JPS61116259A - 除湿冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ベルチェ効果を利用した電子冷却素子によ
りｉ断器操作箱、配電盤等の箱体内を除湿冷却する装置
に関し、電子冷却素子の加熱部の熱をヒートパイプによ
り箱体外の放熱フィンに伝熱し、箱体内温度と箱体内に
置かれた冷却フィンの温度差、筒体外温度と箱体外に置
かれた放熱フィンの温度差を大きくして、面積当りの伝
熱効果を高かめ冷却と除湿をする装置の小形化を図るこ
とを目的とする。

従来、ベルチェ効果を利用した電子冷却素子により水分
を凝縮させて除湿する除湿装置は、たとえば８１図およ
び第２図に示すように構成されている。今、当該除湿装
置が配電盤内に設置されているものとして以下説明する
。しかしてそれらの図面において、（１）は除湿装置本
体、（２）Ｆｉ基本体１）内に設けられたポンプ、（３
）は本体（１）内に設けられ電子冷却素子（４）が収納
された冷却用の筐体、（５）は配電盤（図示せず）とボ
ンデ（２）とを接続して設けられた多湿空気の吸入用パ
イプ、（６）はボンデ（２）と筐体（３）とを接続して
設けられた多湿空気の送出用パイプであり、ポンプ（２
）の作動にょし、配電盤内の多湿空気が、吸入用パイプ
（５）内を流通してポンプ（２）内に吸入されるととも
に、送出用パイプ（６）内を流通して筐体（３）内に送
り込まれる。（７）は筐体（３）と配電盤とと接続して
設けられた乾燥空気の排出用パイプ、（８）は筐体（３
）の内部と本体（１）の外部とを遅過して設けられた排
水用パイプ、（９）は本体（１）の背壁に設けられた電
子冷却素子（４）の放熱用フィンである。

そして、ポンプ（２）の作動により、配Ｙニ盤内の多湿
空気が吸入用、送出用パイプ（５）、（６）を経て筐体
（３）内に送り込まれ、電子冷却素子（４）により、多
湿空気に含まれた水蒸気が冷却され、凝縮して水となり
、排水帛パイプ（８）より本体（１）の外部に排出され
る。一方、水分がｍｂ除かれた空気は、乾燥空気となっ
て排出用パイプ（７）より配電盤の内部に送９込まれ、
これらの動作の繰り返しにより、配電盤内の除湿が行な
われる。

しかし、この場合、配電盤内の多湿空気を筐体（３）内
に強制的に送り込むため、ポンプ（２）Ｓよび吸入用、
送出用パイプ（５）、（６）が必要であゆ、装置が大形
化するとともにコストが高くなる欠点がある。

そこで、従来より第６図に示すように、空気の対流を利
用して配′Ｒ１盤内の除湿を行なう除湿装置が考案され
ている。すなわち、同図にＢいて、（１０は縦長の円筒
状の除湿装置本体、αｐ、（２）は本体Ｑｔ）の−側面
の下部Ｂよび上部にそれぞれ形成された吸気口だよび排
気口、０３．α４は吸気口Ｑ］）ｇよび排、　　気口（
２）の周縁の本体ａ０側壁に一体に形成された配電盤へ
の取付用の筒状部、（ト）は吸気口（６）ぢよび排気口
（２）により本体α０内に形成された通風路、ＱＣＳは
Ｘ体αＱの底面を閉塞する底板αηに形成された排水口
、（至）は底板α力のほぼ中央部に立設されるとともに
通風路（至）に上下方向に配設された導熱叡、α呻はペ
ルチェ効果を利用した電子冷却素子であり、吸気口（ロ
）の上方Ｋ［予冷却素子α呻の冷却フィン…が位置する
ように１導熱板（至）の一方の側面の下部に設けられて
いる。（２）は電子冷却素子（１１の放熱フィンであり
、排気口（２）の下方に位置するように導熱板（至）の
一方の側面の上部に設けられている。（２）は導熱板（
至）の上方かつ排気口（２）の下方の通風路（ト）に配
設された電子冷却素子ａ呻の駆動用区源トランス、（２
）は導熱板（至）の他方の側面に取付けられた整流口パ
　路基板、ｃ！４、（至）はそれぞれ基板（２）に設け
られた整流用ダイオード忘よび平滑コンデンサでアリ、
ト？７ス（２）の交流カダイオード（ハ）、コンデンサ
（イ）により直流に変換され、該直流により電子冷却素
子ａ呻が駆動される。

