(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換冷却器で冷却された空気を搬送して電子機器等を冷却する装置において、熱交換冷却器に付着した凝縮水の飛散を簡便に防止することができる送風式冷却装置の提供。【解決手段】送風式冷却装置１は、空気を搬送する送風路７を備え、空気を搬送する送風機２、熱交換冷却器３、及び、捕水ネット４が送風路７に順次配置され、特に、この捕水ネット４の少なくとも一部が、送風路７の流れ方向に対し、風下側に傾斜するように配置されることを特徴としている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を送風する送風式冷却装置であって、内部に送風路を有するケースと、前記送風路に順次配置される送風機、熱交換冷却器、及び、捕水ネットとを備え、前記捕水ネットは、少なくとも下方が前記送風路の下流方向に遠ざかるように傾斜して配置されたことを特徴とする送風式冷却装置。
【請求項２】
空気を搬送して電子機器を冷却する送風式冷却装置であって、内部に送風路を有するケースと、前記送風路に順次配置される送風機、熱交換冷却器、及び、捕水ネットとを備えたことを特徴とする送風式冷却装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２記載の送風式冷却装置において、前記捕水ネットの網目の開口面積が、前記捕水ネットの面方向に対して変化していることを特徴とする送風式冷却装置。
【請求項４】
請求項１もしくは２記載の送風式冷却装置において、前記捕水ネットの網目が、前記捕水ネットの面方向に平行な縦線と前記縦糸に直交しない横線とを用いて構成されることを特徴とする送風式冷却装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の送風式冷却装置において、前記捕水ネットの縦線と横線とがフラットな構造であることを特徴とする送風式冷却装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち１項記載の送風式冷却装置において、前記捕水ネットとして親水性材料を用いることを特徴とする送風式冷却装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のうち１項記載の送風式冷却装置において、前記捕水ネットに親水性塗料が塗布されていることを特徴とする送風式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、モジュール、及びこれらを組み合わせた機器等を設計する上で熱対策に効果的な送風式冷却装置に係り、更に詳しくは、冷却通路内に送風機及び冷却用熱交換器を具備する送風式冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品、モジュール、及びこれらを組み合わせた機器は、それぞれの機能が増加しているにもかかわらず、そのサイズは縮小し続けており、従来と比べて狭いスペース内で多量の熱が発生するため、そのことが故障を引き起こす原因となっている。
【０００３】
また、自動車用バッテリーでは、走行距離の延長や充電時間の短縮化によって単位時間当たりの充電量は著しく増加しており、充電時にバッテリーから多量の熱が発生するため、それが充電効率を低下させたり、バッテリーの寿命を短縮化させたりしてしまう。
【０００４】
従って、上記各種電子機器の熱対策として、それぞれの条件に応じた効率的な冷却方法が採用されている。このような冷却方法は、受動的なものと能動的なものとに分類されるが、これらを効果的に組み合わせて使用することもできる。
【０００５】
受動的な冷却方法では、熱源との接触により熱を吸収して周辺環境（水や空気等）に放熱する物体のことであるヒートシンク、熱源とヒートシンク等との間で熱の伝達効率を上げる熱界面材料、熱伝導率の高い金属プレートのことを指すヒートスプレッダ等の冷却用部品を用いることが知られている。特に、バッテリーにおける受動的冷却方法の冷却用部品として、特開２００１−２３６１４５号公報に蓄熱材パックが、特開２０１１−１８３８６２号公報にヒートパイプが、特開２０１２−２２７１４８号公報にヒートシンクが、それぞれ開示されている。
【０００６】
