JPH11139148A

JPH11139148A - 熱発生器

Info

Publication number: JPH11139148A
Application number: JP10040132A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Moroi; 隆宏諸井; Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂; Satoshi Yagi; 聖史八木; Tatsuya Hirose; 達也廣瀬; Takanori Okabe; 孝徳岡部; Takashi Ban; 孝志伴; Hidefumi Mori; 英文森; Masami Niwa; 正美丹羽; Yasuhiro Fujiwara; 康弘藤原
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-05-25
Also published as: DE19881466T1; WO1999011478A1

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな発熱量の確保と耐久性とを確実に両立で
きる熱発生器を提供する。【解決手段】発熱室３２の壁面とロータ３７の外面との
間隙のうち、ロータ３７の回動により有効に利用し得る
発熱を確保可能な間隔で形成された液密的間隙が駆動軸
３６の軸心と同心の円筒状又はテーパ状に形成され、ロ
ータ３７は液密的間隙の間隔の拡大又は液密的間隙を有
する領域の減少を生じるべく軸方向に移動可能に設けら
れている。

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熱発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平８−３３７１１０号公報に
車両用暖房装置に利用され得る熱発生器が開示されてい
る。この熱発生器では、ハウジング内に発熱室とウォー
タジャケットとが形成され、発熱室に隣接するウォータ
ジャケットには冷却水が循環するようになされている。
また、ハウジングには軸受装置及び軸封装置を介して駆
動軸が回動可能に支承され、駆動軸の後端には発熱室内
で回動可能なロータが設けられ、駆動軸の前端には電磁
クラッチが設けられている。そして、発熱室の壁面とロ
ータの外面との間隙にはシリコーンオイル等の粘性流体
が介在されている。

【０００３】車両の暖房装置に組み込まれたこの熱発生
器では、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、発熱室の壁面とロータの外
面との間隙のうち、有効に利用し得る発熱を確保可能な
間隔で形成された液密的間隙において、粘性流体がせん
断により有効に発熱する。なお、発熱室の壁面と相対回
動するロータの外面との間隙に粘性流体が存在する場
合、その間隙では、間隔の大小に応じて相違はあるもの
の、発熱を生じ得る。しかし、この種の熱発生器を車両
の暖房装置等の暖房熱源として用いる場合、その発熱は
暖房熱源として有効に利用し得るものでなければならな
い。このため、本願において、発熱はそのように有効に
利用し得るもののみをいうこととする。そして、この発
熱はウォータジャケット内の冷却水に熱交換され、加熱
された冷却水が暖房回路で車室等の暖房に供されること
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の熱発生
器では、必ずしも大きな発熱量の確保と耐久性とを両立
することができない。すなわち、この種の熱発生器にお
いて、大きな発熱量を確保するためには、液密的間隙の
間隔が小さいか、液密的間隙を有する領域が大きい方が
好ましい。なお、こうして液密的間隙の間隔の大小及び
液密的間隙を有する領域の大小を検討する場合、ロータ
の外面は周方向に連続したものに限定されないため、回
動軌跡として捉えられるべきである。この一方、起動
後、運転を継続しておれば、粘性流体は発熱により高温
化するため、ハウジングのうち発熱室を構成するものや
ロータが熱膨張する。このため、熱発生器の構造によっ
ては、液密的間隙の間隔がさらに小さくなったり、液密
的間隙を有する領域がさらに大きくなったりする場合が
あり、これらの場合にはハウジングとロータとの間で干
渉、摩耗等を生じるおそれがある。また、こうであれ
ば、既に充分に車室等の暖房が得られていたとしても、
粘性流体はますます発熱し、熱的劣化や機械的劣化が進
行してしまう。

【０００５】本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされ
たものであって、大きな発熱量の確保と耐久性とを確実
に両立できる熱発生器を提供することを解決すべき課題
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の熱発生器は、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熱発
生器において、前記間隙は、前記駆動軸の軸心と同心の
テーパ状又は円筒状に形成され、前記ロータの回動によ
り有効に利用し得る発熱を確保可能な間隔で形成された
液密的間隙を有し、該ロータは該液密的間隙の該間隔の
拡大又は該液密的間隙を有する領域の減少を生じるべく
軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。

【０００７】この熱発生器では、大きな発熱量を確保す
るために液密的間隙の間隔を小さくしたり、液密的間隙
を有する領域を大きくしたりしても、ロータが軸方向に
移動すれば、駆動軸の軸心と同心の円筒状又はテーパ状
に形成された液密的間隙では、その液密的間隙の間隔の
拡大又はその液密的間隙を有する領域の減少を生じるこ
ととなる。ここで、液密的間隙は、熱発生器が暖房熱源
として利用される観点から、有効に利用され得る発熱を
得るためには、間隔の点で一定の範囲を有し、領域の点
でも一定の範囲を有している。特に、液密的間隙の間隔
がその範囲を下回れば、単に粘性流体が介在される間隙
となり、その間隙での発熱は放熱室に伝達されて有効に
利用され得るものでなくなる。このため、液密的間隙の
間隔の拡大とは、その間隔を広げることであり、狭義に
は、発熱室の壁面とこの壁面に対向するロータの外面と
において発生する熱が放熱室に伝達されて有効に利用さ
れ得るものでない程度まで、間隔を広げることである。
また、液密的間隙を有する領域の減少とは、それが発熱
室内で占める割合を減らすことであり、狭義には、発熱
室の壁面とこの壁面に対向するロータの外面とにおいて
発生する熱が放熱室に伝達されて有効に利用され得るも
のでない程度まで、割合を減らすことである。これによ
り粘性流体の発熱が抑制され、粘性流体の熱的劣化や機
械的劣化を防止することができる。

