JPH03204594A - 熱交換器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 衣発明は、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に用いて好適な熱交換器の改良に関
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、通電に
よる内部発熱量が大きく、筐体内温度のＬ昇による電子
部品等に対する熱影響を防止すべく、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必要であり、
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ａ（能な限り防正しなければな
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−・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Ｖするように板材を、通路溝方向と直交する
溝幅方向において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
溝を相手側の通路溝からシールするためのシール材を必
要とし構造が複雑となり、また各通路溝の入口、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・埴が小さくなり、熱交換効率が低下するといった
欠点があった。これは、各通路溝の入口出口において、
その隣接する部分に他方の溝を画成するシール用壁等が
存在し、これに空気流が衝突して乱流となることから容
易に理解されよう。

このため、本出願人はたとえば実開昭８０−７１８７５
号公報等により、両端部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
いて積層することで、異なる流体が流れる通路溝を交Ｕ
に形成するようにしてなる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、組立てが容易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、流出を円滑に行なえ、熱交換効率
を向−トさせ得るものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の熱交換器によれば、伝
熱プレート体を形成するにあたって、多数枚の金属板材
等によるプレート片を、所要の折曲げ加圧を施した状態
で、スペーサ等を介在させて所定間隔をおいて積層し、
通しボルト等で締結固定することが必要で、構成部品点
数が多くなり、その構造が複雑化するばかりでなく、組
立作業等も面倒となり、またメンテナンス時の分解作業
も煩雑である等の不具合があった。さらに、上述した従
来構造では、各通路溝の通路幅方向等での開１１部分を
シールするためのパツキン材等をも区、要とし、構成部
品点数や組立性等の面で問題をもつものであり、これら
の問題点を一掃し得る何らかの対策を講しることが必要
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は
、異なる流体が流れる通路溝を交互に形成する伝熱プレ
ート体と、これを内設するとともに各通路溝の流入、出
口を伝熱プレート体のいずれか一方の端部とそれぞれに
対向する他端側で通路幅方向の一側方に形成するケーシ
ングを備えてなり、前記伝熱プレート体を、各通路溝内
での流体の流通方向の両端部を交互に閉塞させてそれぞ
れの通路溝が同一の端部方向に開口するように形成する
とともに、各通路溝の溝幅を、通路溝形成用の伝熱壁に
植設した複数のピンによって保つことで形成したもので
ある。

〔作用〕

未発明によれば、異なる流体を流す通路溝を交Ｗに形成
する伝熱プレート体を、ケーシング内に配設することに
より、該伝熱プレート体のそれぞれの端部から他端側に
かけて、異なる流体をそれぞれの通路溝に流通させ、熱
交換を行なわせることが可能となる。

〔実施例〕

第１図ないし第５図は本発明に係る熱交換器の一実施例
を示すものであり、本実施例では、各種電子機器、装置
に付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
て図中矢印時　→は外気の流れ奢、矢印時、→は筐体内
空気の流れを示している。しかし、これに限定されず、
流体の流れを逆にしたり、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２図や第３図等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。

符号２は全体が略直方体状を呈するケーシングで　第３
図に示したように機器筐体３の天井部に横近き状態で配
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（図中左右方向）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
レメントとして配設されている。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流体間での熱交換を行なうた
めの内、外通路溝５，６を交互に形成するように、たと
えば長尺帯状板材を通路溝５，６での流体の流通方向の
両端部で交互に折返して折曲げ形成することにより各通
路溝５．６の一方の端部が閉塞されかつ他方の端部が開
口されるように形成されている。

また、ケーシング２内で伝熱プレート体４の一端側には
、ケーシング２の筐体３内に臨む下側面に穿設された筐
体内空気の吸込み０７　ａから筐体内空気の吸込み用フ
ァン８により筐体内空気が導入される空気室７が形成さ
れ、この空気室７から前記内通路溝５内に送り込まれた
筐体内空気は、第２図や第３図に示されるように、伝熱
プレート体４の他端側において通路幅方向の一側方つま
りケーシング２の筐体３内に臨む下側面に開口される吹
出し口９から、筐体３内に吹出されるように構成されて
いる。なお、第２図等では、ファン８をケーシング２下
面側の吸込みロアａを覆うように配設した場合を例示し
たが、これに限定されず、第１図のように伝熱プレート
体４の一端部を覆うような姿勢で配設してもよいことは
勿論である。

