JPH046240Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 ［産業上の利用分野］ 本考案は、偏平多孔管から形成された所謂ヒー
トパイプを使用して、例えば、制御盤等の密閉筐
体内部の冷却を行なう密閉筐体用熱交換器に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、例えば各種制御盤や配電盤等の密閉
筐体内部の空気を所定温度以下に冷却する熱交換
器として、所謂ヒートパイプを利用するものが知
られている。ヒートパイプは、通常、内部に例え
ば水、あるいはメチルアルコール等の作動流体を
密封し、下側を吸熱部、上端側を排熱部として形
成され、上記熱交換器は、このようなヒートパイ
プの吸熱部を密閉筐体内部に挿入し、一方、排熱
部を密閉筐体外部に露出して構成される。この場
合、吸熱部の作動流体は、密閉筐体内部で温度上
昇した内部空気の熱を蒸発潜熱として奪いながら
蒸発してヒートパイプ内を上昇し、排熱部に至
る。これにより、内部空気は冷却される。一方、
作動流体は排熱部で外部空気により冷却されて凝
縮液化し、ヒートパイプ内を流下して再び吸熱部
に戻る。このような動作の繰り返しにより、密閉
筐体内部は所定温度以下に冷却される。

上記のようなものとして、例えば、特開昭60−
124994号公報の「冷却装置」等に示すように、ヒ
ートパイプの長手方向に隣接して、その加熱部側
に内部電動フアンを、そしてその放熱部側に外部
電動フアンをそれぞれ配置した構成のものが提案
されている。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来技術は、以下に示す問
題点を有しており、未だ十分なものではなかつ
た。即ち、 (1) 従来技術におけるヒートパイプは複数の円管
から構成されていた。したがつて、熱効率を向
上させるためには、内部電動フアンにより送風
される内部空気あるいは外部電動フアンにより
送風される外部空気の流れ方向に対して、各円
管を例えば千鳥配列のような多段に配置する必
要があつた。このため、ヒートパイプを配列し
た部分の容積増加に伴い、熱交換器の大型化を
招くという問題点があつた。また、複数の円管
を多段に配列するので、熱交換器の構造が複雑
になるという問題点もあつた。

(2) さらに、複数の円管を多段に配列した場合
は、内部電動フアンの送風する内部空気および
外部電動フアンの送風する外部空気の流れが上
記のように配列された円管により乱れてしま
う。このため、電動フアンの送風能力増大等の
対策を実施しないと、熱交換に充分な風量が得
られず、熱効率向上の妨げになるという問題点
があつた。

(3) ヒートパイプに作動流体を密封する際にヒー
トパイプの端部を接合する必要があるが、ヒー
トパイプが複数の円管から構成されている場合
は、接合部が多くなつていまう。このため、製
造時の組立作業の効率が悪いという問題点があ
つた。また接合部が多いので、作動流体がリー
クし易いという問題点もあつた。

本考案は、上記諸問題点に鑑みてなされたもの
で、小型で熱効率が高く、製造容易でしかもヒー
トパイプ内に封入した作動流体がリークしにくい
密閉筐体用熱交換器を提供することを目的とす
る。

考案の構成 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためになされた本考案
は、 密閉筐体に設置され、該密閉筐体内部と外部と
の間の熱交換を行なう密閉筐体用熱交換器であつ
て、 上記密閉筐体内部に連通する吸熱室と、 該吸熱室の上側に設けられ、上記吸熱室と仕切
部材で遮断されて上記密閉筐体外部に開放された
排熱室と、 上記仕切部材を貫通して上記吸熱室と排熱室と
に渡つて設けられ、内部に多数の穴を有する偏平
な偏平多孔管を蛇行状に形成し、更に上記偏平多
孔管の各孔を端部および吸熱室側の屈曲部で相互
に連通して形成したヒートパイプと、 該ヒートパイプに配設されたフインと、 上記吸熱室内もしくは吸熱室と近接する位置に
配設され、上記密閉筐体内部の空気を上記ヒート
パイプの吸熱室側部分の偏平方向に沿つて送風す
る吸熱用送風機と、 上記排熱室内もしくは排熱室と近接する位置に
配設され、上記密閉筐体外部の空気を上記ヒート
パイプの排熱室側部分の偏平方向に沿つて送風す
る排熱用送風機と、 を備えたことを特徴とする密閉筐体用熱交換器を
要旨とする。

