WO2010113390A1 - 冷却装置および発熱体収納装置 - Google Patents

冷却装置および発熱体収納装置 Download PDF

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WO2010113390A1
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WO
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outside air
cooling device
air blower
opening
suction port
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PCT/JP2010/001586
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English (en)
French (fr)
Inventor
古賀圭祐
萩本桂輔
中野裕二
佐橋隆博
辻惠介
柴田洋
安井伸行
曽我洋太
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device and a heating element storage device installed in a box structure installed outdoors.
  • a mobile phone base station is covered with a box-shaped structure (box), and a control board on which a communication circuit is mounted is housed. Since a current of several tens of amperes or more flows through the circuit, it is also expressed as a heating element in a certain point. In other words, cooling is extremely important in order to stabilize the operation.
  • FIG. 12 is a schematic view of a conventional cooling device installed in a heating element storage box storing a heating element such as the control board.
  • the conventional cooling device includes an inside air air passage 104 inside the housing 101 that takes in air from the heating element storage box and returns it through an inside air inlet 103 having the same central axis as the inside air blower 102.
  • an outside air air passage 107 is provided which takes in outside air from an outside air inlet 106 having the same central axis as that of the outside air blower 105 and discharges it outside.
  • a heat exchanger 108 is provided at the intersection of the two air paths to exchange sensible heat between the inside air and outside air.
  • the cooling device having such a configuration is installed on the cover of the heating element storage box to cool the heating element storage box (see Patent Document 1).
  • Such a heating element storage box is desired to reduce the installation space.
  • downsizing is progressing due to high-density mounting of electronic components. Therefore, since the cooling device installed on the door such as the cover of the heating element storage box is limited in outer dimensions by the size of the door, it is difficult to improve the cooling capacity by increasing the size of the blower. Therefore, it is required to improve the cooling capacity while maintaining the size of the blower.
  • the present invention solves such a conventional problem, and provides a cooling device having a structure having a sufficient cooling action with respect to the inside of the heating element storage box.
  • the present invention includes a housing installed in the heating element storage box, an inside air passage for taking in the inside air of the heating element storage box into the inside of the casing, and returning the taken inside air to the heating element storage box, and from the outside of the casing
  • An outside air duct that takes in outside air and discharges the outside air that has been taken out to the outside of the housing.
  • the present invention is arranged at an intersection of an outside air blower that conveys outside air in the outside air passage, an inside air blower that carries inside air in the inside air passage, and the outside air passage and the inside air passage. And a heat exchange element for exchanging heat between them.
  • the present invention includes an opening formed on the outside air side of the housing for taking in outside air, and a connecting member that connects the opening and the suction port of the outside air blower, and the center of the opening is the center of the suction port of the outside air blower.
  • the configuration is decentered with respect to.
  • the effective volume for taking outside air from the limited space between the cover of the heating element storage box and the cooling device can be expanded, so that the cooling capacity can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heating element storage box according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded external view of the cooling device according to the same embodiment as viewed from the indoor side.
  • FIG. 3 is an exploded external view of the cooling device according to the embodiment viewed from the outdoor side.
  • FIG. 4 is a diagram showing the eccentricity of the outside air blower in the same embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of the connecting member in the same embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of another connecting member in the same embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of still another connecting member in the same embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of another connecting member in the same embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an essential part showing the structure of still another connecting member in the same embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a guide plate in the same embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing another guide plate in the same embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a conventional cooling device for a heating element storage box.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heating element storage device equipped with a cooling device in the present embodiment.
  • the heating element storage device of the present embodiment includes a heating element storage box 30 in which a heating element such as a control board is stored, and an openable cover 31 provided on the front surface of the heating element storage box 30.
  • a cooling device 32 attached to the cover 31.
  • the cooling device 32 is attached to the cover 31 in an integrated door form.
  • the cooling device 32 is fixed from the inside of the cover 31 toward the cover 31 from the horizontal direction.
  • FIG. 2 is an exploded external view of the cooling device as viewed from the indoor side according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded external view of the cooling device in the present embodiment as viewed from the outdoor side.
  • the cooling device 32 includes a housing 1 installed in a heating element storage box 30 (FIG. 1), and a heating element storage box 30 inside the casing 1.
  • An inside air air passage 7 that takes in the inside air and returns the taken inside air to the heating element storage box 30, and an outside air air passage 15 that takes in the outside air from the outside of the housing 1 and discharges the taken outside air to the outside of the housing 1.
  • the cooling device 32 of the present embodiment includes an outside air blower 12 that conveys the outside air in the outside air path 15, an inside air blower 4 that conveys the inside air in the inside air path 7, and the outside air path 15 and the inside air path 7.
  • a heat exchanging element 5 is provided at the intersection and exchanges heat between outside air and inside air.
  • the cooling device 32 according to the present embodiment includes an opening 10 that is formed on the outside air side of the housing 1 and takes in outside air, and a connecting member 11 a that connects the opening 10 and the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • the center of the opening 10 is eccentric with respect to the center of the inlet 13 of the outside air blower 12.
  • the outside air blower 12 is arranged below the inside of the box-shaped housing 1, and the inside air blower 4 is arranged above. Further, the inside air suction port 2 of the inside air blower 4 is disposed upward in the housing 1 toward the inside of the heating element storage box 30 (FIG. 1). In addition, the outside air suction port 9 of the outside air blower 12 is disposed downward and directed downward.
