JP3539151B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筐体内部に収容された発熱体を冷却するための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電話基地局等の様に、大発熱量を発生する通信機器や制御機器等の発熱体を密閉化された筐体内部に収容して使用する場合には、筐体内部に直接外気を導入することができないため、発熱体を冷却する方法として、図４及び図５に示す様な冷却装置を使用して、筐体内部の高温空気と筐体外部の低温空気とを熱交換する方法がある。
図４に示す冷却装置は、ヒートパイプ（熱交換器）１００を使用したもので、このヒートパイプ１００が一組の送風ファン１１０、１２０とともにケーシング１３０内に一体的に組み込まれている。ケーシング１３０は、その内部が仕切板１４０によって高温空気が流れる高温室１５０と低温空気が流れる低温室１６０とに仕切られている。ヒートパイプ１００は、仕切板１４０を貫通してケーシング１３０内の高温室１５０に蒸発部１０１が配され、低温室１６０に凝縮部１０２が配されている。
また、図５に示す冷却装置は、高温空気と低温空気とを直接熱交換するタイプの熱交換器２００を使用したもので、その熱交換器２００が一組の送風ファン２１０、２２０とともにケーシング２３０内に一体的に組み込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の各冷却装置は、熱交換器を送風ファンとともにケーシング内に一体的に組み込んで使用する一体型であるため、設置する場所が限定されてしまう。このため、最も効率の良い熱交換（最も高温な空気の熱量と低温な空気の熱量とを交換すること）がなされていないという問題が生じる。
また、一体型であるが故に、熱交換器と各送風ファンとの配置に制約が生じるため、熱交換器と各送風ファンとを圧力損失の小さい最適なレイアウトに配置することが困難であるという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、最も効率の良い熱交換を行うことができ、またファンと熱交換器とを圧力損失の小さい最適なレイアウトに配置できる冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明の冷却装置は、筐体の内部に配される室内熱交換器と筐体の外部に配される室外熱交換器とを内部に封入された冷媒が循環できる様に連結管にて接続し、室内熱交換器で吸熱して沸騰した冷媒が室外熱交換器で放熱して凝縮することにより室内熱交換器から室外熱交換器へ熱輸送する熱交換装置と、筐体の内部に室内機が設置され、この室内機より冷風を吹き出して筐体の内部を冷却するエアコンとを具備している。
この構成によれば、エアコンと熱交換装置とを併用することにより、エアコンの稼働率を低減できる。
【０００５】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した熱交換装置は、室内熱交換器が発熱機器の温風吹出口に近接して配置されている。
これにより、室内熱交換器では、発熱機器の温風吹出口より吹き出された直後の温風と冷媒との熱交換を行うことができるため、効率の良い熱交換が可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の冷却装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本実施例の冷却装置は、電話基地局２の内部に収容された通信機器３の冷却用として用いられるもので、後述する熱交換装置１とエアコン（室内機７）とを具備している。
通信機器３は、ケーシング４の内部に電子部品等の発熱体５を有している。ケーシング４の壁面上部には、冷却風を取り入れるための冷風吸込口４ａが開口し、その冷風吸込口４ａが開口する壁面と反対側のケーシング４の壁面下部には、発熱体５によって温められた高温空気を吹き出すための温風吹出口４ｂが開口している。また、ケーシング４の内部には、温風吹出口４ｂより高温空気を吹き出させるための冷却ファン６が温風吹出口４ｂの近傍に設置されている。
【０００９】
熱交換装置１は、電話基地局２の内部に配される蒸発器８（室内熱交換器）、電話基地局２の外部に配される凝縮器９（室外熱交換器）、この凝縮器９に外気を送風するための外気ファン１０、及び蒸発器８と凝縮器９を連結する２本のパイプ１１、１２等より構成されている。
