JPH06229695A - 熱交換器および熱交換器用エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる流体の通路溝を交互に形成する通路構
成要素による熱交換器用エレメントやそのエンド部材を
簡略化し、熱交換器の組立性を向上させる。 【構成】 複数の長尺中空状の通路構成要素４によっ
て、第１および第２の通路構成要素群１０，１１を構成
する。また、複数のスリット１７，１８，１９が並列さ
れている第１、第２、第３の仕切り板１４，１５，１６
を、所定の間隔をおいて対面して配置する。第１の要素
群を第１、第２の仕切り板に支持し、第２の要素群を第
２、第３の仕切り板に支持させる。第２の仕切り板は、
第１、第２の要素群を整列配置させた状態で各要素を支
持する。第２、第３の仕切り板間の空間１３と第１の仕
切り板の外側に隣接する空間とを、外部に開口させる手
段を設ける。第１、第２の仕切り板間の空間１２と第３
の仕切り板の外側に隣接する空間とを、外部に開口させ
る手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば電子機器、装
置等における筐体内温度を冷却するために用いて好適な
熱交換器および熱交換器用エレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】多数の電子部品等を実装したプリント基
板群や電源等を筐体内に内蔵している各種の電子機器、
装置にあっては、通電による内部発熱量が大きく、筐体
内温度の上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、筐体内部を循環させて排出
する強制空冷式のものがあるが、筐体内に塵埃等の侵入
して内部部品に影響を与えるため、フィルタを用いるこ
とが不可欠である。しかし、フィルタは、濾過性能の面
で確実性に欠け、さらに目詰りによる保守、点検作業が
頻繁に必要で、さらに塵挨と共に問題である湿気の筐体
内への侵入に対しては全く無防備であった。

【０００３】このため、本出願人は、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、筐体の一部に付
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したものを、たとえば実開昭60-718
75号公報等によって従来既に提案している。

【０００４】この種従来の熱交換器は、長方形状を呈す
る複数枚の平板状プレート片として、その両端部側縁部
分を互いに相反する方向に、またその端部側縁部分に近
接する側部側縁部分の一部をそれぞれに近接する端部側
縁部分の折曲げ方向と反対側に折曲げ形成したものを準
備し、これら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、
異なる流体が流れる通路溝が交互に形成されている熱交
換器用エレメントを備えている。このような構造によれ
ば、各部の加工、組立てが比較的簡単で、また各通路溝
の入口、出口での開口面積を、他方側の通路溝を形成す
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でき、各通路溝内への
空気の流入、出を円滑とし、熱交換効率を向上させ得る
ものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような改良された熱交換器にあっても、伝熱プレート
体を構成する各プレート片を、側縁部分を折曲げた状態
で形成するといった加工性の面での問題や、これら折曲
げられた側縁部の先端接触部でのシール構造、各通路溝
の溝幅を確保するためのスペーサの必要性、さらにその
組付け性の面での問題等を生じている。特に、上述した
従来構造では、熱交換器用エレメントとなる伝熱プレー
ト体の構成部品点数が多く、組立作業がきわめて煩雑で
あった。さらに、上述した従来のエレメントでは、通路
溝形成用のために積層して接合されるプレート片の側縁
部分に隙間を生じることを避けられず、たとえば油分等
が塵埃を含んで漏れ出し、確実なシール性を得るうえで
問題を生じていた。

【０００６】また、上述した従来構造では、二種類の通
路溝を、その通路溝間での流体の漏れ等がない状態で確
実にシールして画成することが難しく、しかも熱交換器
用エレメントやその端部に組付けられて空気の導入、出
口や空気の吸込用ファン等を有するエンド部分を含めた
筐体全体の構造が比較的複雑で、エレメント自体やこの
エレメントとエンド部分との組立性の面でも問題であっ
た。

【０００７】さらに、上述した従来構造では、エレメン
ト全体での熱交換効率の面からも問題であった。すなわ
ち、熱交換器用エレメントでの熱交換効率は伝熱面積と
風速との積に比例するが、従来構造では、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
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大きく採る必要があり、その結
果エレメントの厚みや長さが大きくなり、構造も複雑化
するものであった。

