JP3487474B2 - ビスカスヒータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粘性流体をせん断
により発熱させ、放熱室内を循環する循環流体に熱交換
して暖房熱源に利用するビスカスヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、実開平３−９８１０７号公報に能
力可変のビスカスヒータが開示されている。このビスカ
スヒータでは、前部及び後部ハウジングが対設された状
態で締結され、内部に発熱室と、この発熱室の外域にウ
ォータジャケットとを形成している。ウォータジャケッ
ト内では循環水が入水ポートから取り入れられ、出水ポ
ートから外部の暖房回路へ送り出されるべく循環されて
いる。前部及び後部ハウジングには軸受装置を介して駆
動軸が回動可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回動
可能なロータが固着されている。発熱室の壁面とロータ
の外面とは互いに近接する軸方向のラビリンス溝を構成
し、これら発熱室の壁面とロータの外面との間隙にはシ
リコンオイル等の粘性流体が介在される。

【０００３】また、このビスカスヒータの特徴的な構成
として、前部及び後部ハウジングの下方には内部にダイ
アフラムを備えた上下カバーが設けられ、上カバーとダ
イアフラムとにより制御室が区画されている。発熱室は
前部及び後部ハウジングの上端に貫設された貫通孔によ
り大気と連通されているとともに、上下カバーに設けら
れた連通管により制御室と連通されており、ダイアフラ
ムはマニホールド負圧及びコイルスプリング等により制
御室の内部容積を調整可能になされている。

【０００４】車両の暖房装置に組み込まれたこのビスカ
スヒータでは、駆動軸がエンジンにより駆動されれば、
発熱室内でロータが回動するため、粘性流体が発熱室の
壁面とロータの外面との間隙でせん断により発熱する。
この発熱はウォータジャケット内の循環水に熱交換さ
れ、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供され
ることとなる。

【０００５】ここで、このビスカスヒータの能力変化は
同公報によれば以下の作用となる。すなわち、暖房が過
強である場合、マニホールド負圧でダイアフラムを下方
に変位させて制御室の内部容積を拡大する。これによ
り、発熱室内の粘性流体が制御室内に回収されるため、
発熱室の壁面とロータの外面との間隙の発熱量が減少
し、暖房が弱められることとなる。逆に、暖房が過弱で
ある場合、気圧調整孔及びコイルスプリングの作用でダ
イアフラムを上方に変位させて制御室の内部容積を縮小
する。これにより、制御室内の粘性流体は発熱室内に送
り出されるため、発熱室の壁面とロータの外面との間隙
の発熱量が増大し、暖房が強められることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の能
力可変型ビスカスヒータでは、粘性流体を発熱室から制
御室内に回収する際、これによる発熱室内の負圧を貫通
孔から導かれる新たな空気により相殺している。粘性流
体は、こうして能力縮小の度に新たな空気と接触して随
時空気中の水分が補充される形となり、水分によって劣
化が進行しやすい。

【０００７】この点、本発明者らの先の提案に係るビス
カスヒータ（特願平７−２１７０３５号）においては、
発熱室を密閉状態としているため、発熱室に介在される
粘性流体が新たな空気と接触することはなく、随時空気
中の水分が補充される訳ではないので、劣化しにくい。
しかしながら、この提案のビスカスヒータにおいては、
発熱室の壁面とロータの外面との僅かな間隙のみに粘性
流体を収容しなければならない。このため、十分な発熱
量を発揮すべく粘性流体の収容割合を高くすれば、その
状態では不可避に残留する空気の容積が少なくなり、高
温時に粘性流体が膨脹して内部が極端に高圧となって、
軸封装置による軸封能力が十分でなくなってしまう。逆
に、軸封能力を確保すべく粘性流体の収容割合を低くす
れば、その状態では空気の容積が大きくなり、十分な発
熱量を得ることができない。つまり、この提案のビスカ
スヒータでは、粘性流体の厳しい収容量管理が必要であ
る。

【０００８】また、この提案のビスカスヒータでは、間
隙に介在される粘性流体が駆動軸の駆動中は常にせん断
されることとなり、せん断される粘性流体の量に余裕が
なく、特定の粘性流体のみが常にせん断されやすいこと
となって、粘性流体の劣化を生じやすい。粘性流体の劣
化は、ビスカスヒータにおける長期間使用後の耐久後の
発熱効率を低下してしまう。この点、上記従来の能力可
変型ビスカスヒータにおいても、拡大時の制御室の容積
を発熱室の壁面とロータの外面との間隙の容積とほぼ等
しくするならば、制御室の内部容積の拡大・縮小により
制御室と発熱室との間で粘性流体を移動させているに過
ぎないこととなるため、同様に粘性流体の劣化を生じや
すい。