一方、前記ケーシングｚ内で伝熱プレート体４の他端側
には、筐体３外の外気がケーシング２の端面部に穿設さ
れた吸気口１０ａか、ら導入される空気室１０が形成さ
れ、かつその吸気口１０ａを覆うように吸気用ファン１
１が配設されている。

そして、この空気室ＩＯから伝熱プレート体４の外通路
溝６に送り込まれる外気は、前述した内通路溝５側を流
れる筐体内空気と熱交換をしながら流れ、それぞれの前
終端部においてケーシング２の上側面に穿設されている
排気口１２がら外部に排気されるように構成されている
。勿論４この外気側のファン１１の配設姿勢等としても
、適宜の変形例が考えられるものであり、また上述した
吸気口１０ａには、図示を省略したが、外気中の塵埃等
を除去するフィルタを付設するとよい。

なお、第１図や第２図等において１３．１４で示すもの
は、後述するような形状で形成される伝熱プレート体４
において溝幅方向の外側面部とケーシング２内側面との
間に形成される内、外通路溝５ａ、６ａの終端部を閉塞
するようにケーシング２内に一体または一体的に設けら
れる仕切壁である。

さて、本発明によれば、上述したようにケーシング２内
に内設されて異なる流体が流れる通路溝５．６を交互に
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
４を、各通路溝５．６内での流体の流通方向の両端部を
交互に閉塞させてそれぞれの通路溝５，６が同一の端部
方向に開［Ｊするように形成するとともに、各通路溝５
，６の溝幅を、その間を仕切る伝熱壁部に植設した複数
のピン２１によって保つことで形成したところに特徴を
有している。。なお、図中２０は伝熱プレート体４を形
成するコム、金属板材あるいは合成樹脂材等からなるエ
レメント基材で、２０ａ、２０ｂは各通路溝５，６終端
部折返し用の湾曲した折曲げ部である。

ここで、エレメント基材２０を、たとえばゴムあるいは
金属板材等からなる長尺帯状板材とした場合の伝熱プレ
ート体４の製造方法を、第４図（ａ）、（ｂ）および第
５図を用いて簡単に説明すると、まず、第４図（ａ）、
（ｂ）に示すように、長尺帯状板材に対し、その長手方
向に沿って複数のピン２１を所要の配列状態で貫通して
植設する。

このとき、この長尺帯状板材のうち、各通路溝５．６を
仕切る伝熱壁部となる部分にのみ複数末のピン２１をグ
ループとして植設するとともに、！ｆいに毛ね合わされ
るグループ毎のピン２１の植設配列は、重なり合ったと
きにそれぞれのピン２１同十が当接せず、千鳥状にばら
つくような配列状態とするとよい。なお、各グループ毎
のピン２１の配列としては、図示した例に限らず、種々
の変形例が考えられよう。

そして、このようなピン２１をグループ毎に植設してな
るエレメント基材２０を、第５ＬΔに示すように、それ
ぞれの折曲げ部２０ａ、２０ｂにより交ｆ４−に逆向き
に折曲げ形成し、ピン２１の長さつまり相ト側壁面に当
接する長さによって定められる間隔による溝幅を一定に
確保しながら伝熱壁部が対向するように重ね合わせると
よい。

なお、このエレメント基材２０を、ゴム等で形成したと
きには、隣接する通路溝５，６間での熱伝導率を確保す
るために、熱伝導率の高い金属ピン２１等を、基材２０
を貫通させて植設するとよい。また、このようなゴム等
による場合、基材２０を折曲げて重ね合わせた状態で、
第１図に示すように、ケーシング２内に収納することで
組立てが行なえるとともに、たとえばメンテナンス時に
おいてケーシング２内から弾性を利用して簡単に取出し
、さらにこれを展開することが可能で、メンテナンス作
業性の点で優れ、しかもこのような弾性材料では、ケー
シングｚ内に収納した際に各溝５，６間でのシール性を
、それ自身で確保でき、従来のようなシール材等の使用
を省略できるという利点もある。

しかし、これに限らず、鉄板、銅板、アルミ板等を始め
とする各種の金属板材による基材２０を、適宜折曲げ加
工を施して形成してもよいもので、このような熱伝導率
の高い材料で伝熱壁部を形成できる場合には、上述した
溝幅を保つピン２１は、各壁面の一方またはそれぞれの
片面づつに植設して設けてもよいものである。

さらに、１−述した基材２０として熱伝導率の高い合成
樹脂材を用い、予め所定形状の伝熱プレート体４として
一体成形Ｉ７てもよいもので、この場合間隔部材となる
ピン２１はインサート成形あるいは合成樹脂材で一体に
形成する等の変形例が考えられる。

