(57)【要約】【課題】熱交換器の熱交換効率を向上する。【解決手段】コントローラ２の内気と外気との間で熱交換を行う熱交換器３であって、ヒートシンク２０を有し、ヒートシンク２０は、対向して配置された一対の板部材２４，２５と、一対の板部材２４，２５の間の空間を、板部材２４，２５の面方向に並列に配置された複数の風洞３０に仕切る複数のフィン２９とを備え、複数の風洞３０の少なくとも一部に内気と外気とが交互に流れるように構成されている。【選択図】図５
2016217635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
ヒートシンクを有し、
前記ヒートシンクは、
対向して配置された一対の板部材と、
前記一対の板部材の間の空間を、前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備え、
前記複数の風洞の少なくとも一部に前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に流れるように構成されている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、
前記一対の板部材の少なくとも一方に、前記風洞に連通した第１開口が前記複数の風洞に対して一つ置きに形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、
前記一対の板部材の両方に、前記第１開口が前記複数の風洞に対して一つ置きに形成されており、
一方の前記板部材に形成された複数の前記第１開口と、他方の前記板部材に形成された複数の前記第１開口とは、前記風洞の並列方向に前記風洞の１つ分だけずれて配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記複数の風洞の両端部をそれぞれ閉塞する複数の第１閉塞部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記複数の風洞の両端部をそれぞれ閉塞する複数の第２閉塞部材をさらに有し、
前記ヒートシンクは、
前記一対の板部材の一方に、前記第１開口が前記複数の風洞に対して一つ置きに形成されており、
前記第２閉塞部材は、
前記風洞に連通した第２開口が前記複数の風洞に対して一つ置きに形成されており、前記板部材に形成された複数の前記第１開口と、前記第２閉塞部材に形成された複数の前記第２開口とは、前記風洞の並列方向に前記風洞の１つ分だけずれて配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１開口は、
前記板部材に、前記風洞の延設方向における一方側と他方側とに分離して形成されている
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記ヒートシンクを収容するケースをさらに有し、
前記第１開口は、
前記板部材に、前記風洞の延設方向に沿って一続きの形状に形成されており、
前記ケースは、
前記一対の板部材の少なくとも一方に対し、複数の前記第１開口の中間部を閉塞する閉塞部を有する
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記第１の流体を前記風洞に送風するように構成された第１ファンと、
前記第２の流体を前記風洞に前記第１の流体と対向する向きに送風するように構成された第２ファンと、をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
通電時に発熱する部品を備えたコントローラと、
前記コントローラの第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱交換器と、
を有することを特徴とする熱交換器付きコントローラ。
【請求項１０】
対向して配置された一対の板部材と、前記一対の板部材の間の空間を前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備えたヒートシンクを有し、第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器の製造方法であって、
前記一対の板部材の一方に、前記風洞に連通した第１開口を前記複数の風洞に対して一つ置きに形成することと、
前記一対の板部材の他方に、前記一方の板部材に形成された複数の前記第１開口とは前記風洞の並列方向に前記風洞の１つ分だけずれて配置されるように、前記第１開口を前記複数の風洞に対して一つ置きに形成することと、
前記複数の風洞の両端部を閉塞することと、
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
対向して配置された一対の板部材と、前記一対の板部材の間の空間を前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備えたヒートシンクを有し、第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器の製造方法であって、
前記一対の板部材の一方に、前記風洞に連通した第１開口を前記複数の風洞に対して一つ置きに形成することと、
