WO2014020859A1 - 発熱体収納装置 - Google Patents

Abstract

発熱体収納装置（７）は、内気（８）と、外気（９）との熱交換によってキャビネット（１）内を冷却する熱交換装置（６）を備えている。キャビネット底部に室外ファン（２２ａ）が設けられ、キャビネット（１）の上部に室内ファン（２１ａ）が設けられている。ケース（１０）内に、熱交換器（２）が収納されている。熱交換器（２）は、内気吸込口（１４）と、内気吹出口（１５）と、外気吸込口（１６）とを有している。ケース（１０）のキャビネットドア（３）に対向する面に、外気（９）を吹出す外気吹出口（１１）が備えられている。室外ファン（２２ａ）と室内ファン（２１ａ）とは、それぞれ遠心型送風機である。

Description

発熱体収納装置

　本発明は、発熱体収納装置に関する。

　発熱体収納装置は、携帯電話の基地局などを収納している。携帯電話の基地局は、数十アンペア以上の電流が流れることから、発熱体とも表現される。つまり携帯電話の基地局の冷却は、その動作を安定化させるために極めて重要である。従来の携帯電話の基地局の冷却について、従来の熱交換装置の構成図である図１２を用いて説明する。

　発熱体収納装置は、発熱体となる送・受信機を収納したキャビネットと、キャビネットの開口部に装着された熱交換装置とから構成されている。図１２に示すように熱交換装置１０１は本体ケース１１１と、本体ケース１１１内に設けられた外気用の第１送風機１１２と、キャビネット内空気用の第２送風機１１３と、熱交換器１１４とを備えている。また本体ケース１１１は、室外空気用の第１吸込口１０７と第１吐出口１０８、およびキャビネット内空気用の第２吸込口１０９と第２吐出口１１０を有している。そして、熱交換器１１４は、本体ケース１１１内において室外空気とキャビネット内空気との熱交換を行う（特許文献１参照）。

　携帯電話の基地局は、熱交換装置１０１を壁面に備えている。このような従来の熱交換装置１０１は、本体ケース１１１内に第１送風機１１２と第２送風機１１３とを備えている。そして、これら２つの送風機に挟まれるようにして熱交換器１１４が収納されているため、本体ケース１１１自体が大きくなっていた。そのため、熱交換装置１０１を壁面に備える発熱体収納装置も大型となっていた。

　しかし携帯電話の基地局はビルの屋上、鉄塔、または電柱への設置が求められるようになり、より小型化が要求されている。特にビルの屋上への携帯電話の基地局の設置は、防水処理の問題により後加工のアンカーボルトによりキャビネットを据付けることが出来ない。そのため、キャビネットの高さを抑えて転倒モーメントを可能な限り低減することが必須条件となっている。すなわち発熱体収納装置は、小型化が課題である。

特開２０００－１６１８７５号公報

　本発明の発熱体収納装置は、キャビネット内に発熱体を収納しキャビネット内の空気である内気と、外気との熱交換によってキャビネット内を冷却する熱交換装置を備えている。またキャビネットのキャビネット底部に外気を送風する室外ファンが設けられ、キャビネットの上部に内気を送風する室内ファンが設けられている。またキャビネットの側面であるキャビネットドアの外方に、ケースがキャビネットドアに接して設けられるとともに、ケース内に熱交換器が収納されている。また熱交換器は、キャビネットドアに室内ファンと連通した内気吸込口と、キャビネット内と連通した内気吹出口と、室外ファンと連通した外気吸込口とを有している。またケースのキャビネットドアに対向する面に、熱交換器において熱交換された外気を吹出す外気吹出口が備えられている。そして室外ファンと室内ファンとは、それぞれ下方に室外ファン吸込口と室内ファン吸込口とを有する遠心型送風機である。

　このような発熱体収納装置は、底部から外気を吸い込む遠心型送風機である室外ファンが配置されている。そのため大きなサイズの必要なファンの径方向がキャビネットの底面に平行になるので、室外ファンの上下方向が小さくなり、発熱体収納装置は小型化される。

図１は、本発明の実施の形態の発熱体収納装置の設置例を示す斜視図である。 図２は、同発熱体収納装置の他の設置例を示す斜視図である。 図３は、図２の発熱体収納装置の下面斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態の発熱体収納装置のキャビネットドアを開いた全体構成斜視図である。 図５は、同発熱体収納装置の透視図である。 図６は、同発熱体収納装置の熱交換素子の板体構成図である。 図７は、同発熱体収納装置の熱交換素子の全体斜視図である。 図８は、同発熱体収納装置の断面図である。 図９は、同発熱体収納装置の熱交換器の背面斜視図である。 図１０は、同発熱体収納装置の熱交換器の前面斜視図である。 図１１Ａは、同熱交換装置の室外ファン部分のダクト接続図である。 図１１Ｂは、同熱交換装置の室外ファン部分の要部詳細図である。 図１２は、従来の熱交換装置の構成図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態の発熱体収納装置の設置例を示す斜視図である。図１に示すように発熱体収納装置７は、キャビネット１の側面に熱交換器２を備えている。熱交換器２は、キャビネット１の側面であるキャビネットドア３に、キャビネット１に対して開閉可能に取り付けられている。熱交換器２が収容されているケース１０は、キャビネットドア３の外方に、キャビネットドア３に接して設けられている。また熱交換器２は、外気９側を前面にして前面に外気吹出口１１が設けられている。図１の発熱体収納装置７は、床置きの場合を示している。キャビネット１の底面に、設置架台４ａが設けられている。

