WO2009101773A1

WO2009101773A1 - 熱交換装置およびこの熱交換装置を用いた発熱体収納装置

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Publication number: WO2009101773A1
Application number: PCT/JP2009/000437
Authority: WO
Inventors: Keisuke Tsuji; Mutsuhiko Matsumoto; Naoyuki Funada; Yuuji Nakano; Hiroshi Shibata
Original assignee: Panasonic Corporation
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-08-20
Also published as: US20100326635A1; CN101940079A; EP2242347A1; CN101940079B

Abstract

設置面積が小さい発熱体収納装置に用いる熱交換装置は、第１のケース内に、熱交換器と、第１の送風機と、第２の送風機とを有する。第１のケースは、第１の吸込口と第１の吹出口および、第２の吸込口と第２の吹出口とを有する。第１の吹出口は、第１の吸込口が向い合う方向とは異なる方向へ設けられる。第２の吹出口は、第２の吸込口が向い合う方向とは異なる方向へ設けられる。第１の流体が流される第１通風路と第２の流体が流される第２通風路とは、熱交換器内で交差させる。第１の流体と第２の流体との間で、熱交換が行われる。第１の送風機によって、第１の流体が第１の吸込口から第１通風路を介して第１の吹出口へと流される、第１風路が形成される。第２の送風機によって、第２の流体が第２の吸込口から第２通風路を介して第２の吹出口へと流される、第２風路が形成される。

Description

熱交換装置およびこの熱交換装置を用いた発熱体収納装置

　本発明は、熱交換装置と、この熱交換装置を用いた発熱体収納装置に関する。

　例えば、携帯電話の基地局に使用される受信機や送信機などの電気機器へ数十アンペア以上の電流が流されると、電気機器は通電により発熱する。このことから電気機器は、発熱体と呼ばれることもある。このような電気機器（以下、「発熱体」という。）を安定して使用するためには、発熱体を冷却することが極めて重要となる。従来より、このような発熱体が収納される携帯電話の基地局等（以下、「発熱体収納装置」）は、次の構成を用いている。

　以下、従来の熱交換装置について図面を参照しながら説明する。

　図２２に示すように、発熱体収納装置の内部には、熱交換装置が収納される。すなわち、発熱体収納装置１００は、ハウジング１０１内に熱交換装置１０２と発熱体１０３とを有している。熱交換装置１０２には、ケース１０４内に内気用ファン１０５と外気用ファン１０６が設けられる。

　発熱体１０３で発生した熱は、内気用ファン１０５が形成するハウジング内の内気の流れ１０７を介して熱交換装置１０２へと移動される。つまり、内気用ファン１０５が動作すれば、発熱体１０３近傍の内気は内気用吸込口１０８へ吸い込まれる。吸い込まれた内気が有する熱は、熱交換器１０９を通過する際、後述する外気へ放熱される。放熱した内気は、内気用吹出口１１０から発熱体１０３へ吹き出される。

　外気用ファン１０６が動作すれば、ハウジング外から吸い込まれる外気の流れ１１２が形成される。つまり、外気用吸込口１１１を通った外気は、熱交換器１０９を通過する際、前述した内気から吸熱する。吸熱した外気は、外気用吹出口１１３からハウジング外へと吹き出される。

　図に示すように、内気用ファン１０５と外気用１０６とは、ハウジング１０１の壁面に設置された熱交換器１０９に対して互いに向い合う位置に設置される。この構成により、発熱体収納装置１００の薄型化を図り、発熱体収納装置１００の設置に必要な面積の省スペース化を行っている。

　しかしながら、発熱体収納装置１００は、さらに設置面積を小さくすることが求められている。
特開２０００－１６１８７５号公報特開２００１－９９５３１号公報

　本発明の熱交換装置は第１のケース内に、第１の送風機と、第２の送風機と、熱交換器とを備える。

　第１のケースは、第１の吸込口と第１の吹出口および、第２の吸込口と第２の吹出口とを有する。第１の吸込口は、第１の流体が吸い込まれる。第１の吹出口は、第１の吸込口が向い合う方向とは異なる方向へ設けられる。第１の吹出口から第１の流体が吹き出される。第２の吸込口は、第２の流体が吸い込まれる。第２の吹出口は、第２の吸込口が向い合う方向とは異なる方向へ設けられる。第２の吹出口から第２の流体が吹き出される。第１の送風機によって、第１の流体が第１の吸込口から第１通風路を介して第１の吹出口へと流される、第１風路が形成される。第２の送風機によって、第２の流体が第２の吸込口から第２通風路を介して第２の吹出口へと流される、第２風路が形成される。第１の流体が流される第１通風路と第２の流体が流される第２通風路は、熱交換器内で第１の流体と第２の流体との熱交換を行う。

　以上のような熱交換装置を発熱体収納装置へ用いれば、発熱体収納装置の内外を流れる第１の流体と、発熱体収納装置内を循環する第２の流体という２つの流れが形成される。

図１は本発明の実施の形態１における熱交換装置の斜視図である。図２は本発明の実施の形態１における熱交換器の分解図である。図３は本発明の実施の形態１における熱交換装置の斜視図である。図４は本発明の実施の形態１における熱交換装置の斜視図である。図５は本発明の実施の形態１における熱交換装置の斜視図である。図６は本発明の実施の形態２における発熱体収納装置の斜視図である。図７は本発明の実施の形態２における発熱体収納装置の内部配置図である。図８は本発明の実施の形態２における発熱体収納装置の内部配置図である。図９は本発明の実施の形態３における発熱体収納装置の斜視図である。図１０は本発明の実施の形態３における発熱体収納装置の内部配置図である。図１１は本発明の実施の形態３における発熱体収納装置の内部配置図である。図１２は本発明の実施の形態３における他の発熱体収納装置の内部配置図である。図１３は本発明の実施の形態３における発熱体収納装置の斜視図である。図１４は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部縦断面図である。図１５は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部縦断面図である。図１６は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部拡大図である。図１７は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部拡大図である。図１８Ａは本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部拡大図である。図１８Ｂは本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の部分拡大図である。図１９は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部縦断面図である。図２０は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部縦断面図である。図２１は本発明の実施の形態４における発熱体収納装置の要部縦断面図である。図２２は従来の発熱体収納装置の概念図である。

