JP2002127736A - Fluid heating device - Google Patents

Fluid heating device

Info

Publication number
JP2002127736A
JP2002127736A JP2000327368A JP2000327368A JP2002127736A JP 2002127736 A JP2002127736 A JP 2002127736A JP 2000327368 A JP2000327368 A JP 2000327368A JP 2000327368 A JP2000327368 A JP 2000327368A JP 2002127736 A JP2002127736 A JP 2002127736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
water channel
rotor
pump
heating device
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000327368A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Suzuki
鈴木  茂
Takahiro Moroi
隆宏 諸井
Tatsuyuki Hoshino
辰幸 星野
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
Toyota Industries Corp
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 Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2000327368A priority Critical patent/JP2002127736A/en
Publication of JP2002127736A publication Critical patent/JP2002127736A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel fluid heating technique of obtaining a high heat generation effect of a fluid in a turbine pump type fluid heating device. SOLUTION: The heating pump 10 consists of a pump housing 11, a rotor 20 accommodated in the pump housing 11, etc. An annular water channel 18 facing against the side face of the rotor 20 is formed in the pump housing 11. A flat plate-like protrusion 26 projecting toward the inside of the water channel 18 protrudes radially in the outer peripheral face of a boss part 19 constituting the inner peripheral surface 18b of the water channel 18. The protrusion 26 suppresses the cooling water from flowing backward on the inner periphery of the water channel 18 as a passage from a high pressure side to a low pressure side to enhance the heating effect of the cooling water.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を加熱する流
体加熱装置に係り、詳しくはタービンポンプ型の流体加
熱装置において、合理的に流体の加熱を行う技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid heating apparatus for heating a fluid, and more particularly to a technique for rationally heating a fluid in a turbine pump type fluid heating apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、米国特許3,720,372号
公報には、タービンポンプ型の流体加熱装置が開示され
ている。この種の流体加熱装置は、流体を圧送するポン
プと、ポンプの吐出側の流体絞り手段とを用いることに
よって流体の温度を上昇させる(加熱する)ものであ
る。ポンプのハウジング内には、外周に放射状に突出す
る複数のブレードを備えたロータが配置されており、こ
のロータが回転されるとき、吸入口から吸入された流体
は、ロータの両側のハウジングに形成された環状の水路
内を2次流れ(軸方向旋回)によって螺旋状の流路を採
りつつ昇圧しながら高圧側へ圧送され、吐出側に備えら
れた絞り弁によって、ブレーキが付与されるように構成
されている。これにより、吸入口から吸入した流体を吐
出口から吐出する過程で、ロータに付与される動力は、
流体を圧送するポンプ仕事と、流体への動力損失の結果
として生ずる熱とに変換される。
2. Description of the Related Art For example, U.S. Pat. No. 3,720,372 discloses a turbine pump type fluid heating device. This type of fluid heating device raises (heats) the temperature of the fluid by using a pump for pumping the fluid and a fluid restrictor on the discharge side of the pump. In the pump housing, a rotor having a plurality of blades radially protruding on the outer periphery is arranged, and when the rotor is rotated, fluid sucked from the suction port is formed in the housing on both sides of the rotor. The pressure is sent to the high pressure side while increasing the pressure while taking up a helical flow path by the secondary flow (axial rotation) in the formed annular water path, and the brake is applied by the throttle valve provided on the discharge side. It is configured. Thereby, in the process of discharging the fluid sucked from the suction port through the discharge port, the power applied to the rotor is:
It is converted into pumping work to pump the fluid and heat resulting from power loss to the fluid.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記構成による流体加
熱技術は、簡単な構成において、流体を移送する流体移
送機能と、流体を加熱する流体加熱機能との両方の機能
をもたらすことができるという点において極めて有効で
ある。ところが、上記構成の流体加熱装置において、よ
り合理的に流体を加熱するために、ポンプ自体の構造を
更に工夫した流体加熱技術は確立していなかった。そこ
で、本発明者らは、流体の加熱を考慮したポンプ構造に
ついての技術を確立することができれば、合理的に流体
を加熱することができると考え、この種のポンプの構造
に着目し、ポンプを構成する各部材の形状等が流体の加
熱に与える影響について鋭意検討した。その結果、本発
明者らは、流体が流れるハウジングの水路の形状と、流
体の温度上昇に伴う発熱量との間に相関関係があり、水
路を流体の発熱量を考慮した好適な形状に構成すること
で、流体の高い発熱効果を得ることができることを見出
す事に成功した。
The fluid heating technique according to the above configuration can provide both a fluid transfer function for transferring a fluid and a fluid heating function for heating a fluid in a simple configuration. Is extremely effective. However, in the fluid heating apparatus having the above-described configuration, a fluid heating technique in which the structure of the pump itself is further devised has not been established in order to more efficiently heat the fluid. Therefore, the present inventors believe that if a technique for a pump structure in consideration of heating of a fluid can be established, the fluid can be heated rationally, and attention has been paid to the structure of this type of pump. The influence of the shape and the like of each member constituting on the heating of the fluid was studied diligently. As a result, the present inventors have a correlation between the shape of the water passage of the housing through which the fluid flows and the amount of heat generated by the temperature rise of the fluid, and configure the water channel into a suitable shape in consideration of the amount of heat generated by the fluid. By doing so, we succeeded in finding that a high heat generation effect of the fluid can be obtained.

