(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転軸の先端に設けられたその回転面が当該回転軸に垂直である回転円盤と、当該回転円盤に対して当該電動機とは反対側の位置に設けられた冷却用円板で当該回転円盤の円盤面に面平行的に近接する円板面からなる冷却用円板と、
を有する回転円盤型冷却装置であって、
上記冷却用円板の円板面の中心部分に、上記回転円盤の円盤面と上記冷却用円板の円板面の間に形成される蒸発空隙部分に外部から冷媒液を注入するための冷媒液注入パイプを接続設置し、
上記冷却用円板の上記回転円盤とは対向しない面に複数枚の冷却伝導板を設け、
当該の複数枚の冷却伝導板同士の間の空間が、当該冷却伝導板によって冷却される冷却用流体としての気体もしくは液体の通路となる空間となるものとし、
この冷却用の空間の全体を覆うように冷却部カバーを設け、当該冷却部カバーには、冷却用流体注入口および冷却用流体排出口を設け、
上記蒸発空隙部分は面平行的な狭隘な空隙からなる空間として形成されることで、上記の冷媒液注入パイプを経て注入された冷媒液が上記蒸発空隙部分の中心部分から外周部分に向けて通過する間に上記電動機の回転に伴う上記回転円盤の回転によりキャビテーション（気泡）が発生し蒸気化するように構成されてなることを特徴とする回転円盤型冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本願発明は、「高速回転する円盤面に冷媒液を接触させることによりこの冷媒液を蒸発させ周辺から蒸発熱を奪うことによって冷却効果を得る冷却装置」に係る発明である。
【背景技術】
【０００２】  従来の冷却装置においては、冷媒として高価なアンモニアやフロンを使い、冷却装置としての構造機器としては圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器が必要でありかつこれらの機器間において冷媒を循環させるための接続パイプ等を配備する必要があった。
このため、製造コストのみならず運転や保守点検にも費用がかかり、かつ、装置全体の部品数も多く体積も大きくなる難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】  特許出願人が「特許庁のホームページの『Ｊ−ＰｌａｔＰａｔ』」において「冷却装置および冷却方法が本願発明に近似もしくは類似すると考えられる先願事案」を詳細に検索してみたところ、該当する事案は存在しなかった。
【非特許文献】
【０００４】  また、特許出願人が「冷却装置および冷却方法が本願発明に近似もしくは類似すると考えられる冷却装置および冷却方法に関連する非特許文献」をインターネット検索によって探してみたが適当な参考文献は見つからなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  「従来の冷却装置が持っていた上記の『背景技術』において述べた難点を解消し製造コストおよび運転コストが低く構成機器数の少ない冷却装置を得ること」を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本願発明は、
（１）
１、回転軸２の先端に「その回転面が回転軸２に垂直である回転円盤１」を固着させた電動機３を設ける。
２、「当該の回転円盤１における電動機３と逆な位置」に「当該の回転円盤１の円盤面に面平行的に近接する円板面からなる冷却用円板４」を設ける。
３、ただし、冷却用円板４は以下のイ〜ハの構造と構成からなるものとする。
イ、「冷却用円板４の円板の中心部分」に「回転円盤１の円盤面と冷却用円板４の円板面の間の蒸発空隙部分５に外部から冷媒液を注入するための冷媒液注入パイプ７」を接続設置する。
ロ、冷却用円板４において「回転円盤１の反対側の円板部分」に複数枚の冷却伝導板６を設ける。
