JP2004128013A - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004128013A JP2004128013A JP2002286504A JP2002286504A JP2004128013A JP 2004128013 A JP2004128013 A JP 2004128013A JP 2002286504 A JP2002286504 A JP 2002286504A JP 2002286504 A JP2002286504 A JP 2002286504A JP 2004128013 A JP2004128013 A JP 2004128013A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- medium
- path
- heat exchanger
- moving
- moving means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換機、特に低い風量でより大きな熱量の熱交換ができる熱交換機に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明は、種々の熱交換機に応用できるが一例として電子部品の冷却について述べる。
パソコンのCPU、レーザ発光ダイオード、パワートランジスター等の電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、その使用によってある程度の発熱が避け難く、近年、発熱量が高くなり、その冷却が重要な技術課題となっている。
【0003】
上述した電気・電子機器は通常筐体内に収容され、筐体の空気取り入れ口から取り入れた冷たい空気を、上述した電気・電子機器の間を通過させて、昇温した空気を筐体の空気排出口から排出して、筐体内を冷却している。
【0004】
例えば、特開2001−57492号公報に、発熱素子を収納する筐体の冷却装置および方法が開示されている。即ち、図4に示すように、筐体121には、外気取り入れ口129が設けられ、筐体の外気取り入れ口と対向する側に、排気用ファン122が設けられ、排気用ファンの近傍に放熱フィンを備えたヒートシンク126が配置されている。筐体内部には、発熱素子128が設けられ、発熱素子の熱がヒートパイプ127によってヒートシンクに移動される。
【0005】
排気用ファンが稼動することによって、外気取り入れ口から取り入れられた外気が筐体内を通過し、排気用ファンの近傍に配置されたヒートシンクに当って、放熱フィンを冷却する。このようにして、発熱素子をヒートシンクに移動し、ヒートシンクを冷却する。
特開2001−57492号公報には、更に、外気取り入れ口の近傍に放熱フィンを備えたヒートシンクを配置し、発熱素子の熱をヒートパイプによって、ヒートシンクの位置に移動し、最も冷たい外気を放熱フィンに吹き付け、昇温した空気を、筐体の外気取り入れ口と対向する側に設けられた排気口からファンによって筐体外に排出して、発熱素子を冷却する冷却装置が開示されている。
【0006】
図5は、上述した従来の冷却装置の冷却原理を説明する図である。図5(a)は、くし型ヒートシンクを示す図である。図5(b)は、筐体内の冷却状態を示す図である。図5(b)に示すように、例えば、くし型ヒートシンク101の放熱フィン102間を、入口103から取り入れられた外気が出口104に向かって移動して、放熱フィンを冷却する。
上述した従来の冷却装置によると、発熱素子の発熱量が大きくなると、空気取り入れ口から取り入れ、排気口から排出される空気の量が多くなる。即ち、出きるだけ多くの外気を放熱フィンに吹き付けて、発熱素子の熱を放出する。それに伴って、排気用ファンの騒音が増大するという懸念がある。
【0007】
【特許文献1】特開2001−57492号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、より大きい熱量の熱交換を行う場合には、風量を増大させる手法が必要であり、それにともなって、騒音が増大する。従って、上述した冷却装置は、静寂を要求されるような静かな環境においては使用することが出来ないと言う問題点がある。
従って、この発明の目的は、低い風量で、より大きい熱量の熱交換ができる熱交換機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、熱交換機に、その内部全体にわたって媒体を還流させる第1の経路と、第1の経路と接続して、媒体を局部的に還流させる第2の経路とを備えると、低い風量で、より大きい熱量の熱交換が可能になることが判明した。即ち、従来の冷却装置においては、空気取り入れ口から取り入れられた空気は、熱交換機内を1度だけ通過(即ち、ワンパス)するだけで排出口から排出されていた。
【0010】
従って、一定排気量当たりの熱交換の効率が悪く、あまり昇温していない空気が排出口から排出されている状態であった。熱交換の効率を高めるためには、筐体内に取り入れられた外気を所定の位置で局部的に還流させた後、筐体内全体に還流させることによって、風量を低下させ、より大きい熱の熱交換ができることが判明した。
【0011】
この発明は、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の熱交換機の第1の態様は、媒体を移動させて熱交換をする熱交換器であって、媒体を移動させる第1の経路と、前記第1の経路と接続して、媒体を局部的に移動させる第2の経路とを備えた熱交換機である。
【0012】
この発明の熱交換機の第2の態様は、前記媒体を移動させる1個の媒体移動手段を備え、前記媒体移動手段が前記第2の経路内に前記媒体を還流させ、且つ、前記第1の経路内で前記媒体を移動させる、熱交換機である。
【0013】
