KR19980042688A

KR19980042688A - 비스커스히터

Info

Publication number: KR19980042688A
Application number: KR1019970062330A
Authority: KR
Inventors: 모로이다카히로; 반다카시; 기타니후미히코; 사토쓰토무
Original assignee: 이소가이지세이; 가부시키가이샤도요다지도숏키세이사쿠쇼
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1997-11-24
Publication date: 1998-08-17
Also published as: DE19752321A1; JPH10151937A; JP3567655B2; US5871149A; DE19752321C2

Abstract

점성유체가 열화(degradation)나 악영향을 받지 않고, 또한 발열량을 확보하는 관점에서 발열실의 전,후벽면과 회전자의 전,후끝면의 간극을 작게 유지하면서 전방부 또는 후방부 발열실내의 점성유체가 양호하게 순환할 수 있는 비스커스히터를 제공한다.

발열실(8)을 밀폐상태로하고, 후부플레이트(3) 및 후부하우징본체(4)에 간극의 용적을 초과하는 실리콘오일을 수용가능하게 저류실(SR)을 배치하고, 발열실(8)과 저류실(SR)을 회수구멍(3a) 및 공급구멍(3b)에 의해서 연통시킨다. 회수구멍(3a)는 발열실(8)의 외부둘레영역과 접속되어 발열실(8)내의 실리콘오일을 저류실(SR)로 회수하고, 공급구멍(3b)는 발열실(8)의 중앙영역과 접속되어 저류실(SR)내의 실리콘오일을 발열실(8)내로 공급한다.

Description

비스커스히터

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

종래, 일본국 실개평3-98107호 공보에 능력가변 비스커스히터가 개시되어 있다.

이 비스커스히터에서는 전부 및 후부하우징이 마주보고 설치된 상태로 나사결합되고, 그 내부에 발열실과, 이 발열실의 외부영역에 워터재킷을 형성하고 있다.

상기 워터재킷내에는 순환수가 입수포트로부터 취수되고 출수포트에서 외부의 난방회로로 송출되도록 순환되고 있다.

전부 및 후부하우징에는 축받이 장치를 끼워서 구동축이 회전이 가능하게 지지되며, 구동축에는 발열실내에서 회전이 가능한 회전자(rotor)가 고착되어 있다.

발열실의 벽면과 회전자의 외면은 서로 근접하는 축방향의 래비린드(laby linth)홈을 구성하고, 이들 발열실의 벽면과 회전자의 외면사이의 간극에는 실리콘오일등 점성유체가 개재하게 된다.

또, 이 비스커스히터의 특징적구성으로서, 전부 및 후부하우징의 아래쪽에는 내부에 다이아프램(diaphragm)을 구비한 상,하커버가 설치되고, 상부커버와 다이아프램에 의해서 제어실이 구획되어 있다.

발열실은 전부 및 후부하우징의 상부 끝에 관통설치된 관통구멍에 의해 대기와 연통되어 있고, 상,하커버에 설치된 연통관에 의해서 제어실과 연통되어 있으며, 다이아프램은 매니폴드(manifold)부압(負壓)과 코일스프링 등에 의해서 제어실의 내부용적을 조정할 수 있게 되어 있다.

차량의 난방장치에 조립된 이 비스커스히터에서는 구동축이 엔진으로 구동하게 되면, 발열실내에서 회전자가 회전하기 때문에, 점성유체가 발열실의 벽면과 회전자의 외면 사이의 간극에서 전단되어 발열한다.

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

여기서, 이 비스커스히터의 능력변화는 상기한 공보에 의하면, 다음과 같은 작용을 하는 것으로 되어 있다.

즉, 난방이 과도한 경우, 매니폴드(manifold)부압으로 다이아프램을 아래쪽으로 변위시켜서 제어실의 내부용적을 확대시킨다.

이에 의해서, 발열실내의 점성유체가 제어실내로 회수되기 때문에, 발열실의 벽면과 회전자의 외면사이의 간극의 발열량이 감소되어 난방이 약해지는 것으로 되어 있다.

반대로, 난방이 지나치게 약할 경우, 기압조정구성 및 코일스프링의 작용으로 다이아프램을 위쪽으로 변위시켜서 제어실의 내부용적을 축소시킨다.

