JPH10206046A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH10206046A JPH10206046A JP2840597A JP2840597A JPH10206046A JP H10206046 A JPH10206046 A JP H10206046A JP 2840597 A JP2840597 A JP 2840597A JP 2840597 A JP2840597 A JP 2840597A JP H10206046 A JPH10206046 A JP H10206046A
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- fin
- outside air
- heat exchanger
- air passage
- air
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚さを増加することなく対流伝熱性能の向上
が図れ、薄型で小型化が可能な熱交換器を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ケ−シング２１内で吸入用ファン５とフ
ィン６を通路中に配置し、高温空気を吸入する高温空気
通路７と、吸入ファン１０とフィン１１を通路中に配置
し、外気を吸入する外気通路１２とを仕切り、高温空気
と外気を熱交換させる熱交換器は、高温空気通路７中の
フィン基板６１面がケ−シング２１の外気側となり、外
気通路１２中のフィン基板１１１面がケ−シング２１の
高温空気側となり、二つのフィン基板を間隔をおいて隣
り合わせにならないようにケ−シング２１内の対角線の
位置に配設し、二つのフィン基板６１、１１１面に接合
された伝導板３１を二つのフィン基板の間で熱的に接続
したので、熱交換器の厚さを増加することなく対流伝熱
性能を向上させ、小形・薄形化が図れる。
が図れ、薄型で小型化が可能な熱交換器を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ケ−シング２１内で吸入用ファン５とフ
ィン６を通路中に配置し、高温空気を吸入する高温空気
通路７と、吸入ファン１０とフィン１１を通路中に配置
し、外気を吸入する外気通路１２とを仕切り、高温空気
と外気を熱交換させる熱交換器は、高温空気通路７中の
フィン基板６１面がケ−シング２１の外気側となり、外
気通路１２中のフィン基板１１１面がケ−シング２１の
高温空気側となり、二つのフィン基板を間隔をおいて隣
り合わせにならないようにケ−シング２１内の対角線の
位置に配設し、二つのフィン基板６１、１１１面に接合
された伝導板３１を二つのフィン基板の間で熱的に接続
したので、熱交換器の厚さを増加することなく対流伝熱
性能を向上させ、小形・薄形化が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電子機器筐
体内の熱を密閉性を保持したままで外気に放出する熱交
換器に関する。
体内の熱を密閉性を保持したままで外気に放出する熱交
換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、工作機械用ＮＣ装置やロボット制
御用コントローラ等に使用される産業用電子機器の小形
化が著しく、これらの電子機器は密閉筐体に収納され、
発熱密度の大きい電子機器には熱交換器が必須となって
いる。したがって、熱交換器そのものが小さくならない
と電子機器そのものの小形化は難しい。従来、密閉型の
電子機器筐体の熱交換器としては、電子機器筐体内部に
発生した熱で温度が上がった高温空気を取り入れる高温
空気通路と、外気を取り入れる外気通路とを備え、高温
空気通路と外気通路とを仕切って構成する平板状の仕切
板に複数枚の金属フィンを所定の間隔で配設したものが
提案されており、または平板状の仕切板に金属針を所定
の植え込み密度でその両面に突出するように植え込んで
なる熱交換器も提案されている（例えば、実公平５ー３
３０３８号公報）。電子機器筐体用の熱交換器の側断面
図を図６に示す。ロボット制御用コントローラに用いら
れる熱交換器の一例で、筐体の横方向長さ（以下、厚さ
と呼ぶ）が５００ｍｍのものに対して、熱交換器の厚さ
は８５ｍｍで長さ比で約１／６程度となっている。図に
おいて、１は発熱を伴う電子機器（図示せず）が収納さ
れる筐体で、２は本実施例に係る熱交換器である。３は
仕切り板で、熱交換器２の内部を中央で高温空気にさら
される部分と外気にさらされる部分の二つの通路に分け
るものである。４は高温空気吸入口、５は高温空気通路
中に設けた吸入用ファン、６は高温空気通路中に設けた
フィン、７は高温空気通路、８は高温空気排出口であ
る。また、９は外気吸入口、１０は外気通路中に設けた
吸入用ファン、１１は外気通路中に設けたフィン、１２
は外気通路、１３は外気排出口、ＡH は高温空気、ＡC
は外気である。なお、高温空気通路７、外気通路１２中
に設けたフィン６、１１はそれぞれ図示しないフィン基
板に固着されたものである。このような構成において、
高温空気通路７中に設けたフィン６と、外気通路１２中
に設けたフィン１１とは仕切り板３を挟んで対向して構
造上接続されている。また、ファン５、ファン１０はそ
れぞれ高温空気ＡH 、外気ＡC とを通路中の一方から他
方へ強制的に対向させて流通させるような位置に配置し
