JPH11177267A - 電子機器筐体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高湿度環境下において、熱交換器の結露によ
り冷却性能の低下を抑制した冷却性能が優れ、かつ、軽
量な間接水冷方式の電子機器筐体を得る。 【解決手段】 熱交換器５ａに溌水性を有するニッケル
めっき２０を施し、電子機器フレーム１側面の通風ダク
ト８内に熱交換器５ａを配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子機器ユニッ
トに収納される印刷配線基板に実装される電子回路部品
を熱交換器を用いて間接的に冷却する電子機器筐体に関
するもので、特に、高湿度環境下における熱交換器の結
露による冷却性能の低下を抑制することに特徴を有する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子回路部品を収納した電子機
器の冷却方法としては、強制空冷方式が一般的であっ
た。この強制空冷方式は電子機器筐体の外部よりフィル
タを介して空気を導入し、この空気を直接電子回路部品
に吹きあてて冷却し、その後、外部に排出するという方
法で、電子機器筐体内には空気循環用のファンが設けら
れている。上記の冷却方式においては、冷却性能が外気
温度に影響され、また、設置する部屋の外気に塵埃、腐
食性ガス等が含まれる場合には、上記フィルタの収塵率
を高めるためにフィルタの繊維等の密度を高める必要が
あり、そのために圧力損失の増加を伴い、冷却効率を低
下させるなどの欠点があり、電子回路部品の発熱量や外
気温度に制約を受けていた。すなわち、強制空冷方式を
採用する場合は、電子回路部品の発熱量を、電子機器の
性能を劣化させない範囲に抑える、あるいは、電子機器
筐体が設置される室内環境を、空調等により整える必要
があった。

【０００３】一方、電子回路部品及び電子回路部品が実
装される印刷配線基板は、近年の小型・軽量化の要求と
あいまって、高密度実装化、高発熱化の方向に進みつつ
あり、また、周囲の環境条件も、必ずしも空調された室
内のみにとどまらず、厳しい環境条件での使用が要求さ
れるようにもなり、従来の強制空冷方式では、必要な冷
却性能が得られなくなってきている。そこで、従来の強
制空冷方式に代わる、より冷却性能の良い冷却方式とし
て、熱交換器を用いた間接水冷方式が、電子機器筐体の
冷却方式として採用されるようになってきた。

【０００４】図１６は従来の間接水冷方式を用いた電子
機器筐体の断面図である。図１６において、１は電子機
器フレーム、２は電子機器フレーム１に収納される電子
機器ユニット、３は電子回路部品を実装した印刷配線基
板、４は電子機器ユニット２の中に設けられたブロワ、
５ａは電子機器フレーム１の下部に設けられた熱交換
器、６は電子機器ユニット２の上下面に設けられた通風
路、７は電子機器フレーム１の上部に設けられた天井の
通風ダクト、８は電子機器フレーム１の側壁に設けられ
た側壁の通風ダクト、９は電子機器フレーム１の下部に
設けられた通風穴、１０は空気の流れである。また、図
１７は図１６に示す従来の電子機器筐体に用いられてい
る熱交換器５ａの斜視図、図１８は図１７におけるこの
熱交換器５ａの断面ＡＡを示す図である。図１７、図１
８において、１１は熱交換器５ａヘの冷却水の出入口と
なるカプラ、１２ａは冷却水が通る中空のプレート、１
３ａは冷却水が循環するように形成されたフレーム、１
４は上下のプレート１２ａに接するフィン、１５は境界
板、１６ａはフレーム内に形成される水路、１７は冷却
水の流れである。

【０００５】次に、上記のように構成された電子機器筐
体の動作について説明する。図１６において、電子機器
ユニット２は電子機器フレーム１に収納されて、電子機
器機器フレーム１に取り付けられた図に示されないコネ
クタパネルから出ているケーブルと接続されて、他の電
子機器と信号の授受を行い、この際に、熱を発生する。
この熱は電子機器ユニット２の中に設けられたブロワ４
により電子機器ユニット２より排出され、図において矢
印で示した空気の流れ１０に沿って、電子機器ユニット
２上面の通風路６、電子機器フレーム１の天井の通風ダ
クト７、側壁の通風ダクト８を介し、電子機器フレーム
１下部の通風穴９より熱交換器５に導かれる。この熱交
換器５ａにおいて空気と熱交換器５ａの中を循環する冷
却水との間で熱の授受が行われ、空気が冷却されて、こ
の冷却された空気が電子機器ユニット２下面の通風路６
より電子機器ユニット２に供給されて、電子機器ユニッ
ト２内を冷却する。以上のように電子機器フレーム１内
を空気が循環する。

【０００６】一方、熱交換器５ａにおいては、図１７、
図１８に示すように、図示されない電子機器フレーム１
背面のジョイントを介して、カプラ１１より冷却水が電
子機器筐体の外部より供給され、図１８において矢印で
示した冷却水の流れに沿ってフレーム１３ａ内の水路１
６ａを通過し、他方のカプラ１１より、図示されない電
子機器フレーム１背面の他方のジョイントを介して排出
される。この熱交換器５ａ内に流れる冷却水により、上
下のプレート１２ａを含むフレーム１３ａ、プレート１
２ａに接するフィン１４及び境界板１５が直接水冷さ
れ、上記のフレーム１３ａ、フィン１４、境界板１５に
より形成される開口部を空気が通過することにより、空
気は一定温度に冷却される。上記のように、熱交換器を
用いて、空気を冷却し、この冷却空気を電子機器筐体内
を循環させ、内部の電子部品を冷却水により空気を介し
て冷却する方式が従来の熱交換器を用いた間接水冷方式
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の間
接水冷方式を用いた電子機器筐体においては、冷却性能
は筐体内を循環する空気の風量と熱交換器５ａ内を流れ
る冷却水温度に依存する。すなわち、冷却性能を上げる
ためには、筐体内を循環する空気の風量を上げるか、ま
たは熱交換器５ａ内を流れる冷却水の温度を低くすれば
よい。しかし、筐体内を循環する空気の風量を上げるた
めには、ブロワ４を大型化するか、数を増やす必要があ
るが、これは機器の大型化を招くとともに、機器の設置
場所によっては、ブロワ４の騒音が問題となってくる。
一方、熱交換器５ａ内を流れる冷却水の温度を低くする
と、熱交換器５ａに結露が生じやすくなり、冷却性能の
低下を招く恐れがある。結露量は冷却水と空気の温度差
及び空気湿度に依存し、高温、高湿環境下においては、
より結露が生じやすくなる。

