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JPH11227452A - Variable capacity heat generator - Google Patents

Variable capacity heat generator

Info

Publication number
JPH11227452A
JPH11227452A JP3607298A JP3607298A JPH11227452A JP H11227452 A JPH11227452 A JP H11227452A JP 3607298 A JP3607298 A JP 3607298A JP 3607298 A JP3607298 A JP 3607298A JP H11227452 A JPH11227452 A JP H11227452A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
heat
chamber
heat generator
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3607298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Moroi
隆宏 諸井
Shigeru Suzuki
鈴木  茂
Satoshi Yagi
聖史 八木
Tatsuya Hirose
達也 廣瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority to JP3607298A priority Critical patent/JPH11227452A/en
Publication of JPH11227452A publication Critical patent/JPH11227452A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable capacity heat generator excellent in a variable control property for heating capacity even using high-viscous fluid, and easy in miniaturization. SOLUTION: A drive shaft 10 and a rotor 20 are rotatably housed in a heating chamber 4 demarcated in housings 1 and 2, and viscous fluid (e.g. silicone oil) is put in the clearances between the inner wall surface of the chamber 4 and the outer surface of the rotor 20. An outer peripheral member 23, one of constitution elements of the rotor 20, is composed of elastically deformable raw material. A pressure governing chamber 24 is demarcated in the rotor 20, and is connected to inner-pressure adjusting mechanisms 25, 26, 27, 28, and 41 via a passage 14 in the shaft 10. The clearances are increased/decreased based on the elastic deformation of the members 23 in accordance with the inner pressure change in the chamber 24, to variably control the heating capacity of a heat generator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジング内に区
画された発熱室及び放熱室を備え、前記発熱室内に収容
された粘性流体を前記発熱室内に回動可能に設けられた
ロータで剪断することで熱を発生させ、その熱を前記放
熱室を流れる循環流体に熱交換する熱発生器であって、
発熱能力を自律的又は他律的に可変調節することができ
る能力可変型熱発生器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a heat generating chamber and a heat radiating chamber partitioned in a housing, and shears a viscous fluid contained in the heat generating chamber by a rotor rotatably provided in the heat generating chamber. It is a heat generator that generates heat by heat exchange of the heat with a circulating fluid flowing through the radiating chamber,
The present invention relates to a variable-capacity heat generator capable of autonomously or variably adjusting the heat generation capacity.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第383
2966号公報(1990年4月5日公表のDE383
2966A1)は、車輌用暖房装置に組み込まれる熱発
生器としての加熱アセンブリーを開示する。以下に、こ
のドイツ語公報のFIG.2を参照しつつ、そこでの部
材番号を引用しながら前記加熱アセンブリーの概要を説
明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Published German Patent Application No. 383.
No. 2966 (DE 383 published on April 5, 1990)
2966A1) discloses a heating assembly as a heat generator incorporated in a vehicle heating system. Hereinafter, FIG. The outline of the heating assembly will be described with reference to FIG.

【0003】この加熱アセンブリーのハウジング内に
は、作業空間48(発熱室に相当)と、この作業空間4
8を取り囲むリング空間62(ウォータジャケットに相
当)とが区画されている。更に、該ハウジング内には、
作業空間48の前方に隣接した貯蔵空間58が区画され
ている。貯蔵空間58と作業空間48とは中間壁60に
より分離され、この中間壁60には作業空間48と貯蔵
空間58とをつなぐ流体供給用の通口66及び流体回収
用の結合通路68が形成されている。通口66はレバー
72によって開閉される通路である。そして、そのレバ
ー72は、コイルバネ73によって通口66を開く方向
に付勢されるとともに、バイメタル板バネ76によって
通口66を閉じる方向に付勢されている。即ち、通口6
6の開度は両バネ73,76の付勢力のバランスによっ
て決定される。
A work space 48 (corresponding to a heating chamber) and a work space 4 are provided in the housing of the heating assembly.
8 and a ring space 62 (corresponding to a water jacket) surrounding the inner space 8. Further, in the housing,
A storage space 58 adjacent to the front of the work space 48 is defined. The storage space 58 and the working space 48 are separated from each other by an intermediate wall 60. The intermediate wall 60 is formed with a fluid supply port 66 connecting the working space 48 and the storage space 58 and a coupling passage 68 for fluid recovery. ing. The passage 66 is a passage opened and closed by a lever 72. The lever 72 is urged by a coil spring 73 in a direction to open the opening 66, and is urged by a bimetal leaf spring 76 in a direction to close the opening 66. That is, the entrance 6
6 is determined by the balance between the urging forces of the springs 73 and 76.

【0004】ハウジング後部には駆動軸52が回転可能
に支承されている。この駆動軸52の一端には作業空間
48内で一体回転可能な車輪50(ロータに対応)が設
けられ、駆動軸52の他端にはベルトプーリ44が固着
されている。ベルトプーリ44はベルトを介して車輌エ
ンジンと作動連結されている。作業空間48及び貯蔵空
間58内には所要量の粘性流体78が入れられ、相対向
する車輪50の外壁部と作業空間48の内壁面との間隙
に行き渡るようにされている。エンジンの駆動力が加熱
アセンブリーの駆動軸52に伝達されると、車輪50が
作業空間48内で回転し、車輪外壁部と作業空間内壁面
との間に介在される粘性流体が剪断されて流体摩擦に基
づく熱を発生する。作業空間48で発生した熱は、ハウ
ジングの隔壁を介して前記リング空間62内を流れる冷
却媒体(エンジン冷却水)に伝達される。加熱された冷
却媒体は車輌用暖房装置の熱交換器に供給されて車室内
の暖房に供される。
A drive shaft 52 is rotatably supported at the rear of the housing. A wheel 50 (corresponding to a rotor) is provided at one end of the drive shaft 52 so as to be integrally rotatable in the work space 48, and a belt pulley 44 is fixed to the other end of the drive shaft 52. The belt pulley 44 is operatively connected to the vehicle engine via a belt. A required amount of viscous fluid 78 is contained in the working space 48 and the storage space 58 so as to reach the gap between the outer wall of the wheel 50 and the inner wall of the working space 48. When the driving force of the engine is transmitted to the drive shaft 52 of the heating assembly, the wheels 50 rotate in the work space 48, and the viscous fluid interposed between the outer wall of the wheel and the inner wall of the work space is sheared to be fluid. Generates heat based on friction. The heat generated in the working space 48 is transmitted to a cooling medium (engine cooling water) flowing in the ring space 62 via a partition of the housing. The heated cooling medium is supplied to a heat exchanger of a heating device for a vehicle and is used for heating a vehicle interior.

【0005】この加熱アセンブリでは、二つのバネ7
3,76によって位置制御されるレバー72による通口
66の開閉制御に基づいて、その発熱能力がフィードバ
ック的に調節される。即ち、高温の粘性流体が作業空間
48から結合通路68を介して貯蔵空間58に回収され
ると、環境温度の上昇に応答してバイメタル板バネ76
の付勢力がコイルバネ73のそれに打ち勝ち、レバー7
2は通口66を閉じる位置に配置される。すると、貯蔵
空間58から作業空間48への粘性流体の再供給が停止
されるので、作業空間48内の粘性流体量が次第に減少
し流体摩擦に基づく発熱量が減少する。その結果として
作業空間48から貯蔵空間58に回収される粘性流体の
温度が低下傾向を示すと、今度はバイメタル板バネ76
の付勢力が弱まってコイルバネ73のそれに凌駕され、
レバー72は通口66を開く方向に移動する。すると、
貯蔵空間58から作業空間48への粘性流体の供給が再
開され、作業空間48内の粘性流体量の増大して発熱量
の増大が図られる。
In this heating assembly, two springs 7
Based on the opening / closing control of the opening 66 by the lever 72 whose position is controlled by the members 3 and 76, the heat generation capability is adjusted in a feedback manner. That is, when the high-temperature viscous fluid is recovered from the work space 48 to the storage space 58 via the coupling passage 68, the bimetal leaf spring 76 responds to the rise in the environmental temperature.
Of the coil spring 73 and the lever 7
Reference numeral 2 is disposed at a position where the opening 66 is closed. Then, the re-supply of the viscous fluid from the storage space 58 to the work space 48 is stopped, so that the amount of the viscous fluid in the work space 48 gradually decreases, and the calorific value based on the fluid friction decreases. As a result, when the temperature of the viscous fluid recovered from the working space 48 to the storage space 58 shows a tendency to decrease, the bimetal leaf spring 76
Of the coil spring 73 is weakened,
The lever 72 moves in a direction to open the passage 66. Then
The supply of the viscous fluid from the storage space 58 to the work space 48 is restarted, and the amount of the viscous fluid in the work space 48 is increased to increase the heat generation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のような粘性流体
の剪断による発熱を意図した熱発生器においては、使用
する粘性流体の粘度が発熱能力に大きな影響を与えるこ
とが確認されている。即ち、高粘性の粘性流体を用いる
ほど、発熱効率も高くなり且つ発熱量も多くなる傾向に
ある。
In a heat generator intended to generate heat by shearing a viscous fluid as described above, it has been confirmed that the viscosity of the viscous fluid used has a great influence on the heat generation capacity. That is, the use of a viscous fluid having a high viscosity tends to increase the heat generation efficiency and increase the heat generation amount.

【0007】しかしながら、粘性流体の粘度が高くなる
と、それだけ粘性流体にハウジング内を循環(移動)さ
せることが難しくなる。従来技術としてあげた加熱アセ
ンブリーでは、粘性流体に作業空間48と貯蔵空間58
との間を循環させながら作業空間48内の粘性流体量を
調節することで発熱量のフィードバック制御を実現して
いる。とすれば、上記加熱アセンブリーのような能力可
変原理を採用する熱発生器を設計する場合には、ハウジ
ング内での粘性流体の移動性と必要な発熱量とのバラン
スを十分に図りながら、適性粘度の粘性流体を選択しな
ければならないことになる。但しその場合でも、発熱効
率重視で粘性流体の粘度を高めに設定すれば、粘性流体
のハウジング内での流動性が低下してフィードバック制
御の応答性が悪くなる虞がある。他方、フィードバック
制御の応答性重視で粘性流体の粘度を低めに設定すれ
ば、絶対発熱量を確保するためにロータ等の剪断手段の
大型化や粘性流体の使用量増大を図る必要が生じてく
る。いずれにしても、粘性流体の粘度という観点からは
二つの要求(フィードバック制御の応答性向上と発熱量
の確保)は二律背反的であり、粘性流体の粘度設定は非
常に難しい。
However, as the viscosity of the viscous fluid increases, it becomes more difficult for the viscous fluid to circulate (move) in the housing. In the prior art heating assembly, the viscous fluid is provided with a working space 48 and a storage space 58.
By adjusting the amount of the viscous fluid in the work space 48 while circulating between them, feedback control of the calorific value is realized. Therefore, when designing a heat generator that adopts the principle of variable capacity such as the above-mentioned heating assembly, it is necessary to properly balance the mobility of the viscous fluid in the housing and the required amount of heat generation. A viscous fluid of viscosity must be selected. However, even in such a case, if the viscosity of the viscous fluid is set to be high in consideration of the heat generation efficiency, the fluidity of the viscous fluid in the housing may be reduced, and the responsiveness of the feedback control may be deteriorated. On the other hand, if the viscosity of the viscous fluid is set to a low value with emphasis on the responsiveness of the feedback control, it will be necessary to increase the size of the shearing means such as the rotor and increase the amount of use of the viscous fluid in order to secure the absolute heat generation. . In any case, from the viewpoint of the viscosity of the viscous fluid, the two requirements (improvement of the responsiveness of feedback control and securing of the calorific value) are inconsistent, and setting the viscosity of the viscous fluid is very difficult.

