JPH10291412A - ビスカスヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転体を収容する発熱室内における粘性流体の
移動を可能とし、一部の粘性流体の過剪断による過熱劣
化という事態を回避又は極力遅らせる。 【解決手段】ヒータハウジング内に発熱室７及び放熱室
８を区画形成する。発熱室７内には、回転体１４が回動
可能に設けられ、かかる回転体１４は、その頂点１４ａ
から底面１４ｂに向けて径が次第に増大する円錘体形状
をなす。この回転体１４の回転に基づき、回転体１４の
外周面と発熱室７の内壁面との間のクリアランスに存在
するシリコーンオイルを剪断して発熱させる。このと
き、オイルに働く遠心力とオイルが有する高い粘性とに
より、シリコーンオイルは、頂点１４ａから底面１４ｂ
の周縁に向かって螺旋状に移動する。この移動は、戻し
通路２０及び貯留室１９を介したシリコーンオイルの入
れ替え循環をも誘発する。

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形成し、前記発熱室内において粘
性流体を剪断手段で剪断することで発生した熱を前記放
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
する。特に、剪断手段として傾斜剪断面を有する回転体
を備える新提案の傾斜剪断面型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】この従来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）とが形成されている。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は、相符合するラビリンス溝
を構成すべく凹凸条形成されており、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
ビリンス状のクリアランス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剪断
作用を受け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（エンジン冷却水）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等に供される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のビスカスヒ
ータでは、ラビリンス状クリアランスに介在される粘性
流体が常にロータによる剪断作用を受けることになる。
また、ロータ本体の軸心から離れた位置にある凹凸条部
ほど周速度（即ち剪断速度）が大きくなる傾向にある。
このため、発熱室の周域において粘性流体の剪断速度が
過大となり、当該周域において局所的に過熱状態となり
粘性流体が早期に劣化するという不都合がある。

【０００６】本発明は、上述のような不都合について全
く別の観点から解決を図るものである。その目的は、剪
断手段（回転体）を収容する発熱室内における粘性流体
の移動を可能とし、より好ましくは粘性流体の循環移動
を可能として、一部の粘性流体の過剪断による過熱劣化
という事態を回避又は極力遅らせて、優れた発熱性能を
持続的に発揮することができるビスカスヒータを提供す
ることにある。

【０００７】

【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形成し、前記発熱室
内において粘性流体を剪断手段で剪断することで発生し
た熱を前記放熱室を流れる循環流体に熱交換するビスカ
スヒータであって、前記剪断手段は回転体を備え、当該
回転体の外周面の少なくとも一部には、その回転軸線に
対して傾斜すると共に前記発熱室の内壁面との間に粘性
流体が介在するクリアランスを形成する剪断作用面が設
けられたことをその要旨とする。

【０００８】このビスカスヒータによれば、前記回転体
の外周面は、少なくとも一部がその回転軸線に対して傾
斜する剪断作用面として提供されると共に、その剪断作
用面との間に所定のクリアランスを形成する発熱室の内
壁面も前記回転軸線に対して傾斜する対向面となる。こ
の回転体が回転し始めると、クリアランス領域に介在さ
れた粘性流体に半径方向への遠心力が働くが、遠心力で
半径方向へ向かおうとする粘性流体は、直ちに傾斜した
発熱室内壁面によって、その向かうべき向きを変えられ
ることになる。こうして、遠心力によるベクトルと、発
熱室内壁面のガイド作用によるベクトルとが合わさっ
て、粘性流体は、前記クリアランス領域内を剪断作用面
に沿って移動する傾向を示す。こうして粘性流体に移動
が促される結果、一部の粘性流体が過剪断に起因して過
熱劣化してしまうという事態を極力遅らせることが可能
になる。

