WO2007034705A1 - 熱交換型冷却装置 - Google Patents

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WO2007034705A1
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heat exchange
cooling device
heating element
box
air
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PCT/JP2006/318012
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English (en)
French (fr)
Inventor
Naoyuki Funada
Yuuji Nakano
Keisuke Hagimoto
Toshikazu Yamaguchi
Mutsuhiko Matsumoto
Kazuki Saishu
Hiroshi Shibata
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F24F7/08—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/206—Air circulating in closed loop within cabinets wherein heat is removed through air-to-air heat-exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F24F2011/0006—Control or safety arrangements for ventilation using low temperature external supply air to assist cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchange type cooling device that cools the inside of a box.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional heat exchange type cooling device 5001 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156478.
  • the cooling device 5001 is installed in the box structure 101.
  • Cooling device 5001 includes an inside air passage 105, an outside air passage 109, a partition plate 110, blowers 103A and 103B, and a heat exchange element 104.
  • the inside air duct 105 takes in the inside air in the inside 201A of the box 201 containing the heating element and returns it to the inside 201A of the box 201.
  • the outside air duct 109 takes in the outside air outside the box 201B and discharges the outside air to the outside 201B of the box 201.
  • the partition plate 110 makes the inside air passage 105 and the outside air passage 109 independent of each other.
  • the blower 103 B conveys outside air in the outside air passage 109.
  • the blower 103A conveys the inside air in the inside air passage 105.
  • the heat exchange element 104 is arranged at the intersection of the inside air passage 105 and the outside air passage 109, and exchanges sensible heat between the outside air and the inside air.
  • the cooling device 5001 is installed in the box 201 and cools the inside 201 A of the box 201.
  • the cooling device 5001 cannot warm the inside 201A of the box 201 when the temperature of the outside air 201B outside the box 201 is low, or when the inside 201A of the box 201 is cold. .
  • the inside 201A of the box 201 there is a case where a device that needs to be activated at a predetermined ambient temperature or higher is accommodated. In this case, the device may not be able to start due to the temperature of the internal 201A.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional heat exchange type ventilation device 5002 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156478.
  • the inside air inside the box 501 A is discharged as exhaust 503 through the outlet 503 A to the outside 501 B of the box body 501.
  • Outside of box 501 Outside air of 501B
  • the air supply 502 is introduced into the interior 501A of the box body 501 through the air supply port 502A.
  • the heat exchange element 120 exchanges heat between the exhaust 503 and the supply air 502.
  • the air supply fan 122 sends outside air to the heat exchange element 120.
  • the exhaust fan 123 exhausts the inside air to the outside 501B through the heat exchange element 120.
  • the external 501B is provided with a hood 121 for preventing the rainwater from entering the exhaust port 503A and the air supply port 502A.
  • a heater 129 is installed on the windward side of the intake fan 122. The heater 129 heats the outside air taken from the air supply port 502A and sends it to the heat exchange element 120, thereby preventing condensation in the heat exchange element 120 in a cold region.
  • the ventilation device 5002 directly introduces outside air into the inside 501A of the box body 501, so that dust and moisture enter the inside 501A of the box body 501 together with the air supply 502 and are stored in the inside 501 of the box body 501. May adversely affect the equipment.
  • the air supply 502 heated by the heater 129 is sent to the heat exchange element 120.
  • the supply air 502 (outside air) heated by the heater 129 is cooled to the exhaust 503 (inside air) when passing through the heat exchange element 120, and the box 501 is efficiently Inside 5 01 can not be heated.
  • the heat exchange type cooling device includes a box, an internal air passage that takes in and flows the inside air inside the box, and returns the outside air that takes in and flows outside air outside the box.
  • the heat exchange that exchanges the sensible heat of the outside air that flows through the outside air flow path with the outside air blower that sends outside air to the outside air wind path, and the sensible heat of the outside air that flows through the outside air wind path
  • An exchange element and a heating unit that is provided in the inside air path and heats inside air are provided.
  • the outside air passage is independent of the inside air passage.
  • the heating unit is provided upstream of the heat exchange element.
  • This heat exchange type cooling device can prevent the intrusion of dust, moisture and the like into the box and can heat and cool the box.
  • FIG. 1 is a perspective view of a box provided with a heat exchange type cooling device in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a heat exchange type cooling device in the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a main part of the cooling device in the embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a cooling device in the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of a heating unit of the cooling device in the embodiment.