【０００８】以下では、図１９、図２０を用いて結露と
冷却性能の関係について説明する。図１９は熱交換器５
ａのフィン１４、境界板１５において、結露が発生した
状態を示す部分断面図である。図１９において、１８ａ
はプレート１２ａ、フィン１４、境界板１５により形成
される開口部であり、この開口部１８ａを空気が通過す
る。１９は開口部１８ａを空気が通過する際に、空気の
温度、湿度及び水路１６ａ内を流れる冷却水の温度に応
じて、開口部１８ａを形成するプレート１２ａ、フィン
１４、境界板１５に発生する結露した水滴である。結露
した水滴１９の量は空気が高温、高湿度になるほど増加
する。一方、熱交換器５ａは所定の冷却性能を得るた
め、腐食性に優れたステンレス合金等の金属製とするの
が一般的であるが、上記金属は水とのぬれ性が高く、こ
のため上記の結露した水滴１９は結露面に付着し、開口
部１８ａを通過する空気の流れによっても、表面張力に
より開口部１８ａから容易には排出されず図１９に示し
た状態となる。図１９に示した状態では、結露した水滴
１９により開口部１８ａの面積が減少し、空気の圧力損
失が増加するため、筐体内を循環する空気の風量が低下
するとともに、結露した水滴１９の層により冷却水と空
気の間の熱抵抗が増加するため、冷却性能を示す指針と
なる熱交換量が低下する。図２０は空気および冷却の温
度を一定とした時の空気の想定湿度ζと冷却性能を示す
指針となる熱交換量Ｑの関係を示した図である。図２０
においてζ₀ は結露が発生し始める露点を示したもの
で、図に示す通り、結露が発生しない状態では、一定の
熱交換量が得られているが、露点ζ₀ を過ぎ、結露が発
生し始めると熱交換量は相対湿度ζに応じて急激に低下
する。実物の熱交換器を用いた性能確認試験において
は、冷却水温度２３℃、熱交換器に導入される空気の温
度４５℃とした場合、露点ζ₀ は４５％となり、ここ
で、結露が発生し始めるとともに、熱交換量は低下し、
相対湿度９５％においては、熱交換量が結露発生前の４
０％程度まで低下することが確認されている。また、こ
の時、結露した水滴１９は結露面に平均して約ｌｍｍ程
度の層で付着していることも確認されている。

【０００９】以上説明した通り、従来の間接水冷方式を
用いた電子機器筐体では、特に高湿度環境下において、
熱交換器に結露が発生することにより、冷却性能が著し
く低下する。

【００１０】また、従来の電子機器筐体においては、腐
食性イオンを含む水質の悪い冷却水に対する熱交換器の
腐食対策として、ステンレス合金により熱交換器を構成
していたが、ステンレス合金は比重が重いため電子機器
筐体の軽量化を妨げるという問題点があった。

【００１１】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、高湿度環境においても、結露
による大幅な冷却性能の低下がなく、効率的な冷却がで
き、軽量な間接水冷方式の電子機器筐体を得ることを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明による電子機
器筐体は、筐体内を循環する空気を冷却水により間接的
に冷却するための熱交換器の全ての面に、撥水性を有す
るニッケルめっきを施したものである。

【００１３】また、第２の発明による電子機器筐体は、
熱交換器の全ての面に撥水性を有するニッケルめっきを
施し、電子機器フレーム側壁の通風ダクト内に配置した
ものである。

【００１４】また、第３の発明による電子機器筐体は、
熱交換器の空気入り口側には冷却水が循環するフレーム
に連通する複数のパイプを配置し、空気出口側にはフレ
ーム内を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を流
すフィンを配置し、複数のパイプ間の空気が通過する開
口部の面積を上記フィンの空気が通過する開口部の面積
より大きくし、さらに、熱交換器の全ての面に撥水性を
有するニッケルめっきを施したものである。

【００１５】また、第４の発明による電子機器筐体は、
熱交換器の空気入り口側には冷却水が循環するフレーム
に連通する１本以上の螺旋状パイプを配置し、空気出口
側には上記フレーム内を流れる冷却水の流れに直行する
方向へ空気を流すフィンを配置し、１本以上の螺旋状パ
イプ間の空気が通過する開口部の面積を上記フィンの空
気が通過する開口部の面積より大きくし、さらに、熱交
換器の全ての面に撥水性を有するニッケルめっきを施し
たたものである。

【００１６】また、第５の発明による電子機器筐体は、
熱交換器の空気入り口側には冷却水が循環するフレーム
に接する複数の平板を垂直に配置し、空気出口側には上
記フレーム内を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空
気を流すフィンを配置し、複数の垂直に配置した平板間
の空気が通過する開口部の面稽を上記フィンの空気が通
過する開口部の面積より大きくし、さらに、熱交換器の
全ての面に撥水性を有するニッケルめっきを施したもの
である。

【００１７】また、第６の発明による電子機器筐体は、
上記第３および第４の発明における構造を施した電子機
器筐体における熱交換器の空気入り口側のパイプ表面を
凹凸形状とさせたものである。

【００１８】また、第７の発明による電子機器筐体は、
上記第５の発明における構造を施した電子機器筐体にお
ける熱交換器の空気入り口側の平板表面に上下方向へ溝
を形成したものである。

