JP2002162082A - 熱交換冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉室内を冷却する省エネルギー
性のある熱交換冷却装置を得る。 【解決手段】 吸込口７と吹出口８が室外に開口
した一連の外気通風路５と、室内吸込口１０と室内吹出
口１１が密閉室内１２に開口される一連の内気通風路６
のそれぞれの中間部を、熱交換器２の流体通路によって
熱交換可能に本体箱体１内に構成し、外気通風路５には
その吸込口７から吹出口８に向う外気流を形成する外気
循環送風機３を設け、内気通風路６にはその室内吸込口
１０から室内吹出口１１に向う内気流を形成する内気循
環送風機４を設け、本体箱体１に設けた外気温度を検知
する温度検知手段１８により検知した外気温度が予め設
定された設定温度以下のときに各循環送風機３，４を運
転させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外気と室内気を熱
交換させて密閉室内を冷却する熱交換冷却装置に関する
ものであり、より詳しくは密閉室内を冷却する空調装置
と協調して密閉室内を冷却する熱交換冷却装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通信システムの中継基地等においては、
機器を設置した密閉室内が機器から発生する熱によって
高温にならないように冷却する必要があり、従来から冷
媒を使った空調装置によって冷房されている。空調装置
が故障することも有り得るので万一に備えて換気により
廃熱できるように換気扇も併設されることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような発熱機器
を設置した密閉室内の冷房負荷は随分大きく、室内を冷
房状態に維持するには容量・能力の大きな空調装置が必
要であり、設備コストもランニングコストも高く就くと
いった問題点がある。また、万一の空調装置の故障に備
えて換気扇も必要であることも、設備コストが高くなる
要因の一つでもある。

【０００４】一方、換気装置の中には給排気式のものが
あり、室内気温度より外気温度の方が低い場合には、外
気の導入による冷房、即ち、冷媒を使わないで室内を冷
却する外気冷房の機能を有するものもある。例えば、特
開昭６４―７９５２６号公報には、室内空気と室外空気
を熱交換器で熱交換させながら、それぞれ室外と室内を
循環させることができる熱交換換気装置が示されてい
る。この熱交換換気装置を使えば、室外空気の熱で室内
空気を冷却することもできる。

【０００５】この外気冷房の技術は、発熱機器を設置し
た密閉空間の冷却にも応用することができるものであ
る。もともと、発熱機器を設置した密閉空間は周年にわ
たり冷房雰囲気にするものであり、換気の必要性は低い
ものである。換気機能を緊急時に対応するものとし、外
気冷房機能を主機能とうち据えれば、発熱機器を設置し
た密閉空間の冷却には、冷却の能力は大きくないものの
効果的な冷却手段となりうるものである。

【０００６】本発明の課題とするところは、上記した換
気に付随した外気冷房の技術を応用し、発展させて密閉
室内を冷却する熱交換冷却装置を開発することであり、
発熱機器を設置した密閉空間の冷却を低コストで実施で
きる熱交換冷却装置を得ることであり、その装置の機能
の拡充を推進することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項１の発明は、出入口が室外に開口した一連の外
気通風路と、出入口が密閉室内に開口される一連の内気
通風路のそれぞれの中間部を、熱交換器の二系統の流体
通路によって熱交換可能に本体内に構成し、外気通風路
にはその入口から出口に向う外気流を形成する送風機を
設け、内気通風路にはその入口から出口に向う内気流を
形成する送風機を設け、本体に設けた外気温度を検知す
る温度検知手段により検知した外気温度が予め設定され
た設定温度以下のときに各送風機を運転させるようにす
る手段を採用する。

【０００８】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、請求項１に係る前記手段における外気通風路に、そ
の入口側と内気通風路の出口側を連絡する開閉可能なバ
イパス通風路を設け、内気通風路にその入口側と外気通
風路の出口側を連絡する開閉可能なバイパス通風路を設
け、密閉室内の室内気温度を検知する温度検知手段を設
けて、室内気温度が設定値を越えたときには両バイパス
通風路を開放して熱交換器を迂回した給排気による換気
運転を行うようにする手段を採用する。

【０００９】前記課題を達成するために請求項３の発明
は、請求項２に係る前記手段における給排気による換気
運転時に各送風機の出力を可変とする手段を採用する。

【００１０】前記課題を達成するために請求項４の発明
は、請求項２又は請求項３のいずれかに係る前記手段に
おける、各バイパス通風路を開閉する開閉手段を、通常
においては外気通風路と内気通風路を離隔する隔壁の一
部で構成する手段を採用する。

