(57)【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回動可能に設けられるとともに該発熱室の壁面との間に液密的間隙を形成するロータと、該液密的間隙に介在して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、
上記ハウジングは、軸方向に対向する界域に上記発熱室を形成するとともに、上記放熱室を画成する側板を含み、該発熱室は、発熱室の壁面の進退動に基づき軸方向の幅員が調節可能となされていることを特徴とする能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項２】
上記側板は、軸方向の進退動により上記発熱室の幅員を調節可能な可動側板よりなることを特徴とする請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項３】
上記側板は、上記放熱室を画成する固定側板と、軸方向に対向する界域に上記発熱室を形成するとともに、軸方向の進退動により上記発熱室の幅員を調節可能な可動側板とからなることを特徴とする請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項４】
上記可動側板は上記進退動に基づいて相対移動を生じる部材との間に、発熱室の幅員の調節限界を定める規制部が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項５】
上記ロータは軸方向の移動可能に駆動軸に装着されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項６】
上記ロータは駆動軸に固着されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項７】
上記可動側板及びハウジング相互の対向部分には、上記発熱室の幅員を縮小する向きに該可動側板を進動させる付勢手段が配設されていることを特徴とする請求項２、３、４、５又は６記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項８】
上記可動側板及びハウジング相互の対向部分に形成された制御領域には、該可動側板を進退動させる駆動手段が配設されていることを特徴とする請求項２、３、４、５又は６記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項９】
上記制御領域は密封空間に形成され、上記駆動手段は外部信号によりばねの付勢力に抗して該制御領域に作用するエンジン負圧であることを特徴とする請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１０】
上記可動側板には鉄心が結合され、上記駆動手段は外部信号によりばねの付勢力に抗して該鉄心を吸引するソレノイドであることを特徴とする請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１１】
上記外部信号はヒータによる給熱の要否を判別した温度検出信号であることを特徴とする請求項９又は１０記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１２】
上記ロータは駆動軸に固着されるとともに、該ロータ及び上記可動側板相互の対向面のうちの少なくとも一方は、上記発熱室の幅員を拡大する向きにばねの付勢力に抗して該可動側板を退動させるべく、該ロータ及び該可動側板間の液密的間隙の大きさを変化せしめることにより該液密的間隙における上記粘性流体の圧力をロータの回転に伴い上昇させる圧力上昇手段を有していることを特徴とする請求項２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１３】
上記圧力上昇手段は、上記ロータ及び上記可動側板間の液密的間隙の大きさを連続的に変化せしめる傾斜面であることを特徴とする請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１４】
上記傾斜面は、上記駆動軸に対して寸法公差の許容範囲内で傾斜して固着された上記ロータの対向面であることを特徴とする請求項１３記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１５】
上記圧力上昇手段は、非円周方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凹部及び凸部であることを特徴とする請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【請求項１６】
上記側板はハウジングから延在する碗形状の筒部内に囲封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、１２、１３、１４又は１５記載の能力可変型ビスカスヒータ。
【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、放熱室内を流動する循環流体に熱交換して暖房熱源に利用する能力可変型ビスカスヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実開平３−９８１０７号公報に能力可変型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を介して駆動軸が回転可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回転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ーンオイル等の粘性流体が封入されている。
