JPS63163784A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として自動車に使用される熱交換器におけ
る冷却空気の通風構造に関する。

〔従来の技術〕

自動車においては、エンジン冷却用ラジェータ、オイル
クーラ、空調機用コンデンサ等のように種々の熱交換器
が使用されているが、従来の熱交換器は液、または冷媒
を通すパイプにルーバやフィンを設けて放熱面積を大き
くし、これらルーバやフィンの表面で外気または冷却風
と熱交換する形式のものが使用されていた。しかしなが
ら、このようなフィン付熱交換器は、フィン上に温度境
界層が発生し、これが成長して熱伝達率を低下させる不
具合がある。

熱伝達率を向上させるため、フィンに多数の切り起し舌
片を形成して上記境界層を分断し、個々の切り起し舌片
上を薄い境界層として全体に亙り薄い連続した境界層と
することで熱交換性能を向上させる手段、すなわち前縁
効果をねらった冷却フィンも使用されているが、改良の
進んだ現在においては、この前縁効果のみではこれ以上
の禮改善は望めない段階となっている。

熱伝達率を高める手段として、上記前縁効果の他に、交
番流効果を利用した熱交換器が研究されつつある。交番
流効果とは、熱交換器のフィン表面を通る冷却風の流れ
の向きを早いサイクルで逆向きにすると、境界層の成長
が阻止され、または流れの逆転により強い２次流れがフ
ィン上に発生するから、伝熱性能を大幅に改善できるも
のである。

このような交番流効果を利用した熱交換器としては、特
公昭５７−２５９４７号公報が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記公報に示された構造は、熱交換器自
身が回転と停止を交互に繰り返すものであり、このもの
では重量の大きな熱交換器を回転させるために大きな駆
動力を必要とし、また水密構造が次雑になるなどの不具
合、および大形になり、コストも高くなるなどの欠点が
あって実現が困難であり、特に車両に搭載するには不適
当である。

本発明は、従来の熱交換器におけるコア部を用い、通風
系を工夫改良することにより交番流効果を得ることがで
き、しかも小形、軽量化が可能となって実際的な熱交換
器を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、一端に開口した吸気口から冷却空気を導入し
て他端に開口した排気口から排出する一対のダクトの途
中に連通口を形成し、これら各ダクトのそれぞれ連通口
を対向させてこれら連通口の間に熱交換コア部を設置し
、上記ダクトには上記吸気口から冷却空気を導入して排
気口から排出させるファンを設けるとともに、これら排
気口または吸気口には、両排気口または両吸気口に跨が
って回転する回転板を設置し、この回転板には上記一方
の排気口もしくは吸気口のみを開く孔または切欠を設け
、この回転板の回転により上記両排気口もしくは両吸気
口を交互に開くことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によると、ファンが回転するとこのファン
は、一対のダクトのそれぞれ吸気口から冷却空気を導入
して排気口から排出し、これらダクト内に、吸気口から
排気口に向かう冷却空気の流れを発生させる。この時、
回転板を所定の速度で回転させると、この回転板に形成
した孔または切欠口が上記一対のダクトのそれぞれ吸気
口もしくは排気口を交互に開くようになる。

例えば一方のダクトの吸気口が開かれた場合には、この
ダクトを通じて冷却空気が導かれ、この冷却空気はこの
ダクトの排気口から排出されると同時に、該一方のダク
トの連通口から熱交換コア部を通り他方のダクトの連通
口より他方の排気口を通じて排出される。また、他方の
吸気口が開かれた場合には、このダクト内を通じて冷却
空気が導かれてこの冷却空気は他方の排気口を通じて排
出されると同時に、該他方のダクトの連通口から熱交換
コア部を通り一方のダクトの連通口より一方の排気口を
通じて排出される。

