KR100190956B1 - 비스커스히터 - Google Patents

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KR100190956B1
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    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, 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
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Abstract

[청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야]
본 발명은 점성유체를 시어(shear)에 의해 발열시키고 워터재킷(WJ)내를 순환하는 순환수에 열교환하여 난방열원에 이용하는 비스커스히터에 관한 것이다.
[발명이 해결하려고 하는 기술적 과제]
어느 정도의 발열량을 확보하면서, 차량용엔진 측방향의 탑재공간에 탑재가능한 비스커스히터를 제공한다.
[발명의 해결방법의 요지]
회전자(15)로서, 구동축(14)의 축심으로 부터 반경 R보다 축길이 1의 긴 원통형의 외주면이 있는 것을 채용하고, 워터재킷(WJ)를 회전자(15)의 외주측에만 형성한다.
[발명의 중요한 용도]
차량의 난방장치용 비스커스히터.

Description

비스커스히터
제1도는 실시예의 비스커스히터 종단면도.
제2도는 실시예에 있어서의 엔진회전을 나타내는 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 중앙부하우징 2 : 실린더블록
3,4 : 가스킷 5 : 전면부하우징
6 : 후면부하우징 7 : 발열실
8 : 입수구 9 : 출수구
12,13 : 축받이장치 14 : 구동축
15 : 회전자 WJ : 워터재킷
R : 반경 I : 축길이
[산업상의 이용분야]
본 발명은 점성유체를 시어(shear)에 의해 발열시키고 워터재킷내를 순환하는 순환수에 열교환하여 난방열원에 이용하는 비스커스히터에 관한 것이다.
[종래의 기술]
종래, 일본국 특개평 2-246823호 공보에 차량용 난방장치에 이용되는 비스커스히터가 개시(開示)되어 있다.
이 비스커스히터에서는 전면부 및 후면부하우징이 마주보고 설치된 상태에서 볼트에 의해서 조여지고, 내부에 발열실과 이 발열실의 바깥 영역에 워터재킷을 형성하고 있다.
워터재킷내에서는 순환수가 입수구로부터 들어오고, 출수구로부터 외부의 난방회로로 내보내지도록 순환되고 있다.
전면부하우징에는 축받이장치를 통해서 구동축이 회전가능하도록 지지되고, 구동축에는 발열실내에서 회전가능한 회전자가 고정되어 있다.
발열실의 벽면과 회전자의 외부면은 서로 근접하는 래버린스(Labyrinth)틈을 구성하고, 이들 발열실의 벽면과 회전자의 외부면과의 간극에는 실리콘 오일 등의 점성유체가 넣어진다.
차량의 난방장치에 끼워진 이 비스커스 히터에서는 구동축이 엔진에 의해서 구동되면, 발열실내에서 회전자가 회전운동하기 때문에, 점성유체가 발열실의 벽면과 회전자의 외부면과의 간극에서 시어(shear)에 의해 발열한다.
이 발열은 워터재킷내의 순환수에 열교환되고 가열된 순환수가 난방회로에서 차량의 난방에 제공된다.
[발명이 해결하려고 하는 문제점]
그러나, 상기한 종래의 비스커스히터는 회전자가 구동축의 축심으로 부터의 반경보다 축길이가 짧은 거의 원판형이기 때문에, 회전자의 전후면에 있어서 큰 발열량을 확보하고, 축길이는 짧아지고 외경은 커진다.
이와 같은 비스커스히터는 차량용 엔진이 그 크랭크축과 병행한 측방향으로 탑재공간을 가지는 경우에 있어서도 큰 외경에 의해 그 공간에 탑재할 수 있게 된다.
본 발명의 과제는 어느 정도의 발열량을 확보하면서, 차량용엔진의 측방향의 탑재공간에 탑재 가능한 비스커스히터를 제공하는데에 있다.
[문제점을 해결하고자 하는 수단]
(1) 청구항 1의 비스커스히터는 내부에 발열실 및 그 발열실에 인업하여 순환수를 순환시키는 워터재킷을 형성하는 하우징과, 그 하우징에 축받이장치를 통해서 회전가능하도록 지지된 구동축과, 발열실내에서 그 구동축에 의해 회전가능하도록 설치된 회전자와, 그 발열실의 벽면과 회전자의 외부면과의 간극에 점성유체가 넣어지고, 회전자의 회전운동에 의해 점성유체가 발열되는 비스커스히터에 있어서, 상기한 회전자는 상기한 구동축의 축심으로 부터의 반경보다 축길이가 긴 원통형상의 외주면을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.
