JPH11208252A

JPH11208252A - 車輌用熱発生器

Info

Publication number: JPH11208252A
Application number: JP10015622A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ban; 孝志伴; Tatsuyuki Hoshino; 辰幸星野; Takanori Okabe; 孝徳岡部; Takahisa Saka; 高寿坂
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 1999-08-03
Also published as: DE19901723A1; US6039007A

Abstract

(57)【要約】【課題】車輌用熱発生器において、ロータが起動する際
の負荷トルクを速やかに低減させることでロータ起動の
円滑化を図ると共に粘性流体の酸化劣化を防ぐ。【解決手段】ハウジング内には、発熱室７の周壁を挟ん
で発熱室７の反対側位置（外側位置）に回収及び供給通
路２０，２１を介して貯留室１０が設けられる。この貯
留室１０は、前部ハウジング本体１の一部に形成された
凹室（１０）を後部ハウジング本体２で塞ぐことによっ
て現出される。かかる貯留室１０の内部は、上狭下広な
断面形状を有し、上狭な第１領域１０ａと、下広な第２
領域１０ｂとに二分される。従って、第２領域１０ｂの
内容積は第１領域１０ａのそれよりもかなり大きくなる
ため、ロータの停止時には、発熱室内の残留粘性流体が
第２領域１０ｂに移動していく。故に、ロータの表面と
シリコーンオイルとの接触面積が小さくなるため、ロー
タ１４起動時の負荷トルクが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ハウジング内に
区画された発熱室及び放熱室を備え、駆動軸に作動連結
されたロータを、粘性流体を収容した発熱室内で回転さ
せて粘性流体の剪断作用に基づく熱を発生させ、その熱
を放熱室を流れる循環流体に熱交換する車輌用熱発生器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車輌のエンジンの駆動力を利用する熱発
生器として、例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第
３８３２９６６号公報（１９９０年４月５日公表のＤＥ
３８３２９６６Ａ１）は、車輌用暖房装置に組み込まれ
る熱発生器としての加熱アセンブリーを開示する。以下
に、該ドイツ語公報のＦＩＧ．２を参照しつつ、そこで
の部材番号を引用しながら、前記加熱アセンブリーの概
要を説明する。

【０００３】この加熱アセンブリーでは、ハウジング
は、その内部に作業空間４８（発熱室に対応）と、この
作業空間４８の半径方向に隣接するリング空間６２（ウ
ォータジャケットに対応）とを備えている。更に、該ハ
ウジングは、貯蔵空間５８（貯留室に対応）を作業空間
４８の前方に隣接して有している。この作業空間４８と
貯蔵空間５８とは、中間壁６０により分離され、かかる
中間壁６０には作業空間４８と貯蔵空間５８とを結ぶ流
体供給用の通口６６及び流体回収用の結合通路６８が形
成されている。通口６６は、バイメタル板バネ７６によ
って揺動制御されるレバー７２によって開閉が可能な通
路であり、この通口６６の開閉によって加熱アセンブリ
ーの発熱能力を調整できるように設定されている。ハウ
ジング後方には駆動軸５２が回転可能に支承されてお
り、この駆動軸５２の一端には作業空間４８内で一体回
動可能な車輪５０（ロータに対応）が固着され、駆動軸
５２の他端には、ベルトプーリ４４が固着されている。
ベルトプーリ４４はベルトを介してエンジンとつながれ
る。作業空間４８及び貯蔵空間５８内には所要量の粘性
流体７８が充填され、相対向する車輪５０の外壁部と作
業空間４８の内壁面との間隙に行き渡るようにしてい
る。尚、本公報のＦＩＧ．２に示されるように、ハウジ
ング内に収容される粘性流体７８の充填量は、貯蔵空間
５８のほぼ半分となるように満たされている。

【０００４】エンジンの駆動力が加熱アセンブリーの駆
動軸に伝達されると、駆動軸と共に車輪が作業空間内で
回転し、車輪外壁部と作業空間内壁面との間に介在され
る粘性流体が剪断されて流体摩擦に基づく熱を発生す
る。作業空間で発生した熱は、前記リング空間内を流れ
る冷却媒体（エンジン冷却液）にハウジングの隔壁を介
して熱伝達され、その車輌の熱交換器に供給されて車室
内の暖房に供される。尚、冷却媒体が加熱に必要な温度
に達していないときには、バイメタル板バネはレバーを
前記通口方向に押圧せず、通口は開放状態に維持され
て、貯蔵空間から作業空間への粘性流体の供給が許容さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の車輌用熱発生
器では、車輪（ロータ）を起動させる際の負荷トルクを
いかに低減させるかが主要な技術的課題のひとつとなる
ことを以下に説明する。上記従来の加熱アセンブリーの
場合、当該加熱アセンブリーの運転中にエンジンが停止
されると、車輪の停止にともなって結合通路を介した作
業空間から貯蔵空間への粘性流体の放出は中止されるた
め、作業空間内には相当量の粘性流体が残留することに
なる。このとき、車輪の表面と粘性流体との接触面積を
小さくさせるための方途が採られていないため、その
後、車輪を再起動させる場合、作業空間に残留する相当
量の粘性流体は車輪を拘束して車輪の起動を妨げようと
する。このため、加熱アセンブリーの起動時には、車輪
及びベルトを介してエンジンに大きな負荷トルクが加わ
る。従って、車輪の起動を強行したときには、大きな起
動ショックが生じたり、ベルトが空滑りを起こすおそれ
があり、その結果として、異音を生じさせたり、加熱ア
センブリーの各部の摩耗を早める原因となる。

