KR19980042051A - 비스커스히터 - Google Patents

Abstract

회전자의 1회전당 발열량을 크게 확보하면서, 회전자의 외면과 발열실의 벽면의 간섭을 방지함과 동시에, 회전자의 치우침을 억제하여 점성유체(Viscous fluid)의 편재(쏠림)로 인한 발열량의 저하와 점성유체의 열화진행을 방지한다.

회전자(15)는 구동축에 상대회전이 불가능하고 축방향으로의 변위가 가능하게 결합되고, 회전자(15)의 전·후끝면(15a)및 (15b)는 회전자의 회전중에 있어서의 점성유체의 압력을 통한 쐐기효과에 의해서 발열실(8)내에서 회전자(15)가 축방향으로 쏠리는 것을 수정하는 쐐기효과 발휘수단(21)을 각각 가지고 있다.

이 쐐기효과 발휘수단은 원둘레방향으로 뻗어 있고, 회전자(15)의 회전방향(p화살표방향)의 반대측을 향해서 바닥부가 점차 얕아지도록 형성된 적어도 3개의 경사오목부(21)이며, 이 각 경사오목부(21)은 회전자(15)의 둘레방향으로 등거리 간격으로 배치되고 회전자(15)의 중심으로부터 반지름방향으로 등거리간격을 둔 위치에 배치되어 있다.

Description

비스커스 히터

본 발명은 점성유체(Viscous fluid)를 전단(shear)에 의해서 발열시켜, 방열실내를 순환하는 순환유체에 열교환하여 난방열원으로 이용하는 비스커스히터에 관한 것이다.

종래에, 일본국 특개평2-246823호 공보에 차량용 난방장치에 이용되는 비스커스히터가 개시되어 있다.

이 비스커스히터에서는 전방부 및 후방부 하우징이 마주보고 설치된 상태로 관통볼트로 체결되고, 내부에는 발열실과, 이 발열실의 외부영역에 워터재킷을 형성하고 있다.

이 워터재킷의 내부에는 순환수가 입수포트에서 취수되어 출수포트로부터 외부의 난방회로로 송출되도록 순환되고 있다.

전방부 하우징에는 축받이장치를 통해서 구동축이 회전가능하게 지지되며, 구동축에는 발열실내에서 회전이 가능한 회전자가 고정되어 있다.

회전자의 둘레가장자리부의 앞뒤끝면과 발열실의 벽면에는 서로 근접하는 래비린드(labyrinth)홈이 각각 형성되어 있으며, 양 레비린드홈은 근소한 틈새(액밀적 간극)를 유지하면서 결합되어 있으며, 발열실내로 밀봉주입된 실리콘오일 등, 점성유체가 이 액밀적 간극(液密的間隙)에 개재하게 된다.

차량의 난방장치에 조립되어 있는 이 비스커스히터에서는 구동축이 엔진에 의해서 구동하게 되면, 발열실내에서 회전자가 회전하기 때문에 발열실내에 밀봉주입되어 상기한 액밀적 간극에 개재하는 점성유체가 전단에 의해서 발열한다.

이 발열은 워터재킷내의 순환수에 열교환되어 가열된 순환수가 난방회로에서 차량의 난방에 제공되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 비스커스히터에서는 회전자의 1회전당의 발열량을 향상시키게 되면, 회전자의 외면이 발열실의 벽면과 간섭되기 쉽다는 사실이 밝혀져 있다.

즉, 제조시의 공차(tolerance)등에 의해서 구동축과 발열실의 축방향의 치수는 완전하게 되지는 않는다.

따라서 상기의 종래 비스커스히터에서는, 회전자가 구동축에 고정되어 있기 때문에 운전시에 있어서, 회전자가 발열실과 축방향에 치수차이를 가진 채, 회전하여 회전자의 외면이 발열실의 벽면과 간섭하기가 쉽다.

한편, 이와같은 간섭을 회피하기 위해 발열실의 벽면과 회전자외면의 액밀적 간극을 확대시키면 점성유체가 전단되기 어렵게 되기 때문에 회전자의 1회전당 발열량이 저하하고 만다.

그래서, 본 출원인은 회전자의 1회전당 발열량을 크게 확보하면서 회전자의 외면과 발열실벽면의 간섭을 방지하도록 하기 위해, 회전자를 구동축에 대하여 상대회전이 불가능하고 축방향으로 변위가 가능하게 끼워 결합한 비스커스히터를 제안출원한 바 있다(일본국 특원평7-232691호)

그러나, 상기한 선출원에 있어서의 비스커스히터에 있어서는, 회전자가 구동축에 대하여 축방향으로 변위가 가능하게 결합되어 있는데서 회전자가 발열실내에서 축방향으로 치우쳐, 그 결과 점성유체가 편재하게 되므로서 발열량이 저하하거나 점성유체가 열화하기쉬운 새로운 문제점이 생겼다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 성안된 것으로서, 회전자의 1회전당의 발열량을 크게 확보하면서 회전자의 외면과 발열실벽면의 간섭을 방지함과 동시에 회전자의 치우침을 억제하여 점성유체의 편재로 인한 발열량의 저하와 점성유체의 열화를 방지하는 문제를 해결하는 것을 기술적과제로 하는 것이다.

도1은 실시형태 1의 비스커스히터의 단면도.

도2는 실시형태 1의 비스커스히터의 회전자의 평면도.

도3은 실시형태1의 비스커스히터의 회전자의 단면도.

도4는 실시형태 1의 비스커스히터의 회전자의 부분 확대단면도이며, 도2의

A-A선에서 본 단면도.

도5는 실시형태 2의 비스커스히터의 단면도.

도6은 실시형태 2의 비스커스히터의 회전밸브를 프론트측으로 부터의

평면도.

도7은 실시형태 2의 비스커스히터의 후부 플레이트등에 있어서, 능력확대

때의 프론트측으로부터의 평면도.

도8은 실시형태 2의 비스커스히터의 후부 플레이트에 있어서, 능력축소때의

프론트측으로부터의 평면도.

도9는 실시형태 2의 비스커스히터에 있어서, 회수통로 및 공급통로의

개폐와, 회전밸브의 회전각도의 관계를 나타내는 타이밍차아트.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

8 발렬실

FW 전방부 방열실(전방부 워터재킷)

RW 후방부 방열실(후방부 워터재킷)

1,2,3,4,.... 하우징

(1.......... 전방부 하우징본체)

(2.......... 전방부 플레이트)

(3.......... 후방부 플레이트)

(4......... 후방부 하우징본체)

13 베어링장치

14 구동축

15 회전자

7 관통볼트

19 외부둘레 원형구멍(관통구멍)

20 내부둘레 원형구멍(관통구멍)

21 경사오목부(쐐기효과발휘수단)

3j 회수구멍(회수통로)

3K 공급구멍(공급통로)

SR 저류실

3b, 3c, 24a 회수통로(3b.....회수오목부, 3c.....제1회수구멍,

24a.....제2회수구멍)

3d, 3e, 24b 공급통로(3d.....공급홈, 3e.....제1공급구멍,

24b.....제2공급구멍)

CR 제어실

(1) 청구항 1의 비스커스히터는 내부에 발열실 및 그 발열실에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실을 형성하는 하우징과, 이 하우징에 축받이장치를 끼워서 회전가능하게 지지된 구동축과, 상기 발열실내에서 상기 구동축에 의해서 회전가능하게 설치됨과 동시에 그 발열실의 벽면의 사이에 액밀적 간극을 형성하는 회전자와, 상기 발열실내에 밀봉주입되고 상기한 액밀적 간극에 개재하여 상기의 회전자의 회전에 의해서 발열되는 점성유체(Viscous fluid)를 갖는 비스커스히터에 있어서,

상기한 회전자(rotor)는 상기 구동축에 상대회전이 불가능하고 축방향으로 변위가 가능하게 끼워 결합되고, 상기 회전자의 전·후끝면은 회전자의 회전중에 있어서의 상기 점성유체의 압력을 통한 쇄기효과에 의해서 상기 발열실내에서 회전자가 축방향으로 치우치는 것을 수정하는 쐐기효과 발휘수단을 각각 갖는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는 구동축이 회전하게 되면, 회전자가 구동축에 상대회전이 불가능하게 끼워결합되어 있기 때문에 발열실내에서 회전자가 회전되고, 액밀적 간극에 있어서의 점성유체의 전단에 의한 발열로 난방을 할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는 제조시의 공차 등으로 인하여 회전자가 발열실과 축방향으로 치수오차를 가지더라도 회전자가 구동축에 축방향으로의 변위가 가능하게 끼워 결합되어 있으므로 상기한 치수오차를 흡수한다.

이 때문에, 이 비스커스히터에서는 회전자의 1회전당 발열량을 향상시키도록 점성유체가 전단되기 쉽게 발열실의 벽면과 회전자의 외면의 액밀적 간극을 어느 정도 축소하여도 회전자의 외면이 발열실의 벽면과 간섭하기 어렵게 된다.