符号の説明

１，１ａ　　熱交換装置
２，２ａ　　ケース（第１のケース）
２ｂ　　ケース（第３のケース）
３，４２　　熱交換器
４，３８ａ　　ファン（第１の送風機）
５，４４ａ　　ファン（第２の送風機）
６，３９ａ　　吸込口（第１の吸込口）
７，４０ａ　　吹出口（第１の吹出口）
８，４８，４８ａ　　吸込口（第２の吸込口）
９，４６，４６ａ　　吹出口（第２の吹出口）
１２，１２ａ　　通風路（第１通風路）
１２ｂ　　通風路（第２通風路）
１５，４１ａ，５８ａ　　風路（第１風路）
１６，４５ａ，５９ａ　　風路（第２風路）
１８　　吸込口（第３の吸込口）
１９　　吹出口（第３の吹出口）
２０　　カバー（第１のカバー）
２１　　カバー（第２のカバー）
３０，５０　　発熱体収納装置
３１，５１　　ハウジング
３２　　ケース（第２のケース）
３３　　熱交換装置
３３ａ　　熱交換装置（第１の熱交換装置）
３３ｂ　　熱交換装置（第２の熱交換装置）
３４，３４ａ　　側面（第１側面）
３４ｂ　　側面（第３壁面）
３５　　背面（第２壁面）
３６，３６ａ　　開口（第１開口）
３６ｂ　　開口（第３壁面）
３７　　開口（第２開口）
３８ｂ　　ファン（第３の送風機）
３９ｂ　　吸込口（第３の吸込口）
４０ｂ　　吹出口（第３の吹出口）
４１ｂ，５８ｂ　　風路（第３風路）
４２ａ　　熱交換器（第１の熱交換器）
４２ｂ　　熱交換器（第２の熱交換器）
４４　　ファン
４４ｂ　　ファン（第４の送風機）
４５，４５ｄ，４５ｅ，５９　　風路
４５ｂ，５９ｂ　　風路（第４風路）
４６ｂ　　吹出口（第４の吹出口）
４７，６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ　　ダクト
４８ｂ　　吸込口（第４の吸込口）
５２，５２ａ　　内側面（第４壁面）
５２ｂ　　内側面（第６壁面）
５３　　内背面（第５壁面）
５４，５４ａ　　開口（第４開口）
５４ｂ　　開口（第６開口）
５５　　開口（第５開口）
６１　　吸込口（ダクト吸込口）
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ　　吹出口（ダクト吹出口）
６４　　扉
７０　　吹出口（第７の吹出口）
７１　　ガイド（第１ガイド）
７２　　ガイド（第２ガイド）
７３　　ケース底面（第１のケースの底面）
７４　　ケース天面（第２のケースの天面）
７５　　突出部（第２の取付部）
７６　　ガイド嵌め合わせ部（第１ガイド嵌め合わせ部）
７７　　嵌め合わせ部
７８　　パッキン
７９　　補助部
８０，８１　　傾斜部
９０　　取付部（第１の取付部）
９１　　取付部（第３の取付部）
９２　　取付部（第２の取付部）
１０３　　発熱体

　本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の具体的な一例を示すものである。本発明の内容を限定するものではない。

　（実施の形態１）
　図１から図５を用いて、本発明の実施の形態１における熱交換装置について説明する。熱交換装置１は、第１のケースであるケース２の内部に、熱交換器３と第１の送風機であるファン４と第２の送風機であるファン５とを有している。

　ケース２は、第１の流体である外気を吸い込む第１の吸込口である吸込口６と、熱交換器３を通った外気を吹き出す第１の吹出口である吹出口７とを有している。また、ケース２は、第２の流体である内気を吸い込む第２の吸込口である吸込口８と、熱交換器３を通った内気が吹き出される第２の吹出口である吹出口９とを有している。この実施の形態１において、外気用の吸込口６と吹出口７は、水平方向に隣り合うケース２の側面に設けられる。内気用の吸込口８と吹出口９は、ケース２の底面に設けられる。

　熱交換器３について、図２を用いて説明する。伝熱板１０の表面には複数のリブ１１が設けられる。このリブ１１とリブ１１との間が通風路１２となる。伝熱板１０の表面端部には、リブ１１と同じ向きに遮蔽板１３が設けられる。このような伝熱板１０が、交互に９０度ずつずらされて複数枚積み上げられる。この結果、伝熱板１０ａ上に形成された第１通風路となる通風路１２ａには外気が流される。伝熱板１０ｂ上に形成された第２通風路となる通風路１２ｂには内気が流される。伝熱板１０ａ端部に設けられた遮蔽板１３ａによって、伝熱板１０ａ上の通風路１２ａ内へ内気が吹き込むことが防止される。同様に、伝熱板１０ｂ端部に設けられた遮蔽板１３ｂによって、伝熱板１０ｂ上の通風路１２ｂ内へ外気が吹き込むことが防止される。本構成により、通風路１２ａと通風路１２ｂとは、互いに交差する方向となるように構成される。これらの通風路１２ａ、１２ｂに対して、各々外気と内気とが流される。その結果、外気と内気とは、伝熱板１０ａを介して熱が交換される。

　なお、伝熱板１０の材料としては、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂フィルムが用いられる。その他、アルミニウム等の金属板や、伝熱性と透湿性とを備えた紙材、微多孔性樹脂フィルム、または樹脂が混入された紙材等でもよい。

　伝熱板１０の成形方法は、真空成形、圧空成形、超高圧成形またはプレス成形等の工法が用いられる。

　ファン４とファン５には、遠心送風機が用いられている。本実施の形態１において、ファン４は、熱交換器３と吹出口７との間に設けられている。ファン５は、熱交換器３と吹出口９との間に設けられている。本構成とすることで、熱交換器３内の通風路１２ａを通過した外気は、ファン４によって通風路１２ａと直交する方向へ流される。このように、外気用の吸込口６から吸い込まれた外気は、通風路１２ａを通って、吹出口７へと流される。この外気の流れが、第１風路である風路１５となる。

