JP3567643B2 - ビスカスヒータ - Google Patents

Description

【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することにより、酸化劣化が進行しやすくなり、また随時空気中の水分が補充される形となって、その水分による悪影響（トルク低下）を受ける。
【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、また随時空気中の水分が補充される訳ではないので、劣化や悪影響を受けることはない。
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。この粘性流体の劣化は、ビスカスヒータにおける長期間使用後の耐久後の発熱量を低下してしまう。また、駆動軸が高速回転を維持すると、発熱室内の粘性流体が上限なく高温化し、粘性流体が耐熱限界を超えて劣化してしまう。この場合、高速運転後の発熱量が低下してしまう。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。特に、このビスカスヒータでは、発熱室の壁面とロータの外面とが互いに近接する軸方向のラビリンス溝を構成しているため、粘性流体の下方への移動は一層困難である。このため、同様に粘性流体の劣化を生じやすい。
【０００９】
本発明の課題は、粘性流体の厳しい収容量管理を不要とするとともに、粘性流体の劣化による発熱量の低下を確実に防止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、該回収通路は、前記ロータの外周に向かって延在する収拾通路を有することを特徴とする。
【００１１】
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。
また、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、また随時気体中の水分が補充される訳ではないので、劣化や悪影響を受けることはない。
【００１２】
さらに、貯留室を発熱室と連通させているため、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。ここで、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】
特に、このビスカスヒータでは、回収通路がロータの外周に向かって延在する収拾通路を有するため、発熱室の外周ほど粘性流体の循環量が多く、収拾通路中の圧力が発熱室の内周に比べ外周ほど大きくなることから、発熱室の外周域に存在する粘性流体が貯留室内に回収されやすい。
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確実に入れ換えつつ、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。
【００１４】
（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とを特徴とする。
このビスカスヒータでは、駆動軸の駆動中に発熱室と貯留室とで粘性流体が常時入れ換わる。
【００１５】
（３）請求項３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、回収通路及び供給通路の少なくとも一方は開閉可能になされていることを特徴とする。
このビスカスヒータは、回収通路の開閉により発熱室から貯留室への粘性流体の回収の開始又は停止が行われ、供給通路の開閉により貯留室から発熱室への粘性流体の供給の開始又は停止が行われることとなるため、貯留室を制御室とする能力可変型のものとなる。こうして、能力縮小が行われれば、駆動軸が高速回転を維持していても、発熱室内の粘性流体の高温化が抑制され、劣化が防止される。
【００１６】
（４）請求項４のビスカスヒータは、請求項１、２又は３記載のビスカスヒータにおいて、回収通路は発熱室の中央域と連通されていることを特徴とする。
発熱室内の粘性流体は、ロータが回動されたままであれば、液面と直角に回動されることで、軸芯回りに集合するワイセンベルク効果（Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ Ｅｆｆｅｃｔ）を生じる。このワイセンベルク効果は法線応力効果により生じると考えられている。他方、発熱室内の粘性流体は、その間、軸芯から遠ざかる遠心力も生じる。発明者らの試験結果によれば、駆動軸の回転数が比較的低い間はワイセンベルク効果が支配的であり、駆動軸の回転数が高くなるに従って遠心力による影響が大きくなることが明らかとなった。
【００１７】
このため、このビスカスヒータでは、発熱室の中央域と連通した回収通路を有していることから、駆動軸の回転数が比較的低い間はワイセンベルク効果を利用し、駆動軸の回転数が高くなれば収拾通路が遠心力を利用できるため、駆動軸の回転数にかかわらず、発熱室内の粘性流体を貯留室に確実に回収することができる。
【００１８】
（５）請求項５のビスカスヒータは、請求項１、２、３又は４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。
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。
【００１９】