【０００８】したがって、本発明の熱発生器では、大き
な発熱量の確保と耐久性とを確実に両立できる。また、
この熱発生器では、大きな発熱量を確保するために大き
な粘度をもつ粘性流体を採用することとしても、迅速に
発熱量の大小の切替、すなわち高い応答性を発揮するこ
とができる。

【０００９】本発明の熱発生器は以下の手段によってよ
り具体化され得る。すなわち、発熱室の壁面は駆動軸の
軸心と同心のテーパ状の内周面を有し、ロータはこの内
周面と対向するテーパ状の回動軌跡を有するように形成
され、ロータはその回動軌跡が内周面となす液密的間隙
の間隔を拡大するように軸方向に移動可能に設けられて
いる場合である。この場合、ロータはテーパ状の回動軌
跡をなす外周面をもち、その外周面には粘性流体を介し
てロータを軸方向に移動させ得る渦巻溝が形成されてい
ることが好ましい。こうであれば、渦巻溝内の粘性流体
がロータの回動によってロータを軸方向に付勢し、ロー
タを軸方向に移動させることができるからである。

【００１０】また、発熱室の壁面は駆動軸の軸心と同心
の円筒状の内周面を有し、ロータはこの内周面と対向す
る円筒状の回動軌跡を有するように形成され、ロータは
その回動軌跡が内周面となす液密的間隙を有する領域を
減少するように軸方向に移動可能に設けられている場合
である。さらに、発熱室の壁面は駆動軸の軸心と直交す
る内端面を有し、ロータはこの内端面と対向する円盤状
の回動軌跡を有するように形成され、ロータはその回動
軌跡が内端面となす液密的間隙の間隔を拡大するように
軸方向に移動可能に設けられていることが好ましい。内
端面と回動軌跡とによる液密的間隙での発熱も利用可能
となるからである。

【００１１】ロータは、粘性流体の温度変化、循環流体
の温度変化又は回転数変化に基づいて移動するようにす
ることができる。粘性流体の温度変化や循環流体の温度
変化に基づいてロータを移動するようにするためには、
ソレノイドの他、バイメタルを用いることができる。ま
た、回転数変化に基づいてロータを移動するようにする
ためには、ソレノイドを用いることができる。ロータを
粘性流体の温度変化に基づいて移動する場合、発熱室内
の粘性流体の熱膨張を利用することもできる。粘性流体
の熱膨張に基づいた圧力上昇は、液密的間隙においてそ
の間隔を拡大する向きにロータを移動させ得るからであ
る。ソレノイドを採用すれば外部制御によりきめ細やか
に粘性流体の発熱を抑制できる。他方、バイメタルを採
用したり、発熱室内の粘性流体の熱膨張を利用したりす
るのであれば、起動後の運転の継続により粘性流体が発
熱により高温化した時点で、ロータが自動的に移動する
ため、熱発生器の構造を簡素化し得る。

【００１２】また、バイメタルを用いる場合、バイメタ
ルを駆動軸及びロータとともに回動可能に設けることが
好ましい。こうであれば、バイメタルが駆動軸及びロー
タと相対回転せずに摩耗を生じにくく、バイメタルとし
ての特性の変化を来さずに安定した作用効果を発揮でき
る。また、こうであれば、バイメタルを駆動軸及びロー
タとともにサブアッシーとして組付けることが可能とな
り、熱発生器の組付け性が向上する。

【００１３】ロータは付勢手段により常には液密的間隙
の間隔の縮小又は液密的間隙を有する領域の増大を生じ
るべく軸方向に付勢されていることが好ましい。こうで
あれば、起動時に大きな発熱量を確保しやすい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態１〜７を図面を参照しつつ説明する。（実施形態１）実施形態１の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図１及び図２に示すように、前部ハウ
ジング３０にフランジ３０ａと、このフランジ３０ａか
ら軸方向後方に突出し、円筒状の内周面３２ａ及び径方
向に延在する内端面３２ｂをもつ筒部３０ｂとが形成さ
れている。フランジ３０ａ及び筒部３０ｂにはそれぞれ
Ｏリングを介してカップ状の後部ハウジング３１が締結
され、筒部３０ｂの内面は後部ハウジング３１とともに
密閉された発熱室３２を形成し、フランジ３０ａの後面
及び筒部３０ｂの外周面は後部ハウジング３１とともに
放熱室たるウォータジャケットＷＪを形成している。な
お、後部ハウジング３１には発熱室３２内に粘性流体と
してのシリコーンオイルを封入するための封入孔３１ａ
が形成され、封入孔３１ａはボルト３３等により封止さ
れている。また、ウォータジャケットＷＪは図示しない
入水ポート及び出水ポートを介して外部で循環流体とし
ての冷却水を循環する暖房回路に接続されている。筒部
３０ｂの外周面にはウォータジャケットＷＪ内に位置す
べく径方向に突出して後部ハウジング３１の内周面とは
当接しない複数条のフィン３０ｃが設けられている。