　同様に、熱交換器３内の通風路１２ｂを通過した内気は、ファン５によって通風路１２ｂと直交する方向へ流される。このように、内気用の吸込口８から吸い込まれた内気は、通風路１２ｂを通って、吹出口９へと流される。この内気の流れが、第２風路である風路１６となる。

　すなわち、本実施の形態１に示す熱交換装置１は、熱交換器３と吹出口７との間にファン４、熱交換器３と吹出口９との間にファン５が設けられる。本構成とすれば、熱交換器３内の通風路１２ａ、１２ｂの方向と、ファン４、５の回転軸との方向とが同じ方向となる。このように、熱交換装置１内の曲がり数を減らすことで、風路１５、１６の曲がりによる圧力損失の発生は抑制される。その結果、熱交換装置１の設置面積が少なくできる。しかも、ファン４、５が、通風路１２ａ、１２ｂ内を流れる外気または内気を引き出すように作用するため、風路１５、１６を流れる外気または内気の流速の低下が抑制される。さらに、吸込口６、８と吹出口７、９が所定位置に設けられ、風路１５が水平方向、風路１６が鉛直方向となるように形成される。この結果、熱交換装置１によって、水平方向および鉛直方向という３次元的な風路が構築できる。

　つぎに、図３から図５に示すように、熱交換装置１ａに対して、第３の吸込口となる内気用の吸込口１８と、第３の吹出口となる吹出口１９とが設けられる。吸込口１８は、吸込口８と向い合う位置に設けられる。吹出口１９は、吹出口９と向い合う位置に設けられる。さらに、吸込口８、１８と吹出口９、１９には、第１のカバー及び第２のカバーであるカバー２０、２１が設けられる。図４に示すように、所定の風路１６を形成するために、使用されない吸込口１８および、使用されない吹出口１９へカバー２０、２１が設けられる。あるいは、図５に示すように、所定の風路１６を形成するために、使用されない吸込口８および、使用されない吹出口９へカバー２０、２１が設けられる。この構成により、熱交換装置１ａに対して上方向または、下方向の流れとなる風路１６が形成される。すなわち、ひとつの形状の熱交換装置１ａを作成すれば、風路１５、１６の方向が変更可能となる。

　なお、カバー２０、２１は、独立した気泡によって形成された気密性を有する弾性体、たとえばエチレン－プロピレン－ジエンゴム発泡体（以下、「ＥＰＤＭゴム発泡体」）や、ケース２を構成する鋼板と同じ材料で構成される。ＥＰＤＭゴム発泡体などの弾性体を用いて吸込口８、１８や吹出口９、１９が塞がれると密閉性は向上する。

　以上の構成とすれば、熱交換装置１ａは、ひとつの形状でふたつの方向への設置ができる。発熱体収納装置内で、対称となる位置に熱交換装置１ａが配置される。つまり、熱交換装置１ａは、ハウジング内の上部に、左右対称となる熱交換装置の設置ができる。ハウジング内の第２の流体は第２風路へ流され、第１風路を流れる第１の流体と熱交換される。こうして、ハウジング内の冷却が行われる。この結果、発熱体収納装置の設置面積が小さくなる。

　（実施の形態２）
　図６から図８を用いて、実施の形態１で説明した熱交換装置１を用いた発熱体収納装置について説明する。

　図６は、発熱体収納装置を背面斜め方向から見た斜視図である。図７は、発熱体収納装置を天面方向から見た内部配置図である。図８は、発熱体収納装置を側面方向から見た内部配置図である。

　発熱体収納装置３０は、ハウジング３１の内部に、第２のケースであるケース３２を有している。ケース３２の上には、第１の熱交換装置である熱交換装置３３ａと、第２の熱交換装置である熱交換装置３３ｂが設置される。熱交換装置３３ａは、第１のケース２ａを用いている。熱交換装置３３ｂは、第３のケース２ｂを用いている。

　ハウジング３１は、第１壁面である側面３４ａと第３壁面である側面３４ｂ、および第２壁面である背面３５とを有している。側面３４ａ、３４ｂには、外気を吸い込む第１開口である開口３６ａと、第３開口である開口３６ｂが設けられる。背面３５には、後述するように熱交換装置３３ａ、３３ｂを経由した外気を吹き出す第２開口である開口３７が設けられる。

　ケース３２の内部には、携帯電話の受信機や送信機などの発熱体１０３が収納される。

　図６、７に示すように、ケース３２上の熱交換装置３３ａ、３３ｂは、外気を吹き出すための第１の送風機であるファン３８ａと、第３の送風機であるファン３８ｂが互いに向い合うように設けられる。熱交換装置３３ａの第１の吸込口である吸込口３９ａと、熱交換装置３３ｂの第３の吸込口である吸込口３９ｂは、各々開口３６ａ、３６ｂと向き合う方向に設けられる。熱交換装置３３ａの第１の吹出口である吹出口４０ａと、熱交換装置３３ｂの第３の吹出口である吹出口４０ｂは、開口３７と向き合う方向に設けられる。熱交換装置３３ａ、３３ｂがこのように配置されると、第１風路として、図中、矢印で示される風路４１ａが形成される。第３風路として、図中、矢印で示される風路４１ｂが形成される。言い換えれば、ハウジング３１の両側面３４ａ、３４ｂに設けられた開口３６ａ、３６ｂから吸い込まれた外気は、吸込口３９ａ、３９ｂを介して第１の熱交換器である熱交換器４２ａと、第２の熱交換器である熱交換器４２ｂ内へと吸い込まれる。この外気は、熱交換器４２ａ、４２ｂ内に設けられた通風路内をファン３８ａ、３８ｂの回転軸方向へと流される。このとき、外気は、後述する内気と熱交換を行う。ファン３８ａ、３８ｂにたどり着いた外気は、ファン３８ａ、３８ｂによって風向がほぼ９０度向きを変更され、吹出口４０ａ、４０ｂを介して開口３７からハウジング３１外へ吹き出される。このように、水平方向の風路として、風路４１ａ、４１ｂが形成される。

