KR19980042749A - 비스코스 유체타입 히터 및 열교환 유체를 순환시키기 위한방법 - Google Patents

Abstract

비스코스 유체타입 히터 및 히터의 열교환 유체를 열교환 챔버(8, 9)내로 순환시키기 위한 방법에 관한 것이다. 로터(15)는 비스코스 유체의 전단 및 발열을 위해 회전하는 발열챔버(7)내에 위치되며, 발열챔버(7)내의 발생 열은 열교환 유체로 전달된다. 제 1 포트(10, 21)는 열교환 챔버(8, 9)내부로 열교환 유체를 안내하기위해 제공된다. 제 2 포트(11, 22)는 열교환 챔버(8, 9)내부로 열교환 유체를 드레인하기위해 제공된다. 아크형상 통로(P1, P2, P3)는 제 1 포트(10, 21)와 제 2 포트(11, 22)에 연결된다. 열교환 유체는 제 1 포트(10, 21)를 통해 열교환 챔버(8, 9)내부로 안내된다. 그후, 열교환 유체는 통로(P1, P2, P3)를 통해서 흐르며, 제 1 포트(10, 21)보다 높거나 동일한 높이에서 위치된 제 2 포트(11, 22)로부터 드레인된다. 공기포켓은 열교환 유체가 흐르게 되면 열교환 챔버(8, 9)의 외부로 밀어내어 열전달 효율을 개선한다.

Description

비스코스 유체 타입 히터 및 열교환 유체를 순환 시키기 위한 방법

본 발명은 비스코스 유체 히터에 관한 것으로 발열챔버(heating chamber)내의 로터로서 비스코스 유체의 전단에 의해서 열을 발생시키며 상기 발생된 열을 열교환 챔버내의 열교환 유체로 전달하는 것에 관한 것이다. 본발명은 또한 비스코스 유체 히터의 열교환 유체를 순환 시키는 방법에 관한 것이다.

차량을 위한 보조 난방원으로 엔진구동 비스코스 유체 히터가 최근에 주목되고 있다. 예를 들면, 차량의 승객실을 난방하기위한 히터가 심사이전의 일본 특허공보 제 2-246823호에 개시 되었다. 상기 히터는 히터회로를 구비한다. 상기 히터회로는 냉방회로와 별도로 구성되며, 엔진의 냉각을 위한 라디에이터를 구비한다. 상기 히터회로는 열교환 유체로서 냉각회로내에 냉각수를 사용하며 비스코스 유체타입 히터(열발생기)와 승객실을 난방하기위한 라디에이터를 구비한다.

상기 비스코스 유체 히터는 서로 고정되는 전방 하우징과 후방 하우징을 포함한다. 발열챔버 및 열교환 챔버(물 재킷)는 발열챔버를 감싸며, 상기 하우징들 사이를 한정한다. 구동축은 하우징내에 베어링에 의해 회전가능하게 지지된다. 로터를 가지는 구동축은 축의 단부를 고정한다. 로터는 발열챔버내에 위치되며 축과 함께 일체로 회전한다. 비스코스 유체(예를 들면, 실리콘 오일)를 수용하는 발열챔버는 로터가 회전될때 로터 및 발열챔버의 내벽사이에 간극내로 고르게 분포된다.

입구포트 및 출구포트는 전방 하우징내에 형성된다. 엔진 냉각수, 또는 열교환 유체는 열교환 챔버내부로 안내되며 출구포트로부터 토출된다. 달리 표현하면, 열교환 챔버는 히터회로의 일부를 구성한다. 상기 회로는 또한 엔진으로 구동되는 물펌프를 포함한다. 상기 펌프는 히터 회로내에 엔진 냉각수를 지속적으로 순환 시키기위한 것이다. 엔진의 동력이 히터의 구동축으로 예를 들면, 전자마그네트 클러치에 의해 전달될때, 구동축은 발열챔버내의 로터를 회전시킨다. 따라서, 로터는 로터 및 발열챔버의 내벽사이에서 비스코스 유체를 전단 시키는 것에 의해 유체 마찰을 기본으로 열을 발생시킨다 . 상기 발생된 열은 하우징 벽(발열챔버의 외측벽을 포함)을 통해서 열교환 챔버내에 냉각수로 전달한다. 가열된 냉각수는 승객실을 난방하기위해 난방 라디에이터로 공급된다.

