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技術 発熱体収納箱冷却装置とその制御方法

出願人 パナソニックエコシステムズ株式会社株式会社NTTドコモ
発明者 最首和樹
出願日 2008年12月22日 (11年10ヶ月経過) 出願番号 2008-325272
公開日 2009年5月21日 (11年5ヶ月経過) 公開番号 2009-111407
状態 特許登録済
技術分野 冷凍機械と関連しない装置 換気4 ラジエータ、流路群をもつ熱交換装置 電気装置の冷却等
主要キーワード 空気冷却機 箱内温度 補助冷却 アルミハニカム 外気吹出口 冷却エネルギー 外気風路 非透湿性
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年5月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

小型で施工性の良好な発熱体収納箱冷却装置を提供することを目的としている。

解決手段

発熱体収納箱の空気を取込んで戻す内気風路5と、外気取込み、また外気に排出する外気風路9を有し、これら両風路が独立するよう設置された仕切板10と、外気風路9と内気風路5の空気を搬送する送風機3と、両風路の交点に配され外気と内気顕熱交換する熱交換素子4とを備え、前記送風機3の回転軸が前記熱交換素子4の積層方向と平行かつ内気の吹出方向と直交するように配置したので、小さく施工性の良い発熱体収納箱冷却装置となる。

概要

背景

近年、電子部品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、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は箱内の温度に大きな影響を受ける。このため、箱内の温度を一定以下に冷却しなければ信頼性の確保が出来なくなってきている。

また、電子部品の精密化によって箱内の空気中の水分、粉塵を除去することも重要な要素となってきている。

従来、この種の箱を冷却する場合には、室内機を箱内に設置して、冷媒配管で箱外の室外機つなぐという方法があり、図7に示したものなどが一般的であった。

以下、その発熱体収納箱冷却装置について図7を参照しながら説明する。

図に示すように、箱101の内部には、熱負荷を発生する制御基板102と、室内機103と、箱101の内部の空気温度を検知し室内機103に信号を送る温度センサー104と、電源105が設置されている。

箱101の外部には、室外機106が設置され、冷媒配管107で室内機103とつながっている。

上記構成において、制御基板102を運転させると、その発熱のため、箱101の内部の温度は徐々に上昇してくる。

そこで温度センサー104の検知した温度が設定してある温度を超えると運転信号が発生し室内機103が運転を開始し、箱101の内部の温度が低下するとともに、温度センサー104の検知した温度が設定してある温度以下になると停止信号が発生し室内機103が停止する。

以上の動作を繰り返しながら箱101の内部の温度はある一定範囲を保持するようになっていた。

概要

小型で施工性の良好な発熱体収納箱冷却装置を提供することを目的としている。発熱体収納箱の空気を取込んで戻す内気風路5と、外気取込み、また外気に排出する外気風路9を有し、これら両風路が独立するよう設置された仕切板10と、外気風路9と内気風路5の空気を搬送する送風機3と、両風路の交点に配され外気と内気顕熱交換する熱交換素子4とを備え、前記送風機3の回転軸が前記熱交換素子4の積層方向と平行かつ内気の吹出方向と直交するように配置したので、小さく施工性の良い発熱体収納箱冷却装置となる。

目的

本発明は、このような省エネルギーかつ施工性の良好な発熱体収納箱冷却装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

発熱体収納箱に連通した内気吸込口と内気吹出口とを有し、外気と連通し設けられた外気吸込口外気吹出口とを有した箱体と、この箱体内送風機熱交換素子を設け、前記送風機の回転軸が前記熱交換素子の積層方向と平行かつ内気の吹出方向と直交するように配置した発熱体収納箱冷却装置

請求項2

外気温度の高い時に発熱体収納箱を補助冷却する空気冷却機を備えた請求項1記載の発熱体収納箱冷却装置。

請求項3

内気吸込口と内気吹出口の形状を丸孔とし、発熱体収納箱冷却装置の箱体に配置したことを特徴とする請求項1または2に記載の発熱体収納箱冷却装置。

請求項4

内気吸込口と内気吹出口にフランジを設けた請求項3記載の発熱体収納箱冷却装置。

請求項5

熱交換素子の伝熱板非透湿性とした請求項1〜4のいずれか一つに記載の発熱体収納箱冷却装置。

請求項6

発熱体収納箱のパネルに設置された冷却装置を外気温度によって発停制御をするようにした請求項2記載の発熱体収納箱冷却装置の制御方法

技術分野

0001

本発明は、屋外に設置される箱体構造物で、冷却装置を設置するスペースが限られており、内部に発熱体を有し、その発熱量が多く冬季においても冷却を要し、また、温度、湿度粉塵などが電子部品の性能、寿命に影響を与えるような精密な制御基板を有する箱に関し、特にその冷却装置と制御方法に関するものである。

