JPH10109529A - 能力可変型ビスカスヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部駆動源からの駆動力の変動にかかわらず、
安定した発熱を維持できるように発熱能力の自己調節が
可能なビスカスヒータを提供する。 【解決手段】ハウジング内に区画された発熱室７内にロ
ータ２０と粘性流体とを収納する。ロータ２０は、駆動
軸に対して独立してスプライン結合された二つのロータ
構成要素２１，２２を備える。両ロータ構成要素２１，
２２の近接対向面２５の各々に傾斜面２７を形成し、テ
ーパ状のガイド部を構成する。また、両ロータ構成要素
２１，２２間に、球体３１と付勢バネ３２とを介装す
る。ロータ２０の回転速度に応じて球体３１に働く遠心
力と、その球体３１をロータの回転中心方向に押しやろ
うとする付勢バネ３２の作用との相互関係に基づき、テ
ーパ状ガイド部に沿った球体３１の位置が決定されると
共に、ロータ２０の剪断作用面２４と発熱室内壁面７ａ
との間のクリアランスの大きさが決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジング内に発
熱室及び放熱室を区画し、前記発熱室内に収納された粘
性流体を同じく発熱室内に収納されたロータで剪断する
ことで熱を発生させ、この熱を前記放熱室を流れる循環
流体に熱交換するビスカスヒータに関し、特に、能力可
変型のビスカスヒータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車載用の補助熱源として、車両のエンジ
ンの駆動力を利用する各種ヒータ装置が提案されてい
る。例えば、特開昭６２−６４６１２号公報は、車両用
暖房装置に組み込まれ、機械的摩擦によって熱を発生す
る熱発生器を開示する。

【０００３】この熱発生器のケーシング内には軸受装置
を介してシャフト（駆動軸）が回動可能に支承されてい
る。このシャフト上にはそれに沿って摺動可能な可動壁
が設けられ、この可動壁はケーシング内に容積可変の区
画室を区画する。この区画室内において、前記シャフト
には複数の第１摩擦ディスクがシャフトの軸方向に移動
可能にスプライン結合されている。従って、各第１摩擦
ディスクはシャフトと共に一体回転する。また、前記区
画室内において、ケーシング内壁には複数の第２摩擦デ
ィスクが、回転不能であるが前記軸方向に移動可能に設
けられている。第１摩擦ディスクと第２摩擦ディスクと
は区画室内において交互に配置されている。そして、シ
ャフト及び第１摩擦ディスクはロータとして機能し、第
２摩擦ディスクは第１摩擦ディスクと摩擦接触するステ
ータとして機能する。

【０００４】この区画室を通って、エンジン冷却水（例
えば水・グリコール混合液）等の熱伝達流体が循環して
いる。即ち、区画室に導入された熱伝達流体は、摩擦デ
ィスク群の領域を通過した後に区画室から放出され、外
部熱交換器を経由して再びこの区画室に戻されるという
要領で循環されている。この際、外部駆動力によるシャ
フト及び第１摩擦ディスクの回転に伴い、回転する第１
摩擦ディスクと静止した第２摩擦ディスクとの機械的な
相互摩擦によって熱が発生し、この熱が熱伝達流体に伝
えられる。

【０００５】外部駆動力は車両のエンジンから提供され
るが、車両エンジンはその性質上、回転数変動の大きな
使われ方をする。一方、車載用の補助熱源としては、エ
ンジンの回転数変動に影響されることなく、安定した発
熱能力を発揮することが望ましい。そのため、上記従来
の熱発生器では、エンジンの回転数変化に起因して前記
可動壁を前後に移動させ、これに伴い、各摩擦ディスク
間の接触圧を微妙に変化させて発熱能力を調節してい
る。具体的には、可動壁の背後にシャフトの回転速度に
応じてバネ力を変化させるダイヤフラムスプリングを配
したり、あるいは、シャフト上に歯車ポンプを設けてシ
ャフトの回転速度に応じた熱伝達流体の流れを生じさ
せ、この可変流体圧を利用して前記可動壁や第１摩擦デ
ィスクを適宜変位させる等の種々の手段を講じている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の熱
発生器では、ケーシング内において軸方向に移動可能な
多数の可動部材（可動壁、第１及び第２摩擦ディスク）
を設ける必要があり、機械としての複雑化が避けられな
い。このことは、製造の容易性、機械としての耐久性や
信頼性の観点からは好ましいことではない。

