JPH0619977Y2 - 回転型放熱器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、回転型放熱器の放熱効率向上及び回転による
流体の漏れ防止機能改善を図った技術に関する。

〈従来の技術〉 従来の回転型放熱器としては、例えば第４図に示すよう
なものがある（特公昭５９−４１１１１号公報，特公昭
６０−２３２７７号公報参照）。

このものは、貫流式ファンの翼を中空とし、その内部に
流体を流すことによって、ファンの回転で誘起される空
気流との間で熱交換して放熱するようにしたものであ
る。

図において、流体Ｆは、入口１から供給室２に流入した
後、該供給室２にシール部材３を介して支持された入口
パイプ４から供給ヘッダー５を経て、中空の翼６内に流
入し、排出ヘッダー７から出口パイプ８を経て、該出口
パイプ８をシール部材９，10を介して支持する排出室11
に流出し、出口12から排出される。13は、複数の翼６を
連結すると共に、放熱面積を増大させるためのフィン、
14は入口パイプ４，供給ヘッダー５，翼６，排出ヘッダ
ー７，出口パイプ８，フィン13からなるファンを回転駆
動するためのモータである。

これは送風機と熱交換器との機能を同時に有し、特に伝
熱部が回転することにより空気流れとの相対速度が増大
して、放熱性能が著しく向上するため、高性能化，小型
化が図れる特長を持つ。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記従来の回転型放熱器は、円筒状の放
熱器の外周部のみで放熱が行われ、内側の空洞は単に空
気が通風するだけで放熱に寄与することのないデッドス
ペースとなっており、放熱器容積に対する放熱効率を充
分高めることのできない構造であった。

その点、実開昭60−81487号公報に開示されているもの
では、中空２重回転軸に中空円盤を積層して連結し、流
体を積層された中空円盤に順次経由させて流通する構成
としており、かかる構成とすれば、円筒状の放熱器の中
心部から周縁部まで放熱に供させることができるので、
見掛け上は、放熱面積を稼ぎ得る構造となっている。

しかしながら、このものでは、各中空円盤の内部に仕切
り壁を設けて流体を中空円盤の外周部を経由させた後、
再度中心部に戻す構成としているため、遠心力に逆らう
仕事を要することとなり、また、放熱効率を上げるため
に中空円盤の全域に流体を流動させるべく流路が何回も
屈曲しているので、流れの抵抗が大きい。

更に、流体を各中空円盤を直列に経由して流通させる構
成であるため、積層数を増大するほど、放熱面積は増大
するが、流体を圧送する駆動ポンプの必要動力も増大す
る。また、個々の中空円盤の流れの抵抗を減少すべく幅
を大きくすると、単位容積当りの積層数が減少するた
め、放熱面積が減少してしまう。

結局、このものも放熱面積の増大と流れの抵抗の減少と
を両立できず、放熱器容積に対する放熱効率を充分高め
ることのできない構造であった。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、放熱器容積に対して放熱面積を大きく稼げ、かつ、
放熱面積の増大と流れの抵抗の減少とを両立でき放熱効
率を可及的に高めることのできる構造とした回転型放熱
器を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本考案に係る回転型放熱器は、所定の間隔で軸
方向に積層された複数の中空円盤と、この複数の中空円
盤の中心部を軸方向に貫通して各中空円盤の内部と連通
する分配パイプと、前記複数の中空円盤の外周部を軸方
向に貫通して各中空円盤の内部と連通する排出パイプ
と、前記積層された中空円盤の両端部に取り付けられた
回転部材と、一方の回転部材の周縁部をインレットパイ
プの軸回りに、他方の回転部材の周縁部をアウトレット
パイプの軸回りにそれぞれ回転自由に支持する軸受部材
と、両回転部材と前記インレットパイプ及び前記アウト
レットパイプとの間にそれぞれ設けられたメカニカルシ
ールと、一方の回転部材と前記インレットパイプとで画
成された空間と前記排出パイプとを連通する連通路と、
他方の回転部材と前記アウトレットパイプで画成された
空間と前記排出パイプとを連通する連通路とを備え、か
つ、前記積層中空円盤を前記インレットパイプ及び前記
アウトレットパイプの軸回りに回転駆動すると共に、前
記インレットパイプ側から流体を流入させて前記アウト
レットパイプ側から排出するようにしたことを特徴とす
る。

〈作用〉 かかる構成において、流体はインレットパイプから流入
し、一方の連通路を介して分配パイプに流入した後各中
空円盤に分配され、中空円盤の外周に向かって流動した
後、排出パイプに排出され、他方の連通路を介してアウ
トレットパイプから流出する。

そして、流体は積層された各中空円盤内の中心部から外
周部まで遠心力によって均一に拡散して流動し、放熱面
積を充分大きく稼げると同時に、遠心力を利用している
ため流れの抵抗が極めて小さく、しかも、各中空円盤は
並列な流路となるため、積層数が増大するほど流れの抵
抗は減少することとなる。したがって、放熱面積の増大
と流れの抵抗の減少とを両立でき、放熱器容積に対する
放熱効率を充分高めることができる。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本考案の第１の実施例を示し、複数の中空の円
盤21が中心部を分配パイプ22、外周部の対称位置をそれ
ぞれ排出パイプ23,24を介して連通して積層してある。
即ち、前記分配パイプ22、排出パイプ23,24が複数の円
盤21相互を軸方向に連通する連通路を構成する。