【０００９】請求項２の発明は、ハウジング内に発熱室
及び放熱室を区画形成し、前記発熱室内において粘性流
体を剪断手段で剪断することで発生した熱を前記放熱室
を流れる循環流体に熱交換するビスカスヒータであっ
て、前記剪断手段は、軸方向の一端から他端に向けて径
が増大傾向にある回転体を備えると共に、当該回転体の
外周面と前記発熱室の内壁面との間には、粘性流体を介
在させるクリアランスが確保されていることをその要旨
とする。

【００１０】このビスカスヒータによれば、前記回転体
は、その軸方向において径が異なるように構成される。
従って、前記請求項１の構成と同様、回転体の外周面
と、それに対向する発熱室の内壁面とは、回転軸線に対
して何らかの傾斜角を持つに至る。故に、請求項１の場
合と同じく、粘性流体は、回転体の回転にともない、ク
リアランス領域内を回転体の外周面に沿って移動する。
また、前記クリアランス領域に介在される粘性流体に働
く遠心力は、回転体のより径の小さい一端域からより径
の大きい他端域に向けて増大傾向にある。そして、この
遠心力の増大傾向に応じて、各位置での粘性流体が発熱
室の内壁面によってガイドされるため、粘性流体は回転
体の軸方向における一端から他端へ向けての移動が促進
される。この移動にともなって、一部の粘性流体が過剪
断に起因して過熱劣化してしまうという事態を極力遅ら
せることが可能になる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
のビスカスヒータにおいて、前記回転体は、円錐形状を
なしていることを特徴とする。この構成によれば、円錐
形状をなす回転体と発熱室の内壁面との間に形成される
クリアランス領域において、粘性流体は、回転体の頂点
域から底面域へ向けて螺旋状の弧を描くようにして円滑
に移動することが可能になる。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か一項に記載のビスカスヒータにおいて、前記回転体の
軸方向において所定間隔を隔てた前記発熱室内の二位置
間を連通させる戻し通路を更に備えてなることを特徴と
する。

【００１３】この構成によれば、クリアランス領域にお
ける粘性流体の（螺旋状）流動に基づいて、前記クリア
ランス領域の軸方向両端間でオイル圧に差が生じる。こ
のオイル圧の高低差のために、粘性流体は、発熱室の二
位置間をつなぐ前記戻し通路内をその通路の一端から他
端に向けて押し出されるようにして移動する。こうして
戻し通路は、粘性流体の循環移動通路としての役割を果
たす。従って、粘性流体は発熱室の二位置間を戻し通路
を介して円滑に循環移動するため、一部の粘性流体が過
剪断を原因として、過熱劣化を生じる事態を遅らせるこ
とが可能になる。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４に記載のビス
カスヒータにおいて、前記戻し通路は前記ハウジング内
に設けられていることを特徴とする。この構成によれ
ば、高温に達した粘性流体は、ハウジング内にある戻し
通路を介して発熱室に再び戻される。即ち、粘性流体は
ハウジング内を循環移動するため、ハウジング内の放熱
室を流れる循環流体に対してより一層効率よく熱交換が
行われる。このことは、粘性流体が戻し通路を移動する
過程で粘性流体の冷却（除熱）が促進されるという副次
効果があることをも意味する。

【００１５】請求項６の発明は、請求項５に記載のビス
カスヒータにおいて、前記戻し通路の途中には、前記発
熱室以外に粘性流体を追加収容するための貯留室が設け
られていることを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、前記オイル圧の高低差
に基づいて、剪断作用に供された粘性流体は、戻し通路
を介して前記貯留室に回収される。貯留室に回収された
粘性流体は、発熱室での剪断作用から解放され、一定の
サイクルタイムに応じて貯留室内に滞在することができ
る。また、貯留室が設けられることにより剪断作用にあ
ずかる量をより多く確保することができる。従って、粘
性流体は、過加熱を原因とする過熱劣化から更に効果的
に遠ざけられる。