【０００９】本発明の課題は、水分による粘性流体の劣
化遅延のうれしさを発揮しつつ、粘性流体の厳しい収容
量管理を不要とするとともに、特定の粘性流体のみが常
にせん断されることによる粘性流体の劣化遅延のうれし
さをも発揮可能なビスカスヒータを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１のビスカ
スヒータは、内部に発熱室及び該発熱室に隣接して循環
流体を循環させる放熱室を形成するハウジングと、該ハ
ウジングに軸受装置を介して回動可能に支承された駆動
軸と、該発熱室内で該駆動軸により回動可能に設けられ
たロータと、該発熱室の壁面と該ロータの外面との間隙
に介在され、該ロータの回動により発熱される粘性流体
とを有するビスカスヒータにおいて、前記発熱室は密閉
状態とされ、前記ハウジングには、該発熱室と回収通路
及び供給通路により連通され、前記間隙の容積を超える
粘性流体を収容可能な貯留室が密閉状態で配設されてお
り、該回収通路は該発熱室の中央域で連通しており、該
回収通路と該供給通路とは前記駆動軸の駆動中に常時開
放されていることを特徴とする。

【００１１】このビスカスヒータでは、発熱室及び貯留
室が密閉状態であるため、発熱室及び貯留室に介在され
る粘性流体が新たな気体と接触することはなく、随時気
体中の水分が補充される訳ではないので、劣化しにく
い。また、このビスカスヒータでは、貯留室が間隙の容
積を超える粘性流体を収容可能であるため、粘性流体の
厳しい収容量管理が不要となる。そして、貯留室を発熱
室と連通させているため、ワイセンベルク効果と気体の
移動とにより、粘性流体を回収通路により発熱室から貯
留室内に回収可能であるとともに、粘性流体を供給通路
により貯留室から発熱室内に供給可能である。こうし
て、このビスカスヒータでは、発熱室と貯留室との間で
粘性流体を入れ換えつつ、十分な発熱量の発揮と、十分
な軸封能力の確保とが実現される。

【００１２】また、このビスカスヒータでは、貯留室内
に間隙の容積を超える粘性流体を収納可能であることか
ら、せん断される粘性流体の量に余裕を生じ、特定の粘
性流体のみを常にせん断することにならないため、粘性
流体の劣化遅延を図ることが可能になる。

【００１３】また、このビスカスヒータでは、回収通路
は発熱室の中央域と連通され、該回収通路と供給通路と
は駆動軸の駆動中に常時開放されている。このため、こ
のビスカスヒータは、駆動軸の駆動中には、ワイセンベ
ルク効果と気体の移動とにより、発熱室と貯留室とで粘
性流体が常時入れ換わる。 （２）請求項２のビスカスヒータは、請求項１記載のビ
スカスヒータにおいて、回収通路は貯留室側の開口が該
貯留室内に貯留される粘性流体の液位より上方側に位置
し、供給通路は該貯留室側の開口が該貯留室内に貯留さ
れる粘性流体の液位より下方側に位置していることを特
徴とする。

【００１４】このビスカスヒータでは、駆動軸が駆動さ
れる前の起動前においては、気体の移動と粘性流体の自
重とにより、発熱室と貯留室とで粘性流体の液位が等し
くなる。このため、起動時には、ロータによりせん断さ
れる粘性流体の量が少なく、小さなトルクで起動が可能
となる。このため、起動時のショックが小さい。駆動軸
が起動された後、回収通路及び供給通路の連通面積等に
より、粘性流体の貯留室への回収量よりも発熱室への供
給量を多く設定すれば、発熱室内に粘性流体が行き渡
り、これにより発熱室の壁面とロータの外面との間隙の
発熱量が増大していく。

【００１５】この間、発熱室内では、粘性流体がせん断
される他、気体が粘性流体中に気泡として混在されてお
り、回収通路における貯留室側の開口が粘性流体の上方
に位置していた方がその気泡が貯留室に移動しやすい。
また、粘性流体の自重により、発熱室と貯留室との間で
粘性流体が入れ換わりやすい。さらに、粘性流体の表面
張力により、発熱室内で回動するロータが供給通路を介
して貯留室内の粘性流体を発熱室に引き込みやすい。

【００１６】そして、駆動軸の駆動を終えれば、気体の
移動と粘性流体の自重とにより、発熱室と貯留室とで粘
性流体の液位が等しくなる。また、貯留室内の粘性流体
の液位を供給通路における貯留室側の開口の上方に位置
させるのみで粘性流体の収容量管理を容易にできる。 （３）請求項３のビスカスヒータは、請求項１又は２記
載のビスカスヒータにおいて、供給通路は回収通路より
も大きな連通面積を有していることを特徴とする。