［作用］ 本考案の密閉筐体用熱交換器にあつては、吸熱
室内もしくは吸熱室と近接する位置に配設された
吸熱用送風機が、密閉筐体内部の空気をフインを
配設したヒートパイプの吸熱室側部分の偏平方向
に沿つて送風することにより、上記吸熱室側部分
に密封された作動流体が、密閉筐体内部の熱を奪
いながら蒸発してヒートパイプ内を上昇する。一
方、排熱室内もしくは排熱室と近接する位置に配
設された排熱用送風機が、密閉筐体外部の空気を
上記ヒートパイプの排熱室側部分の偏平方向に沿
つて送風することにより、上記蒸発した作動流体
を外部空気により冷却する。こうして密閉筐体内
の熱を奪うことができる。

ここでは、偏平多孔管から成るヒートパイプが
送風方向と平行に設置されているため、空気流通
時の圧力損失が少なくなり、所定の風量を比較的
容易に確保できると共に、偏平多孔管から成るヒ
ートパイプの偏平方向に沿つて空気を円滑に流通
させて、単位容積当たりの熱交換能力を向上する
ことができる。

またヒートパイプが、仕切部材を貫通して吸熱
室と排熱室とに渡つて設けられ、偏平多孔管を蛇
行状に形成したものであるから、接合部が両端部
の２箇所でよく、製造時の組立作業能率の向上お
よび作動流体のリーク可能性の低減を図ることが
できる。

更に上記偏平多孔管の各孔を端部および吸熱室
側の屈曲部で相互に連通して形成したので、その
端部および吸熱室側の屈曲部の夫々に貯流した作
動流体の液面を偏平多孔管の各孔毎に同一位置に
保持することができ、偏平多孔管の各孔毎の熱伝
達性能を均一にして熱交換能力の安定を図れるの
である。

従つて本考案の密閉筐体用熱交換器は、偏平多
孔管の構造的特徴を利用し、小型化、熱効率の向
上、構造および製造作業の簡略化、作動流体のリ
ーク可能性の低減、さらに熱交換能力の安定を実
現するよう働く。

［実施例］ 次に、本考案の好適な実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。本考案第一実施例である天井設
置型の密閉筐体用熱交換器の正面図を第１図に、
右側面図を第２図に各々示す。なお、各図毎に縮
尺は異なる。

第１図に示すように、密閉筐体用熱交換器１
は、ケーシング２内の下部に設けられた吸熱室
３、上記ケーシング２内の上部に設けられて上記
吸熱室３と仕切板４で遮断された排熱室５、蛇行
状に形成された押出偏平多孔管からなり上記仕切
板４を貫通して吸熱室３と排熱室５とに渡つて設
けられたヒートパイプ６、該ヒートパイプ６に配
設されたコルゲートフイン１０、上記吸熱室３と
近接して配設され密閉筐体内部の空気をヒートパ
イプ６の吸熱室側部分の偏平方向に沿つて送風す
る吸熱用送風機１１および上記排熱室３とを近接
して配設され密閉筐体外部の空気をヒートパイプ
６の排熱室側部分の偏平方向に沿つて送風する排
熱用送風機１２から構成されている。仕切板４と
ヒートパイプ６との接合部およびヒートパイプ６
とコルゲートフイン１０との接合部は各々真空法
またはフラツクスなしロウ付法あるいは熱伝達性
の良好な接着剤等により接合されている。なお、
仕切板４、ヒートパイプ６およびコルゲートフイ
ン１０の材質は、いずれも純アルミニウムもしく
はアルミニウム合金である。

次に、ヒートパイプ６の構造を説明する。ヒー
トパイプ６は、押出偏平多孔管を蛇行形状に加工
して成り、一端側はヘツダ管部１３を、一方、他
端側は封止部１４を形成している。該ヒートパイ
プ６の内部は、第３図の第１図におけるＸ−Ｘ線
断面図に示すように、中仕切壁３１ａ，３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆにより７個の管
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２
ｆ，３２ｇに分割されている。そして該ヒートパ
イプ６の吸熱室３側の屈曲部３５には、第４図の
第１図におけるＹ−Ｙ線断面図に示すように、そ
の偏平方向に連通孔３６を有し、７個の管３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，
３２ｇが相互に連通している。なお連通孔３６
は、ヒートパイプ６の偏平方向にドリルで、一表
面壁６ａ、中仕切壁３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３
１ｄ，３１ｅ，３１ｆに孔をあけて、その後、一
表面壁６ａ上の孔を封止部３７で埋めることによ
り形成されている。