【００１７】請求項７の発明は、請求項４に記載のビス
カスヒータにおいて、前記戻し通路は前記回転体内に設
けられていることを特徴とする。この構成によれば、高
温に達したシリコーンオイルが回転体内を移動するた
め、回転体の軸方向における温度格差の緩和に貢献する
ことができる。従って、クリアランス領域に介在される
シリコーンオイルの温度均一化に寄与し、その結果とし
て一部のシリコーンオイルの過加熱による熱劣化を遅ら
せることができる。

【００１８】請求項８の発明は、請求項４〜７のいずれ
か一項に記載のビスカスヒータにおいて、前記発熱室内
の二位置は、前記回転体の軸方向両端部と符合して設定
されていることを特徴とする。

【００１９】この構成によれば、前記クリアランス領域
に介在される粘性流体に働く遠心力が最も高い領域と最
も低い領域とが戻し通路で結ばれる。かかる遠心力の差
に基づいて、発熱室内では粘性流体の移動が起こり、そ
の結果として軸方向のオイル圧に高低差が生じる。この
ため、前記戻し通路を介した円滑かつ迅速な粘性流体の
循環移動が達成される。従って、一定の粘性流体の過加
熱による熱劣化が防止される。

【００２０】

【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１〜図３を参照しつつ説明する。

【００２１】図１に示すように本実施形態のビスカスヒ
ータは、フロントハウジング１と、リヤハウジング２
と、該リヤハウジング２の内側に配されるステータ３と
を備えている。ステータ３は断面傘型の漏斗状の部材で
あり、その内側面及び外側面ともに円錐面をなしてい
る。リヤハウジング２の内部は前記漏斗状のステータ３
を収容すべく略すり鉢状に形成されている。内部にステ
ータ３を収容したリヤハウジング２とフロントハウジン
グ１とは、両者間にガスケット４を介在しつつ相互に接
合した状態で複数の通しボルト５（図２参照）によって
締め付け固定されている。リヤハウジング２の後端側に
は凹部が形成されている。この凹部を塞ぐようにリヤハ
ウジング２にはリヤプレート６が複数の取付ボルト１８
で固着されており、当該凹部は貯留室１９として提供さ
れている。このように、フロントハウジング１、リヤハ
ウジング２、ステータ３及びリヤプレート６により、該
ビスカスヒータのハウジングが構成される。

【００２２】フロントハウジング１の後端面とステータ
３の内側面とで囲まれる領域には、発熱室７が区画形成
されている。また、ステータ３の外側面とリヤハウジン
グ２の内側面との間には、ステータ３の周囲を取り囲む
ように放熱室としてのウォータジャケット８が区画形成
されている。従って、フロントハウジング１、リヤハウ
ジング２及びステータ３は、ヒータハウジング内に発熱
室７及び放熱室８を区画する区画部材として把握するこ
ともできる。

【００２３】図２に示すように、ウォータジャケット８
は断面円環状をなしている。また、リヤハウジング２の
両側部には、循環流体取入口としての入水ポート９Ａと
循環流体送出口としての出水ポート９Ｂとが形成されて
いる。入水ポート９Ａは、リヤハウジング２の右側部下
端寄り位置に穿設されており、車両の暖房回路（図示
略）から循環流体としての循環水（例えばエンジン冷却
水）をウォータジャケット８内に取り入れる。出水ポー
ト９Ｂは、リヤハウジング２の左側部上端寄り位置に穿
設されており、ウォータジャケット８内を流れる循環水
を前記暖房回路に送り出す。入水ポート９Ａは出水ポー
ト９Ｂよりも相対的に低い位置に設けられているため、
入水ポート９Ａから取り入れた循環水がステータ３の外
側面に沿ってウォータジャケット８内を下から上に回り
巡った後に出水ポート９Ｂにいたるという循環流体の流
通経路がヒータハウジング内に設定されることになる。

