JPH10297263A

JPH10297263A - ビスカスヒータ

Info

Publication number: JPH10297263A
Application number: JP9106011A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ban; 孝志伴; Nobuaki Hoshino; 伸明星野; Hajime Ito; 肇伊藤; Shozo Tatematsu; 章三立松; Toshio Morikawa; 敏夫森川; Toshihiro Oshima; 敏浩大島; Shinji Aoki; 青木　　新治
Original assignee: Denso Corp; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Denso Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-11-10
Also published as: DE19818051C2; DE19818051A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ビスカスヒータにおいて粘性流体の過加熱によ
る劣化を防止する。【解決手段】前後ハウジング本体１，２及び前後区画プ
レート５，６によって、ヒータハウジングを構成し、そ
の内部に、ロータ１４を収容する発熱室７と、その前後
に配された二つのウォータジャケット（放熱室）８，９
と、発熱室７に連通する副オイル室（貯留室）１０とを
区画する。発熱室７及び副オイル室１０には、所要量の
シリコーンオイル（粘性流体）を充填する。副オイル室
１０の前後内壁に複数の吸熱フィン２１，２２を形成す
る。これにより、発熱室７から副オイル室１０に回収さ
れた高温のオイルから過剰の熱を迅速に吸収すると共
に、後部区画プレート６及び後部ハウジング本体２を伝
熱させて後部ウォータジャケット９を流れる循環水に廃
熱する。

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
区画された発熱室および放熱室を備え、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前記
ロータによって剪断され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】かかる従来のビスカス
ヒータでは、ロータ軸芯付近のロータ中心部よりも、軸
芯から離れたロータの外周部ほど粘性流体の剪断速度が
大きくなる。このため、ロータ中心部が位置する発熱室
の中心域にある粘性流体の温度よりも、ロータ外周部あ
たりの発熱室の周域における粘性流体の温度の方が高く
なる。しかし、粘性流体がその耐熱限界を超えるほど過
度に高温となると、粘性流体が急速に劣化し、剪断によ
る発熱作用を発揮することができなくなる。

【０００６】仮に相対的に温度の低い発熱室の中心域と
相対的に温度の高い発熱室の周域との間において粘性流
体の移動や循環が円滑に行われれば、上述のような発熱
室の周域における粘性流体の過加熱による局部劣化を防
止することも可能となる。

【０００７】ところが、前記従来のビスカスヒータで
は、前述のように、ロータ外壁部と発熱室内壁部との間
にラビリンス状のクリアランスを設けている。かかるラ
ビリンス構成は、発熱性能向上の観点から粘性流体の剪
断に寄与するロータ作用面の総面積を大きくするという
利点がある反面、発熱室内における粘性流体の円滑な循
環をむしろ阻害するという欠点がある。このため、この
種のビスカスヒータは、ロータの形状により程度の差こ
そあれ、発熱室の周域における粘性流体の局部劣化とい
う問題を内包している。

【０００８】また、前記従来のビスカスヒータでは、ラ
ビリンス状のクリアランスを含む発熱室内にとどまって
剪断作用を受ける粘性流体の量に余裕がなく、特定の粘
性流体のみが常に剪断されて劣化が進行し易いという欠
点がある。粘性流体の劣化はビスカスヒータにおける連
続使用後の発熱効率を低下させる。

【０００９】この発明の目的は、剪断に供される粘性流
体の量をより多く確保して長期使用に耐え得ると共に、
粘性流体の過加熱による劣化を未然に防止して優れた発
熱性能を持続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。

【００１０】

【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、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ビス
カスヒータにおいて、前記発熱室以外で粘性流体を追加
収容すべく該発熱室と連通する貯留室と、前記貯留室内
に設けられて、該貯留室に収容される粘性流体からの熱
除去を促進するための除熱促進手段とを備えることをそ
の要旨とする。

