【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、放熱室内を流動する循環流体に熱交換して暖房熱源に利用する能力可変型ビスカスヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実開平３−９８１０７号公報に能力可変型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を介して駆動軸が回転可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回転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ーンオイル等の粘性流体が封入されている。
【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設けられた貫通孔により大気と連通されるとともに、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転するため、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、暖房が強大に過ぎる場合、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、暖房が弱小である場合、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供給されるため、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、上記従来のビスカスヒータでは、発熱室の下方に制御室を設けているため、能力縮小の際には、粘性流体をその自重によって制御室内へ回収することになるが、ロータの回転中は、粘性流体が下方に移動しにくく、とく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、粘性流体の移動は一層困難となって、迅速な能力縮小が期待しえないといった問題がある。
【０００７】
また、この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は貫通孔からの導入空気により補填されるが、このように能力縮小の都度新たな空気と接触する粘性流体は、空気中の含有水分によって劣化が早められ、発熱効率も短期間に低下してしまう。
本発明の課題は、能力縮小制御が迅速確実に行われ、長期の使用にも耐えうる能力可変型ビスカスヒータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータは、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回動可能に設けられるとともに該発熱室の壁面との間に液密的間隙を形成するロータと、該液密的間隙に介在して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、上記ハウジングは、軸方向に対向する界域に上記発熱室を形成するとともに、上記放熱室を画成する側板を含み、該発熱室は、発熱室の壁面の進退動に基づき軸方向の幅員が調節可能となされていることを特徴としている。
【０００９】
このビスカスヒータでは、発熱室の軸方向の幅員が発熱室の壁面の進退動に基づき調節可能となされており、発熱室壁面の微動によって、発熱量とは反比例的な関係因子である発熱室壁面とロータとの間の液密的間隙を、直接的かつ速やかに調節することができる。
また、このビスカスヒータでは、能力縮小に伴って発熱室壁面とロータとの液密的間隙、つまり発熱室容積が拡大される際、該発熱室内に不可避的に介在する空気の熱膨張層が、この容積拡大によって生じる負圧を補填すべく働くので、粘性流体は新たな空気に触れることなく、その含有水分によって劣化を早められる虞れはない。
【００１０】
（２）請求項２記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記側板は、軸方向の進退動により上記発熱室の幅員を調節可能な可動側板よりなることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、軸方向に対向する界域に発熱室を形成するとともに、放熱室を画成する側板が、軸方向の進退動により発熱室の幅員を調節可能な可動側板となされており、可動側板自体の微動によって、発熱量とは反比例的な関係因子である発熱室内壁とロータとの液密的間隙を、直接的かつ速やかに調節することができる。
【００１１】
（３）請求項３記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記側板は、上記放熱室を画成する固定側板と、軸方向に対向する界域に上記発熱室を形成するとともに、軸方向の進退動により上記発熱室の幅員を調節可能な可動側板とからなることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、軸方向に対向する界域に発熱室を形成する可動側板自体の微動によって、発熱量とは反比例的な関係因子である発熱室内壁とロータとの間隙を、直接的かつ速やかに調節することができる。
【００１２】
ここで、側板が可動側板のみよりなる場合は、可動側板の軸方向の進退動に伴って放熱室の幅員も軸方向に変化し、これにより放熱室の容積が変化することとなる。かかる場合、放熱室内を流動する循環流体の流速が放熱室の容積変化に伴って変化してしまい、脈動による振動や騒音を発生させるおそれがある。
この点、このビスカスヒータでは、側板が、放熱室を画成する固定側板と、軸方向の進退動により発熱室の幅員を調節可能な可動側板とに分離されていることから、可動側板が軸方向に進退動したとしても、放熱室自体は軸方向の幅員が変化することがない。このため、放熱室内を流動する循環流体の流速が変化することもなく、脈動により振動や騒音が発生するおそれもない。
【００１３】
（４）請求項４記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２又は３記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板は上記進退動に基づいて相対移動を生じる部材との間に、発熱室の幅員の調節限界を定める規制部が設けられていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、可動側板の進退動によって調節される発熱室壁面とロータとの液密的間隙、つまり発熱室の幅員の調節限界が規制部によって正確に定められるので、最も効率的な発熱範囲を任意に選択することができる。
【００１４】
（５）請求項５記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１、２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記ロータは軸方向の移動可能に駆動軸に装着されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、ロータが例えば駆動軸とスプライン嵌合することにより軸方向移動を許されているので、発熱室の幅員が可変調節されても、ロータはバランスにより常に発熱室の中央に位置して前後の液密的間隙内では均等な発熱が維持される。
【００１５】
（６）請求項６記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１、２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記ロータは駆動軸に固着されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、ロータが駆動軸に固着されているので、能力縮小時に可動側板が退動されると、該可動側板に形成された発熱室壁面とロータとの液密的間隙のみが一方的に拡大されて、ロータの前後の液密的間隙内での発熱に差が生じることになるが、発熱の小さい側に属する可動側板では、その退動によってハウジングとの間に形成される放熱室容積も応分に縮減されるので、このような観点からすれば、むしろかかる形態が合理的ともいうことができる。
【００１６】
（７）請求項７記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２、３、４、５又は６記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板及びハウジング相互の対向部分には、上記発熱室の幅員を縮小する向きに該可動側板を進動させる付勢手段が配設されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、可動側板を進動（能力を増大）させる付勢手段のみを有し、退動（能力を縮減）させる力は、過熱された粘性流体により発熱室内部の上昇圧力を利用しており、構造の簡素化に加えて粘性流体の熱劣化を巧みに防護することができる。
【００１７】
（８）請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２、３、４、５又は６記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板及びハウジング相互の対向部分に形成された制御領域には、該可動側板を進退させる駆動手段が配設されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、可動側板及びハウジング相互の対向部分に形成された制御領域に可動側板の駆動手段が配設されており、該駆動手段を介した可動側板の進退動によって随時、発熱室の幅員を調節することができる。
【００１８】
（９）請求項９記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記制御領域は密封空間に形成され、上記駆動手段は外部信号によりばねの付勢力に抗して該制御領域に作用するエンジン負圧であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、制御領域が密封空間に形成されて、可動側板の駆動手段にはばねの付勢力と対抗させてエンジン負圧が利用されているので、外部信号によりエンジン負圧を選択的に作用させることによって、能力制御を簡単に行うことができる。
【００１９】
（１０）請求項１０記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板には鉄心が結合され、上記駆動手段は外部信号によりばねの付勢力に抗して該鉄心を吸引するソレノイドであることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、エンジン負圧に代えて可動側板に結合された鉄心を吸引するソレノイドが採用されており、外部信号に基づくソレノイドの励磁により同じく能力制御を簡単に行うことができる。
【００２０】
（１１）請求項１１記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項９又は１０記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記外部信号はヒータによる給熱の要否（縮小を含む）を判別した温度検出信号であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、能力制御を行うための外部信号を、例えば循環流体温度、車室温度等の温度検出信号に求めたので、実情に即した能力制御を自動的に行うことができる。
【００２１】
（１２）請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記ロータは駆動軸に固着されるとともに、該ロータ及び上記可動側板相互の対向面のうちの少なくとも一方は、ばねの付勢力に抗して上記発熱室の幅員を拡大する向きに該可動側板を退動させるべく、該ロータ及び該可動側板間の液密的間隙の大きさを変化せしめることにより該液密的間隙における上記粘性流体の圧力をロータの回転に伴い上昇させる圧力上昇手段を有していることを特徴としている。
【００２２】
このビスカスヒータでは、駆動軸に固着されたロータ及び可動側板相互の対向面のうちの少なくとも一方が有する圧力上昇手段により、ロータの回転に伴い、ロータ及び可動側板間の液密的間隙における粘性流体の圧力が上昇する。この液密的間隙における粘性流体の圧力上昇は、駆動軸に固着されたロータに対して、ばねの付勢力に抗して上記発熱室の幅員を拡大する向きに可動側板を退動させる。このため、ロータ回転数の増大、ひいては液密的間隙における粘性流体の圧力上昇に伴って、可動側板を大きく退動させて、発熱量とは反比例的な関係因子である液密的間隙を大きくすることができる。したがって、高速時に発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【００２３】
一方、ロータの低速回転時には、上記圧力上昇手段による液密的間隙における粘性流体の圧力上昇は小さく、ばねの付勢力により可動側板は発熱室の幅員を縮小する向きに進動されるので、液密的間隙が小さくなって十分な発熱量を確保することができる。
（１３）請求項１３記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記圧力上昇手段は、上記ロータ及び上記可動側板間の液密的間隙の大きさを連続的に変化せしめる傾斜面であることを特徴としている。
【００２４】
