JP2015126042A - 電気機器収納用箱 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機器収納用箱の冷却手段として十分な冷却能力を有し、かつ、筐体内の機器の状態や外気温に応じた細やかな制御を可能としつつ、冷却に要する消費電力を抑制することができる技術を提供すること。【解決手段】一端に吸気口４、他端に排気口５を有する電気機器３を、筐体内に収容した電気機器収納用箱であって、前記筐体の壁面の内、前記電気機３の排気口５と対峙する面６には、放熱フィン８を配置し、更に、前記筐体の壁面の内、前記放熱フィン８を配置した壁面２，６と直交する面１には、熱交換器９を、その吸気方向が前記電気機器の排気方向と直交するように、配置した。【選択図】図３

Description

本発明は、冷却装置を備えた電気機器収納用箱に関するものである。

電気機器収納用箱の冷却手段として、ヒートシンクを利用する技術（特許文献１）、熱交換器と電子式クーラを併用する技術（特許文献２）、コンプレッサを有するヒートポンプを利用する技術（特許文献３）等が、開示されている。

しかし、上記の特許文献１、２の技術は、何れも冷却能力が不十分である他、筐体内の機器の状態や外気温に応じた細やかな制御が行えないという問題があり、特許文献３の技術は、冷却能力に優れるものの、消費電力が嵩むという問題があった。

特開２００３−３３２７７３号公報 特開２０１３−１９７１３９号公報 特開２０１１−２９３４１号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、電気機器収納用箱の冷却手段として十分な冷却能力を有し、かつ、冷却に要する消費電力を抑制することができる技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の電気機器収納用箱は、一端に吸気口、他端に排気口を有する電気機器を、筐体内に収容した電気機器収納用箱であって、前記筐体の壁面の内、前記電気機器の排気口と対峙する面には、放熱フィンを配置し、更に、前記筐体の壁面の内、前記放熱フィンを配置した壁面と直交する面には、熱交換器を、その吸気方向が前記電気機器の排気方向と直交するように、配置したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気機器収納用箱において、前記筐体内には、筐体内の空間を、前記電気機器の吸気口側と排気口側とに分離する仕切板を備え、前記熱交換器の吸気口を、前記電気機器の排気口側の空間に配置し、前記熱交換器の排気口を、前記電気機器の吸気口側の空間に配置したことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の電気機器収納用箱において、前記放熱フィンの周囲に、前記熱交換器の吸気口に向けて排気を促すガイド部材を備えたことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の電気機器収納用箱において、前記筐体の壁面の内、前記電気機器の吸気口と対峙する面には、電子クーラを配置し、前記熱交換器を、その排気口が、前記電気機器の吸気方向と直交するように配置したことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の電気機器収納用箱において、前記筐体の底面には、排水孔を備え、前記筐体の壁面の内、前記放熱フィンを配置した壁面下部には、放熱フィンに生じた結露を、前記排水孔に向けてガイドする排水ガイドを配置したことを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の電気機器収納用箱において、前記放熱フィンと前記熱交換器を、筐体の外面側から、各々被覆する箱状の遮蔽部材を備え、前記熱交換器の前記遮蔽部材の放熱フィン側の側面に、また、前記放熱フィンの前記遮蔽部材の熱交換器側の側面に、各々、通気孔を形成したことを特徴とするものである。

本発明に係る電気機器収納用箱は、一端に吸気口、他端に排気口を有する電気機器を、筐体内に収容した電気機器収納用箱において、前記筐体の壁面の内、前記電気機器の排気口と対峙する面には、放熱フィンを配置し、更に、前記筐体の壁面の内、前記放熱フィンを各々配置した壁面と直交する面には、熱交換器を、その吸気方向が前記電気機器の排気方向と直交するように、配置している。電気機器の内部で温められた空気は、電気機器の排気口から排気され、放熱フィンと接触して、ここで粗熱が除去される。粗熱が除去された空気は、その後、熱交換器に導入される。熱交換器内での熱交換で、冷却された空気は、再度、電気機器に向けて排気される。このような冷却機器を用いて、冷却を行うことにより、コンプレッサを有するヒートポンプを利用するという高コストな手段によらずとも、電気機器収納用箱の冷却手段として十分な冷却能力を得ることができる。

請求項２記載の発明のように、前記筐体内に、筐体内の空間を、前記電気機器の吸気口側と排気口側とに分離する仕切板を備えることにより、冷却効率の向上を図ることができる。さらに、この仕切板で仕切られた空間のうち、電気機器の排気口側の空間に熱交換器の吸気口を配置し、電気機器の吸気口側の空間に熱交換器の排気口を配置させることにより、熱交換器専用の仕切板が不要となるため、筐体内に配置される部品点数を削減することができる。

請求項３記載の発明のように、前記放熱フィンの周囲に、前記熱交換器の吸気口に向けて排気を促すガイド部材を備えることにより、電気機器の排気口から排気され、放熱フィンと接触して、ここで粗熱が除去された空気を、筐体内に拡散させることなく、確実に熱交換器の吸気口に導く空気流れ形成することができる。

