JP3364764B2 - 密閉機器筐体冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機器の密閉筐体冷却装置
に関するもので特にヒートパイプの応用により冷却効率
が高められてある密閉筐体冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】古くから採用されている密閉筐体冷却装
置としては、密閉筐体に開口部を設け、この開口部に波
打ち形状に成形して表面積を拡大されてあるセパレータ
プレートを取り付けて機密に覆い、このセパレータプレ
ート内外表面に夫々筐体内の高温空気及び筐体外の低温
空気を吹きつけて熱交換せしめて筐体内空気を冷却する
方式のものがあった。然しこの方式は表面積拡大率が小
さいので安価ではあるが高性能を発揮せしめることが出
来なかった。

【０００３】その対策としてヒートパイプ式密閉筐体冷
却装置が実用化され、ヒートパイプの卓越した熱輸送性
能により高性能密閉筐体冷却装置としてその市場が拡大
されつつある。このような従来型のヒートパイプ式密閉
筐体冷却装置を図７及び図８の説明図に略示する。図７
は天井取り付け形冷却装置を示し、図８は側面取り付け
形冷却装置を示す。図に於て１１はヒートパイプ、１２
はヒートパイプ群に共通に装着されてあるプレートフィ
ン群である。ヒートパイプ１１の群は何れも放熱部と受
熱部の中間部の断熱部に於てセパレータプレート１３、
１３−１を貫通して機密に保持されてある。またセパレ
ータプレート１３は機器筐体１７の図示されていない開
口部を覆って機器筐体１７の内外間を機密に分離し且つ
冷却装置筐体１６の外部対流１８の流れる側と内部対流
１９の流れる側との間を機密に分離している。

【０００４】内部ファン１５により発生した高温度の内
部空気の対流１９は冷却装置筐体１６の中を矢印の如く
流れ、プレートフィン群１２を介してヒートパイプ１１
の受熱部に熱量を吸収された後、低温対流に変化して冷
却装置筐体１６の外部に放出され、機器筐体１７の中を
矢印の如く循環しながら、図示されていない機器筐体１
７の各種実装部品及び機器筐体１７を全体的に冷却す
る。ヒートパイプ１１の受熱部で吸収された熱量はヒー
トパイプの特性により効率的にその放熱部に輸送され
る。外部ファン１４により発生した低温度の外部空気の
対流１８は冷却装置筐体１６の中を矢印の如く流れてプ
レートフィン群１２を介してヒートパイプ１１の放熱部
から熱量を吸収してこれを冷却し、再び冷却装置筐体１
６の外部に排出される。

【０００５】このようにして図の如く構成されたヒート
パイプ式密閉筐体冷却装置はヒートパイプの卓越した熱
輸送能力により機器筐体内を効率的に冷却することが出
来る。図に於て２０は冷却装置の対流排出口であり、２
１は対流吸入口である。また図８の側面取り付け形冷却
装置は機器筐体内壁に装着されてあるが、機器筐体外壁
に装着されてあっても良い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く構成された
ヒートパイプ式密閉筐体冷却装置は通常のヒートパイプ
により構成されてあるので、従来から通常のヒートパイ
プの特性上問題とされていた点はそのままに問題点とし
て残されてあるものであった。そのような問題点は次の
如き点であった。 （イ） ヒートパイプの保持姿勢がトップヒートモード
となったり、水平ヒートモードとなるような姿勢では、
作動不可能になったり、性能が半減したりして、適用出
来ないこと。従って適用時の装着姿勢の自由度が小さ
く、機器筐体内の部品の配置や装着状態に対する対応困
難な場合が発生することがあった。また自由度の小さな
点の最も如実な例としては図７、図８の如く天井取り付
け形、側面取り付け形ではまったく構造の異なる筐体冷
却装置にせざるを得ない点があった。 （ロ） ヒートパイプはプレートフィン群を装着して使
用せざるを得ないから小型化軽量化が困難となる。プレ
ートフィン群の容積重量はヒートパイプのそれの数倍以
上にも達する。 （ハ） ヒートパイプはプレートフィン群を装着して使
用せざるを得ないから、フィン装着上の製造技術的理由
に因り全てのヒートパイプは直管ヒートパイプとせざる
を得ない。またその直管ヒートパイプ群の各ヒートパイ
プの長さは等しい長さが要求される。この点から設計の
自由度が小さく特に機器筐体内に於けるヒートパイプ応
用は大きな制限を受け空気対流による受熱構造以外には
全く適用出来ないものであった。 （ニ） プレートフィン群は対流を整流する効果はある
がその反面、対流の流れ方向に制限を受けることにな
り、この点から設計の自由度が大幅に制限される。 （ホ）ヒートパイプによる受放熱はプレートフィン群を
介して為されるので、プレートフィンとヒートパイプの
間に接触熱抵抗の発生が避けられない、プレートフィン
のフィン効率は７０％〜８０％であり熱抵抗が大きい、
フィン間隙に発生する対流の圧力損失も熱抵抗増加の原
因になる、等の理由から熱交換効率が必ずしも良好とは
云えない。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】上述の如き課題を解決する
為の本発明にかかる手段の基本的な考え方は適用される
ヒートパイプとして従来型ヒートパイプの適用を全廃
し、長尺蛇行細管ヒートパイプを適用すると同時に、プ
レートフィン群の全てを廃止し、長尺蛇行細管ヒートパ
イプそのものを受熱用及び放熱用ピンフィン群として適
用することにある。

