JP3461070B2 - ビスカスヒータ - Google Patents

ビスカスヒータ

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JP3461070B2
JP3461070B2 JP28615395A JP28615395A JP3461070B2 JP 3461070 B2 JP3461070 B2 JP 3461070B2 JP 28615395 A JP28615395 A JP 28615395A JP 28615395 A JP28615395 A JP 28615395A JP 3461070 B2 JP3461070 B2 JP 3461070B2
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V40/00Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H2001/146Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit from a viscous fluid heater

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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、ウォータジャケット内を循環する循環
水に熱交換して暖房熱源に利用するビスカスヒータに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、特開平2−246823号公報に
車両用暖房装置に利用される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通しボルトにより締結され、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、駆動軸には発熱室内で回動可能なロータが固定され
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ンオイル等の粘性流体が介在
される。
【0003】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動するため、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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のビ
スカスヒータは、ロータが駆動軸の軸心からの半径より
軸長の短いほぼ円板状のものであるため、ロータの前後
面において大きな発熱量を確保し、軸長は短いものの外
径が大きくなる。このようなビスカスヒータは、車両用
エンジンがそのクランクシャフトと平行な側方に搭載ス
ペースを有する場合であっても、大きな外径により、そ
のスペースに搭載できないこととなる。
【0005】本発明の課題は、ある程度の発熱量を確保
しつつ、車両用エンジンの側方の搭載スペースに搭載可
能なビスカスヒータを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1のビスカスヒータは、内部に発熱室及び
該発熱室に隣接して循環水を循環させるウォータジャケ
ット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ビスカス
ヒータにおいて、前記ロータは前記駆動軸の軸心からの
半径より軸長の長い円筒状の外周面を有することを特徴
とする。
【0007】このビスカスヒータは、ロータの外周面に
おいて大きな発熱量を確保し、軸長は長くなるものの外
径が小さくなる。このため、このビスカスヒータは、あ
る程度の発熱量を確保しつつ、車両用エンジンの側方の
搭載スペースに搭載され得る。 (2)請求項2のビスカスヒータは、請求項1記載のビ
スカスヒータにおいて、ウォータジャケットがロータの
外周側にのみ形成されていることを特徴とする。
【0008】このビスカスヒータでは、ウォータジャケ
ットがロータの前後面側には形成されないため、軸長を
より長くすることがない。このため、このビスカスヒー
タは、車両用エンジンの側方にさほどの軸長の搭載スペ
ースがない場合でも、そのスペースに搭載され得る。 (3)請求項3のビスカスヒータは、請求項2記載のビ
スカスヒータにおいて、ウォータジャケットは螺旋状に
形成されていることを特徴とする。
【0009】このビスカスヒータでは、ウォータジャケ
ット内で循環水の短絡や滞留を生じるおそれがない。こ
のため、このビスカスヒータは、確保された発熱を十分
に循環水に熱交換し、好適な暖房効果を発揮する。 (4)請求項4のビスカスヒータは、請求項2又は3記
載のビスカスヒータにおいて、ウォータジャケットは、
循環水を取り入れる入水ポートと、該循環水を送り出す
出水ポートとを有し、該入水ポート及び該出水ポートが
同一平面に形成されていることを特徴とする。
【0010】このビスカスヒータは、入水ポート及び出
水ポートの製造が容易であるとともに、狭いエンジンル
ーム内における水路の取り回しが容易なため、車両への
搭載性に優れている。 (5)請求項5のビスカスヒータは、請求項1、2、3
又は4記載のビスカスヒータにおいて、ロータが中空形
状に形成されていることを特徴とする。
【0011】このビスカスヒータは、ロータひいては全
体の軽量化により、車両の軽量化をも寄与する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、請求項1〜6の発明を具体
化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。このビス
カスヒータでは、図1に示すように、ハウジングとし
て、円筒状の中部ハウジング1内に略円筒状のシリンダ
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内には発熱室7が形成され、
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。な
お、中部ハウジング1又はシリンダブロック2からウォ
ータジャケットWJ内に突出し、ウォータジャケットW
