JPH05302788A - 筐体のヒ−トパイプ式冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筐体の設置条件に左右されることなく筐体内
部の熱を冷却し、かつ筐体内の温度を調整することので
きる冷却構造を提供することを目的とする。 【構成】 受熱部が筐体の内部空気に接触し仕切り板を
介して放熱部が内部に冷却液の循環する冷却ボックス内
に突入しているヒートパイプと、筐体内の空気温度を測
定する温度センサと、温度センサの測定結果に基づいて
冷却ボックスに供給する冷却液の流量を制御する流量制
御手段とを設け、この流量制御手段によって冷却液の流
量を変化させることにより筐体内の空気温度を予め設定
した温度に調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に各種の電子機器
や制御ユニットなどの発熱機器が格納されている筐体を
冷却するためのヒ−トパイプ式冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒ−トパイプ式冷却構造は、図４
に示すように、筐体１の上壁を貫通してケーシング２が
取り付けられており、ケーシング２内は筐体１の内側に
開放された空間２０と、筐体１の外側に開放された空間
２１とに仕切板２２によって区分されている。ヒ−トパ
イプ３はこの仕切板２２によって貫通保持され、受熱部
３０は筐体１の内部空気に、放熱部３１は筐体１の外部
空気に、それぞれ接触するように取り付けられている。

【０００３】ケ−シング２の空間２０側の側面にはファ
ン４が、空間２１側の側面にはファン５が、それぞれ設
置されている。ファン４は筐体１の内部空気をヒ−トパ
イプ３の受熱部３０に接触させて筐体１内へ強制的に還
流させるように構成され、ファン５は筐体１の外部空気
をヒ−トパイプ３の放熱部３１に接触させて外部へ放出
するように構成されている。

【０００４】図４に示す冷却構造によれば、筐体１内に
格納されている電子機器や制御ユニットなどから発生し
た熱は、ヒ−トパイプ３の受熱部３０に接触して吸収さ
れ、内部の作動液を蒸発させて放熱部３１における蒸気
の凝縮による熱交換によって外部に放出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した冷却構造にお
ける冷却性能は、筐体１の内部空気と外部空気との温度
差によって決定される。このため、筐体１の設置場所の
外部空気が何らかの原因で高温になると、冷却性能は著
しく低下する。例えば、筐体１が溶解炉、乾燥炉、圧
延、熱処理等の制御に使用する機器であれば、外部の周
辺温度は４０〜５０℃となり、外気を冷媒として使用す
る従来の冷却構造では冷却性能が著しく低下することに
なる。

【０００６】また、筐体１の設置場所が塵埃、オイルミ
ストなどが飛散している雰囲気である場合には、ヒ−ト
パイプ３の放熱部３１やファン５にこれらが付着して冷
却性能の低下を来す。さらに、筐体１の設置場所が亜硫
酸ガスなど腐食性の高いガスが漂っている雰囲気では、
ヒ−トパイプ３の放熱部３１やファン５が腐食するおそ
れがある。

【０００７】本発明は、筐体の設置条件に左右されるこ
となく筐体内部の熱を冷却することが出来るようにする
と共に、筐体内部の温度を調整することのできるヒ−ト
パイプ式冷却構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に発熱機
器が格納されている筐体の内部空気を冷却する冷却構造
であって、受熱部が筐体の内部空気に接触し仕切り板を
介して放熱部が内部に冷却液の循環する冷却ボックス内
に突入しているヒートパイプと、筐体内の空気温度を測
定する温度センサと、温度センサの測定結果に基づいて
冷却ボックスに供給する冷却液の流量を制御する流量制
御手段とを備え、この流量制御手段によって冷却液の流
量を変化させることにより筐体内の空気温度を予め設定
した温度に調節するように構成している。

【０００９】

【作用】本発明による筐体のヒ−トパイプ式冷却構造に
おいて、筐体内の熱はヒ−トパイプの受熱部内部の作動
液の蒸発によって吸収され、その蒸気が放熱部側で凝縮
されることによって熱の放出が行われる。この場合、ヒ
−トパイプの放熱部は冷却ボックス内に位置しているの
で、冷却性能は筐体の設置空間の温度その他の雰囲気の
条件によって制約を受けることはない。

