JP2005155983A - Panel cooling device - Google Patents
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- F25B2321/025—Removal of heat
- F25B2321/0252—Removal of heat by liquids or two-phase fluids
Abstract
Description
本発明は、電気電子機器等を組み込んだ盤に用いられる盤用冷却装置に関し、詳細にはペルチェ素子を利用した盤用冷却装置に関する。 The present invention relates to a panel cooling device used for a panel incorporating an electric / electronic device or the like, and more particularly to a panel cooling device using a Peltier element.
従来から、配電盤、通信装置、サーバ等の箱体内部に配置した電気電子機器から発生する熱を箱体外部へ放出するためのものとして、ペルチェ素子を利用した冷却装置が用いられている。このような冷却装置では、箱体内部に吸熱フィンを、箱体外部に放熱フィンをそれぞれ配設し、放熱フィンにはペルチェ効果を利用した電子冷却素子の発熱面を接合し、吸熱フィンにはペルチェ効果を利用した電子冷却素子の吸熱面を接合している。ここで、ペルチェ素子を利用した冷却装置で冷却を行った場合、熱交換の際にペルチェ素子の冷却側である吸熱側ヒートシンクの回りの空気が露点温度以下まで冷やされると結露水が生じ、その結露水を排出処理する必要がある。このような結露水の排出装置として、例えば特許文献1では、結露水を受ける水受け部、水受け部内の水を導く導水部、導水された水を貯留して蒸発させる蒸発皿、水を吸収する吸水性の蒸発体及び水が蒸発皿の貯留限度を超えたときに熱交換器の外部に排水する排水口を備えたものが開示されている。この特許文献1に係る排水装置では、排水構造を非常に簡単にしたことで取付け及び取り外しが容易となり、また結露水の吸収効率がよくかつ安価に排水を行えるという効果を得ることができる。
しかしながら、上記のような従来技術では結露が解消されることはなく、ヒートシンク表面に付着した凝縮水を排水しなければならないため、そのための排水装置を設置しなければならず、排水装置のコストがかかると共に配電盤、通信装置、サーバ等自体の設置環境が限られてしまうという問題があった。 However, in the conventional technology as described above, the condensation is not eliminated and the condensed water adhering to the surface of the heat sink must be drained. Therefore, a drainage device for that purpose must be installed, and the cost of the drainage device is reduced. At the same time, there is a problem that the installation environment of the switchboard, the communication device, the server and the like is limited.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、運転中に結露することのない盤用冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a panel cooling device that does not cause condensation during operation.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の盤用冷却装置は、ペルチェ素子を利用し、当該ペルチェ素子の吸熱側ヒートシンクの表面温度を常にその周囲の空気の露点温度以上になるように制御したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the panel cooling device according to claim 1 uses a Peltier element so that the surface temperature of the heat sink on the heat absorption side of the Peltier element is always equal to or higher than the dew point temperature of the surrounding air. It is controlled.
また、請求項2に記載の盤用冷却装置は、請求項1に記載の盤用冷却装置の構成に加えて、盤内の温度を検出する盤内温度検出部を備え、当該盤内温度検出部で検出された盤内の温度が一定温度以下のときには、前記ペルチェ素子への電源の供給を停止することを特徴とする。
In addition to the configuration of the panel cooling device according to claim 1, the panel cooling device according to
また、請求項3に記載の盤用冷却装置は、請求項1または2に記載の盤用冷却装置の構成に加えて、盤内の温度を検出する盤内温度検出部を備え、当該盤内温度検出部で検出された盤内温度に基づいて、前記盤用冷却装置の運転を制御する電源制御部を設けたことを特徴とする。 In addition to the configuration of the panel cooling device according to claim 1 or 2, the panel cooling device according to claim 3 includes a panel temperature detection unit that detects the temperature in the panel, A power supply control unit for controlling the operation of the panel cooling device based on the temperature in the panel detected by the temperature detection unit is provided.