【００１９】また、第８の発明による電子機器筐体は、
上記第５および第７の発明における構造を施した電子機
器筐体における熱交換器の空気入り口側の平板にヒート
パイブを具備したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を表わす熱交換器の部分断面図である。こ
の発明においては、電子機器筐体およびこの電子機器筐
体に用いられる熱交換器の構成は、図１６〜図１９に示
す従来の電子機器筐体と同一であり、各図において、１
〜１８は従来の電子機器と全く同一のものである。図１
において、２０は熱交換器５ａ全ての面に施した撥水性
を有するニッケルめっきである。

【００２１】上記のように熱交換器５ａに撥水性を有す
るニッケルめっき２０を施した電子機器筐体において
は、高湿度環境下において熱交換器５ａに結露が発生し
ても、その撥水効果により図１に示す通り、結露した水
滴は球状となり、開口部１８ａを通過する空気の流れに
より排水される。従って、冷却性能の低下の原因となる
開口部１８ａの面積の減少と、これに伴う圧力損失の増
加を抑制するとともに、結露した水滴１９の層による冷
却水と空気の間の熱抵抗も抑制することができる。

【００２２】図２は空気および冷却水の温度を一定とし
た時の空気の相対湿度ζと冷却性能を示す指針となる熱
交換量Ｑの関係を示した図であり、図において、ａはこ
の発明の電子機器筐体の電子機器筐体の冷却性能を示す
曲線、ｂは従来の電子機器筐体の冷却性能を示す曲線で
ある。

【００２３】以下では、図２を用いてこの発明による電
子機器筐体の湿度と冷却性能の関係を、従来の電子機器
筐体の場合と比較して説明する。この発明においては、
撥水性を有するニッケルめっき２０の分だけ、空気と冷
却水の間の熱抵抗は増加し、このため、相対湿度が露点
ζ₀ 以下で、露点が発生しない状態では、従来の電子機
器筐体よりも冷却性能は若千低下するが、撥水性を有す
るニッケルめっき２０の層はプレート１２ａ裏表の合計
が６０μｍ程度の薄膜であり、撥水性を有するニッケル
めっき２０による熱抵抗の増加は、結露した水滴１９の
層による熱抵抗の増加よりははるかに小さい。従来の電
子機器筐体で湿度９５％のとき、結露した水滴１９の層
の厚さは約ｌｍｍ程度となるが、この場合と比較する
と、撥水性を有するニッケルめっき２０の層の厚さは６
／１００である。一方、熱伝導率は、ニッケルが９０Ｗ
／（ｍ・Ｋ）、水が温度２０℃のとき０．６１Ｗ／（ｍ
・Ｋ）であるので、撥水性を有するニッケルめっきの熱
伝導率は水の約１４８倍となる。熱抵抗は層の厚さに比
例し、熱伝導率に反比例するするため、撥水性を有する
ニッケルめっき２０による熱抵抗は、湿度９５％でｌｍ
ｍ程度となった結露した水滴の熱抵抗のわずか０．０４
％にすぎない。

【００２４】次に、湿度が高くなり露点ζ₀ を超える
と、結露による水滴が発生する、この水滴により、冷却
性能が低下するが、この冷却性能の低下は従来の電子機
器筐体においては、従来の技術において説明した通り、
図２の曲線ｂのごとくとなる。一方、この発明による電
子機器筐体においては、上記で説明した通り、撥水性を
有するニッケルめっき２０により結露した水滴１９は球
状となり、開口部１８ａを通過する空気により排出され
るため、従来の電子機器筐体の結露による冷却性能の低
下と比べれば、冷却性能の低下を抑制することができ、
湿度と冷却性能を示す指針となる熱交換量Ｑの関係は、
図２の曲線ａのごとくとなる。図２の曲線ａと曲線ｂを
比較すれば明らかなように、この発明によれば、低湿度
の条件では、冷却性能は従来よりも若干低下するが、高
湿度の条件では、従来よりはるかに優れた冷却性能を得
ることができる。

【００２５】さらに、この発明によれば、アルミニウム
合金のようなステンレス合金に比ベ熱伝導率に優れ、比
重が軽いが水に対する耐腐食性が劣る金属で熱交換器を
構成しても、撥水性を有するニッケルめっき２０を施す
ことにより、耐食性を向上させることができるため、従
来の電子機器のステンレス合金により構成した熱交換器
と比べ、優れた冷却性能を得ることができるとともに、
電子機器筐体の軽量化が可能となる。

【００２６】実施の形態２．図３は上記実施形態１をさ
らに改善した、この発明の実施の形態２を表わす電子機
器筐体の断面図であり、この発明においては、電子機器
筐体およびこの電子機器筐体に用いられ熱交換器の構成
は、図１６〜図１９に示す従来の電子機器筐体と同一で
あり、各図において、１〜１８は従来の電子機器筐体と
全く同一のものである。図３において、５ａは電子機器
フレーム側壁の通風ダクト８内に設けられた撥水性を有
するニッケルめっき２０を施した熱交換器である。

【００２７】以上のように構成される電子機器筐体にお
いては、実施の形態１で述べたことの他に、撥水性を有
するニッケルめっき２０を施した熱交換器５ａを電子機
器フレーム側壁の通風ダクト８内に設けたことにより、
プレート１２ａ、フィン１４、境界板１５の各面は垂直
となり、高湿環境下において、これらの面に結露する水
滴１９が球状となって流れ落ちる重力方向と、電子機器
筐体フレーム内を循環する冷却空気の流れ方向が一致す
るため、付着した水滴１９を熱交換器５ａから排出する
ための冷却空気の圧力損失増加を軽減させ、容易に水滴
１９を排出することができる。