  • FIG. 6A is a perspective view of a heating element of the heating unit in the embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the heating element shown in FIG. 6A along line 6B-6B.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional heat exchange type cooling device.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional heat exchange type ventilator.
  • Heating element (first heating element)
  • Ventilation surface (first ventilation surface)
  • Heating element (second heating element)
  • Ventilation surface (second ventilation surface)
  • FIG. 1 shows a box 60 provided with a heat exchange type cooling device 1001 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a configuration diagram of the cooling device 1001.
  • Two cooling devices 1001 are installed on the door 1601 of the box 601.
  • the cooling device 1001 is built in the door 1601.
  • the cooling device 1001 may be installed on the inner surface or the outer surface of the door 1601 or the inner surface, the outer surface, or the inner surface of the wall 2601.
  • the device 701 is accommodated in the interior 601A of the box 601.
  • the box body 601 separates an internal 601A and an external 601B. Inside the box 601, the internal air in 601A is taken into the inside air blower 2 from the inside air intake port 1 and then flows through the heat exchange element 3 and returns to the inside 601A of the box body 601 from the inside air outlet 4 Air passage 5 is formed.
  • the control box 11 is disposed between the inside air inlet 1 and the heat exchange element 3 so as to be in contact with the inside air passage 5.
  • a heating unit 10 for heating the inside air is disposed on the side surface of the control box 11. The inside air taken into the inside air blower 2 from the inside air intake 1 passes through the heating unit 10 and is sent to the heat exchange element 3.
  • the heating unit 10 is provided upstream of the heat exchange element 3 in the internal air path 5, and the internal air blower 2 is provided upstream of the heating unit 10 in the internal air path 5.
  • a part of the internal air taken into the internal air blower 2 passes through the heating unit 10 and is then introduced into the control box 11 from the intake port 12 provided on the side surface of the control box 11.
  • a part of the inside air introduced into the control box 11 is not sent to the heat exchange element 3, but returns to the inside 601A of the box body 601 from the air outlet 13 provided on the front surface of the control box 11, and the control box 11 An air passage 14 is formed.
  • the outside air of the outside 601B of the box 601 is taken into the outside air blower 9 through the outside air inlet 6 provided on the opposite side of the inside air inlet 1.
  • the outside air taken into the outside air blower 9 flows through the heat exchange element 3 and is discharged again from the outside air outlet 7 to the outside air to form an outside air passage 8.
  • the outside air blower 9 is shown in contact with the inside 601A of the box 601. However, as shown in FIG. 1, the outside air blower 9 is blocked from the inside 601A by the shielding plate 1001A. It does not communicate with the internal 601. As shown in FIG. 2, a partition plate 17 is provided between the outside air blowers 9 of the two cooling devices 1001 to block the two outside air blowers 9 from communicating with each other.
  • the inside air passage 5, the control box air passage 14, and the outside air passage 8 are independent of each other. Is provided.
  • the heat exchange element 3 is disposed at the intersection of the outside air passage 8 and the inside air passage 5 and exchanges sensible heat between the outside air and the inside air.
  • the control box 11 is provided with a temperature sensor 15 that detects the temperature of the inside air.
  • a temperature sensor 16 for detecting the temperature of the outside air is provided on the side surface of the partition plate 17.
  • the inside air blower 2 and the outside air blower 9 may have a speed change function.
  • the inside air blower 2 and the outside air blower 9 can be increased in number of rotations to cope with fluctuations in the temperature inside the box 601A.
  • the heat exchange type cooling device 1001 takes in the outside air from the outside air intake 6 by operating the outside air blower 9 when the temperature of the outside air detected by the temperature sensor 16 is lower than the temperature of the inside air. .
  • the heat exchange element 3 exchanges the heat of the warm internal air in the interior 601A of the box 601 with the heat of the outside air taken in, and warms the external air to cool the internal air.
  • the warmed outside air is exhausted from the outside air outlet 7 to the outside 601B of the box 601.
  • the cooled inside air is sent from the inside air outlet 4 to the inside 601A of the box 601 to cool the device 701 accommodated in the inside 601A of the box 601.