【００１１】発熱室での剪断によって生じた熱は、原則
として放熱室を流れる循環流体に伝達されるが、かかる
熱交換を効率的かつ持続的に行うためには、連続的な剪
断動作により、発熱室と放熱室との間で顕著な温度差を
維持する必要がある。従って、発熱室内の粘性流体は高
温状態にあるを常とする。ところで、本発明では、発熱
室と連通する貯留室を設け、粘性流体が発熱室から貯留
室へ移動できるようにした。高温化した粘性流体は、貯
留室への移動に伴い、該貯留室内に設けられた除熱促進
手段によって、その有する熱量の多くを迅速かつ確実に
奪われて過加熱状態から解放される。こうして、粘性流
体の熱劣化が未然に防止される。除熱された粘性流体は
再び発熱室に移動し、ロータの剪断に供されて発熱に貢
献する。尚、貯留室の配設は、剪断に供される粘性流体
の絶対量をより多く確保することに役立ち、ビスカスヒ
ータの長期使用を可能ならしめる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載のビス
カスヒータにおいて、前記貯留室と前記放熱室とを熱的
に連絡して該貯留室から該放熱室への伝熱構造を更に備
えており、前記除熱促進手段は該伝熱構造の一部を構成
することを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、除熱促進手段を一部に
含む伝熱構造を介して、高温域たる貯留室から低温域た
る放熱室にいたる連続的な温度勾配が形成される。故
に、除熱促進手段によって粘性流体から奪われた熱量
は、当該伝熱構造を介して貯留室から放熱室へ伝導（又
は廃熱）される。尚、かかる伝熱作用により、前記除熱
促進手段は熱的飽和状態に陥ることを防止され、除熱促
進機能を維持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
のビスカスヒータにおいて、前記除熱促進手段は、フィ
ン又は前記貯留室の内壁部に凹凸を付与する凸部若しく
は凹部として提供されることを特徴とする。

【００１５】かかるフィンや凹凸部は、吸熱面積、即
ち、貯留室における粘性流体との接触面積を拡大して除
熱促進の本領を発揮する。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、
前記ハウジングは二つの区画部材を含み、両区画部材の
相互接合によってその内部に前記貯留室及び放熱室を区
画すると共に、前記除熱促進手段は、前記貯留室内にお
いて前記二つの区画部材の少なくとも一方に設けられて
いることを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、除熱促進手段を区画部
材の一部として提供することができるため、ヒータの構
造が簡素化される。また、両区画部材によって、請求項
２に記載した伝熱構造の主要部が構成される。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
か一項に記載のビスカスヒータにおいて、前記発熱室と
前記貯留室とは、両者間に設けられた回収通路及び供給
通路を介して連通されていることを特徴とする。

【００１８】この構成によれば、回収通路を介して高温
の粘性流体が発熱室から貯留室に回収されると共に、供
給通路を介して貯留室で除熱された粘性流体が発熱室に
供給される。換言すれば、両通路を介して粘性流体が、
発熱室と貯留室との間を各室での熱の授受を伴いながら
循環する。故に、該ビスカスヒータに収容された粘性流
体の全体が均等に発熱と除熱とを繰り返すので、特定の
粘性流体が極めて長時間、高温状態にさらされて急激に
劣化するという事態が回避される。

【００１９】請求項６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、前記発熱室と前記貯留室と
は、両者間に設けられた回収通路及び供給通路を介して
連通されており、前記除熱促進手段は、前記貯留室の内
壁に突設された複数の吸熱突起から構成され、これら複
数の吸熱突起は、該貯留室における前記回収通路及び供
給通路の開口間の領域に、回収通路を介して貯留室に導
入された粘性流体の落流を遅らせるべく階段状に配置さ
れていることを特徴とする。

【００２０】この構成によれば、回収通路を介して貯留
室に導入された粘性流体は、除熱促進手段を構成する吸
熱突起群によって鉛直方向への直進を妨げられながら、
吸熱突起間を巡りつつ流れ落ちる。故に、粘性流体が貯
留室内を回収通路の開口から供給通路の開口に移動する
までに相応の時間を要し、高温の粘性流体から熱を取り
除くのに十分な時間が確保されて、除熱効果が高められ
る。

