(57)【要約】【課題】簡易な構成で高い冷却能力を有する、収容体の冷却構造を提供すること。【解決手段】発熱体２を収容する収容体１と、この収容体１の外部において、発熱体２の熱に基づく対流を促進する対流促進プレート１０と、これら収容体１と対流促進プレート１０との相互間に形成された通気路３０とを備える。この通気路３０の上方及び下方は開放状としてもよい。また、収容体１の収容側外表面３ｂと、対流促進プレート１０の促進側内表面１０ａとを、相互に略同一の幅及び高さにて形成してもよい。【選択図】図１
2008016521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を収容する収容体と、
前記収容体の外部において、前記発熱体の熱に基づく対流を促進する対流促進手段と、
前記収容体と前記対流促進手段との相互間に形成された通気路と、
を備えることを特徴とする収容体の冷却構造。
【請求項２】
前記通気路の上方及び下方を開放状としたこと、
を特徴とする請求項１に記載の収容体の冷却構造。
【請求項３】
前記収容体における前記対流促進手段に対向する収容側外表面と、前記対流促進手段における前記収容体に対向する促進側内表面とを、相互に略同一の幅及び高さにて形成したこと、
を特徴とする請求項１又は２に記載の収容体の冷却構造。
【請求項４】
前記収容体における前記対流促進手段に対向する収容側外表面と、前記対流促進手段における前記収容体に対向する促進側内表面とを、それぞれ略平面状に形成すると共に、それぞれを水平面に対して略３０度から略９０度の角度で、相互に略平行に配置したこと、
を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【請求項５】
前記収容体における前記対流促進手段に対向する収容側外表面、又は、前記対流促進手段における前記収容体に対向する促進側内表面の少なくとも一方を、黒色加工したこと、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【請求項６】
前記収容体に対して前記対流促進手段を着脱自在に取り付けるための支持手段、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【請求項７】
前記収容体の内部に、前記発熱体の熱に基づく対流を促進するための内部対流促進手段、
を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【請求項８】
前記収容体の内部に、当該収容体の内部における気体を攪拌することにより前記発熱体の熱に基づく対流を促進する内部攪拌手段、
を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【請求項９】
前記収容体の外部に、当該収容体の外部における気体を攪拌することにより前記発熱体の熱に基づく対流を促進する外部攪拌手段、
を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【請求項１０】
前記収容体の内部に、前記発熱体の熱を受熱する受熱手段と、この受熱手段にて受熱された熱を、前記収容体の外部における前記対流促進手段に対向する収容側外表面に伝導する熱伝導手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の収容体の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の発熱体を収容する収容体を冷却するための冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等の如き発熱を伴う各種の発熱体を収容する収容体に関しては、その内部が高温になると電子部品等の作動信頼性や寿命に悪影響が生じる可能性があるため、その内部の熱を収容体外部に速やかに放熱できるような冷却構造を構築することが好ましい。特に、収容体の中でも、通常の使用状態では略閉鎖構造になっているような収容体に関しては、その内部温度が上昇し易いため、放熱性を高めたいとの要望が一層強い。
【０００３】
このような収容体の冷却構造としては、収容体に開口部を設け、この開口部を介して、収容体の内部で高温になった空気と収容体の外部の空気とを相互に交換することによって、収容体の内部を冷却することが考えられる。しかしながら、このように開口部を設けて空気循環を行なう構造では、収容体の外部から内部に空気を導入する際、この空気と共に、外気中の粉塵を収容体の内部に取り込んでしまう可能性がある。従って、特に粉塵の影響を嫌う収容体、例えば精密部品や光学素子を有する機器に対して、このような冷却構造を適用することは好ましくない。また、このような問題を回避するためには、空気を集塵フィルタを介して導入することも考えられるが、この場合には、集塵フィルタが必要になることに加えて、この集塵フィルタの空気抵抗に抗して空気を導入するためのファンが必要になったり、これら集塵フィルタやファンのメンテナンスが必要になる等、新たな問題が生じる。そこで、粉塵の影響を嫌う略閉鎖構造の収容体に対して、上記のような問題を生じさせることがない冷却構造を構築することが要望されている。
【０００４】
このような閉鎖構造の収容体の冷却構造として、従来から様々な構造が提案されている。第１の冷却構造は、収容体自体を熱伝導率の高いアルミニウム等の金属にて構成し、この収容体の表面を介して自然放熱することにより、収容体を冷却する構造である。
【０００５】
第２の冷却構造は、収容体の表面を各種の凹凸形状（剣山状、積層フィン状、折り曲げチューブ状等）とすることでいわゆる放熱板（ヒートシンク）を構成し、このヒートシンクによって収容体の表面積を拡大して、この表面を介して自然放熱する構造である。
【０００６】
第３の冷却構造は、収容体の側面に仕切板を設け、この仕切板を中心として、対流や伝導による放熱を行う構造である（例えば特許文献１参照）。具体的には、仕切板の内側（収容体の内部）にファンを設け、このファンによって収容体内部の空気を強制対流することで、この空気から仕切板への熱伝達を促進する。また、仕切板の外側（収容体の外部）にもファンを設け、このファンによって収容体外部の空気を強制対流することで、仕切板から空気への熱伝達を促進する。また仕切板を熱伝導率の高いアルミニウム等の金属にて構成することで、この仕切板の内面から外面への熱伝導を促進する。
【０００７】