【0004】そこで、本発明は、タービンポンプ型の流
体加熱装置において、流体の高い発熱効果を得ることが
できる新規な流体加熱技術を提供することを、その目的
とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel fluid heating technique capable of obtaining a high heat generation effect of a fluid in a turbine pump type fluid heating device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る流体加熱装置は、特許請求の範囲の各
請求項に記載の通りの構成を備えた。ここで、各請求項
及び発明の詳細な説明に記載した用語については、特に
限定的要件を加えない限り以下のように解釈する。 (1)「流体」には、減熱材(冷却水や潤滑油等)又は
作動油のみならず熱伝導可能な各種の流体が含まれる。
In order to achieve the above object, a fluid heating device according to the present invention has a configuration as described in each of the claims. Here, the terms described in each claim and the detailed description of the invention are interpreted as follows unless otherwise limited. (1) The "fluid" includes not only a heat reducing material (cooling water, lubricating oil, etc.) or hydraulic oil but also various fluids capable of conducting heat.

【0006】請求項1に記載の発明においては、タービ
ンポンプ型の流体加熱装置において、ハウジングに形成
される環状の水路の内周側に流体流れを抑える堰止め部
材を備えたことを特徴としている。流体がロータの回転
によって水路内を昇圧されつつ高圧側へ送られるとき、
水路の内周側は外周側に比べると圧力が低く、また周速
度も低い。このため、高圧側の流体の一部が、水路の内
周側を通って低圧側へ戻る、いわゆる「逆流」が発生す
る可能性がある。そこで、本発明者らは、ハウジング形
状を環状の水路に堰止め部材を設置した形状とし、堰止
め部材を設置しない場合との、例えば冷却液の発熱量変
化を測定する実験を行った。その試験の結果、堰止め部
材が設置されていない場合に比べて、冷却液の発熱効果
が高められていることを確認した。すなわち、請求項1
に記載の発明によれば、ハウジングに形成される環状の
水路の内周側に堰止め部材を備えることによって、高圧
側の冷却水が水路の内周側を通って「逆流」することを
抑制し、冷却水の発熱性能を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, in the turbine pump type fluid heating device, a dam member for suppressing fluid flow is provided on an inner peripheral side of an annular water passage formed in the housing. . When the fluid is sent to the high pressure side while being pressurized in the water channel by the rotation of the rotor,
The inner peripheral side of the water channel has a lower pressure and a lower peripheral velocity than the outer peripheral side. Therefore, there is a possibility that a so-called “backflow” occurs in which a part of the fluid on the high pressure side returns to the low pressure side through the inner peripheral side of the water channel. Therefore, the present inventors conducted an experiment for measuring, for example, a change in the calorific value of the cooling liquid in a case where the shape of the housing is such that a dam member is provided in an annular water channel, and the case where the dam member is not provided. As a result of the test, it was confirmed that the heat generation effect of the coolant was enhanced as compared with the case where no damming member was provided. That is, claim 1
According to the invention described in (1), by providing a dam member on the inner peripheral side of the annular water passage formed in the housing, it is possible to suppress the cooling water on the high pressure side from flowing back through the inner peripheral side of the water passage. In addition, the heat generation performance of the cooling water can be improved.

【0007】この場合、請求項2に記載したように、水
路内の断面形状において、内周面と外周面に連なる壁面
が円弧状の曲面によって形成されていることが好まし
い。このような曲面形状の設定は、水路内を流れる流体
の淀みを減少し、円滑な流れを得ることができる。
[0007] In this case, as described in claim 2, in the cross-sectional shape in the water channel, it is preferable that the wall surface continuous with the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is formed by an arcuate curved surface. Such setting of the curved surface shape can reduce the stagnation of the fluid flowing in the water channel and obtain a smooth flow.

【0008】また、水路内に設置される堰止め部材は、
請求項3に記載したように、水路の内周壁面を構成する
ハウジングのボス部外周面から水路内に向かって放射状
に突出された突起であることが好ましく、その場合の突
出高さは、請求項4に記載したように、水路幅に対して
略1/8に設定されていることが好ましい。測定試験に
よれば、上記のような構成を採用することによって、好
適な発熱効果が得られることが確認できている。
[0008] In addition, the dam member installed in the water channel,
As described in claim 3, it is preferable that the protrusion is a protrusion radially protruding from the outer peripheral surface of the boss portion of the housing forming the inner peripheral wall surface of the water channel into the water channel. As described in item 4, it is preferable that the width is set to approximately 1 / of the width of the water channel. According to the measurement test, it has been confirmed that a suitable heat generating effect can be obtained by adopting the above configuration.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の流体加熱装置の
構成を図1〜図5を用いて説明する。ここで、図1は車
両用空調システムにおける冷却液循環回路の概略構成を
示す図である。図2は本実施の形態に係る流体加熱装置
の加熱用ポンプを示す横断面図であり、図3は図2のI
II−III線断面図である。また、図4はリヤハウジ
ングの正面図であり、図5は図4のV−V線断面図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a fluid heating device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a coolant circulation circuit in a vehicle air conditioning system. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a heating pump of the fluid heating device according to the present embodiment, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line II-III. FIG. 4 is a front view of the rear housing, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.