  • the cooling device 1001 When the temperatures of the inside air and the outside air detected by the temperature sensors 15 and 16 are low, the cooling device 1001 does not operate the heat exchange element 3, and heats the inside air by the inside air blower 2 and the heating unit 10. Return to internal 601A. As a result, the temperature of the internal 601A can be set to a predetermined temperature in order to activate the device 701.
  • the outside air passage 8 and the control box air passage 14 are independent from each other, and the outside air passage 8 and the inside air passage 5 are independent from each other.
  • the outside air and the inside air are not mixed, the moisture and dust contained in the outside air do not enter the inside 601 A of the box body 601 and do not affect the device 701.
  • a heater As the heating unit 10, a heater, a positive temperature coefficient heating element, a planar heating element, or an indirect resistance heating element can be used.
  • the heating unit 10 made of a positive temperature coefficient heating element has a self-temperature control function. Therefore, even when the inside air blower 2 stops due to a failure and only the heating unit 10 is operating, the temperature of the heating unit 10 does not exceed a predetermined temperature and is safe.
  • the positive temperature coefficient heating element starts energization and rises to a predetermined temperature in a short time, so that the inside air can be quickly heated. The As a result, the ambient temperature of the device 701 can be increased safely and quickly, and the device 701 can be activated.
  • FIG. 3 is a perspective view of the heating unit 10 and the control box 11.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the cooling device 1001. As shown in FIG. 4, the inside air blower 2 rotates around the rotating shaft 23 and sends the inside air in the blowing direction 24.
  • the heating unit 10 includes heating elements 21 and 22.
  • the heating elements 21 and 22 have ventilation surfaces 21A and 22A, respectively. As the speed of the air passing through the ventilation surfaces 21A and 22A increases, the heating elements 21 and 22 release a larger amount of heat and increase the heating capacity.
  • the ventilation surfaces 21A and 22A are arranged in parallel to the rotating shaft 23 of the internal air blower 2 and perpendicular to the air blowing direction 24. With this arrangement, the speed of the inside air passing through the ventilation surfaces 21A and 22A is maximized, and the heat generating unit 10 including the heating elements 21 and 22 can efficiently heat the inside air.
  • the heating elements 21, 22 may have different characteristics such as heating capacity and heating speed.
  • the heating element 21 is a positive temperature coefficient heating element with a heating capacity of 460 W and a Curie temperature of 220 ° C when 275 VAC is applied, and the heating element 22 has a heating capacity of 515 W and a Curie temperature of 245 ° C when 275 VAC is applied.
  • the total inrush current at start-up to heating elements 21 and 22 was 12A at an ambient temperature of 10 ° C.
  • the total inrush current at startup of the heating elements 21 and 22 was 16 A. Therefore, even with the same heating capacity, the former combination of heating elements reduced the inrush current by 25% compared to the latter combination.
  • the heating unit 10 may not include one of the heating elements 21 and 22.
  • FIG. 5 is a perspective view of the heating unit 10 having the heating elements 21 and 22.
  • the heating elements 21 and 22 include a heating element 26, two insulating holding members 27 that hold both ends of the heating element 26, and a fixture 28 to which the holding member 27 is attached.
  • the two holding members 27 have the same structure.
  • the holding member 27 has a power supply terminal for applying power to the heating element 26.
  • a hole 27A through which 26A passes is formed.
  • the holding member 27 is made of a ceramic-based fired product, but may be formed of a heat-resistant resin molded product.
  • the heating unit 10 includes a wiring 30 connected to the power terminals 26 A of the heating elements 21 and 22, and a connector 32 that supplies power to the wiring 30.
  • the wiring 30 includes a wiring 30B connected to the connector 32, and a wiring 30A branched to the wiring 30B by the wiring connector 31 and connected to the power supply terminals 26A of the heating elements 21 and 22, respectively.
  • the heating elements 21 and 22 are connected to the connector 32 in parallel with each other.
  • the heating elements 21 and 22 can use parts having the same structure, so that one type of replacement part can be used, and no mounting error occurs when parts are replaced. Management at the time of manufacture and inventory of replacement parts can be reduced.
  • FIG. 6A is a perspective view of the heating elements 21 and 22.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B of the heating elements 21 and 22 shown in FIG. 6A.
  • a thermal fuse 33 is inserted in the wiring 30 (30A).
  • the wiring 30 (30A) is attached to the fixing bracket 28 together with the thermal fuse 33 using the fixing member 34.