【００１７】このビスカスヒータでは、粘性流体を迅速
に発熱室に供給することができるため、起動後、迅速に
発熱室内に粘性流体が行き渡り、これにより発熱室の壁
面とロータの外面との間隙の発熱量が迅速に増大してい
く。 （４）請求項４のビスカスヒータは、請求項１又は２記
載のビスカスヒータにおいて、供給通路には貯留室内の
粘性流体を発熱室内に強制的に供給する強制供給手段が
設けられていることを特徴とする。

【００１８】このビスカスヒータでは、貯留室内に回収
された粘性流体が強制供給手段により供給通路を経て発
熱室内に強制的に供給される。これにより、発熱室の壁
面とロータの外面との間隙の発熱量が迅速に増大する。 （５）請求項５のビスカスヒータは、請求項４記載のビ
スカスヒータにおいて、強制供給手段は、駆動軸と同期
回転可能に設けられ、渦巻溝が形成されたポンプである
ことを特徴とする。

【００１９】このビスカスヒータでは、渦巻溝により簡
易なねじ式ポンプが構成される。 （６）請求項６のビスカスヒータは、請求項１、２、
３、４又は５記載のビスカスヒータにおいて、回収通路
の発熱室側の開口における少なくともロータの回転方向
前方側の縁部は、回転する該ロータにより該発熱室側の
気体が貯留室内に引き込まれやすく形成されていること
を特徴とする。

【００２０】このビスカスヒータでは、起動後、気泡が
貯留室に移動しやすいため、迅速に発熱室内に粘性流体
が行き渡り、これにより発熱室の壁面とロータの外面と
の間隙の発熱量が迅速に増大していく。 （７）請求項７のビスカスヒータは、請求項６記載のビ
スカスヒータにおいて、回収通路の発熱室側の開口にお
ける少なくともロータの回転方向前方側の縁部には、面
取りが施されていることを特徴とする。

【００２１】面取りによって発熱室内の気泡が滑らかに
回収通路、ひいては貯留室に移動する。 （８）請求項８のビスカスヒータは、請求項６又は７記
載のビスカスヒータにおいて、回収通路の発熱室側の開
口は、ロータの回転方向前方側の縁部が後方側に比して
大きな曲率の円弧状又は直線状をなしていることを特徴
とする。

【００２２】かかる形状によって、発熱室内の気泡には
大きな収縮力が作用せず、滑らかに回収通路、ひいては
貯留室に移動する。 （９）請求項９のビスカスヒータは、請求項１、２、
３、４、５、６、７又は８記載のビスカスヒータにおい
て、供給通路は、ロータの外周に向かって延在する配給
通路を有していることを特徴とする。

【００２３】このビスカスヒータでは、貯留室内に回収
されていた粘性流体が供給通路の配給通路を経て発熱室
の外周域に供給される。発熱室の外周域に供給された粘
性流体はそのワイセンベルク効果により発熱室の中央域
まで全域に行き渡り、これにより発熱室の壁面とロータ
の外面との間隙の発熱量が迅速に増大する。 （１０）請求項１０のビスカスヒータは、請求項９記載
のビスカスヒータにおいて、配給通路は、回転するロー
タにより粘性流体が発熱室内に引き込まれやすく形成さ
れていることを特徴とする。

【００２４】このビスカスヒータでは、起動後、粘性流
体が発熱室に移動しやすいため、迅速に発熱室内に粘性
流体が行き渡り、これにより発熱室の壁面とロータの外
面との間隙の発熱量が迅速に増大していく。 （１１）請求項１１のビスカスヒータは、請求項１０記
載のビスカスヒータにおいて、配給通路は、発熱室側が
開口すべくハウジングに凹設され、ロータの径方向に対
し、該ロータの回転方向前方側に傾斜した供給溝である
ことを特徴とする。

【００２５】このビスカスヒータは簡易な構成により請
求項１０の手段を具体化している。その作用は実施形態
において説明する。 （１２）請求項１２のビスカスヒータは、請求項１０記
載のビスカスヒータにおいて、配給通路は、発熱室側が
開口すべくハウジングに凹設され、ロータの径方向に対
し、該ロータの回転方向前方側に湾曲した供給溝である
ことを特徴とする。

【００２６】このビスカスヒータも簡易な構成により請
求項１０の手段を具体化している。その作用は実施形態
において説明する。 （１３）請求項１３のビスカスヒータは、請求項９、１
０、１１又は１２記載のビスカスヒータにおいて、配給
通路には、少なくともロータの回転方向前方側の縁部に
面取りが施されていることを特徴とする。

