JPH0645169Y2 - 熱の移動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は熱を効率よく移動させる熱の移動装置に関す
る。

〔従来の技術〕

各種OA、FA機器の心臓部や各種制御盤の内部には、ほと
んどの場合発熱する基板等があり、この基板等を保護す
るために、装置全体を一定の温度以下に保つ必要があ
る。

この一定温度以下に保つための冷却方法として、通常は
冷却用のフィンを取り付けたり、ファンによる空気冷却
や更に大容量の場合には液冷却等が行われている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、冷却用のフィンだけの場合は、フィンに
よる放熱面積の増大が図られているが、自然の放熱によ
る温度低下だけであり、冷却効果がよいとは言えない。
また、強制空冷の場合は、電動扇により発熱部に空気を
吹きつけて冷却するが、空気中に含まれる微小な塵埃や
腐食性ガス、湿気等により発熱部のある装置内を汚染さ
せる等の弊害がある。また、水冷却や油冷却の場合に
は、ポンプや貯液槽さらには配管等部品点数が多くな
り、容積の増大やコストが上昇する等の欠点を有する。

本考案は上記点に鑑みてなされたもので、熱を効率よく
移動させて冷却効果等が優れ、コンパクトにでき、しか
も冷却室内等が汚染することもない熱の移動装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本考案の構成は、モータによ
り駆動される回転軸を配設したケーシング内を前記回転
軸に貫通固定された伝熱仕切板で２つの隔室に仕切り、
半径方向に延びる羽根が中央に流体の流入孔を備える円
板に周方向に間隔をおいて多数接合されている羽根車が
軸方向に多数積層されて構成された伝熱羽根車を、前記
２つの隔室にそれぞれ設けて前記伝熱仕切板の両面にそ
れぞれ熱伝導可能に固着するとともに、各隔室に流入口
と流出口とを設け、前記回転軸の伝熱仕切板が貫通固定
されている部分をヒートパイプで構成したことを特徴と
する。

〔作用〕

熱の移動装置を例えば制御盤の壁部に取り付け、一方の
隔室を制御盤内に配置し、他方の隔室を制御盤外に配置
するようにすると、モータによって回転する一対の伝熱
羽根車によって、制御盤内の内気が一方の隔室の流入口
から一方の隔室内に取り入れられ、制御盤外の外気が他
方の隔室の流入口から他方の隔室内に取り入れられ、そ
れぞれの流出口から放出される。そして、例えば内気の
温度が外気の温度よりも高いと、一方の隔室内の内気の
熱が一方の伝熱羽根車から伝熱仕切板の一端に伝わり、
その熱の一部が伝熱仕切板を直に伝熱して他端に伝わ
り、また一部が伝熱仕切板の一端からヒートパイプを通
って伝熱仕切板の他端に伝わり、これらの熱が伝熱仕切
板から他方の伝熱羽根車を通して他方の隔室内の外気に
移動する。この熱交換が一対の伝熱羽根車によって隔室
内に次々に取り入れられる空気に対して行われ、制御盤
内の空気は室内が汚染されることなく、冷却される。こ
の場合、伝熱羽根車は流体との熱伝達面積が大きくと
れ、且つその熱伝達面が回転することにより、熱伝達効
率が高く、流体との間で効率よく熱伝達がなされる。そ
して伝熱仕切板も熱の移動方向に垂直な面積を大きくす
ることができるので大きな熱量を伝達でき、一対の伝熱
羽根車間を伝熱仕切板およびヒートパイプを通して効率
よく熱移動する。

〔実施例〕

第１図は本装置の正面一部断面図、第２図は同右側面部
分図である。

ケーシングは密閉状のケースで、大径円筒部１と小径円
筒部２とからなる。そして、小径円筒部２の底部の中央
開口部にはモータユニット３が設けられ、このモータユ
ニット３に直結した回転軸４がケーシングの中心線上に
回転自在に支持されている。この回転軸４に円板状の伝
熱仕切板５が貫通固定されており、回転軸４の伝熱仕切
板５が貫通固定されている部分がヒートパイプで構成さ
れている。この伝熱仕切板５は大径円筒部１の内径より
も若干小さい外径を有して大径円筒部１内に回転可能に
設けられ、この伝熱仕切板５によってケーシング内は２
つの隔室6,7に仕切られる。そして、一方の隔室６の大
径円筒部１内に第１伝熱羽根車８が、他方の隔室７の大
径円筒部１内に第２伝熱羽根車９が設けられている。