【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設けられた貫通孔により大気と連通されるとともに、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転するため、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、暖房が強大に過ぎる場合、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、暖房が弱小である場合、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供給されるため、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、上記従来のビスカスヒータでは、発熱室の下方に制御室を設けているため、能力縮小の際には、粘性流体をその自重によって制御室内へ回収することになるが、ロータの回転中は、粘性流体が下方に移動しにくく、とく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、粘性流体の移動は一層困難となって、迅速な能力縮小が期待しえないといった問題がある。
【０００７】
また、この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は貫通孔からの導入空気により補填されるが、このように能力縮小の都度新たな空気と接触する粘性流体は、空気中の含有水分によって劣化が早められ、発熱効率も短期間に低下してしまう。
本発明の課題は、能力縮小制御が迅速確実に行われ、長期の使用にも耐えうる能力可変型ビスカスヒータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータは、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回動可能に設けられるとともに該発熱室の壁面との間に液密的間隙を形成するロータと、該液密的間隙に介在して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、上記ハウジングは、軸方向に対向する界域に上記発熱室を形成するとともに、上記放熱室を画成する側板を含み、該発熱室は、発熱室の壁面の進退動に基づき軸方向の幅員が調節可能となされていることを特徴としている。
【０００９】
このビスカスヒータでは、発熱室の軸方向の幅員が発熱室の壁面の進退動に基づき調節可能となされており、発熱室壁面の微動によって、発熱量とは反比例的な関係因子である発熱室壁面とロータとの間の液密的間隙を、直接的かつ速やかに調節することができる。
また、このビスカスヒータでは、能力縮小に伴って発熱室壁面とロータとの液密的間隙、つまり発熱室容積が拡大される際、該発熱室内に不可避的に介在する空気の熱膨張層が、この容積拡大によって生じる負圧を補填すべく働くので、粘性流体は新たな空気に触れることなく、その含有水分によって劣化を早められる虞れはない。
【００１０】
（２）請求項２記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記側板は、軸方向の進退動により上記発熱室の幅員を調節可能な可動側板よりなることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、軸方向に対向する界域に発熱室を形成するとともに、放熱室を画成する側板が、軸方向の進退動により発熱室の幅員を調節可能な可動側板となされており、可動側板自体の微動によって、発熱量とは反比例的な関係因子である発熱室内壁とロータとの液密的間隙を、直接的かつ速やかに調節することができる。
【００１１】
（３）請求項３記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記側板は、上記放熱室を画成する固定側板と、軸方向に対向する界域に上記発熱室を形成するとともに、軸方向の進退動により上記発熱室の幅員を調節可能な可動側板とからなることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、軸方向に対向する界域に発熱室を形成する可動側板自体の微動によって、発熱量とは反比例的な関係因子である発熱室内壁とロータとの間隙を、直接的かつ速やかに調節することができる。
【００１２】
ここで、側板が可動側板のみよりなる場合は、可動側板の軸方向の進退動に伴って放熱室の幅員も軸方向に変化し、これにより放熱室の容積が変化することとなる。かかる場合、放熱室内を流動する循環流体の流速が放熱室の容積変化に伴って変化してしまい、脈動による振動や騒音を発生させるおそれがある。
この点、このビスカスヒータでは、側板が、放熱室を画成する固定側板と、軸方向の進退動により発熱室の幅員を調節可能な可動側板とに分離されていることから、可動側板が軸方向に進退動したとしても、放熱室自体は軸方向の幅員が変化することがない。このため、放熱室内を流動する循環流体の流速が変化することもなく、脈動により振動や騒音が発生するおそれもない。
【００１３】
（４）請求項４記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２又は３記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板は上記進退動に基づいて相対移動を生じる部材との間に、発熱室の幅員の調節限界を定める規制部が設けられていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、可動側板の進退動によって調節される発熱室壁面とロータとの液密的間隙、つまり発熱室の幅員の調節限界が規制部によって正確に定められるので、最も効率的な発熱範囲を任意に選択することができる。
【００１４】
（５）請求項５記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１、２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記ロータは軸方向の移動可能に駆動軸に装着されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、ロータが例えば駆動軸とスプライン嵌合することにより軸方向移動を許されているので、発熱室の幅員が可変調節されても、ロータはバランスにより常に発熱室の中央に位置して前後の液密的間隙内では均等な発熱が維持される。
