JP2515409Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、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られる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、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、内部部品に影響を与えるために
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、しかもこのフィルタの目詰りによる保守、点検
作業も頻繁となり、さらにこのようなフィルタでは濾過
性能の面で確実性に欠け、また塵埃と共に問題となる湿
気に対しては全く無防備であった。

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
防止するようにしたものが、従来から提案されている。
このような従来の熱交換器として最も一般には、断面略
コ字状を呈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で、しかも各通
路溝の溝幅を保つためのスペーサ等の構成部品やその組
込み作業等が必要となるものであった。さらに、各通路
溝の入口および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通量が小さくなり、熱交換効
率が低下するといった問題も避けられないものであっ
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形成する壁部が、空気流を遮る状
態で存在し、これに空気流が衝突して乱流となるためで
あった。さらに、上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溝内での空気流の流れも屈曲
部を有していることから円滑に行なえず、各溝内でも空
気溜りや乱流を生じ易く、熱交換効率が低下してしまう
等の問題もあった。

このため、本出願人は、実開昭60-71875号公報などに
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互に形成する
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
てが比較的簡単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、出を円滑とし、熱交換効率を向上させ
得るものであった。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このように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、その
側縁部分を折曲げた状態で形成する等といった加工性の
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などを
生じるものであった。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を構成する部
品点数が多く、その組立作業等がきわめて煩雑であっ
た。

また、上述した従来構造では、二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、これにより通路溝内に
空気溜りが生じたり乱流が発生してしまい、熱交換効率
の面で問題を生じており、さらにこのようなエレメント
およびこれに対する空気の流入、出構造等によって熱交
換器全体が大型化し易いという問題もあった。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が、従来構造に
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を大
きく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全体の構成の簡素化と組立
性の向上などを始めとする全ての要請を満足し得るよう
な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考案に係る熱交換器
は、異なる流体を流通させる第１および第２の通路溝を
交互に形成するように平行に形成した複数の通路溝を有
する長尺な熱交換器用エレメントと、このエレメント側
の第１、第２の通路溝からなる通路溝群にそれぞれ連通
する第１および第２の連通路を交互に形成するとともに
一方の通路溝群と連通している第２の連通路に流体を導
入するための流入口と他方の通路溝群と連通している第
１の連通路から流体を導出させるための流出口とを有し
かつエレメントの両端側にそれぞれ逆向き状態で配置さ
れる同一形状による二個のエンド部材を備えており、前
記エンド部材を、エレメントの一端部に付設したときに
第１の通路溝群となる通路溝に流出口を第１の連通路を
介して連通させるとともに第２の通路溝群となる通路溝
に第２の連通路を介して流入口を連通させるように構成
し、かつ前記エンド部材を逆向き状態でエレメントの他
端部に付設したときには、流出口を第１の連通路を介し
て第２の通路溝群となる通路溝に連通させるとともに流
入口を第２の連通路を介して第１の通路溝群となる通路
溝に連通させるように構成したものである。

〔作用〕

本考案によれば、異なる流体を流通させる第１および
第２の通路溝を交互に形成するための複数の通路溝を有
する長尺な熱交換器用エレメントの両端側に、同一形状
をもつ二個のエンド部材を逆向き状態で配置させ、これ
らのエンド部材に設けているそれぞれの連通孔と連通路
とが、前記エレメントの通路溝によって形成される第１
および第２の通路溝群に対し、相反する通路溝群側に連
通されるように組付け固定することにより、熱交換器を
構成することができる。

〔実施例〕

第１図ないし第10図は本考案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。

まず、第10図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、第１図および第４図に示すような多数の通路溝を
有する熱交換器用エレメント３が配設されている。この
熱交換器用エレメント３は、たとえば伝熱特性に優れた
金属材料等により押し出し成形あるいは合成樹脂材によ
る一体成形等によって所定長さをもつ多孔角柱状部材と
して形成されており、内部には断面が細溝状を呈する通
路溝が仕切り壁４を介して接した状態で両端部に開口し
て形成されている。これらの通路溝は、熱交換器用エレ
メント２として使用する際に、異なる流体が交互に流れ
る第１および第２の通路溝群となる内通路溝５と外通路
溝６とに区分けされ、これら一つ置きに形成される内、
外通路溝5,6において、内通路溝５を筐体内空気が流れ
るとともに、外通路溝６をその冷却用としての外気が流
れ、両流体間での熱交換を行うようになっている。な
お、第10図中７はエレメント３の外側を覆うようにして
配置される筒状カバーで、エレメント３の成形手法に応
じて適宜設けられる。すなわち、樹脂製のエレメント３
ではこの部分をも含めて一体に形成するとよい。