【００２７】面取りによって配給通路内の粘性流体が滑
らかに発熱室に移動する。 （１４）請求項１４のビスカスヒータは、請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又
は１３記載のビスカスヒータにおいて、ハウジングに
は、発熱室と貯留室とを連通する気体通路が形成されて
いることを特徴とする。

【００２８】このビスカスヒータでは、起動後、発熱室
に粘性流体が供給されれば、気体が粘性流体に押されて
発熱室からこの気体通路を経て貯留室に移動し、気体が
発熱室にほとんど存在しなくなって所望の発熱量が得ら
れやすい。また、駆動停止後、貯留室に粘性流体が回収
されれば、気体が粘性流体に押されて貯留室からこの気
体通路を経て発熱室に移動しやすい。

【００２９】（１５）請求項１５のビスカスヒータは、
請求項１４記載のビスカスヒータにおいて、気体通路は
発熱室の上方と貯留室の上方とを連通することを特徴と
する。このビスカスヒータでは、粘性流体の自重により
気体が気体通路を経て移動しやすい。

【００３０】なお、貯留室の上方とは、貯留室内におけ
る粘性流体の液位よりも上方を意味する。 （１６）請求項１６のビスカスヒータは、請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
１３、１４又は１５記載のビスカスヒータにおいて、ロ
ータは平板形状をなしていることを特徴とする。

【００３１】このビスカスヒータでは、かかる形状のロ
ータの採用により、粘性流体は軸芯と直角の液面の面積
が大きいことから、上記ワイセンベルク効果を確実に生
じることとなる。 （１７）請求項１７のビスカスヒータは、請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
１３、１４、１５又は１６記載のビスカスヒータにおい
て、ロータの中央域には前後に貫通する連通孔が貫設さ
れていることを特徴とする。

【００３２】このビスカスヒータでは、発熱室の前壁面
とロータの前側面との間の粘性流体が連通孔を経て貯留
室に回収されやすく、貯留室内の粘性流体が発熱室の前
壁面とロータの前側面との間に送り出されやすい。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、各請求項記載の発明を具体
化した実施形態１〜５を図面を参照しつつ説明する。 （実施形態１） 実施形態１のビスカスヒータは能力固定型のものとして
請求項１〜３、６〜１１、１３〜１７を具体化してい
る。

【００３４】すなわち、このビスカスヒータでは、図１
に示すように、ハウジングを構成する前部ハウジング本
体１、前部プレート２、後部プレート３及び後部ハウジ
ング本体４がガスケット５、Ｏリング６ａ、６ｂ及びガ
スケット７を介し、各々積層された状態で複数本の通し
ボルト９により締結されている。前部プレート２の後端
面に凹設された凹部は後部プレート３の平坦な前端面と
ともに発熱室１０を形成している。また、前部ハウジン
グ本体１の内面と前部プレート２の前端面とが発熱室１
０の前部に隣接する前部放熱室としての前部ウォータジ
ャケットＦＷを形成している。他方、後部ハウジング本
体４にはガスケット７と当接するリブ４ａがリング状に
突設されており、後部プレート３の後端面と後部ハウジ
ング本体４におけるリブ４ａより外側の内面とが発熱室
１０の後部に隣接する後部放熱室としての後部ウォータ
ジャケットＲＷを形成しているとともに、後部プレート
３の後端面と後部ハウジング本体４におけるリブ４ａよ
り内側の内面とが貯留室ＳＲを形成している。

【００３５】後部ハウジング本体４の後面には入水ポー
ト１１及び図示しない出水ポートが隣接して形成され、
入水ポート１１と出水ポートとは後部ウォータジャケッ
トＲＷに連通されている。後部プレート３及び前部プレ
ート２には各通しボルト９間で等間隔に複数の水路１２
が貫設され、前部ウォータジャケットＦＷと後部ウォー
タジャケットＲＷとは水路１２により連通されている。

【００３６】前部プレート２には前方に軸方向に延在す
るボス２ａが突設され、ボス２ａ内には発熱室１０に隣
接する軸封装置１３が設けられている。また、前部ハウ
ジング本体１には前方に軸方向に延在するボス１ｃが突
設され、ボス１ｃ内には軸受装置１４が設けられてい
る。これら軸封装置１３及び軸受装置１４を介して駆動
軸１５が回動可能に支承され、駆動軸１５の後端には発
熱室１０内で回動可能な平板形状のロータ１６が圧入さ
れている。ロータ１６の中央域には前後に貫通する連通
孔１６ａが貫設されている。