第４の冷却構造は、収容体内部に受熱部を設けると共に収容体外部に放熱部を設け、これら受熱部と放熱部とを熱搬送手段にて連結する構造である（例えば特許文献２、特許文献３参照）。さらに、収容体外部の放熱部にはファンを設け、この放熱部による放熱を促進している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１５０６６７号公報
【特許文献２】特開平６−２８８６９０号公報
【特許文献３】特開２００２−５７４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の冷却構造には、下記のような問題点があった。まず、第１の冷却構造は、収容体の表面を介して行われる自然放熱に依存した冷却構造であり、対流や伝導を促進する手段を持たないため、冷却性が比較的劣るという問題があった。
【００１０】
また第２の冷却構造は、収容体の表面積を拡大するために、収容体の表面を凹凸形状としているので、この表面形状が複雑になり、粉塵が溜まり易い一方で清掃が困難であるため、収容体の外部に特に清浄性が要求されるような場所、例えば食品工場には導入することが困難であった。
【００１１】
また第３の冷却構造は、収容体の内側や外側にファンを設けているので、ランニングコストがかかると共に、その故障リスクや寿命を避けられない。
【００１２】
また第４の冷却構造は、熱搬送媒体が収容体を貫通してその内部の受熱部に連結されているため、構造が複雑になり、第２の冷却構造と同様に、粉塵が溜まり易い一方で清掃が困難である。さらに、収容体外部の放熱部にファンを設けた場合には、第３の冷却構造と同様に、その故障リスクや寿命を避けられない。
【００１３】
この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で高い冷却能力を有する、収容体の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、発熱体を収容する収容体と、前記収容体の外部において、前記発熱体の熱に基づく対流を促進する対流促進手段と、前記収容体と前記対流促進手段との相互間に形成された通気路と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記通気路の上方及び下方を開放状としたこと、を特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る本発明は、請求項１又は２に記載の本発明において、前記収容体における前記対流促進手段に対向する収容側外表面と、前記対流促進手段における前記収容体に対向する促進側内表面とを、相互に略同一の幅及び高さにて形成したこと、を特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る本発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体における前記対流促進手段に対向する収容側外表面と、前記対流促進手段における前記収容体に対向する促進側内表面とを、それぞれ略平面状に形成すると共に、それぞれを水平面に対して略３０度から略９０度の角度で、相互に略平行に配置したこと、を特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る本発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体における前記対流促進手段に対向する収容側外表面、又は、前記対流促進手段における前記収容体に対向する促進側内表面の少なくとも一方を、黒色加工したこと、を特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る本発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体に対して前記対流促進手段を着脱自在に取り付けるための支持手段、を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に係る本発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体の内部に、前記発熱体の熱に基づく対流を促進するための内部対流促進手段、を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に係る本発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体の内部に、当該収容体の内部における気体を攪拌することにより前記発熱体の熱に基づく対流を促進する内部攪拌手段、を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項９に係る本発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体の外部に、当該収容体の外部における気体を攪拌することにより前記発熱体の熱に基づく対流を促進する外部攪拌手段、を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０に係る本発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の本発明において、前記収容体の内部に、前記発熱体の熱を受熱する受熱手段と、この受熱手段にて受熱された熱を、前記収容体の外部における前記対流促進手段に対向する収容側外表面に伝導する熱伝導手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に係る収容体の冷却構造によれば、対流促進手段を設けることで、この対流促進手段の周囲の自然対流を効果的に促進できるので、発熱体の熱を効率よく冷却することができる。従って、従来のような単に自然放熱に依存した構成に比べて、高効率で冷却を行なうことができる。また、対流促進手段を設けるだけで冷却構造を構築でき、従来のようなヒートシンクを用いた構成に比べて、収容体やその周囲の構造を極めて簡素化でき、埃溜まりがなく清掃が容易であるため、清浄性を要求されるような場所にも容易に導入可能である。さらに、従来のファンのような駆動部を持たないので、ランニングコストも不要であると共に、故障リスクや寿命の問題を回避できる。さらには、収容体を貫通するような構造物も不要であるため、上述したように、清掃が容易であると共に、ランニングコストが不要になる。
【００２５】
請求項２に係る収容体の冷却構造によれば、開放状とした通気路の下方から空気が流入するとともに、この空気が暖められて、開放状とした通気路の上方から排出される。従って、対流時の空気の自然な循環経路に適合するように通気路が開放されているので、この対流を促進することができる。
