(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の内部を冷却する遮断式冷却装置であって、機器の外部と内部とを遮断する有底筒状で底部が開口側に膨突して全体として外筒部と内筒部とをなすように形成された熱交換部と、該熱交換部の内筒部と外筒部との間に配置し、吸い込んだ外部の空気を上記熱交換部に接触する旋回流を作りながら外部に排出する円筒状に形成した第１の冷却ファンと、上記熱交換部の外筒部の外側に配置し、吸い込んだ内部の空気を上記熱交換部に接触する旋回流を作りながら内部に排出する円筒状に形成した第２の冷却ファンと、上記熱交換部の内筒部内に固定されたモータとを備え、
該モータの回転軸の一方の端部を上記内筒部の底部を貫通して外部に突出させるとともに、該端部には上記第１の冷却ファンを、回転軸の他方の端部には上記第２の冷却ファンをそれぞれ取着することにより、上記両旋回流の軸流成分が逆方向になるごとく構成したことを特徴とする遮断式冷却装置。
【請求項２】
前記第１の冷却ファンが外部の空気を吸い込んで外部に排出することに代えて、内部の空気を吸い込んで内部に排出し、前記第２の冷却ファンが内部の空気を吸い込んで内部に排出することに代えて、外部の空気を吸い込んで外部に排出するように配置したことを特徴とする、請求項１記載の遮断式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、機器の内部を冷却する遮断式冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、コンピュータやパソコンは内部に発生した熱を放出しないと、内部温度が上昇することにより、回路を構成する素子の動作が不安定になって、機器の誤動作や故障の原因となるため、何らかの方法で冷却をする必要がある。このため、機器に冷却ファンを設けて、外部の冷えた空気を装置内に取り込み、装置内の熱せられた空気を排出することにより、冷却する方法が知られている。
【０００３】
この冷却ファンを使用した冷却方法では、機器の内部に粉塵や埃が入り、特に、金属粉などの導電性の粉塵は故障の大きな原因につながった。これを解決するためにフィルターを使用すると、ファンの効率が落ちる、定期的にフィルターの交換、清掃をしなければ目詰まりを起こす等運用、管理上で問題があった。
また、通風孔から電気ノイズが出て、他の機器に影響を与えたり、屋外で使用する場合に、防水機能を確保できない等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記背景の下に成立したものであって、機器の内部と外部とを遮断して、粉塵や雨等の侵入を防止し、機器の誤動作や故障を防止するとともに、運用管理上の煩雑さを解消する遮断式冷却装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を達成するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の遮断式冷却装置は、機器の内部を冷却する遮断式冷却装置であって、機器の外部と内部とを遮断する有底筒状で底部が開口側に膨突して全体として外筒部と内筒部とをなすように形成された熱交換部と、該熱交換部の内筒部と外筒部との間に配置し、吸い込んだ外部の空気を上記熱交換部に接触する旋回流を作りながら外部に排出する円筒状に形成した第１の冷却ファンと、上記熱交換部の外筒部の外側に配置し、吸い込んだ内部の空気を上記熱交換部に接触する旋回流を作りながら内部に排出する円筒状に形成した第２の冷却ファンと、上記熱交換部の内筒部内に固定されたモータとを備え、
該モータの回転軸の一方の端部を上記内筒部の底部を貫通して外部に突出させるとともに、該端部には上記第１の冷却ファンを、回転軸の他方の端部には上記第２の冷却ファンをそれぞれ取着することにより、上記両旋回流の軸流成分が逆方向になるごとく構成したことを特徴とする。
【０００６】
なお、第１の冷却ファンが内部の空気を吸い込んで内部に排出し、第２の冷却ファンが外部の空気を吸い込んで外部に排出するように上記遮断式冷却装置を配置してもよい。
【０００７】
【発明の作用】
前記構成によれば、モータを回転させると、このモータの回転軸の一方の端部に取着された第１の冷却ファンが外部の空気を吸い込んで、この吸い込んだ空気を熱交換部の外筒部の内側と第１の冷却ファンとの間に旋回流を形成させながら外部に排出し、回転軸の他方の端部に取着された第２の冷却ファンが内部の空気を吸い込んで、この吸い込んだ空気を熱交換部の外筒部の外側と第２の冷却ファンとの間に旋回流を形成させながら内部に排出するので、機器外部の空気と機器内部の空気とが熱交換部を介し、軸流成分を逆方向にして熱交換を行う。