【０００８】適用される長尺蛇行細管ヒートパイプとし
ては次の各種の構造のものがある。即ち特開昭６３−３
１８４９３（ループ型細管ヒートパイプ）、特願平２−
３１９４６１（ループ型細管ヒートパイプ）、特願平３
−６１３８５（マイクロヒートパイプ）等である。実用
上の構造としては上記の各種細管ヒートパイプを使用し
て、特願平４−１３５５０７（ｌ字形状ピン群を有する
剣山型ヒートシンク）に係る構造に構成して適用され
る。この場合のｌ字形状ピン群は倒立Ｕ字形状ピン群で
あってもその作用効果はまったく同じである。

【０００９】図１、図２はそのように構成されてある密
閉機器筐体冷却用の冷却装置の基本構造及び後述する実
施例を説明する為の断面略図である。図に於て１は本発
明の第一の構成要素であるセパレータプレートであっ
て、機器筐体の所定の部分に設けられた開口部分を気密
に覆って、機器筐体壁と同様に機器筐体の内外間を気密
に分離すると共に受放熱フィン群の支持体の役目をして
いる。２は本発明の第二の構成要素である蛇行細管ヒー
トパイプであって、多数回の蛇行によりセパレータプレ
ート１を貫通し、プレート面に直立して配置され、筐体
内部相当側を受熱部とし、筐体外部相当側を放熱部と
し、それらを連結している中間部を断熱部とし、断熱部
においてセパレータプレートに保持されて全体としてセ
パレータプレートの両面に多数のピン形フィン群を構成
している。

【００１０】本発明の密閉機器筐体冷却用の冷却装置の
基本構造としては上記の如き第一及び第二の構成要素を
組み合わせて形成される冷却装置基本ユニットに所定の
副構成要素を付加して構成される。副構成要素は各種実
施態様毎に異なるので確定は出来ないが、強制対流の場
合は風洞を兼ねた冷却装置筐体、強制対流発生用ファン
等が共通した副構成要素として機器筐体の内外に於てセ
パレータプレートの両面に装着される。また自然対流の
場合は対流の流速を向上させる為の対流制御手段が機器
筐体の内外の所定の位置に設けられる。

【００１１】上記本発明の第一の構成要素であるセパレ
ータプレートの詳細については図４、図５に示されてあ
り、第二の構成要素である蛇行細管ヒートパイプの詳細
については図６、図７に示されてあり、それらの組み合
わせからなる本発明の密閉機器筐体冷却装置の基本ユニ
ットの詳細については図３に示されてある。

【００１２】図４に於けるセパレータプレートは金属角
柱１−１の群が平行並列に接着されてプレートが形成さ
れてある。夫々の金属角柱１−１には挟持細溝１−３が
形成されてあり、金属角柱１−１が相互に接着されると
同時に、挟持細溝１−３により蛇行細管ヒートパイプ２
の直管部をその断熱部に於て気密に挟持接着している。
図に於ては蛇行細管ヒートパイプ２の直管部は同一平面
の段の５本のみが示されてあるが、各金属角柱１−１に
は所定のピッチで多数の挟持細溝１−３が設けられてあ
り各金属角柱１−１毎に蛇行細管ヒートパイプ２の多数
の直管部が挟持されてある。

