JPH02279992A - 熱交換器用エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業−１−の利用分野〕 本発明は、たとえば電子機器、装置などにおける筐体内
温度を冷却するための熱交換器に用いて＼ 好、適な熱交換器用エレメントの改良に関する。

〔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
内蔵してなる各種の電子機器、装置にあっては、通°屯
による内部発熱量が大きく、筐体内温度の−Ｉ−昇によ
る電子部品等に対する熱影響を防ＩＩ−すべく、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が、このような方法では筐
体内への塵埃等の侵入をフィルタ等で防止することが心
霊であり、しかもこのフィルタの目詰りによる保守、点
検作業を頻繁に行なわねばならないという問題を生じる
。また、このようなフィルタでは濾過性能の面で確実性
に欠けるばかりでなく、湿気等に対しては全く無防備で
あるといった欠点もある。特に、この種の′電子機器、
装置にあっては、内部電子部品等の性能を維持するため
に、筐体内への塵埃や湿気等の侵入を可能な限り防１１
−シなければならない。

このため、この種の電子機器、装置において、筐体内空
気と外気とを論通させる通路溝を交！Ｉ］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、筐体の一部に旧設することが
考えられている。そして、このような熱交換器によれば
、各通路溝間を仕切ることにより筐体内への塵埃、湿気
等の侵入を防］）−シ得るもので、従来から種々の構成
によるものが多数提案されている。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（迂するよ
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が、
加工が面倒かつ煩雑となるばかりでなく、各通路溝の入
口および出「１部分で乱気流か生じ易く、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
低下するといった欠点があった。これは、各通路溝の人
１−１、出口において、その隣接する部分に他方の溝を
形成する壁部が存在し、これに空気流が衝突して乱ｂ：
ｔとなることから容易に理解されよう。さらにに述した
従来構造では、各通路溝の入口、出口の位置関係から各
構内での空気流の流れも屈曲部を４１していることから
円滑に行なえず、各構内でも空気溜りや乱流を生じ易く
、熱交換効率が低ドしてしまうものであった。

このため　水出−人はたとえば実開昭６０−７１８７５
号公報等により１両端部側縁部分を互いに相段する方向
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てなる長方形
状を呈する複数枚の平板状プレート片を、交１７’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
分の先端部同士がケ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で、異なる茨体が流れる通路溝を
交７１−に形成するようにしてなる熱交換器用エレメン
トを看する熱交換器を先に提案している。

そして、このような構造によれば、各部の加工組立てが
容易に行なえるとともに、各通路溝の入ＩＳ、出「Ｓ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＋ｊｆ能で、各通路溝内へ
の空気の流入、流出を円滑に行なえ、熱交換効率を向］
−させ得るものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、なから、このような従来の熱交換器によれば、
タ゛６種類の通路溝の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
ず、その結果通路溝内に空気溜りが生じたり、乱流が発
生してしまうもので、熱交換効率の面で問題を生じ、さ
らにエレメントを含めて熱交検器全体が大型化し易いと
いう問題を生じるものであった。すなわち、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ものであるが、従来のエレメン
ト構造において全体の小型かつコンパクト化を図るとと
もに、伝熱面積を大きくするためには、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
も犬きく採る必要があり、その結果エレメントの厚みや
長さを太きイしなければならないものであった。

そして、その一方において、この種のエレメントを備え
てなる熱交換器は、通常、機器筐体内の側壁やに壁部な
どに付設されることが多いため、内部スペースを確保し
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、特に厚みおよび長さ方向の薄型かつ小型化
が求められており、このような要請を満足し得る何らか
の対策を講じることが必要とされている。

〔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発明に係る熱交換器用
エレメントは、全体が略矩形状を呈し隣接する側縁部分
をそれぞれ相反する方向に折曲げ形成してなる複数枚の
平板状プレート片を備えてなり、これらのプレート片を
、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同士を互いに接合させた状態で所定
間隔をおいて積層することで、異なる流体を、隣接する
側縁部分からそれぞれの対向している側縁部分にかけて
交叉させた状態で茨通させる二種類の通路溝を交互に形
成するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、隣接する側縁部分を相反する方向に折
曲げ形成してなる矩形状を呈する複数枚の平板状プレー
ト片を、交Ｑ−に逆向きに組合わせ、折曲げられた側縁
部分の先端部間１−を交Ｌｆに接合させた状態で所定間
隔をおいて積層することにより、異なる流体が、それぞ
れの側縁部分からその対向する側縁部分にかけて交叉さ
せた状態で流通させ１！）る通路溝を交１７−に形成す
る熱交換器用エレメントとしての伝熱プレート体を形成
し得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図ないし第４図は本発明に係る熱交換器用エレメン
トの一実施例を示すものであり、本実施例では、各種電
子機器、装置にイ４設されて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。また、
本実施例において図中矢印→、→は外気の流れを、矢印
φ、−は渚体内空気の流れを示している。しかし、これ
に限定されず、流体の論れを逆にしたり、外気と筐体内
空気とを逆に構成することは自由である。

