JPH1095224A

JPH1095224A - ビスカスヒータ

Info

Publication number: JPH1095224A
Application number: JP8250087A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Moroi; 隆宏諸井; Takashi Ban; 孝志伴; Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂; Satoshi Yagi; 聖史八木
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JP3567643B2; US5816236A; DE19741408C2; DE19741408A1

Abstract

(57)【要約】【課題】粘性流体の厳しい収容量管理を不要とするとと
もに、粘性流体の劣化による発熱量の低下を確実に防止
可能なビスカスヒータを提供する。【解決手段】発熱室１０を密閉状態とし、ハウジングに
間隙の容積を超える粘性流体を収容可能な貯留室ＳＲを
密閉状態で配設する。発熱室１０と貯留室ＳＲとは、回
収溝３ａ及び回収孔３ｃと、供給溝３ｆ及び供給孔３ｅ
とにより連通されている。回収溝３ａはロータ１６の外
周に向かって延在している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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ビスカスヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、実開平３−９８１０７号公報に能
力可変のビスカスヒータが開示されている。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。ウォータジャケッ
ト内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べく循環されて
いる。前部及び後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
可能なロータが固着されている。発熱室の壁面とロータ
の外面とは互いに近接する軸方向の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間隙にはシ
リコンオイル等の粘性流体が介在される。

【０００３】また、このビスカスヒータの特徴的な構成
として、前部及び後部ハウジングの下方には内部にダイ
アフラムを備えた上下カバーが設けられ、上カバーとダ
イアフラムとにより制御室が区画されている。発熱室は
前部及び後部ハウジングの上端に貫設された貫通孔によ
り大気と連通されているとともに、上下カバーに設けら
れた連通管により制御室と連通されており、ダイアフラ
ムはマニホールド負圧及びコイルスプリング等により制
御室の内部容積を調整可能になされている。

【０００４】車両の暖房装置に組み込まれたこのビスカ
スヒータでは、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循環水に熱交換さ
れ、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供され
ることとなる。

【０００５】ここで、このビスカスヒータの能力変化は
同公報によれば以下の作用となる。すなわち、暖房が過
強である場合、マニホールド負圧でダイアフラムを下方
に変位させて制御室の内部容積を拡大する。これによ
り、発熱室内の粘性流体が制御室内に回収されるため、
発熱室の壁面とロータの外面との間隙の発熱量が減少
し、暖房が弱められることとなる。逆に、暖房が過弱で
ある場合、気圧調整孔及びコイルスプリングの作用でダ
イアフラムを上方に変位させて制御室の内部容積を縮小
する。これにより、制御室内の粘性流体は発熱室内に送
り出されるため、発熱室の壁面とロータの外面との間隙
の発熱量が増大し、暖房が強められることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の能
力可変型ビスカスヒータでは、粘性流体を発熱室から制
御室内に回収する際、これによる発熱室内の負圧を貫通
孔から導かれる新たな空気により相殺している。粘性流
体は、こうして能力縮小の度に新たな空気と接触するこ
とにより、酸化劣化が進行しやすくなり、また随時空気
中の水分が補充される形となって、その水分による悪影
響（トルク低下）を受ける。

【０００７】この点、本発明者らの先の提案に係るビス
カスヒータ（特願平７−２１７０３５号）においては、
発熱室を密閉状態としているため、発熱室に介在される
粘性流体が新たな空気と接触することはなく、また随時
空気中の水分が補充される訳ではないので、劣化や悪影
響を受けることはない。しかしながら、この提案のビス
カスヒータにおいては、発熱室の壁面とロータの外面と
の僅かな間隙のみに粘性流体を収容しなければならな
い。このため、十分な発熱量を発揮すべく粘性流体の収
容割合を高くすれば、その状態では不可避に残留する空
気の容積が少なくなり、高温時に粘性流体が膨脹して内
部が極端に高圧となって、軸封装置による軸封能力が十
分でなくなってしまう。逆に、軸封能力を確保すべく粘
性流体の収容割合を低くすれば、その状態では空気の容
積が大きくなり、十分な発熱量を得ることができない。
つまり、この提案のビスカスヒータでは、粘性流体の厳
しい収容量管理が必要である。