【００１５】また、前部ハウジング３０には筒部３０ｂ
より内方において筒部３０ｂと同軸の円筒状の内ボス３
０ｄが突設され、内ボス３０ｄには発熱室３２側に軸封
装置をもつ軸受装置３４が保持されている。他方、後部
ハウジング３１にも発熱室３２側に軸封装置をもつ軸受
装置３５が保持されている。これら軸受装置３４、３５
を介して駆動軸３６が回動可能に支承されている。この
駆動軸３６は、軸受装置３４より後方の大径部３６ａ
と、この大径部３６ａの後方に刻設されたスプライン３
６ｂとを有している。

【００１６】駆動軸３６のスプライン３６ｂには発熱室
３２内で回動可能なロータ３７が軸方向に摺動可能に設
けられている。このロータ３７は、駆動軸３６のスプラ
イン３６ｂと噛合するスプライン３７ａが内周の前方に
刻設された基部３７ｂと、基部３７ｂから前方に突出
し、円筒状の外周面をもつ筒部３７ｃと、筒部３７ｃの
後端で径外方向に突出するフランジ３７ｄとからなる。
基部３７ｂには発熱室３２を前後で連通する連通孔３７
ｅが貫設され、筒部３７ｃには発熱室３２を外周側及び
内周側で連通する連通孔３７ｆが貫設されている。

【００１７】こうして、発熱室３２の壁面は、前部ハウ
ジング３０の筒部３０ｂにより、駆動軸３６の軸心と同
心の円筒状の内周面３２ａと、駆動軸３６の軸心と直交
する内端面３２ｂとを有している。他方、ロータ３７
は、筒部３７ｃ及びフランジ３７ｄにより、内周面３２
ａと対向する円筒状の回動軌跡と、内端面３２ｂと対向
する円盤状の回動軌跡とを有している。そして、発熱室
３２の壁面とロータ３７の外面との間隙のうち、円筒状
の回動軌跡と内周面３２ａとがなす液密的間隙は駆動軸
３６の軸心と同心の円筒状に形成され、円盤状の回動軌
跡と内端面３２ｂとがなす液密的間隙は駆動軸３６の軸
心と同心の円盤状に形成されている。

【００１８】また、駆動軸３６の大径部３６ａの後端面
とロータ３７の基部３７ｂの前端面との間には温度上昇
により後方に付勢力を発生させるバイメタルからなる皿
ばね３８が設けられ、ロータ３７の基部３７ｂの後端面
と駆動軸３６のスプライン３６ｂより後方に係合された
サークリップ３９との間には常には前方に付勢力を有す
るコイルばね４０が付勢手段として設けられている。こ
うして、ロータ３７は、シリコーンオイルの温度変化
と、発熱室３２の内端面３２ｂとロータ３７のフランジ
３７ｄの前端面との円盤状の液密的間隙における付加的
な発熱室３２内のシリコーンオイルの熱膨張とに基づい
て、軸方向に移動可能に設けられている。以上によりビ
スカスヒータＶＨが構成されている。

【００１９】そして、前部ハウジング３０及び駆動軸３
６には電磁クラッチＭＣが装着されている。ここで、電
磁クラッチＭＣでは、ビスカスヒータＶＨの前部ハウジ
ング３０に軸受装置４１を介してプーリ４２が回転可能
に支承されているとともに、プーリ４２内に位置すべく
電磁コイル４３が設けられている。この電磁コイル４３
は図示しないエアコンＥＣＵに接続されている。そし
て、ビスカスヒータＶＨの駆動軸３６にはボルト４４及
びキー４５によりハブ４６が固定され、ハブ４６は弾性
ゴム４７等を介してアーマチュア４８と固定されてい
る。そして、このビスカスヒータＶＨは、図示しない車
両用エンジンのクランクシャフトと平行な側方の搭載ス
ペースに固定される。プーリ４２は図示しない車両のエ
ンジンによりベルトで回転されるようになっている。

【００２０】以上のように構成されたビスカスヒータＶ
Ｈでは、駆動軸３６が電磁クラッチＭＣを介してエンジ
ンにより駆動されれば、発熱室３２内でロータ３７が回
動する。このため、シリコーンオイルが発熱室３２の壁
面とロータ３７の外面との液密的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ＷＪ内の冷却水
に熱交換され、加熱された冷却水が暖房回路で車室の暖
房及びエンジンの暖機に供されることとなる。この間、
ロータ３７の連通孔３７ｅ、３７ｆは発熱室３２内にお
けるシリコーンオイルの循環を助長する。

【００２１】さて、このビスカスヒータＶＨでは、図１
に示すように、シリコーンオイルの温度が低い状態にお
いては、皿ばね３８が後方に付勢力を発生させておら
ず、コイルばね４０の付勢力によりロータ３７が軸方向
前方に付勢されている。このため、発熱室３２の内周面
３２ａとロータ３７の筒部３７ｃの外周面とにおける液
密的間隙を有する領域は大きな値ｍになっており、発熱
室３２の内端面３２ｂとロータ３７のフランジ３７ｄの
前端面とにおける液密的間隙の間隔は小さな値Ｃｍｉｎ
になっている。このため、この状態では大きな発熱量が
確保される。