このビスカスヒータでは、ロータ及び可動側板間の液密的間隙の大きさが傾斜面により連続的に変化している。このため、ロータ回転時の液密的間隙における粘性流体の圧力は、該液密的間隙の大きい方から小さい方へ向かって徐々に高くなる。この粘性流体の圧力傾斜により、いわゆるくさび効果が発揮され、駆動軸に固着されたロータに対して、ばねの付勢力に抗して発熱室の幅員を拡大する向きに可動側板を退動させることができる。
【００２５】
（１４）請求項１４記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１３記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記傾斜面は、上記駆動軸に対して寸法公差の許容範囲内で傾斜して固着された上記ロータの対向面であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、寸法公差の許容範囲内で傾斜するように駆動軸に対してロータを固着することにより、ロータの可動側板との対向面を傾斜面としており、請求項１３記載のビスカスヒータと同様に、ロータの回転時における粘性流体の圧力を介するくさび効果により、駆動軸に固着されたロータに対して可動側板を発熱室の幅員を拡大する向きに退動させることができる。
【００２６】
（１５）請求項１５記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記圧力上昇手段は、非円周方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凹部及び凸部であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、非円周方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凹部及び凸部により圧力上昇手段が構成されている。このような凹凸部においては、凹部と凸部とを比較すると、凸部の方が対向面との間隔が小さくなる。このため、ロータ回転に伴って粘性流体が周方向の従動回転すると、周方向に交互に配設された凹部から凸部に該粘性流体が流動する際に圧力が上昇する。この圧力上昇により、駆動軸に固着されたロータに対して可動側板を発熱室の幅員を拡大する向きに退動させることができる。
【００２７】
また、上記凹部及び凸部は、せん断向上手段としても機能しうる。すなわち、凹部及び凸部の存在により、液密的間隙の大きさは周方向において変化せしめられているので、その間隙の大小により粘性流体における分子の拘束作用が助長される。この作用により、ロータの回転に伴う粘性流体の従動回転が阻止され、粘性流体に与えるせん断力を向上させることができ、発熱量の向上を図ることができる。
【００２８】
（１６）請求項１６記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記側板はハウジングから延在する碗形状の筒部内に囲封されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、ハウジングから延在する筒部内に側板が囲封されていることから、この筒部の開放端を覆蓋することにより、シール性を効果的に向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、請求項１、２、４〜６及び８、９、１１、１６記載の発明を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、１はビスカスヒータの外郭を構成する前部ハウジングであって、該前部ハウジング１はクラッチ等の電動機構を装着すべく前方（図示左方）に向かって突出した中空筒状のボス部１ａと、該ボス部１ａの基端壁１ｂから後方に向かって大きく碗形状に延在した円筒部１ｃとからなり、該円筒部１ｃには前部側板２及び可動側板３が内装されて、これらは該円筒部１ｃの開放端を覆蓋すべく結合される後部ハウジング４によって囲封されている。そして前部側板２には基壁２ａから前後に延在して円筒部１ｃの全内周壁と嵌合するリム部２ｂが設けられ、これが結合される両ハウジング１、４の対向壁面によって挟着される一方、可動側板３はその基壁３ａの外周面が、後方に向けて延在する該リム部２ａの内周面に対し軸方向の移動可能に密合されており、両基壁２ａ、３ａの軸方向に対向する界域には、基壁２ａに設けられた円形凹陥部と基壁３ａの平坦面とで発熱室５が形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、前部ハウジング１、前部側板２及び後部ハウジング４によりハウジングが構成され、前部側板２のリム部２ｂが可動側板３を囲封する筒部となる。
両側板２、３は対向する両ハウジング１、４との間の各中央領域で、それぞれ軸方向に延びる相対嵌合部６、７を有し、該相対嵌合部６と該リム部２ｂとの間で発熱室５の前方側に隣接する環状空間は、前部放熱室（ウォータジャケット）ＦＷに形成され、一方相対嵌合部７とリム部２ｂとの間で発熱室５の後方側に隣接する環状空間は、後部放熱室（ウォータジャケット）ＲＷに形成されている。なお、両ハウジング１、４の結合界面には両放熱室ＦＷ、ＲＷを外方に向けて封止するＯリングＳ１ が介装され、一方、相対嵌合部６、７の各嵌合周面には、嵌合部相互の軸方向移動を許容しつつ各放熱室ＦＷ、ＲＷを内方に向けて封止するＯリングＳ２ 、Ｓ３ が介装されている。また、上記円形凹陥部が形成された基壁２ａの後端面には、基壁３ａの前端面と衝合して発熱室５の最小幅員を定める規制部２ｃが設けられている。
【００３１】
前部ハウジング１のボス部１ａ内に挿通される駆動軸８は２個の軸受９、１０に支承されて延在し、その後端には発熱室５内で回転可能なロータ１１がスプライン嵌合により装着されており、前部側板２に設けられた相対嵌合部（ボス部）６の内方域、つまり前部放熱室ＦＷの近傍域には、後述する粘性流体の漏出を封止する軸封装置（オイルシール）１２が駆動軸８との間に介装されている。
【００３２】
図２から明瞭なように、両側板２、３の各放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する基壁２ａ、３ａには、軸方向に同心円弧状をなす複数条のフィン２ｄ、３ｄが突設されている。そして各放熱室ＦＷ、ＲＷ内は前部プレート２、可動側板３の径方向に延設された直壁１３（図２は可動側板３の直壁のみを示す）によって区画され、さらにフィン２ｄ、３ｄによって各流路ａ〜ｃに分岐されるとともに、その両端部分はそれぞれ流入ポート１４及び流出ポート１５を介して前部ハウジング１に連結される図示しない循環流体の配管に接続されている。なお、各流路ａ〜ｃの流路幅は外周側ほど拡張（ａ＞ｂ＞ｃ）されて流速の均斉化が図られている。
【００３３】
各放熱室ＦＷ、ＲＷ内を区画する上述の直壁１３は、それぞれ両側板２、３の回り止め部をも兼ねており、両ハウジング１、４の内壁に形成された各係合部１６と軸方向に係合されている。なお、放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する側板２、３の内壁面はすべて鋳肌面（粗面）となされている。
ＯリングＳ４ によって封止された上記発熱室５の内壁面とロータ１１の外面とで形成される液密的間隙には粘性流体としてシリコーンオイルが封入され、一方、可動側板３と後部ハウジング４とで形成される相対嵌合部７の内方空洞部は、該可動側板３を軸方向に進退動させる密封状の制御領域１７に構成されている。該制御領域１７内には可動側板３の駆動手段として、これを常に前部側板２に向けて進動すべく付勢するコイルばね１８が配設されるとともに、該制御領域１７は導圧管１９によってエンジンの吸気マニホールドに接続されている。このため、例えば循環流体温度や車室温度等の検出信号に応動する電磁弁（図示せず）を介して該制御領域１７には随時負圧がもたらされ、これがコイルばね１８の付勢力に抗して可動側板３の退動を促すよう構成されている。なお、該可動側板３の退動による発熱室５の最大幅員は、基壁３ａの一部が相対嵌合部７を形成する後部ハウジング４側のボス部端縁４ａと干渉することにより規制されている。
【００３４】
車両の暖房装置に適用される本実施形態のビスカスヒータでは、プーリ又は電磁クラッチ等を介してエンジンと連結された駆動軸８が回転されると、発熱室５内でロータ１１が回転されるため、封入されたシリコーンオイルが発熱室５の壁面とロータ１１の外面との液密的間隙でせん断作用を受けて発熱し、この熱は前部及び後部放熱室ＦＷ、ＲＷ内を流動する循環流体たる循環水に熱交換され、加熱された循環水は暖房回路を経由して車両の暖房に供される。
【００３５】
このとき発熱室５と共に前部及び後部放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する両側板２、３は前部ハウジング１の円筒部１ｃ内に囲封され、外周方向に露出する要シール部は、該円筒部１ｃの開放端を覆蓋する後部ハウジング４との結合面のみに局限されている。したがって、循環水の漏洩の虞れはきわめて少なく、加えて後部ハウジング４の形状の単純化や最も簡便なＯリングＳ１ の採用も可能となって、生産性の観点からも頗る有利である。
【００３６】
また、このビスカスヒータでは、各側板２、３の放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する壁面に複数条のフィン２ｄ、３ｄが突設され、さらには同壁面が鋳肌面となされているため、有効表面積が著しく拡大されて熱交換効率の向上に大きく貢献することができる。
両側板２、３は両ハウジング１、４との間の各中央領域で実質的に放熱室ＦＷ、ＲＷの内周縁を画定し、かつ軸方向に延びる相対嵌合部６、７を有しており、その嵌合周面には嵌合部相互の軸方向移動を許容するＯリングＳ２ 、Ｓ３ が介装されているので、熱変形や後述する能力調節などによって各側板２、３と各ハウジング１、４との間に相対的な軸方向移動が生じても、循環水の封止を良好に確保することができる。
【００３７】
前部ハウジング１に連結された配管を介して導入される循環水は、両放熱室ＦＷ、ＲＷにそれぞれ開口されている流入ポート１４からフィン２ｄ、３ｄによって分岐される各流路ａ〜ｃへと分流されて周回し、直壁１３を隔てて対称的に開口されている流出ポート１５を経て連結配管へと導出されるが、同心円弧状をなすフィン２ｄ、３ｄによって形成される各流路ａ〜ｃの流路幅は外周側ほど拡張されて、流路形状と流路長とによって定まる各流路ａ〜ｃの流速が均斉化するよう構成されているので、放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する両側板２、３の全壁面にわたって循環水との熱交換が万遍なく遂行される。
【００３８】
さて、このビスカスヒータでは、運転の継続中、暖房回路を経由した給熱の縮小若しくは休止を必要とするとき、これを判別したオペレータの指令信号又は循環流体温度、車室温度等の温度検出信号によって電磁弁を切換え、それまで導圧管１９を介して大気と連通されていた制御領域１７をエンジンの吸気マニホールドと接続させる。これにより該制御領域１７は急速に負圧状態に移行し、この負圧がコイルばね１８の付勢力に抗して可動側板３を退動させ、該可動側板３の退動は基壁３ａの一部が後部ハウジング４のボス部端縁４ａと干渉することによって規制される。
【００３９】
したがって、発熱量を直接的に支配する発熱室５の内壁とロータ１１との液密的間隙が拡大されて発熱量（暖房能力）は所望の値まで縮減される。そして、このように発熱室５の容積が拡大される際、該発熱室５内に不可避的に介在する空気の熱膨張層が、この容積拡大によって生じる負圧を補填すべく働くので、シリコーンオイルは新たな空気に触れることなく、その含有水分によって劣化を早められる虞れはない。
【００４０】
その後、暖房能力を改めて増大させる場合には、上述の外部信号により電磁弁を切り替えて導圧管１９を再び大気と連通させれば、可動側板３はコイルばね１８の付勢力により進動を開始し、基壁３ａの前端面が前部側板２の規制部２ｃと衝合することによって、発熱量は最大状態に復帰する。すなわちクラッチを介したヒータの断続運転を行うことなく、暖房能力を迅速確実に制御することができる。
【００４１】
なお、本実施形態におけるロータ１１は、駆動軸８に対して軸方向の移動可能にスプライン嵌合されているので、発熱室５の幅員が可変調節されてもロータ１１はバランスにより常に発熱室５の中央に位置して、前後の液密的間隙内では均等な発熱が維持される。
また、当該部分の別例として、ロータ１１を駆動軸８に圧入固着した形態で実施することも可能であり、この場合は能力縮小時に、可動側板３の退動によって該可動側板３に形成された発熱室５の内壁とロータ１１との液密的間隙のみが一方的に拡大され、ロータ１１の前後の液密的間隙における発熱に差を生じることになるが、発熱の小さい側に属する可動側板３では、その退動によって後部ハウジング４との間に形成される放熱室ＲＷの容積も応分に縮減されるので、このような観点からすれば、むしろかかる実施形態が合理的ともいうことができる。
【００４２】
また、ロータ１１の内周域においては、ロータ１１の前端面と軸封装置１２との間に大きな隙間が存在するが、この隙間は前記液密的間隙には含まれない。
（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、第１の実施形態と比較して両側板２、３の配置関係が逆転している点で相違している。すなわち、可動側板３Ｂはその基壁３Ｂａ外周面が、後部側板２Ｂの前方に向けて延在するリム部２Ｂｂの内周面に対し軸方向に移動可能に密合されており、該可動側板３Ｂと前部ハウジング１Ｂとの対向部分に形成される制御領域１７Ｂは、シール軸受１０Ｂの採用によって密封空間となされている。そして該制御領域１７Ｂ内には、可動側板３Ｂの駆動手段としてコイルばね１８Ｂが配設されるとともに、該制御領域１７Ｂは導圧管１９Ｂによってエンジンの吸気マニホールドに接続されている。なお、可動側板３Ｂの進退動、つまり発熱室５の幅員の限界規制や他の主たる機能に関しては第１の実施形態と全く同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００４３】