ハ、「当該の複数枚の冷却伝導板６の間の空間」は「冷却伝導板６によって冷却される冷却用の流体すなわち気体もしくは液体の通路となる空間」であり、この冷却用の空間を外形的に密閉しその全体を覆う冷却部カバー１２の一方の部分にこの通路の入り口部分としての冷却用流体注入口８および他方の部分にこの通路の出口部分としての冷却用流体排出口９を設ける。
４、「回転円盤１の円盤面と冷却用円板４の円板面の間の面平行的空間すなわち蒸発空隙部分５」は「当該の蒸発空隙部分５を中心部分から外周部分に向けて通過する冷媒液において電動機３の回転に伴う回転円盤１の回転によりキャビテーション（気泡）が発生しうる面平行的な狭い空隙からなる空間」とする。
（２）
「以上の（１）における１〜４の構造と構成からなることを特徴とする回転円盤型冷却装置」であり、この回転円盤型冷却装置をもって課題を解決するための手段とする。
【発明の効果】
【０００７】  本願発明においては、
１、圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器・接続パイプ類といった構造的な複雑さと製造費用的・保守点検費用的に高コストである部品・付属機器等は不必要であり、低価格である冷却装置を得られる効果と利便性がある。
２、冷媒は水であり、アンモニアやフロンのような高額かつ環境的・健康的に問題のある液体類を使用する必要がないことで運転経費の節減が可能であり、廃棄処分に際しても環境問題を引き起こすことのない効果と利便性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１、『図１』は、回転円盤型冷却装置における回転軸２の軸方向を通過する上下方向の断面図である。ただし、回転円盤１・回転軸２・電動機３は側面図である。
【図２】２、『図２』は、回転円盤１の円盤面に面平行で冷却用流体注入口８および冷却用流体排出口９を通過する上下方向の断面図である。
【図３】３、『図３』は、蒸発空隙部分５を拡大表示した模式図であり、回転円盤型冷却装置における「冷媒液の移動に伴って生じる冷媒液の様態変化（相転移）の様相」としての  イ、「冷媒液注入パイプ７内および蒸発空隙部分５の中心部において液体であった冷媒液が蒸発空隙部分５の外周部分へ移動する途中の冷媒蒸発面２２において蒸発して蒸発冷媒２３となり、ロ、この蒸気となった蒸発冷媒２３とその集合気体としての冷媒蒸気２４が回転円盤１の外周部分としての冷媒凝縮面２５に進出して凝縮することによって液体としての凝縮冷媒液２６すなわち元の冷媒液に戻る様態変化（相転移）の様相。を順次に図示した模式図である。ただし、周辺部材の大小比率は考慮しないものとする。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】  「本願発明における冷却装置としての規模および冷却効果の発生の具体的様相に係る実施例の一例」としては、以下の１〜６のとおりである。【００１０】１、各部分の大きさについては、以下のイ〜ニのとおりとする。
イ、回転円盤１の直径は５０ｃｍとする。
ロ、「蒸発空隙部分５」すなわち「冷却用円板４と回転円盤１の間の空隙部分」の間隔は２ｍｍとする。
ハ、「冷媒液注入パイプ７の内径」は１ｃｍとする。
ニ、以上の部品以外の部品における各部分の大きさについては、以上の部品の大きさに対応する適宜の大きさとする。
２、冷媒液は「常温の水すなわち２０度Ｃの水」とし「装置内外の気圧は１気圧」とする。
３、「装置の運転の様相と冷媒の相転移の様相」については、以下のイ〜ホのとおりである。
イ、電動機３すなわち回転円盤１を高速回転させる。
ロ、冷媒液注入パイプ７に「冷媒液としての水」を定量的連続的に注入し続ける。
ハ、水は冷却用円板４の中心部分から蒸発空隙部分５の外周部分に向かって広がって行くが、回転円盤１が高速回転しているために「回転面に接触している部分の水」は低圧となり回転中心からの半径ａｃｍの冷媒蒸発面２２すなわち飽和蒸気圧面において蒸発気化し蒸発冷媒２３となり、その集合気体としての冷媒蒸気２４となる。