【００１０】また、筐体内の温度はヒ−トパイプの放熱
部が突入している冷却ボックス内に供給する冷却液の流
量に依存するので、筐体内に設置した温度センサの測定
結果に基づいて冷却液の流量を加減し、ヒートパイプの
放熱部の熱伝達率を変化させて交換熱量を増減させるこ
とにより、筐体内の空気温度を自由に調整することが出
来る。このため、過冷却による結露を防止でき、結露障
害によって電子機器に悪影響を及ぼすことを防ぐことが
出来る。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明による筐体のヒートパイプ式
冷却構造の一実施例を示す部分断面図である。なお、本
実施例の構成において、図４に示す構成と同一部分には
同一符号を付して説明する。

【００１２】図１において、筐体１の内部には、各種の
電子機器や制御ユニットなどの発熱機器（図示せず）が
格納されており、筐体１の上部には筐体１の内側に開放
された状態でケ−シング２が取り付けられている。ケ−
シング２内には、ヒ−トパイプ３がケ−シング２の端板
を兼ねる仕切板２２とケ−シング２内の支持板２３とに
よって略水平方向に設置され、筐体１の容積が大きい場
合は、ヒ−トパイプ３が図の奥行き方向に複数本並べて
設置される。

【００１３】また、ケ−シング２内にはファン４が設置
され、筐体１の内部空気がヒ−トパイプ３の受熱部３０
へ接触して筐体１内に還流するように構成されている。
本実施例では、ファン４により筐体１の内部空気をケ−
シング２内に引き込み、受熱部３０へ接触させた後に筐
体１内へ還流させるように構成しているが、内部空気が
逆に流れるように構成してもよい。このことは、後述の
他の実施例においても同様である。

【００１４】ヒ−トパイプ３は仕切板２２を隔てて一方
が多数のフィンを有する受熱部３０、他方が放熱部３１
となっている。受熱部３０はケ−シング２内にやや先下
がりの状態で設置され、筐体１の内部空気と接触するよ
うに配置されている。これに対し放熱部３１は仕切板２
２によってケ−シング２と仕切られた冷却ボックス６内
に突入した状態で配置されている。冷却ボックス６内に
は、冷却液６０（本実施例では冷水）が供給口６１から
供給されて充満しており、この冷却液６０は排出口６２
から排出されて循環するようになされている。

【００１５】冷却ボックス６の供給口６１には、供給す
る冷却液６０の量を電磁弁またはコントロールバルブで
調整するために調節弁６３が設置されている。この調節
弁６３は温度調節器６４から出力される流量制御信号に
よって冷却液６０の流量を調整するもので、温度調節器
６４は筐体１の内部に設置されている温度センサ６５か
らの温度データに基づいて流量制御信号を設定する。

【００１６】本実施例の構成において、図示しない電子
機器などによって筐体１の内部空気が温められると、そ
の熱はヒ−トパイプ３の受熱部３０内での作動液の蒸発
と放熱部３１内での蒸気の凝縮との繰り返しによって冷
却液６０との間で熱交換され、この熱交換によって筐体
１内の空気を冷却する。

【００１７】冷却ボックス６内の冷却液６０は低温に安
定させるのが容易であるから、外部空気の温度変化に影
響されることなく、非常に安定で効率よく筐体１内を冷
却することができる。また、冷却液６０は空気に比べて
熱伝達率が非常に高く、水の場合は空気の約１００倍な
ので、ヒ−トパイプ３の放熱部３１の小型化が可能とな
る。

【００１８】また、ヒ−トパイプ３の放熱部３１は、冷
却ボックス６内へ液密に突入して外部と遮断されている
ので、筐体１の設置場所が塵埃やオイルミストの多い場
所や腐食性ガスが存在する場所などであっても、ヒート
パイプ３はそれらから悪影響を受けることなく長期間安
定して作動する。

【００１９】さらに、温度センサ６５によって筐体１内
の空気温度を感知し、筐体１内の温度を予め設定した温
度に安定するように温度調節器６４で調節弁６３の開閉
または流量を制御できるので、冷却液６０の流量を加減
することによってヒートパイプ３の放熱部３１の熱伝達
率を変化させ、交換熱量を増減させることによって筐体
１内の空気温度を自由に設定することができる。

【００２０】実験によれば、外径１5.８８mm，長さ３３
０mmのヒートパイプ３を１２本並列に配置し、受熱部３
０にはフィンを取り付け、放熱部３１は裸管の状態で冷
却ボックス６に突入させ、受熱部３０へファン４によっ
て内部空気を流速２m/s で接触させ、冷却ボックス６内
に冷却液６０として冷水を水量１５〜３０Ｌ／Ｍの範囲
で供給し、筐体１内および冷却液６０の温度を測定した
ところ、水量により交換熱量が５００〜１０００Ｗと大
きく変化し、筐体１内の温度を自由に設定することが出
来ることが分かった。これにより、受熱部３０および放
熱部３１の伝熱面積が一定で、受熱部３０側の空気の通
過速度が一定であれば、筐体１内の温度は冷却水量に大
きく依存することが立証できた。