【００１３】図５は本発明の機器筐体冷却装置のセパレ
ータプレートの他の例であって、プレートは薄肉金属管
１−２の群が平行並列に接着されて形成されてある。各
薄肉金属管１−２には所定のピッチで多数の挟持細溝１
−３が加圧形成されてあり、薄肉金属管１−２の群が相
互に接着されると同時に、挟持細溝１−３の群により蛇
行細管ヒートパイプ２の多数の直管部が挟持されてあ
る。

【００１４】図５の薄肉金属管１−２の群は必ずしも単
なる薄肉金属管１−２に限定されるものではなく、２層
流体作動液が封入されて構成されたヒートパイプである
場合もある。またこの場合のヒートパイプは必ずしも通
常のヒートパイプに限定されるものではなく、全てのヒ
ートパイプが連続した長尺の薄肉金属細管が蛇行して形
成されてあっても良い。薄肉金属管１−２がヒートパイ
プである場合は、後述する如く本発明の機器筐体冷却装
置の性能には新しい機能が付加されてその性能は大幅に
向上する。

【００１５】図６及び図７は本発明の機器筐体冷却装置
の第２の構成要素であり、図４、図５に於てセパレータ
プレート１に挟持されてある蛇行細管ヒートパイプの配
設状態を示す詳細説明図である。蛇行細管ヒートパイプ
は多数回の蛇行を繰り返して多数の箇所に於てセパレー
タプレートを貫通し、そのターンによりセパレータプレ
ートの両面に多数の受放熱ピンフィン群を形成する。図
６、図７には蛇行細管ヒートパイプのターンにより、そ
のターン部が形成する受放熱ピンフィン群の形状が示さ
れてあり、図６の２−１は倒立Ｕ字形状ピンフィン群で
あり、図７の２−２はｌ字形状ピンフィン群を示してあ
る。

【００１６】図３は第一及び第二の構成要素を組み合わ
せて形成される冷却装置基本ユニットの平面図である。
１はセパレータプレートであり、図４の金属角柱１−１
の群または図５の薄肉金属管１−２の群が相互に接着さ
れて構成されてあることが示されてある。１−３は蛇行
細管ヒートパイプを接着挟持する為の挟持細溝である。
２は蛇行細管ヒートパイプであってそのターン部先端群
が示されてあり、即ち図６の倒立Ｕ字形状ピンフィン群
２−１または図７のｌ字形状ピンフィン群２−２の先端
群が示されてある。１−４は取付枠で、これにより金属
角柱群または薄肉金属管群の両端群を支持すると共にセ
パレータプレート１は機器筐体の開口部を覆って機器筐
体に取り付けられる。

【００１７】図６、図７及び図３に於てはセパレータプ
レートの両面に形成される多数のピン形フィン群は比較
的フィン高さが低く且つフィン高さが揃った所謂剣山形
ピンフィン群として示されてある。然しこれは基本的な
構造であって、実用時には本発明の冷却装置に於てはそ
の第二の構成要素である長尺蛇行細管ヒートパイプ２の
特徴として、所定のピン型フィンのみを所定の高さまた
は長さに至る迄延長して構成することが出来る。

【００１８】

【作用】本発明の密閉機器筺体冷却装置に適用されるヒ
ートパイプは長尺蛇行細管ヒートパイプであるからその
特徴の全てを備えているので従来のヒートパイプ式密閉
機器筐体冷却装置の問題点の全てを解決する。その詳細
は以下の通りである。 （イ）如何なる保持姿勢でも十分な性能を発揮するか
ら、この冷却装置は機器筐体の如何なる部分にもまた如
何なる姿勢でも装着することが出来る。すなわち機器筐
体の内部の部品配置の如何に拘わらずに装着することが
出来る。また機器筐体の天井取り付け用としても側壁取
り付け用としても同一の設計のままで使用することが出
来る。

【００１９】（ロ）長尺蛇行細管ヒートパイプの蛇行に
より形成されるピン型フィン群は熱伝達率が極めて大き
いのでプレートフィン群を装着する必要が無いから極め
て計量小型に構成することが出来る。