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。
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、粘性流体の特に粘弾性流体では伸張粘性の影響により、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。
【００２０】
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。
（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、収拾通路は、回転するロータにより粘性流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。
【００２１】
このビスカスヒータでは、起動後、粘性流体が貯留室に引き込まれやすいため、迅速に発熱室内から粘性流体が回収される。
（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、発熱室は外周側にロータの前後壁面側を連通させる連通部を有し、収拾通路は該連通部に開放されていることを特徴とする。
【００２２】
このビスカスヒータでは、発熱室におけるロータの前後壁面側の粘性流体が連通部により相互に繋がれる。この傾向は特に駆動軸の回転数が高いことにより遠心力が大きく作用する間に大きい。そして、収拾通路がこの連通部に開放されているため、貯留室が発熱室の前方又は後方に位置する場合でも、ロータの前後壁面側の粘性流体をその貯留室に回収しやすい。
【００２３】
（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、収拾通路は、発熱室側が開口すべく該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後方側に傾斜した回収溝であることを特徴とする。
このビスカスヒータは簡易な構成により請求項６又は７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。
【００２４】
（９）請求項９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、収拾通路は、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後方側に湾曲した回収溝であることを特徴とする。
このビスカスヒータも簡易な構成により請求項６又は７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。
【００２５】
（１０）請求項１０のビスカスヒータは、請求項６、７、８又は９記載のビスカスヒータにおいて、収拾通路の発熱室側の開口におけるロータの回転方向後方側の縁部には、面取りが施されていることを特徴とする。
このビスカスヒータでは、発熱室内の粘性流体がロータの回転方向前方側のピン角に形成された縁部によっては掻き落とされる一方、ロータの回転方向後方側の面取りによって滑らかに収拾通路に導かれ、ひいては貯留室に移動する。
【００２６】
（１１）請求項１１のビスカスヒータは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０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。
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。
【００２７】
（１２）請求項１２のビスカスヒータは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１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。
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。この傾向は特に駆動軸の回転数が低いことによりワイセンベルク効果が大きく作用する間に大きい。
【００２８】
【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１〜４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、２、４〜７、１１、１２を具体化している。
【００２９】
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１０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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
後部プレート３には、図２にも示すように、発熱室１０側が開口し、ロータ１６の外周に向かって直線状に延在する収拾通路たる回収溝３ａが回収通路の一部として凹設されている。この回収溝３ａは、その外端が発熱室１０の外周面とロータ１６の外周面とで形成されてロータ１６の前後壁面側を連通させる連通部１０ａに開放され、その内端には貯留室ＳＲまで貫通する回収孔３ｃが回収通路の残部として後端面まで貫設されている。また、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、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供給溝３ｆが凹設されている。この供給溝３ｆ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傾斜されている。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