【００２２】起動後、運転の継続によりシリコーンオイ
ルが発熱により高温化すれば、図２に示すように、皿ば
ね３８が撓んで後方に付勢力を発生させるため、ロータ
３７がコイルばね４０の付勢力に抗して後退する。この
ため、発熱室３２の内周面３２ａとロータ３７の筒部３
７ｃの外周面とにおける液密的間隙を有する領域は小さ
な値ｍ’になり、発熱室３２の内端面３２ｂとロータ３
７のフランジ３７ｄの前端面とにおける液密的間隙の間
隔は大きな値Ｃｍａｘになる。このため、この状態では
小さな発熱量が確保されるにとどまる。

【００２３】こうして、このビスカスヒータＶＨでは、
シリコーンオイルが発熱により高温化した時点でロータ
３７が自動的に後退し、前部ハウジング３０とロータ３
７との間の干渉、摩耗等を防止することができる。ま
た、これによりシリコーンオイルの発熱が抑制され、シ
リコーンオイルの熱的劣化や機械的劣化を防止すること
ができる。

【００２４】したがって、このビスカスヒータＶＨで
は、簡易な構造の下、大きな発熱量の確保と耐久性とを
確実に両立できる。また、このビスカスヒータＶＨで
は、大きな発熱量を確保するために大きな粘度をもつシ
リコーンオイルを採用することとしても、迅速に発熱量
の大小の切替、すなわち高い応答性を発揮することがで
きる。

【００２５】さらに、このビスカスヒータＶＨでは、皿
ばね３８が駆動軸３６、ロータ３７、サークリップ３９
及びコイルばね４０とともに回動する。このため、皿ば
ね３８が駆動軸３６及びロータ３７と相対回転せずに摩
耗を生じにくく、バイメタルとしての特性の変化を来さ
ずに安定した作用効果を発揮できる。また、皿ばね３８
を駆動軸３６、ロータ３７、サークリップ３９及びコイ
ルばね４０とともにサブアッシーとして組付けることが
可能となり、組付け性が向上している。

【００２６】なお、本発明においては、皿ばね３８をバ
イメタルで構成せずにコイルばね４０をバイメタルで構
成したり、皿ばね３８及びコイルばね４０をバイメタル
で構成したりしてもよい。また、実施形態１のビスカス
ヒータＶＨを電磁クラッチＭＣではなく、プーリのみに
より駆動することも可能である。（実施形態２）実施形態２の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図３及び図４に示すように、前部ハウ
ジング５０にフランジ５０ａと、このフランジ５０ａか
ら軸方向後方に突出し、後方が大径のテーパ状の内周面
３２ｃをもつ筒部５０ｂが形成されている。フランジ５
０ａ及び筒部５０ｂにはそれぞれＯリングを介して実施
形態１と同様の後部ハウジング３１が締結されている。
筒部５０ｂの外周面にはウォータジャケットＷＪ内に位
置すべく径方向に突出して後部ハウジング３１の内周面
とは当接しない複数条のフィン５０ｃが設けられてい
る。

【００２７】また、前部ハウジング５０には筒部５０ｂ
より内方において筒部５０ｂと同軸の円筒状の内ボス５
０ｄが突設され、内ボス５０ｄに実施形態１と同様の軸
受装置３４が保持され、後部ハウジング３１にも実施形
態１と同様の軸受装置３５が保持されている。これら軸
受装置３４、３５により実施形態１と同様の駆動軸３６
が回動可能に支承されている。

【００２８】駆動軸３６のスプライン３６ｂには発熱室
３２内で回動可能なロータ５１が軸方向に摺動可能に設
けられている。このロータ５１は、駆動軸３６のスプラ
イン３６ｂと噛合するスプライン５１ａが内周の前方に
刻設された基部５１ｂと、基部５１ｂから前方に突出
し、後方が大径のテーパ状の外周面５１ｃをもつ筒部５
１ｄとからなる。基部５１ｂ及び筒部５１ｄには実施形
態１と同様の連通孔５１ｅ、５１ｆが貫設されている。

【００２９】こうして、発熱室３２の壁面は、前部ハウ
ジング５０の筒部５０ｂにより、駆動軸３６の軸心と同
心のテーパ状の内周面３２ｃを有している。他方、ロー
タ５１は、筒部５１ｄにより、内周面３２ｃと対向する
テーパ状の回動軌跡を有している。そして、発熱室３２
の壁面とロータ５１の外面との液密的間隙は駆動軸３６
の軸心と同心のテーパ状に形成されている。他の構成は
実施形態１と同様である。

【００３０】以上のように構成されたビスカスヒータＶ
Ｈでは、図３に示すように、シリコーンオイルの温度が
低い状態においては、皿ばね３８が後方に付勢力を発生
させておらず、コイルばね４０の付勢力によりロータ５
１が軸方向前方に付勢されている。このため、図５に示
すように、発熱室３２の内周面３２ｃとロータ５１の筒
部５１ｄの外周面５１ｃとにおける液密的間隙の間隔は
小さな値Ｃｍｉｎになっている。このため、この状態で
は大きな発熱量が確保される。