この発明の熱交換機の第3の態様は、前記媒体を移動させる2個以上の媒体移動手段を備え、前記第2の経路内に前記媒体を移動させる媒体移動手段と、前記第1の経路内で前記媒体を移動させる媒体移動手段とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっている、熱交換機である。
【0014】
この発明の熱交換機の第4の態様は、前記第1経路内を移動する媒体の少なくとも一部を前記第2経路内に取入れて、前記第2経路内を還流させ、前記第2経路内を還流させた前記媒体を、前記第1経路内において移動させる、熱交換機である。
【0015】
この発明の熱交換機の第5の態様は、前記第2経路内の前記媒体の流量が前記第1経路内の前記媒体の流量よりも多い、熱交換機である。
【0016】
この発明の熱交換機の第6の態様は、前記第2の経路に沿って遮蔽板が備えられている、熱交換機である。
【0017】
この発明の熱交換機の第7の態様は、前記熱交換器がヒートシンクからなっている、熱交換機である。
【0018】
この発明の熱交換機の第8の態様は、前記熱交換機がエアコンからなっている、熱交換機である。
【0019】
この発明の熱交換機の第9の態様は、前記熱交換機が冷蔵庫からなっている、熱交換機である。
【0020】
【発明の実施の形態】
この発明の熱交換機を図面を参照しながら詳細に説明する。
この発明の熱交換機の1つの態様は、媒体を移動させて熱交換をする熱交換器であって、媒体を移動させる第1の経路と、第1の経路と接続して、媒体を局部的に移動させる第2の経路とを備えた熱交換機である。即ち、媒体を筐体内を通過させて熱交換するに際して、媒体の主要な一部を局部的に還流させる第2の経路を設けて、第2経路内の温度を所定の温度に高め、または、低めて、第1の経路に移動させる。即ち、媒体を低い風量で移動させ、効率的に熱交換を行う。
【0021】
この発明の熱交換機においては、媒体を移動させる1個の媒体移動手段を備え、媒体移動手段が第2の経路内で媒体を移動させ、且つ、第1の経路内で媒体を移動させる。更に、媒体を移動させる2個以上の媒体移動手段を備え、第2の経路内で媒体を移動させる媒体移動手段と、第1の経路内で媒体を移動させる媒体移動手段とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっていてもよい。
【0022】
図1は、この発明の熱交換機の1つの態様を説明する図である。図1に示すように、この発明の熱交換機1は、その内部全体にわたって媒体を移動させる第1の経路2と、第1の経路と接続して、媒体を局部的に還流させる第2の経路3とを備え、更に、媒体を移動させる2個の媒体移動手段を備え、第2の経路3内で媒体を移動させる媒体移動手段4と、第1の経路2内で媒体を移動させる媒体移動手段5とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっている。
【0023】
この態様の熱交換機においては、例えば外気を、媒体移動手段5によって、矢印6に示すように熱交換機内に取り込み、その主要な一部が矢印8に示すように第2経路内に取り込まれ、残りが第1経路内を移動する。第2経路内に取り込まれた外気は、媒体移動手段4によって、第2経路内を還流した後、矢印9に示すように媒体移動手段5によって、熱交換機外に排出される。
【0024】
この発明の熱交換機においては、従来の熱交換機のように外気を媒体移動手段によって熱交換機内に取り入れ、熱交換機内で移動させて、熱交換機外に排出するのではなく、熱交換機内に取り入れた外気の主要な一部を局部的に還流させる第2経路内に取り込み、第2経路内で還流させて、昇温した外気(媒体)を第1経路に排出して移動させる。従って、熱交換機内に取り込まれる外気の風量が少なくてよい。その結果、所定の冷却効果を満たしつつ、静音化が可能になる。
【0025】
即ち、外気を媒体移動手段によって熱交換機内に取り入れ、熱交換機内で移動させて、熱交換機外に排出する所謂ワンパス方式の従来の熱交換機においては、例えば、25℃の外気を熱交換機内に取り入れ、発熱部品の位置する場所における温度は、40℃程度に設定されているので、40℃程度に昇温し、昇温した40℃程度の空気が熱交換機外に排出される。この場合には、発熱部品の位置する場所における温度を40℃程度に抑えるために多量の外気を取り入れ、排出する。従って、風量が極めて多く、騒音が大きくなる。更に、40℃程度に抑えるので、必要以上の冷却を行っており、所謂過冷却の状態であり、冷却効率が劣っている。
【0026】
しかしながら、この発明の熱交換機においては、例えば、局部の昇温を60℃程度に設定し、25℃の外気を熱交換機内に取り入れ、取り入れた外気の主要な一部を第2経路内において局部的に還流させて60℃の温度に昇温し、60℃に昇温した空気を第1経路を通って熱交換機外に排出する。従って、少ない風量を効率よく使用して冷却を行うので、静音化が可能になる。しかも、局部の昇温が60℃程度であるので、過度に冷却することなく、冷却効率に優れている。
【0027】
上述したように、この発明の熱交換機においては、第1経路内を移動する媒体(外気)の少なくとも一部を第2経路内に取入れて、第2経路内で還流させ、第2経路内で還流させた媒体を、第1経路内において移動させる。上述した第2経路内の媒体の流量が第1経路内の媒体の流量よりも多いと、より効率的に熱交換をすることができる。
【0028】
第1経路は、筐体全体を流れるように形成され、第2経路は、筐体内の所定領域を所定の材料で区分して形成してもよい。区分する材料は、熱伝導性に優れた材料を使用すると好ましい。更に、第2経路が全体としてヒートシンクからなっていてもよい。例えば、空気を取り入れる空気取入れ口および空気を排出する空気排出口を備えた、閉空間を形成し、その内部に放熱フィン付ヒートシンクを備えてもよい。この場合には、空気取入れ口から取り入れられた空気が放熱フィンの間を還流して、所定の温度まで昇温後、空気排出口から第1経路に排出されて、昇温した空気が第1経路を移動し、筐体外に排出される。
【0029】
