbereich enthaltenen viskosen Fluid, in die Fluidspeicherkammer 16 zurückzufließen, die zumindest auf der Vorderseite oder auf der Rückseite der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen ist.
Insbesondere im ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn das Rotorelement 13 sich mit einer beliebigen Geschwindigkeit dreht, das im radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 angesammelte viskose Fluid so geführt, daß es durch die Kanäle 2f und 3k, die in der vorderen bzw. in der hinteren in­ neren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen sind, zum radial äußeren, oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 strömt. Genauer gesagt, wird das im vorderen und im hinteren Spaltbereich in der Wärmeerzeugungskammer 8 enthaltene viskose Fluid leicht im oberen Bereich des ringförmigen Verbindungs- Spaltbereichs 8a angesammelt, unabhängig von der Drehgeschwin­ digkeit des Rotorelementes 13. Folglich erhöht sich der Druck im ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich 8a, und so fließt das angesammelte viskose Fluid leicht durch die Fluid-Rücklauflei­ tung 3i, welche sich direkt am oberen vorderen Rand des Kanales 3k öffnet, zu der Fluidspeicherkammer 16 zurück. Ferner kann, da die Fluid-Rücklaufleitung 3i in der Trennwand 3d des hinte­ ren Plattenelementes 3 ausgebildet ist, das die hintere Wärme­ aufnahmekammer 15 definiert, die Wärme des durch die Fluid- Rücklaufleitung 3i strömenden viskosen Fluids auch über die Trennwand 3d auf das Wärmetauschfluid in der hinteren Wärmeauf­ nahmekammer 15 übertragen werden.
Wie zuvor beschrieben, kann die Fluidspeicherkammer 16 eine Menge an viskosem Fluid speichern, dessen Volumen größer ist als das Fassungsvermögen des Fluid enthaltenden Spaltes, der in der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist. Das im Spalt enthal­ tene viskose Fluid kann ständig ersetzt und aufgefrischt werden durch das in der Fluidspeicherkammer 16 gespeicherte viskose Fluid, so daß dasselbe viskose Fluid nicht immer einer Scher­ wirkung innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 8 unterworfen wird.
Folglich kann die thermische Degradation des viskosen Fluids aufgrund fortlaufender Wärmeerzeugung unterdrückt werden.
Da das viskose Fluid, welches der Scherwirkung in der Wärme­ erzeugungskammer 8 unterworfen wird, bestimmt und leicht durch das viskose Fluid, welches in der Fluidspeicherkammer 16 ge­ speichert ist, in einer kontinuierlichen Weise während der Dre­ hung des Rotorelementes 13 ersetzt werden kann, kann auch eine geeignete Menge an frischem viskosen Fluid in den Spalt in der Wärmeerzeugungskammer 8 eingefüllt werden, um so eine ausrei­ chende Menge an in der Wärmeerzeugungskammer zu erzeugender Wärme zu ermöglichen. Ferner ermöglicht die Fluidspeicherkammer 16 mit einem relativ großen Fassungsvermögen die thermische Ausdehnung des viskosen Fluids und des gasförmigen Stoffes, welche in der durch die Wärmeerzeugungskammer 8 und die Fluidspeicherkammer 16 gebildeten fluiddichten Kammer einge­ schlossen sind, so daß eine ausreichende Abdichtungsfähigkeit der Abdichtvorrichtung des Lagers 9 sichergestellt und auf­ rechterhalten wird.
Ferner dient im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausführungsbeispiels die fluiddichte Kammer, die durch die Wär­ meerzeugungskammer 8 und die Fluidspeicherkammer 16 gebildet wird, dazu, das viskose Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, das in beide Kammern 8 und 16 eingebracht ist, daran zu hin­ dern, in Kontakt mit der frischen Umgebungsluft zu kommen, und unterbindet so die Aufnahme von in der Umgebungsluft enthalte­ nem Wasser durch das viskose Fluid. Folglich ist es möglich, die Probleme der Degradation des viskosen Fluids aufgrund des Kontaktes mit frischer Umgebungsluft zu lösen, die im allgemei­ nen in den herkömmlichen Wärmegeneratoren mit einer Wärmeerzeu­ gungskammer vom offenen Typ aufgetreten sind.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit einer elektro­ magnetischen Kupplungsvorrichtung, die lediglich zur Vereinfa­ chung der Zeichnung in Fig. 6 nicht dargestellt ist. Der Wärme­ generator des zweiten Ausführungsbeispiels weist einen gleich­ artigen Aufbau wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels auf, mit Ausnahme der Ausbildung der Fluidleitungsanordnung zur Verbindung der Wärmeerzeugungskammer mit der Fluidspeicherkam­ mer. Die übrigen Strukturen sind im wesentlichen identisch zum ersten Ausführungsbeispiel und sind daher mit den gleichen Be­ zugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet und nicht erneut im Detail beschrieben.