상술된 비스코스 유체 히터에서, 유체 전단의 속도는 로터의 주변영역이나 로터의 중앙 영역에서 보다, 구동축이 아닌 영역에서, 및 구동축의 근접 영역에서 빠르다. 따라서, 로터의 주변부에 근접된 비스코스 유체의 온도는 로터의 중앙부에 근접된 유체온도 보다 높다. 따라서, 발열챔버의 온도가 그 주변부쪽보다 높다. 냉각수를 효과적으로 가열하기위해, 발열챔버의 주변 영역 및 열교환 챔버의 주변 영역간에 효과적인 열교환이 요구된다.

그러나, 열교환 챔버내의 간극은 냉각수 수용만을 위해 설계되어 있어, 간극의 다른 기능을 위해서는 주의를 기울여야 한다. 상기 히터는 열교환 효율을 개선시키기 위해 발열챔버로부터 열교환 챔버까지 특별한 설계나 장치를 갖지 않는다. 또한, 종래 기술은 열교환 효율을 개선시키기 위해 발열챔버 및 열교환 챔버 사이에 냉각수의 순환시키기 위한 방법이 없는 것이 개시된다. 공기는 열교환에서 극히 주요한 역할을 하므로, 공기가 열교환 챔버내에서 트랩(trap)될수 있고, 상부 주변영역내에 머무를수 도 있다. 트랩된 공기로 채워진 상기 영역은 열전달에 실패할뿐만 아니라 열교환 챔버내에서 냉각수의 균일한 순환도 방해하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 히터내의 열교환 효율의 개선에의한 비스코스 유체타입 히터에서 열교환 유체를 순환 시키기위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 의도에 따라 상기 목적 및 다른 목적을 달성하기위해, 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버안에 열교환 유체를 순환하기위한 방법이 제공된다. 로터는 발열챔버에 제공되며 비스코스 유체의 전단을 위해 회전한다. 발열챔버내에서 발생된 열은 열교환 유체로 전달된다. 히터는 제 1 포트, 제 2 포트 및 아크형 통로를 구비한다. 제 1 포트는 제 2 포트가 열교환 챔버로부터 열교환 유체를 드레인하는 동안 열교환 챔버 내부로 열교환 유체를 안내한다. 아크형 통로는 제 1 포트 및 제 2 포트로 연결된다. 제 1 포트를 통해 열교환 챔버 내부로 열교환 유체를 안내하는 단계를 포함하는 방법은, 통로를 통해 열교환 유체를 흐르게하며, 제 1 포트의 위치보다 높거나 동등한 동일높이에서 위치하는 위치로부터 열교환 유체를 드레인한다.

본 발명은 비스코스 유체타입 히터를 또한 구체화 할수도 있다. 상기 히터는 발열챔버, 열교환 챔버 및 제 1 및 제 2 포트를 구비한다. 발열챔버는 그내부에 비스코스 유체를 수용한다. 열교환 챔버는 그내부에 열교환 유체를 수용하기위해 발열챔버에 근접하게 위치된다. 제 1 포트는 열교환 챔버 내부로 열교환 유체를 안내하기위해 열교환 챔버로 연결된다. 제 1 포트는 열교환 챔버로부터 열교환 유체를 드레인하기위한 열교환 챔버로 연결된다. 아크형 통로는 제 1 포트를 제 2 포트에 연결하기위해 열교환 챔버내에 위치한다. 제 2 포트는 제 1 포트의 위치보다 높거나 동등한 높이인 위치에서 위치된다. 발명의 다른 관점 및 이점은 따르는 상세한 설명으로부터 나타나며, 동반되는 도면과 함께 발명의 원리가 실예를 든 방식에 의해 나타난다.

도 1은 본 발명에 따른 비스코스 유체타입 히터를 나타내는 도 2의 1-1선을 따라 취한 횡단면도.

도 2는 도 1의 2-2 선을 따라 취한 횡단면도.

도 3은 한쌍의 연결 파이프의 고정구조를 나타내는 정면도.

도 4는 비교실험에서 순환 통로의 상태를 나타내는 횡단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비스코스 유체 히터를 나타내는 횡단면도.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 비스코스 유체 히터를 나타내는 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전방 하우징 보디 2 : 후방 하우징 보디

1a : 중공 원통 보스 1b : 실린더

3 : 볼트 4 : 방사상벽

5 : 전방 분할판 5a, 6a : 림

5b : 실린더 벽 5c, 5d, 5e : 핀

7 : 발열챔버 8, 9 : 물재킷

10 : 제 1 포트 11 : 제 2 포트

12 : 베어링 14 : 구동축

15 : 로터 18 : 풀리

20 : 히터 하우징 31 : 판

33 : 오링 100 : 기포

300, 301 : 연결 파이프

HP : 최고점

LP : 최하점

본 발명의 목적 및 이점은 따르는 도면과 함께 바람직한 실시예의 상세한 설명으로 정확히 이해될 것이다.