　図２は本発明の実施の形態の発熱体収納装置の他の設置例を示す斜視図、図３は図２の発熱体収納装置の下面斜視図である。図２、図３に示す発熱体収納装置７は、電柱７０に取り付けられた状態である。キャビネット１は、電柱７０に電柱取付ベルト４ｂによって、電柱７０を抱きかかえるように取り付けられる。そして図３に示すようにキャビネット１の底面は、室外ファンユニット２２の吸込口である室外ファン吸込口１３となっている。また熱交換器２の底面には、熱交換器２内部に入り込んだ水分の排出のため、排水口５が設けられている。

　図４は本発明の実施の形態の発熱体収納装置のキャビネットドアを開いた全体構成斜視図、図５は同発熱体収納装置の透視図である。図４、図５に示す発熱体収納装置７は、キャビネットドア３を開いて、キャビネット１内部の構成が示されている。

　図４、図５に示すように、熱交換器２とキャビネットドア３とは一体となっている。熱交換器２の背面、すなわちキャビネットドア３には内気吸込口１４、内気吹出口１５、および外気吸込口１６が備えられている。そして内気吸込口１４には、キャビネット１側に設けられた室内ファンユニット２１と連通する室内空気ダクト１４ｂが取り付けられている。同じく外気吸込口１６には、室外ファンユニット２２と連通する室外空気ダクト１６ｂが取り付けられている。

　キャビネット１内には、発熱体となる通信機５０が収納されている。そしてキャビネット１の上部には、室内ファンユニット２１が設けられている。室内ファンユニット２１には、遠心型の羽根車を備えた室内ファン２１ａと、制御ボックス２１ｂとが内蔵されている。キャビネット１のキャビネット底部１ａには、室外ファンユニット２２が設けられている。室外ファンユニット２２には、遠心型の羽根車を備えた室外ファン２２ａが内蔵されている。室内ファン２１ａと室外ファン２２ａとは、遠心型送風機である。ここでキャビネットドア３が閉じた状態において、内気吸込口１４は室内ファン２１ａと、内気吹出口１５はキャビネット１内と、外気吸込口１６は室外ファン２２ａとそれぞれ連通している。

　そしてキャビネット１は、通信機５０を備えた内空間のエリアと、室外ファンユニット２２の外空間のエリアとを仕切板２３ａにより上下に２分割されている。そして通信機５０は仕切板２３ａの上方に、室外ファン２２ａは仕切板２３ａの下方に設けられている。室外ファンユニット２２のエリアは、外気９と直接連通しているので、外空間と呼ぶ。キャビネットドア３には、仕切板２３ａと当接し、キャビネットドア３を閉鎖したときに内空間と外空間とを仕切る仕切部材２３ｂが設けられている。仕切部材２３ｂは、キャビネットドア３を閉鎖したときに仕切板２３ａと密着するように、ゴムなどの弾力性のある素材が用いられる。

　図６は本発明の実施の形態の発熱体収納装置の熱交換素子の板体構成図、図７は同発熱体収納装置の熱交換素子の全体斜視図である。図１に示す熱交換器２内には図６、図７に示す熱交換素子１７が設けられている。

　図６に示すように熱交換素子１７は、長方形状の合成樹脂製の第１の板体１７ａ、同じく長方形状の合成樹脂製の第２の板体１７ｂ、および第３の板体１７ｃにより形成される。第１の板体１７ａの表面上に第２の板体１７ｂ、第２の板体１７ｂの表面上に第３の板体１７ｃ（以降、同じように複数個の板体が用いられる）が、それぞれ所定間隔を設けて重ね合わされている。また図示しないが、第１の板体１７ａ、第２の板体１７ｂ、第３の板体１７ｃの表面には、その表面をレーン状に仕切る複数の整流壁がそれぞれ設けられている。

　また第１の板体１７ａ、第２の板体１７ｂ、第３の板体１７ｃは、上下方向を長くした長方形状となっている。整流壁は、流入口となる板体の一端から他端に向けて延伸されている。この整流壁は、他端側の手前において一方の長辺側に湾曲される形状となり、流出口につながっている。このような整流壁によって、第１の板体１７ａ、第２の板体１７ｂ、第３の板体１７ｃ上に略Ｌ字状の複数の送風レーンが形成されている。

