JP2000038024A

JP2000038024A - 熱発生器

Info

Publication number: JP2000038024A
Application number: JP10208009A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Moroi; 隆宏諸井; Yasuhiro Fujiwara; 康弘藤原; Hidefumi Mori; 英文森; Masami Niwa; 正美丹羽; Tatsuyuki Hoshino; 辰幸星野; Tatsuya Hirose; 達也廣瀬
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】粘性流体の高温劣化及び機械的劣化の防止を図
ることができるとともに、液密的間隙において十分な発
熱量を確実に確保することのできる熱発生器を提供す
る。【解決手段】発熱室５の内周面３ａとロータ９の外周面
１１ａとの間でロータ９の回動により有効に利用し得る
発熱を確保可能な間隔の液密的間隙と、液密的間隙と連
通し、ロータ９のせん断作用を回避してシリコーンオイ
ルＳＯを貯留する貯留領域ＳＲとを形成する。内周面３
ａ及び外周面１１ａには、ロータ９の回動により、液密
的間隙においてシリコーンオイルＳＯを後方側から前方
側に移送し得る移送溝３ｃ、１１ｃが凹設され、移送溝
３ｃ、１１ｃは液密的間隙内にシリコーンオイルＳＯが
溢れるように形成されている。

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
して車室等の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１０−３５２５９号公報に
車両用暖房装置に利用される熱発生器が開示されてい
る。この熱発生器では、ハウジング内に円柱状の発熱室
と、この発熱室と外周側で隣接して循環流体を循環させ
る放熱室としてのウォータジャケットとが形成されてい
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ており、駆動軸の前端に
はエンジンによりベルト駆動されるプーリが固定され、
駆動軸の後方には発熱室内で回動可能に円柱状のロータ
が固定されている。ここで、発熱室の内周面はロータの
外周面と対向して円筒状の液密的間隙を構成し、この液
密的間隙にはシリコーンオイル等の粘性流体が介在さ
れ、その粘性流体は液密的間隙の間隔によりロータの回
動により有効に利用し得る発熱を確保可能になされてい
る。そして、発熱室の内周面及びロータ外周面の少なく
とも一方には、ロータの回動により、液密的間隙内の粘
性流体を特定方向に移送する移送溝が凹設されている。

【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、粘性流体が液密的間隙でせ
ん断により発熱する。この発熱はウォータジャケット内
の循環流体として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】この間、ロータが回動しておれば、液密的
間隙内の粘性流体は移送溝により特定方向に移送され
る。このため、液密的間隙内に粘性流体をせん断しやす
い部分を形成し、その部分を移送先とすれば、移送溝に
より移送された粘性流体により大きな発熱量を確保する
等の効果を生じ得ることとなる。また、この熱発生器で
は、移送溝自体によっても粘性流体がよりせん断される
こととなり、大きな発熱量を確保することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記熱発生器
においては、特定の粘性流体のみがせん断されやすく、
粘性流体の高温劣化及び機械的劣化の懸念がある。この
点、液密的間隙と連通し、ロータのせん断作用を回避し
て粘性流体を貯留する貯留領域をハウジングに形成する
とともに、発熱室の内周面及びロータの外周面の少なく
とも一方に移送溝を凹設し、この移送溝により粘性流体
を液密的間隙において前後の一方側から他方側に移送す
ることとすれば、ロータの回転により粘性流体の循環量
が増し、特定の粘性流体のみがせん断されることがなく
なるため、粘性流体の高温劣化及び機械的劣化の防止を
図ることができる。

【０００６】しかしながら、こうした熱発生器において
は、粘性流体が移送溝内のみを流れ易く、粘性流体が液
密的間隙内に存在し難いことが明らかとなった。このた
め、この熱発生器では、例え液密的間隙内において移送
溝自体で粘性流体をせん断し易くしていたとしても、粘
性流体が移送溝内のみを流れてしまい易いことから、そ
の効果を十分に得ることができない。このため、かかる
熱発生器では、結果的に液密的間隙において十分な発熱
量を確保できないこととなってしまう。

【０００７】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、粘性流体の高温劣化及び機械的劣化の
防止を図ることができるとともに、液密的間隙において
十分な発熱量を確実に確保することのできる熱発生器を
提供することを解決すべき課題とする。

【０００８】

【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
ロータの回動によるせん断作用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、前記ハウジングには、
前記発熱室の内周面と前記ロータの外周面との間で該ロ
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
隔の液密的間隙と、該液密的間隙と連通し、該ロータの
せん断作用を回避して該粘性流体を貯留する貯留領域と
が形成され、該内周面及び該外周面の少なくとも一方に
は、該ロータの回動により、該液密的間隙において該粘
性流体を前後の一方側から他方側に移送し得る移送溝が
凹設され、該移送溝は該液密的間隙内に該粘性流体が溢
れるように形成されていることを特徴とする。

