JP2001358488A - 設備用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱効率を高めて冷却性能の向上を図るこ
と。 【解決手段】 設備用冷却装置は、携帯電話等の基地局
１に使用される無線装置２を冷却するもので、無線装置
２に組み込まれた電子部品４の熱を吸収する吸熱盤１１
と、この吸熱盤１１に吸収された熱を沸騰冷却装置の室
内器５へ輸送するヒートパイプ１２とで構成される伝熱
手段を具備している。ヒートパイプ１２は、一端側が吸
熱盤１１の内部に埋め込まれ、他端側が室内器５の受熱
板５ｄに開口する丸孔に挿通されて、受熱板５ｄと接触
している。但し、ヒートパイプ１２と受熱板５ｄは、両
者が分離可能に組付けられている。これにより、電子部
品４から発生する熱を空気に伝搬することなく、電子部
品４から直接吸熱盤１１に伝達され、更に吸熱盤１１か
らヒートパイプ１２を介して室内器５に伝達されるた
め、電子部品４の発熱が室内器５へ伝達されるまでの伝
熱効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉空間を形成す
る筐体の内部に収容された発熱機器を冷却するための設
備用冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、携帯電話基地局やデジタル放送
基地局等では、発熱量の多い無線装置や制御装置等を具
備しているが、これらの装置は水分や埃等を嫌うため、
密閉化された基地局の内部に収容されている。この様な
基地局内部の冷却には、店舗用等で使用されているセパ
レートタイプの業務用エアコンが用いられているが、近
年、携帯電話の普及等により無線装置の出力が年々増大
し、それに伴って発熱量も増大しているため、通常の業
務用エアコンのみでは充分な冷却が困難となっている。
そこで、図８に示すように、基地局１００の内部と基地
局１００の外部とで空気同士を熱交換する熱交換装置１
１０（沸騰冷却装置）を業務用エアコン１２０と併用し
て基地局１００の内部に設置された無線装置１３０を冷
却する方法が提案されている（例えば特開平１１−８３
３５４号公報、特開平１１−１３５９７２号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の熱交
換装置１１０を業務用エアコン１２０と併用した冷却方
法では、無線装置１３０に組み込まれている電子部品１
４０からの発熱を一度空気に伝搬するため、熱の伝導率
が悪くなる。このため、例えば基地局１００の内部をエ
アコンで２５℃にコントロールしておくと、熱交換装置
１１０によって排熱される空気の温度はせいぜい３５〜
４０℃程度であり、冬季外気温が１０℃以下であれば、
熱交換装置１１０によって２．５ｋＷ以上の放熱が可能
であるが、夏季外気温が３５℃以上になると、熱交換装
置１１０では放熱できないという問題があった。本発明
は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、
伝熱効率を高めることで、冷却性能の向上を図った設備
用冷却装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）密閉
空間を形成する筐体の内部に収容された発熱機器を冷却
する設備用冷却装置であって、筐体の内部に設置される
室内器と筐体の外部に設置される室外器とを具備し、室
内器と室外器とを冷媒が循環できる循環通路を構成し、
室内器で受熱して沸騰した冷媒が室外器で放熱して凝縮
する沸騰冷却装置と、発熱機器の内部に組み込まれる発
熱体と室内器とを熱的に接続して、発熱体の熱を室内器
へ伝達する伝熱手段とを備えている。

【０００５】この構成によれば、伝熱手段により発熱体
から受けた熱を空気に伝搬することなく室内器に伝達で
きるので、上述した従来装置と比較して伝熱効率が向上
するため、発熱体から室内器に伝達される温度を高くで
きる。その結果、外気温度の高い夏季でも室内器と室外
器との温度差を充分に取ることができ、両者間での熱交
換が可能となる。

【０００６】（請求項２の手段）請求項１に記載した設
備用冷却装置において、伝熱手段は、前記発熱体の熱を
室内器へ輸送するヒートパイプを有し、このヒートパイ
プと室内器とが分離可能に組付けられている。この場
合、設備用冷却装置を設置する際に、ヒートパイプを予
め室内器に組付けておく必要がなく、筐体が設置される
現場での組付け作業が可能となる。また、ヒートパイプ
と室内器とを分離できるので、メンテナンス性が向上す
る。

