(57)【要約】【課題】屋外設置用の電子装置は箱体内に入れて密閉して設置されるが、日中の日射による箱体内の温度上昇対策の他、夜間の放射冷却による内部の結露対策が重要な課題である。【解決手段】熱源２を収納する箱体１００内に熱流制御性熱伝達装置２００の蒸発器６を設け、その外部の日よけ板５−ｂ部，または日よけ板５−ｂと壁１との間に凝縮器７を設け、熱流制御性熱伝達装置２００により熱流を制御して、箱体１００内部の温度と湿度を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器，凝縮器，それらを循環路を構成するように連結した蒸気移動管と液戻り管，液戻り管の一部に設けたタンク、タンクを出た後の液戻り管の一部を逆Ｕ字状に立ち上げた立ち上げ管，循環路内に封入した蒸発性の液体，立ち上げ管の根元部に設けたヒーターとによって構成された熱流制御性熱伝導装置の蒸発器を箱体壁あるいは箱体内の大気，あるいは箱体内の熱源部に取り付け、凝縮器を箱体外の日よけ板，あるいは日よけ板と箱体壁との間の間隙部に設けたことを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
箱体壁の一部に蒸発器挿入用の穴を設け、この穴から蒸発器を箱体内に設け、その後この穴をめくら用の板でふさぐようにした請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
箱体内または箱体外の一部に設けたセンサーの信号を調節器に導入し、この信号量に応じて熱流制御性熱伝達装置のヒーターの入力を制御するようにした請求項１または請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
蒸発器、凝縮器、それらを循環路を構成するように連結した蒸気移動管と液戻り管とによって構成された熱伝達装置の内部に蒸発性液体を封入し、蒸発器を箱体壁あるいは箱体内の大気中に設け、蒸発器の近くにファンを設けるとともに、凝縮器を箱体外の日よけ板，あるいは日よけ板と箱体壁との間に間隙部を設け、箱体内または箱体外の一部に設けたセンサーの信号量に応じて調節器を介してファンを発停させることを特徴とした放熱装置。
【請求項５】
箱体内の熱源の上部に露落下防止機構を具備した放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源や演算装置を搭載した箱体を屋外に設置して放熱する際の放熱装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連ある公知例としては特開平３−２５５８１９号なるものがある。しかしこの引用例は本願と目的と構成が異なるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電源や演算装置を搭載した箱体から成る放熱装置は、発熱密度が高いとともに、屋外に設置される場合には密閉構造にする必要があり、かつ日中の日射に対する対策と、夜間の放射冷却にともなう箱体内部の結露対策等に対する対策をしないと装置として信頼性を保障できない。前記従来の技術においては日射対策及び夜間の放射冷却にともなう結露対策に関しては何ら開示されていず、本願と目的と構成が異なるものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）電源や演算装置を搭載した箱体の外面に日射よけを設け、日射よけと箱体壁との間に適当な広さの間隙を設ける。箱体内で温度上昇し易く熱を取得し易い部分と、箱体壁の外部と日射よけとの間で放熱し易い部分とを熱流制御性熱伝達装置で熱的に結合する。この熱流制御性熱伝達装置は蒸発性の液体（エタノール，フロンなど）を用い、その蒸発と凝縮作用を用いるものであるが、所望時元来のヒートパイプとは異なる蒸発−凝縮作用を停止させる機構を具備している。これにより必要に応じて放熱作用を停止し、過度なる箱体内の温度上昇あるいは温度低下を防止して、日中の放熱を良好する以外に、放射冷却によって結露が起こらないようにする機能を持たせる。
（２）箱体内の熱取得部分としては温度上昇する熱源部分、熱源から離れた大気、あるいは箱の内壁が選定される。一方放熱部分としては、箱体外の日射よけ用の板，あるいは日射よけ板と箱体壁との間の空間が選ばれる。
（３）また熱流制御性熱伝達装置は箱体内と箱体外とを熱的に結ぶので、熱流制御性熱伝達装置の構成要素である蒸気移動管と液戻し管を介在させる。このため箱体の壁の一部に蒸発器装着用の穴を設け、蒸発器装着後は、この穴を閉じて密閉化するための密閉板を設ける。