【００２８】実施の形態３．図４〜図６は上記実施の形
態１および実施の形態２をさらに改善した、この発明の
実施の形態３を表わす図であり、図４はこの発明の電子
機器筐体の断面図であり、図５はこの発明の電子機器筐
体に用いられている熱交換器の斜視図、図６はこの熱交
換器の冷却水の流れを示す図５における断面ＢＢであ
る。各図において、１〜４、６〜１１は従来の電子機器
筐体と全く同一であり、５ｂは撥水性を有するニッケル
めっき２０を施した熱交換器、１２ｂは冷却水が通る中
空のプレート、１３ｂは冷却水を循環するように水路を
形成した熱交換器５ｂのフレーム、２１は熱交換器５ｂ
の空気入り口側に設けられたフレーム１３ｂに連通する
複数のパイプ、１４は熱交換器５ｂの空気出口側に設け
られ、上下のプレート１２ｂに接するフレーム１３ｂ内
を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を流すフィ
ン、１５は境界板、１６ｂはフレーム内に形成される水
路、１７は冷却水の流れであり、パイプ２１間の空気が
通過する開口部１８ｂの面積をフィン１４間の空気が通
過する開口部１８ａの面積より大きくしている。

【００２９】以上のように構成される電子機器筐体にお
いては、実施の形態１で述べたことの他に、電子機器ユ
ニット２より排出された空気は、図４において矢印で示
した空気の流れ１０に沿って、電子機器ユニット２上面
の通風路６、電子機器フレーム１の通風ダクト７、側面
の通風ダクト８を介して、電子機器フレーム１下部の通
風穴９より熱交換器５ｂのパイプ２１部分に導かれ、パ
イプ２１内を流れる冷却水により冷却された後フィン１
４部分を通過する際に、さらに冷却水により冷却され
て、電子機器ユニット２下面の通風路６より電子機器ユ
ニット２に供給される。このように熱交換器５ｂの熱交
換部分を空気入り口側のパイプ２１部分と空気出口側の
フィン１４部分に並列に２箇所とすることにより、高湿
度環境下において、結露はパイプ２１表面に発生し、こ
れにより湿度の低下した空気がフィン１４部分に入るた
め、フィン１４部分での結露を押さえることができる。
一方、空気が最初に通過するパイプ２１部分の開口部１
８ｂ面積はフィン１４部分の開口部１８３の面積より大
きいため、空気が通過する熱交換器全体の圧力損失はフ
ィン１４部分での圧力損失が支配的となり、パイプ２１
部分の結露による圧力損失が全体の圧力損失に及ぼす影
響は小さく、冷却性能の低下の原因となるフィン１４部
分の結露による圧力損失増加を押さえることができる。

【００３０】さらに、この発明によれば、低湿度環境下
で結露が発生しない条件においても、パイプ２１部分の
熱交換面積が増加しており、従来より優れた冷却性能を
得ることができる。

【００３１】実施の形態４．図７〜９は上記実施形態１
〜実施形態３をさらに改善した、この発明の実施の形態
４を表わす図であり、図７はこの発明の電子機器筐体の
断面図であり、図６は図７に示すこの発明の電子機器筐
体に用いられている熱交換器の斜視図、図９はこの熱交
換器の冷却水の流れを示す図８における断面ＣＣであ
る。各図において、１〜４、６〜１１は従来の電子機器
と全く同一であり、５ｃは撥水性を有するニッケルめっ
き２０を施した熱交換器、１２ｃは冷却水が通る中空の
プレート、１３ｃは冷却水を循環するように水路を形成
した熱交換器５ｃのフレーム、２２は熱交換器５ｃの空
気入り口側に設けられたフレーム１３ｃに連通する螺旋
状のパイプ、１４は熱交換器５ｃの空気出口側に設けら
れ、上下のプレート１２ｃに接するフレーム１３ｃ内を
流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を流すフィ
ン、１５は境界板、１６ｃはフレーム内に形成される水
路、１７は冷却水の流れであり、螺旋状のパイプ２２間
の空気が通過する開口部１８ｃの面積をフィン１４間の
空気が通過する開口部１８ａの面積より大きくしてい
る。

【００３２】以上のように構成される電子機器筐体にお
いては、実施の形態１で述べたことの他に、電子機器ユ
ニット２より排出された空気は、図７において矢印で示
した空気の流れ１０に沿って、電子機器ユニット２上面
の通風路６、電子機器フレーム１の通風ダクト７、側面
の通風ダクト８を介して、電子機器フレーム１下部の通
風穴９より熱交換器２５の螺旋状のパイプ２８部分に導
かれ、螺旋状のパイプ２２内を流れる冷却水により冷却
された後フィン１４部分を通過する際に、さらに冷却水
により冷却されて、電子機器ユニット２下面の通風路６
より電子機器ユニット２に供給される。このように熱交
換器５ｃの熱交換部分を空気入り口側の螺旋状のパイプ
２２部分と空気出口側のフィン１４部分に並列に２箇所
とすることにより、高湿度環境下において、結露は螺旋
状のパイプ２２表面に発生し、これにより湿度の低下し
た空気がフィン１４部分に入るため、フィン１４部分で
の結露を押さえることができる。一方、空気が最初に通
過する螺旋状のパイプ２２間の開口部１８ｃの面積はフ
ィン１４間の開口部１８ａの面積より大きいため、空気
が通過する熱交換器全体の圧力損失はフィン１４部分で
の圧力損失が支配的となり、螺旋状のパイプ２２部分の
結露による圧力損失が全体の圧力損失に及ぼす影響は小
さく、冷却性能の低下の原因となるフィン１４部分の結
露による圧力損失増加を押さえることができる。

【００３３】また、この発明によれば、低湿度環境下で
結露が発生しない条件においても、螺旋状パイプ２２部
分の熱交換面積が増加しており、従来より優れた冷却性
能を得ることができる。

【００３４】さらに、この発明によれば、実施の形態３
より少ないパイプ本数で実施の形態３と同等以上の熱交
換、および結露表面積を確保できるため、パイプを接合
する作業を少なくすることができ、熱交換器の製造コス
トを下げることができる。