차량의 난방장치로 조합되는 본 발명을 따르는 비스코스 유체타입 히터의 제 1 실시예는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된다.

도 1에서, 좌측부는 히터의 전방측으로 한정되며, 우측부는 히터의 좌측으로서 한정된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 히터는 전방 하우징 보디(1) 및 후방 하우징 보디(2)를 포함한다. 전방 하우징보디(1)는 앞쪽으로 돌출되는 중공원통 보스(1a)를 가지며, 상기 보스(1a)의 인접 단부로부터 뒤쪽으로 연장되는 실린더(1b)를 가진다. 실린더(1b)의 직경은 그의 후방단부를 향해서 증가된다. 후방 하우징 보디(2)는 실린더(1b)의 개구를 덮는 뚜껑으로서 작용한다. 전방 하우징 보디(1) 및 후방 하우징 보디(2)는 다수의 볼트(3)에 의해 서로 체결된다. 전방분할 판(5) 및 후방 분할 판(6)은 하우징 보디(1, 2)간을 한정하는 간극으로 수용한다.

상기 판(5, 6)은 주변 림(5a, 6a)를 가진다. 림(5a, 6a)은 하우징 보디(1, 2)의 단부 벽간에 고정된다. 히터의 하우징은 전방 하우징 보디(1), 후방 하우징 보디(2)에 의해 구성된다. 리세스는 전방 분할판(5)의 뒤쪽면내에 형성된다. 리세스 및 후방 분할판(6)의 앞쪽 면은 상기 판(5, 6)사이의 발열챔버(7)를 한정한다.

전방 분할판(5)은 원통 벽의 전방 면의 중앙부분으로부터 앞쪽으로 연장되는 원통 벽(5b)과 원통 벽(5b)에 대해서 환상으로 연장되는 다수의 핀(5c, 5d, 5e)을 포함한다. 전방 분할판(5)은 하우징 보디(1)의 내벽내에 형성되는 리세스내에 끼워맞춤되는 원통 벽(5b)을 가지는 전방 하우징 보디(1)내에 위치한다. 전방 하우징 보디(1)의 내벽과 분할판(5)의 전방 면은 환상의 전방 물재킷(8)을 한정한다. 물재킷(8)은 원통 벽(5b)주위에 위치되며 발열챔버(7)에 근접된다. 물재킷(80은 열교환 챔버로서 기능한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 환상 핀(5c, 5d, 5e) 및 림(5a)은 다수의 순환 채널(P1, P2, P3; 상기 실시예에서 3개의 통로)을 한정한다. 환상 핀(5c, 5d, 5e) 및 림(5a)은 냉각수(열을 교환하는 물)의 흐름을 안내하며 동심의 원형 안내 벽으로서 기능한다. 채널(P1)의 폭(W1; 방사상 방향으로 측정되는)은 최소이며, 그의 채널(P3)의 폭(W3)은 최대 이다. 달리말하면, 채널(P1, P2, P3)의 폭은 물재킷(8)의 주변을 향해서 단계적으로 (W1＜ W2＜ W3)증가한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 후방 분할판(6)은 분할판의 후방면의 중앙부분으로부터 뒤쪽으로 연장되는 원통 벽(6b)과 원통 벽(6b)주위에 환형으로 연장되는 다수의 핀(6c, 6d)을 포함한다. 후방 분할판(6)은 후방 하우징 보디(2)의 전방 면상에 형성되는 다른 원통 벽(2a)을 접촉하는 원통 벽(6b)을 가지는 전방 하우징 보디(1)내에 끼워맞춤된다. 후방 벽(2)의 내벽과 후방 분할판(6)의 후방 면은 환형 후방 물재킷(9)을 한정한다. 물재킷(9)은 발열챔버(7)의 후방 단부에 대해서 근접 위치된다. 원통 벽(6b) 및 후방 하우징 보디(2)의 중앙내벽은 오일 챔버(16)를 한정한다.

