JP3676588B2 - 熱発生器 - 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熱発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平８−３３７１１０号公報に車両用暖房装置に利用される熱発生器が開示されている。この熱発生器では、ハウジング内に発熱室と、この発熱室に隣接して循環流体を循環させる放熱室としてのウォータジャケットとが形成されている。また、ハウジングには軸受装置及び軸封装置を介して駆動軸が回動可能に支承されており、ハウジングと駆動軸の前端とにはエンジンにより駆動軸をベルト駆動可能に電磁クラッチが設けられ、駆動軸の後端には発熱室内で回動可能にロータが一体的に形成されている。そして、発熱室の壁面とロータの外面との液密的間隙にはロータの回動により発熱されるシリコーンオイル等の粘性流体が介在されている。
【０００３】
車両の暖房装置に組み込まれたこの熱発生器では、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液密的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冷却水に熱交換され、加熱された冷却水が暖房回路で車室等の暖房に供されることとなる。
【０００４】
しかし、上記従来の熱発生器では、駆動軸の駆動中は発熱室内の粘性流体が常にロータによりせん断されることとなるため、粘性流体が過剰な発熱により熱的に劣化したり、分子鎖の切断により低分子量のものとなって機械的に劣化したりしやすい。このため、この熱発生器では、粘性流体に粘性の低下を生じ、耐久性に欠けるきらいがある。そして、粘性の低下した粘性流体を新たな粘性流体と交換することとすれば、車両等に搭載された熱発生器の分解が必要となり、整備上好ましくない。
【０００５】
そこで、ドイツ公開公報３８３２９６６号記載の熱発生器では、ハウジング内に発熱室と回収通路及び供給通路により連通する貯留室を設け、発熱室内の粘性流体を貯留室との間で循環させることにより、粘性流体の劣化を防止している。ここに、この熱発生器では、発熱室と貯留室との隔壁に回収通路及び供給通路を形成することで発熱室と貯留室とを連通しており、該回収通路及び供給通路を通じて発熱室と貯留室との間で粘性流体を循環させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記貯留室を設けた熱発生器では、例えば供給通路を介して貯留室内の粘性流体を積極的に発熱室へ供給するための工夫がなされていない。このため、この熱発生器では、特に起動初期において発熱室内の粘性流体不足により発熱量の不足や立ち上がり遅れが生じたり、あるいは貯留室と発熱室との間における粘性流体の循環が不十分となって粘性流体の劣化を効果的に防止できなかったりするという問題があった。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、粘性流体を貯留室から発熱室へ積極的に導入せしめて、発熱室内の粘性流体不足による発熱量の不足や立ち上がり遅れの問題を解消するとともに、粘性流体の劣化を効果的に防止することのできる熱発生器を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱発生器は、内部に作動室及び該作動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、該作動室内で該駆動軸により回動可能に設けられたロータと、該作動室内に収容された粘性流体とを有する熱発生器において、
上記作動室は、上記ロータの外面とで液密的間隙を確保し、該ロータの回動により該液密的間隙で上記粘性流体をせん断して発熱させる発熱領域と、該作動室の残余をなして該液密的間隙の容積を超える該粘性流体を収容し、該ロータの端面に開口して該発熱領域との間で該粘性流体の循環を行う貯留領域とからなり、上記貯留領域にある粘性流体は上記ロータの回転の影響を受けて流動可能となされ、該貯留領域には、該粘性流体の流動方向を変化せしめて該粘性流体を上記発熱領域へ導く方向規制手段が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
