JPH10236142A - ビスカスヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの駆動軸の回転速度が高速度となって
も発熱量過多となるのを防止することができ、かつ能力
可変機能を有するビスカスヒータを提供する。 【解決手段】 前部及び後部ハウジング31，32間に形成
されたウォータジャケット35内に、中空形状に形成され
た発熱室39ａを構成する第１のロータ39が回転可能に配
設されている。第１のロータ39の外面にフィン47が突設
されている。第２のロータ40は第１のロータ39に内包さ
れるとともに第１のロータ39と相対回転可能に設けられ
ている。発熱室39ａ内には粘性流体が所要量満たされて
いる。第１のロータ39が一体回転可能に支持された駆動
軸36はエンジンにより駆動され、第２のロータ40が一体
回転可能に支持された駆動軸44はモータＭにより駆動さ
れる。駆動軸44は制御装置Ｃにより、両ロータ39，40の
相対回転速度差が必要な剪断発熱量を確保可能な値とな
るように駆動制御される。

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、発熱室内に収容された粘性流
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自動車用補助熱源として使用さ
れ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お
り、例えば、特開平２−２４６８２３号公報にはビスカ
スヒータを備えた車両用暖房装置が開示されている。こ
の暖房装置では、エンジンによって駆動されるウォータ
ポンプの下流側（吐出側）からエンジンの冷却水を取り
出し、車室内用のヒータコア（暖房用熱交換器）を通
し、ポンプの上流側（吸入側）へ戻す暖房用温水回路中
に、ビスカスヒータが挿入されている。そして、温水回
路の水温が設定値以下の場合にビスカスヒータを作動さ
せるようになっている。

【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通しボルトにより締結さ
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。前記ウォータジャケットでは
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。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、駆動軸に
は発熱室内で回動可能なロータが固定されている。発熱
室の内壁面と、ロータの外面とは互いに近接するラビリ
ンス溝を構成し、これら発熱室の壁面とロータの外面と
の隙間にはシリコーンオイル等の粘性流体が介在され
る。ラビリンス溝は、発熱室の内壁面及びロータにそれ
ぞれ複数突設された環状のフィンにより形成されてい
る。

【０００４】このビスカスヒータでは、エンジンの回転
が電磁クラッチを介して駆動軸に伝達されて駆動軸が回
転駆動されると、発熱室内でロータが回動するため、粘
性流体が発熱室の内壁面とロータの外面との間隙で剪断
されて発熱する。そして、その発熱室で発生した熱は、
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室内の暖房に供される。

【０００５】また、実公平７−２２３２６号公報には、
発熱室（摩擦室）と連通する粘性流体回収部を設けると
ともに、粘性流体回収部内で第１及び第２の位置に移動
可能なダイヤフラムを設け、ダイヤフラムの移動により
発熱室内に粘性流体が満たされる状態と、粘性流体が発
熱室内から粘性流体回収部内へ回収される状態とに切り
換え可能としたものが提案されている。そして、発熱が
不要な場合は粘性流体を粘性流体回収部内へ回収するよ
うになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ビスカスヒータの発熱
源となるロータの外面における発熱量は、ロータの回転
速度（角速度）の二乗に比例する。そして、ビスカスヒ
ータの駆動軸にはエンジンの回転が伝達されるため、ロ
ータの回転速度はエンジン回転数の影響を直接受ける構
成となっている。そのため、従来のビスカスヒータでは
エンジンの高速回転時に、発熱室内に存在する粘性流体
が殆ど休むことなく、高温状態で連続して剪断作用を受
ける状態となり、粘性流体の温度がその耐熱限界を超え
る値まで上昇し、粘性流体の劣化が促進される。粘性流
体が劣化するとその粘度が小さくなり、ロータの１回転
当たりの発熱量が低下し、必要な発熱量を確保できず性
能の低下となる。

【０００７】この問題を解決する方法として、高速回転
時に電磁クラッチを切り離してエンジンの回転を駆動軸
に伝達させず、所定回転速度以下のときのみエンジンの
回転を駆動軸に伝達することが考えられる。しかし、電
磁クラッチではオン・オフ制御しかできないため、エン
ジン回転数がビスカスヒータの発熱量過多となる回転数
の前後で頻繁に変化する場合は、電磁クラッチの頻繁な
オン・オフが繰り返され電磁クラッチの耐久性に悪影響
を与えるだけでなく、電磁クラッチのオン、オフ時のシ
ョックで自動車の運転フィーリングが悪くなるという問
題がある。

【０００８】また、オン・オフタイミングを知るためエ
ンジン回転速度センサが必要となり、制御が複雑になる
とともに、センサの故障時には発熱量過多の状態でビス
カスヒータが駆動されるという問題もある。

【０００９】また、実公平７−２２３２６号公報に開示
されたビスカスヒータでは発熱が不要な場合に、発熱室
内の粘性流体を粘性流体回収部に回収することにより、
発熱を停止することはできる。しかし、この装置は発熱
可能な状態と発熱不能な状態とに切り換え可能なだけ
で、エンジンの高速回転時に発熱量を減少させた状態で
発熱を行う機能はない。従って、前記電磁クラッチの場
合と同様に高速回転時に粘性流体を発熱室から回収し、
所定回転速度以下のときのみ粘性流体を発熱室に供給す
ることが考えられる。しかし、エンジン回転数がビスカ
スヒータの発熱量過多となる回転数の前後で頻繁に変化
する場合は、粘性流体の回収供給をそれに追従させるの
が難しいという問題がある。

【００１０】また、前記両従来装置では、ロータの回転
を継続した状態で発熱量を変更する機能（能力可変機
能）は基本的にはない。本発明は前記従来の問題点に鑑
みてなされたものであって、その目的は、ロータを駆動
する駆動軸の回転速度が高速度となっても発熱量過多と
なるのを防止することができ、しかも能力可変機能を有
するビスカスヒータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、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、前
記ハウジングに２個の軸を回転可能に設けるとともに、
各軸にロータを一体回転可能に設け、両ロータが同時に
回転する状態と一方のロータのみが回転する状態とに切
り換え可能に構成した。

【００１２】このビスカスヒータでは、２個のロータが
同時に回転される状態と、一方のロータのみが回転され
る状態とに切り換えられ、エンジンの回転数が同じ状態
であっても粘性流体の剪断発熱量が変更可能となる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記各軸が独立して駆動可能に設けら
れている。この発明では、両ロータの回転状態がそれぞ
れが独立して変更可能なため、発熱量の調整が容易とな
る。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記両ロータは互いに対向する面間に
粘性流体が存在する状態で、かつその間隔が粘性流体の
剪断発熱に適した状態に配設されているこの発明では、
両ロータの互いに対向する面間に存在する粘性流体の剪
断発熱量は、両ロータの相対回転速度差に対応して変化
する。即ち、両ロータが共に回転している状態であって
も、両ロータの回転方向が同じで、同じ回転速度の場合
は、両ロータ間に存在する粘性流体の剪断発熱量は零と
なり、相対速度差が大きいほど剪断発熱量は大きくな
る。従って、両ロータの回転速度が同じであっても、他
両ロータが互いに反対方向に回転する場合は、発熱量は
一方のロータが停止した状態の２倍の量となる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記両ロータのうちの一方にはエンジ
ンの回転が伝達され、他方のロータはモータにより一方
のロータと回転方向が逆方向となるように駆動可能に構
成されている。

【００１６】この発明では、前記両ロータのうちの一方
にはエンジンの回転が伝達され、他方のロータはモータ
により駆動される。他方のロータが一方のロータと回転
方向が逆方向となるように駆動される場合は、各ロータ
の回転速度が小さくても剪断発熱量が大きくなる。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記２個の軸は一方の軸が独立駆動可
能な駆動軸として設けられ、該駆動軸と他方の軸との間
には、駆動軸の回転速度が所定回転速度に達するまでは
該駆動軸の回転をその回転速度に対応して他方の軸に伝
達可能な摩擦伝動手段が設けられている。

