JP5423087B2 - 発熱体収納装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。すなわち、この種の発熱体収納装置は、発熱体となる送・受信機を収納したキャビネットと、このキャビネットの開口部に装着された熱交換装置とを備えた構成となっていた。また、発熱体収納装置としての設置面積を小さくすることが要望され、キャビネットに対して、熱交換装置は、その扉部分に取り付けられることが多いことから小型化が要望されていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、その熱交換装置について図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、熱交換装置は、発熱体収納装置の壁面に取り付けるために例えば下記のような構成となっていた。すなわち、外気用の第１吸気口１０１と第１吐出口１０２および発熱体１０３を収納したキャビネット１０４内用の第２吸気口１０５および第２吐出口１０６を有する本体１０７と、この本体１０７内に設けられた外気用の第１の送風ファン１０８およびキャビネット１０４内用の第２の送風ファン１０９と、本体１０７内において室外空気とキャビネット１０４内空気との熱交換を行う熱交換器１１０とを備えた構成となっていた。

特開２０００−１６１８７５号公報

図７に示すものは、第１の送風ファン１０８と第２の送風ファン１０９を、本体１０７内中央部に配置した熱交換器１１０に対して互いに対向する方向に配置し、第１吸気口１０１および第２吸気口１０５から吸い込んだ空気を熱交換器１１０へ吹き込むように構成していた。つまり、熱交換器１１０は室外気用の風路とキャビネット１０４内空気用の風路との長さをほぼ同等とする構成をとるため、室外気用の風路の通気抵抗を小さくすることが難しく、室外空気をキャビネット１０４内空気に対して多く流すことが難しいため、所望の冷却能力を得るために熱交換器１１０を大きくせざるを得ず、熱交換装置を大型化させてしまうものであるとともに、本体１０７内部及びキャビネット１０４内部を雨水や雪及びいたずら等から保護するためのルーバー等の保護部材を設ける空間を、第１吸気口１０１及び第１吐出口１０２の外側に設ける必要があるため、発熱体収納装置を大型化させてしまうものであった。

そこで本発明は、熱交換装置及びそれを用いた発熱体収納装置を小型化することを目的とする。

内部に発熱体を収納するキャビネットを有し、前記キャビネットは前面に設けた扉に熱交換装置を配置し、前記扉は、外気用である第１環境用の第１空気取入口と第１空気排出口を備え、前記熱交換装置は、前記第１空気取入口と前記第１空気排出口に対応させて設けた第１環境用の第１吸気口と第１吐出口と、前記キャビネット内の空気用である第２環境用の第２吸気口と第２吐出口とを設けた本体と、この本体内には、第１環境用の少なくとも２個の第１送風機と、第２環境用の第２送風機と、第１環境用の第１風路と第２環境用の第２風路を有し第１環境の空気と第２環境の空気とを伝熱板を介して熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、対面に配置した第１流入口と第１流出口、および第２流入口と第２流出口を備え、前記第１風路は、前記第１流入口と前記第１流出口を略水平方向に連通させ、前記第２風路は、前記第２流入口と前記第２流出口を略垂直方向に連通させ、前記第１風路の長さを前記第２風路の長さに比べて短く形成し、少なくとも２個の第１送風機を縦方向に配置する構成としたものである。

本発明の発熱体収納装置によれば、内部に発熱体を収納するキャビネットを有し、前記キャビネットは前面に設けた扉に熱交換装置を配置し、前記扉は、外気用である第１環境用の第１空気取入口と第１空気排出口を備え、前記熱交換装置は、前記第１空気取入口と前記第１空気排出口に対応させて設けた第１環境用の第１吸気口と第１吐出口と、前記キャビネット内の空気用である第２環境用の第２吸気口と第２吐出口とを設けた本体と、この本体内には、第１環境用の少なくとも２個の第１送風機と、第２環境用の第２送風機と、第１環境用の第１風路と第２環境用の第２風路を有し第１環境の空気と第２環境の空気とを伝熱板を介して熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、対面に配置した第１流入口と第１流出口、および第２流入口と第２流出口を備え、前記第１風路は、前記第１流入口と前記第１流出口を略水平方向に連通させ、前記第２風路は、前記第２流入口と前記第２流出口を略垂直方向に連通させ、前記第１風路の長さを前記第２風路の長さに比べて短く形成し、少なくとも２個の第１送風機を縦方向に配置する構成としたものである。

この手段により、外気用の第１風路およびキャビネット内の空気用の第２風路内において、略直線上に通風できるため通気抵抗を小さくすることができる。特に、外気用の第１風路は、少なくとも２個の第１送風機をことにより、小型の送風機により均一に第１環境の空気を送風することができるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。そして、熱交換装置の冷却能力を向上させることができる。その結果として、この熱交換装置を用いた発熱体収納装置の小型化をすることができるという効果のある発熱体収納装置が得られる。