【0010】図1に示すように、車両のエンジンEは、
ウォータジャケット50と、そのウォータジャケット5
0へ冷却液(エンジンクーラント)を圧送するウォータ
ポンプ52とを備えている。冷却液は、例えば水とエチ
レングリコール等とからなる不凍液である。この冷却液
の循環回路は、エンジンEの他に、ラジエータ6、サー
モスタット弁7、ヒータコア8、電磁バルブ8a、逆止
弁9及び流体加熱装置H、並びに、それらをつなぐ複数
の配管1〜5によって構成されている。これら配管は、
ウォータジャケット50の下流側にあたる三つの配管
1,2,3と、ウォータジャケット50の上流側にあた
る二つの配管4,5とに大別される。配管4は、ラジエ
ータ6及びサーモスタット弁7を経由してウォータポン
プ52に戻る流入側の径路を構成する。配管5は、電磁
バルブ8a及びヒータコア8を経由してウォータポンプ
52に戻る流入側の径路を構成する。配管1は、ウォー
タジャケット50からサーモスタット弁7に至る流入側
の径路を構成する。つまりサーモスタット弁7は、配管
1と配管4との分岐点に設けられている。配管2は、ウ
ォータジャケット50を逆止弁9を経由して両配管4,
5につなぐ流出側の径路を構成する。配管2及び3は、
ウォータジャケット50と配管4,5との間において並
列関係にある。
As shown in FIG. 1, a vehicle engine E is
Water jacket 50 and its water jacket 5
And a water pump 52 for pumping a coolant (engine coolant) to the water pump 52. The cooling liquid is, for example, an antifreeze composed of water and ethylene glycol. In addition to the engine E, the circulating circuit of the coolant is provided by a radiator 6, a thermostat valve 7, a heater core 8, an electromagnetic valve 8a, a check valve 9, a fluid heating device H, and a plurality of pipes 1 to 5 connecting them. It is configured. These plumbing
It is roughly divided into three pipes 1, 2, 3 on the downstream side of the water jacket 50, and two pipes 4, 5 on the upstream side of the water jacket 50. The pipe 4 constitutes a path on the inflow side that returns to the water pump 52 via the radiator 6 and the thermostat valve 7. The pipe 5 constitutes an inflow-side path returning to the water pump 52 via the electromagnetic valve 8 a and the heater core 8. The pipe 1 constitutes an inflow path from the water jacket 50 to the thermostat valve 7. That is, the thermostat valve 7 is provided at a branch point between the pipe 1 and the pipe 4. The pipe 2 is connected to the water jacket 50 via the check valve 9 via the two pipes 4,
The path on the outflow side which is connected to 5 is formed. Pipes 2 and 3
There is a parallel relationship between the water jacket 50 and the pipes 4 and 5.

【0011】ウォータポンプ52は、エンジンEのクラ
ンク軸(出力軸)にVベルト等を介して作動連結されて
おり、エンジンEの駆動力を利用して作動する。ウォー
タジャケット50の入口近傍に配設されたウォータポン
プ52は、配管1,4,5を経由して帰還する冷却液を
ウォータジャケット50内へ圧送する。この圧送力こそ
が冷却液が循環回路を流通する際の主たる駆動力とな
る。
The water pump 52 is operatively connected to a crankshaft (output shaft) of the engine E via a V-belt or the like, and operates using the driving force of the engine E. A water pump 52 disposed near the inlet of the water jacket 50 pumps the coolant returning via the pipes 1, 4, 5 into the water jacket 50. This pumping force is the main driving force when the coolant flows through the circulation circuit.

【0012】ラジエータ6は、冷却液から外気への放熱
用熱交換器として機能する。サーモスタット弁7は、配
管1又は4を経由してエンジンEから流れてきた冷却液
の温度を検出し、その検出温度に応じて配管1及び4の
いずれか一方をウォータポンプ52に連通させる。つま
りサーモスタット弁7での検出温度が設定温度(例えば
80℃)未満の場合には、配管1をウォータポンプ52
に接続して冷却液の循環回路を短絡させ、エンジン廃熱
による冷却液の昇温を図る。他方、サーモスタット弁7
での検出温度が設定温度以上の場合には、配管4をウォ
ータポンプ52に接続することで配管1経由の回路短絡
を中止して冷却液の降温を図る。なお、ラジエータ6、
サーモスタット弁7及び配管4は、その他の回路要素及
び配管とともに冷却液を選択的に冷却するためのエンジ
ン冷却回路を構成する。
The radiator 6 functions as a heat exchanger for radiating heat from the coolant to the outside air. The thermostat valve 7 detects the temperature of the coolant flowing from the engine E via the pipe 1 or 4, and connects one of the pipes 1 and 4 to the water pump 52 according to the detected temperature. That is, when the temperature detected by the thermostat valve 7 is lower than the set temperature (for example, 80 ° C.), the pipe 1 is connected to the water pump 52.
To short circuit the coolant circulation circuit to increase the temperature of the coolant due to engine waste heat. On the other hand, the thermostat valve 7
If the detected temperature is equal to or higher than the set temperature, the pipe 4 is connected to the water pump 52 to stop the short circuit through the pipe 1 and to lower the temperature of the coolant. The radiator 6,
The thermostat valve 7 and the pipe 4 constitute an engine cooling circuit for selectively cooling the coolant together with other circuit elements and the pipe.

【0013】ヒータコア8は、配管5を流れる冷却液の
熱量を利用して車室内の空気を暖める暖房用熱交換器と
して機能する。電磁バルブ8aは、車両用空調システム
の冷暖房の状況に応じてエンジンEからヒータコア8へ
冷却液の供給及び遮断を制御するON/OFF弁(単純
開閉弁)である。尚、ヒータコア8、電磁バルブ8a及
び配管5は、その他の回路要素及び配管とともに、車両
用空調システムの暖房回路を構成する。
The heater core 8 functions as a heating heat exchanger for heating the air in the vehicle cabin by using the amount of heat of the coolant flowing through the pipe 5. The electromagnetic valve 8a is an ON / OFF valve (simple on-off valve) that controls the supply and cutoff of the coolant from the engine E to the heater core 8 according to the state of cooling and heating of the vehicle air conditioning system. In addition, the heater core 8, the electromagnetic valve 8a, and the piping 5 constitute a heating circuit of the vehicle air-conditioning system together with other circuit elements and piping.