【００１５】
（６）請求項６記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１、２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記ロータは駆動軸に固着されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、ロータが駆動軸に固着されているので、能力縮小時に可動側板が退動されると、該可動側板に形成された発熱室壁面とロータとの液密的間隙のみが一方的に拡大されて、ロータの前後の液密的間隙内での発熱に差が生じることになるが、発熱の小さい側に属する可動側板では、その退動によってハウジングとの間に形成される放熱室容積も応分に縮減されるので、このような観点からすれば、むしろかかる形態が合理的ともいうことができる。
【００１６】
（７）請求項７記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２、３、４、５又は６記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板及びハウジング相互の対向部分には、上記発熱室の幅員を縮小する向きに該可動側板を進動させる付勢手段が配設されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、可動側板を進動（能力を増大）させる付勢手段のみを有し、退動（能力を縮減）させる力は、過熱された粘性流体により発熱室内部の上昇圧力を利用しており、構造の簡素化に加えて粘性流体の熱劣化を巧みに防護することができる。
【００１７】
（８）請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２、３、４、５又は６記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板及びハウジング相互の対向部分に形成された制御領域には、該可動側板を進退させる駆動手段が配設されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、可動側板及びハウジング相互の対向部分に形成された制御領域に可動側板の駆動手段が配設されており、該駆動手段を介した可動側板の進退動によって随時、発熱室の幅員を調節することができる。
【００１８】
（９）請求項９記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記制御領域は密封空間に形成され、上記駆動手段は外部信号によりばねの付勢力に抗して該制御領域に作用するエンジン負圧であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、制御領域が密封空間に形成されて、可動側板の駆動手段にはばねの付勢力と対抗させてエンジン負圧が利用されているので、外部信号によりエンジン負圧を選択的に作用させることによって、能力制御を簡単に行うことができる。
【００１９】
（１０）請求項１０記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項８記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記可動側板には鉄心が結合され、上記駆動手段は外部信号によりばねの付勢力に抗して該鉄心を吸引するソレノイドであることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、エンジン負圧に代えて可動側板に結合された鉄心を吸引するソレノイドが採用されており、外部信号に基づくソレノイドの励磁により同じく能力制御を簡単に行うことができる。
【００２０】
（１１）請求項１１記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項９又は１０記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記外部信号はヒータによる給熱の要否（縮小を含む）を判別した温度検出信号であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、能力制御を行うための外部信号を、例えば循環流体温度、車室温度等の温度検出信号に求めたので、実情に即した能力制御を自動的に行うことができる。
【００２１】
（１２）請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項２、３又は４記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記ロータは駆動軸に固着されるとともに、該ロータ及び上記可動側板相互の対向面のうちの少なくとも一方は、ばねの付勢力に抗して上記発熱室の幅員を拡大する向きに該可動側板を退動させるべく、該ロータ及び該可動側板間の液密的間隙の大きさを変化せしめることにより該液密的間隙における上記粘性流体の圧力をロータの回転に伴い上昇させる圧力上昇手段を有していることを特徴としている。
【００２２】
このビスカスヒータでは、駆動軸に固着されたロータ及び可動側板相互の対向面のうちの少なくとも一方が有する圧力上昇手段により、ロータの回転に伴い、ロータ及び可動側板間の液密的間隙における粘性流体の圧力が上昇する。この液密的間隙における粘性流体の圧力上昇は、駆動軸に固着されたロータに対して、ばねの付勢力に抗して上記発熱室の幅員を拡大する向きに可動側板を退動させる。このため、ロータ回転数の増大、ひいては液密的間隙における粘性流体の圧力上昇に伴って、可動側板を大きく退動させて、発熱量とは反比例的な関係因子である液密的間隙を大きくすることができる。したがって、高速時に発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【００２３】