また、少なくとも２個の第１送風機を縦方向に配置する構成としたので、第１風路に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、熱交換器は第１風路の長さを第２風路の長さに比べて短く形成したので、外気用である第１風路の通気抵抗をキャビネット内の空気用の第２風路の通気抵抗に対して小さくすることができるため、外気用である第１風路は複数の比較的小型の第１送風機で大きな送風量を得ることができ、第１風路内の温度を第１環境の温度に近づけて第２風路を流れる空気と熱交換を行うことができる。

本発明の実施の形態１の発熱体収納装置の設置状態を示す図 同実施の形態１の発熱体収納装置の構成を示す図 同実施の形態１の発熱体収納装置の第１環境空気の風路構成を示す図 同実施の形態１の熱交換器の構成を示す図 同実施の形態１の発熱体収納装置の第２環境空気の風路構成を示す図 同実施の形態１の熱交換装置の第１送風機の構成を示す図 従来の熱交換装置を示す図

請求項１記載の発明は、内部に発熱体を収納するキャビネットを有し、前記キャビネットは前面に設けた扉に熱交換装置を配置し、前記扉は、外気用である第１環境用の第１空気取入口と第１空気排出口を備え、前記熱交換装置は、前記第１空気取入口と前記第１空気排出口に対応させて設けた第１環境用の第１吸気口と第１吐出口と、前記キャビネット内の空気用である第２環境用の第２吸気口と第２吐出口とを設けた本体と、この本体内には、第１環境用の少なくとも２個の第１送風機と、第２環境用の第２送風機と、第１環境用の第１風路と第２環境用の第２風路を有し第１環境の空気と第２環境の空気とを伝熱板を介して熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、対面に配置した第１流入口と第１流出口、および第２流入口と第２流出口を備え、前記第１風路は、前記第１流入口と前記第１流出口を略水平方向に連通させ、前記第２風路は、前記第２流入口と前記第２流出口を略垂直方向に連通させ、前記第１風路の長さを前記第２風路の長さに比べて短く形成し、少なくとも２個の第１送風機を縦方向に配置する構成とした発熱体収納装置であって、外気用の第１風路およびキャビネット内の空気用の第２風路内において、略直線上に通風できるため通気抵抗を小さくすることができる。特に、外気用の第１風路は、少なくとも２個の第１送風機を備えることにより、小型の送風機により均一に第１環境の空気を送風することができるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、少なくとも２個の第１送風機を縦方向に配置する構成としたので、第１風路に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、熱交換器は第１風路の長さを第２風路の長さに比べて短く形成したので、外気用である第１風路の通気抵抗をキャビネット内の空気用の第２風路の通気抵抗に対して小さくすることができるため、外気用である第１風路は複数の比較的小型の第１送風機で大きな送風量を得ることができ、第１風路内の温度を第１環境の温度に近づけて第２風路を流れる空気と熱交換を行うことができる。

また、第１空気取入口は扉の側面に配置し、第１空気排出口は前記扉の前面であって前記側面に対向する側面側に配置し、前記第１空気取入口から第１吸気口、第１流入口、第１流出口、第１吐出口を経て前記第１空気排出口と連通させる第１環境用風路を形成した発熱体収納装置であって、熱交換装置は装置内部を雨水や雪及びいたずら等から保護するために、第１空気取入口及び付近にルーバー等の保護部材を設ける必要があるが、第１空気取入口を扉の側面に設けることで、扉の開閉機構を有するために必要となる空間に保護部材を設けることができるとともに、第１空気取入口を有した側面と対向する側面と第１流出口との間に位置する扉の前面に第１空気排出口を設けたことで、熱交換装置内部に保護部材を設けることができるため、従来の発熱体収納装置のような保護部材を設けるためだけの空間をなくすことができる。

また、第１吸気口と第１空気取入口との間に第１吸気空間を設けた発熱体収納装置であって、第１吸気空間を設けることで、第１吸気口におけるルーバー等の保護部材による偏流の影響を軽減することができ、第１風路に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、第１送風機は遠心羽根車と前記遠心羽根車を内包するケーシングで構成され、前記ケーシングは第１流出口に対向する第１送風機吸気口と、第１吐出口に対向する第１送風機吐出口とを有した発熱体収納装置であって、第１送風機が遠心羽根車を内包するケーシングを設けることで、複数の第１送風機どうしの送風の干渉を抑えつつ、ケーシングが第１流出口と対向する面に第１送風機吸気口を有することで、第１風路に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、第１吐出口と第１送風機吐出口との間に第１吐出空間を設けた発熱体収納装置であって、第１吐出空間を設けることで、第１吐出空間内にルーバー等の保護部材を設けることができるため、従来の発熱体収納装置のような保護部材を設けるためだけの大空間をなくすことができる。

