JP2010286228A - Heat exchanger device and heating element storing device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchange device and a heating element storage device using the heat exchange device.
例えば、携帯電話の基地局は、数十アンペア以上の電流が流れることから、ある点では発熱体とも表現される。つまり、冷却をすることがその動作を安定化させるためには極めて重要なものとなる。このような携帯電話の基地局はその冷却を行う為に次のような構成をとっている(図11参照)。 For example, since a current of several tens of amperes or more flows in a mobile phone base station, it is also expressed as a heating element in a certain point. In other words, cooling is extremely important in order to stabilize the operation. Such a mobile phone base station has the following configuration in order to cool it (see FIG. 11).
すなわち、発熱体となる送・受信機を収納したキャビネットと、キャビネットの開口部に装着された熱交換装置(101)とを備えた構成となっていた。そして、図11に示すように、熱交換装置101の構造としては、外気用の第1吸込口107と第1吐出口108およびキャビネット内用の第2吸込口109および第2吐出口110を有する本体ケース111と、この本体ケース111内に設けられた外気用の第1送風機112およびキャビネット内用の第2送風機113と、前記本体ケース111内において室外空気とキャビネット内空気との熱交換を行う熱交換器114とを備えた構成となっていた(なお、これに類似する先行文献としては特開2000−161875号公報)。
That is, it has a configuration including a cabinet in which a transmitter / receiver serving as a heating element is stored, and a heat exchange device (101) mounted in an opening of the cabinet. As shown in FIG. 11, the structure of the heat exchange device 101 includes a
上記従来の熱交換装置においては、1つの本体ケース111内に2つの送風機、すなわち、外気用の第1送風機112とキャビネット内用の第2送風機113と、熱交換器114とを収納した構成となっているため、本体ケース111自体が大きくなっている。一方、携帯電話の基地局は小型化がすすみ、熱交換装置本体に対しても、小型化することが要求されている。
In the above-described conventional heat exchange device, a structure in which two blowers, that is, a
そこで、本発明は、熱交換装置を小型化することを目的とするものである。 Accordingly, the object of the present invention is to reduce the size of the heat exchange device.
そして、この目的を達成する為に本発明は、前面に第1環境用の第1吸気口と第1吐出口を設け、背面に第2環境用の第2吸気口および第2吐出口を設けた本体ケースと、この本体ケース内に設けられた第1環境用の送風ファンと、前記本体ケース内において第1環境の空気と第2環境の空気との熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、複数の板体を所定間隔離した状態で重合させた構成とし、積層方向に形成される対向する2面に第1環境用、第2環境用空気吸込口を設け、積層方向に形成される他の面のひとつに第1環境用空気吹出口を設け、この第1環境用空気吹出口を設けた面と対向する面に第2環境用空気吹出口を設けたものであって、前記第1環境用空気吸込口を設けた面を前記送風ファンに向け、さらに、前記第1環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第1吐出口に、前記第2環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第2吐出口に、それぞれ接するようにして設置し、前記第2吸気口と前記第2環境用空気吸込口との間にチャンバーが形成され、前記本体ケースは、背面側を開口した箱体と、この箱体の背面側に設けた背板とで構成されたものであり、これにより、所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides the first intake port and the first discharge port for the first environment on the front surface, and the second intake port and the second discharge port for the second environment on the back surface. A main body case, a first environmental blower fan provided in the main body case, and a heat exchanger for exchanging heat between the air in the first environment and the air in the second environment in the main body case. The heat exchanger has a configuration in which a plurality of plate bodies are polymerized in a state where they are separated from each other by a predetermined distance, and is provided with air inlets for the first environment and the second environment on two opposing surfaces formed in the stacking direction, One of the other surfaces formed in the stacking direction is provided with a first environmental air outlet, and a second environmental air outlet is provided on a surface opposite to the surface provided with the first environmental air outlet. The surface provided with the first air inlet for the environment is directed to the blower fan, and further, the first The second air outlet is provided in contact with the first outlet provided in the main body case and the second outlet provided in the main body case, and the second air outlet is provided in the main body case. A chamber is formed between the air inlet and the second environmental air inlet, and the main body case is composed of a box having an opening on the back side and a back plate provided on the back side of the box. In this way, the intended purpose is achieved.