Der Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels umfaßt ein hinteres Plattenelement 3, das mit einer ersten Fluid-Rücklauf­ leitung 3i und mit einer zweiten Fluid-Rücklaufleitung 3m ver­ sehen ist, welche beide für ein Zurückfließen eines in dem in einer Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalte­ nen, viskosen Fluids in eine Fluidspeicherkammer 16 vorgesehen sind, und das mit einer Fluid-Zulaufleitung 3j versehen ist, um ein in der Fluidspeicherkammer 16 gespeichertes viskoses Fluid in die Wärmeerzeugungskammer 8 zufließen zu lassen. Die erste Fluid-Rücklaufleitung 3i, die zweite Fluid-Rücklaufleitung 3m und die Fluid-Zulaufleitung 3j sind getrennt voneinander im hinteren Plattenelement 3 ausgebildet.
Die erste Fluid-Rücklaufleitung 3i ist, ähnlich wie die Fluid- Rücklaufleitung 3i des ersten Ausführungsbeispiels, als geboge­ ner Kanal ausgestaltet und durchdringt das hintere Plattenele­ ment 3 im Bereich der Trennwand 3d desselben, wobei sie sich in der Trennwand 3d zwischen der Vorderseite des hinteren Platten­ elementes 3 und der radial inneren, oberen Seite des zylindri­ schen Teiles 3c desselben erstreckt. Die erste Fluid-Rücklauf­ leitung 3i öffnet sich an einem Ende zum oberen Teil eines ringförmigen Verbindungs-Spaltbereichs 8a hin, welcher in der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist, und am anderen Ende zum oberen Teil der Fluidspeicherkammer 16 hin.
Die zweite Fluid-Rücklaufleitung 3m ist als gerader Kanal aus­ gestaltet und durchdringt den mittleren Teil 3b des hinteren Plattenelementes 3, wobei sie sich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des hinteren Plattenelementes 3 erstreckt. Die zweite Fluid-Rücklaufleitung 3m öffnet sich an einem Ende zum radial inneren, oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 und am anderen Ende zum unteren Teil der Fluidspeicherkammer 16 hin.
Die Fluid-Zulaufleitung 3j ist, ähnlich wie die Fluid-Zulauf­ leitung 3j des ersten Ausführungsbeispiels, als gerader Kanal ausgestaltet und durchdringt den mittleren Teil 3b des hinteren Plattenelementes 3, wobei sie sich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des hinteren Plattenelementes 3 erstreckt. Der Durchmesser der Fluid-Zulaufleitung 3j ist größer sowohl als derjenige der ersten als auch als derjenige der zweiten Fluid- Rücklaufleitung 3i bzw. 3m. Die Fluid-Zulaufleitung 3j öffnet sich an einem Ende zum radial inneren, unteren Teil des hinte­ ren Spaltbereichs hin, welcher in der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist, und am anderen Ende zum unteren Teil der Fluidspeicherkammer 16 hin.
Beim Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Menge an viskosem Fluid vorzugsweise so gewählt, daß, wenn die Antriebswelle 12 in einem im wesentlichen horizontalen Zustand angeordnet ist und das Rotorelement 13 sich nicht dreht, der Fluidpegel des viskosen Fluids in der Fluidspeicherkammer 16 oberhalb der Fluid-Zulaufleitung 3j und unterhalb der zweiten Fluid-Rücklaufleitung 3m gehalten wird.
Im Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels enthält die Wärmeerzeugungskammer 8 keinen Kanal als Fluidführung, wie er im ersten Ausführungsbeispiel in den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen ist, um das in dem vorderen und in dem hinteren Spaltbereich enthaltene viskose Fluid von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 infolge der Drehung des Rotorelementes 13 zum äußeren Randbereich der­ selben zu führen.