【００３７】後部プレート３には、発熱室１０の上端か
ら内方に延びて凹設された気体溝３ａと、この気体溝３
ａの内端と連通し、貯留室ＳＲの上端まで貫通する気体
孔３ｂとからなる気体通路が形成されている。気体溝３
ａの発熱室１０側の開口回りには図示しない面取りが施
されている。また、この後部プレート３には、中央域の
上方の位置に回収通路としての回収孔３ｃが後端面まで
貫設されている。回収孔３ｃの発熱室１０側の開口は、
図２並びに図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、二点鎖
線で示すロータ１６の回転方向後方側の縁部が中心Ｓ１
により形成される円弧状をなしており、ロータ１６の回
転方向前方側の縁部が直線状をなしている。また、この
回収孔３ｃの発熱室１０側の開口回りには面取り３ｄが
施されている。

【００３８】さらに、図１に示すように、後部プレート
３には、中央域の下方の位置に回収孔３ｃより連通面積
の大きな供給孔３ｅが供給通路の一部としてやはり後端
面まで貫設されている。また、後部プレート３には、図
２及び図４にも示すように、発熱室１０側が開口し、そ
の内端が供給孔３ｅと連通して供給通路の残部を構成す
る配給通路としての供給溝３ｆが凹設されている。この
供給溝３ｆは、図２に示すように、ロータ１６の外周に
向かって延在するとともに、ロータ１６の径方向に対
し、二点鎖線で示すロータ１６の回転方向前方側に傾斜
されている。また、図４にも示すように、この供給溝３
ｆの発熱室１０側の開口回りにも面取り３ｇが施されて
いる。

【００３９】そして、図１に示す貯留室ＳＲ及び発熱室
１０の壁面とロータ１６の外面との間隙には、気体とと
もに粘性流体としてのシリコンオイルが介在されてい
る。ここで、このビスカスヒータでは、貯留室ＳＲが間
隙の容積を超えるシリコンオイルを収容可能であるた
め、シリコンオイルの厳しい収容量管理が不要となる。
駆動軸１５の先端には図示しないボルト等によりプーリ
又は電磁クラッチが結合され、プーリ等は車両のエンジ
ンによりベルトで回転されるようになっている。

【００４０】車両の暖房装置に組み込まれたこのビスカ
スヒータでは、駆動軸１５がプーリ等を介してエンジン
により駆動される前の起動前においては、発熱室１０と
貯留室ＳＲとの間で気体が気体溝３ａ及び気体孔３ｂを
経て移動する。そして、シリコンオイルはその自重によ
り発熱室１０と貯留室ＳＲとで液位が等しくなる。この
ため、起動時には、ロータ１６によりせん断されるシリ
コンオイルの量が少なく、小さなトルクで起動が可能と
なる。このため、起動時のショックが小さい。

【００４１】駆動軸１５が起動されれば、発熱室１０内
でロータ１６が軸心Ｏ回りで回動するため、シリコンオ
イルが発熱室１０の壁面とロータ１６の外面との間隙で
せん断される。シリコンオイルのせん断による発熱は前
部及び後部ウォータジャケットＦＷ、ＲＷ内の循環流体
としての循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房
回路で車両の暖房に供されることとなる。

【００４２】この間、このビスカスヒータでは、発熱室
１０内では、シリコンオイルがせん断される他、気体が
シリコンオイル中に気泡として混在されている。この気
泡は、気体溝３ａ及び気体孔３ｂが発熱室１０の上端と
貯留室ＳＲとを連通し、回収孔３ｃにおける貯留室ＳＲ
側の開口がシリコンオイルの上方に位置しているため、
貯留室ＳＲに滑らかかつ迅速に移動する。

【００４３】また、このビスカスヒータでは、貯留室Ｓ
Ｒは発熱室１０の中央域と連通し、この貯留室ＳＲ内で
はシリコンオイルが自重により下方に位置しているた
め、ロータ１６の形状から確実に生じるワイセンベルク
効果と気体の移動とにより、シリコンオイルが回収孔３
ｃにより発熱室１０から貯留室ＳＲ内に回収される。同
時に、シリコンオイルの表面張力により、発熱室１０内
で回動するロータ１６が供給溝３ｆ及び供給孔３ｅを介
して貯留室ＳＲ内のシリコンオイルを発熱室１０に引き
込む。このとき、発熱室１０の前壁面とロータ１６の前
側面との間のシリコンオイルは連通孔１６ａを経て移動
しやすくされている。

【００４４】ここで、供給孔３ｅが回収孔３ｃより大き
な連通面積を有しているため、シリコンオイルの貯留室
ＳＲへの回収量よりも発熱室１０への供給量が多くな
る。このとき、貯留室ＳＲ内に回収されていたシリコン
オイルは、供給溝３ｆを経て発熱室１０の外周域に滑ら
かかつ迅速に供給され、発熱室１０の外周域に供給され
たシリコンオイルはそのワイセンベルク効果により迅速
に発熱室１０の中央域まで全域に行き渡る。

