JPS59231357A - 固体摩擦式熱発生装置 - Google Patents

固体摩擦式熱発生装置

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JPS59231357A
JPS59231357A JP58104270A JP10427083A JPS59231357A JP S59231357 A JPS59231357 A JP S59231357A JP 58104270 A JP58104270 A JP 58104270A JP 10427083 A JP10427083 A JP 10427083A JP S59231357 A JPS59231357 A JP S59231357A
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JP
Japan
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inner cylinder
rotor
heat
friction
heat exchange
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JP58104270A
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Takafumi Matsunaga
松永 孝文
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Compressor (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体摩擦式熱発生装置、さらに詳しくは例えば
風力エネルギを熱交換するために用いる固体摩擦式熱発
生装置に関する。
現在、家庭用または農業、牧畜或は水産分野において広
範囲にわたり冷暖房、給湯或は乾燥用として温水の使用
が拡大しており、例えば家庭用の冷暖房、給湯等はもと
より、農業にあっては種々の温室の冷暖房、畜産用とし
ては牧舎の冷暖房と洗浄目的、さらに水産分野において
は、倉庫の冷暖房、乾燥目的に充当されている。
これらの利用対象は、比較的その規模が小さいから、そ
の熱源発生手段も軽便で経費が少い装置が選ばれ、その
典型例として、小規模な風力回転エネルギを回転摩擦運
動に変換し、これによって得られる熱を被加熱流体(水
又はシリコン油)と熱交換させる固体摩擦式熱発生装置
がある。
従来型の固体摩擦式熱発生装置として一般に用いられて
いる構造は、第1図に示すように、円形の外筒1および
内筒2を同心に配置し、内筒2の中心に複数の摩擦板4
を放射状に配置したロータ3(摩擦回転可能な回転部材
)を配設し、前記摩擦板4を内筒2の内周面と当接させ
、ロータ3の回転に伴い摩擦板4と内筒2内周面間の発
生摩擦熱により内、外筒間の熱交換室11を流入口、流
出口8,9を介して流通する被加熱流体(水又はシリコ
ン油)を加熱するように構成されている。
この型式の装置においては、ロータ3の回転が速くなる
と、内筒2と摩擦板4との間で発生する摩擦熱の量が増
大していくが、内、外筒間を流通する流体と高温内筒と
の接触面積が限定されているから、熱の搬送量に限界を
来たし、熱交換率が低下し、ひいては内筒内に密封され
た気体の温度が過度に上昇し、内筒内周面と摩擦板とが
焼付きを起し、ロータの駆動軸の破損につながる危険を
含んでいる。
上記不具合を避けるため、内筒の外壁に放熱フィンを設
けて放熱量の増大を計れば、熱の搬送量は若干増加させ
ることが出来るが、その量には自ら限度があり、反面構
造上の加工費の増大に比し効果的な熱効率の向上は得ら
れなかった。
本発明は発熱源を単なる固体摩擦のみに依存せずに密封
流体の断熱圧縮熱を併せて利用し、構造的には内筒内の
気体の温度上昇を抑制するとともに、搬送熱量を増加さ
せる固体摩擦式熱発生装置を得ることを目的とする。
即ち、本発明の要旨は、対向端に流体入口および流体出
口を有するほぼ円形断面の外筒と、前記外筒の内側にこ
れと同心に内方へ隔たって配置され前記外筒と両側壁と
をもって熱交換室を形成するほぼ相似形断面の内筒を含
む固体摩擦式熱発生装置において、前記内筒内にこれと
偏心配置されかつ内筒内周面と摩擦回転可能な回転部材
と内筒内周面により形成された可変体積室と、前記回転
部材が回転するとき前記可変体積室の体積が増大および
減少するそれぞれの位置に設けられた熱交換用媒体(空
気又は水素ガス)吸入口および排出口と、前記吸入口と
前記排出口を連結しかつ前記熱交換室内に密封配設され
た管部材を有することを特徴とする固体摩擦式熱発生装
置にある。
図面に示す本発明の実施例について以下に本発明の構成
、作用を述べる。
第1図は一般に用いられている従来型固体摩擦式熱発生
