JP2010029974A

JP2010029974A - 冷却装置

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Publication number: JP2010029974A
Application number: JP2008194248A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Nozawa; 昭宣野澤; Takahisa Nakajima; 孝久中島
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: JP5366465B2

Abstract

【課題】冷却装置の小型化に有利な配電盤の排熱機構を提案すること。
【解決手段】冷却装置１の装置筐体１５内には、空気吸い込み口２３から凝縮器１０を経由して空気吹き出し口２４に至る凝縮器冷却用空気流路Ａと機械室１７から配電盤室１９を経由して凝縮器冷却用空気流路Ａに至る第１配電盤排熱用空気流路Ｃが形成されている。凝縮器冷却用空気流路Ａ内に配置されている送風ファン１２が動作すると各空気流路Ａ、Ｃに沿った凝縮器冷却用空気流と第１配電盤排熱用空気流が形成されるので、配電盤室１９に新たな冷却ファンを取り付けなくても配電盤１８が空気流に晒される。また、配電盤１８から配電盤室１９内に放出された熱は第１配電盤排熱用空気流に乗って凝縮器冷却用空気流路Ａに至り空気吹き出し口２４から排出される。配電盤室１９に熱が滞留しないので、配電盤室１９の容量を小さくできる。よって、冷却装置１の小型化に有利である。
【選択図】図３

Description

本発明は、送風ファンを用いて凝縮器を空冷している冷却装置に搭載されている配電盤の排熱機構の改良に関する。

工作機械などの被冷却物に冷却液を供給する冷却装置は、例えば、特許文献１に記載されている。冷却装置は、被冷却物と冷却装置との間で冷却液を循環させるための圧送ポンプと、被冷却物との熱交換によって暖められて戻ってくる冷却液を冷却するための冷凍サイクルを搭載している。冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機と、この圧縮機から吐出された高温・高圧の冷媒の温度を下げる排熱部としての機能を果たす凝縮器と、冷媒と冷却液との間で熱交換して冷却液を冷却する冷却器を備えている。また、冷却装置は、凝縮器を空冷するための送風ファンと、圧送ポンプ、圧縮機、凝縮器、冷却器、送風ファンなどの各機器に配線を分岐させて電力を供給する配電盤を搭載している。

発熱して高温になる配電盤には冷却装置が取付けられている。特許文献２には、ヒートパイプと冷却ファンとが取付けられた配電盤が記載されている。
特開２００３−３２９３５５号公報特開平３−１７８５１０号公報

配電盤は、冷凍サイクルで発生する結露や被冷却物に供給する冷却液など付着することがないように装置筐体内に区画されている配電盤室に配置されている。

ここで、冷却装置の小型化を図るためには、配電盤室の容量を小さく形成する必要がある。しかし、配電盤室の容量が小さいと、配電盤室内に冷却能力の高い大型の冷却ファンなどを取り付けることができないという問題がある。また、配電盤室の容量が小さいと、配電盤から放出された熱が配電盤室内に滞留してしまい、配電盤からの排熱が十分に行われなくなるという問題がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、冷却装置の小型化に有利な配電盤の排熱機構を備えた冷却装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の冷却装置は、
装置筐体と、
前記装置筐体に形成した空気吸い込み口および空気吹き出し口と、
前記空気吸い込み口から前記装置筐体内に配置されている凝縮器を経由して前記空気吹き出し口に至る第１空気流路と、
冷却器および圧縮機が配置されている機械室と、
配電盤が配置されている配電盤室と、
前記機械室から前記配電盤室を経由して前記第１空気流路に至る第２空気流路と、
前記第１空気流路に沿って前記空気吸い込み口から前記空気吹き出し口に向かう凝縮器冷却用空気流、および、前記第２空気流路に沿って前記機械室から前記第１空気流路に向かう配電盤排熱用空気流を形成する送風ファンと
を有していることを特徴とする。

本発明の冷却装置は、装置筐体内に、空気吸い込み口から凝縮器を経由して空気吹き出し口に至る第１空気流路と機械室から配電盤室を経由して第１空気流路に至る第２空気流路とを有しており、送風ファンが動作すると第１空気流路に沿って空気吸い込み口から空気吹き出し口に向かう凝縮器冷却用空気流と第２空気流路に沿って機械室から第１空気流路に向かう配電盤排熱用空気流が形成されるようになっている。送風ファンによって、凝縮器冷却用空気流とともに配電盤室内を通過する配電盤排熱用空気流が形成されるので、配電盤室に新たに大型の冷却ファンなどを取付けなくても配電盤を空気流に晒して配電盤からの排熱を促進することができる。また、配電盤から配電盤室内に放出された熱は配電盤排熱用空気流に乗って第１空気流路に至り、さらに凝縮器排熱用空気流に乗って空気吹き出し口から排出される。この結果、配電盤室内に熱が滞留することがないので、配電盤室の容量を小さくしても配電盤からの排熱が十分に行われる。従って、冷却装置の小型化に有利である。