この間、このビスカスヒータでは、駆動軸１５が駆動される前の起動前においては、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。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。
【００３６】
駆動軸１５が起動された後、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、シリコンオイルを回収溝３ａ及び回収孔３ｃにより発熱室１０から貯留室ＳＲ内に回収可能であるとともに、シリコンオイルを供給溝３ｆ及び供給孔３ｅにより貯留室ＳＲから発熱室１０内に供給可能である。このとき、特に駆動軸１５の回転数が低ければ、ワイセンベルク効果が大きく作用し、シリコンオイルは連通孔１６ａを経てロータ１６を挟んだ発熱室１０の前後方向に移動しやすい。回収溝３ａ及び回収孔３ｃ及び供給溝３ｆ及び供給孔３ｅの連通面積等により、シリコンオイルの貯留室ＳＲへの回収量よりも発熱室１０への供給量を多く設定すれば、発熱室１０内にシリコンオイルが行き渡り、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増大していく。ここで、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。
【００３７】
特に、このビスカスヒータでは、ロータ１６の外周に向かって直線状に延在する回収溝３ａが凹設されているため、発熱室１０の外周域ほどシリコンオイルの循環量が多いため、回収溝３ａ中の圧力が発熱室１０の内周域に比べ外周域ほど大きくなることから、発熱室１０の外周域に存在するシリコンオイルが貯留室ＳＲ内に回収されやすい。また、このビスカスヒータでは、発熱室１０の中央域と連通した回収孔３ｃを有していることから、駆動軸１５の回転数が比較的低い間はワイセンベルク効果を利用し、駆動軸１５の回転数が高くなれば回収溝３ａが遠心力を利用できるため、駆動軸１５の回転数にかかわらず、発熱室１０内のシリコンオイルを貯留室ＳＲに確実に回収することができる。
【００３８】
こうして、このビスカスヒータでは、発熱室１０と貯留室ＳＲとの間でシリコンオイルを確実に入れ換えつつ、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。
また、この間、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おり、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た方がその気泡が貯留室ＳＲに移動しやすい。また、シリコンオイルの自重により、発熱室１０と貯留室ＳＲとの間でシリコンオイルが入れ換わりやすい。さらに、シリコンオイルの伸張粘性の影響により、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に引き込みやすい。
【００３９】
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。
さらに、このビスカスヒータでは、発熱室１０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、また随時気体中の水分が補充される訳ではないので、劣化や悪影響を受けることはない。
【００４０】
（実施形態２）
実施形態２のビスカスヒータでは、請求項１、２、４〜８、１１、１２を具体化し、図３に示すように、ロータ１６の径方向に対し、二点鎖線で示すロータ１６の回転方向後方側に直線状に傾斜した回収溝３ｇを凹設している。他の構成は実施形態１と同一としている。
【００４１】
このビスカスヒータでは、発熱室１０内の外周域に存在するシリコンオイルがその傾斜に沿って回収溝３ｇを流れることから、ワイセンベルク効果によるよりも積極的に貯留室ＳＲに引き込まれ、迅速に発熱室１０内からシリコンオイルが回収される。他の作用及び効果は実施形態１と同様である。
（実施形態３）
実施形態３のビスカスヒータでは、請求項１、２、４〜７、９〜１２を具体化し、図４に示すように、ロータ１６の径方向に対し、二点鎖線で示すロータ１６の回転方向後方側に湾曲した回収溝３ｈを凹設している。また、この回収溝３ｈの発熱室１０側の開口回りには、ロータ１６の回転方向後方側の縁部のみに面取り３ｉを施している。他の構成は実施形態１と同一としている。
【００４２】
このビスカスヒータでは、図５に示すように、発熱室１０内のシリコンオイルがロータ１６の回転方向前方側のピン角に形成された縁部によっては掻き落とされる一方、ロータ１６の回転方向後方側の面取り３ｉによって滑らかに回収溝３ｈに導かれ、ひいては貯留室ＳＲに移動する。他の作用及び効果は実施形態２と同様である。
【００４３】
（実施形態４）
実施形態４のビスカスヒータは能力可変型のものとして請求項１、３〜７、１１、１２を具体化している。