또한, 이 비스커스히터에서는 회전자가 회전하게 되면, 발열실내의 점성유체의 압력을 통한 쐐기 효과에 의해서 발열실내에 있어서의 회전자의 축방향으로의 치우침이 수정된다.

이 때문에 회전자가 구동축에 대하여 축방향으로의 변위가 가능하더라도 회전중에 있어서, 회전자는 항상 발열실내에서 축방향의 거의 중립위치에 유지된다.

따라서 점성유체의 편재로 인해서 발열량이 저하하거나, 점성유체가 열화하기 쉽게 되는 문제점을 해소할 수 있다.

(2) 청구항 2의 비스커스히터는 청구항 1에 기재한 비스커스히터에 있어서, 쐐기효과발휘수단은, 원둘레방향으로 뻗어 있고, 회전자의 회전방향의 반대측을 향해서 저부가 점차로 얕아지도록 형성된 적어도 3개의 경사오목부이며, 그 각 경사오목부는 회전자의 둘레방향으로 등거리간격으로 배치되고, 그 회전자의 중심에서 반지름방향으로 등거리간격을 둔 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는 회전자의 회전중에 있어서, 각 경사오목부와 그 각 경사오목부에 대향하는 발열실의 전·후벽면의 사이에 존재하는 점성유체의 압력은 경사오목부의 가장 깊은 저부에서 가장 낮고, 상기한 가장깊은 저부에서 저부가 얕아지는 방향을 향해서 점차 높아진다.

이 회전자의 전·후양측에 있어서의 점성유체의 압력경사에 의해서, 회전자가 발열실내에서 축방향으로 치우치는 것을 수정하려고 하는 쐐기효과가 발휘된다.

그래서 각 경사오목부는 회전자의 둘레방향으로 등거리간격으로 배치되고, 회전자의 중심에서 반지름방향으로 등거리를 둔 위치에 배치되어 있는데서, 상기한 쐐기효과가 회전자의 둘레방향과 반지름방향으로 균등히 작용하게 되므로 회전자가 구동축의 축심에 대하여 경사하는 것을 방지하면서 회전자를 발열실내에서 축방향의 거의 중심위치에 확실하게 유지하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 이 쐐기효과 발휘수단으로서의 경사오목부는 회전자의 회전에 의해서 상기의 액밀적 간극을 확대변화시키는 기능(후에 설명함)을 발휘할 수 있다.

(3) 청구항 3에 기재한 비스커스히터는 상기 청구항 2에 기재한 비스커스히터에 있어서, 회전자는 축방향전·후로 관통되며, 회전자의 회전에 의해서 액밀적 간극을 확대변화가 가능하게 형성된 관통구멍을 가지며, 각 경사오목부는 상기 관통구멍의 회전자 회전방향의 반대측의 끝가장자리를 모떼기(beveling)하여 회전자의 전·후끝면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기한 액밀적 간극이란, 회전자의 회전에 의해 충분한 발열이 확보될 수 있는 점성유체에 대한 전단력부여공간을 말한다.

이 비스커스히터에서는 관통구멍의 존재에 의해서, 회전자의 외면 및 발열실의 벽면사이의 액밀전 간극이 회전자의 회전에 의해 크게 확대변화하게 되므로, 그 변화에 따라 점성유체에 있어서의 분자의 구속작용이 조장된다.

이 작용에 의해서 회전자의 회전에 따른 점성유체의 종동(從動)회전이 규제되어 점성유체의 전단력이 향상된다.

그리고, 점성유체중에 혼입되어 있는 기체(또는 기포)가 관통구멍내로 모여지게 되므로 회전자의 외면 및 하우징의 벽면사이의 액밀적 간극(상기 관통구멍과 상기 경사오목부이외의 부분의 액밀적 간극), 즉, 발열유효영역에 기체가 거의 존재하지 않게 된다.

이 때문에 보다 효율적으로 점성유체에 전단력을 부여할 수가 있게 된다.

따라서, 점성유체의 전단력 향상에 의해서 점성유체의 발열량을 효과적으로 향상시킬 수가 있게 된다.

또, 관통구멍을 통해서 점성유체가 회전자의 전·후로 유통되므로 회전자의 전·후양측에 있어서의 점성유체의 압력분포가 균일화되고, 점성유체의 양이 회전자의 전방측과 후방측에서 균일화된다.

특히, 관통구멍의 회전자회전방향과 반대측의 끝 가장자리를 모떼기하여 상기한 경사오목부가 형성되어 있으므로, 회전자의 회전중에 점성유체가 관통구멍의 회전자의 회전방향과 반대측의 안쪽끝부에 체류하지 않고 경사 오목부에 안내되어서 유동하기 쉽게 되기 때문에, 회전자의 전·후에 있어서의 점성유체의 유통성이 향상된다.

이 때문에 점성유체의 편재로 인한 발열량의 저하등을 보다 효과적으로 회피할 수가 있다.

(4) 청구항 4에 기재한 비스커스히터는, 청구항 3에 기재한 비스커스히터에 있어서, 관통구멍은 회전자의 전·후끝면의 외부둘레 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기의 외부둘레영역이란, 회전자의 외부지름을 γo이라고 하였을때, 회전자의 중심에서 γo/4이상 떨어진 범위를 말한다.

이 비스커스히터에서는 관통구멍이 회전자의 외부둘레영역에 설치되며, 따라서, 이 관통구멍의 회전자 회전방향과 반대측의 가장자리에 형성된 경사오목부도 회전자의 외부둘레영역에 설치되어 있는 것이므로 상기의 쐐기 효과가 회전자의 외부둘레영역에서 작용하게 된다.

이 때문에, 회전자가 구동축의 축심에 대하여 경사하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.

또, 회전자의 외부둘레영역과 내부둘레영역을 비교할 경우, 외부둘레영역쪽이 축심으로부터의 거리가 크기 때문에 둘레회전속도가 크다.

이 때문에 점성유체의 전단에 의한 마찰토크의 발생에 있어서는 회전자의 내부둘레영역보다 외부둘레영역쪽이 크게 공헌한다.

따라서, 회전자의 외부둘레영역에 관통구멍을 설치하므로서 점성유체의 전단에 의해서 발생하는 마찰토크, 나아가서는 점성유체의 발열량을 보다 효과적으로 증대시킬 수가 있게 된다.

또, 점성유체가 발열실내에서는 불가피적으로 기체도 잔류하고 있다.

이 때문에 비스커스히터를 정지상태로 방치해 두면 점성유체는 자체중량에 의해서 발열실의 하부에 체류하게 되고 발열실내의 상부에는 기체가 존재하게 된다.

특히, 청구항 6 또는 7에 기재한 비스커스히터와 같이 발열실과 연통하는 저류실 또는 제어실을 갖는 형에 있어서는, 보통, 발열실에 있어서의 점성유체의 수용용적과 저류실 또는 제어실에 있어서의 점성유체의 수용용적의 합계한 양보다 적은 량의 점성유체를, 이들 각 실에 수용하고 있기 때문에, 비스커스히터의 정지방치상태에 있어서 더 많은 기체가 발열실의 상부에 존재하게 된다.

이와같이 점성유체가 발열실의 하부에 체류하고 있는 상태에서 비스커스히터를 기동시켰을 경우, 회전자의 회전에 따른 회전자의 전·후끝면과의 마찰저항을 이용하는 것만으로는 점성유체를 발열유효영역의 전체영역(회전자 전체둘레)에 골고루 미치게 하는 데는 시간이 걸리고, 비스커스히터의 동작개시가 늦어지는 문제가 있다.

이점에 있어서, 본 비스커스히터에서는 회전자의 외부둘레영역에 관통구멍이 설치되어 있으므로, 이 관통구멍에 기어펌프등에서 보여지는 오일의 그러올리기 효과도 갖게 할 수 있다.

즉, 비스커스히터의 정지방치상태에 있어서, 회전자의 외부둘레영역에 설치된 관통구멍의 일부는 발열실의 하부에 체류하고 있는 점성유체중에 잠겨있으며 비스커스히터가 구동된 다음 회전자의 회전에 따라서 이 점성유체중에 잠겨있던 관통구멍에 점성유체를 보유하게 하여 발열실의 상부로 그러올릴 수가 있다.

이 때문에 비스커스히터가 기동한 다음, 발열실의 하부에 체류하고 있던 점성유체를 발열유효영역 전체영역으로 신속히 골고루 공급되도록 할 수가 있게 된다.

특히, 회전자의 외부둘레영역에 관통구멍이 설치되어 있으므로, 점성유체의 전단에 의한 마찰토크발생에 크게 공헌하는 회전자 외부둘레영역의 전체둘레에 신속히 점성유체를 골고루 공급할 수가 있다.

따라서, 비스커스히터의 동작개시성능의 향상에 공헌한다.