以上のように本発明は、前面に第1環境用の第1吸気口と第1吐出口を設け、背面に第2環境用の第2吸気口および第2吐出口を設けた本体ケースと、この本体ケース内に設けられた第1環境用の送風ファンと、前記本体ケース内において第1環境の空気と第2環境の空気との熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、複数の板体を所定間隔離した状態で重合させた構成とし、積層方向に形成される対向する2面に第1環境用、第2環境用空気吸込口を設け、積層方向に形成される他の面のひとつに第1環境用空気吹出口を設け、この第1環境用空気吹出口を設けた面と対向する面に第2環境用空気吹出口を設けたものであって、前記第1環境用空気吸込口を設けた面を前記送風ファンに向け、さらに、前記第1環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第1吐出口に、前記第2環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第2吐出口に、それぞれ接するようにして設置し、前記第2吸気口と前記第2環境用空気吸込口との間にチャンバーが形成され、前記本体ケースは、背面側を開口した箱体と、この箱体の背面側に設けた背板とで構成されたものであるので、熱交換装置を小型化するものである。 As described above, the present invention provides a main body case in which the first intake port and the first discharge port for the first environment are provided on the front surface, and the second intake port and the second discharge port for the second environment are provided on the back surface, A heat exchanger for exchanging heat between air in the first environment and air in the second environment in the main body case; and a heat exchanger for exchanging heat between the air in the first environment and the air in the second environment. Has a structure in which a plurality of plates are polymerized in a state of being separated by a predetermined distance, and is provided in the stacking direction by providing air inlets for the first environment and the second environment on two opposing surfaces formed in the stacking direction. A first environmental air outlet is provided on one of the other surfaces, and a second environmental air outlet is provided on a surface opposite to the surface provided with the first environmental air outlet, The surface provided with the first environmental air inlet is directed to the blower fan, and further, the first environmental air outlet is The second air outlet for the environment is installed in contact with the second outlet provided in the main body case at the first outlet provided in the body case, and the second air inlet and the second air outlet. A chamber is formed between the air inlet for the environment, and the main body case is composed of a box having an opening on the back side and a back plate provided on the back side of the box. The exchange device is miniaturized.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1において、1はビルディングを示し、その屋上2には携帯電話の基地局3が設けられている。基地局3は箱状のキャビネット4とこのキャビネット4内に設けた送・受信機5と前記キャビネット4の前面開口部には、開閉自在のドア7を設け、このドア7に熱交換装置6が取り付けられている。
(Embodiment 1)
In FIG. 1,
この熱交換装置6は、図2、図3に示すように、外気(第1環境)用の第1吸気口8と第1吐出口9およびキャビネット4内(第2環境、以降、内気と呼ぶ)用の第2吸気口10および第2吐出口11を有する本体ケース12と、この本体ケース12内に設けられた外気用の送風ファン13と、前記本体ケース12内において外気と内気との熱交換を行う熱交換器14とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
熱交換器14は、平行四辺形状で合成樹脂製の複数の板体をそれぞれ所定間隔を離した状態で重合させた構成としている。この板体の表面には、その表面をレーン状に仕切る複数の整流壁をそれぞれ設けている。板体は上下方向を長くした平行四辺形状となっており、前記整流壁は、流入口となる前記板体の一端から他端側に向けて伸延させている。この整流壁は、前記他端側の手前で一方の長辺(流入口側の辺と鈍角で隣り合った辺)側に湾曲させる形状とし、流出口につながっている。このような板体(整流壁)によって、板体上に略L字状の複数の送風レーンができることになる。このような熱交換器14によれば、内気(第2環境用風路)については、キャビネット4側に短い送風レーンが設けられ、外気側に長い送風レーンが設けられる。一方、外気(第1環境用風路)については、キャビネット4側に長い送風レーンが設けられ、外気側に短い送風レーンが設けられる。
The
このような熱交換器14は、底面を外気側の第1流入口14a(第1環境用空気吸込口)とし、外気側の流出口は、それぞれ第1吐出口9と接続されている。また、熱交換器14では、天面を内気側の第2流入口14b(第2環境用空気吸込口)とし、内気側の流出口は、それぞれ第2吐出口11と接続されている。
In such a