【００１８】この発明では、駆動軸の回転速度が所定回
転速度になるまでは、両ロータは駆動軸の回転速度に対
応した回転速度で回転される。所定回転速度に達した後
は、他方のロータの回転速度は所定回転速度以下とな
る。従って、他方のロータの高速回転により粘性流体が
その熱劣化を助長するほど大きな発熱量で剪断発熱を行
うことが回避される。「所定回転速度」とは他方のロー
タによる粘性流体の剪断発熱量が粘性流体の熱劣化を助
長するほど大きくなる速度より低速で予め設定された速
度をいう。この所定回転速度はロータと発熱室との隙
間、使用する粘性流体の粘性係数（粘性抵抗）、ロータ
の外径、ロータの剪断面（発熱室の内壁との間で粘性流
体を剪断するのに寄与する面）の面積等の大きさにより
変更される。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項３又は請
求項４に記載の発明において、前記２個のロータは、放
熱室内で回転可能に設けられるとともに発熱室を構成す
る中空形状に形成された第１のロータと、第１のロータ
に内包されるとともに第１のロータと相対回転可能に設
けられた第２のロータとにより構成されている。

【００２０】この発明では、第１のロータが発熱室を構
成するため、粘性流体を収容するハウジングを別に設け
る必要がない。また、第２のロータは放熱室内で回転す
る第１のロータに内包されているため、両ロータの相対
回転による粘性流体の剪断で発生した熱が効率良く放熱
室に放熱される。

【００２１】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、前記第１のロータの外面にフィンが突
設されている。この発明では、第１のロータの外面に設
けられたフィンが第１のロータの回転に伴って放熱室内
の循環流体を攪拌する。その結果、第１のロータの表面
と接触している循環流体が効率良く入れ替わり、発熱室
内の熱の放熱即ち放熱室内の循環流体への熱交換が効率
良く行われる。

【００２２】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明において、前記フィンは放射状に延びるように形
成されている。この発明では、フィンによる循環流体の
攪拌作用が効率良く行われ、発熱室内の熱の放熱即ち放
熱室内の循環流体への熱交換がより効率良く行われる。

【００２３】請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求
項５のいずれか一項に記載の発明において、前記両ロー
タは筒状に形成され、少なくともその一部がオーバーラ
ップする状態に設けられている。

【００２４】この発明では、筒状に形成された両ロータ
の互いにオーバーラップする状態に設けられた分だけビ
スカスヒータ全体の体格の小型化が可能となる。請求項
１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、
放熱室が前記両ロータの間と、大径のロータの外側を囲
む位置とに設けられている。

【００２５】この発明では、大径のロータはその外側と
内側とを放熱室に囲まれているため、粘性流体の剪断で
発生した熱が効率良く放熱室に放熱される。また、大径
のロータの内側に配設された放熱室は小径のロータと共
有され、小径のロータ専用に放熱室を設ける場合に比較
して構造がコンパクトになる。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（第１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第１の実施の
形態を図１〜図３に従って説明する。

【００２７】図１に示すように、この実施の形態のビス
カスヒータのハウジングは、前部ハウジング１、後部ハ
ウジング２、第１区画部材３及び第２区画部材４を備え
ている。後部ハウジング２は円筒状に形成されるととも
に二重に配置された第１及び第２の収容部２ａ，２ｂを
備え、大径の第１の収容部２ａが小径の第２の収容部２
ｂより長く形成されている。第１区画部材３は円筒状に
形成され、その外周面に螺旋状に延びる一条のリブ３ａ
が突設されている。第２区画部材４は第２の収容部２ｂ
と同じ長さで第２の収容部２ｂより大径の円筒状に形成
されるとともに、その第１端部内側に内径が第２の収容
部２ｂの外径とほぼ等しい円環状のリブ４ａが、第２端
部外側に外径が第１の収容部２ａの内径とほぼ等しい円
環状のフランジ４ｂがそれぞれ形成されている。両区画
部材３，４は熱伝導性に優れた材料（例えば、アルミニ
ウムあるいはアルミニウム系合金）で形成されている。

【００２８】第２区画部材４は第２端部と後部ハウジン
グ２の内端面との間にガスケット５が介装された状態で
両収容部２ａ，２ｂ間に嵌挿され、第１端部にはリング
６が第２の収容部２ｂの先端面及び第２区画部材４の第
１端面に当接するガスケット７を介してボルト８により
締めつけ固定されている。第１区画部材３は第１端部が
第１の収容部２ａの先端と同じ位置に配置されるととも
に前部ハウジング１との間にガスケット９が介在され、
第２端部と第２区画部材４のフランジ４ｂの前端との間
にガスケット１０が介在された状態で第１の収容部２ａ
内に収容されている。そして、前部ハウジング１及び後
部ハウジング２が、後部ハウジング２に形成された四角
形状の本体部２ｃを貫通して前部ハウジング１に螺着さ
れた複数本のボルト１１（この実施の形態では４本）に
より締結されることにより、ハウジング内に放熱室が気
密（水密）状態に区画形成されている。

【００２９】第１の収容部２ａの内側と、第１区画部材
３の外側との間には放熱室としての第１のウォータジャ
ケット１２が、第２区画部材４の内側と、第２の収容部
２ｂの外側との間には放熱室としての第２のウォータジ
ャケット１３がそれぞれ形成されている。両ウォータジ
ャケット１２，１３は第２区画部材４のフランジ４ｂに
形成された連通孔４ｃを介して連通されている。

【００３０】図１に示すように、後部ハウジング２の本
体部後端側には車両の暖房回路（図示略）から循環流体
としての循環水を第２のウォータジャケット１３に取り
入れる入水ポート１４ａが設けられ、後部ハウジング２
の外周部前端側には第１のウォータジャケット１２から
前記暖房回路へ循環水を送り出す出水ポート１４ｂが設
けられている。また、第２区画部材４の内周面には図３
に示すように第２区画部材４の長手方向と並行に延びる
複数のガイド凸状４ｄが千鳥状に形成されるとともに、
入水ポート１４ａと連通孔４ｃとに挟まれた位置に１本
の区画凸状４ｅが形成されている。そして、入水ポート
１４ａから第２のウォータジャケット１３内に導入され
た循環水がガイド凸状４ｄに案内されてウォータジャケ
ット１３内を順次通過した後、第１のウォータジャケッ
ト１２内に連通孔４ｃを経て導入されるようになってい
る。

【００３１】前部ハウジング１には軸孔１ａ及び支持筒
部１ｂが形成され、軸としての第１の駆動軸１５がシー
ル機能付きの軸受装置１６を介して前部ハウジング１に
回動可能に支持されている。後部ハウジング２には軸孔
２ｄ及び支持筒部２ｅが形成され、軸としての第２の駆
動軸１７がシール機能付きの軸受装置１８を介して後部
ハウジング２に回動可能に支持されている。これによ
り、ハウジング内に両駆動軸１５，１７の第１端部を収
納しつつ、気密な内部空間を形成している。各駆動軸１
５，１７上には第１のロータ１９及び第２のロータ２０
がそれぞれ一体回転可能に設けられている。両ロータ１
９，２０はアルミニウム合金で形成されている。