てあり、高温空気吸入口４から吸入用ファン５に吸入さ
れ高温空気排出口８側へ吐出される高温空気Ａh 、外気
吸入口９から吸入用ファン１０に吸入され外気排出口１
３側へ吐出される外気ＡC はフィン６と、フィン１１と
の間で熱交換を行うようにしてある。次に動作について
説明する。筐体１内の発熱で温度が上昇して高温となっ
た筐体内の高温空気ＡH は熱交換器２に取り付けられて
いる吸入用ファン５によって熱交換器２の中に誘導され
る。高温空気ＡH は熱交換器２の中で通風方向を直角に
曲げられて高温空気通路７中をフィン６に向かってフィ
ンの基板に平行な流れとして通過する。この際、空気と
フィン表面との対流伝熱現象によって高温空気ＡH から
フィン６へ熱が伝えられる。高温空気ＡH はフィン６に
熱を渡したことによって温度が低下し、熱交換器２から
筐体１の中へ排出される。フィン６とフィン１１とは仕
切り板３によって構造上接続されているため、フィン６
に伝わった熱は伝導によってフィン１１に伝えられる。
一方、熱交換器２の外気側では吸入用ファン１０によっ
て熱交換器２の中へ外気Ａc が誘導され、通風方向を直
角に曲げられた後、外気通路１２中をフィン１１に向か
ってフィンの基板に平行な流れとして通過する。この
際、空気とフィン表面との対流伝熱現象によってフィン
１１から外気Ａc へ熱が伝えられ、外気Ａc は熱交換器
２から排出される。したがって、熱交換器２は仕切り板
３によって高温空気ＡH 側と外気Ａc 側とが仕切って構
成されているため、熱交換器２がこのように作動するこ
とによって筐体１の密閉性を保ったまま筐体１の内部の
熱を効率よく外部へ排出することができる。
御用コントローラ等に使用される産業用電子機器の小形
化が著しく、これらの電子機器は密閉筐体に収納され、
発熱密度の大きい電子機器には熱交換器が必須となって
いる。したがって、熱交換器そのものが小さくならない
と電子機器そのものの小形化は難しい。従来、密閉型の
電子機器筐体の熱交換器としては、電子機器筐体内部に
発生した熱で温度が上がった高温空気を取り入れる高温
空気通路と、外気を取り入れる外気通路とを備え、高温
空気通路と外気通路とを仕切って構成する平板状の仕切
板に複数枚の金属フィンを所定の間隔で配設したものが
提案されており、または平板状の仕切板に金属針を所定
の植え込み密度でその両面に突出するように植え込んで
なる熱交換器も提案されている（例えば、実公平５ー３
３０３８号公報）。電子機器筐体用の熱交換器の側断面
図を図６に示す。ロボット制御用コントローラに用いら
れる熱交換器の一例で、筐体の横方向長さ（以下、厚さ
と呼ぶ）が５００ｍｍのものに対して、熱交換器の厚さ
は８５ｍｍで長さ比で約１／６程度となっている。図に
おいて、１は発熱を伴う電子機器（図示せず）が収納さ
れる筐体で、２は本実施例に係る熱交換器である。３は
仕切り板で、熱交換器２の内部を中央で高温空気にさら
される部分と外気にさらされる部分の二つの通路に分け
るものである。４は高温空気吸入口、５は高温空気通路
中に設けた吸入用ファン、６は高温空気通路中に設けた
フィン、７は高温空気通路、８は高温空気排出口であ
る。また、９は外気吸入口、１０は外気通路中に設けた
吸入用ファン、１１は外気通路中に設けたフィン、１２
は外気通路、１３は外気排出口、ＡH は高温空気、ＡC
は外気である。なお、高温空気通路７、外気通路１２中
に設けたフィン６、１１はそれぞれ図示しないフィン基
板に固着されたものである。このような構成において、
高温空気通路７中に設けたフィン６と、外気通路１２中
に設けたフィン１１とは仕切り板３を挟んで対向して構
造上接続されている。また、ファン５、ファン１０はそ
れぞれ高温空気ＡH 、外気ＡC とを通路中の一方から他
方へ強制的に対向させて流通させるような位置に配置し
てあり、高温空気吸入口４から吸入用ファン５に吸入さ
れ高温空気排出口８側へ吐出される高温空気Ａh 、外気
吸入口９から吸入用ファン１０に吸入され外気排出口１
３側へ吐出される外気ＡC はフィン６と、フィン１１と
の間で熱交換を行うようにしてある。次に動作について
説明する。筐体１内の発熱で温度が上昇して高温となっ
た筐体内の高温空気ＡH は熱交換器２に取り付けられて
いる吸入用ファン５によって熱交換器２の中に誘導され
る。高温空気ＡH は熱交換器２の中で通風方向を直角に
曲げられて高温空気通路７中をフィン６に向かってフィ
ンの基板に平行な流れとして通過する。この際、空気と
フィン表面との対流伝熱現象によって高温空気ＡH から
フィン６へ熱が伝えられる。高温空気ＡH はフィン６に
熱を渡したことによって温度が低下し、熱交換器２から
筐体１の中へ排出される。フィン６とフィン１１とは仕
切り板３によって構造上接続されているため、フィン６
に伝わった熱は伝導によってフィン１１に伝えられる。
一方、熱交換器２の外気側では吸入用ファン１０によっ
て熱交換器２の中へ外気Ａc が誘導され、通風方向を直
角に曲げられた後、外気通路１２中をフィン１１に向か
ってフィンの基板に平行な流れとして通過する。この
際、空気とフィン表面との対流伝熱現象によってフィン
１１から外気Ａc へ熱が伝えられ、外気Ａc は熱交換器
２から排出される。したがって、熱交換器２は仕切り板
３によって高温空気ＡH 側と外気Ａc 側とが仕切って構
成されているため、熱交換器２がこのように作動するこ
とによって筐体１の密閉性を保ったまま筐体１の内部の
