JPH06257971A - ヒートパイプパネル式定温筐体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筐体の内部が外気によって過冷却されること
を自動的に防止する。 【構成】 脱気した中空パネル状の密閉容器７に潜熱と
して熱輸送を行う作動流体８を封入し、かつ熱輸送方向
が前記密閉容器７の一方の面からこれに対向する他方の
面となるよう構成したヒートパイプパネル５を外壁部の
一部に組込んだヒートパイプパネル式定温筐体におい
て、前記作動流体８が予め定めた温度以下で凝固する物
質からなる。したがって所定温度以下に低下した場合に
は、ヒートパイプパネル５が動作しなくなるので、筐体
の内部が過剰に冷却されることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、屋外に設置される各
種の収納ボックスなどの筐体に関し、特に電子機器など
の高温を避ける必要のある物品を収納するための筐体で
あって、放熱手段としてヒートパイプパネルを使用した
筐体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では通信網の発達や通信の需要の増
大に伴って交換器などの電子機器を通信網の随所に設け
る必要が生じている。またコンピュータなどの高度に電
子化された装置類が多種の分野で多用されるようになっ
てきている。

【０００３】これらの電子機器あるいは装置類は、温度
変化をできるだけ避けることが好ましく、少なくとも高
温になることは防止しなければならない。そのため従来
一般には、この種の装置類の収納設備として、ヒートポ
ンプによるエアーコンディショニングを行う定温室が広
く使用されていた。しかしながらヒートポンプを使用し
た定温室では、温度設定を任意に行うことができるなど
の自由度があるが、その反面、コンプレッサーの駆動手
段や放熱手段、熱媒体の循環路などを必要として設備が
複雑かつ高価になり、またランニングコストが高くなる
などの不都合がある。

【０００４】そこで本出願人等は、上述した収納設備に
使用して外気による冷却を積極的かつ自動的に行うこと
のできる放熱用壁部材（特願平４−３００４９４号）や
放熱用壁構造（特願平４−３００４９５号）を既に提案
した。これは外壁の一部として使用されるパネル内の中
空部に、脱気した状態で作動流体を封入し、かつその中
空部のうち室内側の内面にのみウイックを添設するなど
のことにより、作動流体による熱輸送方向を一方向に限
定したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した壁部材あるい
は壁構造におけるパネルは、実質上、平板形の熱ダイオ
ート型ヒートパイプであり、これを屋外設備の内外を区
画する部材として使用すれば、外気温が低い場合に、内
外の温度差により作動流体が蒸発し、その蒸気が前記中
空部のうち屋外側の内面で放熱して凝縮し、その結果、
室内の熱が前記パネルを介して積極的に外気中へ放出さ
れる。また一方、外気温が高い場合には、前記パネルの
熱輸送方向とは反対方向の温度差のために、屋外から屋
内への熱の流入は阻止される。

【０００６】上述した壁部材や壁構造では、このように
内外の温度差が生じることにより室内を自然冷却するこ
とができるが、それは外気温度が室内温度よりも低いと
きに必ず生じる。そのため例えば、冬季において外気温
度が常時氷点下になるような場合には、室内の冷却が常
時行われることになる。すなわち室内温度が外気温と等
しくなるまで冷却作用が生じてしまい、その結果、収納
物が電子機器などであれば、過冷却状態となってしまう
不都合があった。

【０００７】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、外気による冷却を自動的に行うことができる
のみならず過冷却を防ぐことのできるヒートパイプパネ
ル式定温筐体を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、脱気した中空パネル状の密閉容器に
潜熱として熱輸送を行う作動流体を封入し、かつ熱輸送
方向が前記密閉容器の一方の面からこれに対向する他方
の面となるよう構成したヒートパイプパネルを外壁部の
一部に組込んだヒートパイプパネル式定温筐体におい
て、前記作動流体が予め定めた温度以下で凝固する物質
からなることを特徴とするものである。

【０００９】またこの発明では、目的温度範囲で凝縮す
ることない非凝縮性ガスを、作動流体と共に前記密閉容
器に封入することができる。

【００１０】

【作用】この発明のヒートパイプパネルは、その内部に
脱気した状態で凝縮性の流体を作動流体として封入し、
その作動流体による熱輸送の方向が特定の一方向に限定
されたものであって、筐体の外壁部の一部として使用さ
れる。そして請求項１の発明では、前記他方の面側の温
度が所定の温度以下に下がると、ここで放熱する作動流
体が凝固し、流動しなくなる。すなわちヒートパイプパ
ネルがヒートパイプとして機能しなくなるため、ここで
の放熱が生じず、筐体内のそれ以上の冷却が防止され
る。

