JP3952928B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筐体の内部空気と外部空気とを熱交換させて筐体の内部を冷却する冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、携帯電話の通信基地局は、内部無線機が稼働して発熱するため、基地局の内部を冷却する冷却装置が備えられている。
しかし、基地局の内部を冷却する際に、内部無線機に塵や埃、あるいは水分等が付着すると作動不良を招くことがあるため、基地局の内部に直接外気を取り入れて換気することが困難である。
そこで、例えば特許文献1に記載されている様に、冷却装置として、基地局の内部空気と外部空気とを強制的に熱交換させるAir-to-Air方式の熱交換機が多く採用されている。
【0003】
この熱交換機は、図9に示す様に、熱交換コア100 と、この熱交換コア100 に基地局の内部空気を供給する室内ファン110 、及び熱交換コア100 に基地局の外部空気を供給する室外ファン(図示しない)を備え、その室内ファン110 と室外ファンとをそれぞれ2個ずつ搭載している。これにより、例えば室内ファン110 の1個が故障して停止しても、残りの室内ファン110 の回転制御を続けることで、必要最低限の冷却能力を確保することができる。その結果、サービスマンが現地メンテナンス(故障した室内ファン110 の交換等)を実施するまでの間も、熱交換機の運転を継続して基地局の内部を冷却することが可能である。
【0004】
【特許文献1】
特願平11-276764 号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の熱交換機に用いられる室内ファン110 及び室外ファンは、軸方向から吸い込んだ空気を遠心方向に吐出するターボファン(遠心式ファン)であるため、例えば図9(b)に示す左側の室内ファン110 が停止して右側の室内ファン110 のみ回転した場合に、以下の問題が生じる。
図9(b)に示す2個の室内ファン110 は、ファンブレードの向きから共に右回転(図示時計回り)に制御される。ここで、左側の室内ファン110 が停止すると、図示矢印で示す様に、右側の室内ファン110 から吐出された空気の一部が、両ファン110 の間に設置される整流板120 の下側を通り抜けて整流板120 の左側へ流れ込み、更に左側の室内ファン110 の周方向に隣合うファンブレード間の隙間からファン内部へ流入した後、図9(a)に矢印で示すように、室内ファン110 の吸込口130 から流出する。
【0006】
この結果、左側の室内ファン110 が停止した上に、右側の室内ファン110 から吐出された空気の一部も熱交換コア100 に供給されないため、熱交換機の冷却性能が著しく低下して、必要最低限の冷却性能を確保できなくなる。
なお、整流板120 は、2個の室内ファン110 の間を完全に遮断することはなく、図10に示すように、室内ファン110 から吐出された空気が、熱交換コア100 の全体に送り込まれる様に、整流板120 の下側に開口部が設けられている。
【0007】
一方、図9(b)に示す右側の室内ファン110 が停止して左側の室内ファン110 のみ回転する場合は、以下の理由により、左側の室内ファン110 が停止した場合の様な冷却性能の著しい落ち込みは生じない。
▲1▼左側の室内ファン110 から吐出された空気の多くが整流板120 に沿って図示下方(熱交換コア100 の方向)へ流れる。
▲2▼左側の室内ファン110 から吐出された空気の一部が整流板120 を超えて右側へ流れ込んでも、右側の室内ファン110 のファンブレードの向きが空気の流れを遮る(通風抵抗になる)方向に配置されているため、室内ファン110 の内部を空気が逆流して吸込口130 から吹き出されることはない。
【0008】
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、一つのファンが故障して停止した場合でも、冷却性能の著しい落ち込みを防止できる(必要最低限の冷却性能を確保できる)冷却装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(請求項1の発明)
本発明の冷却装置は、熱交換コアに筐体の内部空気を供給する室内ファンと、筐体の外部空気を供給する室外ファンとを備える。その室内ファンと室外ファンのうち、少なくとも一方のファンは、整流板を間に置いて並設される第1のファンと第2のファンとを有し、その第1のファンと第2のファンが、共に軸方向から吸い込んだ空気を遠心方向に吐出する遠心式ファンであり、且つ第1のファンと第2のファンが、それぞれ吸込口側から見て右回転する時に、整流板の左側に第1のファン、右側に第2のファンが配置される構成、あるいは吸込口側から見て左回転する時に、整流板の右側に第1のファン、左側に第2のファンが配置される構成において、第1のファンと第2のファンは、それぞれ板状のブラケットに取り付けて固定され、そのブラケットの後側に、第1のファン及び第2のファンから吐出された空気の一部を熱交換コアに送り込む送風空間が形成されている。
【0012】
上記の構成によれば、第1のファンが故障により停止した時に、その第1のファンの内部を通る通風経路と比較して、ブラケットの後側に形成される送風空間の方が遥かに圧損が小さいので、第2のファンから吐出された空気の一部は、第1のファンの内部を逆流することは殆どなく、より圧損の小さい送風空間を優先的に流れて熱交換コアに供給される。その結果、第2のファンから吐出された空気を有効に熱交換コアに供給できるので、第1のファンが停止しても、冷却性能が著しく低下することはなく、必要最低限の冷却性能を確保できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1参考例)