また、請求項4に記載の盤用冷却装置は、請求項1乃至3の何れかに記載の盤用冷却装置の構成に加えて、前記ペルチェ素子の吸熱側ヒートシンクの表面温度を検出する温度検出部をさらに設け、当該温度検出部にて検出された吸熱側ヒートシンクの表面温度に基づいて前記ペルチェ素子への駆動電圧を制御することを特徴とする。 In addition to the configuration of the panel cooling device according to any one of claims 1 to 3, the panel cooling device according to claim 4 is a temperature detector that detects the surface temperature of the heat absorption side heat sink of the Peltier element. And a drive voltage to the Peltier element is controlled based on the surface temperature of the heat absorption side heat sink detected by the temperature detection unit.
本発明に係る盤用冷却装置では、ペルチェ素子を利用し、ペルチェ素子の吸熱側ヒートシンクの表面温度を常にその周囲の空気の露点温度以上になるように制御したので、ヒートシンクでの結露を確実に防止することができ、凝縮水の排出処理等を行う必要がない。また、それに伴い凝縮水の処理装置等を設ける必要がないので、冷却装置のコストを低減でき、配電盤、通信装置、サーバ等自体の設置場所が限定されるようなこともない。また、盤内の温度を検出する盤内温度検出部を備え、この盤内温度検出部で検出された盤内の温度が一定温度以下の場合に、ペルチェ素子への電源の供給を停止するようにした。これにより、盤内温度を必要以上に低下させることなく、結露を防止すると共に効率的な冷却を行うことができる。 In the panel cooling device according to the present invention, the surface temperature of the heat sink on the heat absorption side of the Peltier element is controlled so as to always be equal to or higher than the dew point temperature of the surrounding air, so that dew condensation on the heat sink is ensured. Therefore, it is not necessary to perform a condensate discharge process. In addition, it is not necessary to provide a condensate treatment device and the like, so the cost of the cooling device can be reduced, and the installation location of the switchboard, communication device, server, etc. is not limited. Also, a panel temperature detector for detecting the temperature in the panel is provided, and the supply of power to the Peltier element is stopped when the temperature in the panel detected by the panel temperature detector is below a certain temperature. I made it. As a result, condensation can be prevented and efficient cooling can be performed without lowering the temperature in the panel more than necessary.
また、盤内温度検出部にて検出した盤内温度に基づいて、盤用冷却装置の運転を制御する電源制御部を設けることにより、冷却装置をより効率よく運転させることができる。さらに、ペルチェ素子の吸熱側ヒートシンクの表面温度を検出する温度検出部を設けることにより、結露する可能性のあるヒートシンク箇所の温度を正確に把握することができ、この温度検出部にて検出された吸熱側ヒートシンクの表面温度に基づいてペルチェ素子への駆動電圧を制御することができる。 In addition, the cooling device can be operated more efficiently by providing a power supply control unit that controls the operation of the panel cooling device based on the temperature in the panel detected by the panel temperature detection unit. Furthermore, by providing a temperature detector that detects the surface temperature of the heat sink on the heat absorption side of the Peltier element, it is possible to accurately grasp the temperature of the heat sink where condensation may occur, and this temperature detector detects the temperature. The driving voltage to the Peltier element can be controlled based on the surface temperature of the heat absorption side heat sink.