이에 의해서, 제어실의 점성유체는 발열실내로 송출되기 때문에 발열실의 벽면과 회전자의 외면사이의 간극에 있어서의 발열량이 증대하여 난방이 강해지는 것으로 되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 능력가변형 비스커스히터에서는, 점성유체를 발열실에서 제어실로 회수할 때, 이에 따른 발열실내의 부압(負壓)을 관통구멍으로부터 도입되는 새로운 공기로 상쇄하고 있다.

점성유체는 이와같이 능력축소때마다 새로운 공기와 접촉하게 되므로서 산화열화가 진행되기 쉽고, 또, 수시로 공기중의 수분이 보충되는 꼴이 되어, 그 수분으로 인한 악영향(토크저하)을 받는다.

이 점에 있어서는, 본 발명자 등이 앞서 제안한 비스커스히터(일본국 특원평 7-217035호)에 있어서는, 발열실을 밀폐상태로 하고 있기 때문에, 발열실에 개재되어 있는 점성유체가 새로운 공기와 접촉하지 않고, 또한, 수시로 공기중의 수분이 보충되지도 않으므로 열화나 악영향을 받지 않는다.

그러나, 발열실내의 점성유체는 회전자가 회전되고 있는 상태일 경우, 액면과 직각으로 회전되기 때문에, 축중심 둘레에 집합하는 와이센버그효과(Weissen - berg Effect)가 일어난다.

이 와이센버그 효과는 법선(normal line)응력효과에 의해서 일어난다고 생각되고 있다.

다른 한편, 발열실내의 점성유체는 그 사이에 축중심으로부터 멀어지는 원심력도 생긴다.

발명자들의 실험결과에 의하면, 이들 와이센버그효과와 원심력에 의한 영향이란, 다음과 같은 거동을 나타내는 것으로 명백해 졌다.

즉, 구동축의 회전수가 비교적 낮은 동안에는 도6(A)에 나타내는 바와 같이, 와이센버그 효과 W가 지배적이며, 거의 이 와이센버그효과 W에 의해서 발열실내에서 점성유체의 순환이 행해지고 있다.

그리고, 구동축의 회전수가 점차 높아지게 되면, 도 6(B),(C)에 나타내는 바와 같이 원심력에 의한 영향 C가 크게 되어, 와이센버그 효과 W와 원심력에 의한 영향 C에 의해 발열실내에서 점성유체의 순환이 행해진다.

그리고, 구동축의 회전수가 비교적 높은 동안에는 도 6(D)에 나타내는 바와 같이 원심력에 의한 영향 C가 지배적이며, 거의 이 원심력에 의한 영향 C에 의해 발열실내에서 점성유체의 순환이 이루워진다.

여기서, 상기한 제안에 따른 비스커스히터에 있어서는, 발열실의 전부벽면과 회전자의 전부끝면의 간극에 의해서만 전부발열실내의 점성유체가 순환되고, 발열실의 후부벽면과 회전자의 후부끝면의 간극에 의해서만 후부발열실내의 점성유체가 순환하게 되어 있는 바, 발열량을 확보하기 위해서는 이들 간극은 극히 작게 형성되어야 할 필요때문에 상기와 같은 순환이 원활히 이루워지기가 어렵다.

이와 같은 경우, 둘레속도가 큰 외부둘레영역의 점성유체는 상한이 없이 고온화되기 쉽고, 따라서, 내열환계를 넘어서 열화하고, 나아가서는 비스커스히터 전체로서 장기간에 걸쳐서 안정된 발열효율을 확보할 수 없게 된다.

본 발명의 과제는, 점성유체의 열화나 악영향을 받지 않으면서 발열량을 확보한다는 관점에서 발열실의 전,후벽면과 회전자의 전,후끝면의 간극을 작게 유지하면서, 전부 또는 후부발열실내의 점성유체가 양호하게 순환할 수 있는 비스커스히터를 제공하는데 있다.

도1은 실시형태 1의 비스커스히터의 종단면도.

도2는 실시형태 1의 비스커스히터의 II - II화살표시 단면도.

도3은 실시형태 1의 비스커스히터의 III - III화살표시 단면도.

도4는 실시형태 1의 비스커스히터에 있어서의 후부플레이트이 후면도.

