JP4285298B2

JP4285298B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP4285298B2
Application number: JP2004098969A
Authority: JP
Inventors: 洋柴田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005282981A

Description

本発明は、屋外に設置される筐体で、内部に通信機器等の発熱体を有し、その発熱量が多いため冬季においても冷却を要し、また、温度、湿度、粉塵などが性能、寿命に影響を与えるような精密機器を有する筐体の冷却装置に関するものである。

従来、この種の冷却装置は、顕熱交換器としての伝熱板と循環用送風機としての内気吸込みファンと外気用送風機としての外気吸込みファンを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その冷却装置について、図１５を参照しながら説明する。

冷却装置１０１は筐体としての制御盤の扉１０２の内面に取り付けられ、制御盤内空間１０３と制御盤外空間１０４に分離されている。１０５は冷却装置１０１のケースであり、縦長の箱状に形成され、扉１０２に取り付けるためのフランジＡ１０６が上下左右に形成されている。フランジＡ１０６の正面には扉１０２との気密のためパッキン１０７が張り付けられている。ケース１０５の底面には循環空気吸込口としての内気吸気孔１０８および循環空気吹出口としての内気排気孔１０９が設けられている。ケース１０５の中央部に収納された伝熱板１１０は薄板をコルゲート状に折り曲げ、多数の隔壁部が等間隔で形成され、その長手方向の両端部が交互に１つおきに橋絡部によって接続され、交互に位置する複数個の内気側矩形流路１１１と外気側矩形流路１１２とを形成している。ケース１０５の内気吸気孔１０８は内気側矩形流路１１１に連通し、内気排気孔１０９には循環用送風機としての内気吸い込みファン１１３が取り付け板１１４を介して取り付けられており、取り付け板１１４の上縁には内気の流れを偏向させるための傾斜部１１４Ａが形成されている。扉１０２の中間には外気側矩形流路１１２に連通する外気吸込口としての外気吸気孔１１５が設けられており、上部には外気吹出口としての外気排気孔１１６が設けられ、外気用送風機としての外気吸込みファン１１７が取り付け板１１８を介して取り付けられている。１１９はケース１０５の上部と取り付け板１１４の上部に取り付けられた端子台で、内気吸込みファン１１３および外気吸込みファン１１７のリード線１１３Ａ、１１７Ａはそれぞれ端子台１１９の内側に接続され、外側において電線１２０でわたり配線されている。そして２個の端子台１１９のうちいずれか便利な方から電線に配線される。

冷却装置１０１を作動させると、制御盤内空間１０３の高温空気は矢印ａで示すように内気吸気孔１０８から吸い込まれ、内気側矩形流路１１１内を分流して内気吸込みファン１１３によって再び制御盤内空間１０３に戻される。一方、制御盤外空間１０４の低温空気は矢印ｂで示すように外気吸気孔１１５から吸い込まれ、外気側矩形流路１１２内を分流して外気吸込みファン１１７によって制御盤外空間１０４に戻される。上記の強制対流により、伝熱板１１０の隔壁部を介して熱交換が行われ、制御盤内の空気が冷却される。
実開平５−８２５３号公報

このような従来の冷却装置では、内気吸込みファンすなわち循環用送風機および外気吸込みファンすなわち外気用送風機の一方が運転不可能な状態なった場合、一方の送風が行われなくなり冷却能力が低下し制御盤すなわち筐体内の空気の冷却が困難となるという課題があり、異常発生時の冷却能力の低下防止が要求されている。

また、故障時に備え複数の循環用送風機および複数の外気用送風機を備えた構成とし、循環用送風機または外気用送風機の吹出方向に顕熱交換器を配置した場合、循環用送風機から送風された筐体内空気が停止した循環用送風機の吹出口、吸込口を順次通過し顕熱交換器を通過せず冷却されない状態でそのまま筐体内へ戻され、また、外気用送風機から送風された外気が停止した外気用送風機の吹出口、吸込口を順次通過し顕熱交換器を通過せず筐体内空気との熱交換が行われないまま室外へ排気されるという短絡状態が発生する可能性があり、循環用送風機または外気用送風機の吸込方向に顕熱交換器を配置した場合、停止した循環用送風機の吹出口、吸込口を経由し顕熱交換器を通過せず冷却されていない状態の筐体内空気を駆動している循環用送風機が吸込みそのまま筐体内へ戻され、また、停止した外気用送風機の吹出口、吸込口を経由し顕熱交換器を通過せず筐体内空気との熱交換が行われていないない状態の外気を駆動している外気用送風機が吸込みそのまま室外へ戻されるという短絡状態が発生する可能性があり、駆動する送風機と停止した送風機間で筐体または室外が短絡することを防止することが必要である。

また、機器の発熱による高温度環境、雨水、塵埃等の苛酷な環境下で駆動手段を使用するため、駆動手段が故障する可能性が高くなり、製品寿命が短くなるという課題があり、製品寿命の長期化が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、異常発生時においても正常時と同等の冷却能力を確保でき、駆動する送風機と停止した送風機間で筐体または室外が短絡することを防止することができ、製品寿命の長期化を行うことができる冷却装置を提供することを目的としている。