Wenn der derart ausgebildete Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ in den Heizkreislauf eines Fahrzeug-Heizsystems eingebaut ist und der Motor des Fahrzeuges in Betrieb ist, wird das abgegebe­ ne Drehmoment des Motors über die elektromagnetische Kupplungs­ vorrichtung (nicht dargestellt) auf die Antriebswelle 12 über­ tragen und so auf das Rotorelement 13. Wenn das Rotorelement 13 innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 8 gedreht wird, wird das viskose Fluid, wie z. B. Silikonöl, durch das sich drehende Rotorelement 13 einer Scherwirkung unterworfen, um Wärme zu er­ zeugen, welche ihrerseits auf das Wärmetauschfluid übertragen wird, welches durch die vordere und die hintere Wärmeaufnahme­ kammer 14 und 15 fließt, in der gleichen Weise wie in Zusammen­ hang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Im Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels ist, wenn das Rotorelement 13 sich in der Wärmeerzeugungskammer 8 dreht, der Fluiddruck im radial äußeren Bereich der Wärmeerzeugungs­ kammer 8 höher als derjenige im radial inneren Bereich dersel­ ben aufgrund des Unterschiedes der Umfangsgeschwindigkeiten zwischen dem äußeren Randbereich und dem mittleren Bereich des Rotorelementes 13. Daher kann das viskose Fluid im radial äuße­ ren Bereich leicht durch die erste Fluid-Rücklaufleitung 3i, die zum radial äußeren, einen höheren Druck aufweisenden, obe­ ren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 hin geöffnet ist, in die Fluidspeicherkammer 16 zurückfließen. Gleichzeitig kann das in der Fluidspeicherkammer 16 gespeicherte viskose Fluid leicht durch die Fluid-Zulaufleitung 3j, die zum radial inneren, einen niederen Druck aufweisenden Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 hin geöffnet ist, in die Wärmeerzeugungskammer 8 fließen.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist auch ein ringförmiger Ver­ bindungs-Spaltbereich 8a mit einer relativ großen Spaltbreite im äußersten Randbereich der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert, um die darin definierten vorderen und hinteren Spaltbereiche in Fluidverbindung miteinander zu bringen. Daher wird, insbeson­ dere wenn das Rotorelement 13 sich mit einer relativ hohen Ge­ schwindigkeit dreht, das in dem vordere und dem hinteren Spalt­ bereich in der Wärmeerzeugungskammer 8 enthaltene viskose Fluid leicht in dem ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich 8a angesam­ melt. Folglich steigt der Druck im Verbindungs-Spaltbereich 8a an, und so fließt das viskose Fluid leicht durch die erste Fluid-Rücklaufleitung 3i zur Fluidspeicherkammer 16 zurück, in der gleichen Weise wie in Zusammenhang mit dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben.
Insbesondere im zweiten Ausführungsbeispiel kann, wenn das Rotorelement 13 sich mit einer relativ niedrigen Geschwindig­ keit dreht, das in dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeu­ gungskammer 8 aufgrund des stärkeren Weissenberg-Effekts ange­ sammelte viskose Fluid leicht durch die zweite Fluid-Rücklauf­ leitung 3m, welche sich direkt zum radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 hin öffnet, zur Fluidspeicherkammer 16 zurückfließen.
Auf diese Weise ermöglicht der Wärmegenerator des zweiten Aus­ führungsbeispiels es dem viskosen Fluid, welches in dem in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalten ist, sanft von dem äußeren Randbereich und dem radial inneren Be­ reich des Spaltes durch die Fluidspeicherkammer 16 zu dem ra­ dial inneren Bereich des Spaltes zu zirkulieren, unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotorelementes 13. Das heißt, daß dieser Wärmegenerator ein automatisches Ersetzen des viskosen Fluids, welches einer Scherwirkung in der Wärmeerzeugungskammer 8 unterworfen wird, durch das viskose Fluid, das in der Fluidspeicherkammer 16 gespeichert ist, in einer kontinuier­ lichen Weise während der Drehung des Rotorelementes 13 bewirken kann. Folglich ist es möglich, zu verhindern, daß die Tempera­ tur des viskosen Fluids, insbesondere im radial äußeren Bereich des Spaltes, bis zu einem bedeutenden Wert ansteigt, und zu verhindern, daß das viskose Fluid aufgrund eines übermäßigen Temperaturanstiegs desselben degradiert wird. Daher kann der Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels auch eine gute, stabile Effizienz der Wärmeerzeugung für eine lange Dauer auf­ rechterhalten.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Wärmegenerator vom Viskos­ fluid-Typ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel über weitere Vorteile und charakteristische Effekte verfügt, die denjenigen des Wärmegenerators des ersten Ausführungsbeispiels ähneln.