【0014】逆止弁9は、ウォータジャケット50から
配管4及び5に向かう流出方向の流れのみを許容する。
逆止弁9は主に、サーモスタット弁7により配管1経由
の流出が止められた状況の下(つまりラジエータ6の有
効時)、配管3経由の流出量が大きく絞られたときに開
弁し、配管4及び/又は5における冷却液の流通を常時
確保する。
The check valve 9 allows only the flow in the outflow direction from the water jacket 50 toward the pipes 4 and 5.
The check valve 9 mainly opens when the amount of outflow through the pipe 3 is greatly reduced under the condition that the outflow through the pipe 1 is stopped by the thermostat valve 7 (that is, when the radiator 6 is effective), The circulation of the coolant in the pipes 4 and / or 5 is always ensured.

【0015】タービンポンプ型の流体加熱装置Hは、図
1に示すように、配管3に沿って直列に設けられた加熱
用ポンプ10と絞り弁40(本発明の流体絞り手段に対
応している)とによって構成されている。そして、両者
の協働により、ポンプ的機能と加熱装置的機能とのバラ
ンスをとりながら二つの能力を同時に(又は選択的に)
発揮することができる。
As shown in FIG. 1, a turbine pump type fluid heating device H has a heating pump 10 and a throttle valve 40 (corresponding to the fluid throttle means of the present invention) provided in series along a pipe 3. ). Then, by the cooperation of both, the two capabilities are simultaneously (or selectively) while balancing the functions of the pump and the function of the heating device.
Can be demonstrated.

【0016】次に、加熱用ポンプ10の内部構造につい
て図2〜図5を参照しながら詳細に説明する。図2〜図
5に示すように、加熱用ポンプ10は、ポンプハウジン
グ11及びポンプハウジング11内において回転するロ
ータ20等により構成されている。ポンプハウジング1
1は、軸方向において3つに分割されたフロント、セン
タ及びリヤのハウジング11F,11C,11Rからな
り、センタハウジング11Cには、本発明の流体として
の冷却液を吸入する吸入口13、吸入した冷却液をロー
タ20を介して吐出する吐出口14が設けられ、また、
センタハウジング11C及びリヤハウジング11Rに
は、吸入口13と吐出口14とを仕切るストリッパ15
が設けられている。
Next, the internal structure of the heating pump 10 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 to 5, the heating pump 10 includes a pump housing 11, a rotor 20 rotating in the pump housing 11, and the like. Pump housing 1
Reference numeral 1 denotes three front, center, and rear housings 11F, 11C, and 11R that are divided into three parts in the axial direction. The center housing 11C has a suction port 13 for sucking a coolant as a fluid of the present invention. A discharge port 14 for discharging the coolant through the rotor 20 is provided.
In the center housing 11C and the rear housing 11R, a stripper 15 for separating the suction port 13 and the discharge port 14 is provided.
Is provided.

【0017】また、ポンプハウジング11には、ロータ
20を収容する作動室25が形成され、この作動室25
は、吸入口13を介して配管3の上流側に連結されると
ともに、吐出口14を介して配管3の下流部(又は絞り
弁40)に連結されている。作動室25内には、一体化
された駆動軸22及びロータ20が配設されている。駆
動軸22は軸受12によって回転可能に支持されてい
る。また、駆動軸22の一端は、センタ及びフロントハ
ウジング11C,11Fを貫通するとともに、その貫通
端部にはフロントハウジング11Fの外側においてプー
リ16がスプライン嵌合されるとともに、連結ボルト1
7によって固着され、このプーリ16はVベルト(図1
参照)等を介してエンジンEのクランク軸(出力軸)に
作動連結されている。
The pump housing 11 is provided with a working chamber 25 for accommodating the rotor 20.
Is connected to the upstream side of the pipe 3 via the suction port 13, and is connected to the downstream portion (or the throttle valve 40) of the pipe 3 via the discharge port 14. In the working chamber 25, an integrated drive shaft 22 and rotor 20 are provided. The drive shaft 22 is rotatably supported by the bearing 12. One end of the drive shaft 22 penetrates the center and the front housings 11C and 11F, and a pulley 16 is spline-fitted to the penetrating end outside the front housing 11F.
7, the pulley 16 is fixed to a V-belt (FIG. 1).
) Is operatively connected to the crankshaft (output shaft) of the engine E through the like.

【0018】前記ロータ20は円板状に形成されたロー
タ本体24を有し、ロータ本体24の外周側両側面(周
面)には等間隔に配置された羽根部材としての複数(本
実施の形態では14個)のブレード21が立設されてい
る。このブレード21は、ロータ本体24の回転中心側
から放射状に延びる四角形状の板片状で、このブレード
21間には凹状の溝部23が形成されている。
The rotor 20 has a rotor main body 24 formed in a disk shape, and a plurality of blade members (in the present embodiment) are arranged on both outer peripheral side surfaces (peripheral surfaces) of the rotor main body 24 at equal intervals. (In the embodiment, 14 blades). The blade 21 has a rectangular plate-like shape extending radially from the rotation center side of the rotor main body 24, and a concave groove 23 is formed between the blades 21.

