KR100546150B1 - 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 냉각 장치는, 하나의 하우징체(1) 내에 수납된 복수의 열교환 방식에 의해 구성된 열교환 수단을 구비하고, 이 열교환 수단이, 냉매 강제 순환 방식, 냉매 자연 순환 방식, 환기 방식으로 구성되고, 온도 검지 수단에 의해 최적의 냉각 방식을 전환하여 발열 부품(33)을 포함하는 기기(32)를 수납한 수납케이스(30)의 하우징체(31) 내를 냉각하는 것이다.

Description

냉각 장치{COOLING SYSTEM}

본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 기판 등의 현열(sensible heat) 발열체를 내장하여 발열기를 수납한 수납케이스 하우징체 내의 냉각 장치에 관한 것이다.

냉각 대상인 수납케이스는, 일반적으로는 밀폐된 하우징체 내에 발열 기기가 수납되어 있다. 단, 하우징체는 사람이 들어가지 못할 정도로 좁은 스페이스의 것도 있으며, 내부의 기기가 발열 부품을 갖고 있기 때문에 적당하게 냉각되도록 되어 있다.

이와 같은 하우징체 내를 냉각하는 냉각 장치로서는, 일본 공개특허공보, 특개2001-041503호 공보에 기재된 바와 같은 것이 있다. 이 냉각 장치를 도 9에 도시한다.

도 9에 있어서, 수납케이스(52)의 하우징체 냉각 시스템(51)은, 자연 순환 냉매 회로(65)로 폐쇄된 보조 냉각 장치 실내기(59), 보조 냉각 장치 실외기(60)와, 압축기(74)에 의해 냉매를 강제 순환시키는 강제 순환 냉매 회로(66)로 닫힌 주냉각 장치 실내기(61), 주냉각 장치 실외기(62)에 의해, 밀폐 공간을 형성하는 수납케이스(52)의 하우징체(53) 내를 냉각하도록 구성되어 있다. 하우징체(53) 내에는 발열 부품을 포함하는 발열 기기(54)가 수납되어 있다.

일반적인 발열 기기(54)에서는, 발열 부품(55)을 내장하는 기기 케이스(56) 내에 팬(도시 생략)이 설치되어 있고, 케이스 측면 또는 케이스 저면의 공기 취입구(57)로부터 케이스 내로 공기를 받아들이고, 케이스 상부의 배기구(58)로부터 열기를 분출하게 되어 있다. 또한, 하우징체(53)에는, 상기 하우징체 냉각 시스템 이상시에, 하우징체 내 온도가 일정 온도 이상으로 되지 않도록 외기 흡입용 환기 팬(63)과 배기용 댐퍼(64)가 설치되어 있다. 또한, 종래의 냉각 시스템에서는, 발열 부품(55)의 최대 부하에 맞추어서 냉각 용량이 결정되어 있다. 하우징체(53)는, 일반적으로 열 관류가 극히 적은 구조이기 때문에, 외기온의 변화에 의한 하우징체(53) 내부의 냉각 부하의 변동은 거의 없다.

다음에, 동작에 관해 설명한다.

보통 운전시는, 발열 기기(54) 내의 팬(도시 생략)의 구동에 의해, 기기 케이스(56)의 측방이며 B의 위치에 있는 냉기가 공기 도입구(57)로부터 케이스 내로 받아들여진다. 받아들여진 냉기는 발열 부품(55)을 냉각하여 열기로 되고, 케이스 상부의 배기구(58)로부터 하우징체(53) 내의 C의 위치로 분출된다. 이와 같이 분출된 열기는, 주냉각 장치 실내기 팬(67)의 송풍에 의해 D의 위치로부터 열기 흡입구(70)를 경유하여 보조 냉각 장치 실내기(59)로 흡입되고, 자연 순환 냉매 회로(65)의 냉매와 열교환됨으로서 1차 냉각된다. E의 위치에 있는 1차냉각 후의 공 기는, 주냉각 장치 실내기 팬(67)에 흡인된 후 전량이 주냉각 장치 실내기 증발기(72)를 통과하고, 강제 순환 냉매 회로(66)의 냉매와 열교환되어 냉각된다. 이와 같이 냉각되어 공기는 냉기로서 냉기 분출구(71)로부터 하우징체(53) 내의 A의 위치로 분출된다. 즉, 공기는 A→B→C→D→E의 위치를 차례로 순환하여 하우징체(53) 내를 냉각한다.

주냉각 장치 실내기 팬(67)이 고장으로 동작하지 않는 경우나 정전으로 전력이 공급되지 않는 경우, 발열 기기(54)는 백업용 전원(도시 생략)으로 항상 동작 하지만, 냉각 기기가 없어지기 때문에, 하우징체(53) 내 온도가 상승한다. 하우징체(53) 내에는, 이상을 검지하는 온도 검출수단(73)이 설치되어 있고, 이 온도 검출수단(73)에 의해 검출된 온도가 일정 온도를 초과하면(예를 들면, 40℃) 환기 팬(63)과 배기 댐퍼(64))가 동작하여, 외기를 흡입하는 동시에 하우징체(53) 내의 공기를 배기한다. 그래도, 온도 검출수단(73)의 온도가 계속 상승하면(예를 들면, 45℃) 관리 센터에 보고를 발하는 2단계의 운용으로 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 냉각 장치에서는, 주냉각 장치, 보조 냉각 장치, 환기 팬, 배기 댐퍼의 4개의 부품으로 구성되어 있다. 게다가, 하우징체의 치수는 정해져 있기 때문에, 각각의 기기를 어느 위치에 설치하는지 상세한 검토가 필요하게 된다. 특히 보조 냉각 장치 실내기는 에너지 절약성을 높이는 기기로서, 발열 기기의 분출구 부근에 설치하는 편이 효과가 크지만, 스페이스적으로 문제가 있다.