本発明において、前記配電盤は、配電用基板、および、この配電用基板が収納されている配電盤ケースを備えており、前記第２空気流路における前記配電盤室内の流路部分は、上流側が前記配電盤ケースの内部を通過する内部流路部分であり、下流側が前記配電盤ケースの外周面部分に沿う外部流路部分であり、前記外部流路部分の下流端が前記第１空気流路に連通していることが望ましい。このようにすれば、配電盤排熱用空気流が内部流路部分に沿って配電盤ケースの内部を通過するので、配電用基板に搭載されている発熱部品は直接空冷される。また、配電盤ケースの内部の熱は配電盤排熱用空気流に乗って配電盤室内に放出された後に、外部流路部分から第１空気流路に至り空気吹き出し口から排出される。従って、配電盤ケースの内部からの排熱が十分に行われる。

この場合には、前記配電盤ケースの外周面部分にはヒートシンクが形成されており、前記外部流路部分の少なくとも一部は、前記ヒートシンクに沿って形成されていることが望ましい。このようにすれば、ヒートシンクが配電盤排熱用空気流に晒されるので、配電盤からヒートシンクを介して行われる排熱が促進される。

また、送風ファンによって配電盤排熱用空気流を発生させるためには、前記第１空気流路には、前記空気吸い込み口の側に前記凝縮器が配置され、前記空気吹き出し口の側に前記送風ファンが配置されており、前記外部流路部分の下流端は、前記第１空気流路における前記送風ファンよりも上流側の部位に連通していることが望ましい。

また、本発明において、前記機械室に形成されている機械室側排熱口から前記装置筐体の天井部分に形成されている筐体側排熱口に至る第３空気流路と、前記配電盤室から前記第３空気流路に至る第４空気流路とを有しており、前記機械室の温度が上昇することにより、前記第３空気流路に沿って前記機械室排熱口から前記筐体側排熱口に向かう上昇気流、および、前記第４空気流路に沿って前記配電盤室から前記第３空気流路に向かう第２配電盤排熱用空気流が形成されることが望ましい。すなわち、冷却装置が動作して圧縮機などが発熱することにより機械室の温度が上昇すると、第３空気流路に上昇気流が形成される。また、この上昇気流によって第３空気流路に発生する負圧によって、第４空気流路に沿って配電盤室から第３空気流路に向かう第２配電盤排熱用空気流が形成される。この結果、配電盤から配電盤室内に放出された熱は第２配電盤排熱用空気流に乗って第３空気流路に至り上昇気流に乗って筐体側排熱口から排出されるので、配電盤室に熱が滞留することがなく配電盤からの排熱が促進される。

以下に、図面を参照して本発明を適用した冷却装置の実施の形態を説明する。

（回路構成）
図１は冷却装置の回路構成図である。本例の冷却装置１は、工作機械などの被冷却物に冷却液を供給するものである。冷却液供給口２から被冷却物に送り出した冷却液を冷却液回収口３から回収することにより冷却装置１と被冷却物との間で冷却液を循環させる圧送ポンプ４と、冷却液を貯留しておくための水槽５と、これらを接続する配管６やバルブ７と、被冷却物との熱交換によって暖められて戻ってくる冷却液を冷却するための冷凍サイクル８を搭載している。冷凍サイクル８は、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機９と、この圧縮機９から吐出された高温・高圧の冷媒の温度を下げる排熱部としての機能を果たす凝縮器１０と、冷媒と冷却液との間で熱交換して冷却液を冷却する冷却器１１を備えている。また、冷却装置１は凝縮器１０を空冷するための送風ファン１２を搭載している。

（全体構成）
図２、３を参照して冷却装置の全体構成を説明する。図２（ａ）は冷却装置１の正面図であり、図２（ｂ）は側面図であり、図２（ｃ）は平面図である。冷却装置１の内部の主要な構成が分かるように、装置筐体の前板、右側板、天井板を取り外した状態で示している。図３は冷却装置１の装置筐体内に形成される空気流路を示すために装置筐体の内部の主要な構成を模式的に示した部分斜視図である。