【０００７】また、ディスク相互の機械的摩擦によって
熱を発生させることの実現可能性には疑問がある。例え
ば、摩擦ディスクの耐久性や、摩擦によって生じた削り
粉がエンジン冷却水に混入し流体輸送等に支障を来すと
いうことが考えられる。更に、より根本的な疑問とし
て、上記従来の熱発生器が発熱能力の可変調節を目的と
しながらも、ディスク相互の機械的摩擦を利用するとい
う発熱原理からして、ディスク相互間の接触圧を制御す
ることで実用上の要求を満たし得るだけの細かい発熱量
制御が実現できるとは到底考えられないということがあ
る。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の機械的摩
擦による発熱原理とは異なる、粘性流体の剪断に基づく
発熱原理を採用するヒータ装置であって、外部駆動源か
らの駆動力の変動にかかわらず、安定した発熱を維持で
きるように発熱能力の自己調節が可能であり、かつ耐久
性や信頼性に優れた能力可変型ビスカスヒータを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ハウ
ジング内に発熱室及び放熱室を区画し、前記発熱室内に
収納された粘性流体を同じく発熱室内に収納されたロー
タで剪断することで熱を発生させ、この熱を前記放熱室
を流れる循環流体に熱交換するビスカスヒータにおい
て、前記ロータは、前記発熱室の内壁面と対向する剪断
作用面をそれぞれ有している二つのロータ構成要素と、
前記二つのロータ構成要素間に設けられて両ロータ構成
要素間の間隔をロータに働く遠心力に基づいて調節する
間隔調節手段とを備えてなることをその要旨とする。

【００１０】このビスカスヒータによれば、ロータの回
転速度に応じた大きさの遠心力がロータに作用する。二
つのロータ構成要素間に設けられた間隔調節手段は、そ
の遠心力を利用して両ロータ構成要素間の間隔を調節す
る。両ロータ構成要素間の間隔調節に伴って、各ロータ
構成要素の剪断作用面と、それと対向する発熱室内壁面
との間のクリアランスが調節される。このクリアランス
の広狭に応じてロータによる粘性流体の剪断効率が変化
するため、結果的に発熱能力が変化する。このように、
本発明のビスカスヒータは、遠心力を利用したロータ構
成要素間の間隔調節に基づいて、発熱能力を自律的に可
変調節することができる。

【００１１】請求項２の発明は、前記間隔調節手段は、
前記二つのロータ構成要素によってそれらの対向部間に
形成されたテーパ状のガイド部と、前記二つのロータ構
成要素間に介在されて少なくとも前記ガイド部において
ロータの半径方向に移動可能な介在要素と、前記介在要
素をロータの軸芯に向けて付勢する付勢手段とから構成
されることを特徴とする。

【００１２】この構成によれば、介在要素がテーパ状ガ
イド部のどの位置に配置されているかによって、両ロー
タ構成要素間の間隔、ひいては、各剪断作用面と発熱室
内壁面との間のクリアランスが調節される。即ち、ロー
タの低速回転時で付勢手段の付勢力が介在要素に働く遠
心力に勝る場合には、付勢手段によって介在要素はテー
パ状のガイド部の奥深くロータ軸芯に向けて押し込まれ
る。このため、両ロータ構成要素は介在要素によって互
いに離間する方向に移動され、各剪断作用面と発熱室内
壁面との間のクリアランスが狭くなる。これにより、ヒ
ータの発熱能力が高められる。他方、ロータの高速回転
時で介在要素に働く遠心力が付勢手段の付勢力に勝る場
合には、介在要素は付勢手段の付勢力に抗してテーパ状
のガイド部をロータ軸芯から離れる方向に移動する。こ
れにより、両ロータ構成要素は介在要素による強制離間
から開放されると共に、ロータの前後のクリアランスに
おける粘性流体圧等の作用により、両ロータ構成要素は
介在要素を挟み込むように相互接近し、結果として各剪
断作用面と発熱室内壁面との間のクリアランスが相対的
に広くなる。これにより、ヒータの発熱能力が低められ
る。この場合には、ロータの高速回転による粘性流体の
過加熱が未然に防止される。