前記複数の風洞の両端部を、前記一方の板部材に形成された複数の前記第１開口とは前記風洞の並列方向に前記風洞の１つ分だけずれて配置された複数の第２開口を残して閉塞することと、
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行うヒートシンクであって、
対向して配置された一対の板部材と、
前記一対の板部材の間の空間を、前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備え、
前記複数の風洞の少なくとも一部に前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に流れるように構成されている
ことを特徴とするヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、熱交換器、熱交換器付きコントローラ、熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱交換器が記載されている。この熱交換器は、内気を内気吸入用ファンを利用して内気吸入口から吸入し、内気通路を通過させて内気排出口から排出すると共に、外気を外気吸入用ファンを利用して外気吸入口から吸入し、外気通路を通過させながら内気通路と外気通路との隔壁を介して内外気を熱交換させ、外気排出口から排出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−９９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術の熱交換器では、内気と外気が隔壁を介して熱交換されるが、隔壁は筐体の一部を構成するため厚みが大きくなる場合があり、熱抵抗が大きくなり易い。また、伝熱は主として隔壁を介して行われるので、伝熱面積が隔壁の大きさによる制約を受け易い。このため、熱交換効率の更なる向上を図る上では、装置構成の更なる最適化が要望されていた。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、熱交換効率を向上可能な熱交換器、熱交換器付きコントローラ、熱交換器の製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、ヒートシンクを有し、前記ヒートシンクは、対向して配置された一対の板部材と、前記一対の板部材の間の空間を、前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備え、前記複数の風洞に前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に流れるように構成されている熱交換器が適用される。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、通電時に発熱する部品を備えたコントローラと、前記コントローラの内気と外気との間で熱交換を行う上記熱交換器と、を有する熱交換器付きコントローラが適用される。
【０００８】
また、本発明のさらに別の観点によれば、対向して配置された一対の板部材と、前記一対の板部材の間の空間を前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備えたヒートシンクを有し、第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器の製造方法であって、前記一対の板部材の一方に、前記風洞に連通した第１開口を前記複数の風洞に対して一つ置きに形成することと、前記一対の板部材の他方に、前記一方の板部材に形成された複数の前記第１開口とは前記風洞の並列方向に前記風洞の１つ分だけずれて配置されるように、前記第１開口を前記複数の風洞に対して一つ置きに形成することと、前記複数の風洞の両端部を閉塞することと、を有する熱交換器の製造方法が適用される。
【０００９】
また、本発明のさらに別の観点によれば、対向して配置された一対の板部材と、前記一対の板部材の間の空間を前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備えたヒートシンクを有し、第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器の製造方法であって、前記一対の板部材の一方に、前記風洞に連通した第１開口を前記複数の風洞に対して一つ置きに形成することと、前記複数の風洞の両端部を、前記一方の板部材に形成された複数の前記第１開口とは前記風洞の並列方向に前記風洞の１つ分だけずれて配置された複数の第２開口を残して閉塞することと、を有する熱交換器の製造方法が適用される。
【００１０】
また、本発明のさらに別の観点によれば、であって、対向して配置された一対の板部材と、前記一対の板部材の間の空間を、前記板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンと、を備え、前記複数の風洞に前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に流れるように構成されているヒートシンクが適用される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱交換器の熱交換効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る熱交換器を備えた熱交換器付きコントローラの全体の概略構成の一例を表す模式図である。