【０００８】また、この提案のビスカスヒータでは、間
隙に介在される粘性流体が駆動軸の駆動中は常にせん断
されることとなり、せん断される粘性流体の量に余裕が
なく、特定の粘性流体のみが常にせん断されやすいこと
となって、粘性流体の劣化を生じやすい。この粘性流体
の劣化は、ビスカスヒータにおける長期間使用後の耐久
後の発熱量を低下してしまう。また、駆動軸が高速回転
を維持すると、発熱室内の粘性流体が上限なく高温化
し、粘性流体が耐熱限界を超えて劣化してしまう。この
場合、高速運転後の発熱量が低下してしまう。この点、
上記従来の能力可変型ビスカスヒータにおいても、拡大
時の制御室の容積を発熱室の壁面とロータの外面との間
隙の容積とほぼ等しくするならば、制御室の内部容積の
拡大・縮小により制御室と発熱室との間で粘性流体を移
動させているに過ぎないこととなる。特に、このビスカ
スヒータでは、発熱室の壁面とロータの外面とが互いに
近接する軸方向のラビリンス溝を構成しているため、粘
性流体の下方への移動は一層困難である。このため、同
様に粘性流体の劣化を生じやすい。

【０００９】本発明の課題は、粘性流体の厳しい収容量
管理を不要とするとともに、粘性流体の劣化による発熱
量の低下を確実に防止可能なビスカスヒータを提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１のビスカスヒータは、内部に発熱室及び
該発熱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、該発熱室内で該駆動軸に
より回動可能に設けられたロータと、該発熱室の壁面と
該ロータの外面との間隙に介在され、該ロータの回動に
より発熱される粘性流体とを有するビスカスヒータにお
いて、前記発熱室は密閉状態とされ、前記ハウジングに
は、該発熱室と回収通路及び供給通路により連通され、
前記間隙の容積を超える粘性流体を収容可能な貯留室が
密閉状態で配設され、該回収通路は、前記ロータの外周
に向かって延在する収拾通路を有することを特徴とす
る。

【００１１】このビスカスヒータでは、貯留室が間隙の
容積を超える粘性流体を収容可能であるため、粘性流体
の厳しい収容量管理が不要となる。また、このビスカス
ヒータでは、発熱室及び貯留室が密閉状態であるため、
発熱室及び貯留室に介在される粘性流体が新たな気体と
接触することはなく、また随時気体中の水分が補充され
る訳ではないので、劣化や悪影響を受けることはない。

【００１２】さらに、貯留室を発熱室と連通させている
ため、粘性流体を回収通路により発熱室から貯留室内に
回収可能であるとともに、粘性流体を供給通路により貯
留室から発熱室内に供給可能である。ここで、このビス
カスヒータでは、貯留室内に間隙の容積を超える粘性流
体を収納可能であることから、せん断される粘性流体の
量に余裕を生じ、特定の粘性流体のみを常にせん断する
ことにならないため、粘性流体の劣化遅延を図ることが
可能になる。

【００１３】特に、このビスカスヒータでは、回収通路
がロータの外周に向かって延在する収拾通路を有するた
め、発熱室の外周ほど粘性流体の循環量が多く、収拾通
路中の圧力が発熱室の内周に比べ外周ほど大きくなるこ
とから、発熱室の外周域に存在する粘性流体が貯留室内
に回収されやすい。こうして、このビスカスヒータで
は、発熱室と貯留室との間で粘性流体を確実に入れ換え
つつ、十分な発熱量の発揮と、十分な軸封能力の確保と
が実現される。

【００１４】（２）請求項２のビスカスヒータは、請求
項１記載のビスカスヒータにおいて、回収通路と供給通
路とは駆動軸の駆動中に常時開放されていることを特徴
とする。このビスカスヒータでは、駆動軸の駆動中に発
熱室と貯留室とで粘性流体が常時入れ換わる。

【００１５】（３）請求項３のビスカスヒータは、請求
項１記載のビスカスヒータにおいて、回収通路及び供給
通路の少なくとも一方は開閉可能になされていることを
特徴とする。このビスカスヒータは、回収通路の開閉に
より発熱室から貯留室への粘性流体の回収の開始又は停
止が行われ、供給通路の開閉により貯留室から発熱室へ
の粘性流体の供給の開始又は停止が行われることとなる
ため、貯留室を制御室とする能力可変型のものとなる。
こうして、能力縮小が行われれば、駆動軸が高速回転を
維持していても、発熱室内の粘性流体の高温化が抑制さ
れ、劣化が防止される。

【００１６】（４）請求項４のビスカスヒータは、請求
項１、２又は３記載のビスカスヒータにおいて、回収通
路は発熱室の中央域と連通されていることを特徴とす
る。発熱室内の粘性流体は、ロータが回動されたままで
あれば、液面と直角に回動されることで、軸芯回りに集
合するワイセンベルク効果（Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ
Ｅｆｆｅｃｔ）を生じる。このワイセンベルク効果は法
線応力効果により生じると考えられている。他方、発熱
室内の粘性流体は、その間、軸芯から遠ざかる遠心力も
生じる。発明者らの試験結果によれば、駆動軸の回転数
が比較的低い間はワイセンベルク効果が支配的であり、
駆動軸の回転数が高くなるに従って遠心力による影響が
大きくなることが明らかとなった。