各円盤21には外表面に多数の小球状突起21aが形成され
ると共に、周端部に放熱用の円板フィン25が溶着されて
いる。前記円板フィン25には周方向に沿って多数形成し
たコ字形の切り欠きを軸方向に起こしてルーバ25aが形
成されている。

前記分配パイプ22は一端側の円盤21の中心部から外方に
突出し、該突出端部は断面コ字形のエンドプレート26が
貫通して固定され、該エンドプレート26の周端フランジ
部に筒状のカバー27の周端フランジ部が固定されてい
る。前記カバー27のエンドプレート26の凹部に面した周
縁部には、環状のプレート28が締結されている。

前記エンドプレート26、カバー27、プレート28は入口側
の回転部材を構成し、該回転部材はカバー27の内周面に
外輪を固定されたベアリング（軸受け部材）29を介し
て、固定側のインレットパイプ30の中央フランジ部外周
面に回転自由に軸受けされると共に、プレート28とイン
レットパイプ30との間にメカニカルシール31が装着され
ている。

前記メカニカルシール31は、フローティングシール31
a，カーボンシール31b，スプリング31c，シャフトシー
ル31dとで構成されている。

また、前記インレットパイプ30の内側端部はプレート28
中央部に形成された孔を貫通して取りつけられると共
に、周壁を貫通して複数の小孔30aが形成され、プレー
ト28の中央部周壁に形成された複数の小孔28aと共にプ
レート28とインレットパイプ30との摺動面に流体を導い
て潤滑を行うようになっている。

前記カバー27の外周面には回転駆動用のベルトを係合す
るＶ溝27aが形成されている。

一方、円盤21の他端側においては、前記各排出パイプ2
3,24の端部が円盤21の周縁部から外方に突出し、該突出
端部に断面コ字形のエンドプレート32が貫通して固定さ
れ、該エンドプレート32の周端フランジ部に筒状のカバ
ー33の周端フランジ部が固定されている。前記カバー33
のエンドプレート32の凹部に面した周縁部に、環状のプ
レート34が締結され、これらエンドプレート32、カバー
33、プレート34は出口側の回転部材を構成する。

そして、カバー33の内周面に外輪を固定されたベアリン
グ（軸受け部材）35を介して、固定側のアウトレットパ
イプ36の中央フランジ部外周面に回転自由に軸受けされ
ると共に、プレート34とアウトレットパイプ36との間に
メカニカルシール37が装着されていることは入口側と同
様である。

また、前記アウトレットパイプ36内側端部がプレート34
中央部に形成された孔を貫通して取りつけられると共
に、周壁を貫通して複数の小孔36aが形成され、プレー
ト34の中央部周壁に形成された複数の小孔34aと共にプ
レート34とアウトレットパイプ36との摺動面に流体を導
いて潤滑を行うことも同様である。

なお、入口側においては分配パイプ22、出口側において
は、排出パイプ23,24の各突出端部が、各回転部材とイ
ンレットパイプ30またはアウトレットパイプ36との間に
画成された空間と積層された円盤21内とを連通する連通
路を構成する。

第２図はかかる回転型放熱器を自動車用エンジンの冷却
システムに使用したものを示す。

図において、エンジンフード41下方のエンジンルーム内
に通風ダクト42が設けられ、該通風ダクト42の両側壁に
前記回転型放熱器のインレットパイプ30とアウトレット
パイプ36とが貫通して固定される。

インレットパイプ30はエンジン43の冷却水出口、アウト
レットパイプ36はエンジン43の冷却水入口にそれぞれ図
示しないホースを介して接続されている。

また、前記カバー27に形成されたＶ溝27aと図示しない
電動モータとの間に駆動用のベルト44が掛けられ、これ
により、各回転部材及び積層円盤21がインレットパイプ
30及びアウトレットパイプ36の軸回りに回転駆動される
ようになっている。

通風ダクト42の前端開口面はラジエータグリル45に接続
され、後端開口面は下方（地面）に向けられ、該開口部
には一対の電動式の冷却ファン46Ａ，46Ｂを装着した排
気口47が取り付けられる。48はバンパーである。

次に、このものの作用を説明する。

エンジン43から流出した高温の冷却水は、インレットパ
イプ30から入口側回転部材の内部空間に流入し、さらに
分配パイプ22に流入する。

分配パイプ22に流入した冷却水は該分配パイプ22と共に
回転する円盤21の遠心力により各円盤21の周端部まで行
き渡ると共に、排出パイプ23,24に流出し、該排出パイ
プ23,24の開口端から出口側回転部材の内部空間に排出
され、アウトレットパイプ36からエンジン43に戻され
る。