　一方、図８示すように、熱交換装置３３（熱交換装置３３ａ、３３ｂに相当。以下同じ。）には、内気を循環させるためのファン４４（第２の送風機であるファン４４ａ、第４の送風機であるファン４４ｂに相当。以下同じ。）が、ハウジング３１内の正面４３側へ配置される。このファン４４によって、ハウジング３１内を鉛直方向に循環する第２、第４風路である風路４５（第２風路である風路４５ａ、第４風路である風路４５ｂに相当。以下同じ。）または、第４風路である風路４５ｂが形成される。

　内気は、熱交換器４２（熱交換器４２ａ、４２ｂに相当。以下同じ。）内に設けられた通風路を流されるときに、外気と熱交換を行う。熱交換器４２を通過した内気は、ファン４４によって、鉛直下方へと風向が変更される。第２の吹出口である吹出口４６（第２の吹出口４６ａ、第４の吹出口４６ｂに相当。以下同じ。）からダクト４７を経由してハウジング３１下方へと吹き出された内気は、発熱体１０３が収納された第２のケースであるケース３２内へ導かれる。内気がケース３２内を通過すると、発熱体１０３で生じた熱は内気に奪われる。吸熱した内気は、ケース３２から第２の吸込口である吸込口４８（第２の吸込口４８ａ、第４の吸込口４８ｂに相当。以下同じ。）を介して熱交換装置３３へと吸い込まれる。

　以上の説明から明らかなように、本実施の形態２に記載の発熱体収納装置３０は、以下の構成を有する。熱交換装置３３ａ、３３ｂによって、水平方向と鉛直方向の２方向に風路４１ａ、４１ｂ、４５ａ、４５ｂが形成される。この熱交換装置３３ａ、３３ｂは、発熱体が収納されたケース３２上へ配置される。

　このような構成の発熱体収納装置３０において、送信機や受信機等の発熱体１０３で発生した熱は、ケース３２内の空気の温度を上昇させる。この暖められた空気は、ファン４４によって吸込口４８から熱交換装置３３内へ吸い込まれる。一方、ファン３８ａ、３８ｂによって、ハウジング３１外の冷たい空気である外気が開口３６ａ、３６ｂと、吸込口３９ａ、３９ｂを経て、熱交換装置３３ａ、３３ｂ内へ吸い込まれる。熱交換装置３３ａ、３３ｂ内に設置された熱交換器４２ａ、４２ｂは、空気が通る通風路を設けた伝熱板を積み上げて構成される。この熱交換器４２ａ、４２ｂでは、温度差がある空気を２方向から導き入れて、これらの空気の間で熱交換が行われる。この熱交換器４２ａ、４２ｂへ内気、外気が吸い込まれて熱交換が行われた後、冷やされた内気は吹出口４６からダクト４７を経てケース３２へと吹き出される。一方、熱交換により温められた外気は、吹出口４０ａ、４０ｂから開口３７を経て発熱体収納装置３０外へと吹き出される。

　上述したように、本実施の形態１の熱交換装置３３は、設置面積を少なくできる。設置面積が少ないため、この熱交換装置３３は、ケース３２の上部にファン３８ａ、３８ｂを向い合わせて２台設置される。ファン３８ａ、３８ｂに遠心送風機を用いれば、風路４１ａ、４１ｂを構成する熱交換器４２ａ、４２ｂの通風路全体からファン３８ａ、３８ｂへと速い流速で外気が吸い込まれる。ファン３８ａ、３８ｂによって、速い流速で外気が吸い込まれると、熱交換装置３３ａ、３３ｂの熱交換効率は向上される。同様に、２つのファン４４ａ、４４ｂを用いれば、ハウジング３１内を鉛直方向に循環する内気の流れが速くなる。内気が速く流されると、発熱体の熱をより奪うことが可能となり、発熱体の冷却能力が向上される。

　この結果、本実施の形態２の発熱体収納装置３０は、設置面積を少なくできる。

　なお、図８は、第１壁面である側面３４ａから見た内部配置図である。図に示された第１の熱交換装置３３ａにかかる要素は、第３壁面である側面３４ｂから見た場合、第２の熱交換装置３３ｂの各要素と対応することになる。

　（実施の形態３）
　図９から図１３を用いて、本発明の実施の形態３における発熱体収納装置について説明する。なお、上述した説明と同様の機能を有するものは、同じ符号が付与されている。同じ符号が付与された要素は、上述した説明を援用する。

　図９は、発熱体収納装置を背面斜め方向から見た斜視図である。図１０は、発熱体収納装置を天面方向から見た内部配置図である。図１１、図１２は、発熱体収納装置を側面方向から見た内部配置図である。図１３は、発熱体収納装置を正面斜め方向から見た斜視図である。

　発熱体収納装置５０は、ハウジング５１を構成する第１壁面である側面３４ａ、第３壁面である側面３４ｂと第２壁面である背面３５の内側に、第４壁面である内側面５２ａと第６壁面である内側面５２ｂ、および第５壁面である内背面５３が設けられる。図に示すように、側面３４ａ、３４ｂの中央付近には、外気を吸い込む第１開口である開口３６ａと第３開口である開口３６ｂが設けられる。内側面５２ａには、熱交換装置３３ａの第１の吸込口である吸込口３９ａと向い合う位置に第４開口である開口５４ａが設けられる。内側面５２ｂには、熱交換装置３３ｂの第３の吸込口である吸込口３９ｂと向い合う位置に第６開口である開口５４ｂが設けられる。開口３６ａと開口５４ａ及び、開口３６ｂと開口５４ｂは、開口部分が重ならないように設けられる。

　同様に、背面３５の中央付近には、外気を吹き出す第２開口である開口３７が設けられる。内背面５３には、熱交換装置３３ａの第１の吹出口である吹出口４０ａおよび、熱交換装置３３ｂの第３の吹出口である吹出口４０ｂと向き合う位置に第５開口である開口５５が設けられる。開口３７と開口５５は、開口部分が重ならないように設けられる。