【0019】ポンプハウジング11には、ロータ20の
側面に対向して環状の水路18が形成されている。この
水路18は、作動室25の一部を構成するものであり、
図3及び図5に示すように、内周面18bと、外周面1
8cと、底面18aとを有しており、断面半円弧状に形
成されている。すなわち、水路18の底面18aであ
る、内周面18bと外周面18cに連なる壁面が円弧状
の曲面に形成され、流れの円滑性が確保されている。水
路18の内周面18bを構成するボス部(駆動軸22の
支持部)19の外周面には、図4に示すように、周方向
に所定の間隔を置いて複数の平板状の突起26が一体に
突設されている。この突起26はボス部の外周面から水
路18に向かって放射状に突出されており、本発明でい
う堰止め部材に対応する。なお、本実施の形態では、図
5に示すように、突起26の突出高さHは、水路幅Bの
略1/8に設定されている。
An annular water passage 18 is formed in the pump housing 11 so as to face the side surface of the rotor 20. This water channel 18 constitutes a part of the working chamber 25,
As shown in FIGS. 3 and 5, the inner peripheral surface 18b and the outer peripheral surface 1
8c and a bottom surface 18a, and is formed in a semicircular cross section. That is, the wall surface which is the bottom surface 18a of the water channel 18 and is continuous with the inner peripheral surface 18b and the outer peripheral surface 18c is formed in an arcuate curved surface, and the smoothness of the flow is ensured. As shown in FIG. 4, a plurality of plate-like projections 26 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of a boss portion (supporting portion of the drive shaft 22) 19 which forms the inner peripheral surface 18b of the water channel 18. Are protruded integrally. The projection 26 radially protrudes from the outer peripheral surface of the boss toward the water channel 18 and corresponds to a dam member according to the present invention. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the height H of the protrusion 26 is set to approximately 1 / of the channel width B.

【0020】上記構成の加熱用ポンプ10において、エ
ンジンEの駆動力を利用して駆動軸22及びロータ20
が回転することで、そのポンプ的作用により、吸入口1
3から吸入された冷却液が作動室25を巡って吐出口1
4から吐出される。すなわち、ロータ20の回転によっ
て該ロータ20と対向する環状の水路18と、ロータ2
0の溝部23とで形成される領域に、図3に示すような
流れ(二次渦流)が形成される。そして、各溝部23に
形成される流れと水路18内の冷却液の主流との合流が
繰り返されることで冷却液の圧力が徐々に増幅される。
この意味で加熱用ポンプ10は、前記ウォータポンプ5
2と同様の流体移送機能を有し、ウォータポンプ52を
補助する補助ポンプとしての役目を果たし得る。なお、
加熱用ポンプ10が作動する際には、ポンプハウジング
11のストリッパ15とロータ20の溝部23との間に
隙間が形成され、この隙間を介して相対的に高圧な吐出
口14から相対的に低圧な吸入口13に向けて冷却液の
内部漏洩(内部リーク)が生じ、これにより加熱用ポン
プ10での発熱が促進される。
In the heating pump 10 having the above structure, the driving shaft 22 and the rotor 20 are driven by using the driving force of the engine E.
Is rotated, so that the suction port 1
The coolant sucked in from the outlet 3 flows around the working chamber 25 and
4 is discharged. That is, the annular water passage 18 facing the rotor 20 by the rotation of the rotor 20 and the rotor 2
A flow (secondary vortex) as shown in FIG. 3 is formed in a region formed by the zero groove 23. Then, as the flow formed in each groove 23 and the main flow of the coolant in the water channel 18 are repeated, the pressure of the coolant is gradually amplified.
In this sense, the heating pump 10 is
It has the same fluid transfer function as 2 and can serve as an auxiliary pump that assists the water pump 52. In addition,
When the heating pump 10 is operated, a gap is formed between the stripper 15 of the pump housing 11 and the groove 23 of the rotor 20, and a relatively high pressure discharge port 14 is formed through the gap. Internal leakage (internal leakage) of the cooling liquid occurs toward the appropriate suction port 13, thereby promoting heat generation in the heating pump 10.

【0021】更に、加熱用ポンプ10は流体移送機能に
加え、流体加熱機能をも有する。すなわち、加熱用ポン
プ10は、例えば作動室25の内径とロータ20の外径
との差を微少化する等、冷却液の流通経路を構成する部
材又は部位間に流通抵抗となる隙間を確保するように構
成されており、これによりロータ20の回転時には作動
室25の冷却液にポンプ仕事が付与され、冷却液の内部
エネルギーの高まりによる発熱を生じる。従って、プー
リ16から駆動軸22及びロータ20に付与される動力
は、ロータ20が冷却液の強制圧送のためになす仕事
と、動力損失の結果として生じる熱とに変換される。ま
た、加熱用ポンプ10の吐出口14の下流に設けられた
絞り弁40の弁開度を絞り冷却液を流れ難くすること
で、ロータ20で圧送された冷却液にブレーキ力を付与
し、冷却液の発熱効果を高めることができる。従って、
加熱用ポンプ10によって冷却液を加熱することができ
る。
Further, the heating pump 10 has a fluid heating function in addition to the fluid transfer function. In other words, the heating pump 10 secures a gap that becomes a flow resistance between members or parts constituting the flow path of the coolant, for example, by minimizing the difference between the inner diameter of the working chamber 25 and the outer diameter of the rotor 20. As a result, when the rotor 20 rotates, pump work is given to the coolant in the working chamber 25, and heat is generated due to an increase in internal energy of the coolant. Therefore, the power applied from the pulley 16 to the drive shaft 22 and the rotor 20 is converted into the work that the rotor 20 does for forcibly pumping the coolant and the heat that results from the power loss. Also, by restricting the opening degree of the throttle valve 40 provided downstream of the discharge port 14 of the heating pump 10 so as to make the cooling liquid difficult to flow, a braking force is applied to the cooling liquid pressure-fed by the rotor 20 and cooling is performed. The heat generation effect of the liquid can be enhanced. Therefore,
The cooling liquid can be heated by the heating pump 10.