【００３２】第１のロータ１９は有底円筒状に形成さ
れ、筒部が第１区画部材３の内面と第２区画部材４の外
面との間に遊挿され、かつ底部（側壁）の中心に第１の
駆動軸１５の第１端部が圧入固定された状態で第１の駆
動軸１５に一体回転可能に支持されている。第１区画部
材３の内面と第１のロータ１９の外面との間及び第２区
画部材４の外面と第１のロータ１９の内面との間には、
それぞれ微少なクリアランス（間隙）が形成されてい
る。第２のロータ２０は有底円筒状に形成され、筒部が
第２収容部２ｂの内側に位置し、かつ底部（側壁）の中
心に第２の駆動軸１７の第１端部が圧入固定された状態
で第２の駆動軸１７に一体回転可能に支持されている。
第２の収容部２ｂの内面と第２のロータ２０の外面との
間には微少なクリアランスが形成されている。また、第
１のロータ１９の外端面と前部ハウジング１の内端面と
の間、第１のロータ１９の内端面とリング６の外端面と
の間、第２のロータ２０の先端と第１のロータ１９の内
端面との間及び第２のロータ２０の基端面外縁部との間
にも微少なクリアランスが形成されている。前記各クリ
アランスが発熱室２１を構成する。クリアランスの大き
さは、発熱室２１内に存在する粘性流体に剪断作用を効
率良く与えることができる所定の大きさ（例えば、０．
１〜０．５ｍｍ）となるように設定されている。また、
第２のロータ２０の内側には貯留室２２が形成されてい
る。そして、発熱室２１及び貯留室２２内に粘性流体と
してのシリコーンオイル（図示せず）が所要量収容され
ている。

【００３３】シリコーンオイルの量は発熱室２１の容積
Ｖ１及び貯留室２２の容積Ｖ２の和（Ｖ１＋Ｖ２）より
少なく、かつ前記和の５０％以上となる量が収容されて
いる。また、第１のロータ１９の側壁には複数の連通孔
２３（図１では１つのみ図示）が、駆動軸１５を中心と
して等角度間隔で形成され、第１のロータ１９がどの様
な位置にあっても少なくとも１個の連通孔２３を介し
て、第１のロータ１９の外面が貯留室２２の下部と連通
状態を保持するように構成されている。例えば、連通孔
２３の数が二つの場合にはそれらは１８０度の角度間隔
で配置され、連通孔２３の数が四つの場合にはそれらは
９０度の角度間隔で配置されている。

【００３４】支持筒部１ｂの近傍には、第１の駆動軸１
５に外部駆動源としてのエンジン（図示せず）の回転を
伝達する電磁クラッチ２４が設けられている。電磁クラ
ッチ２４は、アンギュラベアリング２５を介して支持筒
部１ｂ上に回転可能に支持されたプーリ２６と、第１の
駆動軸１５の第２端部に止着された支持リング２７上に
スライド可能に設けられた円板形状のクラッチ板２８と
を備えている。クラッチ板２８の背面側には、板ばね２
９が配設されている。板ばね２９は、その略中央部にお
いて支持リング２７に固定されるとともに、その外端部
はクラッチ板２８の外周部に対しリベット等で連結され
ている。クラッチ板２８の正面は、プーリ２６の側端面
２６ａと対向しており、プーリ２６の端面２６ａがもう
一つのクラッチ板としての役目を果たす。プーリ２６
は、ベルトを介して車両のエンジン（いずれも図示せ
ず）に作動連結される。また、前部ハウジング１には環
状のソレノイドコイル３０が支持されている。ソレノイ
ドコイル３０は、プーリ２６の外周部とアンギュラベア
リング２５との間においてプーリ２６内に入り込むよう
に配置されており、プーリ２６の端面２６ａを介してク
ラッチ板２８に電磁力（吸引力）を及ぼす。

【００３５】第２の駆動軸１７はエンジンと別の駆動
源、この実施例ではモータＭの出力軸Ｍａに連結される
ようになっている。モータＭは後部ハウジング２の支持
筒部２ｅに固定されている。モータＭは変速可能に構成
されている。モータＭは制御手段としての制御装置Ｃか
ら指令により変速制御されるようになっている。制御装
置Ｃはエンジンの回転速度検出センサ、外気温を検出す
る温度センサ及び循環水温を検出する温度センサ（いず
れも図示せず）の検出信号に基づいてモータＭの回転速
度を設定するようになっている。

【００３６】制御装置Ｃには外気温及び循環水温とビス
カスヒータに必要な剪断発熱量との関係を示すマップ
と、エンジンの回転速度と第１のロータ１９の剪断発熱
量との関係を示すマップと、モータＭの回転速度と第２
のロータ２０の剪断発熱量との関係を示すマップとが記
憶された記憶装置（図示せず）を備えている。そして、
制御装置Ｃは外気温、循環水温及びエンジン回転速度か
らモータＭの必要回転速度を前記マップから求めて（演
算して）、その回転速度となるようにモータＭを制御す
る。なお、第１のロータ１９及びプーリ２６の径は、エ
ンジンが最高回転速度で駆動された状態においても剪断
発熱量が発熱室２１内のシリコーンオイルの熱劣化を助
長するほど大きくならないように設定されている。

【００３７】次に前記のように構成されたビスカスヒー
タの作用を説明する。ビスカスヒータは入水ポート１４
ａ及び出水ポート１４ｂが車両の暖房回路に接続され、
プーリ２６がエンジンのクランクシャフトにベルト（い
ずれも図示せず）を介して作動連結された状態で使用さ
れる。エンジンが駆動されると、ベルトを介してプーリ
２６にエンジンの回転力が伝達される。この状態で電磁
クラッチ２４のソレノイドコイル３０が励磁されと、そ
の電磁力によりクラッチ板２８が板ばね２９のばね力に
抗してプーリ２６の端面２６ａに吸引接合される。そし
て、クラッチ板２８とプーリ２６との接合により、プー
リ２６の回転がクラッチ板２８及び支持リング２７を介
して第１の駆動軸１５に伝達される。駆動軸１５の回転
速度はエンジンの回転速度に対応して増減される。

【００３８】また、エンジンが駆動されると、入水ポー
ト１４ａから第２のウォータジャケット１３に循環流体
としての循環水が導入される。第２のウォータジャケッ
ト１３に導入された循環水はガイド凸条４ｄ及び区画凸
条４ｅの作用により第２のウォータジャケット１３内を
流れた後、連通孔４ｃを経て第１のウォータジャケット
１２内に導入される。そして、第１のウォータジャケッ
ト１２内に導入された循環水はリブ３ａの作用により第
１のウォータジャケット１２内を螺旋状に流れた後、出
水ポート１４ｂを経て外部の暖房回路に排出される。

【００３９】発熱室２１及び貯留室２２内にはその全容
積を満たす量より少ない量のシリコーンオイルが収容さ
れているため、ビスカスヒータの運転が停止された状態
においては、発熱室２１内のシリコーンオイルの一部が
貯留室２２内に回収されて発熱室２１の上側に空間が存
在する状態となっている場合がある。

【００４０】しかし、第１の駆動軸１５と一体的に第１
のロータ１９が回転すると、発熱室２１の下側に存在し
たシリコーンオイルが第１のロータ１９の回転に伴って
その伸長粘性により上側に移動する。また、貯留室２２
内のシリコーンオイルは発熱室２１のうち、第１のロー
タ１９の内端面と第２のロータ２０の先端及びリング６
の端面の下部と対応する部分を介して順次発熱室２１の
第１のロータ１９の筒部と対応する部分に供給されると
ともに、遠心力により外周側へと移動して第１のロータ
１９の筒部と対応する部分全体に行き渡る。この第１の
ロータ１９の回転状態により、発熱室２１内のシリコー
ンオイルが剪断されて流体摩擦により発熱する。この熱
は両ウォータジャケット１２，１３内の循環水に熱交換
され、加熱された循環水が暖房回路（図示略）を介して
車室内の暖房に供される。なお、第１のロータ１９の外
端面のクリアランス領域では、粘性流体に特有のワイセ
ンベルク効果により、駆動軸１５の回転によって回転中
心側へシリコーンオイルが移動する状態となり、回転中
心側へ移動したシリコーンオイルが連通孔２３を介して
貯留室２２内に回収される。