背景技術

0002

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、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は箱内の温度に大きな影響を受ける。このため、箱内の温度を一定以下に冷却しなければ信頼性の確保が出来なくなってきている。

0003

また、電子部品の精密化によって箱内の空気中の水分、粉塵を除去することも重要な要素となってきている。

0004

従来、この種の箱を冷却する場合には、室内機を箱内に設置して、冷媒配管で箱外の室外機つなぐという方法があり、図7に示したものなどが一般的であった。

0005

以下、その発熱体収納箱冷却装置について図7を参照しながら説明する。

0006

図に示すように、箱101の内部には、熱負荷を発生する制御基板102と、室内機103と、箱101の内部の空気温度を検知し室内機103に信号を送る温度センサー104と、電源105が設置されている。

0007

箱101の外部には、室外機106が設置され、冷媒配管107で室内機103とつながっている。

0008

上記構成において、制御基板102を運転させると、その発熱のため、箱101の内部の温度は徐々に上昇してくる。

0009

そこで温度センサー104の検知した温度が設定してある温度を超えると運転信号が発生し室内機103が運転を開始し、箱101の内部の温度が低下するとともに、温度センサー104の検知した温度が設定してある温度以下になると停止信号が発生し室内機103が停止する。

0010

以上の動作を繰り返しながら箱101の内部の温度はある一定範囲を保持するようになっていた。

発明が解決しようとする課題

0011

このような従来の発熱体収納箱冷却装置では、周囲を断熱材で密閉している関係上、放熱がないため、冬季など外気温度が低い場合でも、必ず冷却装置を運転させねばならず、大量の冷却エネルギー消費している。

0012

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、発熱体収納箱パネルに冷却装置を設置することによって、外気温度が低い時に外気と箱内の空気とで熱交換を行うことで箱内の空気が冷却されることから、既設の冷却装置の運転時間が減少し、省エネとなる。

0013

また、パネルに外付けするため、発熱体収納箱内のスペースをとらず、既設の発熱体収納箱に対する施工が容易である。

0014

本発明は、このような省エネルギーかつ施工性の良好な発熱体収納箱冷却装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0015

上記課題を解決するための本発明における発熱体収納箱冷却装置の一つの手段は、発熱体収納箱に連通した内気吸込口と内気吹出口とを有し、外気と連通し設けられた外気吸込口外気吹出口とを有した箱体と、この箱体内送風機熱交換素子を設け、前記送風機の回転軸が前記熱交換素子の積層方向と平行かつ内気の吹出方向と直交するように配置したものである。

0016

そして本発明によれば上記手段により、発熱体収納箱冷却装置の箱体を薄く小さくすることができ、施工も容易となる。

発明の効果

0017

以上のように本発明によれば、送風機の回転軸が前記熱交換素子の積層方向と平行かつ内気の吹出方向と直交するような配置形態により発熱体収納箱冷却装置の箱体を薄く小さくすることから冷却装置を設置する際の施工が容易となる。

0018

また、外気温度の高い時に発熱体収納箱を補助冷却する空気冷却機を備えたため、外気温度が低い時は省エネ運用をしながら、外気温度が高い時の冷却必要量の増加にも対応することができる。

0019

また、内気吸込口と内気吹出口の形状を丸孔とし、発熱体収納箱冷却装置の箱体に配置したものであり、発熱体収納箱冷却装置の設置の際に、箱のパネルに開口部を設ける加工が容易になるという作用を有する。

0020

また、内気吸込口と内気吹出口にフランジを設けており、発熱体収納箱のパネルが厚いときにも、容易な施工で気密性を確保できる。

0021

また、熱交換素子の伝熱板非透湿性としたため、発熱体収納箱内部の機器への結露などによる水分の悪影響が発生しないという作用を有する。

0022

また、外気温度が低い時に空気冷却機の運転を停止し、熱交換を行い、外気温度が高い時は熱交換をせずに空気冷却機を運転する制御により、熱交換による余分なエネルギーの消費、不要な冷凍機の運転をしないようにすることで、省エネルギーを実現することができる。