  • the thermal fuse 33 is located in the vicinity of the ventilation surfaces 21A and 22A at a distance D1 or more of about 7 mm from the horizontal center 26B of the heating element 26 and the end 26C of the heating element 26.
  • the thermal fuse 33 is attached to the fixing bracket 28 so that it does not face the ventilation surfaces 21A and 22A and does not enter the ventilation path 35.
  • the thermal fuse 33 can quickly cut the wiring 30A in the event of an abnormality in which the temperature of the heat generating element 26 rises excessively and reaches a predetermined temperature.
  • thermo label 36 is attached to the heating element 26.
  • the thermo label 36 has an appearance such as a color that changes when a predetermined temperature is exceeded.
  • the heating unit 10 of the cooling device 1001 includes a plurality of heating elements 21 and 22, that is, a plurality of heating elements 26. By changing the appearance of the thermo label 36, for example, the color, the user can function without measuring the temperature of the heating element 26! /, Or the heating element 26 can be identified.
  • the force may be increased for several hours until the surface of the heating element 26 reaches a safe temperature. In that case, the user visually recognizes the appearance of the thermo label 36. Thus, it is possible to determine whether it is safe to touch the heat generating element 26 by hand.
  • the inside air of the inside 601A of the box body 601 can be shut off from the outside air of the outside 601B, and dust and moisture of outside air are not allowed to enter the inside 601A. . Therefore, the device 701 in the box 601 is sensitive to dust and moisture and has a narrow range of operable ambient temperature! It can accommodate precision equipment, and can be placed inside a box installed outdoors like a mobile phone base station. Cooling and heating can be performed.
  • the heat exchange type cooling device prevents dust and moisture from entering the box, and can heat and cool the box, so that it is vulnerable to dust and moisture and can be operated at an ambient temperature. It is useful for box structures that can be installed outdoors such as mobile phone base stations.