【０００７】（請求項３の手段）請求項１に記載した設
備用冷却装置において、伝熱手段は、発熱体と接触して
発熱体の熱を吸収する吸熱盤と、この吸熱盤に吸収され
た熱を室内器へ輸送するヒートパイプとで構成され、こ
のヒートパイプが室内器または吸熱盤に対し分離可能に
組付けられている。この場合、設備用冷却装置を設置す
る際に、ヒートパイプを予め室内器または吸熱盤に組付
けておく必要がなく、筐体が設置される現場での組付け
作業が可能となる。また、ヒートパイプと室内器または
吸熱盤とを分離できるので、メンテナンス性が向上す
る。

【０００８】（請求項４の手段）密閉空間を形成する筐
体の内部に収容された発熱機器を冷却する設備用冷却装
置であって、筐体の外部に設置される放熱器と、発熱機
器の内部に組み込まれる発熱体と放熱器とを熱的に接続
して、発熱体の熱を放熱器へ伝達する伝熱手段とを備え
ている。この構成によれば、伝熱手段により発熱体から
受けた熱を空気に伝搬することなく放熱器に伝達できる
ので、上述した従来装置と比較して伝熱効率が向上する
ため、発熱体から放熱器に伝達される温度を高くでき
る。その結果、外気温度の高い夏季でも放熱器と外気温
度との温度差を充分に取ることができ、外気への放熱が
可能となる。

【０００９】（請求項５の手段）請求項４に記載した設
備用冷却装置において、伝熱手段は、発熱体の熱を放熱
器へ輸送するヒートパイプを有し、このヒートパイプと
放熱器とが分離可能に組付けられている。この場合、設
備用冷却装置を設置する際に、ヒートパイプを予め放熱
器に組付けておく必要がなく、筐体が設置される現場で
の組付け作業が可能となる。また、ヒートパイプと放熱
器とを分離できるので、メンテナンス性が向上する。

【００１０】（請求項６の手段）請求項４に記載した設
備用冷却装置において、伝熱手段は、発熱体と接触して
発熱体の熱を吸収する吸熱盤と、この吸熱盤に吸収され
た熱を放熱器へ輸送するヒートパイプとで構成され、こ
のヒートパイプが放熱器または吸熱盤に対し分離可能に
組付けられている。この場合、設備用冷却装置を設置す
る際に、ヒートパイプを予め放熱器または吸熱盤に組付
けておく必要がなく、筐体が設置される現場での組付け
作業が可能となる。また、ヒートパイプと放熱器または
吸熱盤とを分離できるので、メンテナンス性が向上す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）図１は設備用冷却装置の使用形態を示す
模式図である。本実施例の設備用冷却装置は、例えば携
帯電話等の基地局１に使用される無線装置２（本発明の
発熱機器）を冷却するもので、図１に示すように、エア
コン３と熱交換装置（下述する）とで構成される。な
お、基地局１は、無線装置２に使用される電子部品４
（本発明の発熱体）が水分や埃等を嫌うため、換気口等
の開口部を有していない密閉化された空間を形成してい
る。

【００１２】エアコン３は、室内機３ａと室外機３ｂと
を分離したセパレート型で、例えば店舗等で使用される
業務用エアコンを利用している。このエアコン３は、基
地局１の内部温度を略一定温度（例えば２５℃）にコン
トロールしている。熱交換装置は、以下に詳述する沸騰
冷却装置と伝熱手段とで構成される。 ａ）沸騰冷却装置は、図１に示すように、基地局１の内
部に設置される室内器５、基地局１の外部に設置される
室外器６、室内器５と室外器６とを連結する２本の連結
管７、８等より構成され、装置内部に所定量の冷媒（例
えばＲ１３４ａ）が封入されている。

【００１３】室内器５は、図２に示すように、一組のタ
ンク（上部タンク５ａと下部タンク５ｂ）と、両タンク
間に並設される複数本の冷媒チューブ５ｃと、冷媒チュ
ーブ５ｃの表面にろう付け等で接合される受熱板５ｄよ
り構成される。この受熱板５ｄは、例えばアルミニウム
等の薄い金属板が使用され、並設される冷媒チューブ５
ｃ同士の間に略一定の間隔をおいて複数枚配置されてい
る。また、各受熱板５ｄには、後述するヒートパイプ１
２を挿通するための丸孔５ｅが複数箇所に開口してい
る。