発明を実施するための最良の形態

0023

本発明の請求項1に記載の発明は、発熱体収納箱に連通した内気吸込口と内気吹出口とを有し、外気と連通し設けられた外気吸込口と外気吹出口とを有した箱体と、この箱体内に送風機と熱交換素子を設け、前記送風機の回転軸が前記熱交換素子の積層方向と平行かつ内気の吹出方向と直交するように配置した発熱体収納箱冷却装置であり、この配置形態により発熱体収納箱冷却装置の箱体を薄く小さくすることから冷却装置を設置する際の施工が容易にできるという作用を有する。

0024

また、他の発明は、外気温度の高い時に発熱体収納箱を補助冷却する空気冷却機を備えたものであり、外気温度が低い時は省エネ運用をしながら、外気温度が高い時の冷却必要量の増加にも対応することができるという作用を有する。

0025

また、他の発明は、内気吸込口と内気吹出口の形状を丸孔とし、発熱体収納箱冷却装置の箱体に配置したものであり、発熱体収納箱冷却装置の設置の際に、箱のパネルに開口部を設ける加工が容易になるという作用を有する。

0026

また、他の発明は、内気吸込口と内気吹出口にフランジを設けており、発熱体収納箱のパネルが厚いときにも、容易な施工で気密性を確保できるという作用を有する。

0027

また、他の発明は、熱交換素子の伝熱板を非透湿性としており、外気に含まれる水分が発熱体収納箱の内部に混入することがなく、発熱体収納箱内部の機器への結露などによる水分の悪影響が発生しないという作用を有する。

0028

また、他の発明は、外気温度が低い時に空気冷却機の運転を停止し、熱交換を行い、外気温度が高い時は熱交換をせずに空気冷却機を運転する制御により、熱交換による余分なエネルギーの消費、不要な冷凍機の運転をしないようにすることで、省エネルギーになるという作用を有する。

0029

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。

0030

(実施例1)
図1図2本願発明における発熱体収納箱冷却装置の基本構成ともいえる実施例1を示したものである。

0031

発熱体収納箱冷却装置の箱体1は発熱体収納箱のパネルの外郭に取り付けられ、所謂る「外付け」装着にて構成されている。

0032

以下、その内部構成について説明する。

0033

発熱体収納箱内の空気(以下、これを内気と称する)は内気吸込口2より送風機3の内気側ファン3Aに取込まれたのち、熱交換素子4を通過して、また発熱体収納箱内に戻る循環させる内気風路5を形成している。

0034

一方、外気吸込口6より外気を取込み、熱交換素子4、送風機の外気側ファン3B、外気吹出口8を介して、また外気に排出する外気風路9を形成している。

0035

これら両風路が独立するよう相互の風路を略気密状態仕切るための仕切板10が設置され、また外気風路9と内気風路5の交点には外気と内気の顕熱交換する熱交換素子4が配置されている。

0036

上記構成により、発熱体収納箱冷却装置は、外気温度の低い時に外気を取り入れ、発熱体収納箱内部の暖かい空気との間で熱交換素子4にて熱交換をおこない、暖かくなった外気は排気し、冷たくなった空気を箱内に給気する。

0037

これにより既設の冷却装置の運転を最小限に抑えて箱内温度を低くすることができ、省エネが可能となる。

0038

また、外気風路9、内気風路5が仕切板10により独立していることから、外気と発熱体収納箱内部の空気は混合しないため、外気に含まれる粉塵が発熱体収納箱の内部に混入することがなく、発熱体収納箱内部の機器への粉塵による悪影響も発生しない。

0039

図2に示すように、発熱体収納箱冷却装置を形成する箱体1の壁の一面に発熱体収納箱に連通した内気吸込口2と内気吹出口11とを備え、他の面に外気と連通し設けられた外気吸込口6と外気吹出口8とを備えており、この箱体1内に送風機と熱交換素子4を、送風機3の回転軸3Cが熱交換素子4の長手方向(積層方向)と平行かつ内気の吹出方向と直交するように配置している。