  • the heat exchange element 5 is disposed at the intersection between the outside air air passage 15 and the inside air air passage 7 in the middle of the inside air inlet 2 and the outside air inlet 9.
  • the inside air suction port 2 disposed on the front surface is a rectangular opening formed in the upper part of the panel 8 attached to the front surface of the housing 1.
  • the outside air suction port 9 installed on the back surface (outside air side) of the housing 1 is circular, and includes an opening 10 of the housing 1, a suction port 13 of the outside air blower 12, and the opening 10 and the suction port 13. It is comprised with the connection member 11a provided in between.
  • An orifice 3 is provided in the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • the center of the opening 10 is formed eccentrically upward from the center of the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • the outside air blower 12 is disposed below the inside of the housing 1, and the center of the opening 10 is eccentric above the center of the suction port 13 of the outside air blower 12. It is.
  • the inside air which is the air in the heating element storage box 30, is taken into the inside air blower 4 from the inside air suction port 2, then passes through the heat exchange element 5, and again through the inside air outlet 6, the heating element storage box 30.
  • a circulated inside air passage 7 is formed to return inside.
  • the outside air which is the air outside the heating element storage box 30
  • the louver 16 installed in the heating element storage box 30 cover 31 and then exchanged heat.
  • An outdoor air passage 15 that passes through the element 5 and is discharged to the outside through the outside air outlet 14 is formed.
  • the inside air blower 4 and the outside air blower 12 are centrifugal blowers.
  • the heat exchange element 5 is a substantially rectangular parallelepiped, and the inside of the heat exchange element 5 is formed by laminating a large number of heat transfer plates, and alternately forms independent air passages for exchanging sensible heat between the outside air and the inside air. And the outside air passage 15 are arranged at the intersection.
  • FIG. 4 is a diagram showing the eccentricity of the outside air blower in the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an essential part in the same embodiment and shows the structure of the connecting member. 3 to 5, the suction port 13 of the outside air blower 12 and the opening of the orifice 3 are concentric circles, and the orifice 3 is installed so as to be fitted to the front surface of the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • the outside air blower 12 integrated with the orifice 3 is attached so as to suck in outside air from the opening 10 of the housing 1. Therefore, the orifice 3 forms the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • a cylindrical connecting member 11a that communicates both is disposed and brought into close contact.
  • the dimensions of the heating element storage box 30 are limited. Therefore, in order to improve the cooling capacity while maintaining the external dimensions of the casing 1 of the cooling device 32, it is necessary to increase the amount of processing air exchanged through the heat exchange element 5. Therefore, it is desirable to enlarge the opening 10 of the housing 1 for sucking outside air.
  • the outside air blower 12 is disposed at the lower end of the housing 1 because the distance from the heat exchange element 5 is limited. Therefore, if the opening 10 is enlarged as it is, the opening 10 is positioned at the lowermost part of the housing 1, which causes a problem that the rigidity of the housing 1 is lowered.
  • the opening area is enlarged by decentering the central axis of the opening 10 of the casing 1 upward with respect to the rotation central axis of the outside air blower 12 arranged at the lower end of the casing 1. It was adopted. Thereby, since the effective volume which can take in outside air was ensured to the maximum, the cooling capacity can be improved by increasing the inflow amount of outside air.
  • the connecting member 11a has an inclined surface 17 a at the upper part from the opening 10 toward the suction port 13 of the outside air blower 12. That is, as shown in FIG. 5, a linear inclined surface 17 a is provided at the upper part of the connecting member 11 a from the opening 10 of the housing toward the suction port 13 of the outside air blower 12. According to this configuration, it is possible to secure a path through which the air flowing from the opening 10 of the housing 1 gently flows into the outside air blower 12, and to reduce the sudden contraction pressure loss at the upper part of the outside air suction port 9.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of another connecting member 11b in the present embodiment.
  • the lower end of the inclined surface 17 b of the connecting member 11 b is in contact with the upper surface of the suction port 13 of the outside air blower 12. That is, as shown in FIG. 6, a straight inclined surface 17 b that is in contact with the arc of the suction port 13 of the outside air blower 12 from the opening 10 of the housing 1 is provided on the upper portion of the other connecting member 11 b in the present embodiment. is there.
  • this configuration there is an effect of rectifying the air flowing from the opening 10 of the housing 1. Furthermore, the opening pressure loss and the sudden contraction pressure loss at the upper part of the outside air inlet 9 can be reduced, and the air volume can be improved.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of still another connecting member 11c in the present embodiment.
  • the connecting member 11 c has an inclined surface 17 c that extends from the opening 10 toward the suction port 13 of the outside air blower 12 at the lower part. That is, as shown in FIG. 7, a linear inclined surface 17 c is provided at the lower part of still another connecting member 11 c in the present embodiment from the opening 10 of the housing 1 toward the suction port 13 of the outside air blower 12. is there.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of another connecting member 11d in the present embodiment.
  • the inclined surface 17 d provided at the lower portion of the connecting member 11 d is parallel to the louver 16 provided on the front surface of the cover 31 of the heating element storage box 30 on which the housing 1 is installed.
  • an inclined surface 17 d parallel to the inclination of the louver 16 included in the cover 31 of the heating element storage box 30 is provided below the other connecting member 11 d in the present embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of still another connecting member 11e in the present embodiment.