装置の構造の概要を示す断面図で、この型式の装置のも
つ不利点は既述のとおりである。
第2図および第3図は、本発明による固体摩擦式熱発生
装置の1実施例の正面および平面それぞれの断面図であ
る。
図示の装置において、円形断面の外筒1および内筒2は
同心的に配置され、相互間に側壁13とによって熱交換
室11を形成する。外筒1にはほぼその直径上に対向し
て被加熱流体(水又はシリコン油)用の流入口8および
流出口9が設けられている。内筒2内(−は、ロータ(
摩擦回転可能な回転部材)3が内筒2の中心と偏心して
配置され、ロータ3には半径方向に放射状に複数の溝を
設け、これらの溝内にそれぞれ摩擦板4が該溝内を摺動
可能に配設される。これらの摩擦板は、内筒内への組付
状態ではその外方端は回転時の遠心力によって適度の押
圧力をもって内筒2の内周面と当接するが、補足的に弱
いばねを介装させることもできる。内筒2とロータ3と
の間には両者の偏心配置によって断面において半月形の
体積室が形成され、ロータ3、従って摩擦板4の一定方
向回転(例えば図の矢印の方向)に伴って内筒2の内周
と内接する摩擦板4との間で可変体積室14がそれぞれ
形成される。ロータ3の回転に伴い形成される可変体積
室14の体積が増大する位置に熱交換用媒体(空気又は
水素ガス)の吸入口5、および体積が減少する位置に熱
交換用媒体(空気又は水素ガス)の排出口6を設ける。
7は熱交換室11内に配設された熱交換パイプであって
、両端を吸入口5および排出口6それぞれに密封連通さ
れ、その中に空気が密封されている。ロータ3と側壁1
3間にはシール10が配設される。
上記構造をもつ本発明による熱発生装置の作用を述べれ
ばつぎのとおりである。
外力による回転駆動(二よって本装置の結合軸12が所
定方向(例えば第2図の矢印の方向)に回転すると、隣
接摩擦板4,4と内筒2の内周面と側壁13との間に形
成された個別の可変体積室14が吸気口5から吸入した
空気を、回転方向に進行するにつれて体積を縮小しつつ
温度の上昇を伴って断熱圧縮し、この空気は内筒2の内
周面と摩擦板4との間に生じた摩擦熱を含みつつ高温状
態で排気口6から熱交換パイプ7内に排出する。この高
温の空気は熱交換室11内に配設された熱交換パイプ7
内を通過する間に被加熱流体(水又はシリコン油)と熱
交換を行い、吸入口5に戻り、再び上記サイクルを反覆
する。この場合、前記空気は可変体積室14と熱交換パ
イプ7によって構成される密封閉鎖回路内に収容される
ことが必要である。即ち、被加熱流体(水又はシリコン
油)は外筒に設けられた流入口8から流入し熱交換室1
1を通過する際に高温の熱交換パイプ7から受熱し、高
温となって流出口9へ、さらに対象負荷装置に送出され
て、所期の目的を達成する。
第4図は、本発明による熱発生装置の別種実施例を示し
、第2,3図の実施例とその構成要旨は同様であり、は
ぼ円形断面、或はほぼ楕円形断面の内、外筒2’、1’
および側壁(図示せず)によって形成された楕円環状室
11′と、内筒2′内に偏心して反対方向に回転する同
形の2個のロータ3′。
3′を内筒内周面および互いに回転接触させる、所謂ル
ーツ型可変体積室14′を有する。この構成により結合
軸により2個のロータ3′が反対方向に回転されると、
内筒内周面との間に連続的に体積の拡張および収縮を反
覆して生ぜしめ、吸入口5′から排出口6′へ媒体を断
熱圧縮しつつ接触周面の発生摩擦熱と相俟って、熱交換
パイプ7′に高温媒体を提供する。なおロータ3′はそ
の回転慣性力を可能な限り小さくするためそれぞれの回
転軸まわりの動i勺平衡を配慮しつつ軽減孔を設ける等
その軽量化が計られる。
本発明は以上の如く構成され、摩擦運動部材間の固体摩
擦によって生じた熱と、可変体積室内め断熱圧縮によっ
て得られた熱により高温化した熱交換媒体(空気又は水
素ガス)を密封閉鎖回路を形成する熱交換パイプを介し
て循環させ、内、外筒間に形成された熱交換室内におい
て被加熱流体(水又はシリコン油)と熱交換させるから
、従来型装置において内筒表面積によって限界となって
いる熱の搬送量を越えて、被加熱流体(水又はシリコン
油)への熱の搬送が可能であるから熱効率が顕著に向上
されるとともに、媒体の循環により内筒内の媒体の累積
蓄熱が解消され、内筒内周面と摩擦板、或はロータとの
焼付きが避けられ、ロータの結合軸に与える損傷の危険
を著しく減少する。なお上述のように熱交換用媒体(空
気又は水素ガス)は組立時に密封閉鎖回路内に封入され
るから熱交換用として漏洩を伴わずに永久的に使用でき
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来如固体摩擦式熱発生装置の1例の断面図
、第2図は本発明による固体摩擦発生装置の1実施例の