すなわち、このビスカスヒータでは、図６に示すように、前部プレート２２と後部プレート２３とが間にＯリング２５を介して前部ハウジング本体２１内に収容され、前部ハウジング本体２１はＯリング２６を介して複数本の通しボルト２７により後部ハウジング本体２４で閉塞されている。
【００４４】
前部プレート２２の後端面に凹設された凹部は後部プレート２３の平坦な前端面とともに発熱室２８を形成している。後部プレート２３には、図７にも示すように、発熱室２８側が開口し、後述するロータ３３の外周に向かって直線状に延在する収拾通路たる回収溝２３ａが回収通路の一部として凹設されている。この回収溝２３ａも、その外端が発熱室２８の外周面とロータ３３の外周面とで形成されてロータ３３の前後壁面側を連通させる連通部２８ａに開放され、その内端には貯留室たる制御室ＣＲまで貫通する回収孔２３ｃが回収通路の残部として後端面まで貫設されている。また、後部プレート２３には、中央域の下方の位置に回収孔２３ｃと同径の供給孔２３ｅ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２３には、発熱室２８側が開口し、その内端が供給孔２３ｅと連通して供給通路の残部を構成する供給溝２３ｆが凹設されている。この供給溝２３ｆは、ロータ３３の外周に向かって延在するとともに、ロータ３３の径方向に対し、二点鎖線で示すロータ３３の回転方向前方側に傾斜されている。
【００４５】
また、図６に示すように、前部プレート２２の前面外周側には円弧状のフィン２２ａが前方に突出されており、前部ハウジング本体２１の内面外周側とで発熱室２８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、後部プレート２３の後面外周側にも円弧状のフィン２３ｂが後方に突出されており、後部ハウジング本体２４の内面外周側とで発熱室２８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を形成しており、後部プレート２３の後面内周側と後部ハウジング本体２４の内面内周側とが回収孔２３ｃ及び供給孔２３ｅと連通可能な制御室ＣＲを形成している。
【００４６】
前部ハウジング本体２１の外周面には図示しない入水ポート及び出水ポートが隣接して形成され、入水ポートと出水ポートとは前部及び後部ウォータジャケットＦＷ、ＲＷに連通されている。
さらに、前部プレート２２には発熱室２８に隣接して軸封装置２９が設けられて、前部ハウジング本体２１には軸受装置３０、３１が設けられ、これら軸封装置２９及び軸受装置３０、３１を介して駆動軸３２が回動可能に支承されている。駆動軸３２の後端には発熱室２内で回動可能な平板形状のロータ３３が圧入されている。このロータ３３には、内周域において発熱室２８の前後を連通する連通孔３３ａが貫設されているとともに、外周域においてシリコンオイルのせん断効果を高める貫通孔３３ｂが貫設されている。そして、発熱室２８の壁面とロータ３３の外面との間隙及び制御室ＣＲ内には粘性流体としてのシリコンオイルが介在されている。但し、発熱室２８と回収孔２３ｃと供給孔２３ｅと制御室ＣＲとには、シリコンオイルが介在されている他、組付け時に不可避の空気が多少は残留されている。駆動軸３２の先端には図示しないプーリが固定され、プーリ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。
【００４７】
後部ハウジング本体２４の制御室ＣＲ内では、図７にも示すように、回収孔２３ｃの制御室ＣＲ側の開口をシリコンオイルの温度上昇により開放可能なバイメタル型のフラッパ弁３４と、供給孔２３ｅの制御室ＣＲ側の開口をシリコンオイルの温度上昇により閉塞可能なバイメタル型のフラッパ弁３５とが後部プレート２３に固定されている。
【００４８】
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、図６に示す駆動軸３２がエンジンにより駆動されれば、発熱室２８内でロータ３３が回動するため、シリコンオイルが発熱室２８の壁面とロータ３３の外面との間隙でせん断により発熱する。この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。
【００４９】
エンジンの回転数が低いことにより駆動軸３２の回転数が比較的低くロータ３３が回動されたままであれば、発熱室２８内のシリコンオイルは、遠心力よりも支配的なワイセンベルク効果により、中央域に集合しようとする。特に、上記形状の発熱室２８及びロータ３３の採用により、シリコンオイルは軸芯と直角の液面の面積が大きいことから、このワイセンベルク効果を確実に生じることとなる。
【００５０】
ここで、制御室ＣＲ内のシリコンオイルの温度が低ければ、暖房が過弱であるため、フラッパ弁３４が回収孔２３ｃを閉塞し、フラッパ弁３５が供給孔２３ｅを開放している。また、ワイセンベルク効果が大きく作用し、シリコンオイルは連通孔１６ａを経てロータ３３を挟んだ発熱室２８の前後方向に移動しやすい。このため、発熱室２８内のシリコンオイルは回収溝２３ａ及び回収孔２３ｃを経ては制御室ＣＲ内に回収されず、制御室ＣＲ内に回収されていたシリコンオイルは供給孔２３ｅ及び供給溝２３ｆを経て発熱室２８内に供給される。このため、発熱室２８の壁面とロータ３３の外面との間隙の発熱量が増大し（能力拡大）、暖房が強められることとなる。
【００５１】
この一方、エンジンの回転数が高いことにより駆動軸３２の回転数が比較的高くロータ３３が回動されたままであれば、発熱室２８内のシリコンオイルは、ワイセンベルク効果よりも支配的な遠心力により、外周域に集合しようとする。
