JP2513802Y2

JP2513802Y2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP2513802Y2
Application number: JP1990095086U
Authority: JP
Inventors: 忠男戸塚
Original assignee: 忠男戸塚
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2005-09-12
Also published as: JPH0457065U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、たとえば電子機器、装置等における筐体内
温度を冷却するために用いる熱交換器に関する。

〔従来の技術〕

多数の電子部品等を実装したプリント基板群や電源等
を内蔵している各種の電子機器、装置にあっては、通電
による内部発熱量が大きく、筐体内温度の上昇による電
子部品等に対する熱影響を防止するために何らかの冷却
手段を付設することが必要とされる。このような冷却手
段としては、ファン等により筐体内に外気を強制的に供
給し、さらに内部を循環させて排出する強制空冷式のも
のが最も一般的である。しかし、このような冷却手段で
は、内部部品に影響を与えるために筐体内への塵埃等の
侵入をフィルタ等で防止することが必要で、しかもこの
フィルタの目詰りによる保守、点検作業も頻繁となる。
さらに、このようなフィルタは濾過性能の面で確実性に
欠け、また塵埃と共に問題となる湿気に対しては全く無
防備であった。

このため、この種の電子機器、装置において、筐体内
空気と外気とを流通させる通路溝を交互に形成し、これ
ら通路溝間で熱交換を行なうことにより筐体内を冷却す
る放熱用の熱交換器を、筐体の一部に付設し、かつ各通
路溝間を仕切ることで筐体内への塵埃、湿気等の侵入を
防止するようにしたものが、従来から提案されている。

このような従来の熱交換器として最も一般には、断面
略コ字状を呈するように板材を順次折曲げ形成すること
で、内、外通路溝を交互に形成してなる構造によるもの
が知られている。しかし、このような構造では、熱交換
器の主要部である熱交換器用エレメントの加工が面倒か
つ煩雑で、しかも各通路溝の溝幅を保つためのスペーサ
等の構成部品やその組込み作業等が必要であった。さら
に、各通路溝の入口および出口部分で乱気流が生じ易
く、空気流の流入、流出が妨げられて流通量が小さくな
り、熱交換効率が低下するという問題も避けられなかっ
た。これは、各通路溝の入口、出口において、その隣接
する部分に他方の溝を形成する壁部が、空気流を遮る状
態で存在し、これに空気流が衝突して乱流となるためで
ある。さらに、上述した従来構造では、各通路溝の入
口、出口の位置関係から各溝内での空気流に屈曲して流
れる部分があり円滑な流れを得ることができず、各溝内
でも空気溜りや乱流を生じ易く、熱交換効率が低下して
しまう等の問題もあった。

このため、本出願人は、実開昭60−71875号公報など
により、両端部の側縁部分を互いに相反する方向に折曲
げ形成するとともに、これら両端部側縁部分に近接する
側部側縁部分の一部をそれぞれ近接する端部側縁部分の
折曲げ方向と反対側に折曲げ形成した長方形状を呈する
複数枚の平板状プレート片を、交互に逆向きに組合わせ
その組合わせ方向に折曲げられた側縁部分の先端部同士
が互いに接合されるようにして所定間隔をおいて積層す
ることにより、異なる流体が流れる通路溝を交互に形成
するようにしたエレメントを有する熱交換器を先に提案
している。このような構造によれば、各部の加工、組立
てが比較的簡単に行なえるとともに、各通路溝の入口、
出口における開口面積を、他方の通路溝を形成するプレ
ート片の側縁部分同士を接合して閉塞することで、溝幅
よりも拡がるように形成することが可能で、各通路溝内
への空気の流入、出を円滑とし、熱交換効率を向上させ
得るものであった。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このように改良された熱交換器にあっ
ても、筐体内空気と外気等が流れる二種類の通路溝にお
ける入口と出口との位置関係によってエレメント内で空
気流が屈曲して流れることを避けられないものであっ
た。したがって、このような構造による熱交換器では、
通路溝内に空気溜りが生じたり乱流が発生してしまい、
熱交換効率の面で問題を生じ、さらにこのようなエレメ
ントおよびこれに対する空気の流入、出構造等によって
熱交換器全体が大型化し易いという問題もあった。特
に、この種の熱交換器においてエレメントによる熱交換
効率は伝熱面積と風速との積に比例することから、従来
構造において熱交換器全体の小型かつコンパクト化を図
り、しかもその伝熱面積を大きくするためには、エレメ
ント部分での内、外通路溝の溝幅を狭くして全体の溝数
を多くすると同時に通路長さも長く採る必要があり、そ
の結果エレメントの厚みや長さを大きくしなければなら
ない。