【００３５】実施の形態５．図１０〜図１２は上記実施
形態１〜実施の形態４をさらに改善した、この発明の実
施の形態５を表わす図であり、図１０はこの発明の電子
機器筐体の断面図であり、図１１は図１０に示すこの発
明の電子機器筐体に用いられている熱交換器の斜視図、
図１２はこの熱交換器の冷却水の流れを示す図１１にお
ける断面ＤＤである。各図において、１〜４、６〜１１
は従来の電子機器と全く同一であり、５ｄは撥水性を有
するニッケルめっき２０を施した熱交換器、１２ｄは冷
却水が通る中空のプレート、１３ｄは冷却水を循環する
ように水路を形成した熱交換器５ｄのフレーム、２３は
熱交換器５ｄの空気入り口側に設けられたフレーム１３
ｄに接する複数の垂直に配置した平板、１４は熱交換器
５ｄの空気出口側に設けられ、上下のプレート１２ｄに
接するフレーム１３ｄ内を流れる冷却水の流れに直行す
る方向へ空気を流すフィン、１５は境界板、１６ｄはフ
レーム内に形成される水路、１７は冷却水の流れであ
り、複数の垂直に配置した平板２３間の空気が通過する
開口部１８ｄの面積をフィン１４間の空気が通過する開
口部１８ａの面積より大きくしている。

【００３６】以上のように構成される電子機器筐体にお
いては、実施の形態１で述べたことの他に、電子機器ユ
ニット２より排出された空気は、図１０において矢印で
示した空気の流れ１０に沿って、電子機器ユニット２上
面の通風路６、電子機器フレーム１の通風ダクト７、側
面の通風ダクト８を介して、電子機器フレーム１下部の
通風穴９より熱交換器５ｄの複数の平板２３部分に導か
れ冷却された後フィン１４部分を通過する際に、さらに
冷却水により冷却されて、電子機器ユニット２下面の通
風路６より電子機器ユニット２に供給される。このよう
に熱交換器５ｄの熱交換部分を空気入り口側の平板２３
部分と空気出口側のフィン１４部分に並列に２箇所とす
ることにより、高湿度環境下において、結露は平板２３
表面に発生し、これにより湿度の低下した空気がフィン
１４部分に入るため、フィン１４部分での結露を押さえ
ることができる。一方、空気が最初に通過する平板２３
部分の開口部１８ｄの面積はフィン１４部分の開口部１
８ａの面積より大きいため、空気が通過する熱交換器全
体の圧力損失はフィン１４部分での圧力損失が支配的と
なり、平板２３部分の結露による圧力損失の低下が全体
の圧力損失に及ぼす影響は小さく、冷却性能の低下の原
因となる結露による圧力損失の低下を押さえることがで
きる。

【００３７】また、この発明によれば、低湿度環境下で
結露が発生しない条件においても、平板２３部分の熱交
換面積が増加しており、従来より優れた冷却性能を得る
ことができる。

【００３８】また、この発明によれば、平板２３の結露
面全面が垂直で重力方向と平行であるため、高湿度環境
下において、結露した球状の水滴１９を平板２３表面を
から容易に排水することができる。

【００３９】さらに、この発明によれば、実施の形態３
および実施の形態４の熱交換器入り口側のパイプ直径よ
り平板２３の厚さを薄くし、空気の流れを妨げる投影面
積を小さくできるため、熱交換器入り口側における圧力
損失をさらに押さえることができる。

【００４０】実施の形態６．図１３は実施の形態１〜実
施の形態４をさらに改善した、この発明の実施の形態６
を表わす熱交換器の斜視図であり、この熱交換器を有す
る図示していない電子機器筐体の構成において１〜４、
６〜１１は従来の電子機器筐体と全く同一である。図１
３において、５ｅは撥水性を有するニッケルめっき２０
を施した熱交換器、１２ｅは冷却水が通る中空のプレー
ト、１３ｅは冷却水を循環するように水路を形成した熱
交換器５ｅのフレーム、２４は熱交換器５ｅの空気入り
口側に設けられたフレーム１３ｅに連通する表面が凹凸
形状の複数のパイプ、１４は熱交換器５ｅの空気出口側
に設けられ、上下のプレート１２ｅに接するフレーム１
３ｅ内を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を流
すフィン、１５は境界板であり、凹凸形状のパイプ２４
間の空気が通過する開口部１８ｅの面積をフィン１４間
の空気が通過する開口部１８ａの面積より大きくしてい
る。

【００４１】以上のように構成される熱交換器を用いた
電子機器筐体においては、実施の形態３および実施の形
態４で述べたことの他に、熱交換器５ｅの空気入り口側
に表面が凹凸形状のパイプ２４を配置することにより、
熱交換表面積を増加させ、さらに冷却能力を向上させる
ことができるとともに、高湿度環境下において熱交換器
５ｅの空気入り口側のパイプ２４への結露量が増加する
ため、より湿度の低下した空気が熱交換器空気出口側の
フィン１４部分に入るため、フィン１４部分での結露を
押さえることができる。

【００４２】実施の形態７．図１４は実施の形態５をさ
らに改善した、この発明の実施の形態７を表わす熱交換
器の斜視図であり、この熱交換器を有する図示していな
い電子機器筐体の構成において１〜４、６〜１１は従来
の電子機器筐体と全く同一である。図１４において、５
ｆは撥水性を有するニッケルめっき２０を施した熱交換
器、１２ｆは冷却水が通る中空のプレート、１３ｆは冷
却水を循環するように水路を形成した熱交換器５ｆのフ
レーム、２５は熱交換器５ｆの空気入り口側に設けられ
たフレーム１３ｆに接する複数の垂直に配置した上下方
向に溝を有する平板、１４は熱交換器５ｆの空気出口側
に設けられ、上下のプレート１２ｆに接するフレーム１
３ｆ内を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を流
すフィン、１５は境界板、１６ｆはフレーム内に形成さ
れる水路、１７は冷却水の流れであり、複数の垂直に配
置した平板１２ｆ間の空気が通過する開口部１８ｆの面
積をフィン１４間の空気が通過する開口部１８ａの面積
より大きくしている。

