JP2009123728A - 発熱体収納箱冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体収納箱を冷却する冷却装置において、外気風路の吸込口と吹出口において、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットを防止した発熱体収納箱冷却装置を提供することを目的としている。
【解決手段】内気側送風機６と外気側送風機１５をともに熱交換型冷却装置１の上部に配置し、内気風路（１１）における吸込口（５）および吹出口（１０）を発熱体収容箱側面と一致する一面に配置し、外気風路１７の外気吸込口１２と外気吹出口（１６）を同一面でない垂直に隣接する面にそれぞれ配置したものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、屋外に設置される箱体構造物で、内部に温度、湿度、粉塵などが性能、寿命に影響を与える機器を収容し、その機器の発熱量が多いため年間を通じて冷却を要する箱体構造物に関し、特に熱交換型冷却装置とその循環風路に関するものである。

近年、電子部品の高性能化と制御基板に対する電子部品の高密度化が進み、制御基板からの発熱量は飛躍的に増加している。これに伴い、箱内の温度は上昇する傾向にあり、制御基板上にある電子部品の動作保証、製品寿命は箱内の温度に大きな影響を受ける。このため、箱内の温度を一定以下に冷却しなければ信頼性の確保が出来なくなってきている。

従来、この種の箱を空気式熱交換により冷却する発熱体収容箱冷却装置は、箱外面に設置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その発熱体収容箱冷却装置について、図１０を参照しながら説明する。

図１０に示すように発熱体収容箱冷却装置は、箱体１０１の内部に、発熱体収容箱の空気を内気吸込口１０２より取込んで戻す内気風路１０５と、外気を外気吸込口１０６より取込み、また外気吹出口１０８から排出する外気風路１０９を有し、これら両風路が独立するよう設置された仕切板１１０と、外気風路１０９の空気を搬送する外気側ファン１０３Ｂをファンの回転軸と外気吸込口１０６からの空気吸込方向が直角になるよう配置し、内気風路１０５の空気を搬送する内気側ファン１０３Ａをファンの回転軸と内気吸込口１０２からの空気吸込方向が直角になるよう配置し、両風路の交点に配され外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子１０４とを備え、発熱体収容箱のパネルに外付けする設置形態で、発熱体収容箱を冷却している。
特開２００１−１５６４７８号公報（図１）

従来の発熱体収容箱冷却装置は、熱交換素子の上下に内気送風機と外気送風機を配置した構造であるために風路を容易に変えることが出来ず、また変更する場合も風向を変更するための空間が必要となり、外気風路の吸込口と吹出口が同一面、または同一方向に風が吹き出すように配置されており、外気風路の吸込口と吹出口にて、冷却能力の低下に原因となる、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットが形成され易く、ガイド板により風向きを変更する必要があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、外気風路の吸込口と吹出口において、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットを防止し、箱体構造物の壁面に内蔵する時のように、発熱体収容箱冷却装置の寸法が制約される場合には、最小限の空間にてコンパクトな発熱体収納箱冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の発熱体収納箱冷却装置は上記目的を達成するために、発熱体収容箱の空気を取込みまた発熱体収容箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込みまた外気に排出する外気風路を有し、内気風路の空気を搬送する内気送風機と外気風路の空気を搬送する外気送風機を外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子の上部に配置し、送風機の動作を制御する制御装置を備え、内気風路における吸込口および吹出口を発熱体収容箱側面と一致する一面に配置し、外気風路の吸込口と吹出口を同一面でない垂直に隣接する面にそれぞれ配置したものである。

また、他の手段は、熱交換素子の風路が、箱体の底面と平行になるように熱交換素子を配置したものである。

また、他の手段は、熱交換素子の外気風路吹出口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有するものである。

また、他の手段は、外気送風機を熱交換素子の風下側風路かつ熱交換素子より上位に配置したことを特徴とするものである。

また、他の手段は、熱交換素子の内気風路吸込口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有することを特徴とするものである。