또한, 환기 팬은, 냉각 장치가 이상인 때, 발열 기기를 보호하기 위한 것이 기 때문에, 보조 냉각 장치 실내기와 마찬가지로, 발열 기기 부근에 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 같은 위치에 설치하는 것이 바람직한 기기가 있기 때문에, 어떻게 설치하는 것이 시스템적으로 효과가 있는지 검토하는데 있어서, 설치 위치의 조정에 시간이 걸린다. 또한, 하우징체 외부에 다수의 기기를 설치하기 때문에, 요철이 생겨서 볼품이 나쁘다는 문제가 있다.

또한, 종래의 냉각 장치는 구성하는 기기가 많기 때문에 설치 공사가 번잡하고, 특히 보조 냉각 장치는 냉매 자연 순환 방식에 의한 것이기 때문에, 실외기와 실내기를 접속하는 냉매 배관은 순(順)구배가 되도록 배관 공사를 적절하게 행하지 않으면 냉각 능력을 발휘하지 못한다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 냉각 장치를 구성하는 복수의 열교환 수단을 하나의 하우징체 내에 수납하여 동작 가능하게 함으로써, 설비 설계와 설치 공사의 간소화를 도모함과 함께, 복수의 열교환 수단이 최적 제어에 의해 에너지 절약을 도모하고, 또한 설치 공사 부적당에 수반하는 냉각 불량을 방지하는 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 냉각 장치는, 발열체를 포함하는 기기를 수납한 수납케이스의 하우징체 내를 냉각하도록 한 냉각 장치에 있어서, 복수의 열교환 방식에 의해 구성된 열교환 수단을 구비하고, 이 열교환 수단이 하나의 하우징체에 수납되어 있는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 상기 복수의 열교환 방식이, 냉매 강제 순환 방식과 냉매 자연 순환 방식과 환기 방식으로 이루어지는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 냉각 장치 본체가 수납케이스의 하우징체 측면에 부착되어 있는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 냉매 강제 순환 방식에 의한 냉매 강제 순환회로와, 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉매 자연 순환회로를 하나의 냉매 회로로 구성한 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 냉매 강제 순환 방식에 의한 냉매 강제 순환회로와, 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉매 자연 순환회로를 각각의 냉매 회로로 구성한 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 외기 온도를 검출하는 제 1의 온도 검출수단과, 수납케이스의 하우징체 내부 온도를 검출하는 제 2의 온도 검출수단을 구비하고, 제 1 및 제 2의 온도 검출수단으로부터의 온도와 미리 설정된 보정치에 의거하여 냉매 강제 순환회로와 냉매 자연 순환회로를 전환하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉각 운전시에, 냉매 자연 순환회로를 흐르는 냉매의 유량을 조절하여 수납케이스의 하우징체 내부 온도를 제어하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉각 운전시에, 수납케이스의 하우징체 내부 온도가 저하하여 자연 순환 냉각 운전이 불필요한 경우에, 외기측 팬을 정지 제어하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 제 1 및 제 2의 온도 검출수단으로부터의 온도에 의거하여, 환기 운전의 운전/정지를 행한 제어 수단을 구비한 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 제어 수단이, 외부로부터의 입력 신호에 의거하여 환기 운전의 운전/정지를 행하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 설치 환경의 상황에 따라 개폐하는 검지 기능을 갖는 방화 댐퍼를 구비한 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 하우징체 내에 배터리를 탑재하고, 정전시에는 이 배터리에 의해 냉각 운전을 행하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 냉각 장치는, 냉각 장치 본체의 외기측에 배열(排熱) 기류 분출 방향과 흡기 기류 방향이 직교하도록 한 후드를 마련한 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 냉각 장치로서 필요한 기기 설치 스페이스가 적어도 가능하며, 또한, 설치 기기 수의 절감과 설치 공사의 간소화, 내부 발열 기기 부근의 설치가 필요하였던 기기 설치 위치의 검토 시간을 절감할 수 있다. 또한, 외관적으로도 요철이 적어져 외관을 좋게 할 수 있다.

또한, 적절한 제어에 의해 냉각 방식을 전환함으로써 냉각에 필요한 소비 전력을 절감할 수 있음에 더하여, 수납케이스 내의 공기 온도가 이상 상승한 경우 등에 환기 장치에 의한 냉각을 행함으로써, 내부 기기의 보호를 행할 수 있고, 또한, 자연 순환회로를 내장한 냉각 장치의 경우에는, 응축기와 증발기와 그들을 연결하는 냉매 배관이 미리 냉각 장치 내에서 조립되어 있기 때문에, 냉각 장치의 설치 공사때의 공사 불량에 의해 배관 구배가 하강 구배로 되지 않는 부적당함을 막을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서 비환기 운전시의 냉각 운전에서의 수납케이스의 냉각 장치를 도시한 개략 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 형태 1에서 환기 운전시의 수납케이스의 냉각 장치를 도시한 개략 구성도.