【図２】熱交換器の構成の一例を表す分解斜視図である。
【図３】熱交換器の構成の一例を表す後方側から見た斜視図である。
【図４】熱交換器の構成の一例を表す前方側から見た斜視図である。
【図５】ヒートシンクの後面図、ヒートシンクのＶＢ−ＶＢ断面による断面図、及びヒートシンクの前面図である。
【図６】ヒートシンクを右斜め前方から見た斜視図である。
【図７】一方の板部材にのみスリットを形成する変形例の熱交換器の構成の一例を表す分解斜視図である。
【図８】ヒートシンクの後面図、パッキンの平面図、ヒートシンクのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ断面による断面図、及びヒートシンクの前面図である。
【図９】ヒートシンクのスリットを一続きの形状とする変形例の熱交換器の構成の一例を表す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、熱交換器等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用する場合があるが、それらの方向は各図中に示す方向を指す。但し、それらの方向は熱交換器等の各構成の位置関係を限定するものではない。
【００１４】
＜１．熱交換器付きコントローラの全体概略構成＞
図１を用いて、本実施形態に係る熱交換器を備えた熱交換器付きコントローラの全体概略構成の一例について説明する。
【００１５】
図１に示すように、熱交換器付きコントローラ１は、図示しない通電時に発熱する部品を備えたコントローラ２と、暖気としてのコントローラ２の内気（第１流体の一例に相当）と上記暖気より温度が低い冷気としてのコントローラ２の外気（すなわち大気。第２流体の一例に相当）との間で熱交換を行う熱交換器３を有する。熱交換器３は、コントローラ２の筐体２ａの一側面、例えば後側面２ａ１に取り付けられている。
【００１６】
上記コントローラ２は、例えば産業用ロボットを制御するコントローラ等である。このようなコントローラは、ロボットが稼動する工場内において例えば塵埃やオイルミスト等が浮遊する雰囲気内で使用される場合が多いので、密閉筐体とされる場合がある。一方、コントローラ２内には通電時に発熱する部品が収容されるので、密閉筐体の内気を冷却するのが好ましい。そこで、熱交換器３を備えた熱交換器付きコントローラ１が使用される。
【００１７】
上記の通電時に発熱する部品には、例えばコントローラ２がインバータ装置等の電力変換部を備える装置である場合には、パワーモジュールやコンデンサ等が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、内気と熱交換を行う第２流体は外気に限定されるものではなく、外気を積極的に冷却した冷気を用いてもよい。
【００１８】
熱交換器３は、例えば直方体形状のヒートシンク２０と、ヒートシンク２０のコントローラ２側に設けられた内気ファン４（第１ファンの一例に相当）と、ヒートシンク２０のコントローラ２とは反対側に設けられた外気ファン６（第２ファンの一例に相当）とを有する。内気ファン４は、コントローラ２の内気をヒートシンク２０の風洞（後述）に送風する。外気ファン６は、コントローラ２の外気をヒートシンク２０の風洞（後述）に内気と対向する向きに送風する。図１に示す例では、内気ファン４はヒートシンク２０の左右方向一方側（例えば右方側）に配置され、外気ファン６は、ヒートシンク２０の左右方向他方側（例えば左方側）に配置される。本実施形態ではファン４，６を共に排気口側に設置して排気ファンとして使用するが、吸気口側に設置して吸気ファンとして使用してもよい。また、内気と外気の送風方向は必ずしも対向する向きである必要はなく、同じ向きとしてもよい。ヒートシンク２０の詳細構造については後述する。
【００１９】
＜２．熱交換器の構成＞
次に、図２〜図４を用いて熱交換器の構成の一例について説明する。図２に示すように、熱交換器３は、上記ヒートシンク２０を収容する筐体１０（ケースの一例に相当）と、ヒートシンク２０の左右方向両端の開口部２１（図２に右側の開口部２１のみ図示）に取り付けられ、ヒートシンク２０に設けられた複数の風洞３０の左右両端を塞ぐ２つのパッキン２２（第１閉塞部材の一例に相当）と、筐体１０の右壁部１０ｃに被せる筐体カバー８と、上記内気ファン４及び上記外気ファン６と、外気ファン６を覆うファンカバー７とを備える。
【００２０】
筐体カバー８は、例えば後端部に左方に向けて垂直に折り曲げられた折り曲げ片８ａを有している。ヒートシンク２０は、対向して配置された左右一対の板部材２４，２５を備え、前側の板部材２４が、コントローラ２の熱交換器３を取り付けた筐体２ａの後側面２ａ１側に位置する。図２及び後述の図５（ａ）に示すように、後側の板部材２５の左側及び右側の各々には、左右方向に沿って形成された複数のスリット２７（第１開口の一例に相当）が上下方向に並列に配置されている。また、図４及び後述の図５（ｃ）に示すように、左側の板部材２４の左側及び右側の各々には、左右方向に沿って形成された複数のスリット２６（第１開口の一例に相当）が上下方向に並列に配置されている。なお図４では、右側のスリット２６は内気ファンユニット４Ａにより隠れている。スリット２６，２７は、ヒートシンク２０に設けられた風洞３０に連通している。