【００４３】以上のように構成される熱交換器を用いた
電子機器筐体においては、実施の形態５で述べたことの
他に、熱交換器５ｆの空気入り口側に複数の垂直、かつ
上下方向に溝を有する平板２５を配置することにより、
熱交換表面積が増加し、さらに冷却能力を向上させるこ
とができるとともに、高湿度環境下において熱交換器空
気入り口側の平板２５への結露量が増加し、より湿度の
低下した空気がフィン１４部分に入るため、フィン１４
部分での結露を押さえることができる。

【００４４】さらに、結露した球状の水滴１９は空気の
流れに押され、平板２５の溝に溜り下方へ伝わり平板２
５から落下するため、空気の流れに押されて、熱交換器
５ｆの空気出口側のフィン１４内への侵入を防止し、熱
交換能力低下を防止する。

【００４５】実施の形態８．図１５は実施の形態５およ
び実施の形態７をさらに改善した、この発明の実施の形
態８を表わす熱交換器の斜視図であり、この熱交換器を
有する図示していない電子機器筐体の構成において１〜
４、６〜１１は従来の電子機器筐体と全く同一である。
図１５において、５ｇは撥水性を有するニッケルめっき
２０を施した熱交換器、１２ｇは冷却水が通る中空のプ
レート、１３ｇは冷却水を循環するように水路を形成し
た熱交換器５ｇのフレーム、２６は熱交換器５ｇの空気
入り口側に設けられたフレーム１３ｇに接する複数の垂
直、かつヒートパイプ２７を具備する平板、１４は熱交
換器５ｇの空気出口側に設けられ、上下のプレート１２
ｇに接するフレーム１３ｇ内を流れる冷却水の流れに直
行する方向へ空気を流すフィン、１５は境界板であり、
複数の垂直に配置した平板２６間の空気が通過する開口
部１８ｇの面積をフィン１４間の空気が通過する開口部
１８ａの面積より大きくしている。

【００４６】以上のように構成される熱交換器を用いた
電子機器筐体においては、実施の形態５および実施の形
態７で述べたことの他に、熱交換器５ｇの空気の入り口
側の複数の垂直に配置した平板２６はヒートパイプ２７
を具備しており、平板２６の先端部分と熱交換器５ｇの
フレーム１３ｇ側付け根部分との温度勾配は非常に小さ
くなり、平板２６全面の温度を冷却水温度に近くほぼ均
一にできる。従って、平板２６全面と冷却空気の温度差
が大きくなるため、さらに冷却能力を向上させることが
できるとともに、高湿度環境下における熱交換器５ｇ入
り口側の平板２６面の結露量がさらに増加し、より湿度
の低下した空気がフィン１４部分に入るため、フィン１
４部分での結露を押さえることができる。

【００４７】

【発明の効果】この発明による電子機器筐体は、以上説
明したように構成されているので、以下に記載されるよ
うな効果がある。

【００４８】第１の発明〜第８の発明によれば、熱交換
器の全ての面に撥水性を有するニッケルめっきを施すこ
とにより、高湿度環境下において結露が発生しても、結
露した水が球状となり、結露による冷却性能の低下を抑
制することができる。

【００４９】また、第１の発明〜第８の発明によれば、
アルミニウム合金のようなステンレス合金に比べ熱伝導
率に優れ、比重が軽いが水に対する耐腐食性が劣る金属
で熱交換器を構成しても、撥水性を有するニッケルめっ
きを施すことにより、腐食性イオンを含む水質の悪い冷
却水による冷却が可能となり、従来の電子機器のステン
レス合金により構成した熱交換器と比べ、優れた冷却性
能を得ることができるとともに、電子機器筐体の軽量化
が可能となる。

【００５０】また、第２の発明によれば、第１の発明と
同様の効果を得ることができるだけでなく、撥水性を有
するニッケルめっきを施した熱交換器を電子機器フレー
ム側壁の通風ダクト内に設けたことにより、熱交換器の
各面は垂直となり、各面に結露する水滴が球状となって
流れ落ちる重力方向と、電子機器筐体フレーム内を循環
する冷却空気の流れ方向が一致するため、付着した水滴
を熱交換器から排出するための冷却空気の圧力損失増加
を軽減させ、熱交換器の冷却性能の低下を抑制すること
ができる。

【００５１】また、第３の発明〜第８の発明によれば、
第１の発明と同様の効果を得ることができるだけでな
く、熱交換器の空気入り口側と空気出口側のフィン部分
と並列に２箇所の熱交換部分を設け、空気が最初に通過
する熱交換部分の開口面積を空気出口側のフィン部分の
開口面積より大きくすることにより、高湿度環境下にお
いて、結露は熱交換器の空気入り口側に発生し、これに
より湿度の低下した空気がフィン部分に入るため、フィ
ン部分での結露を押さえることができ、また、空気が通
過する熱交換器全体の圧力損失はフィン部分での圧力損
失が支配的となり、熱交換器の空気入り口側の熱交換部
結露による圧力損失が全体の圧力損失に及ぼす影響は小
さく、冷却性能低下の原因となる、フィン部分の結露に
よる圧力損失増加を押さえることができる。さらに、低
湿度で結露が発生しない条件においても、熱交換器の空
気入り口側の熱交換面積が増加しているため、熱交換能
力は向上する。すなわち、高湿度および低湿度いずれの
条件でも従来より優れた冷却性能を得ることができる。

【００５２】また、第４の発明によれば、熱交換器の空
気入り口側を螺旋状のパイプとしたことにより、第３の
実施例より少ないパイプ本数で第３の実施例と同等以上
の熱交換面積が得られるため、パイプ接合のための作業
が少なくなり、第３の実施例より熱交換器の製造コスト
を下げることができる。