この手段により、省スペースで風路形成ができ、外気風路の吸込口と吹出口にて、冷却能力の低下の原因となる、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットをガイド板により風向きを変更する必要なく防止できる発熱体収納箱冷却装置が得られる。

また、他の手段は、内気風路の熱交換素子の吸込口正面にヒーターを傾斜配置したことを特徴とするものである。

また、他の手段は、内気風路の熱交換素子の吸込口の下部に風向偏向と箱体の補強を兼ねた傾斜板を配置したことを特徴とするものである。

この手段により、内気風路の熱交換素子の吸込口における乱流を抑制できるとともに、熱交換素子に流入する送風分布の均一化を図りながら、箱体の剛性のある発熱体収納箱冷却装置が得られる。

また、他の手段は、熱交換素子の上部に送風機の空間仕切りと熱交換素子の固定を兼ねたガイド板を配置したことを特徴とするものである。

この手段により、省スペース化を図ることができる発熱体収納箱冷却装置が得られる。

また、他の手段は、外気風路空間に制御装置を外気風路に隣接するように配置したことを特徴とするものである。

また、他の手段は、制御装置を覆う箱体に内気風路の空気を循環させる冷却空気の流入用および吹出用ダクトをそれぞれ内気風路の風上、風下に配置したことを特徴とするものである。

この手段により、省スペース化を図ることができ、コンパクトで放熱効果の高い制御装置を備えた発熱体収納箱冷却装置が得られる。

本発明によれば、省スペースで風路形成ができ、外気風路の吸込口と吹出口にて、冷却能力の低下の原因となる、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットをガイド板により風向きを変更する必要なく防止できる効果のある発熱体収納箱冷却装置を提供できる。

また、内気風路の熱交換素子の吸込口における乱流を抑制できるとともに、熱交換素子に流入する送風分布の均一化を図りながら、箱体の剛性の効果ある発熱体収納箱冷却装置を提供できる。

この、省スペース化を図ることができ、コンパクトで放熱効果の高い制御装置を備えた発熱体収納箱冷却装置を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、発熱体収容箱の空気を取込みまた発熱体収容箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込みまた外気に排出する外気風路を有し、内気風路の空気を搬送する内気送風機と外気風路の空気を搬送する外気送風機を外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子の上部に配置し、送風機の動作を制御する制御装置を備え、内気風路における吸込口および吹出口を発熱体収容箱側面と一致する一面に配置し、外気風路の吸込口と吹出口を同一面でない垂直に隣接する面にそれぞれ配置したものであり、外気風路の吸込口と吹出口を隣接する垂直面にそれぞれ配置したことにより、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットを防止することができる作用を有する。

また、請求項２記載の発明は、熱交換素子の風路が、箱体の底面と平行になるように熱交換素子を配置したものであり、熱交換素子の内気吹出口と発熱体収納箱冷却装置の箱体に配する内気吹出口および熱交換素子の外気吸込口と発熱体収納箱冷却装置の箱体に配する外気吸込口の間のスペースをなくすことができ、箱体の幅寸法および奥行き寸法を薄型化にできる作用を有する。

また、請求項３記載の発明は、熱交換素子の外気風路吹出口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有するものであり、箱体の下部から上部に連通する空間を熱交換素子の外気風路吹出口から外気送風機吸込口までの風路として活用することで、箱体の幅寸法を薄型化にできる作用を有する。

また、請求項４記載の発明は、熱交換素子の内気風路吸込口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有するものであり、発熱体収容箱の外気吸込口から放出される外気送風機の吸込騒音を低減でき、かつ熱交換素子より上位に配置したことで、熱交換素子の外風路吹出口からの漏水が外気送風機にかかるのを防ぐ作用を有する。

また、請求項５記載の発明は、熱交換素子の内気風路吸込口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有するものであり、箱体の下部から上部に連通する空間を内気送風機吹出口から熱交換素子の内気風路吸込口までの風路として活用することで、箱体の奥行き寸法を薄型化にできる作用を有する。