この熱発生器では、駆動軸の駆動中、粘性流体が作動室内の発熱領域と貯留領域との間で循環する。この際、ロータの端面に開口する貯留領域にある粘性流体は、ロータの回転の影響を受けて（ロータの回転力が攪拌作用として伝達されて）流動し、貯留領域に設けられた方向規制手段によりその流動方向を変化せしめられて強制的に発熱領域へと導かれる。こうして、貯留領域から発熱領域へ粘性流体が強制的に導入されることにより、貯留領域から発熱領域へ供給される粘性流体の積極的な流れが生じ、発熱領域と貯留領域との間で粘性流体が積極的に循環されることとなる。したがって、この熱発生器では、発熱領域の特定の粘性流体が常にロータによりせん断されることがなくなり、粘性流体の劣化を効果的に防止することができ、耐久性に優れる。また、粘性流体の交換がほとんど必要なくなり、車両等に搭載された熱発生器の分解がほとんど不要なことから、整備上好ましい。さらに、ロータの回転に伴い貯留領域から発熱領域へ粘性流体が積極的に供給されるので、起動初期から迅速かつ十分に発熱領域に粘性流体を介在させることができ、発熱領域内の粘性流体不足による発熱量の不足や立ち上がり遅れの問題を効果的に解消することが可能となる。
【００１０】
本発明の熱発生器においては、前記作動室は隔壁を挟んで発熱領域と貯留領域とを形成し、該隔壁は、前記ロータの端面に開口して該発熱領域と該貯留領域とを連通させる開口部と、該開口部を区画し、該ロータの回転方向に対して対面するエッジ部とを有し、上記開口部は、少なくとも一部が上記貯留領域内の液体相に位置し、上記ロータの回転による影響を上記発熱領域にある粘性流体から該貯留領域にある粘性流体に伝達して該貯留領域にある粘性流体が流動することを可能とする回転伝達部と、該貯留領域内の液体相の位置にて該ロータの回転方向に延在するように該回転伝達部と一体に形成され、前記方向規制手段により導かれた粘性流体を上記発熱領域へ供給する供給部とを有している構成とすることができる。
【００１１】
かかる構成であれば、駆動軸の駆動によりロータが回転すると、このロータの回転の影響、すなわちロータの回転による攪拌作用が上記開口部の回転伝達部を介して発熱領域にある粘性流体から貯留領域にある粘性流体へ伝達される。すなわち、ロータの回転に伴い、作動室の発熱領域にある粘性流体が連れ回りにより回転、流動すると、この発熱領域における粘性流体の回転、流動が開口部の回転伝達部を介して貯留領域にある粘性流体に伝わり、貯留領域においても粘性流体が同方向に回転、流動する。このようにロータの回転の影響を受けて貯留領域で流動する粘性流体は、貯留領域に設けられた方向規制手段によりその流動方向が変化せしめられ、上記開口部の供給部を介して強制的に発熱領域に導かれる。また、上記隔壁のエッジ部及び上記供給部の存在により、貯留領域から発熱領域への粘性流体の導入がより促進される。すなわち、貯留領域においてロータと同方向に回転、流動する粘性流体は、ロータの回転方向に対して対面するエッジ部との衝突により流動方向が変化せしめられ、一部が発熱領域へ、また他の一部が供給部へ導かれる。また貯留領域においてロータと同方向に回転、流動する粘性流体は、ロータの回転方向に延在する供給部へ容易に導かれ、該供給部から発熱領域へと導かれる。こうして、貯留領域から発熱領域へ供給される粘性流体の積極的な流れが生じ、発熱領域と貯留領域との間で粘性流体が積極的に循環されることとなる。なお、発熱領域にある粘性流体は、開口部の回転伝達部を介して貯留領域に回収される。
【００１２】
またこの熱発生器において、上記回転伝達部の一部が貯留領域内の液体相に位置する場合（上記回転伝達部が貯留領域内における粘性流体の液位を跨いでいる場合）、すなわち発熱領域及び貯留領域からなる作動室内に気体とともに粘性流体が充填されて貯留領域の上方部に気体相が存在する場合は、以下に示す作用効果も奏する。
【００１３】
すなわち、発熱領域及び貯留領域からなる作動室内に気体とともに粘性流体が充填されていれば、発熱時の発熱領域内における粘性流体の膨張を貯留領域内の粘性流体以外の気体により吸収することができる。このため、駆動軸を高速で駆動したり、常用回転数でも長時間駆動し続けたりするような過酷な運転条件下においても、作動室内における内部圧力の過度の上昇を招くことがなく、粘性流体の漏れを生じにくい。したがって、作動室内の粘性流体の量が減少しにくく、搭載する例えば車両のエンジンルーム等の汚染や分解整備の必要性がなくなる。また、起動時の発熱領域内の粘性流体の量を低減し得るため、起動トルクの低減を実現可能である。このため、搭載する例えば車両に不具合を生じない。
【００１４】
ここに、発熱領域にある粘性流体から貯留領域にある粘性流体にロータの回転力の影響を伝達することに対して実質的に寄与する部分は、上記回転伝達部のうち貯留領域内の液体相に位置する部分（液体相連通部）である。なお、回転伝達部の全部が貯留領域内の液体相に位置すれば、回転伝達部がそのまま全部液体相連通部となる。また回転伝達部において、そのうちの一部が貯留領域内の液体相に位置すれば当該一部が液体相連通部となり、当該一部以外の他の部が貯留領域内の気体相に位置する気体相連通部となる。かかる液体相連通部の断面積は、上記隔壁に形成する開口部及び貯留領域の位置や大きさ、あるいは貯留領域内に介在させる粘性流体の充填率等を適宜設定することにより調整可能である。