【００１７】このため、このビスカスヒータでは、発熱
室の中央域と連通した回収通路を有していることから、
駆動軸の回転数が比較的低い間はワイセンベルク効果を
利用し、駆動軸の回転数が高くなれば収拾通路が遠心力
を利用できるため、駆動軸の回転数にかかわらず、発熱
室内の粘性流体を貯留室に確実に回収することができ
る。

【００１８】（５）請求項５のビスカスヒータは、請求
項１、２、３又は４記載のビスカスヒータにおいて、回
収通路は貯留室側の開口が該貯留室内に貯留される粘性
流体の液位より上方側に位置し、供給通路は該貯留室側
の開口が該貯留室内に貯留される粘性流体の液位より下
方側に位置していることを特徴とする。このビスカスヒ
ータでは、駆動軸が駆動される前の起動前においては、
気体の移動と粘性流体の自重とにより、発熱室と貯留室
とで粘性流体の液位が等しくなる。このため、起動時に
は、ロータによりせん断される粘性流体の量が少なく、
小さなトルクで起動が可能となる。このため、起動時の
ショックが小さい。

【００１９】駆動軸が起動された後、回収通路及び供給
通路の連通面積等により、粘性流体の貯留室への回収量
よりも発熱室への供給量を多く設定すれば、発熱室内に
粘性流体が行き渡り、これにより発熱室の壁面とロータ
の外面との間隙の発熱量が増大していく。この間、発熱
室内では、粘性流体がせん断される他、気体が粘性流体
中に気泡として混在されており、回収通路における貯留
室側の開口が粘性流体の上方に位置していた方がその気
泡が貯留室に移動しやすい。また、粘性流体の自重によ
り、発熱室と貯留室との間で粘性流体が入れ換わりやす
い。さらに、粘性流体の特に粘弾性流体では伸張粘性の
影響により、発熱室内で回動するロータが供給通路を介
して貯留室内の粘性流体を発熱室に引き込みやすい。

【００２０】そして、駆動軸の駆動を終えれば、気体の
移動と粘性流体の自重とにより、発熱室と貯留室とで粘
性流体の液位が等しくなる。また、貯留室内の粘性流体
の液位を供給通路における貯留室側の開口の上方に位置
させるのみで粘性流体の収容量管理を容易にできる。（６）請求項６のビスカスヒータは、請求項１、２、
３、４又は５記載のビスカスヒータにおいて、収拾通路
は、回転するロータにより粘性流体が貯留室内に引き込
まれやすく形成されていることを特徴とする。

【００２１】このビスカスヒータでは、起動後、粘性流
体が貯留室に引き込まれやすいため、迅速に発熱室内か
ら粘性流体が回収される。（７）請求項７のビスカスヒータは、請求項６記載のビ
スカスヒータにおいて、発熱室は外周側にロータの前後
壁面側を連通させる連通部を有し、収拾通路は該連通部
に開放されていることを特徴とする。

【００２２】このビスカスヒータでは、発熱室における
ロータの前後壁面側の粘性流体が連通部により相互に繋
がれる。この傾向は特に駆動軸の回転数が高いことによ
り遠心力が大きく作用する間に大きい。そして、収拾通
路がこの連通部に開放されているため、貯留室が発熱室
の前方又は後方に位置する場合でも、ロータの前後壁面
側の粘性流体をその貯留室に回収しやすい。

【００２３】（８）請求項８のビスカスヒータは、請求
項６又は７記載のビスカスヒータにおいて、収拾通路
は、発熱室側が開口すべく該ハウジングに凹設され、ロ
ータの径方向に対し、該ロータの回転方向後方側に傾斜
した回収溝であることを特徴とする。このビスカスヒー
タは簡易な構成により請求項６又は７の手段を具体化し
ている。その作用は実施形態において説明する。

【００２４】（９）請求項９のビスカスヒータは、請求
項６又は７記載のビスカスヒータにおいて、収拾通路
は、発熱室側が開口すべくハウジングに凹設され、ロー
タの径方向に対し、該ロータの回転方向後方側に湾曲し
た回収溝であることを特徴とする。このビスカスヒータ
も簡易な構成により請求項６又は７の手段を具体化して
いる。その作用は実施形態において説明する。

【００２５】（１０）請求項１０のビスカスヒータは、
請求項６、７、８又は９記載のビスカスヒータにおい
て、収拾通路の発熱室側の開口におけるロータの回転方
向後方側の縁部には、面取りが施されていることを特徴
とする。このビスカスヒータでは、発熱室内の粘性流体
がロータの回転方向前方側のピン角に形成された縁部に
よっては掻き落とされる一方、ロータの回転方向後方側
の面取りによって滑らかに収拾通路に導かれ、ひいては
貯留室に移動する。