また、第１吐出空間において、隣あう第１送風機吐出口を仕切る仕切り板を備え、前記仕切り板は、熱交換装置本体の前面に向けて下がり勾配に設けた発熱体収納装置あって、仕切り板によって、隣あう第１送風機の吐出空気どうしが干渉することを防止することができ、第１環境用風路の通気抵抗を低減させることができ、小型の送風機により大きな送風量を得ることができるため第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができるとともに、仕切り板が熱交換装置本体の前面に向けて下がり勾配に設けてあることで、雨水及び雪の浸入を防止し、第１送風機がロックすることを防止することができる。

また、第１送風機吸気口と第１流出口との間に第１流出空間を設けた発熱体収納装置であって、第１流出空間を設けることで、第１風路に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、第１送風機において、第１送風機吐出口を遠心羽根車の位置に対して、下側に配置した発熱体収納装置であって、第１環境温度及び第２環境温度の関係により第１送風機を停止した場合に、第１環境側の天候によって雨水及び雪が第１送風機内に浸入し、第１送風機内部で氷結し第１送風機をロックすることがありえるが、第１送風機吐出口を遠心羽根車の位置に対して下側に配置したことで、第１送風機停止時に第１送風機内への雨水及び雪の浸入を防止し、第１送風機がロックすることを防止することができる。

また、第１送風機のケーシングの底面は、第１送風機吐出口に向けて下がり勾配に設けた発熱体収納装置であって、第１環境温度及び第２環境温度の関係により第１送風機を停止した場合に、第１環境側の天候によって雨水及び雪が第１送風機のケーシングの第１送風機吐出口付近に浸入したとしても、ケーシングの底面が第１送風機吐出口に向けて下がり勾配に設けてあるため、雨水及び雪を外部へと排出することができる。

また、第１送風機を構成する遠心羽根車をシロッコファンとした発熱体収納装置であって、第１送風機は第１環境用風路内に位置しており、発熱体収納装置の主な騒音源となっており、遠心羽根車をシロッコファンとすることで、第１送風機の騒音を低減することができ、第１送風機にターボファンを用いた場合と比較して騒音を低くしたまま大きな送風量を得ることができるため、第１風路内の温度を第１環境の空気の温度に近づけることができる。

また、熱交換装置は、扉の裏面の熱交換器の上部に第２吸気口と、前記扉の裏面の前記熱交換器の下部に第２吐出口を有し、前記第２吸気口から第２流入口、第２流出口を経て前記第２吐出口へ連通する第２環境用風路を形成した発熱体収納装置であって、発熱体により暖められた空気はキャビネット内上部へと移動するため、第２吸気口を上部に第２吐出口を下部に設けることで、第２環境の比較的高温となった空気を熱交換器に送風することができる。

また、第２流出口と第２吐出口との間に第２吐出空間を設けた発熱体収納装置であって、第２吐出空間を設けることで、第２環境用風路の通気抵抗を小さくすることができ、より大きな送風量を得ることができる。

また、第２吐出口は、第２吐出空間の底面よりも上部に位置した発熱体収納装置であって、熱交換装置において、熱交換器の歪みや経年劣化による隙間などが存在する場合があり、そのような場合において、雨や雪が降っている際には、第２環境内に水が浸入する場合があるが、第２吐出口が第２吐出空間の底面よりも上部に位置していることで、仮に第２環境内に水が浸入したとしても、水が送・受信機等に到達することなく第２吐出空間の下部に溜まり、第２吐出空間に設けたドレン穴から水をキャビネット外部へと放出することができる。

また、第２送風機をターボファンとした発熱体収納装置であって、第２送風機は第２環境用風路内に位置しており、第２送風機を駆動するモータから発生する熱は第２環境用風路内へと放出され、熱交換装置の冷却能力を低下させる原因となる。よって第２送風機をターボファンとすることで、シロッコファンを用いた場合と比較してモータ効率及びファン効率を高くすることができ第２送風機の発生する熱を低減することができる。

また、第１送風機は扉のヒンジ側に配置した発熱体収納装置であって、熱交換装置の重量部品の一つである第１送風機をヒンジ側に集中させて配置することで、ヒンジにかかる荷重が小さくすることができる。

また、第２送風機は扉のヒンジ側に寄せて配置した発熱体収納装置であって、熱交換装置の重量部品の一つである第２送風機をヒンジ側に寄せて配置することで、ヒンジにかかる荷重が小さくすることができる。