【０００８】特に、この種の熱交換器は、通常、機器筐
体内の側壁部や天井部等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が求められており、前
述したエレメントを含めた熱交換器の全体構造の簡素化
と組立性の向上、さらには性能向上などを始めとする全
ての要請を満足し得ることが望まれており、これを満足
し得る何らかの対策を講じることが必要とされている。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、異なる流体を流通させる通路溝を形成する熱交
換器用エレメントやエンド部材等の構造を簡素化し、各
通路溝間でのシール性を確保し、各部の加工、組立性を
向上させ得る安価な熱交換器および熱交換器用エレメン
トを得ることを目的としている。

【００１０】

【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、複数の長尺中空状の通
路構成要素からなる第１および第２の通路構成要素群
と、所定の間隔をおいて対面するように配置されかつそ
れぞれに複数のスリットが並列して形成されている第
１、第２、第３の仕切り板とを備え、第１の通路構成要
素群は、第１の仕切り板と第２の仕切り板によって支持
され、第２の通路構成要素群は、第２の仕切り板と第３
の仕切り板によって支持され、第２の仕切り板は、第１
の通路構成要素群と第２の通路構成要素群とを整列して
配置するように各通路構成要素を支持しており、第２の
仕切り板と第３の仕切り板との間に形成される空間を外
部に開口させるとともに第１の仕切り板の第２の仕切り
板と対向しない側に隣接する空間を外部に開口させる手
段と、第１の仕切り板と第２の仕切り板との間に形成さ
れる空間を外部に開口させるとともに第３の仕切り板の
第２の仕切り板と対向しない側に隣接する空間を外部に
開口させる手段とを設けたものである。

【００１１】また、本発明に係る熱交換器用エレメント
は、複数の長尺中空状の通路構成要素からなる第１およ
び第２の通路構成要素群と、所定の間隔をおいて対面す
るように配置されかつそれぞれに複数のスリットが並列
して形成されている第１、第２、第３の仕切り板とを備
え、第１の通路構成要素群を、第１の仕切り板と第２の
仕切り板によって支持し、第２の通路構成要素群を、第
２の仕切り板と第３の仕切り板によって支持し、かつ第
２の仕切り板に、第１の通路構成要素群と第２の通路構
成要素群とを整列して配置するように各通路構成要素を
支持したものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、複数の長尺中空状の通路構成
要素を、第１および第２の仕切り板間の第１の空間、第
２および第３の仕切り板間の第２の空間内に所定間隔を
おいて並設し、それぞれの端部を対応するスリットに支
持させることで、異なる流体を流通させる二種類の通路
溝を形成する熱交換器用エレメントを構成し、かつこの
エレメントにおける各通路溝にそれぞれの流体を流通さ
せるための開口を形成する手段を設け、流体をそれぞれ
に流通させることにより、異なる流体間での熱交換を行
なえる。

【００１３】また、本発明によれば、複数の長尺中空状
の通路構成要素を、各仕切り板間の第１、第２の空間内
に所定間隔をおいて並設することにより通路構成要素群
を形成し、かつそれぞれの端部側を各スリットに支持さ
せることで、異なる流体を流通させる第１および第２の
通路溝を形成する熱交換器用エレメントを形成すること
が可能で、一方の通路構成要素群の要素間隙から他方の
要素内部に至る通路溝を、その要素間隙間で端部寄り側
方への開口と他端側の仕切り板のスリットによる開口と
の間で流体を流通可能に構成でき、これにより各通路溝
での異なる流体の流通により熱交換を行なえる。

【００１４】

【実施例】図１ないし図６は本発明に係る熱交換器の一
実施例を示し、本実施例では、各種電子機器、装置の筐
体側壁部等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。

【００１５】まず、図６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、この熱交換器１
は全体が略直方体状を呈するように形成され、機器筐体
２内でその側壁部の一部に縦型に配設されている。ま
た、この熱交換器１においてその長手方向（図中上下方
向）の中央には、図１〜図３から明らかなように、異な
る流体を交互に流通させる第１および第２の通路溝群を
形成する熱交換器用エレメント３が配設されている。