【００１１】前記課題を達成するために請求項５の発明
は、請求項２〜請求項４までのいずれかに係る前記手段
における外気通風路の入口側と内気通風路の入口側の少
なくとも片方にエアーフィルターを設ける手段を採用す
る。

【００１２】前記課題を達成するために請求項６の発明
は、請求項１〜請求項５までのいずれかに係る前記手段
における外気通風路の入口を本体の下部に設ける手段を
採用する。

【００１３】前記課題を達成するために請求項７の発明
は、請求項１〜請求項６までのいずれかに係る前記手段
に、密閉室内を冷却すべく別に設置された空調装置か
ら、その運転モードや設定温度等の情報を受信し、これ
らの情報に基づいて動作する機能を付加する手段を採用
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図６は本実施の形態の熱交
換冷却装置について示したものである。この熱交換冷却
装置は、図１に示すように本体箱体１に熱交換器２と、
外気循環送風機３と内気循環送風機４とが組込まれて構
成されている。熱交換器２は空気対空気での熱交換を行
うもので、一次気流（外気流）を通す複数の直線状の一
次流体通路と二次気流（内気流）を通す複数の直線状の
二次流体通路とが内部で独立状態のまま交差し、一次流
体通路の出入口端が対向する二面に開口し、二次流体通
路の出入口端が他の対向する二面に開口し、両小口が閉
止した六面体に構成されている。

【００１５】本体箱体１は六面体の箱形に構成され、そ
の内部のほぼ中央部に熱交換器２が両小口を左右にして
着脱可能に組込まれている。本体箱体１内には熱交換器
２の一次流体通路を経路の途中の一部とする外気通風路
５と、熱交換器２の二次流体通路を経路の途中の一部と
する内気通風路６とが全経路にわたり互いに離隔して構
成されている。外気循環送風機３は外気通風路５の一部
に、内気循環送風機４は内気通風路６の一部にそれぞれ
組込まれ、熱交換器２の上下に配置されている。

【００１６】外気通風路５は、本体箱体１の下面に開口
された吸込口７を入口端とし、熱交換器２の一次通路を
経て外気循環送風機３の吸込口から吹出口に向い、正面
に開口された吹出口８を出口端とする一連の通路として
構成されている（図１，図２参照）。吹出口８には風雨
の侵入を防ぐフード９が被冠されている。内気通風路６
は、本体箱体１の背面上部に開口された室内吸込口１０
を入口端とし、熱交換器２の二次通路を経て内気循環送
風機４の吸込口から吹出口に向い、本体箱体１の背面下
部に開口された室内吹出口１１を出口端とする一連の通
路として構成されている（図１参照）。室内吸込口１０
及び室内吹出口１１はいずれも密閉室内１２の壁体Ｗを
貫いて室内に連絡され、吸込口７及び吹出口８はそのま
ま室外（屋外）に臨まされる。

【００１７】外気通風路５には、その入口側と内気通風
路６の出口側を連絡するバイパス通風路１３が設けら
れ、内気通風路６にも、その入口側と外気通風路５の出
口側を連絡するバイパス通風路１４が設けられている。
これらの熱交換器２を迂回する各バイパス通風路１３，
１４の外気循環送風機３並びに内気循環送風機４の吸込
口に臨む部分には当該部を閉止し、外気通風路５と内気
通風路６を離隔している隔壁１５の一部で構成された回
動可能な開閉手段１６が備えられていて、開閉手段１６
の開放によりバイパス通風路１３，１４が開通するよう
ように構成されている。各開閉手段１６はギヤードモー
ター（図示しない）への通電により開動し、断電により
閉止する。開閉手段１６をこのように隔壁の一部で構成
することにより、ダンパー等の別部品を用意する必要が
なく、組立ても簡単になりコストが低減できる。

【００１８】外気通風路５の吸込口７近傍には当該部を
通過する外気から塵埃等を除去するエアーフィルター１
７と、外気温度を検知する外気温度検知手段１８が設け
られている。また、内気通風路６の室内吸込口１０近傍
にも当該部を通過する内気から塵埃等を除去するエアー
フィルター１９と、密閉室内１２の室内気温度を検知す
る内気温度検知手段２０が設けられている。これらの外
気温度検知手段１８と内気温度検知手段２０は制御回路
２１に検知温度を出力し、制御回路２１において制御情
報として処理される。外気循環送風機３および内気循環
送風機４並びにギヤードモーターは、制御回路２１によ
り自動制御され、外気冷却運転やバイパス通風路１３，
１４による廃熱のための換気運転が行われる。