【００２１】このことから、筐体１内の過冷却により生
じる結露について述べると、結露は筐体１の内部温度と
湿度とに左右され、仮に筐体１の内部温度が３０℃、相
対湿度が８０％であれば、空気線図から露点温度は２６
℃であるので、結露障害による電子部品への悪影響が心
配されるが、冷却ボックス６内に供給する冷水の水量を
変化させ、筐体１の内部温度を調整することによって結
露障害を解消することができた。

【００２２】図２は、本発明による冷却構造の他の実施
例を示す構成図である。本実施例は設置空間の条件によ
ってケーシング２を筐体１の外側部に取り付けるように
したもので、ヒ−トパイプ３はケ−シング２の上板を兼
ねる仕切板２２によって貫通保持されている。そして、
ケ−シング２内には、ヒ−トパイプ３の受熱部３０の下
方にファン４を設置し、筐体１の内部空気を受熱部３０
に接触させて筐体１内に還流させるように構成してい
る。本実施例の他の構成および作用は、前述した図１に
示す実施例と同様であるので、それらの詳細説明は省略
する。

【００２３】図３は、本発明による冷却構造のさらに他
の実施例を示す構成図である。本実施例は設置空間の条
件によってケーシング２を筐体１の内側部に取り付け、
ヒ−トパイプ３の一部を折り曲げるようにしたものであ
る。ヒ−トパイプ３はケ−シング２の底板を兼ねる仕切
板２２によって貫通支持され、放熱部３１は水平に曲げ
られて筐体１の外側部に取り付けた冷却ボックス６内に
突入し、受熱部３０は垂直に曲げ下げられてケ−シング
２内に取り付けた支持板２３およびケ−シング２の一方
の端板２４によって貫通支持され、支持板２３および端
板２４間にはフィンが取り付けられている。

【００２４】また、ケ−シング２内のヒ−トパイプ３の
曲げ部分近くにはファン４が設置されており、筐体１の
内部空気を受熱部３０に接触させて筐体１内に還流させ
るようにしている。なお、ファン４は受熱部３０の先端
より下方に取り付けるようにしてもよい。本実施例の他
の構成および作用は、前述した図１に示す実施例と同様
であるので、それらの詳細説明は省略する。

【００２５】なお、冷却液としては冷水に限らず他の冷
媒、あるいは低温ガスなどを用いるようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、筐体の設置条件に影響
されることなく、非常に安定で効率よく筐体内を冷却す
ることができ、長期の信頼性が向上する。また、冷却液
の流量を制御することによって筐体内部の温度設定が自
由に行えるため、過冷却による結露のような必要以上の
冷却で無駄なエネルギを消費することもなく、理想的な
冷却制御が可能となる。また、冷却媒体を冷却水とする
ことにより、ヒートパイプの放熱側の熱効率が極めて向
上し、しかも従来に比べて小型化できるので筐体内部の
スペースを有効に活用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却構造の一実施例を示す部分断
面図である。

【図２】本発明による冷却構造の他の実施例を示す部分
断面図である。

【図３】本発明による冷却構造のさらに他の実施例を示
す部分断面図である。

【図４】従来の冷却構造を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 筐体 ２ ケ−シング ２０ 筐体の内部に開放された部分 ２１ 筐体の外部に開放された部分 ２２ 仕切板 ２３ 支持板 ２４ 端板 ３ ヒ−トパイプ ３０ 受熱部 ３１ 放熱部 ４，５ ファン ６ 冷却ボックス ６０ 冷却液 ６１ 供給口 ６２ 排出口 ６３ 調節弁 ６４ 温度調節器 ６５ 温度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に発熱機器が格納されている筐体の
   内部空気を冷却する冷却構造であって、 受熱部が前記筐体の内部空気に接触し仕切り板を介して
   放熱部が内部に冷却液の循環する冷却ボックス内に突入
   しているヒートパイプと、 前記筐体内の空気温度を測定する温度センサと、 前記温度センサの測定結果に基づいて前記冷却ボックス
   に供給する前記冷却液の流量を制御する流量制御手段と
   を備え、 前記流量制御手段によって前記冷却液の流量を変化させ
   ることにより前記筐体内の空気温度を予め設定した温度
   に調節することを特徴とする筐体のヒ−トパイプ式冷却
   構造。