蒸発器８は、図２に示す様に、複数本のチューブ８ａと、各チューブ８ａを相互に連通する一組のタンク８ｂ、８ｃと、各チューブ８ａ間に介在されたフィン８ｄ等より構成され、内部に冷媒が封入されている。複数本のチューブ８ａは、それぞれ上下方向を向いて互いに平行に配置されている。
一組のタンク８ｂ、８ｃは、各チューブ８ａの上端部に連結される上部タンク８ｂと、各チューブ８ａの下端部に連結される下部タンク８ｃとから成る。フィン８ｄは、例えばアルミニウムの薄板を波状に交互に折り曲げて成形され、チューブ８ａの表面にろう付け等により接合されている。冷媒は、図２に示す様に、上部タンク８ｂに達する高さまで注入されている。
この蒸発器８は、図１に示す様に、通信機器３の温風吹出口４ｂに近接して配置されている。
エアコンは、電話基地局２の内部に室内機７が設置されている。この室内機７は、図１に示す様に、通信機器３に対して熱交換装置１の蒸発器８と反対側、つまり冷風吸込口４ａと対向する基地局内面の上部に設置され、室内機７から吹き出された冷却風が、図中矢印で示す様に、通信機器３の冷風吸込口４ａよりケーシング４の内部へ取り込まれる。
【００１０】
凝縮器９は、蒸発器８と略同一の構造（構造の説明は省略する）を有し、外気ファン１０と共に専用のケース１３に収容されて室外ユニット１４を構成している。但し、この室外ユニット１４は、電話基地局２の内部に設置された蒸発器８より上方に配置されている（図１参照）。
外気ファン１０は、例えばターボファン等の遠心式ファンであり、その吸込口（図示しない）が凝縮器９に対向して配置され、凝縮器９を通過した外気を吸い込んで、図１の上方へ向かって吹き出すことができる。
ケース１３は、凝縮器９を通過する外気の送風通路を形成するもので、凝縮器９の前面に外気を取り入れるための外気吸込口１３ａが開口し、外気ファン１０の上方に外気ファン１０より吐出される外気を吹き出すための外気吹出口１３ｂが開口している。
【００１１】
２本のパイプ１１、１２は、蒸発器８で蒸発した蒸気冷媒を凝縮器９へ導く蒸発側パイプ１１と、凝縮器９で凝縮液化した液冷媒を蒸発器８へ導く凝縮側パイプ１２とから成る。
蒸発側パイプ１１は、一端が蒸発器８の上部タンク８ｂに接続され（図２参照）、他端が凝縮器９の上部タンク（図示しない）に接続されている。
凝縮側パイプ１２は、一端が蒸発器８の下部タンク８ｃに接続され（図２参照）、他端が凝縮器９の下部タンク（図示しない）に接続されている。
この２本のパイプ１１、１２は、それぞれシール部材１５を介して電話基地局２の壁面を貫通して配されている。
【００１２】
次に、本実施例の作動を説明する。
通信機器３の稼働に伴い、発熱体５から発生する熱によってケーシング４内の空気が加熱され、その加熱された高温空気が冷却ファン６によって温風吹出口４ｂより吹き出される。これにより、温風吹出口４ｂの前面に配置された蒸発器８内の冷媒が高温空気から吸熱して沸騰し、蒸気冷媒となって蒸発側パイプ１１を通って電話基地局２の外部に配された凝縮器９へ流入する。凝縮器９では、各チューブを流れる蒸気冷媒が外気ファン１０による送風を受けて冷却されることにより、各チューブの壁面等に潜熱を放出して凝縮する。冷媒から放出された凝縮潜熱は、各チューブの壁面よりフィンを通じて外気に放出される。凝縮した冷媒は、液滴となって凝縮器９の下部タンクに溜まり、下部タンクから凝縮側パイプ１２を通って再び蒸発器８へ戻る。
【００１３】
次に、本冷却装置の作動について具体的な例を挙げて説明する。
電話基地局２の内部に設置された室内機７により、２５℃の冷風が供給されているとする。従って、通信機器３の冷却ファン６を作動させると、冷風吸込口４ａより約２５℃の冷風がケーシング４内部へ吸い込まれて発熱体５に供給される。通信機器３の内部では、機器の稼働に伴い約３kwの発熱を生じているとする。この発熱により加熱された空気は、冷却ファン６によってケーシング４の温風吹出口より３５℃の温風として吹き出される。
ここで、電話基地局２の内部をエアコンのみで冷却しようとすれば（つまり本発明の熱交換装置１を使用しない場合）、ケーシング４の温風吹出口４ｂより吹き出される３５℃の温風を室内機７にて吸い込み、２５℃まで冷却して吹き出すため、エアコンにて常に１０℃の冷却を行う必要がある。
【００１４】