【００２６】（１１）請求項１１のビスカスヒータは、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記
載のビスカスヒータにおいて、ロータは平板形状をなし
ていることを特徴とする。このビスカスヒータでは、か
かる形状のロータの採用により、粘性流体は軸芯と直角
の液面の面積が大きいことから、上記ワイセンベルク効
果を確実に生じることとなる。

【００２７】（１２）請求項１２のビスカスヒータは、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は
１１記載のビスカスヒータにおいて、ロータの中央域に
は前後に貫通する連通孔が貫設されていることを特徴と
する。このビスカスヒータでは、発熱室の前壁面とロー
タの前側面との間の粘性流体が連通孔を経て貯留室に回
収されやすく、貯留室内の粘性流体が発熱室の前壁面と
ロータの前側面との間に送り出されやすい。この傾向は
特に駆動軸の回転数が低いことによりワイセンベルク効
果が大きく作用する間に大きい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、各請求項記載の発明を具体
化した実施形態１〜４を図面を参照しつつ説明する。（実施形態１）実施形態１のビスカスヒータは能力固定
型のものとして請求項１、２、４〜７、１１、１２を具
体化している。

【００２９】すなわち、このビスカスヒータでは、図１
に示すように、ハウジングを構成する前部ハウジング本
体１、前部プレート２、後部プレート３及び後部ハウジ
ング本体４がガスケット５、Ｏリング６ａ、６ｂ及びガ
スケット７を介し、各々積層された状態で複数本の通し
ボルト９により締結されている。前部プレート２の後端
面に凹設された凹部は後部プレート３の平坦な前端面と
ともに発熱室１０を形成している。また、前部ハウジン
グ本体１の内面と前部プレート２の前端面とが発熱室１
０の前部に隣接する前部放熱室としての前部ウォータジ
ャケットＦＷを形成している。他方、後部ハウジング本
体４にはガスケット７と当接するリブ４ａがリング状に
突設されており、後部プレート３の後端面と後部ハウジ
ング本体４におけるリブ４ａより外側の内面とが発熱室
１０の後部に隣接する後部放熱室としての後部ウォータ
ジャケットＲＷを形成しているとともに、後部プレート
３の後端面と後部ハウジング本体４におけるリブ４ａよ
り内側の内面とが貯留室ＳＲを形成している。

【００３０】後部ハウジング本体４の後面には入水ポー
ト１１及び図示しない出水ポートが隣接して形成され、
入水ポート１１と出水ポートとは後部ウォータジャケッ
トＲＷに連通されている。後部プレート３及び前部プレ
ート２には各通しボルト９間で等間隔に複数の水路１２
が貫設され、前部ウォータジャケットＦＷと後部ウォー
タジャケットＲＷとは水路１２により連通されている。

【００３１】前部プレート２には前方に軸方向に延在す
るボス２ａが突設され、ボス２ａ内には発熱室１０に隣
接する軸封装置１３が設けられている。また、前部ハウ
ジング本体１には前方に軸方向に延在するボス１ｃが突
設され、ボス１ｃ内には軸受装置１４が設けられてい
る。これら軸封装置１３及び軸受装置１４を介して駆動
軸１５が回動可能に支承され、駆動軸１５の後端には発
熱室１０内で回動可能な平板形状のロータ１６が圧入さ
れている。ロータ１６の中央域には前後に貫通する連通
孔１６ａが貫設されている。

【００３２】後部プレート３には、図２にも示すよう
に、発熱室１０側が開口し、ロータ１６の外周に向かっ
て直線状に延在する収拾通路たる回収溝３ａが回収通路
の一部として凹設されている。この回収溝３ａは、その
外端が発熱室１０の外周面とロータ１６の外周面とで形
成されてロータ１６の前後壁面側を連通させる連通部１
０ａに開放され、その内端には貯留室ＳＲまで貫通する
回収孔３ｃが回収通路の残部として後端面まで貫設され
ている。また、後部プレート３には、中央域の下方の位
置に回収孔３ｃより連通面積の大きな供給孔３ｅが供給
通路の一部としてやはり後端面まで貫設されている。ま
た、後部プレート３には、発熱室１０側が開口し、その
内端が供給孔３ｅと連通して供給通路の残部を構成する
供給溝３ｆが凹設されている。この供給溝３ｆは、ロー
タ１６の外周に向かって延在するとともに、ロータ１６
の径方向に対し、二点鎖線で示すロータ１６の回転方向
前方側に傾斜されている。