【００４１】また、制御装置Ｃは外気温及び循環水温に
基づいてビスカスヒータに必要な剪断発熱量を演算し、
第１のロータ１９だけで必要な剪断発熱量が確保できる
か否かを判断する。そして、必要な剪断発熱量が確保で
きない場合は、不足量を第２のロータ２０によるシリコ
ーンオイルの剪断発熱量で確保するため、モータＭを駆
動させる。モータＭは制御装置Ｃからの指令により、エ
ンジンの回転速度、循環水温及び外気温に対応した所定
の回転速度で駆動される。

【００４２】そして、第２のロータ２０の回転により、
貯留室２２内のシリコーンオイルは貯留室２２の内周面
に貼り付いた状態となり、第２のロータ２０と対応する
発熱室２１内にもシリコーンオイルが行き渡った状態と
なる。第２のロータの回転に伴って第２のロータ２０と
第２の収容部２ｂとの間のシリコーンオイルも剪断発熱
し、この熱は第２のウォータジャケット１３内の循環水
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。

【００４３】この実施の形態では以下の効果を有する。 （イ） ハウジング内に２個のロータ１９，２０が設け
られ、一方のロータ１９のみが回転する状態と、両ロー
タ１９，２０が同時に回転する状態とに切り換え可能な
ため、ビスカスヒータの発熱量（能力）が変更可能とな
る。

【００４４】（ロ） 各ロータ１９，２０が固定された
駆動軸１５，１７がそれぞれ独立して駆動可能なため、
発熱量の調整が容易となる。 （ハ） エンジンが最高回転速度で回転する場合におい
て、第１のロータ１９の発熱量が、シリコーンオイルの
熱劣化を助長するほどシリコーンオイルを加熱する大き
な発熱量とならないように構成されているため、シリコ
ーンオイルの熱劣化が防止される。

【００４５】（ニ） 両ロータ１９，２０が筒状に形成
され、そのほぼ全体がオーバーラップする状態に設けら
れているため、大径のロータ（第１のロータ１９）の内
側に小径のロータ（第２のロータ２０）の収容部を確保
でき、ビスカスヒータ全体の体格の小型化が可能とな
る。

【００４６】（ホ） ウォータジャケット１２，１３が
第１のロータ１９の外側及び内側に設けられ、第１のロ
ータ１９の回転によるシリコーンオイルの剪断で発生し
た熱が効率よくウォータジャケット１２，１３に放熱さ
れる。また、両区画部材３，４が熱伝導率の良い材質で
形成されているため、発熱室２１で発生した熱が効率良
くウォータジャケット１２，１３の循環水に伝達され
る。

【００４７】（ヘ） 第１のロータ１９の内側に配設さ
れたウォータジャケット１３が、第２のロータ２０の回
転によるシリコーンオイルの剪断で発生した熱の放熱の
ために共用され、第２のロータ２０専用に放熱室を設け
る場合に比較してビスカスヒータの構造がコンパクトに
なるとともに、構造も簡単になる。

【００４８】（ト） ウォータジャケット１２，１３内
に導入された循環水がウォータジャケット１２，１３内
に設けられたリブ３ａ又はガイド凸条４ｄに案内され
て、ウォータジャケット１２，１３内全域を通った後に
ウォータジャケットから排出される。従って、ウォータ
ジャケット１２，１３内で循環水の流路の短絡や滞留の
発生が防止され、発熱室２１からウォータジャケット１
２，１３の循環水への熱交換が効率良く行われる。ま
た、リブ３ａ又はガイド凸条４ｄが発熱室２１側からウ
ォータジャケット１２，１３内に突出するように形成さ
れているため、ウォータジャケット１２，１３内の循環
水と発熱室２１の周囲の壁面との接触面積が増大し、熱
交換効率が向上する。

【００４９】（チ） 発熱室２１に連通する貯留室２２
に貯留されたシリコーンオイル（粘性流体）と、発熱室
２１内のシリコーンオイルとがビスカスヒータの駆動及
び運転停止に伴って順次置換される。従って、同じ粘性
流体が長時間連続して剪断作用を受けることが防止され
ることにより、シリコーンオイルの劣化がより起こり難
くなる。また、剪断作用に供されるシリコーンオイルの
絶対量を多く確保することができる。従って、シリコー
ンオイルの全量が完全に劣化するまでには相当の時間を
要するので、シリコーンオイルの交換時期を相当程度遅
らせることができ、メンテナンスの容易なビスカスヒー
タとすることができる。

【００５０】（リ） 貯留室２２が第２のロータ２０の
内側に設けられているため、空間利用に無駄がなく、ビ
スカスヒータのコンパクト化に有利となる。 （ヌ） エンジンの回転が電磁クラッチ２４を介して第
１の駆動軸１５に伝達される構成のため、剪断発熱が不
要な場合は電磁クラッチ２４をオフとすることにより、
無駄な動力消費が防止できる。

【００５１】（ル） 制御装置Ｃは外気温及び循環水温
に基づいて必要な剪断発熱量を演算し、必要な量の剪断
発熱量を確保できる速度でモータＭを駆動制御するた
め、必要以上に剪断発熱を行うことが回避され、無駄な
動力消費が少なくなるとともにシリコーンオイルの寿命
が延びる。

【００５２】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図４〜図６に従って説明する。図４に示すように、
前部ハウジング３１及び後部ハウジング３２は、前部ハ
ウジング３１に設けられた凹部３１ａの開放端を後部ハ
ウジング３２が閉塞する状態で、複数本のボルト３３
（図４では２本のみ図示）によって締結されている。後
部ハウジング３２は筒状部３２ａが凹部３１ａに嵌挿さ
れ、両ハウジング３１，３２間にシールのためのＯリン
グ３４が介装された状態で前部ハウジング３１に固定さ
れている。両ハウジング３１，３２間に放熱室としての
ウォータジャケット３５が構成されている。

【００５３】後部ハウジング３２に形成された支持筒部
３２ｂには第１の駆動軸３６がその中間部において、軸
受装置３７，３８を介して回動可能に支持されている。
両軸受装置３７，３８には軸封機能付きの軸受装置が使
用されている。第１の駆動軸３６の先端部（図４の左端
部）には、ウォータジャケット３５内において回転可能
に第１のロータ３９が一体回転可能に固定されている。
第１のロータ３９は第２のロータ４０を内包するととも
に粘性流体を収容可能に中空形状に形成され、第１のロ
ータ３９の内部が発熱室３９ａを構成している。第１の
ロータ３９はほぼ円盤状の第１区画プレート４１ａ及び
第２区画プレート４１ｂを締付け手段としての複数の小
ネジ４２で締結して組み付けられている。両区画プレー
ト４１ａ，４１ｂ間にシール部材としてのガスケット４
３が介装されている。第１区画プレート４１ａの中心部
に第１の駆動軸３６が圧入固定されている。両区画プレ
ート４１ａ，４１ｂは、熱伝導性に優れた材料（例え
ば、アルミニウムあるいはアルミニウム系合金）で形成
されている。

【００５４】第１のロータ３９内には第２のロータ４０
が第１のロータ３９と相対回転可能に収容されている。
第２のロータ４０は円板状に形成されている。第２のロ
ータ４０には孔４０ａが複数形成されている。第２のロ
ータ４０は第２の駆動軸４４に一体回転可能に固定され
ている。第２の駆動軸４４は前部ハウジング３１に形成
された支持筒部３１ｂに軸受装置４５を介して回動可能
に支持され、その第１端部が第２のロータ４０の中心部
に圧入固定されている。