(5) 청구항 5에 기재한 비스커스히터는 청구항 3 또는 청구항 4에 기재한 비스커스히터에 있어서, 관통구멍은 각이 진 돌기형 각부를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는 각이 진 돌기형 각부에 의해서 점성유체의 분자의 구속작용이 효과적으로 조장되어, 보다 효과적으로 점성유체에 전단력을 부여할 수가 있다.

또, 관통구멍에 일단 모아진 기체가 밖으로 빠져나가기 어렵게 되므로 관통부의 기체저류능력을 높일 수가 있다.

(6) 청구항 6에 기재한 비스커스히터는 청구항 1,2,3,4, 또는 5에 기재한 비스커스히터에 있어서, 하우징에는 발열실과 회수통로 및 공급통로에 의해서 연통되고, 상기 발열실내에 있어서의 점성유체의 수용용적을 초과하는 점성유체를 수용가능한 저류실이 배치설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는 저류실이 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있기 때문에 점성유체의 엄격한 수용량관리가 필요없게 된다.

그리고 회수통로가 발열실의 중앙영역과 연통되어 있는 경우에는, 와이센버그(Weissenferg)효과 및 기체의 이동에 의해서 발열실의 중앙영역에 모아진 점성 유체를 회수통로를 통해서 발열실에서 저류실내로 신속히 회수가 가능함과 동시에, 점성유체를 공급통로에 의해서 저류실에서 발열실내로 공급이 가능하다.

이와 같이 하여, 이 비스커스히터에서는 발열실과 저류실의 사이에서 점성유체를 바꾸어 넣으면서, 충분한 발열량을 발휘하게 하기 위해서 필요한 점성유체의 수용량을 확보할 수 있고, 점성유체의 수용비율의 증대에 수반하는 내압의 상승으로 인한 축봉장치의 축봉능력이 저하하는 것을 방지 할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는 저류실내에 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있으므로 전단되는 점성유체의 량에 여유가 생겨서, 특정 점성유체만을 항상 전단하게 되지 않기 때문에 점성유체의 열화를 지연시킬 수가 있다.

또한, 이 비스커스히터에서는 회전자의 뒷끝면과 발열실의 뒷벽면의 사이의 단면적이 경사오목부의 존재에 의해서 매끄럽게 변화하고 있다.

이와 같이 점성유체의 유로의 단면적이 매끄럽게 변화하므로서, 공급통로를 통해서 저류실에서 발열실로 점성유체가 유입하기 쉽게 된다.

이 때문에, 저류실 및 발열실사이에 있어서의 점성유체의 순환성을 향상시킬 수 있게 되어, 점성유체의 열화를 보다 효과적으로 지연시킬 수가 있다.

그리고, 이 비스커스히터에서는 정지상태로 방치되었을 때, 많은 기체가 발열실의 상방부에 존재하기 때문에 회전자의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치된 관통구멍에 의한 오일의 그러올리기 효과의 작용이 보다 크게 관여한다.

또, 이 비스커스히터에서는 정지방치상태에 있어서 많은 기체가 발열실의 상방부에 존재하기 때문에 회전자의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치된 관통구멍뿐아니라 내부둘레영역에 설치된 관통구멍도 오일의 그러올리기 효과를 발휘할 수 있다.

(7) 청구항 7에 기재한 비스커스히터는 청구항 1,2,3,4, 또는 5에 기재한 비스커스히터에 있어서, 하우징에는 발열실과 연통하는 회수통로와 그 발열실과 연통하는 공급통로와, 상기의 회수통로 및 공급통로와 연통하는 제어실이 형성됨과 동시에 상기 회수통로 및 공급통로가운데 적어도 한쪽이 개폐가 가능하게 되고, 상기 회수통로를 거쳐서 발열실내의 상기한 점성유체를 상기 제어실내로 회수하여 능력축소를 행함과 동시에, 상기 공급통로를 거쳐서 상기 제어실내의 점성유체를 발열실안으로 공급하여 능력확대를 행할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는 하우징에 발열실과 회수통로 및 공급통로에 의해서 연통되는 제어실이 배치되고, 회수통로 및 공급통로가운데 적어도 한쪽이 개폐가 가능하게 되어 있다.

이 때문에 제어실내의 점성유체는 개방되어 있는 공급통로를 거쳐서 발열실내로 공급되며, 발열실의 점성유체는 개방되어 있는 회수통로를 거쳐서 제어실내로 회수될 수 있다.

즉, 회수통로 및 또는 공급통로의 개폐에 따른 점성유체의 회수량과 공급량의 조정에 의해서, 발열실내에 존재하는 점성유체의 량을 조정하여 점성유체의 발열량, 즉 비스커스히터의 능력을 가변(可變)으로 할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는 점성유체를 발열실에서 제어실내로 회수하거나, 반대로 제어실에서 발열실내로 공급하거나 할때, 발열실과 회수통로와 공급통로와 제어실의 합계의 내부용적은 변화하지 않기 때문에 점성유체가 이동하는데 따른 부압(負壓)은 생기지 않는다.

이 때문에 발열실이 대기와 연통되어 있는 경우에 있어서도 점성유체는 새로운 공기와 접촉하는 일이 없고, 또 수시로 공기중의 수분이 보충되는 것도 아니므로 열화나 악영향은 생기기 어렵다.

공급통로는 강제공급수단을 별도로 설치하는 경우에 발열실의 중앙영역과 연통하는 것이 허용되는 이외에는 발열실의 외부둘레영역과 연통되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 발열실의 외부둘레영역에 공급된 점성유체는, 그 와이센버그(Weissen berg)효과에 의해서 발열실의 중앙영역까지 전체영역에 골고루 퍼지기 쉽고, 이에 의해서 발열실의 벽면과 회전자 외면의 액밀적 간극의 발열량이 신속히 증대하기 때문이다.

따라서, 이 비스커스히터는 능력축소가 확실히되어, 장기간 사용후의 발열효율의 저하를 방지 할 수 있다.

그리고 이와같이 확실하게 능력을 제어할 수 있기 때문에 난방이 필요할 때 또는 불필요할 때에 전자클러치를 반드시 필요로하지 않고 난방장치의 저코스트화 또는 경량화를 실현할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는 회전자의 뒷끝면과 발열실의 뒷벽면의 사이의 단면적이 경사오목부의 존재때문에 매끄럽게 변화하고 있다.

이와 같이, 점성유체의 유로의 단면적이 매끄럽게 변화하므로서 공급통로를 통해서 제어실로부터 발열실로 점성유체가 유입되기 쉽게 된다.

이 때문에 능력확대시에는 제어실로부터 발열실로 신속히 점성유체를 공급하여 발열량을 신속히 증대시킬 수가 있게 된다.

또, 이 비스커스히터에서는 정지방치상태에 있어서 많은 기체가 발열실의 상방부에 존재하기 때문에, 회전자의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치된 관통구멍에 의한 오일의 그러올리기 효과의 작용이 보다 크게 관여한다.

또한, 이 비스커스히터에서는 정지방치상태에 있어서 많은 기체가 발열실의 상방부에 존재하기 때문에, 회전자의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치된 관통구멍뿐 아니라, 내부둘레영역에 설치된 관통구멍도 오일의 그러올리기 효과를 발휘할 수 있다.

그리고, 난방이 과도하게 되어 발열량을 감소(능력축소)시키기 위해 발열실내의 점성유체의 량을 감소시켜, 능력축소상태로 운전한 후, 재차 능력축소상태에서 능력확대상태로 복귀시키려고 하는 경우, 발열실내의 점성유체의 량을 능력축소시에 너무과도하게 빼버리게 되면, 특히 회전자의 저속회전시에 있어서 그 복귀성이 저하하는 문제가 있다.

이 문제점에 관해서, 이 비스커스히터에서는 발열실내의 점성유체량이 과소하고 회전자가 저속으로 회전할때라도 회전자의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치된 관통구멍에 의한 그러올리기 효과의 작용에 의해서, 발열실의 하방부에 있는 점성유체를 신속하게 발열유효영역 전체의 영역에 골고루 미치게 할 수 있기 때문에 능력축소상태로부터 능력확대상태로의 복귀성을 향상시킬 수가 있다.

[실시예]

이하에, 각 청구항 기재의 발명을 구체화한 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시형태 1)

이 비스커스히터에서는 도1에 나타내는 바와 같이 용이하게 제조하기 위해서, 전방부 하우징본체(1), 전방부 플레이트(2), 후방부 플레이트(3)및 후방부 하우징본체(4)가 전방부 하우징본체(1)과 전방부 플레이트(2)의 사이에 가스킷(gasket) (5),(6)을 끼워서 각각 적층된 상태로 복수개의 관통볼트(7)로 체결되어 있다.

여기서, 전방부 하우징본체(1)및 전방부 플레이트(2)가 전방부 하우징을 구성하고, 후방부 플레이트(3)및 후방부 하우징본체(4)가 후방부 하우징을 구성하고 있다.

