JPH10236140A

JPH10236140A - ビスカスヒータ

Info

Publication number: JPH10236140A
Application number: JP9042315A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Moroi; 隆宏諸井; Takashi Ban; 孝志伴; Tatsuya Hirose; 達也廣瀬; Satoshi Yagi; 聖史八木
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-09-08
Also published as: DE19807957C2; DE19807957A1; CA2227712A1; US5915341A

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱有効領域の拡大を殊更に図ることなく、発
熱量の向上を図ることができるビスカスヒータを提供す
る。【解決手段】中部ハウジング１、円筒状ステータ部材
２、前部ハウジング５及び後部ハウジング６によってヒ
ータハウジングが構成されている。ヒータハウジング内
には、発熱室７及びそれを取り囲む放熱室（ウォータジ
ャケット）８が区画されている。発熱室７内には前後駆
動軸片１２Ａ，１２Ｂ及びロータ２０が一体回転可能に
設けられると共に、粘性流体としてのシリコーンオイル
が入れられている。ロータ２０の外周部及びステータ部
材２の内周部には、ロータ軸線方向に延びる複数の溝３
１，３２がそれぞれ形成されており、これらの溝が剪断
向上手段として機能する。

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、発熱室内に収納された粘性流
体をロータで剪断することにより発生した熱を放熱室内
の循環流体に熱交換するビスカスヒータに関する。

【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ビスカスヒータが注目されてい
る。例えば、特開平２−２４６８２３号公報は、車両用
暖房装置に組み込まれるビスカスヒータを開示する。

【０００３】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相互に連結され、その内部
には発熱室と、この発熱室の外域にウォータジャケット
（放熱室）とが設けられている。前部ハウジングには軸
受装置を介して駆動軸が回動可能に支承されており、こ
の駆動軸の一端には発熱室内で一体回動可能にロータが
固定されている。ロータの前後外壁部及びそれらと対向
する発熱室の内壁部には、同心円状の凹凸条が相符合し
て形成されており、両者の近接配置によって当該内外壁
部間にラビリンス状のクリアランス（ラビリンス溝）を
確保している。そして、前記発熱室内に所要量の粘性流
体（例えばシリコーンオイル）を封入し、これを前記ラ
ビリンス溝にもいきわたらせている。

【０００４】エンジンの駆動力が駆動軸に伝達される
と、駆動軸と共にロータが発熱室内で回転し、発熱室内
壁部とロータ外壁部との間に介在される粘性流体が前記
ロータで剪断されて流体摩擦に基づく熱を発生する。発
熱室で発生した熱は、前記ウォータジャケット内を流れ
る循環水に熱交換され、その加熱循環水は外部暖房回路
に供給されて車両の暖房に供される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のビスカスヒ
ータの発熱量は、粘性流体との接触面積、即ちロータ外
壁部及び発熱室内壁部の表面積が大きいほど向上する。
一方、ビスカスヒータを車両用暖房熱源に利用する場
合、エンジンルーム内で他の車両用補機類の搭載スペー
スを確保する観点からビスカスヒータの小型化が求めら
れている。このため、上記従来のビスカスヒータでは、
ロータの前後外壁部及びこれらと対向する発熱室の前後
内壁部との間にラビリンス溝を形成し、ロータ及びハウ
ジングの大型化を避けつつロータ外壁部及び発熱室内壁
部における表面積（発熱有効領域）を拡大してビスカス
ヒータの発熱量を向上させている。

【０００６】しかし、上記ラビリンス溝を構成すべくロ
ータ及び発熱室内壁部に複雑な凹凸条を設けることに
は、製造技術面での限界や製造コストの高騰化という問
題があり、かかるラビリンス溝構成を採用することは実
際には困難である。特に、上記従来のビスカスヒータで
は、前記ラビリンス溝を構成する凹凸条はロータの軸線
周りに同心円状に形成されるものであるが、これらを極
めて精度良く製造しかつ組み付けなければ、駆動軸の微
妙な傾斜によってもロータがハウジング内壁部と干渉し
てしまうという不都合を生じる。