【００２４】図１に示すように、フロントハウジング１
には前側及び後側軸受装置１１，１２によって駆動軸１
３が回動可能に支持されている。後側軸受装置１２はシ
ール付き軸受けであり、発熱室７の前側を封止して発熱
室７を液密な内部空間としている。駆動軸１３の後端部
１３ａは発熱室７の内部に突出しており、当該後端部１
３ａには、剪断手段としての回転体１４が固着されてい
る。従って、回転体１４は発熱室７内に収容されてい
る。また、駆動軸１３の前端部にはボルト１５によって
プーリ１６が固着されている。このプーリ１６に巻き掛
けられる動力伝達ベルト（図示略）を介して、駆動軸１
３は外部駆動源としての車両エンジン（図示略）と駆動
連結される。

【００２５】発熱室７内に収容された回転体１４は、円
錐体形状（又はコーン形状）をなしている。即ち、この
円錐型回転体１４は、駆動軸１３の回転軸線Ｃの延長線
上に位置する頂点１４ａと、この頂点１４ａと反対側に
ある円形状の底面１４ｂと、この底面１４ｂの周縁（即
ち円）を導線として該導線上の任意の点と前記頂点１４
ａとを結ぶ線分の集合として定義できる錐面たる側面
（以下「円錐側面」という）とを有している。従って、
円錐型回転体１４は、その一端たる頂点１４ａから他端
たる底面１４ｂに向けて径が次第に増大する傾向の回転
体である。

【００２６】円錐型回転体１４の底面１４ｂとフロント
ハウジング１の後端面とは、第１の所定間隔を隔てて平
行に向かい合っており、両者間にはクリアランス（間
隔）が形成されている。また、円錐型回転体１４の円錐
側面上に想定される前記各線分は、駆動軸１３及び回転
体１４に共通の回転軸線Ｃに対して円錐型回転体１４の
半頂角θH （図３参照）に対応する角度で傾斜してい
る。円錐型回転体１４の円錐側面とステータ３の内側面
（円錐面である）とは第２の所定間隔ｈを隔てて向かい
合っており、両者間にはクリアランスが形成されてい
る。従って、円錐型回転体１４の外周面たる円錐側面
は、回転軸線Ｃに対して傾斜すると共に、発熱室７の内
壁面たるステータ３の内側面との間にクリアランスを形
成する剪断作用面として機能する。

【００２７】尚、この第２の所定間隔ｈは前記第１の所
定間隔と等しくても異なっていてもよい。リヤハウジン
グ２の中央部及び漏斗状ステータ３の頂部には、これら
を貫通する供給通路２１が形成されている。この供給通
路２１は、ステータ３の頂部にあって貯留室１９と発熱
室７とを相互に連通させる。従って、回転体１４の頂点
１４ａの存在する領域は、供給通路２１を介して貯留室
１９と近接配置される。

【００２８】更に図１及び図２に示すように、フロント
及びリヤハウジング１，２内には、フロント側通路２２
及びリヤ側通路２３がそれぞれ貫通形成されている。フ
ロントハウジング１内のフロント側通路２２は、図１に
示すように、フロントハウジング１内において「く」の
字形に屈曲しており、その下側開口端は発熱室７の前側
周縁付近に開口している。リヤハウジング２内のリヤ側
通路２３は、ウォータジャケット８に沿って傾斜して設
定されている。リヤ側通路２３の後側開口端は貯留室１
９内に開口する一方、リヤ側通路２３の前側開口端はガ
スケット４の辺りでフロント側通路２２の上側開口端と
つながっている。

【００２９】従って、回転体１４の全長Ｍ（図３参照）
に相当する距離を隔てた発熱室７の前側周縁領域（第１
の位置）と、回転体１４の頂点１４ａが存在する発熱室
７の後端側領域（第２の位置）とは、フロント側通路２
２、リヤ側通路２３、貯留室１９及び供給通路２１より
構成される一続きの戻し通路２０を介して相互に連通し
ている。