이 비스커스히터는 회전자의 외주면에 있어서 큰 발열량을 확보하고 축길이는 길이만 외경이 작게된다.
이 때문에 이 비스커스히터는 어느 정도의 발열량을 확보하면서, 차량용 엔진 측방향의 탑재공간에 밭재될 수 있다.
(2) 청구항 2의 비스커스히터는 청구항 1기재의 비스커스히터에 있어서, 상기한 워터재킷이 회전자의 외주측에만 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 비스커스히터에서는 워터재킷이 회전자의 전후면 측에서 형성되지 않기 때문에 축길이를 보다 길게 하는 일은 없다.
이 때문에 이 비스커스히터는 차량용엔진의 측방향 에그다지 축길이의 탑재공간이 없는 경우에도 그 공간에 탑재할 수 있다.
(3) 청구항 3의 비스커스히터는 청구항 1기재의 비스커스히터에 있어서, 워터재킷은 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 비스커스히터에서는 워터재킷내에서 순환수의 단락과 체류(滯留)를 일으킬 염려가 없다.
이 때문에 이 비스커스히터는 확보된 발열을 충분히 순환수에 열교환하고 아주 적절한 난방효과를 발휘한다.
(4) 청구항 4의 비스커스 히터는 청구항 1기재의 비스커스히터에 있어서, 워터재킷은 순환수가 들어오는 입수구와 그 순환수를 내보내는 출수구를 가지고, 그 입수구 및 그 출수구가 동일 평면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 비스커스히터는 입수구 및 출수구의 제조가 용이함과 동시에 좁은 엔진룸내에 있어서의 수로의 처리가 쉽기 때문에 차량에 탑재함에 있어서의 탑재성이 우수하다.
(5) 청구항(5)의 비스커스히터는 청구항 1기재의 비스커스히터에 있어서, 회전자가 가운데가 비어있는 (中空)형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 비스커스히터는 회전자, 나아가서는 차량전체의 경량화에도 기여한다.
[실시예]
이하, 청구항 1~5의 발명을 구체화한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.
이 비스커스히터는 제1도에 나타내는 것과 같이, 하우징으로써 원통형의 중앙부하우징(1)내에 대략 원통형의 실린더블록(2)이 넣어지고, 중앙부 하우징(1) 및 실린더블록(2)의 전면부 및 후면부에는 가스킷(3),(4)을 통해서 전면부하우징(5) 및 후면부하우징(6)이 접합되어 있다.
실린더블록(2)내에는 발열실(7)이 형성되고, 실린더블록(2)의 외주면에는 나선형으로 돌출되고, 중앙부하우징(1)의 내주면으로 맞닿아서 나선형의 워터재킷(WJ)을 형성하는 리브(2a)가 돌출되어 있다.
또한, 중앙부하우징(1) 또는 실린더블록(2)으로 부터 워터재킷(WJ)내에 돌출하고, 워터재킷(WJ)내를 순환하는 순환수의 접촉면적을 크게하는 핀(fin)이 설치하는 것도 가능하다.
이 리브(2a)는 이러한 핀으로써의 기능을 발휘하고 있다.
중앙부하우징(1)외 외주면의 동일평면내에는 전단에 외부의 도시하지 않은 난방회로로 부터 순환수가 들어오는 흡입구(8)가 돌출되고, 후단에 순환수를 난방회로로 내보내는 출수구(9)가 돌출되어 있다.
이들 입수구(8)와 출수구(9)는 워터재킷(WJ)에 연통되어 있다.
또, 전면부하우징(5)및 후면부하우징(6)에는 축봉장치(10), (11)및 축받이 장치(12), (13)를 통해서 구동축(14)이 회전가능하도록 지지되고, 구동축(14)에는 발열실(7)내에서의 회전가능한 회전자(15)가 넣어져 있다.
이 회전자(15)는 가운데가 비어있는 형상으로 형성된 알루미늄계 합금제이고, 또한, 구동축(14)의 축심으로 부터의 반경(R)보다 축길이(I)가 긴 원통형의 외주면을 이루고 있다.
이러한, 회전자(15)의 외주면과 실린더불록(2)의 내주면 사이에 레버린스 홈을 오목하게 설치할 수도 있다.
발열실(7)의 벽면과 회전자(15)의 외주면과의 간극에는 점성유체로써의 실리콘오일이 넣어져 있다.