そして、除湿装置本体α０を両筒状部（至）、α４）を
介して配置ｌｔ盤に取り付け、電子冷却素子０１を駆動
すると、冷却フィン曽の温度が低下するとともに、導熱
板α樽を伝熱して放熱フィンＱ９の温度が上昇し、通風
路０９の上部の空気が放熱フィン（ｊｌ）およびトラン
ス（イ）の熱によ妙暖められて膨張し、排気口（６）よ
り配電盤内に吐出されるう つぎに、通風路ＣＩＩ内の空気が吐出されると、該通風
路Ｑυ内の圧力が低下するため、配電盤内の多湿空気が
吸気口（ロ）より本体ＯＱ内に流入され、該多湿空気が
通風路αＱの下部において、冷却フィン（１）により冷
却され、多湿空気に含まれた水蒸気が凝縮して生じた水
が、排水口０・より本体ＱＯの外部に排出される。一方
、水分が取り除かれた空気は乾燥空気となり、通風路α
０の上部に２いて、放熱フィン？１）Ｅよびトランスに
）により暖められ、排気口０２より配電盤内に吐出され
る。

そして、これらの動作の繰り返しによゆ、配電盤の内部
と通風路αＧとの間に空気の対流が生じ、当該対流によ
ゆ、配電盤内の多湿空気が、順次通風路（至）に流入し
て乾燥され、配電盤内の除湿が行なわれる。

したがって、この種除湿装置によると、配電盤の内部と
通風路α０との間に生じる対流により、配電盤内の多湿
空気が順次通風路（ト）に流入して除湿されるため、前
述の場合のような、ポンプ、ファン等が不要となり、構
造が坤素化し、小形化Ｓよびコストの低減を図ることが
できる。

しかし、前記除湿装置の場合、除湿装置本体ＯＱ内に冷
却フィン（１）Ｋよる冷却部と放熱フィン（財）および
トランス翰による放熱部とを配設するため、装置はなお
大きく、小容積操作箱、配電盤等の箱体内に設置できな
い欠点があり、さらに、除湿のために生じる空気の流れ
は、箱体内から外部の除湿装置本体ａＯ内を通って再び
配電盤内に戻る経路であるため、対流による空気の流量
は少なく、効果的な除湿とはいい難いものである。

また、一般には、例えば配電盤等に於ては、内部に変圧
器等の発熱体が収納されている場合があり、この発熱体
或は日射により盤内の温度が規定値を越える場合がある
。

このような場合、配電盤内を冷却する必要があるが、上
述の従来！！置では、盤内に吐出される空気は放熱フィ
ン近傍を通過することにより、暖められるため、盤内全
冷却することはできない不便がある。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
箱体の側壁にヒートパイプを貫設し、前記ヒートパイプ
の前記箱体内に位置する端部に電子冷却素子の加熱面を
接合するとともに、前記電子冷却素子の冷却面に冷却フ
ィンを接合し、前記ヒートパイプの前記箱体外に位置す
る端部に放熱フィンを設けたことを特徴とする除湿冷却
装［１−提供するものである。

ヒートパイプの熱輸送１・は電子冷却素子の加熱面ａ度
の変化によゆ箱体外への放熱量が変化する。

これは第６図に示すヒートパイプの熱輸送特性から明ら
かな通りである。

即ち、第６図はイ乍動液として水を使用したヒートパイ
プの熱輸送特性を示して−Ｍ＋３、縦軸ｍに最大熱輸送
駿Ｗを、横軸（ｘｌにヒートパイプ加熱温度（′Ｃ）を
示してｇ９、加熱温度が高くなれば熱輸送量が増大する
ことを示している。

この加熱面温度は、箱体内の空気温度から決まるもので
あゆ、従って箱体内空気温度が低下すると加熱面温度が
低下し、ヒートパイプによる熱輸送量は減少し、箱体外
への放熱量が減少する。逆く、箱体内の空気温度が上が
れば加熱面温度が上昇して熱輸送量は増大して箱体外へ
の放熱量が増大する。

これによって箱体内の温度を成る一定範囲に自動的に３
！１１６することが可能となるものである。

この発明は、この原理を利用するものであって。

この発明の除湿冷却装置によると、電子冷却素子の駆動
により、箱体内の冷却フィンの温ばが低下され、該所に
たいて箱体内の多湿空気が除湿されるとともに、電子冷
却素子の加熱部の熱がヒートパイプを伝熱し、箱体外に
位置するヒートパイプの端部の放熱フィンより放散され
るものであり、除湿装置の冷却部、放熱部がそれぞれ箱
体の内、外に位置するため、除湿装置の箱体内における
小容積化、小形化が図れ、小容積配電盤等への適用を容
易にできるものであゆ、しかも、箱体内に３いては空気
の自然対流が発生し、箱体内の多湿空気が順次冷却フィ
ンに流入、するため、効果的な除湿が行なえると共に、
箱体内の温度が上昇したときには、これを自動的に検知
して冷却作用を行うようになるので、箱体内温度を常に
成る一定の範囲に制御することができるものである。

