(57)【要約】【課題】外気と内気の熱交換による冷却と外気を給気することによる冷却ができる施工性が良好な冷却装置を提供することを目的としている。【解決手段】発熱体収納箱に連通した内気吸込口２と内気吹出口５を有し、外気と連通し設けられた外気吸込口６と外気吹出口８ａとを有した箱体１と、この箱体内に内気送風機３と、外気送風機７と、熱交換素子４を設け、内気吸込口２と外気吸込口６を反対面とし、内気送風機３と外気送風機７を隣接させ、熱交換素子４を内気送風機３と外気送風機７の吹出側に配置したことを特徴とする冷却装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【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、この箱体内に内気を搬送する内気送風機と、外気を搬送する外気送風機と、内気と外気の顕熱を交換する熱交換素子を設け、前記内気吸込口と前記外気吸込口とは相互に反対面に位置させるとともに、前記内気送風機と前記外気送風機とを相互に隣接させ、内気風路と外気風路を風路仕切板で仕切り、前記熱交換素子を前記内気送風機と前記外気送風機の吹出側に配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
発熱体収納箱内の空気を取込み、また発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込み、また外気に排出する外気風路を有し、これら両風路が独立するように設置された風路仕切板と、外気風路の空気を搬送する外気送風機と、内気風路の空気を搬送する内気送風機と、前記外気送風機より吹出す外気と前記内気送風機より吹出す内気の顕熱を交換する熱交換素子とを備え、前記外気を取込む方向と前記外気の排出する方向が略垂直をなすことを特徴とした冷却装置。
【請求項３】
発熱体収納箱に連通した内気吸込口から空気を取り込む内気送風機の吹出口の高さｈ１と外気を取り込む外気送風機の吹出口の高さｈ２が熱交換素子高さｈ３と略同一寸法となる請求項１または２記載の冷却装置。
【請求項４】
外気吸込口の周囲に立ちあがった外気吸込口リブがあり、外気吹出口の周囲に立ちあがった外気吹出口リブを設け、前記外気吸込口と前記外気吹出口をカバーで覆い、前記外気吸込口と前記外気吹出口の間に断熱性のある外気仕切板を設けた請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項５】
箱体を樹脂としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項６】
内気用ダンパーと外気用ダンパーを備え、発熱体収納箱内が高い温度になった時に外気を導入することのできる請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設置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発熱体収納箱の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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になってきている。
【０００４】
従来、この種の冷却装置としては、特開２０００−１６１８７５号公報に記載されているものがあった。図１３は、前記公報に記載された従来の冷却装置を示すものである。
【０００５】
以下、その冷却装置について図１３を参照しながら説明する。
【０００６】
図に示すように、冷却装置１０１は、密閉空間内の高温空気（本発明では内気）流と外気である低温空気流との熱交換を行う熱交換器１０２と、高温空気流を熱交換器１０２に生じさせる高温用遠心ファン１０３と、低温空気流を熱交換器１０２に生じさせる低温用遠心ファン１０４と、これらを内包する箱体１０５とから構成され、高温空気流を低温空気流によって冷却するようになっていた。
【０００７】
そして、遠心ファン（本発明では送風機）と熱交換素子の配置は、熱交換素子を間に配し縦一列に配列されているものであった。
【０００８】