本発明の冷却装置は上記目的を達成するために、機器を収容した筐体に取り付けられ、顕熱交換器と循環用送風機と外気用送風機と前記循環用送風機および前記外気用送風機を動作させるための駆動手段を備え、前記筐体内に収容された前記機器の発熱により熱せられた筐体内空気を前記循環用送風機により筐体内空気吸込口から取り込み、前記顕熱交換器にて前記外気用送風機により外気吸込口から取り込まれた外気との顕熱交換により冷却した後、前記外気を外気排気口から屋外へ排気し、前記筐体内空気を筐体内空気吹出口より再び機器が収容されている前記筐体内へ送風し空気循環する冷却装置において、前記駆動手段の駆動状態を制御するための制御手段を備え、少なくとも１つ以上の前記循環用送風機と少なくとも１つ以上の前記外気用送風機を連結した前記駆動手段を複数備え、前記駆動手段を前記顕熱交換器の下流側の筐体内空気が送風される筐体側風路に配置し、前記駆動手段を外気が送風される外気風路から隔離した区画に配置したものである。

この手段により製品寿命の長期化を行うことができる冷却装置が得られる。

本発明によれば異常発生時においても正常時と同等の冷却能力を確保できるという効果のある冷却装置を提供できる。

また、駆動する送風機と停止した送風機間で筐体または室外が短絡することを防止することができるという効果のある冷却装置を提供できる。

また、製品寿命の長期化を行うことができる冷却装置を提供することができる。

本発明の請求項１記載の発明は、機器を収容した筐体に取り付けられ、顕熱交換器と循環用送風機と外気用送風機と前記循環用送風機および前記外気用送風機を動作させるための駆動手段を備え、前記筐体内に収容された前記機器の発熱により熱せられた筐体内空気を前記循環用送風機により筐体内空気吸込口から取り込み、前記顕熱交換器にて前記外気用送風機により外気吸込口から取り込まれた外気との顕熱交換により冷却した後、前記外気を外気排気口から屋外へ排気し、前記筐体内空気を筐体内空気吹出口より再び機器が収容されている前記筐体内へ送風し空気循環する冷却装置において、前記駆動手段の駆動状態を制御するための制御手段を備え、少なくとも１つ以上の前記循環用送風機と少なくとも１つ以上の前記外気用送風機を連結した前記駆動手段を複数備え、前記駆動手段を前記顕熱交換器の下流側の筐体内空気が送風される筐体側風路に配置し、前記駆動手段を外気が送風される外気風路から隔離した区画に配置したものであり、前記駆動手段を前記顕熱交換器の下流側の筐体内空気が送風される筐体側風路に配置することにより、前記駆動手段の周囲には前記顕熱交換器通過後の冷却された空気が送風されるため、前記循環用送風機に連結された前記駆動手段を前記顕熱交換器の上流側に配置した場合よりも、前記循環用送風機に連結された前記駆動手段の周囲温度を低い温度状態にでき、前記駆動手段を外気が送風される外気風路から隔離した区画に配置することにより、外気とともに雨水、塵埃等が外気風路に吸込まれた場合でも前記駆動手段は雨水、塵埃等の影響を受けないという作用を有する。

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は冷却装置１０１の正面概略断面図、図２は筐体内空気側風路を示す側面概略断面図、図３は外気側風路を示す側面概略断面図である。

図１に示すように、ボディ１は中央部に顕熱交換器２およびファンユニット３の収容部分を分割する分割板４を備え、分割板４の上方に顕熱交換器２が収容され、分割板４の下方にはファンユニット３が収容され、ファンユニット３は循環用送風機としての循環用ファン５ａ、５ｂと、外気用送風機としての室外ファン６ａ、６ｂと駆動手段としてのＤＣモーター７ａ、７ｂと、外気用フィルター８ａ、８ｂを備え、循環用ファン５ａと室外ファン６ａがＤＣモーター７ａに固定され、循環用ファン５ｂと室外ファン６ｂがＤＣモーター７ｂに固定され、ＤＣモーター７ａ、７ｂはパッキン９ａ、９ｂを介してファンユニット３に備えられたモーター固定板１０ａ、１０ｂに固定されており、ファンユニット３の内部はモーター固定板１０ａ、１０ｂおよび仕切板１１により循環用ファン区画１２ａ、１２ｂと室外ファン区画１３ａ、１３ｂの４区画に分割されており、外気用フィルター８ａ、８ｂはそれぞれ室外ファン区画１３ａ、１３ｂの底部に固定されている。

また、図２、図３に示すように、ボディ１は背面上部に筐体内空気吸込口１４、背面下部に筐体内空気吹出口１５、底面に外気吸込口１６を備え、筐体内空気空気吸込口１４の周囲にはフランジ１７ａ、筐体内空気吸込口１４の周囲にはフランジ１７ｂが設けられ、ボディ１の背面のフランジ１７ａの内側にはＤＣモーター７ａ、７ｂを制御する制御回路を収容した電装ボックス１８が取り付けられ、筐体内空気吸込口１４には筐体内温度を検出するための温度センサー１９が備えられている。

ボディー１の内部の上面および分割板４の上面には顕熱交換器２を固定するための固定板２０ａ、２０ｂが備えられ、固定板２０ａ、２０ｂにはそれぞれパッキン９ｃ、９ｄが取り付けられ、またボディ１の内部の背面にはパッキン９ｅが取り付けられている。

ファンユニット３の正面にはファンユニットカバー２１が取り付けられ、ボディ１の正面中央部には顕熱交換器２から循環用ファン区画１２までの筐体側風路を形成するための顕熱交換器カバー２２がボディ１に固定され、顕熱交換器カバー２２の上端にはパッキン９ｆが取り付けられており、顕熱交換器カバー２２をボディ１に固定する際、顕熱交換器２の上部コーナー部とパッキン９ｃ、顕熱交換器２の下部コーナー部とパッキン９ｄ、顕熱交換器２の背面とパッキン９ｅ、顕熱交換器２の正面部分とパッキン９ｆが密接することにより、顕熱交換器２の筐体内空気流入区画２３と筐体内空気流出区画２４、外気流入区画２５と外気流出区画２６がそれぞれ独立して形成される。