また、ヘツダ管部１３は、第５図の縦断面図に
示すように、ヒートパイプ６の端部にヘツダ管４
１を接続し、作動流体の液溜りを形成している。
ヘツダ管部４１には、注入管４２が接続され、該
注入管４２からフレオンもしくはアルコール等の
作動流体がヒートパイプ６内部に注入される。作
動流体注入後に、注入管４２の開口部はカシメ封
止される。なお、ヒートパイプ６とヘツダ管４１
との接合部４３，４４およびヘツダ管４１の接合
部４５，４６は共にロウ付により接合されてい
る。一方、封止部１４は、第６図の縦断面図に示
すように、ヒートパイプ６の端部５１を溶接によ
り封止し、さらに各中仕切壁３１ａ，３１ｂ，３
１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを除去して、液溜
り部５２を形成している。このように構成された
ヒートパイプ６は、作動流体注入後に数回、上と
下とが反対にされ、ヒートパイプ６の一端側のヘ
ツダ管４１内の作動流体の液面、他端側の液溜り
部５２内の作動流体の液面および吸熱室３側の屈
曲部３５に溜つた作動流体の液面がほぼ同一位置
に保持される。

上記のように構成された密閉筐体用熱交換器１
は、第２図に示すように、密閉筐体６１の天井に
設置され、熱交換を行なう。すなわち、該密閉筐
体６１の天井に設けられた開口６２に、仕切板４
下部の吸熱室３が嵌入され、一方、仕切板４上部
の排熱室５は密閉筐体２１の上部に配置される。
密閉筐体２１内部の加熱空気は、吸熱用送風機１
１の作用により矢印Ａで示す方向、すなわち、ヒ
ートパイプ６の偏平方向に吸熱室３内部を流通し
て再び密閉筐体６１内部に流出する。この間に、
加熱空気はヒートパイプ６の偏平方向に沿つて円
滑に流通し、該ヒートパイプ６のヘツダ管４１、
液溜り部５２および吸熱室３側の屈曲部３５に貯
留している作動流体に熱を吸収されて冷却され
る。一方、作動流体は蒸発して気相となり、ヒー
トパイプ６内部を上昇する。一方、外部の低温空
気は、排熱用送風機１２の作用により矢印Ｂで示
す方向、すなわち、ヒートパイプ６の偏平方向に
排熱室５内部を流通して再び外部に放出される。
この間に、低温空気は偏平なヒートパイプ６の偏
平方向に沿つて円滑に流通し、該ヒートパイプ６
内部を上昇してくる気相状態にある作動流体を冷
却する。このため、作動流体は低温空気に排熱す
ることにより液相に戻り、ヒートパイプ６の内部
をヘツダ管４１、液溜り部５２および吸熱室３側
の屈曲部３５に向つて流下する。このようなヒー
トパイプ６内の作動流体の相変化の繰り返しによ
り、密閉筐体６１内部の加熱空気は所定温度以下
に冷却される。

以上説明したように本第１実施例によれば、偏
平多孔管から形成されたヒートパイプ６を使用
し、その偏平方向に送風することにより、空気の
圧力損失を低減させて熱交換を行なうので、高さ
寸法を従来より短かくしても熱効率が10［％］程
度高い小型の密閉筐体用熱交換器を実現できる。

また、高さ寸法が短かいため、設置スペースも
少なくて済むので、省スペースの観点から密閉筐
体への設置性も向上する。

さらに、偏平なヒートパイプ６の偏平方向に沿
つて空気を流通させるので、空気に作用する抵抗
力の減少により吸熱用送風機１１および排熱用送
風機１２を小型化しても、熱交換に充分な風量を
得られる。

また、ヒートパイプ６が偏平多孔管を蛇行状に
形成したものであるから、複数の円管を多段に配
列した場合と比べて、接合部がヘツダ管部１３と
封止部１４との２箇所と少い。このため、組立工
数を低減でき、製造費用も低減できる。さらに接
合部が少いため、ヒートパイプ６内の作動流体の
リークの可能性を低減できる。