また、熱交換器は第１風路の通気抵抗を第２風路の通気抵抗に対して小さくなるように形成した発熱体収納装置であって、熱交換器において、第１風路の通気抵抗を第２風路の通気抵抗に対して小さくなるように形成したことで、第１風路は複数の比較的小型の第１送風機で大きな送風量を得ることができ、第１風路内の温度を第１環境の温度に近づけて第２風路を流れる空気と熱交換を行うことができる。

また、熱交換器は第１風路の断面積を第２風路の断面積に比べて大きく形成した発熱体収納装置であって、第１風路の断面積を第２風路の断面積に比べて大きく形成したことで、第１風路の通気抵抗を第２風路の通気抵抗に対して小さくすることができるため、第１風路は複数の比較的小型の第１送風機で大きな送風量を得ることができ、第１風路内の温度を第１環境の温度に近づけて第２風路を流れる空気と熱交換を行うことができる。

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から図６に本実施の形態の熱交換装置および発熱体収納装置を示す。

図１に示すように、ビルディング１の屋上２には、携帯電話の基地局となる発熱体収納装置３が設けられている。この発熱体収納装置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とキャビネット４の前面開口部の扉６に設けた熱交換装置７とにより構成されている。

扉６には、扉６の側面８に外気である第１環境空気と連通する第１空気取入口９と、側面８に対向する側面側の前面に第１空気排出口１０を備えている。

熱交換装置７は、図２、図３に示すように、第１環境用の第１吸気口１１と第１吐出口１２および、キャビネット４内（第２環境）用の第２吸気口１３および第２吐出口１４を有する本体ケース１５と、この本体ケース１５内に設けられた第１環境用の第１送風機１６および第２環境用の第２送風機１７と、本体ケース１５内において第１環境空気と第２環境空気との熱交換を行う熱交換器１８と、第１送風機１６および第２送風機１７を制御する制御装置１９とを備えている。また、第１送風機１６は、遠心羽根車１６ａと遠心羽根車１６ａを内包するケーシング１６ｂによって構成され、遠心羽根車１６ａはシロッコファンであり、本実施の形態において、３個の第１送風機１６は図２に示すように縦方向に配置した構成をしている。

熱交換器１８は、図４に示すように、縦長の長方形で合成樹脂製の板体である第１の伝熱板２０と第２の伝熱板２１とを所定間隔を離した状態で交互に積層し重合した構成としている。第１の伝熱板２０の表面には、第１環境の空気が略水平方向に流れるように、風路を複数に仕切る整流壁を設け、第２の伝熱板２１の表面には、第２環境の空気が略垂直方向に流れるように、風路を複数に仕切る整流壁を設けた構成としている。

そして、上記のように構成された熱交換器１８は、図４に示すように、第１環境用の第１流出口２２と第１流入口２３および、第２環境用の第２流出口２４と第２流入口２５を有し、第１流入口２３は第１流出口２２へ、第２流入口２５は第２流出口２４へとそれぞれ連通し、第１の伝熱板２０および第２の伝熱板２１を介し、第１環境の空気と第２環境の空気との熱交換を行う構成となっている。

また、熱交換器１８は、第１流入口２３と第１流出口２２を連通させる第１風路２６は略水平方向に、第２流入口２５と第２流出口２４を連通させる第２風路２７は略垂直方向に形成されており、第１風路２６の長さを第２風路２７の長さに比べて短く、第１風路２６の断面積を第２風路２７の断面積に比べて大きく形成したものである。よって、第１風路２６の通気抵抗は第２風路２７の通気抵抗に対して小さくなるように形成したものである。また、ここで言う通気抵抗とは、一般的に言う圧力損失と同じ意味を指し、通気抵抗が大きくなると同風量においてもファンの仕事量が大きくなるものである。

さて、熱交換装置７を配置した扉６は、例えば図１に示すように、左側面にヒンジ（図示せず）を有し、キャビネット４の前面を開閉するように構成している。そして、熱交換装置７は図５に示すように扉６内に配置され、第１吸気口１１と第１空気取入口９との間に第１吸気空間２８を有し、第１吸気空間２８内にルーバー等の保護部材を備えている。

図２、図５、図６に示すように、第１送風機１６を構成するケーシング１６ｂは、第１流出口２２に対向する面に第１送風機吸気口２９を備え、第１送風機吐出口３０を遠心羽根車１６ａよりも下側でかつ第１吐出口１２に対向するように備えたものであり、ケーシング１６ｂの底面は、第１送風機吐出口３０に向けて下がり勾配としており、ケーシング１６ｂは、ケーシング１６ｂの奥行き寸法Ｄ（図６に図示）を熱交換装置７の奥行き寸法Ｅよりも小さく形成したものである。

また、熱交換装置７は、第１吐出口１２と第１送風機吐出口３０との間に第１吐出空間３１を備え、第１送風機吸気口２９と第１流出口２２との間に第１流出空間３２を備えたものである。そして、第１吐出空間３１には、ルーバー等の保護部材を設ける他、複数の第１送風機吐出口３０から吐出された空気どうしを仕切る仕切り板３３を備えている。