室外ファン６の吹出口と連通している分割板４の開口部には、外気流入区画２５方向へ開くダンパー２７が備えられ、外気流入区画２５にはダンパー２７が上方へ開いた時、分割板４とダンパー２７とのなす角度が９０°以下、たとえば８０°となる位置で当接するストッパー２８が設けられ、ストッパー２８にはダンパー２７が開いた時に当接する位置に、ダンパー２７とストッパー２８が当接した際に発生する音を低減するためのゴムシート２９が取り付けられている。

ボディ１の正面には正面全体を覆うようにフロントパネル３０が取り付けられており、フロントパネル３０は、正面中央に外気吹出口３１が設けられ、外気吹出口３１は外気ダクト３２と連通し、外気ダクト３２のボディ１側には外気用フィルター８ｃが備えられ、ボディ１とフロントパネル３０の上部には、天板３３が取り付けられ、天板３３の上面は冷却装置１０１の正面下向きに傾斜している。

顕熱交換器２は、図４および図５に示すように、伝熱板Ａ３４と伝熱板Ｂ３５を交互に積層することにより構成され、それぞれの伝熱板の表裏に風路Ａ３６と風路Ｂ３７とが構成され、風路Ａ３６及び風路Ｂ３７を流れる流体はそれぞれの伝熱板を介して熱交換を行う。

実際は多数の伝熱板Ａ３４及び伝熱板Ｂ３５が交互に積層されているが、簡略のため４枚の伝熱板を示している。

伝熱板Ａ３４及び伝熱板Ｂ３５は平面形状が六角形をなし、厚さがたとえば０．２ｍｍのポリスチレンシートの真空成形加工により成形されており、伝熱板Ａ３４は中空凸状に形成された略Ｓ字状の風路リブ３８を略平行、略等間隔に備え、風路リブ３８により略Ｓ字状の風路Ａ３６及び伝熱面３９が形成される。

風路Ａ３６の出入口部分には伝熱板Ａ３４の縁を風路リブ３８の凸方向とは逆方向へ折り曲げられた風路端面４０を設け、風路リブ３８の延長線上に風路端面４０と近接して風路リブ３８の凸方向と同方向に中空凸状であり風路リブ３８の高さよりも高い高さの複数の突起Ａ４１を設け、伝熱板Ａ３４の外周縁部のうち対向流となる風路部分と略平行をなす一対の外周縁部に突起Ａ４１と等しい高さの外周リブＡ４２を備え、伝熱板Ａ３４の外周縁部のうち斜交流となる風路部分と略平行をなす一対の外周縁部に風路リブ３８と等しい高さの外周リブＢ４３を備え、外周リブＢ４３の外側側面の中央部には風路開口部４４が形成されている。

伝熱板Ｂ３５は伝熱板Ａ３４と鏡像関係をなしており、伝熱板Ｂ３５の形状のうち伝熱板Ｂ３５の外周リブＡ４２の高さを風路リブ３８の高さと等しい高さとし、また幅を伝熱板Ａ３４の外周リブＡ４２の幅よりも広い幅とし、さらに伝熱板Ａ３４の外周リブＡ４２と等しい幅の突起Ｂ４５を３個備えるように形成されている。

伝熱板Ａ３４と伝熱板Ｂ３５を交互に積層した際、伝熱板Ａ３４に形成された外周リブＡ４２の上面および伝熱板Ｂ３５に形成された突起Ｂ４５の上面は上方に積層された伝熱板の外周リブＡ４２に密接し、隣接する外周リブＡ４２の外側側面の外面と内面が密接するように成形されており、また、風路リブ３８は上面が上方に積層された伝熱板に当接するように形成されており、風路Ａ３６及び風路Ｂ３７の風路高さを保持しており、その風路高さは通気抵抗などの熱交換器の性能面及び成形加工性などから設計されている。

風路出入口では外周リブＢ４３の上面が上方に積層された伝熱板と密接し、突起Ａ４１の上面が上方に積層された伝熱板の外周リブＢ４３に密接し、風路出入口での風路高さを保持しており、外周リブＢ４３の外側側面と上方に積層された伝熱板の風路端面の内面が密接するように成形されており、風路Ａ３６及び風路Ｂ３７の出入口部分での密封が行われる。

さらに、積層された顕熱交換器２の外周側面は熱溶着により溶着され、風路Ａ３６および風路Ｂ３７がそれぞれ独立して形成される。

上記のように構成された冷却装置１０１は、その背面の外周縁部にパッキン９ｇを備え、通信機器等を収容した筐体４６の外壁に取り付けられ、図２に示すように筐体内空気は筐体内空気吸込口１４より冷却装置１０１の筐体内空気流入区画２３へ取り込まれ、顕熱交換器２、筐体内空気流出区画２４を順に通過し、循環用ファン５により筐体内へ戻し循環する。一方、図３に示すように、外気は、外気吸込口１６から外気用フィルター８を通過し、冷却装置１０１の室外ファン区画１３へ取り込まれ、室外ファン６により外気流入区画２５へ送り込まれ、顕熱交換器２、外気流出区画２６、外気用フィルター８ｃ、外気ダクト３２を順次通過し、外気吹出口３１より室外へ排出される。