【００１１】また請求項２に記載された発明では、温度
の低下に従って作動流体蒸気の分圧が相対的に低くな
り、その結果、非凝縮性ガスが膨脹して密閉容器内の大
半の部分を占める。したがって密閉容器の内面が非凝縮
性ガスで被われ、作動流体から遮弊されるので、ヒート
パイプパネルがヒートパイプとして機能しなくなり、筐
体内の過冷却が防止される。

【００１２】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面を参照して
説明する。図１において、この発明による筐体１は、全
体として直立体状をなしており、屋外設備として基礎２
の上に設置されている。この筐体１の外壁部（天井部分
を含む）３のそれぞれの中央部には放熱部４が設けられ
ており、その放熱部４は図２に示すように複数のヒート
パイプパネル５と断熱板６とを組合せて構成されてい
る。

【００１３】すなわち図２は、側壁部に設けられた放熱
部４の縦断面図であって、各ヒートパイプパネル５は断
面形状がクランク状をなすように構成され、それぞれの
上端部分５ａが室外側に位置し、また下端部分５ｂが室
内側に位置し、さらにその中間部分５ｃが側壁部の厚さ
方向に向けて位置するように配置されている。そして上
側のヒートパイプパネル５の下端部分５ｂと下側のヒー
トパイプパネル５の上端部分５ａとが対向するように複
数のヒートパイプパネル５が上下方向に配列されてい
る。その互いに対向する下端部分５ｂと上端部分５ａと
の間に断熱板６が挟み込まれ、また最上部のヒートパイ
プパネル５の上端部分５ａの室内側および最下端のヒー
トパイプパネル５の下端部分５ｂの室外側のそれぞれに
断熱板６が添設されており、放熱部４は、これらのヒー
トパイプパネル５と断熱板６とで全体として平板状に構
成されている。

【００１４】各ヒートパイプパネル５の構成を示すと図
３のとおりである。断面形状がクランク状をなす板状の
密閉容器７の内部には、真空脱気した状態で凝縮流体が
作動流体８として封入されている。この作動流体８は、
吸熱して蒸発するとともに、放熱して凝縮することによ
り潜熱として熱を輸送するものであるが、所定の温度以
下ではその動作を止めるべく、凝固するものであり、一
例として０℃以下で動作を止める場合には、作動流体８
として水が使用される。また密閉容器７のうち下端部分
５ｂの内面で室内側の内面に毛細管圧力で作動流体８を
吸い上げるウイック９が設けられている。

【００１５】したがって各ヒートパイプパネル５では、
ウイック９を設けてある内面にのみ液相の作動流体８が
供給されるから、この部分に入熱があった場合にのみ作
動流体８が蒸発して下端部分５ｂから上端部分５ａに向
けた熱輸送が生じる。すなわち各ヒートパイプパネル５
は、熱輸送方向が一方向に限定される熱サイフォン型
（熱ダイオード型）ヒートパイプとして構成されてい
る。

【００１６】上述した筐体１において、外気温度が室内
温度より低い場合には、各ヒートパイプパネル５の室内
に露出している下端部分５ｂの温度が、外気に曝されて
いる上端部分５ａの温度より相対的に高くなる。そのた
めウイック９によって吸い上げられている液相作動流体
８は、室内の熱によって加熱されて蒸発し、その蒸気は
温度および圧力の低い上端部分５ａに向けて流動する。
この上端部分５ａは外気に曝されているので作動流体蒸
気はここで放熱して凝縮する。すなわち室内の熱を作動
流体がその潜熱とし室外に運び、室内を間接的に自然空
冷することになる。また凝縮した作動流体８は、重力に
よって下端部分５ｂに流れ落ち、しかる後、ウイック９
によって再度、蒸発箇所に吸い上げられ熱輸送の用に供
される。上述した作動流体８の循環流動を、図３に矢印
で示してある。

【００１７】他方、室外の温度が室内温度より相対的に
高い場合には、各ヒートパイプパネル５の上端部分５ａ
が作動流体８の蒸発部となるが、この部分には液相の作
動流体８が供給されないから、作動流体８による熱輸送
は生じない。すなわち各ヒートパイプパネル５は、室内
から室外へ向けた熱輸送のみを生じる熱ダイオード型ヒ
ートパイプとして機能し、したがって室内が外気によっ
て加熱されることはない。

【００１８】また反対に、外気温度が極端に低下した場
合には、ヒートパイプパネル５が機能しなくなって室内
が過剰に冷却されることがなくなる。すなわち上述した
ヒートパイプパネル５は水を作動流体８としたものであ
るから、外気温度が例えば０℃以下になれば、作動流体
８が凝固してしまい、その蒸発ばかりか流動が生じなく
なる。そのため室内外に温度差があってもヒートパイプ
パネル５による熱輸送が生じないので、室内が必要以上
に冷却されることはない。