【００２１】請求項７の発明は、請求項５又は６に記載
のビスカスヒータにおいて、前記回収通路及び供給通路
の少なくとも一方には、当該通路の開放及び閉塞を選択
的に制御する開閉弁が設けられていることを特徴とす
る。

【００２２】開閉弁を回収通路に付与した場合、開閉弁
が開放状態にあるとき、粘性流体が発熱室から貯留室に
回収されて発熱室内の粘性流体量が減少傾向を示し、剪
断発熱能力が低下傾向となる。逆に、開閉弁によって回
収通路が閉塞されると、発熱室から貯留室への粘性流体
の回収が停止され、発熱能力の低下傾向に歯止めがかけ
られる。一方、開閉弁を供給通路に付与した場合、開閉
弁が開放状態にあるとき、粘性流体が貯留室から発熱室
に供給されて発熱室内の粘性流体量が増大傾向を示し、
剪断発熱能力が拡大傾向となる。逆に、開閉弁によって
供給通路が閉塞されると、貯留室から発熱室への粘性流
体の供給が停止され、発熱能力の拡大傾向に歯止めがか
けられる。尚、粘性流体の回収と供給とのバランスは、
回収通路及び供給通路双方の連通断面積の相互関係によ
って決定される。

【００２３】

【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、いくつかの
実施形態を図面を参照しつつ説明する。

【００２４】（実施形態１）図１に示すように、ビスカ
スヒータ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。前部ハウジング１と後部ハ
ウジング本体２とは、前部ハウジング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によって締結されてい
る。

【００２５】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の対向壁面間に狭着することに
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の後端側はそのリム部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。

【００２６】このように、ビスカスヒータのハウジング
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。

【００２７】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。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。

【００２８】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の環状壁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、及
び、筒部６ｂ内側に位置する貯留室としての副オイル室
１０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６
ｃ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。尚、本実施形態では、後部ハウジン
グ本体２及び後部区画プレート６が、前記伝熱構造の主
要部を構成する一対の区画部材に相当する。

【００２９】また、前部ハウジング本体１の側壁部に
は、車両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（図示略）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（図示略）とが並設されている。

【００３０】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及びシール付
き軸受け１２を介して駆動軸１３が回動可能に支承され
ている。シール付き軸受け１２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。駆動軸１
３の後端部には、発熱室７内に収容される円板形のロー
タ１４が一体回転可能に圧入固定されている。駆動軸１
３に近いロータ１４の中心域には、該ロータ１４を前後
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。

【００３１】図１及び図３（Ａ）に示すように、後部区
画プレート６の筒部６ｂと後部ハウジング本体２の後端
壁とによって囲まれる領域には、貯留室としての副オイ
ル室１０が提供されている。図１及び図２に示すよう
に、後部区画プレート６は、その本体部を前後に貫通す
る回収通路としての上側連通孔６ｄ及び供給通路として
の下側連通孔６ｅ、並びに、該区画プレート６の前面に
おいて半径方向に延びる誘導溝６ｆを有している。発熱
室７と副オイル室１０とは、上側及び下側連通孔６ｄ，
６ｅを介して相互に連通する。尚、下側連通孔６ｅの連
通断面積は、上側連通孔６ｄのそれよりも大きく設定さ
れている。また、上側連通孔６ｄは、前記ロータ連通孔
１４ａと対面する位置に形成されている。

【００３２】図２及び図３（Ａ）に示すように、後部区
画プレート６の後端面には、副オイル室１０内に突出す
る複数の前側吸熱フィン２１が一体形成されている。こ
れら前側吸熱フィン２１は、上側連通孔６ｄの形成領域
と下側連通孔６ｅの形成領域との間にあって鉛直方向に
延びると共に、副オイル室１０を左右に横切る横断方向
に等間隔にて配置されている。また、各前側吸熱フィン
２１の長さ（鉛直方向への長さ）は駆動軸１３の軸線か
ら離れるほど短くなっているが、各吸熱フィン２１の高
さ（軸線方向への長さ）は等しくなっている。