以下、本発明を具体化した盤用冷却装置の第1実施形態について、図を参照して説明する。まず、図1を参照して、本発明に係る盤用冷却装置が取り付けられる盤1の機器構成について簡単に説明する。盤1は、配電盤、分電盤及び通信盤等の電気電子機器を内部に収納するものであって、その側面に盤1の内部を冷却するための冷却装置10が設けられている。盤1の内部には、盤内の温度を検出する盤内温度検出器2が設けられており、この盤内温度検出器2は、冷却装置10内に設けられた電源制御部220を介して後述するペルチェユニット20の直流電源120に接続されている。
Hereinafter, a board cooling device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1, the apparatus structure of the board 1 to which the board cooling device according to the present invention is attached will be briefly described. The panel 1 accommodates electrical and electronic equipment such as a switchboard, a distribution panel, and a communication panel inside, and a
次に、図2を参照して、冷却装置10について詳細に説明する。ここで、図2は冷却装置10を模式的に示すブロック図である。図2に示すように、冷却装置10は、冷却装置筐体11内にペルチェユニット20、放熱ラジエータ30及び吸熱ラジエータ31等が配設されて構成されている。冷却装置筐体11内に設けられたペルチェユニット20は、ペルチェ素子15が放熱側ヒートシンク21と吸熱側ヒートシンク22とでサンドイッチ状に挟み込まれた状態で構成されており、放熱側ヒートシンク21が、リザーブタンク25及び循環ポンプPを介して放熱ラジエータ30に接続されており、吸熱側ヒートシンク22が、リザーブタンク26及び循環ポンプPを介して吸熱ラジエータ31に接続されている。また、放熱ラジエータ30の背面に対向して放熱ファン130が、吸熱ラジエータ31の背面に対向して吸熱ファン131がそれぞれ設けられている。さらに、ペルチェユニット20には直流電源120が接続され、直流電源120には電源制御部220が接続されており、ペルチェユニット20への電源の供給が電源制御部220によって制御されるようになっている。尚、ペルチェユニット20のペルチェ素子15の能力は、盤1内の機器の発熱量に応じて適切なものを選定することが好適である。
Next, the
この冷却装置10では、ペルチェユニット20で冷却された冷媒が、吸熱側ヒートシンク22を流れて、循環ポンプPによってリザーブタンク26を介して吸熱側の経路L1を循環し、吸熱ラジエータ31の背面に設けられた吸熱ファン131で冷風を盤1(図1参照)内に送ることによって、盤1内を冷却することになる。また、ペルチェユニット20の放熱側ヒートシンク21は、循環ポンプPとリザーブタンク25とを介して放熱ラジエータ30に接続されており、冷媒が放熱側の経路L2を循環することでペルチェユニット20の放熱側で発生する熱が放熱ラジエータ30に移動し、その熱は放熱ファン130によって空気流に乗って外部に放出される。
In this
ここで、ペルチェユニット20を運転させ続けた場合、吸熱側ヒートシンク22の表面温度が低下していき、ヒートシンク周りの空気の露点温度以下まで下がることになるが、本実施形態の冷却装置10ではその結露を防止するために、吸熱側ヒートシンク22の温度が、その周囲の空気の露点温度以下まで下がることのないようにしている。詳しくは、本実施形態では、一般的な湿度下での空気の露点温度である25℃を基準として吸熱側ヒートシンク22の温度が27℃程度になるように制御している。具体的には、ペルチェ素子15の能力、定格電圧を印加したときのペルチェ素子15の駆動電流、吸熱ファン131の能力及び冷媒の流量等を調整することによって、吸熱側ヒートシンク22の温度を27℃程度に保つようにしている。これにより、吸熱側ヒートシンク22における結露を防止でき、結露水を処理するための装置等を設ける必要がなく、さらに冷却装置筐体の設置場所が限られることもない。
Here, when the Peltier
また、吸熱側ヒートシンク22の温度に関わらず、盤1内に設けた盤内温度検出器2で検出された温度が35℃以下となった場合は、電源制御部220によってペルチェユニット20への電源の供給を止めるようにしている。尚、この温度は盤に組み込む電気電子機器の種類に応じて適切に調節可能なものとしてもよく、その場合には35〜40℃程度に設定されることが好ましい。これにより、ペルチェユニット20を無駄に運転させることがなく、効率のよい冷却を実現することができる。
When the temperature detected by the in-
次に、本発明に係る盤用冷却装置の第2の実施形態について説明する。尚、本実施の形態では、上記第1の実施形態の冷却装置10に設けられた電源制御部220において、ペルチェユニット20への電力の供給量を制御するようにしている。詳しくは、盤1内に設けた盤内温度検出器2での検出温度が、ペルチェユニット20への電源の供給を止める温度(以下、「盤内設定温度」という。)である35℃に近付くにつれて、ペルチェユニット20への電力の供給量を段階的に制御する。具体的には、本実施形態では、盤内設定温度の35℃に対して、盤内で検出された温度がそれより3℃高い状態まではペルチェユニット20を定格運転させ、盤内設定温度との差が3℃を下回るようになれば、ペルチェ素子15に定格の80パーセントの電力を供給するようにしている。これによって、ペルチェユニット20をより無駄なく効率的に運転させることができる。
Next, a second embodiment of the panel cooling device according to the present invention will be described. In the present embodiment, the power