ニ、この冷媒蒸発面２２から外周部分にかけての蒸発空隙部分５の空間においては回転円盤１が高速回転しているためにその蒸気圧は飽和蒸気圧以下であり続け、もって冷媒蒸気２４は冷媒凝縮面２５に至るまでその蒸気の状態を保ち続けることとなる。
ホ、「回転円盤１の外端部に達した冷媒蒸気２４」は回転円盤１の反対側部分（図１の右側部分）の気圧が１気圧であるために、この位置すなわち冷媒凝縮面２５において一気に凝縮して元の冷媒液すなわち水滴となって円盤部カバー１３内の空間に飛散し下方に落下して冷媒液排出口１０から円盤部カバー１３の外部に排出される。
４、「以上の３のイ〜ホにおける冷媒の相転移の様相」に対応しての「冷却効果の発生の様相」については、以下のイ〜ハのとおりである。
イ、冷媒液注入パイプ７内の冷媒液としての水の温度は２０度Ｃである。
ロ、この水が回転円盤１と冷却用円板４の間の狭い隙間としての蒸発空隙部分５に侵入したのちは高速回転する回転円盤１の円盤面との接触速度は外周部分に至るにつれて大となるから、ついには冷媒蒸発面２２に到達することによって蒸発気化しその周辺部材としての回転円盤１および冷却用円板４から蒸発熱を奪うこととなる。
ハ、「ロの現象により冷却された冷却用円板４の冷熱」は冷却伝導板６に伝達され冷却伝導板６を冷やすこととなる。
５、「冷却用流体注入口８から注入された冷却用流体としての気体もしくは液体」は複数枚の冷却伝導板６の隙間を通って冷却用流体排出口９から排出されるが、この通過過程において冷却伝導板６により冷却されることによって目的の冷温からなる流体すなわち冷温の気体もしくは液体が得られることで本装置の目的が達せられることとなる。
６、ただし、冷却効果の大小すなわち本冷却装置における効率性は、
イ、高速回転する回転円盤１の回転速度および蒸発空隙部分５の狭さによって決定される冷媒蒸発面２２の位置によって決定され、
ロ、回転円盤１の回転速度が大となり蒸発空隙部分５の間隔が狭くなるほどに冷媒蒸発面２２は円盤中心部分に近づき、冷却効果は大となるものである。
【実施例２】
【００１１】  冷媒液としての水は零度Ｃ以下では「氷結する特質」を有することから、冷媒蒸発面２２付近において氷結が発生し装置の運転に支障が生じることを防止するためにも本装置は零度Ｃ以下の温度を発生させる装置としては扱わないものとし、「冷却用流体としての気体もしくは液体の温度を常温から最低温度が零度Ｃ程度にまで下げる装置」として使用するものとする。
【実施例３】
【００１２】１、「冷媒凝縮面２５において蒸気から液体としての水に相転移した凝縮冷媒液２６」は凝縮熱を得て高温化しているので回転円盤１および円盤部カバー１３を加熱することとなり、冷却装置としての冷却効率を低下させることとなる恐れがある。
この事態を防止するためにも、
イ、「回転円盤１における冷却用円板４の逆側の面」に「適宜の厚さの円盤断熱材１４」を貼り付けて凝縮冷媒液２６の熱が回転円盤１および蒸発空隙部分５およびまた冷却用円板４に伝わらないようにするとよい。
ロ、冷却部カバー１２と円盤部カバー１３の間に外周断熱材１１を設置するとよい。
２、また、冷媒凝縮面２５においては冷媒蒸気２４が極短時間に凝縮冷媒液２６に凝縮液化することによって壊食現象（エロージョン）が発生し回転円盤１および円盤部カバー１３の表面部分を破壊する恐れがある。
この事態を防止するためにも、
イ、当該の部材部分に「クロームメッキ等からなる強化金属部材」等を設置するかもしくは壊食損傷を前提としての「定期的に交換する消耗部材」等を設置するとよい。
【実施例４】
【００１３】  「注入される冷媒水の時間当たりの量」が一定である場合、「原動機３の回転数を一定のまま運転し続ける」と冷媒蒸発面２２の位置が固定されてしまいその直近の冷却伝導板６のみが冷却されてしまうこととなり「冷却通路内における広範な冷却効果」が得られなくなる恐れがある。