【０００６】また、この加熱アセンブリーの場合、貯蔵
空間のほぼ半分まで粘性流体が充填されている。従っ
て、貯蔵空間のほぼ半分は空気が入り込む結果となり、
粘性流体は、該空気に含まれる酸素に起因して酸化劣化
するおそれが高い。

【０００７】本発明の目的は、ロータが起動する際の負
荷トルクを可能な限り最小限に止めることでロータの起
動を円滑化し、過大な負荷トルクに起因する異音の発生
や部材の早期摩耗という不都合を解消した車輌用熱発生
器を提供することにある。

【０００８】また、粘性流体が貯留される領域に入り込
む酸素の量をできるだけ少なくして、粘性流体の酸化劣
化を極力遅らせることができる車輌用熱発生器を提供す
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
ジング内に区画された発熱室及び放熱室を備え、前記発
熱室内に収容された粘性流体を前記発熱室内に回動可能
に設けられたロータで剪断して熱を発生させ、その熱を
前記放熱室を流れる循環流体に熱交換する車輌用熱発生
器において、前記ハウジング内には、前記発熱室以外で
粘性流体を収容する貯留室と、前記ロータの回動によっ
て前記貯留室と前記発熱室との間で粘性流体の循環を行
うべく前記貯留室と前記発熱室とを連通させる回収通路
及び供給通路が設けられ、前記貯留室の内部は、第１領
域と、その第１領域の下に位置すると共に、該第１領域
よりも内容積が大きな第２領域とに二分されることをそ
の要旨とする。

【００１０】この車輌用熱発生器によれば、発熱室と粘
性流体を収容する貯留室との間で回収通路及び供給通路
を介した粘性流体の循環流動が達成される。この循環流
動は、特定の粘性流体のみが発熱室における剪断によっ
て熱劣化するに到る事態を回避させる。

【００１１】そして、ロータの停止時においては、粘性
流体の循環流動が止まると共に、発熱室内に残留するこ
ととなった粘性流体が流下する。このとき、残留粘性流
体は、供給通路を介した貯留室の第２領域への流動が許
容される。このため、例えば、貯留室の第１領域と第２
領域とが同じ内容積を有すると共に貯留室全体の内容積
が本発明と同じである場合に比べて、より多くの粘性流
体が貯留室の下部、即ち、第２領域に収容される結果、
発熱室における残留粘性流体の液面レベルが下がる。従
って、発熱室内において粘性流体とロータ表面との接触
面積を小さくさせることができる。当該接触面積が小さ
くなるほど粘性流体によるロータの拘束が少なくなるた
め、本発明によれば、停止したロータを起動する際の起
動トルクが低減される。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の車輌
用熱発生器において、前記貯留室の第２領域及び供給通
路は、前記ロータの回動軸線よりも下方に配設されてい
ることを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、ロータ停止時におい
て、ハウジング内の粘性流体を発熱室と貯留室とで分担
収容するとき、粘性流体のほとんどが貯留室の第２領域
に貯えられる。この場合、発熱室における粘性流体の液
面レベルは、前記第２領域に収容された粘性流体の液面
レベルとほぼ同じになるため、双方の液面レベルが少な
くともロータの回動軸線よりは下に位置される。このよ
うに、ロータ停止時における粘性流体の液面レベルが極
力低く抑えられる一方、第２領域が形成されることによ
って、より多くの粘性流体をハウジング内に充填するこ
とが可能となる。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
の車輌用熱発生器において、前記貯留室は、前記発熱室
の周壁を挟んで発熱室の反対側位置に区画されているこ
とを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、貯留室と回収通路及び
供給通路とを最短の経路でつなぐことができる。また、
発熱室の外周域と貯留室とをつなぐ回収通路及び供給通
路を直線的に延設することが可能となり、通路形状に由
来する粘性抵抗を低減（最小化）できる。従って、ロー
タ停止時には、発熱室内に残留することとなった粘性流
体が円滑に貯留室の第２領域へ流動される。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の車輌用熱発生器において、前記貯留室の
第２領域は、少なくともロータの回動軸線（Ｘ）方向に
膨らむように形成されていることを特徴とする。

【００１７】この構成によれば、ハウジングの直径を必
要最小限に止めつつ、第２領域の内容積を第１領域のそ
れよりも相対的に大きく確保することができる。請求項
５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車輌
用熱発生器において、前記貯留室の第１領域は、前記回
収通路と前記第２領域とをつなぐべく略垂直方向にのび
る通路形状とされていることを特徴とする。

【００１８】この構成によれば、第１領域は回収通路か
ら回収された粘性流体を第２領域に導くに必要十分な通
路として構成されているため、無駄な余剰空間として酸
素を多量に保持することがない。それ故、粘性流体の酸
化劣化が生じにくく、粘性流体の寿命が延びる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した本実施
形態について図１〜図６に基づいて説明する。