その一方において、上述した従来の熱交換器では、エ
レメントの両端側に流体吸込用ファン等を配設した流体
吸込空間を形成し、この空間を一方の側面部に開口させ
て吸込口を形成し、この吸込口から空間を介して前記エ
レメントの通路溝端部開口に向かって空気を送り込むと
ともにエレメントの他端寄りで一方の側面部に開口させ
ている吹き出し口から外部に空気を吹き出すように構成
されており、空気が屈曲した流れとして流通し、効率の
よい流れとは言えない。

特に、エレメント端部の吸込空間では空気の流れだけ
を見ると、角部などに無駄なスペースが生じることを避
けられないものであり、ファンの配設スペースを確保し
つつ、可能な限りその室内スペースを縮小化することが
望まれている。さらに、吹き出し口がエレメントの他端
寄りの側面部に形成されているため、その通路溝内で角
部などに無駄なスペースが生じ、しかもこのエレメント
よりも端部側には、もう一方の空気を導入する吸込室を
形成する必要があることから、熱交換器を小型化するに
あたって問題であった。

また、この種の熱交換器は、通常、機器筐体内の側壁
部や天井部等に付設されることが多いため、筐体内スペ
ースを確保したり、筐体全体の大型化を防ぐうえで全体
の小型かつコンパクト化が求められており、前述したエ
レメントやその端部側のファン等の配設スペースを含め
た熱交換器全体の構成の簡素化と組立性の向上などを始
めとする全ての要請を満足し得るような何らかの対策を
講じることが必要とされている。

本考案は上述した事情に鑑みてなされたものであり、
熱交換器用エレメントおよびその両端部に付設するエン
ド部材内での空気流が流れる通路構造を改良し、さらに
角通路溝への流体の流入、流出口の配設位置や流体吸込
用ファンの配設構造等をも改良し、これにより各溝内で
の空気流が屈曲して流れることを可能な限り解消し、従
来のような空気溜りや乱流の発生を防ぎ、熱交換効率を
向上させることができ、また熱交換器全体の小型かつコ
ンパクト化を図ることができる熱交換器を得ることを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本考案に係る熱交換器
は、異なる流体を流通させる第１および第２の通路溝を
交互に形成するように平行に形成した複数の通路溝を有
する熱交換器用エレメントと、このエレメントの両端側
にそれぞれ配設され第１、第２の通路溝による通路溝群
の一方に流体を導入するための流入口と前記通路溝群の
他方から流体を導出させるための流出口とを有する一対
のエンド部材と、これら各エンド部材内で流入口近傍に
形成した吸込室内に配置されている流体吸込用ファンを
備え、エンド部材をエレメントの一端部に付設したとき
に第１の通路溝群に流入口を連通させる第１の連通溝と
前記第２の通路溝群に流出口を連通させる第２の連通溝
とを、各エンド部材内で流入口を設けた一側面部の内方
端部分から流出口を設けた他側面部の外方端部分にかけ
て形成した仕切り壁よりも内方端側に交互に形成すると
ともに、この仕切り壁上で通路溝群のうち流入口を連通
させる側の連通溝に対応する位置にスリットを形成した
ものである。