【００２１】
筐体１０は、例えば略直方体形状の箱体であり、右壁部１０ｃにはヒートシンク２０が挿入される略矩形状の開口部１２がこの例では後側寄りに設けられている。筐体１０の下方の底部には左右方向に延びる支持板１１ａが設けられ、支持板１１ａの前側には筐体１０内に設置されたヒートシンク２０の前後方向の位置を規定する上方に突出した保持板１１ｂが設けられている。筐体１０の後壁部１０ａには、中間部の分離部１５で左右に区画された例えば略矩形状の外気吸入用開口部１３及び外気排気用開口部１４が設けられている。
【００２２】
ヒートシンク２０は、左右両端の開口部２１にそれぞれパッキン２２が取り付けられた状態で、開口部１２から筐体１０内に挿入され、支持板１１ａ上を後方に向けて摺動して所定位置まで押し込まれる。その後、前側のパッキン２２の上から筐体カバー８が被せられ、右壁部１０ｃのねじ穴４１ａに締結されるねじ４１により右壁部１０ｃに固定される。このとき、筐体カバー８の折り曲げ片８ａが、筐体１０の後壁部１０ａの長穴４２ａを介してヒートシンク２０の板部材２５のねじ穴５２に締結されるねじ４２により、後壁部１０ａとともに板部材２５に固定される。外気排気用開口部１４の周囲は、後壁部１０ａの長穴４３ａを介して板部材２５のねじ穴５３に締結されるねじ４３により、板部材２５に固定される。これにより、ヒートシンク２０が筐体１０内に位置決めされた状態で設置される。
【００２３】
パッキン２２は、例えば金属や樹脂、ゴム材料等で構成された板部材である。パッキン２２は、ヒートシンク２０の風洞３０の左右両端を閉塞可能な部材であればよく、その形状、大きさ、材質等は特に限定されるものではない。
【００２４】
図３に示すように、筐体１０内に設置されたヒートシンク２０は、板部材２５の右側のスリット２７が外気吸入用開口部１３内に位置し、左側のスリット２７が外気排気用開口部１４内に位置するように、位置決めされる。板部材２５の左側のスリット２７は、外気ファンユニット６Ａによって覆われる。
【００２５】
筐体１０の後壁部１０ａの左側には、外気排気用開口部１４の周囲に外気ファン装着フレーム１６が取り付けられている。外気ファン装着フレーム１６は、１つまたは複数、この例では３つの円形開口１６ａを備えている。３つの円形開口１６ａは、上下方向に配列されている。外気ファンユニット６Ａは、１つまたは複数、この例では３つの外気ファン６と、外気ファン装着フレーム１６と、外気ファン６と同数のファンカバー７とを備え、３つの外気ファン６は上下に配置されている。３つの外気ファン６は、図示しない複数のねじを、外気ファン装着フレーム１６の対応するねじ穴１６ｂに挿入して例えば図示しないナットと締結することにより、各ファンが円形開口１６ａに臨んだ状態で外気ファン装着フレーム１６に取り付けられる。各外気ファン６には、上記ファンカバー７がそれぞれ取り付けられる。ファンカバー７は、大小複数の同心に設けられた円環状線材を備え、対応する外気ファン６の排気口を覆う。
【００２６】
一方、図４に示すように、筐体１０の前壁部１０ｂは、筐体１０の前側面と略同じ大きさの開口部１７を有するように大きく開口されている。筐体１０内に設置されたヒートシンク２０は、筐体１０内に内気ファンユニット４Ａが収容されるようにその前後方向の厚さ分だけ後方に偏らせて配置される。ヒートシンク２０の前側の板部材２４は、開口部１７から後方に後退した状態に位置しており、板部材２４の左側及び右側のスリット２６は、それぞれ上記後退した位置で開口部１７に臨んでいる。右側のスリット２６は、内気ファンユニット４Ａによって覆われる。右側のスリット２６の周囲には、内気ファン装着フレーム１８が板部材２４のねじ穴５４（後述の図５（ｃ）参照）に締結されるねじ４４よって取り付けられる。
【００２７】
内気ファンユニット４Ａは、１つまたは複数、この例では３つの内気ファン４と、内気ファン装着フレーム１８とを備え、３つの内気ファン４は上下に配置されている。３つの内気ファン４は、図示しない複数のねじを、内気ファン装着フレーム１８の対応するねじ穴に挿入して例えば図示しないナットと締結する等により、内気ファン装着フレーム１８に取り付けられる。ヒートシンク２０の板部材２４に装着された内気ファンユニット４Ａは、筐体１０から出っ張らないように内部に収容され、３つの内気ファン４が右側のスリット２６に臨むように配置される。なお、筐体１０の左壁部１０ｄには例えばケーブル挿通用のグロメット１９が設けられている。
【００２８】
＜３．ヒートシンクの詳細構造＞
次に、図５（ａ）〜図５（ｃ）及び図６を用いて、ヒートシンク２０の詳細構造の一例について説明する。図５（ａ）は、ヒートシンク２０の後面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）及び図５（ｃ）のＶＢ−ＶＢ断面によるヒートシンク２０の左方から見た断面図、図５（ｃ）は、ヒートシンク２０の前面図である。図６は、ヒートシンク２０の板部材２４側を右方から見た斜視図である。