【0008】本発明の主たる目的は、剪断発熱効率の高
い設計を採用しつつも発熱能力の可変制御性に優れた能
力可変型熱発生器を提供することにある。又、本発明の
従たる目的は、高粘性の粘性流体を用いた場合でも発熱
能力の可変制御性に優れた小型化の容易な能力可変型熱
発生器を提供することにある。
[0008] A main object of the present invention is to provide a variable-capacity heat generator which is excellent in variable control of the heat generation capacity while adopting a design having high shear heat generation efficiency. A further object of the present invention is to provide a small-capacity variable heat generator which is excellent in variable control of the heat generation capacity even when a high-viscosity viscous fluid is used and which can be easily miniaturized.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ハウ
ジング内に区画された発熱室及び放熱室を備え、前記発
熱室内に収容された粘性流体を前記発熱室内に回動可能
に設けられたロータで剪断することで熱を発生させ、そ
の熱を前記放熱室を流れる循環流体に熱交換する熱発生
器であって、前記ロータは、前記発熱室の内壁面との間
にクリアランスを形成する剪断作用面を有しており、そ
の剪断作用面を提供するロータ構成要素は、前記クリア
ランスを変える方向に弾性変形可能であることを特徴と
する能力可変型熱発生器である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a heat generating chamber and a heat radiating chamber partitioned in a housing, and a viscous fluid contained in the heat generating chamber is rotatably provided in the heat generating chamber. A heat generator that generates heat by shearing with the rotor, and exchanges the heat with a circulating fluid flowing through the heat radiating chamber, wherein the rotor forms a clearance between the rotor and an inner wall surface of the heat generating chamber. The rotor component that has a shearing surface to provide the shearing surface and is elastically deformable in a direction to change the clearance is a variable capacity heat generator.

【0010】この熱発生器の発熱室の内壁面とロータの
剪断作用面との間のクリアランスには粘性流体が滞留す
る。そのクリアランス領域の粘性流体は、回転するロー
タの剪断作用面による剪断作用を受けて流体摩擦に基づ
く熱を発生する。その剪断発熱量は、該クリアランスが
小さいほど大きく、逆に該クリアランスが大きくなると
小さくなる傾向にある。本発明によれば、剪断作用面を
提供するロータ構成要素は前記クリアランスを変える方
向に弾性変形可能である。それ故、該熱発生器の内部又
は外部からそのロータ構成要素に適宜刺激を与えて弾性
変形させることで、発熱室内壁面と剪断作用面との間の
クリアランスを適宜変更することが可能となり、ひいて
は剪断発熱能力の可変調節が可能となる。この発熱能力
の可変調節原理によれば、粘性流体を発熱室からハウジ
ング内の他の室に移動させる必要がなく、単にロータ構
成要素を特定方向に弾性変形させるだけで剪断発熱能力
の可変調節が達成される。それ故、発熱能力の可変制御
性が飛躍的に高まる。
A viscous fluid stays in the clearance between the inner wall surface of the heat generating chamber of the heat generator and the shearing surface of the rotor. The viscous fluid in the clearance region generates heat based on fluid friction due to the shearing action of the shearing face of the rotating rotor. The shear calorific value tends to increase as the clearance decreases, and to decrease as the clearance increases. According to the invention, the rotor component providing the shearing surface is elastically deformable in the direction of changing said clearance. Therefore, by appropriately stimulating the rotor components from inside or outside the heat generator to elastically deform the rotor components, it is possible to appropriately change the clearance between the wall surface of the heat generating chamber and the shearing action surface. Variable adjustment of shear heat generation capability is possible. According to the principle of the variable adjustment of the heat generation capacity, it is not necessary to move the viscous fluid from the heat generation chamber to another chamber in the housing, and the variable adjustment of the shear heat generation capacity can be achieved simply by elastically deforming the rotor component in a specific direction. Achieved. Therefore, the variable controllability of the heat generation capability is dramatically improved.

【0011】なお、ロータ構成要素に弾性変形を生じさ
せるような刺激としては、前記クリアランス領域に滞留
する粘性流体自体の熱膨張や、ロータ内部に流体領域を
設けた場合の内部流体圧の変化があげられる。
The stimulus that causes the rotor components to elastically deform includes thermal expansion of the viscous fluid itself staying in the clearance area and changes in the internal fluid pressure when a fluid area is provided inside the rotor. can give.

【0012】請求項2の発明は、請求項1に記載の能力
可変型熱発生器において、前記ロータはその内部に調圧
室を備えており、前記剪断作用面を提供するロータ構成
要素は、調圧室の内圧変化に応じて弾性変形することを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the variable-capacity heat generator according to the first aspect, the rotor includes a pressure regulating chamber therein, and the rotor component for providing the shearing action surface includes: It is characterized by being elastically deformed in response to a change in the internal pressure of the pressure regulating chamber.

【0013】この構成によれば、ロータ内部には流体領
域としての調圧室が設定される。この調圧室の内圧を適
宜変化させることで、ロータ構成要素の弾性変形を制御
すること、即ち、発熱室内壁面とロータ剪断作用面との
間のクリアランスを制御することが可能となる。パスカ
ルの原理が示唆するように、流体圧の変化は即座にその
流体領域の全体に伝播する。それ故、このような調圧室
の内圧制御に基づくクリアランス制御の応答性は極めて
優れたものとなる。
[0013] According to this configuration, the pressure regulating chamber as a fluid region is set inside the rotor. By appropriately changing the internal pressure of the pressure regulation chamber, it becomes possible to control the elastic deformation of the rotor components, that is, to control the clearance between the wall surface of the heating chamber and the rotor shearing surface. As Pascal's principle suggests, changes in fluid pressure are immediately propagated throughout the fluid region. Therefore, the responsiveness of the clearance control based on the internal pressure control of the pressure regulation chamber is extremely excellent.

【0014】請求項3の発明は、請求項2に記載の能力
可変型熱発生器において、前記ロータは、前記ハウジン
グ内に回動可能に支持された駆動軸上に設けられてお
り、前記調圧室は、前記駆動軸内に設けられた通路を介
して前記ハウジングの外に設けられた内圧調節機構とつ
ながれていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the variable capacity heat generator according to the second aspect, the rotor is provided on a drive shaft rotatably supported in the housing. The pressure chamber is connected to an internal pressure adjusting mechanism provided outside the housing via a passage provided in the drive shaft.

【0015】この構成によれば、調圧室の内圧は、ハウ
ジングの外に設けられた内圧調節機構によって調節され
る。調圧室と内圧調節機構との相互連通は、駆動軸内に
設けられた通路によって確保されるため、熱発生器の構
造の複雑化を極力回避することができる。又、ハウジン
グの外に設けた内圧調節機構によって調圧室の内圧制御
を行う構成であるため、マイクロコンピュータを利用し
たきめ細かなフィードバック制御の実現も容易である。
According to this configuration, the internal pressure of the pressure regulating chamber is adjusted by the internal pressure adjusting mechanism provided outside the housing. Since the communication between the pressure regulation chamber and the internal pressure adjusting mechanism is ensured by the passage provided in the drive shaft, the structure of the heat generator can be prevented from becoming complicated as much as possible. Further, since the internal pressure of the pressure regulation chamber is controlled by an internal pressure adjusting mechanism provided outside the housing, fine feedback control using a microcomputer can be easily realized.

【0016】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
か一項に記載の能力可変型熱発生器において、前記ロー
タはドラム形状をなしており、そのドラム状ロータの外
周部が前記弾性変形可能なロータ構成要素によって形成
されることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the variable capacity heat generator according to any one of the first to third aspects, the rotor has a drum shape, and an outer peripheral portion of the drum-shaped rotor has the outer periphery. It is characterized by being formed by an elastically deformable rotor component.

【0017】この構成によれば、ドラム状ロータの外周
面が前記剪断作用面としての役割を果たす。また、ロー
タがドラム形状であるため、ロータ内に前記調圧室を設
けることが容易となる。
According to this configuration, the outer peripheral surface of the drum-shaped rotor serves as the shearing surface. Further, since the rotor has a drum shape, it is easy to provide the pressure regulating chamber in the rotor.

【0018】請求項5の発明は、請求項1〜3のいずれ
か一項に記載の能力可変型熱発生器において、前記ロー
タはドラム形状をなしており、そのドラム状ロータの端
面部が前記弾性変形可能なロータ構成要素によって形成
されることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the variable-capacity heat generator according to any one of the first to third aspects, the rotor has a drum shape, and an end surface of the drum-shaped rotor has the end face. It is characterized by being formed by an elastically deformable rotor component.

【0019】この構成によれば、ドラム状ロータの端面
が前記剪断作用面としての役割を果たす。又、ロータが
ドラム形状であるため、ロータ内に前記調圧室を設ける
ことが容易となる。
According to this configuration, the end face of the drum-shaped rotor serves as the shearing action surface. Further, since the rotor has a drum shape, it is easy to provide the pressure regulating chamber in the rotor.

【0020】請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれ
か一項に記載の能力可変型熱発生器において、前記弾性
変形可能なロータ構成要素の少なくとも一部は、耐熱性
ゴムシートで形成されていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the variable capacity heat generator according to any one of the first to fifth aspects, at least a part of the elastically deformable rotor component is a heat-resistant rubber sheet. It is characterized by being formed.

【0021】耐熱性ゴムシートは、この熱発生器のロー
タを構成する素材として必要な耐熱性及び弾性を併せ持
ち、しかも入手及び加工が容易である。
The heat-resistant rubber sheet has both heat resistance and elasticity required as a material constituting the rotor of the heat generator, and is easily obtained and processed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)本発明の第1実
施形態である車輌用暖房装置の補助熱源としての能力可
変型の車輌用熱発生器を図1〜図4を参照しつつ説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A variable-capacity heat generator for a vehicle as an auxiliary heat source of a vehicle heating device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. explain.