도5는 실시형태 2의 비스커스히터에 있어서의 도 1과 같은 세로로본

단면도.

도6은 발열실내의 점성유체의 순환하는 상태를 나타내는 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2,3,4 하우징(1...전부하우징본체, 2,3...구획부재

(2...전부플레이트, 3...후부플레이트), 4...후부하우징본체)

8 발열실

FW,RW 방열실(FW : 전부워터재킷, RW : 후부워터재킷)

9,10 축받이장치

12 구동축

13 회전자(rotor)

SR 저류실

3a,3c 회수통로(회수구멍(3a : 외부둘레회수구멍,3c : 중앙회수구멍)

3b 공급통로(공급구멍)

2c,3d 이송수단(홈부(2c : 전홈부, 3d : 후홈부))

8a 연통부

2b,3f 격리벽(rib)

(1) 청구항 1에 기재한 비스커스히터는 내부에 발열실 및 그 발열실에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실을 형성하는 하우징과, 이 하우징에 축받이 장치를 끼워서 회전이 가능하게 지지된 구동축과, 상기 발열실내에서 구동축에 의해 회전이 가능하게 설치된 회전자와, 상기 발열실의 벽면과 회전자의 외면의 간극에 개재되어 상기 회전자의 회전에 의해 발열되는 점성유체를 갖는 비스커스히터에 있어서, 상기한 발열실은 밀폐상태로 되며, 하우징에는 상기한 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있는 저류실이 배치되고, 상기 발열실과 저류실은 발열실의 외부둘레영역과 접속되어 발열실내의 점성유체를 상기 저류실로 회수하는 회수통로와, 발열실의 중앙영역과 접속되어 저류실내의 점성유체를 발열실로 공급하는 공급통로에 의해서 연통되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는, 발열실의 외부둘레영역과 저류실이 회수통로에 의해 연통되어 있다. 발열실의 외부둘레영역에서는 중앙영역에 비해서 둘레 속도가 크기 때문에 점성유체가 열팽창하여 고압상태로되어 있으며, 발열실의 외부둘레영역과 저류실의 압력차이 때문에 발열실내의 점성유체는 그 회수통로에 의해 저류실로 신속히 회수된다. 또, 이 비스커스히터에서는, 발열실의 중앙영역과 저류실이 공급통로에 의해 연통되어 있다. 발열실의 중앙영역에서는 외부둘레영역에 비해서 둘레속도가 작기 때문에 점성유체가 열수축하여 저압상태로 되어 있으며, 발열실의 내부둘레영역과 저류실의 압력차이 때문에 저류실내의 점성유체는 그 공급통로에 의해 발열실로 신속히 공급된다. 이 때문에, 발열량을 확보하기 위해서 발열실의 전,후벽면과 회전자의 전,후끝면의 간격을 작게 유지하더라도, 전부 및 후부발열실의 적어도 한쪽에 있어서 순환이 행해진다. 이와같이, 둘레속도가 큰 외부둘레영역의 점성유체는 중앙영역에 순환되어 상한이 없이 고온으로 되는 것을 회피할 수 있기 때문에, 내열한계를 넘어 열화하지 않고, 나아가서는 비스커스히터전체로서 장기간에 걸쳐서 안정된 발열효율을 확보할 수 있다.

또, 이 비스커스히터에서는, 발열실이 밀폐상태이기 때문에, 발열실에 개재되어 있는 점성유체가 새로운 기체와 접촉하는 일이 없고, 또 수시로 기체중의 수분이 보충되는 것이 아니기 때문에 열화나 악영향을 받지 않는다. 또한, 이 비스커스히터에서는, 저류실내에 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있으므로, 전단되는 점성유체의 양에 여유가 생겨서 특정한 점성유체만을 항상 전단하게 되지 않기 때문에, 점성유체의 열화를 지연시킬 수 있게 된다. 이같이하여, 이 비스커스히터에서는, 발열실과 저류실 사이에서 점성유체를 확실하게 교환하면서 충분한 발열량의 발휘와, 충분한 축 밀봉능력의 확보가 실현된다. 또, 이 비스커스히터에서는, 저류실이 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있기 때문에, 점성유체의 엄격한 수용량관리가 필요없게된다.