これに対し、本発明の熱交換装置１をエアコンと併用すれば、温風吹出口４ｂより吹き出される３５℃の温風の熱を蒸発器８内の冷媒に伝達し、その冷媒の熱を外気に放出することにより、例えば外気温度が２０℃であれば、蒸発器８を通過した温風の温度を２７．５℃程度まで低減できる。つまり、エアコンのみを稼働させた場合、室内機７の吸い込み温度が３５℃であったのに対し、熱交換装置１をエアコンと併用した場合には、室内機７の吸い込み温度を２７．５℃程度まで低減できるため、室内機７から２５℃の冷風を供給するためには、エアコンでの冷却温度を２．５℃とすることができる。これにより、エアコンの稼働率を大幅に低減できるメリットが生じる。
【００１５】
（本実施例の効果）
本実施例では、熱交換装置１の蒸発器８と凝縮器９とを２本のパイプ１１、１２によって連結しているため、蒸発器８と凝縮器９との配置を比較的に自由に設定できる。従って、蒸発器８を通信機器３の温風吹出口４ｂに近接して配置することにより、温風吹出口４ｂより吹き出された直後の温風をそのまま蒸発器８に送風できるため、蒸発器８内の冷媒と温風との間で効率の良い熱交換が可能である。つまり、温風吹出口４ｂより吹き出される最も温度の高い温風と冷媒との熱交換が可能である。この結果、蒸発器８を温風吹出口４ｂに近接して配置することが困難である従来の一体型冷却装置（蒸発器が専用ケーシング内に収容されているため、必然的に通信機器の温風吹出口から蒸発器が離れてしまう）と比較して冷房効率を向上できる。
また、本実施例では、通信機器３に内蔵された冷却ファン６を利用して蒸発器８に温風を送風できるため、熱交換装置１として蒸発器専用の送風ファンを具備する必要がなく、コストを低減できるメリットがある。
【００１６】
（第２実施例）
図３は冷却装置の他の使用例を示す断面図である。
本実施例は、通信機器３の温風吹出口４ｂがケーシング４の上部に開口している場合の一例を示すものである。この場合、図３に示す様に、温風吹出口４ｂの位置に応じて必然的に蒸発器８の取付け位置も高くなるため、この蒸発器８より高い位置に設置する必要がある室外ユニット１４を電話基地局２の天井に配置している。
また、通信機器３に冷却ファン６を内蔵していない場合、あるいは冷却ファン６の風量が少ない場合には、図３に示す様に、蒸発器８に対向して内気ファン１６を設置しても良い。本発明では、蒸発器８を通信機器３の温風吹出口４ｂに近接して配置することにより、内気ファン１６を蒸発器８に対向して配置することが可能である。この場合、内気ファン１６と蒸発器８とを圧力損失の小さい最適なレイアウトに配置することができる。
なお、室外ユニット１４においても、設置スペースの制約が小さければ、外気ファン１０と凝縮器９とを圧力損失の小さい最適なレイアウトに配置できることは言うまでもない。
【００１７】
（変形例）
蒸発器８と凝縮器９とを連結する２本のパイプ１１、１２は、蒸発器８と凝縮器９を設置した後で蒸発器８及び凝縮器９と結合すれば、蒸発器８と凝縮器９の設置自由度を大幅に向上させることができる。即ち、パイプ１１、１２によって蒸発器８と凝縮器９の設置場所が限定されることがないため、各種の電話基地局に容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却装置の一使用例を示す断面図である（第１実施例）。
【図２】蒸発器の断面図である。
【図３】冷却装置の他の使用例を示す断面図である（第２実施例）。
【図４】一体型冷却装置の一例を示す模式図である（従来技術）。
【図５】一体型冷却装置の他の例を示す模式図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ 熱交換装置
２ 電話基地局（筐体）
３ 通信機器（発熱機器）
４ｂ 温風吹出口
７ 室内機（エアコン）
８ 蒸発器（室内熱交換器）
９ 凝縮器（室外熱交換器）
１１ 蒸発側パイプ（連結管）
１２ 凝縮側パイプ（連結管）

Claims (1)

1. 密閉空間を形成する筐体内部に収容された発熱機器を冷却するための冷却装置であって、
   前記筐体の内部に配される室内熱交換器と前期筐体の外部に配される室外熱交換器とを内部に封入された冷媒が循環できる様に連結管にて接続し、前記室内熱交換器で吸熱して沸騰した冷媒が前記室外熱交換器で放熱して凝縮することにより前記室内熱交換器から前記室外熱交換器へ熱輸送する熱交換装置と、
   前記筐体の内部に室内機が設置され、この室内機より冷風を吹き出して前記筐体の内部を冷却するエアコンとを具備し、
   前記熱交換装置は、前記室内熱交換器が前記発熱器の温風吹出口に近接して配置されていることを特徴とする冷却装置。

Images