【００１９】つぎにこの出願にかかる他の発明の実施例
について説明する。図４に示す例は、ヒートパイプパネ
ル５の内部に、作動流体８に加えて所定量の非凝縮性ガ
ス１０を封入した点で前述した実施例と異なるのみで、
その他の構成は前述した実施例と同じである。したがっ
て図４に示す構成のうち図１ないし図３に示す構成と同
一の部分には、同一の符号を付してある。

【００２０】図４に示す例において、非凝縮性ガス１０
は外気温の変動範囲で凝縮することのないガスであっ
て、例えばアルゴンガスやチッ素ガスが採用される。こ
のヒートパイプパネル５に対する室内からの入熱量が多
い場合、すなわち室内温度が外気温に対して相対的に著
しく高い場合、ヒートパイプパネル５の上端部分５ａと
下端部分５ｂとの温度差が大きくなるために、作動流体
８の蒸発が促進され、ヒートパイプパネル５内での作動
流体蒸気の分圧が高くなる。その結果、非凝縮性ガス１
０は図４の（Ａ）に示すようにヒートパイプパネル５の
上端部分５ａに圧縮されて押し込められる。そのためヒ
ートパイプパネル５の上端部分５ａにおいて、作動流体
蒸気が接触する面積すなわち放熱面積が広くなり、外気
に対する放熱量が多くなる。したがって室内は外気によ
って積極的に冷却される。

【００２１】これに対して室内温度が低下して外気との
温度差が小さくなると、各ヒートパイプパネル５の下端
部分５ｂへの入熱量が少なくなる。このような状態で
は、作動流体８の蒸発が抑制されるから、ヒートパイプ
パネル５内の作動流体蒸気の分圧が下がり、その結果、
前記非凝縮性ガス１０が図４の（Ｂ）に示すように膨張
してヒートパイプパネル５の上端部分５ａ内の多くの部
分を占めることになる。このような状態では、外気に曝
されている上端部分５ａの内面が、作動流体蒸気に対し
て非凝縮性ガス１０によって遮弊され、そのため作動流
体蒸気の外気への放熱および凝縮が殆んど生じなくな
る。すなわち作動流体８による外気への熱輸送が殆んど
行われないので、室内の過剰な冷却が防止される。

【００２２】なお、図４に示す実施例では、非凝縮性ガ
スによって過冷却の防止を行うので、作動流体は低温時
の凝固するものでなくてもよい。またこの発明は上記の
実施例に限定されないのであって、ヒートパイプパネル
にフィンを取付けてその表面積を拡大してもよい。さら
にこの発明で使用するヒートパイプパネルの形状は任意
に変えることができ、例えば特願平４−３００４９４号
で提案した形状であってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した
発明では、温度が低くなることにより作動流体が凝固し
て、ヒートパイプパネルが動作しなくなるので、筐体の
内部が過剰に冷却されることを有効に防止することがで
きる。また請求項２に記載した発明では、筐体内の温度
が低下することにより内外の温度差が小さくなると、ヒ
ートパイプパネルの熱輸送能力が非凝縮ガスによって低
下させられるので、ヒートパイプパネルを介した外気へ
の放熱量が少なくなり、その結果、筐体内が過剰に冷却
されることを有効に防止することができる。したがって
これらの発明によれば、屋外に接地される筐体の内部
を、外気によって自動的に冷却し、かつ過冷却を防止し
て所定範囲の温度に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を模式的に示す斜視図であ
る。

【図２】その側壁部分の一部を示す縦断面斜視図であ
る。

【図３】そのヒートパイプパネルの縦断面図である。

【図４】他の実施例におけるヒートパイプパネルの縦断
面図である。

【符号の説明】

１…筐体、 ３…外壁部、 ４…放熱部、 ５…ヒート
パイプパネル、 ７…密閉容器、 ８…作動流体、 １
０…非凝縮性ガス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 文明 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱気した中空パネル状の密閉容器に潜熱
   として熱輸送を行う作動流体を封入し、かつ熱輸送方向
   が前記密閉容器の一方の面からこれに対向する他方の面
   となるよう構成したヒートパイプパネルを外壁部の一部
   に組込んだヒートパイプパネル式定温筐体において、 前記作動流体が予め定めた温度以下で凝固する物質から
   なることを特徴とするヒートパイプパネル式定温筐体。
2. 【請求項２】 脱気した中空パネル状の密閉容器に潜熱
   として熱輸送を行う作動流体を封入し、かつ熱輸送方向
   が前記密閉容器の一方の面からこれに対向する他方の面
   となるよう構成したヒートパイプパネルを外壁部の一部
   に組込んだヒートパイプパネル式定温筐体において、 前記密閉容器に予め定めた温度範囲内で凝縮することの
   ない非凝縮ガスが前記作動流体と共に封入されているこ
   とを特徴とするヒートパイプパネル式定温筐体。