また、図３に示すように、熱交換装置７は、第２流出口２４と第２吐出口１４との間に第２吐出空間３４を備えており、第２吐出空間３４の底面よりも上部に第２吐出口１４を備えている。

また、第２送風機１７はターボファンにより構成されており、扉６のヒンジ側に寄せて配置しており、第１送風機１６においても、扉６のヒンジ側に配置したものである。

すなわち、第１空間の空気は、第１送風機１６により送風され、第１空気取入口９から発熱体収納装置３内に流入し、第１吸気空間２８、第１吸気口１１、第１流入口２３、第１風路２６、第１流出口２２、第１流出空間３２、第１送風機１６、第１吐出空間３１、第１吐出口１２を経て第１空気排出口１０から発熱体収納装置３外へ流出する。また、その空気流路を第１環境用風路３５（図示せず）とする。

第２空間の空気は、第２送風機１７により送風され、第２吸気口１３から熱交換装置７内に流入し、第２送風機１７、第２流入口２５、第２風路２７、第２流出口２４、第２吐出空間３４を経て第２吐出口１４から熱交換装置７外へ流出する。また、その空気流路を第２環境用風路３６（図示せず）とする。

以上の構成により、熱交換装置７は、第２送風機１７の作用により、キャビネット４内の空気である第２環境の空気を熱交換装置７の上部に設けた第２吸気口１３から熱交換装置７内に取り入れ、熱交換器１８内に流入させる。そして、第２環境の空気は、熱交換器１８の作用により、第１環境の空気と熱交換を行い、第２環境の空気の熱を第１環境の空気へと排熱し、第２流出口２４から吹出した空気は、第２吐出空間３４を経て熱交換装置７の下部に設けた第２吐出口１４から熱交換装置７外のキャビネット４内へ吹出す。このことにより、キャビネット４内が冷却されることとなる。

また、外気である第１環境の空気は、第１送風機１６の作用により第１空気取入口９から第２環境用風路３６へと吸い込まれて、熱交換器１８の作用により、第２環境の空気と熱交換を行い、第２環境の空気の熱を奪い第１空気排出口１０から発熱体収納装置３外部へと放出される。

そして、本実施の形態のように、扉６の側面８に設けた第１空気取入口９より外気（第１環境の空気）を吸い込み、扉６の前面であって側面８に対向する側面側に設けた第１空気排出口１０より第２環境の熱を吸収した空気を吹出す第１環境用風路３５と、熱交換装置７の上部に設けた第２吸気口１３よりキャビネット４内の空気（第２環境の空気）を吸い込み、熱交換装置７の下部に設けた第２吐出口１４から空気を吹出す第２環境用風路３６とを形成することで、熱交換器１８において、略垂直方向に通風できる第２風路２７と、略水平方向に通風できる第１風路２６を形成することができ、熱交換器１８の風路形状が単純化され、熱交換器１８の通気抵抗を小さくすることができる。よって、通気抵抗が大きい場合の熱交換器に比べ、第１環境および第２環境の空気の通風量を増加させることができ、熱交換装置７の冷却能力を向上することができるため、熱交換器１８は小型化でき、それを内包する熱交換装置７および発熱体収納装置３を小型化することができる。

また、熱交換器１８は、第１風路２６の断面積を第２風路２７の断面積に比べて大きく形成し、第１風路２６の長さを第２風路２７の長さに比べ短くすることで、第１風路２６の通気抵抗を第２風路２７の通気抵抗に対して小さくなるように形成されており、第１風路２６は、第２送風機１７に比べ小型の第１送風機１６で大きな送風量を得ることができ、第１風路２６内の空気温度を外気温度に近づけて第２風路２７を流れる第２環境の空気と熱交換を行うことができるので、熱交換装置７の冷却能力を向上させることができる。そして、その結果、所望の冷却能力を得るための熱交換装置７は小型化され発熱体収納装置３も小型化することができる。なお、第１風路２６の通気抵抗を第２風路２７の通気抵抗に対して小さくなるように形成するために、第１風路２６側の伝熱板間隔を第２風路２７側の伝熱板間隔よりも大きくすることでも実施可能である。

上述したように小型の３個の第１送風機１６を縦方向に配置したことで、１個の大きな送風機を用いて第１環境の空気を送風する場合に比べ、熱交換装置７を薄型化することが可能となり、発熱体収納装置３を小型化することができる。また、第１送風機１６を複数備えるため第１送風機吸気口２９が複数となり、第１送風機吸気口２９と第１流出口２２との間に第１流出空間３２を備えているため、第１風路２６内に流れる第１環境の空気を均一に流すことが容易であるとともに、第１風路２６の通気抵抗が第２風路２７の通気抵抗よりも小さいため第１風路２６の送風量を第２風路２７の送風量に比べ大きくすることが容易であるため、第１風路２６内に送風される空気温度を外気温度に近づけることができるため、熱交換装置７の冷却能力を向上することができ、所望の冷却能力を得るための熱交換装置７は小型化され発熱体収納装置３も小型化することができる。