【００２６】
請求項３に係る収容体の冷却構造によれば、収容側外表面と促進側内表面との幅及び高さを同一化することで、これら相互間の形態係数を最大化でき、収容側外表面からの拡散放射を促進側内表面に高効率で入射させることができる。
【００２７】
請求項４に係る収容体の冷却構造によれば、収容側外表面と促進側内表面とが平面状かつ水平面に対して約３０度から約９０度の角度で相互に平行であるため、これらの間に位置する通気路が平面に囲繞された状態で上方に向って延びることになり、いわゆる煙突効果を高めることができて、この通気路における対流を一層効果的に促進できる。
【００２８】
請求項５に係る収容体の冷却構造によれば、収容側外表面又は促進側内表面を黒色加工したので、収容側外表面の熱放射率や促進側内表面の熱吸収率を高めることができ、収容側外表面から高効率で放射された熱を、促進側内表面において高効率で吸収できるので、これら収容側外表面と促進側内表面との相互間における熱放射を高効率で促進できる。
【００２９】
請求項６に係る収容体の冷却構造によれば、収容体に対して対流促進手段を着脱自在に取り付け可能になるため、発熱体が高温になった時にだけ対流促進手段を取り付けて冷却構造を構築し、その他の時には対流促進手段を取り外すことができ、この場合には収容体の周囲の構造を一層簡素化できるので、埃等が堆積し得る箇所を減らすと共に清掃作業性を向上させることができる。
【００３０】
請求項７に係る収容体の冷却構造によれば、内部対流促進手段によって収容体の内部における自然対流を促進でき、発熱体の熱を収容側外表面に対して一層効率よく伝達できるので、この収容側外表面を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００３１】
請求項８に係る収容体の冷却構造によれば、内部攪拌手段によって収容体の内部における気体を攪拌でき、収容体の内部の自然対流に依存する場合に比べて、発熱体の熱を収容側外表面に対して一層効率よく伝達でき、この収容側外表面を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００３２】
請求項９に係る収容体の冷却構造によれば、外部攪拌手段によって発熱体の熱を収容側外表面に対して一層効率よく伝達でき、この収容側外表面を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００３３】
請求項１０に係る収容体の冷却構造によれば、受熱手段にて受熱された熱を熱伝導手段にて収容側外表面に伝導できるので、収容体の内部の自然対流に依存する場合に比べて、発熱体の熱を対向伝熱部に対して一層効率よく伝達でき、この対向伝熱部を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る収容体の冷却構造の各実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３５】
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る収容体の冷却構造は、発熱体を内部に収容した収容体を冷却するための冷却構造に関するものである。この冷却構造は、概略的には、収容体の外側面に接続された平板状の対流促進手段と、外側面と放熱手段との相互間における下方から上方に至る通気を可能とする通気路とを備えて構成されている。そして、発熱体の熱が収容体の外側面を介して通気路の空気を暖め、この暖められた空気が通気路の上方より流出すると共に、通気路の下方より周辺の空気が流入する。すなわち、対流促進手段が収容体の外部の空気の対流を促進する。このことにより、自然対流以上の対流が形成され、従来のように自然対流に依存していた冷却構造に比べて高い冷却効果を得ることができる。
【００３６】
特に、この冷却構造は、簡易に構成可能である。具体的には、通気路が形成されるように、平板状の対流促進手段を収容体から若干隔てた位置に配置するだけでよい。配置構造としては、対流促進手段を収容体とは独立して配置してもよく、あるいは、対流促進手段を収容体に連結してもよい。従って、収容体を複雑な形状にする必要がなく、埃溜りを形成しないので、清掃性に優れた冷却構造を構築できる。
【００３７】
〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、本発明に係る収容体の冷却構造及び蓄熱装置の各実施の形態の具体的内容について説明する。
【００３８】
〔実施の形態１〕
まず、本発明の実施の形態１について説明する。ここでは、収容体の冷却構造の構成について説明した後、この冷却構造による冷却作用について説明する。
【００３９】
（冷却構造の構成）
図１は、本実施の形態１に係る収容体の冷却構造の構成を示す斜視図、図２は図１の縦断面図である。これら各図に示すように、本実施の形態１に係る収容体の冷却構造は、収容体１、対流促進プレート１０、及び、支持部２０を備えて構成されている。
【００４０】
（冷却構造の構成−収容体１）
収容体１は、発熱体２をその内部に収容する中空体であり、立方体、直方体、球体を含む任意の形状にて構成される（本実施の形態１においては直方体として図示する）。この収容体１を構成する材質は任意であり、例えば、金属や耐熱樹脂にて構成できる。また、収容体１の閉鎖性に関して、本実施の形態１の冷却構造は、収容体１に形成した開口部を介して放熱を行う従来の冷却構造とは異なるため、開口部を持たない完全閉鎖構造、又は、気体の微量な通過を意図的又は非意図的に許容する略閉鎖構造を有するものとして構成される。ただし、多量の気体の通過を許容する開口部を収容体１に形成することを除外するものではない。なお、収容体１の材質については後述する。この収容体１に収容される発熱体２としては、本来的機能として発熱を行うもの（制御機器保温用のヒータ回路等）、及び、本来的機能は発熱以外であるが当該本来的機能を発揮する上で発熱を伴い得るもの（コンデンサ、半導体、モータ等）を含む。
【００４１】
（冷却構造の構成−対流促進プレート１０）
対流促進プレート１０は、収容体１の外部に配置され、この収容体１の外部に伝達された発熱体２の熱に基づく対流を促進するもので、特許請求の範囲における対流促進手段に対応する。この対流促進プレート１０は、収容体１に対応する幅及び高さを有する平板部材であり、支持部２０を介して、収容体１の外側面に固定されている。この対流促進プレート１０の材質については後述する。
【００４２】
（冷却構造の構成−支持部２０）