ここで、回転放熱器を冷却水が流通する間に各円盤21、
分配パイプ22、排出パイプ23,24及びフィン25の外表面
から放熱が行われる。この場合、前記従来例の中空翼の
ものに比べて、表面積が大幅に増大するため、放熱量を
大きく増大させることができる。また、中空円盤を有す
る従来例と比較しても冷却水（流体）は中空円盤内を遠
心力によって、中心部から外周部に均一に拡散して流れ
るため、個々の中空円盤の流れの抵抗を可及的に低減で
きると共に各中空円盤への流路が並列の流路となるた
め、中空円盤の積層数が増大するほど、流れの抵抗が減
少する。したがって、放熱面積の増大と流れの抵抗の減
少とを両立でき、放熱器容積に対する放熱効率を充分高
めることができる。

しかも、中空の円盤21の形成、分配パイプ22、排出パイ
プ23,24及びフィン25の溶着さらには小突起21aの形成も
容易に行える。

また、第４図で示した従来型のものでは、回転によりフ
ィン13の近傍の空気もフィン13に付着して回転するた
め、厚い空気の境界層が形成されてフィン13から空気へ
の熱伝達係数が増加せず、フィン13の枚数を増やすと翼
６の有効面積が減少して翼６によって生成される風量も
低下し、放熱量も低減するという問題があった。

これに対し、本実施例では冷却ファン46Ａ，46Ｂによ
り、ラジエータグリル45から通風ダクト42内に導入され
た走行空気Ｂと前記各回転部の外表面との相対速度が回
転によって増大すると共に、フィン25に設けたルーバ25
a及び円盤21に形成した小突起21aにより、表面近傍の空
気流に乱れを生じるため、空気側への放熱効率をより高
めることができる。

また、各回転部材とインレットパイプ30及びアウトレッ
トパイプ36との回転摺動面との隙間がメカニカルシール
31,37によってシールされているため、冷却水の漏れ防
止効果が高い。

さらに、前記従来型のものが出口パイプ８の端部にモー
タ14を直結して回転駆動するのに対し、本実施例のもの
では、回転部材にベルト44を掛けて回転させる構成であ
るため、放熱器の軸方向の長さを短縮できレイアウト上
も有利である。

なお、放熱器からの放熱により高温となった走行空気は
エンジンルーム下部に排出されるため、エンジンルーム
内の雰囲気温度の上昇を抑制できる。

この他、放熱器が円筒状であるため、エンジンルーム内
に配設するときに取り付け高さを低くでき、もって自動
車のフロントエンド高さを低くして造形自由度が増し、
空力抵抗を低くして燃費低減を図れる。

第３図は、前記実施例の一部を変形した実施例を示す。
即ち、円盤21の周端部に固定される円盤フィン50の外周
部に周方向等間隔毎に形成したＬ形の切り欠きを軸方向
に折曲して多翼の回転羽根50aを形成したものである。
その他の構成については第一の実施例と同様である。

このものでは、回転羽根50aの回転により、円盤21の中
心部から外周方向に向かう空気流が誘起され、熱気の拡
散効果を高めて放熱効果を高めることができる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、放熱面積の増大
と流れの抵抗の減少とを両立できるため、放熱器容積に
対する放熱効率を可及的に高められると共に製造加工が
容易でコスト低減を図れ、流体の漏れ防止機能も高めら
れる等種々の特長を備えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本考案の一実施例の構成を示す縦断面
図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ断面図、第２図
（Ａ）は、同上実施例装置を自動車の冷却システムに適
用した例を示す、要部横断面図、同図（Ｂ）は、同じく
要部縦断面図、第３図（Ａ）は、本考案の別の実施例の
構成を示す縦断面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＣ−
Ｃ断面図、第４図（Ａ）は、従来例の要部斜視図、同図
（Ｂ）は同上従来例の縦断面図である。 21……円盤、22……分配パイプ、23,24……排出パイ
プ、26,32……エンドプレート、27,33……カバー、28,3
4……プレート、29,35……ベアリング、30……インレッ
トパイプ、31,37……メカニカルシール、36……アウト
レットパイプ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の間隔で軸方向に積層された複数の中
   空円盤と、この複数の中空円盤の中心部を軸方向に貫通
   して各中空円盤の内部と連通する分配パイプと、前記複
   数の中空円盤の外周部を軸方向に貫通して各中空円盤の
   内部と連通する排出パイプと、前記積層された中空円盤
   の両端部に取り付けられた回転部材と、一方の回転部材
   の周縁部をインレットパイプの軸回りに、他方の回転部
   材の周縁部をアウトレットパイプの軸回りにそれぞれ回
   転自由に支持する軸受部材と、両回転部材と前記インレ
   ットパイプ及び前記アウトレットパイプとの間にそれぞ
   れ設けられたメカニカルシールと、一方の回転部材と前
   記インレットパイプとで画成された空間と前記分配パイ
   プとを連通する連通路と、他方の回転部材と前記アウト
   レットパイプで画成された空間と前記排出パイプとを連
   通する連通路とを備え、かつ、前記積層中空円盤を前記
   インレットパイプ及び前記アウトレットパイプの軸回り
   に回転駆動すると共に、前記インレットパイプ側から流
   体を流入させて前記アウトレットパイプ側から排出する
   ようにしたことを特徴とする回転型放熱器。