【０００７】本発明の目的は、上記従来のビスカスヒー
タとは全く異なる着想に基づき、発熱有効領域の拡大を
殊更に図ることなく、発熱量の向上を図ることができる
ビスカスヒータを提供することにある。また、車両その
他の製品への搭載を容易とすることにも配慮したビスカ
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】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ロータで剪断することにより発生
した熱を前記放熱室内の循環流体に熱交換するビスカス
ヒータにおいて、ハウジング内に発熱室及び放熱室を区
画すべく前記ロータの外周部を囲むように区画手段を設
けると共に、前記ロータと前記区画手段との間隙の間隔
をロータの回転方向において変化せしめるように、前記
ロータ及び区画手段の少なくとも一方に粘性流体の剪断
力を向上させる剪断向上手段を設けたことををその要旨
とする。

【０００９】このビスカスヒータによれば、ロータの外
周部を囲むように区画手段を設けたため、発熱室及びそ
の内部に収容されたロータの外周部を囲むように放熱室
が配設される。このロータにおいては、その回転時に周
速が最も大きいロータ外周面が主たる剪断作用面となる
が、放熱室がそのロータ外周面を囲んでいるため、ロー
タ外周面の近傍で発生した熱が最短の経路を経て効率的
に放熱室を流れる循環流体に伝えられる。また、ロータ
及び区画手段の少なくとも一方に剪断向上手段を設け、
ロータと区画手段との間隙の間隔をロータの回転方向に
おいて変化せしめているため、ロータと区画手段との相
対移動に伴う当該間隙の大小変化の繰り返しにより粘性
流体における分子鎖の拘束作用が助長される。この作用
のためにロータの回転に伴う粘性流体の従動回転がある
程度阻止され、結果的に粘性流体の剪断力が向上してビ
スカスヒータの発熱量が大きくなる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載のビス
カスヒータにおいて、前記剪断向上手段は、前記ロータ
の外周部及びそれと対向する前記区画手段の内周部の少
なくとも一方において、ロータの回転方向以外の方向に
延在して形成された凹凸部によって構成されることを特
徴とする。

【００１１】この構成によれば、剪断向上手段を構成す
る凹凸部をロータの回転方向以外の方向に延在させるこ
とで、静止側である区画手段の内周部とロータの外周部
との間の間隔をロータ回転方向に繰り返し大小変化させ
ることができる。従って、前述のように剪断力が向上し
て発熱量が大きくなる。また、ロータの回転時、剪断向
上手段の一部を構成する凹部には、粘性流体中に混入す
る気泡（気体）が集められる（気体捕縛作用）。このた
め、当該凹部以外の領域におけるロータの外周部と区画
手段の内周部との間隙領域（即ち発熱有効領域）から気
体が駆逐され、粘性流体の剪断効率が高められる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２に記載のビス
カスヒータにおいて、前記凹凸部は前記ロータの外周部
及び前記区画手段の内周部の少なくとも一方において、
ロータの軸線方向に延びる複数の溝を形成することによ
り構成されることを特徴とする。

【００１３】かかるロータ軸線方向に延びる溝の形成に
より、剪断向上手段を構成する凹凸部をロータの外周部
及び区画手段の内周部の少なくとも一方に容易に付与す
ることができる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３に記載のビス
カスヒータにおいて、相対向する前記ロータの外周部及
び前記区画手段の内周部の双方に、ロータの軸線方向に
延びる複数の溝を形成すると共に、前記ロータ側の溝の
数を前記区画手段側の溝の数と異ならせてなることを特
徴とする。

【００１５】仮にロータ側の溝と区画手段側の溝とを同
数とし、ロータ側及び区画手段側の溝をロータの軸線に
対して等角度間隔で配置した場合、ロータの回転時に、
ロータ側の複数の溝と区画手段側の複数の溝とが全て同
時に相対向する瞬間が周期的に生ずることになる。この
場合、剪断向上手段による分子拘束作用が周期性を帯
び、結果的にロータ回転の負荷変化が脈動的となって振
動や騒音を発生させる原因となる。これに対し、請求項
４の発明によれば、ロータ側の溝の数を区画手段側の溝
の数と異ならせて、ロータ側の溝配置の角度間隔と区画
手段側の溝配置の角度間隔とが同じとならないようにし
た。従って、ロータの回転時に、ロータ側の複数の溝と
区画手段側の複数の溝とが全て同時に相対向するという
事態は生じ得ず、剪断向上手段による分子拘束作用が周
期性を帯びることがない。従って、ロータ回転の負荷変
化が脈動的となることがなく、振動や騒音の発生が抑制
される。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１に記載のビス
カスヒータにおいて、前記ロータは、前後に所定間隔を
隔てた一対の円盤状支持部材と、両円盤状支持部材の外
周部に固着された複数の連結材とを備えてなり、前記ロ
ータの回転に伴い前記区画手段の内周部と対向しつつそ
れに沿って移動する前記複数の連結材が前記剪断向上手
段として機能することを特徴とする。