また、この冷却装置１０１のように従来の冷却装置は、吸込口からでる空気の吸込方向と吹出口の排気方向の関係は、互いにほぼ並行となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、冷却装置の配置が、熱交換素子を間に配した縦一列に配列されているため長方形の形状となり、一辺の長さが長くなりコンパクトな構成にしにくいという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、内気送風機と外気送風機を隣接させ、両方の送風機の吹出側に熱交換素子を配列することにより、コンパクトで薄型の冷却装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、低温空気（外気）の吸込方向と低温（外気）吹出口の排気方向が並行となり、排気された暖かい空気が吸込口に回り込みショートサーキットという現象をおこし易いという課題があった。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、排気された暖かい空気が吸込口に回り込みにくい冷却装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、前記箱内の空気を取り込む内気送風機の吹出口の高さｈ１と外気を取り込む外気送風機の吹出口の高さｈ２が熱交換素子高さｈ３と異なる場合、高さの違いにより熱交換素子に均等に風があたらず熱交換素子の機能が発揮されないという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、内気送風機の吹出口の高さｈ１と外気を取り込む外気送風機の吹出口の高さｈ２を熱交換素子高さｈ３と略同一にできるようにし送風機吹出口の空気をなるべく損失のない状態で熱交換素子に供給するための冷却装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、箱体に結露水などの水滴が発生した場合、外気吸込口、外気吐出口に水滴が侵入したり、屋外に設置された場合などは雨などが侵入し易いという課題があった。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、発生した水滴を外気吸込口、外気吐出口に水滴が侵入しないようにし、さらに雨などの侵入を防ぐカバーを設け、ショートサーキット現象をなくす冷却装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、箱体が金属で出来ている場合は金属がアンテナのような役割を果たして電波障害を起こすという課題があった。
【００１８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、箱体の材料を樹脂にすることにより電波障害を大幅に軽減できる冷却装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、発熱体収納箱内が高い温度になったときに急激な冷却が必要になるという課題があった。
【００２０】
本発明は、内気用ダンパーと外気用ダンパーを備え、発熱体収納箱内が高い温度になった時には外気を導入することのできることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明における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、この箱体内に内気を搬送する内気送風機と、外気を搬送する外気送風機と、内気と外気の顕熱を交換する熱交換素子を設け、前記内気吸込口と前記外気吸込口とは相互に反対面に位置させるとともに、前記内気送風機と前記外気送風機とを相互に隣接させ、内気風路と外気風路を風路仕切板で仕切り、前記熱交換素子を前記内気送風機と前記外気送風機の吹出側に配置したことを特徴とする冷却装置である。
【００２２】
また、発熱体収納箱内の空気を取込み、また発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込み、また外気に排出する外気風路を有し、これら両風路が独立するように設置された風路仕切板と、外気風路の空気を搬送する外気送風機と、内気風路の空気を搬送する内気送風機と、前記外気送風機より吹出す外気と前記内気送風機より吹出す内気の顕熱を交換する熱交換素子とを備え、前記外気を取込む方向と前記外気の排出する方向が略垂直をなすことを特徴とした冷却装置である。
【００２３】
また、発熱体収納箱に連通した内気吸込口から空気を取り込む内気送風機の吹出口の高さｈ１と外気を取り込む外気送風機の吹出口の高さｈ２が熱交換素子高さｈ３と略同一寸法となる冷却装置である。
【００２４】
また、外気吸込口の周囲に立ちあがった外気吸込口リブがあり、外気吹出口の周囲に立ちあがった外気吹出口リブを設け、前記外気吸込口と前記外気吹出口をカバーで覆い、前記外気吸込口と前記外気吹出口の間に断熱性のある外気仕切板を設けた冷却装置である。
【００２５】
また、箱体を樹脂としたことを特徴とする冷却装置である。
【００２６】