　このような熱交換素子１７によれば、内気８についてはキャビネット１側に短い送風レーンが設けられ、外気９側に長い送風レーンが設けられる。一方、外気９についてはキャビネット１側に長い送風レーンが設けられ、外気９側に短い送風レーンが設けられる。

　そして図７において、このように重ね合わされた熱交換素子１７の上面が、流入口１７ｄとなっている。流入口１７ｄには、内気８が内気吸込口１４を介して流入する。

　流入口１７ｄから熱交換素子１７内に流入した内気８は、図７の下部右側に設けた流出口１７ｅから図４のキャビネット１内に流出する。なお流出口１７ｅは、図４の内気吹出口１５と接続されている。

　また外気９は、図７の下面に設けた流入口１７ｆから流入し、図７の上部左側に設けた流出口１７ｇを経て図１の外気吹出口１１からキャビネット１外へ流出する。なお流出口１７ｇは、図１の外気吹出口１１と接続されている。

　このような構成における発熱体収納装置７の動作について図８、図９を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態の発熱体収納装置の断面図、図９は同発熱体収納装置の熱交換器の背面斜視図である。

　図８、図９に示す内空間の内気８は、通信機５０が動作することによって暖められる。室内ファン２１ａが運転されると、暖められた内気８が吸い込まれ、室内空気ダクト１４ｂ、内気吸込口１４を介して熱交換器２へ送り込まれる。

　一方、室外ファン２２ａが運転されると、室外の比較的冷たい外気９が吸い込まれ、室外空気ダクト１６ｂ、外気吸込口１６を介して熱交換器２へ送り込まれる。

　熱交換素子１７では、温かい内気８と冷たい外気９とが図６の第１の板体１７ａ、第２の１７ｂ、第３の１７ｃを挟んで流れることにより、熱交換が行われ、内気８が冷却される。冷却された内気８は、内気吹出口１５から再び図４のキャビネット１内へと送風される。また、暖められた外気９は、外気吹出口１１から外部へ放出される。

　なお通信機５０の上部は、室内ファンユニット２１との間に空間が設けられるのが好ましい。すなわち室内ファン２１ａが、効率よく内気８を吸い込むようにするためである。そのとき、内気吹出口１５から吹き出した内気８が直接、室内ファン２１ａに吸い込まれないように、キャビネット仕切２５が設けられるとよい。

　また内気８を送風する室内ファン２１ａは下方に室内ファン吸込口２０を、外気９を送風する室外ファン２２ａは下方に室外ファン吸込口１３を有する。そして熱交換器２において熱交換された外気９は、ケース１０のキャビネットドア３に対向する面に設けられた外気吹出口１１から吹出される。このように発熱体収納装置７は、キャビネット１内の空気である内気８と、外気９との熱交換によってキャビネット１内を冷却する熱交換装置６を備えている。

　ここで、本実施の形態における最も特徴的な部分について説明する。

　前述したように図８の室外ファン２２ａは、遠心型の羽根車が用いられている。そして室外ファン２２ａは、室外ファン吸込口１３をキャビネット１の底面に正対させ、キャビネット１の底面から外気９を吸い込む。このような構成によれば、室外ファン２２ａの上下方向の大きさは、室外ファン２２ａの羽根車回転軸に支配される。そして、室外ファン２２ａの羽根径は、キャビネット１の底面いっぱいに拡げられるので、薄型の羽根車が用いられる。すなわち室外ファンユニット２２は、薄型になる。そして、室外ファンユニット２２とキャビネット１とは、仕切板２３ａ、仕切部材２３ｂによって区画されているので、内気８と外気９とが混合することなく、効率的に内気８の冷却が行なわれる。

　また、熱交換器２、室内ファンユニット２１、室外ファンユニット２２の組み合わせにより、本発明の実施の形態の発熱体収納装置７は様々なタイプの通信機５０、キャビネット１に対して適用できる。つまり発熱体収納装置７は、大きな通信機５０およびキャビネット１を冷却するためには、熱交換器２を大型にすればよい。もし、風量が不足する場合には、室内ファンユニット２１、室外ファンユニット２２の仕様を変更すればよい。

　また発熱体収納装置７は、キャビネット１の底面から外気９を吸い込む構成であるので、図２の電柱７０などの高所に取り付けられた場合、室外ファン吸込口１３の近傍に障害物がなくなるため、効率よく外気９が取り込まれる。また降雨の際にも、キャビネット１の底面から外気９を吸い込む構成のため、雨水の吸い込みが抑制される。また、キャビネット１の底面は日射の影響を受けないため、日射による外気９の温度上昇も抑制され、冷却能力が向上する。