第１伝熱羽根車８は、中央に流体の流入孔10を形成した
複数枚の円板11をそれぞれ間隔を離して対向配設し、そ
れらの円板11間に半径方向に湾曲して延びる羽根12（第
３図参照）を離間させて多数配設したもので、端の円板
11を伝熱仕切板５面に冶金的に接合することによって、
伝熱仕切板５に熱伝導可能に固着されている。この伝熱
羽根車８が回転することにより、流体は伝熱羽根車８の
中央の流入孔10から流入して、羽根12に案内されて半径
方向に放出される。そして、この第１伝熱羽根車８は、
流体の移動に加えて、羽根12と円板11とが流体の熱交換
を行う熱伝達面を形成する。そしてこの伝熱羽根車８は
熱伝達面積が大きい積層構造をなし、且つ熱伝達面が回
転するので、流体との熱伝達効率が高い。

第２伝熱羽根車９は、第１伝熱羽根車８と同一の構造を
なし、第１伝熱羽根車８と同様に、端の円板13を伝熱仕
切板５面に冶金的に接合することによって、伝熱仕切板
５に熱伝導可能に固着されている。そして、第１伝熱羽
根車８と同様に、伝熱羽根車９が回転することにより、
流体は伝熱羽根車９の中央の流入孔14から流入して、羽
根15に案内されて半径方向に放出される。そして、この
第２伝熱羽根車９も、流体の移動に加えて、羽根15と円
板13とが流体と熱交換を行う熱伝達面を形成する。そし
てこの伝熱羽根車９も熱伝達面積が大きい積層構造をな
し、且つ熱伝達面が回転するので、流体との熱伝達効率
が高い。

そして、第１伝熱羽根車８、第２伝熱羽根車９、及び伝
熱仕切板５の材質は、熱伝導率のよい銀、銅、アルミニ
ウムもしくはこれらの金属の組み合せよりなる複合材等
がよいが、銀は高価であるため、銅、銅合金、アルミニ
ウム、アルミニウム合金の中の一つから構成するのが好
適である。

また、第１伝熱羽根車８と第２伝熱羽根車９の大きさは
同じ大きさとしたが、例えば放熱側となる伝熱羽根車の
方を大きくしてもよい。

隔室６には、第１伝熱羽根車８の流入孔10に対向するケ
ーシング底部部分に流体の流入口16が多数形成され、第
１伝熱羽根車８の放出部に隣接する円筒部部分に多数の
流出口17が形成されている。

隔室７には、モータユニット３の周りのケーシング底部
部分に流体の流入口18が多数形成され、第２伝熱羽根車
９の放出部に隣接する円筒部部分に多数の流出口19が形
成されている。

モータユニット３は、キャップ20を備えた合成樹脂から
なるモータケース21内にコイルユニット22、マグネット
ユニット23、並びにモータ基板24を収容したもので、モ
ータケース21は隔室７内を伝熱仕切板５の端部まで突出
しており、モータケース21内を挿通する回転軸４の端部
がマグネットユニット23に連結されている。そして、回
転軸４はモータケース21の端部及びケーシングの大径円
筒部１の底部に配設された軸受25,26に支持されてい
る。

小径円筒部２内には、アルミニウムからなる断面略三角
形状のインレットガイドリング27がケーシング内面に固
定され、このインレットガイドリング27の内周面とモー
タケース21の外周面とで、隔室７内に流体の案内路28が
形成され、流体は隔室７の流入口18から案内路28を通っ
て第２伝熱羽根車９の流入孔14に導かれ、流出口19から
放出される。

ケーシングの内周面と伝熱仕切板５の外周面との間に
は、ラビリンスパッキン29を介装して２つの隔室6,7の
間のシールを行う。30はケーシングに設けられた本装置
の取付部で、31は取付孔である。

なお、上記例では、隔室７内にモータユニット３を挿入
配設したが、モータはケーシングの外に配置するように
構成してもよい。また、上記例では、直流モータを使用
しているが、モータは直流、交流のどちらでもよい。

以下、本装置の性能試験を説明する。

第４図は制御盤を構成する供試筐体の断面図を示し、32
はスチール板よりなる筐体（400mm×400mm×400mm）、3
3は筐体32の内面に貼られた厚さ32mmの発泡スチロール
よりなる断熱材、34は筐体32内に置かれた発熱体に相当
する最大150W出力のヒーター、35は筐体32の側壁に形成
された貫通孔に気密に取り付けられた前記本考案による
熱の移動装置で、隔室６が筐体32内に配置し、隔室７は
筐体32外に配置する。本試験は筐体32内で発生した熱を
本装置単独での熱移動効果を確認するため、断熱材33を
設けたものであり、壁面より熱が逃げない構成とした。

