JP2006114532A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 室外熱交換器の結露防止
【解決手段】 室内熱交換器の雰囲気温度・相対湿度および室内熱交換器の表面温度を温度センサ１１、湿度センサ１２、外気温センサ１３により検出する。 相対湿度が所定値以上になった場合、室内送風機９及び室外送風機１０を停止し、結露を防止する。また雰囲気温度と相対湿度より求めた露点温度と室内熱交換器の表面温度との差が所定値以下になった場合、室内送風機９及び室外送風機１０を停止し、結露を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は発熱体の冷却装置に関するもので、電子計算機用の集積回路、携帯電話と最寄りの交換局等との間で送受信される信号を処理する送受信モデム、及び携帯電話へ発信する電波を増幅させる送信アンプ等の電気機器を冷却する冷却装置に適用して有効である。

従来より、電子部品などの発熱体を冷却する装置として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。この特許文献１では、発熱体が配される筐体内部と連通した空間に配され、内部に冷媒が封入された冷媒槽と、筐体外部と連通した空間に配され、冷媒槽と連通した室外熱交換器とを有する冷却装置が記載されている。この沸騰冷却装置では、発熱体の熱を受熱した高温空気を冷媒槽を通過させて冷媒槽に封入された冷媒を蒸発気化させ、この蒸発気化した冷媒を室外熱交換器で凝縮液化することによって放熱させる。
特開平１０−１７８２９２号公報

ところで、このような冷却装置では、筐体内部に配される機器は無人状態で連続稼動しており、基地局内の絶対湿度は、通常、低く保たれている。上記の冷却装置については、外気温度より下がることがないため、一般的な空調機と比較して結露が発生する可能性は極めて低いが、例えば、高湿度時に筐体内部での作業のために筐体が開放された場合、一時的に筐体内の絶対湿度が上昇してしまう可能性があった。このような室内湿度の変化により室内熱交換器表面などに結露水が生じ、筐体内の機器等に滴下してしまう可能性がある。なお、本発明における室内熱交換器表面とは、室内熱交換器に接続される配管の表面なども含まれるものである。

そこで、本発明では、上記問題点に鑑みてなされたものであり、筐体内に配された発熱体を結露水から保護しつつ、発熱体を冷却することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、筐体内に納められ、発熱体にて加熱された雰囲気から冷媒へと吸熱させる室内熱交換器と、筐体内に納められ、室内熱交換器へと高温空気を流入させる室内送風機と、筐体外に配され、室内熱交換器で吸熱した冷媒の熱を放熱する室外熱交換器と、筐体外に配され、筐体内温度よりも低温の空気を室外熱交換器へと送風する室外送風機と、室外送風機および室内送風機の送風量を調節する制御装置とを有し、制御装置は、室内熱交換器の表面近傍における相対湿度が所定値以上となると、室内送風機及び室外送風機の送風量を低減させることを特徴とすることを特徴とする。これによれば、室外熱交換器における熱交換が抑制され、冷媒の温度低下を抑制することができるので、何らかの原因によって筐体内の湿度が上昇したとしても、室内熱交換器の表面に結露水が生じてしまうのを抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、制御装置は、室内熱交換器の表面近傍における相対湿度が所定値以上となると、室内送風機及び室外送風機を停止させることを特徴とする。

さらに、請求項３の発明によれば、制御装置は、少なくとも室内熱交換器周りの雰囲気温度、および室内熱交換器周りの雰囲気相対湿度に基づいて露点温度を求め、室内熱交換器の表面温度と前記露点温度の差によって室内送風機及び室外送風機を制御することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明によれば、室内熱交換器周りの雰囲気温度を検出する温度検出手段を、室外熱交換器から室内熱交換器へと冷媒を流入させる連通管の室内熱交換器との接続部に設けることを特徴とする。これによれば、冷媒の温度が最も低温となる部位の温度を検出することができるので、結露の発生をより確実に検知することができる。

以下、本発明の冷却装置１の実施の形態を図面に基づいて説明する。

冷却装置１は、筐体２内に配された機器などの発熱体３の熱を内部に封入された冷媒によって吸熱させることによって発熱体３の冷却を行うものである。

筐体２の内部には、例えば通信機器などの送受信器や、その送受信器を駆動するためのパワーアンプからなる発熱体３が収容されており、この発熱体３の近傍には室内熱交換器４が配される。筐体２の上部には、筐体２と区画された空間が設けられており、室外熱交換器５が配されている。室内熱交換器４と室外熱交換器５とは、区画壁を貫通する冷媒配管６、７によって接続されており、互いに連通している。

冷却装置１は、内部に冷媒が封入された室内熱交換器４、室外熱交換器５、室内熱交換器４と室外熱交換器５とを接続する冷媒配管６、７、室内熱交換器４に発熱体３による高温空気を通過させる室内熱交換器用の室内送風機９、室外熱交換器５に冷却風を通過させる室外熱交換器用の室外送風機１０を有する。

室内熱交換器４はアルミニウムなどの伝熱性に優れた金属からなる熱交換器であり、内部を冷媒が通過する複数本のチューブ（図示しない）と、これらにチューブの間に配され、熱交換性能を向上させるコルゲート状のフィン（図示しない）と、チューブの端部に接続されるヘッダ４ａ、４ｂとを有する。