　図９、図１０に示すように、側面３４ａと内側面５２ａから通風路５６ａ、側面３４ｂと内側面５２ｂから通風路５６ｂが構成される。背面３５と内背面５３から通風路５７が構成される。

　以上の構成により、ファン３８ａ、３８ｂが駆動すれば、以下の経路によって第１風路である風路５８ａと、第３風路である風路５８ｂが形成される。開口３６ａ、３６ｂから吸い込まれた外気は、通風路５６ａ、５６ｂを通って開口５４ａ、５４ｂへ導かれる。さらに、外気は、開口５４ａ、５４ｂから吸込口３９ａ、３９ｂを通って熱交換装置３３ａ、３３ｂへ吸い込まれる。熱交換装置３３ａ、３３ｂ内の熱交換器４２ａ、４２ｂで、内気と熱交換された外気は、ファン３８ａ、３８ｂによって、流れる方向を変更され、吹出口４０ａ、４０ｂへと導かれる。さらに、外気は、開口５５から通風路５７を通り、開口３７からハウジング５１外へ吹き出される。

　この発熱体収納装置５０によれば、以下の効果が得られる。本実施の形態３の熱交換装置３３ａ、３３ｂ内は、風路５８ａ、５８ｂの曲がり数が一つとなる。熱交換装置３３ａ、３３ｂ内の曲がり数を減らすことで、風路５８ａ、５８ｂの曲がりによる圧力損失の発生は抑制される。熱交換装置３３ａ、３３ｂの圧力損失が抑制されるため、開口３６ａと開口５４ａ及び、開口３６ｂと開口５４ｂとが異なる高さに設けられることで、圧力損失が生じても、発熱体収納装置５０として所定の冷却能力は確保される。

　従って、ハウジング５１の外部へ直接開かれた開口３６ａ、３６ｂ、３７よりも、熱交換装置３３ａ、３３ｂと向い合う開口５４ａ、５４ｂ、５５を高い位置へ設けることができる。この結果、発熱体収納装置５０が屋外に設置されても、開口３６ａ、３６ｂ、３７より吹き込んだ雨水が、熱交換装置３３ａ、３３ｂ中へ吸い込まれることがなくなる。発熱体収納装置５０の冷却能力は、長く保たれる。

　つぎに、発熱体収納装置５０において、ハウジング５１内の鉛直方向に形成される第２、第４風路である風路５９（第２風路である風路５９ａ、第４風路である風路５９ｂに相当。以下同じ。）について説明する。

　図１１に示すように、ハウジング５１の正面４３とケース３２との間には、ダクト６０が設置される。ダクト吸込口である吸込口６１は、熱交換装置３３の第２の吹出口である吹出口４６と向い合う位置に設けられる。ダクト吹出口である吹出口６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、ハウジング５１内の下方に設けられる。ダクト６０の吹出口６２ｃがハウジング５１の底面６３近傍に設けられると、風路５９はハウジングの底面６３近傍を流れる内気の流れを形成できる。この結果、ハウジング５１内の熱は、効率よく排出される。

　また、図１２に示すように、複数本で構成されたダクト６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、複数の吹出口６２ａ、６２ｂ、６２ｃが鉛直方向の高さの異なる位置に設けられる。本構成により、ケース３２内の異なる高さから内気が吹き出される。この結果、ハウジング５１内に内気が行き渡り、ケース３２内に発生した熱が滞留することなく、風路５９によって、吸込口４８へと導かれる。吹出口４８に導かれた内気は、ファン４４によって、熱交換器４２へ吸い込まれる。風路５９を介して熱交換器４２へと運ばれるケース３２で生じた熱は、熱交換器４２を通過することで、外気の風路５８ａ、５８ｂへ熱交換される。風路５８ａ、５８ｂへ移動された熱は、上述したようにハウジング５１外へと放出される。

　なお、図１１、図１２に示すように、ダクト６０の構成は、その目的に応じて形成される。

　図１３に示すように、ダクト６０は、ハウジング５１の扉６４に設置される。本構成とすれば、発熱体収納装置５０の内部を点検するときに、扉６４とともにダクト６０が移動されるため、点検作業を速やかに行うことができる。

　この結果、従来、扉などの側壁に熱交換装置が設置されていた発熱体収納装置に比べて、側壁を薄くできる。また、所定の冷却能力を有した設置面積の小さな発熱体収納装置ができる。

　ハウジング５１内の上方に設置された熱交換装置３３ａ、３３ｂにより、ハウジング５１内の第２の流体が、吸込口４８と吹出口４６との間で、ショートサーキットを起こすことなく循環する。その結果、発熱体収納装置５０の設置面積が小さくなる。しかも、発熱体収納装置５０は、所定の冷凍能力が得られる。

　さらにハウジング５１は、ダクト６０を設けた扉６４を有している。その結果、発熱体収納装置５０の内部を点検する場合、扉６４を開ければ、ダクト６０は取り除かれる。よって、効率よく内部の点検ができる。

　（実施の形態４）
　図１４から図２１を用いて、本発明の実施の形態４における発熱体収納装置について説明する。なお、上述した説明と同様の機能を有するものは、同じ符号が付与されている。同じ符号が付与された要素は、上述した説明を援用する。

　図１４、図１５と図１９から図２１は、発熱体収納装置の要部縦断面図である。図１６から図１８Ａ、図１８Ｂは、発熱体収納装置の要部拡大図である。

　図１４、図１５に示すように、発熱体収納装置５０の内部には、発熱体が収納される第２のケースであるケース３２が設けられる。このケース３２の上部に、第１のケースであるケース２を有する熱交換装置３３が設置される。