도 3은 본 발명의 실시 형태 2에서 비환기 운전시의 냉각 운전에서의 냉각 장치를 도시한 개략 구성도.

도 4는 본 발명의 실시 형태 2에서 환기 운전시의 냉각 장치를 도시한 개략 구성도.

도 5는 본 발명의 실시 형태 2에서 냉각 장치의 제어 방법을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시 형태 2에서 냉각 장치의 제어 방법을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시 형태 3에서 냉각 장치를 도시한 개략 구성도.

도 8은 본 발명의 실시 형태 3에서 냉각 장치의 제어 방법을 도시한 도면.

도 9는 종래의 수납케이스의 하우징체 냉각 장치를 도시한 개략 구성도.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 발열체를 포함하는 기기를 수납하는 수납케이스의 하우징체 내를 냉각하는 냉각 장치의 한 예로서 도면에 의거하여 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1, 도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 의한 냉각 장치를 도시한 개략 구성 도로서, 도 1이 냉매 강제 순환시와 냉매 자연 순환시, 즉 비환기시의 운전 상태, 도 2가 환기시 운전 상태를 도시한다.

각 도면에 있어서, 부호 1은 냉각 장치(1), 부호 2는 압축기(2), 부호 3은 응축기(3), 부호 4는 실외 팬(4), 부호 5는 팽창 밸브로서 예를 들면 전자식 팽창 밸브(5), 부호 6은 액 배관(6), 부호 7은 증발기(7), 부호 8은 실내 팬(8), 부호 9는 가스 배관(9), 부호 10은 개폐 밸브로서 예를 들면, 역지 밸브(check valve)(10), 부호 11은 압축기 바이패스 배관(11)이다. 또한, 부호 12는 실내 공기 흡입구(12), 부호 13은 외기 흡입구(13), 부호 14는 환기시 실내 공기 흡입구(14), 부호 15는 환기시 외기 도입구(15), 부호 16은 안내판(16)이다. 냉각 장치(1)는 수납케이스(또는 수용 케이스)(30)의 하우징체(31)의 측면에 부착되어 있다. 도면 중, 화살표는 냉매의 흐름 방향과 공기의 흐름 방향을 나타내고 있다. 또한, 부호 32는 발열 기기(32), 부호 33은 발열 부품(33), 부호 34는 케이스(34), 부호 35는 공기 취입구(35), 부호 36은 배기구(36)이다.

전자식 팽창 밸브(5)는, 통전하는 전류에 의해 그 개방도를 설정할 수 있도록 외부로부터 제어가 가능한 팽창 밸브이고, 본 실시 형태에서는 냉매 강제 순환 운전과 냉매 자연 순환 운전에서 다른 개방도를 설정하여 전환한다. 또한, 가스 배관(9)은 증발기(7) 출구로부터 응축기(3) 입구까지의 배관으로 하고, 액 배관(6)은 응축기(3) 출구로부터 증발기(7) 입구까지의 배관으로 한다. 그리고, 가스 배관(9)의 지름을 액 배관(6) 지름의 1.5 내지 2배 정도로 하고, 액 배관(6)에 비하여 가스 배관(9)이 굵어지도록 구성하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 냉매로서 예를 들면 R22나 R4O7C 등의 프론계의 냉매를 이용하고, 압축기로서는 예를 들면, 스 크롤 압축기, 냉동기유로서는 예를 들면, 알킬벤젠유나 에스테르유 등을 사용하고 있지만, 이에 한하는 것이 아니고, 다른 냉매, 다른 압축기, 다른 냉동기유를 사용하여도 좋다.

도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉각 장치(1)는, 냉매 강제 순환 운전과 냉매 자연 순환 운전이 전환되게 된 냉매 회로와, 환기 운전과 비환기 운전이 전환되게 된 공기 유로로 구성되어 있다. 냉매 회로는, 냉매 가스를 압축하기 위한 압축기(2), 이 냉매 가스를 냉각 액화시키기 위한 응축기(3), 외기를 강제적으로 응축기(3)의 외표면으로 송풍하기 위한 실외 팬(4), 응축기(3)를 나온 고온 고압의 냉매액을 감압하여 2상(相) 상태의 습한 증기로 만드는 전자식 팽창 밸브(5), 자연 순환 운전시에 압축기(2)를 바이패스하기 위한 역지 밸브(10)를 통한 압축기 바이패스 배관(11), 액 배관(6)으로부터 유입한 습한 증기를 냉각 대상 공간인 실내의 냉각 부하에 의해 증발시켜서 냉매 가스로 만드는 증발기(7), 실내 공기를 강제적으로 증발기(7)의 외표면으로 송풍하기 위한 실내 팬(8)으로 구성되어 있다. 응축기(3)는 증발기(7)보다 높은 위치에 배치되어 있다.

