JP5391961B2 - 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。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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