なお、上述した第１及び第２の実施形態における独立した前部側板２、後部側板２Ｂが前部又は後部ハウジング１、１Ｂ又は４に包含し、実質的に存在する放熱室を可動側板３、３Ｂとハウジングとの間、つまり片側のみに限定することも可能である。この場合であっても、可動側板自体の微動により発熱量の速やかな調節が可能となる点では、上記実施形態と同等の機能を発揮する。
【００４４】
また、請求項７記載の発明に係るビスカスヒータも同様に図示は省略されているが、可動側板３、３Ｂ及びハウジング１、４相互の対向部分に、発熱室５の幅員を縮小する向きに可動側板３、３Ｂを進動させる付勢手段（例えばコイルばね１８）が設けられるものの、該可動側板３、３Ｂの退動に関しては積極的な駆動手段を有しない点に特異性がある。
【００４５】
すなわち、発熱が過大な場合、過熱された粘性流動による発熱室５内部の上昇圧力が、上記付勢手段に抗して可動側板３、３Ｂの退動を促し、発熱量の縮減に伴って該粘性流体の熱劣化を自動的に防護するものである。
（第３の実施形態）
図４は第３の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、制御領域１７Ａを形成する可動側板３Ａの中央部後面に筒状のボス部２０が突設され、その筒内にはさらに有底筒状の鉄心２１が圧入されて後方に向け延在されている。そして同様に制御領域１７Ａを形成する後部ハウジング４Ａ側の座繰孔には、可動側板３Ａを進動すべく付勢するコイルばね１８Ａと、該コイルばね１８Ａの付勢力に抗して該鉄心２１ともども可動側板３Ａを退動させるソレノイド２２が配設されている。なお、該ソレノイド２２はオペレータの指令信号又は温度検出信号に基づくスイッチ操作によって、励磁又は消磁されるようになされており、他の構成は第１の実施形態と全く同様である。
【００４６】
このビスカスヒータでは、スイッチ操作によりソレノイド２２を消磁することで第１の実施形態と同様発熱室５は最小の幅員を保持して、運転初期には最大の能力で暖房に寄与している。そして暖房の縮小若しくは休止を必要とするときは、スイッチ操作によるソレノイド２２の励磁により、吸引される鉄心２１ともども可動側板３Ａはコイルばね１８Ａの付勢力に抗して退動し、発熱室５の内壁とロータ１１との液密的間隙が拡大されて、発熱量（暖房能力）は所望の値に縮減される。なお、可動側板３Ａの退動限界は、上記ボス部２０の端面が対向する後部ハウジング４Ａの一部と干渉することにより規制されている。
【００４７】
なお、外部信号として粘性流体の温度を利用したり、ロータ１１の回転数（粘性流体の劣化防止を目的とする場合はとくに高回転域）を利用することもできる。
（第４の実施形態）
図５及び図６は第４の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、両ハウジング１、４によって囲封される前部側板２、後部固定側板２３は、共に円筒部１ｃの内壁と嵌合するリム部２ｂ、２３ｂが両ハウジング１、４の対向壁面によって挟着されている。
【００４８】
後部固定側板２３の中央領域には、相対嵌合部７と同一内径の中央孔２３ｃが軸方向に貫設されている。また、後部固定側板２３の基壁２３ａには円形凹陥部が設けられ、この円形凹陥部内に軸方向の移動可能に可動側板２４が内装されている。そして、可動側板２４の基壁２４ａ及び前部側板２の基壁２ａの軸方向に対向する界域には、基壁２ａに設けられた円形凹陥部と可動側板２４の基壁２４ａとで発熱室５が形成されている。
【００４９】
可動側板２４の基壁２４ａの中央域には、後方に向かって突出する中空筒状部２４ｂが設けられており、この中空筒状部２４ｂ内には前方端部に軸受２５が嵌合固定されている。軸受２５は、駆動軸８の後端部に軸方向の移動可能に遊嵌されている。そして、軸受２５、後部ハウジング４相互の対向部分には、発熱室５の幅員を縮小する向きに可動側板２４を進動させる付勢手段としてのコイルばね２６が設けられている。また、後部固定側板２３の中央孔２３ｃの内方空洞部は、粘性流体を回収する密封状の貯留室２７に構成されて、該貯留室２７は可動側板２４に貫設された回収孔２４ｃ及び供給孔２４ｄを介して発熱室５に連通されている。
【００５０】
発熱室５内で回転可能なロータ１１は、図６に示すように、駆動軸８に対して寸法公差の許容範囲内で傾斜して固定されている。これにより、ロータ１１の可動側板２４との対向面が圧力上昇手段としての傾斜面１１ａとされている。このロータ１１の斜角度θは、１〜５度程度とすることができる。
なお、その他の構成については、第１の実施形態と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００５１】
このビスカスヒータでは、ロータ１１及び可動側板３４間の液密的間隙の大きさがロータ１１の傾斜面１１ａにより連続的に変化している。このため、ロータ１１の回転時、液密的間隙における粘性流体の圧力は、該液密的間隙の大きい方から小さい方へ向かって徐々に高くなる。この粘性流体の圧力傾斜により、いわゆるくさび効果が発揮される。そして、このくさび効果はロータ１１が高速回転になるほど大きくなる。また、このくさび効果により、駆動軸８に固着されたロータ１１に対して、発熱室５の幅員を拡大する向きに可動側板２４を退動させようとするスラスト荷重が該可動側板２４に働く。このため、ロータ１１の回転数の増大、ひいては圧力上昇手段たる傾斜面１１ａによる粘性流体の圧力上昇に伴って、可動側板２４を大きく退動させて、発熱量とは反比例的な関係因子である液密的間隙を大きくすることができる。したがって、高速時に発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【００５２】
一方、ロータ１１の低速回転時には、上記圧力上昇手段たる傾斜面１１ａによる粘性流体の圧力上昇は小さく、したがって上記くさび効果も小さい。このため、コイルばね２６の付勢力により可動側板２４は発熱室５の幅員を縮小する向きに進動されるので、液密的間隙が小さくなって十分な発熱量を確保することができる。
【００５３】
また、このビスカスヒータでは、後部側の側板において、放熱室ＲＷを画成する後部固定側板２３と、軸方向の進退動により発熱室５の幅員を調節可能な可動側板２４とに分離されていることから、可動側板２４が軸方向に進退動したとしても、後部側の放熱室ＲＷ自体は軸方向の幅員が変化することがない。このため、放熱室ＲＷ内を流動する循環流体の流速が変化することもなく、脈動により振動や騒音が発生するおそれもない。
【００５４】
さらに、このビスカスヒータでは、貯留室２７が発熱室５の液密的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、回収孔２４ｃを介して発熱室５から貯留室２７内に粘性流体を回収可能であるとともに、供給孔２４ｄを介して貯留室２７から発熱室８内に粘性流体供給可能である。こうして、このビスカスヒータでは、発熱室８と貯留室２７との間で粘性流体を入れ換えつつ、十分な発熱量を発揮するために必要な粘性流体の収容量を確保できるとともに、粘性流体の収容割合の増大に伴う内圧上昇により軸封装置１２の軸封能力が低下することを防止できる。
【００５５】
また、このビスカスヒータでは、貯留室２７内に発熱室５の液密的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。
（第５の実施形態）
図７及び図８は第５の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、圧力上昇手段として、ロータ１１を駆動軸８に対して傾斜させて固着する代わりに、ロータ１１の後端面に複数のくさび状傾斜面２８を形成したものである。このくさび状傾斜面２８は、ロータ１１の回転方向Ｐ（図７参照）と逆側に向かうに連れて、高さが徐々に高くなっており、各くさび状傾斜面２８の回転方向Ｐと逆側の端部が凸部２９とされ、各くさび状傾斜面２８の回転方向Ｐ側の端部が凹部３０とされている。したがって、これらの凸部２９及び凹部３０は半径方向に延び、かつ、周方向に交互に配設されている。その他の構成は、第４の実施例と基本的に同様である。
【００５６】
このビスカスヒータでは、ロータ１１の回転中、ロータ１１の後端面に形成された各くさび状傾斜面２８と各該くさび状傾斜面２８に対向する可動側板２４との間の液密的間隙に存在する粘性流体の圧力は、凹部３０の部分で最も低く、該凹部３０から凸部２９に向かって徐々に高くなる。ロータ１１の後端面と可動側板２４との間の液密的間隙における粘性流体の圧力傾斜により、くさび効果が発揮され、これにより、駆動軸８に固着されたロータ１１に対して、発熱室５の幅員を拡大する向きに可動側板２４を退動させようとするスラスト荷重が該可動側板２４に働く。したがって、第４の実施形態と同様、高速時に、可動側板２４を退動させて液密的間隙を大きくすることにより、発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【００５７】
また、上記凸部２９及び凹部３０は、せん断向上手段としても機能しうる。すなわち、凸部２９及び凹部３０の存在により、液密的間隙の大きさは周方向において変化せしめられているので、その間隙の大小により粘性流体における分子の拘束作用が助長される。この作用により、ロータ１１の回転に伴う粘性流体の従動回転が阻止され、粘性流体に与えるせん断力を向上させることができ、発熱量の向上を図ることができる。
【００５８】
（第６の実施形態）
図９及び図１０は第６の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、圧力上昇手段として、半径方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凸部２９及び凹部３０を採用したものである。すなわち、ロータ１１の後端面には、外周側に半径方向に延びる複数の段差が設けられ、これにより、凸部２９及び凹部３０が周方向に交互に配設されている。
【００５９】
このビスカスヒータでは、凸部２９と凹部３０とを比較すると、凸部２９の方が対向面たる可動側板２４の前端面との間隔が小さくなる。このため、ロータ１１の回転に伴って粘性流体が周方向に従動回転すると、周方向に交互に配設された凹部３０から凸部２９に該粘性流体が流動する際に圧力が上昇する。この圧力上昇により、駆動軸に固着されたロータ１１に対して可動側板２４を発熱室５の幅員を拡大する向きに退動させることができる。
【００６０】
なお、この実施形態における凸部２９及び凹部３０もせん断向上手段として機能しうることは勿論である。
（第７の実施例）
図１１及び図１２は第７の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、圧力上昇手段として、半径方向に対してロータの回転方向Ｐ側に湾曲して延び、かつ、周方向に交互に配設されたスパイラル状の凸部２９及び凹部３０を採用したものである。すなわち、ロータ１１の後端面には、外周側に半径方向に対してロータの回転方向Ｐ側に湾曲して延びる複数の段差が設けられ、これにより、スパイラル状の凸部２９及び凹部３０が周方向に交互に配設されている。
【００６１】
このビスカスヒータも、凸部２９及び凹部３０の存在により、第６の実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、上述の第５〜第７の実施形態では、圧力上昇手段としての凸部２９及び凹部３０をロータ１１の後端面に設ける例について説明したが、これらの凸部２９及び凹部２８は、可動側板２４の前端面に設けることも可能である。
【００６２】
（第８の実施形態）
図１３は第８の実施形態を示すもので、このビスカスヒータは、図５に示す第４の実施形態において、可動側板２４の中空筒状部２４ｂを駆動軸８に対して軸方向の移動可能に保持させる軸受２５をなくしたものである。すなわち、このビスカスヒータの可動側板２４は中空筒状部２４ｂの前方端部に中央壁２４ｅが設けられ、この中央壁２４ｅ、後部ハウジング４相互の対向部分にコイルばね２６が配設されている。そして、可動側板２４は、後部固定側板２３の円形凹陥部の外周側面に軸方向の移動可能に保持されている。
【００６３】
その他の構成は基本的には第４の実施形態と同様であり、このビスカスヒータも第４の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係る能力可変型ビスカスヒータは、各請求項記載の手段の採用により、以下に掲記する優れた効果を奏する。
請求項１〜１６記載の能力可変型ビスカスヒータは、発熱量を直接的に支配する発熱室内壁とロータとの間隙を、軸方向に移動可能となした可動側板の進退動によって調節しうるようにしたので、暖房能力を迅速に制御することができる。
【００６５】
そして請求項３記載の能力可変型ビスカスヒータでは、放熱室を画成する固定側板とは別個に可動側板を軸方向に進退動させるようにしたので、放熱室内を流動する循環流体に脈動が発生して振動や騒音の原因となることがない。
また請求項７記載の能力可変型ビスカスヒータでは、構造の簡素化に加えて粘性流体の保全にきわめて有効であり、また、請求項８〜１１記載の能力可変型ビスカスヒータでは、能力可変を随時行うことが可能で、その応答性も格段と向上させることができる。
【００６６】
とくに請求項１１記載の能力可変型ビスカスヒータのように、可動側板を進退動させる駆動手段を温度検出信号等によって発動させるようにしたものでは、実情に即した能力制御を全て自動的に実行することができる。