【００２０】（ハ）プレートフィン群を装着する必要が
無いから長尺蛇行細管ヒートパイプは自在に蛇行せしめ
て適用することが出来る。従ってピンフィン群の中の所
定のフィンはその高さまたは長さを必要な位置まで延長
して形成することが可能であり、それを機器筐体内の発
熱量の大きな部品に接着せしめて金属間熱伝導により直
接熱量を吸収せしめ、機器筐体外に直接放熱せしめ他の
フィン群の空気対流による放熱を助けて冷却装置の性能
を大幅に向上せしめることが出来る。または放射熱伝達
により発熱量の大きな部品から直接熱量を吸収し、直接
機器筐体外に放熱せしめ、冷却装置の全体としての性能
を画期的に向上せしめることが出来る。

【００２１】（ニ）ピンフィン群は対流の方向に制約が
無いから、冷却装置筐体の形状の制約も無く、また対流
発生用ファンの取り付け部分にも制約が無いので冷却装
置形状の設計上の自由度が極めて大きい。

【００２２】（ホ）対流受放熱はプレートフィン群を介
すること無くなされるので、またピンフィン群は受放熱
部間の距離が短く熱損失の発生が少ないので、更にフィ
ン効率は１００％であるから、熱交換効率が極めて良好
である。

【００２３】

【実施例】

第一実施例 図１は本発明の第一実施例であって、第一の構成要素で
あるセパレータプレート１、の両面には第二の構成要素
である蛇行細管ヒートパイプ２により夫々ピン形放熱フ
ィン群及びピン形受熱フィン群が形成され本発明の機器
筐体冷却装置の基本ユニットが構成されてある。本実施
例の冷却装置基本ユニットの平面形状は図３に例示の如
き方形をなして居り、ピン形受放熱フィンの配列も方形
であり、方形剣山形状になっている。この冷却装置基本
ユニットには各種の補助要素が組み合わされて、図の如
く機器筐体の開口部に装着されて機器筐体冷却装置が構
成される。図１において３−１、３−２は夫々夫々機器
筺体の外側及び内側の冷却装置筐体でセパレータプレー
ト１、の両面に強制対流空気の流路となる風洞を構成し
ている。４は外部ファン、５は内部ファンで何れも冷却
装置筐体３−１の上面及び３−２の下面の中央部に装着
されてある。６は対流吸入排出口であって冷却装置筐体
３−１、３−２の外周全方向に多数箇所に設けられてあ
る。矢印は内外のファンにより発生する対流の流れ方向
を示しているがファンの回転方向を逆転せしめる場合は
矢印の方向は図の全く逆方向となる。

【００２４】内部ファン５の回転により発生する機器筐
体７の中の高温空気の対流は冷却装置筐体の外周から矢
印のごとく吸入されてピン形受熱フィン群により熱量を
吸収されて冷却され、低温対流となって内部ファン５か
ら排出され、機器筺体内を冷却する。内部ファン５の回
転方向が逆の場合は対流の流れ方向は逆方向となるがそ
の機器筐体内冷却作用は全く同じである。

【００２５】外部ファン４の回転により吸入された外部
の低温度の空気は低温対流となって矢印の示す如く流
れ、受熱部フィン群の熱吸収により加熱された放熱フィ
ン群からその熱量を吸収しながら対流吸入排出孔を経て
熱量を外部に放出する。内部ファン５の回転方向が逆の
場合は対流の流れ方向は逆方向となるがその放熱作用は
全く同じである。

【００２６】本実施例は長尺蛇行細管ヒートパイプの前
述の如き作用によって従来のヒートパイプ式密閉機器筐
体冷却装置の問題点の全てを解決する。本実施例の適用
形態は図１の如く天井壁面装着に限定されるものではな
く、側壁面に装着しても全く同等の性能のままで適用す
ることが可能であり、更に重要な点としては如何なる姿
勢で装着しても使用が可能であり、またトップヒートモ
ードでも使用可能であることから、筐体の床壁面に装着
して適用しても高性能を発揮せしめることが出来る。こ
のような適用は従来のヒートパイプ式密閉機器筐体冷却
装置では実現不可能であった。

【００２７】内外部のファンが図の如く冷却装置筐体３
−１、３−２の中央部に装着することが出来るのも本実
施例の特徴であり、これにより対流の流れは図の矢印の
如く全方位に向かい排出されまたは全方位から吸入する
ことが出来るので熱交換に要する流れの距離が短かく圧
力損失が少なく、且つ熱交換効率が高くなり高性能とな
る。ファン取り付け位置が図の如くである為機器筐体内
外に突出する冷却装置全体の高さは多少高くはなるが、
プレートフィン群の装着を必要としないことにより従来
例に比較すれば十分に低くなり、更に冷却装置全体とし
ては大幅に小型軽量化される。