【００１９】この熱交換冷却装置は、加熱機器等を設置
した密閉室内１２を冷媒を使った空調装置２２（図６参
照）と協調して冷却するものであり、密閉室内１２に室
内吸込口１０と室内吹出口１１が開口するように壁体Ｗ
等に対して取付けられる。空調装置２２は密閉室内１２
の内気を循環させながら冷媒によって冷却し、室内温度
を設定値に維持するように動作する。熱交換冷却装置の
制御回路２１には、予め室内温度の設定値が基準値とし
て入力され、制御回路２１は図４や図５のフローチャー
トで示すようなプログラムに従って制御動作を行う。

【００２０】即ち、図４における♯ステップ１で外気温
度検知手段１８からの出力の取込みを行い、ステップ♯
２で外気温度Ｔ１が設定温度Ｔ０以上かどうかを判定す
る。Ｔ１≧Ｔ０であれば、外気冷却が出来ない状態にあ
るとしてステップ♯３に進み、ステップ♯３で外気循環
送風機３及び内気循環送風機４を停止する処理をしてス
テップ♯１へ戻る。ステップ♯２でＴ１≧Ｔ０でなけれ
ば、外気冷却が出来る状態にあるとしてステップ♯４に
進み、ステップ♯４で外気循環送風機３及び内気循環送
風機４を運転させる処理をしてステップ♯１へ戻る。ス
テップ♯２でＴ１≧Ｔ０であれば、熱交換冷却装置は、
空調装置２２の冷却能力に密閉室内１２の冷却を委ねる
ことになり、Ｔ１≧Ｔ０でなければ、独自に外気通風路
５と内気通風路６に送風を行い、熱交換器２において内
気を冷却して密閉室内１２の冷却を行う。これにより、
密閉室内１２の室内温度は下がり、空調装置２２の負荷
は軽減する。

【００２１】外気温度Ｔ１≧設定温度Ｔ０を満たさない
状況は、例えば夏季にあっては夜中とか朝夕など、一日
のうちで時間的に結構長く、この間について外気による
冷却を図ることによる省エネルギー効果は高い。冬季で
は夜間は勿論、日中でも外気温度Ｔ１＜設定温度Ｔ０と
なることが多いので、密閉空間１２の冷却を熱交換冷却
装置の外気冷却機能で賄うことができ、空調装置２２の
負荷を大幅に軽減することができ、密閉室内１２を冷却
するためのコストを低減することができる。

【００２２】一方、熱交換冷却装置の制御回路２１は、
図５のフローチャートで示すようなプログラムに基づく
制御動作も並列して行う。この制御動作は空調装置２２
が正常に機能していない場合の緊急時のものである。図
５におけるステップ♯１で内気温度検知手段２０からの
出力の取込みを行い、ステップ♯２において内気温度Ｔ
２が設定温度Ｔ以上かどうかを判定する。設定温度Ｔ
は、密閉室内１２の温度許容範囲の上限に近い値として
予め設定される値である。Ｔ２≧Ｔであるということ
は、空調装置２２が適正に働いていないということであ
るので、ステップ♯３で各バイパス通風路１３，１４を
開放して外気循環送風機３及び内気循環送風機４を強ノ
ッチで運転する処理を行う。これにより、密閉室内１２
を大風量の給排気により換気して廃熱し、空調装置２２
の故障等による異常昇温を防ぎ、設置された機器の保全
を図ることができる。

【００２３】このとき、密閉室内１２の空気が入替わる
ことになるが、外気通風路５及び内気通風路６にはその
入口側にエアーフィルター１７，１９が設けられている
ので、外の塵埃が密閉室内１２に侵入することも、密閉
室内１２の塵埃が室外へ放出されることもなく、密閉室
内１２の空気及び熱以外の状態は保全される。外気での
冷却の場合も換気による廃熱の場合も外気の吸込みは本
体箱体１の下部に設けられた吸込口７から行われるの
で、吸込口７に対する風雨の侵入防止対策は講じずに済
む。