【００２９】
図５（ｂ）に示すように、ヒートシンク２０は、対向して配置された上記一対の板部材２４及び板部材２５と、これら板部材２４及び板部材２５の間に設けられた複数のフィン２９とを備える。複数のフィン２９は、板部材２４及び板部材２５の間の空間を、上下方向（板部材の面方向の一例に相当）に並列に配置された複数の上記風洞３０に仕切っている。風洞３０は内気及び外気が流れる流路であり、各風洞３０の左右方向から見た形状は例えば同一の面積を有する長方形状となっている。板部材２４及び板部材２５の上端間及び下端間は、それぞれ天板２８ａ及び底板２８ｂで連結される。
【００３０】
図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図６に示すように、板部材の２４の右側及び左側の各々に形成された複数のスリット２６は、複数の風洞３０に対して上下方向に一つ置きに形成され、風洞３０に一つ置きに連通する。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６に示すように、板部材２５の右側及び左側の各々に形成された複数のスリット２７は、複数の風洞３０に対して上下方向に一つ置きに形成され、風洞３０に一つ置きに連通する。また、これらスリット２６とスリット２７とは、風洞３０の並列方向（すなわち上下方向）に風洞３０の１つ分だけずれて配置されている。このようなヒートシンク２０の構造により、複数の風洞３０に内気と外気が交互に流れる構成が実現される。
【００３１】
なお、図５に示す例では、例えば製造上又は設計上の都合等により、複数の風洞３０のうち、上端の１つの風洞３０と下端の２つの風胴３０については使用されない構成となっているが、これに限定されるものではなく、それらの風洞３０についても内気と外気が交互に流れるように構成してもよい。
【００３２】
＜４．熱交換器の熱交換動作＞
上記熱交換器３による熱交換動作の一例について説明する。熱交換器３は、外気ファン６及び内気ファン４を作動して、コントローラ２の内気と熱交換器３の外気との熱交換を行う。
【００３３】
すなわち、外気ファン６の作動により、図５（ａ）に矢印で示すように、熱交換器３の外気が筐体１０の外気吸入用開口部１３を介してヒートシンク２０の板部材２５の右側のスリット２７からヒートシンク２０内に流入し、風洞３０内を右側から左側へ向けて送風される。また、内気ファン４の作動により、図５（ｃ）に矢印で示すように、コントローラ２の内気が筐体１０の開口部１７を介してヒートシンク２０の板部材２４の左側のスリット２６からヒートシンク２０内に流入し、風洞３０内を左側から右側へ向けて送風される。
【００３４】
これにより、図５（ｂ）に示すように、複数の風洞３０の一つ置きの風洞３０内を流れる内気と、複数の風洞３０の内気が流れる風洞３０と隣り合う一つ置きの風洞３０内を内気とは反対方向に流れる外気との間で、フィン２９を介して熱交換が行われる。すなわち、内気の熱がフィン２９を介して外気に伝熱される。熱交換によって冷却された内気は、板部材２４の右側のスリット２６からヒートシンク２０外に流出し、筐体１０の前壁部１０ｂの開口部１７からコントローラ２内に排出され、コントローラ２内が冷却される。一方、熱交換によって加熱された外気は、板部材２５の左側のスリット２７からヒートシンク２０外に流出し、筐体１０の後壁部１０ａの外気排気用開口部１４から熱交換器３の外部に排出される。
【００３５】
＜５．熱交換器の製造方法＞
上記構成であるヒートシンク２０は、一般に流通している汎用のヒートシンク（例えば２面又は４面取付タイプのヒートシンク）を利用して製造することが可能である。これらの汎用品のヒートシンクは、対向して配置された一対の板部材と、一対の板部材の間の空間を板部材の面方向に並列に配置された複数の風洞に仕切る複数のフィンとを備えている。
【００３６】
まず、上記汎用のヒートシンクの一対の板部材の一方、例えば板部材２４に、風洞３０に連通したスリット２６を複数の風洞３０に対して一つ置きに形成する。次に、一対の板部材の他方、例えば板部材２５に、板部材２４に形成された複数のスリット２６とは風洞３０の並列方向（上下方向）に風洞３０の１つ分だけずれて配置されるように、スリット２７を複数の風洞３０に対して一つ置きに形成する。これらのスリット２６，２７は、例えばフライス加工等により形成することが可能である。このようにして、本実施形態に係るヒートシンク２０が製造される。
【００３７】
その後、複数の風洞３０の両端部を例えばパッキン２２等の閉塞部材を用いて閉塞する。そして、ヒートシンク２０を筐体１０内に挿入して固定し、筐体カバー８や内気ファン４及び外気ファン６等が取り付けられることで、熱交換器３が製造される。
【００３８】
＜６．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の熱交換器３は、内気と外気との間で熱交換を行う熱交換器であり、ヒートシンク２０を有し、ヒートシンク２０は、対向して配置された一対の板部材２４，２５と、一対の板部材２４，２５の間の空間を、それら板部材２４，２５の面方向に並列に配置された複数の風洞３０に仕切る複数のフィン２９と、を備え、複数の風洞３０の少なくとも一部に内気と外気とが交互に流れるように構成されている。