室内熱交換器４は発熱体３の上方に傾斜して配されており、上下方向に空気が通過する向きに配される。室内熱交換器４の上方には、図示しないシュラウドを介して室内送風機９が取付けられており、室内送風機９が作動することによって、発熱体３の熱で高温となった高温空気が室内熱交換器４へと導風される。なお、室内熱交換器４の風上側には、室内熱交換器４周りの雰囲気相対湿度を検出する湿度センサ１２と雰囲気温度を検出する温度センサ１１が配されている。

室外熱交換器５は、室内熱交換器４と同様の構造を有する熱交換器であって、アルミニウムなどの伝熱性に優れた金属からなる。室外熱交換器５は、流路が上下方向に延びる向きに配されており、ヘッダ５ａ、５ｂがチューブ（図示しない）の上下端にそれぞれ接続される。

室外熱交換器５は空間内において傾斜して配されており、放熱面積の大きなものを用いたとしても、室外熱交換器５の搭載スペースを抑えることができる。室外熱交換器５の一方の通風面と対向する部位には室外熱交換器５へと冷却風を送風する軸流ファンである室外送風機１０が配されており、この室外送風機１０を作動させることによって空間外から吸入した低温の空気が室外熱交換器５へと送風される。室外熱交換器５の他方の通風面と対向する部位には通気口が形成されており、室外熱交換器５内の冷媒と熱交換した通過風は外部へと排出される。

冷媒配管６は、一端が室内熱交換器４の上側ヘッダ４ａに、他端が室外熱交換器５の上側ヘッダ５ａにそれぞれ接続されている。冷媒配管は、一端が室内熱交換器４の下側ヘッダ４ｂに、他端が室外熱交換器５の下側ヘッダ５ｂにそれぞれ接続されている。冷媒配管７の室内熱交換器４の下側ヘッダ４ｂに接続される部位近傍には温度センサ１１が取付けられている。

制御装置１４には、温度センサ１１によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気温度、湿度センサ１２によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気相当湿度が入力され、これらの検出値から露点温度を算出する。図３には湿り空気線図を示すように、湿度センサ１２によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気湿度、及び温度センサ１１によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気温度から、温度センサ１１によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気温度における露点温度が求められる。例えば、室内熱交換器周りの雰囲気湿度が９５％、室内熱交換器周りの雰囲気温度が２０℃の場合の露点温度は１７℃となる。制御装置１４には、室内熱交換器周りの雰囲気温度、室内熱交換器周りの雰囲気湿度ごとに、算出された露点温度をプロットしたマップが記憶される。

なお、室外熱交換器５および室外送風機１０は、太陽光および雨水に直接晒されることが無いように、カバーにより覆われている。

次に、本実施形態の概略の作動を述べる。

室内熱交換器４では、発熱体３にて加熱された空気および発熱体３から発せられる熱を吸熱して液相冷媒が沸騰蒸発して気相冷媒となる。一方、室外熱交換器５では、気相冷媒が筐体２外の空気（冷却空気）にて冷却されて凝縮し、液相冷媒となる。

このとき、室外熱交換器５が室内熱交換器４より上方側に設置されていることから、気相冷媒と液相冷媒との密度差により、冷媒は、室内熱交換器４と室外熱交換器５との間で自然循環する。

何らかの原因により温度センサ１１、湿度センサ１２から算出された露点温度と温度センサ１１によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気温度との温度差が所定値以下となると、両送風機９、１０は停止する。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態では、温度センサ１１によって検出された室内熱交換器周りの雰囲気温度と算出された露点温度との温度差が所定値以下となると、室外送風機１０および室内送風機９の運転を停止するように制御するので、室内熱交換器４の表面で結露水（凝縮水）が発生してしまうことを未然に防止でき得る。

したがって、仮に作業員が、筐体２内に水分を持ち込んだとしても、結露水が発熱体３に滴下することを未然に防止できるので、室内熱交換器４の下方側に結露水を受けるドレンパン等を配置するといった手段を講じる必要がない。

延いては、発熱体３で発生した熱、および発熱体３で加熱された空気が遮られることがないので、発熱体３で発生した熱を室内熱交換器４にて効率よく回収することができ、発熱体３を結露水から保護しながら発熱体３を冷却することができる。

本発明の冷却装置を設けた筐体冷却装置を示す模式図である。 本発明の冷却装置を示す模式図である。 湿り空気線図である。

Claims (4)

1. 筐体内に納められ、発熱体にて加熱された雰囲気から冷媒へと吸熱させる室内熱交換器と、
   前記筐体内に納められ、前記室内熱交換器へと高温空気を流入させる室内送風機と、
   前記筐体外に配され、前記室内熱交換器で吸熱した冷媒の熱を放熱する室外熱交換器と、
   前記筐体外に配され、前記筐体内温度よりも低温の空気を前記室外熱交換器へと送風する室外送風機と、
   前記室外送風機および前記室内送風機の送風量を調節する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、前記室内熱交換器の表面における相対湿度が所定値以上となると、前記室内送風機及び前記室外送風機の送風量を低減させることを特徴とする冷却装置。
2. 前記制御装置は、前記室内熱交換器の表面における相対湿度が所定値以上となると、前記室内送風機及び前記室外送風機を停止させることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記制御装置は、少なくとも前記室内熱交換器周りの雰囲気温度、および前記室内熱交換器周りの雰囲気相対湿度に基づいて露点温度を求め、前記室内熱交換器の表面温度と前記露点温度の差によって室内送風機及び室外送風機を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記室内熱交換器周りの雰囲気温度を検出する温度検出手段を、前記室外熱交換器から前記室内熱交換器へと冷媒を流入させる冷媒配管に設けることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１つに記載の冷却装置。

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