図1は冷却装置1(熱交換機)の全体構成を示す模式図であり、(a)室外側正面図、(b)側面断面図、(c)室内側正面図である。
本参考例の冷却装置1は、図1(b)に示すように、携帯電話の通信基地局2に使用され、略密閉化された基地局2の内部空気と外部空気とを熱交換して基地局2の内部を冷却するものである。なお、基地局2の内部には、常時稼働して発熱する無線機(図示しない)が設置されている。
【0020】
冷却装置1は、ケーシング3と、このケーシング3に収納される熱交換コア4、室内ファン5、及び室外ファン6等より構成され、室内ファン5と室外ファン6の回転数を制御するコントローラ7を備えている。
ケーシング3には、室外側の側面に外気吸込口3aと外気吹出口3bとが形成され、室内側の側面に内気吸込口3cと内気吹出口3dとが形成されている。
熱交換コア4は、図2に示すように、内気通路4aと外気通路4bとが交互に隣接して設けられ、各通路毎にコルゲートタイプのルーバフィン8が配設されている。
【0021】
室内ファン5は、基地局2の内部空気(高温空気)を熱交換コア4の各内気通路4aに供給するもので、図3に示すように、熱交換コア4の上部に整流板9を挟んで2個配置されている。
室外ファン6は、基地局2の外部空気(低温空気)を熱交換コア4の各外気通路4bに供給するもので、熱交換コア4の下部に整流板(図示しない)を挟んで2個配置されている。
この室内ファン5と室外ファン6は、共に軸方向から吸い込んだ空気を遠心方向に吐出するターボファン(遠心式ファン)であり、吸込口側から見て右回転に制御される。
【0022】
ここで、2個の室内ファン5は、両者の間に設置される整流板9に対して、左側に配置される室内ファン5を第1のファン5A、右側に配置される室内ファン5を第2のファン5Bと呼ぶ。
整流板9は、第1のファン5A及び第2のファン5Bが配置される空間(ケーシング3の内部で熱交換コア4の上部に形成される空間)を、第1のファン5Aと第2のファン5Bとの間で略全域に亙って仕切っている。具体的には、第1のファン5Aと第2のファン5Bとの間で、互いのファンブレード5a(図3参照)の上端から下端までの径方向全体に配設されている。但し、整流板9の下部後側には、図4に示すように、第1のファン5A及び第2のファン5Bから吐出された空気をコア全域に送り込むために、両者間を連通する切欠き9aが設けられている。
【0023】
なお、2個の室外ファン6の間に設置される整流板は、従来と同様の形状(整流板の下側全体が開いている)でも良いし、2個の室内ファン5の間に設置される整流板9と同様の形状でも良い。
コントローラ7は、4個のファン(2個の室内ファン5と2個の室外ファン6)を同一回転数にて制御している。このコントローラ7は、図3に示すように、第1のファン5Aに隣接して整流板9と反対側に配置され、第1のファン5Aから吐出される空気によって冷却される。
【0024】
次に、本参考例の作用及び効果を説明する。
室内ファン5(第1のファン5Aと第2のファン5B)の回転により、基地局2の内部空気(内気)が熱交換コア4の各内気通路4aを図2に示す矢印方向に流れ、室外ファン6の回転により、基地局2の外部空気(外気)が熱交換コア4の各外気通路4bを図2に示す矢印方向に流れる。基地局2の内部空気は、基地局2の内部に設置される無線機等から発生する熱によって温度上昇し、外部空気より高温となっている。従って、熱交換コア4に供給された高温の内部空気と低温の外部空気との間で熱交換が行われ、内部空気の熱が外部空気に放出されて、内部空気の温度が低下する。
【0025】
本参考例の冷却装置1は、2個の室内ファン5と2個の室外ファン6を有しているので、例えば室内ファン5(または室外ファン6)の1個が故障しても、残りの室内ファン5(または室外ファン6)の回転制御を続けることにより、必要最低限の冷却性能を確保することができる。特に、2個の室内ファン5のうち、第1のファン5Aが故障した場合には、整流板9がファンブレード5aの上端から下端までの径方向全体に亙って配設されているので、第2のファン5Bから吐出された空気の一部が整流板9の下側(熱交換コア4側)を通り抜けて第1のファン5A側へ流れ込むことを抑制できる。その結果、第2のファン5Bから吐出された空気を有効に熱交換コア4に供給できるので、第1のファン5Aが停止しても、冷却性能が著しく落ち込むことを防止できる。
【0026】
また、整流板9には、切欠き9a(図4参照)を設けているので、第2のファン5Bから吐出された空気が熱交換コア4の片側だけに偏って流れることもなく、熱交換コア4の全域に送り込むことが可能であり、熱交換コア4の全体を有効に使用できる。
【0027】
(第1実施例)
図5は室内ファン5の取り付け構造を示す平面図である。
本実施例では、図5に示すように、第1のファン5Aと第2のファン5Bとが板状のブラケット10に固定され、そのブラケット10の後側(図5の上側)に、第1のファン5A及び第2のファン5Bから吐出された空気の一部を熱交換コア4に送り込むための送風空間11が形成されている。ブラケット10は、上下方向の高さが、第1のファン5A及び第2のファン5Bの外径より小さく、ブラケット10の上側及び下側に、それぞれ空間が確保されている。
また、第1のファン5Aと第2のファン5Bとの間に設置される整流板9は、第1参考例に記載した切欠き9a(図4参照)を有することなく、ブラケット10の前側で第1のファン5Aと第2のファン5Bとの間を遮断している。