【００３３】そして、図１に示す貯留室ＳＲ及び発熱室
１０の壁面とロータ１６の外面との間隙には、気体とと
もに粘性流体としてのシリコンオイルが介在されてい
る。ここで、このビスカスヒータでは、貯留室ＳＲが間
隙の容積を超えるシリコンオイルを収容可能であるた
め、シリコンオイルの厳しい収容量管理が不要となる。
駆動軸１５の先端には図示しないボルト等によりプーリ
又は電磁クラッチが結合され、プーリ等は車両のエンジ
ンによりベルトで回転されるようになっている。

【００３４】車両の暖房装置に組み込まれたこのビスカ
スヒータでは、駆動軸１５がプーリ等を介してエンジン
により駆動されれば、発熱室１０内でロータ１６が軸心
Ｏ回りで回動するため、シリコンオイルが発熱室１０の
壁面とロータ１６の外面との間隙でせん断される。シリ
コンオイルのせん断による発熱は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循環水に熱
交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に
供されることとなる。

【００３５】この間、このビスカスヒータでは、駆動軸
１５が駆動される前の起動前においては、気体の移動と
シリコンオイルの自重とにより、発熱室１０と貯留室Ｓ
Ｒとでシリコンオイルの液位が等しくなる。このため、
起動時には、ロータ１６によりせん断されるシリコンオ
イルの量が少なく、小さなトルクで起動が可能となる。
このため、起動時のショックが小さい。

【００３６】駆動軸１５が起動された後、ロータ１６の
形状から確実に生じるワイセンベルク効果と気体の移動
とにより、シリコンオイルを回収溝３ａ及び回収孔３ｃ
により発熱室１０から貯留室ＳＲ内に回収可能であると
ともに、シリコンオイルを供給溝３ｆ及び供給孔３ｅに
より貯留室ＳＲから発熱室１０内に供給可能である。こ
のとき、特に駆動軸１５の回転数が低ければ、ワイセン
ベルク効果が大きく作用し、シリコンオイルは連通孔１
６ａを経てロータ１６を挟んだ発熱室１０の前後方向に
移動しやすい。回収溝３ａ及び回収孔３ｃ及び供給溝３
ｆ及び供給孔３ｅの連通面積等により、シリコンオイル
の貯留室ＳＲへの回収量よりも発熱室１０への供給量を
多く設定すれば、発熱室１０内にシリコンオイルが行き
渡り、これにより発熱室１０の壁面とロータ１６の外面
との間隙の発熱量が増大していく。ここで、このビスカ
スヒータでは、貯留室ＳＲ内に間隙の容積を超えるシリ
コンオイルを収納可能であることから、せん断されるシ
リコンオイルの量に余裕を生じ、特定のシリコンオイル
のみを常にせん断することにならないため、シリコンオ
イルの劣化遅延を図ることが可能になる。

【００３７】特に、このビスカスヒータでは、ロータ１
６の外周に向かって直線状に延在する回収溝３ａが凹設
されているため、発熱室１０の外周域ほどシリコンオイ
ルの循環量が多いため、回収溝３ａ中の圧力が発熱室１
０の内周域に比べ外周域ほど大きくなることから、発熱
室１０の外周域に存在するシリコンオイルが貯留室ＳＲ
内に回収されやすい。また、このビスカスヒータでは、
発熱室１０の中央域と連通した回収孔３ｃを有している
ことから、駆動軸１５の回転数が比較的低い間はワイセ
ンベルク効果を利用し、駆動軸１５の回転数が高くなれ
ば回収溝３ａが遠心力を利用できるため、駆動軸１５の
回転数にかかわらず、発熱室１０内のシリコンオイルを
貯留室ＳＲに確実に回収することができる。

【００３８】こうして、このビスカスヒータでは、発熱
室１０と貯留室ＳＲとの間でシリコンオイルを確実に入
れ換えつつ、十分な発熱量の発揮と、十分な軸封能力の
確保とが実現される。また、この間、発熱室１０内で
は、シリコンオイルがせん断される他、気体がシリコン
オイル中に気泡として混在されており、回収孔３ｃにお
ける貯留室ＳＲ側の開口がシリコンオイルの上方に位置
していた方がその気泡が貯留室ＳＲに移動しやすい。ま
た、シリコンオイルの自重により、発熱室１０と貯留室
ＳＲとの間でシリコンオイルが入れ換わりやすい。さら
に、シリコンオイルの伸張粘性の影響により、発熱室１
０内で回動するロータ１６が供給溝３ｆ及び供給孔３ｅ
を介して貯留室ＳＲ内のシリコンオイルを発熱室１０に
引き込みやすい。