支持部２０は、対流促進プレート１０を支持する支持手段である。この支持部２０は、対流促進プレート１０を支持し得る限りにおいて任意の構造にて構成可能であり、例えば、対流促進プレート１０を、収容体１から完全に独立して自立させるスタンドとして構成したり、あるいは、対流促進プレート１０を収容体１に直接的に接続固定する接続部材として構成することができる。本実施の形態１において、支持部２０は、対流促進プレート１０を収容体１に直接的に接続固定する上下一対の円柱として構成され、これら収容体１及び対流促進プレート１０の相互間に配置され、これら収容体１及び対流促進プレート１０に対して溶接等にて固着されている。
【００４３】
（冷却構造の構成−通気路３０）
ここで、収容体１と対流促進プレート１０とは、支持部２０によって相互に距離を隔てるように配置されており、このことにより、これら収容体１と対流促進プレート１０との相互間には、通気路３０が形成されている。この通気路３０は、これら収容体１と対流促進プレート１０との相互間における対流の促進及び維持を可能とするものであり、具体的には、下方開口部３１、中央通気部３２、側方開口部３３、及び、上方開口部３４を相互に連通して構成された一連の空間部として構成されている。この通気路３０は、対流の促進及び維持を可能とする限りにおいて、任意の構成を取り得るものであり、例えば、側方開口部３３を介して行なわれる対流のみで十分な冷却効果を得られる場合には、下方開口部３１及び上方開口部３４を閉鎖してもよい。しかしながら、このように下方開口部３１及び上方開口部３４を設けることで、下方の空気が暖められて上昇する最も効率的な対流経路を形成できる。
【００４４】
（冷却構造の構成−各部の材質）
次に、熱伝導率を高めるための各種の特徴について説明する。まず、収容体１と対流促進プレート１０の材質について説明する。本実施の形態１の冷却構造は、自然放熱のみに依存して放熱を行う従来の冷却構造とは異なるため、これら収容体１や対流促進プレート１０の材質として熱伝導率の高いものを用いることは必須ではない。しかしながら、このように熱伝導率の高い材質を用いることは、通気路３０における対流を促進する点においてより好ましい。従って、収容体１や対流促進プレート１０の全体を、熱伝導率の高い材質にて構成してもよい。また、収容体１や対流促進プレート１０の一部のみの熱伝導率を向上させてもよい。具体的には、収容体１の上下左右の各側部のうち、対流促進プレート１０に対向する側面部分（以下、対向伝熱部）３や、対流促進プレート１０の一部又は全体を、伝導率の高い材質、例えば、アルミニウム、銅、又は、銀等の金属、あるいは、熱伝導性プラスチックにて構成してもよい。さらに、本実施の形態１のように収容体１と対流促進プレート１０とを支持部２０にて相互に接続する構造の場合には、支持部２０の材質についても熱伝導率の高いものを用いることが好ましく、このことにより、収容体１から支持部２０を介して対流促進プレート１０に高効率の熱伝導を行なうことができる。
【００４５】
（冷却構造の構成−各部の形状）
次に、収容体１と対流促進プレート１０の形状について説明する。収容体１と対流促進プレート１０の形状は、これら両者間における形態係数（エネルギを授受する２面の相互間において、一方の面からの拡散放射が他方の面に入射する割合）が最大になるように決定されることが好ましい。ここで、図２に示すように、収容体１の対向伝熱部３の両表面のうち、収容体１の内部に位置する表面を収容側内表面３ａ、対流促進プレート１０に対向する表面を収容側外表面３ｂとし、対流促進プレート１０の両表面のうち、収容体１に対向する表面を促進側内表面１０ａ、外部に面する表面を促進側外表面１０ｂとすると、形態係数を最大化するためには（すなわち形態係数≒１とするためには）、収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとを、相互に略同一の形状及び寸法とすることが好ましい。このため、対流促進プレート１０は、対向伝熱部３と略同一の幅及び高さを有する長方形状に形成され、その上下左右の側辺が対向伝熱部３の上下左右の側辺とそれぞれ対向する位置に配置されている。このように形態係数を最大化することで、対向伝熱部３から放射される熱を、対流促進プレート１０に対して最も効率よく入射させることができる。
【００４６】
また、形態係数≒１とするためには、収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとを、極力近接させることが好ましい。図３には、平行面間の形態係数を示す。この図３において、横軸には１×１の平面間の距離を相対比で示し、縦軸には形態係数を示す。この図３から分るように、１ｍ×１ｍの平板を０．０５ｍ隔てて配置した場合におけるこれら平板間の形成係数は約０．９になる。換言すれば、収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとをそれぞれ１ｍ×１ｍの大きさに形成した場合には、これら収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとを０．０５ｍ以下の距離に近接配置することで、約０．９以上の形態係数を得ることができる。
【００４７】
また形状に関して、これら収容体１と対流促進プレート１０との相互間に形成される通気路３０は、鉛直方向に沿って、直線的に、略同一横断面形状にて延びることが好ましい。すなわち、冷気と暖気との密度の差を利用して対流を生み出す、いわゆる煙突効果を高めるためには、通気路３０は鉛直方向に沿っている方がよく、通気経路中に屈曲部がなく、かつ、横断面積が均一であることが好ましい。このため本実施の形態１においては、対向伝熱部３の収容側外表面３ｂと、対流促進プレート１０の促進側内表面１０ａとを、それぞれ略平面状に形成すると共に、これらを鉛直方向に略沿う向きで、かつ、相互に略平行に配置している。このことにより、通気路３０を、鉛直方向に沿うものであって、直線的で、かつ、略同一横断面形状の空間部とすることができ、煙突効果を高めて、空気の対流を高効率で促進できる。
【００４８】