なお、子連した長尺帯状板材による基材２０に対しての
ピン２１の植設作業は、たとえばブラシ等の植毛技術を
利用した自動機で簡単に行なえるもので、ｈｕＩ性やコ
スト等の面で有利である。

このような構成によれば、簡単な構成にもかかわらず、
伝熱プレート体４を１必要最小限の構成部品点数によっ
て構成でき、しかもその組立時や分解時の作業性にも優
れている等の利点がある。

また、伝熱プレート体４の伝熱壁部を構成するエレメン
ト基材２０を、ゴム、合成樹脂材等といった弾力性をも
つ材料で形成すると、これをケーシング２内に収納して
押えるだけで各通路溝５．６間でのシールを適切かつ確
実に行なえ、特別なノールＬ段を必要としないという利
点もある。

さらに、上述した構成において、各通路溝５゜６内に臨
むピン２１の本数を多くするとともに。

その配列状態を選択することにより、通路溝５゜６内を
流れる流体中に含まれる塵埃等の除去機部を持たせるこ
とも可能である等の利点もある。

なお、本発明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。たとえば上述した実施例では、伝熱プレート
体４の各部５，６での流通方向の両端側を、各流体の流
入側とし、他端側の一側方を流出側とした場合を説明し
たが、本発明はこれに限定されず、逆に流体を流通させ
る等の種々の変形例が考えられよう、また、ケーシング
２等の形状や主機器への付設姿勢等としても、種々の変
形例が考えられることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以ヒ説明したように本発明に係る熱交換器によれば、異
なる流体が流れる通路溝を交互に形成する伝熱プレート
体と、この伝熱プレート体を内設するとともに各通路溝
の流入、出口を伝熱プレート体のいずれか一方の端部と
それぞれに対向する他端側で通路幅方向の一側方に形成
するケーシングを備えてなり、前記伝熱プレート体を、
各通路溝内での流体の流通方向の両端部を交互に閉塞さ
せてそれぞれの通路溝が同一の端部方向に開口するよう
に形成するとともに、各通路溝の溝幅を、通路溝を形成
する伝熱壁に植設した複数のピンによって保持すること
で形成したので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、
伝熱プレート体を、必要最小限の構成部品点数によって
構成でき、その組立時や分解時の作業性にも優れている
等の種々優れた効果がある。また、本発明によれば、伝
熱プレート体の伝熱壁を、ゴム、合成樹脂材等といった
弾力性をもつ材料で形成すると、これをケーシング内に
収納して押えるだけで各通路溝間でのシールを適切かつ
確実に行なえ、特別なシール手段を必要としないという
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱交換器の一実施例を示す概略平
面図、第２図は同じく概略斜視図、第３図は熱交換器の
使用状態を示す概略側断面図、第４図（ａ）　、　（ｂ
）はその要部となる熱交換器用エレメントとしての伝熱
プレート体を形成するエレメント基材の一例を示す概略
斜視図、第５図はこのエレメント基材による伝熱プレー
ト体の製造方法を説明するための概略説明図である。 ｌ・・・・熱交換器、２・・・・ケーシング、３・・・
・機器筐体、４・・・・伝熱プレート体（熱交換器用エ
レメント）、５．５ａ；６，６ａ・・・・通路溝、７・
・・・筐体内空気用空気室、７ａ・・・・吸込み口、８
・・・・吸込み用ファン、９・・・・吹出し口、１０・
・・・外気用空気室、１０ａ・・・・吸気口、１１・・
・・吸気用ファン、１２・・・・排気ｐ、１３．１４・
・・・仕切壁、２０・・・・エレメント基材、２０ａ、
２０ｂ・・・・湾曲された折曲げ部、２１・・・・ピン
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異なる流体が流れる通路溝を交互に形成する伝熱プレー
   ト体と、この伝熱プレート体を内設するとともに前記各
   通路溝の流入、出口を該伝熱プレート体のいずれか一方
   の端部とそれぞれに対向する他端側で通路幅方向の一側
   方に形成するケーシングを備えてなり、前記伝熱プレー
   ト体は、各通路溝内での流体の流通方向の両端部が交互
   に閉塞されることにより、それぞれの通路溝が同一の端
   部方向に開口されるように形成され、かつ各通路溝の溝
   幅は、通路溝を形成する伝熱壁に植設されている複数の
   ピンによって保たれていることを特徴とする熱交換器。