【００１５】
そして、回転伝達部における伝達性を高めて貯留領域における粘性流体の流動性を高める観点からは、上記液体相連通部の断面積をできるだけ大きくすることが望ましい。ただし、上述したように上記隔壁のエッジ部及び上記開口部の供給部の存在により、貯留領域から発熱領域への粘性流体の導入性、ひいては貯留領域及び発熱領域間での粘性流体の循環性を向上させることができる。このため、貯留領域及び発熱領域間での粘性流体の循環性を向上させることのできるエッジ部及び供給部を存在させつつ、上記伝達性を高めるべく液体相連通部の断面積をできるだけ大きくすることが好ましい。一方、隔壁に設ける開口部の回転伝達部を大きくすれば、発熱領域の有効面積の低減、ひいては発熱量の低減につながることになる。開口部の回転伝達部の形成による発熱領域の有効面積の低減を抑えるためには、隔壁の開口部は、発熱性の低下につながり難い発熱領域（ロータ）の中央域に対応する位置に設けることが好ましい。以上より、開口部の回転伝達部の具体的形態としては、ロータの半径に対して１／８〜２／３の半径を有し、中心角が ９０度の１／４円形状〜中心角が２７０度の３／４円形状（本実施形態では中心角が１８０度の１／２円形状とした）の部分円形状とすることが好ましい。
【００１６】
貯留領域内に設ける前記方向規制手段としては、貯留領域を区画するハウジング（リヤハウジング）又は該ハウジングに対面して貯留領域を区画する前記隔壁に突設された衝立板とすることができる。貯留領域内に衝立板を突設させれば、該貯留領域内で流動する粘性流体を該衝立板に衝突させることにより、粘性流体の流動方向を容易に変化させることができる。ただし、貯留領域で流動している粘性流体を衝立板との衝突によりその流動方向を変化せしめて開口部の供給部により多く導くためには、供給部が設けられる隔壁と該衝立板との間に隙間がない方が好ましく、かかる観点から衝立板は隔壁に突設されることが好ましい。衝立板を供給部が設けられる隔壁に突設させれば、上記隙間を確実になくすことができる。なお、衝立板は、隔壁若しくはハウジング（リヤハウジング）との一体成形品として形成してもよいし、又は隔壁若しくはハウジング（リヤハウジング）に別部品として固着してもよい。
【００１７】
また、上記衝立板の位置や衝立面の角度は、貯留領域で流動する粘性流体が衝立面に衝突することにより、該粘性流体が発熱領域へ導かれ得る態様であれば特に限定されない。ただし、作動室が隔壁を挟んで発熱領域と貯留領域とに形成され、該隔壁に前記供給部及び供給溝が設けられている場合は、衝立面に衝突した粘性流体を積極的に該供給部及び該供給溝に導くことができるように衝立板の位置や衝立面の角度を調整することが望ましい。具体的には、供給部に対応する位置、望ましくは該供給部のうち流動する粘性流体の下流側に対応する位置に、供給溝が延びる方向に対して垂直、平行又は斜めの方向に衝立面が延在するように衝立板を設けることが望ましい。
【００１８】
前記隔壁には、前記供給部の粘性流体を前記発熱領域の外周域へ導く供給溝が凹設されていることが好ましい。こうであれば、供給溝が発熱領域の粘性流体を供給部を介して最も盛んに発熱する発熱領域の外周域に導くため、貯留領域とその部位との間で迅速に粘性流体の循環を行うことができるとともに、起動時に迅速に発熱を始めることができる。
【００１９】
前記隔壁には、前記発熱領域の外周域の粘性流体を前記開口部に導く回収溝が凹設されていることが好ましい。こうすれば、回収溝が発熱領域の外周域の粘性流体を開口部に導くため、貯留領域とその部位との間で粘性流体の循環を迅速に行うことができる。なお、この回収溝を開口部の気体相連通部に連通させれば、発熱領域の外周域の粘性流体が大量に開口部に導かれるため、貯留領域内への粘性流体の回収が好適に行われ、粘性流体の劣化防止の効果が大きい。一方、回収溝を開口部の液体相連通部に連通させれば、発熱領域の外周域の粘性流体が少量だけ開口部に導かれるため、貯留領域内への粘性流体の回収が抑制され、起動時の発熱を迅速に行うことができる。
【００２０】
従来、発熱室から貯留室に回収された直後の粘性流体は高温のままであって、すでに充分に冷えた粘性流体との間で温度格差がある。加えて、冷えた粘性流体は相対的に流動性が低下する一方、高温の粘性流体は流動性に富む。このため、貯留室に滞在する粘性流体には、その滞在位置により温度及び粘度の格差が生じがちである。この点、本発明の熱発生器では、作動室内に貯留領域があるため、貯留領域内の粘性流体に対してロータの回動が攪拌作用として伝達され得る。このため、低温高粘度の粘性流体と高温低粘度の粘性流体とが効果的に混じり合い、粘性流体の温度及び粘度を均一化する。このことは、熱発生器内に収容した粘性流体のすべてを万遍なく連続使用することを可能とし、貯留領域内の局部において粘性流体が高温度を保持するという事態を防止し、耐久性を持続できることを意味する。