【００２８】第二実施例 図２は本発明の第二実施例の説明図であり断面略図によ
り示されてある。本実施例に於ては内外部のファン４、
５は何れも冷却装置筐体３−１、３−２の端末の延長部
に設けられる。また対流吸入排出口６は夫々のファンの
反対側に設けられる。従って図１の例の如き対流の流れ
が全方位から吸入される場合の如き利点は失われるがそ
の代わりに冷却装置筐体３−１、３−２の高さが低くな
り、冷却装置の機器筐体壁面から内外に突出する高さが
第一実施例より大幅に低くなる特徴がある。この突出高
さはプレートフィン群の装着を必要としないことにより
従来例に比較すれば更に大幅に低いものとなる。

【００２９】本実施例も第一実施例と同様に長尺蛇行細
管ヒートパイプの作用によって従来のヒートパイプ式密
閉機器筐体冷却装置の問題点の全てを解決する。機器筐
体の如何なる部分であっても自由に装着して使用するこ
とが出来る点も全く同様であり機器筐体の底部壁面に装
着することも可能である。プレートフィン群の助けを借
りずピンフィン群表面が直接熱交換面となることによる
受放熱効率が高い点に於ても全く同様の効果がある。

【００３０】第三実施例 本発明の第三実施例は第一の構成要素であるセパレータ
プレートの構造に関するもので図３、図５、図７により
説明される。本実施例は図５に於ける１−２薄肉金属管
を密閉コンテナとし二相凝縮性作動液の所定量を封入し
て構成される。これにより図３、図７のセパレータプレ
ート１は平板状ヒーとパイプとなる。従って本実施例に
於ける冷却装置基本ユニットは蛇行細管ヒートパイプと
平板状ヒートパイプの組合わせ構造となる。

【００３１】対流による受放熱の場合、対流空気は冷却
装置筐体３−１、３−２に於けるその流入部から排出部
に至る間に熱量を吸収たは放出して次第に温度上昇また
は温度降下する。即ち冷却装置の熱交換能力はその流入
部から排出部に至る間に次第に低下する。従って対流流
路の経路が長い場合や対流の流速が遅い場合はこの現象
の発生が激しく、冷却装置の性能が著しく低下する場合
がある。

【００３２】本実施例の場合はセパレータプレート１は
平板状ヒーとパイプであるから、その温度均一化特性に
より、放熱不足により温度上昇した部分の熱量を放熱能
力に余裕があり温度降下した部分に輸送し、または熱吸
収不足により温度低下した部分に熱吸収能力に余力があ
り温度上昇した部分の熱量を輸送し、受放熱フィン群の
各部の熱交換能力を均一化せしめる作用がある。このこ
とは筐体冷却装置の全体の能力を著しく向上せしめる。
また後述する実施例の如くピンフィンの長さを延長せし
めて高温部品の熱量を直接吸収して放熱せしめる場合に
は特に効果的で部品温度を均一に降下せしめる効果があ
る。

【００３３】本実施例のセパレータプレート１の温度均
一化特性はプレートを構成するヒートパイプの長さ方向
に対して抜群に優れる。また上述の対流の温度差の発生
は対流の流れ方向に於て発生する。従って本実施例の実
施に当たっては対流の流れ方向はヒートパイプの長さ方
向と一致せしめて実施すべきである。またセパレータプ
レートを構成するヒートパイプは通常のヒートパイプの
群であっても、それらが直列に連結された蛇行細管ヒー
トパイプで構成されてあってもその効果は同一である。

【００３４】第四実施例 図８及び図９は本発明の第四実施例の説明図であり、断
面略図で示してある。本実施例は自然対流方式の密閉機
器筐体冷却装置であって冷却装置基本ユニットに自然対
流の流速向上の為の補助要素を付加して構成される。自
然体流冷却に共通の手段として流れを良好ならしめる為
蛇行細管ヒートパイプ２により形成されるピンフィン群
の段間距離及び列間距離は何れも８ｍｍ以上、出来得れ
ば１０ｍｍ以上として配列される。自然対流の流れ方向
は上下方向となるから強制対流の場合と異なり天井壁面
取り付け型と側壁面取り付け型の場合は自ら構造は異な
ることになる。

