JPH08164828A

JPH08164828A - ベンチレーテッドロータ

Info

Publication number: JPH08164828A
Application number: JP31210394A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ono; 謙二小野; Moritsune Nakada; 守恒中田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の構造よりも更に高い冷却効果を得ること
ができるベンチレーテッドロータを提供する。【構成】ベンチレーテッドロータの回転時に、その内周
面１Ａ及び外周面１Ｂ間を通じる通風孔５を通過する空
気流が旋回流Ａとなるようにする。例えば、通風孔５を
形成する複数の放熱フィン３，…，３を、ベンチレーテ
ッドロータ１の内周側から外周側に向けて捩じり、これ
により、通風孔５の内側壁面５ａに、旋回流を生成する
捩じれ構造を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車輪とともに回転し
且つブレーキパッドとの摩擦面を構成するディスクブレ
ーキのロータのうち、内周面側から外周面側に通じる通
風孔を形成して冷却効果の向上を図るベンチレーテッド
ロータに関し、特に、従来の構造よりも更に高い冷却効
果を得ることができるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】冷却効果の向上を図った従来のディスク
ブレーキのロータとしては、例えば特開平６−３３９６
１号公報に開示されたものがある。即ち、この従来のデ
ィスクブレーキのロータも、本発明に係るロータと同様
に内周面側から外周面側に通じる通風孔が形成されたベ
ンチレーテッドロータであって、具体的には、車軸方向
に離隔して左右に配設された一対の円板状摺動板の間
に、内周側から外周側に延びる複数の長隔壁及び短隔壁
を交互に配設してそれら隔壁の間に放射状の複数の通路
を形成するとともに、それら複数の通路に連通して半径
方向内方及び外方に開口する複数の入口開口及び出口開
口を備えた構成となっている。

【０００３】このような構成であれば、通路（通風孔）
を通過する冷却風の流量が増加するととももに、有効伝
熱面積が増大するから、放熱量が増大して冷却効果が向
上する、というものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のベンチレーテッドロータにあっては、冷
却効果を向上させるための方策が、冷却風の風量増加と
有効伝熱面積の増大とであったため、実際にはそれほど
高い冷却効果は期待できなかった。つまり、通常のベン
チレーテッドロータの通風孔を通過する冷却風は、その
ロータが回転することによってロータ内周側と外周側と
の間に圧力差が発生するために生じるのであり、その圧
力差によって引き起こされる冷却風の流入風速は、ロー
タの回転数と形状とによって略決まってしまう。このた
め、通風孔を通過する冷却風の風量は、その通風孔のあ
る部位の断面積とロータの回転数とにより上限値が存在
するから、結局のところ、上述したような冷却風の風量
増加と有効伝熱面積の増大とで冷却効果を向上させる方
策だけでは、冷却効果の向上が頭打ちとなってしまうの
である。

【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、さらに
冷却効果を向上させることができるベンチレーテッドロ
ータを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、内周面及び外周面間を通じ
る通風孔が形成されたベンチレーテッドロータにおい
て、ロータ回転時に前記通風孔内を内周側から外周側に
通過する空気流を、その通風孔の内壁面に沿った旋回流
とする旋回流生成手段を設けた。

【０００７】一方、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明は、平行に対向する一対の円板と、これら
円板の相対向する内面間に介在して両円板を結合する複
数の結合部材と、を備え、前記一対の円板及び前記結合
部材で囲まれた空間に内周面及び外周面間を通じる通風
孔が画成されたベンチレーテッドロータにおいて、ロー
タ回転時に前記通風孔内を内周側から外周側に通過する
空気流を、その通風孔の内壁に沿った旋回流とする旋回
流生成手段を設けた。

【０００８】また、請求項３に係る発明は、上記請求項
２に係る発明であるベンチレーテッドロータにおいて、
前記結合部材を、前記一対の円板の内周側から外周側に
延びる放熱フィンとした。そして、請求項４に係る発明
は、上記請求項３に係る発明であるベンチレーテッドロ
ータにおいて、前記放熱フィンの外周面側をロータ回転
方向後方に反らせた。

【０００９】さらに、請求項５に係る発明は、上記請求
項２に係る発明であるベンチレーテッドロータにおい
て、前記結合部材を柱状の放熱フィンとした。これら請
求項１〜請求項５に係る発明における旋回流生成手段と
しては、以下の請求項６〜請求項１４に係る発明が採用
される。即ち、請求項６に係る発明にあっては、上記請
求項１〜請求項５に係る発明であるベンチレーテッドロ
ータにおいて、前記旋回流生成手段を、前記通風孔の内
壁面の捩じれ構造とした。

【００１０】また、請求項７に係る発明は、上記請求項
１〜請求項５に係る発明であるベンチレーテッドロータ
において、前記旋回流生成手段を、前記通風孔の流入部
付近に設けられたガイドとした。そして、請求項８に係
る発明は、上記請求項１〜請求項５に係る発明であるベ
ンチレーテッドロータにおいて、前記旋回流生成手段
を、前記通風孔の流入部付近及び流出部付近のそれぞれ
に設けられたガイドとした。