【００１７】この構成によれば、複数の連結材が剪断向
上手段として機能する。更に、円盤状支持部材の外周部
に固着された複数の連結材間には隙間が存在し、これら
の隙間を介して、ロータの内部が外部と連通することに
なる。このため、ロータの内部空間を、粘性流体を追加
収容する粘性流体の貯留室とすることができ、粘性流体
をより多く確保してその劣化時期を遅らすことができ
る。また、ロータが一種のかご型を呈することは、ロー
タの起動トルクの低減に有効である。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１に記載のビス
カスヒータにおいて、前記剪断向上手段は、前記ロータ
の外周部及びそれと対向する前記区画手段の内周部の少
なくとも一方に散在して形成された複数の窪みによって
構成されている。

【００１９】かかる窪みの形成によっても、剪断向上手
段をロータの外周部及び区画手段の内周部の少なくとも
一方に容易に付与することができる。請求項７の発明
は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のビスカスヒー
タにおいて、前記ロータはその回転軸線からの半径より
も軸長の長い円筒状外周部を有していることを特徴とす
る。

【００２０】この構成によれば、ロータ軸長に対するロ
ータ半径の短縮化、即ちヒータ本体の短径化が図られ
る。尚、回転時のロータの表面で最大周速を示すのはロ
ータ外周面であるが、当該ロータ外周面の周速度は、ロ
ータの角速度が一定のとき、ロータ半径の短縮に応じて
低下傾向を示す。しかし、ロータの相対的な長軸化はロ
ータ外周面積の増大をもたらす。このため、ロータ外周
面が主たる剪断作用面として、ロータ半径の短縮による
周速度低下の不利を補ってあまりある発熱量を確保す
る。

【００２１】請求項８の発明は、請求項７に記載のビス
カスヒータにおいて、前記放熱室はその内部に螺旋状に
設定された循環流体の循環経路を備えてなることを特徴
とする。

【００２２】循環経路を螺旋状に設定することで循環流
体の流れを整え、循環流体の短絡や滞留を防止して熱交
換効率を高めることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、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いくつかの
実施形態を図面を参照しつつ説明する。

【００２４】（第１実施形態）図１及び図３に示すよう
に、本実施形態のビスカスヒータのハウジングは、中部
ハウジング１、ステータ部材２、前部ハウジング５及び
後部ハウジング６によって構成されている。中部ハウジ
ング１は円筒状内周部を有する断面四角形状をなし、そ
の内部には略円筒状のステータ部材２が圧入されてい
る。中部ハウジング１及びステータ部材２の前部及び後
部には、ガスケット３，４を介して前部ハウジング５及
び後部ハウジング６が接合されている。こうして、区画
手段としてのステータ部材２内には発熱室７が区画され
る。尚、中部ハウジング１、前部ハウジング５及び後部
ハウジング６は四本の組付ボルト５０（図３参照）によ
って相互連結されている。

【００２５】ステータ部材２の外周面上には螺旋状に延
びる一条のリブ２ａが突設されている。中部ハウジング
１内へのステータ部材２の圧入により、前記螺旋状リブ
２ａは中部ハウジング１の内周面に密接する。こうし
て、ステータ部材２の外周面と中部ハウジング１の内周
面との間には、放熱室としてのウォータジャケット８が
構成される。中部ハウジング１の前端側外周部には車両
の暖房回路（図示略）から循環流体としての循環水をウ
ォータジャケット８に取り入れる入水ポート９Ａが設け
られ、一方、中部ハウジング１の後端側外周部には当該
ウォータジャケット８から前記暖房回路へ循環水を送り
出す出水ポート９Ｂが設けられている。このウォータジ
ャケット８において、リブ２ａは入水ポート９Ａから出
水ポート９Ｂにいたる循環流体の螺旋状循環経路を設定
するための循環流体ガイド手段としての役目を果たす。