ここで、制御室ＣＲ内のシリコンオイルの温度が高くなれば、暖房が過強になりつつあるため、フラッパ弁３４が回収孔２３ｃを開放し、フラッパ弁３５が供給孔２３ｅを閉塞する。このため、発熱室２８内のシリコンオイルは回収溝２３ａ及び回収孔２３ｃを経て制御室ＣＲ内に回収され、制御室ＣＲ内に回収されたシリコンオイルは供給孔２３ｅ及び供給溝２３ｆを経ては発熱室２８内に供給されない。この間、ロータ３３の外周に向かって直線状に延在する回収溝２３ａが凹設されているため、発熱室２８の外周域に存在するシリコンオイルが制御室ＣＲ内に回収されやすい。また、遠心力が大きく作用し、シリコンオイルは回収溝２３ａを経て移動しやすい。このため、発熱室２８の壁面とロータ３３の外面との間隙の発熱量が減少し（能力縮小）、暖房が弱められることとなる。
【００５２】
こうして、このビスカスヒータにおいても、実施形態１と同様の作用及び効果を得ることができる。また、このビスカスヒータでは、能力縮小により、駆動軸３２が高速回転を維持していても、発熱室２８内のシリコンオイルの高温化を抑制し、劣化を防止することができる。
なお、上記実施形態において、回収孔３ｃ、２３ｃを発熱室１０、２８の外周域付近に貫設し、貯留室ＳＲ、制御室ＣＲとの連通を図ることも可能である。
【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２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４】実施形態３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５】実施形態３のビスカスヒータに係り、回収溝等の拡大断面図である。
【図６】実施形態４のビスカスヒータの縦断面図である。
【図７】実施形態４のビスカスヒータに係り、図２と同様の断面図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、２１、２２、２３、２４…ハウジング（１、２１…前部ハウジング本体、２、２２…前部プレート、３、２３…後部プレート、４、２４…後部ハウジング本体）
１０、２８…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、３０、３１…軸受装置
１５、３２…駆動軸
１６、３３…ロータ
３ａ、３ｃ、３ｇ、３ｈ、２３ａ、２３ｃ…回収通路（３ａ、３ｇ、３ｈ、２３ａ…収拾通路（回収溝）、３ｃ、２３ｃ…回収孔）
３ｉ…面取り
３ｅ、３ｆ、２３ｅ、２３ｆ…供給通路（３ｆ、２３ｆ…供給溝、３ｅ、２３ｅ…供給孔）
ＳＲ…貯留室（ＣＲ…制御室）
１０ａ、２８ａ…連通部
１６ａ、３３ａ…連通孔

Claims (12)

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、該回収通路は、前記ロータの外周に向かって延在する収拾通路を有することを特徴とするビスカスヒータ。
2. 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とを特徴とする請求項１記載のビスカスヒータ。
3. 回収通路及び供給通路の少なくとも一方は開閉可能になされ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。
4. 回収通路は発熱室の中央域と連通されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のビスカスヒータ。
5. 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、２、３又は４記載のビスカスヒータ。
6. 収拾通路は、回転するロータにより粘性流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. 発熱室は外周側にロータの前後壁面側を連通させる連通部を有し、収拾通路は該連通部に開放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. 収拾通路は、発熱室側が開口すべく該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後方側に傾斜した回収溝であ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. 収拾通路は、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後方側に湾曲した回収溝であ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。
10. 収拾通路の発熱室側の開口におけるロータの回転方向後方側の縁部には、面取りが施されていることを特徴とする請求項６、７、８又は９記載のビスカスヒータ。
11. 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又は１０記載のビスカスヒータ。
12. 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又は１１記載のビスカスヒータ。

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