冷却装置１は、前後方向に扁平な直方体形状の装置筐体１５を有している。装置筐体１５の内部は水平仕切り板１６によって上下に区画されており、下側の区画は機械室１７になっている。機械室１７の前側の部位には冷却器１１が配置されており、後側の部位には圧縮機９、圧送ポンプ４、水槽５が配置されている。上側の区画は左右に仕切られており、容量の小さい右側の区画は、圧縮機９、凝縮器１０、冷却器１１、送風ファン１２、圧送ポンプ４などの各機器に配線を分岐させて電力を供給する配電盤１８が配置されている配電盤室１９になっている。容量の大きい左側の区画は仕切り板２０によって前後の前区画２１および後区画２２に仕切られている。

前区画２１には、図３に示すように、その前面から天井面に至る凝縮器冷却用空気流路（第１空気流路）Ａが形成されている。すなわち、前区画２１の前面となる装置筐体１５の前板の前区画２１に対応する部分には矩形の空気吸い込み口２３が形成されており、前区画２１の天井面となる装置筐体１５の天井板の前区画２１に対応する部分には矩形の空気吹き出し口２４が形成されている。前区画２１の背面となっている仕切り板２０は、垂直方向に延びている垂直板部分２０ａとこの垂直板部分２０ａから上方に延びており上端が後方に位置する傾斜板部分２０ｂとを備えている。従って、空気が空気吸い込み口２３から吸い込まれると、傾斜板部分２０ｂによって上方に導かれて空気吹き出し口２４に至る。

凝縮器冷却用空気流路Ａ内には凝縮器１０と送風ファン１２が配置されている。凝縮器１０は扁平な直方体形状をしたフィンアンドチューブ型のものであり、空気吸い込み口２３を塞ぐようにして水平仕切り板１６の前端縁部分に取り付けられている。凝縮器１０には左右の側面および上面を覆って後方に延びているコンデンサフード２５が取付けられている。コンデンサフード２５は、右側板２５ａおよび左側板２５ｂとこれら右側板２５ａおよび左側板２５ｂの上端に架け渡されている上側板２５ｃとを備えている。送風ファン１２は、コンデンサフード２５の後端開口を覆うように取り付けられている。

ここで、コンデンサフード２５の右側板２５ａと、この右側板２５ａと連続するようにして右側板２５ａの後方に配置されている縦仕切り板２６によって、前区画２１および後区画２２と配電盤室１９とは仕切られている。また、コンデンサフード２５の右側板２５ａの上側部分には、前区画２１における凝縮器１０と送風ファン１２の間の部位と配電盤室１９とを連通させている第１連通口２７が形成されている。

後区画２２には、図３に示すように、その下の機械室１７から天井面に至る機械室排熱用空気流路（第３空気流路）Ｂが形成されている。すなわち、後区画２２の底面となる水平仕切り板１６の後区画２２に対応する部分には機械室１７と連通する矩形の機械室側排熱口２８が形成されている。また、後区画２２の天井となる装置筐体１５の天井板の後区画２２に対応する部分には矩形の筐体側排熱口２９が形成されている。なお、後区画２２内には、図２に示すように、機械室１７の側から圧送ポンプ４の上端部分が突出している。

次に、配電盤室１９に配置されている配電盤１８は、配電用基板３０と、この配電用基板３０を内蔵している配電盤ケース３１を備えている。配電盤ケース３１は扁平な直方体形状をしており、前後方向に長く延びるように配置されている。配電盤ケース３１の左側板部分３１ａは縦仕切り板２６と一定の隙間を開けて対峙しており、その外面の上半部分にはヒートシンク３２が形成されている。配電盤ケース３１の右側板部分３１ｂは装置筐体１５の右側板と接している。配電盤ケース３１の底板部分３１ｃには第１開口３３が形成されており、後端板部分３１ｄの上端部分には第２開口３４が形成されている。また、前端板部分３１ｅの下側部分には第３開口３５が形成されている。

配電盤室１９の底面の配電盤１８が載置されている部位、すなわち、水平仕切り板１６の配電盤１８が載置されている部位には、機械室１７と配電盤室１９とを連通させる第２連通口３６が形成されている。この第２連通口３６には、配電盤ケース３１の底板部分２５ｂに形成されている第１開口３３が接続されている。また、配電盤室１９と後区画２２とを仕切っている縦仕切り板２６の後側部分において、配電盤ケース３１の第２開口３４に近い部位には、配電盤室１９と後区画２２とを連通させる第３連通口３７が形成されている。さらに、縦仕切り板２６の上端部分には、上方からヒートシンク３２に向かう下降気流を発生させる冷却ファン３８が取付けられている。