【0028】
本実施例の構成によれば、第1のファン5Aが故障により停止した時に、その第1のファン5Aの内部を通る通風経路と比較して、ブラケット10の後側に形成される送風空間11の方が遥かに圧損が小さいので、第2のファン5Bから吐出された空気の一部は、第1のファン5Aの内部を逆流することは殆どなく、より圧損の小さい送風空間11を優先的に流れて熱交換コア4に供給される。その結果、第2のファン5Bから吐出された空気を有効に熱交換コア4に供給できるので、第1のファン5Aが停止しても、冷却性能が著しく低下することはなく、必要最低限の冷却性能を確保できる。
【0029】
(第2参考例)
図6は室内ファン5の吸込口側から見た正面図である。
本参考例は、図6に示すように、第1のファン5Aのファンブレード5aの向きを第1参考例及び第1実施例とは逆向きにして、第1のファン5Aの回転方向を図示矢印で示すように、左回転に制御する一例である。
これにより、第1のファン5Aが故障により停止した時に、第2のファン5Bから吐出された空気の一部が整流板9の下側から第1のファン5A側へ流れ込んでも、その空気の流れを第1のファン5Aのファンブレード5aによって遮る(通風抵抗になる)ことができ、第1のファン5Aの内部を逆流して内気吸込口3c(図1参照)から流出することを防止できる。
その結果、第2のファン5Bから吐出された空気を有効に熱交換コア4に供給できるので、第1のファン5Aが停止しても、冷却性能が著しく低下することはなく、必要最低限の冷却性能を確保できる。
【0030】
(第3参考例)
図7は室内ファン5の吸込口側から見た正面図である。
本参考例は、図7に示すように、第1のファン5Aを第2のファン5Bより小型化した一例である。
この構成によれば、第1のファン5Aの外径が第2のファン5Bより小さいため、必然的に第1のファン5Aの周方向に隣合うファンブレード5a間の隙間も小さくなる(通風抵抗が大きくなる)。従って、第1のファン5Aが故障により停止した時に、第2のファン5Bから吐出された空気の一部が第1のファン5Aの内部を逆流して内気吸込口3c(図1参照)から流出する量を低減できる。その結果、第2のファン5Bから吐出された空気を有効に熱交換コア4に供給できるので、第1のファン5Aが停止しても、冷却性能が著しく低下することはなく、必要最低限の冷却性能を確保できる。
【0031】
(第4参考例)
図8は冷却装置1の全体構成を示す模式図である。
本参考例は、例えば第1のファン5Aが故障した場合に、その他のファン(第2のファン5Bと2個の室外ファン6)の回転数を変更して制御する場合の一例である。
なお、本参考例では、2個の室外ファン6を、両者間に設置される整流板(図示しない)の左側に配置される第3のファン6Aと、整流板の右側に配置される第4のファン6Bとして説明する。
【0032】
コントローラ7は、2個の室内ファン5と、2個の室外ファン6とが全て正常に回転している通常運転時と、例えば第1のファン5Aが故障した場合とで、各ファン5A、5B、6A、6Bの回転数を、下記の表1に示すように制御する。
【表1】
a)通常運転時…2個の室内ファン5と2個の室外ファン6を一律に同一回転数(例えば2200rpm )にて制御する。
b)第1のファン5Aが故障した場合…第2のファン5Bと第4のファン6Bの回転数を通常運転時より高い、例えば2600rpm にて制御し、第3のファン6Aの回転数を第2のファン5Bと第4のファン6Bの回転数より低い、例えば2300rpm にて制御する。
【0033】
これにより、第1のファン5Aが停止した場合に、熱交換コア4の片側(図8の右側)を通過する空気風量をアップさせることができるので、熱交換コア4の片側での熱交換率を高めることができる。その結果、第1のファン5Aが停止したことによる冷却性能の低下を抑制でき、消費電力を大幅に増大させることなく、必要最低限の冷却性能を確保できる。
なお、第1のファン5A以外のファンが故障した場合でも、上記と同様の回転数制御を実施することは言うまでもない(例えば第2のファン5Bが故障した場合は、第1のファン5Aと第3のファン6Aの回転数を通常運転時より高くし、第4のファン6Bの回転数を第1のファン5Aと第3のファン6Aの回転数より低く制御する)。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷却装置(熱交換機)の室外側正面図(a)、側面断面図(b)、及び室内側正面図(c)である。
【図2】熱交換コアの斜視図である。
【図3】室内ファンの吸込口側から見た正面図である。
【図4】整流板の取り付け状態を示す側面図である。
【図5】室内ファンの取り付け構造を示す平面図である(第1実施例)。
【図6】室内ファンの吸込口側から見た正面図である(第2参考例)。
【図7】室内ファンの吸込口側から見た正面図である(第3参考例)。
【図8】冷却装置の全体構成を示す模式図である(第4参考例)。
【図9】熱交換機の室内ファン側を示す側面図(a)と正面図(b)である(従来技術)。
【図10】整流板の取り付け状態を示す側面図である(従来技術)。
【符号の説明】
1 冷却装置
2 基地局(筐体)
3a 外気吸込口
3c 内気吸込口
4 熱交換コア
5 室内ファン
5A 第1のファン(室内ファン)
5B 第2のファン(室内ファン)
6 室外ファン
6A 第3のファン(室外ファン)
6B 第4のファン(室外ファン)
7 コントローラ(制御装置)
9 整流板
10 ブラケット