【００１１】さらに、請求項９に係る発明は、上記請求
項１〜請求項５に係る発明であるベンチレーテッドロー
タにおいて、前記旋回流生成手段を、前記通風孔の内壁
面に沿ってスパイラル状に連続するように形成された突
起とした。またさらに、請求項１０に係る発明は、上記
請求項１〜請求項５に係る発明であるベンチレーテッド
ロータにおいて、前記旋回流生成手段を、一端側が前記
通風孔の内壁面に固定され且つ他端側が前記通風孔内に
位置するフィン状部材と、このフィン状部材の前記他端
側に固定された流線型物体とで構成した。

【００１２】また、請求項１１に係る発明は、上記請求
項１〜請求項５に係る発明であるベンチレーテッドロー
タにおいて、前記旋回流生成手段は、前記通風孔の内側
壁面の略中央部にその内側壁面の連続方向に長く形成さ
れた突起とした。この場合、請求項１２に係る発明は、
請求項１１に係る発明における前記長く形成された突起
の連続方向を、前記通風孔の流入部の形状に応じて傾斜
させた。

【００１３】そして、請求項１３に係る発明は、これら
請求項１１又は請求項１２に係る発明であるベンチレー
テッドロータにおいて、前記通風孔の内底壁面の略中央
部にその内底壁面の連続方向に長い突起を形成した。さ
らに、請求項１４に係る発明は、上記請求項１〜請求項
４に係る発明であるベンチレーテッドロータにおいて、
前記旋回流生成手段を、前記通風孔の内側壁面の略中央
部に開口し且つ隣り合った通風孔間を連通させる連通路
とした。

【００１４】

【作用】請求項１〜請求項５に係る発明にあっては、ロ
ータの内周面から外周面に通じる通風孔が形成されてい
るため、ロータが回転すると、その内周側と外周側とに
圧力差が生じるから、通風孔を内周側から外周側に通過
する空気流が発生する。そして、その空気流は、旋回流
生成手段によって通風孔の内壁面に沿った旋回流とな
る。すると、その壁面上の空気流の速度勾配が大きくな
り、それに伴って通風孔内壁面（伝熱面）上での温度勾
配が大きくなるから、通風孔の内壁面から空気流への熱
伝達量が増加する。

【００１５】特に、請求項３に係る発明にあっては、結
合部材が内周側から外周側に延びる放熱フィンであるた
め、それだけ伝熱面積が大きくなって通風孔の内壁面か
ら空気流への熱伝達量が増大する。また、請求項４に係
る発明にあっては、外周側が回転方向後方に反ったカー
ブ状の通風孔となるから、通風孔の空気流入部での圧力
損失が小さくなってそれだけ空気流量が増大する。

【００１６】一方、請求項６に係る発明にあっては、通
風孔の内壁面の捩じれ構造が、通風孔内の空気流を旋回
するように案内するため、旋回流が生成される。従っ
て、上記請求項１〜請求項５に係る発明の作用が発揮さ
れる。そして、捩じれ構造が形成されていると、それだ
け通風孔の内壁面の表面積が大きくなるから、伝熱面積
が拡大して通風孔の内壁面から空気流への熱伝達量が増
大する。

【００１７】また、請求項７に係る発明にあっては、通
風孔の流入部付近に設けられたガイドが、通風孔内に流
入する空気流を旋回するように案内するため、旋回流が
生成される。従って、上記請求項１〜請求項５に係る発
明の作用が発揮される。そして、請求項８に係る発明に
あっては、通風孔の流入部付近及び流出部付近に設けら
れたガイドが、通風孔内に流入し通風孔から流出する空
気流を旋回するように案内するため、旋回流が生成され
る。従って、上記請求項１〜請求項５に係る発明の作用
が発揮される。

【００１８】さらに、請求項９に係る発明にあっては、
スパイラル状に連続するように形成された突起が、通風
孔内の空気流を旋回するように案内するため、旋回流が
生成される。従って、上記請求項１〜請求項５に係る発
明の作用が発揮される。またさらに、請求項１０に係る
発明にあっては、通風孔の内壁面と、フィン状の部材に
支持された流線型物体との間の隙間を通過する空気流の
流速が増大し、渦の発生が促進されて旋回流が生成され
る。従って、上記請求項１〜請求項５に係る発明の作用
が発揮される。

【００１９】そして、請求項１１に係る発明にあって
は、通風孔の内側壁面に形成された突起によって、通風
孔内の空気流が旋回流となる。具体的には、その突起を
境として通風孔内の上下それぞれに旋回流が生成され
る。従って、上記請求項１〜請求項５に係る発明の作用
が発揮される。この場合、請求項１２に係る発明のよう
に、通風孔の流入部の形状に応じて突起の連続方向を傾
斜させると、その流入部の形状が上下対称でない場合に
も、突起を境とした通風孔内の上下それぞれに良好な旋
回流が生成される。