【0023】図1に示すように、本実施形態の車輌用熱
発生器のハウジングは、フロントハウジング1とリヤハ
ウジング2とによって構成されている。ハウジング構成
部材としてのフロント及びリヤハウジング1,2は、ア
ルミニウム合金から作られている。フロントハウジング
1は、本体部1aと、その本体部1aの外周に形成され
たフランジ部1bと、その本体部1aから後方に延びる
環状筒部1cとを有している。他方、リヤハウジング2
は、本体部2aと、その本体部2aから前方に張り出し
た碗状筒部2bとを有している。フロントハウジング1
とリヤハウジング2とは、碗状筒部2b内に環状筒部1
cを収納しつつ相互に接合され、複数本のボルト3(図
2参照)で相互に締結されている。
As shown in FIG. 1, the housing of the vehicle heat generator according to the present embodiment comprises a front housing 1 and a rear housing 2. The front and rear housings 1 and 2 as housing components are made of an aluminum alloy. The front housing 1 has a main body 1a, a flange 1b formed on the outer periphery of the main body 1a, and an annular tubular portion 1c extending rearward from the main body 1a. On the other hand, the rear housing 2
Has a main body 2a and a bowl-shaped tubular portion 2b projecting forward from the main body 2a. Front housing 1
And the rear housing 2 include an annular tubular portion 1 in a bowl-shaped tubular portion 2b.
c are housed together while accommodating them, and fastened together by a plurality of bolts 3 (see FIG. 2).

【0024】フロント及びリヤハウジング1,2の相互
接合の結果、フロントハウジング1の本体部1a、環状
筒部1c、リヤハウジング2の本体部2aで囲まれた領
域には、発熱室4が区画形成される。又、フロントハウ
ジング1のフランジ部1b、環状筒部1c、リヤハウジ
ング2の碗状筒部2bで囲まれた領域には、放熱室とし
てのウォータジャケット5が区画形成される。
As a result of the mutual connection of the front and rear housings 1 and 2, a heat generating chamber 4 is formed in a region surrounded by the main body 1a of the front housing 1, the annular cylindrical portion 1c, and the main body 2a of the rear housing 2. Is done. In a region surrounded by the flange portion 1b of the front housing 1, the annular tubular portion 1c, and the bowl-shaped tubular portion 2b of the rear housing 2, a water jacket 5 as a heat radiating chamber is formed.

【0025】図1及び図2に示すように、リヤハウジン
グ2の碗状筒部2bの外周部には、入水ポート6および
出水ポート7が並設されている。循環流体(例えばエン
ジン冷却水)は、車輌用暖房装置を構成するエンジン3
1、当該熱発生器および暖房回路32(図示しないヒー
タコアを含む)の間を循環している。そして、入水ポー
ト6は、エンジン31からの循環流体をウォータジャケ
ット5に取り入れる。出水ポート7は、ウォータジャケ
ット5内を一巡した循環流体を暖房回路32に送り出
す。図1及び図3に示すように、フロントハウジング1
の環状筒部1c上には、その周方向に延びる複数条のリ
ブ5a(本実施形態では2条)が突設されている。これ
らのリブ5aは、ウォータジャケット5内での循環流体
の流れをガイドするガイド壁の役目を果たし、放熱室内
における循環流体の流通経路を設定する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a water inlet port 6 and a water outlet port 7 are provided side by side on the outer peripheral portion of the bowl-shaped tubular portion 2b of the rear housing 2. The circulating fluid (for example, engine cooling water) is supplied to the engine 3 constituting the vehicle heating system.
1. Circulating between the heat generator and the heating circuit 32 (including a heater core not shown). Then, the water inlet port 6 takes the circulating fluid from the engine 31 into the water jacket 5. The water outlet port 7 sends out the circulating fluid that has made a round in the water jacket 5 to the heating circuit 32. As shown in FIG. 1 and FIG.
A plurality of ribs 5a (two in the present embodiment) projecting in the circumferential direction protrude from the annular cylindrical portion 1c. These ribs 5a serve as guide walls for guiding the flow of the circulating fluid in the water jacket 5, and set the flow path of the circulating fluid in the heat radiation chamber.

【0026】フロント及びリヤハウジング1,2には、
軸受け8,9を介して駆動軸10が回動可能に支承され
ている。軸受け8,9はそれぞれシール付きの軸受装置
である。軸受け8は、フロントハウジング本体部1aの
内周面と駆動軸10の外周面との間に介在され、発熱室
4の前方を封止している。又、軸受け9は、リヤハウジ
ング本体部2aの内周面と駆動軸10の外周面との間に
介在され、発熱室4の後方を封止している。
The front and rear housings 1, 2
A drive shaft 10 is rotatably supported via bearings 8 and 9. Each of the bearings 8 and 9 is a bearing device with a seal. The bearing 8 is interposed between the inner peripheral surface of the front housing main body 1a and the outer peripheral surface of the drive shaft 10, and seals the front of the heat generating chamber 4. The bearing 9 is interposed between the inner peripheral surface of the rear housing body 2a and the outer peripheral surface of the drive shaft 10, and seals the rear of the heat generating chamber 4.

【0027】リヤハウジング2には、発熱室4とハウジ
ングの外部とを連通させる通路11が形成されている
が、この通路11はドレインボルト12によって閉塞さ
れている。更に、発熱室4内において駆動軸10上には
ロータ20が一体回転可能に設けられている。発熱室4
内にロータが収容される結果として、ロータ20の外表
面と発熱室4の内壁面との間にはクリアランス領域Sが
形成される。このクリアランス領域は、ドレインボルト
12が通路11を閉塞している限り液密となっている。
A passage 11 is formed in the rear housing 2 to allow the heat generating chamber 4 to communicate with the outside of the housing. The passage 11 is closed by a drain bolt 12. Further, a rotor 20 is provided on the drive shaft 10 in the heat generating chamber 4 so as to be integrally rotatable. Heating room 4
As a result, the clearance region S is formed between the outer surface of the rotor 20 and the inner wall surface of the heat generating chamber 4. This clearance area is liquid-tight as long as the drain bolt 12 closes the passage 11.

【0028】図1及び図3に示すように、ロータ20
は、金属製の一対の固定板21,22と、筒形状の外周
部材23とから構成されている。固定板21,22の各
々は、半径Rの円盤状の部材である。これら一対の固定
板21,22は、発熱室4内において所定間隔L(Lは
固定板21,22の外端面間の距離)を隔てて駆動軸1
0上に固定されている。そして、両固定板21,22間
には、各固定板の外周縁間をつなぐように外周部材23
が支持されている。この外周部材23は、弾性変形可能
な素材、例えば耐熱性のゴムシートで形成されている。
従って、ロータ20は全体として、半径R、長さL(但
しR<L)の中空なドラム形状をなしており、その内部
空間は調圧室24を提供する。なお、外周部材23の外
周面がこのロータ20の主たる剪断作用面となる。それ
故、外周部材23は、剪断作用面を提供する弾性変形可
能なロータ構成要素である。
As shown in FIGS. 1 and 3, the rotor 20
Is composed of a pair of metal fixed plates 21 and 22 and a cylindrical outer peripheral member 23. Each of the fixing plates 21 and 22 is a disk-shaped member having a radius R. The pair of fixed plates 21 and 22 are separated from each other by a predetermined distance L (L is a distance between the outer end surfaces of the fixed plates 21 and 22) in the heating chamber 4.
It is fixed on 0. The outer peripheral member 23 is provided between the fixed plates 21 and 22 so as to connect the outer peripheral edges of the fixed plates.
Is supported. The outer peripheral member 23 is formed of an elastically deformable material, for example, a heat-resistant rubber sheet.
Accordingly, the rotor 20 has a hollow drum shape having a radius R and a length L (where R <L) as a whole, and its internal space provides a pressure regulation chamber 24. The outer peripheral surface of the outer peripheral member 23 is a main shearing operation surface of the rotor 20. Therefore, the outer peripheral member 23 is an elastically deformable rotor component that provides a shearing surface.

【0029】図1に示すように、駆動軸10は、その軸
心位置において軸線方向に延びるように形成された第1
通路13と、その第1通路13の前端域において半径方
向に延びるように形成された少なくとも一つの第2通路
14とを有している。第2通路14は、調圧室24と第
1通路13とを連通する。又、第1通路13の後半部に
はパイプ25の先端が挿入されている。このパイプ25
と駆動軸10とは互いに相対回転可能な状態で嵌め合わ
されている。
As shown in FIG. 1, the drive shaft 10 has a first shaft extending at an axial position thereof.
It has a passage 13 and at least one second passage 14 formed to extend in a radial direction in a front end region of the first passage 13. The second passage 14 communicates the pressure regulation chamber 24 with the first passage 13. The tip of the pipe 25 is inserted into the second half of the first passage 13. This pipe 25
The drive shaft 10 and the drive shaft 10 are fitted so as to be relatively rotatable with each other.

【0030】パイプ25の途中の分岐点には三方向弁2
6が設けられている。この三方向弁26は、パイプ25
を真空ポンプ27又は外気に選択的に接続する切替え弁
である。三方向弁26は正逆回転可能なモータ28と作
動連結されており、モータ28の作動に応じてその切替
え位置を変更する。それ故、モータ28の作動に応じ
て、調圧室24は、前記第1通路13、第2通路14、
パイプ25及び三方向弁26を介して真空ポンプ27又
は外気と接続される。
A three-way valve 2 is provided at a branch point in the middle of the pipe 25.
6 are provided. The three-way valve 26 is connected to the pipe 25
Is a switching valve for selectively connecting to the vacuum pump 27 or the outside air. The three-way valve 26 is operatively connected to a forward / reverse rotatable motor 28, and changes its switching position in accordance with the operation of the motor 28. Therefore, in response to the operation of the motor 28, the pressure regulating chamber 24 becomes the first passage 13, the second passage 14,
It is connected to a vacuum pump 27 or outside air via a pipe 25 and a three-way valve 26.

【0031】なお、前記弾性変形可能な外周部材23
は、調圧室24の内圧が大気圧程度であれば、図1及び
図3に示すように円筒形状をほぼ保持する程度の弾性や
厚みを有するシート状素材で構成されている。他方、調
圧室24内が真空ポンプ27によって減圧状態におかれ
ると、外周部材23はその略中央部を駆動軸10に向か
ってへこまされ、図3の円筒形状から図4に示すような
ややくびれた形状に変形する。前記パイプ25、三方向
弁26、真空ポンプ27、モータ28および後記制御装
置41は、調圧室24の内圧調節機構を構成する。
The elastically deformable outer peripheral member 23
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, when the internal pressure of the pressure regulation chamber 24 is about the atmospheric pressure, the pressure regulating chamber 24 is formed of a sheet-like material having elasticity and thickness enough to substantially maintain a cylindrical shape. On the other hand, when the inside of the pressure regulation chamber 24 is decompressed by the vacuum pump 27, the outer peripheral member 23 is recessed at a substantially central portion thereof toward the drive shaft 10, and changes from the cylindrical shape of FIG. 3 to that shown in FIG. Deforms into a slightly constricted shape. The pipe 25, the three-way valve 26, the vacuum pump 27, the motor 28, and a control device 41 described below constitute an internal pressure adjusting mechanism of the pressure regulation chamber 24.