【００２６】図１及び図２に示すように、発熱室７内に
はロータ２０が収容されている。ロータ２０の前後には
それぞれ駆動軸片１２Ａ，１２Ｂが設けられている。前
側駆動軸片１２Ａは前部ハウジング５内に設けられた軸
受装置１０によって回動可能に支承され、後側駆動軸片
１２Ｂは後部ハウジング６内に設けられた軸受装置１１
によって回動可能に支承されている。二つの駆動軸片１
２Ａ，１２Ｂは同一軸線Ｃ上にあり、ロータ２０の前後
に分割配置されているもののロータ２０を介してつなが
ることで一つの駆動軸として機能する。

【００２７】図２に示すように、略円筒状のステータ部
材２によって囲まれたロータ２０は、一対の円盤状の支
持部材２１，２２と、ステータ部材２の内周面と対向す
る円筒状の外周部材２３を備えている。これら部材２１
〜２３はロータの軽量化のためにアルミニウム合金製と
なっている。円盤状支持部材２１，２２はそれぞれ円筒
状外周部材２３の前後に圧入固定され、ロータ２０は中
空なドラム状に形成されている。当該ロータ２０（又は
円筒状外周部材２３）は、その軸線Ｃ（駆動軸片１２
Ａ，１２Ｂの軸線と一致）からの半径Ｒよりも軸長Ｌの
長い円筒状の外周面を有している。また、円盤状支持部
材２１，２２の中心部に形成された各凹部２１ａ，２２
ａ内には鋼製の円筒リング２５，２６がそれぞれ圧入さ
れている。円筒リング２５，２６の各内周部には内スプ
ライン２５ａ，２６ａが形成され、これらは駆動軸片１
２Ａ，１２Ｂの各外周部に形成された外スプライン２
７，２８とスプライン結合を構成する。このように、ロ
ータ２０は二つの駆動軸片１２Ａ，１２Ｂと一体回転可
能に構成されると共に、駆動軸片１２Ａ，１２Ｂを介し
て軸受装置１０，１１により回動可能に支承されてい
る。

【００２８】前部ハウジング５内には発熱室７に隣接し
て軸封装置としてのオイルシール１３が設けられ、ま
た、後部ハウジング６内には発熱室７に隣接して軸封装
置としてのオイルシール１４が設けられている。こうし
て、発熱室７内にロータ２０を収容しつつ、発熱室７を
液密な内部空間としている。

【００２９】液密な内部空間としての発熱室７内には、
粘性流体としてのシリコーンオイルが所要量満たされて
いる。このシリコーンオイルの充填量Ｖf は、ロータ２
０の外周面（外周部材２３の外周面）とステータ部材２
の内周面との間のクリアランス、並びに、ロータ２０の
前後両端面と前部及び後部ハウジング５，６との間の各
クリアランスの合計クリアランス容積Ｖc に対してシリ
コーンオイルの常温時充填率が５０％〜８０％の範囲と
なるように決められている。これは、発熱時のオイル膨
張を考慮したものである。尚、ロータ２０の回転に伴
い、発熱室７の内壁面とロータ２０の外表面との隙間に
は伸張粘性に基づいてシリコーンオイルが満遍なく介在
されるので、オイルの充填率が１００％でないことはオ
イルの剪断発熱を殊更阻害するものではない。

【００３０】図１に示すように、前部ハウジング５に設
けられた軸受装置１６により、プーリ１８が回動可能に
支承されている。このプーリ１８は、ボルト１７によっ
て前側駆動軸片１２Ａの端部に固着されている。当該プ
ーリ１８はその外周部にかけられる動力伝達ベルト（図
示略）を介して、外部駆動源と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を介してのエンジ
ンの駆動力により前側駆動軸片１２Ａと共にロータ２０
及び後側駆動軸片１２Ｂが一体回転される。ロータ２０
の回転に伴い、主として発熱室７の内周壁（ステータ部
材２の内周面）とロータ２０の外周面（外周部材２３の
外周面）との間隙においてシリコーンオイルが剪断され
て発熱する。この熱は、ステータ部材２を介してウォー
タジャケット８内を流れる循環水に熱交換され、この加
熱循環水が暖房回路を介して車室内の暖房等に供され
る。