一方、ロータの低速回転時には、上記圧力上昇手段による液密的間隙における粘性流体の圧力上昇は小さく、ばねの付勢力により可動側板は発熱室の幅員を縮小する向きに進動されるので、液密的間隙が小さくなって十分な発熱量を確保することができる。
（１３）請求項１３記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記圧力上昇手段は、上記ロータ及び上記可動側板間の液密的間隙の大きさを連続的に変化せしめる傾斜面であることを特徴としている。
【００２４】
このビスカスヒータでは、ロータ及び可動側板間の液密的間隙の大きさが傾斜面により連続的に変化している。このため、ロータ回転時の液密的間隙における粘性流体の圧力は、該液密的間隙の大きい方から小さい方へ向かって徐々に高くなる。この粘性流体の圧力傾斜により、いわゆるくさび効果が発揮され、駆動軸に固着されたロータに対して、ばねの付勢力に抗して発熱室の幅員を拡大する向きに可動側板を退動させることができる。
【００２５】
（１４）請求項１４記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１３記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記傾斜面は、上記駆動軸に対して寸法公差の許容範囲内で傾斜して固着された上記ロータの対向面であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、寸法公差の許容範囲内で傾斜するように駆動軸に対してロータを固着することにより、ロータの可動側板との対向面を傾斜面としており、請求項１３記載のビスカスヒータと同様に、ロータの回転時における粘性流体の圧力を介するくさび効果により、駆動軸に固着されたロータに対して可動側板を発熱室の幅員を拡大する向きに退動させることができる。
【００２６】
（１５）請求項１５記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１２記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記圧力上昇手段は、非円周方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凹部及び凸部であることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、非円周方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凹部及び凸部により圧力上昇手段が構成されている。このような凹凸部においては、凹部と凸部とを比較すると、凸部の方が対向面との間隔が小さくなる。このため、ロータ回転に伴って粘性流体が周方向の従動回転すると、周方向に交互に配設された凹部から凸部に該粘性流体が流動する際に圧力が上昇する。この圧力上昇により、駆動軸に固着されたロータに対して可動側板を発熱室の幅員を拡大する向きに退動させることができる。
【００２７】
また、上記凹部及び凸部は、せん断向上手段としても機能しうる。すなわち、凹部及び凸部の存在により、液密的間隙の大きさは周方向において変化せしめられているので、その間隙の大小により粘性流体における分子の拘束作用が助長される。この作用により、ロータの回転に伴う粘性流体の従動回転が阻止され、粘性流体に与えるせん断力を向上させることができ、発熱量の向上を図ることができる。
【００２８】
（１６）請求項１６記載の能力可変型ビスカスヒータは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５記載の能力可変型ビスカスヒータにおいて、上記側板はハウジングから延在する碗形状の筒部内に囲封されていることを特徴としている。
このビスカスヒータでは、ハウジングから延在する筒部内に側板が囲封されていることから、この筒部の開放端を覆蓋することにより、シール性を効果的に向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、請求項１、２、４〜６及び８、９、１１、１６記載の発明を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、１はビスカスヒータの外郭を構成する前部ハウジングであって、該前部ハウジング１はクラッチ等の電動機構を装着すべく前方（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の基端壁１ｂから後方に向かって大きく碗形状に延在した円筒部１ｃとからなり、該円筒部１ｃには前部側板２及び可動側板３が内装されて、これらは該円筒部１ｃの開放端を覆蓋すべく結合される後部ハウジング４によって囲封されている。そして前部側板２には基壁２ａから前後に延在して円筒部１ｃの全内周壁と嵌合するリム部２ｂが設けられ、これが結合される両ハウジング１、４の対向壁面によって挟着される一方、可動側板３はその基壁３ａの外周面が、後方に向けて延在する該リム部２ａの内周面に対し軸方向の移動可能に密合されており、両基壁２ａ、３ａの軸方向に対向する界域には、基壁２ａに設けられた円形凹陥部と基壁３ａの平坦面とで発熱室５が形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、前部ハウジング１、前部側板２及び後部ハウジング４によりハウジングが構成され、前部側板２のリム部２ｂが可動側板３を囲封する筒部となる。
両側板２、３は対向する両ハウジング１、４との間の各中央領域で、それぞれ軸方向に延びる相対嵌合部６、７を有し、該相対嵌合部６と該リム部２ｂとの間で発熱室５の前方側に隣接する環状空間は、前部放熱室（ウォータジャケット）ＦＷに形成され、一方相対嵌合部７とリム部２ｂとの間で発熱室５の後方側に隣接する環状空間は、後部放熱室（ウォータジャケット）ＲＷに形成されている。なお、両ハウジング１、４の結合界面には両放熱室ＦＷ、ＲＷを外方に向けて封止するＯリングＳ１  が介装され、一方、相対嵌合部６、７の各嵌合周面には、嵌合部相互の軸方向移動を許容しつつ各放熱室ＦＷ、ＲＷを内方に向けて封止するＯリングＳ２  、Ｓ３  が介装されている。また、上記円形凹陥部が形成された基壁２ａの後端面には、基壁３ａの前端面と衝合して発熱室５の最小幅員を定める規制部２ｃが設けられている。