【００３９】
上記構成により、内気が外気に上下方向の両側面から挟まれ、内気から外気への伝熱が複数のフィン２９を介して行われるので、板部材２４，２５等を介して伝熱が行われる場合に比べて、伝熱面積を大幅に増大できる。また、一般にヒートシンクのフィン２９は板部材２４，２５に比べて薄く形成されることから、内気と外気との隔壁がフィン２９となることにより隔壁を大幅に薄くできる。さらに、伝熱経路に２以上の部材の接触（例えば隔壁となる板部材２４，２５等に別体のヒートシンクを取り付ける等）がないので、接触熱抵抗も生じない。以上により、内気と外気との間の熱抵抗を低減できるので、熱交換効率を向上できる。
【００４０】
また、本実施形態では特に、ヒートシンク２０は、一対の板部材２４，２５の少なくとも一方（本実施形態では両方）に、風洞３０に連通したスリット２６，２７が複数の風洞３０に対して一つ置きに形成されている。これにより、次の効果を奏する。
【００４１】
すなわち、スリット２６，２７により、ヒートシンク２０に対して風洞３０の延設方向（左右方向）とは別の方向（板部材２４，２５の配置された方向。すなわち前後方向）から空気を流出入させることが可能となるので、ファン等の配置の自由度が高まる。したがって、熱交換器３の設計の自由度を向上できる。
【００４２】
また、本実施形態では特に、ヒートシンク２０は、一対の板部材２４，２５の両方に、スリット２６，２７が複数の風洞３０に対して一つ置きに形成されており、一方の板部材２４に形成された複数のスリット２６と、他方の板部材２５に形成された複数のスリット２７は、風洞３０の並列方向（上下方向）に風洞３０の１つ分だけずれて配置されている。これにより、次の効果を奏する。
【００４３】
すなわち、一対の板部材２４，２５の両方にスリット２６，２７を形成することにより、ヒートシンク２０に対して前後方向両側から内気及び外気をそれぞれ流出入させることができる。これにより、内気ファン４及び外気ファン６をヒートシンク２０の前後方向に配置することができるので、熱交換器３の風洞３０の延設方向における寸法（すなわち左右方向寸法）を小型化することができる。
【００４４】
また、一方の板部材２４のスリット２６と他方の板部材２５のスリット２７とを風洞３０の並列方向に１つ分だけずらして形成することで、複数の風洞３０に内気と外気とが交互に流れる構成を実現できる。
【００４５】
また、本実施形態では特に、熱交換器３が、複数の風洞３０の左右両端の開口部２１を閉塞する２つのパッキン２２を有する。これにより、ヒートシンク２０にスリット２６，２７以外から空気が流出入するのを防止できるので、スリット２６を介した内気及びスリット２７を介した外気の風量を確保でき、熱交換効率の向上効果を高めることができる。また、内気の流路と外気の流路とを遮断できるので、熱交換器３が取り付けられるコントローラ２の密閉度を確保できる。
【００４６】
スリット２６及びスリット２７は、それぞれ板部材２４及び板部材２５に、風洞３０の延設方向（左右方向）における一方側と他方側とに分離して形成されている。これにより、次の効果を奏する。
【００４７】
すなわち、スリット２６、スリット２７をそれぞれ風洞３０の延設方向に分離して形成することにより、ヒートシンク２０に対する吸気口と排気口とを分離することができ、熱交換せずに吸気口から排気口に流れる空気を低減できる。したがって、熱交換効率を向上できる。また、分離されたスリット２６同士の間隔、スリット２７同士の間隔を調整することで、ヒートシンク２０内の空気の流れを調整することも可能となる。
【００４８】
また、本実施形態では特に、熱交換器３が、内気を風洞３０に送風するように構成された内気ファン４と、外気を風洞３０に内気と対向する向きに送風するように構成された外気ファン６とを有する。これにより、複数の風洞３０において、内気と外気の送風方向を対向する方向としつつ、内気と外気を交互に流すことができるので、熱交換効率をさらに向上できる。
【００４９】
また、本実施形態では特に、熱交換器付きコントローラ１は、通電時に発熱する部品を備えたコントローラ２と、コントローラ２の内気と外気との間で熱交換を行う上記熱交換器３と、を有する。これにより、コントローラ２の密閉度を確保しつつ、上述のようにして熱交換効率を向上させた熱交換器付きコントローラ１を実現できる。
【００５０】
また、前述したように、本実施形態に係るヒートシンク２０は、一般に流通しているヒートシンク（例えば両面又は４面取付タイプのヒートシンク）を利用して、例えばフライス加工によりスリット２６，２７を形成する等により製造することが可能である。したがって、特殊な部品や特殊な加工方法を使用しないので、コストの増加を抑えることができる。また、入手性の高い汎用のヒートシンクを使用するので、例えば出荷数の少ない製品に対しても適用し易いというメリットがある。
【００５１】
＜７．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
【００５２】
（７−１．一方の板部材にのみスリットを形成する場合）