熱を効率よく外部へ排出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、熱交換器の
性能を評価する指標としては熱交換器の交換熱量を高温
側と低温側の温度差で除算した熱コンダクタンスで表さ
れるが、小型化のためには単位体積当たりの熱コンダク
タンスが大きい方が好ましいことが知られている。とこ
ろが、従来技術のような構成にするとフィン６とフィン
１１とを近接して配置しなければならないため、次のよ
うな問題点があった。 (1) フィンの高さ、あるいはファン２台分の厚さと通風
空間の厚さなどが積算されて高温側および外気側の通風
路体積が大きくなるため、熱交換器の厚さが厚くなり小
型化ができない。 (2) 吸入用ファン５や吸入用ファン１０から吐出した高
温空気ＡH および外気Ａc が仕切り板３に垂直に衝突し
た後、吐出方向を変換しそれぞれのフィン６、１１の基
板に平行に流れて排出口８および１３から排出されるた
め対流伝熱性能の向上が望めない。このような構成で仕
切り板３とフィン６、１１の位置を変えずに、吸入用フ
ァン５や吸入用ファン１０をファンからの吐出風がフィ
ン６、１１の基板に直接衝突するような配置にすると対
流伝熱性能は向上するが、逆に熱交換器の厚さが厚くな
り小型化ができない。そこで、本発明は厚さを増加する
ことなく対流伝熱性能を向上させて単位体積当たりの熱
コンダクタンスを増加させ、従来よりも小型・薄型にな
る熱交換器を提供することを目的とする。
性能を評価する指標としては熱交換器の交換熱量を高温
側と低温側の温度差で除算した熱コンダクタンスで表さ
れるが、小型化のためには単位体積当たりの熱コンダク
タンスが大きい方が好ましいことが知られている。とこ
ろが、従来技術のような構成にするとフィン６とフィン
１１とを近接して配置しなければならないため、次のよ
うな問題点があった。 (1) フィンの高さ、あるいはファン２台分の厚さと通風
空間の厚さなどが積算されて高温側および外気側の通風
路体積が大きくなるため、熱交換器の厚さが厚くなり小
型化ができない。 (2) 吸入用ファン５や吸入用ファン１０から吐出した高
温空気ＡH および外気Ａc が仕切り板３に垂直に衝突し
た後、吐出方向を変換しそれぞれのフィン６、１１の基
板に平行に流れて排出口８および１３から排出されるた
め対流伝熱性能の向上が望めない。このような構成で仕
切り板３とフィン６、１１の位置を変えずに、吸入用フ
ァン５や吸入用ファン１０をファンからの吐出風がフィ
ン６、１１の基板に直接衝突するような配置にすると対
流伝熱性能は向上するが、逆に熱交換器の厚さが厚くな
り小型化ができない。そこで、本発明は厚さを増加する
ことなく対流伝熱性能を向上させて単位体積当たりの熱
コンダクタンスを増加させ、従来よりも小型・薄型にな
る熱交換器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成にしたものである。 (1) 密閉型の電子機器筐体の内部に発生した熱で温度が
上昇した高温空気をケ−シング内に吸入する高温空気吸
入口から高温空気排出口へ通じる高温空気通路と、前記
ケ−シング内に外気を吸入する外気吸入口から外気排出
口へ通じる外気通路と、前記高温空気通路と前記外気通
路とを二つに仕切る仕切り手段と、前記仕切り手段を挟
み前記高温空気通路中と前記外気通路中とにそれぞれ配
設された空気を導入する吸入用ファンと前記吸入用ファ
ンにより導入された空気がその部材に吹きつけられ伝達
により受熱・放熱するフィンとを備え、前記高温空気通
路中のフィンと前記外気通路中のフィンのそれぞれに高
温空気と外気を流すようにして熱交換させる熱交換器に
おいて、前記高温空気通路中のフィンの基板面が前記ケ
−シングの外気側となり、前記外気通路中のフィンの基
板面が前記ケ−シングの高温空気側となり、前記二つの
フィン基板が間隔をおいて隣り合わせにならないように
前記ケ−シング内の対角線の位置に配設されるととも
に、前記仕切り手段は前記二つのフィン基板面に接合さ
れ、かつ、前記二つのフィン基板の間で熱的に接続され
る金属製の伝導板としたものである。 (2) 請求項１記載の熱交換器において、前記伝導板を前
記二つのフィン基板面に平行した前記高温空気通路の軸
と前記外気通路の軸との間隔が最小となるような位置に
配設してあるものである。 (3) 請求項１または２に記載の熱交換器において、前記
伝導板を平板状のヒートパイプにしたものである。 (4) 請求項１から３までの何れか１項に記載の熱交換器
において、前記伝導板は前記二つのフィン基板の間にお
いて湾曲させたものである。
め、本発明は次のような構成にしたものである。 (1) 密閉型の電子機器筐体の内部に発生した熱で温度が
上昇した高温空気をケ−シング内に吸入する高温空気吸
入口から高温空気排出口へ通じる高温空気通路と、前記
ケ−シング内に外気を吸入する外気吸入口から外気排出
口へ通じる外気通路と、前記高温空気通路と前記外気通
路とを二つに仕切る仕切り手段と、前記仕切り手段を挟
み前記高温空気通路中と前記外気通路中とにそれぞれ配
設された空気を導入する吸入用ファンと前記吸入用ファ
ンにより導入された空気がその部材に吹きつけられ伝達
により受熱・放熱するフィンとを備え、前記高温空気通
路中のフィンと前記外気通路中のフィンのそれぞれに高
温空気と外気を流すようにして熱交換させる熱交換器に
おいて、前記高温空気通路中のフィンの基板面が前記ケ