【００３１】
前部ハウジング１のボス部１ａ内に挿通される駆動軸８は２個の軸受９、１０に支承されて延在し、その後端には発熱室５内で回転可能なロータ１１がスプライン嵌合により装着されており、前部側板２に設けられた相対嵌合部（ボス部）６の内方域、つまり前部放熱室ＦＷの近傍域には、後述する粘性流体の漏出を封止する軸封装置（オイルシール）１２が駆動軸８との間に介装されている。
【００３２】
図２から明瞭なように、両側板２、３の各放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する基壁２ａ、３ａには、軸方向に同心円弧状をなす複数条のフィン２ｄ、３ｄが突設されている。そして各放熱室ＦＷ、ＲＷ内は前部プレート２、可動側板３の径方向に延設された直壁１３（図２は可動側板３の直壁のみを示す）によって区画され、さらにフィン２ｄ、３ｄによって各流路ａ〜ｃに分岐されるとともに、その両端部分はそれぞれ流入ポート１４及び流出ポート１５を介して前部ハウジング１に連結される図示しない循環流体の配管に接続されている。なお、各流路ａ〜ｃの流路幅は外周側ほど拡張（ａ＞ｂ＞ｃ）されて流速の均斉化が図られている。
【００３３】
各放熱室ＦＷ、ＲＷ内を区画する上述の直壁１３は、それぞれ両側板２、３の回り止め部をも兼ねており、両ハウジング１、４の内壁に形成された各係合部１６と軸方向に係合されている。なお、放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する側板２、３の内壁面はすべて鋳肌面（粗面）となされている。
ＯリングＳ４  によって封止された上記発熱室５の内壁面とロータ１１の外面とで形成される液密的間隙には粘性流体としてシリコーンオイルが封入され、一方、可動側板３と後部ハウジング４とで形成される相対嵌合部７の内方空洞部は、該可動側板３を軸方向に進退動させる密封状の制御領域１７に構成されている。該制御領域１７内には可動側板３の駆動手段として、これを常に前部側板２に向けて進動すべく付勢するコイルばね１８が配設されるとともに、該制御領域１７は導圧管１９によってエンジンの吸気マニホールドに接続されている。このため、例えば循環流体温度や車室温度等の検出信号に応動する電磁弁（図示せず）を介して該制御領域１７には随時負圧がもたらされ、これがコイルばね１８の付勢力に抗して可動側板３の退動を促すよう構成されている。なお、該可動側板３の退動による発熱室５の最大幅員は、基壁３ａの一部が相対嵌合部７を形成する後部ハウジング４側のボス部端縁４ａと干渉することにより規制されている。
【００３４】
車両の暖房装置に適用される本実施形態のビスカスヒータでは、プーリ又は電磁クラッチ等を介してエンジンと連結された駆動軸８が回転されると、発熱室５内でロータ１１が回転されるため、封入されたシリコーンオイルが発熱室５の壁面とロータ１１の外面との液密的間隙でせん断作用を受けて発熱し、この熱は前部及び後部放熱室ＦＷ、ＲＷ内を流動する循環流体たる循環水に熱交換され、加熱された循環水は暖房回路を経由して車両の暖房に供される。
【００３５】
このとき発熱室５と共に前部及び後部放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する両側板２、３は前部ハウジング１の円筒部１ｃ内に囲封され、外周方向に露出する要シール部は、該円筒部１ｃの開放端を覆蓋する後部ハウジング４との結合面のみに局限されている。したがって、循環水の漏洩の虞れはきわめて少なく、加えて後部ハウジング４の形状の単純化や最も簡便なＯリングＳ１  の採用も可能となって、生産性の観点からも頗る有利である。
【００３６】
また、このビスカスヒータでは、各側板２、３の放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する壁面に複数条のフィン２ｄ、３ｄが突設され、さらには同壁面が鋳肌面となされているため、有効表面積が著しく拡大されて熱交換効率の向上に大きく貢献することができる。
両側板２、３は両ハウジング１、４との間の各中央領域で実質的に放熱室ＦＷ、ＲＷの内周縁を画定し、かつ軸方向に延びる相対嵌合部６、７を有しており、その嵌合周面には嵌合部相互の軸方向移動を許容するＯリングＳ２  、Ｓ３  が介装されているので、熱変形や後述する能力調節などによって各側板２、３と各ハウジング１、４との間に相対的な軸方向移動が生じても、循環水の封止を良好に確保することができる。
【００３７】
前部ハウジング１に連結された配管を介して導入される循環水は、両放熱室ＦＷ、ＲＷにそれぞれ開口されている流入ポート１４からフィン２ｄ、３ｄによって分岐される各流路ａ〜ｃへと分流されて周回し、直壁１３を隔てて対称的に開口されている流出ポート１５を経て連結配管へと導出されるが、同心円弧状をなすフィン２ｄ、３ｄによって形成される各流路ａ〜ｃの流路幅は外周側ほど拡張されて、流路形状と流路長とによって定まる各流路ａ〜ｃの流速が均斉化するよう構成されているので、放熱室ＦＷ、ＲＷを形成する両側板２、３の全壁面にわたって循環水との熱交換が万遍なく遂行される。
【００３８】
さて、このビスカスヒータでは、運転の継続中、暖房回路を経由した給熱の縮小若しくは休止を必要とするとき、これを判別したオペレータの指令信号又は循環流体温度、車室温度等の温度検出信号によって電磁弁を切換え、それまで導圧管１９を介して大気と連通されていた制御領域１７をエンジンの吸気マニホールドと接続させる。これにより該制御領域１７は急速に負圧状態に移行し、この負圧がコイルばね１８の付勢力に抗して可動側板３を退動させ、該可動側板３の退動は基壁３ａの一部が後部ハウジング４のボス部端縁４ａと干渉することによって規制される。
【００３９】
したがって、発熱量を直接的に支配する発熱室５の内壁とロータ１１との液密的間隙が拡大されて発熱量（暖房能力）は所望の値まで縮減される。そして、このように発熱室５の容積が拡大される際、該発熱室５内に不可避的に介在する空気の熱膨張層が、この容積拡大によって生じる負圧を補填すべく働くので、シリコーンオイルは新たな空気に触れることなく、その含有水分によって劣化を早められる虞れはない。