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Abstract

　熱交換型冷却装置は、箱体と、箱体の内部の内気を取込んで流して内部に戻す内気風路と、箱体の外部の外気を取込んで流して外部に戻す外気風路と、内気風路に内気を送る内気送風機と、外気風路に外気を送る外気送風機と、外気風路を流れる外気の顕熱と内気風路を流れる内気の顕熱とを交換する熱交換素子と、内気風路に設けられて内気を加熱する加熱部とを備える。外気風路は内気風路から独立している。加熱部は熱交換素子の上流に設けられている。この熱交換型冷却装置は箱体内に粉塵、水分などの侵入を防いで、箱体内を加熱および冷却することができる。

Description

明 細 書
熱交換型冷却装置
技術分野
[0001] 本発明は、箱体内を冷却する熱交換型冷却装置に関する。
背景技術
[0002] 図 7は、特開 2001— 156478号公報に開示されている従来の熱交換型の冷却装 置 5001の構成図である。冷却装置 5001は箱体構造物 101に設置されている。冷 却装置 5001は、内気風路 105と、外気風路 109と、仕切板 110と、送風機 103A、 1 03Bと、熱交換素子 104とを備える。内気風路 105は、発熱体を収容している箱体 2 01の内部 201Aの内気を取込んで箱体 201の内部 201Aに戻す。外気風路 109は 箱体 201の外部 201Bの外気を取込み、その外気を箱体 201の外部 201Bに排出す る。仕切板 110は内気風路 105と外気風路 109とを互いに独立させる。送風機 103 Bは外気風路 109内の外気を搬送する。送風機 103Aは内気風路 105内の内気を 搬送する。熱交換素子 104は、内気風路 105と外気風路 109の交点に配され、外気 と内気の顕熱を交換する。冷却装置 5001は箱体 201に設置され、箱体 201の内部 201 Aを冷却している。
[0003] 冷却装置 5001は、箱体 201の外部 201Bの外気の温度が低い場合、または箱体 2 01の内部 201Aが冷えている場合には、箱体 201の内部 201Aを暖めることはでき ない。箱体 201の内部 201Aには、所定の周囲温度以上で起動させることが必要な 機器が収容される場合がある。この場合、内部 201Aの温度によってその機器が起 動できない可能性がある。
[0004] この機器が起動させるために、内気や外気の温度が機器の起動する所定の温度よ り低い場合には、起動の際に一時的に箱体 201の内部 201Aを加熱させることが必 要である。
[0005] 図 8は、特開 2001— 156478号公報に開示されている従来の熱交換型の換気装 置 5002の構成図である。箱体 501の内部 501A内の内気は排気 503として箱体 50 1の外部 501Bに排出口 503Aを通して排出される。箱体 501の外部 501Bの外気は 給気 502として箱体 501の内部 501Aに給気口 502Aを通して導入される。熱交換 素子 120は排気 503と給気 502の熱を交換する。給気ファン 122は熱交素子 120に 外気を送る。排気ファン 123は、熱交換素子 120を通して内気を外部 501Bに排出 する。外部 501Bには雨水の排気口 503Aと給気口 502Aへの浸入を防止するフー ド 121が設けられている。吸気ファン 122の風上側にヒータ 129が設置されている。ヒ ータ 129は、給気口 502Aから取り入れた外気を加熱して熱交換素子 120に送り、寒 冷地における熱交換素子 120内の結露発生を防止している。
[0006] 換気装置 5002は、外気を箱体 501の内部 501Aに直接導入させるので、箱体 50 1の内部 501Aに給気 502と共に粉塵や水分が侵入し、箱体 501の内部 501に収容 して 、る機器へ悪影響を与える場合がある。
[0007] また、ヒータ 129で加熱された給気 502が熱交換素子 120に送られる。内気の温度 が外気の温度よりも低い場合は、ヒータ 129により暖められた給気 502 (外気）が熱交 換素子 120を通過する際に排気 503 (内気）に冷却され、効率よく箱体 501の内部 5 01を加熱することができない。
発明の開示
[0008] 熱交換型冷却装置は、箱体と、箱体の内部の内気を取込んで流して内部に戻す内 気風路と、箱体の外部の外気を取込んで流して外部に戻す外気風路と、内気風路に 内気を送る内気送風機と、外気風路に外気を送る外気送風機と、外気風路を流れる 外気の顕熱と内気風路を流れる内気の顕熱とを交換する熱交換素子と、内気風路に 設けられて内気を加熱する加熱部とを備える。外気風路は内気風路から独立してい る。加熱部は熱交換素子の上流に設けられている。