この事態と状況を防止するためには、「原動機３の回転数を増大させる」ことによって冷媒蒸発面２２を蒸発空隙部分５の中心部に移動させ、逆に減少させることによって冷媒蒸発面２２を蒸発空隙部分５の外周部に移動させ、この「原動機３の回転数の増減の定時的な反復とこれに伴う中心部から外周部にかけての異なる位置の冷却伝導板６に対する冷却移動」を繰り返すことによってすべての冷却伝導板６を均等に冷却させるとよい。【００１４】  「原動機３の回転数が一定」である場合、「冷媒水を定量的連続的に注入し続ける」と冷媒蒸発面２２の位置が固定されてしまいその直近の冷却伝導板６のみが冷却されてしまうこととなり「冷却通路内における広範な冷却効果」が得られなくなる恐れがある。
この事態と状況を防止するためには、「注入される冷媒水の時間当たりの量」を増大させることによって冷媒蒸発面２２を蒸発空隙部分５の外周部に移動させ、逆に減少させることによって冷媒蒸発面２２を蒸発空隙部分５の中心部に移動させ、この「冷媒水注入量の時間当たりの増減の定時的な反復とこれに伴う中心部から外周部にかけての異なる位置の冷却伝導板６に対する冷却移動」を繰り返すことによってすべての冷却伝導板６を均等に冷却させるとよい。【００１５】  「蒸発空隙部分５の間隔が一定」である場合、「冷媒水を定量的連続的に注入し続ける」と冷媒蒸発面２２の位置が固定されてしまいその直近の冷却伝導板６のみが冷却されてしまうこととなり「冷却通路内における広範な冷却効果」が得られなくなる恐れがある。
この事態と状況を防止するためには、「蒸発空隙部分５の間隔」を増大させることによって冷媒蒸発面２２を蒸発空隙部分５の外周部に移動させ、逆に減少させることによって冷媒蒸発面２２を蒸発空隙部分５の中心部に移動させ、この「蒸発空隙部分５の間隔の増減の定時的な反復とこれに伴う中心部から外周部にかけての異なる位置の冷却伝導板６に対する冷却移動」を繰り返すことによってすべての冷却伝導板６を均等に冷却させるとよい。
【実施例５】
【００１６】  実施例１においては冷媒を「水」としているために「通常は安価であるこの冷媒水」を使い捨てにしても運転コストを著しく上げることとはならないが、もとより、冷媒液排出口１０から排出されるこの冷媒水を回収して循環的に再使用してもよい。
なお、冷媒液は水以外のアンモニアやフロンであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１７】  本願発明は、「発明の効果」において述べたような効果と利便性があるためにその産業上の利用可能性は極めて大である。
【符号の説明】
【００１８】  １は、回転円盤。２は、回転軸。３は、電動機。４は、冷却用円板。５は、蒸発空隙部分。６は、冷却伝導板。７は、冷媒液注入パイプ。８は、冷却用流体注入口。９は、冷却用流体排出口。１０は、冷媒液排出口。１１は、外周断熱材。１２は、冷却部カバー。１３は、円盤部カバー。１４は、円盤断熱材。２１は、冷媒液。２２は、冷媒蒸発面。２３は、蒸発冷媒。２４は、冷媒蒸気。２５は、冷媒凝縮面。２６は、凝縮冷媒液。
【要約】
【課題】「高速回転する回転円盤１の盤面に冷媒液を接触させることによりこれを蒸発させ周辺部材から蒸発熱を奪うことによって冷却効果を発生させる冷却装置」を得る。
【解決手段】「高速回転する回転円盤１とその円盤面に面平行的に近接する円板面からなる冷却用円板４の間の狭隘なる蒸発空隙部分５」に冷媒液を注入し、高速回転する回転円盤１の盤面に接触するこの冷媒液を気化させることによってその周辺部材から気化熱を奪い、もってこの冷却用円板４とこれに接続する冷却伝導板６を冷却し、この冷却された冷却伝導板６の間の空間において冷却目的の流体を通過させることによって冷却された流体としての気体もしくは液体を得る。
【選択図】図１【図１】
0006818387.tif 000002
【図２】
0006818387.tif 000003
【図３】
0006818387.tif 000004