また、内気用ダンパーと外気用ダンパーを備え、発熱体収納箱内が高い温度になった時に外気を導入することのできる冷却装置である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
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を有した箱体と、この箱体内に内気送風機と、外気送風機と、熱交換素子を設けたものである。
【００２８】
前記内気吸込口と前記外気吸込口を反対面に設けることにより、パネルなどに取付けた場合内気と外気を完全に遮断できる。箱体内の配置は、前記内気送風機と前記外気送風機を隣接させ、前記熱交換素子を前記内気送風機と前記外気送風機の吹出側に配置することにより、箱体の形状が正方形に近いものとなり最もコンパクトにすることができる。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の発明は、発熱体収納箱内の空気を取込み、また発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込み、また外気に排出する外気風路がある。
【００３０】
これら両風路が独立するように設置された仕切板と、外気風路の空気を搬送する外気送風機と、内気風路の空気を搬送する内気送風機と、前記外気送風機より吹出す外気と前記内気送風機より吹出す内気の顕熱を交換する熱交換素子とを備えている。
【００３１】
この外気を取込む方向と外気の排出する方向は略垂直であるため排気された空気は外気吸込側に到達しにくくなり、その結果、外気空気は常に比較的低い温度の空気を供給することができるようになる。
【００３２】
すなわち、最大の目的である内気の冷却が最も効率的に行える排気方向となる。
【００３３】
なお、排気方向が異なる複数の外気吹出口をもつことにより、１つの排気口に障害物があったとしても、他の外気吹出口で排気できるため、外気への開口面積を充分確保することができる。
【００３４】
本発明の請求項３に記載の発明は、発熱体収納箱に連通した内気吸込口から空気を取り込む内気送風機の吹出口の高さｈ１と外気を取り込む外気送風機の吹出口の高さｈ２とを熱交換素子高さｈ３と略同一寸法とすることにより、空間の無駄が少なく構成部材配置上最も効率がよい。
【００３５】
さらに、送風機の吹出口の高さｈ１、ｈ２から吹出された空気が熱交換素子全体にあたるため熱交換素子内での熱交換効率がよくなる。
【００３６】
本発明の請求項４に記載の発明は、外気吸込口と外気吐出口の周囲に立ちあがりリブを設け、前記外気吸込口と前記外気吹出口をカバーで覆い、前記外気吸込口と前記外気吹出口の間に断熱性のある外気仕切板を設けたものである。
【００３７】
外気吸込口と外気吹出口の周囲に立ちあがりリブを設けることにより、結露水が発生し外気吸込口や外気吹出口に流れて来たとしても、リブにより結露水の侵入を防ぐことができる。
【００３８】
また、屋外の雨などがかかる条件の時にも外気吸込口と外気吹出口をカバーなどで覆うことにより、雨からの侵入を防ぐことができる。
【００３９】
なお、カバーなどで覆ったときに外気吸込口と外気吹出口がショートサーキット現象を起こすため、外気吸込口と外気吹出口との間に外気仕切板を設けることにより、ショートサーキットを防ぐことができる。
【００４０】
前記外気仕切板は、外気の吸込空気と外気の吹出空気が仕切られた空間に隣接して流れるため、材料としては熱を通しにくい断熱材料を用いることにより外気の吹出空気の温度が外気の吸込空気に伝わりにくくすることができる。
【００４１】
本発明の請求項５に記載の発明は、箱体を樹脂としたことによって金属などで発生する電波障害を大幅に軽減できるため、発熱体収納箱の内部への影響を防ぐことができる。
【００４２】
本発明の請求項６に記載の発明は、内気用ダンパーと外気用ダンパーを備え、発熱体収納箱内が高い温度になった時に、そのダンパーを使い外気を導入することのできるようにしたものである。
【００４３】
【実施例】
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。
【００４４】
（実施例１）
図１、図２は本願発明における冷却装置の基本構造ともいえる実施例１を示したものである。
【００４５】
本実施例による冷却装置は、発熱体収納箱のパネルの外郭（図示せず）に取付けられ、いわゆる「外付け」装着で、内気吸込み面がパネルに取付けられている。
【００４６】
以下、その内部構造について説明する。
【００４７】
箱体１には、内気側に内気吸込口２をもった内気を搬送する内気送風機３が配置され、それと隣接するように外気吸込口６をもった外気を搬送する外気送風機７が配置され、内気送風機３と外気送風機７の吹出側に内気と外気の顕熱を交換する熱交換素子４を配置してある。