[0009] この熱交換型冷却装置は箱体内に粉塵、水分などの侵入を防いで、箱体内を加熱 および冷却することができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態における熱交換型の冷却装置を備えた箱体の斜 視図である。
[図 2]図 2は実施の形態における熱交換型の冷却装置の構成図である。
[図 3]図 3は実施の形態における冷却装置の要部の斜視図である。 [図 4]図 4は実施の形態における冷却装置の構成図である。
[図 5]図 5は実施の形態における冷却装置の加熱部の斜視図である。
[図 6A]図 6Aは実施の形態における加熱部の発熱体の斜視図である。
[図 6B]図 6Bは図 6Aに示す発熱体の線 6B— 6Bでの断面図である。
[図 7]図 7は従来の熱交換型の冷却装置の構成図である。
[図 8]図 8は従来の熱交換型の換気装置の構成図である。
符号の説明
[0011] 2 内気送風機
3 熱交換素子
5 内気風路
8 外気風路
9 外気送風機
10 加熱部
21 発熱体 (第 1の発熱体）
21A 通風面（第 1の通風面）
22 発熱体 (第 2の発熱体）
22A 通風面（第 2の通風面）
24 送風方向
26 発熱要素
27 保持部材 (第 1の保持部材、第 2の保持部材）
33 温度ヒューズ
36 サーモラべノレ
601 箱体
601 A 内部
601B 外部
1001 冷却装置
発明を実施するための最良の形態
[0012] 図 1は、本発明の実施の形態における熱交換型の冷却装置 1001を備えた箱体 60 1の斜視図である。図 2は冷却装置 1001の構成図である。箱体 601の扉 1601には 2台の冷却装置 1001が設置されている。図 1では、冷却装置 1001は扉 1601に内 蔵されている。冷却装置 1001は、扉 1601の内面や外面、または壁 2601の内部や 外面や内面に設置されてもよい。箱体 601の内部 601Aには機器 701が収容されて いる。
[0013] 箱体 601は内部 601Aと外部 601Bとを区分している。箱体 601の内部 601Aの内 気は内気取込口 1より内気送風機 2に取り込まれた後、熱交換素子 3を通過して流れ 、内気吹出口 4より箱体 601の内部 601Aへ戻り、内気風路 5が形成されている。制 御ボックス 11は、内気取込口 1と熱交換素子 3の間で内気風路 5に接して配置されて いる。制御ボックス 11の側面には内気を加熱する加熱部 10が配置されている。内気 取込口 1より内気送風機 2に取り込まれた内気は加熱部 10を通過して熱交換素子 3 に送られる。すなわち加熱部 10は内気風路 5において熱交換素子 3の上流に設けら れ、かつ内気送風機 2は内気風路 5において加熱部 10の上流に設けられている。内 気送風機 2に取り込まれた内気の一部は加熱部 10を通過した後、制御ボックス 11の 側面に設けられた取込口 12より制御ボックス 11内に導入される。制御ボックス 11内 に導入された内気のその一部は熱交換素子 3には送られずに、制御ボックス 11の前 面に設けられた吹出口 13より箱体 601の内部 601Aへ戻り、制御ボックス風路 14が 形成されている。
[0014] 箱体 601の外部 601Bの外気は、内気取込口 1の反対側にもうけられた外気取込 口 6より外気送風機 9に取り込まれる。外気送風機 9に取り込まれた外気は、熱交換 素子 3を通過して流れ、外気吹出口 7より再び外気へ排出され、外気風路 8が形成さ れている。
[0015] 図 2では外気送風機 9は箱体 601の内部 601Aに接して 、るように示されて 、るが 、図 1に示すように、外気送風機 9は遮断板 1001Aで内部 601Aから遮断されており 、内部 601に連通していない。図 2に示すように、 2台の冷却装置 1001の外気送風 機 9の間には仕切板 17が設けられており、 2つの外気送風機 9を互いに連通させな いように遮断している。
[0016] このように、内気風路 5、制御ボックス風路 14、および外気風路 8は互いに独立して 設けられている。熱交換素子 3は外気風路 8と内気風路 5の交点に配置され、外気と 内気の顕熱を交換する。
[0017] 制御ボックス 11には内気の温度を検出する温度センサ 15が設けられている。仕切 板 17の側面には外気の温度を検出する温度センサ 16が設けられている。
[0018] 内気送風機 2および外気送風機 9は変速機能を有してもよい。温度センサ 15で内 気の温度が所定値を上回ったときに内気送風機 2および外気送風機 9回転数を上げ て、箱体 601の内部 601A温度の変動に対応できる。
[0019] 実施の形態による熱交換型の冷却装置 1001は、温度センサ 16で検出された外気 の温度が内気の温度より低い時に外気送風機 9を動作させて外気を外気取込口 6か ら取り入れる。熱交換素子 3は、箱体 601の内部 601Aの暖かい内気の熱と取り入れ られた外気の熱を交換し、外気を暖めて内気を冷却する。暖められた外気は外気吹 出口 7から箱体 601の外部 601Bに排気される。冷却された内気は内気吹出口 4から 箱体 601の内部 601Aに送られて、箱体 601の内部 601Aに収容された機器 701を 冷却する。