【００３３】また、図１及び図３（Ａ）に示すように、
後部ハウジング本体２の前端面には、副オイル室１０内
に突出する複数の後側吸熱フィン２２が一体形成されて
いる。後側吸熱フィン２２は前記前側吸熱フィン２１と
同じ数だけ形成され、前後両吸熱フィン２１，２２は相
対向している。後側吸熱フィン２２は、前側吸熱フィン
２１と同様に構成されており、鉛直方向に延びると共
に、副オイル室１０を左右に横切る横断方向に等間隔に
て配置されている。また、各後側吸熱フィン２２の長さ
（鉛直方向への長さ）は駆動軸１３の軸線から離れるほ
ど短くなっているが、各吸熱フィン２２の高さ（軸線方
向への長さ）は等しくなっている。尚、前側及び後側吸
熱フィン２１，２２は除熱促進手段であり、また、前記
伝熱構造の一部でもある。

【００３４】上側及び下側連通孔６ｄ，６ｅを介して相
互に連通する発熱室７と副オイル室１０とは、ヒータの
ハウジング内において気密な内部空間を構成している。
この内部空間には、粘性流体としてのシリコーンオイル
が所要量入れられる。シリコーンオイルの量は、その常
温時充填率が発熱室７と副オイル室１０とによって形成
される内部空間の空き容積に対して５〜８割となるよう
に決められている。かかる充填量にもかかわらず、ロー
タ１４の回転時には、シリコーンオイルの伸張粘性のた
めに、シリコーンオイルが下側連通孔６ｅを介して副オ
イル室１０から引き出されて発熱室７の内壁面とロータ
１４の外面との間の微少なクリアランスの全体に万遍な
く行き渡る。尚、シリコーンオイルの充填時において、
回収通路としての上側連通孔６ｄは、副オイル室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、供給通路としての下側連通孔６ｅは当該液位よりも
下方に位置する。

【００３５】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（図示略）を介して、外部
駆動源としての車両のエンジンと駆動連結される。

【００３６】次に、該ビスカスヒータでの粘性流体の挙
動及び熱交換について説明する。エンジンの起動前、即
ち駆動軸１３の停止時において、発熱室７と副オイル室
１０とにおけるシリコーンオイル（粘性流体）の液位は
等しい。故に、駆動軸１３の起動時にはロータ１４の粘
性流体との接触面積は小さく、小さなトルクで、プーリ
１６、駆動軸１３及びロータ１４を起動することができ
る。

【００３７】プーリ１６を介してのエンジンの駆動力に
よって、駆動軸１３と共にロータ１４が一体回転され
る。これに伴い、シリコーンオイルが発熱室７の内壁面
とロータ１４の外面との間隙において剪断されて発熱す
る。発熱室７で生じた熱は、各区画プレート５，６を介
して前部及び後部ウォータジャケット８，９を流れる循
環水に熱交換される。加熱された循環水は、暖房回路
（図示略）を介して車室内の暖房等に供される。

【００３８】このビスカスヒータによれば、副オイル室
１０は上側連通孔６ｄを介して発熱室７の中央域と連通
すると共に、ロータ１４の回転によって発熱室７内のシ
リコーンオイルは駆動軸１３に向かって移動する傾向
（ワイセンベルク効果）を見せるため、シリコーンオイ
ルが上側連通孔６ｄを介して発熱室７から副オイル室１
０内に回収される。他方、副オイル室１０に回収された
シリコーンオイルの自重と、シリコーンオイルの伸張粘
性に起因するロータ１４のオイル引き込み作用とに基づ
いて、下側連通孔６ｅ及び誘導溝６ｆを介して副オイル
室１０から発熱室７にシリコーンオイルが供給される。