【００４０】
その後、暖房能力を改めて増大させる場合には、上述の外部信号により電磁弁を切り替えて導圧管１９を再び大気と連通させれば、可動側板３はコイルばね１８の付勢力により進動を開始し、基壁３ａの前端面が前部側板２の規制部２ｃと衝合することによって、発熱量は最大状態に復帰する。すなわちクラッチを介したヒータの断続運転を行うことなく、暖房能力を迅速確実に制御することができる。
【００４１】
なお、本実施形態におけるロータ１１は、駆動軸８に対して軸方向の移動可能にスプライン嵌合されているので、発熱室５の幅員が可変調節されてもロータ１１はバランスにより常に発熱室５の中央に位置して、前後の液密的間隙内では均等な発熱が維持される。
また、当該部分の別例として、ロータ１１を駆動軸８に圧入固着した形態で実施することも可能であり、この場合は能力縮小時に、可動側板３の退動によって該可動側板３に形成された発熱室５の内壁とロータ１１との液密的間隙のみが一方的に拡大され、ロータ１１の前後の液密的間隙における発熱に差を生じることになるが、発熱の小さい側に属する可動側板３では、その退動によって後部ハウジング４との間に形成される放熱室ＲＷの容積も応分に縮減されるので、このような観点からすれば、むしろかかる実施形態が合理的ともいうことができる。
【００４２】
また、ロータ１１の内周域においては、ロータ１１の前端面と軸封装置１２との間に大きな隙間が存在するが、この隙間は前記液密的間隙には含まれない。
（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、第１の実施形態と比較して両側板２、３の配置関係が逆転している点で相違している。すなわち、可動側板３Ｂはその基壁３Ｂａ外周面が、後部側板２Ｂの前方に向けて延在するリム部２Ｂｂの内周面に対し軸方向に移動可能に密合されており、該可動側板３Ｂと前部ハウジング１Ｂとの対向部分に形成される制御領域１７Ｂは、シール軸受１０Ｂの採用によって密封空間となされている。そして該制御領域１７Ｂ内には、可動側板３Ｂの駆動手段としてコイルばね１８Ｂが配設されるとともに、該制御領域１７Ｂは導圧管１９Ｂによってエンジンの吸気マニホールドに接続されている。なお、可動側板３Ｂの進退動、つまり発熱室５の幅員の限界規制や他の主たる機能に関しては第１の実施形態と全く同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００４３】
なお、上述した第１及び第２の実施形態における独立した前部側板２、後部側板２Ｂが前部又は後部ハウジング１、１Ｂ又は４に包含し、実質的に存在する放熱室を可動側板３、３Ｂとハウジングとの間、つまり片側のみに限定することも可能である。この場合であっても、可動側板自体の微動により発熱量の速やかな調節が可能となる点では、上記実施形態と同等の機能を発揮する。
【００４４】
また、請求項７記載の発明に係るビスカスヒータも同様に図示は省略されているが、可動側板３、３Ｂ及びハウジング１、４相互の対向部分に、発熱室５の幅員を縮小する向きに可動側板３、３Ｂを進動させる付勢手段（例えばコイルばね１８）が設けられるものの、該可動側板３、３Ｂの退動に関しては積極的な駆動手段を有しない点に特異性がある。
【００４５】
すなわち、発熱が過大な場合、過熱された粘性流動による発熱室５内部の上昇圧力が、上記付勢手段に抗して可動側板３、３Ｂの退動を促し、発熱量の縮減に伴って該粘性流体の熱劣化を自動的に防護するものである。
（第３の実施形態）
図４は第３の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、制御領域１７Ａを形成する可動側板３Ａの中央部後面に筒状のボス部２０が突設され、その筒内にはさらに有底筒状の鉄心２１が圧入されて後方に向け延在されている。そして同様に制御領域１７Ａを形成する後部ハウジング４Ａ側の座繰孔には、可動側板３Ａを進動すべく付勢するコイルばね１８Ａと、該コイルばね１８Ａの付勢力に抗して該鉄心２１ともども可動側板３Ａを退動させるソレノイド２２が配設されている。なお、該ソレノイド２２はオペレータの指令信号又は温度検出信号に基づくスイッチ操作によって、励磁又は消磁されるようになされており、他の構成は第１の実施形態と全く同様である。
【００４６】
このビスカスヒータでは、スイッチ操作によりソレノイド２２を消磁することで第１の実施形態と同様発熱室５は最小の幅員を保持して、運転初期には最大の能力で暖房に寄与している。そして暖房の縮小若しくは休止を必要とするときは、スイッチ操作によるソレノイド２２の励磁により、吸引される鉄心２１ともども可動側板３Ａはコイルばね１８Ａの付勢力に抗して退動し、発熱室５の内壁とロータ１１との液密的間隙が拡大されて、発熱量（暖房能力）は所望の値に縮減される。なお、可動側板３Ａの退動限界は、上記ボス部２０の端面が対向する後部ハウジング４Ａの一部と干渉することにより規制されている。
【００４７】
なお、外部信号として粘性流体の温度を利用したり、ロータ１１の回転数（粘性流体の劣化防止を目的とする場合はとくに高回転域）を利用することもできる。
（第４の実施形態）
図５及び図６は第４の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、両ハウジング１、４によって囲封される前部側板２、後部固定側板２３は、共に円筒部１ｃの内壁と嵌合するリム部２ｂ、２３ｂが両ハウジング１、４の対向壁面によって挟着されている。
【００４８】
後部固定側板２３の中央領域には、相対嵌合部７と同一内径の中央孔２３ｃが軸方向に貫設されている。また、後部固定側板２３の基壁２３ａには円形凹陥部が設けられ、この円形凹陥部内に軸方向の移動可能に可動側板２４が内装されている。そして、可動側板２４の基壁２４ａ及び前部側板２の基壁２ａの軸方向に対向する界域には、基壁２ａに設けられた円形凹陥部と可動側板２４の基壁２４ａとで発熱室５が形成されている。
【００４９】