또한, 공기 유로는 환기 운전시와 비환기 운전시에서 전환되도록, 환기시에 열린 상태로 되는 환기시 실내 공기 흡입구(14)와 환기시 외기 도입구(15)와, 비환기시에 열린 상태로 되는 실내 공기 흡입구(12)와 외기 흡입구(13)를 구비하고 있다.

이 냉각 장치는, 예를 들면 연간(年間)을 통하여 냉방이 필요한 장소에 이용되고, 실내 온도가 외기 온도보다도 낮은 때에는, 압축기(2)를 운전 상태로 한 냉 매 강제 순환 운전을 행하고, 실내 온도가 외기 온도보다 높은 때에는, 압축기(2)를 정지 상태로 하여 외기의 냉열을 이용한 냉매 자연 순환 운전을 행한다.

다음에, 동작에 관해 설명한다.

여기서는, 우선, 실내 온도보다 외기 온도가 높은 경우의 냉매 강제 순환 운전에 관해 설명한다.

전자식 팽창 밸브(5)의 개방도를, 응축기(3)로부터 유출된 냉매액을 감압하여 2상 상태의 습한 증기로 만들기 위한 적절한 개방도, 예를 들면 전체 개방이 2000pulse인 전자식 팽창 밸브(5)를 이용한 경우에는, 15% 정도의 개방도, 예를 들면 300pulse로 설정하고, 압축기(2)를 운전하면 역지 밸브(10)는 압축기(2)의 토출 압력과 흡입 압력과의 압력차로 폐지되고 강제 순환 운전의 사이클이 형성된다. 즉, 이 배관 내의 냉매 가스가 압축기(2)에서 단열적으로 압축되어 과열 상태로 되고, 응축기(3)에서 외기로 방열하여 액화하여 냉매액으로 된다. 이 후, 고압의 냉매액은 전자식 팽창 밸브(5)를 통과하고, 이 전자식 팽창 밸브(5)에서 감압되어 기액 혼합 상태의 저온 저압의 습한 증기로 된다. 또한 냉매는 액 배관(6)을 통과하고 증발기(7)에서 기화열을 흡수하여 냉매 가스로 되고, 가스 배관(9)을 통과하여 압축기(2)로 돌아온다.

다음에, 실내 온도보다 외기 온도가 낮은 경우의 자연 순환 운전에 관해 설명한다.

전자식 팽창 밸브(5)의 개방도를, 냉매 회로 내의 압력 손실을 저감하기 위해 전체 개방으로 되면, 역지 밸브(10)는 냉매의 흐름에 의해 개방되고, 자연 순환 운전의 사이클이 형성된다. 그리고, 응축기(3)에서 응축된 액냉매는, 액 배관(6) 내를 중력에 의해 하강하여 증발기(7)로 유입한다. 증발기(7)에 유입한 액냉매는 실내의 열 부하를 받아서 증발한 후, 가스 배관(9)을 상승하고 압축기 바이패스 배관(11)의 역지 밸브(10)를 통과하여 응축기(3)로 돌아온다. 여기서, 냉매는 압축기(2)를 통과하는 유로로도 흐르도록 하지만, 압축기(2) 내부의 유동 저항이 압축기 바이패스 배관(11)의 유동 저항에 비하여 매우 크기 때문에, 압축기(2)를 통과하는 냉매 유량은 압축기 바이패스 배관(11)을 통과하는 냉매 유량에 대해 무시할 수 있을만큼 작아진다.

다음에, 상기한 냉매 강제 순환 운전과 냉매 자연 순환 운전시, 즉 비환기 운전시의 공기 유로에 관해, 도 1을 참조하여 설명한다.

환기시 실내 공기 흡입구(14)와 환기시 외기 도입구(15)는 닫힌 상태로 하고, 실내 공기 흡입구(12)와 외기 흡입구(13)는 열린 상태로 한다. 이로써, 외기는 외기 흡입구(13)로부터 냉각 장치(1)의 하우징체 내로 들어가고, 응축기(3)에서 냉매의 열을 빼앗고 실외 팬(4)으로부터 외기로 방출된다. 또한, 수납케이스(30)의 하우징체(31) 내부의 공기는, 안내판(16)에 의해 하우징체(31) 윗쪽의 온도가 높은 공기가 실내 공기 흡입구(12)로부터 냉각 장치(1)의 하우징체 내에 들어가고, 증발기(7)를 통과하여 냉매에 열을 주고 공기는 냉각되고, 실내 팬(8)으로부터 하우징체(31) 내부로 분출된다.

다음에, 환기 운전시의 공기 유로에 관해, 도 2를 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 의한 냉각 장치에서는, 압축기의 고장 등에 의해 수납케이스 내의 온도가 이상하게 상승한 경우 등에, 환기 운전에 의해 외기를 도입하여 수납케이스 내의 냉각을 행하여 수납케이스 내의 발열 기기를 보호한다.