さらに、請求項１２〜１５記載の能力可変型ビスカスヒータでは、ロータが高速回転になることに応じて液密的間隙を大きくすることができるので、高速時に発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図２】同ビスカスヒータの主として可動側板を示す側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図６】同ビスカスヒータの主としてロータを示す正面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータのロータの側面図。
【図８】同ビスカスヒータのロータの部分断面図であり、図７のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータのロータの側面図。
【図１０】同ビスカスヒータのロータの部分断面図であり、図９のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータのロータの側面図。
【図１２】同ビスカスヒータのロータの部分断面図であり、図１１のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【符号の説明】
１は前部ハウジング、１ｃは円筒部、２は前部側板、２ｃは規制部、
３は可動側板、４は後部ハウジング、５は発熱室、８は駆動軸、１１はロータ、
１７は制御領域、１８はコイルばね、１９は導圧管、２１は鉄心、
２２はソレノイド、２３は後部固定側板、２４は可動側板、１１ａは傾斜面、
２８はくさび状傾斜面、２９は凸部、３０は凹部、ＦＷは前部放熱室、
ＲＷは後部放熱室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable capacity type viscous heater that heats a viscous fluid by shearing and exchanges heat with a circulating fluid flowing in a heat radiating chamber to be used as a heating heat source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a variable capacity type viscous heater is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-98107. In this viscous heater, the front and rear housings are fastened together, and a heat generating chamber is formed inside, and a water jacket is formed outside the heat generating chamber. In the water jacket, circulating water is taken in from the inlet port and circulated to be sent from the outlet port to the external heating circuit. A drive shaft is rotatably supported on the front and rear housings via bearings, and a rotor that is rotatable in the heat generating chamber is fixed to the drive shaft. The wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor form axial labyrinth grooves that are close to each other, and a viscous fluid such as silicone oil is sealed in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor.
[0003]
As a characteristic configuration of the viscous heater, an upper and lower cover having a diaphragm is provided below the front and rear housings, and a control chamber is defined by the upper cover and the diaphragm. The heat generating chamber communicates with the atmosphere through a through hole provided at the upper ends of the front and rear housings, and communicates with the control chamber through a communication tube provided on the upper and lower covers. The diaphragm includes a manifold negative pressure, a coil spring, and the like. Thus, the internal volume of the control room can be adjusted.
[0004]
In this viscous heater incorporated in a heating device of a vehicle, if the drive shaft is driven by the engine, the rotor rotates in the heat generating chamber, so that viscous fluid generates heat due to shear in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor. To do. This heat is exchanged with the circulating water in the water jacket, and the heated circulating water is used for heating the vehicle in the heating circuit.
[0005]
Here, the change in capability of the viscous heater has the following action according to the publication. That is, when the heating is too strong, the diaphragm is displaced downward by the negative pressure of the manifold to increase the internal volume of the control chamber. As a result, the viscous fluid in the heat generating chamber is collected in the control chamber, so that the amount of heat generated in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor is reduced, and heating is weakened. On the contrary, when the heating is weak, the inner volume of the control chamber is reduced by displacing the diaphragm upward by the action of the atmospheric pressure adjusting hole and the coil spring. Thereby, since the viscous fluid in the control chamber is supplied to the heat generating chamber, the amount of heat generated in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor is increased, and heating is strengthened.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional viscous heater, since the control chamber is provided below the heat generating chamber, when the capacity is reduced, the viscous fluid is collected into the control chamber by its own weight. In this viscous heater, in particular, the viscous fluid is more difficult to move because the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor form an axial labyrinth groove. Therefore, there is a problem that rapid capacity reduction cannot be expected.
[0007]
In this viscous heater, when the viscous fluid is recovered from the heat generation chamber into the control chamber, the negative pressure in the heat generation chamber is compensated by the air introduced from the through hole. The viscous fluid that comes into contact with the fluid is accelerated by moisture contained in the air, and the heat generation efficiency also decreases in a short time.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a variable capacity type viscous heater that is capable of quickly and reliably performing capacity reduction control and can withstand long-term use.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) A variable capacity type viscous heater according to claim 1, wherein a heat generating chamber and a heat dissipating chamber for circulating a circulating fluid adjacent to the heat generating chamber are formed therein, and the housing is rotated via a bearing device. A drive shaft that is supported, a rotor that is rotatably provided on the drive shaft in the heat generating chamber and that forms a liquid-tight gap between the heat-generating chamber and a wall surface of the heat generating chamber, and is interposed in the liquid-tight gap In the viscous heater having the viscous fluid that is heated by the rotation of the rotor, the housing includes a side plate that forms the heat generating chamber in an axially opposed field area and defines the heat radiating chamber. The heat generating chamber is characterized in that the width in the axial direction can be adjusted based on the forward and backward movement of the wall surface of the heat generating chamber.