【0032】ロータ20の外表面と発熱室4の内壁面と
の間に形成されるクリアランス領域Sには、ドレインボ
ルト12を外した状態の通路11を介して、粘性流体と
してのシリコーンオイル(図1,2では図示略、図3,
4では梨地模様で示す)が所要量入れられる。前記クリ
アランス領域Sの体積をV1とし、ドレインボルト12
で閉塞された状態の通路11の体積をV2とした場合、
前記シリコーンオイルの封入量は、その常温時充填率が
前記体積の和(V1+V2)に対して40%〜80%の
範囲となるように決められている。この第1実施形態に
おいてシリコーンオイルの常温時充填率を100%とし
ないのは、発熱時におけるシリコーンオイルの熱膨張を
考慮してのことである。
In a clearance region S formed between the outer surface of the rotor 20 and the inner wall surface of the heat generating chamber 4, silicone oil as a viscous fluid (see FIG. Not shown in Figures 1 and 2, FIG.
4 is indicated by a satin pattern). The volume of the clearance region S is set to V1, and the drain bolt 12
When the volume of the passage 11 closed in the state is V2,
The filling amount of the silicone oil is determined so that the filling factor at normal temperature is in the range of 40% to 80% with respect to the sum of the volumes (V1 + V2). The reason why the filling rate of the silicone oil at normal temperature is not set to 100% in the first embodiment is in consideration of the thermal expansion of the silicone oil during heat generation.

【0033】更に、駆動軸10の前端部には、ボルト1
5によってプーリ16が固着されている。このプーリ1
6は、Vベルト等の動力伝達ベルト17を介して外部駆
動源としてのエンジン31と作動連結されている。従っ
て、プーリ16を介してエンジン31の駆動力により駆
動軸10及びロータ20が回転される。これに伴い、前
記クリアランス領域Sに滞留するシリコーンオイルがロ
ータ20の剪断作用を受けて発熱する。この熱は環状筒
部1cを介してウォータジャケット5を流れる循環流体
に伝達され、該循環流体が再加熱される。そして、出水
ポート7から暖房回路32に送り出された循環流体は車
室内の暖房等に供される。なお、ロータ20の剪断発熱
量や発熱能力可変作用については後ほど詳細に説明す
る。
Further, a bolt 1 is provided at the front end of the drive shaft 10.
5, the pulley 16 is fixed. This pulley 1
6 is operatively connected to an engine 31 as an external drive source via a power transmission belt 17 such as a V-belt. Therefore, the drive shaft 10 and the rotor 20 are rotated by the driving force of the engine 31 via the pulley 16. Along with this, the silicone oil staying in the clearance region S generates heat due to the shearing action of the rotor 20. This heat is transmitted to the circulating fluid flowing through the water jacket 5 via the annular tubular portion 1c, and the circulating fluid is reheated. Then, the circulating fluid sent from the water discharge port 7 to the heating circuit 32 is used for heating the vehicle interior and the like. The effect of varying the amount of heat generated by shearing the rotor 20 and the ability to generate heat will be described later in detail.

【0034】更に図1は、本実施形態の熱発生器の制御
構成を模式的に示している。この車輌用熱発生器は制御
装置41を自ら内蔵するか、あるいは熱発生器本体とは
別体化された制御装置41と接続されている。この制御
装置41は主として発熱量の可変制御を司る。なお、制
御装置41を車輌用熱発生器本体から切り離して設ける
場合には、エンジン31の電子制御ユニット(ECU)
に当該制御装置41の機能を併せ持たせてもよい。
FIG. 1 schematically shows a control configuration of the heat generator of the present embodiment. This heat generator for a vehicle incorporates the control device 41 by itself or is connected to the control device 41 which is separated from the heat generator body. The control device 41 mainly performs variable control of the heat generation amount. When the control device 41 is provided separately from the vehicle heat generator body, an electronic control unit (ECU) of the engine 31 is provided.
May also have the function of the control device 41.

【0035】制御装置41は、CPU、ROM、RAM
及び入出力インターフェイス(いずれも図示せず) を内
蔵したマイクロコンピュータ類似の制御ユニットであ
り、そのROMには制御プログラムが予め記憶されてい
る。この制御装置41の出力側は、前記真空ポンプ27
及びモータ28と接続されている。この制御装置41の
入力側は、ヒータスイッチ/温度設定器42、イグニシ
ョンキースイッチ43、回転数センサ44、室温センサ
45及び水温センサ46と接続されている。
The control device 41 includes a CPU, a ROM, and a RAM.
And a control unit similar to a microcomputer having a built-in input / output interface (both not shown), and a control program stored in a ROM thereof in advance. The output side of the control device 41 is connected to the vacuum pump 27.
And the motor 28. The input side of the control device 41 is connected to a heater switch / temperature setting device 42, an ignition key switch 43, a rotation speed sensor 44, a room temperature sensor 45, and a water temperature sensor 46.

【0036】ヒータスイッチ/温度設定器42は、車室
に設けられた操作パネル内に組み込まれており、搭乗者
が暖房装置の作動及び停止(ON/OFF)を指令し、
又、好みの車室内温度を設定するための入力手段であ
る。イグニションキースイッチ43は、停止状態のエン
ジン31を起動すべくスタータモータ(図示略)を駆動
するためのスイッチである。
The heater switch / temperature setting device 42 is incorporated in an operation panel provided in the passenger compartment, and the occupant instructs operation and stop (ON / OFF) of the heating device.
Further, it is an input means for setting a desired vehicle interior temperature. The ignition key switch 43 is a switch for driving a starter motor (not shown) to start the stopped engine 31.

【0037】回転数センサ44は、エンジン31のクラ
ンク軸の回転数(回転速度)、又はロータ20と一体回
転する駆動軸10(又はプーリ16)の回転数(回転速
度)を検出するための回転数検出手段である。室温セン
サ45は、車室内の温度を検出するための温度検出手段
である。水温センサ46は、暖房回路32を流れる循環
流体としてのエンジン冷却水の温度を検出するための温
度検出手段である。なお、水温センサ46は、暖房回路
32内、エンジン31のシリンダブロック、あるいは熱
発生器のウォータジャケット5内のいずれに設けられて
もよい。
The rotation speed sensor 44 detects the rotation speed (rotation speed) of the crankshaft of the engine 31 or the rotation speed (rotation speed) of the drive shaft 10 (or pulley 16) that rotates integrally with the rotor 20. It is a number detecting means. The room temperature sensor 45 is a temperature detecting means for detecting the temperature in the vehicle compartment. The water temperature sensor 46 is temperature detection means for detecting the temperature of engine cooling water as a circulating fluid flowing through the heating circuit 32. The water temperature sensor 46 may be provided in the heating circuit 32, in the cylinder block of the engine 31, or in the water jacket 5 of the heat generator.

【0038】次に、第1実施形態の熱発生器の作用を各
場面毎に説明する。 (場面1:エンジン起動時)エンジン31の停止時には
プーリ16及びロータ20も停止状態にあり、発熱室4
内の粘性流体はクリアランス領域Sの底の方に集まって
いる。搭乗者がエンジン31を起動すべくイグニション
キースイッチ43をONにすると、制御装置41は、真
空ポンプ27を作動させるとともに、モータ28により
三方向弁26を、調圧室24と真空ポンプ27とを連通
させる第1の切替え位置に配置する。こうして調圧室2
4を減圧状態にすることで外周部材23の内部を負圧に
し、弾性変形可能な外周部材23を図4のくびれ形状に
変形させる。これは、エンジン31と作動連結されたロ
ータ20の起動トルクを少しでも小さくして、スタータ
モータの負荷を軽減するためである。
Next, the operation of the heat generator of the first embodiment will be described for each scene. (Scene 1: When the engine is started) When the engine 31 is stopped, the pulley 16 and the rotor 20 are also stopped, and the heat generation chamber 4 is stopped.
The viscous fluid inside is gathered toward the bottom of the clearance area S. When the occupant turns on the ignition key switch 43 to start the engine 31, the control device 41 activates the vacuum pump 27, and controls the three-way valve 26 by the motor 28, and connects the pressure regulating chamber 24 and the vacuum pump 27 to each other. It is arranged at a first switching position for communication. Thus, the pressure control room 2
By setting the pressure of 4 to a reduced pressure, the inside of the outer peripheral member 23 is made to have a negative pressure, and the elastically deformable outer peripheral member 23 is deformed into the constricted shape shown in FIG. This is because the starting torque of the rotor 20 operatively connected to the engine 31 is reduced as much as possible to reduce the load on the starter motor.

【0039】この点について更に説明すると、発熱室4
内の粘性流体はその粘性によってロータ20の起動を阻
止しようとするため、停止状態のロータ20は粘性流体
によって拘束されている。この拘束力Fは、粘性流体の
粘度V(μ)に依存するところが大きいが、粘性流体が
滞留しているロータ20の外表面と発熱室4の内壁面と
の間のクリアランス領域Sの幅hによっても影響され
る。即ち、粘性流体の粘度V(μ)が一定ならば、前記
拘束力Fはクリアランスhが小さいほど増大傾向にあ
る。それ故、図4に示すように、調圧室24を減圧状態
にすることで、部分的にせよ、前記クリアランスをhか
ら(h+Δx)に拡大すれば、それだけ拘束力Fを小さ
くすることができる。こうしてクリアランスhを意図的
に増大させることにより、動力伝達ベルト17を介して
当該熱発生器と作動連結されているスタータモータの負
荷トルクを軽減することができ、エンジン31及びロー
タ20の円滑な起動を実現することができる。
This point will be further described.
Since the viscous fluid in the inside attempts to prevent the rotor 20 from starting due to its viscosity, the stopped rotor 20 is restrained by the viscous fluid. The constraint force F largely depends on the viscosity V (μ) of the viscous fluid, but the width h of the clearance region S between the outer surface of the rotor 20 and the inner wall surface of the heat generating chamber 4 where the viscous fluid is retained. Is also affected by That is, if the viscosity V (μ) of the viscous fluid is constant, the restraining force F tends to increase as the clearance h is smaller. Therefore, as shown in FIG. 4, if the clearance is increased from h to (h + Δx) at least partially by reducing the pressure in the pressure regulating chamber 24, the restraining force F can be reduced accordingly. . By intentionally increasing the clearance h in this manner, the load torque of the starter motor operatively connected to the heat generator via the power transmission belt 17 can be reduced, and the engine 31 and the rotor 20 can be smoothly started. Can be realized.