【００１４】室外器６は、室内器５と略同様の構造（説
明は省略する）を有し、室外ファン９と共に室外ケース
１０に収容されて室外ユニットを構成している。なお、
この室外器６は、図１に示すように、室内器５より上方
に設置される。２本の連結管７、８は、室内器５で沸騰
気化した蒸気冷媒を室外器６へ導く蒸気管７と、室外器
６で凝縮液化した液冷媒を室内器５へ戻す液戻し管８と
で構成される。

【００１５】ｂ）伝熱手段は、高発熱素子である電子部
品４の熱を吸収する吸熱盤１１と、この吸熱盤１１に吸
収された熱を沸騰冷却装置の室内器５へ輸送するヒート
パイプ１２とで構成される（図３参照）。なお、図３
（ｂ）は、ヒートパイプ１２の断面形状を示すが、その
内部構造は図３（ｂ）に限定されるものではなく、あく
までも一例である。吸熱盤１１は、熱伝導率の高い例え
ばアルミニウム製で、自身の一表面が電子部品４と接触
して配置される。

【００１６】ヒートパイプ１２は、棒状に設けられ、受
熱部である一端側が吸熱盤１１の内部に埋め込まれ、放
熱部である他端側が室内器５の受熱板５ｄに開口する丸
孔５ｅに挿通されて、受熱板５ｄと接触している。但
し、ヒートパイプ１２と受熱板５ｄは、受熱板５ｄの丸
孔５ｅにヒートパイプ１２の放熱部を挿入した後、溶接
やろう付け等で接合されることはなく、両者が分離可能
に組付けられている。なお、ヒートパイプ１２を受熱板
５ｄの丸孔５ｅに挿入した後、螺子止め等により両者を
着脱可能に結合することは可能である。

【００１７】このヒートパイプ１２は、密閉容器の内部
に作動液（例えば水）が封入され、この作動液が受熱部
で吸熱盤１１からの熱伝達により蒸発し、室内器５の受
熱板５ｄに接触する放熱部で放熱する。放熱して凝縮し
た作動液は、密閉容器の内部に設けられるウィック（多
孔性材料）の中を毛細管現象により移動して受熱部へ戻
り、再び吸熱盤１１から受熱して蒸発し、同じサイクル
を繰り返す。これにより、受熱部から放熱部へ継続的に
熱輸送が行われる。

【００１８】次に、設備用冷却装置の作動を説明する。
無線装置２の稼働により電子部品４が発熱すると、吸熱
盤１１に吸収された熱がヒートパイプ１２の受熱部から
放熱部へ輸送され、放熱部から沸騰冷却装置の室内器５
へ熱伝達される。室内器５では、ヒートパイプ１２の放
熱部と接触する受熱板５ｄを介して冷媒チューブ５ｃ内
の液冷媒に熱伝達され、液冷媒が気化潜熱を奪って沸騰
し、冷媒蒸気となって冷媒チューブ５ｃから上部タンク
５ａへ流れ込み、更に上部タンク５ａから蒸気管７を通
って室外器６へ流入する。

【００１９】室外器６では、室内器５で蒸発した冷媒蒸
気が室外器６の上部タンクへ流れ込み、上部タンクから
冷媒チューブ内を下部タンクへ向かって流れる際に、凝
縮潜熱を放出して凝縮液化する。液化した冷媒は、冷媒
チューブ内から下部タンクへ滴下し、下部タンクから液
戻し管８を通って室内器５の下部タンク５ｂへ還流す
る。冷媒の凝縮潜熱は、室外ファン９の送風を受けて、
室外器６の放熱フィンより外気に放出される。