【００３９】このように、駆動軸１３及びロータ１４の
駆動時には、発熱室７と副オイル室１０との間でシリコ
ーンオイルの入れ替え循環が行われる。この場合、下側
連通孔６ｅは上側連通孔６ｄよりも大きな連通断面積を
有しているため、シリコーンオイルの副オイル室１０へ
の回収量よりも発熱室７への供給量の方が多くなる。故
に、副オイル室１０に貯留されていたシリコーンオイル
は、誘導溝６ｆを経由して発熱室７の外周域に迅速かつ
滑らかに供給され、発熱室７の外周域に供給されたシリ
コーンオイルは、ワイセンベルク効果により迅速に発熱
室７の中央域に達するので、発熱室７の内壁面とロータ
１４の外面との間のクリアランスの全域にシリコーンオ
イルが万遍なく行き渡る。

【００４０】また、上側連通孔６ｄを介して発熱室７か
ら副オイル室１０内に回収されたシリコーンオイルは、
入り替え循環のサイクルタイムに応じた一定時間だけ、
副オイル室１０に滞在する。発熱室７から回収直後のシ
リコーンオイルは高温状態にあるが、副オイル室１０で
の滞在中にその熱量の一部を副オイル室１０の区画壁
（前後吸熱フィン２１，２２を含む）に伝達すること
で、シリコーンオイルは熱を奪われる。その結果、高温
のシリコーンオイルは冷却（除熱）されて、長時間の熱
保持による劣化から守られる。

【００４１】副オイル室１０内に突出した前後吸熱フィ
ン２１，２２や副オイル室１０の内壁部に吸収された熱
は、一部は副オイル室１０の後方区画壁から大気への放
熱によって失われるものの、残る大部分の熱は後部区画
プレート６及び後部ハウジング本体２を伝わって前後ウ
ォータジャケット８，９の領域にもたらされる。そし
て、この熱は、前後ウォータジャケット８，９を流れる
循環水を加熱するための補助熱量として有効利用され
る。

【００４２】実施形態１のビスカスヒータは以下に列挙
するような特徴を有している。イ．発熱室７以外の副オイル室１０にシリコーンオイル
を追加収容することができ、ロータ１４の剪断に供され
るシリコーンオイルの量に余裕を生じる。また、ヒータ
の作動時には、発熱室７と副オイル室１０との間でシリ
コーンオイルを入れ替え循環させることができる。この
ため、特定のシリコーンオイルのみを常に剪断すること
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ので、シリコーンオイルの熱劣化
を遅らせてヒータの連続使用期間を長くすることができ
る。

【００４３】ロ．副オイル室内壁への吸熱フィン２１，
２２の形成による吸熱面積の拡大によって、回収シリコ
ーンオイルを副オイル室１０に滞在させる間も、効率的
な吸熱（即ち、迅速な熱除去）を可能とした。このた
め、シリコーンオイルの入り替え循環のサイクルが短い
場合でも、シリコーンオイルに十分な休息を与えること
ができ、シリコーンオイルの熱劣化防止を確実ならしめ
ることができる。

【００４４】ハ．吸熱フィン２１，２２等によって吸収
された熱は、ウォータジャケット８，９にもたらされて
有効利用されるため、剪断作用によって生じさせた熱が
無駄になることがない。

【００４５】ニ．前側及び後側吸熱フィン２１，２２は
鉛直方向に延びているため、副オイル室１０内におい
て、上側連通孔６ｄから下側連通孔６ｅにいたるシリコ
ーンオイルの移動をガイドするのに役立つ。

【００４６】ホ．発熱室７と副オイル室１０とは気密な
内部空間を構成して外気と遮断されているため、外気中
の酸素や水分がシリコーンオイルの収容域に常時供給さ
れることがない。従って、酸化や水分混入に起因してシ
リコーンオイルの特性が悪化するおそれがなく、安定し
た剪断発熱を維持することができる。

【００４７】（実施形態１の別例）図３（Ａ）の構成で
は前側及び後側吸熱フィン２１，２２を対向配置した
が、図３（Ｂ）に示すように、各フィンの高さ（駆動軸
の軸線方向への長さ）を大きくし、前側吸熱フィン２１
と後側吸熱フィン２２とが相手方の隣り合うフィン間に
入り込むように構成してもよい。