【００３１】起動後、運転の継続によりシリコーンオイ
ルが発熱により高温化すれば、図４に示すように、皿ば
ね３８が撓んで後方に付勢力を発生させるため、ロータ
５１は、コイルばね４０の付勢力に抗し、図３、図４及
び図５に示すＡ点から図４及び図５に示すＢ点まで後退
する。また、この際、シリコーンオイルは熱膨張するた
め、図５に示すように、シリコーンオイルがロータ５１
に力Ｆを及ぼす。このため、ロータ５１には軸方向の分
力Ｆｔが作用している。こうして、前部ハウジング５０
やロータ５１の熱膨張を吸収する。

【００３２】ここで、図５に示すように、発熱室３２の
内周面３２ｃとロータ５１の外周面５１ｃとが軸方向に
対してθ°傾斜しているとし、ロータ５１がＡ点からＢ
点まで軸方向でＬだけ後退したとすれば、軸方向の分力
ＦｔはＦｓｉｎθであり、これらの液密的間隙の間隔は
Ｃｍａｘ=Ｃｍｉｎ＋Ｌｓｉｎθとなる。このため、外
周面５１ｃが内周面３２ｃから遠ざかり、液密的間隙の
間隔がＬｓｉｎθだけ大きくなる。この状態では小さな
発熱量が確保されるにとどまる。

【００３３】こうして、このビスカスヒータＶＨにおい
ても、実施形態１と同様の効果を奏することができる。（実施形態３）実施形態３の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、
前部ハウジング３０の筒部３０ｂで構成される円筒状の
内周面３２ａに駆動軸３６の軸心と同心の溝３０ｆを複
数条刻設するとともに、ロータ３７の外周面３７ｈにも
駆動軸３６の軸心と同心の溝３７ｉを複数条刻設してい
る。他の構成は実施形態１と同様である。

【００３４】このビスカスヒータＶＨでは、シリコーン
オイルの温度が低い状態においては、図６（Ａ）に示す
ように、溝３０ｆと溝３７ｉとが対面しており、大きな
発熱量を確保する。他方、シリコーンオイルの温度が高
くなれば、図６（Ｂ）に示すように、ロータ５１が矢印
方向に後退するため、溝３０ｆと溝３７ｉとがずれる。
このため、この場合には、ロータ３７の移動量が微小で
あっても、液密的間隙を有する領域が極端に減少し、発
熱量を確実に小さくすることができる。（実施形態４）実施形態４の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図７及び図８に示すように、実施形態
１〜３とは異なる駆動軸５２を採用している。この駆動
軸５２の中央には実施形態１〜３と同様に大径部５２ａ
が形成され、駆動軸５２の後端には実施形態１〜３と同
様にスプライン５２ｂが刻設されている。また、実施形
態２と同様のロータ５１は、駆動軸５２の後方に位置す
る支持軸５３と一体に形成されている。そして、後部ハ
ウジング３１の後端面にはソレノイド５４を内装したケ
ース５５が固定されており、支持軸５３の後端には後部
ハウジング３１の後端面とソレノイド５４との間で移動
可能なフランジ５３ａと、このフランジ５３ａより後方
に突出してソレノイド５４により磁引され得る鉄心部５
３ｂとが一体に形成されている。ソレノイド５４は図示
しないエアコンＥＣＵに接続されている。エアコンＥＣ
Ｕは暖房回路内の冷却水の温度を検出するセンサ及びエ
ンジンの回転数を検出するセンサに接続されている。ま
た、実施形態１〜３と同様のコイルばね４０はロータ５
１の基部５１ｂと軸受装置３５との間に設けられてい
る。他の構成は実施形態２と同様である。

【００３５】このビスカスヒータＶＨでは、実施形態２
と同様の作用の下、エアコンＥＣＵにより暖房回路内の
冷却水の温度及びエンジンの回転数に基づいてきめ細や
かにシリコーンオイルの発熱を抑制できる。また、車両
の始動時にはソレノイド５４を励磁して支持軸５３の鉄
心部５３ｂを磁引し、ロータ５１をＡ点からＢ点まで軸
方向でＬだけ後退させる。これにより、液密的間隙の間
隔を拡大して駆動軸５２に作用するトルクを低下させ、
車両の滑らかな加速を実現することもできる。（実施形態５）実施形態５の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図９及び図１０に示すように、円筒状
の中部ハウジング１内に後方が大径のテーパ状の内周面
２ｂをもつシリンダブロック２が圧入され、中部ハウジ
ング１及びシリンダブロック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。シリンダブロック２の内周面
２ｂと前部ハウジング５の平坦な後端面と後部ハウジン
グ６の平坦な前端面とにより発熱室７が形成されてい
る。

【００３６】シリンダブロック２の外周面には螺旋状に
突設され、中部ハウジング１の内周面と当接して螺旋状
のウォータジャケットＷＪを形成するリブ２ａが突設さ
れている。このリブ２ａはウォータジャケットＷＪ内を
循環する循環流体としての冷却水を螺旋状に導くととも
に、冷却水との接触面積を大きくしている。中部ハウジ
ング１の外周面には、外部の図示しない暖房回路から冷
却水を取り入れる入水ポート８と、冷却水を暖房回路へ
送り出す出水ポート９とが突設されている。これら入水
ポート８と出水ポートとはウォータジャケットＷＪに連
通されている。