図1に示した態様の熱交換機においては、第2の経路内で媒体を還流させる媒体移動手段と、第1の経路内に媒体を移動させる媒体移動手段とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっているけれども、1つの媒体移動手段によって、第1の経路内で媒体を移動させ、第2の経路内で媒体を還流させてもよい。媒体移動手段として、例えば、ファンを使用することができる。1つの媒体移動手段によって、第1の経路内に媒体を移動させ、第2の経路内で媒体を還流させる場合には、例えば、取り入れられた外気の約8割が第2経路内に取り入れられ、残りの2割が第1経路を移動するように設定してもよい。即ち、取り入れられた外気の約8割が第2経路内に取り入れられて第2経路内を還流して、所定の温度に昇温し、残りの2割が第1経路をそのまま移動する。
【0030】
図1に示す態様は、上述した他に、例えば、クーラとしても、使用することができる。この場合には、室内に配置した熱交換機において、空気を還流させる経路を有しているので、室内側を低風速にしても十分に熱交換させることができる。そのため、騒音を下げるだけでなく、冷房、暖房とも強い風による不快感を感じることがなく、十分な冷房能力または暖房能力を発揮することができる。更に、この技術は室外機としても用いることができる。
【0031】
図2は、この発明の熱交換機の他の1つの態様を説明する図である。図2に示すように、この発明の熱交換機10は、その内部全体にわたって媒体を移動させる第1の経路12と、第1の経路と接続して、媒体を局部的に移動させる第2の経路13とを備え、更に、媒体を移動させる2個の媒体移動手段を備え、第2の経路13内で媒体を移動させる媒体移動手段14と、第1の経路12内で媒体を移動させる媒体移動手段15とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっている。
【0032】
この態様の熱交換機においては、例えば筐体内の空気の主要な一部が矢印19に示すように第2経路内に取り込まれ、残りが第1経路内を移動する。第2経路内に取り込まれた空気は、媒体移動手段14によって、第2経路内を還流した後、矢印12に示すように媒体移動手段15によって、第2経路外に排出される。
【0033】
この発明の熱交換機においては、従来の熱交換機のように空気を媒体移動手段によって熱交換機内で移動させるのではなく、熱交換機内の空気の主要な一部を局部的に移動させる第2経路内に取り込み、第2経路内で還流させて、温度が低下した空気を第1経路に排出して移動させる。従って、熱交換機内を移動する空気の風量が少なくてよい。その結果、所定の冷却効果を満たしつつ、静音化が可能になる。
【0034】
即ち、空気を媒体移動手段によって熱交換機内で移動させる所謂ワンパス方式の従来の熱交換機においては、例えば、熱交換機内の温度を所定の温度に低下させるためには、風量を高める必要があり、従って、風速が高くなり、騒音が大きくなる。更に、全体をワンパス方式で移動させるだけであるので、冷却効率が低下する。しかしながら、この発明の熱交換機においては、例えば、空気の主要な一部を第2経路内において局部的に移動させるので、局部の温度低下が可能になる。従って、第2経路内において局部的に温度の低下した空気を、第1経路に移動させることができるので、少ない風量を効率よく使用して冷却を行うので、静音化が可能になる。しかも、局部の温度低下が効率的に行なわれるので、冷却効率に優れている。
【0035】
図2に示す態様の熱交換機は、冷蔵庫として利用することができる。冷蔵庫は庫内の圧損が高いという特徴があり、図2に示す態様の熱交換機を用いることによって、低風速にすることができ、十分な冷却能力を保ったまま庫内の風速を低下させることができる。
図2に示した態様の熱交換機においても、第2の経路内で媒体を移動させる媒体移動手段と、第1の経路内で媒体を移動させる媒体移動手段とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっているけれども、1つの媒体移動手段によって、第1の経路内で媒体を移動させ、第2の経路内で媒体を移動させてもよい。媒体移動手段として、例えば、ファンを使用することができる。
【0036】
1つの媒体移動手段によって、第1の経路内で媒体を移動させ、第2の経路内で媒体を還流させる場合には、例えば、空気の約8割が第2経路内に取り入れられ、残りの2割が第1経路を移動するように設定してもよい。即ち、所定の温度の空気の約8割が第2経路内に取り入れられて第2経路内を還流して、所定の温度に低下し、残りの2割が第1経路をそのまま移動する。
第1経路は、筐体全体を流れるように形成され、第2経路は、筐体内の所定領域を所定の材料で区分して形成してもよい。区分する材料は、熱伝導性に優れた材料を使用すると好ましい。
【0037】
図3は、この発明の熱交換機の他の1つの態様を説明する図である。図3に示すように、この発明の熱交換機30は、その内部全体にわたって媒体を移動させる第1の経路32と、第1の経路と接続して、媒体を局部的に移動させる第2の経路33とを備え、更に、媒体を移動させる2個の媒体移動手段を備え、第2の経路33内で媒体を移動させる媒体移動手段34と、第1の経路32内で媒体を移動させる媒体移動手段35とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっている。
【0038】
この態様の熱交換機においては、例えば外気を、媒体移動手段35によって、矢印36に示すように熱交換機内に取り込み、その主要な一部が矢印38に示すように第2経路33内に取り込まれ、残りが第1経路32内を移動する。第2経路33内に取り込まれた外気は、媒体移動手段34によって、第2経路33内を還流した後、矢印39に示すように媒体移動手段35によって、熱交換機外に排出される。
【0039】