【００２１】
また、ロータには、作動室内の粘性流体を攪拌する攪拌部が形成されていることが好ましい。こうであれば、ロータの攪拌部が作動室内の粘性流体を積極的に攪拌するため、さらに上記作用及び効果を生じる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
図１〜図６に示す実施形態１の熱発生器としてのビスカスヒータＶＨでは、前部ハウジング本体１、前部プレート２、略リング状の後部プレート３及び後部ハウジング本体４が各々積層され、これらがそれぞれ間にＯリングを介して複数本のボルト５により締結されている。前部プレート２の後面には円形の凹部が凹設されており、この凹部は後部プレート３の前面とにより発熱領域６を形成している。また、後部プレート３と後部ハウジング本体４とにより貯留領域ＳＲが形成されている。発熱領域６と貯留領域ＳＲとにより作動室が構成されている。
【００２３】
前部プレート２の前面には円弧状のフィン２ａが複数条軸方向前方に突設され、前部ハウジング本体１とこれらフィン２ａとにより前部放熱室としての前部ウォータジャケットＦＷが形成されている。また、後部プレート３の後面にも円弧状のフィン３ａが複数条軸方向後方に突設され、後部ハウジング本体４とこれらフィン３ａとにより後部放熱室としての後部ウォータジャケットＲＷが形成されている。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冷却水はこれらフィン２ａ、３ａに従って流れるようになっており、フィン２ａ、３ａはその際に受熱面積を向上させている。
【００２４】
前部ハウジング本体１の周囲の上方には、外部の図示しない暖房回路から循環流体としての冷却水を取り入れる入水ポート２０と、冷却水を暖房回路へ送り出す出水ポート２１とが隣接して形成され（図５参照）、入水ポート２０と出水ポート２１とは前部プレート２及び後部プレート３の外周支持壁に径方向に貫設された図示しない入水口と出水口とを介して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。
【００２５】
前部プレート２の軸孔には軸封装置内蔵の軸受装置７（軸封機能をもつ装置を別体で設けることも可能）が設けられ、この軸受装置７により駆動軸８が回動可能に支承されている。駆動軸８の後端には発熱領域６内で前部及び後部プレート２、３との間に液密的間隙を有して回動可能なロータ９が圧入されている。貯留領域ＳＲは液密的間隙の容積を超えるシリコーンオイルＳＯを収容可能であり、前部及び後部プレート２、３とロータ９との液密的間隙及び貯留領域ＳＲには粘性流体としてのシリコーンオイルＳＯが５０〜９０ｖｏｌ％の充填率で封入され、残余には空気が残存されている。
【００２６】
ロータ９は、図６に示すように、円板状をなしており、複数条の案内部９ａが放射方向に形成されている。これらの案内部９ａは中央側では溝、外周側では切り欠けに形成されており、粘性流体としてのシリコーンオイルＳＯのせん断効果を高めるとともに発熱領域６内のシリコーンオイルＳＯを外周域に移行させるべく、二点鎖線で示すロータ９の回転方向Ｒに対して後方側に傾斜している。また、このロータ９の中央域には前後に貫通する連通孔９ｂが複数個形成されている。これらの連通孔９ｂはロータ９を挟んだ発熱領域６の前後を繋ぐ機能をするとともに、発熱領域６内のシリコーンオイルＳＯを積極的に攪拌する攪拌部として機能する。
【００２７】
なお、上記前部プレート２、後部プレート３、ロータ９、発熱領域６及び貯留領域ＳＲの軸直角断面形状は、駆動軸８と同一の軸心をもつ同心円形状とされている。
図１及び図２に示すように、後部プレート３は発熱領域６と貯留領域ＳＲとの間で隔壁を構成している。そして、貯留領域ＳＲをロータ９の端面に開口させるべく、後部プレート３の中央域、すなわち発熱性の低下につながり難い発熱領域６の中央域に対応する位置には、貯留領域ＳＲ内のシリコーンオイルＳＯの液位を跨いで位置する開口部３ｃが貫設されている。すなわち、この開口部３ｃはロータ９の端面に開口して発熱領域６と貯留領域ＳＲとを連通させている。後部プレート３は開口部３ｃを狭めるべく突出する突出壁３ｋを有し、突出壁３ｋはロータ９の回転方向Ｒに対して対面するエッジ部３ｄを有している。
【００２８】