【００１３】請求項３の発明は、前記介在要素は球体で
あることを特徴とする。球体とすることで、介在要素を
両ロータ構成要素間に配置することが容易となる。請求
項４の発明は、前記介在要素は前記テーパ状のガイド部
に対応して断面台形状に形成されたスペーサであること
を特徴とする。かかる形状のスペーサとすることで、介
在要素が、二つのロータ構成要素の対向部間に形成され
たテーパ状のガイド部に沿って移動することが容易とな
る。

【００１４】請求項５の発明は、前記付勢手段はバネで
あることを特徴とする。バネを用いることで、付勢手段
を両ロータ構成要素間に配置することが容易となる。請
求項６の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載のビス
カスヒータにおいて、前記各ロータ構成要素は円盤状を
なしており、各ロータ構成要素の前記剪断作用面と反対
側の部位には、前記間隔調節手段のガイド部を構成する
傾斜面が形成されていることを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、各ロータ構成要素の剪
断作用面を大きく確保することができると共に、間隔調
節手段をコンパクトに構成することができる。請求項７
の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のビスカスヒ
ータにおいて、前記二つのロータ構成要素の各剪断作用
面と対向する二つの発熱室内壁面間の間隔は一定である
ことを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、間隔調節手段によって
両ロータ構成要素間の間隔を決定すると、各剪断作用面
とそれに対向する発熱室内壁面との間のクリアランスが
一義的に決定される。従って、ヒータの発熱能力と両ロ
ータ構成要素間の間隔調節との間に一義的な相関性を付
与することができる。

【００１７】請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれ
かに記載のビスカスヒータにおいて、前記ハウジング内
には駆動軸が回転可能に支承されており、前記各ロータ
構成要素は、前記駆動軸に対して該駆動軸と一体回転可
能でかつその軸方向に移動可能に作動連結されているこ
とを特徴とする。

【００１８】このため、駆動軸の回転駆動力を各ロータ
構成要素に確実に伝達しつつ、間隔調節手段によって両
ロータ構成要素間の間隔を任意に調節することができ
る。尚、請求項８の発明をより具体化した構成として
は、各ロータ構成要素を駆動軸に対してスプライン結合
することがあげられる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両の暖房装置に
組み込まれるビスカスヒータに具体化した一実施形態を
図面を参照しつつ説明する。

【００２０】図１に示すように、前部ハウジング本体１
及び後部ハウジング本体２は、両者間にガスケット３を
介在しつつ、複数本のボルト４（図１では一本のみ図
示）によって締結されている。相互連結された両ハウジ
ング本体１，２内には内部収容空間が形成され、この収
容空間には、前部区画プレート５及び後部区画プレート
６がそれらの外周縁部を互いに当接させながら収容され
ている。これらの区画プレート５，６は、熱伝導性に優
れた材料（例えば、アルミニウム系合金）で形成されて
いる。尚、前部ハウジング本体１及び後部ハウジング本
体２、並びに、前部区画プレート５及び後部区画プレー
ト６により、当該ビスカスヒータにおけるハウジングの
主要部が構成される。

【００２１】前部区画プレート５の後端側及び後部区画
プレート６の前端側の一部は、それぞれ各区画プレート
の外周縁部に対して凹んだ形状となっており、両区画プ
レート５，６の相互接合によって両者間には発熱室７が
形成される。

【００２２】図１及び図２に示すように、後部区画プレ
ート６は、その後端側において、その中央部に形成され
た筒部６ａと、その筒部６ａの頂上から半径方向に垂直
に延びる隔壁６ｂと、前記筒部６ａの外側に沿って周方
向に延びる円弧状に形成された複数のフィン６ｃとを有
している。後部区画プレート６は、その筒部６ａ、隔壁
６ｂ及びフィン６ｃの各先端が後部ハウジング本体２の
内壁面に当接するように後部ハウジング本体２内に嵌め
込まれている。この結果、後部ハウジング本体２の内壁
面と後部区画プレート６の本体部との間には、発熱室７
の後側に隣接する放熱室としての環状の後部ウォータジ
ャケット９が区画される。この後部ウォータジャケット
９内において、前記円弧状のフィン６ｃは循環流体とし
ての循環水の流れをガイドし、後側放熱室における循環
水の流通経路を設定する。

