(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略密閉化された筐体の内部を冷却する冷却装置であって、
前記筐体の内部空気を加熱できるヒータユニットを具備し、
このヒータユニットは、
通電を受けて発熱する電気ヒータと、
この電気ヒータの通電回路に介在されるヒータ保護装置と、
前記電気ヒータの熱を受けて前記ヒータ保護装置に伝熱する受熱板とを備え、
前記ヒータ保護装置は、前記電気ヒータの上流側に設けられる第１のサーモスタットと前記電気ヒータの下流側に設けられる第２のサーモスタットとを有し、且つ前記第１のサーモスタットと第２のサーモスタットが、共通の前記受熱板に取り付けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記第１のサーモスタットと第２のサーモスタットは、前記受熱板を板厚方向に挟んで前記受熱板の両側に対向して取り付けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した冷却装置において、
前記ヒータ保護装置は、
所定温度以上で通電回路を遮断する温度ヒューズを有し、この温度ヒューズが前記受熱板に取り付けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れかの冷却装置において、
前記ヒータユニットは、
前記電気ヒータを収納して前記冷却装置の筐体に取り付けられるヒータカバーと、
前記電気ヒータを直接支持するヒータブラケットと、
前記ヒータカバーと前記ヒータブラケットとの間を絶縁する絶縁部材と
を有し、この絶縁部材を介して前記ヒータカバーに前記ヒータブラケットが支持されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの冷却装置は、
前記筐体の内部空間と連通する内気通路と、
前記筐体の外部空間と連通する外気通路と、
前記内気通路に前記筐体の内部空気を流通させる内気ファンと、
前記外気通路に前記筐体の外部空気を流通させる外気ファンと、
前記内気通路を流通する空気と前記外気通路を流通する空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記外気通路を開閉できる開閉ダンパと、
前記冷却装置の作動を電気的に制御する制御装置とを備え、
この制御装置は、前記電気ヒータを通電する時に、前記外気ファンを停止し、且つ前記開閉ダンパが前記外気通路を閉じるように通電制御することを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話の無線基地局等の様に、略密閉化された筐体の内部を冷却するための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、密閉化された筐体の内部を冷却する手段として、筐体の内部空気と外部空気とを熱交換する冷却装置が公知である。
この冷却装置は、例えば携帯電話等の無線基地局に使用されるが、外気温が低下する（例えば氷点下）と、基地局内部の送受信器等に組み込まれる電子部品の性能が低下するため、基地局の内部空気を加熱できる電気ヒータを具備している。
電気ヒータの通電回路には、電気ヒータの異常加熱を防止するためにサーモスタットが設けられ、更にサーモスタットが正常に機能しない場合に備えて、温度ヒューズが設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、米国の安全基準では、電気ヒータの上流側と下流側の両側にサーモスタットを設置することが要求されている。この場合、サーモスタットの取付け方法が問題となる。つまり、サーモスタットが１個の場合は、比較的容易にサーモスタットの最適な取付け位置（例えば、電気ヒータの発熱温度により近い温度条件が得られる取付け位置で、且つ取付けが容易な場所）を選択することができるが、サーモスタットが２個になると、限られたスペースで２個のサーモスタットをそれぞれ最適な取付け位置に設置することは困難である。また、サーモスタットがＯＦＦする前に温度ヒューズが先に切れてしまうような不具合を防止するために、２個のサーモスタットと温度ヒューズとの位置関係も考慮する必要が生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、冷却装置に具備されるヒータユニットにおいて、２個のサーモスタットに対し、より高い安全性が得られる取付け方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