【００４８】図３（Ｂ）の構成によれば、吸熱フィン２
１，２２の一つ一つの面積が大きくなるため、フィンの
数を減らしたとしてもオイルとの総接触面積を拡大する
設計が可能となる。加えて、後側吸熱フィン２２の先端
部が後部区画プレート６に更に近づくかたちとなるた
め、上側連通孔６ｄから副オイル室１０に導入直後の非
常に高温のシリコーンオイルに、後側吸熱フィン２２を
直接接触させることが可能となる。また、発熱室７との
位置関係のために、前側吸熱フィン２１を設けた後部区
画プレート６よりも、後側吸熱フィン２２を設けた後部
ハウジング本体２の方が相対的に蓄熱状態での温度が低
く、後側吸熱フィン２２の方がオイルからの吸熱及び熱
伝達においてより有利な状況にある。従って、この構成
によれば、シリコーンオイルからの除熱効果を更に高め
ることができる。

【００４９】（実施形態２）図４及び図５は、本発明の
実施形態２に従うビスカスヒータを示す。このビスカス
ヒータは前記実施形態１と基本構成を同じくし、ただ、
貯留室としての副オイル室１０の内部構造のみが相違す
る。故に、この相違点を中心に説明する。

【００５０】図４に示すように、後部区画プレート６に
は吸熱フィンを形成せずに、後部ハウジング本体２の前
面にのみ、除熱促進手段としての複数の吸熱フィン２３
が一体形成されている。図５に示すように、これら吸熱
フィン２３は、駆動軸１３の軸線を取り囲むように等角
度間隔にて放射状に配置されており、かつ、各吸熱フィ
ン２３はその放射方向（ハウジングの半径方向）に沿っ
て延びている。

【００５１】この場合も、各吸熱フィン２３は副オイル
室１０内に貯留されたシリコーンオイルから熱を奪い、
その熱は後部区画プレート２を介して後部ウォータジャ
ケット９の領域にもたらされる。従って、この実施形態
２によっても、前記実施形態１と同様の効果を奏するこ
とができる。

【００５２】（実施形態３）図６は、本発明の実施形態
３に従うビスカスヒータの要部を示す。このビスカスヒ
ータは前記実施形態１と基本構成を同じくし、ただ、貯
留室としての副オイル室１０の内部構造のみが相違す
る。故に、この相違点を中心に説明する。

【００５３】図６に示すように、後部区画プレート６の
後面には、上側連通孔６ｄの形成領域と下側連通孔６ｅ
の形成領域との間において、除熱促進手段としての複数
の吸熱突起２４が突設されている。吸熱突起２４の各々
は正面長方形状をなす。

【００５４】略短円筒形状の副オイル室１０内にシリコ
ーンオイルを所要量満たしたとき、オイルの水平な液位
を境にして該副オイル室１０内を上下に二分することが
できる。このときにシリコーンオイルで満たされないこ
ととなる副オイル室１０の上半部領域に存在する吸熱突
起２４は、上側連通孔６ｄを頂点とするピラミッド様の
階段状に配置されている。即ち、該上半部領域の吸熱突
起２４の各々は、その左右両端部の直下に別の吸熱突起
２４が位置するように配置されている。

【００５５】かかる階段状の配置によれば、上側連通孔
６ｄを介して発熱室７から副オイル室１０に導入された
熱いシリコーンオイルは、上側連通孔６ｄから後部区画
プレート６の壁面を伝って副オイル室１０内に貯留され
ているシリコーンオイルの液面に達するまでに、最上段
の突起２４の次は二段目の突起２４、その次は三段目の
突起２４という具合に、各段の吸熱突起２４によって鉛
直方向への直進を妨げられながら吸熱突起２４間を巡り
つつ流れ落ちる。このため、上側連通孔６ｄから導入さ
れた粘凋な熱いシリコーンオイルが副オイル室下半部領
域のシリコーンオイルに合流するまでには、相応の時間
を要する。従って、吸熱突起２４群によって流れ落ちる
熱いシリコーンオイルから熱を取り除くのに十分な時間
が確保され、吸熱突起２４による除熱効果が高められ
る。尚、この実施形態３によっても、前記実施形態１と
同様の効果を奏することができる。