コイルユニット22に通電すると、マグネットユニット23
が回転し、このマグネットユニット23に連結された回転
軸４が回転し、それに伴って伝熱仕切板５、第１伝熱羽
根車８、及び第２伝熱羽根車９が一緒に回転する。そし
て回転する第１伝熱羽根車８によって隔室６の流体流入
口16から筐体32内の内気が隔室６内に取り込まれ、隔室
６の流出口17から排出されるとともに、回転する第２伝
熱羽根車９によって隔室７の流体流入口18から筐体32外
の外気が隔室７内に取り込まれ、隔室７の流出口19から
排出される。

このとき、隔室６内に取り込まれた内気の熱は、第１伝
熱羽根車８に案内されて放出される間に、回転する熱伝
達面を構成する第１伝熱羽根車８の多数の羽根12と円板
11に効率よく伝達される。そして、この第１伝熱羽根車
８に移動した熱は、伝熱仕切板５の一端部に伝わり、そ
の熱の一部が伝熱仕切板５を直に伝熱して他端部に伝わ
り、また一部が伝熱仕切板５の一端部から回転軸４のヒ
ートパイプ部分を通って伝熱仕切板５の他端部に伝わ
り、これらの熱が伝熱仕切板５の他端部から第２伝熱羽
根車９に移動する。回転軸４のヒートパイプ部分では伝
熱仕切板５の一端部から伝達された熱によってヒートパ
イプ内の作動液が蒸発されるとともに、これがヒートパ
イプ内を移動して伝熱仕切板５の他端部側で熱放散して
凝縮し、この熱放散による熱が伝熱仕切板５の他端部に
伝達される。そして、第２伝熱羽根車９に移動した熱
は、回転する熱伝達面を構成する第２伝熱羽根車９の多
数の羽根15と円板13によって隔室７内に取り込まれた外
気に効率よく伝達される。このようにして、筐体32内の
熱は筐体32外に効率よく移動して、筐体32内が汚染され
ることなく冷却される。

第１表に本試験による運転結果を示す。

本装置を作動させない場合は、筐体32内の温度は48.5℃
まで上昇するが、本装置を運転すると、33.2℃で定常状
態となり、使用しない場合に比べて15.3℃低い温度に保
つことができるものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、例えば制御盤等の
壁部に取り付けて、熱交換しようとする制御盤等の内外
の流体を、一対の伝熱羽根車により強制的に２つの隔室
内に取り入れ、一対の伝熱羽根車と伝熱仕切板及びヒー
トパイプを通じてそれぞれの流体間で熱交換を行わせ、
制御盤等の内部の冷却などを汚染することなく行えるも
のである。そして、この場合、伝熱羽根車は流体との熱
伝達面積が大きくとれ、且つその熱伝達面が回転するこ
とにより、熱伝達効率が高く、流体との間で効率よく熱
伝達がなされる。また、一対の伝熱羽根車間を伝熱仕切
板およびヒートパイプを通して効率よく熱移動する。そ
して、装置構成が簡単で、コンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は本装置の正面
一部断面図、第２図は同右側面部分図、第３図は伝熱羽
根車の羽根を示す図、第４図は供試筐体の断面図であ
る。 １は大径円筒部、２は小径円筒部、３はモータユニッ
ト、４は回転軸、５は伝熱仕切板、6,7は隔室、８は第
１伝熱羽根車、９は第２伝熱羽根車、16,18は流入口、1
7,19は流出口、29はラビリンスパッキン、30は取付部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータにより駆動される回転軸を配設した
   ケーシング内を前記回転軸に貫通固定された伝熱仕切板
   で２つの隔室に仕切り、半径方向に延びる羽根が中央に
   流体の流入孔を備える円板に周方向に間隔をおいて多数
   接合されている羽根車が軸方向に多数積層されて構成さ
   れた伝熱羽根車を、前記２つの隔室にそれぞれ設けて前
   記伝熱仕切板の両面にそれぞれ熱伝導可能に固着すると
   ともに、各隔室に流入口と流出口とを設け、前記回転軸
   の伝熱仕切板が貫通固定されている部分をヒートパイプ
   で構成したことを特徴とする熱の移動装置。