−シングの外気側となり、前記外気通路中のフィンの基
板面が前記ケ−シングの高温空気側となり、前記二つの
フィン基板が間隔をおいて隣り合わせにならないように
前記ケ−シング内の対角線の位置に配設されるととも
に、前記仕切り手段は前記二つのフィン基板面に接合さ
れ、かつ、前記二つのフィン基板の間で熱的に接続され
る金属製の伝導板としたものである。 (2) 請求項１記載の熱交換器において、前記伝導板を前
記二つのフィン基板面に平行した前記高温空気通路の軸
と前記外気通路の軸との間隔が最小となるような位置に
配設してあるものである。 (3) 請求項１または２に記載の熱交換器において、前記
伝導板を平板状のヒートパイプにしたものである。 (4) 請求項１から３までの何れか１項に記載の熱交換器
において、前記伝導板は前記二つのフィン基板の間にお
いて湾曲させたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す熱交
換器の分解斜視図、図２は図１の組立状態を示す側断面
図である。図３は本発明と従来例との冷却風向による伝
熱性能の違いを比較する説明図である。従来例と同じ構
成要素については同一符号を付して説明を省略し、従来
例と異なる点について説明する。２１は熱交換器２のケ
−シングで下部側面に高温空気吸入口４、底面に高温空
気排出口８を備える。２２はケ−シング２１用の蓋で、
上部側面に外気吸入口９、中央に外気排出口１３を備え
る。３１は伝導板でアルミニウムあるいは銅といった熱
伝導性の高い金属でできており、高温空気側と外気側と
の仕切りも兼ねている。また、フィン６、フィン１１に
はそれぞれフィン基板６１、１１１が固着されたもので
ある従来例と異なるのは次のような点である。 (1) 高温空気通路７中のフィン基板６１の面がケ−シン
グ２１の外気側となり、外気通路１２中のフィン基板１
１１の面が前記ケ−シングの高温空気側となり、二つの
フィン基板６１、１１１が間隔をおいて隣り合わせにな
らないようにケ−シング２１内の対角線の位置に配置し
てあり、二つのフィン基板６１、１１１の面は金属製の
伝導板３１とが接合され、かつ、二つのフィン基板６
１、１１１のの間で二つのフィン基板６１、１１１面に
平行した高温空気通路７と外気通路１２の軸の間隔が最
小となるように熱的に接続したものであって、伝導板３
１の中央には湾曲部３１ａを有している。すなわち、高
温空気側および外気側のフィン６、１１とファン５、１
０の厚さに相当する距離だけそれぞれのフィンとの接合
面が離れて平行になるだけの曲率を持っている点であ
る。 (2) 図２の熱交換器の側断面図から明らかなように高温
空気側、外気側ともファン５および１０はその吐出風が
それぞれのフィン６および１１に固着されたフィン基板
６１、１１１に直接垂直に吹き付けるように対向した位
置に配置されている点である。このような構成におい
て、高温空気側フィン６と外気側フィン１１との間に湾
曲部３１ａを有する伝導板３１を設置することで、伝導
板３１の伝導熱抵抗は高温空気ＡH から外気Ａc までの
伝熱経路の熱抵抗を大きくしており、ある試算では伝熱
性能が約２０％低下する。しかしながら、本発明では高
温空気側ファン５や外気側ファン１０から吐出した高温
空気ＡH および外気Ａc がそれぞれのフィン基板６１、
１１１に垂直にぶつかった後、フィン基板６１、１１１
に平行に流れてそれぞれの排出口８および１３から排出
されるようにした通風方式を採用しているため、図３に
示すように従来の平行流に比べて約２５％も対流伝熱性
能が向上する。さらに、後述するフィン基板にぶつかっ
た冷却風をフィンの両側に排出する通風方式にすると対
流伝熱性能は約５０％も向上する。したがって、伝導板
３１を挿入したことによる熱交換器としての冷却性能の
低下はこの対流伝熱の性能向上によって相殺され、前者
は従来どうりの冷却性能を得られ、後者は従来以上の冷
却性能を得ることができる。一方、この伝導板３１を挿
入したことによって、図２に示すように熱交換器２の厚
さは吸入用ファン５、１０とフィン６、１１と伝導板３
１の厚さによって決まることになる。通常冷却フィンの
厚さは２０〜３０ｍｍに採るので、熱交換器の厚さはほ
ぼ４０〜５０ｍｍとなる。これは、従来型の熱交換器の
５０〜６０％の厚さであり、非常に薄いものになる。次
に動作について説明する。筐体（図示せず）内の発熱で
温度が上昇して高温となった高温空気ＡH は熱交換器２
に取り付けられている吸入用ファン５によって高温空気
吸入口４から吸い込まれ、フィン６を具えるフィン基板
６１に向かって垂直に衝突した後、直角に風向を曲げら
れて高温空気通路７中をフィン基板６に平行な流れとし
て通過する。この際、空気とフィン６表面との対流伝熱
現象によって高温空気ＡH からフィン６へ熱が伝えられ
る。高温空気ＡH はフィン６に熱を渡したことによって
温度が低下し、高温空気排出口８から筐体の中へ排出さ
れる。フィン６とフィン１１とは伝導板３１によって熱
的に接合されているため、フィン６に伝わった熱は伝導
板３１を介して伝導によってフィン１１に伝えられる。
一方、熱交換器２の外気側では吸入用ファン１０によっ
て外気吸入口９から吸い込まれ、フィン１１を具えるフ
ィン基板１１１に向かって垂直に衝突した後、直角に風
向を曲げられて外気通路１２中をフィン基板１１１に平
行な流れとして通過する。この際、空気とフィン１１表