【００３０】発熱室７及び戻し通路２０は、ヒータハウ
ジング内において液密なループ状の内部空間を構成す
る。この内部空間には、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。このシリコーンオイルの
充填量Ｖf は、発熱室７の計算内容積から部材占拠容積
（発熱室７内において駆動軸１３及び回転体１４の占め
る体積）を差し引いて得られる自由空間体積Ｖc の５０
％〜９０％程度となるように決められている。自由空間
体積Ｖc の５０％を下限としたのは、粘性流体の剪断に
よる発熱量を十分に確保するためである。一方、自由空
間体積Ｖc の９０％を上限としたのは、温度上昇した場
合における粘性流体の熱膨張を考慮したものである。従
って、発熱室７内において回転体１４と発熱室内壁との
間の各クリアランスにはシリコーンオイルが満たされる
他、戻し通路２０の途中にある貯留室１９内にもシリコ
ーンオイルが追加収容される。

【００３１】次に、本実施形態のビスカスヒータの作用
について説明する。車両エンジン（外部駆動源）からの
動力が動力伝達ベルトを介してプーリ１６に伝達される
と、プーリ１６と共に駆動軸１３及び円錐型回転体１４
が一体回転される。これに伴い、発熱室７内のシリコー
ンオイルが、主として発熱室内壁面（ステータ３の内側
面、即ち静止面）と回転体１４の円錐側面（即ち可動
面）との間のクリアランスにおいて、両対向面間の相対
速度差に基づく剪断作用を受けて発熱する。剪断によっ
て生じた熱は、ステータ３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、当該加熱循環水が暖
房回路を介して車室内の暖房等に供される。

【００３２】更に、円錐型回転体１４の回転に伴い、ハ
ウジング内の前記ループ状内部空間においてシリコーン
オイルの循環移動が生ずる。即ち、円錐型回転体１４の
回転に伴って、発熱室内壁面と回転体１４の円錐側面と
の間に介在されるシリコーンオイルには、あたかも頂点
１４ａを基点として当該円錐側面上を螺旋状に辿りなが
ら底面１４ｂの周縁に到る相対流動が生じる。この流動
において回転体１４の前方（底面１４ｂの方向）へ向け
たベクトルは、回転時に働く遠心力に基づいて半径方向
に広がろうとするシリコーンオイルを回転体１４の前端
側へ向けてガイドしようとする傾斜した発熱室内壁面
（ステータ３の内側面）の作用に基づくものである。従
って、円錐型回転体１４の回転時には、シリコーンオイ
ルの高い粘性に基づいて円錐側面の回転方向にオイルを
引っ張ろうとするベクトルと、前記前方に向かうベクト
ルとが合わさった力が働き、発熱室内壁面と回転体１４
の円錐側面との間のクリアランス領域において、シリコ
ーンオイルの螺旋状流動が生じることになる。

【００３３】この結果、円錘型回転体１４の回転数が高
まれば高まるほど、回転体底面１４ｂ付近のクリアラン
ス領域におけるオイル圧が回転体頂点１４ａ付近のクリ
アランス領域におけるオイル圧に比べて高くなる傾向を
示す。このため、底面１４ｂ付近のクリアランス領域に
開口したフロント側通路２２内にシリコーンオイルが押
し込まれるように進入し、このシリコーンオイルは、リ
ヤ側通路２３を介して貯留室１９に移送される。こうし
て発熱室７から貯留室１９内に回収されたシリコーンオ
イルは、入れ替え循環のサイクルタイムに応じた一定時
間だけ、貯留室１９に滞在する。発熱室７での剪断作用
から解放されたシリコーンオイルは、貯留室１９での滞
在によって長時間の熱保持による劣化から守られる。