[0009]
In this viscous heater, the axial width of the heat generating chamber can be adjusted based on the forward and backward movement of the wall surface of the heat generating chamber, and the heat generating chamber wall surface is a factor that is inversely proportional to the amount of heat generated by the slight movement of the heat generating chamber wall surface. The liquid-tight gap between the rotor and the rotor can be adjusted directly and quickly.
Further, in this viscous heater, when the capacity of the liquid-tight gap between the heat generating chamber wall surface and the rotor, that is, when the capacity of the heat generating chamber is increased, the thermal expansion layer of air inevitably interposed in the heat generating chamber, Since it works to compensate for the negative pressure generated by this volume expansion, the viscous fluid does not come into contact with fresh air, and there is no possibility that deterioration will be accelerated by its contained moisture.
[0010]
(2) The variable capacity type viscous heater according to claim 2 is the variable capacity type viscous heater according to claim 1, wherein the side plate is a movable side plate capable of adjusting the width of the heat generating chamber by axially moving back and forth. It is characterized by that.
In this viscous heater, a heat generating chamber is formed in the axially opposed field area, and the side plate defining the heat radiating chamber is a movable side plate capable of adjusting the width of the heat generating chamber by axial movement. By the fine movement of the movable side plate itself, the liquid-tight gap between the heat generating chamber wall and the rotor, which is an inversely proportional factor to the heat generation amount, can be adjusted directly and quickly.
[0011]
(3) The variable capacity type viscous heater according to claim 3 is the variable capacity type viscous heater according to claim 1, wherein the side plate is disposed between a fixed side plate defining the heat radiating chamber and an axially opposed field region. The heat generating chamber is formed, and a movable side plate capable of adjusting the width of the heat generating chamber by moving forward and backward in the axial direction.
In this viscous heater, the gap between the heat generating chamber wall and the rotor, which is an inversely proportional factor with respect to the amount of heat generated, is directly and promptly caused by fine movement of the movable side plate itself that forms the heat generating chamber in the axially opposed field area. Can be adjusted to.
[0012]
Here, when the side plate is composed only of the movable side plate, the width of the heat radiating chamber also changes in the axial direction as the movable side plate advances and retreats in the axial direction, thereby changing the volume of the heat radiating chamber. In such a case, the flow rate of the circulating fluid flowing in the heat radiating chamber changes with the volume change of the heat radiating chamber, and there is a risk of generating vibration and noise due to pulsation.
In this point, in this viscous heater, the side plate is separated into a fixed side plate that defines a heat radiating chamber and a movable side plate that can adjust the width of the heat generating chamber by axial advancement and retraction. Even if it moves forward and backward in the direction, the axial width of the heat radiating chamber itself does not change. For this reason, the flow rate of the circulating fluid flowing in the heat radiating chamber does not change, and there is no possibility that vibration and noise are generated by pulsation.
[0013]
(4) The variable capacity type viscous heater according to claim 4 is the variable capacity type viscous heater according to claim 2 or 3, wherein the movable side plate generates heat between the movable side plate and the member that causes relative movement based on the forward and backward movement. It is characterized by the provision of a restricting section that determines the adjustment limit of the width of the room.
In this viscous heater, the liquid-tight gap between the heating chamber wall surface and the rotor, which is adjusted by the movement of the movable side plate, and the adjustment limit of the width of the heating chamber is precisely determined by the regulating part, so the most efficient heating range Can be arbitrarily selected.
[0014]
(5) The variable capacity type viscous heater according to claim 5 is the variable capacity type viscous heater according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the rotor is mounted on the drive shaft so as to be movable in the axial direction. It is characterized by.
In this viscous heater, the rotor is allowed to move in the axial direction by, for example, spline fitting with the drive shaft, so even if the width of the heat generating chamber is variably adjusted, the rotor is always positioned at the center of the heat generating chamber due to balance. Thus, uniform heat generation is maintained in the front and rear liquid-tight gaps.
[0015]
(6) The variable capacity type viscous heater described in claim 6 is the variable capacity type viscous heater described in claim 1, 2, 3 or 4, wherein the rotor is fixed to a drive shaft.
In this viscous heater, since the rotor is fixed to the drive shaft, when the movable side plate is retracted when the capacity is reduced, only the liquid-tight gap between the heat generating chamber wall surface formed on the movable side plate and the rotor is unilaterally. In the movable side plate belonging to the side where heat generation is small, the heat radiation chamber formed between the housing and the housing is retracted. Since the volume is appropriately reduced, it can be said that such a form is reasonable from this viewpoint.
[0016]
(7) The variable capacity type viscous heater according to claim 7 is the variable capacity type viscous heater according to claim 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the heat generating chamber is provided in a portion facing the movable side plate and the housing. The urging means for moving the movable side plate in a direction to reduce the width of the movable plate is provided.
This viscous heater has only urging means for moving (increasing capacity) the movable side plate, and the force for retreating (decreasing capacity) uses the rising pressure in the heat generating chamber by overheated viscous fluid. In addition to simplifying the structure, it can skillfully protect against thermal degradation of viscous fluids.
[0017]
(8) The variable capacity type viscous heater according to claim 8, wherein the variable capacity type viscous heater according to claim 2, 3, 4, 5 or 6 is formed in a control region formed in a portion where the movable side plate and the housing face each other. Is characterized in that drive means for moving the movable side plate back and forth is provided.
In this viscous heater, drive means for the movable side plate is disposed in a control region formed in the opposed portion of the movable side plate and the housing, and the width of the heat generating chamber is increased as needed by the advancement and retraction of the movable side plate via the drive means. Can be adjusted.
[0018]
(9) The variable capacity type viscous heater according to claim 9 is the variable capacity type viscous heater according to claim 8, wherein the control region is formed in a sealed space, and the driving means resists the biasing force of the spring by an external signal. Thus, the engine negative pressure acting on the control region is characterized.
In this viscous heater, the control region is formed in a sealed space, and the engine negative pressure is used as a driving means for the movable side plate against the biasing force of the spring. By making it act, capability control can be easily performed.
[0019]
(10) The variable capacity type viscous heater according to claim 10 is the variable capacity type viscous heater according to claim 8, wherein an iron core is coupled to the movable side plate, and the driving means resists the biasing force of the spring by an external signal. And a solenoid for sucking the iron core.
In this viscous heater, a solenoid that sucks the iron core coupled to the movable side plate instead of the engine negative pressure is employed, and similarly, the ability control can be easily performed by exciting the solenoid based on an external signal.
[0020]
(11) In the variable capacity type viscous heater according to claim 11, in the variable capacity type viscous heater according to claim 9 or 10, the external signal is temperature detection for determining whether or not the heater is required to supply heat (including reduction). It is a signal.
In this viscous heater, an external signal for performing capacity control is obtained from a temperature detection signal such as a circulating fluid temperature and a passenger compartment temperature, so that the capacity control according to the actual situation can be automatically performed.
[0021]
(12) A variable capacity type viscous heater according to a twelfth aspect of the present invention is the variable capacity type viscous heater according to the second, third or fourth aspect, wherein the rotor is fixed to a drive shaft, and the rotor and the movable side plate At least one of the opposing surfaces has a large liquid-tight gap between the rotor and the movable side plate so as to retract the movable side plate in the direction of expanding the width of the heat generating chamber against the biasing force of the spring. It is characterized by having a pressure raising means for raising the pressure of the viscous fluid in the liquid tight gap with the rotation of the rotor by changing the height.
[0022]
In this viscous heater, the viscous fluid in the liquid-tight gap between the rotor and the movable side plate as the rotor rotates by the pressure increasing means of at least one of the opposing surfaces of the rotor and the movable side plate fixed to the drive shaft. The pressure increases. The increase in the pressure of the viscous fluid in the liquid tight gap causes the movable side plate to retreat in the direction of expanding the width of the heat generating chamber against the urging force of the spring with respect to the rotor fixed to the drive shaft. For this reason, as the rotor rotation speed increases and, as a result, the pressure of the viscous fluid increases in the liquid-tight gap, the movable side plate is greatly retracted to increase the liquid-tight gap, which is a factor inversely proportional to the amount of heat generation. can do. Therefore, it is possible to prevent an excessive amount of heat generation at high speed, and it is possible to effectively suppress thermal deterioration of the viscous fluid.
[0023]
On the other hand, when the rotor rotates at a low speed, the pressure increase of the viscous fluid in the liquid tight gap by the pressure increasing means is small, and the movable side plate is moved in a direction to reduce the width of the heat generating chamber by the biasing force of the spring. The dense gap is reduced, and a sufficient calorific value can be secured.
(13) The variable capacity type viscous heater according to claim 13 is the variable capacity type viscous heater according to claim 12, wherein the pressure raising means continuously sets the size of the liquid-tight gap between the rotor and the movable side plate. It is characterized by the fact that it is an inclined surface that can be changed.
[0024]
In this viscous heater, the size of the liquid-tight gap between the rotor and the movable side plate is continuously changed by the inclined surface. For this reason, the pressure of the viscous fluid in the liquid-tight gap during the rotation of the rotor gradually increases from the larger liquid-tight gap toward the smaller one. This pressure gradient of the viscous fluid exerts a so-called wedge effect, and the movable side plate is retracted in the direction of expanding the width of the heat generation chamber against the urging force of the spring against the rotor fixed to the drive shaft. Can do.
[0025]
(14) The variable capacity type viscous heater according to claim 14 is the variable capacity type viscous heater according to claim 13, wherein the inclined surface is fixedly inclined with respect to the drive shaft within an allowable range of dimensional tolerance. Further, it is a surface facing the rotor.