請求項４記載の発明のように、前記筐体の壁面の内、前記電気機器の吸気口と対峙する面には、電子クーラを配置し、前記熱交換器を、その排気口が、前記電気機器の吸気方向と直交するように配置することにより、熱交換器内での熱交換で、冷却された空気を、電子式クーラを介して電気機器の吸気口に導く空気流れを形成することができ、冷却効率の向上を図ることができる。また、３種類の冷却機器を用いて、冷却を行うことにより、筐体内の機器の状態や外気温に応じた細やかな制御を行うことができる。

請求項５記載の発明のように、前記筐体の底面には、排水孔を備え、前記筐体の壁面の内、前記放熱フィンを配置した壁面下部には、放熱フィンに生じた結露を、前記排水孔に向けてガイドする排水ガイドを配置することにより、筐体内に水滴が留まり、錆等を発生させる問題を確実に回避することができる。

請求項６記載の発明のように、前記放熱フィンと前記熱交換器を、筐体の外面側から、各々被覆する遮蔽部材を備えることにより、筐体の外気温の影響による筐体内の温度上昇を回避することができる。また、前記熱交換器の前記遮蔽部材の放熱フィン側の側面に、また、前記放熱フィンの前記遮蔽部材の熱交換器側の側面に、各々、通気孔を形成したことにより、熱交換器のファンの作り出す空気流れを、放熱フィンに導き、放熱フィンを通過する空気流れを形成することができ、自然対流によって放熱フィンの熱交換を行うものより冷却効率を向上することができる。

電気機器収納用箱を左斜め上方から見た全体斜視図である。 正面扉と左側面扉を開放した状態図である。 電気機器収納用箱の水平断面図である。 正面方向から見た垂直断面図である。 左側面方向から見た垂直断面図である。 電気機器収納用箱を左斜め下方から見た全体斜視図である。 電気機器収納用箱を右斜め上方から見た全体斜視図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

本発明に係る電気機器収納用箱は、筐体内部にサーバやユニットなどの電気機器を収容するものであり、本実施形態では、図１、図２に示すように、正面扉１と左側面扉２を備えている。各々の扉には、扉を開閉操作するためのハンドル１０、１１が形成され、各ハンドル１０，１１は、操作方向が、互いに垂直方向となるように配置されている。電気機器を筐体内に収容する際には、正面扉１と左側面扉２の双方を、観音扉状に開放した状態として、大きな作業空間を確保することができる。筐体の底面には、配線導入部となるグロメット２７が形成されている。

図３に示すように、電気機器３は、一端に吸気口４、他端に排気口５を有し、吸気口４を左側面扉２に向け、排気口５を筐体の右側面６に向けて、筐体内に収容されている。電気機器３には、排気ファンを備えることが望ましい。

図２、３に示すように、筐体の左側面扉２には、電気機器３の吸気口４と対峙するように電子式クーラ７が配置され、筐体の右側面６には、電気機器３の排気口５と対峙するように放熱フィン８が配置されている。更に、筐体の正面扉１には、熱交換器９が、その吸気方向が電気機器３の排気方向と直交するように、配置されている。

上記のように、３種類の冷却機器が配置された筐体内では、電子式クーラ７から排気された冷気は、電気機器３の吸気口４から吸い込まれて、電気機器３の内部を通過しながら冷却する。電気機器３の内部空気は、電気機器３の排気口５から排気され、放熱フィン８と接触して、ここで粗熱が除去される。粗熱が除去された空気は、その後、熱交換器９に導入される。熱交換器９内での熱交換で、冷却された空気は、電子式クーラ７の吸気口１２から吸い込まれた後、電子式クーラ７内で更に冷却された後、再度、電気機器３の吸気口４に向けて排気される。このように、３種類の冷却機器を用いて、冷却を行うことにより、コンプレッサを有するヒートポンプを利用するという高コストな手段によらずとも、電気機器収納用箱の冷却手段として十分な冷却能力を得ることができる。本実施形態においては、３種類の冷却機器を用いた構造として説明をするものであるが、熱交換器９及び放熱フィン８の２種の冷却機器を用いることも可能である。その場合、安価で構成することができ、熱交換器９単独で形成するよりも、冷却効率を向上させつつ筐体内部の冷却を行うことが可能である。また、３種類の冷却機器を用いて、冷却を行うことにより、筐体内の温度や外気温に応じた細やかな制御を行うことができる。制御パターンは、例えば、筐体内部が４０℃以上の場合には、熱交換器９及び電子クーラ７をＯＮ制御し、筐体内部が２０〜３０℃の場合には、電子クーラ７をＯＦＦ制御して、熱交換器９と放熱フィン８を使用し、筐体内部が１０〜２０℃の場合には、筐体内循環の為、熱交換器９のファン９ａまたは吸・排気口に形成したファンのみをＯＮ制御して放熱フィン８のみ使用し、筐体内部が０℃以下の場合には、結露防止の為、ペルチェ素子の極性を切替えヒータ運転するパターンなど、適宜最適なパターンを組み立てることができる。