上記実施形態では、ヒートシンク２０の一対の板部材２４，２５の両方にそれぞれスリット２６及びスリット２７を設けたが、一方の板部材にのみスリットを形成し、前後２つのパッキンをスリット付きのパッキンとしてもよい。
【００５３】
本変形例の熱交換器の構成の一例を図７及び図８（ａ）〜図８（ｄ）に示す。図７は、本変形例に係る熱交換器３Ａの分解斜視図、図８（ａ）は、本変形例に係るヒートシンク２０Ａの後面図、図８（ｂ）は、ヒートシンク２０Ａの左側に設けたパッキン２２Ａの平面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）及び図８（ｄ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ断面によるヒートシンク２０Ａの左方から見た断面図、図８（ｄ）は、ヒートシンク２０Ａの前面図である。
【００５４】
図７、及び、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、本変形例では、ヒートシンク２０Ａは、一対の板部材２４，２５の一方、この例では前側の板部材２４に、スリット２６が複数の風洞３０に対して一つ置きに形成されている。一方、後側の板部材２５にはスリットが形成されていない。複数の風洞３０の左右両端を閉塞する２つのパッキン２２Ａ（第２閉塞部材の一例に相当）は、風洞３０に連通した開口６２（第２開口の一例に相当）が複数の風洞３０に対して一つ置きに形成されている。板部材２４に形成された複数のスリット２６と、パッキン２２Ａに形成された複数の開口６２とは、風洞３０の並列方向（上下方向）に風洞３０の１つ分だけずれて配置されている。
【００５５】
一方、筐体カバー８Ａには、例えばパッキン２２Ａより若干小さい大きさの開口６４が形成されている。ねじ４１及びねじ４２で筐体１０の右壁部１０ｃ及び板部材２５に取り付けられた筐体カバー８Ａは、開口６４が右側のパッキン２２Ａに臨むように固定される。また、筐体１０の左側には外気ファンユニット６０Ａが配置される。外気ファンユニット６０Ａは、１つまたは複数、この例では上下方向に配置された３つの外気ファン６０と、筐体１０の左側に取り付けられた図示しない外気ファン装着フレームとを備える。この例では、外気ファン６０は排気口側（筐体１０の左側）に設置された排気ファンであるが、吸気口側（筐体１０の右側）に設置された吸気ファンとしてもよい。また、筐体１０の左壁部１０ｄ（上記図４参照）には、筐体カバー８Ａの開口６４と同様な形状、大きさの開口が形成される。本変形例の熱交換器３Ａの上記以外の構成については、前述の実施形態と同様である。
【００５６】
次に、上記構成である熱交換器３Ａによる熱交換動作の一例について説明する。外気ファン６０の作動により、図８（ａ）に矢印で示すように、熱交換器３Ａの外気が筐体カバー８の開口６４、右側のパッキン２２Ａの開口６２を介してヒートシンク２０Ａ内に流入し、風洞３０内を右側から左側へ向けて送風される。また、内気ファン４の作動により、図８（ｄ）に矢印で示すように、コントローラ２の内気が筐体１０の開口部１７を介してヒートシンク２０Ａの板部材２４の左側のスリット２６からヒートシンク２０Ａ内に流入し、風洞３０内を左側から右側に向けて送風される。
【００５７】
これにより、図８（ｃ）に示すように、複数の風洞３０の一つ置きの風洞３０内を流れる内気と、複数の風洞３０の内気が流れる風洞３０と隣り合う一つ置きの風洞３０内を内気とは反対方向に流れる外気との間で、フィン２９を介して熱交換が行われる。熱交換によって冷却された内気は、板部材２４の右側のスリット２６からヒートシンク２０Ａ外に流出し、筐体１０の前壁部１０ｂの開口部１７（上記図４参照）からコントローラ２内に排出され、コントローラ２内が冷却される。一方、熱交換によって加熱された外気は、ヒートシンク２０Ａの左側の開口部２１からヒートシンク２０Ａ外に流出し、左側のパッキン２２Ａの開口６２及び筐体１０の左壁部１０ｄの図示しない開口を介して熱交換器３Ａの外部に排出される。
【００５８】
パッキン２２Ａは例えば金属板であり、開口６２は例えば打ち抜き加工等により形成することができる。但し、パッキン２２Ａは、ヒートシンク２０Ａの一部の風洞３０の左右両端を閉塞可能な部材であればよく、その形状、大きさ、材質等は特に限定されるものではない。
【００５９】
なお、図８に示す例では、例えば製造上又は設計上の都合等により、複数の風洞３０のうち、下端の３つの風胴３０については外気が同じ向きに流れる構成となっているが、これに限定されるものではなく、それらの風洞３０についても内気と外気が交互に流れるように構成してもよい。
【００６０】
上記構成であるヒートシンク２０Ａも、前述のヒートシンク２０と同様に、一般に流通している汎用のヒートシンク（例えば２面又は４面取付タイプのヒートシンク）を利用して製造することが可能である。
【００６１】
すなわち、まず、上記汎用のヒートシンクの一対の板部材の一方、この例では板部材２４に、風洞３０に連通したスリット２６を複数の風洞に対して一つ置きに形成する。このスリット２６は、例えばフライス加工等により形成することが可能である。次に、複数の風洞３０の両端部を、上記板部材２４に形成された複数のスリット２６とは風洞３０の並列方向（上下方向）に風洞３０の１つ分だけずれて配置された複数の開口６２を残して閉塞する。この閉塞は、ヒートシンク２０Ａの左右両端に２つのパッキン２２Ａをそれぞれ取り付けることにより行われる。このようにして、本変形例に係るヒートシンク２０Ａが製造される。