【0040】なお、エンジン31の起動後、ヒータスイ
ッチ42がOFFされている限り、真空ポンプ27によ
って調圧室24の減圧状態は維持される。また、エンジ
ン31の駆動中、ロータ20は常時回転されるため、発
熱室4に入れてある粘性流体は遠心力によって外周部材
23の外周のクリアランス領域Sに集められ、ロータ2
0の端面域(各固定板21,22の外端面と発熱室内壁
面との間の領域)であって駆動軸10の近傍にはほとん
ど滞留しない。
After the engine 31 is started, as long as the heater switch 42 is turned off, the reduced pressure state of the pressure regulation chamber 24 is maintained by the vacuum pump 27. In addition, since the rotor 20 is constantly rotated during the operation of the engine 31, the viscous fluid contained in the heat generating chamber 4 is collected by the centrifugal force in the clearance area S on the outer periphery of the outer peripheral member 23, and the rotor 2 is rotated.
0 (the region between the outer end surfaces of the fixed plates 21 and 22 and the wall surface of the heat generating chamber) and hardly stays near the drive shaft 10.

【0041】(場面2:最大発熱能力での運転)エンジ
ン31の起動後にヒータスイッチ42がONされると、
制御装置41は、温度設定器42の設定温度、回転数セ
ンサ44の検出回転数、室温センサ45からの室内温度
および水温センサ46からの循環流体温度に基づいて、
室温が最適となるように真空ポンプ27の吸引能力およ
びモータ28を制御する。
(Scene 2: Operation at Maximum Heating Capacity) When the heater switch 42 is turned on after the engine 31 is started,
The control device 41 is based on the set temperature of the temperature setting device 42, the detected rotation speed of the rotation speed sensor 44, the room temperature from the room temperature sensor 45, and the circulating fluid temperature from the water temperature sensor 46.
The suction capacity of the vacuum pump 27 and the motor 28 are controlled so that the room temperature is optimized.

【0042】具体的には制御装置41は、循環流体の温
度が十分に高まっていない場合(例えば80℃に達して
いない場合)には、モータ28を駆動して三方向弁26
を、調圧室24を大気開放する第2の切替え位置に配置
する。すると、調圧室24が大気圧に戻るためロータ2
0の外周部材23は図3のような円筒形状を復元し、外
周部材23の全外周域において一定のクリアランスhが
確保される。このクリアランスhは、例えば数十〜数百
マイクロメートル(μm)である。ロータ20の回転
中、前記幅hのクリアランス領域Sには粘性流体が満た
され、ロータ20の外周面(即ち外周部材23の外周
面)による剪断作用を受けて発熱する。
Specifically, when the temperature of the circulating fluid is not sufficiently high (for example, when the temperature does not reach 80 ° C.), the control device 41 drives the motor 28 to
At the second switching position where the pressure regulating chamber 24 is opened to the atmosphere. Then, since the pressure regulation chamber 24 returns to the atmospheric pressure, the rotor 2
The zero outer peripheral member 23 restores the cylindrical shape as shown in FIG. 3, and a constant clearance h is secured in the entire outer peripheral area of the outer peripheral member 23. This clearance h is, for example, several tens to several hundreds of micrometers (μm). During the rotation of the rotor 20, the clearance region S having the width h is filled with a viscous fluid, and generates heat by being subjected to a shearing action by the outer peripheral surface of the rotor 20 (that is, the outer peripheral surface of the outer peripheral member 23).

【0043】図3の剪断発熱状態の理論的解析によれ
ば、ロータ20(全長L)の軸線方向に沿って区分され
た微少区間Δl(デルタエル)におけるロータ外周面で
の発熱量ΔQ1は、下記数1の式のように表される。
According to the theoretical analysis of the shear heat generation state in FIG. 3, the heat generation amount ΔQ1 on the outer peripheral surface of the rotor in the minute section Δl (delta el) divided along the axial direction of the rotor 20 (full length L) is as follows. It is expressed as in the equation (1).

【0044】[0044]

【数1】 数1の式において、πは円周率、μは粘性流体の粘性係
数、ωはロータ20の角速度、Rはロータ20の半径を
示す。
(Equation 1) In the equation (1), π is a circular constant, μ is a viscosity coefficient of a viscous fluid, ω is an angular velocity of the rotor 20, and R is a radius of the rotor 20.

【0045】ロータの全長Lにわたって個々の微少区間
ΔlでのΔQ1の総和をとれば、それが図3に示すロー
タ20の外周面での総発熱量Q1になる。又、ΣΔl=
Lである。従って、ロータ外周面での総発熱量Q1は、
下記数2の式のように表される。
If the sum of .DELTA.Q1 in each minute section .DELTA.l is calculated over the entire length L of the rotor, it becomes the total heat generation Q1 on the outer peripheral surface of the rotor 20 shown in FIG. Also, ΣΔl =
L. Therefore, the total calorific value Q1 on the outer peripheral surface of the rotor is
It is expressed as the following equation (2).

【0046】[0046]

【数2】 数2の式からも分かるように、クリアランスhが小さい
ほど総発熱量Q1は増大傾向となる。
(Equation 2) As can be seen from the equation (2), the total heat generation amount Q1 tends to increase as the clearance h is smaller.

【0047】(場面3:発熱能力の抑制運転)ヒータス
イッチ42がON状態にあって、次のa),b),c)
のいずれかの場合には、制御装置41は熱発生器の発熱
能力を適度に抑制すべく、真空ポンプ27の吸引能力お
よびモータ28を制御する。 a)回転数センサ44の検出回転数が所定のしきい値回
転数を超えた場合、 b)室温が温度設定器42の設定温度を超えた場合、 c)循環流体の温度が所定の上限温度(例えば80℃)
を超えた場合。
(Scene 3: Operation for suppressing heat generation capability) When the heater switch 42 is in the ON state, the following a), b), and c) are performed.
In either case, the controller 41 controls the suction capacity of the vacuum pump 27 and the motor 28 in order to appropriately suppress the heat generation capacity of the heat generator. a) When the rotation speed detected by the rotation speed sensor 44 exceeds a predetermined threshold rotation speed, b) When the room temperature exceeds the set temperature of the temperature setting device 42, c) When the temperature of the circulating fluid is a predetermined upper limit temperature (For example, 80 ° C)
If exceeded.

【0048】具体的には、上記a),b),c)のいず
れかの条件が満たされた場合には、制御装置41は、モ
ータ28により三方向弁26を、調圧室24と作動中の
真空ポンプ27とを連通させる第1の切替え位置に配置
する。又、必要に応じて、真空ポンプ27の吸引能力を
可変調節する。こうして調圧室24の内部を適度な減圧
状態にし、外周部材23を図4のくびれ形状に変形させ
る。こうして、熱発生器の発熱量を、前記数2の式で示
した総発熱量Q1よりも低下させる。
Specifically, when any one of the above conditions a), b) and c) is satisfied, the control device 41 operates the three-way valve 26 by the motor 28 to operate the three-way valve 26 with the pressure regulating chamber 24. It is arranged at a first switching position for communicating with the middle vacuum pump 27. Further, if necessary, the suction capacity of the vacuum pump 27 is variably adjusted. In this manner, the inside of the pressure regulation chamber 24 is brought into an appropriate reduced pressure state, and the outer peripheral member 23 is deformed into the constricted shape shown in FIG. Thus, the calorific value of the heat generator is made lower than the total calorific value Q1 shown in the equation (2).

【0049】この点を前記数1の式にならって解析す
る。図4に示すロータ20(全長L)の軸線方向に沿っ
て区分された微少区間Δlにおけるロータ外周面での発
熱量ΔQ2を考える。微少区間Δlでの外周部材23の
半径が本来の半径RよりもΔx(0<Δx)だけ減少し
たとすると、同じ微少区間Δlでのクリアランスは本来
のクリアランスhよりもΔxだけ増大することになる。
この条件の下では、前記発熱量ΔQ2は、下記数3の式
のように表される。
This point will be analyzed according to the equation (1). Consider a heat generation amount ΔQ2 on the outer peripheral surface of the rotor in a minute section Δl divided along the axial direction of the rotor 20 (overall length L) shown in FIG. Assuming that the radius of the outer peripheral member 23 in the minute section Δl is smaller than the original radius R by Δx (0 <Δx), the clearance in the same minute section Δl is larger by Δx than the original clearance h. .
Under this condition, the heat generation amount ΔQ2 is expressed by the following equation (3).

【0050】[0050]

【数3】 ロータの全長Lにわたって個々の微少区間ΔlでのΔQ
2の総和をとれば、それが図4に示すくびれ状態のロー
タ20の外周面での総発熱量Q2になる。ただし、Q2
=ΣΔQ2を計算せずとも、Q2<Q1は明らかであ
る。なぜなら、個々の微少区間Δl毎に数1と数3の両
式を比較すれば、ΔQ2<ΔQ1であることは明らかだ
からである。
(Equation 3) ΔQ in each minute section Δl over the entire length L of the rotor
If the sum of 2 is obtained, it becomes the total heat generation amount Q2 on the outer peripheral surface of the constricted rotor 20 shown in FIG. However, Q2
= ΣΔQ2, Q2 <Q1 is apparent. This is because it is clear that ΔQ2 <ΔQ1 when comparing the expressions 1 and 3 for each minute section Δl.

【0051】このように、調圧室24の内部を適度な減
圧状態にして外周部材23を図4のくびれ形状に変形さ
せることで、当該熱発生器の発熱量Q2を、最大発熱能
力時の発熱量Q1よりも小さくすることができる。
As described above, by making the inside of the pressure regulating chamber 24 moderately decompressed and deforming the outer peripheral member 23 into the constricted shape shown in FIG. 4, the calorific value Q2 of the heat generator can be reduced at the maximum heating capacity. The heat value can be made smaller than Q1.

【0052】なお、半径又はクリアランスの変位量Δx
は、調圧室24の内圧を制御すること、即ち、真空ポン
プ27の吸引能力を制御することで任意の値に設定可能
である。外周部材23の素材が耐熱性ゴムシートの場合
には、前記Δxは200μm〜1mmの範囲で設定可能
である。
The radius or clearance displacement Δx
Can be set to an arbitrary value by controlling the internal pressure of the pressure regulation chamber 24, that is, by controlling the suction capacity of the vacuum pump 27. When the material of the outer peripheral member 23 is a heat-resistant rubber sheet, Δx can be set in the range of 200 μm to 1 mm.

【0053】(場面4:暖房装置の停止時)エンジン3
1の駆動中にヒータスイッチ42がOFFされると、制
御装置41は、モータ28により三方向弁26を、調圧
室24と作動中の真空ポンプ27とを連通させる第1の
切替え位置に配置するとともに、調圧室24の内圧制御
を中止する。そして、熱発生器の発熱能力を最小に設定
(抑制)する。
(Scene 4: When the heating device is stopped) Engine 3
When the heater switch 42 is turned off during the driving of the control unit 1, the control device 41 places the three-way valve 26 in the first switching position for communicating the pressure regulating chamber 24 and the operating vacuum pump 27 by the motor 28. At the same time, the internal pressure control of the pressure regulation chamber 24 is stopped. Then, the heat generating capability of the heat generator is set (suppressed) to the minimum.