すなわち、回転板の回転により両吸気口または排気口を
交互に開くことにより、熱交換コア部を通る冷却空気の
流れの向きが交互に逆向きとなる。

したがって、交番流効果により熱伝達率の向上が可能に
なる。

〔実施例〕

以下本発明について、第１図ないし第６図に示す第１の
実施例にもとづき説明する。

図においで、ｌは熱交換コア部であり、このコア部１は
従来の熱交換器に使用されていたコア部と同様であって
よいから、詳細な図示を省略するが、エンジン冷却水、
オイル、空調用冷媒などが通るチューブと、このチュー
ブに付設されたルーバまたはフィンとで構成されており
、左右の広い面の間を冷却空気がどちら向きでも自由に
流れるようになっている。

２および３は、互いに対称形をなすダクトであり、それ
ぞれ略Ｊ字型をなしている。これらダクト２および３は
、一端に吸気口４ａおよび４ｂを開口するとともに、他
端には連通口５ａ、　５ｂをそれぞれ形成しである。ま
た、これら他端には上記連通口５ａ、　５ｂと交差する
側壁にそれぞれ半円形の排気口８ａ、　Ｇｂを形成しで
ある。

そして、これらダクト２．３は、上記連通口５ａ。

５ｂが互いに対向するようにして並置され、これら連通
口５ａ、　５ｂ間に前記熱交換コア部１を気密に挟持し
ている。また、これにより上記排気口６ａ、　６ｂは同
一平面に開口されるようになっており、互いの半円形排
気口６ａ、　８ｂが熱交換コア部１を挟んで略円形とな
るように隣接されている。

上記両排気口６ａ、　ｆｉｂには、ファン７が設けられ
ており、このファン７は駆動軸８を介して図示を省略し
たモータ等の駆動装置に連結されている。

このファン７の回転により、ダクト２，３内の空気が排
気口６ａ、　８ｂを通じて強制的に吸い出されるように
なっており、したがって吸気口４ａおよび４ｂから外気
を吸引する。

上記ファン７と排気口８ａ、　６ｂの間には、両排気口
６ａ、　８ｂに跨がって回転板９が密接して回転自在に
対向されており、この回転板９には半円形孔１０が設け
られている。なお、半円形孔ｌＯに代わって回転板９を
半円形切欠形状にしてもよい。

上記回転板９は中心に設けられた回転軸１１に支持され
ており、この回転軸１１は回転速度制御装置１２を介し
て、前記ファン駆動用の図示を省略した駆動装置に連結
されている。

したがって、モータ等の駆動装置により回転板９を回転
させると、上記半円形孔ｌＯが旋回され、この半円形孔
１０は前記両排気口６ａ、　８ｂを交互に開閉する。

このように構成された第１の実施例の作用を説明する。

ファン７の回転により、排気口８ａ、　８ｂを通じてダ
クト２，３内の空気が強制的に吸い出され、したがって
吸気口４ａおよび４ｂから外気を吸引するから、ダクト
２，３内では、吸気口４ａ、　４ｂから排気口Ｂａ、　
８ｂに向かう空気流が発生する。

この時、回転板９がファン７と同軸上で回転され、この
回転板９の半円形孔１０は両排気口８ａ、　８ｂを交互
に開閉する。

回転板９の半円形孔１０が一方の排気口６ａを開口して
いる場合には、第３図に示すように、他方の排気口６ｂ
は閉塞されるから、一方のダクト２の吸気口４ａから導
入された冷却空気は一方の排気口θａを通じて外部に放
出されるとともに、他方のダクト３の吸気口４ｂを通じ
て導入された冷却空気は連通口５ｂを通って熱交換コア
部ｌの内部を一方のダクト２に向かって流れ、連通口５
ａを経て排気口８ａから外部に放出される。

これに対し、回転板９が１０００回転して半円形孔１０
が他方の排気口Ｂｂを開口した場合には、第４図に示す
ように、一方の排気口６ａは閉塞されるから、一方のダ
クト２内を導かれた冷却空気は連通口５ａを通って熱交
換コア部１の内部を他方のダクト３に向かって流れ、連
通口５ｂを経て排気口６ｂから外部に放出される。また
、他方のダクト３の吸気口４ｂを通じて導入された冷却
空気は排気口６ｂから外部に放出される。