また、熱交換器１内でエレメント３の上、下両端部に
は、エンド部材10,10が前記筒状カバー７の両端に内方
端が嵌め込まれた状態で組み付け固定されている。そし
て、これらエンド部材10,10の一側面には、前記エレメ
ント３の一方の通路溝５または６に流体を導入するため
の流入口11が形成されるとともに、他側面にはエレメン
ト３の他方の通路溝６または５からの流体を外部に導出
されるための流出口12がスリット状に形成されている。
13は前記流入口11の内側部分に配置された流体吸込み用
ファン、14はその内側でエンド部材10内に形成された吸
込室である。また、この吸込室14は、第１図ないし第８
図から明らかなように、斜めに傾斜した仕切り壁15にて
画成されるとともに、この仕切り壁15よりもエンド部材
10の内方端寄りの部分には、前記エレメント３側の通路
溝5,6を構成する通路溝とそれぞれ連通状態となるスリ
ット状の連通路が形成される。これらの連通路のうち、
前記一方の通路溝群と連通する第１の連通路16が前記流
出口12に連通されるとともに、他方の通路溝群と連通す
る第２の連通路17が仕切り壁15に穿設されているスリッ
ト18を介して吸込室14に連通している。さらに、図中19
は第９図からも明かなような枠体形状を呈し前記流入口
11部分にファン13を組み込んで固定するための押え蓋
で、その内側開口部分には複数本のガード用ワイヤ19a
が両側部間に掛け渡された状態で設けられている。

そして、エレメント３の上方に配置されるエンド部材
10では流入口11が筐体２内に臨み筐体内空気を吸込室14
内に導入させ得るような構成となっており、また他側面
の流出口12が筐体２の外部に臨んで設けられている。ま
た、エレメント３下方のエンド部材10では、流入口11が
筐体２外部に露呈して外気を導入可能に配置され、かつ
流出口12は筐体内空気を筐体２内に導出させ得るように
筐体２内に臨んでいる。なお、この下方のエンド部材10
において流入口11部分には外気中に含まれる塵埃等を除
去するフィルタを設けることが望ましい。

本考案によれば、上述した構成による熱交換器１にお
いて、異なる流体（筐体内空気、外気）を流通させる第
１および第２の通路溝5,6を交互に形成するように平行
に形成した複数の通路溝を有する長尺な熱交換器用エレ
メント３と、このエレメント３側の第１、第２の通路溝
5,6からなる通路溝群にそれぞれ連通する第１および第
２の連通路16,17を交互に形成するとともに一方の通路
溝群と連通している第２の連通路17に流体を導入するた
めの流入口11と他方の通路溝群と連通している第１の連
通路16から流体を導出させるための流出口12とを有しか
つ前記エレメント３の両端側にそれぞれ逆向き状態で配
置される同一形状による二個のエンド部材10,10を備え
ている。そして、このエンド部材10,10を、前記エレメ
ント３の一端部に付設したときに第１の通路溝群となる
通路溝５に前記流出口12を第１の連通路16を介して連通
させるとともに、第２の通路溝群となる通路溝６に第２
の連通路17を介して流入口11を連通させるように構成し
ている。さらに、このエンド部材10,10を逆向き状態で
前記エレメント３の他端部に付設したときには、前記流
出口12を第１の連通路16を介して第２の通路溝群となる
通路溝６に連通させるとともに、前記流入口11を第２の
連通路17を介して第１の通路溝群となる通路溝５に連通
させるように構成している。

すなわち、本考案によれば、複数の通路溝５または６
を有する長尺な熱交換器用エレメント３の両端側に、同
一形状をもつ二個のエンド部材10,10を逆向き状態で配
置させ、それぞれの連通孔５または６と連通路16または
17とが、エレメント３の通路溝において第１および第２
の通路溝群5,6に対し、相反する溝群側に連通されるよ
うにして、組み付け固定することにより、熱交換器１を
得られるようになっている。ここで、注目すべきこと
は、エンド部材10側の連通路16,17が一側に一つの溝分
だけ片寄って形成されており、これを逆向き状態でエレ
メント３に組み付けたときに、それぞれ異なる溝群に連
通されるように構成されていることで、これにより同一
形状のエンド部材10,10でエレメント３の両端側の通路
を形成し得るものである。なお、これらのエンド部材10
は、合成樹脂材等で一体成形することが望ましい。

そして、このような構成によれば、熱交換器１を、エ
レメント３とその両端側に組付けられる同一形状のエン
ド部材10,10の三体で構成でき、その組み立て状態を所
要の状態で行うとともに、ファン13などを適宜付設する
ことで熱交換器１が構成されることになり、従来のよう
に多層プレート片による伝熱プレート体を熱交換器用エ
レメントとして用いるとともに、その両端側にそれぞれ
の端部での通路溝形状に合わせて溝部等を個別に形成し
ている一対のエンド部材を組み付け固定していた場合に
比べて、全体の構成部品点数を大幅に削減でき、構成の
簡素化や組み立て性の向上、さらにコスト低減化などを
達成するうえで効果を発揮し得るものである。