【００１６】すなわち、本実施例では、熱交換器用エレ
メント３として、たとえば伝熱特性に優れた金属材料等
により押出し成形または合成樹脂材による一体成形等に
よって所定長さをもって形成され内部に細溝を形成する
偏平な筒体形状を呈する複数の長尺中空状の通路構成要
素４（後述する第１および第２の通路構成要素群１０，
１１となる）を、図１〜図４に示されるように、所定間
隔をおいて並設することで、各要素４の内部とそれぞれ
隣接する要素４間の隙間に、異なる流体を流通させる第
１および第２の通路溝群となる第１、第２の通路溝５，
６を形成するように構成している。

【００１７】なお、具体的な図示は省略したが、図４に
示すように並設されている複数の要素４間に形成される
隙間による第１の通路溝５は、外部からシールするシー
ル材（図６での符号４０，４１等を参照）を少なくとも
上下両側の一部に付設することで、一方の通路溝群とし
て機能するように構成するとよい。このようなシール材
は、エレメント３を覆うように付設される筒状カバー７
内部に一体または別体で付設することが一般的である。

【００１８】さらに、上述したエレメント３を構成する
通路構成要素群１０，１１となる各要素４は、両端が開
口して形成されるとともに、図１および図５から明らか
なように、所定間隔をおいて対向して配置される第１、
第２および第３の仕切り板１４，１５，１６間に形成さ
れる第１および第２の空間１２，１３に介在して配設さ
れるようになっている。

【００１９】これら第１、第２および第３の仕切り板１
４，１５，１６には、図２、図３および図５から明らか
なように、複数のスリット１７，１８，１９が並列して
穿設され、かつこれらスリット１７，１８，１９には、
前記各空間１２，１３間に所定間隔をおいて並設された
状態で介在される通路構成要素４の両端が、それぞれ差
込まれたり貫通したり、あるいは当接されたりした状態
で接着剤等で固定されている。

【００２０】ここで、第１および第３の仕切り板１４，
１６でのスリット１７，１９は、図５等から明らかなよ
うに、それぞれのスリット１７，１９が、他の通路溝５
または６に対応する位置にずれて穿設される一方、第２
の仕切り板１５のスリット１８は、両方の通路溝５，６
に対応する位置に穿設され、それぞれに各要素群１０，
１１からの要素４の端部が差込んで固定されている。な
お、上述した通路構成要素４の端部の仕切り板１４，１
５，１６への固定手段としては、スリット１７，１８，
１９内への差込み等による連結固定に限らず、適宜の連
結固定手法を採用してもよいことは言うまでもない。

【００２１】そして、このような構成によるエレメント
３において、第１の空間１２内に配設される通路構成要
素群１０は、その要素４の内部に第２の通路溝６を形成
するとともに、各要素４間の間隙に第１の通路溝５を形
成し、前記第２の空間１３内に配設される通路構成要素
群１１は、その要素４内部に第１の通路溝５を形成する
とともに、各要素４間の間隙に第２の通路溝６を形成し
ている。換言すると、一方の通路構成要素群１０または
１１の要素４内部と他方の通路構成要素群１１または１
０の要素４間隙とが相互に連通されて同一の通路溝６ま
たは５を形成するように構成するようになっている。

【００２２】したがって、一方の通路構成要素１０また
は１１の要素４間隙から他方の要素４内部に至る通路溝
５または６を、その要素間隙間で端部寄り側方への開口
２０，２１と他端側の仕切り板１６または１４のスリッ
ト１９，１７による開口２２，２３との間で流体を流通
可能に構成でき、これにより各通路溝５，６間で異なる
流体として流通する筐体外空気（冷却用としての外気）
と筐体内空気（高温な高温空気）との熱交換を行なえ
る。

【００２３】また、熱交換器１内でエレメント３の上、
下両端部には、合成樹脂材等によって形成されるエンド
部材３０，３１が、前記筒状カバー７の両端部に仕切り
板１４，１６を介在させた状態で組付け固定されてい
る。これらエンド部材３０，３１の一側面には、エレメ
ント３の一方の通路溝５または６に流体を導出または導
入する流体出入口３２，３３が形成されるとともに、こ
れら各流体出入口３２，３３の内側には、流体給送用フ
ァン３４，３５が配設されている。なお、図中３６，３
７はエンド部材３０，３１内において各通路溝６または
５からの流体を流体出入口３２，３３から流出または流
入させるための通路空間である。ここで、筐体２の外部
に臨んで筐体外空気をエレメント３内の通路溝５に導入
する流体出入口２０または３２には、外気中に含まれる
塵埃等を除去するためのフィルタを設けるとよい。