The viscous heater according to claim 13, wherein a surface facing the movable side plate of the rotor is an inclined surface by fixing the rotor to the drive shaft so as to be inclined within an allowable range of dimensional tolerance. Similarly, due to the wedge effect through the pressure of the viscous fluid during the rotation of the rotor, the movable side plate can be retreated with respect to the rotor fixed to the drive shaft in the direction of expanding the width of the heat generating chamber.
[0026]
(15) The variable capacity type viscous heater according to claim 15 is the variable capacity type viscous heater according to claim 12, wherein the pressure raising means extends in the non-circumferential direction and is alternately arranged in the circumferential direction. It is characterized by being a concave part and a convex part.
In this viscous heater, the pressure raising means is constituted by concave portions and convex portions that extend in the non-circumferential direction and are alternately arranged in the circumferential direction. In such a concavo-convex portion, when the concave portion and the convex portion are compared, the distance between the convex portion and the facing surface becomes smaller. For this reason, when the viscous fluid is driven to rotate in the circumferential direction as the rotor rotates, the pressure rises when the viscous fluid flows from the concave portions alternately arranged in the circumferential direction to the convex portions. By this pressure increase, the movable side plate can be retracted in the direction of expanding the width of the heat generating chamber with respect to the rotor fixed to the drive shaft.
[0027]
Moreover, the said recessed part and convex part can function also as a shear improvement means. That is, since the size of the liquid-tight gap is changed in the circumferential direction due to the presence of the concave portion and the convex portion, the constraint action of molecules in the viscous fluid is promoted by the size of the gap. By this action, the driven rotation of the viscous fluid accompanying the rotation of the rotor is prevented, the shearing force applied to the viscous fluid can be improved, and the amount of heat generation can be improved.
[0028]
(16) The variable capacity type viscous heater according to claim 16 is the variable capacity capacity according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15. In the type viscous heater, the side plate is enclosed in a bowl-shaped cylindrical portion extending from the housing.
In this viscous heater, since the side plate is enclosed in a cylindrical portion extending from the housing, the sealing performance can be effectively improved by covering the open end of the cylindrical portion.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment that embodies the invention according to claims 1, 2, 4 to 6 and 8, 9, 11, and 16 will be described below with reference to the drawings.
1 and 2, reference numeral 1 denotes a front housing constituting an outer shell of a viscous heater, and the front housing 1 is a hollow projecting forward (to the left in the drawing) to mount an electric mechanism such as a clutch. It consists of a cylindrical boss portion 1a and a cylindrical portion 1c extending in the shape of a bowl from the base end wall 1b of the boss portion 1a to the rear. The cylindrical portion 1c includes a front side plate 2 and a movable side plate 3. Are enclosed by a rear housing 4 which is joined to cover the open end of the cylindrical part 1c. The front side plate 2 is provided with a rim portion 2b extending forward and backward from the base wall 2a and fitting with the entire inner peripheral wall of the cylindrical portion 1c. On the other hand, the movable side plate 3 has an outer peripheral surface of the base wall 3a closely coupled to an inner peripheral surface of the rim portion 2a extending rearward so as to be movable in the axial direction. 3a, a heat generation chamber 5 is formed by a circular recess provided in the base wall 2a and a flat surface of the base wall 3a.
[0030]
In this embodiment, the front housing 1, the front side plate 2, and the rear housing 4 constitute a housing, and the rim portion 2 b of the front side plate 2 serves as a cylindrical portion that encloses the movable side plate 3.
Both side plates 2 and 3 have relative fitting portions 6 and 7 respectively extending in the axial direction in respective central regions between the opposing housings 1 and 4, and the relative fitting portions 6 and the rim portion 2b. An annular space adjacent to the front side of the heat generating chamber 5 is formed in the front heat radiating chamber (water jacket) FW, and on the other side of the heat generating chamber 5 between the relative fitting portion 7 and the rim portion 2b. The adjacent annular space is formed in the rear heat radiating chamber (water jacket) RW. Note that an O-ring S that seals both heat radiation chambers FW and RW outward at the coupling interface between the housings 1 and 4. 1 On the other hand, on each of the fitting peripheral surfaces of the relative fitting portions 6 and 7, the heat radiation chambers FW and RW are sealed inward while allowing the fitting portions to move in the axial direction. O-ring S 2 , S 3 Is intervening. In addition, a restricting portion 2c is provided on the rear end surface of the base wall 2a in which the circular concave portion is formed so as to abut against the front end surface of the base wall 3a to determine the minimum width of the heat generating chamber 5.
[0031]
The drive shaft 8 inserted into the boss 1a of the front housing 1 is supported by two bearings 9 and 10 and extends, and a rotor 11 rotatable in the heat generating chamber 5 is spline-fitted at the rear end. In the inner region of the relative fitting portion (boss portion) 6 provided on the front side plate 2, that is, in the vicinity of the front heat radiating chamber FW, the leakage of viscous fluid described later is sealed. A shaft seal device (oil seal) 12 is interposed between the drive shaft 8 and the shaft seal device (oil seal) 12.
[0032]
As is clear from FIG. 2, a plurality of fins 2d and 3d, which are concentric arcs in the axial direction, project from the base walls 2a and 3a forming the heat radiation chambers FW and RW of the side plates 2 and 3, respectively. Yes. Each of the heat radiating chambers FW and RW is partitioned by a straight wall 13 (FIG. 2 shows only the straight wall of the movable side plate 3) extending in the radial direction of the front plate 2 and the movable side plate 3, and the fins 2d, Each of the flow paths a to c is branched by 3d, and both end portions thereof are connected to a circulating fluid pipe (not shown) connected to the front housing 1 via an inflow port 14 and an outflow port 15, respectively. In addition, the flow path width of each flow path a-c is expanded toward the outer peripheral side (a>b> c), and the flow velocity is equalized.
[0033]
The above-described straight walls 13 that define the insides of the heat radiating chambers FW and RW also serve as detents for the side plates 2 and 3, respectively, and the engaging portions 16 formed on the inner walls of the two housings 1 and 4, It is engaged in the axial direction. In addition, all the inner wall surfaces of the side plates 2 and 3 that form the heat radiation chambers FW and RW are cast surfaces (rough surfaces).
O-ring S 4 Silicone oil is sealed as a viscous fluid in a liquid-tight gap formed by the inner wall surface of the heat generating chamber 5 and the outer surface of the rotor 11 that are sealed with each other, and is formed by the movable side plate 3 and the rear housing 4. The inner cavity portion of the relative fitting portion 7 is configured as a sealed control region 17 for moving the movable side plate 3 forward and backward in the axial direction. In the control area 17, a coil spring 18 is disposed as a driving means for the movable side plate 3 so as to constantly move the movable side plate 3 toward the front side plate 2. Is connected to the intake manifold of the engine. For this reason, for example, a negative pressure is provided to the control region 17 at any time via an electromagnetic valve (not shown) that responds to detection signals such as the circulating fluid temperature and the passenger compartment temperature, and this is applied to the biasing force of the coil spring 18. The moving side plate 3 is configured to resist retraction. Note that the maximum width of the heat generating chamber 5 due to the retraction of the movable side plate 3 is regulated by interference of a part of the base wall 3a with the boss portion edge 4a on the rear housing 4 side forming the relative fitting portion 7. ing.
[0034]
In the viscous heater of this embodiment applied to a vehicle heating device, when the drive shaft 8 connected to the engine via a pulley or an electromagnetic clutch is rotated, the rotor 11 is rotated in the heat generating chamber 5. The sealed silicone oil generates heat by receiving a shearing action in a liquid-tight gap between the wall surface of the heat generating chamber 5 and the outer surface of the rotor 11, and this heat is a circulating fluid that flows in the front and rear heat radiating chambers FW and RW. Heat is exchanged with the circulating water, and the heated circulating water is used for heating the vehicle via the heating circuit.
[0035]
At this time, both side plates 2 and 3 that form the front and rear heat radiating chambers FW and RW together with the heat generating chamber 5 are enclosed in the cylindrical portion 1c of the front housing 1, and the required seal portion exposed in the outer peripheral direction is the cylindrical portion. It is limited only to the coupling surface with the rear housing 4 that covers the open end of the part 1c. Accordingly, there is very little risk of leakage of the circulating water. In addition, the shape of the rear housing 4 is simplified and the simplest O-ring S is used. 1 Can be adopted, which is advantageous from the viewpoint of productivity.
[0036]
Further, in this viscous heater, a plurality of fins 2d and 3d project from the wall surfaces forming the heat radiation chambers FW and RW of the side plates 2 and 3, and the wall surfaces are cast surfaces, which is effective. The surface area is remarkably enlarged, which can greatly contribute to the improvement of heat exchange efficiency.
The two side plates 2 and 3 have relative fitting portions 6 and 7 that substantially define inner peripheral edges of the heat radiation chambers FW and RW in respective central regions between the housings 1 and 4 and extend in the axial direction. O-ring S that allows axial movement between the fitting parts on the fitting peripheral surface 2 , S 3 Is installed, even if relative axial movement occurs between the side plates 2 and 3 and the housings 1 and 4 due to thermal deformation or capacity adjustment described later, sealing of the circulating water is good. Can be secured.
[0037]
Circulating water introduced through the pipes connected to the front housing 1 flows from the inflow ports 14 opened to the heat radiating chambers FW and RW to the flow paths a to c branched by the fins 2d and 3d, respectively. The flow path a formed by the concentric arc-shaped fins 2d and 3d is led out to the connecting pipe through the outflow port 15 opened symmetrically with the straight wall 13 therebetween. The flow path width of ˜c is expanded toward the outer peripheral side, so that the flow velocities of the flow paths a to c determined by the flow path shape and the flow path length are equalized, so that the heat radiation chambers FW and RW are formed. The heat exchange with the circulating water is performed uniformly over the entire wall surfaces of the two side plates 2 and 3.