通常、温度センサー１９が所定の温度、例えば２０℃以上の温度を検出した場合、２つのＤＣモーター７ａ、７ｂを同時に例えば１１００ｒ／ｍｉｎで回転させ、冷却装置１０１に備えられたすべての循環用ファン５ａ、５ｂおよび室外ファン６ａ、６ｂを回転させ、ダンパー２７ａ、２７ｂは室外ファン６ａ、６ｂから送風される空気により自動的に開き、冷却装置１０１は筐体内の高温空気と筐体内の空気よりも低い温度の外気を取り込み、顕熱交換気２において顕熱交換を行い、暖かくなった外気を排出し、冷却された空気を筐体内へ給気し、筐体内を冷却することにより、ＤＣモーター１つのみを回転させる場合に比べ、ＤＣモーター１つ当たりの回転数を低減できる。

一方、２つのＤＣモーター７ａ、７ｂの１つのＤＣモーター、例えばＤＣモーター７ｂに異常が発生し回転しない状況が発生した場合、電装ボックス１８に収められた制御回路が異常を検出し、ＤＣモーター７ｂへの通電を停止し、２つのＤＣモーター７ａ、７ｂが回転していたときに送風されていた風量、たとえば２１０ｍ３／ｈを送風できるようにＤＣモーター７ａの回転数を上昇、例えば１１００ｒ／ｍｉｎから１８００ｒ／ｍｉｎへ上昇させるように制御する。

このとき、回転しているＤＣモ−ター７ａに取り付けられている循環用ファン５ａと停止したＤＣモーター７ｂに取り付けられた循環用ファン５ｂはそれぞれ仕切板により仕切られた循環用ファン区画１２ａ、１２ｂに格納されているため、回転している循環用ファン５ａは顕熱交換器２を通過し冷却された空気を筐体内へ送風することができ、停止している循環用ファン５ｂの吹出口から吸込口を逆流して筐体内空気を吸込み、冷却されないまま筐体４６内へ戻すことを防止する。

一方、外気風路側では停止したＤＣモーター７ｂに取り付けられた室外ファン６ｂからの送風が停止するため、室外ファン６ｂの上方に位置するダンパー２７ｂがダンパー２７ｂの自重により停止した室外ファン６ｂの吹出口と連通する開口部を閉鎖し、室外ファン６ａから送風された外気が顕熱交換器２を通過せずに停止している室外ファン６ｂの吹出口から吸込口へ逆流して室外へ排出されることを防止する。

ダンパー２７ｂは分割板４とのなす角度が９０°以下の８０°の状態で開いているため、室外ファン６ｂからの送風が停止した場合、確実に室外ファン６ｂの吹出口と連通する開口部方向へ倒れ、室外ファン６ｂの吹出口と連通する開口部を閉鎖することができる。

このように、１つのＤＣモーター７ｂに異常が発生し停止した場合でも、２つのＤＣモーター７ａ、７ｂがそれぞれ１１００ｒ／ｍｉｎで回転していた場合と等しい風量の空気、たとえば２１０ｍ３／ｈの筐体側空気および外気を顕熱交換器２を通過させ、通常時と同等の冷却能力を確保することができる。

また、ＤＣモーター７ａ、７ｂはそれぞれ循環用ファン区画１２ａ、１２ｂに配置されるているため、雨水や塵埃等が冷却装置１０１内に取込まれた場合でも、雨水や塵埃にさらされることがなく、循環用ファン区画１２ａ、１２ｂには顕熱交換器２を通過した後の冷却された筐体内空気が流入するため、筐体側風路の他の部分に配置された場合に比べ、周囲温度は低くなる。

なお、本実施の形態ではＤＣモーター７ｂが異常により停止したが、ＤＣモーター７ａが異常により停止した場合でも同様の作用効果を得ることができる。

また、顕熱交換器２にポリスチレンシートの真空成形加工により成形された伝熱板を多数枚積層した略六角柱状の顕熱交換器を用いたが、２つの流体がそれぞれ独立した風路を流れ、顕熱交換行えるものであれば、その他の工法、材質および形状の顕熱交換器を用いても同様の作用効果を得ることができる。

また、駆動手段としてＤＣモーターを用いたが、ＡＣモーター等、送風機を回転させることができるものであれば同様の作用効果をえることができる。

また、通風防止手段として仕切板および送風空気と自重により開閉可能なダンパーとしたが、電動式のダンパー、シャッター等、空気の流通をさえぎることができるものであれば同様の作用効果が得られる。

また、各部の寸法値及び個数は一例であり、特にその値に限定されることなく、冷却装置の性能面などから適宜設計された場合でも、同様の作用効果を得ることができる。

（参考の形態１）
図７は冷却装置１０１の正面概略断面図、図８は筐体内空気側風路を示す側面概略断面図、図９は外気側風路を示す側面概略断面図である。

なお、実施の形態１と同一部分は同一番号とし、同一の作用効果を有するものとし、詳細な説明は省略する。

図７に示すように、ボディ１は中央部に顕熱交換器２を備え、顕熱交換器２の上下には顕熱交換器２とファンユニット３の収容部分を分割する分割板４ａ、４ｂを備え、分割板４ａの下方および分割板４ｂの上方にはファンユニット３ａ、３ｂが収容され、ファンユニット３ａは循環用ファン５ａ、５ｂとＤＣモーター７ａ、７ｂを備え、ファンユニット３ｂは室外ファン６ａ、６ｂとＤＣモーター７ｃ、７ｄを備え、循環用ファン５ａ、５ｂがＤＣモーター７ａ、７ｂに固定され、室外ファン６ａ、６ｂがＤＣモーター７ｃ、７ｄに固定され、ＤＣモーター７ａ、７ｂはパッキン９ａ、９ｂを介して、ファンユニット３ａに備えられたモーター固定板１０ａに固定され、ＤＣモーター７ｃ、７ｄはパッキン９ｃ、９ｄを介して、ファンユニット３ｂに備えられたモーター固定板１０ｂ、１０ｃに固定され、ファンユニット３ｂの内部はモーター固定板１０ｂ、１０ｄにより室外ファン区画１３ａ、１３ｂとＤＣモーター収容区画４７に分割されている。