【００３４】貯留室１９に滞在されていたシリコーンオ
イルは、貯留室１９内のオイル液位の高まりと供給通路
２１を介した発熱室７へのオイル引き込み作用により、
供給通路２１を経由して発熱室７における回転体頂点１
４ａ域に迅速かつ滑らかに供給される。発熱室７に供給
されたシリコーンオイルは、螺旋状流動により迅速に発
熱室７の内壁面と回転体１４の外周面との間のクリアラ
ンス全域に万遍なく行き渡る。

【００３５】次に、このビスカスヒータの発熱性能につ
いて考察する。ここで、図３に示すように、回転体１４
の頂点１４ａから軸方向への任意の距離をｍ、距離ｍの
位置での回転体１４の半径をｒ、回転体１４の全長を
Ｍ、回転体１４の底面半径をＲ、円錐型回転体１４の縦
断面における半頂角をθH とすると、ｔａｎθH 及びｍ
の微少変化ｄｍは、数式１のようになる。

【００３６】

【数１】 一方、シリコーンオイル（粘性流体）の粘性係数をμ、
回転体１４の回転角速度をω、任意の距離ｍでの周速度
をｒω、回転体１４の外周面とステータ３の内周面（発
熱室７の内壁面）との間のクリアランスをｈとすると、
剪断応力τは数式２のように表される。

【００３７】

【数２】 すると、数式１及び２に基づいて、回転体１４の総トル
クＴは、数式３のように表される。

【００３８】

【数３】 従って、このビスカスヒータの発熱量Ｑは、回転体１４
を駆動するための動力Ｌ＝Ｔωに比例するので、発熱量
Ｑと各パラメータとは数式４に示すような関係にある。

【００３９】

【数４】 数式４からわかるように、発熱量Ｑは半径Ｒの３乗に比
例すると共に、全長Ｍにも比例する。このため、発熱量
Ｑの増大を図るにあたっては、半径Ｒを抑える代わり
に、全長Ｍを大きくすることが可能となり、半径Ｒが大
きいことが絶対条件とはならないため、寸法設計上の自
由度が増す。

【００４０】以下に、本実施形態の効果を列挙する。 ○ 回転体１４は、その軸方向において頂点１４ａから
底面１４ｂの周縁へ向けて径が大きくなるような円錐型
に構成される。このため、回転体１４の外周面と発熱室
７の内壁面との間に形成されるクリアランス領域に介在
されるシリコーンオイルは、回転体１４が回転すると、
回転体１４の頂点１４ａから底点１４ｂの周縁にかけ
て、螺旋状の弧を描くようにして移動することが可能に
なる。この移動に伴って、シリコーンオイルの局所にお
ける過熱が抑制され、シリコーンオイルの耐熱限界超過
を未然に防止でき、その結果としてシリコーンオイルの
劣化を防止することができる。故に、優れた発熱能力を
持続することができる。

【００４１】○ 円錐型回転体１４の回転に伴って、シ
リコーンオイルが発熱室７内で移動し始めると、クリア
ランス領域の軸方向においてオイル圧に高低差、即ち、
オイル圧勾配が生じる。即ち、回転体底面１４ｂの周縁
に向けてオイル圧が高まる傾向を示す。このため、シリ
コーンオイルは、発熱室７の前側周縁領域に開口した戻
し通路２０に進入し、該通路内を移動して発熱室７の後
端側領域に達することが可能になる。従って、発熱室７
から戻し通路２０を経由して再び発熱室７に至るシリコ
ーンオイルの循環移動が円滑に行われ、一部のシリコー
ンオイルのみが過剪断によって過熱劣化してしまうおそ
れを回避することができる。

【００４２】○ 発熱室７以外の貯留室１９にシリコー
ンオイルを追加収容することができるため、回転体１４
の剪断に供されるシリコーンオイルの量に余裕が生じ
る。また、回転体１４の回転時には、発熱室７と貯留室
１９との間で戻し通路２０を介したシリコーンオイルの
入れ替え循環が可能になる。従って、特定のシリコーン
オイルのみが常に剪断される状況を回避しながら、シリ
コーンオイルの一部を休ませつつ使用することができる
ため、シリコーンオイルの熱劣化を防止することができ
る。