【００５５】第２の駆動軸４４と第１のロータ３９との
間には、外輪が第２区画プレートに圧入されるとともに
内輪が第２の駆動軸４４に圧入された状態で軸受装置４
６が介装されている。これにより、第１のロータ３９内
に第２の駆動軸４４の後端部（第１端部）を収納しつ
つ、第１のロータ３９内を気密（液密）な内部空間とし
ている。軸受装置４６の外輪は前部ハウジング３１に対
して相対回転可能な状態に配設されている。両軸受装置
４５，４６にはシール機能付きの軸受装置が使用されて
いる。第１のロータ３９内即ち発熱室３９ａには粘性流
体としてシリコーンオイルが所要量満たされている（図
示せず）。第１のロータ３９の内面と第２のロータ４０
の壁面との隙間は、粘性流体の剪断発熱に有効な大き
さ、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度に設定されている。

【００５６】第１のロータ３９の外面には多数のフィン
４７が突設されている。図５に示すように、フィン４７
は円弧状に形成され、径の異なる同心円上に位置するよ
うに複数列（この実施の形態では２列）に設けられてい
る。また、前部ハウジング３１の外周部には、車両内に
設けられた暖房回路（図示略）からウォータジャケット
３５内に循環水を取り入れる入水ポート４８と、ウォー
タジャケット３５から循環水を暖房回路に送り出す出水
ポート４９とが形成されている。両ポート４８，４９は
ほぼ１８０度位相がずれた位置に突設されている。

【００５７】後部ハウジング３２の支持筒部３２ｂの外
周面には、第１の駆動軸３６にエンジン（図示せず）の
回転を伝達するプーリ５０が軸受装置５１を介して回動
可能に支持され、プーリ５０は第１の駆動軸３６の後端
部にボルト５２を介して一体回転可能に固定されてい
る。

【００５８】前部ハウジング１の支持筒部３１ｂには、
モータＭがブラケット５３を介して固定されている。第
２の駆動軸４４はモータＭの出力軸Ｍａに継手５４を介
して一体回転可能に連結されるようになっている。モー
タＭは正逆回転駆動可能かつ変速可能に構成され、制御
手段としての制御装置Ｃから指令により変速制御される
ようになっている。制御装置Ｃには外気温及び循環水温
とビスカスヒータに必要な剪断発熱量との関係を示すマ
ップと、第１及び第２のロータ３９，４０の回転速度差
と剪断発熱量との関係を示すマップと、粘性流体の熱劣
化を助長する剪断発熱量とが記憶された記憶装置（図示
せず）を備えている。制御装置Ｃは外気温を検出する温
度センサ及び循環水温を検出する温度センサ（いずれも
図示せず）の検出信号に基づいて必要な剪断発熱量を演
算する。そして、制御装置Ｃはその剪断発熱量を確保す
ることが可能な両ロータ３９，４０の回転速度差を演算
し、その値とエンジンの回転速度検出センサの検出信号
とに基づいてモータＭの回転方向及び回転速度を設定す
るようになっている。なお、制御装置Ｃは両ロータ３
９，４０の回転速度差が、粘性流体の熱劣化を助長する
剪断発熱量となる値未満となるようにモータＭを駆動制
御する。

【００５９】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。ビスカスヒータは入水ポート４８及び出水ポ
ート４９が車両の暖房回路（図示せず）に接続された状
態でエンジンルーム内に配設されて使用される。エンジ
ンが駆動されるとベルト及びプーリ５０を介して第１の
駆動軸３６が駆動され、第１の駆動軸３６の回転速度は
エンジンの回転速度に対応して増減される。

【００６０】第１のロータ３９は第１の駆動軸３６と一
体的に回転される。第２のロータ４０はモータＭの駆動
により第１のロータ３９と同方向あるいは逆方向に回転
される。両ロータ３９，４０間に存在する粘性流体は両
ロータ３９，４０の相対回転に伴って剪断されて流体摩
擦により発熱し、その発熱量は両ロータ３９，４０の相
対回転速度差に対応して増減し、相対回転速度差が大き
いほど剪断発熱量が大きくなる。発生した熱は、第１の
ロータ３９を介してウォータジャケット３５内の循環水
に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路（図示略）
を介して車室内の暖房に供される。

【００６１】制御装置Ｃは外気温及び循環水温に基づい
てビスカスヒータに必要な剪断発熱量を演算し、必要な
剪断発熱量を確保するための両ロータ３９，４０の回転
速度差を演算する。そして、その値と回転速度検出セン
サの検出信号とから第２のロータ４０の回転速度及び回
転方向を演算し、その回転速度及び回転方向となるよう
にモータＭを駆動させる。但し、必要な回転速度差が粘
性流体の熱劣化を助長する剪断発熱量となる値の場合
は、その値より小さな回転速度差でかつできるだけ大き
な回転速度差となるようにモータＭを駆動させる。

【００６２】即ち、第１のロータ３９の回転速度が前記
演算された回転速度差と同じ場合は、制御装置Ｃはモー
タＭを駆動させず、第２のロータ４０は停止状態に保持
される。第１のロータ３９の回転速度が前記演算された
回転速度差より大きな場合は、制御装置Ｃは第２のロー
タ４０を第１のロータ３９と同方向に回転させるように
モータＭを駆動させ、両ロータ３９，４０はその相対回
転速度差が所定の値となるように駆動される。また、第
１のロータ３９の回転速度が前記演算された回転速度差
より小さな場合は、制御装置Ｃは第２のロータ４０を第
１のロータ３９と逆方向に回転させるようにモータＭを
駆動させ、両ロータ３９，４０はその相対回転速度差が
所定の値となるように駆動される。

【００６３】図６は発熱室３９ａ内の熱がウォータジャ
ケット３５内の循環水に伝達されるときの簡易モデルを
示す模式図である。第２のロータ４０の表面温度をＴ1
、第１のロータ３９の発熱室３９ａ側表面温度をＴ3
f、第１のロータ３９のウォータジャケット３５側表面
温度をＴ3r、ウォータジャケット３５内の水温をＴ4 、
粘性流体の熱伝達率をｈ1 、水の熱伝達率をｈ2 、第１
のロータ３９の熱伝導率をｋ、第１のロータ３９の厚み
をΔｘ、伝熱面積をＡとすると、熱流量ｑは（１）〜
（３）式で表される。

【００６４】ｑ＝ｈ1 Ａ（Ｔ1 −Ｔ3f）…（１） ｑ＝（ｋＡ／Δｘ)(Ｔ3f−Ｔ3r）…（２） ｑ＝ｈ2 Ａ（Ｔ3r−Ｔ4 ）…（３） （１）〜（３）式より（４）式が導かれる。

【００６５】 ｑ＝（Ｔ1 −Ｔ4 Ａ／｛（１／ｈ1)＋（Δｘ／ｋ）＋（１／ｈ2)｝…（４） ここで、両ロータ３９，４０の相対回転速度差が同じ状
態、即ち剪断発熱量が同じ状態において、従来装置のよ
うに発熱室３９ａとウォータジャケット３５とを区画す
る壁（第１のロータ３９）が固定の状態と、この実施の
形態のように第１のロータ３９が回転する場合とを比較
する。（４）式においてＴ1 、Ｔ4 、ｋ、Δｘ、Ａ及び
ｈ1 の値は第１のロータ３９の回転の有無に拘らず同じ
であり、分子の値は両者とも同じとなる。しかし、第１
のロータ３９が回転する場合はウォータジャケット３５
内の水が攪拌されるため水の熱伝導率ｈ2 が大きくな
る。その結果、第１のロータ３９が固定の場合の（４）
式のｑの値ｑ1 と、第１のロータ３９が回転する場合の
（４）式のｑの値ｑ2 とを比較するとｑ2 ＞ｑ1 とな
る。即ち、発熱室３９ａを囲むウォータジャケット３５
内の循環水の熱伝達率が大きくなると、粘性流体の剪断
で発生した熱のウォータジャケット３５への放熱効率が
良くなる。