上記開口部３ｃは、このエッジ部３ｄにより区画され、貯留領域ＳＲ内の上部である気体相に位置する気体相連通部３ｅと、気体相連通部３ｅと一体にエッジ部３ｄにより区画され、貯留領域ＳＲ内の下部である液体相に位置する液体相連通部３ｆと、液体相連通部３ｆと一体にエッジ部３ｄによりロータ９の回転方向Ｒに延在して形成され、貯留領域ＳＲの最下部（貯留領域ＳＲ内の液体相）に位置する供給部３ｇとからなる。ここに、気体相連通部３ｅ及び液体相連通部３ｆは回転伝達部を構成し、このうち貯留領域ＳＲ内の液体相に位置する液体相連通部３ｆが、ロータ９の回転による影響を発熱領域６にあるシリコーンオイルＳＯから貯留領域ＳＲにあるシリコーンオイルＳＯに伝達して貯留領域ＳＲにあるシリコーンオイルＳＯの流動を可能とする実質的な回転伝達部として機能する。なお、貯留領域ＳＲ及び発熱領域６間でのシリコーンオイルＳＯの循環性を向上させることのできるエッジ部３ｄ及び供給部３ｇを存在させつつ、回転伝達部における伝達性を高めるべく液体相連通部３ｅの軸直角断面積をできるだけ大きくするために、上記開口部３ｃの回転伝達部（気体相連結部３ｅ及び液体相連結部３ｆ）は、ロータ９の半径に対して約２／５の大きさの半径を有し、ロータ９と同心円であって中心角が１８０度の１／２円形状（半円形状）とされ、かつ、貯留領域ＳＲやロータ９の中心よりも上方側に位置するように設定されている。
【００２９】
こうして、このビスカスヒータＶＨでは、後部プレート３を挟んで発熱領域６と貯留領域ＳＲとが形成され、上記開口部３ｃにより、発熱領域６と貯留領域ＳＲとの相互の連通が図られ、突出壁３ｋによって発熱領域６と貯留領域ＳＲとの間でシリコーンオイルＳＯの循環が促進されるようになっている。
また、後部プレート３の前面には供給部３ｇからロータ９の回転方向Ｒ前方側に傾斜して延在する供給溝３ｉが凹設されており、この供給溝３ｉにより貯留領域ＳＲ内のシリコーンオイルＳＯは開口部３ｃの供給部３ｇから発熱領域６の外周域に導かれるようになっている。さらに、後部プレート３の前面には発熱領域６の外周域からロータ９の回転方向Ｒ後方側に傾斜して液体相連通部３ｆまで延在する回収溝３ｊが凹設されており、この回収溝３ｊにより発熱領域６の外周域のシリコーンオイルＳＯは開口部３ｃの液体相連通部３ｆに導かれるようになっている。
【００３０】
また、後部プレート３の前面外周域には、発熱領域６内のシリコーンオイルＳＯのせん断効果を高めるとともに伝熱面積向上のための溝３ｈが放射状に凹設されている。発熱領域６を形成する前部プレート２の後面外周域にも同様の溝（図示せず）が放射状に凹設されている。
さらに、後部ハウジング本体４の中央部は貯留領域ＳＲの容積を拡大すべく後方に突出しており、その中心部には後部ハウジング本体４の前面から貯留領域ＳＲ内に向かって軸方向前方に突出する中央突起部４ａが突設されている。そして、この中央突起部４ａには貯留領域ＳＲと外部とを連通する注入口４ｂが貫設されている。注入口４ｂは、前部ハウジング本体１、前部プレート２、略リング状の後部プレート３及び後部ハウジング本体４をボルト５により締結して組み立てた後、図示しない注入装置を用いて発熱領域６及び貯留領域ＳＲ内にシリコーンオイルＳＯを注入するためのもので、シリコーンオイルＳＯの注入後はシールワッシャを介してボルト２２により閉塞される。
【００３１】
上記中央突起部４ａの外周面と、後部ウォータジャケットＲＷ及び貯留領域ＳＲ間を隔離する環状壁４ｃの内周面と、後部ハウジング本体４の前面とにより、貯留領域ＳＲの後端にはリング状凹部４ｄが形成され、したがって貯留領域ＳＲ内の後方側はリング状領域に区画されている。そして図３及び図４に示すように、貯留領域ＳＲには、シリコーンオイルＳＯの流動方向を衝突により変化せしめてシリコーンオイルＳＯを発熱領域６へ導く方向規制手段としての衝立板２３が設けられている。この衝立板２３は、前記供給部３ｇの下方部に対応する位置、すなわち供給部３ｇのうち貯留領域ＳＲ内で流動するシリコーンオイルＳＯの下流側に対応する位置で後部ハウジング本体４の前面（リング状凹部４ｄの底面及び内・外周側面並びに環状壁４ｃの前面）に固着されており、衝立板２３の衝立面（貯留領域ＳＲ内で流動するシリコーンオイルＳＯが衝突してその流動方向を発熱領域側へ変化せしめる面）２３ａは、図３に示すようにリング状凹部４ｄを幅方向に斜めに完全に遮るように延在しており、かつ、図５に示すように前記供給溝３ｉが延びる方向に対して直角の方向に延在している。また、衝立板２３は貯留領域ＳＲの軸方向長さより若干短い軸方向長さを有しており、衝立板２３の前面は後部プレート３の突出壁３ｋの後面近傍に位置している（図１参照）。こうして、貯留領域ＳＲ内をロータ９の回転方向Ｒと同方向に回転、流動するシリコーンオイルＳＯのほとんどは衝立板２３の衝立面２３ａに衝突し、その結果衝突する前は周方向に流動していたシリコーンオイルＳＯのほとんどが該衝立面２３ａに沿う軸方向や前記リング状凹部４ｄの略幅方向等にその流動方向を変化せしめられ、貯留領域ＳＲから軸方向に隔てた位置にある供給部３ｇ、ひいては供給溝３ｉを介して発熱領域６へ強制的に導かれるようになっている。
【００３２】
以上によりビスカスヒータＶＨが構成されている。