また、図２、図３に示すように、ボディ１は背面中央部に筐体内空気吸込口１４、背面下部に筐体内空気吹出口１５を備え、筐体内空気空気吸込口１４の周囲にはフランジ１７ａ、筐体内空気吸込口１４の周囲にはフランジ１７ｂが設けられ、ボディ１の背面のフランジ１７ｂの内側にはＤＣモーター７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを制御する制御回路を収容した電装ボックス１８が取り付けられ、筐体内空気吸込口１４には筐体内温度を検出するための温度センサー１９が備えられている。

ボディ１の内部の筐体内空気吸込口１４の上下にはパッキン９ｅ、９ｆが取り付けられており、ファンユニット３ａの正面にはファンユニットカバー２１が取り付けられ、ファンユニットカバー２１の上端にはパッキン９ｇがファンユニットカバー２１をボディ１に取り付けた際、パッキン９ｇが顕熱交換器２の下端と当接するように設計されており、ボディ１の正面中央部には顕熱交換器２の外気吸込口を開口するように顕熱交換器カバー２２がボディ１に固定され、顕熱交換器カバー２２にはパッキン９ｈが取り付けられており、ファンユニットカバー２１および顕熱交換器カバー２２をボディ１に固定する際、顕熱交換器２とパッキン９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈが密接することにより、筐体内空気風路と外気風路がそれぞれ独立して形成される。

循環用ファン５ａ、５ｂおよび室外ファン６ａ、６ｂは吹出口にそれぞれ吹出方向へ開くダンパー２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを備え、ファンユニット３ａにはダンパー２７ａ、２７ｂが上方へ開いた時、循環用ファン５ａ、５ｂの吹出口とダンパー２７ａ、２７ｂとのなす角度が９０°以下、たとえば８０°となる位置で当接するストッパー２８ａ、２８ｂを備え、ストッパー２８ａ、２８ｂにはダンパー２７ａ、２７ｂが開いた時に当接する位置にゴムシート２９ａ、２９ｂが取り付けられ、ファンユニット３ｂにはダンパー２７ｃ、２７ｄが上方へ開いた時、室外ファン６ａ、６ｂの吹出口とダンパー２７ｃ、２７ｄとのなす角度が９０°以下、たとえば８０°となる位置で当接するストッパー２８ｃ、２８ｄを備え、ストッパー２８ｃ、２８ｄにはダンパー２７ｃ、２７ｄが開いた時に当接する位置にゴムシート２９ｃ、２９ｄが取り付けられている。

ボディ１の正面には正面全体を覆うようにフロントパネル３０が取り付けられており、フロントパネル３０は中央部に外気吸込口１６、上部に外気吹出口３１、外気吹出口３１を覆うようにフード４８を備え、外気吸込口１６および外気吹出口３１の内側には外気用フィルター８ａ、８ｂが備えられ、ボディ１とフロントパネル３０の上部には、天板３３が取り付けられ、天板３３の上面は冷却装置１０１の正面下向きに傾斜している。

顕熱交換器２は、図１０および１１に示すように、伝熱板Ａ３４と伝熱板Ｂ３５を交互に積層することにより構成され、それぞれの伝熱板の表裏に風路Ａ３６と風路Ｂ３７とが構成され、風路Ａ３６及び風路Ｂ３７を流れる流体はそれぞれの伝熱板を介して熱交換を行う。

伝熱板Ａ３４及び伝熱板Ｂ３５は平面形状が長方形をなし、厚さがたとえば０．２ｍｍのポリスチレンシートの真空成形加工により成形されており、伝熱板Ａ３４は中空凸状に形成された略Ｌ字状の風路リブ３８を略平行、略等間隔に備え、風路リブ３８により略Ｌ字状の風路Ａ３６及び伝熱面３９が形成される。

風路Ａ３６の出入口部分には伝熱板Ａ３４の縁を風路リブ３８の凸方向とは逆方向へ折り曲げられた風路端面４０を設け、風路リブ３８の延長線上に風路端面４０と近接して風路リブ３８の凸方向と同方向に中空凸状であり風路リブ３８の高さよりも高い高さの複数の突起Ａ４１を設け、
伝熱板Ａ３４の短辺で風路Ａの出入口が設けられていない外周縁部と、長辺で風路Ａの出入口が設けられていない長辺の外周縁部のうち、他方の長辺に設けられた風路Ａの出入口と伝熱板の中心に対して点対称となる部分に風路リブ３８と等しい高さの外周リブＢ４３を備え、風路Ａの出入口が設けられた長辺のうち風路Ａの出入口以外の外周縁部と、風路Ａの出入口が設けられていない長辺の外周縁部のうち、外周リブＡ４２以外の外周縁部に突起Ａ４１と等しい高さの外周リブＡ４２を備え、外周リブＢ４３の外側側面には風路開口部４４が形成されている。