11 送風空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device that cools the inside of a casing by exchanging heat between the internal air and the external air of the casing.
[0002]
[Prior art]
For example, a communication base station of a mobile phone is equipped with a cooling device that cools the inside of the base station because an internal wireless device operates to generate heat.
However, when the inside of the base station is cooled, if dust, dirt, or moisture adheres to the internal wireless device, it may cause malfunction, so it is difficult to ventilate the base station by directly taking outside air into it. It is.
Therefore, for example, as described in
[0003]
As shown in FIG. 9, this heat exchanger supplies a
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 11-276764 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the
The two
[0006]
As a result, the left
Note that the rectifying
[0007]
On the other hand, when the right
(1) Much of the air discharged from the left
(2) Even if a part of the air discharged from the left
[0008]
The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to prevent a significant drop in cooling performance even when one fan fails and stops (a necessary minimum cooling performance can be ensured). It is to provide a cooling device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
(Invention of Claim 1 )
The cooling device of the present invention includes an indoor fan that supplies internal air of the housing to the heat exchange core and an outdoor fan that supplies external air of the housing. At least one of the indoor fan and the outdoor fan has a first fan and a second fan arranged in parallel with a rectifying plate interposed therebetween, and the first fan and the second fan. Are centrifugal fans that discharge the air sucked in from the axial direction in the centrifugal direction, and when the first fan and the second fan rotate to the right when viewed from the suction port side, A configuration in which the first fan and the second fan are arranged on the right side, or a configuration in which the first fan is arranged on the right side of the current plate and the second fan is arranged on the left side when rotating counterclockwise when viewed from the suction port side. The first fan and the second fan are each fixed to a plate-like bracket, and a part of the air discharged from the first fan and the second fan is heated on the rear side of the bracket. A ventilation space is formed to feed the replacement core. To have.