　実施の形態１から３で説明したように、熱交換装置３３は、第２の吹出口である吹出口４６がハウジング５１の正面４３側、第２の吸込口である吸込口４８がハウジング５１の背面３５側に設けられる。吹出口４６から吹き出された内気は、ケース２の吹出口４６側の壁面からダクト６０を介してケース３２内へと吸い込まれる。ケース３２内へ吸い込まれた内気は、ケース２の吸込口４８側の壁面に沿って上昇し、第２のケースの天面であるケース天面７４に設けられた第７の吹出口である吹出口７０から熱交換装置３３の吸込口４８へと吸い込まれる。こうして、ファン４４が駆動することにより、ハウジング５１内を鉛直方向に循環する風路４５ｄ、４５ｅが形成される。

　第１のケースの底面であるケース底面７３には、第１ガイドであるガイド７１が設けられる。ガイド７１は、ケース２がケース３２上へ設置される際に、後述するガイド７２上を接触しながら移動される。

　ケース天面７４には、ケース３２内から熱交換装置３３の吸込口４８へと内気を循環させる吹出口７０が設けられる。実施の形態１から３で説明したように、内気の循環である風路４５ｄ、４５ｅは、ハウジング５１の正面４３側では下方へ流れ、ハウジング５１の背面３５側では上方へ流れる。従って、ケース３２の吹出口７０は、ケース天面７４のハウジング５１の背面３５側へ設けられる。ケース天面７４には、上述したガイド７１が移動する第２ガイドであるガイド７２が設けられる。ガイド７１とガイド７２は、ケース２の移動を促す方向へ向けて設置される。本実施の形態４において、ハウジング５１の正面４３から背面３５に向けた方向がこの方向となる。

　なお、図１５に示すように、ガイド７２の先端には、ケース３２からケース２が載置される方向へ向かって突き出される第２の取付部である突出部７５が設けられる。本構成とすれば、ケース２をケース３２上へ設置するときに、ガイド７１をガイド７２へ載せる位置決めが容易に行われる。

　ケース天面７４には、ガイド７２と吹出口７０との間に、第１ガイド嵌め合わせ部であるガイド嵌め合わせ部７６が設けられる。図に示すように、このガイド嵌め合わせ部７６の長さＬ１は、ガイド７１の長さＬ２よりも長く設けられている。この構成により、ガイド７１とガイド嵌め合わせ部７６が、ケース２をケース３２上の所定位置へ取付ける際の位置決め部としての役割を果たす。

　ケース２がケース天面７４へ取付けられる手順について、さらに説明する。図１５に示すように、ケース２は、ケース天面７４上をハウジング５１の正面４３側から背面３５側へ向けて移動される。図１６から図１８Ａ、図１８Ｂに示すように、ケース底面７３に設けられた吸込口４８が、ガイド３２上に設けられた吹出口７０と向い合う位置へ来ると、ガイド７１はガイド嵌め合わせ部７６へ嵌め合わされる。吹出口７０の周囲には、熱交換装置側へ突出する嵌め合わせ部７７が設けられる。この嵌め合わせ部７７の周囲には、パッキン７８が設けられる。ケース２の吸込口４８には、ケース２の内側へ凸状となる補助部７９が設けられる。ケース２の吸込口４８の口径Φ２は、ケース３２の吹出口７０に設けた嵌め合わせ部７７よりもその口径Φ１が大きく構成されているため、この嵌め合わせ部７７が補助部７９へ挿入される。また、嵌め合わせ部７７が補助部７９へ挿入されたとき、その挿入部分をパッキン７８が埋め合わせるため、挿入部分の密閉性は向上する。この嵌め合わせ部７７と補助部７９とが設けられると、発熱体収納装置５０が屋外へ設置された場合、つぎの効果がある。風雨などにより、ハウジング５１内へ雨水が吹き込んでも、ケース２及びケース３２内へ雨水が浸入することを抑制できる。

　このように、熱交換装置５０は、ケース底面７３に設けられたガイド７１をケース天面７４に設けられたガイド７２に載せ、ガイド７２上を移動させて取付けられる。本構成によれば、重い熱交換装置５０であっても、ケース３２への取付作業が容易に行われる。ガイド７１が、ガイド嵌め合わせ部７６へ嵌め合わされることにより、ケース２の取付位置が決まるため、ケース２の固定位置を微調整することが不要となる。しかも、ケース２に設けられた吸込口４８とケース３２に設けられた吹出口７０との嵌め合わせが同時に行われるため、取付作業の工数が低減される。

　図１６から図１８Ａ、図１８Ｂに示すように、ガイド７１及び、ガイド７２の少なくとも一方に傾斜を設ける。ガイド７１の角に傾斜を設ける場合、ケース２がケース３２に設置されたときに、ガイド７１がガイド７２およびケース天面７４と向い合う角へ傾斜部８０が施される。ガイド７２の角に傾斜を設ける場合、ケース２がケース３２に設置されたときに、ガイド７２がガイド７１およびケース底面７３と向い合う角へ傾斜部８１が施される。このように少なくともいずれか一方のガイド７１、７２の角へ傾斜部８０、８１を施せば、ガイド７１がガイド７２上を移動して、ガイド嵌め合わせ部７６へ嵌め合わされるときに、ケース２を徐々に降下させることができる。よって、ケース２をケース天面７４に設置する作業が円滑に行われる。

　なお、ガイド７１とガイド７２には、各々を係り合せる係止部８２が設けられている。本構成とすることで、ケース２は、ケース天面７４上へ精度よく設置される。

　図１９から図２１を用いて、さらに発熱体収納措置について説明する。ケース２の周囲の所定位置には、第１の取付部である取付部９０が設けられる。ハウジング５１の天面内側には、第３の取付部である取付部９１が設けられる。ケース３２の所定位置には、第２の取付部である取付部９２が設けられる。これらの取付部９０、９１、９２を用いて、ケース２をケース３２上の所定位置へ取り付ける。取付部９１と取付部９２とは、ケース２が傾斜を有してケース天面７４上へ設置されるように、以下の構成となる。

　図２０、２１に示すように、取付部９１と取付部９２は、ハウジング５１に対して鉛直方向に所定角度αを有して設けられる。あるいは、取付部９１と取付部９２の取付位置が、水平方向に寸法Ｌ３ずらして設けられる。