【００６２】
その後、ヒートシンク２０Ａを筐体１０内に挿入して固定し、筐体カバー８Ａや内気ファン４及び外気ファン６０等が取り付けられることで、熱交換器３Ａが製造される。
【００６３】
本変形例では、上記構成により、内気及び外気の一方、例えば外気については、ヒートシンク２０Ａに対して風洞３０の延設方向に送風させ、他方、例えば内気についてはヒートシンク２０Ａに対して側方（前方）から流出入させることができる。これにより、内気及び外気の両方について側方（前後方向）から流出入させる場合に比べて、一方については流路の曲がりを少なくして流路抵抗を低減できるので、熱交換効率を向上できる。また、一対の板部材２４，２５のうち一方、本変形例では板部材２４のみにスリットを形成すればよいので、両方の板部材２４，２５にスリットを形成する場合に比べて、加工が少なくなる分製造工程を削減でき、コストを低減できる。
【００６４】
また、本変形例に係る熱交換器３Ａの製造方法によれば、上述のように、開口６２を形成したパッキン２２Ａをヒートシンク２０Ａの左右両側に設置することにより、複数の風洞３０の両端部を開口６２を残して閉塞することができる。これにより、板部材２５のフライス加工が不要となり、且つ、上述のようにパッキン２２Ａにはフライス加工よりもコスト的に有利な例えば打ち抜き加工等により開口６２を形成することが可能であることから、例えば両方の板部材２４，２５にスリットを形成する場合に比べてコストを低減できる。
【００６５】
（７−２．ヒートシンクのスリットを一続きの形状とする場合）
上記実施形態では、ヒートシンク２０の板部材２４，２５に対してスリット２６，２７をそれぞれ左右方向に分離した形状で形成したが、スリットを一続きの形状としてもよい。本変形例の熱交換器の構成の一例を図９に示す。
【００６６】
図９に示すように、本変形例の熱交換器３Ｂでは、ヒートシンク２０Ｂの板部材２５に、風洞３０の延設方向（左右方向）に沿って一続きの形状である複数の非分離スリット３２（第１開口の一例に相当）が形成されている。各非分離スリット３２は風洞３０に連通しており、複数の風洞３０に対して一つ置きに形成されている。なお、図示は省略するが、ヒートシンク２０Ｂの前側の板部材２４には、前述のヒートシンク２０と同様に、左右方向に分離された複数のスリット２６が形成されている（図４及び図５参照）。板部材２５に形成された複数の非分離スリット３２と、板部材２４に形成された複数のスリット２６とは、風洞３０の並列方向（上下方向）に風洞３０の１つ分だけずれて配置されている。
【００６７】
非分離スリット３２は、筐体１０の後壁部１０ａの分離部１５（閉塞部の一例に相当）
によって、中間部が閉塞されている。なお、筐体１０の前壁部１０ｂの中間部に開口部１７を左右に区画する上記分離部１５と同様の形状の分離部を設ける場合には、板部材２４のスリット２６についても風洞３０の延設方向に一続きの形状である非分離スリットとしてもよい。
【００６８】
本変形例によれば、非分離スリット３２を風洞３０の延設方向に沿って一続きの形状に形成することにより、スリットを分離して形成する場合に比べて加工時間を短縮でき、コストも低減できる。
【００６９】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
【００７０】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
【００７１】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１            熱交換器付きコントローラ
２            コントローラ
３            熱交換器
３Ａ          熱交換器
３Ｂ          熱交換器
４            内気ファン（第１ファンの一例）
６            外気ファン（第２ファンの一例）
１５          分離部（閉塞部の一例）
２０          ヒートシンク
２０Ａ        ヒートシンク
２２          パッキン（第１閉塞部材の一例）
２２Ａ        パッキン（第２閉塞部材の一例）
２４          板部材
２５          板部材
２６          スリット（第１開口の一例）
２７          スリット（第１開口の一例）
２９          フィン
３０          風洞
３２          非分離スリット（第１開口の一例）
６２          開口（第２開口の一例）
【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】
2016217635.tif 000009
【図８】
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【図９】
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