（４）また本発明を有効に機能させるため、熱流制御性熱伝達装置の熱流開閉機構を発停させるバブルポンプ用のヒーターに入力を与え、その入力量を調節する調節器，及び調節器に所望の情報を与える温度センサーあるいは湿度センサーを具備し、これらをまとめた制御機構を設ける。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の構成図を図１，図２を用いて説明する。図１は本発明の放熱装置の縦断面図（図２のＢ−Ｂ’断面図），図２は図１の横断面図（図１のＡ−Ａ’断面図）である。主要構成は壁１と日よけ板５，５−ａ，５−ｂ，５−ｃ，５−ｄから構成された箱体１００，その内部に入っている熱源（電源や演算装置など）２，及び蒸発器６，凝縮器７，これらを循環路を構成するように連結した蒸気移動管１１，液戻り管１０，液戻り管部に設けた熱流開閉機構３００，内部に封入した蒸発性液体（フロン，エタノールなど）９から成る熱流制御性熱伝達装置２００から成っている。
【０００６】
箱体１００内には熱源２が収納されているので、熱源２から発生する熱によって、その箱体１００内部の温度が上昇する。また日中には日射によって外部から箱体１００は加熱される。このため箱体１００の壁１の外面には適当な間隙部１−ａを設けて、日よけ板５，５−ａ，５−ｂ，５−ｃ，５−ｄが設けてあり、日射の影響を少なくするようにしてある。このような環境において、できるだけ熱源２から発生する熱を、とくに日中良好に放熱させるには、熱流制御性熱伝達装置２００を熱的に効果的に稼働させて、放熱効率をよくする必要がある。この方法として熱流制御性熱伝達装置２００の蒸発器６を箱体１００の壁１内で温度上昇が大きい部分に設置する。この方法としては熱源２の近傍に蒸発器６を設置すると、空気の対流による伝熱のほか、熱源２から輻射熱が伝熱されるので冷却に好適である。またそれが不可能な場合にはファン４を利用して、熱源２で発生する熱を熱源２から蒸発器６まで輸送して伝熱するとよい。この場合でも、蒸発器６と熱源２とはできるだけ近づけ、かつそれらの間に流体力学的な障害がない場所を選定するのがよい。また蒸発器６を熱源２の温度の高まる部分に直接接触させて取り付けてもよい。図１，図２においてファン４の周りに設けてある枠３は、ファン４によって輸送される風が、効果的に蒸発器６に導入されるように配慮したガイドである。一方、凝縮器７は箱体１００の壁１の外部で温度があまり高くならない場所に設置することが重要である。この場所としては日射側と全く反対方向の北側の日よけ板５−ｂ側がよく、凝縮器７はこの日射を受けず、温度が上昇し難い日よけ板５−ｂ、あるいは壁１と日よけ板５−ｂとの間隙部１−ａに設置してもよい。この間隙部１−ａでは空気の対流による煙突効果により、凝縮器７は冷却されて蒸発器６で受けた熱を凝縮器７にて効果的に放熱できるようになる。また、この凝縮器７の部分にはファンは無いので騒音が発生することがない。
【０００７】
本発明に用いる熱流制御性熱伝達装置２００の構成とその動作について図３を用いて以下に説明する。
【０００８】
蒸発器６と凝縮器７とは蒸気移動管１１と液戻り管１０とによって密閉循環路を構成するように、図示のように連結されている。この液戻り管１０部に熱流開閉機構３００が設けてあるが、その詳細は以下の通りである。液戻り管１０の一部にはタンク８が設けてあり、それを出た後の液戻り管１０は逆Ｕ字状に立ち上げて、立ち上げ管１２を構成している。また、この立ち上げ管１２のタンク側のパイプにはヒーター１３が設けてある。このように構成した密閉循環路内にはフロンやエタノール等の蒸発性の液体９が入っている。ヒーター１３に入力を入れるとその部分のパイプは加熱され、その内部に入っている液体９はその熱を受けて沸騰する。これにより発生した気泡は浮力によってパイプ内を上昇するが、その時その周りにある液体９もくみ上げられて上昇し、立ち上げ管１２の頂部を超えて、溢れ出す。この液体８は、液戻り管１０内を降下して蒸発器６内に入り、その後蒸発器６の外面部から入ってくる熱を受けて蒸発する。これにより発生した蒸気は蒸気圧差によって蒸気移動管１１内を上昇して凝縮器７内に到達して、ここで冷却されて凝縮熱を放出して液化する。これにより凝縮した液体９は重力によって下方部に降下してタンク８内に戻り、再び前と同じサイクルを繰り返す。このような操作により、実験によればヒーター１３の入力量の約２０倍の熱量を蒸発器６から凝縮器７へ輸送できることが分かっている。一方ヒーター１３への入力を切ると、立ち上げ管１２内の液体９のくみ上げは停止され、蒸発器６から凝縮器７への熱輸送は停止され、外部への放熱作用は停止される。またヒーター１３への入力量を調節すると立ち上げ管１２内の沸騰気泡の発生量が変わり、この発生量によって液体９がくみ上げられる量も変わる。このためヒーター１３への入力量を変えて、蒸発器６から凝縮器７への熱輸送量を調節することもできる。
【０００９】