(2) 청구항 2에 기재한 비스커스히터는, 청구항 1의 비스커스히터에 있어서, 회수통로는 발열실의 개방구위치가 지름방향이 다른 복수의 것으로 된 것을 특징으로 한다. 이 비스커스히터에서는, 구동축의 회전수가 비교적 낮은 동안에는 중앙영역의 회수통로가 와이센버그효과를 이용하고, 구동축의 회전수가 높게되면 외부둘레영역측의 회수통로가 원심력을 이용할 수 있기 때문에, 구동축의 회전수에 상관없이 발열실내의 점성유체를 저류실로 확실하게 회수할 수가 있다.

(3) 청구항 3에 기재한 비스커스히터는, 청구항 1 또는 2에 기재한 비스커스히터에 있어서, 발열실은 외부둘레측에 회전자의 전,후벽면측을 연통시키는 연통부를 가지며, 외부둘레영역의 회수통로는 이 연통부에 개방되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 비스커스히터에서는, 발열실에 있어서의 회전자의 전,후벽면측의 점성유체가 상기 연통부에 의해서 상호 연계된다. 여기서, 연통부가 점성유체의 순환량이 많은 발열실의 외부둘레측에 위치하며, 연통부의 압력이 발열실의 내부둘레에 비해서 큰 상태이기 때문에, 이 경향은 특히 구동축의 회전수가 높아짐에 따라서 원심력이 크게작용하는 동안에 크다. 그리고, 외부둘레영역의 회수통로가 이 연통부에 개방되어 있기 때문에, 저류실이 발열실의 전방 또는 후방에 위치하는 경우에도, 회전자의 전,후벽면측에 있는 점성유체를 상기 저류실로 회수하기가 용이하다.

(4) 청구항 4에 기재한 비스커스히터는, 청구항 3에 기재한 비스커스히터에 있어서, 발열실의 내부벽면 및 회전자의 끝면중 적어도 한쪽에는 상기 발열실내의 점성유체를 내부둘레영역으로부터 외부둘레영역으로 이송하는 이송수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는, 발열실내의 점성유체가 이송수단에 의해서 내부둘레영역에서 외부둘레영역으로 이송되기 때문에, 발열실의 외부둘레영역의 압력을 높이기 쉽다. 이 때문에 점성유체의 순환성이 향상된다.

(5) 청구항 5의 비스커스히터는, 청구항 4에 기재한 비스커스히터에 있어서, 상기의 이송수단은 발열실의 내부벽면에 오목하게 설치된 홈부로 이루어지며, 이 홈부는 연통부에 접속되도록 내부둘레측에서 외부둘레측으로 뻗어있는 것을 특징으로 한다. 이 비스커스히터는, 청구항 4의 수단을 구체화한 것이다. 즉, 이 비스커스히터에서는, 홈부가 내부둘레측에서 외부둘레측으로 뻗어있기 때문에 중앙영역의 점성유체가 효과적으로 외부둘레영역에 이송된다. 그리고 점성유체는 계속하여 연통부를 통해서 효과적으로 순환된다.

(6) 청구항 6의 비스커스히터는, 청구항 5에 기재한 비스커스히터에 있어서, 회수통로는 상기 홈부에 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는, 홈부내로 이송되는 점성유체가 회수통로에 직접 도입되게되기 때문에 발열실내의 점성유체가 더욱 신속하게 저류실로 회수되어 보다 효과적으로 순환하게 된다.

(7) 청구항 7의 비스커스히터는, 청구항 1, 2, 3, 4, 5 또는 6에 기재한 비스커스히터에 있어서, 발열실과 방열실이 구획부재로 구획되며, 이 구획부재에는 순환유체의 유로를 구획하는 격리벽이 설치되고, 회수통로는 이 격리벽내에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 비스커스히터에서는, 하우징내에 있어서의 방열실의 용적을 충분히 확보할 수 있게 된다.

(실시예)

이하, 각 청구항에 기재한 발명을 구체화한 실시형태 1, 2를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

(실시형태 1)

실시형태 1의 비스커스히터에서는 청구항 1, 청구항 3 내지 7을 구체화하고 있다.