〔作用〕

本考案によれば、熱交換器用エレメントの端部側に設
けることが必要とされるスペースを構成するエンド部材
に流体の流入口と流出口とを設け、かつこれらのエンド
部材の内方端側にエレメント側の第１および第２の通路
溝群に連通されて前記流入、出口に連続する第１、第２
の連通溝を形成しているため、エンド部材側での内部ス
ペースを有効に利用し、流体の流れを可能な限りスムー
ズにするような通路構成とすることが可能で、しかもこ
れらのエンド部材内での連通溝間での熱交換も期待で
き、熱交換効率を向上させるとともに、熱交換器全体の
小型かつコンパクト化を図ることが可能となる。

〔実施例〕

第１図ないし第10図は本考案に係る熱交換器の一実施
例を示し、本実施例では、各種電子機器、装置の筐体側
壁部等に付設することにより筐体内空気を外気にて冷却
する放熱用の熱交換器に用いた場合を説明する。

第10図において全体を符号１で示す熱交換器の概略構
成を簡単に説明すると、この熱交換器１は全体が略直方
体状を呈するように形成され、機器筐体２内でその側壁
部の一部に縦型に配設されている。また、この熱交換器
１においてその長手方向（図中上下方向）の中央には、
第１図および第４図に示すような多数の通路溝を有する
熱交換器用エレメント３が配設されている。

ここで、この実施例では、熱交換器用エレメント３と
して、たとえば伝熱特性に優れた金属材料等により押し
出し成形あるいは合成樹脂材による一体成形等によって
所定長さをもつ多孔角柱状部材として形成されており、
内部には断面が細溝状を呈する通路溝が仕切り壁４を介
して接した状態で両端部に開口して形成されているもの
を用いた場合を示している。そして、これらの通路溝
は、熱交換器用エレメント２として使用する際に、異な
る流体が交互に流れる第１および第２の通路溝群となる
内通路溝５と外通路溝６とに区分けされ、これら一つ置
きに形成される内、外通路溝5,6において、内通路溝５
を筐体内空気が流れるとともに、外通路溝６をその冷却
用としての外気が流れ、両流体間での熱交換を行うよう
になっている。なお、第10図中７はエレメント３の外側
を覆うようにして配置される筒状カバーで、エレメント
３の成形手法に応じて適宜設けられる。すなわち、この
実施例のような樹脂製のエレメント３ではこの部材をも
含めて一体に形成するとよい。しかし、本考案によるエ
レメント３としては、上述した構成によるものには限定
されず、従来から知られている複数枚の伝熱プレート片
を所定間隔をおいて積層している伝熱プレート体によっ
て構成してもよい。

また、熱交換器１内でエレメント３の上、下両端部に
は、エンド部材10,10が前記筒状カバー７の両端に内方
端が嵌め込まれた状態で組み付け固定されている。そし
て、これらエンド部材10,10の一側面には、前記エレメ
ント３の一方の通路溝５または６に流体を導入するため
の流入口11が形成されるとともに、他側面にはエレメン
ト３の他方の通路溝６または５からの流体を外部に導出
させるための流出口12がスリット状に形成されている。
なお、13は前記流入口11の内側部分に配置された流体吸
込み用ファン、14はその内側でエンド部材10内に形成さ
れた吸込室である。

また、この吸込室14は、第１図ないし第８図から明ら
かなように、このエンド部材10の一側面での流入口11側
の内方端から他側面での流出口12側の外方端側にかけて
斜めに傾斜して形成した仕切り壁15により画成して形成
されている。さらに、この仕切り壁15よりもエンド部材
10の内方端寄りの部分には、前記エレメント３の第１お
よび第２の通路溝5,6と選択的に連通されるスリット状
の連通溝16,17が交互に形成され、その一方の第１の連
通溝16が前記流出口12に連通されるとともに、他方の第
２の連通溝17が仕切り壁15に穿設されているスリット18
を介して吸込室14に連通している。さらに、図中19は第
９図からも明かなような枠体形状を呈し前記流入口11部
分にファン13を組み込んで固定するための押え蓋であ
る。

そして、このように流体の流入口11と流出口12を、エ
レメント３端部側に設けることが必要とされるスペース
を形成しているエンド部材10,10に設け、かつこのエン
ド部材10の内方端側にエレメント３側の第１および第２
の通路溝5,6に連通されて前記導入、出口11,12に連続す
る連通溝17,16を形成しているため、エンド部材10内の
スペースを有効に利用し、流体の流れを可能な限りスム
ーズにするような通路構成とすることが可能で、しかも
このエンド部材10内での連通溝16,17間での熱交換も期
待でき、熱交換効率を向上させるとともに、熱交換器１
全体の小型かつコンパクト化を図れるものである。

ここで、エレメント３の上方に配置されるエンド部材
10では流入口11が筐体２内に臨み筐体内空気を吸込室14
内に導入させるような構成となっており、また他側面の
流出口12が筐体２の外部に臨んで設けられている。ま
た、エレメント３下方のエンド部材10では、流入口11が
筐体２外部に露呈して外気を導入可能に配置され、かつ
流出口12は筐体内空気を筐体２内に導出させるように筐
体２内に臨んでいる。なお、この下方のエンド部材10に
おいて流入口11部分には外気中に含まれる塵埃等を除去
するフィルタを設けることが望ましい。

さらに、本実施例では、異なる流体（筐体内空気、外
気）を流通させる第１および第２の通路溝5,6を交互に
形成するように平行に形成された複数の通路溝を有する
長尺な熱交換器用エレメント３の両端側にそれぞれ配設
され前記一方の通路溝５または６に流体を導入するため
の流入口11および他方の通路溝６または５から流体を導
出させるための流出口12を有するエンド部材10,10を、
エレメント３の一端部に付設したときに第１の通路溝５
となる通路溝に前記流入口11を連通させる第２の連通溝
17（およびスリット18）と第２の通路溝６となる通路溝
に流出口12を連通させる第１の連通溝16を有し、かつこ
れら第１および第２の連通溝が、このエンド部材10をエ
レメント３の他端部に付設したときには、第２の連通溝
17（およびスリット18）が第２の通路溝６に連通され、
第１の連通溝16が第１の通路溝群５に連通されるように
形成している。すなわち、本実施例では、複数の通路溝
５または６を有する長尺な熱交換器用エレメント３両端
側に、同一形状をもつ二個のエンド部材10,10を逆向き
状態で配置させ、それぞれの連通孔５または６と連通溝
16または17とが、エレメント３の通路溝において第１お
よび第２の通路溝5,6に対し、相反する溝側に連通する
ように組み付け固定することにより、熱交換器１を得て
いる。ここで、注目すべきことは、エンド部材10側の連
通溝16,17が一側に一つの溝分だけ片寄って形成されて
おり、これを逆向き状態でエレメント３に組み付けたと
きに、それぞれ異なる溝群に連通するように構成してい
ることで、これにより同一形状のエンド部材10,10でエ
レメント３の両端側の通路を形成することが可能とな
る。なお、これらのエンド部材10は、合成樹脂材等で一
体成形することが望ましい。

このような構成によれば、熱交換器１を、エレメント
３とその両端側に組付けられる同一形状のエンド部材1
0,10の三体で構成でき、その組み立て状態を所要の状態
で行うとともに、ファン13などを適宜付設することで熱
交換器１が構成されることになり、従来のような多層プ
レート片による伝熱プレート体を用いる場合に比べて、
全体の構成部品点数を大幅に削減でき、構成の簡素化や
組み立て性の向上、さらにコスト低減化などを達成する
うえで効果を発揮し得る。

さらに、上述した構成では、通路溝等を効率よく配置
させて所要の熱交換効率を得ることが可能で、全体の小
型かつコンパクト化を図れるなどの利点もある。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、各
部の形状、構造等を、適宜変形、変更し得るものであ
り、またその適用機器、装置としても種々の分野のもの
が考えられる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る熱交換器によれば、
異なる流体を流通させる第１、第２の通路溝を交互に形
成するように平行に形成した複数の通路溝を有する熱交
換器用エレメントと、このエレメントの両端側にそれぞ
れ配設され第１、第２の通路溝による通路溝群の一方に
流体を導入する流入口と前記通路溝群の他方から流体を
導出する流出口とを有する一対のエンド部材と、これら
各エンド部材内で流入口近傍に形成した吸込室内に配置
されている流体吸込用ファンを備え、エンド部材をエレ
メントの一端部に付設したときに第１の通路溝群に流入
口を連通させる第１の連通溝と第２の通路溝群に流出口
を連通させる第２の連通溝とを、各エンド部材内で流入
口を設けた一側面部の内方端部分から流出口を設けた他
側面部の外方端部分にかけて形成した仕切り壁よりも内
方端側に交互に形成するとともに、この仕切り壁上で通
路溝群のうち流入口と連通させる側の連通溝に対応する
位置にスリットを形成したので、簡単かつ安価な構成で
あるにもかかわらず、以下に述べる実用上優れた効果を
奏する。

すなわち、本考案によれば、熱交換器用エレメントの
端部側に設けることが必要とされるスペースを形成する
エンド部材に流体の流入口と流出口とを設け、かつこれ
らのエンド部材の内方端側にエレメント側の第１および
第２の通路溝群に連通されて前記流入、出口に連続する
第１、第２の連通溝を形成しているため、エンド部材側
での内部スペースを有効に利用し、各流体の流れを可能
な限りスムーズにするような通路構成とすることが可能
できる。特に、このような本考案によれば、従来のよう
にエレメントの端部寄りの側面部に開口させていた流出
口または流入口を、エンド部材側に設けるようにし、か
つエンド部材内に流出口、流入口、さらに流体吸込用フ
ァンとの通路関係を配慮して形成した連通溝によって従
来のような溝内での屈曲した流体の流れを可能な限り解
消することが可能となり、従来問題であった空気溜りや
乱流の発生を防ぎ、熱交換効率を向上させることができ
る。

また、本考案によれば、これら各エンド部材内での連
通溝間での熱交換も期待でき、熱交換効率を向上させる
ことができるとともに、熱交換器全体の小型かつコンパ
クト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る熱交換器全体の一実施例を示す概
略構成図、第２図および第３図はその要部を断面して示
す概略断面図、第４図は熱交換器用エレメントの概略斜
視図、第５図ないし第８図（ａ），（ｂ）は本考案を特
徴づけるエンド部材の内方端の端面図、そのVI−VI線、
VII−VII線断面図、第６図の平面図および底面図、第９
図は押え蓋の概略図、第10図は本考案に係る熱交換器の
使用状態を示す概略構成図である。１……熱交換器、２……筐体、３……熱交換器用エレメ
ント、5,6……第１および第２の通路溝群、10……エン
ド部材、11……流入口、12……流出口、13……ファン、
14……吸込室、15……仕切り壁、16,17……連通溝、18
……スリット。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】異なる流体を流通させる第１の通路溝
（５）および第２の通路溝（６）を交互に形成するよう
に平行に形成した複数の通路溝を有する熱交換器用エレ
メント（３）と、この熱交換器用エレメント（３）の両端側にそれぞれ配
設され前記第１の通路溝（５）、第２の通路溝（６）に
よる通路溝群の一方に流体を導入するための流入口（1
1）と前記通路溝群の他方から流体を導出させるための
流出口（12）とを有する一対のエンド部材（10,10）
と、これら各エンド部材（10,10）内で流入口（11）近傍に
形成した吸込室（14）内に配置されている流体吸込用フ
ァン（13）を備え、前記エンド部材（10,10）を前記熱交換器用エレメント
（３）の一端部に付設したときに前記第１の通路溝群に
前記流入口（11）を連通させる第１の連通溝（16）と前
記第２の通路溝群に前記流出口（12）を連通させる第２
の連通溝（17）とを、前記各エンド部材（10,10）内で
前記流入口（11）を設けた一側面部の内方端部分から前
記流出口（12）を設けた他側面部の外方端部分にかけて
形成した仕切り壁（15）よりも内方端側に交互に形成す
るとともに、この仕切り壁（15）上で前記通路溝群のうち流入口（1
1）と連通する側の連通溝に対応する位置にスリット（1
8）を形成したことを特徴とする熱交換器。