ここで、図３に示すように、装置筐体１５内には、水平仕切り板１６に第２連通口３６形成され、コンデンサフード２５の右側板部分に第１連通口２７が形成されていることによって、機械室１７から配電盤室１９を経由して凝縮器冷却用空気流路Ａに至る第１配電盤排熱用空気流路（第２空気流路）Ｃが形成されている。第１配電盤排熱用空気流路Ｃについて、より詳細には、第１配電盤排熱用空気流路Ｃのうち配電盤室１９内の流路部分の上流側の第１開口３３から第２開口３４、または、第１開口３３から第３開口３５の間は点線で示すように配電盤ケース３１の内部を通過する第１、第２内部流路部分Ｃ１、Ｃ２となっている。第２、第３開口３４、３５よりも下流側の流路部分は下流端が第１連通口２７を介して凝縮器冷却用空気流路Ａに連通する第１、第２外部流路部分Ｃ３、Ｃ４になっている。第１外部流路部分Ｃ３は、配電盤ケース３１の外周面部分およびヒートシンク３２に沿うように、配電盤ケース３１の左側板部分３１ａと縦仕切り板２６との間の狭い空間に形成されており、この第１外部流路部分Ｃ３は下降気流を発生させる冷却ファン３８によって下方に迂回させられたのちに第１連通口２７に至るように形成されている。

また、装置筐体１５内には、縦仕切り板２６に形成されている第３連通口３７によって、配電盤室１９から機械室排熱用空気流路Ｂに至る第２配電盤排熱用空気流路Ｄ（第４空気流路）が形成されている。

（配電盤からの排熱）
図３を参照して、冷却装置１の動作時における配電盤１８からの排熱を説明する。

冷却装置１が動作すると、凝縮器１０を冷却するために送風ファン１２が駆動される。送風ファン１２が駆動されると、凝縮器冷却用空気流路Ａに沿って空気吸い込み口２３から凝縮器１０を通過して空気吹き出し口２４に至る凝縮器冷却用空気流が形成される。また、送風ファン１２によって、第１配電盤排熱用空気流路Ｃに沿って機械室１７から配電盤室１９を経由して凝縮器冷却用空気流路Ａに至る第１配電盤排熱用空気流が形成される。

送風ファン１２によって凝縮器冷却用空気流が形成されるだけでなく配電盤室１９内を通過する第１配電盤排熱用空気流も形成される。従って、本例によれば、配電盤室１９内に新たに大型の冷却ファン３８などを取付けなくても、配電盤１８を空気流に晒すことができる。また、冷却装置１の動作時には配電盤１８の温度は７０℃程度まで上昇するのに対して、機械室１７の温度は通常は４０℃度程度なので、第１配電盤排熱用空気流によって配電盤１８からの排熱が促進される。さらに、配電盤１８から配電盤室１９内に放出された熱は第１配電盤排熱用空気流に乗って凝縮器冷却用空気流路Ａに至り、しかる後に凝縮器冷却用空気流に乗って空気吹き出し口２４から排出される。この結果、配電盤室１９内に熱が滞留することがないので、配電盤室１９の容量を小さくしても配電盤１８からの排熱が十分に行われる。従って、冷却装置１の小型化に有利である。

また、第１配電盤排熱用空気流路Ｃの内部流路部分Ｃ１、Ｃ２では、第１配電盤排熱用空気流が配電盤ケース３１の内部を通過するので、配電用基板３０に搭載されている発熱部品は直接空冷される。そして、配電盤ケース３１の内部の熱は第１配電盤排熱用空気流に乗って配電盤室１９内に放出された後に、第１または第２外部流路部分Ｃ３、Ｃ４から凝縮器冷却用空気流路Ａに至り空気吹き出し口２４から排出される。従って、配電盤ケース３１の内部からの排熱も十分に行われる。

さらに、第１外部流路部分Ｃ３では、第１配電盤排熱用空気流が配電盤１８の外周面部分に沿って流れ、ヒートシンク３２が第１配電盤排熱用空気流に晒される。従って、配電盤１８からヒートシンク３２を介して行われる排熱が促進される。加えて、第１外部流路部分Ｃ３は配電盤室１９の下方に迂回させられているので、第１配電盤排熱用空気流が配電盤１８の外周面部分の広い範囲を通過する。従って、配電盤１８の外周面部分からの排熱が促進される。