즉, 이 비스커스히터에서는 도 1에 도시하는 바와 같이, 전부플레이트(2)와 후부플레이트(3)이 그 사이에 O형링(5)를 끼고 전부하우징본체(1)내에 수용되고, 전부하우징본체(1)은 O형링(6)을 끼고 복수개의 관통볼트(7)에 의해서 후부하우징본체(4)에 폐쇄되어 있다.

여기서, 전부플레이트(2) 및 후부플레이트(3)은 구획부재이다.

전부플레이트(2)의 뒷끝면에 원형으로 오목하게 설치된 오목부는 후부플레이트(3)의 앞끝면과 함께 발열실(8)을 형성하고 있다.

또, 전부플레이트(2)의 전면외부둘레측에는 원형아크형태의 휜(fin)(2a)가 전방으로 돌출되어 있고, 각 휜(2a)의 양끝부사이에는 상방을 향해서 격리벽으로서의 리브(2b)가 뻗어 있으며, 전부플레이트(2)의 전면 외부둘레측과 전부하우징본체(1)의 내면외부둘레측에서 발열실(8)의 전방부에 인접하는 전부방열실로서의 전부워터재킷(FW)를 형성하고 있다.

한편, 후부플레이트(3)의 후면외부둘레측에도 도 4에도 도시하는 바와 같이 원형아크형태의 휜(3e)가 후방으로 돌출되어 있으며, 각 휜(3e)의 양끝부의 사이에는 상방을 향해서 격리벽으로서의 리브(3f)가 뻗어 있고, 후부플레이트(3)의 후면 외부둘레측과 후부하우징본체(4)의 내면의 외부둘레측에서 발열실(8)의 후부에 인접하는 후부방열실로서의 후부워터재킷(RW)를 형성하고 있으며, 후부플레이트(3)의 후면내부둘레측과 후부하우징본체(4)의 내면내부둘레측이 저류실(SR)을 형성하고 있다.

전부하우징본체(1)의 외부둘레면에는 입수포트(1a) 및 출수포트(1b)가 인접하여 형성되고, 입수포트(1a)와 출수포트(1b)는 전부 및 후부워터재킷(FW),(RW)에 연통되어 있다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이 전부플레이트(2)의 돌기부(boss)(2d)에는 발열실(8)에 인접하는 축봉장치에 내장하는 축받이장치(9)가 설치되고, 전부하우징본체(1)의 돌기부(1c)에는 그리스밀봉주입식 축받이장치(10)이 설치되며, 이들 축받이장치(9),(10)에 의해서 구동축(12)가 회전가능하게 지지되어 있다.

또, 전부하우징본체(1)의 돌기부(1c)에는 전자클러치(MC)가 장착되어 있다.

여기서, 전자클러치(MC)에서는 돌기부(1c)에 축받이 장치(21)을 끼고 풀리(22)가 회전이 가능하게 지지됨과 동시에 풀리(22)내에 위치하도록 여자코일(23)이 설치되어 있다.

그리고 구동축(12)에 볼트(24)를 나사결합시킴과 동시에 키(25)를 눌러 넣어서 허브(26)이 고정되고, 허브(26)은 고무부(27) 및 플렌지(28)을 끼워서 아머튜어(29)와 고정되어 있다.

풀리(22)는 도시하지 않은 차량의 엔진에 의해 벨트로 회전하도록 되어 있다.

구동축(12)의 후단부에는 발열실(8)내에서 회전이 가능한 평판형태의 회전자(13)이 압입되어 있다.

여기서, 전부플레이트(2)의 오목부는 회전자(13)의 외부지름보다 큰 내부지름으로 오목하게 설치되어 있기 때문에 발열실(8)의 내부둘레면은 회전자(13)의 외부둘레면과 함께 회전자(13)의 전,후벽면측을 연통시키는 연통부(8a)를 형성하고 있다.

이와 같은 연통부(8a)는 전부플레이트(2)에 오목부를 간단히 오목하게 설치하는 것만으로 형성된다.

그리고, 후부플레이트(3)에는 도 2에도 도시하는 바와 같이 후부발열실(8)측이 개구하고, 후부발열실(8)의 중앙영역 상부에서 회전자(13)의 상부외부둘레를 향해서 직선형으로 뻗어 있는 후부이송수단으로서의 후홈부(3d)가 오목하게 설치되어 있다.