【００２０】図１に示すように、車輌用熱発生器の外郭
は前部ハウジング本体１及び後部ハウジング本体２によ
って構成されている。前部ハウジング本体１は、前方
（図示左方）に向かって突出した中空筒状のボス部１ａ
と、該ボス部１ａの基端部から後方に向かって大きく碗
形状に延在した円筒部１ｂとを有している。後部ハウジ
ング本体２は、前記円筒部１ｂの開口側を覆う蓋形状と
されている。両ハウジング本体１，２は、前部ハウジン
グ本体１の円筒部１ｂ内に一対の前部区画プレート５及
び後部区画プレート６を内装しつつ、複数本のボルト３
（本実施形態では６本、図２参照）によって締結されて
いる。

【００２１】前部区画プレート５と後部区画プレート６
とはそれぞれ、その外周部に環状のリム部５ａ，６ａを
有している。これらリム部５ａ，６ａを相互連結される
両ハウジング本体１，２の対向壁面間に挟着することに
より、両ハウジング本体１，２内に両区画プレート５，
６が移動不能に収納されている。また、前部区画プレー
ト５の後端面５ｄはそのリム部５ａ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】このように、車輌用熱発生器のハウジング
は、前部ハウジング本体１、後部ハウジング本体２、前
部区画プレート５及び後部区画プレート６から構成され
ている。これらハウジングの構成部材は、アルミニウム
又はアルミニウム合金から作られている。

【００２３】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５ｂと、当該支持
筒部５ｂの外側に沿って周方向に延びる同心円弧状に形
成された複数のガイドフィン５ｃとを有している（図４
のガイドフィン６ｃ参照）。前部区画プレート５は、支
持筒部５ｂの一部が前部ハウジング本体１の内壁部と密
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の内壁部と前部
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円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、前記リム部５ａ、支持筒部５ｂ及びガイドフィ
ン５ｃは、循環流体としての循環水の流れをガイドする
ガイド壁の役目を果たし、前側放熱室内における循環水
の流通経路を設定する。

【００２４】図１及び図４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６ｂと、当該筒部６ｂの外側に沿って周方向にの
びる同心円弧状に形成された複数のガイドフィン６ｃと
を有している。後部区画プレート６が前部区画プレート
５と共に前部ハウジング本体１内に嵌め込まれた状態で
は、後部区画プレート６の筒部６ｂが後部ハウジング本
体２の環状凹部２ａと密接する。この結果、後部ハウジ
ング本体２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円環状の後部
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、前記リム部６ａ，筒部６ｂ及
びガイドフィン６ｃは、循環流体としての循環水の流れ
をガイドするガイド壁の役目を果たし、後側放熱室内に
おける循環水の流通経路を設定する。

【００２５】また、図１に示すように、後部ハウジング
本体２の後壁部には、車輌内に設けられた暖房回路（図
示略）から前部及び後部ウォータジャケット８，９の各
々に循環水を取り入れる入水ポートＩＰと、前部及び後
部ウォータジャケット８，９から循環水を前記暖房回路
に送り出す出水ポートＯＰとが並設されている。

【００２６】図１に示すように、前部ハウジング本体１
及び前部区画プレート５には、軸受け１１，１２を介し
て駆動軸１３が回動可能に支承されている。軸受け１
１，１２はそれぞれシール付きの軸受装置である。軸受
け１１は、前部区画プレート５の支持筒部５ｂの内周面
と、駆動軸１３の外周面との間に介在され、発熱室７の
前方を封止している。また、軸受け１２は、後部区画プ
レート６の筒部６ｂの内周面と、駆動軸１３の外周面と
の間に介在され、発熱室７の後方を封止している。

【００２７】図１及び図２に示すように、駆動軸１３に
は、発熱室７内に収容される円板形のロータ１４が一体
回転可能に固定されている。ロータ１４の前後端面及び
外周縁と、これらに対向する発熱室７の内壁面（主とし
て前部区画プレート５の後端面５ｄ、及び後部区画プレ
ート６の前端面６ｄ）との間には微少なクリアランスが
形成されており、例えば数十〜数百ミクロン（μｍ）の
範囲である。また、ロータ１４の周縁近傍には前後に貫
通する複数のロータ連通孔１４ａが形成されている。こ
れらロータ連通孔１４ａは、駆動軸１３の中心軸線から
等距離の位置において、駆動軸１３を取り囲んで等角度
間隔にて配置されている。

【００２８】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。プーリ１６はその外周
部に巻き掛けられるＶベルト１７を介して、外部駆動源
としての車輌のエンジンＥと駆動連結される。このエン
ジンＥは、起動用のスタータモータを備えている。

【００２９】本実施形態の車輌用熱発生器では、図２に
示すように、前部ハウジング本体１の円筒部１ｂの一部
には、発熱室７の周壁を挟んで発熱室７の反対側位置
（外側位置）に貯留室１０が設けられる。

【００３０】図３に示すように、この貯留室１０は、前
部ハウジング本体１の一部に形成された凹室（１０）を
後部ハウジング本体２で塞ぐことによって現出される。
即ち、後部ハウジング本体２の前面側に形成された突部
２ｂを前記凹室（１０）の上部領域に進入させること
で、図３に示すような上狭下広な断面形状の貯留室１０
が形成される。このように、貯留室１０の内部は、前記
上狭部に対応する第１領域１０ａと、前記下広部に対応
する第２領域１０ｂとに二分される。