【００３９】そして、駆動軸１５の駆動を終えれば、気
体の移動とシリコンオイルの自重とにより、発熱室１０
と貯留室ＳＲとでシリコンオイルの液位が等しくなる。
さらに、このビスカスヒータでは、発熱室１０及び貯留
室ＳＲが密閉状態であるため、発熱室１０及び貯留室Ｓ
Ｒに介在されるシリコンオイルが新たな気体と接触する
ことはなく、また随時気体中の水分が補充される訳では
ないので、劣化や悪影響を受けることはない。

【００４０】（実施形態２）実施形態２のビスカスヒー
タでは、請求項１、２、４〜８、１１、１２を具体化
し、図３に示すように、ロータ１６の径方向に対し、二
点鎖線で示すロータ１６の回転方向後方側に直線状に傾
斜した回収溝３ｇを凹設している。他の構成は実施形態
１と同一としている。

【００４１】このビスカスヒータでは、発熱室１０内の
外周域に存在するシリコンオイルがその傾斜に沿って回
収溝３ｇを流れることから、ワイセンベルク効果による
よりも積極的に貯留室ＳＲに引き込まれ、迅速に発熱室
１０内からシリコンオイルが回収される。他の作用及び
効果は実施形態１と同様である。（実施形態３）実施形態３のビスカスヒータでは、請求
項１、２、４〜７、９〜１２を具体化し、図４に示すよ
うに、ロータ１６の径方向に対し、二点鎖線で示すロー
タ１６の回転方向後方側に湾曲した回収溝３ｈを凹設し
ている。また、この回収溝３ｈの発熱室１０側の開口回
りには、ロータ１６の回転方向後方側の縁部のみに面取
り３ｉを施している。他の構成は実施形態１と同一とし
ている。

【００４２】このビスカスヒータでは、図５に示すよう
に、発熱室１０内のシリコンオイルがロータ１６の回転
方向前方側のピン角に形成された縁部によっては掻き落
とされる一方、ロータ１６の回転方向後方側の面取り３
ｉによって滑らかに回収溝３ｈに導かれ、ひいては貯留
室ＳＲに移動する。他の作用及び効果は実施形態２と同
様である。

【００４３】（実施形態４）実施形態４のビスカスヒー
タは能力可変型のものとして請求項１、３〜７、１１、
１２を具体化している。すなわち、このビスカスヒータ
では、図６に示すように、前部プレート２２と後部プレ
ート２３とが間にＯリング２５を介して前部ハウジング
本体２１内に収容され、前部ハウジング本体２１はＯリ
ング２６を介して複数本の通しボルト２７により後部ハ
ウジング本体２４で閉塞されている。

【００４４】前部プレート２２の後端面に凹設された凹
部は後部プレート２３の平坦な前端面とともに発熱室２
８を形成している。後部プレート２３には、図７にも示
すように、発熱室２８側が開口し、後述するロータ３３
の外周に向かって直線状に延在する収拾通路たる回収溝
２３ａが回収通路の一部として凹設されている。この回
収溝２３ａも、その外端が発熱室２８の外周面とロータ
３３の外周面とで形成されてロータ３３の前後壁面側を
連通させる連通部２８ａに開放され、その内端には貯留
室たる制御室ＣＲまで貫通する回収孔２３ｃが回収通路
の残部として後端面まで貫設されている。また、後部プ
レート２３には、中央域の下方の位置に回収孔２３ｃと
同径の供給孔２３ｅが供給通路の一部としてやはり後端
面まで貫設されている。また、後部プレート２３には、
発熱室２８側が開口し、その内端が供給孔２３ｅと連通
して供給通路の残部を構成する供給溝２３ｆが凹設され
ている。この供給溝２３ｆは、ロータ３３の外周に向か
って延在するとともに、ロータ３３の径方向に対し、二
点鎖線で示すロータ３３の回転方向前方側に傾斜されて
いる。

【００４５】また、図６に示すように、前部プレート２
２の前面外周側には円弧状のフィン２２ａが前方に突出
されており、前部ハウジング本体２１の内面外周側とで
発熱室２８の前部に隣接する前部放熱室としての前部ウ
ォータジャケットＦＷを形成している。他方、後部プレ
ート２３の後面外周側にも円弧状のフィン２３ｂが後方
に突出されており、後部ハウジング本体２４の内面外周
側とで発熱室２８の後部に隣接する後部放熱室としての
後部ウォータジャケットＲＷを形成しており、後部プレ
ート２３の後面内周側と後部ハウジング本体２４の内面
内周側とが回収孔２３ｃ及び供給孔２３ｅと連通可能な
制御室ＣＲを形成している。