이 후홈부(3d)는, 회전자(13)의 지름방향에 대하여 두점사슬선으로 나타내는 회전자(13)의 회전방향전방측으로 경사되어 있으며, 회전자(13)의 외부지름을 넘어서 뻗어 있기 때문에, 그 바깥끝이 연통부(8a)로 개방되어 있다.

또, 이 후홈부(3d)의 바깥끝이며, 회전자(13)의 회전방향 전방끝에는 도 1 및 도 4에도 도시하는 바와 같이 저류실(SR)의 상부까지 굴절하면서 관통하는 회수통로로서의 회수구멍(3a)가 리브(3f)내에 관통설치되어 있다.

이렇게 하여, 이 비스커스히터에서는 후부플레이트(3) 및 후부하우징본체(4)내에 있어서 후부워터자켓(RW)의 용적을 충분히 확보하고 있다.

또, 후부플레이트(3)에는 후부발열실(8)의 중앙영역하부에서 저류실(SR)까지 관통하는 공급통로로서의 공급구멍(3b)가 후부끝면까지 관통설치되어 있다.

다른 한편, 전부플레이트(2)에는 도 3에도 도시하는 바와 같이 후부발열실(8)측이 개구하고, 전부발열실(8)의 중앙영역상부에서 회전자(13)의 상부외부둘레를 향해서 직선형으로 뻗어 있는 전부이송수단으로서의 전홈부(2c)가 오목하게 설치되어 있다.

이 전홈부(2c)는 회전자(13)의 지름방향에 대하여 회전자(13)의 회전방향전방측으로 경사되어 있으며, 회전자(13)의 외부지름을 넘어서 뻗어 있기 때문에 그 바깥끝이 연통부(8a)에 개방되어 있다.

그리고, 도 1에 도시하는 저류실(SR) 및 발열실(8)의 벽면과 회전자(13)의 외면의 간극에는 공기와 함께 점성유체로서의 실리콘오일이 개재되어 있다.

여기서, 이 비스커스히터에서는 저류실(SR)이 간극의 용적을 초과하는 실리콘오일을 수용할 수 있기 때문에 실리콘오일의 엄격한 수용량 관리가 필요없게 되는 것이다.

차량의 난방장치에 조립되어 있는 이 비스커스히터에서는 구동축(12)가 전자클러치(MC)를 통해서 엔진에 의해 구동되면, 발열실(8)내에서 회전자(13)이 회전하기 때문에, 실리콘오일이 발열실(8)의 벽면과 회전자(13)의 외면의 간극에서 전단에 의해 발열된다.

그리고, 이 발열은 전부 및 후부의 워터재킷(FW), (RW)내에 있는 순환유체로서의 순환수에 열교환되고, 가열된 순환수가 난방회로에서 차량의 난방에 제공되게 되는 것이다.

이때, 이 비스커스히터에서는 엔진의 회전수가 낮아서 구동축(12)의 회전수가 비교적 낮게 회전자(13)이 회전하게 되는 상태대로라면, 발열실(8)내의 실리콘오일은 원심력보다 지배적인 와이센버그 효과에 의해 중앙영역에 집합하려고 한다.

특히, 상기와 같은 형태의 발열실(8) 및 회전자(13)의 채용에 의해서 실리콘오일은 축심과 직각의 액면의 면적이 크기 때문에, 이 와이센버그 효과는 확실하게 발생하게 되는 것이다.

그래서, 전부발열실(8)의 중앙영역의 실리콘오일은 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전자(13)의 회전에 의해 전홈부(2c)를 통해서 외부둘레영역으로 이송된 후, 연통부(8a)에 유도된다.

또, 후부발열실(8)의 중앙영역의 실리콘오일도 도 2에 도시하는 바와 같이 회전자(13)의 회전에 의해 후홈부(3d)를 통해서 외부둘레영역에 이송된 후, 연통부(8a)로 도입된다.

이렇게 하여, 발열실(8)에 있어서의 회전자(13)의 전,후벽면측의 실리콘오일이 연통부(8a)에 의해서 서로 연계된다.