　なお、図１９に示すように、ガイド７１の厚みｔ１が、ガイド７２の厚みｔ２よりも薄く形成されてもよい。

　以上の構成とすれば、ケース２は、吸込口４８側を下方に傾斜した状態で、ケース天面７４上に設置される。その結果、ケース２の自重により、吹出口７０と吸込口４８とが接合する圧力は高められ、気密性も向上される。

　また、この取付方法であれば、熱交換装置３３が重くても、ケース３２上への取り付けは容易となる。

　以上、説明したように、本発明の実施の形態にかかる熱交換装置を発熱体収納装置に用いる。発熱体収納装置の内外を流れる第１の流体と、発熱体収納装置内を循環する第２の流体という２つの流れが形成される。第１の吸込口から吸い込まれた第１の流体は、熱交換器を通った後、第１の送風機によって、水平方向に設けられた第１の吹出口から吹出される。第２の吸込口から吸い込まれた第２の流体は、熱交換器を通った後、第２の送風機によって、鉛直方向に設けられた第２の吹出口から吹出される。

　なお、第１の送風機と第２の送風機によって、第１の流体によって形成される水平方向の流れと第２の流体によって形成される鉛直方向の流れが、略直交した流れを形成すれば、本発明の実施の形態に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

　発熱体収納装置内で生じた熱は、第２の流体によって熱交換器へ運ばれる。熱交換器で第１の流体へ放熱した第２の流体は、発熱体収納装置内へ循環される。熱交換器で吸熱した第１の流体は、発熱体収納装置外へ吹出される。よって、発熱体収納装置内で生じた熱は、発熱体収納装置外へ放出される。

　熱交換器を介して第１の送風機で吸い込まれた第１の流体は、第１の吹出口から吹出される。この熱交換器を介して第１の流体と熱交換される第２の流体は、第２の送風機で熱交換器へ吸い込まれる。熱交換器で熱交換された第２の流体は、第２の送風機によって、第２の吹出口から吹出される。本構成とすれば、第１の吹出口と第２の吹出口から吹き出される流体は、遠くまで吹き出される。その結果、ショートサーキットが生じることを防止し、冷却能力が向上する。特に、第２の流体を鉛直方向へ循環する構成としたので、熱交換装置は、従来のように、扉に設置することなく、発熱体収納装置内の上部へ設置される。従って、発熱体収納装置は、設置面積が小さくできる。しかも、所定の冷却能力を得ることができる。

　本発明にかかる熱交換装置や発熱体収納装置は、例えば、市街地のビルの屋上など設置面積に制約のある場所に設置す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。