【0022】なお、上記流体移送機能と上記流体加熱機
能とは互いに相反するため、絞り弁40による冷却液の
絞り度を大きくすると、冷却液をより高温に加熱するこ
とができるが、この場合には冷却液の移送量は低下す
る。一方、絞り弁40による冷却液の絞り度を小さくす
ると、比較的多くの冷却液を移送することができるが、
この場合には冷却液の温度は上昇しにくくなる。
Since the fluid transfer function and the fluid heating function are opposite to each other, the coolant can be heated to a higher temperature by increasing the degree of throttle of the coolant by the throttle valve 40. The transfer rate of the cooling liquid decreases. On the other hand, when the degree of throttle of the coolant by the throttle valve 40 is reduced, a relatively large amount of coolant can be transferred.
In this case, the temperature of the coolant does not easily rise.

【0023】本発明者らは、上記のように作動する流体
加熱装置において、ポンプハウジング11に形成される
水路18の形状と発熱効果との間には、何らかの相関関
係があると考えた。具体的には、冷却水がロータ20の
回転によって水路18内を昇圧されつつ高圧側へ送られ
るとき、水路18の内周側は外周側に比べると圧力が低
く、また周速度も低い。従って、水路18を流れる冷却
水は外周側に比べると内周側の勢いが弱く、その結果、
高圧側の流体の一部が、水路18の内周側を通って低圧
側へ戻る、いわゆる「逆流」が発生し、このことが冷却
水の発熱効果を妨げていると考えた。
The present inventors have considered that there is some correlation between the shape of the water passage 18 formed in the pump housing 11 and the heat generation effect in the fluid heating device that operates as described above. Specifically, when the cooling water is sent to the high pressure side while being pressurized in the water passage 18 by the rotation of the rotor 20, the pressure on the inner peripheral side of the water passage 18 is lower than that on the outer peripheral side, and the peripheral speed is also lower. Therefore, the cooling water flowing through the water channel 18 has a lower momentum on the inner peripheral side than on the outer peripheral side, and as a result,
It was considered that a so-called "backflow" occurred in which a part of the fluid on the high-pressure side returned to the low-pressure side through the inner peripheral side of the water passage 18, which hindered the heat generation effect of the cooling water.

【0024】そして、上記の「逆流」を防止するため
に、水路18の内周面18b側に冷却水の流れを抑制す
る堰止め部材としての突起26を水路18を横切る方向
に突設し、その突出高さH(図5参照)を変えて(4パ
ターン)、ロータ20の回転速度を変化させた際の、冷
却液の発熱量及び圧力の測定を繰り返す試験を行い、図
6及び図7に示すような結果を得た。ここで、図6は冷
却液の発熱量[kW]と、ロータ20の回転速度[r/
min]との相関を、突起26の突出高さH毎に示すグ
ラフであり、また図7は冷却液の圧力[MPa]とロー
タ20の回転速度[r/min]との相関を、突起26
の突出高さH毎に示すグラフである。なお、図6及び図
7において、水路幅B(図5参照)に対する突起26の
突出高さHが1/8の場合を◇プロット、1/4の場合
を□プロット、1/2の場合を○プロット、1/1の場
合を△プロット、突起無しの場合を◆プロットで示す。
In order to prevent the above-mentioned "backflow", a projection 26 as a blocking member for suppressing the flow of the cooling water is provided on the inner peripheral surface 18b of the water passage 18 in a direction crossing the water passage 18, By changing the protrusion height H (see FIG. 5) (four patterns) and changing the rotation speed of the rotor 20, a test for repeating the measurement of the calorific value and the pressure of the coolant was performed, and FIG. 6 and FIG. The result as shown in FIG. Here, FIG. 6 shows the heat value [kW] of the coolant and the rotation speed [r /
7] is a graph showing the correlation between the pressure H of the coolant and the rotation speed [r / min] of the rotor 20, and FIG.
7 is a graph shown for each projection height H. In FIGS. 6 and 7, a plot is plotted when the projection height H of the projection 26 with respect to the channel width B (see FIG. 5) is 1/8, a plot is plotted when 1/4, and a plot is plotted when it is 1/2.プ ロ ッ ト plot, △ plot for 1/1, and 1 plot for no protrusion.

【0025】図6に示すように、冷却水の発熱量は、ロ
ータ20の回転速度の上昇に伴って高くなる。そして、
4パターンのうち、水路幅Bに対する突起26の突出高
さHが1/8の場合が最も冷却液の発熱効果が高く、1
/4及び1/2の場合は、突起無しの場合に比べて発熱
効果がやや高く、1/1の場合は、突起無しの場合に比
べて寧ろ発熱効果が低下している。
As shown in FIG. 6, the heat value of the cooling water increases as the rotation speed of the rotor 20 increases. And
Of the four patterns, when the projection height H of the projection 26 with respect to the channel width B is 1/8, the heat generation effect of the coolant is the highest and 1
In the case of 4 and 1 /, the heat generation effect is slightly higher than in the case without the protrusion, and in the case of 1/1, the heat generation effect is rather reduced as compared with the case without the protrusion.