그리고, 전방부 플레이트(2)의 뒷끝면에 저면이 평탄하게 오목형으로 설치된 도려낸 부(2a)는 후방부 플레이트(3)의 평탄한 앞끝면(3a)와 함께 폐쇄상태로 유지된, 단면이 원형상태의 발열실(8)을 형성하고 있다.

또, 전방부 하우징본체(1)의 내면과 전방부 플레이트(2)의 앞끝면이 발열실(8)의 전방부에 인접하는 전방부 방열실로서의 전방부 워터재킷(FW)를 형성하고, 후방부 플레이트(3)의 뒷끝면과 후방부 하우징본체(4)의 내면이 발열실(8)의 후부에 인접하는 후부방열실로서의 후방부 워터재킷(RW)를 형성하고 있다.

후방부 하우징본체(4)의 후면의 외부영역에는 입수포트(9)및 도시하지 않은 출수포트가 인접해서 형성되고, 입수포트(9)와 출수포트는 후방부재킷(RW)에 연통되어 있다.

후방부 플레이트(3)및 전방부 플레이트(2)에는 각각 관통볼트(7)사이에 등거리간격으로 복수의 유동체통로로서의 수로(水路)(10)이 관통설치되며, 전방부 워터재킷(FW)와 후방부 워터재킷(RW)는 상기 수로(10)에 의해서 연통되어 있다.

또, 전방부 플레이트(2)의 돌기(2b)내에는 발열실(8)에 인접하여 축 밀봉장치(12)가 설치되고, 전방부 하우징본체(1)의 돌기(1a)내에는 축받이장치(13)이 설치되어 있다.

이들 축 밀봉장치(12)및 축받이장치(13)을 통해서 구동축(14)가 회전이 가능하게 지지되고, 구동축(14)의 뒷끝에는 도2에 도시하는 바와 같이 축길이보다 구동축(14)의 축중심으로부터의 반지름이 긴,앞,뒤끝면을 갖는 평탄한 원판형의 회전자(15)가 결합되며, 이 회전자(15)는 발열실(8)에서 회전이 가능하게 되어 있다.

또한 회전자(15)의 외부지름 γo는 발열실(8)의 내부지름보다 약간 작게 되어 있다.

또, 회전자(15)의 앞,뒤끝면(15a),(15b)와 발열실(8)의 앞,뒤벽면의 사이의 액밀적 간극의 클리어런스 CL는 각각 0.003 × r_O로 되어 있다.

이 비스커스히터의 특징적구성으로서, 구동축(14)의 뒷끝에는 외부스플라인(spline)(14a)가 형성되고, 이 외부스플라인(14a)에는 회전자(15)의 내부스플라인(15c)가 끼워 결합되어 있다.

이렇게 해서, 회전자(15)는 구동축(14)에 상대회전이 불가능하고, 구동축(14)의 축심에 대하여 경사하고, 축방향으로의 변위가 가능하게 끼워 결합되어 있다.

그리고, 발열실(8)내에는 점성유체로서의 실리콘오일이 밀봉주입되고, 상기한 액밀적 간극에는 이 실리콘오일이 개지되어 있다.

또, 구동축(14)의 선단에는 도시하지 않은 풀리 또는 전자클러치가 설치되어 차량의 엔진에 의해서 밸트로 회전되도록 되어 있다.

또, 이 비스커스히터에서는, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이 회전자(15)의 외부둘레영역에 8개의 외부둘레 원형구멍(관통구멍)(19)가 둘레방향으로 등거리간격으로, 또, 회전자(15)의 중심에서 반지름방향으로 등거리간격을 둔 위치에 형성됨과 동시에, 회전자(15)의 내부둘레 영역부에도 4개의 내부둘레 원형구멍(관통부)(20)이 둘레방향으로 등거리간격으로 형성되어 있다.

이 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)은 회전자(15)의 축방향전후로 관통되어, 회전자(15)의 회전에 의해 상기한 액밀적 간극을 확대변화시키는 관통구멍을 구성한다.

외부둘레 원형구멍(19)는 회전자(15)의 외부지름을 r_o로 하였을 때, 중심이 회전자(15)의 중심에서 0.86 × r_o떨어진 위치에 있으며, 반지름이 0.09 × r_o이다.

한편, 내부둘레 원형구멍(20)은 상기와같이 회전자(15)의 외부지름을 r_o로 하였을 때, 중심이 회전자(15)의 중심에서 0.33 × r_o떨어진 위치에 있으며, 또, 반지름이 0.06 × r_o이다.

또, 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)은 모두 모서리부가 모떼기(beveling)되지 않고, 볼록형 모서리부(19a)및(20a)를 갖고 있다.

그리고, 회전자(15)는 각 외부둘레 원형구멍(19)의 회전자(15)의 회전방향(도 2의 P화살표방향)과 반대측의 끝가장자리를 모떼기(beveling)를 하여 회전자(15)의 전·후끝면(15a),(15b)에 각각 형성된 경사오목부(21)을 갖는다.

각 경사오목부(21)은 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이 원둘레방향으로 뻗어 있고, 회전자(15)의 회전방향과 반대측을 향해서 저부가 점차 얕아지도록 형성되어 있다.

또, 각 경사오목부(21)도 외부둘레 원형구멍(19)와 마찬가지로 회전자(15)의 둘레방향으로 등거리간격으로 배치되고, 또한 회전자(15)의 중심에서 반지름 방향으로 등거리간격을 둔 위치에 배치되어 있다.

또, 각 경사오목부(21)은, 회전자(15)의 회전중에 있어서의 점성유체의 압력을 통한 쐐기 효과에 의해서 발열실(8)내에서 회전자(15)가 축방향으로 치우치는것을 수정하는 쐐기효과발휘수단으로서 기능을 한다.

또, 상기의 둘레 원형구멍(20)이 형성된 회전자(15)의 내부둘레영역에 있어서는, 회전자(15)의 앞끝면(15a)와 축밀봉장치(12)와의 사이에 큰 틈새가 존재하는데, 이틈새는 상기한 액밀적 간극에는 포함되지 않는다.

또, 이 비스커스히터에서는 후방부 하우징 본체(4)의 중앙영역에는 저류실(SR)이 형성되어 있다.

그리고, 후방부 플레이트(3)에는 중앙영역의 상부위치에 회수통로로서의 회수구멍(3j)가 관통설치되어 있다.

또, 후방부 플레이트(3)에는, 중앙영역의 하부위치에 공급구멍(3K)가 관통설치되며, 이 공급구멍(3K)의 아래끝에서 발열실(8)의 아래측 외부영역까지 뻗어 있는 공급홈(3m)이 설치되어 있다.

또한 상기 공급구멍(3K)와 공급홈(3m)에 의해서 공급통로가 구성되고, 이 공급통로는, 점성유체로서의 실리콘오일을 발열실(8)로 공급하기 쉽게 회수구멍(3j)보다 유로의 단면적이 크게 되어 있다.

또, 공급홈(3m)는 회전자(15)와 대응하는 위치보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

차량의 난방장치에 조립되어 있는 비스커스히터에서는, 구동축(14)가 풀리등을 거쳐서 엔진으로 구동되면, 회전자(15)가 구동축(14)에 상대회전이 불가능하게 끼워결합되어 있기 때문에, 발열실(8)내에서 회전자(15)가 회전하고, 실리콘오일이 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면의 액밀적 간극에서 전단에 의해 발열한다.

이 발열은 후방부 워터재킷(RW)내의 순환수에 열교환되고, 가열된 순환수가 난방회로에서 차량의 난방에 제공되게 된다.

이와같은 운전시에 있어서, 엔진의 회전수변화등으로 기인하여 구동축(14)에 직결된 풀리에 불가피적으로 벨트텐숀이 작용하여, 이 벨트텐숀에 의해서 구동축(14)가 이상축(理想軸)에서 불가피적으로 경사한 상태로 회전하게 되는 일이 있다.

또, 제조시의 공차( tolerance ) 등으로 인하여, 구동축(14)와 회전자(15)와의 직각도, 회전자(15)와 발열실(8)의 평행도 및 회전자(15)와 발열실(8)의 축방향의 치수는 완전한 것으로는 될 수가 없다.

그러나, 이 비시코스히터에서는 회전자(15)가 구동축(14)의 축심에 대하여 경사가 가능하게 끼워 결합되어 있기 때문에 이 경사를 흡수하고, 회전자(15)가 축방향으로의 변위가 가능하게 끼워 결합되어 있기 때문에 이 치수차이를 흡수한다. 즉, 회전자(15)의 중심면과, 발열실(8)의 중심면이 거의 일치한다.

이 때문에, 이 비스커스히터에서는 회전자(15)의 1회전당발열량을 향상시킬 수 있도록 실리콘오일이 전단되기 쉽게 발열실 (8)의 벽면과 회전자(15)외면의 액밀적 간극을 어느정도 축소하더라도, 회전자(15)의 외면이 발열실(8)의 벽면과 간섭하기 어렵게 된다.