【００３１】第１領域１０ａは、後部ハウジング本体２
の突部２ｂに隣接した領域であり、後述する回収通路２
０の内径の２〜３倍程度の幅を持つ通路を構成してい
る。他方、第２領域１０ｂは、少なくとも図３に示すよ
うに、駆動軸１３の軸線方向に膨らむように形成されて
おり、かつ、図２に示されるように、前部ハウジング本
体１の横断方向においても下側ほど膨らむように形成さ
れている。結果として、第２領域１０ｂの内容積は第１
領域１０ａのそれよりもかなり大きくなっている。尚、
第２領域１０ｂは、ロータ１４の回動中心（駆動軸１３
の回動中心Ｘ）よりも下方に配置されている。

【００３２】図２に示すように、前部ハウジング本体１
及び両区画プレート５，６には、発熱室７と貯留室１０
とを相互に連通させる回収通路２０及び供給通路２１が
形成されている。これら回収通路２０及び供給通路２１
は、前部ハウジング本体１に穿設される部分と、前部区
画プレート５に設けられるほぼ断面円形状の凹部を後部
区画プレート６に設けられる窪み部で塞ぐことにより現
出される部分とが結ばれることによって構成されてい
る。かかる回収通路２０を介して発熱室７と貯留室１０
の第１領域１０ａとが連通しており、同様に供給通路２
１を介して発熱室７と貯留室１０の第２領域１０ｂとが
連通している。

【００３３】更に、図２に示すように、後部区画プレー
ト６の前端面６ｄには、発熱室７のほぼ中心域から周域
に向かって延びる導出溝２３及び導入溝２４が形成され
ている。この導出溝２３は、その一端部が回収通路２０
の発熱室７側開口部の近傍に配置されている。従って、
ロータ１４の回転に伴って、ロータ１４に引きずられた
粘性流体が、導出溝２３に沿って積極的に回収通路２０
の方へ導かれ、発熱室７から貯留室１０へオイル流出が
促される。一方、導入溝２４は、ほぼロータ１４の半径
方向に沿って延びていると共に、その一端部は供給通路
２１の発熱室７側開口部の近傍に配置されている。この
導入溝２４は、供給通路２１から流れ出た粘性流体を発
熱室７の中心域へ供給する役割を担う。

【００３４】回収通路２０及び供給通路２１を介して相
互に連通する発熱室７と貯留室１０とは、この車輌用熱
発生器のハウジング内において液密な内部空間を形成す
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は
粘弾性を有している。シリコーンオイルの量は、貯留室
１０の第２領域１０ｂがほぼ一杯となるように決められ
ている。尚、シリコーンオイルの充填時において、回収
通路２０は、貯留室１０内に貯留されたシリコーンオイ
ルの液位よりも上方に位置し、供給通路２１は当該液位
よりも下方に位置する。

【００３５】図２、図５及び図６に示すように、ハウジ
ング本体１には第１電磁ソレノイド３０が設けられてい
る。この第１電磁ソレノイド３０は、ハウジング本体１
の外周面側に複数のボルト３１により取り付けられたケ
ース３２内に収容されている。第１電磁ソレノイド３０
は、ケース３２内に配設された第１ソレノイドコイル３
３と、その中心に配設された第１芯棒３４を備えてい
る。この第１芯棒３４は前部ハウジング本体１に対し
て、ハウジングの内外方向に摺動可能に取り付けられる
と共に、その前端部が回収通路２０と対向するように貯
留室１０内に配置されている。第１芯棒３４の前端部の
直径は回収通路２０の開口径（連通断面の直径）よりも
大きく設定されており、第１芯棒３４が回収通路２０に
接近したときに当該先端面にて回収通路２０の開口径を
絞り込むようになっている。こうして、第１芯棒３４
は、最大連通位置（図５に示す）と最小連通位置（図６
に示す）との間で切り替え配置可能となっている。ま
た、第１芯棒３４の前端部とハウジング本体１の内壁部
との間には、第１コイルバネ３５が配設されている。こ
の第１コイルバネ３５によって第１芯棒３４は、その全
体を該熱発生器の外側方向に向けて付勢されている。
尚、第１ソレノイドコイル３３、第１芯棒３４、第１コ
イルバネ３５により第１電磁ソレノイド３０が構成され
る。