이 환기 운전시에는, 환기시 실내 공기 흡입구(14)와 환기시 외기 도입구(15)는 열린 상태로 하고, 실내 공기 흡입구(12)와 외기 흡입구(13)는 닫힌 상태로 한다. 이로써, 수납케이스(30)의 하우징체(31) 내의 공기는 환기시 실내 공기 흡입구(14)로부터 냉각 장치(1)의 하우징체 내로 들어가고, 실외 팬(4)으로부터 외기로 방출된다. 또한, 외기는 환기시 외기 도입구(15)로부터 냉각 장치(1)의 하우징체 내로 들어가고, 실내 팬(8)으로부터 하우징체(31) 외부로 분출된다.

다음에, 냉매 강제 순환시와 냉매 자연 순환시와 환기 운전시에 냉각 장치(1)로부터 분출된 공기가 어떻게 수납케이스 내를 냉각하는지를 설명한다.

냉각 장치(1)로부터 분출된 공기는, 발열 기기(32)의 공기 도입구(35)로부터 케이스(34) 내부로 받아들여지고, 발열 부품(33)을 냉각하여 열기로 되고, 케이스 상부의 배기구(36)로부터 하우징체(31) 내부로 분출된다. 이와 같이 하여, 하우징체(31) 내의 공기는 A→B→C→D→E의 위치를 차례로 순환하여 발열 기기(32)를 냉각한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 냉매 강제 순환 운전과 냉매 자연 순환 운전과 환기 운전을 구비하고, 외기 온도와 실내 온도에 따라 냉매 순환 방식을 전환하는 구성이며, 또한 수납케이스 내의 온도가 이상하게 상승한 경우 등에 환기 운전을 행하게 되어 있다. 자연 순환 운전의 필요 동력으로서는 실외 팬(4)과 실내 팬(8)의 입력만으로 되기 때문에, 연간 소비 전력의 대폭 절감이 가능해진다. 또 한, 환기 운전에 의해 수납케이스 내의 발열 기기의 주위 온도 상승을 억제하기 때문에, 냉각 장치의 압축기 고장 등의 경우에도 대응한 용장성(redundancy)을 갖는 냉각 장치로 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 냉매 강제 순환회로, 냉매 자연 순환회로, 환기 장치의 기능을 1대에 통합한 구조로 하고 있기 때문에, 종래 필요하였던 복수의 기기의 설치 스페이스가 비어 있게 되고, 설치 공사가 간소화되고, 외관적으로도 요철이 적게되어 외관이 좋게 된다.

또한, 미리 응축기(3)와 증발기(7)와 액 배관(6)과 가스 배관(9)의 위치가 제조시에 고정되어 있기 때문에, 수납케이스(30)로의 냉각 장치(1)의 부착시에 냉매 배관 공사를 행할 필요가 없고, 부적절한 배관공사에 의한 냉매 자연 순환 운전의 부적합을 피할 수 있다.

그런데, 냉각 장치(1)의 냉매 자연 순환 운전시와 환기 운전시에는 하우징체(31) 내로 공기를 흡입할 때의 하우징체(31) 내의 공기 온도와 외기 온도와의 온도차가 클수록 높은 냉각 능력을 발휘한다. 이 때문에, 가능한 한 발열 부품(33) 근처의 열기를 흡입하는 것이 효율적이다. 이것을 위해서는, 안내판(16)을 설치하여 열기를 유인하는 것이 바람직하다. 이로써 발열 기기(32)의 배기구(36)로부터 분출된 C의 위치의 열기 온도를 거의 유지한 채로, 냉각 장치(1)에 흡입되는 E의 위치의 공기로 할 수 있다.

(실시 형태 2)

도 3 및 도 4는, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 냉각 장치를 도시한 개략 구 성도이며, 도 3은 냉매 자연 순환 운전과 냉매 강제 순환 운전시의 운전 상태, 즉 비환기 운전시의 운전 상태를 도시하고, 도 4는 환기 운전시의 운전 상태를 도시한다. 또한, 도 3 및 도 4에 있어서, 도 1과 동일 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 상세 설명을 생략한다.

각 도면에 있어서, 부호 17은 제어 장치(17), 부호 18은 제 1의 온도 검출수단으로서의 외기 온도 센서(18), 부호 19는 제 2의 온도 검출수단으로서의 실내 온도 센서(19), 부호 20은 온도 검출수단(20), 부호 21은 방화 댐퍼(21), 부호 22는 방화 댐퍼(22), 부호 23은 흡입구 후드(23), 부호 24는 분출구 후드(24), 부호 25는 배터리(25)이다.

냉각 장치(1)에는 예를 들면, 마이크로 컴퓨터 등으로 구성된 제어 장치(17)가 배열되어 있다. 본 예에 있어서, 제어 장치(17)는 외기 온도를 검출하는 외기 온도 센서(18)와 수납케이스의 하우징체 내 공기 온도를 검출하는 실내 온도 센서(19)에 의해 압축기(2), 실외 팬(4), 실내 팬(8), 실내 공기 흡입구(12), 외기 흡입구(13), 환기시 실내 공기 흡입구(14), 환기시 외기 도입구(15)를 제어하는 제어 수단을 구비하고 있다.