【００２０】また、請求項１３に係る発明であれば、通
風孔内が、その内側壁面に形成された突起と内底壁面に
形成された突起とによって四つの領域に分割され、各領
域に旋回流が生成される。ここで、通風孔が形成された
ベンチレーテッドロータが回転すると、その通風孔の内
側壁面のうち、ロータ回転方向前方を向く面は空気圧を
受けて圧力面となり、ロータ回転方向後方を向く面は逆
に負圧面となる。このため、請求項１４に係る発明のよ
うに、通風孔の内側壁面の略中央部に、隣り合った通風
孔を連通させる連通路が形成されていると、圧力面とな
る内側壁面側から負圧面となる内側壁面側へと空気が移
動するようになる。すると、その連通路を通過して空気
が供給される負圧面側での熱伝達量が増加する。また、
連通路の流入側での流速が増大するので、通風孔の略中
央部に幅方向に流れる空気流が形成され、これにより通
風孔内に旋回流が生成される。従って、上記請求項１〜
請求項５に係る発明の作用が発揮される。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１及び図２は本発明の第１実施例の構成を示
す図であって、図１（ａ）は一部分を省略したベンチレ
ーテッドロータ１の正面図、図１（ｂ）はベンチレーテ
ッドロータ１の側面図、図２は本実施例の要部を拡大し
た斜視図であり具体的には図１（ａ）をII方向から見た
図である。

【００２２】先ず、構成を説明すると、このベンチレー
テッドロータ１は、車両の車輪と一体に回転するように
車軸等の回転軸に固定されるロータであって、ディスク
ブレーキのパッドが表裏面に接触することにより摩擦力
（制動力）を発生するための円板状の部材である。即
ち、本実施例のベンチレーテッドロータ１は、平行に対
向する一対の円板２Ａ，２Ｂと、それら円板２Ａ，２Ｂ
の相対向する内面間に介在して両円板２Ａ，２Ｂを結合
する結合部材としての複数の放熱フィン３，…，３と、
を有していて、それら両円板２Ａ，２Ｂの外側を向く面
がディスクブレーキのパッドとの摩擦面となる。なお、
図１（ａ）及び図２には、構成を判り易くするために、
一方の円板２Ｂは省略している。

【００２３】また、円板２Ａ，２Ｂの中心部は、このベ
ンチレーテッドロータ１が固定される回転軸の外径より
もある程度大きく円形に抜かれており、また一方の円板
２Ａのその円形に打ち抜かれた内周部に連続して、円筒
部４が同軸に固定されている。かかる円筒部４は、この
ベンチレーテッドロータ１を回転軸に固定する際に利用
されるものであって、円筒部４には必要に応じてボルト
孔（図示せず）等が形成される。

【００２４】一方、放熱フィン３，…，３は、円板２
Ａ，２Ｂの内径側から外径側に延びる細長い部材であっ
て、円板２Ａ，２Ｂの内面に周方向全域に放射状に略等
間隔に配置されている。従って、両円板２Ａ，２Ｂに挟
まれた空間には、それら放熱フィン３，…，３に仕切ら
れてベンチレーテッドロータ１の内周面１Ａ側から外周
面１Ｂ側に放射状に延びる複数の通風孔５，…，５が形
成されている。なお、放熱フィン３，…，３は、なるべ
く翼形に近い形状とするとともに、その表面には熱伝達
効率を低下させるような剥離を抑制するための面処理を
施しておくことが望ましい。

【００２５】また、放熱フィン３，…，３は、図１
（ａ）では細長い真っ直ぐな部材に描かれているが、実
際には図２に示すように、ベンチレーテッドロータ１の
内周側から外周側に向けて捩じられていて、これによ
り、通風孔５の内側壁面５ａに、旋回流生成手段として
の捩じれ構造が形成されている。次に、本実施例の動作
を説明する。

【００２６】即ち、車軸に固定されたベンチレーテッド
ロータ１はその車軸と一体に回転するため、遠心力等の
影響により内周面１Ａ側と外周面１Ｂ側とに前者側が高
くなる方向の圧力差が生じ、これにより通風孔５内を内
周面１Ａ側から外周面１Ｂ側に通過する空気流が発生す
る。そして、その空気流が冷却風として作用し、ディス
クブレーキのパッドとの摩擦により高温状態になり易い
ベンチレーテッドロータ１の放熱が促進されるのである
が、本実施例では、通風孔５の内側壁面５ａに形成され
ている捩じれ構造によって、通風孔５内を通過する空気
流は、図２に矢印Ａで示すようにその通風孔５の内壁面
に沿った旋回流となる。

【００２７】すると、通風孔５内を通過する空気流が旋
回流とならなかった場合に比べて、格段に放熱効果が向
上するようになる。その理由を、以下に詳述する。先
ず、一般の熱伝達の理論式は、単位時間の熱伝達量を
Ｑ、温度勾配係数（物性値できまる定数）をλ、伝熱面
積をＡとすれば、下記の（１）式のように表すことがで
き、その概念は図３に示すようになる。

【００２８】Ｑ＝λＡ（∂Ｔ／∂ｙ） ……（１）なお、ｙは伝熱面からの距離であり、従って（∂Ｔ／∂
ｙ）は温度Ｔの距離ｙに応じた勾配（温度勾配）を意味
する。なお、図３中、Ｖは冷却風の風速であって、風速
Ｖの距離ｙに応じた勾配である速度勾配（∂Ｖ／∂ｙ）
は、図３に示すように温度勾配（∂Ｔ／∂ｙ）と密接な
関連にある。