【００３６】ハウジング本体１には第２電磁ソレノイド
４０が設けられている。この電磁ソレノイド４０は、ハ
ウジング本体１の外周面側に複数のボルト４１により取
り付けられたケース４２内に収容されている。電磁ソレ
ノイド４０は、ケース４２内に配設された第２ソレノイ
ドコイル４３と、その中心に配設された第２芯棒４４を
備えている。この第２芯棒４４は前部ハウジング本体１
に対して、ハウジングの内外方向に摺動可能に取り付け
られると共に、その前端部が供給通路２１と対向するよ
うに貯留室１０内に配置されている。第２芯棒４４の前
端部の直径は供給通路２１の開口径（連通断面の直径）
よりも大きく設定されており、当該先端面にて供給通路
２１を閉塞可能となっている。こうして、第２芯棒４４
は、閉塞位置（図５に示す）と連通位置（図６に示す）
との間で切り替え配置可能となっている。また、第２芯
棒４４の前端部とハウジング本体１の内壁部との間に
は、第２コイルバネ４５が配設されている。この第２コ
イルバネ４５によって第２芯棒４４は、その全体が該熱
発生器の外側方向に向けて付勢されている。尚、第２芯
棒４４が連通位置に配されるときの供給通路２１の連通
断面積は、第１芯棒３４が最小連通位置に配されるとき
の回収通路２０の連通断面積よりも大きく設定されてい
る。

【００３７】図２は、本実施形態の車輌用熱発生器の制
御構成を模式的に示す。この車輌用熱発生器は、制御装
置５０を自ら内蔵するか、あるいは車輌用熱発生器本体
とは別体化された制御装置５０と接続されている。この
制御装置５０は、発熱室７と貯留室１０との間の粘性流
体の入れ替えに関する制御や、発熱室７内での粘性流体
の残留量管理に関する制御を司る。尚、制御装置５０を
車輌用熱発生器本体から切り離して設ける場合には、車
輌エンジンの電子制御ユニット（ＥＣＵ）に当該制御装
置５０の機能を併せ持たせてもよい。

【００３８】制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
及び入出力インターフェイス（いずれも図示せず) を内
蔵したマイクロコンピュータ類似の制御ユニットであ
り、そのＲＯＭには制御プログラムが予め記憶されてい
る。この制御装置５０は、各種センサ群５１と接続され
ている。このセンサ群５１に含まれるセンサの範疇とし
ては、車輌の室内又は室外の気温を検出する温度セン
サ、暖房回路の循環水（エンジン冷却水）の温度を検出
する温度センサ、エンジンの回転数（回転速度）を検出
する回転数センサ、粘性流体の温度を検出する温度セン
サ等があげられる。制御装置５０は、前掲のセンサの範
疇に含まれるものから選択される少なくとも一つと接続
されている。

【００３９】センサ群５１からは温度に関するデータや
エンジン回転数等のデータがアナログ又はデジタルの検
出信号として出力される。制御装置５０は前記センサ群
５１からの信号を入力する。また、制御装置５０は、車
室内に設けられたヒータスイッチ／温度設定器５２とも
接続されて各種の指令や制御情報を入力している。ヒー
タスイッチ／温度設定器５２は、車室に設けられた操作
パネル内に組み込まれており、搭乗者がヒータの作動及
び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を指令し、又、好みの車室内温
度を設定するための入力装置である。制御装置５０は、
第１及び第２ソレノイドコイル３３，４３と接続されて
おり、制御プログラムに基づいて各ソレノイドコイル３
３，４３への通電制御を行う。

【００４０】次に、この実施形態の車輌用熱発生器の作
用を各場面毎に説明する。（場面１：停止したエンジンＥの起動時）車輌エンジン
が停止（回転数＝０rpm ）している場合には、プーリ１
６、駆動軸１３及びロータ１４も停止している。この状
態では、制御装置５０による各ソレノイドコイル３３，
４３への通電制御は行われず、各コイルバネ３５，４５
の付勢力によって第１芯棒３４は最大連通位置、第２芯
棒４４は開放位置に配置される。この場合には、シリコ
ーンオイル（粘性流体）の大部分が、貯留室１０の第２
領域１０ｂと発熱室７とに分けて貯留される。特に、貯
留室１０の第２領域１０ｂが第１領域１０ａよりも、そ
の内容積が大きくなるように確保されているため、発熱
室７内のシリコーンオイルは、開放されている前記供給
通路２１を介して内容積の大きい第２領域１０ｂに流入
する。従って、ハウジング内に充填されたシリコーンオ
イルの液面レベルは、少なくとも駆動軸１３の回動軸線
Ｘよりも低くなっている。

【００４１】スタータモータの駆動によって車輌エンジ
ンＥが起動すると、プーリ１６、駆動軸１３及びロータ
１４も回転し始めると共に、制御装置５０は直ちに第２
ソレノイドコイル４３へ通電制御を開始する。即ち、図
５に示すように第２ソレノイドコイル４３への通電によ
って電磁力を発生させ、これにより第２コイルバネ４５
の付勢力に抗して第２芯棒４４を前進（閉塞位置へ移
行）させて供給通路２１を閉塞する。ロータ１４の回転
に伴って発熱室７に残留していたシリコーンオイルは、
ロータ１４の回転に引きずられることで、導出溝２３に
ガイドされて回収通路２０内へ速やかに流入して行き、
貯留室１０に収容される。

【００４２】このように発熱室７内の残留オイルは、そ
の液面レベルが予め低く抑えられているため、スタータ
モータがＯＮ状態になった直後のごく短時間で回収通路
２０を介して貯留室１０内に回収される。発熱室７内の
残留オイルが貯留室１０に収容されると、ロータ１４は
いわば空回りの状態になるため、スタータモータのＯＮ
直後には一旦ピークをむかえた負荷トルクも速やかに軽
減される。