まず、第１図や第３図等において全体を符号ｌで示す熱
交換器の概略構成を簡単に説明すると、符号２は全体が
略直方体状を呈するケーシングで、第１図に示すように
機器筐体３内でその側壁部の一部に縦型で配設した場合
を示している。

また　このケーシング２内でその長手方向（図中上上方
向）の中央には、第１図ないし第３図に示すような伝熱
プレート体４が熱交換器用エレメントとじて配設されて
いる。この伝熱プレート体４は、筐体３の内部空気とこ
れを冷却する外気とを流通させることによってこれら両
論体間での熱交換を行なうための内、外通路溝５．６を
交互に形成する複数枚の矩形状（本実施例では第１図や
第３図に示すような菱形状）を呈する平板状ブレーｉ・
ノ１７の積層東合体として形成されている。

また、ケーシング２内で伝熱プレート体４の上方には、
ケーシング２のｔａ体３因に臨むド側面に穿設された筐
体内空気の排気口８にて筐体３内に開］ＪするＦ部空気
室９が形成され、その内部には筐体内空気の吹出し用フ
ァン１０が配設されている。なお、本実施例では、この
ファン１０は排気Ｃ１８部分に設けられているが、これ
に限定されず、この空気室９内で伝熱プレート体４の下
端側に適宜の姿勢状態で設けてもよいことは勿論である
。そして、この下部空気室９には、伝熱プレート体４の
内通路溝５内に、第４図から明らかなようにケーシング
２両側部に筐体３内に開口して穿設される吸込「Ｉ　１
１　、１１から導入された筐体内空気が、この通路に沿
って斜め上方に導かれることにより流れ込み、ｒｉｉｉ
記Ｉ気［１８からファン１０により筐体３内に吹出され
る。

一方、前記ケーシング２内で伝熱プレート体４の上方に
は、筒体３外の外気がケーシング２の外側面で下側より
に穿設された吸気口１２から伝熱プレーＩ・休４の外通
路溝６を通って導入される１−部空気室１３が形成され
、このＬ部室気室１３はケーシング２の筐体３外部に向
う側面部に穿設されている排気［］１４により筐体３外
部に連通されている。そして、この排気口１４には、伝
熱プレート体４を通って内部空気と熱交換した外気を筐
体３外に排気するための外気吹出し用のファン１５が配
設されている。勿論、このファン１５は前述したファン
１０と同様に、伝熱プレート体４のト端側に水平状態等
といった適宜の姿勢で配設してもよい。なお、上述した
吸気口１２部分には図示を省略したが、外気中に含まれ
る塵埃等を除去するフィルタを付設するとよい。

そして、本実施例によれば、複数枚の矩形状プレート片
７を所定間隔をおいて積層して組立てることにより異な
る流体（内、外空気）を隣接する側縁部分７ａ、７ｂか
らそれぞれの対向している側縁部分７ｃ、７ｄにかけて
交叉させた状態で流通させる二種類の通路溝５，６を交
互に形成する伝熱プレート体４を長手方向中央部に配設
する直方体形状を呈するケーシング２において、第１図
および第３図に示すように、その両側部内壁部２ａ、２
ｂに前記伝熱プレート体４の対向する角部４ａ、４ｂを
支持して両側の側縁部分７ａ。

７ｂ；７ｃ、７ｄ間を画成する支持部２０．２１を形成
するように構成している。さらに、ケーシング２の一方
の内壁部２ａには、伝熱プレート体４の残りの角部４ｃ
　、４ｄを支持する支持端２２ａ、２３ａを有［７ケー
シング２−１−１下両端側の空気室９，１３間を画成す
る第１および第２の仕切壁２２．２３を立設させて設け
、かつケーシングヒ、下部空気室９，１３、前記第１の
仕切壁２２とこの仕切壁２２を設けた内壁部２ａ側の前
記支持部２０との間の空間（外気吸込［１１２に連通す
る外気吸込室２４）、およびこの支持部２０と第２の仕
切壁２３との間の空間（笛体内部空気を吸込む吸込口１
１に連通ずる内部空気吸込室２５）を仕切っており、こ
れら各空間はケーシング２外部と原体流人、出口８，１
４，１２．１１により連通されている。なお、図中２６
は前記伝熱プレート体４の角部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
をシールし各通路溝５，６間の連通を阻止するためのス
ポンジゴム等によるシール材である。