【００２４】この熱交換冷却装置を密閉室内１２に別に
設置された空調装置２２と図６に示すように信号回線２
３によって連繋し、空調装置２２の持つ情報を制御回路
２１に取込んで運転させるようにすることもできる。空
調装置２２は、運転／停止や運転モードの設定や、室内
温度の設定ができる機能を備えている。こうした空調装
置２２に関する設定情報等を熱交換冷却装置の制御回路
２１が信号回線２３を通じて受信できるようにすること
によって、空調装置２２と協調してさらにきめ細かな密
閉室内１２の省エネルギー性の高い冷却が可能になる。
内気温度検知手段２０は、空調装置２２が温度情報とし
て持っているので、熱交換冷却装置側にはなくても済
む。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、換気に付随し
た外気冷房の技術を応用し、発展させた、密閉室内を冷
却する熱交換冷却装置が得られ、発熱機器を設置した密
閉室内の冷却に関する設備コストもランニングコストも
低減することができる。

【００２６】請求項２の発明によれば、請求項１に係る
前記効果とともに緊急時の対応性を具備させることがで
きる。

【００２７】請求項３の発明によれば、請求項２に係る
前記効果とともに緊急時に迅速な対応ができる。

【００２８】請求項４の発明によれば、請求項２又は請
求項３のいずれかに係る前記効果とともに、構成の簡素
化によりコストを低減できる。

【００２９】請求項５の発明によれば、請求項２〜請求
項４までのいずれかに係る前記効果とともに廃熱時の塵
埃の移動を防止することができる。

【００３０】請求項６の発明によれば、請求項１〜請求
項５までのいずれかに係る前記効果とともに構成の簡素
化を図ることができる。

【００３１】請求項７の発明によれば、請求項１〜請求
項６までのいずれかに係る前記効果とともに空調装置と
の協調の推進と、構成の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態の熱交換冷却装置を取付け状態で
示す側面図である。

【図２】 実施の形態の熱交換冷却装置の正面図であ
る。

【図３】 実施の形態の熱交換冷却装置の廃熱運転時の
空気の流れを示す側面図である。

【図４】 実施の形態の熱交換冷却装置の制御動作を示
すフローチャートである。

【図５】 実施の形態の熱交換冷却装置の制御動作を示
すフローチャートである。

【図６】 実施の形態の熱交換冷却装置と空調装置との
システム構成図である。

【符号の説明】

１ 本体箱体、 ２ 熱交換器、 ３ 外気循環送風
機、 ４ 内気循環送風機、 ５ 外気通風路、 ６
内気通風路、 ７ 吸込口、 ８ 吹出口、 １０ 室
内吸込口、 １１ 室内吹出口、 １２ 密閉室内、
１３，１４ バイパス通風路、 １６ 開閉手段、 １
７，１９ エアーフィルター、 １８ 外気温度検知手
段、 ２０ 内気温度検知手段、 ２２ 空調装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出入口が室外に開口した一連の外気通風
   路と、出入口が密閉室内に開口される一連の内気通風路
   のそれぞれの中間部を、熱交換器の二系統の流体通路に
   よって熱交換可能に本体内に構成し、前記外気通風路に
   はその入口から出口に向う外気流を形成する送風機を設
   け、前記内気通風路にはその入口から出口に向う内気流
   を形成する送風機を設け、本体に設けた外気温度を検知
   する温度検知手段により検知した外気温度が予め設定さ
   れた設定温度以下のときに前記各送風機を運転させるよ
   うにした熱交換冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱交換冷却装置であっ
   て、外気通風路の入口側と内気通風路の出口側を連絡す
   る開閉可能なバイパス通風路と、内気通風路の入口側と
   外気通風路の出口側を連絡する開閉可能なバイパス通風
   路と、密閉室内の室内気温度を検知する温度検知手段と
   を設け、室内気温度が設定値を越えたときには前記両バ
   イパス通風路を開放して熱交換器を迂回した給排気によ
   る換気運転を行うようにした熱交換冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の熱交換冷却装置であっ
   て、給排気による換気運転時に各送風機の出力を可変と
   した熱交換冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３のいずれかに記載
   の熱交換冷却装置であって、各バイパス通風路を開閉す
   る開閉手段を、通常においては外気通風路と内気通風路
   を離隔する隔壁の一部で構成した熱交換冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜請求項４までのいずれかに記
   載の熱交換冷却装置であって外気通風路の入口側と内気
   通風路の入口側の少なくとも片方にエアーフィルターを
   設けた熱交換冷却装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５までのいずれかに記
   載の熱交換冷却装置であって外気通風路の入口を本体の
   下部に設けた熱交換冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項６までのいずれかに記
   載の熱交換冷却装置であって、密閉室内を冷却すべく別
   に設置された空調装置から、その運転モードや設定温度
   等の情報を受信し、これらの情報に基づいて動作するよ
   うにした熱交換冷却装置。