또한 회전자(15)가 구동축(14)의 축심에 대하여 경사하고, 또는 축방향으로 변위하는 것으로서 회전자(15)의 외면과 발열실(8)의 벽면의 접촉은, 상기한 경사오목부(21)에 의한 쐐기효과로 회전자(15)가 발열실(8)내에서 축방향의 거의 중립위치에 유지되기 때문에, 확실히 회피된다.

따라서, 본 실시형태 1의 비스커스히터는 회전자(15)의 1회전당 발열량을 크게 확보하면서, 회전자(15)의 외면과 발열실(8)의 벽면의 간섭을 방지할 수 있으며, 우수한 난방능력과 내구성을 발휘할 수 있게 된다.

또, 이 비스커스히터에서는 회전자(15)의 회전중에 있어 각 경사오목부(21)과 각 경사오목부(21)에 대향하는 발열실(8)의 전·후벽면(전방부 플레이트의 도려낸부(2a)의 뒷끝면 및 후방부 플레이트(3)의 앞끝면(3a), 이하 동일)과의 사이에 존재하는 점성유체의 압력은, 경사오목부(21)의 가장깊은 저부(21a)에서 가장낮고, 이 가장 깊은 저부(21a)에서 저부가 얕게 되는 방향을 향해서 점점 높아진다.

이 회전자(15)의 전·후양측에 있어서의 점성유체의 압력경사에 의해서, 회전자(15)가 발열실(8)내에서 축방향으로 치우치는 것을 수정하려고하는 쐐기효과가 발휘된다.

그리고 각 경사오목부(21)은 회전자(15)의 둘레방향에 등거리간격으로 배치되고, 회전자(15)의 중심에서 반지름방향으로 등거리 떨어진 위치에 배치되어 있기 때문에, 상기의 쐐기효과가 회전자(15)의 둘레방향 및 반지름방향으로 균등하게 작용하므로, 회전자(15)가 구동축(14)의 축심에 대하여 경사하는 것을 방지하면서, 회전자(15)를 발열실(8)내에서 축방향의 거의 중립위치에 확실히 유지할 수가 있게 된다.

따라서, 점성유체의 편재(偏在)로 인해서 점성유체의 발열량이 저하하거나 점성유체가 열화하기 쉽게 되는 문제점을 해소할 수 있게 된다.

특히, 이 비스커스히터에서는 외부둘레 원형구멍(19)가 회전자의 외부둘레영역에 설치되고, 따라서 이 외부둘레 원형구멍(19)의 회전자(15)의 회전방향과 반대측의 가장자리에 형성된 경사오목부(21)도 회전자의 외부둘레영역에 설치되어 있기 때문에 상기한 쐐기 효과가 회전자의 외부둘레영역에서 작용하게 되는 것이다.

이 때문에 회전자(15)가 구동축(14)의 축심에 대하여 경사하는 것을 보다 확실하게 방지할 수가 있게 된다.

또, 이 비스커스히터에서는 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)의 존재에 의해서, 발열실(8)의 전·후벽면과 회전자(15)의 전·후끝면(15a),(15b)와의 사이의 액밀적 간극이 둘레방향에 있어서 변화하고 있으며, 이 액밀적 간극이 회전자(15)의 회전에 의해서 크게 확대변화하므로, 그 변화에 의해서 점성유체에 있어서의 분자의 구속작용이 조장된다.

이 작용으로 인해서 회전자(15)의 회전에 따른 점성유체의 종동회전이 규제되고, 점성유체의 전단력이 향상된다.

특히, 이 비스커스히터에서는 회전자(15)의 외부둘레영역의 소정범위에 소정크기의 외부둘레 원형구멍(19)가 형성되어 있기 때문에, 마찰토크의 발생에 크게 기여하는 외부둘레영역에 있어서, 외부둘레 원형구멍(19)에 의해서 극히 효과적으로 점성유체에 전단력을 부여할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는, 점성유체중에 혼입되어 있는 기체가 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)내에 모아지기 때문에, 발열유효영역인 회전자(15)의 외면과 발열실(8)의 전·후벽면의 사이의 액밀적 간극(외부둘레 원형구멍(19), 내부둘레 원형구멍(20)및 경사오목부(21)이외의 부분의 간극)에 기체가 거의 존재하지 않게 된다.

이 때문에, 더욱 효과적으로 점성유체에 전단력을 부여할 수가 있게 된다.

그리고, 상기한 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)은 각각 모가난 볼록형 모서리부(19a),(20a)를 갖고있으므로 이들 모서리부가 모떼기되어서 둥글게 된 경우와 비교하여 점성유체의 분자구속작용을 효과적으로 조장시킬 수가 있고 더욱 효과적으로 점성유체에 전단력을 부어할 수가 있다.

또, 외부둘레 원형구멍(19)또는 내부둘레 원형구멍(20)안에 모아진 기체가 밖으로 빠저나가지 못하므로 이들 기체의 저류능력이 높아저서 상기한 바와 같이 점성유체의 전단력향상에 공헌할 수 있게 된다.

또, 이와같은 외부둘레 원형구멍(19), 내부둘레 원형구멍(20)및 경사오목부(21)의 존재에 의해, 발열유효영역은 축소하는 것으로 되지만 상기한바 점성유체의 분자구속작용에 의해서 전단력을 현저히 향상시킬 수가 있기 때문에 발열량은 효율적으로 향상된다.

상기한 바와 같이, 이 비스커스히터에서는, 발열유효영역을 확대하지 않고, 발열량을 더욱 향상시킬 수가 있게 된다.

또한, 회전자(15)에는 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)이 형성되어 있으므로 점성유체를 회전자(15)의 전·후에 유통시킬 수가 있다.

특히 외부둘레 원형구멍(19)의 회전자(15)의 회전방향과 반대측의 끝가장자리를 모떼기하여 상기한 경사오목부(21)이 형성되어 있어, 회전자(15)의 회전중에, 점성유체가 외부둘레 원형구멍(19)의 회전자(15)회전방향과 반대측 내부끝부에 체류하지 않고 경사오목부(21)에 안내되어 유동하기 쉽게 되기 때문에 회전자(15)의 전·후에 있어서의 점성유체의 유통성이 향상된다.

이 때문에, 회전자(15)의 전·후양측에 있어서의 점성유체의 압력분포를 균일화할 수 있게 되어, 점성유체의량이 회전자(15)의 전방측 및 후방측에서 균일화된다.

따라서, 점성유체의 편재로 인한 발열량의 저하 등을 효과적으로 회피할 수 있다. 또, 이 비스커스히터에서는, 회전자(15)의 외부둘레영역에 외부둘레 원형구멍(19)가 설치되어 있으므로 이 외부둘레 원형구멍(19)에 오일을 그러올리는 효과를 갖게 할 수 있다.

즉, 비스커스히터의 정지방치상태에 있어서, 회전자(15)의 외부둘레영역에 설치된 외부둘레 원형구멍(19)의 일부는 발열실(8)내에 불가피적으로 잔류하는 기체의 존재에 의해서 발열실(8)의 하부에 자체중량으로 체류하고 있는 점성유체중에 잠겨 있으며, 비스커스히터의 구동후 회전자(15)의 회전에 따라서 그 점성유체가운데 잠겨 있던 외부둘레 원형구멍(19)에 점성유체를 보유하게하여 발열실(8)의 상부에 들어올릴 수가 있다.

이 때문에 비스커스히터의 기동 후, 발열실(8)의 하부에 체류하고 있는 점성유체를 발열유효영역의 전역에 신속히 골고루 미치게 할 수가 있게 되어, 비스커스히터의 작동개시성능의 향상에 기여한다.

또, 이 비스커스히터에서는 발열실(8)내에 있어서의 점성유체의 수용용적을 초과하는 점성유체를 저류실(SR)이 수용할 수 있기 때문에, 점성유체의 엄격한 수용량 관리가 필요없게 된다.

그리고 저류실(SR)을 발열실(8)의 중앙영역과 연통시키고 있기 때문에, 와이센버그 효과 및 기체의 이동에 의해서 발열실(8)의 중앙영역에 모아진 점성유체를 회수통로(3j)를 통해서 발열실(8)에서 저류실(SR)내에 수용이 가능함과 동시에, 점성유체를 공급통로(3K)에 의해서 저류실(SR)에서 발열실(8)의 외부둘레영역으로의 공급이 가능하다.

이렇게 하여, 이 비스커스히터에서는 발열실(8)과 저류실(SR)의 사이에서 점성유체를 갈아 넣으면서, 충분한 발열량을 발휘하기 때문에 필요한 점성유체의 수용량을 확보할 수 있게 됨과 동시에 점성유체의 수용비율의 증대에 따라서 축밀봉장치(12)의 축 밀봉능력이 저하하는 것을 방지 할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는, 저류실(SR)내에 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있으므로, 전단되는 점성유체의 량에 여유가 생겨서 특정한 점성유체만을 계속전단하게 되는 것이 아니기 때문에, 점성유체의 열화를 지연시킬 수 있게 된다.