また、本実施の形態の冷却装置においても、一般的な湿度下での空気の露点温度である25℃を基準として、ペルチェ素子15の能力、定格電圧を印加したときのペルチェ素子15の駆動電流、吸熱ファン131の能力及び冷媒の流量等を調整することによって、吸熱側ヒートシンク22の温度が27℃程度になるように制御している。従って、吸熱側ヒートシンク22における結露を防止でき、結露水を処理するための装置等を設ける必要がなく、さらに配電盤、通信装置、サーバ等自体の設置場所が限られることもない。
Also in the cooling device of the present embodiment, the
次いで、本発明に係る盤用冷却装置の第3の実施形態について図3を参照して説明する。図3に示すように、本実施形態の冷却装置100では、上述の冷却装置10の構成に加えて、ペルチェユニット20の吸熱側ヒートシンク22に、該吸熱側ヒートシンク22の表面温度を検出する温度検出器122が設けられている。この温度検出器122は電源制御部320を介して直流電源120に接続されており、温度検出器122で検出された温度に応じてペルチェ素子15への駆動電圧を制御するようにしている。詳しくは、吸熱側ヒートシンク22における検出温度が27℃になったときにペルチェユニット20への電源の供給を止めるようにして、吸熱側ヒートシンク22での検出温度が27℃に近付くにつれて、ペルチェユニット20への電力の供給量を段階的に制御するようにしている。
Next, a third embodiment of the panel cooling apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the
具体的には、本実施の形態では、吸熱側ヒートシンク22の設定温度を27℃とし、この設定温度27℃に対して、検出温度がそれより3℃高い状態まではペルチェユニット20を定格運転させ、検出温度と設定温度との差が3℃を下回るようになれば、ペルチェ素子15に定格の80パーセントの電力を供給するようにしている。これにより、吸熱側ヒートシンク22の温度を常に27℃程度とすることができ、ヒートシンクにて結露が発生するのを確実に防止することができるので、結露水を処理するための装置等を設ける必要がなく、さらに配電盤、通信装置、サーバ等自体の設置場所が限られることもない。
Specifically, in the present embodiment, the set temperature of the heat sink
尚、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、吸熱側ヒートシンクに結露水の発生を検出する結露水検出器を設けて、万一の故障の際に備えたものとしてもよく、これにより冷却装置の信頼性をより向上させることができる。また、冷却装置は、ラジエータを用いずペルチェ素子に直接剣山状の放熱フィンと吸熱フィンとを取り付け、それぞれのフィンに空気を流すことにより放熱及び吸熱を行うものであってもよい。また、冷却装置を使用する地域等によってその使用環境、湿度等に違いがあり、ヒートシンクに結露が発生する温度も様々であるので、それに対応するように、設定温度、ペルチェ素子の駆動電流等を変更する切り替えスイッチを設けてもよい。さらに、上記実施の形態では、盤内及び吸熱側ヒートシンクの設定温度によってペルチェユニット20への電力の供給を止めるに当たり、盤内及び吸熱側ヒートシンクにおける検出温度がその設定温度に近付くにつれて電力の供給量を段階的に制御しており、この制御を、検出温度が設定温度より3℃高い状態まではペルチェユニット20を定格運転させ、検出温度と設定温度との差が3℃を下回るようになればペルチェ素子15に定格の80パーセントの電力を供給するという基準に沿って行っているが、電力供給量の制御方法はこれに限られるものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, a dew condensation water detector that detects the occurrence of dew condensation water may be provided on the heat absorption side heat sink, and it may be provided in the event of a failure, whereby the reliability of the cooling device can be further improved. Further, the cooling device may be one that attaches a sword mountain-shaped heat radiation fin and a heat absorption fin directly to the Peltier element without using a radiator, and performs heat radiation and heat absorption by flowing air through each fin. Also, there are differences in the usage environment, humidity, etc. depending on the area where the cooling device is used, etc., and the temperature at which condensation occurs on the heat sink varies, so the set temperature, the drive current of the Peltier element, etc. A changeover switch to be changed may be provided. Further, in the above embodiment, when the supply of power to the
1 盤
10 冷却装置
15 ペルチェ素子
20 ペルチェユニット
21 放熱側ヒートシンク
22 吸熱側ヒートシンク
120 直流電源
122 温度検出器
220 電源制御部
320 電源制御部
1
Claims (4)
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