【0054】また、ヒータスイッチ42のON/OFF
にかかわらず、イグニションキースイッチ43がOFF
されると、制御装置41は、モータ28により三方向弁
26を、調圧室24を大気開放する第2の切替え位置に
配置した後、真空ポンプ27の運転を停止する。これ
は、減圧状態の調圧室24と真空ポンプ27とを連通し
たまま真空ポンプ27を停止すると、真空ポンプ27に
使われている潤滑油がパイプ25を介して調圧室24内
に逆流するおそれがあるためである。
Also, ON / OFF of the heater switch 42
Ignition key switch 43 is OFF regardless of
Then, the control device 41 stops the operation of the vacuum pump 27 after the three-way valve 26 is arranged by the motor 28 at the second switching position where the pressure regulating chamber 24 is opened to the atmosphere. This is because when the vacuum pump 27 is stopped while the pressure regulating chamber 24 in a reduced pressure state and the vacuum pump 27 are connected, the lubricating oil used in the vacuum pump 27 flows back into the pressure regulating chamber 24 via the pipe 25. This is because there is a danger.

【0055】第1実施形態によれば、以下のような効果
を得ることができる。 (イ)調圧室24の内圧制御に呼応してロータ20の半
径R及びロータクリアランスhを同時に変化させること
ができ、このR及びhの同時可変の相乗効果により熱発
生器の発熱能力を迅速に可変調節することができる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained. (A) The radius R of the rotor 20 and the rotor clearance h can be changed simultaneously in response to the internal pressure control of the pressure regulation chamber 24, and the heat generation capability of the heat generator can be quickly increased by the simultaneous variable synergistic effect of R and h. Can be variably adjusted.

【0056】(ロ)本実施形態によれば、発熱能力の可
変調節に際して粘性流体の移動を必要としないため、従
来技術(例:DE3832966A1の加熱アセンブリ
ー)に比較して、発熱能力の可変制御の応答性に優れて
いる。又、本実施形態によれば、高粘度のシリコーンオ
イルを使用することが容易となり、熱発生器の設計の自
由度が増す。
(B) According to the present embodiment, since the movement of the viscous fluid is not required for the variable adjustment of the heat generation capacity, the variable control of the heat generation capacity can be performed as compared with the prior art (for example, the heating assembly of DE38332966A1). Excellent responsiveness. Further, according to this embodiment, it is easy to use a high-viscosity silicone oil, and the degree of freedom in designing the heat generator is increased.

【0057】(ハ)エンジン31及びロータ20の起動
時には、ロータ内の調圧室24を減圧してロータクリア
ランスhをできるだけ大きくするようにしているため、
エンジン31及びロータ20の起動を円滑化することが
できる。
(C) When the engine 31 and the rotor 20 are started, the pressure regulation chamber 24 in the rotor is depressurized to increase the rotor clearance h as much as possible.
It is possible to smoothly start the engine 31 and the rotor 20.

【0058】(ニ)本実施形態によれば、十分な発熱量
を確保しつつロータ20をその半径Rよりも全長Lの方
が長い形状とすることができ、その結果、ハウジングの
直径と全長との比率設定の自由度が増し、車輌への搭載
性を改善することができる。特に図1に示す熱発生器の
ハウジングの全体形状は、パワーステアリング用油圧ポ
ンプの形状に非常に似ているため、エンジンルーム内に
おいて前記パワステポンプのために従来確保されていた
スペースに、パワステポンプに代えてこの熱発生器を配
置することが可能となる。
(D) According to the present embodiment, the rotor 20 can be formed to have a length L which is longer than the radius R while securing a sufficient heat generation amount. And the degree of freedom in setting the ratio to the vehicle can be increased, and the mountability on a vehicle can be improved. In particular, since the overall shape of the heat generator housing shown in FIG. 1 is very similar to the shape of the hydraulic pump for power steering, the power steering pump is provided in the space previously reserved for the power steering pump in the engine room. This heat generator can be arranged in place of the heat generator.

【0059】(第2実施形態)第2実施形態に従う車輌
用暖房装置の補助熱源としての能力可変型の車輌用熱発
生器を図5〜図7を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment) A variable-capacity heat generator for a vehicle as an auxiliary heat source of a vehicle heating device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0060】前記第1実施形態では、粘性流体としての
シリコーンオイルの封入量を、その常温時充填率が前記
体積和(V1+V2)に対して40%〜80%の範囲と
なるように決めていた。これに対し、第2実施形態で
は、熱発生器本体の機械的構成を前記第1実施形態のも
のとほぼ同じとしながらも、発熱室4へのシリコーンオ
イルの封入量を、その常温時充填率が前記体積和(V1
+V2)に対して97%〜99%となるようにした。ち
なみに、V1はロータ20の周りのクリアランス領域S
の体積であり、V2はドレインボルト12で閉塞された
状態の通路11の体積である。
In the first embodiment, the filling amount of the silicone oil as the viscous fluid is determined so that the filling factor at normal temperature is in the range of 40% to 80% with respect to the volume sum (V1 + V2). . On the other hand, in the second embodiment, while the mechanical configuration of the heat generator main body is almost the same as that of the first embodiment, the amount of silicone oil filled in the heat generating chamber 4 is reduced by the filling rate at normal temperature. Is the volume sum (V1
+ V2) to be 97% to 99%. Incidentally, V1 is a clearance area S around the rotor 20.
V2 is the volume of the passage 11 closed by the drain bolt 12.

【0061】更に図5に示すように、第2実施形態で
は、第1実施形態における真空ポンプ27に代えて圧送
ポンプ33をパイプ25の一分岐端に設けた。圧送ポン
プ33は、制御装置41からの指令によって作動し、パ
イプ25及び三方向弁26を介して調圧室24内に空気
を積極圧送する。なお、この圧送能力は、制御装置41
からの制御信号によって可変調節することができる。こ
の第2実施形態では、前記パイプ25、三方向弁26、
モータ28、圧送ポンプ33および制御装置41が調圧
室24の内圧調節機構を構成する。
As shown in FIG. 5, in the second embodiment, a pressure pump 33 is provided at one branch end of the pipe 25 in place of the vacuum pump 27 in the first embodiment. The pressure pump 33 operates according to a command from the control device 41 and positively pumps air into the pressure regulation chamber 24 via the pipe 25 and the three-way valve 26. It should be noted that this pumping capacity is controlled by the control device 41.
Can be variably adjusted by a control signal from the controller. In the second embodiment, the pipe 25, the three-way valve 26,
The motor 28, the pressure pump 33, and the control device 41 constitute an internal pressure adjusting mechanism of the pressure regulation chamber 24.

【0062】この第2実施形態によれば、エンジン31
及びロータ20の起動時もロータ20の起動直後も、三
方向弁26は、調圧室24を大気開放する第2の切替え
位置に配置され、外周部材23は図5に示すような円筒
形状を保持している。換言すれば、この熱発生器は常態
において、外周部材23の全体にわたりその外周面と発
熱室4の内壁面とのクリアランスが一定の最小値hに保
たれて最大発熱能力を発揮するように設計されている。
それ故、この熱発生器はロータ20の起動直後から最大
発熱能力で作動し、クリアランス領域Sに満たされたシ
リコーンオイルはロータ20による剪断作用を受けて急
速に温度を上げる。なお、ロータ外周面での発熱量につ
いては図5の状態と前記図3の状態とで本質的な違いは
なく、図5の状態でも前記数1及び数2の各式がそのま
ま妥当する。
According to the second embodiment, the engine 31
The three-way valve 26 is disposed at the second switching position where the pressure regulating chamber 24 is opened to the atmosphere at the start of the rotor 20 and immediately after the start of the rotor 20, and the outer peripheral member 23 has a cylindrical shape as shown in FIG. keeping. In other words, the heat generator is designed such that the clearance between the outer peripheral surface and the inner wall surface of the heat generating chamber 4 is maintained at a constant minimum value h over the entire outer peripheral member 23 so as to exhibit the maximum heat generating capability in the normal state. Have been.
Therefore, this heat generator operates at the maximum heat generation capacity immediately after the start of the rotor 20, and the silicone oil filled in the clearance area S is rapidly heated by the shearing action of the rotor 20. Note that there is no essential difference between the state of FIG. 5 and the state of FIG. 3 regarding the amount of heat generated on the outer peripheral surface of the rotor, and even in the state of FIG.

【0063】シリコーンオイルはその温度上昇に伴い膨
張する。シリコーンオイルは前記クリアランス領域Sを
ほぼ完全に満たしており他に逃げ場がないため、シリコ
ーンオイルの膨張は、耐熱性ゴムシートからなる外周部
材23の弾性変形を生じさせる。即ち、外周部材23
は、シリコーンオイルの体積膨張を受け止めて図6のよ
うなくびれた形状に変形しながらクリアランス領域Sの
オイル圧の高まりを緩和する。このとき、ロータ20の
外周域におけるロータクリアランスは、部分的にせよh
から(h+Δx)に増大し(図6参照)、又、それに付
随してロータ20の半径がRから(R−Δx)に減少す
る。それ故、ロータ20が図5の状態から図6の状態へ
移行することで、当該熱発生器の発熱能力が自律的に抑
制される。なお、図6の状態は前記図4の状態と等価で
あるので、図6の状態にも前記数3の式がそのまま妥当
する。
The silicone oil expands as its temperature rises. Since the silicone oil almost completely fills the clearance area S and has no escape, the expansion of the silicone oil causes the outer peripheral member 23 made of a heat-resistant rubber sheet to undergo elastic deformation. That is, the outer peripheral member 23
Reduces the increase in the oil pressure in the clearance region S while receiving the volume expansion of the silicone oil and deforming into a constricted shape as shown in FIG. At this time, the rotor clearance in the outer peripheral region of the rotor 20 is h
To (h + Δx) (see FIG. 6), and concomitantly, the radius of the rotor 20 decreases from R to (R−Δx). Therefore, when the rotor 20 shifts from the state of FIG. 5 to the state of FIG. 6, the heat generation capability of the heat generator is autonomously suppressed. Since the state of FIG. 6 is equivalent to the state of FIG. 4, the equation of Equation 3 also applies to the state of FIG.

【0064】この第2実施形態で注目すべきは、三方向
弁26を何ら切替え制御せずとも、調圧室24を大気開
放しておけば、オイル温度を反映したシリコーンオイル
の膨張の程度に応じてロータクリアランスh及びロータ
半径Rが自然に変化し、発熱能力が自律的に抑制される
点である。
It should be noted in this second embodiment that the opening of the pressure regulating chamber 24 to the atmosphere without any switching control of the three-way valve 26 can reduce the degree of expansion of the silicone oil reflecting the oil temperature. The point is that the rotor clearance h and the rotor radius R naturally change accordingly, and the heat generation capability is suppressed autonomously.

