JPS5925945B2 - 軸流回転式熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は熱交換能力を飛躍的に増大させた高速回転可
能なコンパクト構造の軸流回転式熱交換器に関するもの
である。

以下、温水を冷却する場合を例にとり説明する。

第１図は従来の回転式熱交換器を説明するために要部を
断面で示す縦断面図、第２図は第１図の■−■線での要
部を断面で示す横断面図である。

図において、１は矢印で示す温水Ｗの導入管（図示せず
）に連結された内側管１ａと温水Ｗの排出管（図示せず
）に連結された外側管１ｂとからなる２重管で、この２
重管１はベアリング２を介して固定台３に取り付けられ
回転できるようになっている。

４ａは分配管５を介して内側管１ａに連結され温水Ｗを
通過させる通路を有する回転翼、４ｂは回転翼４ａと交
互に所定間隔を隔てて配列され温水Ｗを通過させる通路
を有する回転翼、６は回転翼４ａ内を通過した温水Ｗが
回転翼４ｂ内へ折り返し通過するように回転翼４ａ、４
ｂがそれぞれ取り付けられたヘッダ、７は回転翼４ｂ内
を通過した温水Ｗが２重管１の外側管１ｂに環流するよ
うに回転翼４ａ 、４ｂがそれぞれ取シ付けられたヘッ
ダ、８は回転翼４ａ 、４ｂにそれぞれ所定間隔を隔て
てろう付けされたドーナツ状の板フィン、９は固定台３
に固定されトルク伝達用カップリング１０を介して回転
翼４ａ ｓ ４ｂを回転させるためのモータである。

次に、この回転式熱交換器の動作について説明する。

先ず、モータ９を回転させて、回転翼４ ａ ｍ ４
ｂを回転させる。

次に、温水Ｗを２重管１の内側管１ａから分配管５を経
て、回転翼４ａ内を通過させてヘッダ６内へ送シ込む。

ヘッダ６内へ送シ込れた温水Ｗは、ヘッダ６から折多返
し回転翼４ｂ内を通過してヘッダ７を経て２重管１の外
側管１ｂに環流−外側管１ｂに連結された排出管から外
部に放出される。

このように、温水Ｗが回転翼４ａ内を通過するときと、
回転翼４ｂ内を通過するときにおいて、回転翼４ａ 、
４ｂの回転によって誘起される空気流の熱伝達作用によ
り冷却される。

このとき、回転翼４ａ 、４ｂにはドーナツ状の板フィ
ン８がろう付けされているので、この板フィン８によっ
て上記空気流の熱伝達作用による冷却効果が更に増太さ
れる。

しかしながら、この回転式熱交換器には、次のような欠
点があった。

すなわち、（イ）、第１図に示すような回転体構造では
、中心軸体がないので、回転のバランスが悪く、このだ
めに高速回転も大きなトルク伝達も技術的にほとんどで
きない。

（へ回転翼４ａ、４ｂ内にそれぞれ温水Ｗの通路が設け
られているので、回転翼４ａ、４ｂとヘッダ６の端板お
よび回転翼４ａ、４ｂとヘッダ７の端板とのそれぞれの
溶接には、完全密封が必要であるため、製作コストが高
くする。

ｃ東 ファン形式がラインフローファンになっている
ので、特校な通風ダクト（第１図には図示していない）
が必要である。

このために、回転翼４ａ、４ｂの外径が大きくなるにつ
れて上記通風ダクトの外形寸法も大きくなるので、コン
パクトな構造にすることができない。

この発明は、上記の欠点に鑑みてなされたもので、高速
回転が可能な中心軸体を有し、大きなトルク伝達が可能
な構造にすることによって、熱交換能力の優れたコンパ
クトな構造の軸流回転式熱交換器を提供することを目的
とする。

第３図はこの発明による軸流回転式熱交換器の一実施例
を説明するために要部を断面で示す縦断面図である。

図において、１１はこの軸流回転式熱交換器の回転の中
心軸体となる回転胴である。

この回転胴１１では、第１図に示した回転翼４ａ、４ｂ
内の温水通路にそれぞれ対応する通路として回転胴１１
内の軸方向に温水の往路１１ａおよび復路１１ｂの軸内
通路が設けられ、ヘッダ６．７にそれぞれ対応する温水
Ｗの折シ返し空間６ａおよび環流空間７ａが設けられて
いる。

また、２重管１の外側管１ｂが回転胴１１と一体になる
ように構成され、内側管１ａが分配管５を介して往路１
１ａに連結されている。

このように回転胴１１を構成することによって、内側管
１ｂから分配管５、往路１１ａ１折シ返し空間６ａｓ復
路ｉ ｉ ｂ１環環流間７ａおよび外側管１ａに至る温
水Ｗの通路ができるので、往路１１ａおよび復路１１ｂ
に沿う回転胴１１の外周面へ温水Ｗの熱を伝達すること
ができる。

第３図に示す１２は熱伝導性のよい部材からなシ回転胴
１１とともに回転し冷却用高速空気流を誘起するために
、回転胴１１の熱伝達外側面の軸方向に所定間隔おいて
焼きばめなどの方法で複数個（図では２個で示す）取り
付けられた第４図ａの斜視図に示すような動翼列である
。

この動翼列１２には、複数板の動翼１２ａが金属リング
１２ｂの外周面に所定間隔を隔てて配置されている。

１３は動翼列１２を取シ囲み回転胴１１と同心状に固定
台３に取り付けられたハウジングで、このハウジング１
３は回転胴１１が高速回転できるように回転胴１１の両
端部をそれぞれベアリング２を介して保持している。