つぎにこの発明を、その１実施例を示した第４図以下の
図面とと本に詳細に説明する。

これらの図面において、翰は例えば配電盤の箱体、＠は
箱体（ホ）内の側壁近傍に配設された樹脂製筒体（ホ）
により構成された断面矩形状の上下方向の除湿冷却装置
本体（以下単に装置大体という）、四および（７）は装
ＷＬ′Ｘ体（ロ）の上面Ｒよび下面にそれぞれ形成され
た吸気口２よび排気口、０ηは装置本体（ロ）内に形成
され吸気口四ｇよび排気口（１）に連通した通風路であ
る。

に）は装置本体（財）の樹脂製筒体−〇後壁内面に取着
された導熱板、（至）は導熱板（２）の前面に取９付け
られたペルチェ効果を利用した電子冷却素子であり、電
子冷却素子（至）の後面の加熱面が導熱板（イ）に熱転
的に接合されている。（至）は電子冷却素子（至）の前
面の冷却面に熱転的に接合してｅｂ付けられた冷却フィ
ンであり、通風路ノル内の下部、すなわち排気口（至）
の上方に位置している。（２）は電子冷却素子（至）の
外周に設けられ該電子冷却素子（７）の冷却部と加熱部
との間を熱遮蔽する断熱材である。

（至）は箱体（ホ）の９１壁に透設された取付孔、（ロ
）は箱体（至）の側壁に貫設されたヒートパイプであり
、該ヒートパイプ（ロ）の前端部寄りには取付板（坤が
固定され、ヒートパイプ（ロ）を箱体（ホ）内から取付
孔（至）に遊挿し、取付板（至）を取付孔（至）の周縁
にパツキン（２）を介して取り付けることによりヒート
パイプ（ロ）が支持される。そして、ヒートパイプ（２
）の箱体（１）内に位置する端部、すなわち前端部が装
置本体（ロ）の樹脂製筒体（財）の後壁を貫通し、その
端面が導熱板に）に熱転的に接合されている。に）はヒ
ートパイプ（ロ）の箱体（ホ）外に位置する端部、すな
わち後端部の外周に設けられた放熱フィンである。

箱体（１）の外板ｔ−２重構造にしたものにあっては内
側の外板と外側の外板間に放熱フィン…を設け、その部
位に外気を流通する構造として良い。（６）は冷却フィ
ン（至）の下方に設けられ排水口（６）を有する水受け
であり、排水口（６）はたとえば排水パイプを介して箱
体（ホ）外に開口されている。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

別置された図示しない駆動用電源によ＃）電子冷却素子
（至）を駆動すると、電子冷却素子（２）の冷却面の温
度低下により冷却フィン−の温度が低下されるとともに
、加熱面の温度上昇によゆ導熱板に）の温度が上昇され
、導熱板（２）に接合されているヒートパイプに）にＳ
いては、内部の作動液が導熱板（２）の熱により蒸発さ
れるとともに、これが箱体（至）外の放熱フィン■にお
いて熱放出して凝縮し、加熱面の熱が導熱板（２）およ
びヒートパイプ（１）を伝熱して放熱フィン■より放散
される。

一方、電子冷却素子（至）の駆動により、冷却フィン（
ロ）は温度が低下し、該フィン■近傍の多湿空気が冷却
される。而して多湿空気が冷却されると、該多湿空気中
の水蒸気が凝縮して水となり、水受け（６）上に収容さ
れて排水口（６）より排水される。

次に、水分が取り除かれた空気は低温乾燥空気となって
冷却フィン（ロ）より下方へ移動し、これに伴って箱体
に）内の新らたな多湿空気が、吸入口−より通風路Ｑυ
に流入し、箱体内に第４図に矢印で示す空気の対流が生
じる。

この対流によって、箱体（至）内の多湿空気が順次通風
路６υに流入し排出されて乾燥、冷却され、箱体（ホ）
内の除湿と冷却が行なわれる。

したがって、前記実施例によると、電子冷却素子（２）
の放熱用の放熱フィン（転）がヒートパイプ（ロ）を介
して箱体（ホ）の外部に配置される外、トフンス等の電
子冷却素子（至）の電源装置も除湿冷却装置本体（財）
の外部に設置できるため、箱体に）内にｇけるこの種装
置の小形化が可能になり、小容積の配電盤等箱体への設
置が容易に実現できるものであり、さらに、箱体（１）
内の空気は自然対流により通風絡りりに案内され、これ
が上から下への自然な流れとなるため、通風路ｃ３υへ
の空気流が多量に得られ、効果的な除湿が行なえるもの
であり、従来欠点を解消できるものである。