　さらに発熱体収納装置７が床に設置された場合、室外ファン２２ａから発生する音は下方に向けて放出される。その結果、キャビネット１の周囲に発せられる騒音は低減される。

　同様に、室内ファン２１ａについても遠心型の羽根車が用いられているので、室内ファンユニット２１は薄くなる。

　なお本実施の形態では、室外ファンユニット２２として説明したが、ユニット化する必要は無く、キャビネット１内が内空間と外空間とが仕切られていればよい。

　また、仕切板２３ａにより内空間と、外空間とを区画して説明したが、キャビネット１の内空間を箱形にして、室外ファンユニット２２を外付けにした構成としても良い。

　図５に示すように室内ファンユニット２１内には、制御ボックス２１ｂが設けられている。制御ボックス２１ｂは、室内ファン２１ａ、室外ファン２２ａの駆動を制御する。図４では制御ボックス２１ｂは、室内ファンユニット２１内に設けられているが、キャビネット１内の通信機５０を収納したエリアに設けられても良い。

　また図８に示すように外気吸込口１６と、図７の流入口１７ｆとの間には、外気チャンバー１８が設けられる。外気チャンバー１８内には、外気９をスムーズに流入口１７ｆに流し込むため、湾曲した外気ガイド１８ａが設けられている。

　図１０は本発明の実施の形態の発熱体収納装置の熱交換器の前面斜視図、図１１Ａは同熱交換装置の室外ファン部分のダクト接続図、図１１Ｂは同熱交換装置の室外ファン部分の要部詳細図である。図１０、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように室外空気ダクト１６ｂには位置決め孔３１が設けられ、室外ファンユニット２２には位置決めピン３２が設けられている。位置決めピン３２は、キャビネットドア３が閉鎖されたときに、位置決め孔３１に嵌合する位置に設けられている。

　このような構成により、室外ファンユニット２２と室外空気ダクト１６ｂとが精度良く接合され、外空間とキャビネット１内の内空間とが区切られている。

　以上のように本発明の発熱体収納装置は、設置面積が限られる通信機器の基地局、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である。

１　　キャビネット
１ａ　　キャビネット底部
２　　熱交換器
３　　キャビネットドア
４ａ　　設置架台
４ｂ　　電柱取付ベルト
５　　排水口
６　　熱交換装置
７　　発熱体収納装置
８　　内気
９　　外気
１０　　ケース
１１　　外気吹出口
１３　　室外ファン吸込口
１４　　内気吸込口
１４ｂ　　室内空気ダクト
１５　　内気吹出口
１６　　外気吸込口
１６ｂ　　室外空気ダクト
１７　　熱交換素子
１７ａ　　第１の板体
１７ｂ　　第２の板体
１７ｃ　　第３の板体
１７ｄ，１７ｆ　　流入口
１７ｅ，１７ｇ　　流出口
１８　　外気チャンバー
１８ａ　　外気ガイド
２０　　室内ファン吸込口
２１　　室内ファンユニット
２１ａ　　室内ファン
２１ｂ　　制御ボックス
２２　　室外ファンユニット
２２ａ　　室外ファン
２３ａ　　仕切板
２３ｂ　　仕切部材
２５　　キャビネット仕切
３１　　位置決め孔
３２　　位置決めピン
５０　　通信機（発熱体）
７０　　電柱

Claims (3)

1. キャビネット内に発熱体を収納し前記キャビネット内の空気である内気と、外気との熱交換によって前記キャビネット内を冷却する熱交換装置を備えた発熱体収納装置において、
   前記キャビネットのキャビネット底部に前記外気を送風する室外ファンが設けられ、
   前記キャビネットの上部に前記内気を送風する室内ファンが設けられ、
   前記キャビネットの側面であるキャビネットドアの外方にケースが前記キャビネットドアに接して設けられるとともに前記ケース内に熱交換器が収納され、
   前記熱交換器は、
   　前記キャビネットドアに前記室内ファンと連通した内気吸込口と、
   　前記キャビネット内と連通した内気吹出口と、
   　前記室外ファンと連通した外気吸込口とを有し、
   　前記ケースの前記キャビネットドアに対向する面に前記熱交換器において熱交換された前記外気を吹出す外気吹出口が備えられ、
   前記室外ファンと前記室内ファンとはそれぞれ下方に室外ファン吸込口と室内ファン吸込口とを有する遠心型送風機であることを特徴とする発熱体収納装置。
2. 前記キャビネット内を仕切板により上下に２分割し、前記仕切板の上方に前記発熱体を、前記仕切板の下方に前記室外ファンを設けることを特徴とする請求項１記載の発熱体収納装置。
3. 前記キャビネット底部に前記室外ファンを収納した室外ファンユニットを設けることを特徴とする請求項１記載の発熱体収納装置。

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