この態様の熱交換機においては、従来の熱交換機のように外気を媒体移動手段によって熱交換機内に取り入れ、所謂ワンパス方式で、熱交換機内で移動させて、熱交換機外に排出するのではなく、熱交換機内に取り入れた外気の主要な一部を局部的に移動させる第2経路内に取り込み、第2経路内で還流させて、昇温した外気(媒体)を第1経路に排出して移動させる。従って、熱交換機内に取り込まれる外気の風量が少なくてよい。その結果、所定の冷却効果を満たしつつ、静音化が可能になる。
【0040】
即ち、外気を媒体移動手段によって熱交換機内に取り入れ、熱交換機内で移動させて、熱交換機外に排出する所謂ワンパス方式の従来の熱交換機においては、例えば、25℃の外気を熱交換機内に取り入れ、発熱部品の位置する場所における温度は、40℃程度に設定されているので、40℃程度に昇温し、昇温した40℃程度の空気が熱交換機外に排出される。この場合には、発熱部品の位置する場所における温度を40℃程度に抑えるために多量の外気を取り入れ、排出する。従って、風量が極めて多く、騒音が大きくなる。更に、40℃程度に抑えるので、必要以上の冷却を行っており、所謂過冷却の状態であり、冷却効率が劣っている。
【0041】
しかしながら、この発明の熱交換機においては、例えば、局部の昇温を60℃程度に設定し、25℃の外気を熱交換機内に取り入れ、取り入れた外気の主要な一部を第2経路内において局部的に還流させて60℃の温度に昇温し、60℃に昇温した空気を第1経路を通って熱交換機外に排出する。従って、少ない風量を効率よく使用して冷却を行うので、静音化が可能になる。しかも、局部の昇温が60℃程度であるので、過度に冷却することなく、冷却効率に優れている。
【0042】
上述したように、この発明の熱交換機においては、第1経路内を移動する媒体(外気)の少なくとも一部を第2経路内に取入れて、第2経路内を還流させ、第2経路内を還流させた媒体を、第1経路内において移動させる。上述した第2経路内の媒体の流量が第1経路内の媒体の流量よりも多いと、より効率的に熱交換をすることができる。
【0043】
第1経路は、筐体全体を流れるように形成され、第2経路は、筐体内の所定領域を所定の材料で区分して形成してもよい。区分する材料は、熱伝導性に優れた材料を使用すると好ましい。更に、図3に示すように、第1経路と直交する方向に第2経路を設けてもよい。更に、第2経路が全体としてヒートシンクからなっていてもよい。例えば、空気を取り入れる空気取入れ口および空気を排出する空気排出口を備えた、閉空間を形成し、その内部に放熱フィン付ヒートシンクを備えてもよい。この場合には、空気取入れ口から取り入れられた空気が放熱フィンの間を還流して、所定の温度まで昇温後、空気排出口から第1経路に排出されて、昇温した空気が第1経路を移動し、筐体外に排出される。
【0044】
図3に示した態様の熱交換機においては、第2の経路内で媒体を移動させる媒体移動手段と、第1の経路内で媒体を移動させる媒体移動手段とがそれぞれ別の媒体移動手段からなっているけれども、1つの媒体移動手段によって、第1の経路内で媒体を移動させ、第2の経路内で媒体を移動させてもよい。媒体移動手段として、例えば、ファンを使用することができる。1つの媒体移動手段によって、第1の経路内で媒体を移動させ、第2の経路内で媒体を移動させる場合には、例えば、取り入れられた外気の約8割が第2経路内に取り入れられ、残りの2割が第1経路を移動するように設定してもよい。即ち、取り入れられた外気の約8割が第2経路内に取り入れられて第2経路内を還流して、所定の温度に昇温し、残りの2割が第1経路をそのまま移動する。
【0045】
図1に示す態様は、例えば、電子機器用筐体として使用することができる。この発明の熱交換機によると、従来と同じ冷却能力で、風速を従来の1/3に減少させることができ、騒音を38dBから26dBへ下げて静音化することができた。なお、媒体移動手段としてのファンは、シャフト、または、ベルトなどの機構部品を介して外部のモータによって駆動してもよい。
上述したこの発明の熱交換機は、上述したように、第1経路内を移動する媒体の少なくとも一部を第2経路内に取入れて、第2経路内を還流させ、第2経路内を還流させた媒体を、第1経路内において移動させるものであり、パソコンだけでなく、プリンター、プロジェクター、サーバー、PDPテレビ、複写機、家庭用ゲーム機、工業用コンピュータ、医療用コンピュータ、クリーンルーム用循環機、産業用熱交換機などの分野に幅広く用いることができる。
【0046】
【発明の効果】
この発明によると、取り入れた媒体を所謂ワンパス方式で筐体内を移動させるのではなく、その内部全体にわたって媒体を移動させる第1の経路と、第1の経路と接続して、媒体を局部的に移動させる第2の経路とを備えているので、媒体を低速度で移動させて効率的に熱交換を行うので、従来の発想とは異なり、低い風量で、より大きい熱量の熱交換ができる熱交換機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の熱交換機の1つの態様を説明する図である。
【図2】図2は、この発明の熱交換機の他の1つの態様を説明する図である。
【図3】図3は、この発明の熱交換機の他の1つの態様を説明する図である。
【図4】図4は、従来の発熱素子を収納する筐体の冷却装置を示す図である。
【図5】図5は、上述した従来の冷却装置の冷却原理を説明する図である。
【符号の説明】
1.熱交換機
2.第1経路
3.第2経路
4.媒体移動手段
5.媒体移動手段
6.媒体の流れ
7.媒体の流れ
8.媒体の流れ
9.媒体の流れ
10.熱交換機
12.第1経路
13.第2経路
14.媒体移動手段
15.媒体移動手段
17.媒体の流れ
19.媒体の流れ
30.熱交換機
32.第1経路
33.第2経路
34.媒体移動手段
35.媒体移動手段
36.媒体の流れ
37.媒体の流れ
38.媒体の流れ
39.媒体の流れ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger capable of exchanging a large amount of heat with a low air flow.