이때, 양자간의 용적(容積)전체의 실리콘오일을 개재시키면, 발열에 의해 팽창하는 실리콘오일이 새기 쉽기 때문에, 공기를 20% 의 용량으로 개재시킨다.
구동축(14)의 선단에는 전면부하우징(5)과의 사이에 축받이장치(16)를 통해서 볼트(17)에 의해 고정된 풀리(18)가 설치되어 있다.
그리고, 이 비스커스히터는 제2도에 나타내는 바와 같이, 차량용 엔진(19)의 도시되지 않은 크랭크축과 평행한 방향쪽으로 탑재공간에 고정되고, 풀리(18)가 크랭크축 풀리(20)에 의해 아이들 풀리(21), 언터네트풀리(22), 물펌프 풀리(23) 및 동력 조항 풀리(24)와 함께 엔진(19)에 의해 벨트(25)로 회전되도록 되어 있다.
이상과 같이 구성된 이 비스커스히터에서는 구동축(14)이 풀리(18)를 통해서 엔진에 의해 구동되면, 발열실(7)내에서 회전자(15)가 회전하기 때문에, 실리콘오일이 발열실(7)의 벽면과 회전자(15)의 외주면과의 간극에서 시어에의해 발열한다.
이 발열은 입수구(8)로 부터 들어오는 순환수가 나선형의 워터재킷(WJ)내를 단락이나 체류(滯留)를 일으키지 않고 흐르고, 출수구(9)에 내보내지는 순환수에 충분히 열교환되어, 가열된 순환수는 난방회로에서 차량의 적절한 난방으로 제공된다.
이 때, 점성계수를 μ, 회전자(15)의 반경을 R, 회전자(15)의 축길이를 I, 발열실(7)의 벽면과 회전자(15)의 외부면과의 간극을 δ, 각속도를 ω로 하면, 전후면에 있어서의 발열량 Ｌ1은
이고, 외주면에 있어서의 발열량 Ｌ2
이다.
여기서, 이 비스커스히터는 [반경 R축길이 1]이기 때문에, Ｌ1Ｌ2이고, 회전자(15)의 외주면에 있어서, 큰 발열량 Ｌ2를 확보하도록 되어 있다. 이 때문에 이 비스커스히터는 축길이가 길게 되고 외경은 작게 된다.
단, 축길이는 워터재킷(WJ)이 회전자(15)의 전후면측에는 형성되어 있지 않기 때문에 그다지 길지는 않다.
따라서, 이 비스커스히터는 어느 정도의 발열량 Ｌ1+Ｌ2를 확보하면서, 차량용엔진(19)의 측방향에 그다지 축길이의 탑재공간이 없는 경우에도 그 탑재공간에 탑재가능하다.
또한, 이 비스커스히터는 입수구(8)와 출수구(9)를 중앙부하우징(1)의 외주면에 있어서, 동일 평면내에 돌출 설치되어 있기 때문에 제조가 용이함과 동시에, 좁은 엔진룸내에 있어서 수로의 처리가 쉽기 때문에, 차량의 탑재성이 우수하다.
더욱이, 이 비스커스히터는 회전자(15)가 가운데가 비어있는 중공형으로 형성되어 있기 때문에, 회전자(15), 나아가서는 차량전체의 경량화에도 기여할 수 있는 것이다.
또한, 풀리(18)의 대용으로 전자(電磁)클러치를 사용해서 구동축(14)의 단속단속(斷續)구동을 행해도 좋다.

Claims (5)

  1. 내부에 발열실(7) 및 그 발열실(7)에 인접하여 순환수를 순환시키는 워터재킷(WJ)을 형성하는 하우징과 그 하우징에 축받이장치(12), (13)를 통해서 회전하도록 지지된 구동축(14)과 발열실(7)내에서 구동축(14)에 의해 회전하도록 설치된 회전자(15)를 갖추고, 발열실(7)의 벽면과 회전자(15)의 외부면과의 간극에 점성유체가 넣어져, 회전자(15)의 회전운동에 의해 점성유체가 발열되는 비스커스히터에 있어서, 상기한 회전자(15)는 상기한 구동축(14)의 축심으로 부터 반경(R)보다 축길이(I)이 긴 원통형의 외주면을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 워터재킷(WJ)이 회전자(15)의 외주측에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 워터재킷(WJ)은 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 워터재킷(WJ)은 순환수가 들어오는 입수구(8)와 그 순환수를 내보내는 출수구(9)를 갖추고, 그 입수구(8) 및 그 출수구(9)는 동일 평면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
  5. 상기한 회전자(15)는 가운데가 비어있는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
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