【００４６】前部ハウジング本体２１の外周面には図示
しない入水ポート及び出水ポートが隣接して形成され、
入水ポートと出水ポートとは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。さらに、前部プレ
ート２２には発熱室２８に隣接して軸封装置２９が設け
られて、前部ハウジング本体２１には軸受装置３０、３
１が設けられ、これら軸封装置２９及び軸受装置３０、
３１を介して駆動軸３２が回動可能に支承されている。
駆動軸３２の後端には発熱室２内で回動可能な平板形状
のロータ３３が圧入されている。このロータ３３には、
内周域において発熱室２８の前後を連通する連通孔３３
ａが貫設されているとともに、外周域においてシリコン
オイルのせん断効果を高める貫通孔３３ｂが貫設されて
いる。そして、発熱室２８の壁面とロータ３３の外面と
の間隙及び制御室ＣＲ内には粘性流体としてのシリコン
オイルが介在されている。但し、発熱室２８と回収孔２
３ｃと供給孔２３ｅと制御室ＣＲとには、シリコンオイ
ルが介在されている他、組付け時に不可避の空気が多少
は残留されている。駆動軸３２の先端には図示しないプ
ーリが固定され、プーリは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。

【００４７】後部ハウジング本体２４の制御室ＣＲ内で
は、図７にも示すように、回収孔２３ｃの制御室ＣＲ側
の開口をシリコンオイルの温度上昇により開放可能なバ
イメタル型のフラッパ弁３４と、供給孔２３ｅの制御室
ＣＲ側の開口をシリコンオイルの温度上昇により閉塞可
能なバイメタル型のフラッパ弁３５とが後部プレート２
３に固定されている。

【００４８】車両の暖房装置に組み込まれたこのビスカ
スヒータでは、図６に示す駆動軸３２がエンジンにより
駆動されれば、発熱室２８内でロータ３３が回動するた
め、シリコンオイルが発熱室２８の壁面とロータ３３の
外面との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内の循環流体と
しての循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回
路で車両の暖房に供されることとなる。

【００４９】エンジンの回転数が低いことにより駆動軸
３２の回転数が比較的低くロータ３３が回動されたまま
であれば、発熱室２８内のシリコンオイルは、遠心力よ
りも支配的なワイセンベルク効果により、中央域に集合
しようとする。特に、上記形状の発熱室２８及びロータ
３３の採用により、シリコンオイルは軸芯と直角の液面
の面積が大きいことから、このワイセンベルク効果を確
実に生じることとなる。

【００５０】ここで、制御室ＣＲ内のシリコンオイルの
温度が低ければ、暖房が過弱であるため、フラッパ弁３
４が回収孔２３ｃを閉塞し、フラッパ弁３５が供給孔２
３ｅを開放している。また、ワイセンベルク効果が大き
く作用し、シリコンオイルは連通孔１６ａを経てロータ
３３を挟んだ発熱室２８の前後方向に移動しやすい。こ
のため、発熱室２８内のシリコンオイルは回収溝２３ａ
及び回収孔２３ｃを経ては制御室ＣＲ内に回収されず、
制御室ＣＲ内に回収されていたシリコンオイルは供給孔
２３ｅ及び供給溝２３ｆを経て発熱室２８内に供給され
る。このため、発熱室２８の壁面とロータ３３の外面と
の間隙の発熱量が増大し（能力拡大）、暖房が強められ
ることとなる。

【００５１】この一方、エンジンの回転数が高いことに
より駆動軸３２の回転数が比較的高くロータ３３が回動
されたままであれば、発熱室２８内のシリコンオイル
は、ワイセンベルク効果よりも支配的な遠心力により、
外周域に集合しようとする。ここで、制御室ＣＲ内のシ
リコンオイルの温度が高くなれば、暖房が過強になりつ
つあるため、フラッパ弁３４が回収孔２３ｃを開放し、
フラッパ弁３５が供給孔２３ｅを閉塞する。このため、
発熱室２８内のシリコンオイルは回収溝２３ａ及び回収
孔２３ｃを経て制御室ＣＲ内に回収され、制御室ＣＲ内
に回収されたシリコンオイルは供給孔２３ｅ及び供給溝
２３ｆを経ては発熱室２８内に供給されない。この間、
ロータ３３の外周に向かって直線状に延在する回収溝２
３ａが凹設されているため、発熱室２８の外周域に存在
するシリコンオイルが制御室ＣＲ内に回収されやすい。
また、遠心力が大きく作用し、シリコンオイルは回収溝
２３ａを経て移動しやすい。このため、発熱室２８の壁
面とロータ３３の外面との間隙の発熱量が減少し（能力
縮小）、暖房が弱められることとなる。