[0002]
[Prior art]
Although the present invention can be applied to various heat exchangers, cooling of electronic components will be described as an example.
Electronic components such as semiconductor elements mounted on electric and electronic devices such as personal computer CPUs, laser light emitting diodes, and power transistors are inevitable to generate a certain amount of heat due to their use. It is an important technical issue.
[0003]
The above-mentioned electric / electronic device is usually housed in a housing, and cool air taken in from the air intake of the housing is passed between the above-mentioned electric / electronic devices, and the heated air is exhausted from the housing. It is discharged from the outlet to cool the inside of the housing.
[0004]
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2001-57492 discloses a device and a method for cooling a housing for housing a heating element. That is, as shown in FIG. 4, the
[0005]
When the exhaust fan is operated, the outside air taken in from the outside air intake passes through the inside of the housing, and hits a heat sink arranged near the exhaust fan to cool the radiation fins. Thus, the heating element is moved to the heat sink, and the heat sink is cooled.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-57492 further discloses that a heat sink provided with a radiating fin is arranged near an outside air intake, heat of a heating element is moved to a position of the heat sink by a heat pipe, and the coolest outside air is transferred to the radiating fin. A cooling device that cools a heat generating element by discharging air that has been blown to the outside of the housing and exhausting the heated air to the outside of the housing by a fan from an exhaust port provided on the side of the housing that faces the outside air intake port.
[0006]
FIG. 5 is a diagram illustrating the cooling principle of the above-described conventional cooling device. FIG. 5A is a diagram illustrating a comb heat sink. FIG. 5B is a diagram illustrating a cooling state in the housing. As shown in FIG. 5B, for example, the outside air taken in from the
According to the above-described conventional cooling device, when the amount of heat generated by the heating element increases, the amount of air taken in from the air intake and discharged from the exhaust port increases. That is, as much outside air as possible is blown to the radiating fins, and the heat of the heating elements is released. Accordingly, there is a concern that noise of the exhaust fan increases.
[0007]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-57492
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when heat exchange with a larger amount of heat is performed, a method of increasing the amount of air is required, and accordingly, noise increases. Therefore, there is a problem that the above-described cooling device cannot be used in a quiet environment where silence is required.
Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of exchanging heat with a large amount of heat at a low air flow.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventor has diligently studied to solve the above-mentioned conventional problems. As a result, if the heat exchanger is provided with a first path for circulating the medium over the entire inside thereof and a second path connected to the first path to locally circulate the medium, a low air flow rate can be obtained. It has been found that a larger heat exchange is possible. That is, in the conventional cooling device, the air taken in from the air inlet is discharged from the outlet only by passing through the heat exchanger once (that is, one pass).
[0010]
Therefore, the efficiency of heat exchange per fixed displacement is poor, and the air whose temperature has not risen so much is discharged from the discharge port. In order to increase the efficiency of heat exchange, the outside air taken into the housing is locally recirculated at a predetermined position and then recirculated to the entire inside of the housing, thereby reducing the air volume and thereby exchanging a larger heat exchange. It turns out that you can.
[0011]
The present invention has been made based on the above research results, and a first aspect of the heat exchanger of the present invention is a heat exchanger that performs heat exchange by moving a medium, in which the medium is moved. A heat exchanger including a first path and a second path connected to the first path to locally move a medium.
[0012]
A second aspect of the heat exchanger of the present invention includes one medium moving means for moving the medium, wherein the medium moving means recirculates the medium in the second path, and A heat exchanger for moving the medium in a path.
[0013]
A third aspect of the heat exchanger according to the present invention includes two or more medium moving means for moving the medium, a medium moving means for moving the medium in the second path, and a medium moving means for moving the medium in the second path. Wherein the medium moving means for moving the medium comprises different medium moving means.
[0014]
According to a fourth aspect of the heat exchanger of the present invention, at least a part of the medium moving in the first path is taken in the second path, and the medium is refluxed in the second path. A heat exchanger for moving the refluxed medium in the first path.