冷却能力の向上に関して言えば、図７の従来例で示す構成では、熱交換器１１０のように、第１環境用の風路と第２環境用の風路を熱交換器１１０の対向する側から互いに送風すると、熱交換器１１０の上部は下部に比べて温度が高くなり、熱交換器１１０の内部の温度を外気（第１環境）の温度に近づけることが困難である。また、冷却能力を向上するために、第１環境の空気の送風量を第２環境の空気の送風量よりも大きくすることが必要となるが、従来の構成では第１環境の風路の通気抵抗を小さくすることが難しく、装置を大型化してしまうものであった。

また、発熱体収納装置３の内部にあり外気と連通する箇所に備えられた第１送風機１６は、発熱体収納装置３の主な騒音源となるが、第１送風機１６を構成する遠心羽根車１６ａをシロッコファンとすることで、ターボファンを用いた場合と比較して、騒音を小さくしたまま大きな送風量を得ることができ、第１風路２６内の空気温度を外気温度に近づけることができるため、熱交換装置７の冷却能力を向上することができ、所望の冷却能力を得るための熱交換装置７は小型化され発熱体収納装置３も小型化することができる。

さらに、第１吸気口１１は熱交換器１８の第１流入口２３の形状に合わせて、縦長の形状としているので、熱交換器１８は、キャビネット４内の空気が流れる第２風路２７に対して直角方向から第１風路２６に外気をより大量に送風させることとなるので、熱交換器１８内の第１風路２６と第２風路２７の温度差を大きくすることができる。特に、第１吸気口１１と第１吐出口１２を第１流入口２３と第１流出口２２の形状に合わせて縦長の形状にしていることと、熱交換器１８の第２風路２７に対して第１風路２６の断面積を大きくしていることから熱交換器１８内の第１風路２６の温度を外気（第１環境）の温度に近づけることが容易になり熱交換装置７の冷却能力を格段に向上させることができる。

また、第１送風機吐出口３０を遠心羽根車１６ａの位置に対して下側に配置したことで、第１送風機１６が停止時に第１環境側の天候によって雨水や雪が第１送風機１６内部に侵入して氷結等によって遠心羽根車１６ａのロックを引き起こすことを防止することができる。この際のロックとは、遠心羽根車１６ａが氷結により、回転できなくなる状態を指すものである。

また、ケーシング１６ｂの底面を第１送風機吐出口３０に向けて下がり勾配に設けたことおよび、仕切り板３３を熱交換装置７の前面に向けて下がり勾配に設けたことで、第１送風機１６が停止時に第１環境側の天候によって雨水や雪が第１送風機１６内部に侵入したとしても、下がり勾配のため侵入した雨水や雪を発熱体収納装置３外部へと排出することができる。

また、第１吐出空間３１に仕切り板３３を設けることで、第１送風機吐出口３０から吹出した空気が、熱交換装置７内部で隣りあう第１送風機１６どうしの送風が干渉することを抑制することができ、第１風路２６への送風量を大きくすることが可能となり、第１風路２６を通風する空気の温度を外気温度に近づけることができるため、熱交換装置７の冷却能力を向上することができ、所望の冷却能力を得るための熱交換装置７は小型化され発熱体収納装置３も小型化することができる。

また、熱交換装置７は、少なくとも２個の第１送風機１６を有する構成としたものであるので、複数の第１送風機１６が同時に故障を起こして停止する恐れが少なくなり、故障してもすぐに送風を停止してしまうことを防止することができる。

また、発熱体収納装置３内部を雨水や雪及びいたずら等から保護するために、第１空気取入口９及び第１空気排出口１０付近にルーバー等の保護部材を設ける必要があるが、第１空気取入口９を側面８に設けることで、第１吸気口１１と第１空気取入口９との間に第１吸気空間２８を設けて、扉６の開閉機構を有するために必要となる空間とを共用することで、保護部材を設けるために新たに空間を確保しなくても、第１吸気空間２８に保護部材を設けることができ、第１吐出口１２と第１空気排出口１０との間に第１吐出空間３１を設けることで、熱交換装置７内部に保護部材を設けることができ、扉６から保護部材が吐出することがなくなり、従来の熱交換装置に比べて、熱交換装置７を薄型化および小型化が図れる。よって、それを用いた発熱体収納装置３の小型化を実現することができる。