【００５２】こうして、このビスカスヒータにおいて
も、実施形態１と同様の作用及び効果を得ることができ
る。また、このビスカスヒータでは、能力縮小により、
駆動軸３２が高速回転を維持していても、発熱室２８内
のシリコンオイルの高温化を抑制し、劣化を防止するこ
とができる。なお、上記実施形態において、回収孔３
ｃ、２３ｃを発熱室１０、２８の外周域付近に貫設し、
貯留室ＳＲ、制御室ＣＲとの連通を図ることも可能であ
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のビスカスヒータのＩＩ−ＩＩ矢視
断面図である。

【図３】実施形態２のビスカスヒータに係り、図２と同
様の一部断面図である。

【図４】実施形態３のビスカスヒータに係り、図２と同
様の一部断面図である。

【図５】実施形態３のビスカスヒータに係り、回収溝等
の拡大断面図である。

【図６】実施形態４のビスカスヒータの縦断面図であ
る。

【図７】実施形態４のビスカスヒータに係り、図２と同
様の断面図である。

【符号の説明】

１、２、３、４、２１、２２、２３、２４…ハウジング
（１、２１…前部ハウジング本体、２、２２…前部プレ
ート、３、２３…後部プレート、４、２４…後部ハウジ
ング本体）１０、２８…発熱室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）１４、３０、３１…軸受装置１５、３２…駆動軸１６、３３…ロータ３ａ、３ｃ、３ｇ、３ｈ、２３ａ、２３ｃ…回収通路
（３ａ、３ｇ、３ｈ、２３ａ…収拾通路（回収溝）、３
ｃ、２３ｃ…回収孔）３ｉ…面取り３ｅ、３ｆ、２３ｅ、２３ｆ…供給通路（３ｆ、２３ｆ
…供給溝、３ｅ、２３ｅ…供給孔）ＳＲ…貯留室（ＣＲ…制御室）１０ａ、２８ａ…連通部１６ａ、３３ａ…連通孔

───────────────────────────────────────────────────── 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】内部に発熱室及び該発熱室に隣接して循環
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、該発熱室内で該駆動軸により回動可能に設けられ
たロータと、該発熱室の壁面と該ロータの外面との間隙
に介在され、該ロータの回動により発熱される粘性流体
とを有するビスカスヒータにおいて、前記発熱室は密閉状態とされ、前記ハウジングには、該
発熱室と回収通路及び供給通路により連通され、前記間
隙の容積を超える粘性流体を収容可能な貯留室が密閉状
態で配設され、該回収通路は、前記ロータの外周に向か
って延在する収拾通路を有することを特徴とするビスカ
スヒータ。
【請求項２】回収通路と供給通路とは駆動軸の駆動中に
常時開放されていることを特徴とする請求項１記載のビ
スカスヒータ。
【請求項３】回収通路及び供給通路の少なくとも一方は
開閉可能になされていることを特徴とする請求項１記載
のビスカスヒータ。
【請求項４】回収通路は発熱室の中央域と連通されてい
ることを特徴とする請求項１、２又は３記載のビスカス
ヒータ。
【請求項５】回収通路は貯留室側の開口が該貯留室内に
貯留される粘性流体の液位より上方側に位置し、供給通
路は該貯留室側の開口が該貯留室内に貯留される粘性流
体の液位より下方側に位置していることを特徴とする請
求項１、２、３又は４記載のビスカスヒータ。
【請求項６】収拾通路は、回転するロータにより粘性流
体が貯留室内に引き込まれやすく形成されていることを
特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のビスカス
ヒータ。
【請求項７】発熱室は外周側にロータの前後壁面側を連
通させる連通部を有し、収拾通路は該連通部に開放され
ていることを特徴とする請求項６記載のビスカスヒー
タ。
【請求項８】収拾通路は、発熱室側が開口すべく該ハウ
ジングに凹設され、ロータの径方向に対し、該ロータの
回転方向後方側に傾斜した回収溝であることを特徴とす
る請求項６又は７記載のビスカスヒータ。
【請求項９】収拾通路は、発熱室側が開口すべくハウジ
ングに凹設され、ロータの径方向に対し、該ロータの回
転方向後方側に湾曲した回収溝であることを特徴とする
請求項６又は７記載のビスカスヒータ。
【請求項１０】収拾通路の発熱室側の開口におけるロー
タの回転方向後方側の縁部には、面取りが施されている
ことを特徴とする請求項６、７、８又は９記載のビスカ
スヒータ。
【請求項１１】ロータは平板形状をなしていることを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又
は１０記載のビスカスヒータ。
【請求項１２】ロータの中央域には前後に貫通する連通
孔が貫設されていることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１記載のビス
カスヒータ。