伝熱板Ｂ３５は伝熱板Ａ３４の形状のうち、外周リブＡ４２に複数の突起Ｂ４５を４個備えた形状にされている。

上記のように構成された冷却装置１０１は、その背面の外周縁部にパッキン９ｉを備え、通信機器等を収容した筐体４６の外壁に取り付けられ、図８に示すように筐体内空気は筐体内空気吸込口１４より冷却装置１０１へ取り込まれ、顕熱交換器２を通過し、循環用ファン５により筐体内へ戻し循環する。一方、図９に示すように、外気は、外気吸込口１６から外気用フィルター８ａを通過し冷却装置１０１へ取り込まれ、顕熱交交換器２を通過し室外ファン６により外気用フィルター８ｃを介して外気吹出口３１より室外へ排出される。

通常、温度センサー１９が所定の温度、例えば２０℃以上の温度を検出した場合、２つのＤＣモーター７ａ、７ｃを同時に例えば１８００ｒ／ｍｉｎで回転させ、循環用ファン５ａおよび室外ファン６ａを回転させ、ダンパー２７ａ、２７ｃは循環用ファン５ａおよび室外ファン６ａから送風される空気により自動的に開き、所定の時間たとえば２時間が経過した時点で、ＤＣモーター７ａ、７ｃの回転を停止させると同時に今まで停止していたＤＣモーター７ｂ、７ｄを１８００ｒ／ｍｉｎで回転させ、循環用ファン５ｂおよび室外ファン６ｂを回転させ、ダンパー２７ｂ、２７ｄは循環用ファン５ｂおよび室外ファン６ｂから送風される空気により自動的に開き、ＤＣモーターの運転、停止を所定の時間間隔たとえば２時間間隔で行うことにより、冷却装置１０１は筐体内の高温空気と筐体内の空気よりも低い温度の外気を取り込み、顕熱交換気２において顕熱交換を行い、暖かくなった外気を排出し、冷却された空気を筐体内へ給気し、筐体内を冷却することにより、すべてのＤＣモーターを回転させる場合に比べ、ＤＣモーター１つ当たりの運転時間を低減できる。

一方、循環用ファン５ａ、５ｂが固定されたＤＣモーター７ａ、７ｂの１つのＤＣモーター、例えばＤＣモーター７ｂに異常が発生し回転しない状況が発生した場合、電装ボックス１８に収められた制御回路が異常を検出し、ＤＣモーター７ｂへの通電を停止し、他方のＤＣモーター７ａへを回転させ、以後ＤＣモーター７ａのみを運転するように制御する。

冷却装置１０１が運転される場合、循環用ファン５ａ、５ｂのうち１つおよびび室外ファン６ａ、６ｂのうち１つが停止した状態となるが、停止しているファンに設けられたダンパー２７が停止しているファンの吹出口を吹出方向から閉鎖するため、回転しているファンが停止しているファンの吹出口から吸込口を逆流して筐体内空気を吸込み、冷却されないまま筐体４６内へ戻すことを防止し、顕熱交換器２を通過し冷却された空気を筐体内へ送風することができる。

ダンパー２７は循環用ファン５および室外ファン６の吹出口とのなす角度が９０°以下の８０°の状態で開いているため、循環用ファン５および室外ファン６からの送風が停止した場合、確実に循環用ファンおよび室外ファン６の吹出口方向へ倒れ、循環用ファン５および室外ファン６の吹出口を閉鎖することができる。

このように、通常時停止しているファンがあっても筐体側空気および外気を顕熱交換器２を通過させ冷却能力を確保し、ＤＣモーターに異常が発生し停止しているファンがあっても筐体側空気および外気を顕熱交換器２を通過させ、通常時と同等の冷却能力を確保することができる。

また、室外ファン６ａ、６ｂが固定されたＤＣモーター７ｃ、７ｄはそれぞれＤＣモーター収容区画４７に配置されているため、雨水や塵埃等が冷却装置１０１内に取込まれた場合でも、雨水や塵埃にさらされることがなく、また、循環用ファン５ａ、５ｂが固定されたＤＣモーター７ａ、７ｂが配置されているファンユニット３ａには顕熱交換器２を通過した後の冷却された筐体内空気が流入するため、筐体側風路の他の部分に配置された場合に比べ、周囲温度は低くなる。

なお、本参考の形態ではＤＣモーター７ｂが異常により停止したが、ＤＣモーター７ａ、７ｂ、７ｃが異常により停止した場合でも同様の作用効果を得ることができる。

また、顕熱交換器２にポリスチレンシートの真空成形加工により成形された伝熱板を多数枚積層した直方体の顕熱交換器を用いたが、２つの流体がそれぞれ独立した風路を流れ、顕熱交換行えるものであれば、その他の工法、材質および形状の顕熱交換器を用いても同様の作用効果を得ることができる。

また、通風防止手段として送風空気と自重により開閉可能なダンパーとしたが、電動式のダンパー、シャッター等、空気の流通をさえぎることができるものであれば同様の作用効果が得られる。