【００４５】こうして、発熱室１０の壁面とロータ１６
の外面との間隙の発熱量が迅速に増大していく。そし
て、駆動軸１５の駆動中には、発熱室１０と貯留室ＳＲ
との間でシリコンオイルの入れ換えが常時行われつつ、
十分な発熱量の発揮と、十分な軸封能力の確保とが実現
される。さらに、このビスカスヒータでは、貯留室ＳＲ
内に間隙の容積を超えるシリコンオイルを収納可能であ
ることから、せん断されるシリコンオイルの量に余裕を
生じ、特定のシリコンオイルのみを常にせん断すること
にならないため、シリコンオイルの劣化遅延を図ること
が可能になる。

【００４６】また、このビスカスヒータでは、発熱室１
０及び貯留室ＳＲが密閉状態であるため、発熱室１０及
び貯留室ＳＲに介在されるシリコンオイルが新たな気体
と接触することはなく、随時気体中の水分が補充される
訳ではないので、劣化しにくい。そして、駆動軸１５の
駆動を終えれば、気体の移動とシリコンオイルの自重と
により、発熱室１０と貯留室ＳＲとでシリコンオイルの
液位が等しくなる。

【００４７】（評価）比較形態のビスカスヒータとし
て、図５及び図６に示すように、請求項１〜３、９、１
４〜１７を具体化し、請求項６〜８、１０〜１３につい
ては具体化しないものを用意する。すなわち、この比較
形態のビスカスヒータでは、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示
すように、中心をＳ２とする断面円形の回収孔３ｈを後
部プレート３に貫設している。この回収孔３ｈの発熱室
１０側の開口回りには面取りを施していない。また、図
６に示すように、後部プレート３には、ロータ１６の外
周に向かって傾斜することなく延在する供給溝３ｉを凹
設している。この供給溝３ｉの発熱室１０側の開口回り
にも面取りを施していない。他の構成は実施形態１と同
一である。

【００４８】この比較形態のビスカスヒータでは、発熱
室１０内でシリコンオイル中に混在する気泡ａが貯留室
ＳＲに滑らかかつ迅速に移動しにくかった。この原因
は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、回収孔３ｈが
一般的な断面円形形状であることから、その気泡ａが回
収孔３ｈにおけるロータ１６の回転方向前方側の縁部か
ら比較的大きな収縮力ｓ（図中、ベクトルで示す。以下
同様。）を受けるためであると考えられる。また、回収
孔３ｈにおける発熱室１０側の開口がほぼ直角であるこ
とから、その気泡ａが回収孔３ｈ内に移動しにくいため
であるとも考えられる。

【００４９】また、この比較形態のビスカスヒータで
は、貯留室ＳＲ内に回収されていたシリコンオイルが中
々発熱室１０の外周域に供給されにくかった。この原因
は、図６に示すように、供給溝３ｉがロータ１６の外周
に向かって傾斜することなく延在していることから、ロ
ータ１６の回転により供給溝３ｉ内のシリコンオイルが
供給溝３ｉの側壁側に押し付けられ、ロータ１６の外周
側に移動しにくいためであると考えられる。また、供給
溝３ｉにおける発熱室１０側の開口がほぼ直角であるこ
とから、シリコンオイルが発熱室１０内に移動しにくい
ためであるとも考えられる。

【００５０】これに対し、実施形態１のビスカスヒータ
においては、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、回収
孔３ｃが気泡ａに大きな収縮力ｓを作用させない形状で
あり、回収孔３ｃにおける発熱室１０側の開口に面取り
３ｅがあることから、気泡ａが貯留室ＳＲに滑らかかつ
迅速に移動しやすかった。また、実施形態１のビスカス
ヒータにおいては、図２及び図４に示すように、供給溝
３ｆがロータ１６の回転方向前方側に傾斜しつつロータ
１６の外周に向かって延在し、かつ面取り３ｇをもつた
め、貯留室ＳＲ内に回収されていたシリコンオイルが発
熱室１０の外周域に滑らかかつ迅速に供給された。

【００５１】したがって、実施形態１のビスカスヒータ
では、起動後、発熱室１０の壁面とロータ１６の外面と
の間隙の発熱量が迅速に増大することがわかる。（実施
形態２）実施形態２のビスカスヒータでは、図７に示す
回収孔３ｊを後部プレート３に貫設している。この回収
孔３ｊは、二点鎖線で示すロータ１６の回転方向後方側
の縁部が中心Ｓ１により形成される円弧状をなしてお
り、ロータ１６の回転方向前方側の縁部が中心Ｓ１より
回転方向後方側の中心Ｓ３により形成されるより大きな
半径の円弧状をなしている。他の構成は実施形態１と同
一としている。