また、請求項６記載の発明は、内気風路の熱交換素子の吸込口正面にヒーターを傾斜配置したものであり、ヒーターを傾斜配置することで、風向板としての機能を有し、熱交換素子への風の流入を均一化し、熱交換素子の吸込口における開口端圧力損失が軽減される作用を有する。

また、請求項７記載の発明は、内気風路の熱交換素子の吸込口の下部風路に風向偏向と箱体の補強を兼ねた傾斜板を配置したものであり、風向板による整流効果により、内気風路の圧力損失が軽減され、風量アップに伴う冷却能力向上、および箱体の強度アップが得られる作用を有する。

また、請求項８記載の発明は、熱交換素子の上部に送風機の空間仕切りと熱交換素子の固定を兼ねたガイド板を配置したものであり、熱交換素子の上部に送風機空間との仕切りを兼ねた溝型形状をしたガイド板を配置することにより、熱交換素子を容易に確実に設置でき、部品点数を低減でき、配置構成が簡素で生産、メンテナンスが容易になる作用を有する。

また、請求項９記載の発明は、外気風路空間に制御装置を外気風路に隣接するように配置したものであり、発熱し高温状態となる制御装置を覆う箱体を温度の低い外風路に隣接する空間に配置することで、箱体の外表面からの放熱効果を高め、制御装置内の冷却を確実に行うことができる作用を有する。

また、請求項１０記載の発明は、前記制御装置を覆う箱体に内気風路の空気を循環させる冷却空気の流入用および吹出用ダクトをそれぞれ内気風路の風上、風下に配置したものであり、制御装置の冷却用通気口の流入口と流出口に圧力差を発生させることにより冷却風が制御装置内へ確実に通風が行われ、制御装置内を容易に冷却できる作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１と図２は本発明の実施の形態１における熱交換型冷却装置の設置図であり、図３〜図６は本発明の実施の形態１における熱交換型冷却装置の構成図を示したものである。箱体構造物２内部には、発熱体となる機器４が収容されている。熱交換型冷却装置１は、壁面３に外気吹出口１６を向けて設けられている。外気吸込口１２は壁面３と直交する箱体側面１８に設けられている。熱交換型冷却装置１の箱体構造物２内部側の面には、内気吸込口５と内気吹出口１０を設けている。なお、熱交換型冷却装置１は箱体構造物２に複数設置してもかまわない。また、図２では、熱交換型冷却装置１の取り付けは、箱体構造物２の壁面３に内蔵される構造となっているが、箱体構造物２の壁面３に外付けでもかまわない。

図３、図５に示すように、箱体構造物２内の空気（以下、これを内気と称する）は熱交換型冷却装置１の内気吸込口５より内気側送風機６に取り込まれたのち、箱体の下部から上部に連通する空間７に送風され、熱交換素子８の素子内気側吸込口９から、熱交換素子８内に通風され、熱交換型冷却装置１の内気吹出口１０より再び箱体構造物２内へ戻る内気風路１１を形成している。空間７は、熱交換型冷却装置１の壁面に沿って内気側送風機６の吹出し側と熱交換素子８の素子内気側吸込口９を連絡するように設けられている。

図４、図６に示すように、箱体構造物２外の空気（以下、これを外気と称する）は、熱交換型冷却装置１の外気吸込口１２より熱交換素子８に取り込まれ、熱交換素子８を通過して、熱交換素子８の素子外気側吹出口１３より箱体の下部から上部に連通する空間１４を通過して、外気側送風機１５に取り込まれたのち、熱交換型冷却装置１の外気吹出口１６より再び外気へ排出する外気風路１７を形成している。外気側送風機１５は、熱交換素子８の風下側風路かつ熱交換素子８より上位に配置されている。また、空間１４は、熱交換形冷却装置１の外気側の壁面３に沿って、熱交換素子８の素子外気側吹出口１３と外気側送風機１５の吸込口を連絡するように設けられている。