さて、本発明によれば、上述した構成による熱交換器１
において、筐体内空気と外気との間での熱交換を行なう
熱交換器用エレメントとしての伝熱プレート体４を、第
１図ないし第３図に示すような形状をもつ複数枚の平板
状プレート片７による積層体として構成したところに特
徴を有している。すなわち、矩形状を呈するプレート片
７は本発明を特徴づける部分であり、たとえば鉄板、銅
板、アルミ板を始めとする熱伝導率のよい材料で略矩形
状を呈する平板として形成され、その隣接する側縁部分
７ａ、７ｂ；７ｃ、７ｄを略全域にわたってそれぞれ相
反する方向に折曲げ形成しており、その結果それぞれ対
向する側縁部分７ａ、７ｃニアｂ、７ｄは、同一方向に
折曲げられることになる。そして、これら複数枚のプレ
ート片７を、第２図から明らかなように、交互に逆向き
に（面を反転させたりあるいは交Ｖに１８０度回軸回転
て）組合わせその組合わせ方向に折曲げられた側縁部分
の先端部同士を！７：いに接合させた状態で所定間隔を
おいて積層することで、異なる流体（内、外空気）を、
隣接する側縁部分７ａ。

７ｂからそれぞれの対向している側縁部分７ｃ。

７ｄにかけて交叉させた状態で流通させる二種類の通路
溝５，６を交互に形成している。

このような構成とすれば、各プレート片７間に内、外通
路溝５，６が交互に形成されるとともにこれら各プレー
ト片７の折曲げられて接合される側縁部分７ａ　、７ｂ
　；　７ｃ　、７ｄによッテ一方の通路溝を閉塞する閉
塞部と開［１面積が拡大された開口部とが形成され、か
つこの開口部が卜述した内、外通路溝５，６における入
目および出目を構成するものである。なお、第２図中３
０は複数枚のプレート片７を積層状態で連結するための
連結ロッド（図中−点鎖線で示す）であるが、これに代
えてこの接合部を溶接等で溶着してもよいものである。

また、上述したプレート片７の各折曲げ側縁部分７ａ　
、７ｂ　；　７ｃ　、７ｄは、それぞれ面と直交する方
向に傾斜して折曲げ形成されるとともにその先端部が面
方向に延設され、この面方向への延設部分が互いに接合
されることで、その内側の通路溝５，６の間隔を保った
状態でその接合部に該当する部分を閉塞するような構成
とされている。

このような構成による伝熱プレート体４によれば、各通
路溝５，６が入口から出口にかけて略直線的な通路とし
て構成でき、しかもプレート片７の全域を通路として有
効に利用でき、従来のような空気溜り等を生じることが
ないばかりでなく、両通路溝５．６を互いに交叉状態で
接するように構成できるため、熱交換効率を従来に比べ
大幅に向」二させ得るとともに、必要最小限の厚みと通
路長さをもってエレメントを構成できるものであり、エ
レメントの小型かつコンパクト化が図れ、熱交換器ｌ全
体の小型化もｉ＋ｉ能となる。特に、このような熱交換
器ｌ全体の小型化は、上述したようにエレメントを構成
する伝熱プレート体４を、ケーシング２内で中央部に傾
斜させて配置させるとともに、通路溝５，６への空間部
の接続配置状態を、前述した構成とすることで、より効
果的に達成できるものである。

また、ケーシング下部空気室９と１１ｆ１記内部空気吸
込室２５とに対応する通路溝５の人口と出口、さらに］
二部空気室１３と外気吸込室２４間に臨む通路溝６の入
口および出口の各間「１部分が、各通路溝５．６の溝幅
の二倍の幅寸法をもっでそれぞれの吸、排気口に開口す
るとともに、他方の通路溝側はこれを形成するプレート
片７同十の接合により閉塞されるものであり、しかもこ
の閉塞部は二枚のプレート片７，７の接合端縁が臨むだ
けであるため、この部分での空気源の導入、出にあたっ
て乱気流などは生ぜず、円滑な空気源を得ることが可能
となる。そして、このような構成によれば、熱交換器用
エレメントとしての伝熱プレーＩ・体４を、簡単なプレ
ス加−［−等による１１板状プレ一ト片７を多数枚積層
するだけで、必要とされる開Ｉ−１部と閉塞部とを４１
した形状で形成できるものであり、その成形加工や組ケ
てか簡単に行なえるばかりでなく、従来と回数の溝を形
成するにあたっでもその開口溝幅を二倍と広げた通路溝
５゜６を得ることができ、これにより空気流を円滑かつ
適切なものとして伝熱効率を大幅に向」−させることが
でき、これによっても小型かつコンパクト化が達成でき
るものである。