【０００９】この熱発生器では、ロータの回動により、
発熱室の内周面とロータの外周面との間に形成された液
密的間隙において粘性流体がせん断され、有効に利用し
得る発熱を確保する。また、液密的間隙と連通する貯留
領域では、粘性流体は、ロータのせん断作用を回避して
貯留されることとなる。このため、この熱発生器では、
ロータの回転により粘性流体の循環量が増し、特定の粘
性流体のみがせん断されることがなくなるため、粘性流
体の高温劣化及び機械的劣化の防止を図ることができ
る。

【００１０】そして、粘性流体は液密的間隙において移
送溝により前後の一方側から他方側に移送される。この
間、この熱発生器では、液密的間隙内に粘性流体が溢れ
るように移送溝が形成されているため、粘性流体が液密
的間隙内に存在し易い。このため、かかる熱発生器で
は、結果的に液密的間隙において十分な発熱量を確保で
きる。また、この熱発生器では、移送溝自体によっても
粘性流体がよりせん断されることとなり、大きな発熱量
を確保することができる。

【００１１】したがって、この熱発生器では、粘性流体
の高温劣化及び機械的劣化の防止を図ることができると
ともに、液密的間隙において十分な発熱量を確実に確保
することができる。本発明の具体化のため、一方側より
移送溝に流入される粘性流体の量を移送溝を介して他方
側に流出される粘性流体の量より多くすることができ
る。このため、一方側の断面積より他方側の断面積が小
さい移送溝を採用することができる。そして、一方側の
深さより他方側の深さが浅い移送溝や一方側の幅より他
方側の幅が狭い移送溝を採用することができる。

【００１２】また、本発明の具体化のため、途中で不連
続になっている移送溝や途中で粘性流体を逆流させるべ
く構成された移送溝を採用することができる。さらに、
移送溝は、ロータの回動により、貯留領域内の粘性流体
を前後の一方側から液密的間隙に供給する供給溝を有す
ることが好ましい。この供給溝は、面取り等により、内
部の粘性流体を液密的間隙に供給しやすく形成されてい
ることが好ましい。また、この供給溝が渦巻き状の移送
溝を跨いでいるのであれば、液密的間隙内に粘性流体を
溢れやすい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態１〜６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に示すように、前部ハウジング１
にフランジ２と、このフランジ２から軸方向後方に突出
し、円筒状の内周面３ａをもつ筒部３とが形成されてい
る。フランジ２及び筒部３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４が締結され、筒部３の内
面は後部ハウジング４とともに密閉された発熱室５を形
成し、フランジ２の後面及び筒部３の外周面は後部ハウ
ジング４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。発熱室５内には粘性流体としてのシリコ
ーンオイルＳＯが空気とともに封入されている。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３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４の内周面とは当接しない複数条のフィン３ｂ
が設けられている。

【００１４】また、前部ハウジング１には軸封装置をも
つ軸受装置６が保持され、後部ハウジング４にも軸封装
置をもつ軸受装置７が保持され、これら軸受装置６、７
により駆動軸８が回動可能に支承されている。この駆動
軸８には発熱室５内で回動可能なカップ状のロータ９が
圧入されている。このロータ９は、駆動軸８に設けられ
た基部１０と、基部１０から一体に軸方向後方に円筒状
に延在する筒部１１とからなる。ここで、ロータ９の基
部１０には、前後方向に延在し、前方から後方へ向かっ
て外周側に傾斜した連絡孔１０ｂが貫設されている。ま
た、ロータ９の筒部１１は、前部ハウジング１における
筒部３の内周面３ａと対面する外周面１１ａを形成し、
外周面１１ａ及び内周面３ａはロータ９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円筒
状の液密的間隙を構成している。また、ロータ９の筒部
１１の内部は、ロータ９のせん断作用を回避してシリコ
ーンオイルＳＯを貯留する貯留領域ＳＲとされている。

【００１５】前部ハウジング１における筒部３の内周面
３ａには、図２にも示すように、渦巻き状をなし、ロー
タ９の回動により液密的間隙においてシリコーンオイル
ＳＯを後方側から前方側に移送可能な１条の移送溝３ｃ
が凹設されている。また、ロータ９における筒部１１の
外周面１１ａには、図３に示すように、渦巻き状をな
し、ロータ９の回動により液密的間隙においてシリコー
ンオイルＳＯを後方側から前方側に移送可能な１条の移
送溝１１ｃが凹設されている。これらの移送溝３ｃ、１
１ｃは、図４に示すように、後方側の深さＤ１（例えば
２ｍｍ）より前方側の深さＤ２（例えば０．５ｍｍ）が
浅くなっており、これにより後方側の断面積より前方側
の断面積が小さくなっている。以上によりビスカスヒー
タＶＨが構成されている。