【００２０】（第１実施例の効果）本実施例の設備用冷
却装置によれば、電子部品４から発生する熱を空気に伝
搬することなく、電子部品４から直接吸熱盤１１に伝達
され、更に吸熱盤１１からヒートパイプ１２を介して室
内器５に伝達される。このため、図８に示した様な従来
装置と比較して、電子部品４の発熱が室内器５へ伝達さ
れるまでの伝熱効率が向上するため、室内器５に伝達さ
れる温度を高くできる（５０〜６０℃程度）。これによ
り、外気温度が３５℃を超える真夏日でも室内器５と室
外器６との温度差を充分に取ることができる。例えば、
室内器５の温度が５０〜６０℃程度であれば、外気温度
が３５℃の場合でも約１．５ｋＷの熱を室外器６より外
気に放出することが可能である。

【００２１】また、本実施例では、ヒートパイプ１２を
室内器５に対し分離可能に組付けているので、沸騰冷却
装置を設置する際に、ヒートパイプ１２を予め室内器５
に組付けておく必要がなく、基地局１が設置される現場
での組付け作業が可能となる。また、基地局１の設置が
完了した後でも、ヒートパイプ１２と室内器５とを容易
に分離できるので、無線装置２のメンテナンス性が向上
する。更に、伝熱手段として使用するヒートパイプ１２
は、銅やアルミ等に比較して熱伝導性が極めて高く、温
度降下が殆ど無いので、室内器５と無線装置２との間隔
（つまりヒートパイプ１２の長さ）を自由に設計するこ
とが可能である。

【００２２】（第２実施例）図４はヒートパイプ１２と
室内器５との組付け構造を示す断面図である。本実施例
は、第１実施例に示した受熱板５ｄを用いることなく、
ヒートパイプ１２の放熱部と室内器５とを熱的に結合し
た一例である。室内器５は、例えば図４に示すように、
全体が液冷媒を貯留する冷媒槽として設けられ、その冷
媒槽の一側面に冷媒槽の中側へ窪む筒状の凹部５ｆが複
数箇所設けられている。ヒートパイプ１２は、放熱部が
室内器５（冷媒槽）に設けられた凹部５ｆに挿入され
て、冷媒槽と熱的に結合されている。但し、ヒートパイ
プ１２と室内器５は分離可能に組付けられている。

【００２３】この構成によれば、第１実施例の受熱板５
ｄを介することなく、ヒートパイプ１２の放熱部から直
接冷媒槽に熱伝達できるので、より伝熱効率を向上でき
る。また、第１実施例と同様に、ヒートパイプ１２を室
内器５（冷媒槽）に対し分離可能に組付けているので、
基地局１が設置される現場での組付け作業が可能とな
り、且つ無線装置２のメンテナンス性が向上する。な
お、第１実施例及び第２実施例では、ヒートパイプ１２
と室内器５とを分離可能に組付ける構成を示している
が、ヒートパイプ１２と吸熱盤１１とを分離可能として
も良い。また、ヒートパイプ１２の形状は、図３（ｂ）
に示す様な断面円筒形状である必要はなく、例えば図５
に示す様な偏平形状として、受熱板５ｄまたは室内器５
（冷媒槽）との接触面積を増大しても良い。

【００２４】（第３実施例）図６は設備用冷却装置の分
解斜視図で、図７は設備用冷却装置の取付け構造を示す
断面図である。本実施例の設備用冷却装置は、図７に示
すように、基地局１の外部に設置される放熱器１３と、
電子部品４の熱を吸収する吸熱盤１１と、この吸熱盤１
１に吸収された熱を放熱器１３へ輸送するヒートパイプ
１２とで構成される。放熱器１３は、例えば図６に示す
ように、複数の放熱フィン１３ａを具備し、その一端側
に平坦面１３ｂが形成され、その平坦面１３ｂに開口す
る丸孔１３ｃが各放熱フィン１３ａの内部まで穿設され
ている。

【００２５】吸熱盤１１とヒートパイプ１２は、第１実
施例と同様にヒートパイプ１２の受熱部が吸熱盤１１の
内部に埋め込まれた状態で結合され、図７に示すよう
に、ヒートパイプ１２の放熱部が基地局１の外部に取り
出されて放熱器１３の丸孔１３ｃに着脱可能に挿入さ
れ、吸熱盤１１が放熱器１３にビス１４により固定され
ている。この構成によれば、電子部品４から発生する熱
を空気に伝搬することなく、吸熱盤１１とヒートパイプ
１２を介して放熱器１３に伝達できるので、電子部品４
から発生する熱を空気に伝搬する従来装置と比較して、
電子部品４から放熱器１３に伝達される温度を高くでき
る。これにより、外気温度が３５℃を超える真夏日でも
放熱器１３と外気温度との温度差を充分に取ることがで
き、外気への放熱が可能となる。