【００６６】この実施の形態では第１の実施の形態の効
果のうち、（イ）、（ロ）及び（ル）の効果を有する他
に、以下の効果を有する。 （ヲ） 両ロータ３９，４０の互いに対向する面間に存
在する粘性流体の剪断により発生する熱でウォータジャ
ケット３５内の循環水が加熱され、発熱量が両ロータ３
９，４０の相対回転速度差に対応して変化する。従っ
て、第２のロータ４０の回転速度及び回転方向を制御す
ることにより、必要な量の剪断発熱量を得ることがで
き、粘性流体の剪断発熱量が必要以上に大きくなること
が防止され、粘性流体の寿命が延びる。

【００６７】（ワ） 第２のロータ４０を第１のロータ
３９と逆方向に回転させることにより、各ロータ３９，
４０個々の回転速度が小さくても相対回転速度差を大き
くすることができる。従って、両ロータ３９，４０の最
高回転速度を小さく設定しても必要な剪断発熱量を確保
することができ、両ロータ３９，４０を支持する軸受装
置３７，４６及びプーリ５０を支持する軸受装置５１の
寿命を長くできる。

【００６８】（カ） 第１のロータ３９が発熱室３９ａ
を構成するため、粘性流体を収容するハウジングを別に
設ける必要がない。従って、部品点数が減少するととも
にコンパクト化が容易になる。

【００６９】（ヨ） ウォータジャケット３５内の循環
水と接触する第１のロータ３９が回転されるため、第１
のロータ３９の回転によりウォータジャケット３５内の
循環水が攪拌されて循環水の熱伝達率が大きくなり、単
位時間における発熱室３９ａ側からウォータジャケット
３５への放熱が効率良く行われる。また、第１のロータ
３９の外面と接触している循環水が絶えず交換されて第
１のロータ３９内の粘性流体の熱が効率よくウォータジ
ャケット３５内の循環水に熱交換される。従って、発熱
室３９ａ内の粘性流体の温度上昇が抑制され、粘性流体
の寿命が長くなる。

【００７０】（タ） 第１のロータ３９の外面にフィン
４７が突設されているため、循環水と接触する第１のロ
ータ３９の表面積が大きくなり、第１のロータ３９から
循環水への熱交換が効率良く行われる。また、第１のロ
ータ３９の回転に伴ってフィン４７が一体的に回転する
ことにより、ウォータジャケット３５内の循環流体の攪
拌が効率よく行われて第１のロータ３９の表面と接触し
ている循環流体が効率良く入れ替わり、第１のロータ３
９から循環水への熱交換がより効率良く行われる。

【００７１】（レ） 両区画プレート４１ａ，４１ｂが
熱伝導率の良い材質（アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金）で形成されているため、粘性流体から発生した
熱が効率良くウォータジャケット３５内の循環水に伝達
される。

【００７２】（ソ） 制御装置Ｃは両ロータ３９，４０
の相対回転速度差を、粘性流体の剪断発熱量がシリコー
ンオイルの熱劣化を助長するほど大きくならないように
制御するため、シリコーンオイルの熱劣化が防止され
る。

【００７３】（ツ） エンジンの回転中、第１のロータ
３９は常に回転されるが、剪断発熱が不要な場合は、第
２のロータ４０を第１のロータ３９と同方向に同速度で
回転させることにより剪断発熱を実質零とすることがで
きる。

【００７４】（ネ） 第２のロータ４０が停止した状態
であれば第１のロータ３９の回転による剪断発熱量が粘
性流体をその熱劣化を助長する温度まで加熱させる回転
速度でエンジンが長時間回転されても、第２のロータ４
０を第１のロータ３９と同方向に回転させることによ
り、粘性流体の過剰発熱を確実に防止できる。また、電
磁クラッチを設けなくても剪断発熱量を実質零にするこ
とができ、電磁クラッチの配設位置を確保する必要がな
い。

【００７５】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態を図７に従って説明する。この実施の形態では同じ回
転速度における剪断発熱量が大きな側のロータを、剪断
発熱量の小さなロータ側から摩擦伝動手段を介して駆動
する点が第１の実施の形態と大きく異なっている。即
ち、第１の実施の形態の構成において、第２の駆動軸１
７を電磁クラッチ２４を介してエンジンで駆動し、第１
の駆動軸１５に代えて第１のロータ１９と一体に回転す
る支軸５５を設け、支軸５５を摩擦伝動手段を介して第
２の駆動軸１７により駆動する点が第１の実施の形態と
大きく異なっている。また、モータＭが存在せず、制御
装置Ｃによる発熱量の制御（調整）は行われない点と、
貯留室２２を設けずに、第１のロータ１９と第２のロー
タ２０との間にシール機能付きの軸受装置５６が設けら
れている点も第１の実施の形態と異なっている。その他
の構成は基本的に同じであり、同一部分は同一符号を付
して詳しい説明を省略する。

【００７６】一方の軸としての第２の駆動軸１７と他方
の軸としての支軸５５との間に、支軸５５の回転速度が
所定回転速度に達するまでは支軸５５の回転を第２の駆
動軸１７の回転速度に対応して支軸５５に伝達可能な摩
擦伝動手段が設けられている。摩擦伝動手段はクラッチ
スプリングとして機能するコイルばね５７により構成さ
れている。コイルばね５７は、その第１端部が第２の駆
動軸１７に固定され、かつ第２の駆動軸１７及び支軸５
５の外周面にその内面が当接する状態で巻装されてい
る。この実施の形態ではコイルばね５７は第１のロータ
１９に対する最大伝達トルクが、第１のロータ１９の所
定高速回転時において第１のロータ１９に作用する粘性
流体の摩擦トルクとほぼ等しく形成されている。

【００７７】「所定回転速度」とは第１のロータ１９に
よる粘性流体の剪断発熱量が粘性流体の熱劣化を助長す
るほど大きくなる速度より低速の予め設定された速度を
いう。この所定回転速度は第１のロータ１９と発熱室内
壁面との隙間、使用する粘性流体の粘性係数（粘性抵
抗）、第１のロータ１９の外径、第１のロータ１９の剪
断面（発熱室の内壁との間で粘性流体を剪断するのに寄
与する面）の面積等の大きさにより変更される。

【００７８】この発明では、支軸５５が所定回転速度に
達するまでは、支軸５５はコイルばね５７を介して第２
の駆動軸１７とほぼ一体的に駆動される。所定回転速度
を超えた状態においては、コイルばね５７と支軸５５と
の間に滑りが発生し、第２の駆動軸１７の回転速度がそ
れより上昇しても第１のロータ１９の回転速度は一定と
なって第１のロータ１９による剪断発熱量は一定に保持
される。従って、エンジンが長時間高速で回転されても
第１のロータ１９は粘性流体の過熱状態を招かない一定
速度で回転され、粘性流体の発熱が確保されて第２の駆
動軸１７の回転力が暖房に有効に利用できる。

【００７９】この実施の形態では第１の実施の形態の
（イ）、（ハ）〜（ト）及び（ヌ）の効果を有する他
に、以下の効果を有する。 （ナ） 両ロータ１９，２０がエンジンを駆動源として
駆動され、制御装置ＣによるモータＭの制御が不要なた
め、制御装置Ｃによる制御が簡単になる。また、モータ
Ｍがないため、バッテリの電力消費量が少なくなるとと
もに、ビスカスヒータ全体がコンパクトになる。