【００１６】そして、前部ハウジング１及び駆動軸８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
１に軸受装置１３を介してプーリ１４が回転可能に支承
されているとともに、プーリ１４内に位置すべくソレノ
イド１５が設けられている。このソレノイド１５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８にはボルト１６及びキー１７
によりハブ１８が固定され、ハブ１８は弾性ゴム１９等
を介してアーマチュア２０と固定されている。そして、
このビスカスヒータＶＨは、図示しない外部駆動源とし
ての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１４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。

【００１７】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８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５内でロータ９が回動す
る。このため、シリコーンオイルＳＯが前部ハウジング
１の内周面３ａとロータ９の外周面１１ａとの円筒状の
液密的間隙等でせん断され、有効に利用し得る発熱を確
保する。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。

【００１８】この間、このビスカスヒータＶＨでは、ロ
ータ９が回動されている状態では、貯留領域ＳＲ内のシ
リコーンオイルＳＯに遠心力が作用し、筒部１１の内周
面にシリコーンオイルＳＯが存在することとなる。ま
た、連絡孔１０ｂ内のシリコーンオイルＳＯに遠心力が
作用し、筒部１１の内周面にシリコーンオイルＳＯの流
れを生じしめる。このため、貯留領域ＳＲ内のシリコー
ンオイルＳＯはロータ９の筒部１１の後端から前部ハウ
ジング１の内周面３ａとロータ９の外周面１１ａとの円
筒状の液密的間隙に供給される。そして、シリコーンオ
イルＳＯは液密的間隙において移送溝３ｃ、１１ｃによ
り後方側から前方側に移送される。

【００１９】この間、このビスカスヒータＶＨでは、図
４に示すように、後方側の深さＤ１より前方側の深さＤ
２が浅い移送溝３ｃ、１１ｃを採用し、これにより液密
的間隙内にシリコーンオイルＳＯが溢れるようになって
いるため、シリコーンオイルＳＯが液密的間隙内に存在
し易い。このため、かかるビスカスヒータＶＨでは、結
果的に液密的間隙において十分な発熱量を確保できる。
また、このビスカスヒータＶＨでは、移送溝３ｃ、１１
ｃ自体によってもシリコーンオイルＳＯがよりせん断さ
れることとなり、大きな発熱量を確保することができ
る。

【００２０】そして、シリコーンオイルＳＯは液密的間
隙からロータ９の基部１０の前端から、連絡孔１０ｂを
経て貯留領域ＳＲ内に環流される。このため、シリコー
ンオイルＳＯは、貯留領域ＳＲにおいてロータ９のせん
断作用を回避して貯留される。このため、このビスカス
ヒータＶＨでは、ロータ９の回転によりシリコーンオイ
ルＳＯの循環量が増し、特定のシリコーンオイルＳＯの
みがせん断されることがなくなるため、シリコーンオイ
ルＳＯの高温劣化及び機械的劣化の防止を図ることがで
きる。

【００２１】したがって、このビスカスヒータＶＨで
は、シリコーンオイルＳＯの高温劣化及び機械的劣化の
防止を図ることができるとともに、液密的間隙において
十分な発熱量を確実に確保することができる。なお、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５に示すように、前部ハウジング１
における筒部３の内周面３ａに凹設された移送溝３ｃ
と、ロータ９における筒部１１の外周面１１ａに凹設さ
れた移送溝１１ｃとして、後方側の幅Ｗ１（例えば２ｍ
ｍ）より前方側の幅Ｗ２（例えば０．５ｍｍ）が狭くな
ったものを採用している。他の構成は実施形態１と同様
である。

【００２２】このビスカスヒータＶＨにおいても、実施
形態１と同様の作用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及び図７に示すように、前部ハウ
ジング１における筒部３の内周面３ａに渦巻き状の移送
溝３ｃが凹設されているとともに、後方側から前方側に
移送溝３ｃを跨いで短く延在し、軸方向に対してロータ
９の回転方向に傾斜した供給溝３ｄが凹設されている。
他の構成は実施形態１又は実施形態２と同様である。ま
た、移送溝３ｃの深さ又は幅に差を設けていない実施形
態でも適用可能である。

【００２３】このビスカスヒータＶＨでは、供給溝３ｄ
により貯留領域ＳＲ内のシリコーンオイルＳＯを後方側
から液密的間隙及び移送溝３ｃに供給しやすいととも
に、供給溝３ｄが渦巻き状の移送溝３ｃを跨いでいるこ
とから、液密的間隙内にシリコーンオイルＳＯを溢れや
すくしている。他の作用効果は実施形態１又は実施形態
２と同様に奏することができる。（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８及び図９に示すように、供給溝３
ｄにおけるロータ９の回転方向側に面取り３ｅが形成さ
れている。他の構成は実施形態３と同様である。