[0015]
A fifth aspect of the heat exchanger according to the present invention is the heat exchanger, wherein a flow rate of the medium in the second path is larger than a flow rate of the medium in the first path.
[0016]
A sixth aspect of the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger provided with a shielding plate along the second path.
[0017]
A seventh aspect of the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger, wherein the heat exchanger comprises a heat sink.
[0018]
An eighth aspect of the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger, wherein the heat exchanger comprises an air conditioner.
[0019]
A ninth aspect of the heat exchanger of the present invention is a heat exchanger, wherein the heat exchanger comprises a refrigerator.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The heat exchanger of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
One aspect of the heat exchanger of the present invention is a heat exchanger that performs heat exchange by moving a medium, the medium including a first path that moves the medium, and a medium that is connected to the first path to locally transfer the medium. And a second path for moving the heat exchanger. That is, when the medium is passed through the housing and heat exchange is performed, a second path for locally returning a main part of the medium is provided, and the temperature in the second path is increased to a predetermined temperature, or Lower and move to the first path. That is, the medium is moved at a low air flow, and heat exchange is performed efficiently.
[0021]
The heat exchanger according to the present invention includes one medium moving means for moving the medium, and the medium moving means moves the medium in the second path and moves the medium in the first path. The apparatus further comprises two or more medium moving means for moving the medium, wherein the medium moving means for moving the medium in the second path and the medium moving means for moving the medium in the first path are different mediums. It may consist of transportation means.
[0022]
FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of the heat exchanger of the present invention. As shown in FIG. 1, a
[0023]
In the heat exchanger of this embodiment, for example, outside air is taken into the heat exchanger as shown by the
[0024]
In the heat exchanger of the present invention, the outside air is taken into the heat exchanger by the medium moving means and moved inside the heat exchanger, and is not taken out of the heat exchanger as in the conventional heat exchanger, but is taken into the heat exchanger. A major part of the outside air is taken into a second path for locally returning the air, and is returned in the second path to discharge the heated outside air (medium) to the first path for movement. Therefore, the amount of outside air taken into the heat exchanger may be small. As a result, noise can be reduced while satisfying a predetermined cooling effect.
[0025]
That is, in a so-called one-pass type conventional heat exchanger in which outside air is taken into the heat exchanger by the medium moving means, moved inside the heat exchanger, and discharged outside the heat exchanger, for example, 25 ° C. outside air is introduced into the heat exchanger. Since the temperature at the place where the heat-generating components are located is set at about 40 ° C., the temperature is raised to about 40 ° C., and the heated air at about 40 ° C. is discharged out of the heat exchanger. In this case, a large amount of outside air is taken in and discharged in order to keep the temperature at the place where the heat-generating component is located at about 40 ° C. Therefore, the air volume is extremely large, and the noise increases. Furthermore, since the temperature is suppressed to about 40 ° C., cooling is performed more than necessary, which is a so-called supercooling state, and the cooling efficiency is poor.
[0026]
However, in the heat exchanger of the present invention, for example, the local temperature rise is set to about 60 ° C., the outside air at 25 ° C. is taken into the heat exchanger, and a major part of the taken outside air is locally used in the second path. Then, the air is heated to a temperature of 60 ° C., and the air heated to a temperature of 60 ° C. is discharged out of the heat exchanger through the first path. Therefore, since cooling is performed using a small amount of air efficiently, noise can be reduced. Moreover, since the local temperature rise is about 60 ° C., the cooling efficiency is excellent without excessive cooling.
[0027]
As described above, in the heat exchanger of the present invention, at least a part of the medium (outside air) moving in the first path is taken in the second path, refluxed in the second path, and returned in the second path. The refluxed medium is moved in the first path. When the flow rate of the medium in the second path is higher than the flow rate of the medium in the first path, heat can be exchanged more efficiently.
[0028]
The first path may be formed so as to flow through the entire housing, and the second path may be formed by dividing a predetermined region in the housing with a predetermined material. It is preferable to use a material having excellent thermal conductivity as the material to be divided. Further, the second path may be composed entirely of a heat sink. For example, a closed space having an air inlet for taking in air and an air outlet for discharging air may be formed, and a heat sink with a radiating fin may be provided therein. In this case, the air taken in from the air intake recirculates between the radiating fins, and after the temperature rises to a predetermined temperature, is discharged from the air outlet to the first path, and the heated air is discharged to the first path. It moves along the route and is discharged out of the housing.
[0029]
In the heat exchanger of the embodiment shown in FIG. 1, the medium moving means for circulating the medium in the second path and the medium moving means for moving the medium in the first path are respectively different medium moving means. However, the medium may be moved in the first path and the medium may be returned in the second path by one medium moving means. As the medium moving means, for example, a fan can be used. When the medium is moved in the first path by one medium moving means and the medium is recirculated in the second path, for example, about 80% of the outside air taken in is taken in the second path. , The remaining 20% may move along the first route. That is, about 80% of the taken-in outside air is taken into the second path and recirculates in the second path, rises to a predetermined temperature, and the remaining 20% moves on the first path as it is.