【００３５】図８は天井取り付け型の例であって外観的
には冷却装置基本ユニットがそのまま適用されてある。
然しピンフィン群はそれらの間隙の垂直方向に煙突効果
が発生し、その効果はフィン高さが適度に高い程良好と
なる。実験の結果では高さが８０ｍｍ前後から効果が増
加し始め、３００ｍｍ前後で最高に達することが分かっ
た。従って図８に於ける本実施例では性能向上の補助要
素としてフィン高さを８０ｍｍ〜４００ｍｍとする。

【００３６】図９は側壁面取り付け型の例であって、冷
却装置筐体３−１、３−２は煙突効果向上用の風洞を兼
ねて冷却装置基本ユニット全体を覆って垂直に設けられ
てある。その形状は実験結果に基づいて、対流吸入排出
口の位置を対流の流入部に於ては出来るだけフィンに近
く、対流の流出部に於てはフィンから十分に遠くなるよ
う構成されてある。

【００３７】第五実施例 図１０は本発明の機器筐体冷却装置の第五実施例の説明
図であって、断面略図によって示されてある。機器筐体
の中には部分的に大発熱量の部品８−１、８−２が配設
されてある場合があり、このような部品は機器筐体内の
空気を冷却する間接的な冷却方式では冷却不可能な場合
が多い。本実施例はそのような部品８−１、８−２を選
択的に強力に冷却することを可能にする。

【００３８】図に於ける受放熱フィン群２の中の所定の
群に於て、それらの機器筐体内部相当部分２−１、２−
２は筐体内部に延長して展開されてあり、その先端部分
は所定の高温発熱部品８−１に直接接着せしめられてあ
るか、高温発熱部品８−２に受熱平板２−３を介して接
着せしめられてあるかして、伝熱的に連結されてある。
このように構成されることにより高温発熱部品８−１、
８−２の発生熱量は金属間熱伝導により効率的に受熱フ
ィン群に吸収され、直接フィン群の放熱部に輸送され機
器筐体外の空気中に放熱される。従って冷却装置の残余
のフィン群は比較的軽い負担により効率的に残余の弱発
熱部品からの発生熱量を冷却することが出来るようにな
る。

【００３９】本実施例の冷却装置は主要発熱部品の熱量
を直接機器筐体外に放熱するから、残余の少量の熱量の
冷却は自然対流放熱で十分となる。従って図１０に於て
は内部ファン及び冷却装置筐体の配設は省略されて自然
対流方式に構成されてある。然し内部発熱量が大きく自
然対流で冷却能力不足の場合は他の実施例と同様に強制
対流方式に構成しても良い。

【００４０】本実施例は機器筐体内に延長され、展開さ
れた延長フィン群２−２と実装部品を搭載するに適した
構造の金属平板または平板状ヒートパイプとを伝熱的に
接着連結し、機器筐体内の高発熱部品を選択的にこの金
属平板または平板状ヒートパイプに搭載するようにして
実施しても良い。

【００４１】本実施例のような構成は自由度の高い本発
明の蛇行細管ヒートパイプ式機器筐体冷却装置のみに於
て実施可能であり、従来の通常ヒートパイプ式機器筐体
冷却装置ではこのように構成することは全く不可能であ
った。

【００４２】第六実施例 図１１は本発明の第六実施例の説明図であり断面略図に
より示されてある。本実施例が対象とする密閉機器筐体
７はその内部にプリント回路基板群９が所定のピッチで
平行並列に配設されてある筐体である。一般の場合筐体
冷却装置内の弱発熱部品は受熱フィン群２に熱吸収され
て冷却された低温対流の熱伝達により冷却される。然し
プリント回路基板群９の如き平板状体が平行並列に配設
されてある場合、低温対流を均等の流量流速で多数の基
板間隙に導入するのは極めて困難であり、また基板間に
導入された低温対流を、基板間をくまなく同一の流量流
速で流れるようにすることも不可能に近く、従ってプリ
ント回路基板９の群に搭載された多数の弱発熱部品の冷
却は極めて不均一であり、弱発熱部品とは云え中には制
限温度を大幅に越えて温度上昇する部品が多発するので
大きな問題点となっていた。特に自然対流方式の場合は
低温対流の流量流速が小さなことに起因して基板間隙相
互間に於ける、また同一基板間隙内であってもその位置
により流量流速に大きなむらが発生し、極めて高い頻度
で上述のような問題が発生するものであった。