유사하게 물재킷(8), 림(6a), 핀(6c, 6d), 원통부분(6b)은 다수의 순환 통로(상기 실시예의 3개의 통로)를 한정한다. 림(6a), 핀(6c,6d) 및 원통 벽(6b)은 동심 환형 안내 벽으로서 기능하며 열교환하는 물의 흐름을 안내한다. 물재킷(8)으로서, 물재킷(9)내에서 한정되는 채널의 폭은 주변쪽으로 단계적으로 증가한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 수직으로 배치되는 제 1 및 제 2 포트(10,11)는 전방 하우징 보디(1)의 측부상에 형성된다. 분할판(5, 6) 각각은 방사상 벽(4)을 가지며, 수평으로(도 2는 판(5)상의 벽(4) 만을 나타낸다) 연장된다. 벽(4)은 교차되는 채널(P1 내지 P3)방향으로 연장된다. 벽(4)은 채널(P1 내지 P3)의 출구로부터 채널(P1 내지 P3)의 출구로부터 채널(P1 내지 P3)의 입구를 분리한다. 벽(4)은 제 1 포트(10; 하부 포트)를 가지는 입구와 연통되며 제 2 포트(11; 상부 포트)를 가지는 입구와 연통된다.

연결 파이프(300 및 301)는 차량의 난방회로(도시되지 않음)를 위한 히터를 연결하기위해 제 1 및 제 2 포트(10, 11)로 연결된다. 연결파이프(300, 301)는 근접 단부(30a)를 포함하며 포트에 끼워맞춤되며, 플랜지(30b)는 포트(10,11)내에 형성된 스폿 페이싱(spot facing)과 끼워맞춤되며, 말단의 단부(30c)는 난방회로에 대해서 연결된다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 판(31)은 플랜지(30b)가 스폿 페이싱과 판(31)간에 지지되는 것과 같이 플랜지(30b)상에 위치된다. 볼트(32)는 판(31)을 통하는 하우징 보디(1)에 대해서 채결된다. 이 방식으로 파이프(300, 301)는 전방 하우징 보디(1)의 측부에 고정된다. 오링(33)은 파이프(300, 301)의 근접 부분(30a)과 포트(10, 11)의 내벽간에 위치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 구동축(14)은 밀봉 베어링(13)과 베어링(12)에 의해 회전 가능하게 지지되는 전방 분할판(5)과 전방 하우징 보디(1)를 통해 연장된다. 밀봉 베어링(13)은 전방 분할판(5)의 원통부분(5b)과 발열챔버(7)의 전방 단부를 밀봉하기위한 구동축(14)간에 위치된다.

디스크 형상 로터(15)는 발열챔버(7)에 연통되는 구동축(14)의 후방단부에 고정된다. 로터(15)는 축(14)과 함께 일체로 회전한다. 다수의 보어(6e; 한 개만 도시됨)는 후방 분할판(6)내에 형성되며, 다수의 홈(6f)은 후방 분할판(6)의 전방 면상에 방사상으로 형성된다. 홈(6f)은 각각 보어(6e)들에 대응된다. 발열챔버(7)는 보어(6e) 및 홈(6f)에 의해 오일 챔버(16)와 연통된다. 발열챔버(7) 및 오일 챔버(16)는 밀봉된 내부 간극을 구성한다. 내부 간극은 비스코스 유체인 실리콘 오일의 소정의 양을 수용한다. 실리콘 오일의 양은 상온의 챔버(7 및 16) 체적이 포함하는 내부 간극의 체적에 관해서 50 내지 80 퍼센트인 오일 충진계수로서 결정된다. 실리콘 오일의 낮은 충진계수에 관련에도 불구하고, 실리콘 오일의 높은 점성은 오일 챔버(16)의 밖으로 실리콘 오일을 끌어당기는 원인이 되며 로터(15)의 회전에 의해 로터(15)와 발열챔버(7)의 내벽사이의 간극으로 고르게 분포된다.

풀리(18)는 볼트(17)에 의해 구동축의 전방단부에 대해서 고정된다. V-벨트(도시안됨)는 풀리(18)의 주변에 결합된다. 벨트는 차량 엔진이 가지는 풀리(18)와 작동가능하게 결합한다. 그러므로, 엔진의 구동력은 풀리(18)에 의해 구동축(14)으로 전달되며 구동축(14)과 일체화 로터(15)를 회전 시킨다. 이는 로터(15)가 로터(15)의 면 및 열을 발생 시키는 발열챔버(7)의 내벽사이의 간극안의 실리콘 오일의 전단을 야기한다. 챔버(7)내에서 발생된 열은 분할판(5, 6)을 통해서 물재킷(8, 9)내의 열교환하는 물에 전달된다. 가열된 물은 그다음에 승객실의 난방을 위해 히팅회로(도시 안됨)에서 사용된다.