また、図１に示すように、前部ハウジング本体１及び駆動軸８には電磁クラッチＭＣが装着されている。ここで、電磁クラッチＭＣでは、ビスカスヒータＶＨの前部ハウジング本体１に軸受装置１０を介してプーリ１１が回転可能に支承されているとともに、プーリ１１内に位置すべく励磁コイル１２が設けられている。この励磁コイル１２は図示しないエアコンＥＣＵに接続されている。そして、ビスカスヒータＶＨの駆動軸８にはボルト１３によりハブ１４が固定され、ハブ１４は板ばね１５を介してアーマチュア１６と固定されている。プーリ１１は図示しない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。
【００３３】
以上のように構成されたビスカスヒータＶＨでは、エアコンＥＣＵの指令により、電磁クラッチＭＣの励磁コイル１２への通電が行われておれば、アーマチュア１６がプーリ１１に磁着するため、駆動軸８がエンジンにより駆動される。このため、ビスカスヒータＶＨでは、作動室の発熱領域６内でロータ９が回動するため、シリコーンオイルＳＯが発熱領域６を形成する前部及び後部プレート２、３の壁面とロータ９の外面との液密的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内の冷却水に熱交換され、加熱された冷却水が循環回路を循環する。このため、図示しないヒータコアで車両の室内暖房が得られるとともに、エンジンの暖機が行われる。
【００３４】
この間、このビスカスヒータＶＨでは、ロータ９の回転の影響、すなわちロータ９の回転による攪拌作用が実質的に回転伝達部として機能する液体相連結部３ｆを介して発熱領域６にあるシリコーンオイルＳＯから貯留領域ＳＲにあるシリコーンオイルＳＯへ伝達される。すなわち、ロータ９の回転に伴い、作動室の発熱領域６にあるシリコーンオイルＳＯが連れ回りにより回転、流動すると、この発熱領域６におけるシリコーンオイルＳＯの回転、流動が、開口部３ｃの液体相連結部３ｆを介して貯留領域ＳＲにあるシリコーンオイルＳＯに伝わり、貯留領域ＳＲにおいてもシリコーンオイルＳＯが同方向に回転、流動する。このようにロータ９の回転の影響を受けて貯留領域ＳＲで流動するシリコーンオイルＳＯは、そのほとんどが貯留領域ＳＲに設けられた衝立板２３の衝立面２３ａに衝突してその流動方向を変化せしめられ、供給部３ｇ及び供給溝３ｉを介して強制的に発熱領域６に導かれる。また、上記突出壁３ｋのエッジ部３ｄ及び上記供給部３ｇの存在により、貯留領域ＳＲから発熱領域６へのシリコーンオイルＳＯの導入がより促進される。すなわち、貯留領域ＳＲにおいてロータ９と同方向に回転、流動するシリコーンオイルＳＯは、ロータ９の回転方向に対して対面するエッジ部３ｄとの衝突により流動方向が変化せしめられ、一部が発熱領域６へ、また他の一部が供給部３ｇへ導かれる。また貯留領域ＳＲにおいてロータ９と同方向に回転、流動するシリコーンオイルＳＯは、ロータ９の回転方向に延在する供給部３ｇへ容易に導かれ、該供給部３ｇから供給溝３ｉを介して最も盛んに発熱する発熱領域６の外周域へと導かれる。こうして、貯留領域ＳＲから発熱領域６の外周域へ供給されるシリコーンオイルＳＯの積極的な流れが生じ、発熱領域６の外周域と貯留領域ＳＲとの間でシリコーンオイルＳＯが積極的に循環されることとなる。
【００３５】
また、このビスカスヒータＶＨでは、ロータ９の連通孔９ｂが貯留領域ＳＲを含んだ作動室内のシリコーンオイルＳＯを積極的に攪拌するため、低温高粘度のシリコーンオイルＳＯと高温低粘度のシリコーンオイルＳＯとが混じり合い、シリコーンオイルＳＯの温度及び粘度を均一化するとともに、作動室内に収容したシリコーンオイルＳＯのすべてを万遍なく連続使用することが可能になり、貯留領域ＳＲ内の局部においてシリコーンオイルＳＯが高温度を保持するという事態が防止され、耐久性を持続できる。
【００３６】
さらに、開口部３ｃの気体相連通部３ｅ及び液体相連通部３ｆが発熱領域６内におけるシリコーンオイルＳＯを回収する。この間、回収溝３ｊが開口部３ｃの液体相連通部３ｆに連通しているため、発熱領域６の外周域のシリコーンオイルＳＯが少量だけ開口部３ｃに導かれ、貯留領域ＳＲ内へのシリコーンオイルＳＯの回収が抑制され、起動時の発熱を迅速に行うことができる。
【００３７】
したがって、このビスカスヒータＶＨでは、発熱領域６の特定のシリコーンオイルＳＯが常にロータ９によりせん断されることがなくなり、シリコーンオイルＳ０の劣化を効果的に防止することができ、耐久性に優れる。また、シリコーンオイルＳＯの交換がほとんど必要なくなり、車両等に搭載されたビスカスヒータＶＨの分解がほとんど不要なことから、整備上好ましい。さらに、ロータ９の回転に伴い貯留領域ＳＲから発熱領域６へシリコーンオイルＳＯが積極的に供給され、かつ、回収溝３ｊ及び開口部３ｃを介する発熱領域６から貯留領域ＳＲへのシリコーンオイルＳＯの回収が抑制されるので、起動初期から迅速かつ十分に発熱領域６にシリコーンオイルＳＯ介在させることができ、発熱領域６内のシリコーンオイルＳＯの不足による発熱量の不足や立ち上がり遅れの問題を効果的に解消することが可能となる。