다음에 동작에 관해 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

제어 장치(17)의 메모리에는, 도 5와 도 6에 도시한 차트 내용이 설정되어 기억되어 있고, 외기 온도 센서(18)가 외기 온도를 검출하고, 실내 온도 센서(19)가 수납케이스의 하우징체 내 공기 온도(실내 온도)를 검출하면, 외기 온도와 실내 온도와의 관계로부터 도 5와 도 6을 기초로 제어를 행한다. 도 5에서 제어 상태를 판단하는 임계치로서는, 실내 온도가 T1(예를 들면, 20℃)인 때, 실내 온도가 T2( 예를 들면, 30℃)인 때, 실내 온도가 T3(예를 들면, 35℃)인 때, 외기온이 실내 온도와 동등한 때, 외기온이 실내 온도와 보정치의 합계와 동등한 때가 있다.

여기서, 외기온과 실내 온도를 비교하는 때의 보정치는, 수납케이스 내에 수용된 발열 기기의 발열량과, 냉각 장치의 냉매 자연 순환시의 냉각 능력이 균형적일때, 외기온과 실내 온도와의 온도차로부터 설정한다. 즉, 본 실시 형태 2에서는, 실내 온도와 외기 온도의 차가 작고, 냉매 자연 순환에 의한 냉각 능력이 발휘될 수 없는 경우에는, 냉매 강제 순환 운전을 행하여 냉각을 한다.

또한, 실내 온도가 높고, 발열 기기가 고장날 가능성이 있는 경우에는, 냉각 장치의 이상이라고 판단하고, 외기 받아들임의 환기 운전으로 하여 실내 온도의 상승을 억제하여, 발열 기기의 고장을 방지한다. 이 판단은, 실내 온도와 외기온에 의해 행하여지지만, 외부로부터 이상 상태를 알리는 접점 신호의 입력을 받아서, 제어 상태를 전환하는 것이라도 좋다.

덧붙여서, 환기 풍량이 많을수록, 실내 온도 상승은 적게 할 수 있기 때문에, 비환기 운전시는 소음 문제 때문에 풍량을 작게 하는 일이 많지만, 이상 상태에 있는 환기 운전시에는, 냉각 장치의 실외 팬, 실내 팬의 회전수를 크게 하는 등으로 대풍량으로 전환하는 제어를 넣어도 상관 없다. 환기 운전을 행하여도 더욱 실내 온도가 상승하는 경우는, 미리 제어 장치에 설정된 조건에 의거하여 수납케이스의 관리 센터에 통보하는 제어로 한 편이 보다 안전하다.

또한, 도 5에 있어서, 제어 상태가 전환되는 온도 임계치에 완충대 폭을 마련함으로써, 제어의 채터링이 일어나지 않도록 하여도 좋다.

또한, 냉매 자연 순환 운전의 경우에, 외기 온도가 낮아서 실내 온도가 지나치게 냉각되는 경우에, 전자식 팽창 밸브(5)의 개방도를 조정하여 냉매 자연 순환의 냉매 유량을 조절하고, 실내 온도를 조절하도록 하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 냉매 자연 순환 운전과 정지의 사이에서의 제어의 채터링(chattering)을 방지할 수 있다.

또한, 냉매 자연 순환 운전할 때에 실내 온도가 저하되어 냉매 자연 순환 운전에 의한 냉각을 정지하는 때에, 실외 팬(4)만을 정지하고 실내 팬(8)을 계속 운전하여도 좋다. 이로써, 실내 온도의 저하를 멈추면서, 수납케이스 내의 공기를 교반하여 온도의 균일화를 행하고, 발열 기기 주위 온도의 상승을 억제하면서, 실내 온도 센서(19)로 실내 온도를 검지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 온도 퓨즈 등의 온도 검출수단(20)을 구비하고 있고, 수납케이스의 하우징체 내에 만일 화재가 난 경우에는, 온도 검출수단(20)으로 온도 상승을 검출하고, 검출한 온도에 의거하여 방화 댐퍼(21, 22)가 작동하는 구조로 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 만일 화재가 발생하였다 하더라도, 방화 댐퍼가 작동하기 때문에 하우징체 내로부터 냉각 장치의 개구부를 통하여 외부로 불이 번지는 일은 없다.

또한, 본 실시 형태에서는, 냉각 장치의 외기측에 흡입구 후드(23)와 분출구 후드(24)를 구비하고 있다. 비환기 운전시에, 이 흡입구 후드(23)로부터 외기가 흡입된 기류 방향과, 분출구 후드(24)로부터 외기로 분출되는 기류 방향은 직교하도록 후드가 부착되어 있서서, 냉각 운전시에 열교환한 열기를 흡입하는 쇼트 사이클 을 방지하고 냉각 장치의 냉각 능력을 손상시키지 않는 구조로 되어 있다.

또한, 수납케이스에 정전시에 발열 기기에 대해 전원을 공급하기 위한 배터리가 구비되어 있는 경우, 정전시에도 발열 기기는 발열하고 있어서, 발열 부품을 냉각할 필요가 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 직류 전원으로 구동하도록 하고 있고, 냉각 장치의 하우징체 내에 배터리(25)를 구비하고 있다. 보통때에는 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 전원에 의해 냉각 장치는 동작하고 있고, 정전시에도 내장한 배터리(25)로 전원을 전환하여 냉각 운전을 행할 수 있다.