【００４８】
内気吸込口２は発熱体収納箱の内部に連通し、外気吸込口６は外気と連通し、お互いが反対面に位置するように設けられている。
【００４９】
内気風路と外気風路は、風路仕切板１ａで内気と外気が連通しないように仕切られている。
【００５０】
上記構成により、箱体１は、外気温度の低い外気を取り入れ、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導入する。
【００５１】
これにより熱交換による冷却と外気を導入することなく冷却を行うことが可能となるため、簡易な構成となり省スペース、省施工で発熱体収容箱の冷却を実現することができる。
【００５２】
（実施例２）
図３、図４は本願発明における冷却装置の基本風路構成ともいえる実施例２を示したものである。
【００５３】
箱体１の内部の配置は外気送風機７を下に置き内気送風機３を上に隣接させ両送風機の吹出側の横に熱交換素子４を置いた場合の風路構成について説明する。
【００５４】
発熱体収納箱内の空気は内気吸込口２から内気送風機３に取込まれ、熱交換素子４を通過したのち、また内気吹出口５から発熱体収納箱内に戻り循環する内気風路を形成している。
【００５５】
一方、箱体１の外気吸込口６より外気を取込み、外気送風機７、熱交換素子４、外気吹出口８ａを介して、また外気に排出する外気風路を形成している。
【００５６】
上記構成により、箱体１は、外気温度の低い外気を取り入れ、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、その熱交換により暖かくなった外気はふたたび排気し、外気との熱交換により冷却された発熱体収納箱内の空気をふたたび発熱体収納箱に戻す。
【００５７】
なお、本実施例の図３のように、外気吸込口６の外気を取込む方向と外気吹出口８ａの外気の吹出方向が略垂直になる関係がもっともシヨートサーキットを起こしにくい方向であるが、設置の制約等により、側面以外の箱体１の上部、外気吸気面から排気してもかまわない。
【００５８】
このように、吹出方向が異なる複数の外気吹出口を設けることにより一つの排気口に障害物があったとしても、他の外気吹出口で開口面積を確保することができる。
【００５９】
（実施例３）
図５は本願発明における冷却装置の実施例３を示したものである。
【００６０】
本実施例は箱内の空気を取り込む内気送風機３の吹出口の高さｈ１と外気を取り込む外気送風機７の吹出口の高さｈ２が熱交換素子４の高さｈ３と略同一寸法となるようにしたものである。
【００６１】
内気送風機３、外気送風機７の吹出口から出た空気を熱交換素子４内で内気と外気を均等に流すためには、吹出口の高さｈ１、ｈ２と熱交換素子４の高さｈ３を同一にするのが箱内の空間の無駄が少なく構成部材配置上最も効率が良い。
【００６２】
（実施例４）
図６は本願発明における冷却装置の実施例４を示したものである。
【００６３】
本実施例は外気吸込口６の周囲に外気吸込口リブ９、外気吹出口８ｂの周囲に外気吹出口リブ１０を設けることにより、結露水などの水滴がリブの外周を伝わり、外気吸込口６などに侵入しないように結露水を逃がす役目をもっている。
【００６４】
なお、外気吹出口８ｂの形状は吸込口の開口面積より大きければ、形状は三角、四角、丸などでもよい。
【００６５】
図６では、熱交換素子で形成される吹出し部分の空間を最大限利用して三角形状の外気吐出口８ｂとしたものである。
【００６６】
箱体１の外気吸込口６と外気吹出口８ｂをカバー１１で覆っている。
【００６７】
カバー１１の内部は、外気を吸う外気吸込グリル１２と外気を排出する外気吹出グリル１３が設けられている。
【００６８】
カバー１１の役目は屋外で使用された場合の雨の防止をおこなうことである。吸込空気と排気の空気が反対方向から排気されるため、排気空気が回り込みにくくなっている。
【００６９】
なお、外気吸込口６と外気吹出口８ｂがショートサーキット状態になるため外気吸込グリル１２と外気吹出グリル１３の間に断熱材料の外気仕切板１４を入れてショートサーキットを防ぐとともに断熱効果により外気吸込空気と外気吹出空気の熱伝導をおこりにくくしている。
【００７０】
外気吹出空気の熱が外気吸込空気に伝わらなければ外気吸込空気は低い温度の空気を保つことができる。
【００７１】
（実施例５）
本実施例は、前記実施例の説明に用いた図１〜４および図６〜７まで全て共通する内容である。
【００７２】
一般に、発熱する電子部品を内部に大量に有する発熱体収納箱は、それ自身から電磁波を発生しやすく、箱体１も金属でできている場合は、金属がアンテナの役割をして電波障害がおこりやすい。
【００７３】