１４はジェットエンジン用コンプレッサと同様に、動翼
列１２により誘起された高速空気流の動圧を静圧に変化
させて有効に昇圧するために、ハウジング１３の内周面
に動翼列１２と交互に設けられた第４図すの斜視図に示
すような静翼列である。

この静翼列１２ｂには、複数枚の静翼１４ａが金属リン
グ１４ｂの外周面に所定間隔を隔てて配置されている。

このように構成された軸流回転式熱交換器では、回転胴
１１の両端部がそれぞれベアリング２を介してハウジン
グ１３に保持されているので、回転胴１１に大きな回転
トルクを伝達することが可能となシ、回転胴１１が中心
軸体となシ動翼列１２を高速回転させることが可能とな
る。

また、温水Ｗの熱が伝達される回転胴１１の熱伝達外側
面に動翼列１２が複数個焼きばめされているので、これ
らの動翼列１２が第１図に示したフィン８と同様の役目
を果し得るとともに、動翼列１２と静翼列１４とが交互
に配置されているので、送風効率の向上を図ることが可
能となシ冷却効率の増大を図ることができる。

また、温水Ｗの往路１１ａおよび復路１１ｂを溶接する
ことなく構成することができるので、溶接不良にもとづ
く気密封止欠陥の発生するおそれもなく、製作コストの
低減を図ることができる。

更に回転胴１１とハウジング１３との間隔は、動翼列１
２および静翼列１４のそれぞれの翼高程度で十分である
ので、第１図に示した従来例に比べ、大幅にコンバクト
ナ構造にすることができる。

第５図はこの発明による軸流回転式熱交換器の他の実施
例を説明するために要部を断面で示す縦断面図である。

図において、１５ａ、１５ｂはそれぞれモータ９および
回転胴１１に取っ付けられたプーリー、１６はプーリー
１５ａとｉｓｂとに掛けられたＶベルト、１ａ、１ｂは
それぞれ温水Ｗの導入管および排出管である。

第５図に示すように、この実施例の軸流回転式熱交換器
では、温水Ｗの通路に第３図に示したような復路１１ｂ
がなく、軸心通路の往路１１ａのみがあるので、その構
造が簡単となり、一層コンパクトにすることができると
ともに、第３図に示した実施例と同様の利点がある。

゛なお、これまで、温水を冷却する場合を例
にとシ説明したが、これと逆に冷水を加熱する場合にも
適用できることは言うに及ばず、水上外の流体にも適用
することができる。

また、これまで、動翼列および静翼列をそれぞれ複数個
設けた実施例について述べたが、必ずしも複数個設ける
必要はなく、少なくとも１個づつ設けるようにしても差
支えない。

以上、説明したように、この発明によれば、冷却もしく
は加熱すべき流体を通す軸内通路を有し回転可能な回転
月ヘ この回転胴の外周面に取シ付けられ軸方向に空気
流を誘起させる複数枚の動翼からなる動翼列、この動翼
列を取シ囲み上記回転胴と同心状に設けられ上記空気流
を流通させ得るハウジング、およびこのハウジングの内
周面上に上記動翼列に対し上記空気流の下流方向に上記
動翼列と互いに所定間隔を隔てて取シ付けられ上記空気
流の動圧を静圧に変化して昇圧させる複数枚の静翼から
なる静翼列を備えているので、次のような効果がある。

すなわち、上記回転胴が中心軸体となシ高速回転するこ
とができるので、大きな回転トルクを伝達することが可
能となり、上記回転胴に取シ付けられた動翼列を高速回
転させることも可能となる。

また、上記動翼列によって誘起される空気流の動圧を上
記静翼列により静圧に変化して昇圧させることができる
ので、送風効率の向上を図ることが可能とな択冷却効率
の増大を図ることができる。

また、上記流体の軸内通路を溶接することなく構成する
ことができるので、溶接不良による気密封止欠陥の発生
するおそれもなく、製作コストの低減を図ることができ
る。

更に、上記回転胴と上記ハウジングとの間隔は、上記動
翼列および静翼列のそれぞれの翼高程度で十分であるの
で、従来の回転式熱交換器に比べ、大幅にコンパクトな
構造にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転式熱交換器を説明するために要部を
断面で示す縦断面図、第２図は第１図の■−■線での要
部を断面で示す横断面図、第３図はこの発明による軸流
回転式熱交換器の一実施例を説明するために要部を断面
で示す縦断面図、第４図ａおよびｂはそれぞれ上記実施
例の動翼列および静翼列を示す斜視図、第５図はこの発
明による軸流回転式熱交換器の他の実施例を説明するた
めに要部を断面で示す縦断面図である。 図において、１１は回転胴、１１ａ、１１ｂはそれぞれ
流体を通す軸内通路である往路および復路、１２は動翼
列、１２ａは動翼、１２ｂは金属リング、１３はハウジ
ング、１４は静翼列、１４ａは静翼、１４ｂは金属リン
グを示す。 なお、図中同一符号は夫々同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転可能に構成され外気と熱交換すべき液体をその
   軸方向に通す軸内通路を有する回転胴、この回転胴の外
   周面に周方向に配列して取シ付けられた複数枚の動翼か
   らなり上記軸方向に外気流を誘起させる動翼列、この動
   翼列を包み上記回転胴と同心状に設けられ上記外気流を
   流通させ得るハウジング、及びこのハウジングの内周面
   に周方向に配列して取り付けられた複数枚の静翼からな
   り、上記動翼列と互いに所定匝隔を隔て、上記外気流の
   下流側に設けられ上記外気流の動圧を静圧に変化させ昇
   圧させる静翼列を備えた軸流回転式２ 動翼列と静翼列
   とを交互に複数組設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の軸流回転式熱交換器。