【００２４】そして、このような構成によれば、異なる
流体を流通させる通路溝５，６を交互に形成する熱交換
器用のエレメント３を、三枚の仕切り板１４，１５，１
６と、これら間に介在して並設される単純な偏平筒状形
状を呈する通路構成要素４とを用いて構成できるもの
で、その構造が簡単で、しかも組立時等での特別な加工
も不要で、加工、組立性に優れ、コスト的に安価なもの
を得ることができる。

【００２５】すなわち、本発明によれば、各通路溝５，
６からの流体の出入口、特に通路溝５，６の側方から流
体を導入したり、導出したりするにあたって、仕切り板
１５を中間に設け、その両端側での通路構成要素４の配
列を、別々の通路を構成するようにずらして組立て、そ
れぞれの要素４間に形成される間隙を利用して出入口２
０，２１としているので、単純なハウジングやシール手
段を付設するだけでよく、特別な構造によって出入口を
形成する必要がなくなり、加工、組立性の面で優れてい
る。このような利点は、たとえば長尺中空状の通路構成
要素４を一本延設させた場合には、一方の通路溝５は要
素間隙によって形成されるために単純に形成できるが、
他方の通路溝６は要素内部に形成されるため、たとえば
切欠き溝を、所定位置に形成する等の加工を必要とする
もので、本発明の利点は明かであろう。

【００２６】また、本発明によれば、各通路溝５，６
は、確実に隔成して構成されるものであり、従来のよう
な油分の漏れ等といった問題も生じることはない。さら
に、本発明によれば、エレメント３の両端側に配設する
エンド部材３０，３１の構造もきわめて単純となり、加
工性、組立性、コスト面で有利である。

【００２７】なお、本発明は上述した実施例構造に限定
されず、熱交換器１、熱交換器用エレメント３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。

【００２８】たとえば上述した実施例では、第２の仕切
り板１５を一端寄りに位置させたが、本発明はこれに限
定されず、中央寄りに設けてもよいもので、要はその側
方の一部をシールせずに、流体の出入口として利用でき
るようにすればよい。さらに、中間部に位置する第２の
仕切り板１５に対しての第１、第２の通路構成要素群１
０，１１を構成する通路構成要素４の保持状態として
は、要素端部を固定しても、貫通状態で保持させてもよ
いことは勿論である。

【００２９】また、熱交換器用エレメント３において通
路構成要素群１０，１１として通路構成要素４を所定間
隔をおいて並設し、要素内部と要素間隙とに異なる流体
の流通用として二種類の通路溝５，６を交互に並列して
形成した場合を説明したが、本発明はこれに限定され
ず、各要素４を密着させたり、要素４間の間隙を広げた
りし、通路溝５または６を隣接して形成してもよいこと
は言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る熱交換
器によれば、複数の長尺中空状の通路構成要素からなる
第１および第２の通路構成要素群と、所定の間隔をおい
て対面するように配置されかつそれぞれに複数のスリッ
トが並列して形成されている第１、第２、第３の仕切り
板とを備え、第１の通路構成要素群は、第１の仕切り板
と第２の仕切り板によって支持され、第２の通路構成要
素群は、第２の仕切り板と第３の仕切り板によって支持
され、第２の仕切り板は、第１の通路構成要素群と第２
の通路構成要素群とを整列して配置するように各通路構
成要素を支持しており、第２の仕切り板と第３の仕切り
板との間に形成される空間を外部に開口させるとともに
第１の仕切り板の第２の仕切り板と対向しない側に隣接
する空間を外部に開口させる手段と、第１の仕切り板と
第２の仕切り板との間に形成される空間を外部に開口さ
せるとともに第３の仕切り板の第２の仕切り板と対向し
ない側に隣接する空間を外部に開口させる手段とを設け
るようにしたので、簡単な構造にもかかわらず、各通路
溝に流体を出入させて流通させ得る熱交換器用エレメン
トをきわめて簡単に形成でき、加工、組立性に優れ、コ
スト低減化も図れ、しかも各通路溝の出入口となる開口
を簡単な手段により形成でき、また高い熱交換効率を発
揮することができる等の種々優れた効果を奏する。