箱体１は樹脂で囲まれているため、上記電波障害がおこりにくく金属などの導体で発生する電波障害を大幅に軽減でき、電波障害をなくす手段の一つとして有力な方法である。
【００７４】
（実施例６）
図９、図１０、図１１、図１２は本願発明におけるダンパーを使った冷却装置の実施例６を示したものである。
【００７５】
図９は内気循環の状況を示した内気風路断面図である。
【００７６】
風路を変更する内気ダンパー１５ａが熱交換素子４の入口を開放した時の箱体１の内気用ダンパー１５ａ動作と内気の流れを示したものである。
【００７７】
発熱体収納箱内の空気は内気吸込口２から内気送風機３に取込まれ、熱交換素子４を通過して、のち、また内気吹出口５から発熱体収納箱内に戻り循環する内気風路を形成している。
【００７８】
図１０は外気循環の状況を示した外気風路断面図である。
【００７９】
風路を変更する外気ダンパー１６ａが熱交換素子４の入口を開放した時の箱体１の外気用ダンパー１６ａ動作と外気の流れを示したものである。
【００８０】
発熱体収納箱内の空気は外気吸込口６から外気送風機７に取込まれ、熱交換素子４を通過して、のち、また外気吹出口８から発熱体収納箱内に戻り循環する外気風路を形成している。図９、図１０のように内気用ダンパー１５ａ、外気用ダンパー１６ａにより熱交換素子４で熱交換する場合の風路構成は、外気温度の低い外気を取り入れ、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している。
【００８１】
しかしながら、発熱体収納箱内部が異常に高い温度となった場合には、外気による急激な冷却が必要になってくる。
【００８２】
以下にダンパーを使い発熱体収納箱内部を外気により直接冷却する方法について説明する。
【００８３】
図１１は内気排出の状況を示した内気風路断面図である。
【００８４】
風路を変更する内気ダンパー１５ａが熱交換素子４の入口を閉塞した時の箱体１の内気用ダンパー１５ａ動作と内気の流れを示したものである。
【００８５】
発熱体収納箱内の空気は内気吸込口２から内気送風機３に取込まれ、内気出口１７から外気へ放出される。
【００８６】
一方、図１２は外気導入の状況を示した外気風路断面図である。
【００８７】
風路を変更する外気ダンパー１６ａが熱交換素子４の入口を閉塞した状態を示し、箱体１の外気用ダンパー１６ａの動作と外気の流れを示したものである。
【００８８】
発熱体収納箱内の空気は外気吸込口６から外気送風機７に取込まれ、発熱体収納箱内に外気入口１８から放出される。
【００８９】
外気で直接冷却するため急激な温度の低下をおこなうことができる。
【００９０】
このようなダンパーを使う方法を用いれば発熱体収納箱内の急激な温度上昇においても対応できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発熱体収納箱のパネルに設置する簡易な構成で、箱内を密閉した状態で外気導入による熱交換による冷却ができる。
【００９２】
外気吸込口にリブを設け水滴の侵入防止をし、カバーをつけて雨の侵入防止をはかる構造も可能としている。
【００９３】
さらに、発熱体収納箱内部の温度が高温になったときのためにダンパーを用いて外気の導入をはかることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１および実施例５による冷却装置の内部構造図
【図２】同実施例１および実施例５の外観図
【図３】同実施例２および実施例５の外気風路図
【図４】同実施例２および実施例５の内気風路図
【図５】同実施例３の送風機と熱交換素子の寸法関係図
【図６】同実施例４および実施例５の外観図
【図７】同実施例４および実施例５のカバー外観図
【図８】同実施例４のカバー内部図
【図９】同実施例６の内気循環風路断面図
【図１０】同実施例６の外気循環風路断面図
【図１１】同実施例６の内気排出風路断面図
【図１２】同実施例６の外気導入風路断面図
【図１３】従来の冷却装置を示す側面概略図
【符号の説明】
１　箱体
１ａ　風路仕切板
２　内気吸込口
３　内気送風機
４　熱交換素子
５　内気吹出口
６　外気吸込口
７　外気送風機
８ａ、ｂ　外気吹出口
９　外気吸込口リブ
１０　外気吹出口リブ
１１　カバー
１２　外気吸込グリル
１３　外気吹出グリル
１４　外気仕切板
１５ａ　内気用ダンパー
１６ａ　外気用ダンパー
１７　内気出口
１８　外気入口
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004044962.tif 000013
【図１２】
2004044962.tif 000014
【図１３】
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