또한, 냉각 장치를 직류 전원 구동으로 함으로써, 배터리(25)를 구비하지 않은 경우에도, 발열 기기용으로 준비된 수납케이스의 배터리로부터의 전원에 의해 냉각 운전을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 배터리 구동시의 냉각 운전을 환기 운전이 되도록 제어함으로써, 냉각 능력을 확보하면서 냉각 장치의 소비 전력을 억제하고, 배터리 수명을 연장시키는 것도 가능하다.

(실시 형태 3)

도 7은 본 발명의 실시 형태 3에 의한 냉각 장치를 도시한 개략 구성도이다. 또한, 도 7에 있어서, 도 1과 동일 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세 설명을 생략한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 냉각 장치는, 냉매 강제 순환 운전을 위한 냉매 회로와, 냉매 자연 순환 운전을 위한 냉매 회로를 각각 구비하고 있고, 실외 팬과 실내 팬은 2개의 냉매 회로에서 공통으로 구비하는 구성으로 되어 있다.

다음에, 동작에 관해 도 8을 참조하여 설명한다.

이 냉각 장치는, 도 8에 도시한 챠트에 따라서, 외기 온도 센서(도시 생략)와 실내 온도 센서(도시 생략)로부터 얻어진 온도를 기초로 제어를 행한다. 즉, 외기온이 실내 온도보다 높으면 압축기(2)를 운전하여 냉매 강제 순환에 의한 냉각을 행하고, 외기온이 실내 온도보다 낮으면 냉매 강제 순환 운전에 더하여, 자연 순환 냉매 회로의 전자식 팽창 밸브(5)를 전개로 하여 냉매 자연 순환에 의한 냉각도 행하여, 압축기(2)의 소비 전력을 절감한다.

또한, 실내 온도가 T1 이하로 된 경우에는, 압축기(2), 실외 팬(4)을 정지하여 지나친 냉각을 방지한다. 실내 팬(8)을 계속 운전함으로써, 수납케이스 내의 공기를 교반하여 발열 기기 주위 온도의 국소적인 상승을 억제하면서, 실내 온도 센서로 실내 온도를 검지할 수 있다.

또한, 실내 온도가 T3 이상이며 또한 외기온이 실내 온도보다 낮은 경우에는, 압축기(2)를 정지하고, 실내 공기 흡입구(12)와 외기 흡입구(13)를 닫고, 환기시 실내 공기 흡입구(14)와 환기시 외기 도입구(15)를 열어서, 환기 운전을 행한다.