여기서, 연통부(8a)가 실리콘 오일의 순환량이 많은 발열실(8)의 외부둘레측에 위치하고, 연통부(8a)의 압력이 발열실(8)의 내부둘레에 비해서 크게 되어 있는 관계 때문에, 이 경향은 특히 구동축(12)의 회전수가 높을 때에 원심력이 크게 작용하는 동안에 크다.

그리고 회수구멍(3a)가 이 연통부(8a)에 개방되어 있기 때문에, 저류실(SR)이 발열실(8)의 후방에 위치하는 경우에도 회전자(13)의 전,후벽면측의 실리콘오일은 직접적으로 회수구멍(3a)에 유도된다.

여기서, 회전자(13)의 단순한 외부둘레영역에서는, 실리콘오일은 그 점성에 의해 회전자(13)의 회전에 의해서 발열실(8)내에 체류하려고 하기 때문에, 회수구멍(3a)를 통한 회수효율은 그다지 기대할 수 없다.

그러나, 본 실시형태와 같이 연통부(8a)가 외부둘레영역 가운데 가장 바깥둘레에 형성되어 있으면, 회전자(13)의 회전에 의한 영향을 받기 어렵기 때문에, 그 회수효율을 높일 수가 있게 된다.

이에 의해서, 발열실(8)내의 실리콘오일은, 저류실(SR)로 도입되어 신속히 회수된다.

또한 회수구멍(3a)가 리브(3f)내에 관통설치되어 있기 때문에, 고온상태인 실리콘오일은 이 사이를 이동하는 동안에 후부워터재킷(RW)에 방열할 수가 있다.

다른 한편, 저류실(SR)내의 실리콘 오일은 공급구멍(3b)에 의해 발열실(8)내로 공급된다.

이와 같이 하여, 이 비스커스히터에서는 발열실(8)의 외부둘레영역과 중앙영역이 공급구멍(3b), 저류실(SR), 후홈부(3d), 전홈부(2C) 및 회수구멍(3a)에 의해서 연통되기 때문에, 실리콘오일은 이들에 의해서 순환된다.

이 때문에, 발열량을 확보하기 위해서 발열실(8)의 전,후벽면과 회전자(13)의 전,후끝면의 간극을 작게 유지하더라도, 적어도 후부발열실(8)에 있어서는 순환이 원활하게 이루워진다.

이렇게 하여 둘레속도가 큰 외부둘레영역의 실리콘오일은 중앙영역에 순환되어 상한없이 고온화하는 것을 회피할 수 있기 때문에 내열한계를 넘어서 열화하는 일이 없고, 나아가서는 비스커스히터 전체로서 장기간에 걸친 안정된 발열효율을 확보할 수 있게 된다.

또, 이 비스커스히터에서는 저류실(SR)내에 간극의 용적을 초과하는 실리콘오일을 수용할 수 있기 때문에, 전단되는 실리콘오일의 량에 여유가 생겨서, 특정한 실리콘오일만을 항상 전단하게되지 않으므로 실리콘오일의 열화를 지연시킬 수가 있게 된다.

그리고, 이 비스커스히터에서는, 발열실(8)과 저류실(SR)의 사이에서 실리콘오일을 확실하게 갈아 넣으면서 충분한 발열량의 발휘와, 충분한 축밀봉능력의 확보라는 과제가 실현된다.

또한, 이 비스커스히터에서는 발열실(8) 및 저류실(SR)이 밀폐상태이기 때문에, 발열실(8) 및 저류실(SR)에 개재하게 되는 실리콘오일이 새로운 공기와 접촉하는 일이 없고 또, 수시로 공기중의 수분이 보충되는 것이 아니므로, 열화나 악영향을 받지 않는다.

(실시형태 2)

실시형태 2의 비스커스히터에서는 청구항 1∼3항 및 7항을 구체화하고 있다.

즉, 이 비스커스히터에서는 도 5에 도시하는 바와 같이 실시형태 1과 동일한 위치에 관통설치된 외부둘레영역의 회수통로로서의 외부둘레회수구멍(3a)외에, 중앙영역의 회수통로로서의 중앙회수구멍(3c)를 후부플레이트(3)에 관통설치하고 있다.

상기 중앙회수구멍(3c)는 발열실(8)의 중앙영역상부에 개구되어 있다.

여타의 구성은 실시형태 1과 동일하게 되어 있으므로 설명은 생략한다.