また、第１吸気空間２８を設けることで、第１吸気口１１上流におけるルーバー等の保護部材による偏流の影響を軽減することができ、第１風路２６に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路２６内に送風される空気の温度を外気温度に近づけることができる。

また、第１送風機１６が遠心羽根車１６ａと遠心羽根車１６ａを内包するケーシング１６ｂで構成されることで、複数の第１送風機１６同士の送風の干渉を抑えつつ、第１風路２６に均一に第１環境の空気を送風できるため、第１風路２６内に送風される空気の温度を外気温度に近づけることができる。

また、第２吐出空間３４を設けることで、第２環境用風路３６の通気抵抗を小さくすることができ、より大きな送風量を得ることができる。

また、熱交換装置７において、熱交換器１８の経年変化や歪みによる隙間などが存在し、雨や雪が降っている際には、第２環境内に雨水が浸入する場合があるが、第２吐出口１４が第２吐出空間３４の底面よりも上部に位置していることで、仮に第２環境内に雨水が浸入したとしても、第２吐出口１４から熱交換装置７外の発熱体収納装置３内部に流出し、雨水が送・受信機５に到達することはなく、第２吐出空間３４の下部にドレン穴を設けることで、水を発熱体収納装置３外へと排出することができる。

また、第２送風機１７は第２環境用風路３６内に位置しており、第２送風機１７を駆動するモータから発生する熱は第２環境用風路３６へと放出される。したがって、第２送風機１７の放熱は熱交換装置７の冷却能力を低下させる原因となる。そこで、第２送風機１７をターボファンとすることで、シロッコファンを用いた場合と比較してモータ効率及びファン効率を高くすることができ第２送風機１７の発生する熱を低減することができるため、 熱交換装置７の冷却能力を向上することができ、所望の冷却能力を得るための熱交換装置７は小型化され発熱体収納装置３も小型化することができる。

また、本実施の形態のように第１送風機１６は扉６のヒンジ（図示せず）側に配置し、第２送風機１７は扉６のヒンジ側に寄せて配置し、さらに制御装置１９も扉６のヒンジ側に寄せて配置することで、熱交換装置７内の重量部品をヒンジ側に集中させて配置することができ、第１送風機１６、第２送風機１７から発生する振動が発熱体収納装置３に伝達することを低減することができ、振動起因の故障を抑制することができるとともに、発熱体収納装置３の点検時に扉６の開け閉めが容易になり点検作業が容易になる。また、ヒンジにかかる重量もより軽量になることから、発熱体収納装置３の気密性を長期にわたり維持することができる。

なお、本実施の形態では、ヒンジを左側にした場合の構成を説明したが、ヒンジの位置は右側にしても良く、この場合には、各構成要件の配置は鏡変換された状態に配置されればその作用効果は同一である。

結論として、本実施の形態によれば、小型化を図り、信頼性の向上を図った熱交換装置およびそれを用いた発熱体収納装置を提供することができその効果は大きい。

内部に発熱体を収納するキャビネットを有し、前記キャビネットは前面に設けた扉に熱交換装置を配置し、前記扉は、第１環境用の第１空気取入口と第１空気排出口を備え、前記熱交換装置は、前記第１空気取入口と前期第１空気排出口に対応させた第１環境用の第１吸気口と第１吐出口と、第２環境用の第２吸気口と第２吐出口とを設けた本体と、この本体内には、第１環境用の少なくとも２個の第１送風機と、第２環境用の第２送風機と、第１環境用の第１風路と第２環境用の第２風路を有し第１環境の空気と第２環境の空気とを伝熱板を介して熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、対面に配置した第１流入口と第１流出口、および第２流入口と第２流出口を備え、前記第１風路は、前記第１流入口と前記第１流出口を略水平方向に連通させ、前記第２風路は、前記第２流入口と前記第２流出口を略垂直方向に連通させる構成としたものであり、第１風路および第２風路内において、略直線上に通風できるため通気抵抗を小さくすることができる。特に、第１風路は、少なくとも２個の第１送風機を備えることにより、小型の送風機により均一に第１環境の空気を送風することができるため、第１風路内の温度を外気温度に近づけることができる。そして、熱交換装置の冷却能力を向上させることができる。その結果として、この熱交換装置を用いた発熱体収納装置の小型化をすることができるという効果のある発熱体収納装置が得られる。

