JP2011069505A - 熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置 - Google Patents

熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置 Download PDF

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Abstract

【課題】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、装置の小型化を目的とする。
【解決手段】第1環境用送風装置(外気送風装置12)または第2環境用送風装置(内気送風装置13)は、2つの送風機を回転軸を熱交換器の流入面に鉛直になるように配置しものであって、この2つの送風機の間を仕切る仕切板16を設け、前記送風機と対向する前記熱交換器14の流入面と前記仕切板16の先端との間に隙間を設けたものであるので、熱交換装置を小型化するものである。
【選択図】図4

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。
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7参照)。
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7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。第1送風機112は、第1吸込口107と送風機自身の吸込口とが重なるように、ファン軸を第1吸込口107に向けて配置されている。第2送風機113についても同様にファン軸を第2吸込口109に向けて配置されている(なお、これに類似する先行文献としては特開2000−161875号公報)。
特開2000−161875号公報
上記従来の熱交換器においては、第1送風機112(第2送風機113)のファン軸を吸込口(第1吸込口107、第2吸込口109)に向けて配置されているため、送風機の外形、すなわち、直径により、図7における高さ方向の寸法が決定され、本体ケース111の高さ方向の大きさが大きくなっている。また、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。
そこで、本発明は、熱交換効率を維持しつつ、熱交換装置を小型化することを目的とするものである。
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環境用送風装置および第2環境用送風装置と、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環境用送風装置または第2環境用送風装置は、2つの送風機を回転軸を前記熱交換器の流入面に鉛直になるように配置し、この2つの送風機の間を仕切る仕切板を設け、前記送風機と対向する前記熱交換器の流入面と前記仕切板の先端との間に隙間を設けたものであり、これにより、所期の目的を達成するものである。
以上のように本発明は、第1環境用送風装置または第2環境用送風装置は、2つの送風機を回転軸を熱交換器の流入面に鉛直になるように配置し、この2つの送風機の間を仕切る仕切板を設け、前記送風機と対向する前記熱交換器の流入面と前記仕切板の先端との間に隙間を設けたものであるので、熱交換装置を小型化するものである。
本発明の一実施形態の設置例を示す斜視図 本発明の一実施形態の熱交換装置を示す(a)前面斜視図、(b)背面斜視図 本発明の一実施形態の熱交換装置の側面断面図 本発明の一実施形態の熱交換装置の前面断面図 本発明の一実施形態の熱交換装置の送風装置斜視図 本発明の一実施形態の熱交換装置の送風装置(a)側面図、(b)下面図 従来の熱交換装置の構成図
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において、1はビルディングを示し、その屋上には携帯電話の基地局2が設けられている。基地局2は箱状のキャビネット3とこのキャビネット3内に設けた送・受信機4とキャビネット3の前面開口部にドアのごとく開閉自在に設けた熱交換装置5とにより構成されている。
この熱交換装置5は、図2、図3に示すように、外気(第1環境)用の外気吸気口7と外気吐出口8およびキャビネット3内(第2環境、以降、内気と呼ぶ)用の内気吸気口9および内気吐出口10を有する本体ケース6と、この本体ケース6内に設けられた外気用の外気送風装置12と、内気用の内気送風装置13と、前記本体ケース6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。
熱交換器14は、略長方形の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長方形状となっており、整流壁は、流入口となる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3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3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。
このような熱交換器14は、底面を外気側の流入口(第1流入口14a)とし、外気側の流出口は、それぞれ外気吐出口8と接続されている。また、熱交換器14では、天面を内気側の流入口(第2流入口14b)とし、内気側の流出口は、それぞれ内気吐出口10と接続されている。
また、外気送風装置12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、内気送風装置13は、第2流入口14bに向けて空気を送り込むように設けられている。図4に示すように、外気送風装置12、内気送風装置13は、それぞれ2つの遠心型の送風機(外気送風機12a、12b、および内気送風機13a、13b)によって構成されている。外気送風装置12、内気送風装置13の詳細について、内気送風装置13を例にして説明する。