또한, 도 8에 있어서, 제어 상태가 전환되는 온도 임계치에 완충대 폭을 마련함으로써, 제어의 채터링이 일어나지 않도록 하여도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 발열체를 포함하는 기기를 수납한 수납케이스의 하우징체 내를 냉각하도록 한 냉각 장치에 있어서, 복수의 열교환 방식에 의해 구성된 열교환 수단을 구비하고, 해당 열교환 수단이 하나의 하우징체에 수납되어 있기 때문에, 냉각 장치로서 필요한 기기 설치 스페이스가 적어도 해결되고, 또한, 설치 기기 수의 절감과 설치 공사의 간소화, 내부 발열 기기 부근의 설치가 필요하였던 기기의 설치 위치의 검토 시간을 절감할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 복수의 열교환 방식이, 냉매 강제 순환 방식과 냉매 자연 순환 방식과 환기 방식으로 이루어지기 때문에, 적절한 제어에 의해 냉각 방식을 전환함으로써 냉각에 필요한 소비 전력을 절감할 수 있음과 함께, 수납케이스 내의 공기 온도가 이상 상승한 경우 등에 환기 장치에 의한 냉각을 행함으로써, 내부 기기의 보호를 행할 수 있고, 또한, 자연 순환회로를 내장한 냉각 장치의 경우에는, 응축기와 증발기와 그들을 연결하는 냉매 배관이 미리 냉각 장치 내에서 조립되어 있기 때문에, 냉각 장치의 설치 공사할 때의 공사 불량에 의해 배관 구배가 하강 구배로 되지 않는 부적합을 방지할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 냉각 장치 본체가, 상기 수납케이스의 하우징체의 측면에 부착되어 있기 때문에, 설치 공사의 간소화가 도모될 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 냉매 강제 순환 방식에 의한 냉매 강제 순환회로와, 상기 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉매 자연 순환회로를 하나의 냉매 회로로 구성하였기 때문에, 압축기에 의한 강제 순환의 냉매 회로와, 자연 순환에 의한 냉매 회로를 전환하여 냉각 운전할 수 있는 것에서는, 저외기온 시에는 자연 순환 운전으로 냉각을 행하고, 자연 순환 운전에서는 냉각 능력이 부족한 경우에 압축기 운전으로 냉각을 행하기 때문에, 소비 전력의 절감과 압축기 수명을 연장시킬 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 냉매 강제 순환 방식에 의한 냉매 강제 순환회로와, 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉매 자연 순환회로를 각각의 냉매 회로로 구성하였기 때문에, 압축기에 의한 강제 순환의 냉매 회로와, 자연 순환에 의한 냉매 회로를 아울러서 갖고서 동시에 냉각 운전할 수 있는 것에서는, 실내 온도가 외기 온도보다 높은 때에는 냉매 자연 순환 운전과 냉매 강제 순환 운전으로 동시에 냉각을 행하고, 실내 온도가 외기 온도보다 낮은 때에는 압축기에 의한 냉매 강제 순환 운전으로 냉각을 행하기 때문에, 소비 전력의 절감과 압축기 수명을 연장시킬 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 외기 온도를 검출하는 제 1의 온도 검출수단과, 상기 수납케이스의 하우징체 내부 온도를 검출하는 제 2의 온도 검출수단을 구비하고, 상기 제 1 및 제 2의 온도 검출수단으로부터의 온도와 미리 설정된 보정치에 의거하여 상기 냉매 강제 순환회로와 상기 냉매 자연 순환회로를 전환하기 때문에, 또한, 실내 온도와 외기 온도의 검출 온도에 의거하여 냉매 자연 순환 운전의 냉각 능력이 발휘될 수 없다고 판단한 때에, 냉매 자연 순환 운전에 의한 냉각을 행하지 않는 제어를 함으로써, 필요없는 운전 코스트의 지출을 회피할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉각 운전시에, 상기 냉매 자연 순환회로를 흐르는 냉매의 유량을 조절하여 상기 수납케이스의 하우징체 내부 온도를 제어하기 때문에, 지나친 냉각을 방지할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉각 운전시에, 상기 수납케이스의 하우징체 내부 온도가 저하하여 자연 순환 냉각 운전이 불필요한 경우에, 외기측 팬을 정지 제어하기 때문에, 지나친 냉각을 방지함과 함께 필요없는 운전 코스트를 절감할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 제 1 및 제 2의 온도 검출수단으로부터의 온도에 의거하여, 환기 운전의 운전/정지를 행하는 제어 수단을 구비하였기 때문에, 수납케이스의 하우징체 내 온도의 이상 상승을 검지한 때에, 환기 방식에 의한 냉각 운전으로 전환함으로써, 내부 기기의 보호를 할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 제어 수단이, 외부로부터의 입력 신호에 의거하여 환기 운전의 운전/정지를 행하기 때문에, 외부로부터의 입력 신호에 의해, 환기 방식에 의한 냉각 운전에으로 전환함으로써, 수납케이스 내부 기기의 보호를 행할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 설치 환경의 상황에 응하여 개폐하는 검지 기능을 갖는 방화 댐퍼를 구비하였기 때문에, 하우징체 내에 화재가 난 경우에는, 하우징체 내 온도의 이상을 검지하고 방화 댐퍼가 닫히고, 외부로 불이 번짐을 방지할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 하우징체 내에 배터리를 탑재하고, 정전시에는 해당 배터리에 의해 냉각 운전을 행하기 때문에, 직류 전원으로 구동하도록 함으로써, 정전시에 백업 전원으로 냉각 운전이 행하여지기 때문에, 수납케이스 내부 기기의 보호를 할 수 있고, 또한, 냉각 장치의 하우징체 내에 배터리를 탑재하고 있는 것이라면, 정전시에 내장 배터리로 냉각 운전이 행하여지기 때문에, 수납케이스 내부 기기의 보호를 할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

또한 본 발명에 의하면, 냉각 장치 본체의 외기측에 배열 기류 분출 방향과 흡기 기류 방향이 직교하도록 한 후드를 마련하였기 때문에, 냉각 운전시에 열교환 한 열기를 흡입하는 쇼트 사이클에 의한 냉각 능력의 저하를 방지할 수 있는 냉각 장치로서 유용하다.

Claims (13)

1. 발열체를 포함하는 기기를 수납한 수납케이스의 하우징체 내를 냉각하도록 한 냉각 장치에 있어서,

   냉매 강제 순환 방식과 냉매 자연 순환 방식과 환기 방식으로 이루어지는 복수의 열교환 방식에 의해 구성된 열교환 수단을 구비하고, 해당 열교환 수단이 하나의 하우징체에 수납되어 있으며,

   냉각 장치 본체는 상기 수납케이스의 하우징체 측면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 발열체를 포함하는 기기를 수납한 수납케이스의 하우징체 내를 냉각하도록 한 냉각 장치에 있어서,

   냉매 강제 순환 방식과 냉매 자연 순환 방식과 환기 방식으로 이루어지는 복수의 열교환 방식에 의해 구성된 열교환 수단을 구비하고, 해당 열교환 수단이 하나의 하우징체에 수납되어 있으며,

   상기 냉매 강제 순환 방식에 의한 냉매 강제 순환 회로와, 상기 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉매 자연 순환 회로를 하나의 냉매 회로로 구성한 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
5. 발열체를 포함하는 기기를 수납한 수납케이스의 하우징체 내를 냉각하도록 한 냉각 장치에 있어서,

   냉매 강제 순환 방식과 냉매 자연 순환 방식과 환기 방식으로 이루어지는 복수의 열교환 방식에 의해 구성된 열교환 수단을 구비하고, 해당 열교환 수단이 하나의 하우징체에 수납되어 있으며,

   상기 냉매 강제 순환 방식에 의한 냉매 강제 순환 회로와, 상기 냉매 자연 순환 방식에 의한 냉매 자연 순환 회로를 별개의 냉매 회로로 구성한 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
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