【００２３】同様に、前部区画プレート５は、その前端
側において、その中央部に形成された支持筒部５ａと、
その支持筒部５ａの頂上から半径方向に垂直に延びる隔
壁５ｂと、前記支持筒部５ａの外側に沿って周方向に延
びる円弧状に形成された複数のフィン５ｃとを有してい
る。前部区画プレート５は、その支持筒部５ａ、隔壁５
ｂ及びフィン５ｃの各先端が前部ハウジング本体１の内
壁面に当接するように前部ハウジング本体１内に嵌め込
まれている。この結果、前部ハウジング本体１の内壁面
と前部区画プレート５の本体部との間には、発熱室７の
前側に隣接する放熱室としての環状の前部ウォータジャ
ケット８が区画される。この前部ウォータジャケット８
内において、前記円弧状のフィン５ｃは循環流体として
の循環水の流れをガイドし、前側放熱室における循環水
の流通経路を設定する。

【００２４】図１及び図２に示すように、後部ハウジン
グ本体２の上部には、車両内に設けられた暖房回路（図
示略）から後部ウォータジャケット９に循環水を取り入
れる入水ポート１０が形成されると共に、後部区画プレ
ート６には入水ポート１０と連通する孔６ｄが形成され
ている。また、前部ハウジング本体１の上部には、前部
ウォータジャケット８から前記暖房回路に循環水を送り
出す出水ポート１１が形成されると共に、前部区画プレ
ート５には出水ポート１１と連通する孔５ｄが形成され
ている。更に、両ハウジング本体１，２及び両区画プレ
ート５，６には、前部及び後部ウォータジャケット８，
９を相互連通する連通路１２が形成されている。従っ
て、入水ポート１０から後部ウォータジャケット９に導
入された循環水は、フィン６ｃにガイドされて連通路１
２に導かれる。そして、この連通路１２を経て前部ウォ
ータジャケット８に導入され、フィン５ｃにガイドされ
て出水ポート１１へと導かれる。

【００２５】前部ハウジング本体１及び前部区画プレー
ト５からなる前部ハウジングには、軸受け１３及びシー
ル付き軸受け１４によって駆動軸１５が回動可能に支承
されている。シール付き軸受け１４は、前部区画プレー
ト５の支持筒部５ａの内周面と駆動軸１５の外周面との
間に介在して、発熱室７の前方側を封止している。ま
た、後部区画プレート６の筒部６ａと後部ハウジング本
体２の後端壁とによって囲まれた領域には、貯留室とし
ての副オイル室１６が設けられている。発熱室７と副オ
イル室１６とは後部区画プレート６に形成された孔６ｅ
を介して相互に連通すると共に、ヒータハウジング内に
おいて液密な内部空間を形成している。

【００２６】発熱室７内に存在する駆動軸１５の後端部
（内端部）には、外スプラインを構成すべく複数のキー
１５ａが形成されている。そして、駆動軸１５の後端部
にはロータ２０が、駆動軸１５と一体回転可能でかつそ
の軸方向へ変位可能にスプライン結合されている。ロー
タ２０の詳細な構造については後述する。

【００２７】発熱室７及び副オイル室１６には、粘性流
体としてのシリコーンオイルが所要量入れられている。
シリコーンオイルの量は、その常温時充填率が発熱室７
及び副オイル室１６によって形成される内部空間の自由
体積に対して５〜８割となるように決められている。か
かるオイル充填率にもかかわらず、シリコーンオイルは
その高い粘性故に、ロータ２０の回転により、相対向す
る発熱室内壁面とロータ外面との間の微少なクリアラン
スの全体に満遍なくいきわたる。