【0026】また、図7に示すように、冷却水の圧力
は、ロータ20の回転速度の上昇に伴って高くなる。そ
して、4パターンのうち、水路幅Bに対する突起26の
突出高さHが1/8の場合、1/4の場合及び1/2の
場合には突起無しの場合に比べてそれぞれ昇圧効果が高
くなり、1/1の場合には突起無しの場合に比べて昇圧
効果も低下している。
As shown in FIG. 7, the pressure of the cooling water increases as the rotation speed of the rotor 20 increases. In the four patterns, when the protrusion height H of the protrusion 26 with respect to the channel width B is 1/8, when the protrusion height is 1/4 and when the protrusion height H is 1/2, the pressurizing effect is higher than when there is no protrusion. That is, in the case of 1/1, the boosting effect is lower than in the case where there is no protrusion.

【0027】このように、本実施の形態によれば、水路
18の内周面18bを構成するポンプハウジング11の
ボス部19の外周面に、図4及び図5に示すような複数
の平板状の突起26を放射状に突設することによって、
水路18内の二次流れを阻害することなく高圧側から低
圧側に向かう冷却水の「逆流」を抑制して、冷却水の発
熱効果及び昇圧効果を高めることができる。その結果、
流体加熱装置としての性能、すなわち流体移送機能と流
体加熱機能との両機能をそれぞれ向上できる。また、本
実施の形態においては、水路18の底面18aを円弧状
の曲面によって構成したことによって、水路18内にお
ける冷却水の淀みを減少して、円滑な流体流れを得るこ
とができる。また、ボス部19の外周に突設される突起
26は、ポンプハウジング11のリブとしても機能する
ので、ポンプハウジング11の壁の薄肉化が可能とな
る。更には、突起26は、ポンプハウジング11の成形
時に同時に形成することができるとともに、その場合、
四角形の平板形状であることから、離型性を害すること
がない。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of flat plates as shown in FIGS. 4 and 5 are provided on the outer peripheral surface of the boss portion 19 of the pump housing 11 constituting the inner peripheral surface 18b of the water passage 18. By projecting the projections 26 radially,
The “backflow” of the cooling water from the high pressure side to the low pressure side can be suppressed without obstructing the secondary flow in the water channel 18, and the heat generation effect and the pressure increasing effect of the cooling water can be enhanced. as a result,
The performance as a fluid heating device, that is, both the fluid transfer function and the fluid heating function can be improved. Further, in the present embodiment, since the bottom surface 18a of the water channel 18 is formed by an arc-shaped curved surface, stagnation of the cooling water in the water channel 18 can be reduced, and a smooth fluid flow can be obtained. In addition, since the projection 26 protruding from the outer periphery of the boss 19 also functions as a rib of the pump housing 11, the wall of the pump housing 11 can be made thinner. Further, the projection 26 can be formed at the same time when the pump housing 11 is molded, and in that case,
Since it has a rectangular flat plate shape, the releasability is not impaired.

【0028】なお、本発明は上述した実施の形態のみに
限定されるものではなく、種々の変更が考えられる。例
えば、実施の形態では突起26が略四角形の平板状に形
成され、ボス部19の外周面から放射状に突設されてい
る場合としたが、これに限定されるものではなく、例え
ば図8に示す如く突起26を高圧側から低圧側に向かっ
て傾斜状に突設したり、あるいは図9に示す如く突起2
6の形状を湾曲形状に形成しても同様な作用効果が期待
できる。また、突起26の数や厚みについても、水路1
8内の有効断面積を減少させないように留意しつつ変更
しても良い。また、実施の形態では、流体として水とエ
チレングリコールとからなる冷却液を用いる場合につい
て記載したが、この冷却液に変えて熱伝導可能な各種の
流体を用いることもできる。
It should be noted that the present invention is not limited to only the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in the embodiment, the case where the protrusion 26 is formed in the shape of a substantially rectangular flat plate and protrudes radially from the outer peripheral surface of the boss portion 19 is not limited to this. For example, FIG. As shown in FIG. 9, the projection 26 is projected from the high pressure side toward the low pressure side so as to be inclined.
A similar effect can be expected even if the shape of No. 6 is formed into a curved shape. Also, regarding the number and thickness of the projections 26,
8 may be changed while taking care not to reduce the effective area. Further, in the embodiment, the case where a cooling liquid composed of water and ethylene glycol is used as the fluid has been described, but various fluids capable of conducting heat may be used instead of the cooling liquid.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
タービンポンプ型の流体加熱装置において、流体の高い
発熱効果を得ることができる新規な流体加熱技術を実現
することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
In a turbine pump type fluid heating device, a novel fluid heating technology capable of obtaining a high heat generation effect of fluid can be realized.

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

【図1】車両用空調システムにおける冷却液循環回路の
概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a coolant circulation circuit in a vehicle air conditioning system.

【図2】本発明の一実施の形態に係る流体加熱装置の加
熱用ポンプを示す横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a heating pump of the fluid heating device according to one embodiment of the present invention.

【図3】図2のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】リヤハウジングの正面図である。FIG. 4 is a front view of a rear housing.

【図5】図4のV−V線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4;

【図6】冷却液の発熱量とロータの回転速度との相関
を、突起の突出高さ毎に示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a correlation between a heat value of a coolant and a rotation speed of a rotor for each protrusion height of a protrusion.

【図7】冷却液の圧力とロータの回転速度との相関を、
突起の突出高さ毎に示すグラフである。
FIG. 7 shows the correlation between the pressure of the coolant and the rotation speed of the rotor.
It is a graph shown for every projection height of a projection.

【図8】突起の形状に関する変更例を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a modification example regarding the shape of a projection.