  • the opening 10 and the suction port 13 of the outside air blower 12 have a circular shape
  • the connecting member 11 e is an oblique conical squeezed surface from the circumference of the opening 10 toward the circumference of the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • another connecting member 11 e in the present embodiment has a slant conical squeezing from the circumference of the opening 10 of the housing 1 to the circumference of the suction port 13 of the outside air blower 12.
  • An inclined surface 17e that is communicated with each other is provided.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a guide plate in the present embodiment.
  • the housing 1 is provided with a guide plate 19 a having an inclination from the bottom surface to the side surface at the lower part of both side surfaces. That is, as shown in FIG. 10, guide plates 19 a having an inclination from the bottom surface to the side surface of the housing 1 are installed on both side surfaces of the bottom portion of the housing 1. Installed on both sides of the outside air blower 12.
  • the generation of turbulent vortices generated at the corner portion 20 of the inner wall can be reduced by the outside air blower 12 rotating in the rotation direction 21.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing another guide plate in the present embodiment.
  • the guide plate 19 b has an arc shape that smoothly contacts (for example, tangentially) the bottom surface and both side surfaces of the housing 1. That is, as shown in FIG. 11, the shape of the other guide plate 19 b in the present embodiment has an arc shape that smoothly contacts the bottom surface of the housing 1 toward the side surface.
  • the flow rectifying action can be enhanced by causing the flow generated by the rotation direction 21 of the outside air blower 12 to follow the arc portion of the guide plate 19b.
  • the outside air blower 12 is arranged near the lower end of the housing 1, the clearance with the drain pan 18 is narrowed, and the pressure becomes maximum at the lowest point of the outside air blower 12. Therefore, by adopting a configuration in which the pressure state can be gradually released by the guide plates 19b on both side surfaces, a high pressure increasing effect indicated by the arrow 24 is produced, and the air volume can be improved.
  • a drain drain pan 18 having a discharge hole 23 is further provided between the outside air blower 12 and the bottom surface of the housing 1, and the discharge hole 23 is a surface orthogonal to the rotation axis of the outside air blower 12. And it has the drainage path 25 which drains along the airflow by the external air blower 12. That is, in the embodiment shown in FIG. 11, a drain pan 18 is provided between the bottom surface of the housing 1 and the outside air blower 12, and a drain hole 23 is provided near the center thereof.
  • the drainage path 25 drained from the drainage hole 23 is provided along a surface orthogonal to the rotation axis of the outside air blower 12 and is provided so as to be discharged in the rotation direction (black arrow) of the outside air blower 12.
  • the air blown out from the outside air blower 12 spreads in a spiral shape along the rotation direction of the outside air blower 12, but the drainage path 25 of the drainage hole 23 extends along the direction of the blown out air. Will be provided. Therefore, according to this configuration, the smooth drainage path 25 is secured by the rotation direction of the outside air blower 12 rectified by the inclination of the guide plate 19b and the wind pressure thereof, and the promotion of drainage action can be promoted.
  • the configuration in which the outside air blower 12 is arranged at the lower inner end of the housing 1 and the inside air blower 4 is arranged at the inner upper end of the housing 1 has been described.
  • the outside air blowing device 12 and the inside air blowing device 4 are horizontally arranged. Even if they are arranged side by side, the same effect can be obtained.
  • the casing installed in the heating element storage box, and the internal air that takes in the inside air of the heating element storage box into the casing and returns the captured inside air to the heating element storage box.
  • An outside air duct that takes in outside air from the outside of the road, the housing, and discharges the taken outside air to the outside of the housing, an outside air blower that carries outside air in the outside air passage, and an inside air blower that carries inside air in the inside air passage
  • a heat exchange element that is disposed at the intersection of the outside air path and the inside air path, and exchanges heat between the outside air and the inside air, and an opening that takes in outside air that is formed on the outside air side of the housing, and an opening
  • a connection member that connects the suction port of the outside air blower, and the center of the opening is eccentric with respect to the center of the suction port of the outside air blower.
  • cooling with high cooling capacity is achieved by increasing the effective volume for taking in outside air from the limited minimal space between the cover of the heating element storage box and the cooling device. A device is obtained.
  • the outside air blower is disposed below the inside of the housing, and has a configuration in which the center of the opening is eccentric above the center of the suction port of the blower.
  • the outside air blower in a limited outside air blower installation space, the outside air blower is disposed below the inside of the housing, and the opening center of the housing that takes in outside air with respect to the rotation center axis of the suction port of the outside air blower Is eccentric upward. Therefore, the effective volume for taking in outside air from the limited space between the cover of the heating element storage box and the cooling device can be sufficiently expanded. Therefore, a cooling device with a high cooling capacity can be obtained.
  • the connecting member has a configuration having an inclined surface at the upper part from the opening toward the suction port of the outside air blower.
  • the inclined surface has a configuration in which the lower end portion is in contact with the upper surface of the intake port of the outside air blower. According to such a configuration, the upper surface of the opening and the surface in contact with the arc of the suction port of the outside air blower are communicated at an inclination. Therefore, it is possible to obtain a cooling device with a high cooling capacity that rectifies the air flowing from the suction port of the outside air blower and improves the air volume while reducing the opening pressure loss.