なおヒートパイプ６は、作動流体注入後に作動
流体がヘツダ管部１３、封止部１４および吸熱室
側の屈曲部３５に均一にゆき渡るよう、数回上下
に振られたが、仮に均一にゆき渡らなかつたとし
ても、内部の作動流体は蒸発的に偏平多孔管内に
均一に行き渡るため、作動流体が例えば一つの吸
熱室側の屈曲部３５等に偏つて貯ることがなく、
偏平多孔管内で熱伝達性能を均一にすることがで
きる。更に、ヘツダ管１３、封止部１４および吸
熱室３側の屈曲部３５において、偏平多孔管内の
各管３２ａ〜３２ｇを連通させているので、その
ヘツダ管部１３、封止部１４および屈曲部３５の
夫々に貯留した作動流体の液面を各管３２ａ〜３
２ｇ毎に同位置に保持することができ、偏平多孔
管の各管３２ａ〜３２ｇ毎の熱伝達性能を均一に
することができる。従つて、ヒートパイプ６内の
熱伝達性能はどの位置でも均一であり、熱交換器
として安定した性能が確保できる。

また、ヘツダ管部１３と封止部１４とにおいて
偏平多孔管内の各管３２ａ〜３２ｇを連通させて
いるので、そのヘツダ管部１３と封止部１４との
夫々に貯留した作動流体の液面を各管３２ａ〜３
２ｇ毎に同一位置に保持することができ、偏平多
孔管内の各管３２ａ〜３２ｇ毎の熱伝達性能も均
一にすることができる。従つて、ヒートパイプ６
内の熱伝達性能はどの位置でも均一であり、熱交
換器として安定した性能が確保できる。

また、仕切板４とヒートパイプ６とをロウ付に
より接合しているので、シール材等を塗布しなく
ても、密閉筐体６１外部の水分や油ミスト等が密
閉筐体用熱交換器１を通過して密閉筐体６１内部
に侵入するのを防止できる。

さらに、仕切板４、ヒートパイプ６、コルゲー
トフイン１０の接合部をロウ付により接続してい
るので、熱伝達率が良好になると共に、簡単なロ
ウ付作業のみで済むので、組立工数の削減により
製造費用も低減できる。

なお、本第１実施例ではヘツダ管部１３、封止
部１４および吸熱室３側の屈曲部３５において偏
平多孔管内の各管３２ａ〜３２ｇを連通させてい
たが、必要に応じて更に排熱室５側の屈曲部にお
いても各管３２ａ〜３２ｇを連通させるように構
成してもよく、このように構成した場合、より各
管３２ａ〜３２ｇ毎の熱伝達性能を均一にするこ
とができる。

また、本第１実施例ではコルゲートフイン１０
を使用したが、例えば、切り起こしフイン等を使
用しても良い。

次に、本考案第２実施例である側壁設置型の密
閉筐体用熱交換器を、その正面図である第７図、
右側面図である第８図に基づいて説明する。な
お、各図毎に縮尺は異なる。

第７図に示すように、密閉筐体用熱交換器１０
１は、フランジ１０２を備えたケーシング１０３
内の下部に設けられた吸熱室１０４、上記ケーシ
ング１０３内の上部に設けられて上記吸熱室１０
４と仕切板１０５で遮断された排熱室１０６、蛇
行状に形成された押出偏平多孔管からなり上記仕
切板１０５を貫通して吸熱室１０４と排熱室１０
６とに渡つて設けられたヒートパイプ１０７、該
ヒートパイプ１０７に配設されたコルゲートフイ
ン１１０、上記吸熱室１０４内に配設された吸熱
用送風機１１１および上記排熱室１０６内に配設
された排熱用送風機１１２から構成されている。
各部材の材質、接合方法およびヒートパイプ１０
７の構造は既述した第１実施例と同様である。即
ち、ヒートパイプ１０７は、そのヘツダ管部１１
３、封止部１１４および吸熱室１０４側の屈曲部
１１５において偏平多孔管内の各管を連通して形
成されている。