面との対流伝熱現象によってフィン１１から外気Ａc へ
熱が伝えられる。フィン１１は外気ＡC に熱を渡したこ
とによって温度が低下する。このような伝熱径路によっ
て筐体の熱は外気へ排出される。したがって、熱交換器
２は伝導板３１によって高温空気ＡH 側と外気Ａc 側と
が仕切って構成されているため、熱交換器２がこのよう
に動作することによって筐体１の密閉性を保ったまま筐
体１の内部の熱を効率よく外部へ排出することができ
る。次に第１のその他の実施例について説明する。図４
に示すようにフィン６およびフィン１１に衝突した筐体
内の高温空気ＡH や外気Ａc をフィンの両側に排出する
構造にすると図３に示したようにさらにフィンと空気間
の伝熱性能が上がるのでそれぞれのフィンを小さくする
ことが可能になり、熱交換器の厚さを薄くし小型化でき
る。動作については図２に示した実施例と同様なので省
略する。また、上記に述べたように伝導板３１は高温空
気通路７と外気通路１２とを仕切る仕切り手段を兼ねて
いるものであるが、伝導板３１とは別に他の部材から成
る仕切り板を設けるようにしても構わない。さらに、伝
導板３１の中央部を湾曲部３１ａとしたが、直線状に傾
斜した形状にしても構わない。図５に本発明の第２の実
施例を示す。これは、第１の実施例の伝導板３１を可と
う性のある平板状のヒートパイプ３２にしたものであ
る。なお、３２ａはヒートパイプ３２の湾曲部である。
ヒートパイプを使用すればフィン６とフィン１１との間
の伝導による熱抵抗をほぼゼロにすることができるため
フィン６と外気側１１の通風方式の改善による熱抵抗の
低下分がそのまま熱交換器としての性能向上となるの
で、より薄い熱交換器を得ることができる。また、動作
については図２、図４に示した実施例と同様なので省略
する。したがって、このような熱交換器を使用した電子
機器筐体は小型になり、低コスト化が図れる。また、電
子機器筐体の中の狭い場所でも使用することができる、
さらに、電子機器筐体を設計する際に新たな冷却構造を
考えなくてもよく熱設計が簡単になるという効果もあ
る。
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す熱交
換器の分解斜視図、図２は図１の組立状態を示す側断面
図である。図３は本発明と従来例との冷却風向による伝
熱性能の違いを比較する説明図である。従来例と同じ構
成要素については同一符号を付して説明を省略し、従来
例と異なる点について説明する。２１は熱交換器２のケ
−シングで下部側面に高温空気吸入口４、底面に高温空
気排出口８を備える。２２はケ−シング２１用の蓋で、
上部側面に外気吸入口９、中央に外気排出口１３を備え
る。３１は伝導板でアルミニウムあるいは銅といった熱
伝導性の高い金属でできており、高温空気側と外気側と
の仕切りも兼ねている。また、フィン６、フィン１１に
はそれぞれフィン基板６１、１１１が固着されたもので
ある従来例と異なるのは次のような点である。 (1) 高温空気通路７中のフィン基板６１の面がケ−シン
グ２１の外気側となり、外気通路１２中のフィン基板１
１１の面が前記ケ−シングの高温空気側となり、二つの
フィン基板６１、１１１が間隔をおいて隣り合わせにな
らないようにケ−シング２１内の対角線の位置に配置し
てあり、二つのフィン基板６１、１１１の面は金属製の
伝導板３１とが接合され、かつ、二つのフィン基板６
１、１１１のの間で二つのフィン基板６１、１１１面に
平行した高温空気通路７と外気通路１２の軸の間隔が最
小となるように熱的に接続したものであって、伝導板３
１の中央には湾曲部３１ａを有している。すなわち、高
温空気側および外気側のフィン６、１１とファン５、１
０の厚さに相当する距離だけそれぞれのフィンとの接合
面が離れて平行になるだけの曲率を持っている点であ
る。 (2) 図２の熱交換器の側断面図から明らかなように高温
空気側、外気側ともファン５および１０はその吐出風が
それぞれのフィン６および１１に固着されたフィン基板
６１、１１１に直接垂直に吹き付けるように対向した位
置に配置されている点である。このような構成におい
て、高温空気側フィン６と外気側フィン１１との間に湾
曲部３１ａを有する伝導板３１を設置することで、伝導
板３１の伝導熱抵抗は高温空気ＡH から外気Ａc までの
伝熱経路の熱抵抗を大きくしており、ある試算では伝熱
性能が約２０％低下する。しかしながら、本発明では高
温空気側ファン５や外気側ファン１０から吐出した高温
空気ＡH および外気Ａc がそれぞれのフィン基板６１、
１１１に垂直にぶつかった後、フィン基板６１、１１１
に平行に流れてそれぞれの排出口８および１３から排出
されるようにした通風方式を採用しているため、図３に
示すように従来の平行流に比べて約２５％も対流伝熱性
能が向上する。さらに、後述するフィン基板にぶつかっ
た冷却風をフィンの両側に排出する通風方式にすると対
流伝熱性能は約５０％も向上する。したがって、伝導板
３１を挿入したことによる熱交換器としての冷却性能の
低下はこの対流伝熱の性能向上によって相殺され、前者
は従来どうりの冷却性能を得られ、後者は従来以上の冷
却性能を得ることができる。一方、この伝導板３１を挿
入したことによって、図２に示すように熱交換器２の厚
さは吸入用ファン５、１０とフィン６、１１と伝導板３
１の厚さによって決まることになる。通常冷却フィンの
厚さは２０〜３０ｍｍに採るので、熱交換器の厚さはほ