【００４３】スタータモータの助けによってエンジンＥ
が始動すると、制御装置５０は、第１ソレノイドコイル
３３への通電を開始して第１芯棒３４を前進させ（最小
連通位置への移行）、回収通路２０の開口断面積を絞り
込む。但し、制御装置５０は、ヒータスイッチ５２がＯ
ＦＦを選択されている限り、何ら制御を行わず現状を維
持する。従って、ロータ１４の剪断作用面と発熱室７の
内壁面とのクリアランスにはシリコーンオイルが満たさ
れず、オイル剪断がないので発熱も生じない。

【００４４】（場面２：エンジンＥ起動後のヒータ動
作）車輌エンジンＥの駆動中にヒータスイッチ５２がＯ
Ｎされると、制御装置５０は車輌用熱発生器に発熱動作
をさせるべく、第２ソレノイドコイル４３への通電停止
制御を行う。即ち、図６に示すように、制御装置５０
は、第２ソレノイドコイル４３への通電を停止して、第
２コイルバネ４５の付勢力によって第２芯棒４４を後退
（連通位置への移行）させて供給通路２１を開放する。
これにより、貯留室１０の第２領域１０ｂ内のシリコー
ンオイルが発熱室７内に流入を開始する。このとき、ロ
ータ１４の回転に伴うシリコーンオイルの発熱室７内へ
の引き込み作用と、導入溝２４によるオイルのガイド作
用とが相まって、貯留室１０から発熱室７へのオイル流
入が円滑に行われる。こうして、ロータ１４の剪断作用
面と発熱室７の内壁面との微少なクリアランスの全体に
オイルが素早く円滑に行き渡る。

【００４５】発熱室７の内壁面とロータ１４の剪断作用
面とのクリアランスに満たされたシリコーンオイルは剪
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（図示略）を介して車
室内の暖房等に供される。

【００４６】（場面３：ヒータ発熱量のフィードバック
制御）駆動中の車輌エンジンＥによってプーリ１６、駆
動軸１３及びロータ１４の回転が維持され、かつ、ヒー
タスイッチ５２がＯＮを選択されている限り、制御装置
５０は、センサ群５１からの各種データを参照しつつ車
室内の気温が温度設定器５２で設定された設定温度付近
となるように、第２ソレノイドコイル４３への通電制御
を介してヒータ発熱量をフィードバック制御する。

【００４７】例えば、車室内の気温が設定温度を下回る
場合、制御装置５０は第２ソレノイドコイル４３への通
電を停止して第２芯棒４４を後退させ、供給通路２１を
開放したままとする。すると、回収通路２０の開口断面
積は第１芯棒３４によって絞り込まれており、かかる状
態の回収通路２０の開口断面積と開放された供給通路２
１の開口断面積との大小関係のためにオイル回収量より
もオイル供給量が上回る。こうして、発熱室７内のオイ
ル量が次第に増大し、ロータ１４の剪断作用面と発熱室
７の内壁面とのクリアランスの全体がシリコーンオイル
で満たされる。こうして、オイルの剪断力が向上し発熱
量も増大傾向となる。

【００４８】他方、ヒータ発熱量等の増大によって車室
内の気温が設定温度を超えた場合には、制御装置５０
は、第２ソレノイドコイル４３への通電を開始して第２
芯棒４４を前進させ、供給通路２１を閉塞する。する
と、貯留室１０から発熱室７へのオイル供給が遮断され
る一方で回収通路２０を介してのオイル回収のみが行わ
れる。このため、発熱室７内のオイル量が次第に減少
し、ロータ１４はあたかも空回り状態に近づき、オイル
の剪断力が低下して発熱量も低下傾向となる。このよう
に、第２芯棒４４による供給通路２１の開閉制御によ
り、発熱量が可変調節される。

【００４９】ところで、エンジンＥの駆動中にヒータス
イッチ５２がＯＦＦされた場合、制御装置５０は、第２
ソレノイドコイル４３への通電を開始して第２芯棒４４
により供給通路２１を閉塞する。そして、回収通路２０
を介して発熱室７から貯留室１０にオイルの相当量を収
容させ、ロータ１４による剪断発熱を事実上中断させ
る。

【００５０】（場面４：エンジンＥの停止及び再起動
時）エンジンＥが停止されると、プーリ１６、駆動軸１
３及びロータ１４も同時に停止する。エンジンＥの停止
（ロータ１４の停止）にもかかわらず、その時点でヒー
タスイッチ５２がＯＮ状態にある場合には、制御装置５
０は第２ソレノイドコイル４３への通電を停止し、第２
芯棒４４を後退させて供給通路２１を開放させる。その
時点で発熱室７内で剪断作用に供されていたシリコーン
オイルは、供給通路２１を介して貯留室１０の第２領域
１０ｂに流入する。従って、シリコーンオイルの液面レ
ベルは、より低く抑えられることとなる。このとき、第
２領域１０ｂにおけるシリコーンオイルの液面レベルと
発熱室７のシリコーンオイルの液面レベルとは、ほぼ同
じ高さとなり、少なくとも、ロータ１４の回動中心
（Ｘ）よりは下となる。