【００２９】一方、ベンチレーテッドロータ１の通風孔
５は管路と見なすことができ、通常の管路内で発達した
流れは、図４のようなポアズイユ流れ（Poiseuille flo
w ）となる。この場合、管路の流入側及び流出側間の圧
力差を大きくすることができれば管路内の流量が増加
し、速度勾配及び温度勾配は図４の場合よりも大きくな
るから、図５に示すような速度分布が得られ、これによ
り熱伝達量が増大することになる。これが、従来の一般
的な考え方である。つまり、通風孔５内を通過する冷却
風の“風量”を増加させることにより、速度勾配を大き
くして熱伝達量Ｑを増大させるようにしていたのであ
る。

【００３０】しかし、図５のような分布ではなく、図６
のような速度分布となると、確かに流量は増加している
にも関わらず、伝熱面上での速度勾配は小さくなり、伝
熱面上での温度勾配が小さくなって熱伝達量は減少して
しまう。つまり、ベンチレーテッドロータ１の通風孔５
内を通過する冷却風の風量を増大させる工夫を施して
も、速度分布が図５のような状態が常時維持されればよ
いのであるが、図６のような速度分布となってしまう
と、十分な冷却効果が得られなくなってしまうのであ
る。

【００３１】これに対し、ベンチレーテッドロータ１の
通風孔５内の冷却風の速度分布が、図７に示すように管
路に近い位置で大きい速度分布となれば、流量を増加さ
せなくても、伝熱面上での速度勾配が大きくなって伝熱
面上での温度勾配が大きくなるから、熱伝達量を増大さ
せることができるのである。そして、この図７に示すよ
うな流速分布としては、通風孔５の内壁面に沿った渦巻
き状流れ、つまり旋回流が該当するのである。

【００３２】以上の説明から明らかなように、本実施例
の構成であれば、通風孔５の内壁面に捩じれ構造を形成
し、これにより通風孔５に沿った旋回流Ａが生成される
ようにしたため、伝熱面である通風孔５内壁面上での速
度勾配が大きくなり、それに伴い温度勾配も大きくなっ
て熱伝達量が増大するのである。そして、通風孔５の内
壁面から空気流への熱伝達量が増大すれば、それだけベ
ンチレーテッドロータ１の冷却効果が向上し、耐久性等
に優れたディスクブレーキのロータとすることができ
る。

【００３３】また、本実施例のように、捩じれ構造によ
り旋回流を生成する構成を採用した場合、旋回流を生成
するための新たな部材を設ける必要もないし、その捩じ
れ構造により通風孔５内壁面の表面積が拡大するから、
これにより熱伝達量が増加するという利点もある。図８
は本発明の第２実施例を示す図であって、ベンチレーテ
ッドロータ１の要部を拡大した平面図である。なお、上
記第１実施例と同様の部材，部位には同じ符号を付し、
その重複する説明は省略する。

【００３４】即ち、本実施例にあっては、通風孔５の内
壁面に捩じれ構造を形成するのではなく、各通風孔５の
流入部５Ａの若干外側にガイド７を設けていて、このガ
イド７により通風孔５内を通過する空気流を第１実施例
と同様の旋回流とするようにしている。つまり、本実施
例では、各通風孔５毎に設けられたガイド７によって旋
回流生成手段が構成されている。

【００３５】具体的には、ガイド７は、ロータ回転方向
の前方を向く内端７ａと径方向外側を向く外端７ｂとの
間が滑らかな凹曲面７ｃとなった構造を有していて、そ
の凹曲面７ｃにより決まる通風孔５への冷却風の流入方
向を、旋回流が発生するように径方向を向く直線に対し
て若干傾斜させている。また、ガイド７は、例えば上記
第１実施例で示した円筒部４の内周面等に固定される
が、複数のガイド７を個別に固定するのではなく、リン
グ状の部材の内周部に通風孔５の間隔に応じて複数のガ
イド７を固定した部材を予め製造しておき、そのリング
状の部材を円筒部４の内周面に固定するようにすれば組
立時の手間が極端に増大することが避けられる。

【００３６】本実施例のような構成であれば、通風孔５
内を流入部５Ａ側から流出部５Ｂ側に通過する空気流
が、通風孔５に流入する際にガイド７に案内されて旋回
流となるため、上記第１実施例と同様の作用効果が得ら
れるのである。そして、本実施例にあっては、ガイド７
により旋回流を発生させる構成であり、上記第１実施例
のように通風孔５の内側壁面５ａに捩じれ構造を形成す
る必要がないため、従来のベンチレーテッドロータ１に
も大幅な設計変更をすることなく適用できるという利点
がある。なお、ガイド７の配設位置は、流入部５Ａの近
傍であればよく、例えば通風孔５の内側に固定するよう
にしてもよい。

【００３７】また、特に図示はしないが、通風孔５の流
出部５Ｂ側の近傍（例えば、若干外側又は若干内側）
に、ガイド７によって生成された旋回流の流出をスムー
ズに案内するような別のガイドを設けるようにすれば、
生成される旋回流が強められるから、伝熱面である通風
孔５内壁面上での速度勾配がさらに大きくなり、それに
伴い温度勾配も大きくなって熱伝達量がさらに増大する
という作用効果が得られる。