【００３７】また、前部ハウジング５及び後部ハウジン
グ６には軸封装置内蔵軸受装置１０、１１及び軸受装置
１２、１３を介して駆動軸１４が回動可能に支承されて
おり、駆動軸１４には発熱室７内で回動可能なロータ１
５が軸方向に摺動可能に設けられている。ロータ１５は
後方が大径の円錐台形状をなしており、シリンダブロッ
ク２の内周面２ｂと対向するテーパ状の外周面１５ｂを
もつ。駆動軸１４の中央部にはスプライン１４ａが刻設
され、スプライン１４ａより短いロータ１５の軸孔にも
スプライン１５ａが刻設され、スプライン１４ａとスプ
ライン１５ａとが噛合している。駆動軸１４の後方で
は、ロータ１５の大径側の後面と当接する付勢手段とし
ての皿ばね１９がロータ１５とサークリップ２０とによ
り挟持されている。皿ばね１９はロータ１５が駆動軸１
４のスプライン１４ａの前端に当接するようにロータ１
５を前方に付勢している。

【００３８】発熱室７の内周面２ｂとロータ１５の外周
面１５ｂとにおけるテーパ状の液密的間隙と、発熱室７
の前端面とロータ１５の前端面とにおける円盤状の液密
的間隙と、発熱室７の後端面とロータ１５の後端面とに
おける円盤状の間隙とには粘性流体としてのシリコーン
オイルが介在されている。このとき、両者間の容積の全
てにシリコーンオイルを介在させると、ロータ１５が軸
方向に移動できず、また発熱により膨脹するシリコーン
オイルが漏れやすくなるため、シリコーンオイルを４０
〜７０ｖｏｌ％の充填率で封入し、空気を残留させてお
く。

【００３９】駆動軸１４の先端には前部ハウジング５と
の間に軸受装置１６を介しボルト１７により固定された
プーリ１８が設けられている。そして、このビスカスヒ
ータＶＨは、図示しない車両用エンジンのクランクシャ
フトと平行な側方の搭載スペースに固定され、プーリ１
８がクランクシャフトプーリにより、アイドラープーリ
等とともにエンジンによりベルトで回転されるようにな
っている。なお、プーリ１８の代わりに電磁クラッチを
用いて駆動軸１４の断続駆動を行ってもよい。

【００４０】以上のように構成されたビスカスヒータＶ
Ｈでは、駆動軸１４がプーリ１８を介してエンジンによ
り駆動されれば、発熱室７内でロータ１５、皿ばね１
９、サークリップ２０及び軸封装置内蔵軸受装置１０、
１１の駆動軸１４側の部材が回動する。このため、シリ
コーンオイルが発熱室７の壁面とロータ１５の外面との
液密的間隙でせん断により発熱する。この発熱は、入水
ポート８から取り入れられて螺旋状のウォータジャケッ
トＷＪ内を短絡や滞留を生じることなく流れ、出水ポー
ト９より送り出される冷却水に十分に熱交換され、加熱
された冷却水が暖房回路で車室の暖房及びエンジンの暖
機に供されることとなる。

【００４１】この間、このビスカスヒータＶＨでは、図
９に示すように、シリコーンオイルの温度が低い状態に
おいては、大きな発熱量を確保するためにシリンダブロ
ック２の内周面２ｂとロータ１５の外周面１５ｂとの液
密的間隙の間隔を小さくしている。起動後、運転の継続
によりシリコーンオイルが発熱により高温化すれば、シ
リコーンオイルは熱膨張し、実施形態２と同様、ロータ
１５に力を及ぼす。このため、ロータ１５には軸方向の
分力が作用し、ロータ１５はＡ点から図１０に示すＢ点
まで後退し、シリンダブロック２やロータ１５の熱膨張
を吸収する。この際、図９に示す皿ばね１９はロータ１
５の後退を許容すべく撓む。また、発熱室７内に残留し
た空気が圧縮される。なお、実施形態１では、発熱室７
内にシリコーンオイルを空気とともに封入したが、発熱
室７を真空状態又は真空に近い状態としてシリコーンオ
イルを封入すれば、よりロータ１５が移動しやすいと考
えられる。

【００４２】こうして、このビスカスヒータＶＨでは、
シリコーンオイルが発熱により高温化した時点でロータ
１５が自動的に後退し、外周面１５ｂが内周面２ｂから
遠ざかり、液密的間隙の間隔がＬｓｉｎθだけ大きくな
る。この状態では小さな発熱量が確保されるにとどま
る。こうして、このビスカスヒータＶＨにおいても、実
施形態１、２と同様の効果を奏することができる。（実施形態６）実施形態６の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図１１に示すように、ロータ１５の外
周面１５ｂにロータ１５の回転方向に従って後方に延在
する渦巻溝１５ｃが凹設されている。