能動的な冷却方法では、２種類の異なる導体の接合部に電流を流したときに、一方の接合面で吸熱し、もう一方の接合面で発熱するというペルチェ効果を利用したり、冷却ファン等を用いて対流を利用することが知られている。特に、バッテリーにおける能動的冷却方法として、特表２００９−５１２１５４号公報や特表２０１０−５３２０６６号公報等にペルチェ効果を利用したものが開示されている。また、特開２０１１−７６９２５号公報等には、圧縮空気供給機構を設けて対流を利用する方法が、特開２００２−３１３４４１号公報、特開２０１２−２３１４１号公報、特開２０１３−１３４８７６号公報等には、送風機及び熱交換冷却器を配置した送風路にバッテリーを置いて対流を利用する方法が、それぞれ開示されている。
【０００７】
特に、電子機器の動作状態及び外部環境の変化に伴う大きな発熱量に対して効果的な冷却方式は、特開２００２−３１３４４１号公報に開示されているような、循環可能な送風路内に送風機、熱交換冷却器、電子機器を配置し、独立した冷却機能を有し、強制的に冷却できる方法である。特に、車載バッテリーは、車両の運転状態、電子機器の利用状態、車両周囲の温度環境等によって充放電時の発熱量が著しく左右されるので、上記方法が有効である。
【０００８】
ところで、一般に、車載バッテリーなどの高電圧が流れる電子部品は、電気の短絡等が発生しないよう配慮される。この点、上記冷却装置では、熱交換冷却器に付着した凝縮水が、送風によって電子機器に飛散することへの考慮がされておらず、製品の安全性や信頼性を図るうえで、改善の余地があった。
【０００９】
そこで、特開２０１２−２３１４１号公報では、完全な密閉式の冷却装置にすることによって、特開２０１３−１３４８７６号公報では、熱交換冷却器そのものの改良によって、それぞれ上記問題の解決が試みられているが、システム全体が複雑となり、より簡便な方法による改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２３６１４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８３８６２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２７１４８号公報
【特許文献４】特表２００９−５１２１５４号公報
【特許文献５】特表２０１０−５３２０６６号公報
【特許文献６】特開２０１１−７６９２５号公報
【特許文献７】特開２００２−３１３４４１号公報
【特許文献８】特開２０１２−２３１４１号公報
【特許文献９】特開２０１３−１３４８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、熱交換冷却器で冷却された空気を搬送して電子機器等を冷却する装置において、熱交換冷却器に付着した凝縮水の飛散を簡便に防止することができる送風式冷却装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題の解決のために、本発明の第１の態様に係る送風式冷却装置は、空気を送風する送風式冷却装置であって、内部に送風路を有するケースと、前記送風路に順次配置される送風機、熱交換冷却器、及び、捕水ネットとを備え、前記捕水ネットは、少なくとも下方が前記送風路の下流方向に遠ざかるように傾斜して配置されて構成される。この特徴によって、熱交換冷却器に付着した凝縮水の飛散を簡便に防止でき、また捕水ネットに付着した凝縮水の排出が、重力に加え、風の力によって促進される。送風が鉛直方向の下側に向かうように送風式冷却装置を設置した場合には、特に効果的である。
【００１３】
第２の態様としては、空気を搬送して電子機器を冷却する送風式冷却装置であって、内部に送風路を有するケースと、前記送風路に順次配置される送風機、熱交換冷却器、及び、捕水ネットとを備えた構成を備える。特に、捕水ネットに特徴があり、熱交換冷却器から離脱し捕水ネットで捕獲された凝縮水の排出を促進する構造とする。
【００１４】
第３の態様としては、捕水ネットの網目の開口面積を捕水ネットの面方向に対して変化させ、凝縮水の排出が促進されることを特徴としている。「面方向に対して変化させ」には「（面内）重力方向に対して変化させ」を含む。
【００１５】
第４の態様としては、捕水ネットの網目が、捕水ネットの面方向に平行な縦線と縦線に直交しない横線とを用いて構成され、これにより凝縮水の排出を促進する。
【００１６】
第５の態様としては、捕水ネットの縦線と横線とをフラットな構造とし、これによって凝縮水の排出を促進する。
【００１７】