冷却装置に具備されるヒータユニットは、電気ヒータの通電回路に介在されるヒータ保護装置と、電気ヒータの熱を受けてヒータ保護装置に伝熱する受熱板とを備える。ヒータ保護装置は、電気ヒータの上流側に設けられる第１のサーモスタットと電気ヒータの下流側に設けられる第２のサーモスタットとを有し、且つ第１のサーモスタットと第２のサーモスタットが、共通の受熱板に取り付けられている。この構成では、２個のサーモスタットが同一の温度条件で作動するため、受熱板の温度が所定温度（サーモスタットがＯＦＦする温度）以上になると、電気ヒータの両側（上流側と下流側）で通電回路を遮断することができる。これにより、電気系統の異常（短絡）による電気ヒータの異常加熱を確実に防止でき、安全性の高いヒータユニットを提供できる。
【０００５】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した冷却装置において、
第１のサーモスタットと第２のサーモスタットは、受熱板を板厚方向に挟んで受熱板の両側に対向して取り付けられている。この構成では、２個のサーモスタットを受熱板に対し対称位置に配置して取付けスペースを小さくでき、且つ受熱板から同一条件で伝熱されるため、電気ヒータに対する２個のサーモスタットの最適な取付け位置を比較的容易に選択することができる。
【０００６】
（請求項３の手段）
請求項１または２に記載した冷却装置において、
ヒータ保護装置は、所定温度以上で通電回路を遮断する温度ヒューズを有し、この温度ヒューズが受熱板に取り付けられている。この構成では、２個のサーモスタットと温度ヒューズとを略同一の温度条件下で使用できるため、２個のサーモスタットがＯＦＦする（通電回路を遮断する）前に温度ヒューズが切れてしまうような不具合を防止できる。
【０００７】
（請求項４の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの冷却装置において、
ヒータユニットは、電気ヒータを収納して冷却装置の筐体に取り付けられるヒータカバーと電気ヒータを直接支持するヒータブラケットとの間に両者を絶縁する絶縁部材を配置し、この絶縁部材を介してヒータカバーにヒータブラケットが支持されている。この構成によれば、万が一電気ヒータに絶縁異常（短絡）が発生した場合でも、ヒータブラケットとヒータカバーとが絶縁部材により絶縁されているため、ヒータブラケットからヒータカバー及び冷却装置の筐体に過大電流が流れることはない。
ヒータカバーや冷却装置の筐体には、人間が直接触れることがあるため、電気ヒータをヒータブラケットで支持し、そのヒータブラケットを絶縁部材を介してヒータカバーに支持させることにより、高い安全性を得ることができる。
【０００８】
（請求項５の手段）
請求項１〜４に記載した何れかの冷却装置は、
筐体の外部空間と連通する外気通路を開閉できる開閉ダンパと、冷却装置の作動を電気的に制御する制御装置とを備え、この制御装置は、電気ヒータを通電する時に、外気ファンを停止し、且つ開閉ダンパが外気通路を閉じるように通電制御する。
電気ヒータを通電して内気通路を流れる空気（筐体の内部空気）を加熱する時に、外気ファンを停止するだけでは、外気通路に自然対流が生じるため、熱交換器で内部空気から外部空気へ熱移動（熱損失）を生じる。これに対し、電気ヒータを通電する時に、外気ファンを停止し、且つ開閉ダンパによって外気通路を閉じることで、外気側の自然対流を防止できる。その結果、熱交換器で内部空気から外部空気への熱移動（熱損失）を低減でき、電気ヒータの消費電力を低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図４は冷却装置の内部構造を示す側面図である。
本実施例の冷却装置１は、例えば移動無線電話（携帯電話や自動車電話等）の無線基地局に使用される。
無線基地局は、塵埃や水分等の付着を嫌う電子機器２等を有するため、冷却装置１が組付けられた状態で、電子機器２を収納する筐体３の内部が略密閉化されている。
【００１０】
冷却装置１は、図４に示すように、筐体３の一側面を気密に閉塞して取り付けられ、ケーシング４、熱交換器５、外気ファン６、内気ファン７、ヒータユニット８（図２参照）、及びコントローラ９（図３参照）等より構成される。
ケーシング４は、外気側の側面に外気取入口１０と外気排出口１１が設けられ、内気側の側面に内気取入口１２と内気排出口１３が設けられている。
熱交換器５は、第１の空気通路（図示しない）と第２の空気通路（図示しない）とが交互に隣接して複数形成されている。
【００１１】
ケーシング４の内部には、熱交換器５の第１の空気通路と外気ファン６を介して外気取入口１０と外気排出口１１とを連通する外気通路１４と、熱交換器５の第２の空気通路と内気ファン７を介して内気取入口１２と内気排出口１３とを連通する内気通路１５とが形成され、両通路間が気密にシールされている。
外気ファン６は、熱交換器５の下部に外気取入口１０と対向して配置され、通電を受けて回転することにより、外気取入口１０より外部空気（外気）を吸い込んで外気通路１４に送風する。