また、冷却装置１が動作して圧縮機９や圧送ポンプ４が発熱することにより機械室１７の温度が上昇すると、機械室排熱用空気流路Ｂに上昇気流が形成される。すると、この上昇気流が機械室排熱用空気流路Ｂに発生させる負圧によって、第２配電盤排熱用空気流路Ｄに沿って配電盤室１９から機械室排熱用空気流路Ｂに向かう第２配電盤排熱用空気流が形成される。この結果、配電盤１８から配電盤室１９内に放出された熱は第２配電盤排熱用空気流に乗って機械室排熱用空気流路Ｂに至り、上昇気流に乗って筐体側排熱口２９から排出される。従って、配電盤室１９に熱が滞留することがなく、配電盤１８からの排熱が促進される。

これらの結果、本例によれば、７０℃程度まで上昇する配電盤１８の温度を６０℃以下に下降させることができる。

冷却装置の回路構成図である。（ａ）は冷却装置の正面図であり、（ｂ）は右側面図であり、（ｃ）は平面図である。冷却装置に形成されている空気流路を示すために装置筐体の内部の主要な構成を模式的に示した部分斜視図である。

符号の説明

１冷却装置
２冷却液供給口
３冷却液回収口
４圧送ポンプ
５水槽
６配管
７バルブ
９圧縮機
１０凝縮器
１１冷却器
１２送風ファン
１５装置筐体
１６水平仕切り板
１７機械室
１８配電盤
１９配電盤室
２０仕切り板
２１前区画
２２後区画
２３空気吸い込み口
２４空気吹き出し口
２５コンデンサフード
２６縦仕切り板
２７、３６、３７連通口
２８機械室側排熱口
２９筐体側排熱口
３０配電用基板
３１配電盤ケース
３２ヒートシンク
３３、３４、３５開口
３８冷却ファン
Ａ凝縮器冷却用空気流路（第１空気流路）
Ｂ機械室排熱用空気流路（第３空気流路）
Ｃ第１配電盤排熱用空気流路（第２空気流路）
Ｄ第２配電盤排熱用空気流路（第４空気流路）

Claims

装置筐体と、
前記装置筐体に形成した空気吸い込み口および空気吹き出し口と、
前記空気吸い込み口から前記装置筐体内に配置されている凝縮器を経由して前記空気吹き出し口に至る第１空気流路と、
冷却器および圧縮機が配置されている機械室と、
配電盤が配置されている配電盤室と、
前記機械室から前記配電盤室を経由して前記第１空気流路に至る第２空気流路と、
前記第１空気流路に沿って前記空気吸い込み口から前記空気吹き出し口に向かう凝縮器冷却用空気流、および、前記第２空気流路に沿って前記機械室から前記第１空気流路に向かう配電盤排熱用空気流を形成する送風ファンと
を有していることを特徴とする冷却装置。
請求項１に記載の冷却装置において、
前記配電盤は、配電用基板、および、この配電用基板が収納されている配電盤ケースを備えており、
前記第２空気流路における前記配電盤室内の流路部分は、上流側が前記配電盤ケースの内部を通過する内部流路部分であり、下流側が前記配電盤ケースの外周面部分に沿う外部流路部分であり、
前記外部流路部分の下流端が前記第１空気流路に連通していることを特徴とする冷却装置。
請求項２に記載の冷却装置において、
前記配電盤ケースの外周面部分にはヒートシンクが形成されており、
前記外部流路部分の少なくとも一部は、前記ヒートシンクに沿って形成されていることを特徴とする冷却装置。
請求項３に記載の冷却装置において、
前記第１空気流路には、前記空気吸い込み口の側に前記凝縮器が配置され、前記空気吹き出し口の側に前記送風ファンが配置されており、
前記外部流路部分の下流端は、前記第１空気流路における前記送風ファンよりも上流側の部位に連通していることを特徴とする冷却装置。
請求項４に記載の冷却装置において、
前記機械室に形成されている機械室側排熱口から前記装置筐体の天井部分に形成されている筐体側排熱口に至る第３空気流路と、
前記配電盤室から前記第３空気流路に至る第４空気流路とを有しており、
前記機械室の温度が上昇することにより、前記第３空気流路に沿って前記機械室排熱口から前記筐体側排熱口に向かう上昇気流、および、前記第４空気流路に沿って前記配電盤室から前記第３空気流路に向かう第２配電盤排熱用空気流が形成されることを特徴とする冷却装置。