  • the connecting member has a configuration having an inclined surface at the lower part from the opening toward the suction port of the outside air blower.
  • the linearly inclined surface communicates from the lower surface of the opening to the plane below the suction port of the outside air blower. Therefore, a gentle inflow path from the plane toward the arc-shaped suction port can be secured, a sudden contraction pressure loss can be reduced, and a cooling device having a high cooling capacity can be obtained.
  • the inclined surface provided at the lower portion of the connecting member has a configuration that is parallel to the louver provided on the front surface of the cover of the heating element storage box in which the housing is installed. According to such a configuration, it is possible to send air to the outside air blower without changing the flow of air taken in from the cover. Therefore, a cooling device with a high cooling capacity in which the air volume is improved while reducing the opening pressure loss can be obtained.
  • the opening and the suction port of the outside air blower have a circular shape
  • the connecting member has a conical constricted surface from the circumference of the opening toward the circumference of the suction port of the outside air blower.
  • the casing has a configuration in which a guide plate having an inclination from the bottom surface to the side surface is provided at the lower part of both side surfaces. According to such a configuration, air turbulence that occurs at the corner of the inner wall of the housing can be suppressed, so that the air volume and rectifying action are improved, and a cooling device with high cooling capacity can be obtained.
  • the guide plate has a configuration in which the guide plate has an arc shape tangent to the bottom surface and both side surfaces of the housing. According to this configuration, since the arc-shaped guide plates are provided on both side surfaces of the lower part of the casing where the outside air blower is installed, the maximum pressure at the lowest point of the outside air blower is gradually released along the arc of the guide plate. A boosting effect is obtained. Therefore, the air volume is improved and a cooling device having a high cooling capacity is obtained.
  • a drain pan for drainage having a discharge hole is further provided between the outside air blower and the bottom surface of the housing, and the discharge hole is provided on a surface orthogonal to the rotation axis of the outside air blower. It has the structure which has the drainage path which drains along the airflow by an air blower.
  • the wind pressure generated by the rotation of the outside air blower and its direction can be used. Therefore, rainwater and dust that have entered the inside of the housing from the inclined drainage hole can be ejected vigorously, and a cooling device having high drainage can be obtained.