또한, 이 비스커스히터에서는, 회전자(15)의 뒷끝면(15b)와 발열실(8)의 뒷벽면의 사이의 단면적이 경사오목부(21)의 존재에 의해서 매끄럽게 변화하고 있다.

이와같이 점성유체의 유로의 단면적이 매끄럽게 변화하게 되므로서, 공급통로를 통해서 저류실(SR)에서 발열실(8)로 점성유체가 유입하기 쉽게 된다.

이 때문에 저류실(SR)및 발열실(8)사이에 있어서의 점성유체의 순환성을 향상시킬수가 있으며, 점성유체의 열화를 보다 효과적으로 지연시킬 수가 있게 된다.

또한, 이 비스커스히터에서는, 정지방치상태에 있어서, 많은 기체가 발열실(8)의 상방부에 존재하고 있기 때문에, 회전자(15)의 외부둘레영역에 설치된 외부둘레 원형구멍(19)에 의한 오일의 그러올리는 효과의 작용이 보다 크게 관여한다. 또, 이 비스커스히터에서는 정지방치상태에 있어서 많은 기체가 발열실(8)의 상부에 존재하고 있기 때문에, 회전자(15)의 외부둘레 원형구멍(19)뿐 아니라 내부둘레 원형구멍(20)도 오일의 그러올리기 효과를 발휘한다.

(실시형태 2)

본 실시형태의 비스커스히터는 도 5, 도 7, 및 도 8에 도시하는 바와 같이 후방부 플레이트(3)의 앞끝면(3a)에 발열실(8)의 중앙영역과 대면하는 회수오목부(3b)가 오목하게 설치되고, 회수오목부(3b)의 바깥쪽의 위치에 있어서 제1회수구멍(3c)가 뒷끝면까지 관통설치되어 있다.

또, 이 후방부 플레이트(3)의 앞끝면(3a)에는, 회수오목부(3b)의 아래측 외부쪽에서 발열실(8)의 아래측 외부영역까지 공급홈(3d)가 뻗어 있다.

상기 공급홈(3d)의 안쪽의 위치에 있어서, 제1공급구멍(3e)가 역시 뒷끝면까지 관통설치되어 있다.

이들, 공급홈(3d)및 제1공급구멍(3e)는, 점성유체로서의 실리콘오일을 발열실(8)에 공급하기 쉽게, 제1회수구멍(3c)보다 폭이나 지름이 크게 설정되어 있다. 이와같은 공급홈(3d)는 회전자(15)와 대응하는 위치보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 후부 플레이트(3)의 앞끝면(3a)에는 회수오목부(3b)의 상부측 바깥쪽에서 발열실(8)의 상부측 바깥영역까지 기체통로의 일부를 구성하는 기체홈(3f)가 뻗어 있으며, 기체홈(3f)의 안쪽의 위치에 있어서 기체통로의 잔여부를 구성하는 기체구멍(3g)가 역시 뒷끝면까지 관통설치되어 있다.

또, 도 5에 도시하는 바와 같이 후방부 하우징본체(4)에는 가스킷(6)과 맞접하는 제1리브(4a)가 링형태로 돌출설치되어 있으며, 후방부 플레이트(3)의 뒷끝면과 후방부 하우징본체(4)의 제1리브(4a)보다 바깥측의 내면이 발열실(8)의 후부에 인접하는 후방부 방열실로서의 후방부 워터재킷(RW)를 형성하고 있고, 후방부 플레이트(3)의 뒤끝면과 후방부 하우징본체의 제1리브(4a)보다 안쪽의 내면이 제1회수구멍(3c), 제1공급구멍(3e)및 기체구멍(3f)와 연통하는 제어실(CR)을 형성하고 있고, 후방부 플레이트(3)의 뒷끝면과 후방부 하우징본체(4)의 제1리브(4a)보다 안쪽의 내면이 제1회수구멍(3c), 제1공급구멍(3e) 및 기체구멍(3g)와 연통하는 제어실(CR)을 형성하고 있다.

후방부 하우징본체(4)의 제어실(CR)내에는 제2리브(4b)가 링형태로 돌출설치됨과 동시에, 제2리브(4b)의 중앙에 밸브축(22)가 회전이 가능하게 유지되고 있다.

제2리브(4b)에는 온도감응형 액튜에이터(actuater)로서의 바이메털 나선형스프링(bimetal spiral spring)(23)의 외부끝이 걸려 있고, 상기 바이메털나선형스프링(23)의 안끝은 밸브축(22)에 걸려 있다.

이 바이메텔나선형 스프링(23)은, 설정된 난방온도의 지나친 강,약에 따른 변위를 위한 소정의 온도가 설정되어 있다.

또, 밸브축(22)의 앞끝에는 단일의 제1, 제2밸브수단으로서의 원판형 회전밸브(24)가 고정되어 있다.

이 회전밸브(24)는 제2리브(4b)의 앞끝면을 받침면으로하는 가세수단으로서의 접시형스프링에 의해서 제1회수구멍(3c)및 제1공급구멍(3e)의 제어실(CR)측의 개방구를 폐쇄하는 방향으로 압박되고 있다.

상기 회전밸브(24)에는 도 6에 도시하는 바와 같이 회전밸브(24)의 회전각도에 따라 제1회수구멍(3C)또는 제1공급구멍(3e)와 연통이 가능한 아크형(arc)의 제2회수구멍(24a)및 제2공급구멍(24b)가 관통설치되어 있다.

제2공급구멍(24b)는 실리콘오일을 발열실(8)로 공급하기 쉽게, 제2회수구멍(24a)보다 연통면적이 크게 설정되어 있다.

이렇게 하여, 회수오목부(3b), 제1회수구멍(3c)및 제2회수구멍(24a)가 회수통로를 구성하고, 공급홈(3d), 제1공급구멍(3e)및 제2공급구멍(24b)가 공급통로를 구성하고 있다.

이와 같은 비스커스히터에서는 회수통로(3b)등과 공급통로(3c)등의 개폐를 가능하게 하면서 축의 길이가 짧게 되어 있다.

또한, 실리콘오일은 항시 바이메털나선형스프링(23)의 거의가 잠길 정도로 제어실(CR)내에도 개재되어 있다.

다만, 발열실(8)과 회수통로(3b)등과 공급통로(3d)등과 제어실(CR)에는 상기 실리콘오일이 개재되어 있는 외에 조립시에 불가피적으로 다소의 공기가 잔류되어 있다.

그 밖의 구성에 있어서는 상기한(실시형태 1)과 동일하다.

이 비스커스히터에서는, 도 5에 도시하는 구동축(14)가 엔진에 의해서 구동되면, 발열실(8)내에서 회전자(15)가 회전하기 때문에 실리콘오일이 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면의 액밀적 간극에서 전단에 의해 발열한다.

이 발열은 전방부및 후방부 워터재킷(FW),(RW)내의 순환유체로서의 순환수로 열교환되어, 가열된 순환수가 난방회로에서 차량의 난방에 제공되게 된다.

이 동안, 회전자(15)가 회전상태대로라면, 발열실(8)내의 실리콘오일은 와이센버그 효과에 의해 중앙영역으로 집합하려고 한다.

특히, 상기와 같은 형태의 발열실(8)및 회전자(15)의 채용에 의해서, 실리콘오일은 축심과 직각의 액체면의 면적이 크므로 상기의 와이센버그 효과는 확실히 생기게 된다.

여기서 제어실(CR)내의 실리콘오일의 온도가 낮으면, 난방은 과약(過弱)이기 때문에 도 7에 나타내는 바와 같이 바이메털나선형스프링(23)이 벨브축(22)를 통해 회전밸브(24)는 도면의 좌측으로 회전하고 있다.

이때에는, 제1회수구멍(3c)와 제2회수구멍(24a)는 연통하지 않고, 제1공급구멍(3e)와 제2공급구멍(24b)가 연통되고 있다.

즉, 도9(그래프는 모식적인 것이다.)의 회전각도 -A。와같이, 회수통로(3b)등이 제어실(CR)내에서 폐쇄되고, 동시에 공급통로(3d)등이 제어실(CR)내에 개방되어 있다.

이 때문에, 발열실(8)내의 실리콘오일은 회수오목부(3b), 제1회수구멍(3c)및 제2회수구멍(24a)를 거쳐서는 제어실(CR)내로 회수되지 않는다.

또, 제어실(CR)내에 회수되어 있던 실리콘오일은 제2공급구멍(24b), 제1공급구멍(3e)및 공급홈(3d)를 거쳐서 발열실(8)내로 공급된다.

이때, 도 5에 도시하는 바와 같이 제어실(CR)내의 실리콘오일이 발열실(8)의 앞벽면과 회전자(15)의 앞끝면(15a)의 사이에 내부둘레 원형구멍(20)을 거쳐서 송출되기 쉽다.