【００５２】このビスカスヒータにおいても、回収孔３
ｊが気泡ａに大きな収縮力ｓを作用させない形状であ
り、実施形態１と同様の作用及び効果を奏することがで
きる。（実施形態３）実施形態３のビスカスヒータで
は、図８に示す回収孔３ｋを後部プレート３に貫設して
いる。この回収孔３ｋは、二点鎖線で示すロータ１６の
回転方向後方側の縁部が中心Ｓ１により形成される円弧
状をなしており、ロータ１６の回転方向前方側の縁部が
中心Ｓ１より回転方向前方側の中心Ｓ４により形成され
るより大きな半径の円弧状をなしている。他の構成は実
施形態１と同一としている。

【００５３】このビスカスヒータにおいては、回収孔３
ｋが気泡ａに膨脹力ｂを作用できる形状であり、実施形
態１と同様の作用及び効果を奏することができる。（実
施形態４）実施形態４のビスカスヒータでは、請求項１
〜３、６〜１７を具体化し、図９に示す供給溝３ｌを後
部プレート３に凹設している。この供給溝３ｌは、ロー
タ１６の外周に向かって延在するとともに、ロータ１６
の径方向に対し、二点鎖線で示すロータ１６の回転方向
前方側に湾曲されている。また、この供給溝３ｌの発熱
室１０側の開口回りには、回転方向前方側の縁部のみに
面取り３ｍが施されている。他の構成は実施形態１と同
一である。

【００５４】このビスカスヒータにおいても、ロータ１
６の回転により供給溝３ｌ内のシリコンオイルがロータ
１６の外周側に移動しやすく、実施形態１と同様の作用
及び効果を奏することができる。（実施形態５）実施形
態５のビスカスヒータでは、請求項１〜１１、１３〜１
７を具体化している。

【００５５】すなわち、このビスカスヒータでは、図１
０に示すように、中央域が後方に突出した後部プレート
２１を採用している。この後部プレート２１の前端面の
中心には供給通路としての供給孔２１ａが後端面まで貫
設され、駆動軸１５の延長された後端には強制供給手段
としての渦巻溝１５ａが形成され、この駆動軸１５の渦
巻溝１５ａ部分が供給孔２１ａ内に収納されることで簡
易なねじ式ポンプが構成されている。他の構成は実施形
態１と同様である。

【００５６】このビスカスヒータでは、駆動軸１５の回
転により、渦巻溝１５ａが貯留室ＳＲ内に回収されたシ
リコンオイルを供給孔２１ａを経て発熱室１０内に強制
的に供給する。これにより、発熱室１０の壁面とロータ
１６の外面との間隙の発熱量が迅速に増大する。他の作
用及び効果は実施形態１と同一である。

【００５７】なお、請求項４、５のビスカスヒータで
は、強制供給手段として、実施形態５の駆動軸と同軸の
ねじ式ポンプの他、駆動軸と異軸のねじ式ポンプを採用
することができる。また、ギヤポンプ、トロコイドポン
プ、遠心ポンプ等を採用することができる。駆動軸と異
軸とする場合、他の駆動源を設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１のビスカスヒータの縦断面図であ
る。

【図２】実施形態１のビスカスヒータのＩＩ−ＩＩ矢視
断面図である。

【図３】実施形態１のビスカスヒータに係り、（Ａ）は
第１回収孔の発熱室側から見た拡大平面図、（Ｂ）は第
１回収孔等の拡大断面図である。

【図４】実施形態１のビスカスヒータに係り、供給溝等
の拡大断面図である。

【図５】比較形態のビスカスヒータに係り、（Ａ）は第
１回収孔の発熱室側から見た拡大平面図、（Ｂ）は第１
回収孔等の拡大断面図である。

【図６】比較形態のビスカスヒータに係り、図２と同様
の一部断面図である。

【図７】実施形態２のビスカスヒータに係り、第１回収
孔の発熱室側から見た拡大平面図である。

【図８】実施形態３のビスカスヒータに係り、第１回収
孔の発熱室側から見た拡大平面図である。

【図９】実施形態４のビスカスヒータに係り、図２と同
様の一部断面図である。

【図１０】実施形態５のビスカスヒータに係り、図１と
同様の一部断面図である。

【符号の説明】

１、２、３、４…ハウジング（１…前部ハウジング本
体、２…前部プレート、３、２１…後部プレート、４…
後部ハウジング本体） １０…発熱室 ＦＷ、ＲＷ…放熱室（ＦＷ…前部ウォータジャケット、
ＲＷ…後部ウォータジャケット） １４…軸受装置 １５…駆動軸 １５ａ…渦巻溝 １６…ロータ ３ｃ、３ｈ、３ｊ、３ｋ…回収通路（回収孔） ３ｄ…面取り ３ｅ、３ｆ、２１ａ…供給通路（３ｅ、２１ａ…供給
孔、３ｆ、３ｉ、３ｌ…配給通路（供給溝）） ３ｇ、３ｍ…面取り ＳＲ…貯留室 ３ａ、３ｂ…気体通路（３ａ…気体溝、３ｂ…気体孔） １６ａ…連通孔