第６の態様としては、捕水ネットを親水性とすることによって、捕水ネットに付着した凝縮水が送風によって飛散されないようにするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、熱交換冷却器で冷却された空気を搬送して電子機器等を冷却する装置において、非常に簡単な構造で、熱交換冷却器に付着した凝縮水の飛散を防止することができる安全性及び信頼性の高い送風式冷却装置を提供することができる。特に、車両の動作状態及び外部環境の変動によって大きく温度変化する車載バッテリー等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送風式冷却装置の概略構成を示すため、水平方向に切断して真上から見た平段面図である。
【図２】図１に示す一点鎖線Ａを紙面に対し垂直方向に切断した縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る送風式冷却装置を構成する捕水ネットの織網の形態で、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｃを紙面に対し垂直方向に切断した断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る送風式冷却装置について、図２と同様に切断した縦断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る送風式冷却装置について、図２と同様に切断した縦断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る送風式冷却装置について、図２と同様に切断した縦断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る送風式冷却装置を構成する捕水ネットの開口形状を、図２の一点鎖線Ｂを紙面に対し垂直方向に切断した断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る送風式冷却装置を構成する捕水ネットの開口形状を、図２の一点鎖線Ｂを紙面に対し垂直方向に切断した断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る送風式冷却装置を構成するフラット構造の捕水ネットの織網の形態で、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｄを紙面に対し垂直方向に切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、下記実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係る送風式冷却装置１は、図１に示すように、少なくとも、空気を搬送する送風路７が内部に形成されたケース５と、送風路７に順次配置される送風機２、熱交換冷却器３、捕水ネット４が順次配置された構成を備えるもので、送風路７の風下側に配置された電子機器８を冷却するものである。また、１１は熱交換冷却器の制御部である。ただし、図１に示す送風式冷却装置の構成は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２２】
本発明の技術思想としての眼目を明らかとするため、図２には、図１の一点鎖線Ａを紙面に対し垂直方向に切断した縦断面図を示している。同図から明らかなように、熱交換冷却器３上で発生し、搬送される空気により熱交換冷却器３から離脱した凝縮水を、捕水ネット４で捕獲し、排水口１２に排出することによって、電子機器の故障を防止するものである。
【００２３】
ここで用いられる捕水ネットは、特に限定されるものではなく、図３に示したような一般的な織網のネットを用いることができる。電子機器の発熱量や温度制御範囲等によって設計される送風式冷却装置の風量や冷却能力等から、凝縮水の飛散量が異なり、それに応じた線径、メッシュ数（１インチあたりの本数）、目開き、開口率、紗厚のネットが選択される。更に、図３に示した織網のネットにカレンダー掛けなど、薄くなるように押圧加工した薄い紗厚のものがより好ましく用いられる。これは、飛散してきた凝縮水の水滴が縦線（縦糸）と横線（横糸）との交錯する間隙に溜まりやすく、凝縮水の捕水ネットからの排出が滞るのに対し、押圧加工を施したネットは、縦糸と横糸との交錯する間隙が小さく、凝縮水が捕水ネットから順調に排出されやすいためである。
【００２４】
第２の実施形態は、図４にその縦断面図として示したように、捕水ネットを送風路内の空気の流れ方向に対して風下側に向かって遠ざかる方向に傾斜するように配置するものである。これによって、捕水ネットに到達した空気は、網目を通過して捕水ネット４の下流側へと流れる空気（第１の空気）の他に、一部は捕水ネット４の傾斜に沿って下方へ流れる空気（第２の空気）が発生する。捕水ネット４に付着した凝縮水はこの第２の空気の流れによって下方に押し下げられ、重力だけでなく風力によっても排出が促進されることとなる。なお、図４においては、排水口１２やケース５の下面の記載を省略する。
