JP5272771B2 - 熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置 - Google Patents

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。（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。

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。

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、
前記熱交換器を形成する前記板体は、ほぼ平行四辺形の形状を有し、前記第１環境用空気吸込口を設けた面は、第１環境用空気吹出口を設けた面と第１の鈍角で隣り合い、かつ、前記第２環境用空気吸込口を設けた面は、第２環境用空気吹出口を設けた面と第２の鈍角で隣り合うものであり、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、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、
前記熱交換器を形成する前記板体は、ほぼ平行四辺形の形状を有し、前記第１環境用空気吸込口を設けた面は、第１環境用空気吹出口を設けた面と第１の鈍角で隣り合い、かつ、前記第２環境用空気吸込口を設けた面は、第２環境用空気吹出口を設けた面と第２の鈍角で隣り合うものであるので、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の断面図 本発明の一実施形態の熱交換装置、発熱体収納装置の断面図 本発明の一実施形態の熱交換装置の背面図 本発明の一実施形態の熱交換装置の分解断面図 本発明の一実施形態の熱交換装置のカバー組立斜視図 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の前面開口部にドアのごとく開閉自在に設けた熱交換装置６とにより構成されている。

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７と第１吐出口８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９および第２吐出口１０を有する本体ケース１１と、この本体ケース１１内に設けられた外気用の送風ファン１２と、前記本体ケース１１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、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。

このような熱交換器１４は、底面を外気側の流入口（第１環境用空気吸込口１４ａ）とし、外気側の流出口は、それぞれ第１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環境用空気吸込口１４ｂ）とし、内気側の流出口は、それぞれ第２吐出口１０と接続されている。

また、外気用の送風ファン１２は、第１環境用空気吸込口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内用の空気の流入口（第２環境用空気吸込口１４ｂ）においては、第２環境用空気吸込口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９）との間にチャンバー１６が形成されることになる。

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９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１２の運転によって第１吸気口７から吸い込まれ、熱交換器１４の第１環境用空気吸込口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１０からキャビネット４内に吹き出され、外気は、第１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、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９側に向いた熱交換器１４の第２環境用空気吸込口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１１の大きさを小さく抑えることができる。

次に、図５、６を用いて、本体ケース１１内における熱交換器１４の設置について説明する。本体ケース１１は、前後面が開口した枠体の背面側の背板１１ａと、その背板１１ａ側を開口とし、本体ケース１１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１１ｂとで構成されている。箱体１１ｂの背板１１ａ側の開口には、周囲に内周側に突出したフランジ（図示せず）が設けられ、ねじ止めなどによって背板１１ａとの接合が行われることになる。また、箱体１１ｂには、第１吸気口７、第１吐出口８が設けられる。第１吸気口７は、送風ファン１２の羽根車内に突き出すように設けられるオリフィス１１ｄを形成している。

一方、背板１１ａには、第２吸気口９、第２吐出口１０、モータを備えた送風ファン１２が設けられることになる。背板１１ａに設けられた第２吐出口１０の内面側（箱体１１ｂ側）の周囲にはパッキンが貼り付けられる。また、背板１１ａの周囲には、箱体１１ｂの外周と接するようにガイド壁１１ｅが設けられている。このガイド壁１１ｅは、箱体１１ｂ側に設けられたオリフィス１１ｄの高さよりも高くしてある。熱交換器１４は、図５に示すように、箱体１１ｂ内に設けられたレール状の架台１９ａ、１９ｂに載るようにして備え付けられる。

このような構成によって、熱交換装置６の組立の際は、熱交換器１４を架台１９ａ、１９ｂに載せた後、背板１１ａと箱体１１ｂに設けたフランジとを接合する。このとき、箱体１１ｂは、ガイド壁１１ｅに沿って接合作業することになるので、正規の位置だしが容易に行える。さらには、ガイド壁１１ｅは、オリフィス１１ｄの高さよりも高いので、箱体１１ｂがずれて接合作業を行ったとしても、箱体１１ｂのフランジ面とガイド壁１１ｅとが当接することによって、オリフィス１１ｄに送風ファン１２の羽根車が当たることが無く、損傷しない。箱体１１ｂ、背板１１ａのフランジ接合の際には、第２吐出口１０にパッキンが熱交換器１４に弾性密着して、熱交換器１４の固定と、流出口の漏れ防止を行うことになる。

熱交換装置６は、本体ケース１１の外側（前面側）にさらにルーバー２０を備えたカバー２１が設けられる。このカバー２１は、箱体１１ｂを覆うようにして背板１１ａとフランジ固定される。このような構成において、カバー２１は、キャビネット４のドア２２に内面側から取り付けられる。熱交換装置６のメンテナンスの際には、ドア２２を開放し、内側から本体ケース１１を取り外すことになるのである。

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、
前記熱交換器を形成する前記板体は、ほぼ平行四辺形の形状を有し、前記第１環境用空気吸込口を設けた面は、第１環境用空気吹出口を設けた面と第１の鈍角で隣り合い、かつ、前記第２環境用空気吸込口を設けた面は、第２環境用空気吹出口を設けた面と第２の鈍角で隣り合うものであるので、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 屋上
３ 基地局
４ キャビネット
５ 送・受信機
６ 熱交換装置
７ 第１吸気口
８ 第１吐出口
９ 第２吸気口
１０ 第２吐出口
１１ 本体ケース
１１ａ 背板
１１ｂ 箱体
１１ｄ オリフィス
１１ｅ ガイド壁
１２ 送風ファン
１４ 熱交換器
１６ チャンバー
１７ 循環ファン
１９ａ 架台
１９ｂ 架台
２０ ルーバー
２１ カバー
２２ ドア

Claims (8)

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、
   
   前記熱交換器を形成する前記板体は、ほぼ平行四辺形の形状を有し、
   前記第１環境用空気吸込口を設けた面は、第１環境用空気吹出口を設けた面と第１の鈍角で隣り合い、
   かつ、前記第２環境用空気吸込口を設けた面は、第２環境用空気吹出口を設けた面と第２の鈍角で隣り合うことを特徴とする熱交換装置。
2. 前記本体ケースは、枠体と、この枠体の前面側に設けた前板と、この枠体の背面側に設けた背板とで構成され、前記背板には、前記第２吸気口、前記第２吐出口が設けられるとともに、前記送風ファンを固定したことを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
3. 前記箱体内に、前記熱交換器を載せる架台を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換装置。
4. 前記箱体を構成する枠体の背面側を内周側に突き出したフランジ形状にし、前記背板に設けた前記第２吐出口の内面側の周りにパッキンを貼り付け、前記枠体と前記背板をフラン
   ジ固定する際に、前記第２吐出口と前記第２環境用空気吹出口とが密着する請求項１〜３いずれかひとつに記載の熱交換装置。
5. 前記背板の周縁部に、前記枠体の外周に沿うようにガイド壁を設けた請求項２〜４いずれかに記載の熱交換装置。
6. 前記前板には、前記送風ファンの吸込口へと導くオリフィスを設け、前記ガイド壁は、前記オリフィスの高さよりも高くした請求項５記載の熱交換装置。
7. 前記箱体を覆うようにして前記背板とフランジ固定されるカバーを設け、このカバーの前面側にルーバーを設けた請求項１〜６いずれかに記載の熱交換装置。
8. 請求項１〜７いずれかひとつに記載の熱交換装置を用いた発熱体収納装置。
   

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