なお、本発明は上述した実施例構造に限足されず、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。たとえば−に述した実施例では、熱交換器ｌ
を筐体３内に縦型に配置した場合を例示１．だが、本発
明はこれに限定されず、竿体３１１部に横置き状態で配
置させ、内、外布気流の入口と出口とを逆に構成する等
の変形例が考えられる。また、１−述したケーシング２
内の空間部９，１３，２４．２５を、外部に接続する開
口の穿設方向は、に述した設置状態で適宜選定するとよ
いものである。

ごらに、］−述した実施例では、菱形状のプレート片７
でエレメントを構成した場合を例示したが、長方形状等
の矩形状を呈するものであっても、−上述したと同等の
作用効果を期待し得る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る熱交換器用エレメント
によれば、全体が略矩形状を呈し隣接する側縁部分をそ
れぞれ相反する方向に折曲げ形成してなる簡単なプレス
加工で得られ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
分の先端部同士を７ｊいに接合５せた状態で所定間隔を
おいて積層することで、異なる流体を、隣接する側縁部
分からそれぞれの対向している側縁部分にかけて交叉さ
せた状態で流通させる一種類の通路溝を交互に形成する
ようにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、
各通路溝が入口から出口にかけて略直線的な通路として
構成でき、しかもプレート片の略全域を通路として有効
に利用でき、従来のような空気溜り等を生じることがな
いばかりでなく、両速路溝を互いに交叉状態で重ね合わ
せて接するように構成できるため、熱交換効率を従来に
比べ大幅に向］二させ得るとともに、必要最小限の厚み
と通路長さをもってエレメントを構成できるものであり
、エレメントの小型かつコンパクト化が図れ、その結果
として熱交換器全体の小型化も可能となる等の種々優れ
た効果がある。特に、このような熱交換器全体の小型化
は、−１−述したようにエレメントを構成する伝熱プレ
ート体を、ケーシング内で中央部に傾斜させて配置させ
るとともに、通路溝への空間部の接続配置状態を、ケー
シング両端側に形成される室と傾斜したエレメントによ
るデッドスペースを有効利用することで、より効果的に
達成できるものである。また、本発明によれば、各通路
溝の入口および出口部分の溝幅を拡かで形成できるため
、各構内への空気流の導入、導出を円滑かつ適切なもの
として伝熱効率を増大させ得る等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１１％は本発明に係る熱交換器用エレメントを適用す
る熱交換器の一実施例を示す概略断面図、第２図はその
特徴とする熱交換器用エレメントとなる伝熱プレート体
の概略分解斜視図、第３図は熱交換器全体の概略構成を
示す概略斜視図、第４図は熱交換器における一方の流体
の吸込み部を説明するための一部横断面図である。 ｌ・・・・熱交換器、２・・・・ケーシング、３・・・
・機器佼体、４・・・・伝熱プレート体（熱交換器用エ
レメント）　、４ａ　、４ｂ　；　４ｃ　、４ｄ・・・
・角部、５．６・・・・通路溝、７・・・・プレート片
、７ａ。 ７ｂ；７ｃ、７ｄ・・・・側縁部分、８．Ｌ４・・・・
排気口、９，１３・・・・！−１下部空気室、１０．１
５・・・・ファン、１１．１２・・・・吸込「１．２０
．２１・・・・支持部、２２．２３・・・・仕切壁、２
２ａ。 ２３ａ・・・・支持端、２４．２５・・・・吸込用空間
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 全体が略矩形状を呈し隣接する側縁部分をそれぞれ相反
   する方向に折曲げ形成してなる複数枚の平板状プレート
   片を備えてなり、これらのプレート片を、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
   先端部同士を互いに接合させた状態で所定間隔をおいて
   積層することにより、異なる流体を、隣接する側縁部分
   からそれぞれの対向している側縁部分にかけて交叉させ
   た状態で流通させる二種類の通路溝を交互に形成してな
   ることを特徴とする熱交換器用エレメント。