【００５１】その後、エンジンＥが再起動される場合で
は、前記場面１で説明したように、発熱室７内の残留オ
イルは、ロータ１４の回転始動（即ち、スタータモータ
のＯＮ）から短時間のうちに貯留室１０に収容されるた
め、プーリ１６、駆動軸１３及びロータ１４を起動させ
るための負荷トルクが一旦ピークに達した後、速やかに
低減される。

【００５２】本実施形態の車輌用熱発生器は、次に掲げ
るような利点を有する。 ○ 外部駆動源たる車輌エンジンＥが停止された場合に
は、発熱室７に残留することとなったシリコーンオイル
（粘性流体）は供給通路２１を介して貯留室１０の第２
領域１０ｂへ流入することが可能である。このとき、当
該第２領域１０ｂの内容積がその上部に設けられる第１
領域１０ａより大きく確保されていることによって、発
熱室７に残留するシリコーンオイルをより一層流下させ
ることができる。例えば、本実施形態と同じ内容積を有
する貯留室であって、本実施形態とは異なり内容積が上
下方向に均等である場合でも、ロータ停止時に発熱室内
のシリコーンオイルが貯留室に流入することは可能であ
る。しかし、この場合、本実施形態のように貯留室の下
部により大きな容積が確保されていない以上、ロータ停
止時に発熱室での粘性流体の液面レベルが上昇するのは
免れ得ない。この結果、ロータの表面とシリコーンオイ
ルの接触面積は大きくなり、かかる接触面積を小さくす
るにはオイル充填量を予め減らすほかない。

【００５３】これに対し、本実施形態の車輌用熱発生器
では、ロータ１４停止時におけるロータ１４の表面とシ
リコーンオイルとの接触面積をより小さくすることがで
きる。従って、ロータ１４起動時には、残留オイルによ
るロータ１４の拘束が速やかに緩和され、停止したプー
リ１６、駆動軸１３及びロータ１４を起動するための負
荷トルクの速やかな低減を実現することができる。故
に、エンジンＥの再起動時に過大な起動ショックは起こ
らず、異音の発生や部材の早期摩耗という事態も回避さ
れる。

【００５４】○ 貯留室１０は、ロータ１４の回動中心
（Ｘ）よりも下方に位置する第２領域１０ｂと、該第２
領域１０ｂの上方に配される第１領域１０ａとにより構
成されている。かかる第２領域１０ｂは、第１領域１０
ａに比べ、その内容積が大きくなるように設定されてい
る。このように貯留室１０は、その内容積が上下方向に
二分されるように構成されているため、ロータ停止時に
おける発熱室７のシリコーンオイルの液面レベルをでき
るだけ低く抑えつつ、所定量のシリコーンオイルをハウ
ジング内に充填させることができる。

【００５５】○ 貯留室の第２領域１０ｂは、第１領域
１０ａよりも、ハウジング本体１の横断方向に下側ほど
膨らむと共に、特に、駆動軸１３の軸線方向に膨らむよ
うに構成されている。このため、第２領域１０ｂの内容
積は、第１領域１０ａのそれよりも相対的に大きくなる
ように確保されている。従って、より大きい内容積の第
２領域１０ｂがハウジング内に備えられながらも、ハウ
ジングの直径を必要最小限に抑えることができる。

【００５６】○ 貯留室１０が第１及び第２領域１０
ａ，１０ｂから構成にされることでシリコーンオイルと
空気との接触が極力避けられる。即ち、発熱室７と貯留
室１０とからなる液密な内部空間における空気の保持量
を減らすことができるため（シリコーンオイルの充填率
を上げることが可能）、空気中の酸素に起因したシリコ
ーンオイルの酸化劣化の悪影響を小さくすることができ
る。

【００５７】（変更例）上記実施形態を次のように変更
することも可能である。 ○ 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Ｅ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。即ち、図７に
示すように、電磁クラッチ６０は、アンギュラベアリン
グ６１を介して前部ハウジング本体１のボス部１ａ上に
回転可能に支持されたプーリ１６と、駆動軸１３の外端
部に止着された支持リング６２上にスライド可能に設け
られた円板形状のクラッチ板６３とを備えている。クラ
ッチ板６３の背面側には、板バネ６４が配設されてい
る。板バネ６４は、その略中央部において支持リング６
２に固定されると共に、その外端部（図７では上下両端
部）はクラッチ板６３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６３の片面は、プーリ１６の側
端面１６ａと対向しており、側端面１６ａがもう一つの
クラッチ板としての役目を果たす。

【００５８】プーリ１６は、ベルト１７を介して車両の
エンジンＥに作動連結される。また、ハウジング本体１
には環状のソレノイドコイル６５が支持されている。ソ
レノイドコイル６５は、プーリ１６の外周部とアンギュ
ラベアリング６１との間においてプーリ１６内に入り込
むように配置されており、プーリ側端面１６ａを通して
クラッチ板６３に電磁力を及ぼす。

【００５９】また、この変更例における車輌用熱発生器
においては、図８に示すように、上記実施形態とは異な
って、ハウジング本体１に第１及び第２電磁ソレノイド
３０，４０が設けられていない。従って、回収及び供給
通路２０，２１は、常に開放されたままの状態となって
いる。尚、貯留室１０が第１領域１０ａと第２領域１０
ｂとから構成される点については、上記実施形態と同じ
である。