【００２５】
第３の実施形態は、上記風力の効果を利用するうえで、捕水ネット全体を傾斜させる必要はない点に鑑み、図５にその縦断面図として示したように、捕水ネットの下部だけが風下側に向かって遠ざかる方向に傾斜されている構成としたものである。
【００２６】
更に、第４の実施形態は、送風路が鉛直方向となるように送風式冷却装置が設置される場合には、図６にその縦断面図として示したように、捕水ネットの両側を風下側に向かって遠ざかる方向に傾斜させる構成としたものである。この構成によって、捕水ネット４に到達した空気は、傾斜側に誘導されることから、電子機器８側に滴下するのを回避することができる。
【００２７】
一方、第５の実施形態は、捕水ネットの織網の形態に関し、捕水ネットに付着した凝縮水をより順調に排出させるように、捕水ネットの面内で開口面積が異なる構成としたものである。捕水ネット４では次々と凝縮水が捕獲され、水滴の大きさが徐々に大きくなり、やがて重力により下方へと移動する。このため、捕水ネット７に付着した凝縮水の量は下方ほど多くなる。そこで図７に捕水ネット４Ａとして示したように、凝縮水が排出される方向に従って織網の開口面積を大きくすることで、凝縮水の滞留が防止され、排水能力の向上を図ることができる。
【００２８】
第６の実施形態においては、捕水ネットの織網の形態に関し、捕水ネットに付着した凝縮水をより順調に排出させるため、図８に捕水ネット４Ｂとして示したように、捕水ネットの面方向に平行な縦糸とこの縦糸に直交しない横糸を用いて構成されることとしたものである。これによって、開口面積を大きくなることで、凝縮水の滞留が防止され、排水能力の向上を図ることができる。
【００２９】
更に、第７の実施形態も捕水ネットの織網の形態に関する。図９に示したように、縦糸と横糸の交錯する部分が完全にフラットな構造としたものである。これは、既に述べたように、縦糸と横糸との交錯する部分に溜まりやすい凝縮水を低減させるための工夫である。
【００３０】
第８の実施形態は、捕水ネットの材質に関し、親水性の材料を捕水ネットに採用する構成としたものである。疎水性の捕水ネット場合、凝縮水の捕水ネットに対する濡れが悪く（接触角が大きく）、熱交換冷却器３の表面から容易に離脱して、風下側に飛散する。これに対し、親水性の捕水ネットであれば、凝縮水の捕水ネットに対する濡れがよく（接触角が小さく）捕水ネット４の表面上を薄く拡がるので、凝縮水が捕水ネット４を流れるように排出される。材料が親水性であるための一般的基準は、その材料に対する水の接触角が９０°未満であり、この基準を満足する材料ならば何を用いてもよい。しかしながら、水の表面張力と材料の表面張力との関係によって水の材料に対する濡れ性が決定されるため、有機材料の場合、表面張力が３５〜５０ｍＮ／ｍのものがより好ましい。例えば、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の糸を上げることができる。一方、無機材料の場合、金属材料の表面は酸化状態にあり、水に対する濡れ性が極めてよいが、捕水ネットとしては、一般に入手し易く、錆びないステンレススチールが最も好ましい。
【００３１】
第９の実施形態としては、親水性塗料を塗布した捕水ネットを用いる構成としている。上述したように、親水性塗料の塗膜に対する水の接触角が９０°未満であることが好ましい。更に、親水性塗料の塗膜の表面張力が３５〜５０ｍＮ／ｍであることがより好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の送風式冷却装置は、電子部品、モジュール、及び、これらを組み合わせた機器の熱対策全般に効果的に用いることができる。特に、高電圧が流れる電子機器の安全性という観点から、車両の運転状態によって充放電時の発熱量が著しく左右され、環境によって外気温度が大きく変動する車載バッテリーに最適である。
【符号の説明】
【００３３】
１  送風式冷却装置
２  送風機
３  熱交換冷却器
４  捕水ネット
５  ケース
７  送風路
８  電子機器
９  フィルター
１１  熱交換冷却器の制御部
１２  排水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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