図5、6に示すように内気送風装置13は、1枚の送風機固定板15に2つの遠心型の内気送風機13a,13bが同じ面に固定されている。送風機固定板15には、内気送風機13a,13bの吸込み口となる円形の孔が2つ設けられている。内気送風機13a,13bのファン軸は、送風機固定板15に対し、鉛直となるように固定される。また、送風機固定板15には、内気送風機13a、13bの間を二分するように仕切板16が設けられている。このような内気送風装置13は、図3、図4に示すように、本体ケース6内に、熱交換器14の第2流入口14bに吹出し側を向けて取り付けられる。すなわち、熱交換器14の第2流入口14bの面積を有効に活用できるよう、ファン軸を第2流入口14b面に鉛直にとってあるのである。また、仕切板16の固定されていない側の先端と熱交換器14の第2流入口14bの面とは隙間を空けて取り付けられる。この仕切板16は、本体ケース6の前面側、背面側に接触するように設けられる。内気吸気口9と送風機固定板15との間には、空間(内気チャンバー19)が設けられることになる。(このような構成は、外気送風装置12についても同様である)。
次に、熱交換装置5の作用について説明する。キャビネット3内で送・受信機4によって高温となった空気(内気)は、内気送風装置13によって熱交換装置5の内気吸気口9から本体ケース6内へと送り込まれる。一方、冷たい外気は、外気送風装置12の運転によって外気吸気口7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、内気吐出口10からキャビネット3内に吹き出され、外気は、外気吐出口8より再び外気へと放出されることになる。
このような構成によれば、内気送風機13a、13bは、ファン軸を第2流入口14b面に鉛直にとってあり、鉛直方向の大きさはファン外径の影響を受けなくなること、およびファンに取り付けるモータのシャフトを短くしてモータとファンを接近させることにより小さく抑えることが可能になる。また、内気送風機13a、13bの間に設けた仕切板16は、内気送風機13a、13bそれぞれから吹き出された空気が互いに干渉することにより発生するエネルギー損失および騒音を防止する。また、内気送風機13a、13bと対向する熱交換器14の第2流入口14b面との間の空間においては、内気送風機13a、13bのそれぞれの直下は空気が流れにくい状態にある。そのため、内気送風機13aから吹き出た空気が仕切板16で反射することにより内気送風機13aの直下へ流れ込み、同様に内気送風機13bから吹き出た空気が仕切板16で反射することにより内気送風機13bの直下へ流れ込むことにより熱交換器14に対して均一に空気を送り込むことになる。また、熱交換器14の第2流入口14b面と仕切板16の先端との間に設けた隙間により、内気送風機13aから吹き出た空気が隙間を通って内気送風機13bの直下へ導かれ、同様に内気送風機13bから吹き出た空気が隙間を通って内気送風機13aの直下へ導かれることにより、熱交換器14に対して均一に空気を送り込むことになる。従って、熱交換器14における熱交換効率を向上させることが可能になる。
なお、本実施の形態では、内気送風装置13について説明したが、外気送風装置12についても同様の構成であって、同じ作用・効果を有する。また、外気あるいは内気のどちらかの送風装置を別の形態の送風機(送風装置)を用いても良い。
図2、図3に示すように、制御ボックス17は、本体ケース6の前面側であって、内気吸気口9と内気吐出口10の間に設けられている。このような構成によれば、本体ケース6の外部に設けることによって、本体ケース6の大きさを小さくするとともに、外気チャンバー18、内気チャンバー19の大きさを確保し、効率の良い送風を行うことができる。さらに、内気吸気口9と内気吐出口10の間に設けることによって、内気吐出口10から出た空気がそのまま内気吸気口9に吸い込まれる、いわゆる「ショートカット」の防止につながるとともに、制御ボックス17自身の冷却が熱交換後の冷えた空気を送り込むことによっておこなわれるため、少ない空気の量でも効率的におこなうことが可能になるという効果を併せて持っている。
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環境用送風装置および第2環境用送風装置と、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環境用送風装置または第2環境用送風装置は、2つの送風機を回転軸を前記熱交換器の流入面に鉛直になるように配置し、この2つの送風機の間を仕切る仕切板を設け、前記送風機と対向する前記熱交換器の流入面と前記仕切板の先端との間に隙間を設けたものであるので、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。
1 ビルディング
2 基地局
3 キャビネット
4 送・受信機
5 熱交換装置
6 本体ケース
7 外気吸気口
8 外気吐出口
9 内気吸気口
10 内気吐出口
12 外気送風装置
12a 外気送風機
12b 外気送風機
13 内気送風装置
13a 内気送風機
13b 内気送風機
14 熱交換器
15 送風機固定板
16 仕切板
17 制御ボックス
18 外気チャンバー
19 内気チャンバー

Claims (3)

  1. 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環境用送風装置および第2環境用送風装置と、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環境用送風装置または第2環境用送風装置は、2つの送風機を回転軸を前記熱交換器の流入面に鉛直になるように配置し、この2つの送風機の間を仕切る仕切板を設け、前記送風機と対向する前記熱交換器の流入面と前記仕切板の先端との間に隙間を設けた熱交換装置。
  2. 制御ボックスを前記本体ケースの前面側であって、前記第1吸気口と前記第1吐出口の間に設けた請求項1記載の熱交換装置。
  3. 請求項1または2に記載の熱交換装置を用いた発熱体収納装置。
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