Während die Erfindung im einzelnen aufgezeigt und beschrieben wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben, wird es für den Fachmann verständlich sein, daß zahlreiche Ände­ rungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Er­ findungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise kann die Fluid­ leitungsanordnung eine Mehrzahl von Fluid-Rücklaufleitungen um­ fassen, die gesondert von einander ausgebildet sind, wobei diese Fluid-Rücklaufleitungen getrennte Kanalausgestaltungen aufweisen und sich an zu einander radial unterschiedlichen Stellen zur Wärmeerzeugungskammer hin öffnen. Auch kann eine Fluidführung, wie beispielsweise die Kanäle 2f und 3k des er­ sten Ausführungsbeispiels, in einer der Außenflächen des Rotor­ elementes vorgesehen sein, statt in den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer. Auf jeden Fall wird der Erfindungsge­ danke nur durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.

Claims (12)

1. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der folgendes umfaßt:
eine Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) mit einer Wärmeerzeu­ gungskammer (8), in der Wärme erzeugt wird, einer Fluid­ speicherkammer (16), die über eine Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) mit der Wärmeerzeugungskammer (8) in Verbin­ dung steht, und einer Wärmeaufnahmekammer (14, 15), die getrennt von der Wärmeerzeugungskammer (8) und der Fluidspeicherkammer (16) angeordnet ist, um einem Wärme­ tauschfluid zu ermöglichen, durch die Wärmeaufnahmekammer (14, 15) zu zirkulieren, um dabei Wärme von der Wärmeer­ zeugungskammer (8) aufzunehmen, wobei die Wärmeerzeu­ gungskammer (8) innere Wandflächen aufweist, zu denen hin sich die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) öffnet, und wobei die Wärmeerzeugungskammer (8) zusammen mit der Fluidspeicherkammer (16) eine fluiddichte Kammer bildet;
eine Antriebswelle (12), welche in der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) um eine Drehachse der Antriebswelle (12) drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle (12) mit ei­ ner externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht;
ein Rotorelement (13), welches von der Antriebswelle (12) zu einer Drehbewegung zusammen mit der Antriebswelle (12) innerhalb der Wärmeerzeugungskammer (8) antreibbar ange­ ordnet ist, wobei das Rotorelement (13) Außenflächen aufweist, die den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungs­ kammer (8) über einen dazwischen definierten Spalt gegen­ überliegend zugewandt sind;
und ein viskoses Fluid, welches in dem Spalt enthalten ist, der zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeu­ gungskammer (8) und den Außenflächen des Rotorelementes (13) definiert ist, zur Wärmeerzeugung durch die Drehung des Rotorelementes (13), und welches in der Fluidspeicher­ kammer (16) der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) gespeichert ist, wobei das viskose Fluid zwischen der Wärmeerzeugungs­ kammer (8) und der Fluidspeicherkammer (16) durch die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) fließen kann;
wobei die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) eine Fluid- Rücklaufleitung (3i; 3m) für das Zurückfließen des visko­ sen Fluids vom Spalt in der Wärmeerzeugungskammer (8) in die Fluidspeicherkammer (16) und eine Fluid-Zulaufleitung (3j) für das Zufließen des viskosen Fluids von der Fluid­ speicherkammer (16) in den Spalt in der Wärmeerzeugungs­ kammer (8) aufweist;
wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) und die Fluid-Zulauf­ leitung (3j) jeweils als separate Leitungs- und/oder Ka­ nalausgestaltung ausgebildet sind;
und wobei sich die Fluid-Rücklaufleitung an einem Ende zu einem äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer (8) hin öffnet, um den äußeren Randbereich der Wärmeerzeu­ gungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu ver­ binden, während sich die Fluid-Zulaufleitung (3j) an einem Ende zu einem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungs­ kammer (8) hin öffnet, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu verbinden.
2. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Rücklaufleitung (3i) sich zur Fluidspeicherkammer (16) hin an einer Stelle oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer (16) aufgenommenen viskosen Fluids öffnet, und daß die Fluid-Zulaufleitung (3j) sich zur Fluidspeicherkammer (16) hin an einer Stelle unterhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer (16) aufgenommenen viskosen Fluids öffnet.
3. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) eine zweite Fluid-Rücklaufleitung (3m) um­ faßt, die sich zu einem radial inneren Bereich der Wärme­ erzeugungskammer (8) hin öffnet, wobei die zweite Fluid- Rücklaufleitung (3m) gesondert von der ersten Fluid-Rück­ laufleitung (3i) und der Fluid-Zulaufleitung (3j) ausge­ bildet ist, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeu­ gungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu ver­ binden.
4. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Fluid- Rücklaufleitung (3i; 3m) sich zur Fluidspeicherkammer (16) hin an Stellen oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer (16) aufgenommenen viskosen Fluids öffnen, und daß die Fluid-Zulaufleitung (3j) sich zur Fluidspeicherkammer (16) hin an einer Stelle unterhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer (16) aufgenom­ menen viskosen Fluids öffnet.
5. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeu­ gungskammer (8) in einem äußeren Randbereich derselben ei­ nen ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich (8a) zwischen einer Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer (8) und einer Umfangsfläche des Rotorelementes (13) definiert, um die einander entgegengesetzt auf der Vorderseite und auf der Rückseite des Rotorelementes (13) angeordneten Spalt­ bereiche zu verbinden, wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) sich zum ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich (8a) hin öffnet und diesem gegenüberliegend angeordnet ist.
6. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Fluidführung (2f, 3k), die in der Wärmeerzeugungskammer (8) vorgesehen ist, um das in dem Spalt enthaltene viskose Fluid entlang der Fluidführung (2f, 3k) von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer (8) zu dem äußeren Randbereich der­ selben infolge der Drehung des Rotorelementes (13) zu lei­ ten.
7. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (2f, 3k) minde­ stens einen Kanal (2f, 3k) umfaßt, der in mindestens einer der inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer (8) als Ausnehmung ausgebildet ist, um sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Kanals (2f, 3k) hinweg zur Wärmeer­ zeugungskammer (8) hin zu öffnen, wobei der Kanal (2f, 3k) sich von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungs­ kammer (8) zum äußeren Randbereich derselben hin er­ streckt.
8. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal (2f, 3k) sich linear entlang einer Mittellinie desselben erstreckt, die im Winkel gegenüber einer radialen Linie der zugeord­ neten inneren Wandfläche so verdreht ist, daß das radial innere Ende des Kanals (2f, 3k) bezüglich der radialen Li­ nie in der Drehrichtung des Rotorelementes (13) nach hin­ ten verschoben ist.
9. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Rücklaufleitung (3i) sich an einem Ende zum Kanal (3k) hin öffnet und in direk­ ter Verbindung mit diesem steht.
10. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü­ che 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Teilungselement (3) zur Trennung der Wärmeerzeugungskammer (8) von der Fluidspeicherkammer (16), wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) in dem Teilungselement (3) ausgebildet ist.
11. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Teilungselement (3) mit ei­ ner Trennwand (3d) versehen ist, um eine Leitung für das Wärmetauschfluid in der Wärmeaufnahmekammer (15) festzule­ gen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) in der Trennwand (3d) ausgebildet ist.
12. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü­ che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidspei­ cherkammer (16) zum Aufnehmen von viskosem Fluid ausgebil­ det ist, dessen Menge größer ist als das Fassungsvermögen des in der Wärmeerzeugungskammer (8) definierten Spaltes, wobei die Fluidspeicherkammer (16) benachbart zur Wärme­ aufnahmekammer (15) ausgebildet ist.