１ ビルディング
２ 屋上
３ 発熱体収納装置
４ キャビネット
５ 送・受信機
６ 扉
７ 熱交換装置
８ 側面
９ 第１空気取入口
１０ 第１空気排出口
１１ 第１吸気口
１２ 第１吐出口
１３ 第２吸気口
１４ 第２吐出口
１５ 本体ケース
１６ 第１送風機
１６ａ 遠心羽根車
１６ｂ ケーシング
１７ 第２送風機
１８ 熱交換器
１９ 制御装置
２０ 第１の伝熱板
２１ 第２の伝熱板
２２ 第１流出口
２３ 第１流入口
２４ 第２流出口
２５ 第２流入口
２６ 第１風路
２７ 第２風路
２８ 第１吸気空間
２９ 第１送風機吸気口
３０ 第１送風機吐出口
３１ 第１吐出空間
３２ 第１流出空間
３３ 仕切り板
３４ 第２吐出空間
３５ 第１環境用風路
３６ 第２環境用風路

Claims (18)

1. 内部に発熱体を収納するキャビネットを有し、前記キャビネットは前面に設けた扉に熱交換装置を配置し、前記扉は、外気用である第１環境用の第１空気取入口と第１空気排出口を備え、前記熱交換装置は、前記第１空気取入口と前記第１空気排出口に対応させて設けた第１環境用の第１吸気口と第１吐出口と、前記キャビネット内の空気用である第２環境用の第２吸気口と第２吐出口とを設けた本体と、この本体内には、第１環境用の少なくとも２個の第１送風機と、第２環境用の第２送風機と、第１環境用の第１風路と第２環境用の第２風路を有し第１環境の空気と第２環境の空気とを伝熱板を介して熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、対面に配置した第１流入口と第１流出口、および第２流入口と第２流出口を備え、前記第１風路は、前記第１流入口と前記第１流出口を略水平方向に連通させ、前記第２風路は、前記第２流入口と前記第２流出口を略垂直方向に連通させ、前記第１風路の長さを前記第２風路の長さに比べて短く形成し、少なくとも２個の第１送風機を縦方向に配置する構成とした発熱体収納装置。
2. 第１空気取入口は扉の側面に配置し、第１空気排出口は前記扉の前面であって前記側面に対向する側面側に配置し、前記第１空気取入口から第１吸気口、第１流入口、第１流出口、第１吐出口を経て前記第１空気排出口と連通させる第１環境用風路を形成した請求項１記載の発熱体収納装置。
3. 第１吸気口と第１空気取入口との間に第１吸気空間を設けた請求項１または２に記載の発熱体収納装置。
4. 第１送風機は遠心羽根車と前記遠心羽根車を内包するケーシングで構成され、前記ケーシングは第１流出口に対向する第１送風機吸気口と、第１吐出口に対向する第１送風機吐出口とを有した請求項１〜３のいずれかひとつに記載の発熱体収納装置。
5. 第１吐出口と第１送風機吐出口との間に第１吐出空間を設けた請求項４記載の発熱体収納装置。
6. 第１吐出空間において、隣あう第１送風機吐出口を仕切る仕切り板を備え、前記仕切り板は、熱交換装置本体の前面に向けて下がり勾配に設けた請求項５記載の発熱体収納装置。
7. 第１送風機吸気口と第１流出口との間に第１流出空間を設けた請求項４〜６のいずれかひとつに記載の発熱体収納装置。
8. 第１送風機において、第１送風機吐出口を遠心羽根車の位置に対して、下側に配置した請求項４〜７のいずれかひとつに記載の記載の発熱体収納装置。
9. 第１送風機のケーシングの底面は、第１送風機吐出口に向けて下がり勾配に設けた請求項４〜８のいずれかに記載の発熱体収納装置。
10. 第１送風機を構成する遠心羽根車をシロッコファンとした請求項４〜９のいずれかひとつに記載の発熱体収納装置。
11. 熱交換装置は、扉の裏面の熱交換器の上部に第２吸気口と、前記扉の裏面の前記熱交換器の下部に第２吐出口を有し、前記第２吸気口から第２流入口、第２流出口を経て前記第２吐出口へ連通する第２環境用風路を形成した請求項１〜１０のいずれかひとつに記載の発熱体収納装置。
12. 第２流出口と第２吐出口との間に第２吐出空間を設けた請求項１１記載発熱体収納装置。
13. 前記第２吐出口は、第２吐出空間の底面よりも上部に位置した請求項１１または１２記載の発熱体収納装置。
14. 第２送風機をターボファンとした請求項１〜１３いずれかひとつに記載の発熱体収納装置。
15. 第１送風機は扉のヒンジ側に配置した請求項１〜１４のいずれかひとつに記載の発熱体収納装置。
16. 第２送風機は扉のヒンジ側に寄せて配置した請求項１〜１５記載の発熱体収納装置。
17. 熱交換器は第１風路の通気抵抗を第２風路の通気抵抗に対して小さくなるように形成した請求項１〜１６記載の発熱体収納装置。
18. 熱交換器は第１風路の断面積を第２風路の断面積に比べて大きく形成した請求項１７記載の発熱体収納装置。

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