[0030]
The embodiment shown in FIG. 1 can be used as, for example, a cooler in addition to the above. In this case, since the heat exchanger disposed in the room has a path for circulating the air, the heat can be sufficiently exchanged even when the indoor side has a low wind speed. Therefore, not only can noise be reduced, but also cooling and heating do not feel uncomfortable due to strong wind, and sufficient cooling or heating capacity can be exhibited. Further, this technique can be used as an outdoor unit.
[0031]
FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment of the heat exchanger of the present invention. As shown in FIG. 2, the
[0032]
In the heat exchanger of this aspect, for example, a major part of the air in the housing is taken into the second path as shown by an
[0033]
In the heat exchanger of the present invention, the second path for locally moving a major part of the air in the heat exchanger, instead of moving the air in the heat exchanger by the medium moving means as in the conventional heat exchanger. And the air is refluxed in the second path, and the cooled air is discharged and moved to the first path. Therefore, the amount of air flowing through the heat exchanger may be small. As a result, noise can be reduced while satisfying a predetermined cooling effect.
[0034]
That is, in the so-called one-pass type conventional heat exchanger in which air is moved in the heat exchanger by the medium moving means, for example, in order to reduce the temperature in the heat exchanger to a predetermined temperature, it is necessary to increase the air volume, Therefore, the wind speed increases and noise increases. Further, the cooling efficiency is reduced because the whole is only moved by the one-pass method. However, in the heat exchanger of the present invention, for example, a major part of the air is locally moved in the second path, so that the temperature of the local part can be lowered. Therefore, the air having a locally reduced temperature in the second path can be moved to the first path, so that the cooling is performed using a small amount of air efficiently, so that the noise can be reduced. In addition, since the local temperature is efficiently reduced, the cooling efficiency is excellent.
[0035]
The heat exchanger of the embodiment shown in FIG. 2 can be used as a refrigerator. Refrigerators are characterized by high pressure loss inside the refrigerator. By using the heat exchanger of the embodiment shown in FIG. 2, it is possible to reduce the wind speed, and reduce the wind speed inside the refrigerator while maintaining sufficient cooling capacity. Can be.
Also in the heat exchanger of the embodiment shown in FIG. 2, the medium moving means for moving the medium in the second path and the medium moving means for moving the medium in the first path are respectively different medium moving means. However, one medium moving means may move the medium in the first path and move the medium in the second path. As the medium moving means, for example, a fan can be used.
[0036]
When the medium is moved in the first path and the medium is returned in the second path by one medium moving means, for example, about 80% of the air is taken into the second path, and the remaining 20% may be set to move on the first route. That is, about 80% of the air at the predetermined temperature is taken into the second path and recirculates in the second path, lowers to the predetermined temperature, and the remaining 20% moves on the first path as it is.
The first path may be formed so as to flow through the entire housing, and the second path may be formed by dividing a predetermined region in the housing with a predetermined material. It is preferable to use a material having excellent thermal conductivity as the material to be divided.
[0037]
FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment of the heat exchanger of the present invention. As shown in FIG. 3, the
[0038]
In the heat exchanger of this embodiment, for example, outside air is taken into the heat exchanger as shown by the
[0039]
In the heat exchanger of this embodiment, the outside air is taken into the heat exchanger by the medium moving means as in a conventional heat exchanger, and is moved in the heat exchanger by a so-called one-pass method, instead of being discharged to the outside of the heat exchanger. A major part of the outside air taken into the heat exchanger is taken into a second path for locally moving, and refluxed in the second path, and the heated outside air (medium) is discharged and moved to the first path. Let it. Therefore, the amount of outside air taken into the heat exchanger may be small. As a result, noise can be reduced while satisfying a predetermined cooling effect.
[0040]
That is, in a so-called one-pass type conventional heat exchanger in which outside air is taken into the heat exchanger by the medium moving means, moved inside the heat exchanger, and discharged outside the heat exchanger, for example, 25 ° C. outside air is introduced into the heat exchanger. Since the temperature at the place where the heat-generating components are located is set at about 40 ° C., the temperature is raised to about 40 ° C., and the heated air at about 40 ° C. is discharged out of the heat exchanger. In this case, a large amount of outside air is taken in and discharged in order to keep the temperature at the place where the heat-generating component is located at about 40 ° C. Therefore, the air volume is extremely large, and the noise increases. Furthermore, since the temperature is suppressed to about 40 ° C., cooling is performed more than necessary, which is a so-called supercooling state, and the cooling efficiency is poor.
[0041]
However, in the heat exchanger of the present invention, for example, the local temperature rise is set to about 60 ° C., the outside air at 25 ° C. is taken into the heat exchanger, and a major part of the taken outside air is locally used in the second path. Then, the air is heated to a temperature of 60 ° C., and the air heated to a temperature of 60 ° C. is discharged out of the heat exchanger through the first path. Therefore, since cooling is performed using a small amount of air efficiently, noise can be reduced. Moreover, since the local temperature rise is about 60 ° C., the cooling efficiency is excellent without excessive cooling.
[0042]
As described above, in the heat exchanger of the present invention, at least a part of the medium (outside air) moving in the first path is taken in the second path, and the medium is refluxed in the second path. The refluxed medium is moved in the first path. When the flow rate of the medium in the second path is higher than the flow rate of the medium in the first path, heat can be exchanged more efficiently.