【００３１】ここで、平滑で凹凸のない外周面を持つと
した場合におけるロータの剪断発熱能力を近似計算す
る。粘性流体の粘性係数をμ、ロータ２０の外周面と発
熱室７（ステータ部材２）の内周面との間隙をδ₁、ロ
ータ２０の各端面とそれと対向する発熱室７の内端面と
の間隙をδ₂、ロータの角速度をωとすれば、ロータ２
０の各端面における発熱量Ｑ₁は、Ｑ₁＝πμω²Ｒ⁴／δ₂ となり、ロータ２０の外周面における発熱量Ｑ₂は、Ｑ₂＝２πμω²Ｒ³Ｌ／δ₁ となる。このビスカスヒータでは、ロータ２０の外周面
を主たる剪断作用面としていることから、δ₁＜δ₂と
設定され、更に半径Ｒ＜軸長Ｌであるため、Ｑ₁＜Ｑ₂
となり、結果としてロータ２０の外周面において大きな
発熱量Ｑ₂が確保されることが理解できる。

【００３２】更に図１及び図３に示すように、ドラム状
ロータ２０の外周部（即ち外周部材２３の外周面上）及
びそれと対向するステータ部材２の内周部には、複数条
の溝３１，３２がそれぞれ形成されている。これらの溝
３１，３２は、粘性流体の剪断力を向上させる剪断向上
手段を構成する。

【００３３】ロータ２０の外周部に形成された溝３１及
びステータ部材２の内周部に形成された溝３２は全てロ
ータ２０の軸線方向に延びており互いに平行である。ロ
ータ２０の軸線Ｃの延びる方向は、ロータ２０の回転方
向Ｄないし周方向に対して直交する関係にある。この意
味で、溝３１，３２の各々は、ロータの回転方向Ｄ以外
の方向に延在するものである。また、ロータ２０及びス
テータ部材２の各々にロータ回転方向Ｄに沿って複数の
溝３１，３２を配列することで、ロータ軸線方向に延在
する複数の凹凸部をロータ２０の外周部及びステータ部
材２の内周部に付与することになる。

【００３４】ロータ２０の外周部に形成された溝３１の
数は本実施形態では２４条とされ、これらはロータ２０
の周方向に沿って等角度間隔（即ち１５°間隔）にて配
置されている。また、ステータ部材２の内周部に形成さ
れた溝３２の数は本実施形態では３６条とされ、これら
はステータ部材２の周方向に沿って等角度間隔（即ち１
０°間隔）にて配置されている。このように、ロータ２
０側の溝３１の数と、ステータ部材２側の溝３２の数と
は異なっている。

【００３５】各溝３１，３２の深さは、ロータ２０の外
周部とステータ部材２の内周部との間のクリアランス
（間隙）よりも深く設定されている。また、図３に示す
ように、各溝３１，３２は断面矩形状をなし、各溝を構
成する両側壁の頂部にはあえて面取り加工は施さず、角
張ったままのエッジ形状としている。

【００３６】尚、溝３１，３２の形成によるロータ２０
の外周面とステータ部材２の内周面との間のクリアラン
スの部分的増大が、粘性流体の剪断発熱能力をかえって
低下させる原因となることを避けるためには、ロータ２
０の外周部の面積に対する溝３１の総占有面積、及び、
ステータ部材２の内周部の面積に対する溝３２の総占有
面積がそれぞれ２０％以下となるように溝３１，３２の
面積を設定することが望ましい。

【００３７】次に、本実施形態のビスカスヒータの作用
及び効果を説明する。 ○ ロータ２０の外周部とステータ部材２の内周部との
間隙の間隔が、ロータの回転方向Ｄにおいて溝３１，３
２の存在により大きく又は小さくと変化している。この
ため、粘性流体の表面張力に加えて該間隙の間隔が大き
くなる部分（各溝３１，３２の位置）において、粘性流
体の分子鎖を拘束する作用が助長され、ロータ２０の回
転に伴う粘性流体の剪断力が向上される。このため、か
かる溝３１，３２を形成しない場合に比して、ビスカス
ヒータの発熱量を大きくすることができる。