（参考の形態２）
図１２は冷却装置１０１の正面概略断面図、図１３は筐体内空気側風路を示す側面概略断面図、図１４は外気側風路を示す側面概略断面図である。

なお、実施の形態１および参考の形態１と同一部分は同一番号とし、同一の作用効果を有するものとし、詳細な説明は省略する。

図１２、図１３および図１４に示すように、ボディ１は中央部に顕熱交換器２を備え、顕熱交換器２の上下には分割板４ａ、４ｂを備え、分割板４ａの上方にはファンユニット３ａが収容され、ファンユニット３ａは循環用ファン５ａ、５ｂとＤＣモーター７ａ、７ｂを備え、分割板４ｂの下方には室外ファン６ａ、６ｂとＤＣモーター７ｃ、７ｄを備え、循環用ファン５ａ、５ｂがＤＣモーター７ａ、７ｂに固定され、室外ファン６ａ、６ｂがＤＣモーター７ｃ、７ｄに固定され、ＤＣモーター７ａ、７ｂはファンユニット３ａにそれぞれパッキン９ａ、９ｂを介して固定され、室外ファン６ａ、６ｂはファン固定板４９にぞれぞれパッキン９ｃ、９ｄを介して固定され、ファンユニット３ａの内部は仕切板１１により循環用ファン区画１２ａ、１２ｂに分割されている。

また、図２、図３に示すように、ボディ１は背面上部に筐体内空気吸込口１４、背面中央部に筐体内空気吹出口１５を備え、ボディ１の背面にはＤＣモーター７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを制御する制御回路を収容した電装ボックス１８が取り付けられ、筐体内空気吸込口１４には筐体内温度を検出するための温度センサー１９が備えられている。

ボディ１の内部の筐体内空気吹出口１５の上下にはパッキン９ｅ、９ｆが取り付けられており、ファンユニット３ａの正面にはファンユニットカバー２１が取り付けられ、ファンユニットカバー２１の下端にはパッキン９ｇがファンユニットカバー２１をボディ１に取り付けた際、パッキン９ｇが顕熱交換器２の上端と当接するように設計されており、ボディ１の正面中央部には顕熱交換器２の外気吸吹出口を開口するように顕熱交換器カバー２２がボディ１に固定され、顕熱交換器カバー２２にはパッキン９ｈが取り付けられており、ファンユニットカバー２１および顕熱交換器カバー２２をボディ１に固定する際、顕熱交換器２とパッキン９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈが密接することにより、筐体内空気風路と外気風路がそれぞれ独立して形成される。

室外ファン６ａ、６ｂは吹出口にそれぞれ吹出方向へ開くダンパー２７ａ、２７ｂを備え、分割板４ｂの下方の室外ファン６ａ、６ｂが収納される区間にはダンパー２７ａ、２７ｂが上方へ開いた時、室外ファン６ａ、６ｂの吹出口とダンパー２７ｃ、２７ｄとのなす角度が９０°以下、たとえば８０°となる位置で当接するストッパー２８ａ、２８ｂを備え、ストッパー２８ａ、２８ｂにはダンパー２７ａ、２７ｂが開いた時に当接する位置にゴムシート２９ａ、２９ｂが取り付けられている。

ボディ１の正面には正面全体を覆うようにフロントパネル３０が取り付けられており、フロントパネル３０は下部に外気吸込口１６、中央部に外気吹出口３１、外周に固定フランジ５０、外気吸込口１６および外気吹出口３１の内側には外気用フィルター８ａ、８ｂを備えている。

上記のように構成された冷却装置１０１は、固定用フランジ５０と外気吸込口１６および外気吹出口３１の外周にパッキン９ｉを介して通信機器等を収容した筐体４６の扉１０２の内側に取り付けられ、図１３に示すように筐体内空気は筐体内空気吸込口１４より冷却装置１０１へ取り込まれ、循環用ファン５により顕熱交換器２を通過し筐体内へ戻し循環する。

一方、図１４に示すように、外気は、外気吸込口１６から外気用フィルター８ａを通過し冷却装置１０１へ取り込まれ、室外ファン６により顕熱交交換器２、外気用フィルター８ｃを順次通過して外気吹出口３１より室外へ排出される。

通常、温度センサー１９が所定の温度、例えば２０℃以上の温度を検出した場合、２つのＤＣモーター７ａ、７ｃを同時に例えば１８００ｒ／ｍｉｎで回転させ、循環用ファン５ａおよび室外ファン６ａを回転させ、ダンパー２７ａは室外ファン６ａから送風される空気により自動的に開き、所定の時間たとえば２時間が経過した時点で、ＤＣモーター７ａ、７ｃの回転を停止させると同時に今まで停止していたＤＣモーター７ｂ、７ｄを１８００ｒ／ｍｉｎで回転させ、循環用ファン５ｂおよび室外ファン６ｂを回転させ、ダンパー２７ｂは室外ファン６ｂから送風される空気により自動的に開き、ＤＣモーターの運転、停止を所定の時間間隔たとえば２時間間隔で行うことにより、冷却装置１０１は筐体内の高温空気と筐体内の空気よりも低い温度の外気を取り込み、顕熱交換気２において顕熱交換を行い、暖かくなった外気を排出し、冷却された空気を筐体内へ給気し、筐体内を冷却することにより、すべてのＤＣモーターを回転させる場合に比べ、ＤＣモーター１つ当たりの運転時間を低減できる。

一方、室外ファン６ａ、６ｂが固定されたＤＣモーター７ｃ、７ｄの１つのＤＣモーター、例えばＤＣモーター７ｄに異常が発生し回転しない状況が発生した場合、電装ボックス１８に収められた制御回路が異常を検出し、ＤＣモーター７ｄへの通電を停止し、他方のＤＣモーター７ｃを回転させ、以後ＤＣモーター７ｃのみを運転するように制御する。