【0065】但し、上述のような発熱能力の自律的抑制
をむしろ制限することが必要な場合には、制御装置41
は、ロータクリアランス及びロータ半径を意図的に復元
するための制御を行う。発熱能力の自律的抑制を制限す
ることが必要な場合の具体例としては、ウォータジャケ
ット5及び暖房回路32を流れる循環流体の温度が低
く、その上限温度(例えば80℃)近くまで早期に上昇
させたい場合がある。この場合には、制御装置41は、
圧送ポンプ33を作動させるとともに、モータ28によ
り三方向弁26を、調圧室24と圧送ポンプ33とを連
通させる第1の切替え位置に配置する。そして、図7に
示すように、圧送ポンプ33から調圧室24内に空気を
積極圧送して調圧室24内を加圧(昇圧)状態にし、調
圧室24の内圧をシリコーンオイルの膨張圧に対抗させ
て外周部材23をほぼ円筒形状に維持する。結果とし
て、この熱発生器は、発熱能力の自律的抑制を禁じら
れ、最大発熱能力又はそれに近い発熱能力を持続するこ
とになる。
However, if it is necessary to limit the autonomous suppression of the heat generation capability as described above, the control device 41
Performs control for intentionally restoring the rotor clearance and the rotor radius. As a specific example in which it is necessary to limit the autonomous suppression of the heat generation capability, the temperature of the circulating fluid flowing through the water jacket 5 and the heating circuit 32 is low, and is quickly increased to near its upper limit temperature (for example, 80 ° C.). Sometimes you want to. In this case, the control device 41
The pressure pump 33 is operated, and the three-way valve 26 is arranged by the motor 28 at the first switching position where the pressure regulating chamber 24 and the pressure pump 33 are communicated. Then, as shown in FIG. 7, air is positively pumped from the pressure pump 33 into the pressure control chamber 24 to make the pressure control chamber 24 pressurized (pressurized), and the internal pressure of the pressure control chamber 24 is expanded by the silicone oil. The outer peripheral member 23 is maintained in a substantially cylindrical shape against the pressure. As a result, the heat generator is prohibited from autonomously suppressing the heat generation capacity, and maintains the heat generation capacity at or near the maximum heat generation capacity.

【0066】なお、シリコーンオイルの膨張圧によって
外周部材23が図5の状態から図6の状態に弾性変形さ
せられる結果、図6の状態の外周部材23には、図5の
状態に戻ろうとするバネ的復元力(反発力)が蓄えられ
る。このバネ的復元力が外周部材23自体に働いている
ため、シリコーンオイルの膨張圧が高くとも、調圧室2
4の内圧を大気圧よりも多少高くするだけで図7の状態
(外周部材23本来の円筒形状)を実現できる。即ち、
図7の状態では、クリアランス領域Sにおけるシリコー
ンオイルの膨張圧P1は、加圧された調圧室24の内圧
P2と前記バネ的復元力の単位面積当たり復元力P3と
の和(P2+P3)と均衡しているのである。
It should be noted that as a result of the outer peripheral member 23 being elastically deformed from the state of FIG. 5 to the state of FIG. 6 by the expansion pressure of the silicone oil, the outer peripheral member 23 in the state of FIG. 6 attempts to return to the state of FIG. A spring-like restoring force (repulsive force) is stored. Since this spring-like restoring force acts on the outer peripheral member 23 itself, even if the expansion pressure of the silicone oil is high, the pressure regulating chamber 2
The state shown in FIG. 7 (the original cylindrical shape of the outer peripheral member 23) can be realized only by slightly increasing the internal pressure of FIG. That is,
In the state of FIG. 7, the expansion pressure P1 of the silicone oil in the clearance area S is balanced with the sum (P2 + P3) of the pressurized internal pressure P2 of the pressure regulating chamber 24 and the restoring force P3 per unit area of the spring restoring force. It is doing.

【0067】この第2実施形態においても、前記第1実
施形態と同様、前記(イ)、(ロ)及び(ニ)の効果を
得ることができる。 (第3実施形態)前記第1及び第2実施形態ではロータ
20の外周部を構成するロータ構成要素を弾性変形可能
な素材としたが、この第3実施形態に従う能力可変型の
車輌用熱発生器では、ロータの各端面部を構成するロー
タ構成要素を弾性変形可能な素材とした。
In the second embodiment, the effects (a), (b), and (d) can be obtained as in the first embodiment. (Third Embodiment) In the first and second embodiments, the rotor constituting the outer peripheral portion of the rotor 20 is made of a material that can be elastically deformed. However, the variable capacity heat generation for vehicles according to the third embodiment is performed. In the container, the rotor constituent elements constituting each end face portion of the rotor were made of an elastically deformable material.

【0068】図8に示すように、駆動軸10上に設けら
れたロータ50は、所定間隔を隔てて駆動軸10上に固
定された一対の固定板51,52と、円筒形状の外周部
材53とを有している。この外周部材53は、各固定板
51,52から放射状に延びる複数本のスポーク54に
よって支持されている。これら部材51,52,53,
54はいずれも高剛性の金属で形成されている。そし
て、このロータ50の両端面域において、各固定板5
1,52とそれを取り囲む外周部材53との間には、ほ
ぼドーナッツ形に型抜き形成されたダイアフラム55,
56が張設されている。これらダイアフラム55,56
は、弾性変形可能な素材(例えば耐熱性ゴムシート)か
らなっている。こうして、ロータ50は、半径R、長さ
L(但しL<R)の中空なドラム形状をなし、その内部
は調圧室57を構成する。なお、ダイアフラム55,5
6の外表面は剪断作用面として機能する。それ故、各ダ
イアフラム55,56は、剪断作用面を提供する弾性変
形可能なロータ構成要素と位置づけられる。
As shown in FIG. 8, the rotor 50 provided on the drive shaft 10 includes a pair of fixed plates 51 and 52 fixed on the drive shaft 10 at a predetermined interval, and a cylindrical outer peripheral member 53. And The outer peripheral member 53 is supported by a plurality of spokes 54 extending radially from each of the fixing plates 51 and 52. These members 51, 52, 53,
Each of the members 54 is formed of a highly rigid metal. Then, in each end face region of the rotor 50, each fixed plate 5
1, 52 and a peripheral member 53 surrounding the diaphragms 55,
56 is stretched. These diaphragms 55, 56
Is made of an elastically deformable material (for example, a heat-resistant rubber sheet). Thus, the rotor 50 has a hollow drum shape having a radius R and a length L (where L <R), and the inside thereof constitutes a pressure regulation chamber 57. The diaphragms 55 and 5
The outer surface of 6 functions as a shearing surface. Therefore, each diaphragm 55, 56 is positioned as an elastically deformable rotor component that provides a shearing surface.

【0069】調圧室57は、駆動軸10の第1通路13
及び第2通路14、パイプ25並びに三方向弁26を介
して真空ポンプ27又は大気と接続されている。ロータ
20の外表面と発熱室4の内壁面との間に形成されるク
リアランス領域Sには、粘性流体としてのシリコーンオ
イル(図8では図示略、図9では梨地模様で示す)が所
要量入れられる。このシリコーンオイルの封入量は、そ
の常温時充填率が前記体積和(V1+V2)に対して、
90%〜95%の範囲となるように決められている。
The pressure regulating chamber 57 is provided in the first passage 13 of the drive shaft 10.
And a second passage 14, a pipe 25, and a three-way valve 26 to connect to a vacuum pump 27 or the atmosphere. In a clearance area S formed between the outer surface of the rotor 20 and the inner wall surface of the heat generating chamber 4, a required amount of silicone oil (not shown in FIG. 8 and shown in a matte pattern in FIG. 9) as a viscous fluid is put. Can be The filling amount of this silicone oil is such that the filling factor at normal temperature is based on the volume sum (V1 + V2).
It is determined to be in the range of 90% to 95%.

【0070】なお、前記各ダイアフラム55,56は、
調圧室57の内圧が大気圧程度であれば、ほぼ平らな状
態(図8で垂直に真っ直ぐ張った状態)を保持するが、
真空ポンプ27によって調圧室57が減圧状態におかれ
ると、図9に示すように、ロータ内へ凹んだ形状に変形
するというような弾性や厚みを有するシート状素材で構
成されている。
The diaphragms 55 and 56 are
If the internal pressure of the pressure regulating chamber 57 is about the atmospheric pressure, the pressure regulating chamber 57 maintains a substantially flat state (a state of being stretched vertically in FIG. 8).
As shown in FIG. 9, when the pressure regulating chamber 57 is put in a decompressed state by the vacuum pump 27, the pressure regulating chamber 57 is made of a sheet-like material having elasticity and thickness such that it is deformed into a shape recessed into the rotor.

【0071】この第3実施形態における発熱能力制御の
手法は、前記第1実施形態とほぼ同じである。即ち、ウ
ォータジャケット5を流れる循環流体の温度が十分に高
まっていない場合などの最大発熱能力での運転が要求さ
れる場合には、制御装置41によって、三方向弁26は
調圧室57を大気開放する第2の切替え位置に配置さ
れ、各ダイアフラム55,56は図8の真っ直ぐに張設
された状態となり、ロータ端面域のクリアランスは最小
値he となる(図9参照)。
The method of controlling the heat generation capability in the third embodiment is almost the same as in the first embodiment. That is, when the operation at the maximum heat generation capacity is required, for example, when the temperature of the circulating fluid flowing through the water jacket 5 is not sufficiently high, the three-way valve 26 causes the pressure regulating chamber 57 to be released from the atmosphere by the control device 41. disposed in a second switching position for opening, the diaphragm 55 and 56 becomes a state of straight is stretched in Figure 8, the clearance of the rotor end face region is the minimum value h e (see FIG. 9).

【0072】なお、図8の剪断発熱状態の理論的解析に
よれば、ロータ50の各端面での発熱量Q3は、下記数
4の式のように表される。その式からわかるように、ロ
ータ端面での発熱量Q3はクリアランスhe に反比例す
る。
According to the theoretical analysis of the shear heat generation state shown in FIG. 8, the heat value Q3 at each end face of the rotor 50 is expressed by the following equation (4). As can be seen from the equation, the calorific value Q3 at the rotor end face is inversely proportional to the clearance h e.

【0073】[0073]

【数4】 他方、エンジン31やロータ50の起動時や、発熱能力
の抑制運転が要求される場合には、制御装置41によっ
て、三方向弁26は調圧室57と真空ポンプ27とを連
通させる第1の切替え位置に配置され、調圧室57は減
圧状態となる。すると、各ダイアフラム55,56は、
図9のようにロータ50内へ凹んだ形状に変形し、ロー
タ端面域のクリアランスはhe から(he +Δx)に拡
大する。このクリアランスhe の拡大によってロータ端
面での発熱量Q3が減少することは、数4の式より明ら
かである。
(Equation 4) On the other hand, when the engine 31 or the rotor 50 is started, or when the operation of suppressing the heat generation capability is required, the three-way valve 26 is controlled by the control device 41 so that the pressure regulating chamber 57 and the vacuum pump 27 communicate with each other. Arranged at the switching position, the pressure adjustment chamber 57 is in a reduced pressure state. Then, each of the diaphragms 55 and 56
Deformed into a shape recessed into the rotor 50 as shown in FIG. 9, the clearance of the rotor end face region is expanded from h e in (h e + Δx). It is apparent from the numerical formula 4 calorific value Q3 at the rotor end face is reduced by the expansion of the clearance h e.