【００３１】また、本発明に係る熱交換器用エレメント
によれば、複数の長尺中空状の通路構成要素からなる第
１および第２の通路構成要素群と、所定の間隔をおいて
対面するように配置されかつそれぞれに複数のスリット
が並列して形成されている第１、第２、第３の仕切り板
とを備え、第１の通路構成要素群を、第１の仕切り板と
第２の仕切り板によって支持し、第２の通路構成要素群
を、第２の仕切り板と第３の仕切り板によって支持し、
かつ第２の仕切り板に、第１の通路構成要素群と第２の
通路構成要素群とを整列して配置するように各通路構成
要素を支持するようにしたので、必要最小限の構成部品
点数による簡単な構成にもかかわらず、加工性、組立性
に優れ、量産性を図れるとともにコスト低減化も可能
で、さらに熱交換効率の面でも優れている等の種々優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換器および熱交換器用エレメ
ントの一実施例を示すエレメント全体の概略斜視図であ
る。

【図２】本発明に係る熱交換器において、（ａ），
（ｂ）は異なる通路溝部分で断面した概略断面図であ
る。

【図３】図１の熱交換器用エレメントにおいて、（ａ）
は概略平面図、（ｂ）はその概略側面図である。

【図４】本発明において熱交換器用エレメントを構成す
る通路構成要素の配列状態を説明するための概略斜視図
である。

【図５】本発明において熱交換器用エレメントを構成す
る仕切り板の概略構成を示す要部分解斜視図である。

【図６】本発明に係る熱交換器の使用状態を説明するた
めの概略構成図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ３ 熱交換器用エレメント ４ 長尺中空状の通路構成要素 ５ 第１の通路溝 ６ 第２の通路溝 １０ 第１の通路構成要素群 １１ 第２の通路構成要素群 １２ 第１の空間 １３ 第２の空間 １４ 第１の仕切り板 １５ 第２の仕切り板 １６ 第３の仕切り板 １７ スリット １８ スリット １９ スリット ２０ 開口（流体出入口） ２１ 開口（流体出入口） ２２ 開口 ２３ 開口 ３０ エンド部材 ３１ エンド部材 ３２ 流体出入口 ３３ 流体出入口 ３６ 通路空間 ３７ 通路空間 ４０ シール材 ４１ シール材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の長尺中空状の通路構成要素からな
   る第１および第２の通路構成要素群と、 所定の間隔をおいて対面するように配置されかつそれぞ
   れに複数のスリットが並列して形成されている第１、第
   ２、第３の仕切り板とを備え、 前記第１の通路構成要素群は、前記第１の仕切り板と前
   記第２の仕切り板によって支持され、 前記第２の通路構成要素群は、前記第２の仕切り板と前
   記第３の仕切り板によって支持され、 前記第２の仕切り板は、前記第１の通路構成要素群と前
   記第２の通路構成要素群とを整列して配置するように各
   通路構成要素を支持しており、 前記第２の仕切り板と前記第３の仕切り板との間に形成
   される空間を外部に開口させるとともに前記第１の仕切
   り板の前記第２の仕切り板と対向しない側に隣接する空
   間を外部に開口させる手段と、 前記第１の仕切り板と前記第２の仕切り板との間に形成
   される空間を外部に開口させるとともに前記第３の仕切
   り板の前記第２の仕切り板と対向しない側に隣接する空
   間を外部に開口させる手段とを設けたことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 複数の長尺中空状の通路構成要素からな
   る第１および第２の通路構成要素群と、 所定の間隔をおいて対面するように配置されかつそれぞ
   れに複数のスリットが並列して形成されている第１、第
   ２、第３の仕切り板とを備え、 前記第１の通路構成要素群は、前記第１の仕切り板と前
   記第２の仕切り板によって支持され、 前記第２の通路構成要素群は、前記第２の仕切り板と前
   記第３の仕切り板によって支持され、 前記第２の仕切り板は、前記第１の通路構成要素群と前
   記第２の通路構成要素群とを整列して配置するように各
   通路構成要素を支持していることを特徴とする熱交換器
   用エレメント。