【００３８】図９は本発明の第３実施例を示す図であっ
て、ベンチレーテッドロータ１の要部を拡大した斜視図
であり、上記第１実施例の図２と同様に図１（ａ）に示
すようなベンチレーテッドロータ１をII方向から見た図
である。なお、上記第１実施例と同様の部材，部位には
同じ符号を付し、その重複する説明は省略する。即ち、
本実施例にあっては、上記第１実施例のように通風孔５
の内壁面に捩じれ構造を形成するのではなく、また上記
第２実施例のようにガイド７を設けるのではなく、流入
部５Ａ及び流出部５Ｂの近傍であってベンチレーテッド
ロータ１の厚さ方向（図９上下方向）の略中央部にそれ
ぞれ形成されたガイドとしての突起８，…，８により旋
回流を生成するようにしている。つまり、本実施例で
は、突起８，…，８によって旋回流生成手段が構成され
ている。

【００３９】具体的には、各突起８は、ベンチレーテッ
ドロータ１の厚さ方向の中央がロータ水平方向（ロータ
回転方向に沿った方向）を向いて尖っており、その尖端
から厚さ方向の上下両端側は曲線を描いて低くなる山形
の突起である。このような構成であると、ロータ回転時
に通風孔５に流入する空気流は、流入部５Ａ側の厚さ方
向中央部左右に設けられて内側を向く一対の突起８（図
９には一方のみ示される。）によって上下に二分され、
これによって図９Ｂ，Ｃのような上下一対の旋回流が生
成される。また、その生成された旋回流は、流出部５Ｂ
側の厚さ方向中央部左右に設けられて内側を向く一対の
突起８によって強めれるという作用もある。

【００４０】よって、本実施例の構成であっても、通風
孔５を通過する空気流が旋回流となるため、上記第１実
施例と同様の作用効果が得られるのである。図１０
（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４実施例を示す図であっ
て、同（ａ）はベンチレーテッドロータ１の要部を拡大
した平面図であり、同（ｂ）は要部拡大した斜視図であ
る。なお、上記第１実施例と同様の部材，部位には同じ
符号を付し、その重複する説明は省略する。

【００４１】即ち、本実施例にあっては、通風孔５の内
壁面（つまり円板２Ａ，２Ｂ及び放熱フィン３の通風孔
５を形成する面）に沿って、スパイラル状に連続する連
続するように突起９を形成し、これにより通風孔５内に
旋回流を生成するようにしている。つまり、本実施例で
は、そのスパイラル状に連続する突起９によって旋回流
生成手段が構成されている。なお、この実施例では、図
１０（ｂ）に拡大図示するように、突起９は、平行に連
続した一対の突起９ａ，９ｂにより構成されていて、各
突起９ａ，９ｂは断面台形状となっている。

【００４２】このような構成であれば、ロータ回転時に
通風孔５の流入部５Ａから流入した空気流は、突起９に
よって方向付けられてスパイラル状の軌道を描くように
なるから、その空気流が旋回流となって上記第１実施例
と同様の作用効果が得られるのである。図１１（ａ）及
び（ｂ）は本発明の第５実施例を示す図であって、同
（ａ）はベンチレーテッドロータ１の要部を拡大した平
面図であり、同（ｂ）は同（ａ）をXI方向から見た図で
ある。なお、上記第１実施例と同様の部材，部位には同
じ符号を付し、その重複する説明は省略する。

【００４３】即ち、本実施例では、通風孔５の流出部５
Ｂ近傍の両内側壁面５ａ及び上下両内底面５ｂの中央部
に一端が固定され且つ他端側が通風孔５の中心部に位置
する複数のフィン状部材１０と、それらフィン状部材１
０の他端側に固定されて通風孔５の長手方向を向く流線
型物体１１と、を有していて、それらフィン状部材１０
及び流線型物体１１により、通風孔５内に旋回流を生成
するようにしている。つまり、本実施例では、それらフ
ィン状部材１０及び流線型物体１１によって旋回流生成
手段が構成されている。

【００４４】このような構成であれば、ロータ回転時に
通風孔５内を通過する空気流は、図１１（ｂ）に示され
るフィン状部材１０，…，１０によって区切られた四つ
の領域を通過する際に流速が大きくなり、それら領域に
おいて渦が生成され、それによって通風孔５内を通過す
る空気流が旋回流となるから、上記第１実施例と同様の
作用効果が得られるのである。なお、この場合、支持フ
ィン１０，…，１０を渦が強くなるように捩じれば、旋
回流を強くすることができる。

【００４５】また、本実施例の構成であれば、フィン状
部材１０も伝熱面積が大きくなるから、それだけ熱伝達
量が増加するという効果もある。図１２（ａ）及び
（ｂ）は本発明の第６実施例を示す図であって、同
（ａ）はベンチレーテッドロータ１の平面図であり、同
（ｂ）は要部を拡大した斜視図である。なお、上記第１
実施例と同様の部材，部位には同じ符号を付し、その重
複する説明は省略する。