【００２４】このビスカスヒータＶＨでは、供給溝３ｄ
から液密的間隙及び移送溝３ｃにシリコーンオイルＳＯ
をより供給しやすいとともに、液密的間隙内にシリコー
ンオイルＳＯをより溢れやすくしている。他の作用効果
は実施形態３と同様に奏することができる。（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１０に示すように、ロータ９の中央
域において、不連続な渦巻き状の移送溝１１ｄが凹設さ
れている。他の構成は実施形態１等と同様である。

【００２５】このビスカスヒータＶＨでは、移送溝１１
ｄの連続した部分を流れたシリコーンオイルＳＯが不連
続な部分で衝突して液密的間隙に溢れる。また、液密的
間隙内のシリコーンオイルＳＯは不連続な部分を越えれ
ば、また移送溝１１ｄの連続した部分を流れ、貯留領域
ＳＲに環流されることとなる。他の作用効果は実施形態
１等と同様に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９におけ
る筒部１１の外周面１１ａに渦巻き状の移送溝１１ｃが
凹設されているとともに、ロータ９の中央域において、
移送溝１１ｃを前後に繋ぎ、シリコーンオイルＳＯに逆
流を生じさせ得る移送溝１１ｅが凹設されている。他の
構成は実施形態１等と同様である。

【００２６】このビスカスヒータＶＨでは、移送溝１１
ｅにより液密的間隙内にシリコーンオイルＳＯを溢れや
すくしている。他の作用効果は実施形態１等と同様に奏
することができる。

【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、ハウジン
グの縦断面図である。

【図３】実施形態１のビスカスヒータに係り、ロータ及
び駆動軸の側面図である。

【図４】実施形態１のビスカスヒータに係り、移送溝の
深さ方向を示す拡大展開図である。

【図５】実施形態２のビスカスヒータに係り、移送溝の
幅方向を示す拡大展開図である。

【図６】実施形態３のビスカスヒータに係り、ハウジン
グの縦断面図である。

【図７】実施形態３のビスカスヒータに係り、発熱室の
内周面を示す展開図である。

【図８】実施形態４のビスカスヒータに係り、発熱室の
内周面を示す展開図である。

【図９】実施形態４のビスカスヒータに係り、液密的間
隙、供給溝等とを示す横拡大断面図である。

【図１０】実施形態５のビスカスヒータに係り、ロータ
及び駆動軸の側面図である。

【図１１】実施形態６のビスカスヒータに係り、ロータ
及び駆動軸の側面図である。

【符号の説明】

５…発熱室３ａ…内周面ＷＪ…放熱室（ウォータジャケット）１、４…ハウジング（１…前部ハウジング、４…後部ハ
ウジング）６、７…軸受装置８…駆動軸９…ロータ１０…基部１１…筒部ＳＯ…粘性流体（シリコーンオイル）ＳＲ…貯留領域３ｃ、３ｄ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ…移送溝（３ｄ…
供給溝）Ｄ１、Ｄ２…深さＷ１、Ｗ２…幅３ｅ…面取り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者星野辰幸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

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るせん断作用により発
熱される粘性流体とを有する熱発生器において、前記ハウジングには、前記発熱室の内周面と前記ロータ
の外周面との間で該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の液密的間隙と、該液密的間隙
と連通し、該ロータのせん断作用を回避して該粘性流体
を貯留する貯留領域とが形成され、該内周面及び該外周
面の少なくとも一方には、該ロータの回動により、該液
密的間隙において該粘性流体を前後の一方側から他方側
に移送し得る移送溝が凹設され、該移送溝は該液密的間
隙内に該粘性流体が溢れるように形成されていることを
特徴とする熱発生器。
【請求項２】一方側より移送溝に流入される粘性流体の
量は該移送溝を介して他方側に流出される該粘性流体の
量より多いことを特徴とする請求項１記載の熱発生器。
【請求項３】移送溝は一方側の断面積より他方側の断面
積が小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の熱発
生器。
【請求項４】移送溝は一方側の深さより他方側の深さが
浅いことを特徴とする請求項３記載の熱発生器。
【請求項５】移送溝は一方側の幅より他方側の幅が狭い
ことを特徴とする請求項３又は４記載の熱発生器。
【請求項６】移送溝は途中で不連続になっていることを
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】移送溝は途中で粘性流体を逆流させるべく
構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、
４、５又は６記載の熱発生器。
【請求項８】移送溝は、他の溝を跨いでハウジングに設
けられ、ロータの回動により、貯留領域内の粘性流体を
前後の一方側から液密的間隙に供給する供給溝を有する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
記載の熱発生器。
【請求項９】供給溝にはロータの回転方向側に面取りが
形成されていることを特徴とする請求項８記載の熱発生
器。