[0038]
Now, in this viscous heater, when it is necessary to reduce or stop the heat supply via the heating circuit during the operation, the operator's command signal or the temperature detection signal such as the circulating fluid temperature, the passenger compartment temperature, etc., which discriminates this is required. Thus, the electromagnetic valve is switched, and the control region 17 that has been communicated with the atmosphere through the pressure guiding tube 19 is connected to the intake manifold of the engine. As a result, the control region 17 rapidly shifts to a negative pressure state, and this negative pressure retreats the movable side plate 3 against the biasing force of the coil spring 18, and the retraction of the movable side plate 3 is caused by the movement of the base wall 3a. A part is regulated by interfering with the boss part edge 4 a of the rear housing 4.
[0039]
Therefore, the liquid-tight gap between the inner wall of the heat generating chamber 5 and the rotor 11 that directly controls the heat generation amount is expanded, and the heat generation amount (heating capacity) is reduced to a desired value. When the volume of the heat generating chamber 5 is expanded in this way, the thermal expansion layer of air inevitably interposed in the heat generating chamber 5 works to compensate for the negative pressure generated by the volume expansion. There is no fear that deterioration will be accelerated by the moisture content without touching fresh air.
[0040]
Thereafter, when the heating capacity is increased again, the movable side plate 3 starts to move by the urging force of the coil spring 18 by switching the electromagnetic valve by the above-mentioned external signal and making the pressure guiding tube 19 communicate with the atmosphere again. When the front end surface of the base wall 3a abuts with the restricting portion 2c of the front side plate 2, the heat generation amount returns to the maximum state. That is, the heating capacity can be quickly and reliably controlled without performing intermittent operation of the heater via the clutch.
[0041]
In addition, since the rotor 11 in this embodiment is spline-fitted so as to be movable in the axial direction with respect to the drive shaft 8, the rotor 11 is always kept in balance with the heat generating chamber 5 even if the width of the heat generating chamber 5 is variably adjusted. Even in the liquid-tight gap between the front and the back, uniform heat generation is maintained.
As another example of the portion, the rotor 11 may be press-fitted and fixed to the drive shaft 8. In this case, the rotor 11 is formed on the movable side plate 3 by retraction of the movable side plate 3 when the capacity is reduced. Only the liquid-tight gap between the inner wall of the heat generating chamber 5 and the rotor 11 is unilaterally enlarged, and there is a difference in the heat generation in the liquid-tight gap before and after the rotor 11, but the movable part belonging to the side where the heat generation is small. In the side plate 3, the volume of the heat radiating chamber RW formed between the side plate 3 and the rear housing 4 is appropriately reduced. Therefore, from this point of view, this embodiment is rather reasonable. it can.
[0042]
Further, in the inner peripheral area of the rotor 11, there is a large gap between the front end surface of the rotor 11 and the shaft seal device 12, but this gap is not included in the liquid tight gap.
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment. This viscous heater is different from the first embodiment in that the positional relationship between the side plates 2 and 3 is reversed. That is, the movable side plate 3B has a base wall 3Ba outer peripheral surface that is closely coupled to an inner peripheral surface of the rim portion 2Bb extending toward the front of the rear side plate 2B so as to be movable in the axial direction. A control region 17B formed in a portion facing the front housing 1B is formed as a sealed space by adopting the seal bearing 10B. In the control area 17B, a coil spring 18B is disposed as a driving means for the movable side plate 3B, and the control area 17B is connected to an intake manifold of the engine by a pressure guiding pipe 19B. The forward / backward movement of the movable side plate 3B, that is, the limit of the width of the heat generating chamber 5 and other main functions are completely the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0043]
In addition, the independent front side plate 2 and rear side plate 2B in the first and second embodiments described above are included in the front or rear housing 1, 1B or 4, and the heat radiation chamber that is substantially present is the movable side plate 3, It is also possible to limit between 3B and the housing, that is, only on one side. Even in this case, the function equivalent to that of the above embodiment is exhibited in that the amount of heat generation can be quickly adjusted by fine movement of the movable side plate itself.
[0044]
Further, the viscous heater according to the invention of claim 7 is also omitted in the same manner, but is movable in the direction in which the width of the heat generating chamber 5 is reduced to the movable side plates 3, 3B and the housing 1, 4 facing each other. Although biasing means (for example, a coil spring 18) for moving the side plates 3 and 3B is provided, the retracting of the movable side plates 3 and 3B is peculiar in that it does not have an active driving means.
[0045]
That is, when the heat generation is excessive, the rising pressure inside the heat generating chamber 5 due to the overheated viscous flow urges the movable side plates 3 and 3B to move against the urging means, and the heat generation amount decreases as the heat generation amount decreases. It automatically protects against thermal degradation of viscous fluids.
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a third embodiment. In this viscous heater, a cylindrical boss portion 20 is provided on the rear surface of the central portion of the movable side plate 3A forming the control region 17A. A bottom cylindrical iron core 21 is press-fitted and extends rearward. Similarly, a coil spring 18A for urging the movable side plate 3A to advance and a core spring 21 against the urging force of the coil spring 18A are provided in the counter retraction hole on the rear housing 4A side that forms the control region 17A. A solenoid 22 for retreating the movable side plate 3A is provided. The solenoid 22 is excited or demagnetized by a switch operation based on an operator command signal or a temperature detection signal, and other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0046]
In this viscous heater, the solenoid 22 is demagnetized by a switch operation so that the heat generating chamber 5 maintains the minimum width as in the first embodiment, and contributes to heating with the maximum capacity in the initial stage of operation. When it is necessary to reduce or pause the heating, the movable side plate 3A is retracted against the biasing force of the coil spring 18A by the excitation of the solenoid 22 by the switch operation, and the heating chamber 5 The liquid-tight gap between the inner wall and the rotor 11 is expanded, and the heat generation amount (heating capacity) is reduced to a desired value. The retreat limit of the movable side plate 3A is regulated by interfering with a part of the rear housing 4A that the end face of the boss portion 20 faces.
[0047]
Note that the temperature of the viscous fluid can be used as an external signal, or the rotational speed of the rotor 11 (in particular, a high rotational speed range can be used for preventing the deterioration of the viscous fluid).
(Fourth embodiment)
5 and 6 show a fourth embodiment. In this viscous heater, the front side plate 2 and the rear fixed side plate 23 enclosed by the housings 1 and 4 are both fitted with the inner wall of the cylindrical portion 1c. The mating rim portions 2 b and 23 b are sandwiched by opposing wall surfaces of both housings 1 and 4.
[0048]
A central hole 23 c having the same inner diameter as the relative fitting portion 7 is provided in the central area of the rear fixed side plate 23 in the axial direction. A circular recess is provided in the base wall 23a of the rear fixed side plate 23, and a movable side plate 24 is housed in the circular recess so as to be movable in the axial direction. Then, in the field area facing the axial direction of the base wall 24 a of the movable side plate 24 and the base wall 2 a of the front side plate 2, heat is generated by the circular recessed portion provided in the base wall 2 a and the base wall 24 a of the movable side plate 24. A chamber 5 is formed.
[0049]
In the central region of the base wall 24a of the movable side plate 24, a hollow cylindrical portion 24b protruding rearward is provided, and a bearing 25 is fitted and fixed to the front end portion in the hollow cylindrical portion 24b. ing. The bearing 25 is loosely fitted to the rear end portion of the drive shaft 8 so as to be movable in the axial direction. A coil spring 26 as an urging means for advancing the movable side plate 24 in a direction to reduce the width of the heat generating chamber 5 is provided in a portion where the bearing 25 and the rear housing 4 are opposed to each other. The inner cavity of the central hole 23 c of the rear fixed side plate 23 is configured as a sealed storage chamber 27 that recovers viscous fluid. The storage chamber 27 includes a recovery hole 24 c that penetrates the movable side plate 24, and The heat generating chamber 5 communicates with the supply hole 24d.
[0050]
As shown in FIG. 6, the rotor 11 that can rotate in the heat generating chamber 5 is fixed to the drive shaft 8 with an inclination within an allowable range of dimensional tolerance. Thereby, the opposing surface with the movable side plate 24 of the rotor 11 is made into the inclined surface 11a as a pressure raising means. The oblique angle θ of the rotor 11 can be about 1 to 5 degrees.
Since other configurations are basically the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0051]
In this viscous heater, the size of the liquid-tight gap between the rotor 11 and the movable side plate 34 is continuously changed by the inclined surface 11 a of the rotor 11. For this reason, when the rotor 11 rotates, the pressure of the viscous fluid in the liquid-tight gap gradually increases from the larger one to the smaller one. A so-called wedge effect is exhibited by the pressure gradient of the viscous fluid. The wedge effect increases as the rotor 11 rotates at a higher speed. In addition, due to the wedge effect, a thrust load is applied to the movable side plate 24 so as to cause the movable side plate 24 to retract in the direction in which the width of the heat generating chamber 5 is increased with respect to the rotor 11 fixed to the drive shaft 8. For this reason, as the rotational speed of the rotor 11 increases and, as a result, the pressure of the viscous fluid increases due to the inclined surface 11a serving as the pressure increasing means, the movable side plate 24 is greatly retracted, and the amount of generated heat is an inversely proportional factor. The liquid tight gap can be increased. Therefore, it is possible to prevent an excessive amount of heat generation at high speed, and it is possible to effectively suppress thermal deterioration of the viscous fluid.
[0052]
On the other hand, when the rotor 11 rotates at a low speed, the pressure rise of the viscous fluid due to the inclined surface 11a as the pressure raising means is small, and thus the wedge effect is also small. For this reason, since the movable side plate 24 is moved in a direction to reduce the width of the heat generating chamber 5 by the urging force of the coil spring 26, the liquid-tight gap is reduced and a sufficient heat generation amount can be secured.