センサー１７を箱体１００内の適当な箇所に設けておいて、このセンサー１７の信号量を調節器１８に送り、この信号量に応じてヒーター１３への入力量を制御する。センサー１７としては温度センサー、または湿度センサーを用いる。また熱制御性熱伝達装置２００の蒸発器６には箱体１００内で発生する熱を多量に集めるためにフィン６−ａを設けるのがよい。一方凝縮器７を、日よけ板５−ｂに設ける場合にはフィン７−ａを設けなくともよいが、日よけ板５−ｂと壁１との間の間隙部１−ａに設ける場合には、その外面にフィン７−ａを設けるのがよい。これらいずれの場合も、間隙１−ａ部では煙突効果により放熱は良好となる。
【００１０】
図４は熱流開閉機構３００の他の実施例の構成図である。本発明においては液体９の沸騰気泡によるバブルポンプ作用を利用しているが、沸騰気泡による液体９のくみ上げ量は、ヒーター１３から立ち上げ管１２の頂部との間の距離Ｈとそのパイプの径に依存する。距離Ｈを余り高くすると、くみ上げ量はヒーター１３への入力量を多くした割には大きくならない。このためパイプ径が同じで、液体９のくみ上げ量を多くするには、Ｈを余り高くしないでパイプ１２の数を多くするのが得策である。この実施例ではタンク８から３本の立ち上げ管１２−ａ，１２−ｂ，１２−ｃを設け、それぞれの立ち上げ管１２−ａ，１２−ｂ，１２−ｃの根元部にヒーター１３−ａ，１３−ｂ，１３−ｃを設け、これら３本のパイプの出側を下方部の太い液戻り管１０に結んで一本にしたものである。このようにすると比較的多量の液体９をくみ上げることが可能となる。
【００１１】
図５は本発明の熱流制御性熱伝達装置２００を箱体１００に容易に設ける際の方法を示した構成図である。これは箱体１００の一部に穴１６を設け、外部から熱流制御性熱伝達装置２００の蒸発器６を穴１６を介して箱体１００の内部に挿入して、その後穴１６をめくら用の板１４によってふさぐようにしたものである。蒸気移動管１１，または液戻り管１０と壁１及び板１４との間には若干の隙間が生ずるが、この隙間は粘土やコーキング剤によってシールすればよい。
【００１２】
図６は、図５の板１４の構造を示したものであり、この板１４には２つのスリット１５が設けてある。このスリット１５は蒸気移動管１１，及び液戻り管１０を通すための穴である。またこの場合めくら用の板１４を２枚用意し、お互いに上下逆方向にして、蒸気移動管１１と液戻り管１０をスリット１５に通して、はさむと気密性が更によくなる。
【００１３】
また、この方法とは異なるものとして蒸気移動管１１と液戻り管１０に気密性コネクタを設けておいて、壁１に２個小さな穴のみ設けておき、この２個の穴に蒸気移動管１１と液戻り管１０の一方を挿入後、前記気密性コネクタに他方の蒸気移動管１１と液戻り管１０を結んでもよいものである。また図１，図２の実施例において箱体１００内の上部に露落下防止機構２０を設けてもよい。この露落下防止機構２０は板，あるいは多孔質体（布，毛細ファイバ，不織布など）によってできていて、上部から万一、露が落下してもここで受けて、下方部の熱源に到達しないようにするものである。
【００１４】
図７は本発明の他の実施例の構成図である。これは凝縮器７に連なる液戻り管１０を直接下方部の蒸発器６に接続し、熱流開閉機構３００を除去したものである。その代わりとして調節器１８からの操作量をファン４に連結されているモートル４−ａに送って、ファン４をＯＮ−ＯＦＦして蒸発器６に箱体１００内の熱を与えたり、切ったりするものである。このようにしても箱体１００内の過度な温度の上昇、あるいは過度な温度の低下を防止することが可能である。
【００１５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、熱流制御性熱伝達装置による熱流の制御及びＯＮ−ＯＦＦによって箱体内の温度と湿度の制御が可能となり、箱体内の過度な温度上昇の防止、あるいは過度な温度低下の防止及びこれに伴う結露の防止が可能となり実用に供して便利となった。また、箱体外部への騒音が低減された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の縦断面図
【図２】本発明の一実施例の横断面図
【図３】本発明の放熱装置に用いる熱流制御性熱伝達装置の構成図
【図４】本発明の熱流制御性熱伝達装置の熱流開閉機構の他の実施例の構成図
【図５】本発明の熱流制御性熱伝達装置を箱体に設ける方法について示した説明図
【図６】図５に用いるめくら用の板の構成図
【図７】本発明の他の実施例の構成図
【符号の説明】
１…壁
１−ａ…間隙部
２…熱源
３…枠
４…ファン
４−ａ…モートル
５，５−ａ，５−ｂ，５−ｃ，５−ｄ…日よけ板
６…蒸発器
７…凝縮器
６−ａ，７−ａ…フィン
８…タンク
９…液体
１０…液戻り管
１１…蒸気移動管
１２…立ち上げ管
１３…ヒーター
１４…板
１５…スリット
１６…穴
１７…センサー
１８…調節器
２０…露落下防止機構
１００…箱体
２００…熱流制御性熱伝達装置
３００…熱流開閉機構
【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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