Claims

第１の流体が吸い込まれる第１の吸込口と、前記第１の吸込口が前記第１の流体を吸い込む方向とは異なる方向へと前記第１の流体が吹き出される第１の吹出口と、第２の流体が吸い込まれる第２の吸込口と、前記第２の吸込口が前記第２の流体を吸い込む方向とは異なる方向へと前記第２の流体が吹き出される第２の吹出口とを有する第１のケースと、
前記第１の流体が前記第１の吸込口から第１通風路を介して前記第１の吹出口へと流される第１風路を形成し、前記第１のケース内に収められる第１の送風機と、
前記第２の流体が前記第２の吸込口から第２通風路を介して前記第２の吹出口へと流される第２風路を形成し、前記第１のケース内に収められる第２の送風機と、
前記第１通風路と前記第２通風路とを有して前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行い、前記第１のケース内に収められる熱交換器と、
を備える熱交換装置。
前記第１のケースは、
前記第２の吸込口と向い合う位置に第３の吸込口と、
前記第２の吹出口と向い合う位置に第３の吹出口と、
をさらに有し、
前記第２の送風機は、前記第２通風路を介して流される前記第２の流体の流れを直交する方向へと変更する遠心送風機からなる、
請求項１に記載の熱交換装置。
前記第１のケースは、
前記第２の吸込口または前記第３の吸込口のいずれか一方を塞ぐ第１のカバーと、
前記第２の吹出口または前記第３の吹出口のいずれか一方を塞ぐ第２のカバーと、
をさらに有し、前記第１のカバーと前記第２のカバーは前記第２風路を形成する、
請求項２に記載の熱交換装置。
第１の流体が吸い込まれる第１開口を有する第１壁面と、前記第１の流体が吹き出される第２開口を有する第２壁面とを備えるハウジングと、
前記第１開口から吸い込まれた前記第１の流体を吸い込む第１の吸込口と、前記第１の吸込口が前記第１の流体を吸い込む方向とは異なる方向へ設けられ、前記第２開口へ前記第１の流体を吹き出す第１の吹出口と、第２の流体が吸い込まれる第２の吸込口と、前記第２の吸込口が前記第２の流体を吸い込む方向とは異なる方向へと前記第２の流体が吹き出される第２の吹出口とを有する第１のケースと、
前記第１の流体が前記第１の吸込口から第１通風路を介して前記第１の吹出口へと流される第１風路を形成し、前記第１のケース内に収められる第１の送風機と、
前記第２の流体が前記第２の吸込口から第２通風路を介して前記第２の吹出口へと流される第２風路を形成し、前記第１のケース内に収められる第２の送風機と、
前記第１通風路と前記第２通風路とを有して前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行い、前記第１のケース内に収められる第１の熱交換器と、
を備え、前記ハウジングに収められる第１の熱交換装置と、
前記ハウジングに収められる第２のケースと、
前記第２のケースに収められる発熱体と、
を含む発熱体収納装置。
前記ハウジングは、前記第１の流体が吸い込まれる第３開口を有する第３壁面をさらに備え、
前記第３開口から吸い込まれた前記第１の流体を吸い込む第３の吸込口と、前記第３の吸込口が前記第１の流体を吸い込む方向とは異なる方向へ設けられ、前記第２開口へ前記第１の流体を吹き出す第３の吹出口と、前記第２の流体が吸い込まれる第４の吸込口と、前記第４の吸込口が前記第２の流体を吸い込む方向とは異なる方向へと前記第２の流体が吹き出される第４の吹出口とを有する第３のケースと、
前記第１の流体が前記第３の吸込口から第３通風路を介して前記第３の吹出口へと流される第３風路を形成し、前記第３のケース内に収められる第３の送風機と、
前記第２の流体が前記第４の吸込口から第４通風路を介して前記第４の吹出口へと流される第４風路を形成し、前記第３のケース内に収められる第４の送風機と、
前記第３通風路と前記第４通風路とを有して前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行い、前記第３のケース内に収められる第２の熱交換器と、
を備え、前記ハウジングに収められる第２の熱交換装置をさらに含む請求項４に記載の発熱体収納装置。
前記第１の送風機と、前記第２の送風機と、前記第３の送風機と、前記第４の送風機は、遠心送風機からなる、請求項５に記載の発熱体収納装置。
前記第１のケースは、
前記第２の吸込口と向い合う位置に第５の吸込口と、
前記第２の吹出口と向い合う位置に第５の吹出口と、
前記第２の吸込口または前記第５の吸込口のいずれか一方を塞ぐ第１のカバーと、
前記第２の吹出口または前記第５の吹出口のいずれか一方を塞ぐ第２のカバーと、
をさらに有し、
前記第２の送風機は、前記第２通風路を介して流される前記第２の流体の流れを直交する方向へと変更する遠心送風機からなり、
前記第１のカバーと前記第２のカバーは前記第２風路を形成する、
請求項５に記載の発熱体収納装置。
前記第３のケースは、
前記第４の吸込口と向い合う位置に第６の吸込口と、
前記第４の吹出口と向い合う位置に第６の吹出口と、
前記第４の吸込口または前記第６の吸込口のいずれか一方を塞ぐ第３のカバーと、
前記第４の吹出口または前記第６の吹出口のいずれか一方を塞ぐ第４のカバーと、
をさらに有し、
前記第４の送風機は、前記第４通風路を介して流される前記第２の流体の流れを直交する方向へと変更する遠心送風機からなり、
前記第３のカバーと前記第４のカバーは前記第４風路を形成する、
請求項５に記載の発熱体収納装置。
前記ハウジングは、
前記第１壁面の内側に、前記第１開口と向い合う位置とは異なり、かつ、前記第１の吸込口と向い合う位置に第４開口を有する第４壁面と、
前記第２壁面の内側に、前記第２開口と向い合う位置とは異なり、かつ、前記第１の吹出口と向い合う位置に第５開口を有する第５壁面と、
をさらに備えた、
請求項４に記載の発熱体収納装置。
前記ハウジングは、
前記第１壁面の内側に、前記第１開口と向い合う位置とは異なり、かつ、前記第１の吸込口と向い合う位置に第４開口を有する第４壁面と、
前記第２壁面の内側に、前記第２開口と向い合う位置とは異なり、かつ、前記第１の吹出口と向い合う位置に第５開口を有する第５壁面と、
前記第３壁面の内側に、前記第３開口と向い合う位置とは異なり、かつ、前記第３の吹出口と向い合う位置に第６開口を有する第６壁面と、
をさらに備えた、
請求項５に記載の発熱体収納装置。
前記ハウジング内に設けられ、ダクト吸込口とダクト吹出口とを有するダクトをさらに備え、
前記ダクト吸込口は、前記第２の吹出口と向い合う位置に配置され、
前記ダクト吹出口は、前記ダクト吸込口よりも下方に配置される、
請求項４または請求項５に記載の発熱体収納装置。
前記ダクトは、前記ダクト吹出口を含む複数のダクト吹出口を有し、前記複数のダクトの吹出口は異なる高さに設置される、請求項１１に記載の発熱体収納装置。
前記ハウジングは前記ハウジングの開閉を行う扉をさらに備え、前記扉に前記ダクトが設置されている、請求項１１に記載の発熱体収納装置。
前記第１のケースは、前記第１のケースの底面に下方に向かって突出する第１ガイドをさらに有し、
前記第２のケースは、
前記第２のケースの天面に上方に向かって突出する第２ガイドと、
前記第２の流体が吹き出される第７の吹出口と、
前記第２ガイドと前記第７の吹出口との間に、前記第１ガイドが嵌め合わされる第１ガイド嵌め合わせ部と、
を有する請求項４に記載の発熱体収納装置。
前記第１ガイドは、前記第２ガイドおよび前記第２のケースの前記天面と向い合う角を有し、前記角に設けられた傾斜部を有する、請求項１４に記載の発熱体収納装置。
前記第２ガイドは、前記第１ガイドおよび前記第１のケースの前記底面と向い合う角を有し、前記角に設けられた傾斜部を有する、請求項１４に記載の発熱体収納装置。
前記第２のケースは、
前記第７の吹出口の周囲に前記第１のケースに向かって突出する嵌め合わせ部と、
前記嵌め合わせ部の周辺部に設けられたパッキンと、
をさらに備える、請求項１４に記載の発熱体収納装置。
前記第１のケースは、前記第２の吸込口に前記第１のケースの内部に向かって突出する補助部をさらに有する、請求項１７に記載の発熱体収納装置。
前記第１のケースの前記第１ガイドが、前記第２のケースの前記第２ガイド上を所定の方向に移動でき、
前記第１のケースは、前記所定の方向と直交する方向に沿って突出する第１の取付部をさらに有し、
前記第２のケースは、前記第２のケースの外表面に、前記第１の取付部を固定する第２の取付部をさらに有し、
前記ハウジングは、前記ハウジングの内表面に、前記第１の取付部を固定する第３の取付部をさらに有する、
請求項１４に記載の発熱体収納装置。
前記第１ガイドが前記第２ガイド上を移動することにより、前記第１ガイド嵌め合わせ部に前記ガイドが嵌め合わされる、請求項１９に記載の発熱体収納装置。
前記第１のケースの前記底面は、前記第２の吹出口から前記第２の吸込口に向けて下方に傾斜している、請求項１９に記載の発熱体収納装置。
前記第２の取付部は、前記第２のケースの外表面の端部から前記第７の吹出口とは反対の方向へ突き出している、請求項１９に記載の発熱体収納装置。