【００２８】駆動軸１５の前端部（外端部）には、ボル
ト１７によってプーリ１８が固着されている。プーリ１
８はその外周部に巻き掛けられるベルト（図示略）を介
して外部駆動源しての車両のエンジンと駆動連結され
る。従って、プーリ１８を介してエンジンの駆動力によ
り駆動軸１５が回転され、これと共にロータ２０が一体
回転される。これに伴い、シリコーンオイルがロータ２
０の外面と発熱室７の内壁面との間隙において剪断され
て発熱する。発熱室７で生じた熱は、前部及び後部ウォ
ータジャケット８，９内を流れる循環水に熱交換され、
加熱された循環水が暖房回路を介して車室内の暖房等に
供される。

【００２９】さて、図３及び図４に示すように、本実施
形態のロータ２０は、相対向して一対をなす同一形状の
第１及び第２のロータ構成要素２１，２２を備えてい
る。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ロータ構成要
素２１，２２の各々は円盤状（即ち略円板状）をなして
いる。各ロータ構成要素２１，２２は、その中心部に貫
通形成された中心孔２３を有しており、この中心孔２３
の内周部には、駆動軸１５の前記スプラインキー１５ａ
に対応する複数の凹凸部２３ａが形成されている。これ
らの凹凸部２３ａは、前記駆動軸１５後端の外スプライ
ンに対する内スプラインを構成する。このため、駆動軸
１５の後端部に装着された各ロータ構成要素２１，２２
は、それぞれ独立して駆動軸１５に対し、その軸方向に
摺動可能でかつ一体回転可能となっている。

【００３０】各ロータ構成要素２１，２２は、発熱室７
の内壁面と直接対向してそれとの間に微少なクリアラン
スを形成する剪断作用面２４と、その剪断作用面２４と
反対側において相手方のロータ構成要素と対向する近接
対向面２５とを有している。剪断作用面２４は平らな面
として形成されている。近接対向面２５は、剪断作用面
２４と平行に形成されているが、その周縁に近い部位に
は複数の収納溝２６（本実施形態では四つ）が形成され
ている。これら複数の収納溝２６は、ロータ構成要素２
１，２２の軸芯（回転中心）に対して等角度間隔となる
ようにに配置されており、各収納溝２６はロータ構成要
素２１，２２の半径方向に沿って放射状に延びている。

【００３１】また、図３（Ｂ）に示すように、各収納溝
２６の底面の一部で中心孔２３寄りの部分は、駆動軸１
５の軸線に対して直交する垂面（剪断作用面２４及び近
接対向面２５はこれに相当する）に対して傾斜角θの傾
斜面２７として提供されている。

【００３２】図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１
及び第２ロータ構成要素２１，２２は、それぞれの近接
対向面２５を向かい合わせつつ両者を近接させた状態で
駆動軸１５上に装着されている。このとき、両ロータ構
成要素２１，２２の対応する各収納溝２６内には、それ
ぞれ介在要素としての球体３１と、付勢手段としての付
勢バネ３２とを介在させている。従って、収納溝２６と
同数の球体３１及び付勢バネ３２が設けられている。

【００３３】各球体３１は、第１及び第２ロータ構成要
素２１，２２によって前後から挟まれており、両ロータ
構成要素２１，２２間の間隔（離間長）を決定するスペ
ーサとしての役割を果たす。また、各付勢バネ３２は、
収納溝２６の外端側段部と球体３１との間に介装されて
おり、当該球体３１をロータ２０の軸芯に向けて付勢す
る働きをする。

【００３４】また、第１及び第２ロータ構成要素２１，
２２の二つの傾斜面２７は、ロータ軸芯に向かって次第
に細くなるテーパ状の隙間を形成しており、この間隙が
二つのロータ構成要素２１，２２の対向部間に形成され
るテーパ状のガイド部を構成する。前記各球体３１は、
前記付勢バネ３２による付勢作用又は球体３１自体に働
く遠心力の作用により、収納溝２６（前記テーパ状のガ
イド部の領域を含む）に沿ってロータ２０の半径方向に
移動可能となっている。