図３と図４に示すように、内気風路１１と外気風路１７が独立するよう設置され、内気風路１１における内気吸込口５および内気吹出口１０を図１に示す箱体構造物２の箱体側面１８と一致する一面に配置し、外気風路１７の外気吸込口１２と外気吹出口１６を同一面でない垂直に隣接する面にそれぞれ配置したものであり、また内気風路１１と外気風路１７の交点には外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子８が配置されている。この熱交換素子８の風路は、図５に示すように、箱体底面１９と平行になるように配置されている。本実施の形態では、Ｌ字型の風路を持つ積層型の熱交換素子８を用いている。

上記構成により、外気風路１７の外気吸込口１２と外気吹出口１６を隣接する垂直面にそれぞれ配置したことにより、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットを防止した。

このように本発明の実施の形態１の発熱体収納箱冷却装置によれば、省スペースで風路形成ができ、外気風路１７の外気吸込口１２と外気吹出口１６にて、冷却能力の低下の原因となる、吹出した風をそのまま吸い込んでしまうショートサーキットをガイド板により風向きを変更する必要なく防止できる。

また、本実施の形態では、内気側送風機６と外気側送風機１５は、遠心型の送風機を用い、熱交換型冷却装置１の上部に並べて設けられている。図３〜６で示すように、外気側送風機１５は主板を外気吸込口１２と平行になるように配置している。内気側送風機６は、その吸込口を内気吸込口５に向けて配置されている。内気側送風機６の背面側の空間を外気風路１７として用いることによって装置のコンパクト化を実現している。なお、図５に示すように、内気側送風機６の吸込口は、熱交換型冷却装置１の箱体側面１８に対し、少し傾けて取り付けることによって、箱体側面１８の幅を小さくしている。

（実施の形態２）
図７に示すように、内気風路１１の熱交換素子８の素子内気側吸込口９正面の箱体の下部から上部に連通する空間７に、箱体構造物に収容されている機器が起動する際に、外気温度が機器の起動する周囲温度より低く、また箱体構造物内も冷えている場合に、一時的に箱体構造物内を加熱するためのヒーター２０を傾斜配置する。

上記構成により、ヒーター２０の機能と風向板としての機能を有し、熱交換素子８への風の流入を均一化し、熱交換素子８の素子内気側吸込口９における開口端圧力損失が軽減されることとなる。

（実施の形態３）
図８に示すように、内気風路１１の空間７において、熱交換素子８の素子内気側吸込口９の下部となる部分に風向偏向と箱体の補強を兼ねた傾斜板２１を配置する。

上記構成により、風向板による整流効果により、内気風路１１の圧力損失が軽減され、風量アップに伴う冷却能力向上、および箱体の強度アップが得られることとなる。

（実施の形態４）
図８に示すように、熱交換素子８の上部に送風機の空間仕切りと熱交換素子８の固定を兼ねたガイド板２２を配置する。

上記構成により、熱交換素子８を容易に確実に設置でき、部品点数を低減でき、配置構成が簡素で生産、メンテナンスが容易になることとなる。

（実施の形態５）
図９に示すように、外気風路の空間１４に内気送風機と外気送風機の動作を制御するためのマイコン等を実装したプリント基板と電装部品を収容する制御装置２３を外気風路１７に隣接するように配置する。また、制御装置２３を覆う箱体に内気風路１１の空気を循環させる冷却空気の流入用ダクト２４および吹出用ダクト２５をそれぞれ内気風路１１の風上、風下に配置する。

上記構成により、発熱し高温状態となる制御装置２３を覆う箱体を温度の低い外風路に隣接する空間に配置することで、箱体の外表面からの放熱効果を高め、制御装置２３内の冷却を確実に行うことができ、さらに、制御装置２３の冷却空気流入口２６と冷却空気流出口２７に圧力差を発生させることにより冷却風が制御装置２３内へ確実に通風が行われ、制御装置２３内を容易に冷却できることとなる。