なお、この際の鉛直度や平面度は緩和することもできる。例えば、図４には、通気路の傾斜角と換気量（単位時間あたりの通気路の流量）との一般的な関係を示す。この図４において、横軸には通気路の傾斜角、縦軸には通気路の換気量（傾斜角が垂直時の換気量を１とした場合の比）を示す。この換気量は、通気路の上下開口の高さの差の平方根に比例し、すなわち、通気路の水平面に対する傾斜角のサインの平方根に比例する。この図４に示すように、通気路３０は、鉛直方向に沿っていなくても、水平面に対する角度が少なくとも約３０度以上になるように形成されていれば、換気量約０．７という高い煙突効果を得ることができる。すなわち、収容側外表面３ｂ及び対流促進プレート１０の促進側内表面１０ａを、水平面に対して略３０度から略９０度の角度で配置すればよい。なお、対流促進プレート１０の促進側外表面１０ｂについては、通気路３０の煙突効果に直接的に寄与しないため、水平面に対して略３０度から略９０度以外の角度に配置したり、非直線的に形成してもよい。例えば、対流促進プレート１０を全体として略台形状に形成し、促進側内表面１０ａは略鉛直に沿った平面とし、促進側外表面１０ｂはより水平に近い平面としてもよい。
【００４９】
（冷却構造の構成−各部の表面）
次に、収容体１と対流促進プレート１０の表面の状態について説明する。対向伝熱部３の収容側外表面３ｂについては、その放射率を向上させることが好ましい。また、対流促進プレート１０の促進側内表面１０ａについては、その熱吸収率（熱放射率にほぼ等しい）を向上させることが好ましい。従って、これら収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとを、それぞれ黒色に加工することが好ましい。この加工方法としては公知の方法を用いることができ、例えば、金属材料に各種の黒色メッキ処理（黒色クロムめっき亜鉛めっきの、黒色ニッケル処理、黒色クロメート処理等）、黒色アルマイト処理、墨染め（化成処理）、あるいは、高放熱樹脂皮膜層の形成を施して黒色皮膜を形成することができる。この熱放射率や熱吸収率は高い程良いが、例えば、約０．９以上の熱放射率や熱吸収率を奏することが好ましい。また、対流促進のためには空気抵抗が少ない方が好ましいので、収容側外表面３ｂや促進側内表面１０ａの少なくとも一方に、研磨加工や樹脂コーティングの如き平滑加工を施してもよい。
【００５０】
（冷却構造の作用）
最後に、このような冷却構造によって得られる作用について説明する。図５〜９は、冷却構造の作用効果を説明するための概念図である。図５に示すように、収容体１の発熱体２から熱が発せられると、この熱によって収容体１の内部の空気が暖められ、この空気の温度が上昇して高温になる。この高温化された空気は、収容体１の内部において自然対流し、その対流経路中において、対向伝熱部３の収容側内表面３ａと接触して、この対向伝熱部３に熱伝達を行なう。この対向伝熱部３は、上述のように熱伝導率の高い材質にて構成されているため、図６に示すように、収容体１の内部の空気から伝達された熱が、収容側内表面３ａから収容側外表面３ｂに高効率で伝導される。さらに、この収容側外表面３ｂは、上述のように熱放射率の高い材質にて構成されているため、図７に示すように、熱を高効率で放射する。この熱は、上述のように熱吸収率の高い材質にて構成された対流促進プレート１０の促進側内表面１０ａにて吸収される。また、この対流促進プレート１０の内部においては、促進側内表面１０ａの熱が促進側外表面１０ｂに伝導される。
【００５１】
このような放射又は伝導による熱伝達の結果、以下のような対流が促進される。すなわち、図８に示すように、対向伝熱部３の収容側外表面３ｂと、対流促進プレート１０の促進側内表面１０ａとにより、その間に位置する通気路３０の空気が暖められ、これによって通気路３０における対流が生じる。すなわち、通気路３０の中央通気部３２において暖められた空気は浮力を増して上昇し、上方開口部３４を介して外部に放出される。また、これに伴って通気路３０が負圧になるため、周囲の空気が下方開口部３１又は側方開口部３３を介して通気路３０に流入する。以降、同様の自然対流が連続的に行なわれる。特に、上記説明した各種の特徴的構造により煙突効果が高められているので、この通気路３０における対流が促進されて高効率で行なわれる。また、図９に示すように、対流促進プレート１０の促進側外表面１０ｂにより、この促進側外表面１０ｂの近傍の空気が暖められ、この空気は浮力を増して上昇する。また、これに伴って対流促進プレート１０の下方から空気が流入し、この対流促進プレート１０の促進側外表面１０ｂによって暖められる。以降、同様の自然対流が連続的に高効率で行なわれる。これら図５〜９の作用効果を図１０において包括的に示す。
【００５２】
（実施の形態１の効果）
このように本実施の形態１によれば、対流促進プレート１０を設けて通気路３０を形成することで、この通気路３０や対流促進プレート１０の外側における自然対流を効果的に促進できるので、発熱体２の熱を効率よく冷却することができる。従って、従来のような単に自然放熱に依存した構成に比べて、高効率で冷却を行なうことができる。
【００５３】
また、対流促進プレート１０を設けるだけで冷却構造を構築でき、従来のようなヒートシンクを用いた構成に比べて、収容体１やその周囲の構造を極めて簡素化でき、埃溜まりがなく清掃が容易であるため、清浄性を要求されるような場所にも容易に導入可能である。
【００５４】
さらに、従来のファンのような駆動部を持たないので、ランニングコストも不要であると共に、故障リスクや寿命の問題を回避できる。
【００５５】
さらには、収容体１を貫通するような構造物も不要であるため、上述したように、清掃が容易であると共に、ランニングコストが不要になる。
【００５６】
また、開放状とした通気路３０の下方から空気が流入するとともに、この空気が暖められて、開放状とした通気路３０の上方から排出される。従って、対流時の空気の自然な循環経路に適合するように通気路３０が開放されているので、この対流を促進することができる。
【００５７】
また、収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとの形態係数を最大化しているので、収容側外表面３ｂからの拡散放射を促進側内表面１０ａに高効率で入射させることができる。
【００５８】
また、収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとが平面状かつ水平面に対して約３０度から約９０度の角度で相互に平行であるため、これらの間に位置する通気路３０が平面に囲繞された状態で上方に向って延びることになり、いわゆる煙突効果を高めることができて、この通気路３０における対流を一層効果的に促進できる。
【００５９】
さらに、収容側外表面３ｂ又は促進側内表面１０ａを黒色加工したので、収容側外表面３ｂの熱放射率や促進側内表面１０ａの熱吸収率を高めることができ、収容側外表面３ｂから高効率で放射された熱を、促進側内表面１０ａにおいて高効率で吸収できるので、これら収容側外表面３ｂと促進側内表面１０ａとの相互間における熱放射を高効率で促進できる。