ぼ４０〜５０ｍｍとなる。これは、従来型の熱交換器の
５０〜６０％の厚さであり、非常に薄いものになる。次
に動作について説明する。筐体（図示せず）内の発熱で
温度が上昇して高温となった高温空気ＡH は熱交換器２
に取り付けられている吸入用ファン５によって高温空気
吸入口４から吸い込まれ、フィン６を具えるフィン基板
６１に向かって垂直に衝突した後、直角に風向を曲げら
れて高温空気通路７中をフィン基板６に平行な流れとし
て通過する。この際、空気とフィン６表面との対流伝熱
現象によって高温空気ＡH からフィン６へ熱が伝えられ
る。高温空気ＡH はフィン６に熱を渡したことによって
温度が低下し、高温空気排出口８から筐体の中へ排出さ
れる。フィン６とフィン１１とは伝導板３１によって熱
的に接合されているため、フィン６に伝わった熱は伝導
板３１を介して伝導によってフィン１１に伝えられる。
一方、熱交換器２の外気側では吸入用ファン１０によっ
て外気吸入口９から吸い込まれ、フィン１１を具えるフ
ィン基板１１１に向かって垂直に衝突した後、直角に風
向を曲げられて外気通路１２中をフィン基板１１１に平
行な流れとして通過する。この際、空気とフィン１１表
面との対流伝熱現象によってフィン１１から外気Ａc へ
熱が伝えられる。フィン１１は外気ＡC に熱を渡したこ
とによって温度が低下する。このような伝熱径路によっ
て筐体の熱は外気へ排出される。したがって、熱交換器
２は伝導板３１によって高温空気ＡH 側と外気Ａc 側と
が仕切って構成されているため、熱交換器２がこのよう
に動作することによって筐体１の密閉性を保ったまま筐
体１の内部の熱を効率よく外部へ排出することができ
る。次に第１のその他の実施例について説明する。図４
に示すようにフィン６およびフィン１１に衝突した筐体
内の高温空気ＡH や外気Ａc をフィンの両側に排出する
構造にすると図３に示したようにさらにフィンと空気間
の伝熱性能が上がるのでそれぞれのフィンを小さくする
ことが可能になり、熱交換器の厚さを薄くし小型化でき
る。動作については図２に示した実施例と同様なので省
略する。また、上記に述べたように伝導板３１は高温空
気通路７と外気通路１２とを仕切る仕切り手段を兼ねて
いるものであるが、伝導板３１とは別に他の部材から成
る仕切り板を設けるようにしても構わない。さらに、伝
導板３１の中央部を湾曲部３１ａとしたが、直線状に傾
斜した形状にしても構わない。図５に本発明の第２の実
施例を示す。これは、第１の実施例の伝導板３１を可と
う性のある平板状のヒートパイプ３２にしたものであ
る。なお、３２ａはヒートパイプ３２の湾曲部である。
ヒートパイプを使用すればフィン６とフィン１１との間
の伝導による熱抵抗をほぼゼロにすることができるため
フィン６と外気側１１の通風方式の改善による熱抵抗の
低下分がそのまま熱交換器としての性能向上となるの
で、より薄い熱交換器を得ることができる。また、動作
については図２、図４に示した実施例と同様なので省略
する。したがって、このような熱交換器を使用した電子
機器筐体は小型になり、低コスト化が図れる。また、電
子機器筐体の中の狭い場所でも使用することができる、
さらに、電子機器筐体を設計する際に新たな冷却構造を
考えなくてもよく熱設計が簡単になるという効果もあ
る。
【０００６】上記手段により、フィン６とフィン１１と
の間の熱伝導を伝導板３１で行うようにしたので両フィ
ンの相対的な位置関係の制約が無くなるため、効果的な
空間利用を優先した構造設計ができるようになる。伝導
板３１を挿入することで伝導経路が長くなり高温空気と
外気間の熱抵抗が増加するが、フィンの対流伝熱におい
てフィン基板に冷却風を垂直に吹き付ける方式を採るこ
とでフィンと空気間の対流伝熱特性が向上するため、伝
導板３１による性能低下をカバーすることができ、総体
的な熱交換器の性能は維持できる。さらに、この伝導板
３１を可とう性のある平板状のヒートパイプ３２にする
ことによって、伝導経路が長くなることによる熱抵抗の
増加を抑えることができるので熱交換器の性能向上が図
られる。
の間の熱伝導を伝導板３１で行うようにしたので両フィ
ンの相対的な位置関係の制約が無くなるため、効果的な
空間利用を優先した構造設計ができるようになる。伝導
板３１を挿入することで伝導経路が長くなり高温空気と
外気間の熱抵抗が増加するが、フィンの対流伝熱におい
てフィン基板に冷却風を垂直に吹き付ける方式を採るこ
とでフィンと空気間の対流伝熱特性が向上するため、伝
導板３１による性能低下をカバーすることができ、総体
的な熱交換器の性能は維持できる。さらに、この伝導板
３１を可とう性のある平板状のヒートパイプ３２にする
ことによって、伝導経路が長くなることによる熱抵抗の
増加を抑えることができるので熱交換器の性能向上が図
られる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればファ
ンとフィンとを通路中に配置し、高温空気をケ−シング
内に吸入する高温空気通路と、ファンとフィンとを通路
中に配置し、外気をケ−シング内に吸入する外気通路と
を二つに仕切る仕切り手段を具える高温空気と外気を流
して熱交換させる熱交換器は、高温空気通路中のフィン
の基板面がケ−シングの外気側となり、外気通路中のフ
ィンの基板面がケ−シングの高温空気側となり、二つの
フィン基板が間隔をおいて隣り合わせにならないように
ケ−シング内の対角線の位置に配設されるとともに、仕