【００３８】
また、このビスカスヒータＶＨでは、発熱領域６及び貯留領域ＳＲからなる作動室内に空気とともにシリコーンオイルＳＯを充填しているため、開口部３ｃの気体相連通部３ｅが発熱領域６内におけるシリコーンオイルＳＯの膨張を貯留領域ＳＲ内の空気により直接的に吸収する。このため、駆動軸８を高速で駆動したり、常用回転数でも長時間駆動し続けたりするような過酷な運転条件下においても、作動室内における内部圧力の過度の上昇を招くことがなく、シリコーンオイルＳＯの漏れを生じにくい。したがって、作動室内のシリコーンオイルＳＯの量が減少しにくく、搭載する例えば車両のエンジンルーム等の汚染や分解整備の必要性がなくなる。
【００３９】
さらに、このビスカスヒータＶＨでは、起動時の発熱領域６内のシリコーンオイルＳＯの量を低減できるため、起動トルクの低減を実現している。このため、エンジン始動時においてセルモータが確実に回りやすく、小型の電磁クラッチＭＣであっても、電磁クラッチＭＣやベルトで滑りを生じず、運転中の起動ショックがほとんどない。
【００４０】
加えて、貯留領域ＳＲから発熱領域６へ衝立板２３によりシリコーンオイルＳＯが強制的に導入されることから、貯留領域ＳＲ内に衝立板２３が突設されていない場合と比較して、ビスカスヒータを車両等に搭載する際の搭載角度範囲が拡大されうる。例えば、図２において、反時計回りに数十度回転した状態でビスカスヒータが車両に搭載させると、貯留領域ＳＲ内でロータ９の回転方向Ｒと同方向に流動するシリコーンオイルＳＯが供給部３ｇに導入され難くなる。このため、貯留領域ＳＲ内に衝立板２３が突設されていない場合は、貯留領域ＳＲのシリコーンオイルＳＯを供給部３ｇに適切に導入することのできるビスカスヒータの搭載角度範囲が制限される。この点、このビスカスヒータＶＨでは、衝立板２３により強制的に貯留領域ＳＲのシリコーンオイルＳＯを供給部３ｇに導入することができるので、反時計回りに回転させた状態でビスカスヒータを搭載した場合であっても、貯留領域ＳＲから供給部３ｇへシリコーンオイルＳＯを適切に導入することが可能となる。
【００４１】
（実施形態２）
実施形態２の熱発生器としてのビスカスヒータＶＨでは、図７に示すように、衝立板２３の衝立面２３ａが供給溝３ｉの延在方向に対して斜めの方向（貯留領域ＳＲの中心から略放射状に延びる方向）に延在するように、衝立板２３の設置角度を変えている。他の構成は実施形態１と同一であるため、同一の構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４２】
このビスカスヒータＶＨでは、衝立板２３の衝立面２３ａが供給溝３ｉに対して斜めに延在しているため、貯留領域ＳＲ内をロータ９の回転方向Ｒと同方向に回転、流動するシリコーンオイルＳＯが衝立板２３の衝立面２３ａに衝突すると、該衝立面２３ａに沿う軸方向や上記略放射方向等にその流動方向を変化せしめられ、貯留領域ＳＲから軸方向に隔てた位置にある供給部３ｇ、ひいては供給溝３ｉを介して発熱領域６へ強制的に導かれる。他の作用及び効果は実施形態１と同一である。
【００４３】
（実施形態３）
実施形態３の熱発生器としてのビスカスヒータＶＨでは、図８及び図９に示すように、衝立板２３の衝立面２３ａが供給溝３ｉの延在方向に対して平行の方向（貯留領域ＳＲの中心から略放射状に延びる方向）に延在するように、衝立板２３の設置角度を変えている。他の構成は実施形態１と同一であるため、同一の構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４４】
このビスカスヒータＶＨでは、衝立板２３の衝立面２３ａが供給溝３ｉに対して斜めに延在しているため、貯留領域ＳＲ内をロータ９の回転方向Ｒと同方向に回転、流動するシリコーンオイルＳＯが衝立板２３の衝立面２３ａに衝突すると、該衝立面２３ａに沿う軸方向や上記略放射方向等にその流動方向を変化せしめられ、貯留領域ＳＲから軸方向に隔てた位置にある供給部３ｇ、ひいては供給溝３ｉを介して発熱領域６へ強制的に導かれる。他の作用及び効果は実施形態１と同一である。
【００４５】
（実施形態３）
実施形態３の熱発生器としてのビスカスヒータＶＨでは、図８及び図９に示すように、衝立板２３の衝立面２３ａが供給溝３ｉの延在方向に対して平行の方向（貯留領域ＳＲの中心から略放射状に延びる方向）に延在するように衝立板２３の設置角度を変えるとともに、この衝立板２３をリヤハウジング本体４ではなく後部プレート３の後面に固着している。なお、衝立板２３の衝立面は、リング状凹部４ｄを幅方向に斜めに完全に遮るように延在している。また、衝立板２３は貯留領域ＳＲの軸方向長さより若干短い軸方向長さを有しており、衝立板２３の後面はリヤハウジング本体４の前面（リング状凹部４ｄの底面）近傍に位置している（図８参照）。他の構成は実施形態１と同一であるため、同一の構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４６】