【図9】同じく突起の形状に関する他の変更例を示す説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing another modified example of the shape of the projection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 加熱用ポンプ 11 ポンプハウジング 13 吸入口 14 吐出口 18 水路 18a 底面 19 ボス部 20 ロータ 21 ブレード 24 ロータ本体 25 作動室 26 突起(堰止め部材) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heating pump 11 Pump housing 13 Suction port 14 Discharge port 18 Water path 18a Bottom surface 19 Boss 20 Rotor 21 Blade 24 Rotor main body 25 Working chamber 26 Projection (dam member)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 辰幸 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H034 AA01 AA15 BB01 CC03 DD05 EE02  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tatsuyuki Hoshino 2-1-1 Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in Toyota Industries Corporation (reference) 3H034 AA01 AA15 BB01 CC03 DD05 EE02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周に複数のブレードを有するロータ
と、前記ロータを回転可能に収容するハウジングと、前
記ロータの側面に対向して前記ハウジングに形成された
環状の水路と、前記ロータの回転によって吸入口から流
入されるとともに前記水路を経て送られる前記流体に対
して吐出側で絞り作用を与える流体絞り手段とを備えた
流体加熱装置であって、 前記水路の内周側に流体流れを抑える堰止め部材を備え
たことを特徴とする流体加熱装置。
A rotor having a plurality of blades on an outer periphery thereof; a housing rotatably housing the rotor; an annular water passage formed in the housing so as to face a side surface of the rotor; A fluid restricting means for restricting the fluid flowing from the suction port and flowing through the water channel at the discharge side, wherein a fluid flow is suppressed to an inner peripheral side of the water channel. A fluid heating device comprising a dam member.
【請求項2】 請求項1に記載の流体加熱装置であっ
て、前記水路の断面形状において、内周面と外周面に連
なる壁面が円弧状の曲面によって形成されていることを
特徴とする流体加熱装置。
2. The fluid heating device according to claim 1, wherein in a cross-sectional shape of the water channel, a wall surface continuous with an inner peripheral surface and an outer peripheral surface is formed by an arcuate curved surface. Heating equipment.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の流体加熱装置で
あって、前記堰止め部材は前記水路の内周壁面を構成す
るハウジングのボス部外周面から水路内に向かって放射
状に突出された突起であることを特徴とする流体加熱装
置。
3. The fluid heating device according to claim 1, wherein the dam member radially protrudes from an outer peripheral surface of a boss portion of a housing constituting an inner peripheral wall surface of the water channel into the water channel. Fluid heating device, characterized in that it is a projection.
【請求項4】 請求項3に記載の流体加熱装置であっ
て、前記突起の突出高さは、水路幅に対して略1/8に
設定されていることを特徴とする流体加熱装置。
4. The fluid heating device according to claim 3, wherein the protrusion height of the projection is set to approximately 8 of the width of the water channel.
JP2000327368A 2000-10-26 2000-10-26 Fluid heating device Withdrawn JP2002127736A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000327368A JP2002127736A (en) 2000-10-26 2000-10-26 Fluid heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000327368A JP2002127736A (en) 2000-10-26 2000-10-26 Fluid heating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002127736A true JP2002127736A (en) 2002-05-08

Family

ID=18804404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000327368A Withdrawn JP2002127736A (en) 2000-10-26 2000-10-26 Fluid heating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002127736A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009091940A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Mazda Motor Corp Engine crank shaft lubricating device
CN106989061A (en) * 2017-06-07 2017-07-28 明光市留香泵业有限公司 A kind of high-pressure hydraulic pump of built-in back cavity
CN110671809A (en) * 2019-10-23 2020-01-10 潍坊瑞德传动设备有限公司 Fluid mechanical heating device capable of damaging molecular chains

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009091940A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Mazda Motor Corp Engine crank shaft lubricating device
CN106989061A (en) * 2017-06-07 2017-07-28 明光市留香泵业有限公司 A kind of high-pressure hydraulic pump of built-in back cavity
CN110671809A (en) * 2019-10-23 2020-01-10 潍坊瑞德传动设备有限公司 Fluid mechanical heating device capable of damaging molecular chains

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4872456B2 (en) Pump and liquid supply device
EP0511594B1 (en) Impeller in water pump
US7887285B2 (en) Pump and fluid supplying apparatus
JP2002031075A (en) Rotor for heating fluid, fluid heater having the rotor, and fluid heating method
JP2003013898A (en) Axial-flow type fluid machine
US9982539B2 (en) Turbomachines having guide ducts
SE509406C2 (en) Method and apparatus for circulation pumps
US7008177B2 (en) Centrifugal pump with self cooling and flushing features
JP2002127736A (en) Fluid heating device
JP2002029250A (en) Fluid heating device and fluid heating method
JP3980708B2 (en) Impeller of sewage pump and sewage pump
JP2002031089A (en) Fluid heating device
JP2008542612A (en) Pumping unit
JP2002030932A (en) Fluid heating rotor, fluid heating device provided therewith, and method of heating fluid
KR102399502B1 (en) Multi-Type Impeller
JP5119256B2 (en) Device for exhausting heat from components of a liquid pump
JP5481346B2 (en) Centrifugal pump
JP2002138999A (en) Fluid heating device and fluid heating method
US20140134021A1 (en) Pump for a Domestic Appliance
KR970016144A (en) Water pump
JP7299757B2 (en) impeller and centrifugal pump
JP2006506578A (en) Centrifugal pump
CN111503054B (en) A kind of pump
JPH04362297A (en) Water pump
JPH029994A (en) Vortex turbomachinery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061228

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080605