상술된 히터내의 열교환하는 물의 순환을 위한 방법이 설명된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 분할판(5, 6)은 차량의 엔진룸내에 수직으로(지면에 대해서) 배치 된다. 제 1 포트(10)는 제 2 포트(11)가 히터의 상부에 위치할때, 히터의 하부에 위치한다. 상기 포트(10, 11)는 수평으로 연장된다. 연결 파이프(300)는 엔진 구동 물펌프(도시 안됨)를 포함하는 히팅 회로의 파이프에 연결된다.

물펌프는 하부 연결파이프(300) 및 제 1 포트(100)를 통해 히터에 물을 공급한다. 물은 그이후 채널(P1 내지 P3)의 입구로 안내된다. 각 채널(P1 내지 P3)내의 물은 최하점(LP)에서 일시적으로 감소한 다음 최고점(HP)에서 증가한다. 그후 물은 최고점(HP)보다 낮게 위치된 채널(P1 내지 P3)의 출구로 도달하며, 제 2 포트(11) 및 상부 연결파이프(301)를 통해 히팅 회로로 토출된다.

동심의 안내 벽(5a, 5c, 5d, 5e)은 물재킷(8, 9)내의 다수의 채널(P1 내지 P3)을 한정한다. 각 채널(P1 내지 P3)은 입구로부터 출구까지 일정한 횡단면 영역을 가진다. 핀(5d, 5e)의 높이로 한정되는 채널(P2)은 h로 나타나며, 채널(P2)의 폭은 W2이며, 채널(P2)은 입구로부터 출구까지 h × W2의 일정한 횡단면 영역을 가진다. 추가로, 순환되는 물의 흐름은 물재킷(8)을 통해 보다높은 위치에 위치되는 제 2 포트(11)에 대해 하부 위치에 위치되는 제 1 포트(10)로부터 한방향으로 제한된다. 따라서, 채널(P1 내지 P3)내의 열교환되는 물은 최하점(LP)으로부터 최고점(HP)의 한방향으로 흐른다. 물재킷(8, 9)내의 순환되는 채널(P1 내지 P3)의 조합된 설계 및 채널(P1 내지 P3)내의 열교환되는 물의 흐름의 제한된 방향은 순환되는 물로서 일정하게 충진되는 채널(P1 내지 P3)을 허용한다.

예를 들어, 물재킷(8, 9)이 공기로서 완전히 충진된다면, 물은 최하점(LP)을 포함하는 채널(P1 내지 P3)의 하부를 기본적으로 채우는 제 1 포트(10)로부터 유도된다. 그이후, 점진적으로 증가되는 물은 채널(P1 내지 P3)의 최하점(LP)으로부터 최고점(HP)까지 물의 레벨을 상승시킨다. 물의 레벨이 최고점(HP)에 도달하면, 공기는 물재킷(8, 9)으로부터 완전하게 토출되는 채널(P1 내지 P3)내의 최고점(HP)에대해 기본적으로 존재한다. 채널(P1 내지 P3)내의 물의 안내는 또한 최고점(HP)으로부터 제 2 포트(11)까지 흐르기위한 채널(P1 내지 P3)내의 물 흐름을 야기한다. 부력은 최고점(HP)의 뒤로 공기를 밀어내는 작용을 한다. 그러나, 채널(P1 내지 P3)로부터 제 2 포트(11)까지 계속되는 물의 흐름은 제 2 포트(11)로 공기를 밀어낸다. 채널(P1 내지 P3)로부터 제 2 포트(11)까지의 거리는 채널(P1 내지 P3)의 짧은 원주1/4에 비례된다. 그결과, 적은 물 흐름이라도 물재킷(8, 9)으로부터 공기를 완전히 토출시킨다. 제 2 포트(11)가 채널(P1 내지 P3)의 최고점(HP)에 가까워지면 질수록, 채널(P1 내지 P3)내의 공기는 물재킷(8, 9)으로부터 토출이 보다 용이해진다.

엔진이 멈추었을때, 물펌프가 멈추고 물재킷(8, 9)안의 물의 레벨은 낮아진다. 이는 공기가 물재킷(8, 9)으로 들어가는 원인이 된다. 그러나, 채널(P1 내지 P3)내에 트랩된 공기는 채널(P1 내지 P3)을 따라 밀어올려지며 펌프가 재가동될때 물재킷(8, 9)으로부터 토출된다. 한편 물펌프는 엔진이 가동된후(또는 엔진의 공회전시)즉시 낮은 물의 압력에 비례해서 생산한다. 이는 제 1 포트(10)에 낮은 압력에 비례하여 열이 교환되는 물의 결과를 가져온다. 그러나, 채널(P1 내지 P3)내의 물이 주로 위쪽으로 흐르므로, 물재킷(8, 9)내의 공기는 물재킷(8, 9)으로부터 명확하게 토출된다. 위쪽으로 흐르는 물은 공기의 부력으로서 동일방향으로 작용하며, 공기의 토출을 돕는다. 상기 방식으로, 채널(P1 내지 P3)은 엔진이 기동된후 즉시 물로 완전하게 충진된다.