また、外気用の送風ファン13は、第1流入口14aに向けて空気を送り込むような位置に設けられている。キャビネット4内用の空気の第2流入口14b(第2環境用空気吸込口)においては、第2流入口14b自体が斜面となってキャビネット4内の空気の吸込口(第2吸気口10)との間にチャンバー16が形成されることになる。
The
次に、熱交換装置6の作用について説明する。キャビネット4内で送・受信機5によって高温となった空気(内気)は、キャビネット4内に設けられた循環ファン17によって熱交換装置6の第2吸気口10からチャンバー16内へと送り込まれる。一方、冷たい外気は、送風ファン13の運転によって第1吸気口8から吸い込まれ、熱交換器14の第1流入口14aへと送られる。熱交換器14では、冷たい外気と高温の内気との間で熱交換が行われ、冷やされた内気は、第2吐出口11からキャビネット4内に吹き出され、外気は、第1吐出口9より再び外気へと放出されることになる。
Next, the operation of the
このような構成によれば、断面が平行四辺形となる熱交換器14を用いることによって、キャビネット4内の循環ファン17から送風空気は、チャンバー16を通過して、第2吸気口10側に向いた熱交換器14の第2流入口14bへと流入することになる。従って、キャビネット4内で熱くなった空気は、効率よく熱交換器14へと流入することになる。また、熱交換器14は、平行四辺形状の板体を用いているので、内部の送風レーンでは曲がる角度が小さく、圧力損失が小さく抑えられることになる。さらには、キャビネット4内に備えられた循環ファン17を用いて内気側の送風を行うことになるので、本体ケース12の大きさを小さく抑えることができる。
According to such a configuration, by using the
(実施の形態2)
次に、本発明の第2の実施の形態について図4〜6を用いて説明する。第1の実施の形態と同じ構成については、同一の符号をつけて詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. About the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
図4、図5に示すように、第2の実施の形態において、本体ケース12は、前後面が開口した枠体の背面側の背板12aと、その背板12a側を開口とし、本体ケース12の前面側(枠体の前面側とも表現できる)に設けられた箱体12bとで構成されている。この箱体12bは、送風ファン13を覆う樹脂で成型されたスクロールケーシングと、熱交換器14を覆う金属製の直方体のケースとで構成されている。箱体12bの側面には、背面側を頂点にしたくさび形の窪みが設けられている。この窪みは、そのまま箱体12bの内面側の膨らんでおり、くさび形突部を形成する。このくさび形突部の上辺は、熱交換器14を下側で支える支持架台18aとなる。すなわち、この支持架台18aは、熱交換器14の傾斜した下面に沿うように、背板12a側(背面側)に向かって下がるように斜めに設けられた辺になっている。また、支持架台18aの前面側の端部同士をつなぐように支持架台18bが設けられている。この支持架台18bは、箱体12bの内面側に突出するレール状のものであり、熱交換器14の前面側を下側から支持するものである。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the second embodiment, the
熱交換器14は、第1の実施の形態と同様、ほぼ平行四辺形の板体を積層したものである。
As in the first embodiment, the
また、熱交換装置6の前面側には、化粧板となるカバー15を備えている。このカバー15には、第1吸気口8に対向する部分に空気取り入れのためのルーバーと、第1吐出口9に対向する部分に空気吹出しのためのルーバーが設けられている。箱体12bにおいて、熱交換器14の外郭となる部分であって、第1吐出口9と下面(第1流入口14a)との間には、箱体12bの周囲に水平方向に仕切19が設けられている。この仕切19は、カバー15の内面と接触して上部(第1吐出口9側)と下部(第1吸気口8側)とを区画している。
In addition, a
図5に示すように、背板12aは、熱交換器14を前面側に押し付けるように、水平方向に熱交換器押さえ突起21が設けられている。また、送風ファン13のモータ取付部分は、外側に突出するようなモータ用窪み22が設けられている。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、箱体12bの天面と前面との境界部分、すなわち、天面の前面側の辺には、箱体12bの内側に押し込むようにして設けられた天面隆起23が設けられている。この天面隆起23では、前面側の角部に熱交換器14の頂部が当接され、箱体12bの天面と熱交換器14の第2流入口との間にチャンバー16が形成されることになる。
As shown in FIG. 6, a
このような構成によれば、送風ファン13の外周をスクロールケーシングとしたことにより、効率的に第1流入口14aに向けて風を流すことができる。
According to such a configuration, since the outer periphery of the
また、仕切19は、第1吸気口8と第1吐出口9との間を仕切るようにして設けられているので、吸い込み空気と吹き出し空気との間のショートカットを防ぐことになる。
Further, since the
また、天面隆起23は、箱体12bの天面と第2流入口14bとの間に距離を確保したチャンバー16を形成することになるので、第2吸気口10から吸い込まれた空気が効率よく第2流入口14bに流れていくことになる。
Moreover, since the
なお、送風ファン13を駆動するための駆動基板は本体ケース12の外部に取り付けることによって、駆動基板から発生する熱が熱交換器14に流す空気に伝わりにくくなり、熱交換効率に与える影響を少なくすることができる。
The drive board for driving the
(実施の形態3)
次に、循環ファン17について、図7から図10を用いて説明する。
(Embodiment 3)
Next, the
図7、8に示すように、循環ファン17は、底面に第1環境用吸込口24を設けた箱型のケース31に収められて循環ファンユニット30を構成している。ケース31の側面には、ファンユニット吐出口37が設けられ、熱交換装置6の第2吸気口10に接続される。ケース31は、天面と側面で構成される箱体38と、天面を構成する底板39で構成される。箱体38の側面のひとつは、ファンユニット吐出口37となっている。また、図8に示すように、箱体38の天面には、循環ファン17のモータが取り付けられることになるが、ハウジングの取付位置には、外側に突出させたモータ取付部32を設けている。また、モータの取付位置(モータ取付部32)の周囲は、モータの取付具を固定するように外側に突出させた段部33が設けられている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図9は、循環ファンユニット30を分解した時の垂直断面図である。循環ファン17は、モータ固定金具26に取り付けられた後、箱体38に固定される。このモータ固定金具26にあわせて段部33が形成されている。モータ固定金具26には、モータを駆動させるための回路を搭載した駆動基板28が取り付けられる。底板39には、駆動基板28を設けたエリアと循環ファン17を設けて送風空気が流れるエリアとを区画する底板仕切板34が設けられている。(図10でも示すように)底板39の周囲は、箱体38側に鋭角に折り曲げられた接合部35が設けられている。対する箱体38側には、内側に折り曲げるように、接合部35と面接触する接合フランジ36が設けられている。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view when the circulation fan unit 30 is disassembled. The