  • the heating element storage device of the present invention is equipped with at least one of the above cooling devices. Therefore, it is possible to obtain a heating element storage device that does not significantly affect the operation guarantee and product life of the electronic components on the control board.
  • the cooling device according to the present invention is small and has a high cooling capacity, it is useful for, for example, a heating element storage device and an air conditioner.
  • Cooling device 30 Heating element storage box 31 Cover 1 Housing 2 Inside air inlet 3 Orifice 4 Inside air blower 5 Heat exchange element 6 Inside air outlet 7 Inside air air passage 8 Panel 9 Outside air inlet 10 Openings 11a, 11b, 11c, 11d, 11e Connecting member 12 Outside air blower 13 Suction port 14 Outside air outlet 15 Outside air passage 16 Louver 17a, 17b, 17c, 17d, 17e Inclined surface 18 Drain pan 19a, 19b Guide plate 20 Corner portion 21 Rotating direction 22 Rectifying direction 23 Drainage route

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Abstract

外気風路と内気風路の交差部に配設され、外気と内気との間で熱交換をする熱交換素子（５）と、筐体の外気側に形成された、外気を取り込む開口（１０）と、開口（１０）と外気送風機（１２）の吸込口（１３）とを連結する連結部材（１１ａ）とを備え、開口（１０）の中心を外気送風機（１２）の吸込口の中心に対して偏心させた構成を有することにより、充分な冷却能力を有する冷却装置が得られる。

Description

冷却装置および発熱体収納装置
　本発明は、屋外に設置される箱体構造物内に設置される冷却装置および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、箱型の構造物（箱体）で覆われ、その内部には通信回路を搭載した制御基板などが納められている。その回路には、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。
　近年、電子部品の高性能化と制御基板に対する電子部品の高密度化が進み、制御基板からの発熱量は飛躍的に増加している。これに伴い、携帯電話の基地局内（箱内）の温度は上昇する傾向にあり、制御基板上にある電子部品の動作保証、製品寿命に大きな影響を与えている。このため、箱内を冷却するために用いられる冷却装置については、その冷却能力の向上が求められている。
　以下、その従来の冷却装置について説明する。図１２は、上記制御基板などの発熱体を収納した発熱体収納箱に設置される従来の冷却装置の概略図である。図１２に示すように、従来の冷却装置は、筐体１０１の内部に、内気送風機１０２と同じ中心軸を持つ内気吸込口１０３より発熱体収納箱の空気を取り込んで戻す内気風路１０４を備えている。さらに、外気送風機１０５と同じ中心軸を持つ外気吸込口１０６より外気を取り込み、また外部に排出する外気風路１０７を備えている。さらに、両風路の交差部分に配され内気と外気の顕熱を交換する熱交換器１０８を備えている。このような構成からなる冷却装置は、発熱体収納箱のカバーに設置されて発熱体収納箱を冷却している（特許文献１参照）。
　このような発熱体収納箱は、設置スペースを小さくすることが望まれている。また、電子部品の高密度実装化により小型化が進んでいる。したがって、発熱体収納箱のカバーなどの扉に設置される冷却装置は、扉の大きさによって外形寸法を制約されるため、送風機の大型化による冷却能力の向上は難しい。そのため、送風機の大きさを維持したままで冷却能力を向上させることが要求されている。
特開２０００－１６１８７５号公報
　本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、発熱体収納箱内に対して、充分な冷却作用を有する構造の冷却装置を提供するものである。
　本発明は、発熱体収納箱に設置される筐体と、筐体の内部に発熱体収納箱の内気を取り込み、取り込んだ内気を発熱体収納箱に戻す内気風路と、筐体の外部から外気を取り込み、取り込んだ外気を筐体の外部に排出する外気風路とを備えている。さらに、本発明は、外気風路の外気を搬送する外気送風機と、内気風路の内気を搬送する内気送風機と、外気風路と内気風路の交差部に配設され、外気と内気との間で熱交換をする熱交換素子とを備えている。さらに、本発明は、筐体の外気側に形成された、外気を取り込む開口と、開口と外気送風機の吸込口とを連結する連結部材とを備え、開口の中心を外気送風機の吸込口の中心に対して偏心させた構成を備える。
　かかる構成により、発熱体収納箱のカバーと冷却装置との限られた極小空間から外気を取り込むための有効容積を拡大できるので、冷却能力の向上が図れる。
図１は、本発明の一実施の形態における発熱体収納箱の斜視図である。 図２は、同実施の形態における冷却装置の室内側から見た分解外観図である。 図３は、同実施の形態における冷却装置の室外側から見た分解外観図である。 図４は、同実施の形態における外気送風機の偏心を示す図である。 図５は、同実施の形態における連結部材の構造を示す要部断面図である。 図６は、同実施の形態における他の連結部材の構造を示す要部断面図である。 図７は、同実施の形態におけるさらに他の連結部材の構造を示す要部断面図である。 図８は、同実施の形態における別の連結部材の構造を示す要部断面図である。 図９は、同実施の形態におけるさらに別の連結部材の構造を示す要部断面図である。 図１０は、同実施の形態におけるガイド板を示す概略構成図である。 図１１は、同実施の形態における他のガイド板を示す概略構成図である。 図１２は、従来の発熱体収納箱の冷却装置を示す概略構成図である。