内気ファン７は、熱交換器５の上部に内気取入口１２と対向して配置され、通電を受けて回転することにより、内気取入口１２より内部空気（内気）を吸い込んで内気通路１５に送風する。
【００１２】
ヒータユニット８は、筐体３の内部温度が設定温度（例えば１０℃）以下の時に、筐体３の内部空気を加熱するもので、ケーシング４の内気排出口１３に面して取り付けられている（図４参照）。
このヒータユニット８は、図２及び図３に示すように、ヒータカバー１６、電気ヒータ１７、ヒータ保護装置（後述する）等より構成される。
ヒータカバー１６は、図２に示すように、内気排出口１３が開口するケーシング４の側面に対し、内気排出口１３の前方を斜めに塞ぐように固定され、ヒータカバー１６の下面に複数の吹出口１６ａがスリット状に開口する吹出グリル１６ｂを有している。
【００１３】
電気ヒータ１７は、パイプ１７ａの内部に図示しない発熱線（ニクロム線）を通し、更に酸化マグネシウム等の絶縁粉末（図示しない）が充填されて発熱線を埋設している。この電気ヒータ１７は、パイプ１７ａの両端部がグロメット１８を介してヒータブラケット１９に支持され、下述のヒータ保護装置及びリレー２０を介して交流電源に接続されている（図１参照）。
【００１４】
リレー２０は、図３に示すように、電気ヒータ１７の上流側に設けられる第１のリレー２０ａと電気ヒータ１７の下流側に設けられる第２のリレー２０ｂとから成る。つまり、第１のリレー２０ａと第２のリレー２０ｂは、コントローラ９によって両方同時にＯＮ→ＯＦＦまたはＯＦＦ→ＯＮに切り替えられるが、何方か一方のリレー２０が短絡して常時ＯＮ状態となっても、他方のリレー２０が正常に作動すれば、電気ヒータ１７をコントロールすることができる。
【００１５】
ヒータブラケット１９は、電気ヒータ１７の発熱を受けて高温（約７００℃）になるため、例えばＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６等の錆に強く、高温での劣化が少ない材質が良い。また、このヒータブラケット１９は、図２に示すように、アルミナ等で製造された碍子２１（絶縁部材）を介してヒータカバー１６に支持され、碍子２１を挿通して取り付けられるボルト２２にナット２３を締め付けて固定される。
【００１６】
ヒータ保護装置は、図３に示すように、電気ヒータ１７の通電回路に介在される２個のサーモスタット２４と１個の温度ヒューズ２５である。
２個のサーモスタット２４は、電気ヒータ１７の上流側に設けられる第１のサーモスタット２４ａと、電気ヒータ１７の下流側に設けられる第２のサーモスタット２４ｂから成る。この２個のサーモスタット２４は、図１に示すように、１枚の金属板２６の両側に対向して取り付けられ、この金属板２６を介して伝達される温度が４０℃以上になると内部接点（図示しない）がＯＦＦし、４０℃以下になると内部接点がＯＮする。
【００１７】
金属板２６は、図１及び図２に示すように、電気ヒータ１７の輻射熱を受けて加熱される受熱ブラケット２７に固定され、この受熱ブラケット２７がヒータカバー１６に固定されている。
温度ヒューズ２５は、図１に示すように、２個のサーモスタット２４と共通の金属板２６を板厚方向に挿通して取り付けられている。この温度ヒューズ２５は、金属板２６を介して伝達される温度が１１０℃以上になると溶融して通電回路を遮断する。
コントローラ９は、サーミスタ等の温度センサ２８（図３参照）により筐体３の内気温度を検出し、この検出値に基づいて外気ファン６、内気ファン７、及び電気ヒータ１７の作動を制御する。
【００１８】
次に、冷却装置１の作動を簡単に説明する。
コントローラ９が起動すると、温度センサ２８の検出値を読み込み、その検出値に応じて内気ファン７の回転数を制御する。この時、温度センサ２８の検出値が例えば２５℃（常温）以上の時は、外気ファン６をＯＮし、２５℃より低い時は外気ファン６をＯＮしない。また、温度センサ２８の検出値が設定温度（１０℃）以下の時はリレー２０をＯＮして電気ヒータ１７に通電する。
【００１９】
電気ヒータ１７は、リレー２０を介してＯＮ／ＯＦＦ制御されるが、何らかの異常でリレー２０が故障し、設定温度に達してもリレー２０をＯＦＦできない場合は、金属板２６の温度上昇によってサーモスタット２４がＯＦＦすることにより、電気ヒータ１７への通電が停止される。
更に、サーモスタット２４が正常に機能しない（つまり、４０℃になってもＯＦＦしない）場合は、サーモスタット２４と共通の金属板２６に取り付けられた温度ヒューズ２５が所定温度（１１０℃）で溶融して通電回路を遮断することにより、電気ヒータ１７への通電が停止される。
【００２０】