【００３５】更に、両ロータ構成要素２１，２２の周縁
近傍において、両者２１，２２は、複数の連結バネ３３
（図４では各一つのみ図示）によって、駆動軸１５の軸
方向に相互に接近離間可能に連結されている。こうし
て、第１及び第２ロータ構成要素２１，２２、複数の球
体３１、複数の付勢バネ、並びに、複数の連結バネ３３
によってロータ２０が構成されている。

【００３６】このロータ２０においては、各ロータ構成
要素２１，２２が駆動軸１５上を軸方向に独立して移動
可能であること、及び、両者２１，２２が連結バネ３３
で相互連結されていることのために、第１ロータ構成要
素２１の剪断作用面２４と第２ロータ構成要素２２の剪
断作用面２４との間の距離、即ち、ロータ２０の軸方向
長さは、各剪断作用面２４と対向する発熱室７の前後内
壁面７ａ間の距離を最大限度として可変となっている。

【００３７】但し、連結バネ３３は両ロータ構成要素２
１，２２を相互に接近させるように作用するので、ロー
タ２０の軸方向長さは、球体３１の直径と、その球体３
１の両側の接触点を結ぶ水平線に沿ったロータ構成要素
の肉厚とに基づいて決定される。尚、少なくとも、一対
の傾斜面２７によるテーパ状のガイド部、球体３１及び
付勢バネ３２により、間隔調節手段が構成される。

【００３８】次に、本実施形態において特徴的な作用に
ついて説明する。図４（Ａ）は、駆動軸１５及びロータ
２０の停止時又は低速回転時におけるロータ２０の状態
を示す。この場合には、球体３１及び付勢バネ３２には
遠心力が働かないか又は働いていても非常に小さいた
め、付勢バネ３２が球体３１をロータ軸芯方向に付勢す
る作用が勝る。このため、付勢バネ３２の作用によって
球体３１が両傾斜面２７間のテーパ状間隙に進入し、こ
のテーパ状間隙を押し広げて両ロータ構成要素２１，２
２を互いに離間させる。発熱室７の各内壁面７ａは不動
であるため、結果的に各剪断作用面２４が発熱室内壁面
７ａに近づき、相対向する剪断作用面２４と発熱室内壁
面７ａとの間のクリアランスＣ１が非常に狭くなる。当
該クリアランスが狭いほど、ロータ２０の剪断作用面２
４によるシリコーンオイルの剪断作用が高まる傾向にあ
るため、図４（Ａ）のようなクリアランス設定によって
当該ヒータの発熱能力が高められる。

【００３９】尚、球体３１の前記テーパ状間隙への進入
によっても、剪断作用面２４と発熱室内壁面７ａとの間
のクリアランスＣ１に介在する高粘度のシリコーンオイ
ルを当該クリアランスから完全に排除し、そのクリアラ
ンスＣ１をゼロにすることはできない。このため、各球
体３１による前記テーパ状間隙の拡開には限度があり、
各球体３１が収納溝２６の領域を逸脱して両ロータ構成
要素２１，２２間にはまり込むことはない。

【００４０】図４（Ｂ）は、駆動軸１５及びロータ２０
の高速回転時におけるロータ２０の状態を示す。この場
合には球体３１及び付勢バネ３２には大きな遠心力が働
く。この遠心力は付勢バネ３２が球体３１をロータ軸芯
方向に付勢する作用に勝る。このため、球体３１は両傾
斜面２７間のテーパ状間隙から、収納溝２６内の非テー
パ状領域（垂直底面の領域）に移動する。球体３１の移
動に伴い、連結バネ３３が両ロータ構成要素２１，２２
を互いに接近させる。その結果、剪断作用面２４と発熱
室内壁面７ａとの間のクリアランスＣ２が大きくなる
（Ｃ１＜Ｃ２）。当該クリアランスが広くなるほど、ロ
ータ２０の剪断作用面２４によるシリコーンオイルの剪
断作用が弱まる傾向にあるため、図４（Ｂ）のようなク
リアランス設定によって当該ヒータの発熱能力が相対的
に低められる。