【００４３】このビスカスヒータＶＨでは、図１２に示
すように、ロータ１５が矢印Ｄ方向に回動する場合、渦
巻溝１５ｃ内のシリコーンオイルは矢印Ｅ方向に移動す
ることとなる。この際、シリコーンオイルはロータ１５
の回動する方向の分力Ｅｎと軸方向前方に向かう分力Ｅ
ｔとを有することとなり、渦巻溝１５ｃの後方側の面に
は分力Ｅｔの反作用として力Ｅｔ’が作用することとな
る。また、渦巻溝１５ｃ内のシリコーンオイルが発熱室
７の前端面とロータ１５の前端面とにおける円盤状の液
密的間隙に移送され、その液密的間隙内の圧力を高め
る。このため、ロータ１５は軸方向後方に付勢され、軸
方向後方に移動することとなる。これにより、ロータ１
５は回動軌跡が内周面２ｂとなす液密的間隙の間隔が拡
大されることとなるとともに、発熱室７の前端面とロー
タ１５の前端面とにおける円盤状の液密的間隙の間隔が
拡大され、これらの液密的間隙が単なる間隙に近づき、
小さな発熱量が確保されるにとどまる。

【００４４】こうして、このビスカスヒータＶＨにおい
ては、実施形態５より優れた効果を奏することができ
る。（実施形態７）実施形態７の熱発生器としてのビスカス
ヒータＶＨでは、図１３に示すように、中部ハウジング
１の前方内部にテーパ状の内周面２１ｂをもつシリンダ
ブロック２１が圧入されている。シリンダブロック２１
の外周面には螺旋状に突設され、中部ハウジング１の内
周面と当接して螺旋状のウォータジャケットＷＪを形成
するリブ２１ａが突設されている。シリンダブロック２
１の内周面２１ｂと中部ハウジング１の内周面の一部と
前部ハウジング５の平坦な後端面とにより発熱室７が形
成され、中部ハウジング１の内周面の残部と後部ハウジ
ング６の平坦な前端面とにより圧力調整室２３が形成さ
れている。後部ハウジング６の上方には圧力調整室２３
を大気に連通する空気孔６ａが貫設されている。

【００４５】また、前部ハウジング５及び後部ハウジン
グ６には軸封装置内蔵軸受装置１０及び軸受装置１２、
１３を介して駆動軸１４が回動可能に支承されており、
駆動軸１４には発熱室７内で回動可能なロータ２２が軸
方向に摺動可能に設けられている。ロータ２２は円錐台
と円柱とを一体とした形状をなしており、シリンダブロ
ック２１の内周面２１ｂと対向するテーパ状の外周面２
２ｂと、中部ハウジング１の内周面と対向する円筒状の
外周面２２ｃとをもつ。ロータ２２の外周面２２ｃに
は、中部ハウジング１の内周面との間で気密を保ちつつ
ロータ２２の回動を許容するチップシール２２ｄが嵌合
されている。駆動軸１４の中央部には実施形態１より短
いスプライン１４ｂが刻設され、ロータ２２の軸孔にも
スプライン１４ｂより短いスプライン２２ａが刻設さ
れ、スプライン１４ｂとスプライン２２ａとが噛合して
いる。また、ロータ２２の後端には駆動軸１４のスプラ
イン１４ｂが刻設されていない部分との間で発熱室７と
圧力調整室２３とを封止する軸封装置１１が設けられて
いる。

【００４６】発熱室７の壁面とロータ２２の前端面との
間隙及び発熱室７の壁面とロータ２２の外周面２２ｂと
の液密的間隙には粘性流体としてのシリコーンオイルが
ほぼ１００ｖｏｌ％の充填率で充填され、圧力調整室２
３には空気のみが充填されている。他の構成は実施形態
５と同様である。以上のように構成されたビスカスヒー
タＶＨでは、駆動軸１４がプーリ１８を介してエンジン
により駆動されれば、発熱室７内でロータ２２等が回動
するため、シリコーンオイルが発熱室７の壁面とロータ
２２の外面との液密的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ＷＪ内の冷却水に熱交換さ
れ、加熱された冷却水が暖房回路で車室の暖房及びエン
ジンの暖機に供されることとなる。

【００４７】この間、このビスカスヒータＶＨでは、シ
リコーンオイルの温度が低い状態においては、大きな発
熱量を確保するためにシリンダブロック２１の内周面２
１ｂとロータ２２の外周面２２ｂとの液密的間隙の間隔
を小さくしている。起動後、運転の継続によりシリコー
ンオイルが発熱により高温化すれば、シリコーンオイル
は熱膨張し、ロータ２２に力を及ぼす。このため、ロー
タ２２には軸方向の分力が作用し、ロータ２２は後退
し、シリンダブロック２やロータ２２の熱膨張を吸収す
る。この際、皿ばね１９はロータ２２の後退を許容すべ
く撓む。また、圧力調整室２３内の空気が空気孔６ａか
ら放出される。

【００４８】こうして、このビスカスヒータＶＨにおい
ても、実施形態５と同様の作用及び効果を奏することが
できる。なお、以上の各実施形態において、粘性流体の
発熱によって生じる熱膨張で液密的間隙の間隔が小さく
なったり、液密的間隙を有する領域がさらに大きくなっ
たりする材料をハウジングやロータに採用したとして
も、液密的間隙の間隔を拡大、若しくは液密的間隙を有
する領域の減少を行い得るため、ハウジングとロータと
の緩衝、摩耗等を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１のビスカスヒータに係り、ロータ移
動前の縦断面図である。