冷却装置１０１が運転される場合、循環用ファン５ａ、５ｂのうち１つおよびび室外ファン６ａ、６ｂのうち１つが停止した状態となるが、回転しているＤＣモ−ター７ａに取り付けられている循環用ファン５ａと停止しているＤＣモーター７ｂに取り付けられた循環用ファン５ｂはそれぞれ仕切板により仕切られた循環用ファン区画１２ａ、１２ｂに格納されているため、循環用ファン５ａから送風された外気が顕熱交換器２を通過せずに停止している循環用ファン５ｂの吹出口から吸込口へ逆流して室外へ排出されることを防止する。

一方、停止している室外ファン６ｂに設けられたダンパー２７ｂが停止しているファンの吹出口を吹出方向から閉鎖するため、回転している室外ファン６ａが停止しているファンの吹出口から吸込口を逆流して筐体内空気を吸込み、冷却されないまま筐体４６内へ戻すことを防止し、顕熱交換器２を通過し冷却された空気を筐体内へ送風することができる。

ダンパー２７ｂは室外ファン６ｂ吹出口とのなす角度が９０°以下の８０°の状態で開いているため、室外ファン６ｂからの送風が停止した場合、確実に室外ファン６ｂの吹出口方向へ倒れ、室外ファン６ｂの吹出口を閉鎖することができる。

また、室外ファン６ａ、６ｂが固定されたＤＣモーター７ｃ、７ｄは顕熱交換器２を通過する前の低い温度の外気が流入するため、外気風路の他の部分に配置された場合に比べ、周囲温度は低くなる。

本発明は、移動電話基地局、簡易無線局等の屋外に設置される筐体で、内部に通信機器等の発熱体を有し、その発熱量が多いため冬季においても冷却を要し、温度、湿度、粉塵、雨水などが性能、寿命に影響を与えるような精密機器を有する筐体の冷却装置に関するものである。

本発明の実施の形態１による冷却装置の内部構造図同筐体内空気風路を示す側面概略断面図同外気風路を示す側面概略断面図同顕熱交換器の概略分解斜視図同顕熱交換器の積層時の概略斜視図同ダンパー開閉状態を示す概略斜視図参考の形態１による冷却装置の内部構造図同筐体内空気側風路を示す側面概略断面図同外気側風路を示す側面概略断面図同顕熱交換器の概略分解斜視図同顕熱交換器の積層時の概略斜視図参考の形態２による冷却装置の内部構造図同筐体内空気側風路を示す側面概略断面図同外気側風路を示す側面概略断面図従来の冷却装置を示す側面概略断面図

符号の説明

１ボディ
２顕熱交換器
３ファンユニット
３ａファンユニット
３ｂファンユニット
４ａ分割板
４ｂ分割板
５循環用ファン
５ａ循環用ファン
５ｂ循環用ファン
６室外ファン
６ａ室外ファン
６ｂ室外ファン
７ＤＣモーター
７ａＤＣモーター
７ｂＤＣモーター
８ａ外気用フィルター
８ｂ外気用フィルター
８ｃ外気用フィルター
９ａパッキン
９ｂパッキン
９ｃパッキン
９ｄパッキン
９ｅパッキン
９ｇパッキン
９ｇパッキン
９ｈパッキン
９ｉパッキン
１０ａモーター固定板
１０ｂモーター固定板
１０ｃモーター固定板
１１仕切板
１２ａ循環用ファン区画
１２ｂ循環用ファン区画
１３ａ室外ファン区画
１３ｂ室外ファン区画
１４筐体内空気吸込口
１５筐体内空気吹出口
１６外気吸込口
１７ａフランジ
１７ｂフランジ
１８電装ボックス
１９温度センサー
２０ａ固定板
２０ｂ固定板
２１ファンユニットカバー
２２顕熱交換器カバー
２３筐体内空気流入区画
２４筐体内空気流出区画
２５外気流入区画
２６外気流出区画
２７ダンパー
２７ａダンパー
２７ｂダンパー
２７ｃダンパー
２７ｄダンパー
２８ストッパー
２８ａストッパー
２８ｂストッパー
２９ゴムシート
２９ａゴムシート
２９ｂゴムシート
２９ｃゴムシート
２９ｄゴムシート
３０フロントパネル
３１外気吹出口
３２外気ダクト
３３天板
３４伝熱板Ａ
３５伝熱板Ｂ
３６風路Ａ
３７風路Ｂ
３８風路リブ
３９伝熱面
４０風路端面
４１突起Ａ
４２外周リブＡ
４３外周リブＢ
４４風路開口部
４５突起Ｂ
４６筐体
４７ＤＣモーター収容区画
４８フード
４９ファン固定板
５０固定フランジ
１０１冷却装置
１０２扉

Claims

機器を収容した筐体に取り付けられ、顕熱交換器と循環用送風機と外気用送風機と前記循環用送風機および前記外気用送風機を動作させるための駆動手段を備え、前記筐体内に収容された前記機器の発熱により熱せられた筐体内空気を前記循環用送風機により筐体内空気吸込口から取り込み、前記顕熱交換器にて前記外気用送風機により外気吸込口から取り込まれた外気との顕熱交換により冷却した後、前記外気を外気排気口から屋外へ排気し、前記筐体内空気を筐体内空気吹出口より再び機器が収容されている前記筐体内へ送風し空気循環する冷却装置において、前記駆動手段の駆動状態を制御するための制御手段を備え、少なくとも１つ以上の前記循環用送風機と少なくとも１つ以上の前記外気用送風機を連結した前記駆動手段を複数備え、前記駆動手段を前記顕熱交換器の下流側の筐体内空気が送風される筐体側風路に配置し、前記駆動手段を外気が送風される外気風路から隔離した区画に配置したことを特徴とする冷却装置。