【００２６】また、ヒートパイプ１２及び吸熱盤１１を
放熱器１３に対し分離可能に組付けているので、ヒート
パイプ１２及び吸熱盤１１を予め放熱器１３に組付けて
おく必要がなく、基地局１が設置される現場での組付け
作業が可能となる。また、基地局１の設置が完了した後
でも、ヒートパイプ１２及び吸熱盤１１と放熱器１３と
を容易に分離できるので、無線装置２のメンテナンス性
が向上する。更に、第１実施例と同様に、ヒートパイプ
１２を使用することで、放熱器１３と無線装置２との間
隔（つまりヒートパイプ１２の長さ）を自由に設計する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】設備用冷却装置の使用形態を示す模式図である
（第１実施例）。

【図２】室内器の断面図である。

【図３】伝熱手段の側面図（ａ）とヒートパイプの断面
図（ｂ）である。

【図４】室内器と伝熱手段との組付け構造を示す断面図
である（第２実施例）。

【図５】伝熱手段の変形例を示す斜視図である。

【図６】設備用冷却装置の分解斜視図である（第３実施
例）。

【図７】設備用冷却装置の取付け構造を示す断面図であ
る（第３実施例）。

【図８】従来の設備用冷却装置の使用形態を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 基地局（筐体） ２ 無線装置（発熱機器） ５ 室内器 ６ 室外器 １１ 吸熱盤（伝熱手段） １２ ヒートパイプ（伝熱手段） １３ 放熱器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉空間を形成する筐体の内部に収容され
   た発熱機器を冷却する設備用冷却装置であって、 前記筐体の内部に設置される室内器と前記筐体の外部に
   設置される室外器とを具備し、前記室内器と室外器とを
   冷媒が循環できる循環通路を構成し、前記室内器で受熱
   して沸騰した冷媒が前記室外器で放熱して凝縮する沸騰
   冷却装置と、 前記発熱機器の内部に組み込まれる発熱体と前記室内器
   とを熱的に接続して、前記発熱体の熱を前記室内器へ伝
   達する伝熱手段とを備えていることを特徴とする設備用
   冷却装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載した設備用冷却装置におい
   て、 前記伝熱手段は、前記発熱体の熱を前記室内器へ輸送す
   るヒートパイプを有し、このヒートパイプと前記室内器
   とが分離可能に組付けられていることを特徴とする設備
   用冷却装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載した設備用冷却装置におい
   て、 前記伝熱手段は、前記発熱体と接触して前記発熱体の熱
   を吸収する吸熱盤と、この吸熱盤に吸収された熱を前記
   室内器へ輸送するヒートパイプとで構成され、このヒー
   トパイプが前記室内器または前記吸熱盤に対し分離可能
   に組付けられていることを特徴とする設備用冷却装置。
4. 【請求項４】密閉空間を形成する筐体の内部に収容され
   た発熱機器を冷却する設備用冷却装置であって、 前記筐体の外部に設置される放熱器と、 前記発熱機器の内部に組み込まれる発熱体と前記放熱器
   とを熱的に接続して、前記発熱体の熱を前記放熱器へ伝
   達する伝熱手段とを備えていることを特徴とする設備用
   冷却装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載した設備用冷却装置におい
   て、 前記伝熱手段は、前記発熱体の熱を前記放熱器へ輸送す
   るヒートパイプを有し、このヒートパイプと前記放熱器
   とが分離可能に組付けられていることを特徴とする設備
   用冷却装置。
6. 【請求項６】請求項４に記載した設備用冷却装置におい
   て、 前記伝熱手段は、前記発熱体と接触して前記発熱体の熱
   を吸収する吸熱盤と、この吸熱盤に吸収された熱を前記
   放熱器へ輸送するヒートパイプとで構成され、このヒー
   トパイプが前記放熱器または前記吸熱盤に対し分離可能
   に組付けられていることを特徴とする設備用冷却装置。