【００８０】（ラ） 摩擦伝動手段としてコイルばね５
７（クラッチスプリング）が使用されているため、摩擦
伝動手段の構成が簡単になる。 （ム） コイルばね５７は支軸５５に対する最大伝達ト
ルクが、第２の駆動軸１７の所定高速回転時において第
１のロータ１９に作用する粘性流体の摩擦トルクとほぼ
等しく形成されている。従って、支軸５５の回転力が、
発熱過多とならない範囲で最も有効に第１のロータ１９
による粘性流体の剪断発熱に利用される。

【００８１】（第４の実施の形態）次に第４の実施の形
態を図８に従って説明する。この実施の形態では第１の
実施の形態の構成において、第２のウォータジャケット
１３を設けずに第１のロータ１９の内面と近接する状態
で第２のロータ２０を設けた点が大きく異なっている。
従って、第２区画部材４及び第２の収容部２ｂと、それ
らの関連部品とが省略されている。また、入水ポート１
４ａは第１の収容部２ａの外周部に設けられている。モ
ータＭは正逆回転駆動可能かつ変速可能に構成され、制
御手段としての制御装置Ｃから指令により変速制御され
るようになっている。制御装置Ｃは第２の実施の形態と
同様に構成されている。その他の構成は第１の実施の形
態と同じであり、同一部分は同一符号を付して詳しい説
明を省略する。

【００８２】制御装置Ｃは外気温及び循環水温に基づい
てビスカスヒータに必要な剪断発熱量を演算し、必要な
剪断発熱量を確保するための両ロータ１９，２０の回転
速度差を演算する。そして、その値と回転速度検出セン
サの検出信号とから第２のロータ２０の回転速度及び回
転方向を演算し、その回転速度及び回転方向となるよう
にモータＭを駆動させる。但し、必要な回転速度差が粘
性流体の熱劣化を助長する剪断発熱量となる値の場合
は、その値より小さな回転速度差でかつできるだけ大き
な回転速度差となるようにモータＭを駆動させる。

【００８３】従って、この実施の形態では第１の実施の
形態の効果のうち、（イ）〜（ニ）及び（チ）〜（ル）
の効果を有する他に、第２の実施の形態の効果のうち、
（ヲ）、（ワ）及び（ソ）〜（ネ）と同様な効果を有す
る。但し、両ロータ３９，４０は両ロータ１９，２０に
置き換えられ、軸受装置３７，４６及び軸受装置５１は
軸受装置１６，１８及びアンギュラベアリング２５に置
き換えられる。

【００８４】なお、実施の形態は前記各実施の形態に限
定されるものではなく、例えば次のようにしてもよい。 ○ 第１及び第４の実施の形態において小径のロータ
（第２のロータ２０）をエンジンで駆動し、大径のロー
タ（第１のロータ１９）をモータＭで駆動する構成とし
てもよい。また、第２の実施の形態において、第１のロ
ータ３９に内包される第２のロータ４０をエンジンで駆
動し、第１のロータ３９をモータＭで駆動する構成とし
てもよい。いずれの場合も剪断発熱量は同等となる。し
かし、第２の実施の形態においてはエンジンで駆動され
るロータの方が一般に回転速度が大きいため、第１のロ
ータ３９をエンジンで駆動する構成の方がウォータジャ
ケット３５内の循環水の攪拌が良好に行われ、剪断で発
生した熱のウォータジャケット３５への放熱が良好に行
われる。

【００８５】○ 第１のロータ３９の外周面に形成する
フィン４７を（放射方向）半径方向に延びる形状とす
る。フィン４７は直線状のものに限らず円弧状や波状あ
るいはジグザグ状に形成してもよい。この場合、第１の
ロータ３９の回転時にフィン４７による循環流体の攪拌
作用がより効率良く行われ、発熱室３９ａ内の熱の放熱
即ちウォータジャケット３５（放熱室）内の循環流体へ
の熱交換がより効率良く行われる。

【００８６】○ また、第１のロータ３９の外面のフィ
ン４７を省略したり、攪拌作用の小さな突起を多数設け
てもよい。 ○ 前部ハウジング１と第１区画部材３を一体に形成
し、後部ハウジング２と第２区画部材４を一体に形成す
る。但し、第２区画部材４のリブ４ａは省略され、第２
区画部材４及び第２の収容部２ｂの間に形成されたウォ
ータジャケット１３は第２の収容部２ｂの先端側が開放
されて、その開放部がリング６により閉鎖される。この
場合、部品点数及び組付け工数が少なくなり、組付けが
簡単になる。

【００８７】○ 第２及び第４の実施の形態のビスカス
ヒータにおいて、モータＭとして正逆回転駆動可能なモ
ータを使用する代わりに、エンジンにより駆動される一
方のロータ（第１のロータ１９，３９）と逆方向にのみ
他方のロータ（第２のロータ２０，４０）を駆動可能な
モータを使用する。そして、制御装置Ｃは第１のロータ
１９，３９の回転のみでは必要な剪断発熱量が確保でき
ないときに、モータＭを駆動させる。この場合は、制御
装置Ｃによる制御が簡単になるとともに、モータＭとし
て低価格のものを使用できる。

【００８８】○ また、モータＭとして第１のロータ１
９，３９と逆方向にのみ第２のロータ２０，４０を駆動
するものを使用する構成において、制御装置Ｃは第１の
ロータ１９だけで必要な剪断発熱量が確保できない状態
と判断した場合、不足量に対応する剪断発熱量に正確に
対応する回転速度でモータＭを駆動させるのではなく、
予め設定された所定速度でモータＭを駆動させる構成と
してもよい。所定速度は複数（例えば３）設けられ、そ
の中から適正な値が選択され、その回転速度となるよう
にモータＭが駆動制御される。この場合、エンジンの回
転速度の変化に対応してモータＭを絶えず変速制御する
必要がなく、制御装置Ｃによる制御が簡単になる。

【００８９】○ 制御装置Ｃは外気温度、循環水温及び
第１のロータの回転速度に基づいて必要な剪断発熱量を
演算する構成に代えて、循環水温度及び第１のロータ１
９，３９の回転速度に基づいて第２のロータ２０，４０
の回転速度を設定する構成とする。この場合、センサの
数が少なくなるとともに、制御装置による制御がより簡
単になる。

【００９０】○ 制御装置Ｃに外気温度、循環水温及び
第１のロータの回転速度に基づいて必要な剪断発熱量を
演算するために使用するマップに代えて、それらを演算
するのに必要な関係式が記憶された記憶装置（図示せ
ず）を備えてもよい。

【００９１】○ 第２及び第４の実施の形態において、
制御装置Ｃはビスカスヒータを駆動させる場合、第１の
ロータ１９，３９の回転だけで必要な剪断発熱量が確保
できない場合、第２のロータを２０，４０を粘性流体の
熱劣化を助長しない範囲で剪断発熱量が最大となる回転
速度で回転させる。この場合、制御が簡単になる。

【００９２】○ 両区画部材３，４あるいは両区画プレ
ート４１ａ，４１ｂの材質をアルミニウムあるいはアル
ミニウム系合金以外のものとしてもよい。 ○ 第２のロータ４０を円板に代えて外周寄りの端面に
ラビリンスを有する円盤とし、第１のロータ３９の内面
に対応するラビリンスを形成する。ラビリンスはロータ
４０の両側に設けても片側のみに設けてもよい。この場
合は、剪断発熱の効率が良くなる。

【００９３】○ 第２の実施の形態において第１の駆動
軸３６とプーリ５０との間に電磁クラッチを設けて、エ
ンジンの回転中においても第１の駆動軸３６への回転の
伝達を断つことが可能に構成してもよい。この場合は、
剪断発熱が不要なときに両ロータ３９，４０を回転させ
る動力が不要となる。