【図２】実施形態１のビスカスヒータに係り、ロータ移
動後の縦断面図である。

【図３】実施形態２のビスカスヒータに係り、ロータ移
動前の縦断面図である。

【図４】実施形態２のビスカスヒータに係り、ロータ移
動後の縦断面図である。

【図５】実施形態２ビスカスヒータに係り、液密的間隙
の変化を示す模式図である。

【図６】実施形態３のビスカスヒータに係り、（Ａ）は
ロータ移動前の要部断面図、（Ｂ）はロータ移動後の要
部断面図である。

【図７】実施形態４のビスカスヒータに係り、ロータ移
動前の縦断面図である。

【図８】実施形態４のビスカスヒータに係り、ロータ移
動後の縦断面図である。

【図９】実施形態５のビスカスヒータに係り、ロータ移
動前の縦断面図である。

【図１０】実施形態５のビスカスヒータに係り、ロータ
移動後の縦断面図である。

【図１１】実施形態６のビスカスヒータの縦断面図であ
る。

【図１２】実施形態６ビスカスヒータに係り、ロータの
一部側面図である。

【図１３】実施形態７のビスカスヒータに係り、ロータ
移動前の縦断面図である。

【符号の説明】

３２、７…発熱室ＷＪ…放熱室（ウォータジャケット）３０、３１、５０、５５、１、２、５、６、２１…ハウ
ジング（３０、５０、５…前部ハウジング、３１、６…
後部ハウジング、５５…ケース、１…中部ハウジング、
２、２１…シリンダブロック）３４、３５、１２、１３…軸受装置３６、５２、１４…駆動軸３７、５１、１５、２２…ロータ３２ａ、３２ｃ、２ｂ、２１ｂ…内周面（３２ａ…円筒
状の内周面、３２ｃ、２ｂ、２１ｂ…テーパ状の内周
面）３２ｂ…内端面５１ｃ、１５ｂ、２２ｂ…テーパ状の外周面ｍ、ｍ’…液密的間隙を有する領域の値Ｃｍｉｎ、Ｃｍａｘ…液密的間隙の間隔１５ｃ…渦巻溝３８…バイメタルからなる皿ばね５４…ソレノイド４０、１９…付勢手段（４０…コイルばね、１９…皿ば
ね）

フロントページの続き (72)発明者廣瀬達也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 (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 (72)発明者伴孝志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 (72)発明者森英文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 (72)発明者丹羽正美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 (72)発明者藤原康弘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
とを有する熱発生器において、前記間隙は、前記駆動軸の軸心と同心のテーパ状又は円
筒状に形成され、前記ロータの回動により有効に利用し
得る発熱を確保可能な間隔で形成された液密的間隙を有
し、該ロータは該液密的間隙の該間隔の拡大又は該液密
的間隙を有する領域の減少を生じるべく軸方向に移動可
能に設けられていることを特徴とする熱発生器。
【請求項２】発熱室の壁面は駆動軸の軸心と同心のテー
パ状の内周面を有し、ロータは該内周面と対向するテー
パ状の回動軌跡を有するように形成され、該ロータは該
回動軌跡が該内周面となす液密的間隙の間隔を拡大する
ように軸方向に移動可能に設けられていることを特徴と
する請求項１記載の熱発生器。
【請求項３】発熱室の壁面は駆動軸の軸心と同心の円筒
状の内周面を有し、ロータは該内周面と対向する円筒状
の回動軌跡を有するように形成され、該ロータは該回動
軌跡が該内周面となす液密的間隙を有する領域を減少す
るように軸方向に移動可能に設けられていることを特徴
とする請求項１記載の熱発生器。
【請求項４】発熱室の壁面は駆動軸の軸心と直交する内
端面を有し、ロータは該内端面と対向する円盤状の回動
軌跡を有するように形成され、該ロータは該回動軌跡が
該内端面となす液密的間隙の間隔を拡大するように軸方
向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項
２又は３記載の熱発生器。
【請求項５】ロータはテーパ状の回動軌跡をなす外周面
をもち、該外周面には粘性流体を介して該ロータを軸方
向に移動させ得る渦巻溝が形成されていることを特徴と
する請求項２又は４記載の熱発生器。
【請求項６】ロータは粘性流体の温度変化に基づいて移
動するようになされていることを特徴とする請求項１、
２、３、４又は５記載の熱発生器。
【請求項７】ロータは発熱室内の粘性流体の熱膨張に基
づいて移動するようになされていることを特徴とする請
求項６記載の熱発生器。
【請求項８】ロータは循環流体の温度変化に基づいて移
動するようになされていることを特徴とする請求項１、
２、３、４又は５記載の熱発生器。
【請求項９】ロータはバイメタルによって移動するよう
に設けられていることを特徴とする請求項６又は８記載
の熱発生器。
【請求項１０】バイメタルは駆動軸及びロータとともに
回動可能に設けられていることを特徴とする請求項９記
載の熱発生器。
【請求項１１】ロータは回転数変化に基づいて移動する
ようになされていることを特徴とする請求項１、２、
３、４又は５記載の熱発生器。
【請求項１２】ロータはソレノイドによって移動するよ
うに設けられていることを特徴とする請求項６、７、８
又は１１記載の熱発生器。
【請求項１３】ロータは付勢手段により常には液密的間
隙の間隔の縮小又は該液密的間隙を有する領域の増大を
生じるべく軸方向に付勢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、１１
又は１２記載の熱発生器。