【０００８】
【実施例】
以下、図面によって本発明の実施態様について説明する。図１は遮断式冷却装置を示し、この遮断式冷却装置１は熱交換部２とモータ３と第１の冷却ファン４と第２の冷却ファン５とから構成され、冷却する機器（図示せず）の筐体内部に収納されるとともにネジ止め等の適宜の方法で筐体６に固定されている。なお、遮断式冷却装置の外側は防護用のガード部材７で覆われている。
【０００９】
熱交換部２は、図２に示すように、銅やアルミ等の熱伝導率の高い金属で、有底筒状で底部が開口側に膨突して全体として外筒部２ａと内筒部２ｂとをなすように形成され、外筒部２ａは開口側周縁に筐体６に固定する固定縁２ｃが設けられるとともに、側壁は波板状に形成されている。内筒部２ｂの底部にはモータ３の軸が貫通する貫通孔１０が形成されている。
【００１０】
なお、外筒部２ａの側壁は肉薄にするほど熱伝導効率が高くなるが強度面で弱くなるため、図３に示すように所定間隔をおいて肉厚部１１を設ければよい。
【００１１】
モータ３は上記内筒部２ｂの内部に適宜の方法で固定されている。このモータ３の回転軸の両端はモータ３本体より突出し、一方の端部３ａは内筒部２ｂの貫通孔１０を貫通して外部に突出し、第１の冷却ファン４が取着されるとともに、他の端部３ｂには第２の冷却ファン５が取着されている。なお、上記モータ３は取り付ける機器により、直流モータで構成してもよいし、交流モータで構成してもよい。
【００１２】
第１の冷却ファン４は略筒状に形成され、一方の面にはファン４ａと、モータ３の軸３ａに固定する固定部４ｂとが形成され、内筒部２ｂに被さるように配置され、モータ３に固定されている。なお、上記ファン４ａは、第１の冷却ファン４の内部に空気を吸入するように設けられている。
【００１３】
上記第１の冷却ファン４は回転することにより、ファン４ａが機器の外部から吸い込んだ空気を外筒部２ａの内壁と第１の冷却ファン４の外壁との間に回転方向に旋回流を形成しながら再び機器の外部に排出するように設けられている。
【００１４】
第２の冷却ファン５は略筒状に形成され、一方の面にはファン５ａと、モータ３の軸３ｂに固定する固定部５ｂとが形成され、外筒部２ａに被さるように配置され、モータ３に固定されている。なお、上記ファン５ａは、第２の冷却ファン５の内部の空気を外部に排出するように設けられている。
【００１５】
上記第２の冷却ファン５は回転することにより、ファン５ａが機器の内部から吸い込んだ空気を外筒部２ａの外壁と第２の冷却ファン５の内壁との間に回転方向に旋回流を形成しながら再び機器の内部に排出するように設けられている。
【００１６】
上述のように遮断式冷却装置１は構成されているので作動態様について説明する。図１に示すように、機器の筐体６の内部に配置された遮断式冷却装置１は筐体６の外側をガード部材７を配置して、過って手等を巻き込む事故を防止している。この遮断式冷却装置１のモータ３に通電してモータ３を起動すると、第１の冷却ファン４と第２の冷却ファン５が回転を始める。
【００１７】
第１の冷却ファン４は外部の冷えた空気を矢印ａのように内筒部２ｂの外壁と第１の冷却ファン４の内壁との間に吸入し、矢印ｂのように外筒部２ａの内壁と第１の冷却ファン４の外壁との間に送り込む。この時、第１の冷却ファン４と外筒部２ａとの間に送り込まれた空気は、第１の冷却ファン４が高速で回転しているので、外筒部２ａとの間で回転方向に旋回流を作りながら再び外部に排出される。上記外筒部２ａの側壁は波板状形成されているので伝熱面積が大きいうえ、空気の旋回流の流速に比例して伝熱量が増加するので外筒部２ａを効率よく冷却することができる。
【００１８】
第２の冷却ファン５は筐体６内部の熱せられた空気を、矢印ｃのように筐体６と第２の冷却ファン５との間から吸入し、外筒部２ａの外壁と第２の冷却ファン５の内壁との間に引き込む。この時、第２の冷却ファン５と外筒部２ａとの間に引き込まれた空気は、第２の冷却ファン５が高速で回転しているので、外筒部２ａとの間で回転方向に旋回流を作りながら再び筐体６内部に排出される。上記外筒部２ａの側壁は波板状に形成されているので伝熱面積が大きいうえ、空気の旋回流の流速に比例して伝熱量が増加するので、外気で冷却された外筒部２ａにより、吸い込んだ内部の空気を効率よく冷却することができる。
【００１９】