【００９４】○ 第２の実施の形態において、第１のロ
ータ３９を両端が閉塞された円筒状（中空円柱状）に形
成し、第２のロータ４０を第１のロータ３９の内面との
間に剪断発熱に適した隙間を有する円柱状、中空円柱状
あるいは円筒状に形成する。この場合、第１のロータ３
９の外径が小さくても、軸方向の長さを長くすることに
より、必要な発熱量を確保できる。

【００９５】○ 第１、第３及び第４の実施の形態にお
いて、エンジンの回転を電磁クラッチを介さずに駆動軸
に伝達する構成としてもよい。 ○ 第１及び第４の実施の形態において、第３の実施の
形態のように貯留室２２を省略した構成としてもよい。

【００９６】○ 摩擦伝動手段としてクラッチスプリン
グに限らず所定回転速度に達するまで一方の軸の回転を
他方の軸に伝達可能な他の構成、例えば、両駆動軸１
５，１７の外周面に圧接される作用位置と、外周面から
離間した非作用位置とに移動可能なクラッチ片を備えた
ものとする。クラッチ片はいずれか一方の駆動軸と一体
回転可能に設け、所定回転速度に達するまでクラッチ片
を作用位置に保持する付勢手段（例えば、ばね）を設け
る。

【００９７】なお、本明細書で言う「粘性流体」とは、
剪断作用部の回転による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。

【００９８】前記各実施の形態から把握できる請求項記
載以外の発明について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） 請求項３に記載の発明において、他方のロータ
を一方のロータと反対方向に駆動する駆動手段を備えて
いる。この場合、各ロータの回転速度が小さくても両ロ
ータの回転速度差を大きくすることができ、小さな動力
消費量で大きな剪断発熱量を確保できる。

【００９９】（２） 請求項３又は（１）に記載の発明
において、一方のロータはエンジンにより駆動可能に構
成され、他方のロータはモータにより駆動可能に構成さ
れ、前記モータを制御する制御手段は、一方のロータの
駆動軸の回転速度を検出する検出手段の検出信号と、必
要な剪断発熱量とに基づいて他方のロータの駆動軸の回
転速度及び回転方向を演算して、それを満足するように
前記モータを制御する。この場合、無駄な剪断発熱がな
くなり、粘性流体の寿命が延びる。

【０１００】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
１０に記載の発明によれば、ロータを駆動する駆動軸の
回転速度が高速度となっても発熱量過多となるのを防止
することができる。また、２個のロータが同時に回転さ
れる状態と、一方のロータのみが回転される状態とに切
り換えられ、エンジンの回転数が同じ状態であっても粘
性流体の剪断発熱量が変更可能、即ち発熱能力が変更可
能となる。

【０１０１】請求項２に記載の発明によれば、各ロータ
をそれぞれ独立して駆動可能なため、発熱量の調整が容
易となる。請求項３及び請求項４に記載の発明によれ
ば、両ロータを互いに逆方向に回転させることにより、
各ロータの回転速度が小さくても剪断発熱量が大きくな
る。

【０１０２】請求項５に記載の発明によれば、駆動源が
１個となって構成が簡単になるとともに、制御手段によ
るロータの駆動制御が簡単になる。また、他方のロータ
の高速回転により粘性流体がその熱劣化を助長するほど
大きな発熱量で剪断発熱を行うことが回避される。

【０１０３】請求項６に記載の発明によれば、第１のロ
ータが発熱室を構成するため、粘性流体を収容するハウ
ジングを別に設ける必要がない。また、第２のロータは
放熱室内で回転する第１のロータに内包されているた
め、両ロータの相対回転による粘性流体の剪断で発生し
た熱が効率良く放熱室に放熱される。

【０１０４】請求項７に記載の発明によれば、フィンの
存在により循環流体の攪拌作用が効率良く行われ、第１
のロータからの放熱がより効率良く行われる。請求項８
に記載の発明によれば、フィンが放射方向に延びるよう
に形成されているため、フィンによる循環流体の攪拌作
用がより効率良く行われ、発熱室内の熱の放熱即ち放熱
室内の循環流体への熱交換がより効率良く行われる。

【０１０５】請求項９に記載の発明によれば、筒状に形
成された両ロータの互いにオーバーラップする状態に設
けられた分だけビスカスヒータ全体の体格の小型化が可
能となる。

【０１０６】請求項１０に記載の発明によれば、大径の
ロータはその外側と内側とを放熱室に囲まれているた
め、粘性流体の剪断で発生した熱が効率良く放熱室に放
熱される。また、大径のロータの内側に配設された放熱
室は小径のロータと共有され、小径のロータ専用に放熱
室を設ける場合に比較して構造がコンパクトになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のビスカスヒータの断面
図。

【図２】 図１のII−II線断面図。

【図３】 第２区画部材の内周面の模式展開図。

【図４】 第２の実施の形態の断面図。

【図５】 図４のＶ−Ｖ線断面図。

【図６】 発熱室から放熱室への熱伝達の簡易モデルを
示す模式図。

【図７】 第３の実施の形態の図１に対応する断面図。

【図８】 第４の実施の形態の図１に対応する断面図。

【符号の説明】

１，３１…ハウジングを構成する前部ハウジング、２，
３２…同じく後部ハウジング、１２，１３，３５…放熱
室としてのウォータジャケット、１５，３６…軸として
の第１の駆動軸、１７，４４…軸としての第２の駆動
軸、１９，３９…第１のロータ、２０，４０…第２のロ
ータ、２１，３９ａ…発熱室、４７…フィン、５５…軸
としての支軸、５７…摩擦伝導手段としてのコイルば
ね。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 孝徳 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 (10)

【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、 前記ハウジングに２個の軸を回転可能に設けるととも
   に、各軸にロータを一体回転可能に設け、両ロータが同
   時に回転する状態と一方のロータのみが回転する状態と
   に切り換え可能に構成したビスカスヒータ。
2. 【請求項２】 前記各軸が独立して駆動可能に設けられ
   ている請求項１に記載のビスカスヒータ。
3. 【請求項３】 前記両ロータは互いに対向する面間に粘
   性流体が存在する状態で、かつその間隔が粘性流体の剪
   断発熱に適した状態に配設されている請求項２に記載の
   ビスカスヒータ。
4. 【請求項４】 前記両ロータのうちの一方にはエンジン
   の回転が伝達され、他方のロータはモータにより一方の
   ロータと回転方向が逆方向となるように駆動可能に構成
   されている請求項３に記載のビスカスヒータ。
5. 【請求項５】 前記２個の軸は一方の軸が独立駆動可能
   な駆動軸として設けられ、該駆動軸と他方の軸との間に
   は、駆動軸の回転速度が所定回転速度に達するまでは該
   駆動軸の回転をその回転速度に対応して他方の軸に伝達
   可能な摩擦伝動手段が設けられている請求項１に記載の
   ビスカスヒータ。
6. 【請求項６】 前記２個のロータは、放熱室内で回転可
   能に設けられるとともに発熱室を構成する中空形状に形
   成された第１のロータと、第１のロータに内包されると
   ともに第１のロータと相対回転可能に設けられた第２の
   ロータとにより構成されている請求項３又は請求項４に
   記載のビスカスヒータ。
7. 【請求項７】 前記第１のロータの外面にフィンが突設
   されている請求項６に記載のビスカスヒータ。
8. 【請求項８】 前記フィンは放射状に延びるように形成
   されている請求項７に記載のビスカスヒータ。
9. 【請求項９】 前記両ロータは筒状に形成され、少なく
   ともその一部がオーバーラップする状態に設けられてい
   る請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のビスカス
   ヒータ。
10. 【請求項１０】 放熱室が前記両ロータの間と、大径の
    ロータの外側を囲む位置とに設けられている請求項９に
    記載のビスカスヒータ。