　（実施の形態）
　以下、本発明の一実施の形態について図１～１１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態における、冷却装置を搭載した発熱体収納装置の斜視図である。図１において、本実施の形態の発熱体収納装置は、内部に制御基板などの発熱体が収納される発熱体収納箱３０と、発熱体収納箱３０の前面に設けられた開閉式のカバー３１と、カバー３１に装着された冷却装置３２とから構成される。冷却装置３２は、カバー３１に扉一体型に装着されている。冷却装置３２はカバー３１の内側からカバー３１に向かって水平方向から固定されている。
　以下、冷却装置について説明する。図２は、本発明の一実施の形態における冷却装置の室内側から見た分解外観図である。図３は、本実施の形態における冷却装置を室外側から見た分解外観図である。
　図１、図２に示すように、本実施の形態の冷却装置３２は、発熱体収納箱３０（図１）に設置される筐体１と、筐体１の内部に発熱体収納箱３０の内気を取り込み、取り込んだ内気を発熱体収納箱３０に戻す内気風路７と、筐体１の外部から外気を取り込み、取り込んだ外気を１筐体の外部に排出する外気風路１５とを備えている。さらに、本実施の形態の冷却装置３２は、外気風路１５の外気を搬送する外気送風機１２と、内気風路７の内気を搬送する内気送風機４と、外気風路１５と内気風路７の交差部に配設され、外気と内気との間で熱交換をする熱交換素子５とを備えている。さらに、本実施の形態の冷却装置３２は、筐体１の外気側に形成された、外気を取り込む開口１０と、開口１０と外気送風機１２の吸込口１３とを連結する連結部材１１ａとを備え、開口１０の中心を外気送風機１２の吸込口１３の中心に対して偏心させた構成を備えている。
　さらに詳細には、本実施の形態の冷却装置３２は、箱型の筐体１内部の下方に外気送風機１２が配置され、上方に内気送風機４が配置されている。また、筐体１内部に、内気送風機４の内気吸込口２を、発熱体収納箱３０（図１）の内側に向けて上方に配置している。また、外気送風機１２の外気吸込口９を外側に向けて下方に配置している。内気吸込口２と外気吸込口９との中間であって、外気風路１５と内気風路７の交差部に熱交換素子５が配置されている。ここで、前面（内気側）に配置される内気吸込口２は、筐体１の前面に装着されたパネル８の上部に形成された四角形状の開口である。筐体１の背面（外気側）に設置される外気吸込口９は、円形状であって、筐体１の開口１０と、外気送風機１２の吸込口１３と、開口１０と吸込口１３との間に設けられる連結部材１１ａとで構成される。外気送風機１２の吸込口１３には、オリフィス３が設けられている。また、開口１０の中心は外気送風機１２の吸込口１３の中心よりも上方に偏心して形成されている。以上のように、本実施の形態では、外気送風機１２は、筐体１の内部の下方に配設され、開口１０の中心を外気送風機１２の吸込口１３の中心よりも上方に偏心させた構成である。
　発熱体収納箱３０内の空気である内気は、内気吸込口２より内気送風機４に取込まれた後、熱交換素子５を通過し、内気吹出口６を介して、再び発熱体収納箱３０内に戻る循環される内気風路７を形成している。
　一方、発熱体収納箱３０外の空気である外気は、発熱体収納箱３０カバー３１に設置されているルーバー１６を介して、外気吸込口９より外気送風機１２に取込まれた後、熱交換素子５を通過し、外気吹出口１４を介して、外部に排出する外気風路１５を形成している。内気送風機４と外気送風機１２は遠心型の送風機を用いている。
　熱交換素子５は略直方体であり、その内部は多枚数の伝熱板を積層したもので、外気と内気の顕熱を交換する独立した風路を交互に形成しており、内気風路７と外気風路１５の交差部に配置されている。
　以下、外気送風機１２周辺の詳細な構成について説明する。図４は、本実施の形態における外気送風機の偏心を示す図である。図５は、同実施の形態における要部断面図であって、連結部材の構造を示している。図３～図５において、外気送風機１２の持つ吸込口１３とオリフィス３の開口部は同心円であり、オリフィス３は外気送風機１２の吸込口１３の前面に嵌め合うように設置される。オリフィス３と一体化した外気送風機１２は、筐体１の有する開口１０から外気を吸込むように取り付けられる。したがって、オリフィス３が外気送風機１２の吸込口１３を形成している。
　さらに、筐体１の開口１０と外気送風機１２に配したオリフィス３との間には、両者を連通させる円筒状の連結部材１１ａを配置して密着させる。
　扉一体型の冷却装置３２では、発熱体収納箱３０の寸法に制約がある。そのため、冷却装置３２の筐体１の外形寸法を維持しつつ冷却能力を向上させるためには、熱交換素子５を介して熱交換される処理風量を増加することが必要となる。したがって、外気を吸込む筐体１の開口１０を大きくすることが望まれる。しかし、外気送風機１２は、熱交換素子５との距離に制約があるため筐体１の下端に配置されている。したがって、そのまま開口１０を拡大すると、筐体１の最下部に開口１０が位置することとなり、筐体１の剛性が低下するという問題が生じる。そこで、本実施の形態では、筐体１下端部に配置された外気送風機１２の回転中心軸に対して、筐体１の開口１０の中心軸を上方に偏心させて、開口面積を拡大する構造を採用した。これにより、外気を取り込める有効容積を最大限に確保できたので、外気の流入量の増加によって冷却能力の向上をはかることができる。
　以下、連結部材１１ａについて、さらに詳細に説明する。図５では、連結部材１１ａは、上部に、開口１０から外気送風機１２の吸込口１３に向かう傾斜面１７ａを有する。すなわち、図５に示すように、連結部材１１ａの上部には筐体の開口１０から外気送風機１２の吸込口１３に向かって直線の傾斜面１７ａを設ける。この構成によれば、筐体１の開口１０から流入される空気をゆるやかに外気送風機１２に流入させる経路が確保でき、外気吸込口９の上部における急収縮圧力損失を低減することができる。
　図６は、本実施の形態における他の連結部材１１ｂの構造を示す要部断面図である。図６では、連結部材１１ｂの傾斜面１７ｂは、下端部が外気送風機１２の吸込口１３の上面に接する。すなわち、図６に示すように、本実施の形態における他の連結部材１１ｂの上部には、筐体１の開口１０から外気送風機１２の吸込口１３の円弧に接する直線の傾斜面１７ｂを設けてある。この構成によれば、筐体１の開口１０から流入する空気を整流させる効果がある。さらに、外気吸込口９の上部における開口部圧力損失及び急収縮圧力損失を低減し、風量の向上をはかることができる。