【００４３】図１１に於ては蛇行細管ヒートパイプによ
り形成されたピンフィン群２に於ける所定の群２−４は
機器筐体内に延長展開されてあり、その部分は熱伝導性
の良好な金属平板の群または薄い厚さの平板状ヒートパ
イプ２−５の群と伝熱的に接続されてあり、それら平板
の群はプリント回路基板９の群の基板間隙内に挿入され
て、プリント回路基板９の表面を覆つて配置されてある
かまたはプリント回路基板９の表面に伝熱的に接続され
てあることを特徴としている。

【００４４】このように構成された冷却装置に於てはプ
リント回路基板９に実装された部品で発生した熱量の殆
どは、放射熱伝達または直接熱伝導によって、金属平板
の群または平板状ヒートパイプ２−５の群にむらなく吸
収される。この熱量は平板状ヒートパイプの作動または
受熱平板の金属間熱伝導により効率的に延長フィン２−
４に吸収され、更にこの熱量は延長フィン２−４の群の
細管ヒートパイプ作用によりピンフィン群の放熱部に輸
送され機器筐体外に放熱される。この熱輸送は筐体内対
流による熱伝達熱輸送に比較して能力が数十倍も高いの
で、プリント回路基板９の実装部品が発生する熱量は殆
ど損失無く且つむらなく機器筐体外に放熱される。

【００４５】このようにして機器筐体内の大部分の発生
熱量は直接機器筐体外に放熱されるから機器筐体内にお
ける残余の熱量は極めて少ないものとなる。従って残余
の熱量は残余のピンフィン群受熱部の自然対流熱吸取の
みによって放熱することが出来るから本実施例に於ては
機器筐体内の強制対流発生手段は省略されてある。然し
残余の発熱体の熱量が特に大きい場合は強制対流発生手
段を併用しても良い。

【００４６】

【発明の効果】長尺蛇行細管ヒートパイプの蛇行によっ
て形成されるピンフィン群を受放熱手段とする本発明の
機器筐体冷却装置は、小型高性能化を可能にするだけで
なく、機器筐体内の特に発熱量の大きな発熱部品や、筐
体内対流が流入困難なことに因り冷却が困難なな部分の
発熱部品の熱量は、放射熱伝達や金属間熱伝導によって
能率よく機器筐体外に放熱せしめると云う、従来の機器
筐体冷却装置では考えられなかったような優れた特性を
も発揮せしめることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機器筐体冷却装置の基本構造及び第一
実施例を示す説明図であって断面略図で示されてある。