【００４１】以下に、この実施形態の効果を説明する。 （イ）上述のように、ロータ２０の回転速度に応じてロ
ータ２０に作用する遠心力に基づき、ロータ２０の前後
の剪断作用面２４と発熱室内壁面７ａとの間のクリアラ
ンスを可変としたので、ヒータ発熱能力が自己調節され
る。このため、車両エンジンの駆動力の変動に影響され
ることなく、当該ビスカスヒータに安定した発熱を行わ
せることができる。また、ロータ２０の高速回転時にお
いても、シリコーンオイルの過加熱を未然に防止し、シ
リコーンオイルの寿命ないし使用期間を延ばすことがで
きる。

【００４２】（ロ）発熱室７内において、軸方向に移動
可能な可動部材としては、第１及び第２ロータ構成要素
２１，２２が存在するのみである。従って、機械構造と
しては極力簡素化されており、そのような観点から製造
の容易性、耐久性及び信頼性が損われることがない。

【００４３】（ハ）発熱室７及び副オイル室１６によっ
て独立したオイル収納空間を構成して、そのオイル収納
空間の内容積を不変としている。このため、当該ビスカ
スヒータ内においてシリコーンオイルの量が変化すると
いうことがなく、オイル量変化に伴う種々の困難を解決
するための特別の機構を必要としない。

【００４４】（ニ）本実施形態のビスカスヒータによれ
ば、発熱室７が前部ウォータジャケット８及び後部ウォ
ータジャケット９によって挟まれるにように設けられる
と共に、ロータ２０の各剪断作用面２４と発熱室７の内
壁面７ａとが平行に配置されている。従って、発熱室７
で発生した熱の大部分が前後区画プレート５，６を介し
て両ウォータジャケット８，９の循環水に効率的に伝達
される。故に、本実施形態のビスカスヒータは熱交換効
率に優れている。

【００４５】（ホ）循環水は両ウォータジャケット８，
９内をフィン５ｃ，６ｃに案内されて定められた順路で
流通することができるため、ウォータジャケット８，９
内で循環水の流路の短絡や滞留を生じることがない。こ
のため、前後両区画プレート５，６を挟んで、発熱室７
のシリコーンオイルからウォータジャケット８，９の循
環水への熱交換を効率良く行うことができる。また、フ
ィン５ｃ，６ｃの存在により伝熱面積が増大し、熱交換
効率が向上する。

【００４６】（ヘ）傾斜面２７の傾斜角θを適宜変更す
ることにより、回転数に応じた発熱能力を得ることがで
きる。尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでは
なく、例えば次のような態様にて実施することも可能で
ある。

【００４７】（ａ）前記第１及び第２のロータ構成要素
２１，２２を相互に連結している連結バネ３３を省略す
ること。この場合でも、球体３１が遠心力により付勢バ
ネ３２の作用に抗して傾斜面２７をロータ軸芯から離れ
る方向に移動するに伴い、各剪断作用面２４と発熱室内
壁面７ａとの間の各クリアランスにおけるオイル圧が両
ロータ構成要素２１，２２を互いに接近させるように作
用するため、特段の支障は生じない。

【００４８】（ｂ）図５に示すように、介在要素とし
て、前記球体３１に代えて断面台形状のスペーサ４１を
用いること。この場合、各収納溝２６の傾斜面２７と接
触するスペーサ４１の両側面４１ａの傾斜角度は、傾斜
面２７の傾斜角度と対応するように設定される。スペー
サ４１は、付勢バネ３２の作用により左右両傾斜面２７
間に押し込まれて両ロータ構成要素２１，２２を互いに
離間させる。スペーサ４１に働く遠心力が付勢バネ３２
の付勢力に勝る場合には、スペーサ４１はロータの外周
部に向けて移動される。この構成によれば、スペーサ４
１の両側面４１ａは常に傾斜面２７に摺接するので、傾
斜面２７に沿ったスペーサ４１の移動が円滑に行われ
る。

【００４９】（ｃ）図１及び図２のビスカスヒータにお
いて、プーリ１８と駆動軸１５との間に電磁クラッチ機
構を採用し、エンジンの駆動力を必要に応じて駆動軸１
５に選択的に伝達可能とすること。