【0074】従って、この第3実施形態の熱発生器にお
いても、前記第1実施形態と同様、前記(イ)、
(ロ)、(ハ)及び(ニ)の効果を得ることができる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよ
い。 ○ 前記第1〜第3実施形態では、ロータとエンジンと
を直接的に作動連結する動力伝達構成を採用したが、ロ
ータと外部駆動源としてのエンジンとの間の動力伝達経
路の途中に電磁クラッチ機構を配設し、電磁クラッチの
ON/OFF制御に基づいて動力伝達及び遮断を適宜行
うようにしてもよい。
Therefore, in the heat generator of the third embodiment, as in the first embodiment,
The effects (b), (c) and (d) can be obtained.
The embodiment of the present invention may be modified as follows. In the first to third embodiments, the power transmission configuration in which the rotor and the engine are directly operatively connected is adopted. However, the electromagnetic clutch is provided in the power transmission path between the rotor and the engine as an external drive source. A mechanism may be provided, and power transmission and cutoff may be appropriately performed based on ON / OFF control of the electromagnetic clutch.

【0075】○ 前記第1実施形態では外周部材23は
耐熱性ゴムシートとしたが、調圧室24の減圧の程度に
応じて適度に凹み(Δxが最大1mm程度凹めば十
分)、減圧解除で元の形状に復元できる材料であれば何
でもよく、それが金属薄板であっても何ら問題ではな
い。同じことが第2及び第3実施形態にも当てはまる。
In the first embodiment, the outer peripheral member 23 is made of a heat-resistant rubber sheet. However, the outer peripheral member 23 is appropriately depressed in accordance with the degree of decompression of the pressure regulation chamber 24 (Δx is sufficient if it is depressed about 1 mm at the maximum). Any material can be used as long as it can be restored to its original shape, and there is no problem even if it is a thin metal plate. The same applies to the second and third embodiments.

【0076】○ 前記第1〜第3実施形態における弾性
変形可能なロータ構成要素として、合成ゴムの表面にフ
ッ素樹脂(例えばテフロン)を被覆した二層構造のゴム
状シートが用いられてもよい。この場合、耐熱性及び耐
薬品性に優れたフッ素樹脂が粘性流体と接触することに
なるため、内側の合成ゴムがフッ素樹脂によって保護さ
れる形となる。
In the first to third embodiments, a rubber-like sheet having a two-layer structure in which synthetic rubber is coated with a fluororesin (for example, Teflon) may be used as the elastically deformable rotor component. In this case, since the fluororesin having excellent heat resistance and chemical resistance comes into contact with the viscous fluid, the inner synthetic rubber is protected by the fluororesin.

【0077】○ 前記第1〜第3実施形態では調圧室2
4,57内等には空気が満たされていたが、水などの液
体が満たされてもよい。即ち、ロータ20,50の内圧
を支配する媒体は、気体又は液体のいずれの流体であっ
てもよい。
In the first to third embodiments, the pressure regulating chamber 2
Although the inside of the space 4, 57 is filled with air, it may be filled with liquid such as water. That is, the medium that controls the internal pressure of the rotors 20 and 50 may be either a gas or a liquid.

【0078】○ この明細書において「粘性流体」と
は、ロータの剪断作用を受けて流体摩擦に基づく熱を発
生するあらゆる媒体を意味するものであり、高粘度の液
体や半流動体に限定されず、ましてやシリコーンオイル
に限定されるものではない。
In this specification, the term “viscous fluid” refers to any medium that generates heat based on fluid friction under the shearing action of a rotor, and is limited to high-viscosity liquids and semi-fluids. Of course, it is not limited to silicone oil.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上詳述したように各請求項に記載の車
輌用熱発生器によれば、剪断発熱効率の高い設計を採用
しつつも発熱能力の可変制御性に優れた能力可変型の車
輌用熱発生器とすることができる。
As described in detail above, according to the heat generator for a vehicle according to the claims, a variable capacity type excellent in variable controllability of heat generation capacity while adopting a design having high shear heat generation efficiency. It can be a heat generator for vehicles.

【0080】特に、発熱能力の可変制御のためにハウジ
ング内での粘性流体の移動を必要としないため、高粘性
の粘性流体を用いた場合でも発熱能力の可変制御性を損
なうことがなく、小型化した場合でも十分な発熱量を確
保することが容易となる。
In particular, since it is not necessary to move the viscous fluid in the housing for the variable control of the heat generation capacity, even when a high-viscosity viscous fluid is used, the variable controllability of the heat generation capacity is not impaired, and the compactness is small. Therefore, it is easy to secure a sufficient amount of generated heat even if it is formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態に従う車輌用熱発生器の縦断面
図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vehicle heat generator according to a first embodiment.

【図2】図1のA−A線での横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】ロータの調圧室を大気圧状態にしたときのロー
タ及び発熱室の一部を拡大して示す断面図。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a part of the rotor and a heat generating chamber when a pressure adjusting chamber of the rotor is brought to an atmospheric pressure state.

【図4】ロータの調圧室を減圧状態にしたときのロータ
及び発熱室の一部を拡大して示す断面図。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the rotor and the heat generating chamber when the pressure adjusting chamber of the rotor is in a reduced pressure state.

【図5】第2実施形態に従う車輌用熱発生器のロータ及
び発熱室の一部を拡大して示す断面図。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a rotor and a heat generating chamber of a vehicle heat generator according to a second embodiment.

【図6】粘性流体が熱膨張したときを示す図5相当の断
面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5, showing a case where a viscous fluid thermally expands.

【図7】ロータの調圧室を加圧状態にしたときの図5相
当の断面図。
FIG. 7 is a sectional view corresponding to FIG. 5 when the pressure adjustment chamber of the rotor is in a pressurized state.

【図8】第3実施形態に従う車輌用熱発生器の縦断面
図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a vehicle heat generator according to a third embodiment.

【図9】ロータの調圧室を減圧状態にしたときのロータ
及び発熱室の一部を拡大して示す断面図。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the rotor and the heat generating chamber when the pressure adjusting chamber of the rotor is in a reduced pressure state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フロントハウジング、2…リヤハウジング、4…発
熱室、5…ウォータジャケット(放熱室)、10…駆動
軸、13…第1通路、14…第2通路、20…ロータ、
23…外周部材(剪断作用面を提供する弾性変形可能な
ロータ構成要素)、24…調圧室、25…パイプ、26
…三方向弁、27…真空ポンプ、28…モータ、33…
圧送ポンプ、41…制御装置(25,26,27,2
8,33,41は内圧調節機構を構成)、50…ロー
タ、55,56…ダイアフラム(剪断作用面を提供する
弾性変形可能なロータ構成要素)、57…調圧室、h,
e …クリアランス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Front housing, 2 ... Rear housing, 4 ... Heat generation room, 5 ... Water jacket (radiation room), 10 ... Drive shaft, 13 ... 1st passage, 14 ... 2nd passage, 20 ... Rotor,
23 ... outer peripheral member (elastically deformable rotor component providing a shearing surface), 24 ... pressure regulating chamber, 25 ... pipe, 26
... three-way valve, 27 ... vacuum pump, 28 ... motor, 33 ...
Pressure pump, 41 ... Control device (25, 26, 27, 2)
8, 33, 41 constitute an internal pressure adjusting mechanism); 50: rotor; 55, 56: diaphragm (elastically deformable rotor component providing a shearing surface); 57: pressure regulating chamber;
h e ... clearance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 達也 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tatsuya Hirose 2-1-1, Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Toyota Industries Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジング内に区画された発熱室及び放
熱室を備え、前記発熱室内に収容された粘性流体を前記
発熱室内に回動可能に設けられたロータで剪断すること
で熱を発生させ、その熱を前記放熱室を流れる循環流体
に熱交換する熱発生器であって、 前記ロータは、前記発熱室の内壁面との間にクリアラン
スを形成する剪断作用面を有しており、その剪断作用面
を提供するロータ構成要素は、前記クリアランスを変え
る方向に弾性変形可能であることを特徴とする能力可変
型熱発生器。
1. A heat generating chamber and a heat radiating chamber partitioned in a housing, and heat is generated by shearing a viscous fluid contained in the heat generating chamber by a rotor rotatably provided in the heat generating chamber. A heat generator that exchanges heat with a circulating fluid flowing through the heat radiation chamber, wherein the rotor has a shearing surface that forms a clearance between the rotor and an inner wall surface of the heat generation chamber; A variable capacity heat generator, wherein the rotor component providing the shearing surface is elastically deformable in a direction to change the clearance.
【請求項2】 前記ロータはその内部に調圧室を備えて
おり、前記剪断作用面を提供するロータ構成要素は、調
圧室の内圧変化に応じて弾性変形することを特徴とする
請求項1に記載の能力可変型熱発生器。
2. The rotor according to claim 1, wherein the rotor has a pressure regulating chamber therein, and the rotor component providing the shearing surface elastically deforms in response to a change in the internal pressure of the pressure regulating chamber. 2. The variable capacity heat generator according to 1.
【請求項3】 前記ロータは、前記ハウジング内に回動
可能に支持された駆動軸上に設けられており、前記調圧
室は、前記駆動軸内に設けられた通路を介して前記ハウ
ジングの外に設けられた内圧調節機構とつながれている
ことを特徴とする請求項2に記載の能力可変型熱発生
器。
3. The housing according to claim 1, wherein the rotor is provided on a drive shaft rotatably supported in the housing, and the pressure regulating chamber is connected to the housing via a passage provided in the drive shaft. 3. The variable capacity heat generator according to claim 2, wherein the heat generator is connected to an internal pressure adjusting mechanism provided outside.
【請求項4】 前記ロータはドラム形状をなしており、
そのドラム状ロータの外周部が前記弾性変形可能なロー
タ構成要素によって形成されていることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか一項に記載の能力可変型熱発生
器。
4. The rotor has a drum shape,
The variable capacity heat generator according to any one of claims 1 to 3, wherein an outer peripheral portion of the drum-shaped rotor is formed by the elastically deformable rotor component.
【請求項5】 前記ロータはドラム形状をなしており、
そのドラム状ロータの端面部が前記弾性変形可能なロー
タ構成要素によって形成されていることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか一項に記載の能力可変型熱発生
器。
5. The rotor according to claim 1, wherein the rotor has a drum shape.
The variable capacity heat generator according to any one of claims 1 to 3, wherein an end face portion of the drum-shaped rotor is formed by the elastically deformable rotor component.
【請求項6】 前記弾性変形可能なロータ構成要素の少
なくとも一部は、耐熱性ゴムシートで形成されているこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の能
力可変型熱発生器。
6. The variable-capacity heat source according to claim 1, wherein at least a part of the elastically deformable rotor component is formed of a heat-resistant rubber sheet. Generator.
JP3607298A 1998-02-18 1998-02-18 Variable capacity heat generator Pending JPH11227452A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014062682A (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Denso Corp Magnetic heat pump system

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