　図７は、本実施の形態におけるさらに他の連結部材１１ｃの構造を示す要部断面図である。図７では、連結部材１１ｃは、下部に、開口１０から外気送風機１２の吸込口１３に向かう傾斜面１７ｃを有する。すなわち、図７に示すように、本実施の形態におけるさらに他の連結部材１１ｃの下部には、筐体１の開口１０から外気送風機１２の吸込口１３に向かって直線の傾斜面１７ｃを設けてある。この構成により、筐体１の開口１０から流入される空気をゆるやかに流入させる経路が確保でき、外気吸込口９の下部における急収縮圧力損失を低減することができる。
　図８は、本実施の形態における別の連結部材１１ｄの構造を示す要部断面図である。図８では、連結部材１１ｄの下部に設けられた傾斜面１７ｄは、筐体１が設置される発熱体収納箱３０のカバー３１前面に設けられたルーバー１６と平行である。図８に示すように、本実施の形態における別の連結部材１１ｄの下部には、発熱体収納箱３０のカバー３１が有するルーバー１６の傾斜に対して平行な傾斜面１７ｄを設けてある。この構成により、カバー３１から流入される外気の流れをルーバー１６の傾斜に沿ったまま流入させる経路が確保でき、外気吸込口９の下部における開口部圧力損失を低減することができる。
　図９は、本実施の形態におけるさらに別の連結部材１１ｅの構造を示す要部断面図である。図９では、開口１０と外気送風機１２の吸込口１３は円形状を呈し、連結部材１１ｅは、開口１０の円周から外気送風機１２の吸込口１３の円周に向かって斜円錐状のしぼり面を有する。すなわち、図９に示すように、本実施の形態におけるさらに別の連結部材１１ｅには、筐体１の開口１０の円周から外気送風機１２の吸込口１３の円周までを斜円錐状のしぼりによって連通させた傾斜面１７ｅを設けてある。この構成により、筐体１の開口１０からの吸込面を段差なく連通させることができ、開口部圧力損失を大幅に低減させることができる。
　次に、外気送風機付近に配されたガイド板およびドレンパンの構造について説明する。図１０は、本実施の形態におけるガイド板を示す概略構成図である。図１０では、筐体１は、底面から側面にかけて傾斜を有するガイド板１９ａを、両側面の下部に設けてある。すなわち、図１０に示すように、筐体１の底面から側面に向かった傾斜を有するガイド板１９ａを筐体１の底部の両側面に設置する。外気送風機１２の両側に設置する。この構成によれば、回転方向２１に回転する外気送風機１２により、内壁のコーナー部２０で生じる乱流渦の発生を低減させることができる。これにより、整流方向２２のように整流作用を高めて熱交換素子５に外気を流入させることが可能となり、風量の向上をはかることができる。
　図１１は、本実施の形態における他のガイド板を示す概略構成図である。図１１では、ガイド板１９ｂは、筐体１の底面と両側面に対して滑らかに接する（例えば、正接する）円弧形状である。すなわち、図１１に示すように、本実施の形態における他のガイド板１９ｂの形状は、筐体１の底面から側面に向かって滑らかに接する円弧形を呈している。この構成によれば、外気送風機１２の回転方向２１によって生まれる流れをガイド板１９ｂの円弧部分に沿わせることによって、整流作用を高めることができる。また、外気送風機１２が筐体１の下端付近に配されていることでドレンパン１８とのクリアランスが狭くなっており、外気送風機１２の最下点で圧力は最大となる。そこで、両側面のガイド板１９ｂによって圧力状態を徐々に開放できる構成とすることで矢印２４に表す高い昇圧効果が生まれ、風量の向上をはかることができる。
　また、図１１では、外気送風機１２と筐体１の底面との間に、排出孔２３を有する排水用のドレンパン１８をさらに備え、排出孔２３は、外気送風機１２の回転軸と直交する面であって、外気送風機１２による気流に沿って排水する排水経路２５を有する。すなわち、図１１に示す実施の形態では、筐体１の底面と外気送風機１２との間にはドレンパン１８が設けられ、その中央付近には、排水孔２３を設けてある。排水孔２３から排水される排水経路２５は、外気送風機１２の回転軸と直交する面に沿って設けられ、かつ、外気送風機１２の回転方向（黒矢印）に排出するように設けられている。すなわち、外気送風機１２から吹き出される空気は、外気送風機１２の回転方向に沿って渦巻状に拡がっていくのであるが、排水孔２３の排水経路２５は、この吹き出される空気の方向に沿って設けられることになる。したがって、この構成によれば、ガイド板１９ｂの傾斜によって整流された外気送風機１２の回転方向とその風圧により、スムーズな排水経路２５が確保され、排水作用の促進を促すことができる。
　以上の説明では、外気送風機１２が筐体１の内部下端に配置され、内気送風機４が筐体１の内部上端に配置された構成を説明したが、外気送風機１２および内気送風機４が水平方向に横並びに配置されても、同様の効果が得られる。
　以上説明したように、本発明によれば、発熱体収納箱に設置される筐体と、筐体の内部に発熱体収納箱の内気を取り込み、取り込んだ内気を発熱体収納箱に戻す内気風路と、筐体の外部から外気を取り込み、取り込んだ外気を筐体の外部に排出する外気風路と、外気風路の外気を搬送する外気送風機と、内気風路の内気を搬送する内気送風機と、外気風路と内気風路の交差部に配設され、外気と内気との間で熱交換をする熱交換素子と、筐体の外気側に形成された、外気を取り込む開口と、開口と外気送風機の吸込口とを連結する連結部材とを備え、開口の中心を外気送風機の吸込口の中心に対して偏心させた構成を有する。
　かかる構成によれば、限られた外気送風機設置空間において、発熱体収納箱のカバーと冷却装置との限られた極小空間から外気を取り込むための有効容積を拡大したことにより、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、外気送風機は、筐体の内部の下方に配設され、開口の中心を送風機の吸込口の中心よりも上方に偏心させた構成を有する。
　かかる構成によれば、限られた外気送風機設置空間において、外気送風機は筐体の内部の下方に配設され、外気送風機の吸込口の回転中心軸に対し、外気を取込む筐体の開口中心を上方に偏心させている。そのため、発熱体収納箱のカバーと冷却装置との限られた極小空間から外気を取り込むための有効容積を十分拡大できる。したがって、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、連結部材は、上部に、開口から外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を有する構成を有する。