【００３８】○ 軸線方向に延びる溝３１，３２は、ロ
ータ２０の回転により主にロータ回転方向Ｄに相対移動
する粘性流体に対してほぼ直交する関係となる。このた
め、剪断向上手段を構成する溝３１，３２は、粘性流体
の剪断力を効果的に向上させることができる。

【００３９】○ 発熱有効領域において凹部としての溝
３１，３２を採用したため、粘性流体中に混入している
気体（空気等）をこれらの溝３１，３２内に捕縛するこ
とができる。このため、ロータ２０の外周面とステータ
部材２の内周面との間隙（溝３１，３２以外の部分の間
隙）から気体を排除することができ、この気体捕縛効果
により発熱能力の維持・向上を図ることができる。

【００４０】○ ロータ２０の外周部及びステータ部材
２の内周部において各溝３１，３２を構成する両側壁の
頂部を角張ったエッジ形状とした。このため、当該頂部
に面取り加工を施して丸みを付与した場合に比べて、粘
性流体の分子鎖の拘束作用を助長させることができ、よ
り効果的な剪断を達成することができる。また、溝３
１，３２内に捕縛された気体が当該溝から逃げにくくな
るため、溝３１，３２の気体貯留機能が高まり、上記剪
断効率の向上に寄与することができる。

【００４１】○ ロータ２０側の溝３１の数と、ステー
タ部材２側の溝３２の数とを異ならせたことで、ロータ
２０側の溝３１の配置角度間隔と、ステータ部材２側の
溝３２の配置角度間隔とが相違することとなる。このた
め、ロータ２０の回転時において、ロータ２０に形成さ
れた２４条の溝３１と、ステータ部材２に形成された３
６条の溝３２とが全て同時に相対向するという事態が回
避される。故に、ロータ２０の回転時におけるトルク変
動（負荷変動）が非常に小さくなり、トルク変動に基づ
く振動や騒音の発生が効果的に抑制される。

【００４２】○ ステータ部材２側における溝３２の数
を多くすることで、発熱室７とウォータジャケット（放
熱室）８とをつなぐ壁部の伝熱面積を大きく確保するこ
とができる。従って、発熱室７で発生した熱を効率的に
放熱室８を流れる循環流体に伝達することができる。こ
のことは、発熱室７での熱こもりを回避して、粘性流体
の熱劣化を遅延さるのに有効である。

【００４３】尚、この第１実施形態は次のように変更す
ることもできる。（変更例）ロータ２０の外周部及びステータ部材２の内
周部の双方に溝３１，３２を形成したが、ロータ２０の
外周部のみに溝３１を形成しステータ部材２の内周部に
は溝を形成しないようにしてもよい。逆に、ロータ２０
の外周部には溝を形成せず、ステータ部材２の内周部の
みに溝３２を形成してもよい。これらの場合でも、前記
第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができ
る。

【００４４】（変更例）図４に示すように、ロータ２０
の外周部に形成する各溝３１を断面くさび形としてもよ
い。この場合の各溝３１は、ロータの回転方向Ｄの前側
ほど浅く、後側ほど深くなる断面くさび形状を呈するも
のである。この構成によれば、回転方向Ｄの後側に位置
する溝形成壁の頂部が角張ったエッジ形状となり、ロー
タ２０の回転に伴う粘性流体の剪断力及び溝３１の気体
貯留機能が高まることになる。尚、区画手段としてのス
テータ部材２の内周部に、これと同様の断面くさび形の
溝３２を形成してもよい。