このような構成によれば、循環ファンユニット30の上部は、側面を設けた箱体38によって、循環ファン17の取付強度を確保することができる。また、メンテナンスの際は、底板39側を上側にして、底板39を取り外すことによって行うことができる。また、箱体38には、モータ固定金具26を取り付けるための段部33、突部となったモータ取付部32によって、天面の強度が確保されることになる。さらに、底板仕切板34によって、発熱部分となる駆動基板28と送風路となる循環ファン17の区画とは、分けられているため循環風路内に熱が伝わりにくくなっている。
According to such a configuration, the attachment strength of the
以上のように本発明は、前面に第1環境用の第1吸気口と第1吐出口を設け、背面に第2環境用の第2吸気口および第2吐出口を設けた本体ケースと、この本体ケース内に設けられた第1環境用の送風ファンと、前記本体ケース内において第1環境の空気と第2環境の空気との熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、複数の板体を所定間隔離した状態で重合させた構成とし、積層方向に形成される対向する2面に第1環境用、第2環境用空気吸込口を設け、積層方向に形成される他の面のひとつに第1環境用空気吹出口を設け、この第1環境用空気吹出口を設けた面と対向する面に第2環境用空気吹出口を設けたものであって、前記第1環境用空気吸込口を設けた面を前記送風ファンに向け、さらに、前記第1環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第1吐出口に、前記第2環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第2吐出口に、それぞれ接するようにして設置し、前記第2吸気口と前記第2環境用空気吸込口との間にチャンバーが形成され、前記本体ケースは、背面側を開口した箱体と、この箱体の背面側に設けた背板とで構成されたものであるので、熱交換装置を小型化するものである。従って、例えば、設置面積が限られる通信機器の基地局や、その他屋外設置機器における冷却設備としてきわめて有用なものとなる。 As described above, the present invention provides a main body case in which the first intake port and the first discharge port for the first environment are provided on the front surface, and the second intake port and the second discharge port for the second environment are provided on the back surface, A heat exchanger for exchanging heat between air in the first environment and air in the second environment in the main body case; and a heat exchanger for exchanging heat between the air in the first environment and the air in the second environment. Has a structure in which a plurality of plates are polymerized in a state of being separated by a predetermined distance, and is provided in the stacking direction by providing air inlets for the first environment and the second environment on two opposing surfaces formed in the stacking direction. A first environmental air outlet is provided on one of the other surfaces, and a second environmental air outlet is provided on a surface opposite to the surface provided with the first environmental air outlet, The surface provided with the first environmental air inlet is directed to the blower fan, and further, the first environmental air outlet is The second air outlet for the environment is installed in contact with the second outlet provided in the main body case at the first outlet provided in the body case, and the second air inlet and the second air outlet. A chamber is formed between the air inlet for the environment, and the main body case is composed of a box having an opening on the back side and a back plate provided on the back side of the box. The exchange device is miniaturized. Therefore, for example, it is extremely useful as a cooling facility for a communication equipment base station having a limited installation area and other outdoor installation equipment.
1 ビルディング
2 屋上
3 基地局
4 キャビネット
5 送・受信機
6 熱交換装置
8 第1吸気口
9 第1吐出口
10 第2吸気口
11 第2吐出口
12 本体ケース
12a 背板
12b 箱体
13 送風ファン
14 熱交換器
14a 第1流入口
14b 第2流入口
16 チャンバー
17 循環ファン
18a 支持架台
18b 支持架台
19 仕切
21 熱交換器押さえ突起
22 モータ用窪み
23 天面隆起
30 循環ファンユニット
31 ケース
38 箱体
39 底板
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