본 실시예에 따른 비스코스 유체타입 히터의 프로토타입을 사용하는 제 1 실험은 1000 rpm의 일정한 엔진 속도로 작동된다. 상기 실험에서, 빈 물재킷(8 및 9)은 물펌프의 가동으로부터 10초가 경과된후 열교환 되는 물로 완전히 충진된다.

제 1 실험에서, 물은 하부 제 1 포트(10)로부터 물재킷내부로 안내되며 상부 제 2 포트(11)로부터 토출된다. 제 2 비교실험에서, 동일 프로토타입이 사용되나 물의 흐름방향은 반대이다. 물은 상부 제 2 포트(11)로부터 물재킷(8, 9)내부로 안내된다. 다른 조건은 제 1 실험과 동일하다. 물은 채널(P1 내지 P3)에서 아래쪽으로 흐르며 제 1 포트(10)로부터 토출된다. 상기 비교실험의 결과는 도 4를 참조하여 설명된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트랩된 공기는 채널(P1 내지 P3)의 상부내에 기포(100)를 형성하여 물재킷에 물이 완전히 충진되는 것을 방해한다. 도 4에 도시된 상태에서 물의 충진계수는 물재킷(8, 9)에 물이 완전히 충진되는 상태와 비교하여 약 60%이다. 충진계수는 시간경과로 증가되지 않는다.

공기의 낮은 열전달계수에 기인하여, 기포(100)는 안내벽을 따라 흐르는 물의 전송으로부터 분할핀(5, 6; 림 및 핀을 포함)의 벽에 대해 발열챔버(7)로부터 열전달을 방해한다. 그결과, 도 4에 나타난 상태는 열이 냉각수에 대해 비스코스 유체로부터 효과적으로 전도되지 않는다.

도 4에서 상태가 엔진 속도를 3000 rpm으로 증가시킬때, 물펌프의 개선된 송출은 물의 압력과 제 2 포트(11)에서의 시간단위당 물공급량을 증가시킨다. 따라서, 채널(P1 내지 P3){기포 (100)}의 상부에 트랩된 공기는 신속히 토출되며 물재킷(8, 9)은 물로 충진된다. 엔진속도가 증가되는 결과로 물재킷(8, 9)은 물로 충진되며 이는 물재킷(8, 9)이 다수의 채널(P1 내지 P3)을 가지는 것에 기인한다. 다수의 물재킷 채널은 물의 흐름속도가 크게 증가한다. 물은 제 2 포트(11)로부터 급속히 밀어 올리며 그후 제 1 포트(10)에대해 아래쪽으로 밀어낸다. 따라서, 도 4의 채널(P1 내지 P3)의 상부내에 트랩된 공기는 토출된다. 물재킷(8, 9)이 핀(5e, 5d, 6c, 6d)을 갖지않고 채널(P1 내지 P3)이 갖지않도록 한정하여 가정한다. 이 경우, 엔진 속도의 높음에 개의치 않고 증가하면, 상부 포트(11)보다 높은 영역내의 트랩된 공기는 물재킷(8, 9)으로부터 결코 토출되지 않는다.

도 1 및 2의 실시예는 다음의 이점을 가진다.

(가)순환 채널(P1 내지 P3)의 형상 및 물재킷(8, 9)이 허용하는 물재킷(8, 9)내의 물흐름의 제한된 방향은 일정해지며 냉각수로 완전히 충진된다. 이는 비스코스 유체로부터 물까지 판(5, 6)의 벽을 통해 열전달의 양을 증가시키므로, 히터의 열교환 효율을 개선한다. 개선된 열교환 효율은 존속되는 열로부터 비스코스 유체를 방지한다. 비스코스 유체의 온도는 극도로 증가되지 않는다. 따라서, 히터는 열에의한 비스코스 유체의 악화를 저지한다.