0040

上記配置から、冷たい外気を発熱体収納箱冷却装置の下方の外気吸込口6から吸い込み、熱交換素子4、送風機3の外気側ファン3Bを介して上方に設けた外気吹出口8より吹き出すとともに、発熱体収納箱からの加熱された空気を上方の内気吸込口2から吸い込み、熱交換素子4、送風機3の内気側ファン3Aを介して下方に設けた内気吹出口11より内気、外気の熱交換を行ないながら吹き出すことができる。

0041

また、送風機3の回転軸3Cと熱交換素子4の長手方向を水平方向にして、発熱体収納箱冷却装置の箱体1中央に送風機3と熱交換素子を配置できる。これにより、スペース効率良く熱交換を行うことができ、また、発熱体収納箱冷却装置の箱体1を薄く小さくすることから冷却装置を設置する際の施工を容易にすることができる。

0042

(実施例2)
図3は本願発明における発熱体収納箱冷却装置の実施例2を示したものである。

0043

本実施例は上記実施例に加えて、外気温度の高い時に発熱体収納箱を補助冷却する空気冷却機12を備えたものである。

0044

夏季などの外気温度が高い時には、熱交換素子4による熱交換を制限しながら運転停止し、一方、空気冷却機12を運転して発熱体収納箱を補助冷却する。

0045

これにより、外気温度が低い時の省エネ運用をしながら、外気温度が高い時の冷却必要量の増加に対応することができる。

0046

なお、本実施例では補助冷却という説明を用いたが、中間期などでは補助ではなく主冷却になることもあり、発熱体収納箱の発熱量があまり高くないときには主冷却とすることも可能であることはいうまでもない。

0047

(実施例3)
図4は本願発明における発熱体収納箱冷却装置の実施例3を示したものである。

0048

内気吸込口2と内気吹出口11の形状を丸孔とし、発熱体収納箱冷却装置の箱体1に配置したものである。

0049

一般的に発熱体収納箱の外郭はアルミハニカム構造やアルミによる断熱材サンドイッチ構造が多く、比較的簡単な工具を用いて加工が可能なことが多い。

0050

本実施例は上記各実施例に加えて、内気吸込口2と内気吹出口11の孔形状が円形としたため、その結果、発熱体収納箱冷却装置の設置の際に、箱のパネルに開口部を設ける加工が非常に容易となる。

0051

(実施例4)
図5は本願発明における発熱体収納箱冷却装置の実施例4を示したものである。

0052

本実施例は上記実施例の構成に加えて、内気吸込口2と内気吹出口11にフランジ13を設けたものである。

0053

これにより、発熱体収納箱を形成する外装パネルが厚いときにも、容易な施工で気密性を確保できる。

0054

(実施例5)
熱交換素子4の伝熱板を非透湿性(図示せず)とした。

0055

これにより、外気に含まれる水分が発熱体収納箱の内部に混入することがなく、発熱体収納箱内部の機器への結露などによる水分の悪影響が発生しない。

0056

(実施例6)
図6は本願発明における発熱体収納箱冷却装置の実施例6を示したものである。

0057

外気温度を測定することにより、外気温度が低い時には空気冷却機12の運転を停止し、熱交換を行う。

0058

また、外気温度が高い時は熱交換をせずに空気冷却機12を運転する。

0059

このような制御をおこなうことにより、熱交換による余分なエネルギーの消費、空気冷却機12の不要な運転をしないようにすることで、省エネルギーを実現できる。

図面の簡単な説明

0060

本発明の実施例1による発熱体収納箱冷却装置の構造を示した概略断面図
同実施例1の発熱体収納箱冷却装置を示した透視構造図
同実施例2の発熱体収納箱冷却装置を示した透視構造図
同実施例3の発熱体収納箱冷却装置を示した斜視構造図
同実施例4の発熱体収納箱冷却装置を示した斜視構造図
同実施例6の発熱体収納箱冷却装置の制御フローを示した図
従来の発熱体収納箱冷却装置の構造を示す概略断面図

符号の説明

0061

1箱体
2内気吸込口
3送風機
3A 内気側ファン
3B外気側ファン
3C回転軸
4熱交換素子
5内気風路
6外気吸込口
8外気吹出口
9外気風路
10仕切板
11 内気吹出口
12空気冷却機
13 フランジ

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