그리고 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면의 액밀적 간극에 실리콘오일이 공급되게 되면 상기한바 불가피적인 공기는 실리콘오일에 밀려서 발열실(8)의 상방에서 기체홈(3f)및 기체구멍(3g)를 거쳐서 제어실(CR)로 이동하여, 기포는 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면의 액밀적 간극에 거의 존재하지 않게 된다.

이 때문에, 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면사이의 액밀적 간극의 발열량이 중대하여(능력확대)난방이 강해지게 된다.

다른 한편, 제어실(CR)내의 실리콘오일의 온도가 높아지면 난방이 과강(過强)이 되고 있는 상태이기 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 바이메털나선형스프링(23)이 밸브축(22)를 통해서 회전밸브(24)를 도면중 우측으로 약간 회전시킨다.

이에 의해서, 제1회수구멍(3c)와 제2회수구멍(24a)가 연통하며, 동시에 제1공급구멍(3e)와 제2공급구멍(24b)는 연통하지 않게 된다.

즉, 도 9의 회전각도 +A。와같이 회수통로(3b)등이 제어실(CR)내에 개방되며, 동시에 공급통로(3d)등이 제어실(CR)내에서 폐쇄된다.

이 때문에 발열실(8)내의 실리콘오일은 회수오목부(3b), 제1회수구멍(3c)및 제2회수구멍(24a)를 거쳐서 제어실(CR)내로 회수된다.

이때, 도 5에 나타내는 바와 같이, 발열실(8)의 앞벽면과 회전자(15)의 사이의 실리콘오일이 내부둘레 원형구멍(20)을 거쳐서 제어실(CR)로 회수되기 쉽다.

또, 제어실(CR)내로 회수된 실리콘오일은 제2공급구멍(24b), 제1공급구멍(3e), 공급홈(3d)를 거쳐서는 발열실(8)내로 공급되지 않는다.

그리고, 제어실(CR)에 실리콘오일이 회수되게 되면, 상기한 바, 불가피적인 공기는 실리콘오일에 밀려서 제어실(CR)의 상부에서 기체홈(3f)및 기체구멍(3g)를 거쳐서 발열실(8)로 이동하고, 기포가 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면의 액밀적 간극에 존재하게 된다.

이 때문에 발열실(8)의 벽면과 회전자(15)의 외면의 액밀적 간극의 발열량이 감소하여(능력축소), 난방이 약하게 된다.

따라서, 본 비스커스히터는 간이한 구성으로 비스커스히터내부의 물성변화에 의해서 능력의 축소와 확대를 확실하게 할 수가 있다.

이 때문에 난방의 필요, 불요에 있어서 클러치를 반드시 필요로 하지 않으며, 또한 능력의 변화를 위한 외부의 입력을 필요로하지 않기 때문에, 난방장치의 저코스트화, 경량화를 실현할 수가 있다.

또, 이 비스커스히터에서는, 실리콘오일을 발열실(8)에서 제어실(CR)내로 회수하거나, 반대로 실리콘오일을 제어실(CR)에서 발열실(8)내로 공급하거나 할 때, 밀폐상태인 발열실(8)과 회수통로(3b)등과 공급통로(3d)등과 제어실(CR)의 합계의 내부용적은 변화하지 않기 때문에 실리콘오일이 이동한데 따른 부압(負壓)이 생기지 않는다.

이 때문에 실리콘오일이 새로운 공기와 접촉하지 않고, 또 수시로 공기중의 수분이 보충되는 것도 아니므로, 열화나 악영향을 일으키기 어렵다.

따라서, 이 비스커스히터는 장기간 사용후, 즉 내구후의 발열효율의 저하가 방지된다. 또한, 단일의 회전밸브(24)를 채용하여 동기 제어하고 있기 때문에 부품점수의 삭감이 가능한 장점을 갖는다.

또, 축의 길이가 짧기 때문에 차량등에로의 탑재성이 우수하다.

더우기, 본 비스커스히터에서는 회전자(15)의 외부둘레영역에 외부둘레 원형구멍(19)및 경사오목부(21)이 설치됨과 동시에 내부둘레영역에 내부둘레 원형구멍(20)이 설치되어 있기 때문에 상기의 실시형태 1의 비스커스히터와 마찬가지로 이들 외부둘레 원형구멍(19), 내부둘레 원형구멍(20)및 경사오목부(21)에 의한 작용효과를 나타낸다.

즉, 이 비스커스히터는 외부둘레 원형구멍(19)의 존재로 인해서, 점성유체에 있어서의 구속작용의 조장, 외부둘레 원형구멍(19)등으로의 점성유체중의 기체집중에 의한 점성유체의 전단력향상 및 오일의 그러올리기효과에 의한 작동개시성능의 향상의 효과를 나타낸다.

또, 경사오목부(21)의 존재로 인해서, 회전자(15)가 구동축(14)의 축심에 대하여 경사하는 것을 방지하면서 회전자(15)를 발열실(8)내에서 거의 중립위치에 확실하게 유지할 수가 있게 된다.

또한, 외부둘레 원형구멍(19), 내부둘레 원형구멍(20)및 경사오목부(21)의 존재에 의해서, 회전자(15)의 전·후에 있어서의 점성유체의 유통성이 향상되기 때문에 점성유체의 편재로 인해 발열량이 저하하는 것을 효과적으로 회피할 수가 있다.

또한, 이 비스커스히터에서는 제어실(CR)이 설치되어 있는 관계로, 정지방치상태에 있어서 많은 기체가 발열실(8)의 상방부에 존재하게 되기 때문에 제어실(CR)가 설치되어 있지 않은 비스커스히터와 비교하여 회전자(15)의 외부둘레측면에 설치된 경사오목부(21)에 의한 오일의 그러올리기 효과의 작용이 보다 크게 관여한다.

또, 이 비스커스히터에서는 회전자(15)의 뒷끝면(15b)와 발열실(8)의 후벽면의 사이의 단면적이 경사오목부(21)의 존재로 인해서 매끄럽게 변화하고 있다.

이와같이 점성유체의 유로의 단면적이 매끄럽게 변화하므로서, 공급통로를 통해서 제어실(CR)에서 발열실(8)로 점성유체가 유입하기 쉽게 된다.

이 때문에 능력확대시에 제어실(CR)에서 발열실(8)로 신속히 점성유체를 공급하여 발열량을 신속히 증대시킬 수가 있다.

또한, 이 비스커스히터에서는 발열실(8)내의 점성유체량이 과소하고 또, 회전자(15)가 저속으로 회전하고 있더라도 회전자(15)의 외부둘레영역에 설치된 외부둘레 원형구멍(19)에 의한 오일의 그러올리기효과의 작용에 의해서 발열실(8)의 하부에 있는 점성유체를 신속히 발열유효영역의 전체영역에 골고루 미치게 할 수 있으므로 능력축소상태에서 능력확대상태에로의 복귀성을 향상시킬 수가 있다.

또한 상기 실시형태 1및 2에서는 저류실(SR)또는 제어실(CR)등의 부오일실을 하우징에 설치한 형태의 비스커스히터에 대하여 설명하였으나, 이들 부오일실을 갖지않은 비스커스히터에 본발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.

또, 상기 실시형태 1및 2에 있어서, 상기한 풀리대신에 전자클러치를 사용하여 구동축(14)의 단속구동을 하여도 좋다.

또, 상기 실시형태 1 및 2 에 있어서, 상기한 풀리대신에 전자클러치를 사용하여 구동축(14)의 단속구동을 하여도 좋다.

또, 상기 실시형태 1및 2에 있어서 관통구멍으로서 외부둘레 원형구멍(19)및 내부둘레 원형구멍(20)을 채용하였으나, 관통구멍의 형태는 원형으로 한정되는 것이 아님은 물론, 관통구멍을 설치하지 않아도 좋다.

본 발명의 비스커스히터는 회전자의 1회전당 발열량을 크게 확보하면서, 회전자의 외면과 발열실의 벽면의 간섭을 방지할 수 있으며 우수한 난방능력과 내구성을 발휘한다.

또한, 본 발명의 비스커스히터는 간이한 구성으로 비스커스히터내부의 물성변화에 의해 능력의 축소 및 능력의 확대를 확실하게 할 수 있으므로, 난방의 필요, 불필요의 경우에 있어서 전자클러치를 반드시 필요로 하지 않으며 또, 능력의 변화를 위해서 외부입력을 필요로 하지 않기 때문에 난방장치의 저코스트화 및 경량화를 실현할 수 있다.

(추가설명)

상기한 바, 실시형태 1과 2에서, 다음과같은 발명을 파악할 수 있다.