【００５０】尚、本明細書で言う「粘性流体」とは、ロ
ータの剪断作用を受けて流体摩擦に基づく熱を発生する
あらゆる媒体を意味するものであり、高粘度の液体や半
流動体に限定されず、ましてやシリコーンオイルに限定
されるものではない。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、各請求項に記載の
ビスカスヒータによれば、外部駆動源からの駆動力の変
動にかかわらず、安定した発熱を維持できるように発熱
能力の自己調節が可能であり、耐久性や信頼性に優れる
という効果を奏する。また、発熱室のほかに放熱室をも
併せ持ち、発熱室の粘性流体から放熱室の循環流体への
熱交換効率が高くなるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビスカスヒータの縦断面図（図２のＩ
−Ｉ線断面図）。

【図２】図１のヒータの横断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線
断面図）。

【図３】ロータを構成する一つのロータ構成要素を示
し、（Ａ）はその近接対向面側の正面図、（Ｂ）は前記
（Ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図。

【図４】ロータの作用をあらわす模式図であり、（Ａ）
は低速回転時の状態を示し、（Ｂ）は高速回転時の状態
を示す。

【図５】本発明の別例を示す部分断面図。

【符号の説明】

１…前部ハウジング本体、２…後部ハウジング本体、５
…前部区画プレート、６…後部区画プレート（１，２，
５，６はヒータのハウジングを構成する）、７…発熱
室、８，９…放熱室としての前部及び後部ウォータジャ
ケット、１５…駆動軸、２０…ロータ、２１，２２…第
１及び第２ロータ構成要素、２４…剪断作用面、２６…
収納溝、２７…傾斜面（ガイド部を構成する）、３１…
介在要素としての球体、３２…付勢手段としての付勢バ
ネ（２７，３１，３２は間隔調節手段を構成する）、４
１…介在要素としてのスペーサ（間隔調節手段の一部を
構成する）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木谷 文彦 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に発熱室及び放熱室を区画
   し、前記発熱室内に収納された粘性流体を同じく発熱室
   内に収納されたロータで剪断することで熱を発生させ、
   この熱を前記放熱室を流れる循環流体に熱交換するビス
   カスヒータにおいて、 前記ロータは、前記発熱室の内壁面と対向する剪断作用
   面をそれぞれ有している二つのロータ構成要素と、前記
   二つのロータ構成要素間に設けられて両ロータ構成要素
   間の間隔をロータに働く遠心力に基づいて調節する間隔
   調節手段とを備えてなる能力可変型ビスカスヒータ。
2. 【請求項２】 前記間隔調節手段は、前記二つのロータ
   構成要素によってそれらの対向部間に形成されたテーパ
   状のガイド部と、前記二つのロータ構成要素間に介在さ
   れて少なくとも前記ガイド部においてロータの半径方向
   に移動可能な介在要素と、前記介在要素をロータの軸芯
   に向けて付勢する付勢手段とから構成される請求項１に
   記載の能力可変型ビスカスヒータ。
3. 【請求項３】 前記介在要素は球体である請求項２に記
   載の能力可変型ビスカスヒータ。
4. 【請求項４】 前記介在要素は前記テーパ状のガイド部
   に対応して断面台形状に形成されたスペーサである請求
   項２に記載の能力可変型ビスカスヒータ。
5. 【請求項５】 前記付勢手段はバネである請求項２〜４
   のいずれか一項に記載の能力可変型ビスカスヒータ。
6. 【請求項６】 前記各ロータ構成要素は円盤状をなして
   おり、各ロータ構成要素の前記剪断作用面と反対側の部
   位には、前記間隔調節手段のガイド部を構成する傾斜面
   が形成されている請求項２〜５のいずれか一項に記載の
   能力可変型ビスカスヒータ。
7. 【請求項７】 前記二つのロータ構成要素の各剪断作用
   面と対向する二つの発熱室内壁面間の間隔は一定である
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の能力可変型ビスカ
   スヒータ。
8. 【請求項８】 前記ハウジング内には駆動軸が回転可能
   に支承されており、前記各ロータ構成要素は、前記駆動
   軸に対して該駆動軸と一体回転可能でかつその軸方向に
   移動可能に作動連結されている請求項１〜７のいずれか
   一項に記載の能力可変型ビスカスヒータ。