【００４５】（第２実施形態）図１〜図３に示すビスカ
スヒータにおいて、そのドラム状のロータ２０を図５に
示すようなかご型ロータ４０で置換してもよい。このか
ご型ロータ４０は、前記ドラム状ロータ２０の外周部材
２３を複数の連結材４１で置換した構成に相当する。更
に詳細に説明すると、前後駆動軸片１２Ａ，１２Ｂとそ
れぞれスプライン結合された一対の円盤状支持部材２
１，２２を前後に所定間隔だけ隔てた状態で、これらの
外周部に複数の連結材４１が固着されている。連結材４
１の各々はロータ４０の軸長Ｌに相当する長さの長板状
又は棒状の部材として提供されている。これらの連結材
４１はロータ４０の周方向に沿って等角度間隔にて配置
されると共に、ロータ４０の軸線方向（駆動軸片１２
Ａ，１２Ｂの軸線方向）に延びて互いに平行である。隣
り合う連結材４１間には隙間が確保されており、これら
の隙間を介して、かご型ロータ４０の内部空間は発熱室
７と連通している。

【００４６】このかご型ロータ４０を用いれば、その内
部空間をシリコーンオイル（粘性流体）の貯留室とする
ことができ、シリコーンオイルをより多く確保してオイ
ルの劣化時期を遅らすことができる。また、ロータ４０
をかご型とすることで、ロータの起動トルクを小さくす
ることができると共に、起動ショックを緩和することが
できる。そして、ロータ４０の回転開始時には、各連結
材４１がオイルを掻き上げると共に、遠心力の作用も加
わってロータ４０の外周域にシリコーンオイルが一様に
広がり、各連結材４１による剪断作用を受けることにな
る。

【００４７】かご型ロータ４０の回転に伴い、各連結材
４１は、区画手段としてのステータ部材２の内周部と対
向しつつそれに沿って移動すると共に、ステータ部材２
の内周部との間隙の間隔をロータ回転方向Ｄにおいて変
化せしめることになる。このため、この第２実施形態で
は、複数の連結材４１が剪断向上手段としての役目を果
たす。

【００４８】（第３実施形態）ドラム状ロータ２０に形
成されるべき剪断向上手段は、ロータの軸線方向に延び
る溝３１（又は突条）に限定されるものではなく、図６
に示すように、ロータ２０の外周部を構成する外周部材
２３の外表面に形成された複数の窪み３３であってもよ
い。図６は、ドラム状ロータの外周部材２３を、その軸
線方向に延びる一辺に沿って切断・展開した状態を模式
的に示す。各窪み３３は平面円形状をなしている。これ
らの窪み３３は、外周部材２３の外表面の全体に散在さ
れているものの、ロータ２０の回転方向Ｄに沿った列を
なすと共に、各列において所定間隔（結果的に等角度間
隔）を隔てて配列されるという規則性を有している。

【００４９】図７は、各窪み３３の縦断面を示す。各窪
み３３の断面形状は、矩形状（図７（Ａ）参照）であっ
ても皿形状（図７（Ｂ）参照）であってもよい。但し、
窪み３３の断面が矩形状であれば、その窪み３３を形成
する周壁の頂部が角張ったエッジ形状となり、粘性流体
の剪断力及び気体貯留機能が高まることは前述した通り
である。これらの窪み３３の形成方法としては、例えば
円筒状外周部材２３の形成後にその外周面に対して円柱
状の電極を対向させて放電加工によって窪みを付与する
方法や、円筒状外周部材２３の鍛造時に併せて窪みを形
成する方法があげられる。

【００５０】かかる窪み３３の形成によって、ステータ
部材２の内周部との間隙の間隔をロータ回転方向Ｄにお
いて変化せしめることになるため、これらの窪み３３は
剪断向上手段として機能する。尚、ステータ部材２の内
周側に同様の窪みが形成されてもよい。また、各窪み３
３の平面形状は円形状に限られず、楕円形状や正方形等
の多角形状であってもよい。

【００５１】尚、発明の実施の形態は上述の第１〜第３
実施形態に限定されるものではなく、次のように変更し
て実施することも可能である。（変更例）前記第１〜第３実施形態では、ステータ部材
２の外周面に螺旋状のリブ２ａを突設したが、このよう
なリブ２ａに代えて、ステータ部材２の外周部のほぼ全
体に、先端が中部ハウジング１の内周面に接しない多数
の放熱フィンを形成してもよい。

【００５２】（変更例）前記第１〜第３実施形態では図
１のビスカスヒータのように、駆動軸片１２Ａの端部に
プーリ１８を直接固定したが、プーリ１８と駆動軸片１
２Ａ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片１２Ａ等に選択的に伝達可
能としてもよい。