【００４３】○ 上記発熱量Ｑの考察からもわかるよう
に、本実施形態のビスカスヒータによれば、円錐型回転
体１４の底面半径Ｒを無理に大きくしなくとも、回転体
の全長Ｍを大きくすることで総発熱量Ｑの増大を図るこ
とができる。従って、回転体１４の半径Ｒ及び全長Ｍを
調節しつつ発熱量Ｑを決定することができるので、ビス
カスヒータの外観設計の自由度が増す。

【００４４】尚、前記実施形態を、次のように変更して
具体化することも可能である。 （変更例） 回転体１４は、側方から見て二次曲線的な
アウトラインを持つように構成されればよい。例えば、
図４に示すように、内側に凹んだ湾曲錐面をもつ回転体
１４や、図５に示すように、外側に膨らんだ湾曲錐面を
もつ回転体１４に変更することも可能である。尚、頂点
１４ａと底面１４ｂの周縁（円形の導線に相当）とを結
ぶ直線の集合体として把握できる面を側面（錐面）とす
る回転体が円錐であるが、図６に示すように、側方から
見て段付き回転体状のものに変更することも可能であ
る。これらのように構成しても、シリコーンオイルはク
リアランス領域を回転体底面１４ｂの周縁に向けて円滑
に移動することが可能であり、前記実施形態と同様の効
果を得ることができる。尚、図４、図５、図６のいずれ
の回転体１４も軸方向の一端から他端に向けて径が増大
傾向にある回転体である。

【００４５】（変更例） 図１〜図３の前記実施形態で
は、戻し通路２０の途中に貯留室１９を設けたが、この
貯留室１９は省略されてもよい。このように構成して
も、発熱室７から戻し通路２０を経由して再び発熱室７
に至るシリコーンオイルの循環移動は維持されるため、
過加熱によるシリコーンオイルの熱劣化を遅らせること
ができる。

【００４６】（変更例） 図１〜図３の前記実施形態で
は、回転体１４の頂点域と底面域とを循環通路（戻し通
路２０）でつないだが、頂点域と底面域との間の途中の
二位置を戻し通路２０によってつなぐようにしてもよ
い。この場合でも、シリコーンオイルの循環移動は行わ
れるため、過加熱によるシリコーンオイルの熱劣化を遅
らせることができる。ただし、この場合でも、戻し通路
２０の出口側における回転体１４の径が戻し通路２０の
入口側における回転体１４の径よりも小さくなることが
必要である。

【００４７】（変更例） 図１〜図３の前記実施形態で
は戻し通路２０がハウジング内に設けられたが、図７に
示すように、戻し通路２０を回転体１４内に設けてもよ
い。このように構成すれば、高温に達したシリコーンオ
イルが回転体１４内を前端側から後端側へ移動するた
め、回転体１４の軸方向における温度格差（後端側から
前端側に向かっての高温化傾向）の緩和に貢献すること
ができる。従って、クリアランス領域に介在されるシリ
コーンオイルの温度均一化に寄与するため、一部のシリ
コーンオイルの過加熱による熱劣化を遅らせることがで
きる。

【００４８】（変更例） 図８に示すように、回転体１
４を頂点１４ａを持たない円錐台形に構成してもよい。
このように構成しても、クリアランス領域をシリコーン
オイルは螺旋状に移動することが可能であり、戻し通路
２０を介したシリコーンオイルの循環移動を達成するこ
とができる。この場合、戻し通路２０の出口位置は、回
転体１４の円錐面域に符合する位置に設けられることが
必要であり、より好ましくは、回転体１４の上面周縁域
に符合するのが最適である。