【００６０】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２は、収容体に対して対流促進プレート１０を着脱自在に取り付けた形態に関する。ただし、特に説明なき構成については実施の形態１と同様であるものとし、実施の形態１と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同一の符号を付する。
【００６１】
（冷却構造の構成）
図１１は、本実施の形態２に係る収容体の冷却構造の構成を示す斜視図、図１２は図１１の縦断面図、図１３は図１２の分解図である。これら各図に示すように、本実施の形態２に係る収容体の冷却構造は、収容体１、対流促進プレート１０、及び、支持部４０を備えて構成されている。
【００６２】
このうち、支持部４０は、収容体１に対して対流促進プレート１０を着脱自在に取り付けるもので、特許請求の範囲における支持手段に対応する。具体的には、支持部４０は、支持棒４１と、支持受け部４２とを備えて構成されている。このうち、支持棒４１は、上下一対の円柱として構成されており、対流促進プレート１０に対して溶接等にて固着されている。一方、支持受け部４２は、支持棒４１を取り外し自在に受け入れるためのもので、支持棒４１の外径に略対応した内径の中空円筒状に形成されている。図１３に示すように、この支持受け部４２の外端部４２ａは開放されており、この外端部４２ａを介して支持棒４１を略水平方向に沿って支持受け部４２に差し入れることで、収容体１に対して対流促進プレート１０を取り付けることができる。また、逆方向に支持棒４１を取り出すことで、収容体１から対流促進プレート１０を取り外すことができる。
【００６３】
（実施の形態２の効果）
このように本実施の形態２によれば、収容体１に対して対流促進プレート１０を着脱自在に取り付けることができるので、発熱体２が高温になった時にだけ対流促進プレート１０を取り付けて冷却構造を構築し、その他の時には対流促進プレート１０を取り外すことで、収容体１の周囲の構造を一層簡素化して、埃等が堆積し得る箇所を減らすと共に清掃作業性を向上させることができる。
【００６４】
〔実施の形態３〕
次に、本発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３は、収容体の内部に、対流を促進するための第２の対流促進手段を設けた形態に関する。ただし、特に説明なき構成については実施の形態１と同様であるものとし、実施の形態１と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同一の符号を付する。
【００６５】
（冷却構造の構成）
図１４は、本実施の形態３に係る収容体の冷却構造の構成を示す縦断面図である。図示のように、本実施の形態３に係る収容体の冷却構造は、収容体４、対流促進プレート１０、及び、支持部２０を備えて構成されている。
【００６６】
ここで、収容体４の内部には、第２の対流促進プレート５が設けられている。この対流促進プレート５は、発熱体２の熱に基づく対流を促進するためのもので、特許請求の範囲における内部対流促進手段に対応する。具体的には、対流促進プレート５は、収容体４の内部における上下左右の略中央位置に配置されており、鉛直方向に略沿って配置された略平板状の本体部５ａと、この本体部５ａの上端から略水平状に折り曲げられた上部５ｂとを一体に備えて構成されている。この上部５ａは、発熱体２の略上方に延出するように配置されている。
【００６７】
このような構成において、収容体４の内部の空気は、発熱体２からの熱によって暖められると、対流促進プレート５の本体部５ａに沿って上昇し、この対流促進プレート５の上部５ａに当り、この上部５ａの下面に略沿って略水平方向に移動して、さらに上部５ａの上方に抜ける。そして、この空気は、さらに本体部５ａに沿って下降し、対向伝熱部３との間で熱伝導を行い、再び発熱体２に至る。このように、収容体４の内部における空気の流れを対流促進プレート５にて整流することにより、この空気が一定経路で乱れることなく循環することで、その対流が促進される。従って、発熱体２の熱が対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達されるので、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流が一層促進される。
【００６８】
（実施の形態３の効果）
このように本実施の形態３によれば、収容体４の内部に対流促進プレート５を設けたので、収容体４の内部における自然対流を促進でき、発熱体２の熱を対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達できるので、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００６９】
〔実施の形態４〕
次に、本発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、収容体の内部に、対流を促進するための攪拌手段を設けた形態に関する。ただし、特に説明なき構成については実施の形態１と同様であるものとし、実施の形態１と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同一の符号を付する。
【００７０】
（冷却構造の構成）
図１５は、本実施の形態４に係る収容体の冷却構造の縦断面図である。図示のように、本実施の形態４に係る収容体の冷却構造は、収容体６、対流促進プレート１０、及び、支持部２０を備えて構成されている。
【００７１】
ここで、収容体６の内部には、攪拌ファン７が設けられている。この攪拌ファン７は、収容体６の内部における気体を攪拌することにより、発熱体２の熱に基づく対流を促進するもので、特許請求の範囲における内部攪拌手段に対応する。具体的には、攪拌ファン７は、収容体６の内部における任意の位置に設置可能なもので、羽根と図示しないモータとを接続して構成されており、図示しない外部商用電源又は内部蓄電池から供給される電力によりモータを駆動し、このモータにて羽根を回転させる。この攪拌ファン７の運転は、常時行なうこともできるが、対流を促進させたい時に一時的に行なうこともできる。例えば、発熱体２や収容体６の内部空気の温度を図示しない熱電対等の温度測定手段にて測定し、この温度測定手段にて測定された温度が所定温度以上である場合にのみ、攪拌ファン７を駆動してもよく、この場合には攪拌ファン７の消費電力を低減できる。