[0053]
In this viscous heater, the rear side plate is separated into a rear fixed side plate 23 that defines the heat radiation chamber RW and a movable side plate 24 that can adjust the width of the heat generation chamber 5 by axial movement. For this reason, even if the movable side plate 24 moves back and forth in the axial direction, the axial width of the rear heat radiating chamber RW itself does not change. For this reason, the flow rate of the circulating fluid flowing in the heat radiation chamber RW does not change, and there is no possibility that vibration and noise are generated by pulsation.
[0054]
Furthermore, in this viscous heater, since the storage chamber 27 can store viscous fluid exceeding the volume of the liquid tight gap of the heat generating chamber 5, strict storage capacity management of the viscous fluid becomes unnecessary. The viscous fluid can be recovered from the heat generating chamber 5 into the storage chamber 27 through the recovery hole 24c, and the viscous fluid can be supplied from the storage chamber 27 into the heat generating chamber 8 through the supply hole 24d. In this way, in this viscous heater, while the viscous fluid is exchanged between the heat generating chamber 8 and the storage chamber 27, it is possible to secure the amount of viscous fluid necessary for exhibiting a sufficient amount of heat generation, and the proportion of the viscous fluid to be accommodated. It is possible to prevent the shaft sealing capability of the shaft sealing device 12 from being lowered due to the increase in internal pressure accompanying the increase in the pressure.
[0055]
Further, in this viscous heater, since the viscous fluid exceeding the volume of the liquid tight gap of the heat generating chamber 5 can be stored in the storage chamber 27, there is a margin in the amount of the viscous fluid to be sheared, and the specific viscous fluid Therefore, it is possible to delay the deterioration of the viscous fluid.
(Fifth embodiment)
FIGS. 7 and 8 show a fifth embodiment. In this viscous heater, as a pressure raising means, instead of inclining and fixing the rotor 11 with respect to the drive shaft 8, a plurality of parts are provided on the rear end surface of the rotor 11. A wedge-shaped inclined surface 28 is formed. The wedge-shaped inclined surface 28 gradually increases in height toward the direction opposite to the rotational direction P of the rotor 11 (see FIG. 7), and is opposite to the rotational direction P of each wedge-shaped inclined surface 28. The end portion on the side is a convex portion 29, and the end portion on the rotational direction P side of each wedge-shaped inclined surface 28 is a concave portion 30. Therefore, these convex portions 29 and concave portions 30 extend in the radial direction and are alternately arranged in the circumferential direction. Other configurations are basically the same as those of the fourth embodiment.
[0056]
In this viscous heater, during the rotation of the rotor 11, it exists in a liquid-tight gap between each wedge-shaped inclined surface 28 formed on the rear end surface of the rotor 11 and the movable side plate 24 facing each wedge-shaped inclined surface 28. The pressure of the viscous fluid is lowest at the concave portion 30 and gradually increases from the concave portion 30 toward the convex portion 29. The wedge effect is exerted by the pressure gradient of the viscous fluid in the liquid-tight gap between the rear end surface of the rotor 11 and the movable side plate 24, and thereby, the heating chamber 5 with respect to the rotor 11 fixed to the drive shaft 8. A thrust load that attempts to retract the movable side plate 24 in the direction in which the width of the movable side plate is increased acts on the movable side plate 24. Therefore, as in the fourth embodiment, at a high speed, the movable side plate 24 is retracted to increase the liquid-tight gap, thereby preventing an excessive amount of heat generation and thermal degradation of the viscous fluid. Can be effectively suppressed.
[0057]
Moreover, the said convex part 29 and the recessed part 30 can function also as a shear improvement means. That is, since the size of the liquid-tight gap is changed in the circumferential direction due to the presence of the convex portion 29 and the concave portion 30, the size of the gap facilitates the restraining action of molecules in the viscous fluid. By this action, the driven rotation of the viscous fluid accompanying the rotation of the rotor 11 is prevented, the shearing force applied to the viscous fluid can be improved, and the amount of heat generation can be improved.
[0058]
(Sixth embodiment)
FIG. 9 and FIG. 10 show a sixth embodiment. In this viscous heater, convex portions 29 and concave portions 30 extending in the radial direction and alternately arranged in the circumferential direction are employed as the pressure raising means. It is a thing. That is, a plurality of steps extending in the radial direction are provided on the outer peripheral side of the rear end surface of the rotor 11, whereby the convex portions 29 and the concave portions 30 are alternately arranged in the circumferential direction.
[0059]
In this viscous heater, when the convex portion 29 and the concave portion 30 are compared, the interval between the convex portion 29 and the front end surface of the movable side plate 24 which is the opposing surface becomes smaller. For this reason, when the viscous fluid is driven to rotate in the circumferential direction along with the rotation of the rotor 11, the pressure rises when the viscous fluid flows from the concave portions 30 alternately arranged in the circumferential direction to the convex portions 29. Due to this pressure increase, the movable side plate 24 can be retracted in the direction of expanding the width of the heat generating chamber 5 with respect to the rotor 11 fixed to the drive shaft.
[0060]
Of course, the convex portion 29 and the concave portion 30 in this embodiment can also function as a shear improving means.
(Seventh embodiment)
FIGS. 11 and 12 show a seventh embodiment. In this viscous heater, as a pressure increasing means, it is curved and extended in the rotational direction P side of the rotor with respect to the radial direction, and alternately in the circumferential direction. The spiral convex portion 29 and the concave portion 30 are employed. In other words, the rear end surface of the rotor 11 is provided with a plurality of steps on the outer peripheral side that are curved and extend toward the rotation direction P side of the rotor with respect to the radial direction. Alternatingly arranged in the direction.
[0061]
This viscous heater also has the same effect as that of the sixth embodiment due to the presence of the convex portion 29 and the concave portion 30.
Further, in the fifth to seventh embodiments described above, the example in which the convex portion 29 and the concave portion 30 as pressure increasing means are provided on the rear end surface of the rotor 11 has been described. However, the convex portion 29 and the concave portion 28 are movable. It can also be provided on the front end face of the side plate 24.
[0062]
(Eighth embodiment)
FIG. 13 shows an eighth embodiment. This viscous heater is capable of moving the hollow cylindrical portion 24b of the movable side plate 24 in the axial direction with respect to the drive shaft 8 in the fourth embodiment shown in FIG. The bearing 25 to be held in is eliminated. That is, the movable side plate 24 of the viscous heater is provided with a central wall 24e at the front end portion of the hollow cylindrical portion 24b, and a coil spring 26 is disposed at a portion facing the central wall 24e and the rear housing 4. The movable side plate 24 is held on the outer peripheral side surface of the circular recessed portion of the rear fixed side plate 23 so as to be movable in the axial direction.
[0063]
The other configuration is basically the same as that of the fourth embodiment, and this viscous heater also has the same effect as that of the fourth embodiment.
[0064]
【The invention's effect】
As described above in detail, the variable capacity type viscous heater according to the present invention has the following excellent effects by employing the means described in each claim.
In the capacity variable type viscous heater according to any one of claims 1 to 16, the gap between the heat generating chamber wall and the rotor that directly controls the heat generation amount can be adjusted by the advancement and retraction of the movable side plate that is movable in the axial direction. As a result, the heating capacity can be quickly controlled.
[0065]
In the capacity variable type viscous heater according to claim 3, the movable side plate is moved forward and backward in the axial direction separately from the fixed side plate defining the heat radiating chamber, so that pulsation is generated in the circulating fluid flowing in the heat radiating chamber. This will not cause vibration or noise.
The variable capacity type viscous heater according to claim 7 is very effective for the maintenance of viscous fluid in addition to the simplification of the structure, and the variable capacity type viscous heater according to claims 8 to 11 is capable of varying the capacity at any time. This can be done, and the responsiveness can be greatly improved.
[0066]
In particular, as in the variable capacity type viscous heater according to claim 11, in which the driving means for moving the movable side plate forward and backward is activated by a temperature detection signal or the like, all the capacity control in accordance with the actual situation is automatically executed. be able to.
Further, in the capacity variable type viscous heater according to claims 12 to 15, since the liquid-tight gap can be increased in accordance with the high speed rotation of the rotor, it is possible to prevent an excessive amount of heat generation at a high speed. It is possible to effectively suppress thermal degradation of the viscous fluid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a variable capacity type viscous heater according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view mainly showing a movable side plate of the viscous heater.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a variable capacity viscous heater according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a variable capacity viscous heater according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a variable capacity viscous heater according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view mainly showing a rotor of the viscous heater.
FIG. 7 is a side view of a rotor of a variable capacity viscous heater according to a fifth embodiment of the present invention.
8 is a partial cross-sectional view of the rotor of the viscous heater, taken along line AA in FIG.
FIG. 9 is a side view of a rotor of a variable capacity viscous heater according to a sixth embodiment of the present invention.
10 is a partial cross-sectional view of the rotor of the viscous heater, taken along the line BB in FIG.
FIG. 11 is a side view of a rotor of a variable capacity viscous heater according to a seventh embodiment of the present invention.
12 is a partial cross-sectional view of the rotor of the viscous heater, taken along the line CC in FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a variable capacity viscous heater according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 is a front housing, 1c is a cylindrical portion, 2 is a front side plate, 2c is a regulating portion,
3 is a movable side plate, 4 is a rear housing, 5 is a heat generating chamber, 8 is a drive shaft, 11 is a rotor,
17 is a control region, 18 is a coil spring, 19 is a pressure guiding tube, 21 is an iron core,
22 is a solenoid, 23 is a rear fixed side plate, 24 is a movable side plate, 11a is an inclined surface,
28 is a wedge-shaped inclined surface, 29 is a convex portion, 30 is a concave portion, FW is a front heat radiation chamber,
RW is the rear heat sink