【００６０】そして、エンジンＥが外部暖房回路に接続
された状態で駆動されると、ベルト１７を介してプーリ
１６にエンジンＥの回転力が伝達される。この状態で電
磁クラッチ６０のソレノイドコイル６５が励磁されと、
その電磁力によりクラッチ板６３が板バネ６４のバネ力
に抗してプーリ１６の側端面１６ａに吸引接合される。
そして、クラッチ板６３とプーリ１６との接合により、
プーリ１６の回転がクラッチ板６３及び支持リング６２
を介して駆動軸１３に伝達され、ロータ１４が一体的に
回転される。

【００６１】このように構成された車輌用熱発生器にお
いても、上記実施形態と同様に、電磁クラッチ６０がオ
フ状態にあって、ロータ１４が停止しているときには、
発熱室７におけるシリコーンオイルの液面レベルは低く
抑えられる。従って、ロータ１４の表面とシリコーンオ
イルとの接触面積は小さいため、ロータ１４起動時での
シリコーンオイルの拘束が速やかに緩和される。故に、
電磁クラッチ６０のオン状態移行時に過大な起動ショッ
クは起こらない。また、必要に応じて駆動伝達を遮断す
ることができ、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。

【００６２】○ 上記実施形態の場面２において、供給
通路２１を開放した直後の一定期間、第２芯棒４４に粘
性流体の圧送を目的とする連続的な往復動（ポンピング
動作）を行わせるようにしてもよい。即ち、第２ソレノ
イドコイル４３への最初の通電が停止された直後に再び
通電をし、そして更に通電を停止するということを繰り
返す。このようにして、制御装置５０が制御プログラム
に定める所定回数（例えば、２〜１０回）だけ第２ソレ
ノイドコイル４３への通電・遮断を繰り返すことで、第
２芯棒４４が複数回にわたり進退を繰り返す。このよう
に構成すれば、この第２芯棒４４の連続的な往復動によ
って、貯留室１０の第２領域１０ｂに収容されるシリコ
ーンオイルを供給通路２１を介して発熱室７へ積極的に
圧送することができる。従って、更に迅速な貯留室１０
から発熱室７へのオイル流入を実現することができる。

【００６３】○ 各芯棒３４，４４はそれぞれ各電磁ソ
レノイド３０，４０によって駆動されていたが、これ
を、例えば油圧や空気圧を利用した駆動機構に変更して
もよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効
果を得ることができると共に、各芯棒３４，４４をハウ
ジングの内外方向に摺動させることができる。

【００６４】（用語の定義）「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。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように各請求項に記載の車
輌用熱発生器によれば、ロータが起動する際の負荷トル
クを可能な限り最小限に止めることでロータの起動を円
滑化し、過大な負荷トルクに起因する異音の発生や部材
の早期摩耗という不都合を解消することができるという
効果を奏する。また、粘性流体が貯留される領域に入り
込む酸素の量をできるだけ少なくして粘性流体の酸化劣
化を極力遅らせることができるという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に従う車輌用熱発生器の縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図。

【図３】図２のＣ−Ｃ線における一部破断断面図。

【図４】図１のＢ−Ｂ線における一部破断断面図。

【図５】図２相当の断面図で、ロータ始動時を示す。

【図６】図２相当の断面図で、発熱量増大時を示す。

【図７】変更例に従う車輌用熱発生器の縦断面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ線における断面図。

【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はハウジングを構成する）、７…発熱室、８…放
熱室としての前部ウォータジャケット、９…放熱室とし
ての後部ウォータジャケット、１０…貯留室、１０ａ…
第１領域、１０ｂ…第２領域、１４…ロータ、２０…回
収通路、２１…供給通路、Ｘ…回動軸線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂高寿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】ハウジング内に区画された発熱室及び放
熱室を備え、前記発熱室内に収容された粘性流体を前記
発熱室内に回動可能に設けられたロータで剪断して熱を
発生させ、その熱を前記放熱室を流れる循環流体に熱交
換する車輌用熱発生器において、前記ハウジング内には、前記発熱室以外で粘性流体を収
容する貯留室と、前記ロータの回動によって前記貯留室
と前記発熱室との間で粘性流体の循環を行うべく前記貯
留室と前記発熱室とを連通させる回収通路及び供給通路
が設けられ、前記貯留室の内部は、第１領域と、その第１領域の下に
位置すると共に、該第１領域よりも内容積が大きな第２
領域とに二分されることを特徴とする車輌用熱発生器。
【請求項２】前記貯留室の第２領域及び供給通路は、
前記ロータの回動軸線よりも下方に配設されていること
を特徴とする請求項１に記載の車輌用熱発生器。
【請求項３】前記貯留室は、前記発熱室の周壁を挟ん
で発熱室の反対側位置に区画されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の車輌用熱発生器。
【請求項４】前記貯留室の第２領域は、少なくともロ
ータの回動軸線（Ｘ）方向に膨らむように形成されてい
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載
の車輌用熱発生器。
【請求項５】前記貯留室の第１領域は、前記回収通路
と前記第２領域とをつなぐべく略垂直方向にのびる通路
形状とされていることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか一項に記載の車輌用熱発生器。