【００４６】即ち、本実施例では、円板２Ａの内径側か
ら外径側に延びる各放熱フィン３，…，３を、その外径
側端部が内径側端部よりもロータ回転方向後方に位置す
るように反らせたものであって、これにより各通風孔５
を、流出部５Ｂが流入部５Ａよりもロータ回転方向後方
に位置するカーブ状としている。そして、図１２（ｂ）
に拡大図示されるように、各放熱フィン３，…，３を捩
じることにより、各通風孔５の内側壁面５ａに旋回流生
成手段としての捩じれ構造を形成している。

【００４７】このような構成であれば、通風孔５がカー
ブ状となっているため、その流入部５Ａでの圧力損失の
小さい空気流を生成することができるから、通風孔５を
通過する空気の流量を増大でき、これにより冷却効果を
向上させることができるし、その空気流は内側壁面５ａ
の捩じれによって旋回流となるから、上記第１実施例と
同様の作用により冷却効果を向上させることができる。
つまり、空気流量の増大による冷却効果の向上と、温度
勾配の増大による冷却効果の向上との両方によって、よ
り大きな冷却効果の向上が得られるのである。なお、本
実施例のように通風孔５をカーブ状とした場合、内側壁
面５ａに捩じれ構造を設けずに、例えば上記第２〜５実
施例における旋回流生成手段を採用して旋回流を生成す
るようにしても、上記第１実施例と同様の作用効果は得
られる。

【００４８】図１３及び図１４は本発明の第６実施例を
示す図であって、図１３は放熱フィン３の斜視図であ
り、図１４（１），（２）は実施例の作用効果を説明す
るための図である。なお、上記第１実施例と同様の部
材，部位には同じ符号を付し、その重複する説明は省略
する。即ち、本実施例にあっては、ベンチレーテッドロ
ータ１の内周面１Ａ側から外周面１Ｂ側に延びる放熱フ
ィン３には、通風孔５の内側壁面５ａとなる側面を含む
周面全体に渡り連続する長い突起１５が形成されるとと
もに、放熱フィン３の両円板２Ａ，２Ｂとの結合部分と
突起１５との間が滑らかな凹曲面となって、放熱フィン
３の周面全体に上下二段の溝１６Ａ，１６Ｂが形成され
ていて、それら滑らかな凹曲面からなる溝１６Ａ，１６
Ｂを形成する突起１５によって、旋回流生成手段が構成
される。

【００４９】このような構成であると、ロータ回転時に
通風孔５を内周面１Ａ側から外周面１Ｂ側に通過する空
気流が、ロータ回転方向前方を向く突起１５によって上
下に分けられ、その分けられた空気流が溝１６Ａ，１６
Ｂの内面に沿って円板２Ａ，２Ｂ側に巻き込まれるよう
になるため、それら溝１６Ａ及び１６Ｂに沿った旋回流
が生成される。すると、溝１６Ａ，１６Ｂに沿った温度
分布をシミュレーションにより求めた結果である図１４
（１）及び（２）に示すように、内周面１Ａ側から外周
面１Ｂ側にかけて溝１６Ａ，１６Ｂの圧力面（放熱フィ
ン３のロータ回転方向前方を向く面）側の壁面近くの温
度勾配が大きくなるとともに、負圧面（放熱フィン３の
ロータ回転方向後方を向く面）側にも圧力面側に生じる
旋回流の誘起作用によって旋回流が生成されてやはり壁
面近くの温度勾配が大きくなるから、上記第１実施例と
同様に、剥離域の熱伝達量が向上するという作用効果を
得ることができる。なお、図１４（２）の（ａ）〜
（ｈ）は、図１４（１）の（ａ）〜（ｈ）位置における
温度分布を、圧力面（図１４（２）の（ａ）〜（ｈ）の
左側）及び負圧面（図１４（２）の（ａ）〜（ｈ）の右
側）一緒に表したものである。

【００５０】また、本実施例の構成であれば、突起１５
を形成した分、通風孔５内壁面の表面積が拡大するか
ら、これにより熱伝達量が増加するという利点もある。
図１５及び図１６は本発明の第７実施例を示す図であっ
て、図１５はベンチレーテッドロータ１の部分平面図で
あり、図１６は通風孔５の断面形状を示すためのベンチ
レーテッドロータ１の断面図である。なお、上記各実施
例と同様の部材，部位には同じ符号を付し、その重複す
る説明は省略する。

【００５１】即ち、本実施例の構造は上記第６実施例と
略同様であり、異なるのは、通風孔５の内底壁面５ｂを
構成する円板２Ａ，２Ｂのそれぞれの部位に、その通風
孔５の略中央部に位置し且つその内底壁面の連続方向で
ある径方向に長い突起１７を形成している点である。具
体的には、突起１７は、突起１５と同様に通風孔５の中
心部分を向く鋭角な突起であるとともに、溝１６Ａ，１
６Ｂに滑らかに連続するようになっている。

【００５２】このような構成であると、上記第５実施例
で説明した突起１５によって生成される旋回流が、突起
１７によって強められる傾向となるため、各通風孔５に
は図１６に示すような強い四つの旋回流Ｄ₁〜Ｄ₄が生
成されるようになり、さらに通風孔５内壁面近傍での温
度勾配が大きくなって熱伝達量が向上する。そして、突
起１７を設けたため、通風孔５内壁面の表面積がさらに
拡大して熱伝達量が増加するという利点もある。