J内を循環する循環水の接触面積を大きくするフィンを
設けることもできる。このリブ2aはかかるフィンとし
ての機能をも発揮している。
【0013】中部ハウジング1の外周面の同一平面内に
は、前端に外部の図示しない暖房回路から循環水を取り
入れる入水ポート8が突設され、後端に循環水を暖房回
路へ送り出す出水ポート9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。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10、11及び軸受装置12、1
3を介して駆動軸14が回動可能に支承され、駆動軸1
4には発熱室7内で回動可能なロータ15が圧入されて
いる。このロータ15は、中空形状に形成されたアルミ
系合金製のものであり、かつ駆動軸14の軸心からの半
径Rより軸長lの長い円筒状の外周面を有している。か
かるロータ15の外周とシリンダブロック2の内周とに
ラビリンス溝を凹設することもできる。
【0014】発熱室7の壁面とロータ15の外面との間
隙には粘性流体としてのシリコ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のシリコンオイルを
介在させると、発熱により膨脹するシリコンオイルが漏
れやすくなるため、空気を20%の容量で介在させてお
く。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1
8が設けられている。
【0015】そして、このビスカスヒータは、図2に示
すように、車両用エンジン19の図示しないクランクシ
ャフトと平行な側方に搭載スペースに固定され、プーリ
18がクランクシャフトプーリ20により、アイドラー
プーリ21、オルタネータプーリ22、ウォータポンプ
プーリ23及びパワーステアリングプーリ24とともに
エンジン19によりベルト25で回転されるようになっ
ている。
【0016】以上のように構成されたこのビスカスヒー
タでは、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が回動するた
め、シリコンオイルが発熱室7の壁面とロータ15の外
面との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より送り出される循環水に十分に熱交換され、加熱
された循環水が暖房回路で車両の好適な暖房に供される
こととなる。
【0017】このとき、粘性係数をμ、ロータ15の半
径をR、ロータ15の軸長をl、発熱室7の壁面とロー
タ15の外面との間隙をδ、角速度をωとすれば、前後
面における発熱量L1 は、 L1 =πμω 2 4 /δ であり、外周面における発熱量L2 は、 L2 =2πμω 2 3 l/δ である。ここで、このビスカスヒータでは、半径R<軸
長lであるため、L1 <L2 であり、ロータ15の外周
面において大きな発熱量L2 を確保していることとな
る。このため、このビスカスヒータは、軸長は長くなる
ものの外径が小さくなる。但し、軸長は、ウォータジャ
ケットWJがロータ15の前後面側には形成されていな
いため、さほど長くはない。
【0018】したがって、このビスカスヒータは、ある
程度の発熱量L1 +L2 を確保しつつ、車両用エンジン
19の側方にさほどの軸長の搭載スペースがない場合で
も、その搭載スペースに搭載可能なものである。また、
このビスカスヒータは、入水ポート8と出水ポート9と
を中部ハウジング1の外周面において同一平面内に突設
しているため、製造が容易であるとともに、狭いエンジ
ンルーム内における水路の取り回しが容易であり、車両
への搭載性に優れていた。
【0019】さらに、このビスカスヒータは、ロータ1
5が中空形状に形成されているため、ロータ15ひいて
は全体の軽量化により、車両の軽量化をも寄与できるも
のである。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。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のビスカスヒータの縦断面図である。
【図2】実施形態に係り、エンジン回りを示す正面図で
ある。
【符号の説明】
7…発熱室 WJ…ウォータジャケット 1〜6…ハウジング(1…中部ハウジング、2…シリン
ダブロック、3、4…ガスケット、5…前部ハウジン
グ、6…後部ハウジング) 12…軸受装置 14…駆動軸 15…ロータ R…半径 l…軸長 8…入水ポート 9…出水ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−57877(JP,A) 特開 平2−254010(JP,A) 実開 平4−11716(JP,U) 実開 平3−98107(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/03 - 1/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に発熱室及び該発熱室に隣接して循環
    水を循環させるウォータジャケット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ビスカスヒータにおいて、 前記ロータは前記駆動軸の軸心からの半径より軸長の長
    い円筒状の外周面を有することを特徴とするビスカスヒ
    ータ。
  2. 【請求項2】ウォータジャケットはロータの外周側にの
    み形成されていることを特徴とする請求項1記載のビス
    カスヒータ。
  3. 【請求項3】ウォータジャケットは螺旋状に形成されて
    いることを特徴とする請求項2記載のビスカスヒータ。
  4. 【請求項4】ウォータジャケットは、循環水を取り入れ
    る入水ポートと、該循環水を送り出す出水ポートとを有
    し、該入水ポート及び該出水ポートは同一平面に形成さ
    れていることを特徴とする請求項2又は3記載のビスカ
    スヒータ。
  5. 【請求項5】ロータは中空形状に形成されていることを
    特徴とする請求項1、2、3又は4記載のビスカスヒー
    タ。
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