また、コントローラ９は、通電回路に設けられた電流センサ２９によって電流値を検出し、その検出値が異常の時（例えばリレー２０をＯＮしているにも係わらず検出値が０の時、あるいは規定値以上の電流が所定時間継続して検出される時等）に、リレー２０をＯＦＦして電気ヒータ１７への通電を停止する。あるいは管理センター等へ異常信号を出力する。
【００２１】
（本実施例の効果）
ヒータユニット８に設けられるヒータ保護装置は、電気ヒータ１７の上流側に設けられる第１のサーモスタット２４ａと電気ヒータ１７の下流側に設けられる第２のサーモスタット２４ｂとを有し、且つ両サーモスタット２４ａ、２４ｂが、１枚の金属板２６の両側に対向して取り付けられている。この構成では、２個のサーモスタット２４ａ、２４ｂが同一の温度条件で作動するため、金属板２６の温度が所定温度（サーモスタット２４がＯＦＦする温度）以上になると、電気ヒータ１７の両側（上流側と下流側）で通電回路を遮断することができる。これにより、リレー２０の作動不良や電気系統の異常（短絡）が発生しても、電気ヒータ１７の異常加熱を確実に防止でき、安全性の高いヒータユニット８を提供できる。
また、２個のサーモスタット２４を金属板２６に対し対称位置に配置して取付けスペースを小さくでき、且つ金属板２６から同一条件で伝熱されるため、電気ヒータ１７に対する２個のサーモスタット２４の最適な取付け位置を比較的容易に選択することができる。
【００２２】
ヒータユニット８に使用される電気ヒータ１７は、パイプ１７ａの内部に発熱線（ニクロム線）を通し、更に酸化マグネシウム等の絶縁粉末が充填されて発熱線を埋設しているため、発熱線がパイプ１７ａに接触することはなく、高い絶縁性を有している。
更に、電気ヒータ１７を支持するヒータブラケット１９とヒータカバー１６とが碍子２１によって絶縁されることで、二重の絶縁構造を有している。ヒータカバー１６や冷却装置１の筐体３には、人間が直接触れることがあるため、電気ヒータ１７を支持するヒータブラケット１９とヒータカバー１６とを碍子２１で絶縁することにより、万が一電気ヒータ１７に絶縁異常（短絡）が発生した場合でも、ヒータブラケット１９からヒータカバー１６及び冷却装置１の筐体３に過大電流が流れることはなく、安全性を確保できる。
【００２３】
（第２実施例）
図５は冷却装置１の内部構造を示す側面図である。
本実施例の冷却装置１は、図５に示すように、ケーシング４内の外気通路１４を開閉できる開閉ダンパ３０を具備している。
コントローラ９は、電気ヒータ１７を通電する時に、開閉ダンパ３０が外気通路１４を閉じるように制御する。
上述の第１実施例では、電気ヒータ１７を通電する時に外気ファン６をＯＦＦしているが、これだけでは、外気通路１４に自然対流が生じるため、熱交換器５で内部空気から外部空気へ熱移動（熱損失）を生じる。
【００２４】
そこで、本実施例では、電気ヒータ１７を通電する時に、外気ファン６を停止し、且つ開閉ダンパ３０によって外気通路１４を閉じるように制御している。この場合、外気側の自然対流を防止できるため、熱交換器５で内部空気から外部空気への熱移動（熱損失）を低減でき、電気ヒータ１７の消費電力を低減できる効果がある。
なお、開閉ダンパ３０は、外気通路１４を開閉できる位置であれば、どこでも良い。例えば、外気取入口１０または外気排出口１１を開閉できるシャッタを設けても良い。
【００２５】
（変形例）
第１及び第２実施例の冷却装置１は、内部空気と外部空気とを直接熱交換させる空気対空気方式の熱交換器５を採用しているが、冷媒の沸騰熱伝達によって内部空気の熱を外部空気へ放出する沸騰冷却器を熱交換器５として使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒータ保護装置の取付け構造を示す図面である。
【図２】ヒータユニットの断面図である。
【図３】ヒータユニットの電気回路図である。
【図４】冷却装置の内部構造を示す側面図である（第１実施例）。
【図５】冷却装置の内部構造を示す側面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１    冷却装置
３    筐体
５    熱交換器
６    外気ファン
７    内気ファン
８    ヒータユニット
９    コントローラ（制御装置）
１４    外気通路
１５    内気通路
１６    ヒータカバー
１７    電気ヒータ
１９    ヒータブラケット
２１    碍子（絶縁部材）
２４ａ  第１のサーモスタット（ヒータ保護装置）
２４ｂ  第２のサーモスタット（ヒータ保護装置）
２５    温度ヒューズ（ヒータ保護装置）
２６    金属板（受熱板）
２７    受熱ブラケット（受熱板）
３０    開閉ダンパ
【図１】
0004200634.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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