本発明は、移動電話基地局、簡易無線局等の屋外に設置される箱体構造物で、内部に通信機器等の発熱体を有し、その発熱量が多いため冬季においても冷却を要し、温度、湿度、粉塵、雨水などが性能、寿命に影響を与えるような精密機器を有する発熱体収納箱の冷却装置に関するものに有用である。

本発明の実施の形態１における発熱体収容箱の正面設置図 本発明の実施の形態１における発熱体収容箱の側面設置図 本発明の実施の形態１における熱交換型冷却装置の右正面設置図 本発明の実施の形態１における熱交換型冷却装置の左正面設置図 本発明の実施の形態１における熱交換型冷却装置の内気風路構造図 本発明の実施の形態１における熱交換型冷却装置の外気風路構造図 同実施の形態２におけるヒーター配置図 同実施の形態３および実施の形態４における傾斜板およびガイド板配置図 同実施の形態５におけるにおける制御装置および制御装置ダクト配置図 従来の発熱体収容箱冷却装置構造図

符号の説明

１ 熱交換型冷却装置
２ 箱体構造物
３ 壁面
４ 機器
５ 内気吸込口
６ 内気側送風機
７ 空間
８ 熱交換素子
９ 素子内気側吸込口
１０ 内気吹出口
１１ 内気風路
１２ 外気吸込口
１３ 素子外気側吹出口
１４ 空間
１５ 外気側送風機
１６ 外気吹出口
１７ 外気風路
１８ 箱体側面
１９ 箱体底面
２０ ヒーター
２１ 傾斜板
２２ ガイド板
２３ 制御装置
２４ 流入用ダクト
２５ 吹出用ダクト
２６ 冷却空気流入口
２７ 冷却空気流出口
１０１ 箱体
１０２ 内気吸込口
１０３Ａ 内気側ファン
１０３Ｂ 外気側ファン
１０４ 熱交換素子
１０５ 内気風路
１０６ 外気吸込口
１０８ 外気吹出口
１０９ 外気風路
１１０ 仕切板

Claims (10)

1. 発熱体収容箱の空気を取込みまた発熱体収容箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込みまた外気に排出する外気風路を有し、内気風路の空気を搬送する内気送風機と外気風路の空気を搬送する外気送風機を外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子の上部に配置し、送風機の動作を制御する制御装置を備え、内気風路における吸込口および吹出口を発熱体収容箱側面と一致する一面に配置し、外気風路の吸込口と吹出口を同一面でない垂直に隣接する面にそれぞれ配置したことを特徴とする発熱体収容箱冷却装置。
2. 熱交換素子の風路が、箱体の底面と平行になるように熱交換素子を配置した請求項１の発熱体収納箱冷却装置。
3. 熱交換素子の外気風路吹出口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有する請求項１または２記載の発熱体収納箱冷却装置。
4. 外気送風機を熱交換素子の風下側風路かつ熱交換素子より上位に配置した請求項１〜３いずれかに記載の発熱体収納箱冷却装置。
5. 熱交換素子の内気風路吸込口の正面に、箱体の下部から上部に連通する空間を有する請求項１〜４いずれかに記載の発熱体収納箱冷却装置。
6. 内気風路の熱交換素子の吸込口正面にヒーターを傾斜配置したことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の発熱体収納箱冷却装置。
7. 内気風路の熱交換素子の吸込口の下部風路に風向偏向と箱体の補強を兼ねた傾斜板を配置したことを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の発熱体収納箱冷却装置。
8. 熱交換素子の上部に送風機の空間仕切りと熱交換素子の固定を兼ねたガイド板を配置した請求項１〜７いずれかに記載の発熱体収納箱冷却装置。
9. 外気風路空間に制御装置を外気風路に隣接するように配置した請求項１〜８いずれかに記載の発熱体収納箱冷却装置。
10. 前記の制御装置を覆う箱体に内気風路の空気を循環させる冷却空気の流入用および吹出用ダクトをそれぞれ内気風路の風上、風下に配置した請求項９記載の発熱体収納箱冷却装置。

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