切り手段を二つのフィン基板面に接合され、かつ、二つ
のフィン基板の間で熱的に接続される金属製の伝導板と
し、また、伝導板を二つのフィン基板面に平行した高温
空気通路の軸と外気通路の軸との間隔が最小となるよう
に配設することで、熱交換器の性能を維持したままそれ
ぞれのフィンの相対位置を自由に変えられるようにな
り、熱交換器の厚さを増加することなく対流伝熱性能を
向上させて単位体積当たりの熱コンダクタンスを増加さ
せることができる。これにより熱交換器の小形化・薄形
化、さらに、小形化に伴う低コスト化が図れるという効
果がある。また、それぞれのフィン間を熱的につなぐ伝
導体として平板状のヒートパイプを使うことにより、さ
らに熱交換器の小形化・薄形化が可能になる。したがっ
て、この熱交換器は設置場所を選定する際の自由度が高
く、これを使用すると電子機器の小型化や熱設計の簡素
化が図れるという効果がある。
ンとフィンとを通路中に配置し、高温空気をケ−シング
内に吸入する高温空気通路と、ファンとフィンとを通路
中に配置し、外気をケ−シング内に吸入する外気通路と
を二つに仕切る仕切り手段を具える高温空気と外気を流
して熱交換させる熱交換器は、高温空気通路中のフィン
の基板面がケ−シングの外気側となり、外気通路中のフ
ィンの基板面がケ−シングの高温空気側となり、二つの
フィン基板が間隔をおいて隣り合わせにならないように
ケ−シング内の対角線の位置に配設されるとともに、仕
切り手段を二つのフィン基板面に接合され、かつ、二つ
のフィン基板の間で熱的に接続される金属製の伝導板と
し、また、伝導板を二つのフィン基板面に平行した高温
空気通路の軸と外気通路の軸との間隔が最小となるよう
に配設することで、熱交換器の性能を維持したままそれ
ぞれのフィンの相対位置を自由に変えられるようにな
り、熱交換器の厚さを増加することなく対流伝熱性能を
向上させて単位体積当たりの熱コンダクタンスを増加さ
せることができる。これにより熱交換器の小形化・薄形
化、さらに、小形化に伴う低コスト化が図れるという効
果がある。また、それぞれのフィン間を熱的につなぐ伝
導体として平板状のヒートパイプを使うことにより、さ
らに熱交換器の小形化・薄形化が可能になる。したがっ
て、この熱交換器は設置場所を選定する際の自由度が高
く、これを使用すると電子機器の小型化や熱設計の簡素
化が図れるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す熱交換器の分解斜
視図である。
視図である。
【図２】図１の熱交換器の側断面図である
【図３】本発明と従来例との冷却風向による伝熱性能の
差を比較した説明図である。
差を比較した説明図である。
【図４】第１のその他の実施例を示す熱交換器の側断面
図である。
図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す熱交換器の側断面
図である。
図である。
【図６】従来の熱交換器を示す側断面図である。
１：筐体 ２：熱交換器 ２１：ケ−シング ２２：蓋 ３：：仕切り板 ３１：伝導板 ３１ａ：湾曲部 ３２：ヒートパイプ ３２ａ：湾曲部 ４：高温空気吸入口 ５：吸入用ファン ６：フィン ６１：フィン基板 ７：高温空気通路 ８：高温空気排出口 ９：外気吸入口 １０：吸入用ファン １１：フィン １１１：フィン基板 １２：外気通路 １３：外気排出口 ＡH ：高温空気 Ａc ：外気
Claims (4)
- 【請求項１】 密閉型の電子機器筐体の内部に発生した
熱で温度が上昇した高温空気をケ−シング内に吸入する
高温空気吸入口から高温空気排出口へ通じる高温空気通
路と、前記ケ−シング内に外気を吸入する外気吸入口か
ら外気排出口へ通じる外気通路と、前記高温空気通路と
前記外気通路とを二つに仕切る仕切り手段と、前記仕切
り手段を挟み前記高温空気通路中と前記外気通路中とに
それぞれ配設された空気を導入する吸入用ファンと前記
吸入用ファンにより導入された空気がその部材に吹きつ
けられ伝達により受熱・放熱するフィンとを備え、前記
高温空気通路中のフィンと前記外気通路中のフィンのそ
れぞれに高温空気と外気を流すようにして熱交換させる
熱交換器において、 前記高温空気通路中のフィンの基板面が前記ケ−シング
の外気側となり、前記外気通路中のフィンの基板面が前
記ケ−シングの高温空気側となり、前記二つのフィン基
板が間隔をおいて隣り合わせにならないように前記ケ−
シング内の対角線の位置に配設されるとともに、前記仕
切り手段は前記二つのフィン基板面に接合され、かつ、
前記二つのフィン基板の間で熱的に接続される金属製の
伝導板としたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 前記伝導板を前記二つのフィン基板面に
平行した前記高温空気通路の軸と前記外気通路の軸との
間隔が最小となるような位置に配設してあることを特徴
とする請求項１に記載の熱交換器。 - 【請求項３】 前記伝導板を平板状のヒートパイプとし
たことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換
器。 - 【請求項４】 前記伝導板は前記二つのフィン基板の間
において湾曲させたものであることを特徴とする請求項