(나)채널(P1 내지 P3)에서, 물의 흐름방향은 최하점(LP)에서 최고점(HP)까지 한방향으로 제한된다. 그러므로 물의 압력이 낮은 물재킷(8, 9)으로 공급되더라도, 또는 단위 시간당 공급된 물의 양이 작더라도, 공기가 채널(P1 내지 P3)에서 머무는 것으로부터 예방한다. 그러므로, 물재킷(8, 9)은 항상 물로 충진된다.

(다)외측채널(P3)은 내측채널(P1)보다 길며, 물의 저항작용은 내측채널(P1)에서 보다 외측채널(P3)에서 보다 크다. 그러나, 채널(P1 내지 P3)의 폭(W1, W2, W3)은 물재킷의 주변쪽으로 넓어진다. 이는 채널(P1 내지 P3)내의 물의 흐름속도를 균등하게 하는 것에 의해 분할판(5, 6)의 벽의 모든 영역에서 발열챔버(7)로부터 물재킷(8, 9)내의 물까지 열전달을 허용한다. 최외측 채널(P3)내의 냉각수 흐름량은 채널(P1 및 P2)양 보다 크다. 이는 열의 최대량이 발생되는 로터(15)의 주변부로부터 열 전달을 개선한다.

(a)도 5에 도시된 바와 같이, 양 수직포트(21, 22)는 히터의 하우징(20)의 상부에 형성된다. 채널(P1 내지 P3)의 출구 및 입구는 최고점(HP)이며 채널(P1 내지 P3)의 중간점은 최하점(LP)이다. 냉각수가 한방향으로 일정하게 흐른다면, 포트(21 및 22)중의 하나는 입구포트(또는 출구포트)가 된다. 도 5에서 냉각수는 포트(21)로부터 안내되며 포트(22)로부터 토출된다. 토출되는 물이 통하는 포트(22)는 채널(P1 내지 P3)의 상부에 위치된다. 이 방식에서, 도 5의 순환되는 물은 물재킷으로부터 공기가 토출되는 것에 의해 물로 완전하게 충진되는 채널(P1 내지 P3)을 허용한다. 냉각수는 역으로 흐름방향이 고정된다면, 포트(21)로부터 포트(22)까지 흐를수 있다. 양경우에서, 물은 최하점(LP)에서 최고점(HP)까지 흐른다.

(b)도 6에 도시된 바와 같이, 입구 제 1 포트(10)는 히터 하우징(20)의 바닥부에 형성될수 있고 출구 제 2 포트(11)는 하우지(20)의 상부에 형성될수 있다. 이 경우에서, 물은 제 1 포트(10)로부터 안내되며 제 2 포트(11)의 위족으로 흐른다. 물은 그이후 제 2 포트(11)로부터 토출된다. 채널(P1 내지 P3)의 출구는 최고점(HP)이며 채널(P1 내지 P3)의 입구는 최하점(LP)이다. 이는 물재킷내의 공기가 포트(11)로부터 쉽게 토출되는 것을 허용한다. 물의 공급이 시작될때, 채널(P1 내지 P3)내의 물의 레벨은 점차로 상승된다. 이는 채널(P1 내지 P3)내의 공기를 위족으로 밀어주며 포트(11)로부터 공기를 최대로 토출한다. 이 방식으로, 최하점(LP)으로부터 최고점(HP)까지의 흐름방향을 한정하는 것으로 채널(P1 내지 P3)은 냉각수로 완전하게 충진된다.

(c)도 1에 도시된 비스코스 유체 히터에서, 전자마그네트 클러치는 필요시 구동축(14)으로 엔진의 구동력을 선택적으로 전달시키기 위해 풀리(18)와 구동축(14)사이에 위치될수 있다.

(d)실리콘 오일은 로터(15)에 의해 전단될때 유체의 마찰에 기초하여 열을 발생시키는 다른 매개물로 대체될수 있다. 상기 매개물은 높은 비스코스 유체 또는 세미 유체 물질로 제한하지 않는다.

(e)물재킷(8, 9)내의 순환되는 채널의 수는 둘 또는 세 개 이상이다. 어느쪽의 경우에도 외측 채널의 폭은 내측 채널보다 크다.