さらに、２種の流体の間で熱を伝え、高温の流体を冷却したり、低温の流体を加熱する熱交換器において、伝熱量が平均温度差に比例することは知られており、そのためには流れの全域で温度差が均一であることが望ましく、内部空気は吸入時は高温で排出時は低温になり、外部空気は吸入時は低温で排出時は高温になるので、内部空気と外部空気との流れを逆方向（向流）にすることによって両者の温度差を均一に近づけ、平均温度差を大きくできることが知られているが、図１に示すように、外部の空気と筐体６内部の空気との流れの方向は矢印ｂと矢印ｃとで示されるように、外筒部２ａの側壁の内側と外側とで逆方向（向流）になり、空気の流れの向きが同じ（並流）に比べて同一伝熱面積で多量の熱交換ができ、効率のよい熱交換部２を形成することができる。
【００２０】
なお、図１においては、遮断式冷却装置１は熱交換部２の開口側が筐体外部を向くように筐体６に固定されているが、これに限定されず、熱交換部２の開口側が筐体内部を向くように筐体６に固定してもよい。
【００２１】
これにより、第１の冷却ファン４で熱交換部２に押し込まれた筐体内部の空気は、断熱圧縮により温度が上昇し、第２の冷却ファン５で吸い出される筐体外部の空気は断熱膨張により温度が降下するので、内部の空気と外部の空気との温度差は更に大きくなり熱交換効率を向上させることができる。そして、熱交換部２内で圧縮されている熱交換後の空気は、排出される際に断熱膨張で更に温度を降下させることができる。
【００２２】
また、図４に示すように第２の冷却ファン５の側壁を断面コ字状に形成し、外筒部２ａと内筒部２ｂとを覆うようにして回転させると、第２の冷却ファン５で吸い込まれた空気は矢印ｃに続いて矢印ｄのように流れ、第２の冷却ファン５の内側の側壁５ｃと内筒部２ｂとの間にも旋回流を形成し、熱交換を行う伝熱面積を大きくすることができるので、熱交換の効率を上げることができる。
【００２３】
次に、図５に示すように、モータ３を防水型にし、モータ３と内筒部２ｂとの間と、筐体６と固定縁２ｃとの間とに、それぞれ防水用シールド１２を配置することにより、防水機能を向上させることができるので、機器を屋外で使用したり、液体を冷却媒体とした液中で使用することができる。
【００２４】
上述のように、熱交換部２で機器の外部と内部とを遮断しているので、雨水の侵入を防止できるうえ、冷却用の空気に粉塵が含まれていても機器の内部に粉塵が入ることが無く、機器の誤動作や故障を防止することができるため、工場、屋外、車両搭載等使用場所を限定されることがなくなる。また、フィルターで粉塵を除去する必要がなくなるので、定期的にフィルターの清掃、交換をする必要がなく、運用管理上の煩雑さが解消される。さらに、開口部が無いため、電気ノイズを放出することがなくＶＭＥ対策の上でも有効になる。
【００２５】
【効果】
本発明の遮断式冷却装置によれば、機器の内部と外部とを熱交換部で遮断しているので、雨水の侵入を防止できるうえ、冷却用の空気に粉塵が含まれていても、機器の内部に粉塵が入ることがなく、粉塵や雨水による機器の誤動作や故障を防止できるため、工場、屋外等設置場所を限定することなく機器を使用することができる。また、フィルターで粉塵を除去する必要がなくなるので、フィルターの清掃、交換など運用管理上の煩雑さが解消できるとともに、電気ノイズを放出しないので他の機器に影響を与えることがなくなる。そして、熱交換部の内筒部と外筒部との間に配置し、吸い込んだ外部の空気を上記熱交換部に接触する旋回流を作りながら外部に排出する第１の冷却ファンと、熱交換部の外筒部の外側に配置し、吸い込んだ内部の空気を上記熱交換部に接触する旋回流を作りながら内部に排出する第２の冷却ファンとで、熱交換部の側壁の内側と外側とに軸流成分を逆方向にした旋回流を形成するので効率よく熱交換ができ、冷却効果を高めることができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、内部の空気と外部の空気との温度差を大きくすることができるので、熱交換効率を向上させることができる。そして、熱交換部内で圧縮されている熱交換後の空気は、排出される際に断熱膨張で更に温度を降下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遮断式冷却装置の断面図である。
【図２】上記遮断式冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図３】外筒部の断面図である。
【図４】遮断式冷却装置の他の例を示す斜視図である。
【図５】他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１  遮断式冷却装置
２  熱交換部
３  モータ
４  第１の冷却ファン
５  第２の冷却ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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