[0043]
The first path may be formed so as to flow through the entire housing, and the second path may be formed by dividing a predetermined region in the housing with a predetermined material. It is preferable to use a material having excellent thermal conductivity as the material to be divided. Further, as shown in FIG. 3, a second path may be provided in a direction orthogonal to the first path. Further, the second path may be composed entirely of a heat sink. For example, a closed space having an air inlet for taking in air and an air outlet for discharging air may be formed, and a heat sink with a radiating fin may be provided therein. In this case, the air taken in from the air intake recirculates between the radiating fins, and after the temperature rises to a predetermined temperature, is discharged from the air outlet to the first path, and the heated air is discharged to the first path. It moves along the route and is discharged out of the housing.
[0044]
In the heat exchanger of the embodiment shown in FIG. 3, the medium moving means for moving the medium in the second path and the medium moving means for moving the medium in the first path are respectively different medium moving means. However, one medium moving means may move the medium in the first path and move the medium in the second path. As the medium moving means, for example, a fan can be used. When the medium is moved in the first path and the medium is moved in the second path by one medium moving means, for example, about 80% of the taken in outside air is taken in the second path. , The remaining 20% may move along the first route. That is, about 80% of the taken-in outside air is taken into the second path and recirculates in the second path, rises to a predetermined temperature, and the remaining 20% moves on the first path as it is.
[0045]
The embodiment shown in FIG. 1 can be used, for example, as a housing for an electronic device. According to the heat exchanger of the present invention, the wind speed can be reduced to 1/3 of the conventional one with the same cooling capacity as the conventional one, and the noise can be reduced from 38 dB to 26 dB to reduce the noise. The fan as the medium moving means may be driven by an external motor via a mechanical component such as a shaft or a belt.
As described above, the heat exchanger of the present invention takes at least a part of the medium moving in the first path into the second path, refluxes the medium in the second path, and refluxes the medium in the second path. Media in the first route, not only personal computers, but also printers, projectors, servers, PDP TVs, copiers, home game machines, industrial computers, medical computers, circulators for clean rooms, It can be widely used in fields such as industrial heat exchangers.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, the taken-in medium is not moved in the housing by a so-called one-pass method, but is connected to the first path for moving the medium over the entire inside thereof and the first path, and the medium is locally moved. Since it has the second path for moving, the medium can be moved at a low speed and heat exchange can be performed efficiently, so that unlike the conventional idea, the heat can be exchanged with a small amount of air and a large amount of heat can be exchanged. An exchange can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of the heat exchanger of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment of the heat exchanger of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment of the heat exchanger of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional cooling device for a housing that houses a heating element.
FIG. 5 is a diagram illustrating the cooling principle of the above-described conventional cooling device.
[Explanation of symbols]
1.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002286504A JP4234385B2 (en) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002286504A JP4234385B2 (en) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | Heat exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004128013A true JP2004128013A (en) | 2004-04-22 |
JP4234385B2 JP4234385B2 (en) | 2009-03-04 |
Family
ID=32279537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002286504A Expired - Fee Related JP4234385B2 (en) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4234385B2 (en) |
-
2002
- 2002-09-30 JP JP2002286504A patent/JP4234385B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4234385B2 (en) | 2009-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7660109B2 (en) | Apparatus and method for facilitating cooling of an electronics system | |
TWI303552B (en) | Liquid cooling system | |
US20050052847A1 (en) | Liquid cooling system | |
US20070227699A1 (en) | Method, apparatus and system for flow distribution through a heat exchanger | |
JP6126149B2 (en) | Air-cooled laser apparatus provided with a heat conducting member having a radiation fin | |
KR100817267B1 (en) | Cooling jacket | |
TW201724959A (en) | Thermoelectric cooling module and heat dissipation apparatus including the same | |
JP2009059000A (en) | Technology for cooling device | |
JP4720688B2 (en) | Electronic control unit cooling system | |
US7023696B2 (en) | Cooling device and electric or electronic apparatus employing the same | |
JP2005210088A (en) | Cooling device in closed cabinet | |
US20230156958A1 (en) | Liquid cooling device | |
JP2009295869A (en) | Cooling device of electronic apparatus | |
TWI777653B (en) | Water cooling device and electronic device | |
JP2020071857A (en) | Liquid cooling using outdoor cooler rack system | |
JP2004128013A (en) | Heat exchanger | |
JP2010258009A (en) | Cooling device for electronic component, and electronic apparatus using the same | |
JP2007335624A (en) | Liquid-cooled cooler for electronic appliance | |
US10569617B2 (en) | Outdoor unit for air conditioner | |
JP2004247574A (en) | Substrate cooling device | |
JPH1092990A (en) | Cooling structure | |
US11197396B2 (en) | Cooling system with curvilinear air to liquid heat exchanger | |
CN211880860U (en) | Equipment assembly, cooling system and equipment rack | |
US20040177621A1 (en) | Air conditioner temperature exchanger | |
JP7176643B2 (en) | Electronic device cooling device, water-cooled information processing device, and electronic device cooling method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080325 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080708 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080908 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080812 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20081008 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081118 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081211 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4234385 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121219 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121219 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131219 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |