JP2912307B2 - 熱交換器構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に屋外密閉型筐
体に収容された電子装置の特に発生熱の放熱に係る熱交
換器構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、屋外設置される種類の電子装置を
内部に密閉収容する筐体において、筐体の内部と外部で
独自に空気循環させて、筐体内に設けた熱交換器により
放熱するシステムが周知である。

【０００３】図６（ａ），（ｂ）は、特開昭５６−１２
１０３８号公報に記載された従来技術の一例を示してい
る。制御函２７の両側面にそれぞれ風洞２８を設け、両
側璧の内外に内部熱交換フィン２９と外部熱交換フィン
３０をそれぞれ密着して設けている。制御函２７内で発
生する熱は、内部循環ファン３１により上方へ移動さ
せ、天板部に取り付けた内部熱交換フィン２９を通過さ
せ、側面の内部熱交換フイン２９により吸熟させる。

【０００４】制御函２７の外側に設けた外部熱交換フィ
ン３０は、制御函２７の天板部においては自然放熱と
し、側面では外部熱交換フィン３０を、下部に吸気口３
２、上部にファンユニット３３を設けた風洞２８で覆っ
て強制風冷することにより熱交換される。

【０００５】また、図７は、他の従来技術の一例として
特開平４−２３００９９公報に記載された装置を示して
いる。この場合、筐体３５の内部でその後面板３６との
間にスペースを設けて隔壁３７を取り付け、この隔壁３
７と後面板３６との間に、機器を収容する空間４１から
分離されたダクト４２を形成している。このダクト４２
の下部にエア導入口４３を設け、上部にはエア排出口４
４を設けている。また、筐体３５内の上部位置にはヒー
トパイプユニット３４が横置きに配置されていて、その
ヒートパイプユニット３４の凝縮部３９を上記隔壁３７
からダクト４２内に突出させている。さらに、ダクト４
２の下部にエア導入ファン４３を設けるとともに、筐体
３５内部のエア循環ファン４５をヒートパイプ３４の凝
縮部３９と蒸発部４０の風の流れが対方向になるように
して熱交換を行う構造である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術として例示された上記公報記載の各装置にあっては、
解決すべき次の問題が残されている。

【０００７】１つは、機器からの発生熱で加熱された暖
気を放熱フィンやヒートパイプに吹き付けても、良好な
放熱効率が得られないことである。理由は、筐体内の空
気流路が広大であり、拡散に伴い、気体から固体への熱
伝導が効率良く行われない（もともと接触させて使用す
る放熱部品である）。

【０００８】また、第２の問題点として、熱交換器部の
ヒートシンクがアルミニウム押出し成形やダイカスト成
形などによる成型品のため、重量が大きくなることであ
る。すなわち、型成形しているために薄肉化が困難であ
り、厚い肉厚のために熱伝導率もさほど期待できない。

【０００９】さらに、第３の問題点として、筐体にヒー
トパイプを取り付ける際の設置コストが嵩むことであ
る。理由は、外気と内気を遮断するために、隔壁にてヒ
ートパイプ挿入後の遮断工事に非常なコストがかかり、
簡便な組立作業を実現するのに不利な条件となってい
る。

【００１０】そこで、本発明の目的は、屋外密閉型電子
装置に用いられる熱交換器として最適であり、熱効率向
上、小型軽量化および低コストを実現できる熱交換器構
造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による熱交換器構
造は、２枚の薄板金にて一方を袋状に曲げ形成し、他方
一辺を曲げ形成すると共に、圧接あるいは溶着した第１
のヒートシンクと、２枚の薄板金にて一方を袋状に曲げ
形成すると共に、開口部一辺を曲げ形成し、他方一辺を
曲げ形成すると共に、圧接あるいは溶着した第２のヒー
トシンクと、２枚の薄板金にて一方を袋状に曲け形成す
ると共に、開口部一辺を曲げ形成し、他方に圧接あるい
は溶着した第３のヒートシンクと、薄板金の略コ字形カ
バーおよび薄板金の略櫛状曲げ形成ガイドを、略コ字形
カバー内へ第１のヒートシンクを左端へ、第３のヒート
シンクを右端へ各々配置し、第１のヒートシンクと第３
のヒートシンク間へ第２のヒートシンクを複数配し、ガ
イドにて断面が矩形状となるように保持，固定したこと
を特徴とする。

【００１２】この場合、前記略コ字形カバー内へ前記第
１のヒートシンク，前記第２のヒートシンク，前記第３
のヒートシンクを組み合わせ配したことにより、熱交換
器内に、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシ
ンクとの間，前記第２のヒートシンク同士の間，前記第
２のヒートシンクと前記第３のヒートシンクとの間が、
各々両端開口の流路を形成し、また、前記第１のヒート
シンク，前記第２のヒートシンク，前記第３のヒートシ
ンクの各袋状部も吸排気口を具備する隔壁に取り付ける
ことになり、流路を形成することになる。

【００１３】

【００１４】以上の構成により、筐体内においては、暖
気化した機器室内気は熱交換器を通して独自流路で循環
し、また外部から取り入れられた外気は独自の流路で吸
引排出が行われるので、電気機器から発生した熱により
暖気化した機器室内気を効率よく放熱できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による熱交換器構造
の実施の形態について、図１〜図５を参照して詳細に説
明する。

【００１６】図１および図２に示すように、密閉型構造
の筐体１の内部は、後面板２との間に間隔をおいて設け
た隔壁３によって、機器４を収容する機器室５と熱交換
器１３を収容する熱交換器室６に区画されている。隔壁
３は、その上下部に内気排気口７と内気吸気口８を有
し、後面板２もまた上下部に外気排気口９と外気吸気口
１０が有している。

【００１７】熱交換器１３は、図１に示すように、熱伝
導率の良好なアルミニウム製の第１〜第３のヒートシン
ク１４，１５，１６がカバー１７（図２）内に配置さ
れ、それら各ヒートシンクをガイド１８，１８ａ（図
３）によって保持固定している。

【００１８】また、熱交換器１３の内部では、図１のＡ
−Ａ線からの縦断面図である図４に示すように、機器室
内気１１が流通する流路４８と外気１２が流通する流路
４９が形成されている。内気流路４８は、断面扁平形状
の袋状に成形した第１〜第３ヒートシンク１４，１５，
１６の開口部を、隔壁３に設けた排気口７と吸気口８に
連通させている。外気流路４９は、第１〜第３ヒートシ
ンク１４，１５，１６の袋状端部を曲加工して組み合わ
せることにより、隔壁３への取り付けでカバー１７と各
ヒートシンク１４，１５，１６とに挟まれ、上から下ま
で貫通した空間として形成される。

【００１９】次に、以上の構成により、本実施の形態の
熱交換器構造の動作および作用について、主に図５を参
照して他の各図を併用しつつ説明する。

【００２０】筐体１内の空間５に収容された機器４は作
動中に熱を発生し、その熱で加熱されて暖気化した機器
室内気１１が機器４の下方に備え付けのファンユニット
１９により上方に吹き上げられる。この機器室内気１１
は機器上部に備え付けのファンユニット２０によって、
強制的に隔壁３の内気排気口７を通り、熱交換器１３に
おける第１〜第３ヒートシンク１４，１５，１６の袋状
の内気流路４８に送り込まれて流入する。そして、機器
４の下方ファンユニット１９で下方に吸引され、吸気ロ
８から筐体１内に排出される（戻る）。そのようにして
筐体１内での内気１１の循環が行われる。

【００２１】一方、後面板２の上部、つまり熱交換器１
３を収容する熱交換器室６の上部に設けたファンユニッ
ト２１により、外気１２の流速が早められる。後面板２
の下部の吸気口１０から吸入された外気１２は、熱交換
器１３の外気流路４９を流通し、後面板２の上部の外気
排気口９から機外へ排出される。

【００２２】熱交換器１３内の第１〜第３ヒートシンク
１４，１５，１６では、内気流路４８と外気流路１４が
互い違いになっているから、そこを流通する間に内気１
１の熱気が冷たい外気１２に熱を奪われる。吸熱された
機器室内気１１は隔壁３の吸気口８から機器収容空間５
に戻される。そのようにして、機器室内気１１は独自流
路で循環し、外気１２は外気１２で独自の流路を循環す
ることで、熱交換器１３における放熱が行われることに
なる。

【００２３】なお、熱交換器１３は具体的に以下の材質
および形状で製作することができる。その構成部材全て
を熱伝導性の良い薄板金のアルミ材を使用する。第１ヒ
ートシンク１４は、薄板金のアルミ材にて長方形状袋状
に曲げ形成するとともに、合せ面においてスポット溶接
や、圧接等にて袋状にし、開口部長手方向の一端辺を９
０°外側に向って曲加工している。第２ヒートシンク１
５は、第１ヒートシンク１４と同様に薄板金のアルミ材
を使用し袋状にし、開口部長手方向の両端を各々９０°
外側に向って曲加工している。第３ヒートシンク１６
は、第１ヒートシンク１４と同様に薄板金のアルミ材を
使用し袋状にし、開口部長手方向の一端辺を第１ヒート
シンク１４の９０°曲げ方向とは逆の方向へ９０°に曲
加工している。交換器の幅Ｗ、高さＨは、各々消費電力
により相違するため予め熱計算して決められる。

【００２４】カバー１７は、隔壁３に取付けるための孔
２２およびガイド１８の挿入孔２３とガイド１８ａを取
付けるための孔２４を設けている。ガイド挿入孔２３
は、ガイド１８の切り曲げ部突出辺２４が圧入可能な大
きさとする。ガイド１８は、Ｌ形カナグで１辺が櫛状に
形成されている。突出辺の幅２Ｗ及び突出片間幅３Ｗ
は、各ヒートシンク１４，１５，１６の９０°曲げ片を
重ね合わせて並べた寸法と同等にするとともに、各ヒー
トシンク１４，１５，１６の袋状の幅と同等もしくは若
干大きく設定する。また、ガイド１８ａはガイド１８と
同形状にて相違点は両端面が突出片２４′と同方向へ折
曲片２５が有り、取付孔２６が設けてあることである。
交換器１３の組立ては、カバー１７のガイド挿入孔２３
にガイド１８の突出片２４を挿入し、カバー１７とガイ
ド１８の合わせ面をスポット溶接等にて固着する。次
に、第３ヒートシンク１６の袋状部分をカバー１７より
突出した突出片２４とカバー１７とに形成されて間隙に
挿圧入する。第３ヒートシンク１６は最右部分に実装す
る。次に、第２ヒートシンク１５を挿圧入。第２のヒー
トシンク１５は、機器４の消費電力より熱交換器１７の
幅Ｗより第１のヒートシンク１４の幅と第３のヒートシ
ンク１６の幅を減じた寸法を第２のヒートシンク１５の
幅で割ることで必要数量は算出する。算出した必要数量
分製作し、第３のヒートシンク１６をカバー１７に取付
け後、順次同様に第２のヒートシンク１５を挿圧入す
る。最後に第１のヒートシンク１４を第２のヒートシン
ク１５とカバー１７のスキマヘ挿圧入して固定し、しか
る後に、ガイド１８ａにて、各ヒートシンク１４，１
５，１６挿入側より、上下位置に挿入し、カバー１７の
側面より締結部材（例えばリベット）にて締結固定す
る。又屋外設置を目的とした場合、必要により、シーリ
ング工事を施すことはいうまでもない。以上により熱交
換器１３は組立てることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による熱交
換器構造は、熱伝導性の良好な薄板金アルミ材で形成し
て小型軽量化を実現できる。また、屋外環境の影響を収
容機器に及ぼすことなく、熱交換器内にて内気と外気の
流路を区分し、内気は内気で単独循環させ、外気は外気
で単独循環させることにより、外気を筐体内へ取り込む
ことなく放熱するため、屋内パネル等の共通使用も可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱交換器構造の実施の形態を示す
斜視図である。

【図２】本実施の形態の熱交換器構造のカバーを示す斜
視図である。

【図３】本実施の形態の熱交換器構造のガイドを示す斜
視図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線からの断面図である。

【図５】本発明による熱交換器構造を示す側面断面図で
ある。

【図６】（ａ），（ｂ）は従来の熱交換器構造の一例を
示す側面断面図と外観斜視図である。

【図７】他の従来構造を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１ 密閉型の筐体 ２ 後面板 ３ 隔壁 ４ 収容機器 ５ 機器の収容空間 ６ 熱交換器の収容空間 ７ 隔壁の排気口 ８ 隔壁の吸気口 ９ 後面板の排気口 １０ 後面板の吸気口 １１ 内気 １２ 外気 １３ 熱交換器 １４ 第１ヒートシンク １５ 第２ヒートシンク １６ 第３と−トシンク １７ カバー １８，１８ａ ガイド １９ ファンユニット ２０ 上部ファン ２１ ファン ２２ 取付孔 ２３ ガイド挿入孔 ２４ 取付孔 ２５ 折曲片 ２６ 突出片

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子機器を収容し、ファンを有する機械室
   と、内気流路および外気流路を有する熱交換器を収容
   し、ファンを有し外部と挿通する吸気口および排気口を
   有する熱交換器室に、両室を挿通する吸気口および排気
   口を有すゑ隔壁にて隔成され、前記機械室と前記熱交換
   器室に設けられたファンにより前記機械室および前記交
   換器室へ外気を取り込み各々循環させ、前記熱交換器で
   熱交換させる放熱構造の熱交換器構造において、 ２枚の薄板金にて一方を袋状に曲げ形成し、他方一辺を
   曲げ形成すると共に、圧接あるいは溶着した第１のヒー
   トシンクと、 ２枚の薄板金にて一方を袋状に曲げ形成すると共に、開
   口部一辺を曲げ形成し、他方一辺を曲げ形成すると共
   に、圧接あるいは溶着した第２のヒートシンクと、 ２枚の薄板金にて一方を袋状に曲け形成すると共に、開
   口部一辺を曲げ形成し、他方に圧接あるいは溶着した第
   ３のヒートシンクと、 薄板金の略コ字形カバーおよび薄板金の略櫛状曲げ形成
   ガイドと、 で構成し、前記略コ字形カバー内へ前記第１のヒートシ
   ンクを左端へ、前記第３のヒートシンクを右端へ配置
   し、前記第２のヒートシンクを前記第１のヒートシンク
   と前記第３のヒートシンク間へ複数配し、断面が矩形状
   となるように組み合わせ、前記ガイドにて保持，固定し
   た ことを特徴とする熱交換器構造。