【００５３】また、第５の発明によれば、熱交換器の空
気入り口側の熱交換部を複数の垂直な平板としているた
め、結露面全面が垂直で重力方向が平行であることか
ら、高湿度環境下において、結露した球状の水滴を平板
から容易に排水し、排水後の面により多く結露させるこ
とができ、湿度の低下した空気が熱交換器の空気出口側
のフィン部分に入るため、フィン部分での結露を押さえ
ることができ、フィン部分の結露による冷却性能の低下
をさらに抑制することができる。さらに、第３の実施例
および第４の実施例より熱交換器入り口側のパイプ直径
より平板の厚さを薄くし、空気の流れを妨げる投影面積
を小さくできるため、熱交換器入り口側における冷却性
能低下に繋がる圧力損失をさらに押さえることができ
る。

【００５４】また、第６の発明によれば、第３の発明お
よび第４の発明と同様の効果を得ることができるだけで
なく、熱交換器の空気入り口側のパイプ表面を凹凸形状
とすることにより、熱交換表面積を増加させ、さらに冷
却能力を向上させることができるとともに、高湿度環境
下において、熱交換器の空気入り口側の結露量が増加す
るため、より湿度の低下した空気が熱交換器の空気出口
側のフィン部分に入るため、フィン部分での結露を押き
えることができ、フィン部分の結露による冷却性能の低
下をさらに抑制することができる。

【００５５】また、第７の発明によれば、第５の発明と
同様の効果を得ることができるだけでなく、熱交換器の
空気入り口側の複数の垂直に配置した平板へ上下方向に
溝を形成したことにより、熱交換表面積を増加させ、さ
らに冷却能力を向上させることができるとともに、熱交
換器入り口側の平板結露面が増加し、高湿度環境下にお
いて、より湿度の低下した空気が熱交換器出口側フィン
部分に入るため、フィン部分での結露を押さえることが
でき、また、結露した球状の水滴は空気の流れに押さ
れ、平板の溝に溜り下方へ伝わり平板から排水されるた
め、空気の流れに押されて、熱交換器出口側のフィン内
へ水滴の侵入を防止し、フィン部分の結露および水滴侵
入による冷却性能の低下をさらに抑制することができ
る。

【００５６】また、第８の発明によれば、第５の発明お
よび第７の発明と同様の効果を得ることができるだけで
なく、熱交換器の入り口側の複数の垂直に配置した平板
にヒートパイプが具備されているため、平板の先端部分
と熱交換器のフレーム側付け横部分との温度勾配は非常
に小さくなり、平板全画の温度を冷却水温度に近くほぼ
均一にできる。従って、平板全面と冷却空気の温度差が
大きくなるため、さらに冷却能力を向上させることがで
きるとともに、熱交換器の空気入り口側のプレート面の
結露量がさらに増加し、高湿度環境下において、より湿
度の低下した空気がフィン部分に入るため、フィン部分
の結露による冷却性能の低下をさらに抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による電子機器筐体
の熱交換器を示す部分断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による電子機器筐体
による冷却性能を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による電子機器筐体
を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による電子機器筐体
を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態３による電子機器筐体
の熱交換器を示す斜視図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による電子機器筐体
の熱交換器の冷却水の流れを示す図５の断面ＢＢを示す
図である。

【図７】 この発明の実施の形態４による電子機器筐体
を示す断面図である。

【図８】 この発明の実施の形態４による電子機器筐体
の熱交換器を示す斜視図である。

【図９】 この発明の実施の形態４による電子機器筐体
の熱交換器の冷却水の流れを示す図８の断面ＣＣを示す
図である。

【図１０】 この発明の実施の形態５による電子機器筐
体を示す断面図である。

【図１１】 この発明の実施の形態５による電子機器筐
体の熱交換器を示す斜視図である。

【図１２】 この発明の実施の形態５による電子機器筐
体の熱交換器の冷却水の流れを示す図１１の断面ＤＤを
示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態６による電子機器筐
体の熱交換器を示す斜視図である。