【００４９】（変更例）図１〜図３に示すビスカスヒー
タにおいて、プーリ１６と駆動軸１３との間に電磁クラ
ッチ機構を採用し、車両エンジンの駆動力を必要に応じ
て駆動軸１３に選択的に伝達可能としてもよい。このよ
うに構成すれば、必要に応じて駆動伝達を遮断すること
ができるため、発熱室７内でのシリコーンオイルの剪断
作用を抑制することができる。このため、過剪断に起因
するシリコーンオイルの過熱劣化を遅らせることが可能
になる。

【００５０】尚、本明細書中の「粘性流体」とは、回転
体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、剪断手段（回転体）を収容す
る発熱室内における粘性流体の移動を可能とし、より好
ましくは粘性流体の循環移動を可能として、一部の粘性
流体の過剪断による過熱劣化という事態を回避又は極力
遅らせて、高度な発熱性能を持続的に発揮することがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うビスカスヒータの一実施形態を示
す縦断面図。

【図２】図１に示すビスカスヒータの横断面図（図１の
Ａ−Ａ線断面）。

【図３】図１に示す円錐型回転体の各部の寸法等を示す
説明図。

【図４】ビスカスヒータにおける回転体構成の変更例を
示す要部断面図。

【図５】ビスカスヒータにおける回転体構成の変更例を
示す要部断面図。

【図６】ビスカスヒータにおける回転体構成の変更例を
示す要部断面図。

【図７】ビスカスヒータにおける戻し通路構成の変更例
を示す要部断面図。

【図８】ビスカスヒータにおける回転体構成の変更例を
示す要部断面図。

【符号の説明】

１…フロントハウジング、２…リヤハウジング、３…ス
テータ、６…リヤプレート（１，２，３，６はハウジン
グを構成する）、７…発熱室、８…放熱室としてのウォ
ータジャケット、１４…円錐型回転体（剪断手段を構成
する）、１４ａ…頂点、１４ｂ…底面、１９…貯留室、
２０…戻し通路（１９及び通路２１，２２，２３によっ
て構成される）、Ｃ…回転軸線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 和彦 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
   形成し、前記発熱室内において粘性流体を剪断手段で剪
   断することで発生した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であって、 前記剪断手段は回転体を備え、当該回転体の外周面の少
   なくとも一部には、その回転軸線に対して傾斜すると共
   に前記発熱室の内壁面との間に粘性流体が介在するクリ
   アランスを形成する剪断作用面が設けられたビスカスヒ
   ータ。
2. 【請求項２】 ハウジング内に発熱室及び放熱室を区画
   形成し、前記発熱室内において粘性流体を剪断手段で剪
   断することで発生した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であって、 前記剪断手段は、軸方向の一端から他端に向けて径が増
   大傾向にある回転体を備えると共に、当該回転体の外周
   面と前記発熱室の内壁面との間には、粘性流体を介在さ
   せるクリアランスが確保されているビスカスヒータ。
3. 【請求項３】 前記回転体は、円錐形状をなしている請
   求項１又は２に記載のビスカスヒータ。
4. 【請求項４】 前記回転体の軸方向において所定間隔を
   隔てた前記発熱室内の二位置間を連通させる戻し通路を
   更に備えてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のビ
   スカスヒータ。
5. 【請求項５】 前記戻し通路は前記ハウジング内に設け
   られている請求項４に記載のビスカスヒータ。
6. 【請求項６】 前記戻し通路の途中には、前記発熱室以
   外に粘性流体を追加収容するための貯留室が設けられて
   いる請求項５に記載のビスカスヒータ。
7. 【請求項７】 前記戻し通路は前記回転体内に設けられ
   ている請求項４に記載のビスカスヒータ。
8. 【請求項８】 前記発熱室内の二位置は、前記回転体の
   軸方向両端部と符合して設定されている請求項４〜７の
   いずれか一項に記載のビスカスヒータ。