【００５３】また、突起１５に旋回流を生成する構成
は、図１７に示すように、放熱フィン３を、その外端側
が内端側よりもロータ回転方向後方に位置するように反
らせた構造に適用することも可能である。或いは図１８
に示すように結合部材としての柱状の放熱フィン２０に
対しても適用可能であり、これらによっても同様の作用
効果が得られるし、柱状の放熱フィン２０を多数設けれ
ば、伝熱面積の拡大による冷却効果の向上も得られると
いう利点がある。

【００５４】さらには、通風孔５の流入部５Ａの形状を
表した図１９に示されるように、放熱フィン３と円板２
Ａとの接合部分の曲率半径Ｒ₁と、放熱フィン３と円板
２Ｂとの接合部分の曲率半径Ｒ₂とが等しくない場合の
ように、流入部５Ａの形状が上下対称でないような通風
孔５にあっては、その曲率半径Ｒ₁及びＲ₂の差により
上下一対の旋回流の大きさに差が生じるため、突起１５
は、図２０に示すように、内周面１Ａ側から外周面１Ｂ
側にかけて傾斜させることが望ましい。具体的には、突
起１５の内周面１Ａ側端部を放熱フィン３と円板２Ａ，
２Ｂとの接合部分の曲率半径の小さい方に近づけ、そこ
から外周面１Ｂ側に近づくにつれ突起１５が放熱フィン
３と円板２Ａ，２Ｂとの接合部分の曲率半径の大きい方
に近づくように傾斜させればよい。

【００５５】図２１及び図２２は本発明の第８実施例を
示す図であって、図２１はベンチレーテッドロータ１の
要部を拡大した斜視図であり、図２２は放熱フィン３を
挟んで隣り合った通風孔５の断面形状を示す断面図であ
る。なお、上記各実施例と同様の部材，部位には同じ符
号を付し、その重複する説明は省略する。即ち、本実施
例では、ベンチレーテッドロータ１の内周面１Ａ側から
外周面１Ｂ側に延びる放熱フィン３の中央部に、隣り合
った二つの通風孔５を連通させる径方向に長い長孔から
なる連通路２１を設けていて、これにより旋回流Ｅ，Ｆ
を発生させるようにしている。つまり、本実施例では、
連通路２１によって旋回流生成手段が構成されている。

【００５６】具体的には、ベンチレーテッドロータ１の
回転時には、放熱フィン３の両面に形成される通風孔５
の内側壁面５ａのうち、ロータ回転方向前方を向く側は
圧力面となりロータ回転方向後方を向く面は負圧面とな
るため、連通路２１を介して圧力面側から負圧面側に向
けて空気が移動するようになり、その空気の移動が通風
孔５の中央部をロータ回転方向後方に向かう空気流Ｇと
なる。すると、ロータ回転時にベンチレーテッドロータ
１の内周面１Ａ側から外周面１Ｂ側に通過する空気流
が、空気流Ｇによって捩じられて旋回流Ｅ，Ｆとなるの
である。従って、上記第１実施例と同様の作用効果が得
られるのである。また、本実施例にあっては、空気流Ｇ
が放熱フィン３に形成された連通路２１を高速で通過す
るため、これによりさらに熱伝達量が増加されるという
利点もある。

【００５７】さらには、図２３のように複数の連通路２
１を形成するようにすれば、強度的に不利になることも
回避できるし、放熱面積が増大して熱伝達量が増加する
という利点もある。そして、本実施例のように連通路２
１を設けた構成においても、図１２に示すように放熱フ
ィン３を反らせて通風孔５をカーブ状にしてもよく、そ
の場合には上記第５実施例と同様の作用効果も得られ
る。

【００５８】なお、上記各実施例では、主として内周面
１Ａ側から外周面１Ｂ側に延びる放熱フィン３を有する
ベンチレーテッドロータ１に本発明を適用した場合につ
いて説明したが、図１８に示したような柱状の放熱フィ
ン２０に上記第１〜５実施例のような旋回流生成手段を
形成するようにしても同様の作用効果を得ることができ
るし、柱状の放熱フィンとすれば、伝熱面積の拡大によ
る冷却効果の向上も得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
５に係る発明によれば、ロータ回転時に通風孔を内周側
から外周側に通過する空気流が旋回流となるから、通風
孔の内壁面から空気流への熱伝達量を増加させることが
でき、ベンチレーテッドロータの冷却効果を大幅に向上
させることができるという効果がある。

【００６０】特に、請求項３に係る発明にあっては、伝
熱面積の大きな放熱フィンを用いているため、熱伝達量
をより増大してベンチレーテッドロータの冷却効果を大
幅に向上させることができるという効果がある。また、
請求項４に係る発明にあっては、通風孔の空気流入部で
の圧力損失が小さくなるから、空気流量が増大し、それ
による冷却効果の向上も得られるという効果がある。

【００６１】そして、請求項６〜請求項１４に係る発明
によれば、上記請求項１〜請求項５に係る発明の効果を
得るための旋回流を確実に生成できるという効果があ
る。特に、請求項６に係る発明にあっては、新たな部材
を設けなくても旋回流を生成することができるし、捩じ
れ構造によって伝熱面積が拡大して通風孔の内壁面から
空気流への熱伝達量が増大するから、さらに冷却効果が
向上するという効果もある。