すなわち、回転板９の回転に伴って、排気口６ａと６ｂ
は交互に開かれるので、熱交換コア部１を通る冷却空気
の流れは交互に逆向きとなる。なお、回転板９の回転速
度はファン７の回転速度と同じであってもよいが、通常
は回転速度制御装置１２にてファン７の回転速度よりも
遅くして使用する。

このような作用により、熱交換コア部１は交番流効果を
発揮する。すなわち、第５図に示す通り、熱交換コア部
１のフィン１ａの表面に発生する境界層は、冷却空気の
流れの逆転によってその成長が阻止されることになり、
また冷却空気の流れの逆転による強い２次流れが伝熱面
に発生するので、伝熱性能が大幅に向上する。

しかも、上記実施例ではファン７の回転により排気口６
ａ、　６ｂからダクト２，３内の空気を強制的に吸い出
して空気流を作り出し、かつ回転板９の回転により両排
気口８ａ、　ｅｂを交互に開閉することで、熱交換コア
部ｌを流れる冷却風の向きを逆転させるから、熱交換コ
ア部１を移動させる必要はなく、よって重量の大きな熱
交換コア部１を移動させるための格別な駆動装置は不要
であり、また、熱交換コア部ｌを移動させる場合に必要
な水密シール構造が不要となり、よって構造が簡単であ
る。

また、小形化も可能でありかつ重量も軽減されるから、
第６図に示すように、車両２ｏのエンジンルーム２１に
設置することができる。この場合、各ダクト２，３の吸
気口４ａ、、　４ｂを前向きの姿勢で設置すると、走行
風の導入により冷却効果が一層向上する。

なお、２５は、前記第１図ないし第５図で省略したファ
ン駆動用のモータであり、２６はシュラウドを示す。

なお、上記実施例においては互いに独立した５字型のダ
クト２．３をそれぞれ連通孔５ａ、　５ｂで対向させる
ようにしたが、第７図に示す第２の実施例のように、単
一の筒体３０の中央部を仕切り板３１により仕切ること
により、両側にダクト２．３を形成するようにしてもよ
い。

また、上記実施例の場合、排気口８ａ、　ｆ３ｂに対向
して設けた吸い出し型のファン７の回転により、吸気口
４ａ、　４ｂから冷却空気を取り入れ、これら排気口６
ａ、　８ｂから強制的に吸い出すようにしたが、本発明
は第８図に示す第３の実施例のように構成してもよい。

すなわち、第８図に示す第３の実施例では、第１の実施
例と逆に、送り込み型のファン７を用いている。このた
め、第１実施例の排気口８ａ、　Ｇｂが本実施例では吸
気口４１ａ　、　４１ｂとなっているとともに、第１実
施例の吸気口４ａ、　４ｂが本実施例では排気口４２ａ
　、　４２ｂとなっている。その他の構造は第１の実施
例と同様であり、このようにしても回転板９の回転によ
り熱交換コア部１に冷却空気が交互に逆転して流れ、交
番流効果が発揮される。

さらにまた、本発明は、第９図ないし第１２図に示す第
４の実施例のような構造であってもよい。

この第４の実施例では、吸気口および排気口の両方にフ
ァンおよび回転板を設けたものである。

すなわち、排気口６ａ、　Ｇｂ側には第１の実施例と同
様にファン７および回転板９を設置するとともに、吸気
口側にも他のファン５１および回転板５２を設置しであ
る。排気口の回転板９と吸気口側の回転板５２は、互い
の連動して回転されるようになっており、排気口の回転
板９の孔１０が一方のダクト２の排気口４ａを開く場合
には吸気口側の回転板５２の孔５３は他方のダクト３の
吸気口４ｂを開くように設定されている。