【００５６】（実施形態４）図７及び図８は本発明の実
施形態４に従うビスカスヒータの要部を示す。このビス
カスヒータは、前記実施形態１と基本構成を同じくし、
ただ、貯留室としての副オイル室１０の内部構造のみが
相違する。故に、この相違点を中心に説明する。

【００５７】図７及び図８に示すように、後部ハウジン
グ本体２の前面側に、前記実施形態１と同様に、鉛直に
延びる複数の後側吸熱フィン２２（除熱促進手段）が形
成されている。一方、後部区画プレート６には吸熱フィ
ンを形成せず、その代わりに、供給通路としての下側連
通孔６ｅを選択的に閉塞可能な開閉弁３０が設けられて
いる。この開閉弁３０は、バイメタルプレート３１と、
該プレート３１の一端を後部区画プレート６の後面側に
固定するための固定具３２（例えばビス）とから構成さ
れる。この開閉弁３０は、副オイル室１０内のシリコー
ンオイルが所定温度以上であるときはバイメタルプレー
ト３１によって下側連通孔６ｅを閉塞する一方、シリコ
ーンオイルが前記所定温度未満のときにはバイメタルプ
レート３１による下側連通孔６ｅの閉塞を解除するよう
に設定されている。

【００５８】この構成によれば、副オイル室１０内のシ
リコーンオイルが前記所定温度以上の高温状態にあると
きには、下側連通孔６ｅが開閉弁３０によって閉塞され
る。この場合、副オイル室１０から発熱室７へのオイル
供給が遮断される一方で、上側連通孔６ｄを介して発熱
室７から副オイル室１０へのオイル回収のみが行われ
る。すると、発熱室７で剪断に供されるオイルの量が次
第に減少して発熱量が低下傾向となり、ヒータの発熱が
抑制的に制御される。その結果、副オイル室１０へ回収
されるオイルの温度が低下傾向を示すことと相俟って、
後側吸熱フィン２２等を介してのオイル冷却がすすみ、
副オイル室１０に貯留されているシリコーンオイルの温
度が次第に低下する。シリコーンオイルの温度が前記所
定温度を下回れば、開閉弁３０は下側連通孔６ｅを開放
し、副オイル室１０から発熱室７へのオイル供給が再開
される。発熱室７でのオイル量が増大するにつれて剪断
発熱量も多くなり、発熱室７から副オイル室１０に回収
されるシリコーンオイルの温度も増大傾向となる。この
ようにして、発熱室７及び副オイル室１０を循環するシ
リコーンオイルの温度が適正にフィードバック制御され
て、シリコーンオイルの過加熱が未然に防止される。
尚、この実施形態４によっても、前記実施形態１と同様
の効果を奏することができる。

【００５９】尚、本発明は上記各実施形態に限定される
ものではなく、次のような態様にて具体化することも可
能である。（変更例）前記実施形態４では、開閉弁３０を下側連通
孔６ｅに対してのみ設けたが、回収通路としての上側連
通路６ｄに対しても同形式の開閉弁を与えてもよい。こ
の場合、上側連通路６ｄに対して与えられる開閉弁は、
発熱室７内の圧力変化に応じて上側連通路６ｄを開放・
遮断するリード型フラッパ弁であることが好ましい。

【００６０】（変更例）図１〜図５及び図７に示した各
吸熱フィン２１，２２，２３は矩形フィンに分類される
ものであるが、これらのフィン２１，２２，２３を円筒
フィン又は三角形フィンで置換しても、除熱促進手段と
しての機能を発揮し、本発明の目的を達成することがで
きる。

【００６１】（変更例）除熱促進手段は、フィンの他、
貯留室たる副オイル室１０の内壁部に対し凹凸を付与し
て表面積の増大に寄与するものであれば、単なる凸部又
は凹部として提供されてもよい。