このビスカスヒータＶＨでは、衝立板２３の衝立面２３ａが供給溝３ｉに対して平行に延在しているため、貯留領域ＳＲ内をロータ９の回転方向Ｒと同方向に回転、流動するシリコーンオイルＳＯが衝立板２３の衝立面２３ａに衝突すると、該衝立面２３ａに沿う軸方向や供給溝３ｉの延在方向等にその流動方向を変化せしめられ、貯留領域ＳＲから軸方向に隔てた位置にある供給部３ｇ、ひいては供給溝３ｉを介して発熱領域６へ強制的に導かれる。他の作用及び効果は実施形態１と同一である。
【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のビスカスヒータに係り、前方から見た後部プレートの平面図である。
【図３】実施形態１のビスカスヒータに係り、前方から見たリヤハウジング本体の平面図である。
【図４】実施形態１のビスカスヒータに係り、リヤハウジング本体を示す図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】実施形態１のビスカスヒータに係り、後方から見たフロントハウジング本体及び後部プレートの平面図である。
【図６】実施形態１のビスカスヒータに係り、前方から見たロータの平面図である。
【図７】実施形態２のビスカスヒータに係り、後方から見たフロントハウジング本体及び後部プレートの平面図である。
【図８】実施形態３のビスカスヒータの縦断面図である。
【図９】実施形態３のビスカスヒータに係り、後方から見たフロントハウジング本体及び後部プレートの平面図である。
【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…後部プレート（隔壁）、４…後部ハウジング本体）
６、ＳＲ…作動室（６…発熱領域、ＳＲ…貯留領域）
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）
７…軸封装置内蔵軸受装置
８…駆動軸
９…ロータ
ＳＯ…粘性流体（シリコーンオイル）
３ｃ…開口部
３ｄ…エッジ部
３ｅ、３ｆ…回転伝達部（３ｅ…気体相連通部、３ｆ…液体相連通部）
３ｇ…供給部
３ｉ…供給溝
３ｊ…回収溝
９ｂ…攪拌部（連通孔）
２３…衝立板（方向規制手段）
２３ａ…衝立面

Claims (5)

1. 内部に作動室及び該作動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、該作動室内で該駆動軸により回動可能に設けられたロータと、該作動室内に収容された粘性流体とを有する熱発生器において、
   上記作動室は、上記ロータの外面とで液密的間隙を確保し、該ロータの回動により該液密的間隙で上記粘性流体をせん断して発熱させる発熱領域と、該作動室の残余をなして該液密的間隙の容積を超える該粘性流体を収容し、該ロータの端面に開口して該発熱領域との間で該粘性流体の循環を行う貯留領域とからなり、上記貯留領域にある粘性流体は上記ロータの回転の影響を受けて流動可能となされ、該貯留領域には、該粘性流体の流動方向を変化せしめて該粘性流体を上記発熱領域へ導く方向規制手段が設けられていることを特徴とする熱発生器。
2. 前記作動室は隔壁を挟んで発熱領域と貯留領域とを形成し、該隔壁は、前記ロータの端面に開口して該発熱領域と該貯留領域とを連通させる開口部と、該開口部を区画し、該ロータの回転方向に対して対面するエッジ部とを有し、
   上記開口部は、少なくとも一部が上記貯留領域内の液体相に位置し、上記ロータの回転による影響を上記発熱領域にある粘性流体から該貯留領域にある粘性流体に伝達して該貯留領域にある粘性流体が流動することを可能とする回転伝達部と、該貯留領域内の液体相の位置にて該ロータの回転方向に延在するように該回転伝達部と一体に形成され、前記方向規制手段により導かれた粘性流体を上記発熱領域へ供給する供給部とを有していることを特徴とする請求項１記載の熱発生器。
3. 前記方向規制手段は、前記貯留領域を区画する前記ハウジングに突設された衝立板であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱発生器。
4. 前記方向規制手段は、前記貯留領域を区画する前記隔壁に突設された衝立板であることを特徴とする請求項２記載の熱発生器。
5. 前記隔壁には、前記供給部の粘性流体を前記発熱領域の外周域へ導く供給溝が凹設されていることを特徴とする請求項２、３又は４記載の熱発生器。

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