【図１４】 この発明の実施の形態７による電子機器筐
体の熱交換器を示す斜視図である。

【図１５】 この発明の実施の形態８による電子機器筐
体の熱交換器を示す斜視図である。

【図１６】 従来の電子機器筐体を示す断面図である。

【図１７】 従来の電子機器筐体の熱交換器を示す斜視
図である。

【図１８】 従来の電子機器筐体の熱交換器の冷却水の
流れを示す図１７の断面ＡＡを示す図である。

【図１９】 従来の電子機器筐体の熱交換器の結露した
状態を示す部分断面図である。

【図２０】 従来の電子機器筐体の冷却性能を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 電子機器フレーム、２ 電子機器ユニット、３ 印
刷配線基板、４ ブロワ、５ 熱交換器、６ 通風路、
７ 天井の通風ダクト、８ 側面の通風ダクト、９ 通
風穴、１０ 空気の流れ、１１ カプラ、１２ プレー
ト、１３ フレーム、１４ フィン、１５ 境界坂、１
６ 水路、１７ 冷却水の流れ、１８開口部、１９ 水
滴、２０ 撥水性を有するニッケルめっき、２１ パイ
プ、２２ 螺旋状パイプ、２３ 平板、２４ 凹凸形状
パイプ、２５ 溝を形成する平板、２６ ヒートパイプ
を具備する平板、２７ ヒートパイプ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子機器フレームと、上記電子機器フレ
   ームに収納され、内部に電子部品を実装した電子機器ユ
   ニットと、上記電子機器ユニット内に設けられたブロワ
   と、上記ブロワに正対する上記電子機器ユニットの上
   面、下面に設けられた通風路と、上記電子機器フレーム
   の天井及び側壁に設けられ、上記通風路に対応した通風
   ダクトと、上記電子機器フレーム下面に設けられ、冷却
   水を循環させる水路を有するフレームを形成し、上記フ
   レーム内を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を
   流すフィンを有した全ての表面に撥水性を有するニッケ
   ルめっきを施した熱交換器と、上記熱交換器に冷却水を
   供給および排出するカプラと、上記電子機器フレームの
   背部に設けられ、上記カプラと係合して外部より冷却水
   を供給および排出するジョイントと、上記通風ダクトの
   底部に設けられ、上記電子機器ユニットから排出された
   空気を上記熱交換器に導く通風穴とを備えたことを特徴
   とする電子機器筐体。
2. 【請求項２】 電子機器フレームと、上記電子機器フレ
   ームに収納され、内部に電子部品を実装した電子機器ユ
   ニットと、上記電子機器ユニット内に設けられたブロワ
   と、上記ブロワに正対する上記電子機器ユニットの上
   面、下面に設けられた通風路と、上記電子機器フレーム
   の天井及び側壁に設けられ、上記通風路に対応した通風
   ダクトと、上記側面の通風ダクト内に設けられ、冷却水
   を循環させる水路を有するフレームを形成し、上記フレ
   ーム内を流れる冷却水の流れに直行する方向へ空気を流
   すフィンを有した全ての表面に撥水性を有するニッケル
   めっきを施した熱交換器と、上記熱交換器に冷却水を供
   給および排出するカプラと、上記電子機器フレームの背
   部に設けられ、上記カプラと係合して外部より冷却水を
   供給および排出するジョイントと、上記通風ダクトの底
   部に設けられ、上記電子機器ユニットヘ冷却空気を導く
   通風穴とを備えたことを特徴とする電子機器筐体。
3. 【請求項３】 電子機器フレームと、上記電子機器フレ
   ームに収納され、内部に電子部品を実装した電子機器ユ
   ニットと、上記電子機器ユニット内に設けられたブロワ
   と、上記ブロワに正対する上記電子機器ユニットの上
   面、下面に設けられた通風路と、上記電子機器フレーム
   の天井及び側壁に設けられ、上記通風路に対応した通風
   ダクトと、上記電子機器フレーム下面に設けられ、冷却
   水を循環させる水路を有するフレームを形成し、空気入
   り口側には上記フレームに連通する複数のパイプを有
   し、空気出口側には上記フレーム内を流れる冷却水の流
   れに直行する方向へ空気を流すフィンを有し、上記複数
   のパイプ間の空気が通過する開口面積を上記フィンの空
   気が通過する開口面積より大きくした全ての表面に撥水
   性を有するニッケルめっきを施した熱交換器と、上記熱
   交換器に冷却水を供給および排出するカプラと、上記電
   子機器フレームの背部に設けられ、上記カプラと係合し
   て外部より冷却水を供給および排出するジョイントと、
   上記通風ダクトの底部に設けられ、上記電子機器ユニッ
   トから排出された空気を上記熱交換器に導く通風穴とを
   備えたことを特徴とする電子機器筐体。
4. 【請求項４】 電子機器フレームと、上記電子機器フレ
   ームに収納され、内部に電子部品を実装した電子機器ユ
   ニットと、上記電子機器ユニット内に設けられたブロワ
   と、上記ブロワに正対する上記電子機器ユニットの上
   面、下面に設けられた通風路と、上記電子機器フレーム
   の天井及び側壁に設けられ、上記通風路に対応した通風
   ダクトと、上記電子機器フレーム下面に設けられ、冷却
   水を循環させる水路を有するフレームを形成し、空気入
   り口側には上記フレームに連通する１本以上の螺旋状パ
   イプを有し、空気出口側には上記フレーム内を流れる冷
   却水の流れに直行する方向へ空気を流すフィンを有し、
   上記１本以上の螺旋状パイプの空気が通過する開口面積
   を上記フィンの空気が通過する開口面積より大きくした
   全ての表面に撥水性を有するニッケルめっきを施した熱
   交換器と、上記熱交換器に冷却水を供給および排出する
   カプラと、上記電子機器フレームの背部に設けられ、上
   記カプラと係合して外部より冷却水を供給および排出す
   るジョイントと、上記通風ダクトの底部に設けられ、上
   記電子機器ユニットから排出された空気を上記熱交換器
   に導く通風穴とを備えたことを特徴とする電子機器筐
   体。
5. 【請求項５】 電子機器フレームと、上記電子機器フレ
   ームに収納され、内部に電子部品を実装した電子機器ユ
   ニットと、上記電子機器ユニット内に設けられたブロワ
   と、上記ブロワに正対する上記電子機器ユニットの上
   面、下面に設けられた通風路と、上記電子機器フレーム
   の天井及び側壁に設けられ、上記通風路に対応した通風
   ダクトと、電子機器フレーム下面に設けられ、冷却水を
   循環させる水路を有するフレームを形成し、空気入り口
   側には上記フレームに接する複数の垂直な平板を有し、
   空気出口側には上記フレーム内を流れる冷却水の流れに
   直行する方向へ空気を流すフィンを有し、上記複数の垂
   直な平板の空気が通過する開口面積を上記フィンの空気
   が通過する開口面積より大きくした全ての表面に撥水性
   を有するニッケルめっきを施した熱交換器と、上記熱交
   換器に冷却水を供給および排出するカプラと、上記電子
   機器フレームの背部に設けられ、上記カプラと係合して
   外部より冷却水を供給および排出するジョイントと、上
   記通風ダクトの底部に設けられ、上記電子機器ユニット
   から排出された空気を上記熱交換器に導く通風穴とを備
   えたことを特徴とする電子機器筐体。
6. 【請求項６】 前記熱交換器の空気入り口側の複数のパ
   イプ、もしくは螺旋状のパイプ表面を凹凸形状としたこ
   とを特徴とする請求項３または４記載の電子機器筐体。
7. 【請求項７】 前記熱交換器の空気入り口側の複数の垂
   直な平板表面に上下方向へ溝を形成したことを特徴とす
   る請求項５記載の電子機器筐体。
8. 【請求項８】 前記熱交換器の空気入り口側の垂直な平
   板にヒートパイプを具備したことを特徴とする請求項５
   または請求項７記載の電子機器筐体。