　かかる構成によれば、開口の上面から外気送風機の吸込口上部の平面までを直線の斜面で連通させているので、その平面から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することができる。したがって、急収縮圧力損失を低減し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、傾斜面は、下端部が外気送風機の吸込口の上面に接する構成を有する。かかる構成によれば、開口上面から外気送風機の吸込口の円弧に接する面までを傾斜で連通させている。したがって、外気送風機の吸込口から流入する空気を整流させ、開口部圧力損失を低減しつつ風量を向上させた冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、連結部材は、下部に、開口から外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を有する構成を有する。かかる構成によれば、開口下面から外気送風機の吸込口下部の平面までを直線の斜面で連通させている。したがって、その平面から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することができ、急収縮圧力損失を低減し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、連結部材の下部に設けられた傾斜面は、筐体が設置される発熱体収納箱のカバー前面に設けられたルーバーと平行である構成を有する。かかる構成によれば、カバーから取り込まれる空気の流れを変えることなく外気送風機に送り込むことが可能となる。したがって、開口部圧力損失を低減しつつ風量を向上させた冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、開口と外気送風機の吸込口は円形状を呈し、連結部材は、開口の円周から外気送風機の吸込口の円周に向かって斜円錐状のしぼり面を有する構成を有する。かかる構成によれば、斜円錐状のしぼりによって全周を段差なく連通させることができる。したがって、開口部圧力損失を最大限に低減しつつ風量を向上させた冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、筐体は、底面から側面にかけて傾斜を有するガイド板を、両側面の下部に設けた構成を有する。かかる構成によれば、筐体の内壁の隅で起こる空気の乱れを抑制できるために風量及び整流作用が向上し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、ガイド板は、筐体の底面と両側面に対して正接する円弧形状である構成を有する。かかる構成によれば、円弧状のガイド板を外気送風機の設置される筐体下部の両側面に設けるので、外気送風機の最下点で最大となる圧力をガイド板の円弧に沿って徐々に開放する昇圧効果が得られる。したがって、風量が向上し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
　また、本発明によれば、外気送風機と筐体の底面との間に、排出孔を有する排水用のドレンパンをさらに備え、排出孔は、外気送風機の回転軸と直交する面に設けられ、外気送風機による気流に沿って排水する排水経路を有する構成を有する。
　かかる構成によれば、外気送風機の回転によって生じる風圧とその向きを利用することができる。したがって、傾斜した排水孔から筐体の内部に侵入した雨水や粉塵を勢い良く噴出させることが可能となり、高い排水性を持つ冷却装置が得られる。
　さらに、本発明の発熱体収納装置は、上記冷却装置のうちの少なくとも１つを搭載している。したがって、制御基板上にある電子部品などの動作保証、製品寿命に大きな影響を与えない発熱体収納装置が得られる。
　本発明にかかる冷却装置は、小型で冷却能力の高いので、例えば、発熱体収納装置や空気調和装置にも有用である。
　３２　　冷却装置
　３０　　発熱体収納箱
　３１　　カバー
　１　　筐体
　２　　内気吸込口
　３　　オリフィス
　４　　内気送風機
　５　　熱交換素子
　６　　内気吹出口
　７　　内気風路
　８　　パネル
　９　　外気吸込口
　１０　　開口
　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ　　連結部材
　１２　　外気送風機
　１３　　吸込口
　１４　　外気吹出口
　１５　　外気風路
　１６　　ルーバー
　１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ　　傾斜面
　１８　　ドレンパン
　１９ａ，１９ｂ　　ガイド板
　２０　　コーナー部
　２１　　回転方向
　２２　　整流方向
　２３　　排水孔
　２５　　排水経路

Claims (11)

  1. 発熱体収納箱に設置される筐体と、前記筐体の内部に前記発熱体収納箱の内気を取り込み、前記取り込んだ内気を前記発熱体収納箱に戻す内気風路と、前記筐体の外部から外気を取り込み、前記取り込んだ外気を前記筐体の外部に排出する外気風路と、前記外気風路の外気を搬送する外気送風機と、前記内気風路の内気を搬送する内気送風機と、前記外気風路と前記内気風路の交差部に配設され、前記外気と前記内気との間で熱交換をする熱交換素子と、前記筐体の前記外気側に形成された、前記外気を取り込む開口と、前記開口と前記外気送風機の吸込口とを連結する連結部材とを備え、前記開口の中心を前記外気送風機の吸込口の中心に対して偏心させた冷却装置。
  2. 前記外気送風機は、前記筐体の内部の下方に配設され、前記開口の中心を前記送風機の吸込口の中心よりも上方に偏心させた請求項１に記載の冷却装置。
  3. 前記連結部材は、上部に、前記開口から前記外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を有する請求項２に記載の冷却装置。
  4. 前記傾斜面は、下端部が前記外気送風機の吸込口の上面に接する請求項３に記載の冷却装置。
  5. 前記連結部材は、下部に、前記開口から前記外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を有する請求項２に記載の冷却装置。
  6. 前記連結部材の下部に設けられた前記傾斜面は、前記筐体が設置される前記発熱体収納箱のカバー前面に設けられたルーバーと平行である請求項５に記載の冷却装置。
  7. 前記開口と前記外気送風機の吸込口は円形状を呈し、前記連結部材は、前記開口の円周から前記外気送風機の吸込口の円周に向かって斜円錐状のしぼり面を有する請求項１に記載の冷却装置。
  8. 前記筐体は、底面から側面にかけて傾斜を有するガイド板を、両側面の下部に設けた請求項２記載の冷却装置。
  9. 前記ガイド板は、前記筐体の前記底面と前記両側面に対して滑らかに接する円弧形状である請求項８に記載の冷却装置。
  10. 前記外気送風機と前記筐体の前記底面との間に、排出孔を有する排水用のドレンパンをさらに備え、前記排出孔は、前記外気送風機の回転軸と直交する面に設けられ、前記外気送風機による気流に沿って排水する排水経路を有する請求項８に記載の冷却装置。
  11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の冷却装置を搭載した発熱体収納装置。
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