(a) 내부에 발열실 및 이 발열실에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실을 형성하는 하우징과, 이 하우징에 축받이장치를 통해서 회전이 가능하게 지지된 구동축과, 상기 발열실내에서 상기 구동축에 의해 회전이 가능하게 설치됨과 동시에 발열실의 벽면의 사이에 액밀적 간극을 형성하는 회전자와, 상기 발열실내에 밀봉주입되어 상기한 액밀적 간극에 개재하여 상기 회전자의 회전에 의해 발열되는 점성유체를 갖는 비스커스히터에 있어서, 상기한 하우징에는, 발열실과 회수통로 및 공급통로에 의해서 연통되고, 상기 발열실내에 있어서의 점성유체의 수용용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있는 저류실이 배치되고, 상기한 회전자의 전·후끝면가운데 적어도 한쪽은 원둘레방향으로 뻗어 있고 회전자의 회전방향의 반대측을 향해서 저부가 점차로 얕아지도록 형성된 경사오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 비스커스 히터.

(b) 내부에 발열실 및 이 발열실에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실을 형성하는 하우징과, 이 하우징에 축받이장치를 통해서 회전이 가능하게 지지된 구동축과, 상기 발열실내에서 상기 구동축에 의해 회전이 가능하게 설치됨과 동시에 발열실의 벽면의 사이에 액밀적 간극을 형성하는 회전자와, 상기 발열실내에 밀봉주입되어 상기한 액밀적 간극에 개재하여 상기 회전자의 회전에 의해 발열되는 점성유체를 갖는 비스커스히터에 있어서, 상기한 하우징에는, 발열실과 연통하는 회수통로와 발열실과 연통하는 공급통로와, 상기 회수통로 및 공급통로와 연통하는 제어실이 형성됨과 동시에 상기회수통로 및 공급통로 가운데 적어도 한쪽이 개폐가 가능하게 되어, 상기 회수통로를 거쳐서 발열실내의 상기한 점성유체를 상기 제어실내로 회수하여 능력축소를 하고, 상기 공급통로를 거쳐서 제어실내의 상기 점성유체를 발열실내로 공급하여 능력확대를 할 수 있도록 구성되며, 상기 회전자의 전·후 끝면가운데 적어도 한쪽은 원둘레방향으로 뻗어 있고, 회전자의 회전방향의 반대측을 향해서 저부가 점점 얕아지도록 형성된 경사오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.

또, 상기의 (a)또는 (b)에 기재한 비스커스히터에서는, 회전자가 구동축에 축방향으로 변위가 가능하게 결합되어 있는 것은 필수의 요건은 아니며, 회전자가 구동축에 축방향으로의 변위가 가능하게 결합되어 있거나, 혹은 회전자가 구동축에 압박삽입등으로 고정되어 있어도 좋다.

(c) 회전자는, 축방향 전·후로 관통괴고, 회전자의 회전에 의해 액밀적 간극을 확대변화시킬 수 있도록 형성된 관통구멍을 가지며, 경사오목부는 상기의 관퉁구멍의 회전자 회전방향의 반대측의 끝가장자리를 모떼기(beveling)하여 회전자의 전·후끝면가운데 적어도 한쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로하는 상기(a)또는(b)에 기재한 비스커스히터.

(d) 상기의 관통구멍은 회전자의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기(c)에 기재한 비스커스히터.

(e) 상기의 관통구멍은 각이진 볼록형각부를 갖는 것을 특징으로 하는 상기(c)또는(d)에 기재한 비스커스히터.

상기(a)또는(b)에 기재한 비스커스히터는 저류실 또는 제어실등의 부오일실을 하우징에 갖는 형의 비스커스히터에 있어서, 부오일실로부터 발열실에로의 점성유체의 유입성을 향상시키는 것을 해결할 기술과제로 하는 것이다.

즉, 공급구멍을 통해서 부오일실에서 발열실로 점성유체가 유입하는 경우, 공급구멍과 회전자의 뒷끝면 및 발열실의 뒷벽면사이의 간극의 단면적의 차이가 크면, 유로단면적의 급격한 변화에 의해, 그 유입성이 저하된다.

그 결과, 점성유체의 순환성이 저하하고, 나아가서는 점성유체의 열화진행을 초래한다.

또, 제어실을 설치한 능력가변형 비스커스히터에 있어서는, 능력확대시에 점성유체의 발열실에로의 공급이 지연되어 발열량을 신속히 증대시킬 수가 없게 된다.

이에 대하여, 상기한(a)또는(b)에 기재한 비스커스히터에서는 회전자의 전·후끝면가운데 적어도 한쪽은 원둘레방향으로 뻗어 있고, 회전자의 회전방향의 반대측을 향해서 저부가 점점 얕게 되도록 형성된 경사오목부를 갖는 것으로서, 회전자의 전·후끝면가운데 적어도 한쪽과, 이에 대향하는 발열실의 전·후벽면가운데 어느 한쪽의 사이의 단면적이, 경사오목부의 존재에 의해서 매끄럽게 변화하고 있다.

이와같이 점성유체의 유로의 단면적이 매끄럽게 변화하므로서 공급통로를 통해서 부오일실에서 발열실로 점성유체가 유입하기 쉽게 된다.

따라서, 발열실 및 부오일실 사이에 있어서의 점성유체의 순환성이 향상되어, 점성유체의 열화를 지연시킬 수가 있다.

또, 능력가변형의 상기(b)에 기재한 비스코히터에 있어서는, 능력확대시에, 제어실에서 발열실로 점성유체를 신속히 공급할 수가 있으므로, 점성유체의 발열량을 신속히 증대시킬 수가 있게 된다.

또한, 회전자의 앞끝면에만 경사오목부를 설치하는 경우는, 상기한 실시형태 1또는 2에 나타내는 바와 같이 발열실의 뒷벽면(후방부프레이트(3)의 앞벽면(3a))에 공급구멍(3K 또는 3e)에서 발열실의 외부영역까지 뻗어 있는 공급홈(3m 또는 3d)를 설치하여, 공급구멍에서 공급홈을 통해서 발열실의 외부영역까지 점성유체를 보내고, 회전자의 외부둘레측면과 발열실의 내부둘레측면의 사이의 간극을 통해서 회전자의 앞측에 점성유체를 송급할 수 있도록 할 수 있다.

Claims (7)

1. 내부에 발열실(8)및 그 발열실에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실(FW, RW)을 형성하는 하우징(1,2,3,4)과, 이 하우징에 축받이장치(13)를 통해서 회전이 가능하게 지지된 구동축(14)과, 상기 발열실(8)내에서 상기 구동축(14)에 의해서 회전이 가능하게 설치됨과 동시에 발열시(8)의 벽면의 사이에 액밀적 간극을 형성하는 회전자(15)와 상기 발열실(8)내에 밀봉주입되고 액밀적 간극에 개재하여 회전자의 회전으로 발열되는 점성유체를 갖는 비스커스히터에 있어서,

   상기한 회전자(15)는 구동축(14)에 상대 회전이 불가능하고, 또한 축방향으로의 변위가 가능하게 끼워결합되며, 회전자(15)의 전·후끝면은 회전자의 회전중에 있어서의 점성유체의 압력을 통한 쐐기효과에 의해서 상기 발열실(8)내에서 회전자가 축방향으로 치우치는 것을 수정하는 쐐기효과발휘수단(21)을 갖는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 쐐기 효과 발휘수단(21)은, 원둘레방향으로 뻗어 있으며, 회전자(15)의 회전방향의 반대측을 향해서 저부가 점점 얕게 되도록 형성된 적어도 3개의 경사오목부(21)이며, 각 경사오목부(21)는 회전자(15)의 둘레방향으로 등거리간격을 두고 배치되고, 상기 회전자의 중심에서 반지름방향으로 등거리 간격을 둔 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회전자(15)는 축방향으로 전·후로 관통되고, 회전자의 회전에 의해 액밀적 간극이 확대변화가 가능하게 형성된 관통구멍(19),(20)을 가지며, 상기한 각 경사오목부(21)는, 관통구멍의 회전자 회전방향의 반대측 끝가장자리를 모떼기(beveling)하여 회전자의 전·후끝면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 관통구멍은 회전자(15)의 전·후끝면의 외부둘레영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기의 관통구멍은 모가난 볼록형 각부를 갖는 것을 특징으로하는 비스커스히터.
6. 제1항 내지 제5항에 있어서,

   상기한 하우징에는, 발열실(8)과 회수통로(3j)및 공급통로(3K)에 의해서 연통되고, 상기 발열실내에 있어서의 점성유체의 수용용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있는 저류실(SR)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
7. 제1항 내지 제5항에 있어서,

   상기 하우징에는, 발열실(8)과 연통하는 회수통로(3j)와, 상기 발열실과 연통하는 공급통로(3K)와, 상기 회수통로 및 공급통로와 연통하는 제어실(CR)이 형성됨과 동시에, 상기 회수통로 및 공급통로가운데 적어도 한쪽이 개폐가능하게 되어, 상기 회수통로를 거쳐서, 발열실(8)내의 점성유체를 상기 제어실(CR)내로 회수하여 능력을 축소시킴과 동시에, 공급통로를 거쳐서, 제어실(CR)내의 점성유체를 발열실(8)내로 공급하여 능력을 확대시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.