このような構成においては、吸気口側のファン５１およ
び排気口側のファン７の回転により各吸気口４ａ、　４
ｂに冷却空気が強制的に導入されるとともに、各排気口
６ａ、　Ｑｂから強制的に排出されるが、吸気口側の回
転板５２の孔５３が一方のダクト２の吸気口４ａを開く
時は、排気口側の回転板９の孔１０は他方のダクト３の
排気口４ｂを開くので、冷却風は第１１図に示すように
、一方のダクト２の吸気口４ａから該ダクト２の連通ロ
５ａｓ熱交換コア部１１他方のダクト３の連通口５ｂを
経て、他方のダクト３の排気口６ｂから出るように流れ
る。

また、吸気口側の回転板５２の孔５３が他方のダクト３
の吸気口４ｂを開く時は、排気口側の回転板９の孔ＩＯ
は一方のダクト２の排気口４ａを開くので、冷却風は第
１２図に示すように、他方のダクト３の吸気口４ｂから
該ダクト３の連通ロ５ｂ、熱交換コア部１、一方のダク
ト２の連通口５ａを経て、一方のダクト２の排気口６ａ
から出るように流れる。

したがって、回転板５２および９の回転により冷却風の
流れ方向が交互に逆向きに切り変えられ、熱交換コア部
１での交番流効果が発揮される。

なお、ファンは吸気口側または排気口側のいづれか一方
のみに設置し、回転板を吸気口側および排気口側の両方
に設置するようにしてもよい。

また逆に、回転板を吸気口側または排気口側のいづれか
一方のみに設置し、ファンを吸気口側および排気口側の
両方に設置するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、ファンが回転する
とこのファンは、一対のダクトのそれぞれ吸気口から冷
却空気を導入して排気口から排出し、これらダクト内に
、吸気口から排気口に向かう冷却空気の流れを発生させ
る。この時、回転板を回転させると、この回転板に形成
した孔または切欠口が上記一対のダクトのそれぞれ吸気
口もしくは排気口を交互に開くようになり、熱交換コア
部を通る冷却空気の流れの向きが交互に逆向きとなる。

したがって、熱交換コア部を通る冷却空気の交番流効果
により熱伝達率の向上が可能になる。

しかも本発明は、冷却空気の流れの方向を切り変える構
造であるから小形、軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は斜視図、第２図はその分解した斜視図、第３図お
よび第４図は異なる作動状態を示す分解した斜視図、第
５図は交番流効果についての説明図、第６図は車両に設
置した例を示す図、第７図は本発明の第２の実施例を示
す断面図、第８図は本発明の第３の実施例を示す分解し
た斜視図、第９図ないし第１２図は本発明の第４の実施
例を示し、第９図は斜視図、第１０図は平面図、第１１
図および第１２図は異なる作動状態を示す斜視図である
。 １・・・熱交換コア部、２．３・・・ダクト、４ａ、　
４ｂ。 ４１ａ　、　４１ｂ−・・吸気口、５ａ、　５ｂ一連通
口、６ａ、　ｅｂ。 ４２ａ　、　４２ｂ−排気口、７　、５１−・・ファン
、９　、５２−・・回転板、１０．５３・・・孔。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図　　　　　第４図 第６図 Ｊ 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一端に開口した吸気口から冷却空気を導入して
   他端に開口した排気口から排出する一対のダクトの途中
   に連通口を形成し、これら各ダクトのそれぞれ連通口を
   対向させてこれら連通口の間に熱交換コア部を設置し、
   上記ダクトには上記吸気口から冷却空気を導入して排気
   口から排出させるファンを設けるとともに、これら排気
   口または吸気口には、両排気口または両吸気口に跨がっ
   て回転する回転板を設置し、この回転板には上記一方の
   排気口もしくは吸気口のみを開く孔または切欠を設け、
   この回転板の回転により上記両排気口もしくは両吸気口
   を交互に開くことを特徴とする熱交換器。
2. （２）　上記ダクトの吸気口および排気口にそれぞれフ
   ァンを設け、かつこれら両吸気口および排気口に跨がっ
   てそれぞれ回転する回転板を設置し、これら回転板には
   上記一方の吸気口および排気口のみを開く孔または切欠
   を設け、これら各回転板を連動して回転させることによ
   り上記両吸気口および両排気口を交互に開くことを特徴
   とす特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。