【図２】本発明の機器筐体冷却装置の第二実施例示す説
明図であって断面略図で示されてある。

【図３】本発明の機器筐体冷却装置構成の基本となる基
本ユニットの平面図である。

【図４】本発明の機器筺体の冷却装置基本ユニットの第
一構成要素であるセパレータプレートの構造の一例を示
す説明図である。

【図５】本発明の機器筺体の冷却装置基本ユニットの第
一構成要素であるセパレータプレートの構造の他の例を
示す説明図である。

【図６】本発明の機器筺体の冷却装置基本ユニットの第
二構成要素である蛇行細管ヒートパイプの構造の一例を
示す説明図である。

【図７】本発明の機器筐体の冷却装置基本ユニットの第
二構成要素である蛇行細管ヒートパイプの構造の他の例
を示す説明図である。

【図８】本発明の機器筐体冷却装置の第四実施例の一例
を示す説明図であって断面略図で示されてある。

【図９】本発明の機器筐体冷却装置の第四実施例の他の
例を示す説明図であって断面略図で示されてある。

【図１０】本発明の機器筐体冷却装置の第五実施例を示
す説明図であって断面略図で示されてある。

【図１１】本発明の機器筐体冷却装置の第六実施例を示
す説明図であって断面略図で示されてある。

【図１２】従来型のヒートパイプ式密閉筺体冷却装置の
天井取り付け形のものの説明図であって断面略図で示さ
れてある。

【図１３】従来型のヒートパイプ式密閉筐体冷却装置の
側面取り付け形のものの説明図であって断面略図で示さ
れてある。

【符号の説明】

１ セパレータプレート ２ 蛇行細管ヒートパイプまたは受放熱フィン群 ２−１ 延長フィン ２−２ 延長フィン ３−１ 冷却装置筐体 ３−２ 冷却装置筐体 ４ 外部ファン ５ 内部ファン ６ 対流吸入排出口 ７ 密閉機器筐体 ８−１ 高温発熱部品 ８−２ 高温発熱部品 ９ プリント回路基板 １１ ヒートパイプ １２ プレートフィン群 １３ セパレータプレート １４ 外部ファン １５ 内部ファン １６ 冷却装置筐体 １７ 機器筐体

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉機器筐体の内部にて発生する熱量を
   主として筐体内の流体の対流により吸収し、機器筐体外
   に輸送し、主として筐体外の空気の対流中に放熱せしめ
   て機器筐体内の発熱部の温度上昇を防止する密閉機器筐
   体冷却装置であって、この機器筐体冷却装置の構成は機
   器筐体の所定の部分に設けられた開口部分を気密に覆っ
   て取り付けられ、機器筐体壁相当の機能及び受放熱フィ
   ン群支持板としての機能を有するセパレータプレートを
   第一の構成要素とし、蛇行細管ヒートパイプにより形成
   され、多数回の蛇行を繰り返しながら、セパレータプレ
   ートを貫通し、プレート面に対し直立して配置され、機
   器筐体内部相当側を受熱部とし、機器筐体外部相当側を
   放熱部とし、それらを連結している中間部を断熱部と
   し、断熱部においてセパレータプレートに保持されて形
   成されてある受放熱フィンの群を第二の構成要素とし、
   此等二要素からなる冷却装置基本ユニットを主体として
   これらに所定の補助要素が併設されて構成されてあり、
   第一の構成要素であるセパレータプレートは金属角柱ま
   たは金属の薄肉管の多数本が平行並列に且つ気密に密接
   接着されて構成された平板状体であり、各放熱フィンの
   断熱部は隣接する金属角柱または薄肉管の相互接着部に
   おいてそれらの外壁面に形成されてある挟持細溝に密に
   接着して挟持されて構成されてあり、第二の構成要素で
   ある放熱フィンの群はｌ字形状または倒立Ｕ字形状ピン
   フィン群であり、長尺の蛇行細管コンテナが多数回の蛇
   行を繰り返すことにより構成されてあるループ型または
   非ループ型蛇行細管ヒートパイプにより形成されてあ
   り、その蛇行ターンの一回毎にｌ字形状または倒立Ｕ字
   形状ピンの一対が形成されて全体としてセパレータプレ
   ートの両面に多数のピン形フィン群が形成されて冷却装
   置基本ユニットが構成されあることを特徴とする密閉機
   器筐体冷却装置。
2. 【請求項２】 セパレータプレートを構成する金属の薄
   肉管群は通常ヒートパイプの群であるか、ループ型又は
   非ループ型長尺蛇行細管ヒートパイプの蛇行により構成
   されてあるかの何れかであり、薄肉管群の整列方向とセ
   パレータプレートの両面における対流の流れ方向とは同
   一方向であることを特徴とする請求項１に記載の密閉機
   器筐体冷却装置。
3. 【請求項３】 受放熱フィン群の中の所定の群に於て、
   それらの筐体内部相当側部分は筐体内部に延長展開され
   てあり、その先端部分は筐体内の所定の発熱部品に直接
   接着せしめられてあるか、または受熱平板を介して接着
   せしめられて伝熱的に連結されてあることを特徴とする
   請求項１に記載の密閉機器筐体冷却装置。
4. 【請求項４】 密閉機器筐体はその内部にプリント回路
   基板群が所定のピッチで平行並列に配設されてある筐体
   であって、筐体冷却装置の受熱フィン群に於ける所定の
   群は熱伝導性の良好な金属平板の群または薄い厚さの平
   板状ヒートパイプの群と伝熱的に接続されてあり、それ
   ら平板の群はプリント回路基板群の基板間隙内に挿入さ
   れて、プリント回路基板表面を覆つて配置されてあるか
   またはプリント回路基盤表面に伝熱的に接続されてある
   ことを特徴とする請求項１に記載の密閉機器筐体冷却装
   置。