이 비스커스히터에서는, 구동축(12)의 회전수가 비교적 낮은 동안에는 상기 중앙회수구멍(3c)가 와이센버그 효과를 이용하고, 구동축(12)의 회전수가 높아지게 되면 외부둘레회수구멍(3a)가 원심력을 이용할 수 있기 때문에, 구동축(12)의 회전수에 관계없이 발열실(8)내의 실리콘오일을 저류실(SR)로 확실하게 회수할 수 있게 된다.

그 밖의 작용과 효과는 실시형태 1과 동일하다.

그리고, 본 실시형태 1, 2에 있어서 회수구멍 (3a), (3c)또는 공급구멍(3b)를 개폐할 수 있게 하여 능력가변형으로 하여도 좋다.

내부에 발열실과 그 발열실에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실을 형성하는 하우징과, 이 하우징에 축받이장치를 통해서 회전가능하게 지지된 구동축과, 상기 발열실내에서 구동축에 의해 회전이가능하게 설치된 회전자와, 발열실의 벽면과 회전자의 외면의 간극에 개재되어 회전자의 회전으로 발열되는 점성유체를 갖는 비스커스히터에 있어서,

상기의 점성유체가 열화나 악영향을 받지 않고, 또한 발열량을 확보하는 관점에서 발열실의 전,후벽면과 회전자의 전,후끝면사이의 간극을 작게 유지하면서 전부 또는 후부발열실내의 점성유체가 원활히 순환되어 충분한 발열량의 발휘와 충분한 축 밀봉능력이 확보되는 비스커스히터가 제공된다.

Claims

내부에 발열실(8) 및 이 발열실(8)에 인접하여 순환유체를 순환시키는 방열실(FW, RW)을 형성하는 하우징과, 이 하우징에 축받이장치(9),(10)를 끼고 회전이 가능하게 지지된 구동축(12)과, 상기 발열실(8)내에서 구동축(12)에 의해 회전이 가능하게 설치된 회전자(13)와, 발열실(8)의 벽면과 회전자(13)의 외면사이의 간극에 개재되어, 회전자(13)의 회전에 의해 발열되는 점성유체를 갖는 비스커스히터에 있어서 상기한 발열실(8)은 밀폐상태로 되고, 하우징에는 상기 간극의 용적을 초과하는 점성유체를 수용할 수 있는 저류실(SR)이 배치설치되며, 발열실(8)과 저류실(SR)은 발열실(8)의 외부둘레영역과 접속되어 발열실(8)내의 점성유체를 저류실(SR)로 회수하는 회수통로(3a), (3c)와, 발열실(8)의 중앙영역과 접속되어 저류실(SR)내의 점성유체를 발열실(8)로 공급하는 공급통로(3b)에 의해서 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
제1항에 있어서,

회수통로(3a), (3c)는 발열실(8)의 개방구위치가 지름방향이 다른, 복수의 것으로 된 것을 특징으로하는 비스커스히터.
제1항 또는 제2항에 있어서,

발열실(8)은 외부둘레측에 회전자(13)의 전,후벽면측을 연통시키는 연통부(8a)를 가지며, 외부둘레영역의 회수통로(3a),(3c)는 이 연통부(8a)에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
제3항에 있어서,

발열실(8)의 내부벽면 및 회전자(13)의 끝면의 적어도 한쪽은 발열실(8)내의 점성유체를 내부둘레영역에서 외부둘레영역으로 이송하는 이송수단(2c),(3d)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
제4항에 있어서,

이송수단(3c),(3d)는 발열실(8)의 내부벽면에 오목하게 설치된 홈부로 이루워지며, 이 홈부는 연통부(8a)로 접속되도록 내부둘레측에서 외부둘레측으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
제5항에 있어서,

회수통로(3a),(3c)는 홈부(2c),(3d)에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.
제1항, 2항, 3항, 4항, 5항 또는 제6항 중, 어느 한 항에 있어서,

발열실(8)과 방열실(FW, RW)은 구획부재로 구획되며, 이 구획부재에는 순환유체의 유로를 구획하는 격리벽(2b), (3f)가 설치되고, 회수통로(3a),(3c)는 이 격리벽 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비스커스히터.