DE19752321A 1996-11-26 1997-11-26 Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ Expired - Fee Related DE19752321C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31526196A JP3567655B2 (ja) 1996-11-26 1996-11-26 ビスカスヒータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19752321A1 DE19752321A1 (de) 1998-05-28
DE19752321C2 true DE19752321C2 (de) 2000-05-25

Family

ID=18063311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752321A Expired - Fee Related DE19752321C2 (de) 1996-11-26 1997-11-26 Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5871149A (de)
JP (1) JP3567655B2 (de)
KR (1) KR19980042688A (de)
DE (1) DE19752321C2 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0821209B1 (de) * 1996-07-23 2004-11-17 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Wärmeerzeuger mit viskoser Flüssigkeit, mit Regelung der Wärmeerzeugung
JPH10100647A (ja) * 1996-10-01 1998-04-21 Toyota Autom Loom Works Ltd 能力可変型ビスカスヒータ
JPH11208252A (ja) * 1998-01-28 1999-08-03 Toyota Autom Loom Works Ltd 車輌用熱発生器
JP2001010331A (ja) * 1999-06-25 2001-01-16 Toyota Autom Loom Works Ltd 熱発生器及びその設計方法
US6227452B1 (en) 2000-01-29 2001-05-08 Daimlerchrysler Corporation Combined assembly for a power steering pump and a viscous heater
US6595759B2 (en) * 2001-07-30 2003-07-22 Stella Maris Crosta Centrifugal device for heating and pumping fluids
US7318553B2 (en) * 2003-07-03 2008-01-15 Christian Helmut Thoma Apparatus and method for heating fluids
US7387262B2 (en) * 2004-05-28 2008-06-17 Christian Thoma Heat generator
US7687650B2 (en) * 2006-02-03 2010-03-30 Jr Chem, Llc Chemical compositions and methods of making them
US11486475B2 (en) * 2020-08-18 2022-11-01 Illinois Tool Works Inc. Keyless coupling arrangement for a generator and associated methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0398107U (de) * 1990-01-29 1991-10-11
DE4420841A1 (de) * 1994-06-15 1995-12-21 Hans Dipl Ing Martin Heizvorrichtung für Kraftfahrzeuge
JPH09123747A (ja) * 1995-08-25 1997-05-13 Toyota Autom Loom Works Ltd ビスカスヒータ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3832966A1 (de) * 1988-09-29 1990-04-05 Bosch Gmbh Robert Heizvorrichtung fuer den fahrgastraum eines eine fluessigkeitsgekuehlte brennkraftmaschine aufweisenden kraftfahrzeuges

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0398107U (de) * 1990-01-29 1991-10-11
DE4420841A1 (de) * 1994-06-15 1995-12-21 Hans Dipl Ing Martin Heizvorrichtung für Kraftfahrzeuge
JPH09123747A (ja) * 1995-08-25 1997-05-13 Toyota Autom Loom Works Ltd ビスカスヒータ

Also Published As

Publication number Publication date
DE19752321A1 (de) 1998-05-28
JPH10151937A (ja) 1998-06-09
KR19980042688A (ko) 1998-08-17
US5871149A (en) 1999-02-16
JP3567655B2 (ja) 2004-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69731427T2 (de) Kreiselpumpenaggregat
DE102007046993B4 (de) Radanordnung mit einem In-Rad-Motor
EP1242743B1 (de) Schraubenvakuumpumpe mit einem kühlmittelkreislauf
DE19741408C2 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit einer zusätzlichen Kammer zum Speichern von viskosem Fluid
DE19752321C2 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
DE4440868C2 (de) Temperatursensitive Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung
DE2440699A1 (de) Schmieranordnung
DE19616807B4 (de) Schmiersystem für ein parallelachsiges Differential
DE2750519A1 (de) Fluessigkeitskupplung
DE69628261T2 (de) Wärmegenerator mittels viskoser Fluide mit einem länglichen Rotorelement
DE19744529C2 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
DE3214688A1 (de) Fluegelradpumpe
DE102007041900A1 (de) Lagerbefestigungsstrukturen
DE3841408A1 (de) Wasserpumpe
DE19737207C2 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit die Wärmeerzeugung steigernden Mitteln
DE60011319T2 (de) Gerotormotor
DE3229737A1 (de) Automatisches getriebe mit drehmomentwandler
DE19748769C2 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
DE19744269C2 (de) Heizgerät mit viskosem Fluid
DE3719279C1 (de) Fluessigkeitsreibungskupplung
EP0136580A2 (de) Flüssigkeitsreibungskupplung
DE19817483A1 (de) Heizgerät mittels viskosem Fluid
DE10080714C2 (de) Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug
DE19820952A1 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung
DE19817810C2 (de) Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer zuverlässigen Wärmeerzeugungsleistung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHOKKI, KARIYA, AICHI,

8339 Ceased/non-payment of the annual fee