[0012]
According to the above configuration, when the first fan stops due to a failure, the air blowing space formed on the rear side of the bracket is far more pressure loss than the ventilation path passing through the inside of the first fan. Therefore, a part of the air discharged from the second fan hardly flows back through the first fan, and flows preferentially through the air blowing space with smaller pressure loss and is supplied to the heat exchange core. The As a result, since the air discharged from the second fan can be effectively supplied to the heat exchange core, even if the first fan is stopped, the cooling performance is not significantly reduced, and the necessary minimum cooling performance is achieved. It can be secured.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Reference Example)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the cooling device 1 (heat exchanger), (a) a front view on the outdoor side, (b) a side sectional view, and (c) a front view on the indoor side.
[0020]
The
The
As shown in FIG. 2, the
[0021]
The
The
Both the
[0022]
Here, the two
The rectifying
[0023]
The rectifying plate installed between the two
The
[0024]
Next, the operation and effect of this reference example will be described.
The rotation of the indoor fan 5 (
[0025]
Since the
[0026]
Moreover, since the
[0027]
(First Embodiment)
FIG. 5 is a plan view showing the mounting structure of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
Further, the rectifying
[0028]
According to the configuration of the present embodiment, when the
[0029]
( Second reference example)
FIG. 6 is a front view of the
In this reference example, as shown in FIG. 6, the direction of the
Thereby, even when a part of the air discharged from the
As a result, since the air discharged from the
[0030]
( Third reference example)
FIG. 7 is a front view of the
This reference example is an example in which the
According to this configuration, since the outer diameter of the
[0031]
( 4th reference example)
FIG. 8 is a schematic diagram showing the overall configuration of the
This reference example is an example of a case where, for example, when the
In this reference example, the two
[0032]
The
[Table 1]
a) During normal operation: The two
b) When the
[0033]
Thereby, when the
Needless to say, even when a fan other than the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an outdoor front view (a), a side sectional view (b), and an indoor front view (c) of a cooling device (heat exchanger).
FIG. 2 is a perspective view of a heat exchange core.
FIG. 3 is a front view of the indoor fan as viewed from the suction port side.
FIG. 4 is a side view showing an attached state of the current plate.
FIG. 5 is a plan view showing an indoor fan mounting structure ( first embodiment).
FIG. 6 is a front view of the indoor fan as seen from the inlet side ( second reference example).
7 is a front view seen from the inlet side of the indoor fan (Third Example).
FIG. 8 is a schematic diagram showing an overall configuration of a cooling device ( fourth reference example).
FIG. 9 is a side view (a) and a front view (b) showing the indoor fan side of the heat exchanger (prior art).
FIG. 10 is a side view showing a state in which a current plate is attached (prior art).
[Explanation of symbols]
1
3a Outside
5B 2nd fan (indoor fan)
6
6B 4th fan (outdoor fan)
7 Controller (control device)
9
Claims (1)
前記筐体の内部空気を前記熱交換コアに供給する室内ファンと、
前記筐体の外部空気を前記熱交換コアに供給する室外ファンとを備え、
前記室内ファンと前記室外ファンのうち、少なくとも一方のファンは、整流板を間に置いて並設される第1のファンと第2のファンとを有し、その第1のファンと第2のファンが、共に軸方向から吸い込んだ空気を遠心方向に吐出する遠心式ファンであり、且つ前記第1のファンと前記第2のファンが、それぞれ吸込口側から見て右回転する時に、前記整流板の左側に前記第1のファン、右側に前記第2のファンが配置される構成、あるいは吸込口側から見て左回転する時に、前記整流板の右側に前記第1のファン、左側に前記第2のファンが配置される構成において、
前記第1のファンと前記第2のファンは、それぞれ板状のブラケットに取り付けて固定され、そのブラケットの後側に、前記第1のファン及び前記第2のファンから吐出された空気の一部を前記熱交換コアに送り込む送風空間が形成されていることを特徴とする冷却装置。A heat exchange core for exchanging heat between the internal air of the housing and the external air;
An indoor fan that supplies the internal air of the housing to the heat exchange core;
An outdoor fan that supplies the outside air of the housing to the heat exchange core,
At least one of the indoor fan and the outdoor fan has a first fan and a second fan arranged in parallel with a rectifying plate in between, the first fan and the second fan The fan is a centrifugal fan that discharges air sucked from the axial direction in the centrifugal direction, and the rectification is performed when the first fan and the second fan rotate clockwise as viewed from the suction port side. The first fan on the left side of the plate, the second fan on the right side, or the left fan as viewed from the suction port side, the first fan on the right side of the current plate and the left side on the left side In the configuration in which the second fan is arranged,
The first fan and the second fan are each fixed to a plate-like bracket, and a part of the air discharged from the first fan and the second fan on the rear side of the bracket. A cooling device characterized in that a ventilation space is formed to feed the air into the heat exchange core .
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