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 米国特許4974778（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開4420841（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/03 - 1/08

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に発熱室及び該発熱室に隣接して循環
   流体を循環させる放熱室を形成するハウジングと、該ハ
   ウジングに軸受装置を介して回動可能に支承された駆動
   軸と、該発熱室内で該駆動軸により回動可能に設けられ
   たロータと、該発熱室の壁面と該ロータの外面との間隙
   に介在され、該ロータの回動により発熱される粘性流体
   とを有するビスカスヒータにおいて、 前記発熱室は密閉状態とされ、 前記ハウジングには、該発熱室と回収通路及び供給通路
   により連通され、前記間隙の容積を超える粘性流体を収
   容可能な貯留室が密閉状態で配設されており、 該回収通路は該発熱室の中央域で連通しており、 該回収通路と該供給通路とは前記駆動軸の駆動中に常時
   開放されて いることを特徴とするビスカスヒータ。
2. 【請求項２】回収通路は貯留室側の開口が該貯留室内に
   貯留される粘性流体の液位より上方側に位置し、供給通
   路は該貯留室側の開口が該貯留室内に貯留される粘性流
   体の液位より下方側に位置していることを特徴とする請
   求項１記載のビスカスヒータ。
3. 【請求項３】供給通路は回収通路よりも大きな連通面積
   を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のビ
   スカスヒータ。
4. 【請求項４】供給通路には貯留室内の粘性流体を発熱室
   内に強制的に供給する強制供給手段が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載のビスカスヒータ。
5. 【請求項５】強制供給手段は、駆動軸と同期回転可能に
   設けられ、渦巻溝が形成されたポンプであることを特徴
   とする請求項４記載のビスカスヒータ。
6. 【請求項６】回収通路の発熱室側の開口における少なく
   ともロータの回転方向前方側の縁部は、回転する該ロー
   タにより該発熱室側の気体が貯留室内に引き込まれやす
   く形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、
   ４又は５記載のビスカスヒータ。
7. 【請求項７】回収通路の発熱室側の開口における少なく
   ともロータの回転方向前方側の縁部には、面取りが施さ
   れていることを特徴とする請求項６記載のビスカスヒー
   タ。
8. 【請求項８】回収通路の発熱室側の開口は、ロータの回
   転方向前方側の縁部が後方側に比して大きな曲率の円弧
   状又は直線状をなしていることを特徴とする請求項６又
   は７記載のビスカスヒータ。
9. 【請求項９】供給通路は、ロータの外周に向かって延在
   する配給通路を有していることを特徴とする請求項１、
   ２、３、４、５、６、７又は８記載のビスカスヒータ。
10. 【請求項１０】配給通路は、回転するロータにより粘性
    流体が発熱室内に引き込まれやすく形成されていること
    を特徴とする請求項９記載のビスカスヒータ。
11. 【請求項１１】配給通路は、発熱室側が開口すべくハウ
    ジングに凹設され、ロータの径方向に対し、該ロータの
    回転方向前方側に傾斜した供給溝であることを特徴とす
    る請求項１０記載のビスカスヒータ。
12. 【請求項１２】配給通路は、発熱室側が開口すべくハウ
    ジングに凹設され、ロータの径方向に対し、該ロータの
    回転方向前方側に湾曲した供給溝であることを特徴とす
    る請求項１０記載のビスカスヒータ。
13. 【請求項１３】配給通路には、少なくともロータの回転
    方向前方側の縁部に面取りが施されていることを特徴と
    する請求項９、１０、１１又は１２記載のビスカスヒー
    タ。
14. 【請求項１４】ハウジングには、発熱室と貯留室とを連
    通する気体通路が形成されていることを特徴とする請求
    項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、
    １２又は１３記載のビスカスヒータ。
15. 【請求項１５】気体通路は発熱室の上方と貯留室の上方
    とを連通することを特徴とする請求項１４記載のビスカ
    スヒータ。
16. 【請求項１６】ロータは平板形状をなしていることを特
    徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、
    １０、１１、１２、１３、１４又は１５記載のビスカス
    ヒータ。
17. 【請求項１７】ロータの中央域には前後に貫通する連通
    孔が貫設されていることを特徴とする請求項１、２、
    ３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１
    ３、１４、１５又は１６記載のビスカスヒータ。