上記のように構成された密閉筐体用熱交換器１
０１は、第８図に示すように、密閉筐体１２１の
側壁に設置され、熱交換を行なう。すなわち、該
密閉筐体１２１の側壁の吸熱室１０４に対向する
位置には開口１２２が設けられている。密閉筐体
１２１内部の加熱空気は、吸熱用送風機１１１の
作用により該開口１２２を介して矢印Ｃで示す方
向に吸熱室１０４内部を循環して再び密閉筐体１
２１内部に戻る。この間に、加熱空気はヒートパ
イプ１０７の吸熱室側部分の偏平方向に沿つて円
滑に流通し、該ヒートパイプ１０７に貯留してい
る作動流体に熱を吸収されて冷却される。作動流
体は蒸発して気相となり、ヒートパイプ１０７内
部を上昇する。一方、外部の低温空気は、排熱用
送風機１１２の作用により矢印Ｄで示す方向に排
熱室１０６内部を循環して再び外部に放出され
る。この間に、低温空気は偏平なヒートパイプ１
０７に沿つて円滑に流通し、該ヒートパイプ１０
７の内部を上昇してくる気相状態にある作動流体
を冷却する。このため、作動流体は低温空気に排
熱することにより液相に戻り、ヒートパイプ１０
７内部を液溜り部に向つて流下する。このような
ヒートパイプ１０７内の作動流体の相変化の繰り
返しにより、密閉筐体１２１内部の加熱空気は所
定温度以下に冷却される。

以上説明した本第２実施例によれば、既述した
第１実施例と同様の効果を奏し、特に、側壁設置
型として、奥行寸法の小さい薄型の熱交換器を実
現できるという優れた効果を奏する。

以上本考案のいくつかの実施例について説明し
たが、本考案はこのような実施例に何等限定され
るものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲
内において種々なる態様で実施し得ることは勿論
である。

考案の効果 以上詳記したように本考案の密閉筐体用熱交換
器によれば、偏平多孔管から成るヒートパイプを
使用し、その偏平方向に送風して熱交換を行なう
ので、単位体積当りの熱交換能力を高く保つと共
に、ヒートパイプ部分の小型化を実現できるとい
う優れた効果を奏する。

また、偏平多孔管の偏平方向に沿つて空気を流
通させるため、流通する空気の圧力損失が低減さ
れ、小型送風機により熱交換に充分な風量を供給
できるので、熱交換器の熱効率も向上する。

さらに、ヒートパイプが偏平多孔管を蛇行状に
形成したものであるから、複数の円管を多段に配
列した場合と比べて接合部が少ない。このため、
組立工数を低減できると共に、ヒートパイプ内の
作動流体のリークの可能性を低減することができ
る。

更に、偏平多孔管の各孔が端部および吸熱室側
の屈曲部で相互に連通しているから、偏平多孔管
の各孔毎の熱伝達性能を均一にして熱交換能力の
安定を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案第１実施例の正面図、第２図は
同じくその右側面図、第３図は同じくそのヒート
パイプの第１図におけるＸ−Ｘ線断面図、第４図
は同じくそのヒートパイプの第１図におけるＹ−
Ｙ線断面図、第５図は同じくそのヘツダ管部の縦
断面図、第６図は同じくその封止部の縦断面図、
第７図は本考案第２実施例の正面図、第８図は同
じくその右側面図、である。 １，１０１……密閉筐体用熱交換器、３，１０
４……吸熱室、４，１０５……仕切板、５，１０
６……排熱室、６，１０７……ヒートパイプ、１
０，１１０……コルゲートフイン、１１，１１１
……吸熱用送風機、１２，１１２……排熱用送風
機、３５，１１５……吸熱室側の屈曲部、３６…
…連通孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 密閉筐体に設置され、該密閉筐体内部と外部と
   の間の熱交換を行なう密閉筐体用熱交換器であつ
   て、 上記密閉筐体内部に連通する吸熱室と、 該吸熱室の上側に設けられ、上記吸熱室と仕切
   部材で遮断されて上記密閉筐体外部に開放された
   排熱室と、 上記仕切部材を貫通して上記吸熱室と排熱室と
   に渡つて設けられ、内部に多数の穴を有する偏平
   な偏平多孔管を蛇行状に形成し、更に上記偏平多
   孔管の各孔を端部および吸熱室側の屈曲部で相互
   に連通して形成したヒートパイプと、 該ヒートパイプに配設されたフインと、 上記吸熱室内もしくは吸熱室と近接する位置に
   配設され、上記密閉筐体内部の空気を上記ヒート
   パイプの吸熱室側部分の偏平方向に沿つて送風す
   る吸熱用送風機と、 上記排熱室内もしくは排熱室と近接する位置に
   配設され、上記密閉筐体外部の空気を上記ヒート
   パイプの排熱室側部分の偏平方向に沿つて送風す
   る排熱用送風機と、 を備えたことを特徴とする密閉筐体用熱交換器。