【００７２】
このような構成において、収容体６の内部の空気は、発熱体２からの熱によって暖められ、攪拌ファン７にて攪拌されて、対向伝熱部３との間で熱伝導を行い、再び発熱体２に至る。このように、収容体６の内部における空気の流れを強制的に引き起こすことで、その対流が促進される。従って、発熱体２の熱が対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達されるので、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流が一層促進される。
【００７３】
（実施の形態４の効果）
このように本実施の形態４によれば、収容体６の内部に攪拌ファン７を設けたので、収容体６の内部の自然対流に依存する場合に比べて、発熱体２の熱を対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達でき、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００７４】
〔実施の形態５〕
次に、本発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５は、収容体の外部に、対流を促進するための攪拌手段を設けた形態に関する。ただし、特に説明なき構成については実施の形態４と同様であるものとし、実施の形態４と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態４で使用したものと同一の符号を付する。
【００７５】
（冷却構造の構成）
図１６は、本実施の形態５に係る収容体の冷却構造の縦断面図である。これら各図に示すように、本実施の形態５に係る収容体の冷却構造は、収容体１、対流促進プレート５０、及び、支持部２０を備えて構成されている。
【００７６】
ここで、対流促進プレート５０には上下一対の攪拌ファン５１が設けられている。この攪拌ファン５１は、収容体１の外部における気体を攪拌することにより、発熱体２の熱に基づく対流を促進するもので、特許請求の範囲における外部攪拌手段に対応する。具体的には、各攪拌ファン５１は、収容体１の外部における任意の位置に設置可能なもので、好ましくは、対流促進プレート５０の周囲に配置される。より詳細には、対流促進プレート５０の上部及び下部にはそれぞれ貫通孔５２が形成されており、この貫通孔５２の内部に羽根が略位置するように、攪拌ファン５１が取り付けられている。そして、想像線にて図示するように、下方の攪拌ファン５１は、空気を通気路３０に向けて送風するように駆動され、上方の攪拌ファン５１は、空気を通気路３０から外部に向けて送風するように駆動される。
【００７７】
このような構成において、対流促進プレート５０の周囲の空気は、下方の攪拌ファン５１によって通気路３０の下部に強制的に導入され、対向伝熱部３との間で熱伝達を行なって上昇し、上方の攪拌ファン５１によって通気路３０の外部に強制的に排出される。このように、通気路３０の下方から上方に至る空気の流れを強制的に引き起こすことで、その対流が促進される。従って、発熱体２の熱が対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達されるので、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流が一層促進される。
【００７８】
（実施の形態５の効果）
このように本実施の形態５によれば、収容体１の外部に攪拌ファン５１を設けたので、発熱体２の熱を対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達でき、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００７９】
〔実施の形態６〕
最後に、本発明の実施の形態６について説明する。この実施の形態６は、収容体の内部に、熱伝導を促進するための熱伝導手段を設けた形態に関する。ただし、特に説明なき構成については実施の形態１と同様であるものとし、実施の形態１と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同一の符号を付する。
【００８０】
（冷却構造の構成）
図１７は、本実施の形態６に係る収容体の冷却構造の縦断面図である。図示のように、本実施の形態６に係る収容体の冷却構造は、収容体８、対流促進プレート１０、及び、支持部２０を備えて構成されている。
【００８１】
ここで、収容体８の内部には、発熱体２に加えて、受熱部９ａと、熱伝導部９ｂとが設けられている。受熱部９ａは、発熱体２の熱を受熱するためのもので、特許請求の範囲における受熱手段に対応する。この受熱部９ａは、例えば、発熱体２に略対応する幅及び高さの平板部材として構成されており、この発熱体２の一側方において、発熱体２に直接接触するように配置されている。そして、受熱部９ａは、発熱体２との間で熱伝導を行なうことにより、発熱体２の熱を受熱する。また、熱伝導部９ｂは、受熱部９ａにて受熱された熱を、収容側外表面３ｂに伝導するもので、特許請求の範囲における熱伝導手段に対応する。この熱伝導部９ｂは、例えば中実の棒状部材として構成され、受熱部９ａと対向伝熱部３とにそれぞれ溶接等にて固着されて、受熱部９ａにて受熱された熱を対向伝熱部３に伝導する。これら受熱部９ａ及び熱伝導部９ｂは、熱伝導率の高い材質にて構成されることが好ましく、例えば、上述した対流促進プレート１０と同様の材質にて構成される。このような構成において、発熱体２の熱は、受熱部９ａにて受熱され、さらに熱伝導部９ｂを介した熱伝導により、直接的に対向伝熱部３に伝導される。
【００８２】
（実施の形態６の効果）
このように本実施の形態６によれば、収容体８の内部に受熱部９ａ及び熱伝導部９ｂを設けたので、収容体８の内部の自然対流に依存する場合に比べて、発熱体２の熱を対向伝熱部３に対して一層効率よく伝達でき、この対向伝熱部３を介して行なわれる対流を一層促進できる。
【００８３】
〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００８４】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、実施の形態４に記載の冷却構造では、攪拌ファン７を設けているので、ランニングコストや寿命の問題を生じ得て、従来技術の問題点の全てを解決できない可能性が残るが、この問題点の一部（例えば清掃性）を解決できている限りにおいて、本発明の課題が達成されている。