【００６２】（変更例）図１又は図４のビスカスヒータ
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、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。

【００６３】（用語の定義）本明細書で言う「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。

【００６４】

【発明の効果】各請求項に記載のビスカスヒータによれ
ば、発熱室の他にそれと連通する貯留室を設けたこと
で、剪断に供される粘性流体の量をより多く確保して、
メインテナンスフリーでのヒータの使用期間を延ばすこ
とができる。更に、該貯留室に除熱促進手段を設けたこ
とで、粘性流体の過加熱による劣化を未然に防止して、
該ヒータに優れた発熱性能を持続的に発揮させることが
できる。また、貯留室と放熱室との間における伝熱構造
の採用によって、貯留室で回収した熱量を放熱室に伝え
ることができ、熱の無駄をなくして総合的な熱交換効率
を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に従うビスカスヒータの縦断面図。

【図２】図１の貯留室の前側内壁の正面図。

【図３】貯留室の横断面を示しており、（Ａ）は図２の
Ｘ−Ｘ線での横断面図、（Ｂ）はその別例の横断面図。

【図４】実施形態２に従うビスカスヒータの縦断面図。

【図５】図４のＹ−Ｙ線における貯留室の後側内壁の正
面図。

【図６】実施形態３に従うビスカスヒータの貯留室の前
側内壁の正面図。

【図７】実施形態４に従うビスカスヒータの要部縦断面
図。

【図８】図７の貯留室の前側内壁の正面図。

【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し、また、２，６は伝熱構造
の主要部を構成する区画部材でもある）、６ｄ…回収通
路としての上側連通孔、６ｅ…供給通路としての下側連
通孔、７…発熱室、８，９…放熱室としての前部及び後
部ウォータジャケット、１０…貯留室としての副オイル
室、１３…駆動軸、１４…ロータ、２１，２２…除熱促
進手段としての前側及び後側吸熱フィン、２３…除熱促
進手段としての吸熱フィン、２４…除熱促進手段として
の吸熱突起、３０…開閉弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤肇愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者立松章三愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者森川敏夫愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者大島敏浩愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者青木新治愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

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、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
体に熱交換するビスカスヒータにおいて、前記発熱室以外で粘性流体を追加収容すべく該発熱室と
連通する貯留室と、前記貯留室内に設けられて、該貯留室に収容される粘性
流体からの熱除去を促進するための除熱促進手段とを備
えたビスカスヒータ。
【請求項２】請求項１に記載のビスカスヒータは、前
記貯留室と前記放熱室とを熱的に連絡して該貯留室から
該放熱室への伝熱構造を更に備えており、前記除熱促進
手段は該伝熱構造の一部を構成しているビスカスヒー
タ。
【請求項３】前記除熱促進手段は、フィン又は前記貯
留室の内壁部に凹凸を付与する凸部若しくは凹部として
提供されることを特徴とする請求項１又は２に記載のビ
スカスヒータ。
【請求項４】前記ハウジングは二つの区画部材を含
み、両区画部材の相互接合によってその内部に前記貯留
室及び放熱室を区画すると共に、前記除熱促進手段は前
記貯留室内において前記二つの区画部材の少なくとも一
方に設けら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ビスカスヒータ。
【請求項５】前記発熱室と前記貯留室とは、両者間に
設けられた回収通路及び供給通路を介して連通されてい
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載
のビスカスヒータ。
【請求項６】前記発熱室と前記貯留室とは、両者間に
設けられた回収通路及び供給通路を介して連通されてお
り、前記除熱促進手段は前記貯留室の内壁に突設された
複数の吸熱突起から構成され、これら複数の吸熱突起
は、該貯留室における前記回収通路及び供給通路の開口
間の領域に、回収通路を介して貯留室に導入された粘性
流体の落流を遅らせるべく階段状に配置されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載のビスカスヒータ。
【請求項７】前記回収通路及び供給通路の少なくとも
一方には、当該通路の開放及び閉塞を選択的に制御する
開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項５又は
６に記載のビスカスヒータ。