Claims (17)

1. 제 1 포트(10, 21)를 통해 열교환 챔버(8, 9)내부로 열교환 유체를 안내하는 단계와,

   통로(P1, P2, P3)를 통해 열교환 유체를 흐르게 하는 단계를 구비하며,

   발열챔버(7)내에 제공되는 로터(15)가 비스코스 유체의 전단 및 발열을 위해 회전하며, 발열챔버(7)내에서 발생된 열이 열교환 유체로 전달되며,

   열교환 유체를 열교환 챔버(8,9)내부로 안내하기위한 제 1 포트(10,21)와,

   열교환 유체를 열교환 챔버(8,9)로부터 드레인하기위한 제 2 포트(11,22)와,

   제 1 포트(10, 21)와 제 2 포트(11, 22)가 연결되는 아크형상 통로(P1, P2, P3)를 구비하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버(8,9)내에 열교환 유체를 순환 시키기 위한 방법에 있어서,

   제 1 포트(10, 21)의 위치 이상에 위치로부터 열교환 유체를 드레인하는 단계를 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 통로(P1, P2, P3)의 최하점 및 최고점간의 위치에서 열교환 유체를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 열교환 유체의 흐름을 다수의 분리 동심 아치형의 흐름으로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 가장 깊은 흐름에 대해서 가장 바깥쪽 흐름의 유속을 증가 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 통로(P1, P2, P3)의 최고점에 근접되는 위치로부터 열교환 유체를 드레인시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 제 1 포트(10, 21)를 제 2 포트(11, 22)와 같은 높이에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
7. 제 1 항 내지 6 항중 어느 한항에 있어서, 통로(P1, P2, P3)의 최하점에 근접하는 위치에서 열교환 유체를 도입하는 단계와,

   통로(P1, P2, P3)의 최고점에 근접하는 위치로부터 열교환 유체를 드레인시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버 내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
8. 제 1 항 내지 6 항중 어느 한항에 있어서, 통로(P1, P2, P3)에 동심으로 형성된 다수의 분리 채널내에 열교환 유체를 유동 시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
9. 제 1 항 내지 6 항중 어느 한항에 있어서, 통로(P1, P2, P3)의 최하점을 통해 통로(P1, P2, P3)의 최고점쪽으로 열교환되게 유동 시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
10. 열교환 유체를 제 1 위치에서 열교환 챔버(8,9)내부로 도입하는 단계를 구비하며,

    발열 챔버(7)에 위치된 로터(15)가 비스코스 유체를 전단 및 발열을 위해 회전하며, 발열챔버(7)내에서 발생된 열이 열교환 유체로 전달되며, 열교환 유체가 흐르기 위한 아크형상 통로(P1, P2, P3)를 가지는 비스코스타입 히터의 열교환 챔버에 열교환 유체를 순환 시키기위한 방법에 있어서,

    통로(P1, P2, P3)의 바닥을 통해 통로(P1, P2, P3)의 상부쪽으로 열교환 유체가 유동하는 단계와,

    제 2 위치에서 열교환 챔버(8, 9)로부터 외부로 열교환 유체를 드레인 시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
11. 제 10항에 있어서, 열교환 유체의 흐름을 다수의 분리 동심 아치형의 흐름으로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 가장 깊은 흐름에 대해서 가장 바깥쪽 흐름의 유속을 증가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버 내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
13. 제 10 항에 있어서, 제 1 위치이상의 위치에 제 2 위치를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터의 열교환 챔버내에 열교환 유체를 순환시키기 위한 방법.
14. 비스코스 유체를 수용하기위한 발열챔버(7)와,

    열교환 유체를 수용하기위해 발열챔버(7)에 근접 위치된 열교환 챔버(8, 9)와,

    열교환 유체를 열교환 챔버(8, 9)내부로 도입하기위해 열교환 챔버(8, 9)에 연결된 제 1 포트(10, 21)와,

    열교환 챔버(8, 9)로부터 열교환 유체를 드레인 하기위해 열교환 챔버(8, 9)에 연결된 제 2 포트(11, 22)를 구비하는 비스코스 유체타입 히터에 있어서,

    제 1 포트를 제 2 포트에 연결하기위해 아크형상 통로(P1, P2, P3)가 열교환 챔버(8, 9)내에 위치되며, 상기 제 2 포트(11, 22)는 제 1 포트(10, 21)이상의 위치에 위치되는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 통로(P1, P2, P3)는 다수의 분리 아치형 채널로 동심적으로 나누어지며, 주변 아크는 큰 면적을 가지는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터.
16. 제 14 항 또는 15 항에 있어서, 상기 제 1 포트(10, 21) 및 제 2 포트(11,22)는 통로(P1, P2, P3) 상부에 근접위치되는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터.
17. 제 14 항 또는 15 항에 있어서, 상기 제 1 포트(10, 21)는 통로(P1, P2, P3)의 하부에 위치되며 제 2 포트(11,22)가 통로(P1, P2, P3)의 상부에 위치되는 것을 특징으로하는 비스코스 유체타입 히터.