正面断面図、第3図は第2図の線A−Aに沿ってとられ
た断面図、第4図は本発明の他の実施例の正面断面図で
ある。 1.1′・・・・・・外筒     2,2′・・・・
・・内筒3、了・・・・・・ロータ    4・・・・
・・・・・摩擦板5、cJ・・・・・・吸入口    
6,6′・・・・・・排出ロア、7′・・・・・・熱交
換パイプ 8.キ・・・・・・流入口9、り・・・・・
・流出口    10  ・・・・・・シール11 、
11’・・・熱交換室   12 ・・・・・・結合軸
13・・・・・・・・・側壁     14.14’・
・・可変体積室手  続  補  正  書  (自発
)昭和58年 7月2’24日 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願 第104270
号2、発明の名称 固体摩擦式熱発生装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (421)株式会社 白木製鋼所 4、代 理 人 住所  東京都港区赤坂1丁目9番20号5、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄、および図面。 6、補正の内容 (1)明細書、第3頁、第11行の「内筒2」を「内筒
2の」に補正する。 (2)同、第4頁、第2行の「ロータ」を「ロータ3」
に、および同頁、第20行の「・・・内筒内周面と」の
次に「摩擦回転可能な回転部材と、」を挿入する。 (3)同、第6頁、第5行の「摩擦板」および「内筒内
」をそれぞれ「摩擦板4」および「内筒2内」に、かつ
同頁、第13行の「摩擦板4」を「隣接摩擦板4,4と
側壁13Jに補正する。 (4)同、第8頁、第11行の「内筒内周面」を「内筒
2′の内周面に、」に、同頁第13行の「より」を「お
いて」に、および同頁第14行の「内筒」を「内筒2′
の」に補正する。 (5)図面の第2図および第4図を別紙のとおりそれぞ
れ補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対向端に流体入口および流体出口を有するほぼ円形
    断面の外筒と、前記外筒の内側にこれと同心に内方へ隔
    たって配置され前記外筒と両側壁とをもって熱交換室を
    形成するほぼ相似形断面の内筒を含む固体摩擦式熱発生
    装置において、前記内筒内にこれと偏心配置されかつ内
    筒内周面と摩擦回転可能な回転部材と、前記摩擦回転可
    能な回転部材と内筒内周面により形成された可変体積室
    と、前記回転部材が回転するとき前記可変体積室の体積
    が増大および減少するそれぞれの位置に設けられた熱交
    換用媒体吸入口および排出口と、前記吸入口と前記排出
    口を連結しかつ前記熱交換室内に密封配設された管部材
    を有することを特徴とする固体摩擦式熱発生装量。 2、前記摩擦回転可能な回転部材が、複数の摩擦板を半
    径方向に摺動可能に収容する複数の放射状溝を有するロ
    ータを含む特許請求の範囲第1項記載の固体摩擦式熱発
    生装置。 3、前記摩擦回転可能な回転部材が、互いに反対方向に
    、かつ内周面と回転接触する2個のロータを含む特許請
    求の範囲第1項記載の固体摩擦式熱発生装置。
JP58104270A 1983-06-13 1983-06-13 固体摩擦式熱発生装置 Granted JPS59231357A (ja)

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JPH0115785B2 JPH0115785B2 (ja) 1989-03-20

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5809992A (en) * 1996-11-28 1998-09-22 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Viscous fluid heater
JP2016084789A (ja) * 2014-10-29 2016-05-19 中国電力株式会社 加温装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5809992A (en) * 1996-11-28 1998-09-22 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Viscous fluid heater
JP2016084789A (ja) * 2014-10-29 2016-05-19 中国電力株式会社 加温装置

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