可動側板２４の基壁２４ａの中央域には、後方に向かって突出する中空筒状部２４ｂが設けられており、この中空筒状部２４ｂ内には前方端部に軸受２５が嵌合固定されている。軸受２５は、駆動軸８の後端部に軸方向の移動可能に遊嵌されている。そして、軸受２５、後部ハウジング４相互の対向部分には、発熱室５の幅員を縮小する向きに可動側板２４を進動させる付勢手段としてのコイルばね２６が設けられている。また、後部固定側板２３の中央孔２３ｃの内方空洞部は、粘性流体を回収する密封状の貯留室２７に構成されて、該貯留室２７は可動側板２４に貫設された回収孔２４ｃ及び供給孔２４ｄを介して発熱室５に連通されている。
【００５０】
発熱室５内で回転可能なロータ１１は、図６に示すように、駆動軸８に対して寸法公差の許容範囲内で傾斜して固定されている。これにより、ロータ１１の可動側板２４との対向面が圧力上昇手段としての傾斜面１１ａとされている。このロータ１１の斜角度θは、１〜５度程度とすることができる。
なお、その他の構成については、第１の実施形態と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００５１】
このビスカスヒータでは、ロータ１１及び可動側板３４間の液密的間隙の大きさがロータ１１の傾斜面１１ａにより連続的に変化している。このため、ロータ１１の回転時、液密的間隙における粘性流体の圧力は、該液密的間隙の大きい方から小さい方へ向かって徐々に高くなる。この粘性流体の圧力傾斜により、いわゆるくさび効果が発揮される。そして、このくさび効果はロータ１１が高速回転になるほど大きくなる。また、このくさび効果により、駆動軸８に固着されたロータ１１に対して、発熱室５の幅員を拡大する向きに可動側板２４を退動させようとするスラスト荷重が該可動側板２４に働く。このため、ロータ１１の回転数の増大、ひいては圧力上昇手段たる傾斜面１１ａによる粘性流体の圧力上昇に伴って、可動側板２４を大きく退動させて、発熱量とは反比例的な関係因子である液密的間隙を大きくすることができる。したがって、高速時に発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【００５２】
一方、ロータ１１の低速回転時には、上記圧力上昇手段たる傾斜面１１ａによる粘性流体の圧力上昇は小さく、したがって上記くさび効果も小さい。このため、コイルばね２６の付勢力により可動側板２４は発熱室５の幅員を縮小する向きに進動されるので、液密的間隙が小さくなって十分な発熱量を確保することができる。
【００５３】
また、このビスカスヒータでは、後部側の側板において、放熱室ＲＷを画成する後部固定側板２３と、軸方向の進退動により発熱室５の幅員を調節可能な可動側板２４とに分離されていることから、可動側板２４が軸方向に進退動したとしても、後部側の放熱室ＲＷ自体は軸方向の幅員が変化することがない。このため、放熱室ＲＷ内を流動する循環流体の流速が変化することもなく、脈動により振動や騒音が発生するおそれもない。
【００５４】
さらに、このビスカスヒータでは、貯留室２７が発熱室５の液密的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。そして、回収孔２４ｃを介して発熱室５から貯留室２７内に粘性流体を回収可能であるとともに、供給孔２４ｄを介して貯留室２７から発熱室８内に粘性流体供給可能である。こうして、このビスカスヒータでは、発熱室８と貯留室２７との間で粘性流体を入れ換えつつ、十分な発熱量を発揮するために必要な粘性流体の収容量を確保できるとともに、粘性流体の収容割合の増大に伴う内圧上昇により軸封装置１２の軸封能力が低下することを防止できる。
【００５５】
また、このビスカスヒータでは、貯留室２７内に発熱室５の液密的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。
（第５の実施形態）
図７及び図８は第５の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、圧力上昇手段として、ロータ１１を駆動軸８に対して傾斜させて固着する代わりに、ロータ１１の後端面に複数のくさび状傾斜面２８を形成したものである。このくさび状傾斜面２８は、ロータ１１の回転方向Ｐ（図７参照）と逆側に向かうに連れて、高さが徐々に高くなっており、各くさび状傾斜面２８の回転方向Ｐと逆側の端部が凸部２９とされ、各くさび状傾斜面２８の回転方向Ｐ側の端部が凹部３０とされている。したがって、これらの凸部２９及び凹部３０は半径方向に延び、かつ、周方向に交互に配設されている。その他の構成は、第４の実施例と基本的に同様である。
【００５６】
このビスカスヒータでは、ロータ１１の回転中、ロータ１１の後端面に形成された各くさび状傾斜面２８と各該くさび状傾斜面２８に対向する可動側板２４との間の液密的間隙に存在する粘性流体の圧力は、凹部３０の部分で最も低く、該凹部３０から凸部２９に向かって徐々に高くなる。ロータ１１の後端面と可動側板２４との間の液密的間隙における粘性流体の圧力傾斜により、くさび効果が発揮され、これにより、駆動軸８に固着されたロータ１１に対して、発熱室５の幅員を拡大する向きに可動側板２４を退動させようとするスラスト荷重が該可動側板２４に働く。したがって、第４の実施形態と同様、高速時に、可動側板２４を退動させて液密的間隙を大きくすることにより、発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【００５７】
また、上記凸部２９及び凹部３０は、せん断向上手段としても機能しうる。すなわち、凸部２９及び凹部３０の存在により、液密的間隙の大きさは周方向において変化せしめられているので、その間隙の大小により粘性流体における分子の拘束作用が助長される。この作用により、ロータ１１の回転に伴う粘性流体の従動回転が阻止され、粘性流体に与えるせん断力を向上させることができ、発熱量の向上を図ることができる。
【００５８】
（第６の実施形態）
図９及び図１０は第６の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、圧力上昇手段として、半径方向に延び、かつ、周方向に交互に配設された凸部２９及び凹部３０を採用したものである。すなわち、ロータ１１の後端面には、外周側に半径方向に延びる複数の段差が設けられ、これにより、凸部２９及び凹部３０が周方向に交互に配設されている。