[0020] 温度センサ 15、 16でそれぞれ検出された内気、外気の温度が共に低い時に、冷 却装置 1001では熱交換素子 3を動作させず、内気送風機 2と加熱部 10により内気 を加熱して内部 601Aに戻す。これにより、機器 701を起動させるために内部 601A の温度を所定の温度にすることができる。
[0021] 実施の形態による熱交換型の冷却装置では、外気風路 8と制御ボックス風路 14と が互いに独立し、かつ外気風路 8と内気風路 5が互いに独立し遮断されている。これ により、外気と内気は混合しないので、外気に含まれる水分、粉塵が箱体 601の内部 601 Aに侵入せず、機器 701に影響を与えない。
[0022] 加熱部 10として、ヒータ、正温度係数発熱体、面状発熱体、間接抵抗発熱体を用 いることがでさる。
[0023] 正温度係数発熱体よりなる加熱部 10は自己温度制御機能を有して!/、る。したがつ て、内気送風機 2が故障により停止し、加熱部 10のみ運転している場合でも加熱部 1 0の温度は所定の温度以上にならず安全である。正温度係数発熱体は通電を開始 して力 短時間で所定の温度まで上昇するので、内気を迅速に昇温させることができ る。これにより、機器 701の周囲温度を安全かつ迅速に高くすることができ、機器 701 を起動させることができる。
[0024] 図 3は加熱部 10と制御ボックス 11の斜視図である。図 4は冷却装置 1001の構成図 である。図 4に示すように、内気送風機 2は回転軸 23で回転して、送風方向 24に内 気を送る。加熱部 10は、発熱体 21、 22よりなる。発熱体 21、 22は通風面 21A、 22 Aをそれぞれ有する。通風面 21A、 22Aを通過する空気の速さが大きいほど、発熱 体 21、 22は大きな量の熱を放出して加熱能力が大きくなる。通風面 21A、 22Aは内 気送風機 2の回転軸 23と平行かつ送風方向 24と垂直に配置されている。この配置 により、通風面 21A、 22Aを通過する内気の速さが最も大きくなり、発熱体 21、 22よ りなる発熱部 10は効率よく内気を加熱できる。
[0025] 発熱体 21、 22は互いに異なる加熱能力、加熱速度等の特性を有していてもよい。
例えば突入電流のピーク値に至るまでの時間が互いに異なっている場合には、起動 時に発熱体 21、 22にそれぞれ流入する突入電流のタイミングがずれるので、発熱体 21、 22に流入する突入電流の和を低く抑えることができる。したがって、発熱体 21、 22の高い加熱能力を確保しつつ起動時の加熱部 10としての合計の突入電流を低く 抑えることが可能となる。具体的には、発熱体 21が AC275V印加時で加熱能力 460 W、キュリー温度 220°Cの正温度係数発熱体であり、発熱体 22が AC275V印加時 で加熱能力 515W、キュリー温度 245°Cの正温度係数発熱体である組み合わせの 場合、発熱体 21、 22への合計の起動時の突入電流は周囲温度 10°Cで 12Aとなつ た。発熱体 21、 22が共に加熱能力 500W、キュリー温度 220°Cの正温度係数発熱 体の組み合わせの場合は、発熱体 21、 22の合計の起動時の突入電流が 16Aであ つた。したがって、加熱能力が同等でも、前者の発熱体の組み合わせは後者の組み 合わせより突入電流を 25%低減できた。
[0026] なお、加熱部 10は発熱体 21、 22のうちの一方を備えなくてもよい。
[0027] 図 5は発熱体 21、 22を有する加熱部 10の斜視図であるである。発熱体 21、 22は、 発熱要素 26と、発熱要素 26の両端をそれぞれ保持する 2つの絶縁性を有する保持 部材 27と、保持部材 27が取り付けられた固定金具 28とを有する。 2つの保持部材 2 7は同一構造を有する。保持部材 27には、発熱要素 26の電源を印加する電源端子 26Aを通す穴 27Aが形成されている。保持部材 27はセラミック系焼成品よりなるが、 耐熱榭脂成形品で形成されて 、てもよ 、。
[0028] この構造により、発熱体 21、 22において保持部材 27および固定金具 28を共用化 することができ、製造時の管理や交換用部品の在庫を軽減することができる。
[0029] 加熱部 10は、発熱体 21、 22の電源端子 26Aに接続された配線 30と、配線 30に 電源を供給するコネクタ 32とを有する。配線 30は、コネクタ 32に接続された配線 30 Bと、配線 30Bに配線接続子 31で分岐して発熱体 21、 22の電源端子 26Aにそれぞ れ接続された配線 30Aとを有する。加熱部 10において、発熱体 21、 22は互いに並 列にコネクタ 32に接続されている。