１から３までの何れか１項に記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2840597A JPH10206046A (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2840597A JPH10206046A (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206046A true JPH10206046A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=12247762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2840597A Pending JPH10206046A (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10206046A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10261887A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Denso Corp | 冷却装置及びこの冷却装置を備えた筐体冷却装置 |
| JP2005093793A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Denso Corp | 冷却装置 |
| JP2005310924A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Nitto Electric Works Ltd | 盤用熱交換器 |
| JP2009147243A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Nitto Electric Works Ltd | 電気電子機器収納箱冷却用ファンユニット |
| WO2010021115A1 (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | パナソニック株式会社 | 熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置 |
| CN101871740A (zh) * | 2009-06-15 | 2010-10-27 | 华为技术有限公司 | 一种热交换器、热交换器的散热方法以及通信设备 |
| CN102032631A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-04-27 | 贵州贵航汽车零部件股份有限公司 | 集成式发热机房吸热水帘热管换热装置 |
| CN102105041A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-06-22 | 海信科龙电器股份有限公司 | 一种机柜空调器 |
-
1997
- 1997-01-27 JP JP2840597A patent/JPH10206046A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10261887A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Denso Corp | 冷却装置及びこの冷却装置を備えた筐体冷却装置 |
| JP2005093793A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Denso Corp | 冷却装置 |
| JP2005310924A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Nitto Electric Works Ltd | 盤用熱交換器 |
| JP2009147243A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Nitto Electric Works Ltd | 電気電子機器収納箱冷却用ファンユニット |
| WO2010021115A1 (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | パナソニック株式会社 | 熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置 |
| CN101871740A (zh) * | 2009-06-15 | 2010-10-27 | 华为技术有限公司 | 一种热交换器、热交换器的散热方法以及通信设备 |
| WO2010145434A1 (zh) * | 2009-06-15 | 2010-12-23 | 华为技术有限公司 | 一种热交换器、热交换器的散热方法以及通信设备 |
| CN102032631A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-04-27 | 贵州贵航汽车零部件股份有限公司 | 集成式发热机房吸热水帘热管换热装置 |
| CN102105041A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-06-22 | 海信科龙电器股份有限公司 | 一种机柜空调器 |
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