【００５９】
このビスカスヒータでは、凸部２９と凹部３０とを比較すると、凸部２９の方が対向面たる可動側板２４の前端面との間隔が小さくなる。このため、ロータ１１の回転に伴って粘性流体が周方向に従動回転すると、周方向に交互に配設された凹部３０から凸部２９に該粘性流体が流動する際に圧力が上昇する。この圧力上昇により、駆動軸に固着されたロータ１１に対して可動側板２４を発熱室５の幅員を拡大する向きに退動させることができる。
【００６０】
なお、この実施形態における凸部２９及び凹部３０もせん断向上手段として機能しうることは勿論である。
（第７の実施例）
図１１及び図１２は第７の実施形態を示すもので、このビスカスヒータでは、圧力上昇手段として、半径方向に対してロータの回転方向Ｐ側に湾曲して延び、かつ、周方向に交互に配設されたスパイラル状の凸部２９及び凹部３０を採用したものである。すなわち、ロータ１１の後端面には、外周側に半径方向に対してロータの回転方向Ｐ側に湾曲して延びる複数の段差が設けられ、これにより、スパイラル状の凸部２９及び凹部３０が周方向に交互に配設されている。
【００６１】
このビスカスヒータも、凸部２９及び凹部３０の存在により、第６の実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、上述の第５〜第７の実施形態では、圧力上昇手段としての凸部２９及び凹部３０をロータ１１の後端面に設ける例について説明したが、これらの凸部２９及び凹部２８は、可動側板２４の前端面に設けることも可能である。
【００６２】
（第８の実施形態）
図１３は第８の実施形態を示すもので、このビスカスヒータは、図５に示す第４の実施形態において、可動側板２４の中空筒状部２４ｂを駆動軸８に対して軸方向の移動可能に保持させる軸受２５をなくしたものである。すなわち、このビスカスヒータの可動側板２４は中空筒状部２４ｂの前方端部に中央壁２４ｅが設けられ、この中央壁２４ｅ、後部ハウジング４相互の対向部分にコイルばね２６が配設されている。そして、可動側板２４は、後部固定側板２３の円形凹陥部の外周側面に軸方向の移動可能に保持されている。
【００６３】
その他の構成は基本的には第４の実施形態と同様であり、このビスカスヒータも第４の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係る能力可変型ビスカスヒータは、各請求項記載の手段の採用により、以下に掲記する優れた効果を奏する。
請求項１〜１６記載の能力可変型ビスカスヒータは、発熱量を直接的に支配する発熱室内壁とロータとの間隙を、軸方向に移動可能となした可動側板の進退動によって調節しうるようにしたので、暖房能力を迅速に制御することができる。
【００６５】
そして請求項３記載の能力可変型ビスカスヒータでは、放熱室を画成する固定側板とは別個に可動側板を軸方向に進退動させるようにしたので、放熱室内を流動する循環流体に脈動が発生して振動や騒音の原因となることがない。
また請求項７記載の能力可変型ビスカスヒータでは、構造の簡素化に加えて粘性流体の保全にきわめて有効であり、また、請求項８〜１１記載の能力可変型ビスカスヒータでは、能力可変を随時行うことが可能で、その応答性も格段と向上させることができる。
【００６６】
とくに請求項１１記載の能力可変型ビスカスヒータのように、可動側板を進退動させる駆動手段を温度検出信号等によって発動させるようにしたものでは、実情に即した能力制御を全て自動的に実行することができる。
さらに、請求項１２〜１５記載の能力可変型ビスカスヒータでは、ロータが高速回転になることに応じて液密的間隙を大きくすることができるので、高速時に発熱量過多となることを未然に防ぐことができ、粘性流体の熱劣化を効果的に抑える可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図２】同ビスカスヒータの主として可動側板を示す側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【図６】同ビスカスヒータの主としてロータを示す正面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータのロータの側面図。
【図８】同ビスカスヒータのロータの部分断面図であり、図７のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータのロータの側面図。
【図１０】同ビスカスヒータのロータの部分断面図であり、図９のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータのロータの側面図。
【図１２】同ビスカスヒータのロータの部分断面図であり、図１１のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る能力可変型ビスカスヒータの縦断面図。
【符号の説明】
１は前部ハウジング、１ｃは円筒部、２は前部側板、２ｃは規制部、
３は可動側板、４は後部ハウジング、５は発熱室、８は駆動軸、１１はロータ、
１７は制御領域、１８はコイルばね、１９は導圧管、２１は鉄心、
２２はソレノイド、２３は後部固定側板、２４は可動側板、１１ａは傾斜面、
２８はくさび状傾斜面、２９は凸部、３０は凹部、ＦＷは前部放熱室、
ＲＷは後部放熱室
【図１】
0003630263.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003630263.tif 000008
【図８】
0003630263.tif 000009
【図９】
0003630263.tif 000010
【図１０】
0003630263.tif 000011
【図１１】
0003630263.tif 000012
【図１２】
0003630263.tif 000013
【図１３】
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