さらに、上述した構成では、通路溝等を効率よく配置
させて所要の熱交換効率を得ることが可能で、全体の小
型かつコンパクト化を図れるなどの利点もある。

なお、本考案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。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る熱交換器によれば、
異なる流体を流通させる第１、第２の通路溝を交互に形
成するための複数の通路溝を平行に形成している長尺な
熱交換器用エレメントと、このエレメント側の第１、第
２の通路溝からなる通路溝群にそれぞれ連通する第１、
第２の連通路を交互に形成するとともに一方の通路溝群
と連通している第２の連通路に流体を導入するための流
入口と他方の通路溝群と連通している第１の連通路から
流体を導出させるための流出口とを有しかつエレメント
の両端側にそれぞれ逆向き状態で配置される同一形状に
よる二個のエンド部材を備えており、エンド部材を、エ
レメントの一端部に付設したときに第１の通路溝群とな
る通路溝に流出口を第１の連通路を介して連通させると
ともに第２の通路溝群となる通路溝に第２の連通路を介
して流入口を連通させるように構成し、かつエンド部材
を逆向き状態でエレメントの他端部に付設したときに、
流出口を第１の連通路を介して第２の通路溝群となる通
路溝に連通させるとともに流入口を第２の連通路を介し
て第１の通路溝群となる通路溝に連通させるように構成
したので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、以下に
述べる実用上優れた効果を奏する。

すなわち、本考案によれば、複数の通路溝を有する長
尺な熱交換器用エレメントの両端側に、同一形状をもつ
二個のエンド部材を互いに逆向き状態で配置させて組み
付け固定することにより、熱交換器を簡単に組立てるこ
とができる。したがって、本考案によれば、従来のよう
に多層プレート片による伝熱プレート体を熱交換器用エ
レメントとして用いるとともに、その両端側にそれぞれ
の端部での通路溝形状に合わせて溝部等を個別に形成し
ている一対のエンド部材を組み付け固定していた場合に
比べて、熱交換器全体の構成部品点数を大幅に削減で
き、構成を簡素化するとともに全体の組立作業を容易と
し、さらにコスト低減を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る熱交換器の一実施例を示す概略構
成図、第２図および第３図はその要部を断面して示す概
略断面図、第４図はその要部となる熱交換器用エレメン
トの概略斜視図、第５図ないし第８図（ａ），（ｂ）は
本考案を特徴づけるエンド部材の内方端の端面図、その
VI-VI線、VII-VII線断面図、第６図の平面図および底面
図、第９図は押え蓋の概略図、第10図は本考案に係る熱
交換器の使用状態を示す概略構成図である。 １……熱交換器、２……筐体、３……熱交換器用エレメ
ント、5,6……第１および第２の通路溝群、10……エン
ド部材、11……流入口、12……流出口、13……ファン、
14……吸込室、15……仕切り壁、16,17……連通路、18
……スリット。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる流体を流通させる第１の通路溝
   （５）および第２の通路溝（６）を交互に形成するよう
   に平行に形成した複数の通路溝を有する長尺な熱交換器
   用エレメント（３）と、 このエレメント（３）側の第１の通路溝（５）、第２の
   通路溝（６）からなる通路溝群にそれぞれ連通する第１
   の連通路（16）および第２の連通路（17）を交互に形成
   するとともに一方の通路溝群と連通している第２の連通
   路（17）に流体を導入するための流入口（11）と他方の
   通路溝群と連通している第１の連通路（16）から流体を
   導出させるための流出口（12）とを有しかつ前記エレメ
   ント（３）の両端側にそれぞれ逆向き状態で配置される
   同一形状による二個のエンド部材（10,10）を備えてお
   り、 前記エンド部材（10,10）を、前記エレメント（３）の
   一端部に付設したときに第１の通路溝群となる通路溝
   （５）に前記流出口（12）を第１の連通路（16）を介し
   て連通させるとともに第２の通路溝群となる通路溝
   （６）に第２の連通路（17）を介して流入口（11）を連
   通させるように構成し、 かつ前記エンド部材（10,10）を逆向き状態で前記エレ
   メント（３）の他端部に付設したときには、前記流出口
   （12）を第１の連通路（16）を介して第２の通路溝群と
   なる通路溝（６）に連通させ、前記流入口（11）を第２
   の連通路（17）を介して第１の通路溝群となる通路溝
   （５）に連通させるように構成した ことを特徴とする熱交換器。