【００５３】（変更例）前述のドラム状ロータ２０又は
かご型ロータ４０の前後端面に放射状の溝を形成すると
共に、当該前後端面と対向する発熱室の内壁面にも同様
の放射状の溝を形成してもよい。これらの放射状溝は、
略円柱状のロータの端面領域における粘性流体の剪断向
上手段として機能する。

【００５４】（用語の定義）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る。故
に、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。

【００５５】

【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、剪断向上手段を設けたこと
で、発熱有効領域の拡大を殊更に図ることなく発熱量の
向上を図ることができる。また、ロータに新形状を採用
したことで、車両その他の製品への搭載を容易化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に従うビスカスヒータの縦断面
図。

【図２】図１のビスカスヒータのロータの内部を示す要
部縦断面図。

【図３】図２のＸ−Ｘ線における横断面図。

【図４】ロータの別例を示す要部横断面図。

【図５】第２実施形態に従うビスカスヒータ用ロータの
正面図。

【図６】第３実施形態に従うビスカスヒータ用ロータの
展開図。

【図７】ロータ外周面の窪みの態様を示す図６のＹ−Ｙ
線での断面図。

【符号の説明】

１…中部ハウジング、２…ハウジング及び区画手段とし
てのステータ部材、２ａ…粘性流体の循環経路を設定す
るリブ、５…前部ハウジング、６…後部ハウジング、７
…発熱室、８…放熱室としてのウォータジャケット、２
０…ロータ、２１，２２…円盤状支持部材、３１，３２
…溝（剪断向上手段を構成する凹凸部を付与する）、３
３…窪み（剪断向上手段を構成する）、４０…かご型ロ
ータ、４１…連結材（剪断向上手段を構成する）、Ｃ…
軸線、Ｄ…ロータ回転方向、Ｒ…半径、Ｌ…軸長。

フロントページの続き (72)発明者八木聖史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

【特許請求の範囲】

【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ロータで剪断
することにより発生した熱を前記放熱室内の循環流体に
熱交換するビスカスヒータにおいて、ハウジング内に発熱室及び放熱室を区画すべく前記ロー
タの外周部を囲むように区画手段を設けると共に、前記
ロータと前記区画手段との間隙の間隔をロータの回転方
向において変化せしめるように、前記ロータ及び区画手
段の少なくとも一方に粘性流体の剪断力を向上させる剪
断向上手段を設けたビスカスヒータ。
【請求項２】前記剪断向上手段は、前記ロータの外周
部及びそれと対向する前記区画手段の内周部の少なくと
も一方において、ロータの回転方向以外の方向に延在し
て形成された凹凸部によって構成される請求項１に記載
のビスカスヒータ。
【請求項３】前記凹凸部は、前記ロータの外周部及び
前記区画手段の内周部の少なくとも一方において、ロー
タの軸線方向に延びる複数の溝を形成することにより構
成される請求項２に記載のビスカスヒータ。
【請求項４】相対向する前記ロータの外周部及び前記
区画手段の内周部の双方に、ロータの軸線方向に延びる
複数の溝を形成すると共に、前記ロータ側の溝の数を前
記区画手段側の溝の数と異ならせてなる請求項３に記載
のビスカスヒータ。
【請求項５】前記ロータは、前後に所定間隔を隔てた
一対の円盤状支持部材と、両円盤状支持部材の外周部に
固着された複数の連結材とを備えてなり、前記ロータの
回転に伴い前記区画手段の内周部と対向しつつそれに沿
って移動する前記複数の連結材が前記剪断向上手段とし
て機能する請求項１に記載のビスカスヒータ。
【請求項６】前記剪断向上手段は、前記ロータの外周
部及びそれと対向する前記区画手段の内周部の少なくと
も一方に散在して形成された複数の窪みによって構成さ
れる請求項１に記載のビスカスヒータ。
【請求項７】前記ロータはその回転軸線からの半径よ
りも軸長の長い円筒状外周部を有している請求項１〜６
のいずれか一項に記載のビスカスヒータ。
【請求項８】前記放熱室は、その内部に螺旋状に設定
された循環流体の循環経路を備えてなる請求項７に記載
のビスカスヒータ。