【００６２】また、請求項７又は請求項８に係る発明で
あれば、従来のベンチレーテッドロータに対しても適用
が容易である。そして、請求項１１〜請求項１４に係る
発明にあっては、伝熱面積が増大して冷却効果が向上す
るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す図であ
る。

【図２】図１の構成をII方向から見た斜視図である。

【図３】温度勾配，速度勾配の説明図である。

【図４】管路内の流れの状態を示す図である。

【図５】流量が増加した場合の管路内の流れの状態を示
す図である。

【図６】中央部の流速が増加した場合の管路内の流れの
状態を示す図である。

【図７】熱伝達にとって理想的な流れの状態を示す図で
ある。

【図８】第２実施例の要部を拡大した平面図である。

【図９】第３実施例の要部を拡大した斜視図である。

【図１０】第４実施例を示す図である。

【図１１】第５実施例を示す図である。

【図１２】第６実施例を示す図である。

【図１３】第７実施例の要部を拡大した斜視図である。

【図１４】第７実施例の作用を説明するための図であ
る。

【図１５】第８実施例の要部を拡大した平面図である。

【図１６】第８実施例の作用を説明するための通風孔の
断面図である。

【図１７】第８実施例において通風孔をカーブ状にした
場合の斜視図である。

【図１８】第８実施例において放熱フィンを柱状にした
場合の斜視図である。

【図１９】通風孔の流入部の形状を示す図である。

【図２０】第８実施例において突起の連続方向を傾斜さ
せた場合の斜視図である。

【図２１】第９実施例の要部を拡大した斜視図である。

【図２２】第９実施例の作用を説明するための断面図で
ある。

【図２３】第９実施例において連通路を複数にした場合
の斜視図である。

【符号の説明】

１ベンチレーテッドロータ１Ａ内周面１Ｂ外周面２Ａ，２Ｂ円板３放熱フィン（結合部材）５通風孔５Ａ流入部５Ｂ流出部５ａ内側壁面５ｂ内底壁面７ガイド８突起（ガイド）９突起１０フィン状部材１１流線型物体１５，１７突起１６Ａ，１６Ｂ溝２０放熱フィン（結合部材，柱状の放熱フ
ィン）２１連通路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ₁〜Ｄ₄，Ｅ，Ｆ旋回流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面及び外周面間を通じる通風孔が形
成されたベンチレーテッドロータにおいて、ロータ回転
時に前記通風孔内を内周側から外周側に通過する空気流
を、その通風孔の内壁面に沿った旋回流とする旋回流生
成手段を設けたことを特徴とするベンチレーテッドロー
タ。
【請求項２】平行に対向する一対の円板と、これら円
板の相対向する内面間に介在して両円板を結合する複数
の結合部材と、を備え、前記一対の円板及び前記結合部
材で囲まれた空間に内周面及び外周面間を通じる通風孔
が画成されたベンチレーテッドロータにおいて、ロータ
回転時に前記通風孔内を内周側から外周側に通過する空
気流を、その通風孔の内壁に沿った旋回流とする旋回流
生成手段を設けたことを特徴とするベンチレーテッドロ
ータ。
【請求項３】前記結合部材は前記一対の円板の内周側
から外周側に延びる放熱フィンである請求項２記載のベ
ンチレーテッドロータ。
【請求項４】前記放熱フィンの外周面側をロータ回転
方向後方に反らせた請求項３記載のベンチレーテッドロ
ータ。
【請求項５】前記結合部材は柱状の放熱フィンである
請求項２記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項６】前記旋回流生成手段は、前記通風孔の内
壁面の捩じれ構造である請求項１乃至請求項５のいずれ
かに記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項７】前記旋回流生成手段は、前記通風孔の流
入部付近に設けられたガイドである請求項１乃至請求項
５のいずれかに記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項８】前記旋回流生成手段は、前記通風孔の流
入部付近及び流出部付近のそれぞれに設けられたガイド
である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のベンチ
レーテッドロータ。
【請求項９】前記旋回流生成手段は、前記通風孔の内
壁面に沿ってスパイラル状に連続するように形成された
突起である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のベ
ンチレーテッドロータ。
【請求項１０】前記旋回流生成手段は、一端側が前記
通風孔の内壁面に固定され且つ他端側が前記通風孔内に
位置するフィン状部材と、このフィン状部材の前記他端
側に固定された流線型物体とで構成される請求項１乃至
請求項５のいずれかに記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項１１】前記旋回流生成手段は、前記通風孔の
内側壁面の略中央部にその内側壁面の連続方向に長く形
成された突起である請求項１乃至請求項５のいずれかに
記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項１２】前記長く形成された突起の連続方向
を、前記通風孔の流入部の形状に応じて傾斜させた請求
項１１記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項１３】前記通風孔の内底壁面の略中央部にそ
の内底壁面の連続方向に長い突起を形成した請求項１１
又は請求項１２記載のベンチレーテッドロータ。
【請求項１４】前記旋回流生成手段は、前記通風孔の
内側壁面の略中央部に開口し且つ隣り合った通風孔間を
連通させる連通路である請求項１乃至請求項４のいずれ
かに記載のベンチレーテッドロータ。