[0030] この構成により、発熱体 21、 22は同一の構造の部品を用いることができるので、交 換用部品を 1種類にすることが可能になり、部品交換時に取付け間違いが発生せず 、製造時の管理や交換用部品の在庫を軽減することができる。
[0031] 図 6Aは発熱体 21、 22の斜視図である。図 6Bは図 6Aに示す発熱体 21、 22の線 6 B— 6Bでの断面図である。配線 30 (30A)には温度ヒューズ 33が挿入されている。 配線 30 (30A)は固定部材 34を用いて温度ヒューズ 33と共に固定金具 28に取付け られている。温度ヒューズ 33は、発熱要素 26の水平方向の中央 26Bかつ発熱要素 2 6の端部 26Cより 7mm程度の距離 D1以上離れて、通風面 21A、 22Aの近傍に位置 している。温度ヒューズ 33は通風面 21A、 22Aに対向せず、かつ通風路 35に入らな V、ように固定金具 28に取付けられて 、る。
[0032] この構成により、温度ヒューズ 33は発熱要素 26の温度が過度に上昇して所定の温 度になった異常時には迅速に配線 30Aを切断できる。
[0033] 発熱要素 26にはサーモラベル 36が貼り付けられている。サーモラベル 36は、所定 の温度を超えたときに変化する色等の外観を有する。冷却装置 1001の加熱部 10は 複数の発熱体 21、 22、すなわち複数の発熱要素 26を有する。サーモラベル 36の外 観例えば色が変化することにより、使用者は発熱要素 26の温度を測定することなぐ 機能して!/、な 、発熱要素 26を特定できる。
[0034] また、冷却装置 1001を停止して力も発熱要素 26の表面が安全な温度になるまで 数時間カゝかる場合がある。その場合、使用者はサーモラベル 36の外観を視認するこ とにより、発熱要素 26に手で触れても安全かどうかを判断することができる。
[0035] 実施の形態による熱交換型の冷却装置 1001では、箱体 601の内部 601Aの内気 を外部 601Bの外気カゝら遮断することができ、内部 601Aに外気の粉塵や水分を入 れさせない。したがって、箱体 601内に機器 701として、粉塵や水分に弱くかつ動作 可能雰囲気温度の範囲の狭!、精密機器を収容でき、携帯電話基地局のように屋外 に設置される箱体の内部の冷却および加熱を行うことができる。
産業上の利用可能性
[0036] 本発明による熱交換型の冷却装置は、箱体内に粉塵、水分などの侵入を防いで、 箱体内を加熱および冷却することができるので、粉塵や水分に弱くかつ動作可能雰 囲気温度の範囲の狭!、精密機器を収容でき、携帯電話基地局のように屋外に設置 される箱体構造物に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 内部と外部とを区分する箱体と、
前記箱体の前記内部の内気を取込んで流して前記内部に戻す内気風路と、 前記箱体の前記外部の外気を取込んで流して前記外部に戻し、かつ前記内気風路 から独立した外気風路と、
前記内気風路に前記内気を送る内気送風機と、
前記外気風路に前記外気を送る外気送風機と、
前記外気風路を流れる前記外気の熱と前記内気風路を流れる前記内気の熱とを交 換する熱交換素子と、
前記内気風路で前記熱交換素子の上流に設けられて前記内気を加熱する加熱部と を備えた熱交換型冷却装置。
[2] 前記内気送風機は送風方向に前記内気を送風し、
前記加熱部は前記送風方向と垂直に配置された通風面を有する、請求項 1に記載 の熱交換型冷却装置。
[3] 前記加熱部は、互いに異なる特性を有する第 1発熱体と第 2の発熱体とを含む、請 求項 1に記載の熱交換型冷却装置。
[4] 前記内気送風機は送風方向に前記内気を送風し、
前記第 1の発熱体と前記第 2の発熱体は前記送風方向と垂直に配置された通風面 をそれぞれ有する、請求項 3に記載の熱交換型冷却装置。
[5] 前記第 1の発熱体は、
第 1の発熱要素と、
前記第 1の発熱要素を保持する第 1の保持部材と、
を含み、
前記第 2の発熱体は、
第 2の発熱要素と、
前記第 2の発熱要素を保持する第 2の保持部材と、
を含む、請求項 3に記載の熱交換型冷却装置。
[6] 前記第 2の保持部材は前記第 1の保持部材と同一構造を有する、請求項 5に記載の 熱交換型冷却装置。
[7] 前記第 2の発熱体は、前記第 1の発熱体と同一構造を有する、請求項 5に記載の熱 交換型冷却装置。
[8] 前記加熱部は、
発熱体と、
前記発熱体の温度により動作する温度ヒューズと、
を含む、請求項 1に記載の熱交換型冷却装置。
[9] 前記発熱体は通風面を有し、
前記温度ヒューズは前記通風面の近傍に位置する、請求項 8に記載の熱交換型冷 却装置。
[10] 前記加熱部の温度により変化する外観を有するサーモラベルをさらに備えた、請求 項 1に記載の熱交換型冷却装置。
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