【００８５】
（各実施の形態の組合せ）
各実施の形態に示した構成は、相互に組合せることができ、例えば、実施の形態３の対流促進プレート５と、実施の形態４の攪拌ファン７との両方を、収容体の内部に同時に設けてもよい。
【００８６】
（収容体について）
収容体は、直方体に限らず、球体等の任意の形状を取り得る。この収容体の対向伝熱部や収容側外表面についての構成は、当該収容体の他の部分についても同様に適用することができる。この収容体に収容される発熱体は、１つに限らず、１つの収容体に複数の発熱体を収容してもよい。
【００８７】
（対流促進手段や内部対流促進手段について）
対流促進手段や内部対流促進手段は、平板状に限らず、直方体や球体等の任意の形状を取り得る。例えば、収容体を球体として構成した場合には、この球体に沿った曲線部を有するように対流促進手段や内部対流促進手段を形成してもよい。１つの収容体に対して複数の対流促進手段や内部対流促進手段を設けることもでき、あるいは、複数の収容体の相互間に１枚の対流促進手段を配置することもできる。すなわち、収容体と対流促進手段や内部対流促進手段との相互の組合せ形態は任意である。
【００８８】
（支持手段について）
支持手段の形状は、円柱の他、角柱、角錐、円錐、平板状を含む任意の形状を取り得る。支持手段の配置位置や配置数も任意であり、例えば、平板状の支持手段を、対流促進手段の両側部にそれぞれ配置してもよい。ただし、通気路における対流を阻害しない支持構造であることが好ましく、通気路を遮蔽しない形態を採ることや、支持手段に通気可能な開口部を設けることが好ましい。また、支持手段を収容体や対流促進手段に固定する方法として、収容体に対流促進手段を着脱不能に固定する場合には、溶着、接着、あるいは、一体成形を含む任意の方法を取り得る。また、収容体に対流促進手段を着脱自在に固定する場合には、磁力式やネジ止め式を採用してもよい。
【００８９】
（内部攪拌手段や外部攪拌手段について）
内部攪拌手段や外部攪拌手段の配置位置や配置数も任意であり、例えば、１つの収容体に対して複数の内部攪拌手段や外部攪拌手段を設けてもよい。また、これら内部攪拌手段及び外部攪拌手段を並設すると共に、相互に連動させることもでき、例えば、発熱体の熱が所定温度以上になった場合に、これら内部攪拌手段及び外部攪拌手段を同時に駆動するようにしてもよい。
【００９０】
（受熱手段や熱伝導手段について）
受熱手段や熱伝導手段の形状、配置位置、あるいは、配置数も任意であり、例えば、１つの収容体に対して複数組の受熱手段及び熱伝導手段を設けてもよい。また、１つの受熱手段に対して複数の熱伝導手段を接続し、この複数の熱伝導手段を収容体の対向伝熱部３の異なる位置に接続することで、対向伝熱部３における広範囲の位置に熱を拡散的に伝導させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明は、収容体に収容した発熱体からの熱を冷却することに用いることができ、例えば、電気製品に内蔵した各種の電気部品から熱を冷却することに利用できて、特に、略密閉構造の収容体の冷却を簡易かつ高効率で冷却することに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る収容体の冷却構造の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】平行面間の形態係数を示すグラフである。
【図４】通気路の傾斜角と換気量との一般的な関係を示すグラフである。
【図５】冷却構造の作用効果を説明するための概念図である。
【図６】図５に続く、冷却構造の作用効果を説明するための概念図である。
【図７】図６に続く、冷却構造の作用効果を説明するための概念図である。
【図８】図７に続く、冷却構造の作用効果を説明するための概念図である。
【図９】図８に続く、冷却構造の作用効果を説明するための概念図である。
【図１０】図５〜９の作用効果を包括的に示す概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る収容体の冷却構造の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１の縦断面図である。
【図１３】図１２の分解図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る収容体の冷却構造の構成を示す縦断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る収容体の冷却構造の縦断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に係る収容体の冷却構造の縦断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係る収容体の冷却構造の縦断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１、４、６、８  収容体
２  発熱体
３  対向伝熱部
３ａ  収容側内表面
３ｂ  収容側外表面
５、１０、５０  対流促進プレート
５ａ  本体部
５ｂ  上部
７、５１  攪拌ファン
９ａ  受熱部
９ｂ  熱伝導部
１０ａ  促進側内表面
１０ｂ  促進側外表面
２０  支持部
３０  通気路
３１  下方開口部
３２  中央通気部
３３  側方開口部
３４  上方開口部
４０  支持部
４１  支持棒
４２  支持受け部
４２ａ  外端部
５２  貫通孔
【図１】
2008016521.tif 000003
【図２】
2008016521.tif 000004
【図３】
2008016521.tif 000005
【図４】
2008016521.tif 000006
【図５】
2008016521.tif 000007
【図６】
2008016521.tif 000008
【図７】
2008016521.tif 000009
【図８】
2008016521.tif 000010
【図９】
2008016521.tif 000011
【図１０】
2008016521.tif 000012
【図１１】
2008016521.tif 000013
【図１２】
2008016521.tif 000014
【図１３】
2008016521.tif 000015
【図１４】
2008016521.tif 000016
【図１５】
2008016521.tif 000017
【図１６】
2008016521.tif 000018
【図１７】
2008016521.tif 000019