また、前記実施例では、樹脂製筒体（ホ）によゆ装置本
体＠ｆ、構成し、樹脂製筒体（至）内に冷却フィン０４
を配設したため、樹脂製筒体に）にはヒートパイプ（ロ
）等からの熱が伝達されることはなく、冷却フィン■に
おいて多湿空気の冷却を効果的に行うことができる。

なお、樹脂製筒体（財）に代えて、金属筒体を使用する
ときは、この金属製筒体のヒートパイプ貫通部に於てヒ
ートパイプと金属筒体とを断熱処理を施すことにより樹
脂製筒体の場合と略同様の冷却効果が得られる。

次に本発明による除湿冷却装置の除湿並に冷却効果を実
験例に基いて具体的に説明する。

本実験例では、冷却フィン−の表面積を約６００１２、
放熱フィン−〇表面積を約５５０ｃ１１２、箱体の容積
を巾Ｗ７０】、奥行３０１、高さ０１００α、箱体（ホ
）の天井部位に設置した電子冷却素子（至）の容ｔｔ”
６ＱＷｘ２個とし、箱体（至）内の底部で１７５Ｗのヒ
ータを運転したときの箱体（ホ）内の各部の温度は、ヒ
ータ設置点の近傍で５８°Ｃ、ヒートパイプの加熱面温
度４５°Ｃ１冷却フイン（ロ）の近傍空気温度２９５１
１Ｃ１冷却フィン−の表面温度１８．５°Ｃとなった。

この状況を第７図に示している。

なお、第７図中、第４図、第５図と同一符号を示したも
のは同一のものを現わしている。

また、箱体に）の高さ方向について箱体内の温度分布を
本発明装置を設置した場合と設置しない場合の状況を第
８図に示している。

第８図に於て、縦軸は床面からの高さ■、横軸は温度Ｔ
を示し、本発明装置を設置しない場合（実＃ｉ０）に比
べ本発明装置を設置した場合（実線Ｄ）の方が各部の温
度が低く、冷却効果が現われていることを明瞭に示して
いる。２は箱体周囲温（を示す。

な３、箱体周囲温度が約５°Ｃまで低下するとヒートパ
イプの加熱面の温度は約６０”ｃとなり、箱体外への放
熱はなくなり、電子冷却素子の発熱部からの放熱は箱体
内に行なわれ、電子冷却素子の放熱と冷却熱が平行し、
除湿のみが行なわれることになる。

また、除湿効果についても、第７図に示す実験装置を用
いて、実験を行った。その結果は、第９図に示す如く除
湿効果を確認することができた。

即ち、第９図は約２カ月にわたり、本発明による除湿冷
却装置を設置した箱体内と設置しない箱体内の日最高湿
変の状況を現わすもので、破線は外気の湿度変化を、実
線ムは本発明装置を設置した箱体内の湿度変化を、実線
Ｂは本発明装置を設置しない箱体内の湿度変化を示して
いる。

なお、第９図は、縦軸に８最高湿９　（８１を横軸に日
（ＤＩを示している。

このように、本発明の除湿、冷却装ａｔ用いれば除湿と
共に箱体内の温度を自動的に調節し、常に適正範囲で箱
体ｔ−使用することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２因は従来の箱体用除湿装置の切断正面
図、Ｈよび切１４ｉＦｒｇｌ１１面図、第６図は他の従
来例の切ＩＦｒ側面図、第４図、Ｍ５図は本発明に係る
除湿、冷却装置の一実施例を示し、第４図は切断−面図
、第５図は切断平面図、第６図は一般に知られたヒート
パイプの特性図、第７図、第８図は本発明に係る除湿、
冷却装置の冷却効果を説明するための図、第９図は本発
明に係る除湿、冷却装置の除湿効果を示す実験ダークで
ある。 （ホ）は箱体、０３は電子冷却素子、（至）は冷却フィ
ン、（ロ）はヒートパイプ、−は放熱フィン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、箱体の側壁にヒートパイプを貫設し、前記ヒートパ
   イプの前記箱体内に位置する端部に電子冷却素子の加熱
   面を接合するとともに、前記電子冷却素子の冷却面に冷
   却フィンを接合し、前記ヒートパイプの前記箱体外に位
   置する端部に放熱フィンを設けたことを特徴とする除湿
   冷却装置。