本実施形態では、図３に示すように、筐体内に、筐体内の空間を、電気機器３の吸気口４側と排気口５側とに分離する仕切板２６を備え、仕切板２６により筐体内の冷却領域と排気領域を分離して冷却効率の向上を図っている。更に、この仕切板２６で仕切られた空間のうち、電気機器３の排気口５側の空間に熱交換器９の吸気口１７を配置し、電気機器３の吸気口４側の空間に熱交換器９の排気口１８を配置している。当該構成によれば熱交換器専用の仕切板が不要となるため、筐体内に配置される部品点数を削減することができる。図４に示すように仕切板２６の上下(詳しくは電気機器の上下)にはグロメット２７が形成され、排気側(吸気側)から電線を引込む際に使用できる構造となっている。図２に示すように、電気機器３を仕切板２６に取り付けた際に空隙が出来た場合にはブランクパネル２６ａを取り付けておくことも可能である。

電線の引込み位置は、電気機器の種類により異なる為、仕切板２６の上下や筐体の底面に形成したグロメット２７を膜状シートで形成し、電線で突き破って保持する構造とすることが好ましい。当該構造とすれば、電線は、膜状シート密着して保持されるため、電線の周囲からの空気漏れを防止することができる。膜状シートは、交換可能なタイプのものを使用することが好ましい。

本実施形態では、図４に示すように、仕切板２６をクランク状に形成し、下端部を扉２側の吸気側に突出させている。これにより、扉１，２側からの配線作業を行い易く形成するとともに、開閉器２９・端子台３０などの配電機器の設置可能スペースを確保することができる。また、複数回折り曲げ形成により、仕切板２６を補強する効果も得ることができる。また、仕切板２６をクランク状に形成することによって、電気機器３の仮設置台としても使用可能である。

本発明において、電子式クーラ７とは、冷媒や圧縮器等を使用しない、ペルチェ式のクーラを意味し、ペルチェ素子の吸気側および排気側にヒートシンクおよび換気扇を備えている。本実施形態では、図２に示すように、筺体の左側面扉２の上下２カ所に、電子式クーラ７を配置し、最下段には、各々の電子式クーラ７の制御を行う制御部１９を配置している。

放熱フィン８の形状や、配置数は、特に限定されないが、例えば、「剣山状」など、外気または内気に接触する面積がより多くなる形状とすること好ましい。その他、剣山状に形成した放熱フィン８に多孔質部材を形成することにより通気性を確保しつつ接触面積を増やした形状とすることもできる。本実施形態では、図２に示すように、筐体の右側面６の上下３カ所に、放熱フィン８を配置している。また、放熱フィン８の周囲には、図５に示すように、熱交換器９の吸気口１７に向けて排気を促すガイド部材１４を備えておくことが好ましい。ガイド部材１４を放熱フィン８の外周を囲むように配置することにより、電気機器３の排気口５から排出された空気を、効率よく放熱フィン８に導くことができる。電子式クーラ７の周囲にも、同様のガイド部材を設けてもよい。

なお、筐体内外に温度差が出来た場合、放熱フィン８に結露が生じる場合があり、結露により生じた水滴が筐体内に溜まって錆等の要因となる恐れがあるところ、本実施形態では、結露対策として、図６に示すように、筐体の底面に、排水孔１５を備え、更に、図２に示すように、放熱フィン８を配置した筐体の右側面６下部には、放熱フィン８に生じた結露を、排水孔１５に向けてガイドする排水ガイド１６を配置する構造を採用している。排水ガイド１６は、排水孔１５に向けて傾斜させて形成されている。なお、排水ガイド１６は放熱フィン８に沿って形成しているため、熱交換器９の吸気口１７に向けて排気を促すガイド部材としての役割も担うものである。

熱交換器９の種類は、特に限定されない。本実施形態では、図２、図３に示すように、熱交換器９の左右端部側には、筐体内に向けて開口した吸気口１７と排気口１８が形成されている。冷却効率の向上を図るため、吸気口１７は、その吸気方向が電気機器３の排気方向と直交するように配置され、排気口１８は、電気機器３の吸気方向と直交するように配置されている。また、熱交換器９の排気口１８は吸気口１７よりも筐体内部に突出させて形成している。熱交換器９内に排気口１８を形成すると空気を循環するためのファンを配置させるために熱交換器９の幅方向が大きくなり、それに伴い筐体自体も大きくなってしまう問題がある。そのため、排気口１８及びファンを筐体内部に突出させるように形成し熱交換器９の幅方向を小さくしている。なお、吸気口１７は排気口１８より筐体外側に位置することにより、排気領域の空気を満遍なく吸い込むように形成している。

熱交換器９の下部には、図２に示すように、熱交換器９の制御を行う制御部２０を配置している。制御部１９、２０は、筺体内の空気循環の妨げにならないように、電子式クーラ７や熱交換器９の吸・排気口の下部、または電気機器３の下部に配置することが好ましい。

本実施形態では、図３に示すように、放熱フィン８と熱交換器９を、筐体の外面側から、各々被覆する箱状の遮蔽部材２１，２２を備えている。この遮蔽部材２１，２２は、筐体の外気温の影響による筐体内の温度上昇を回避する機能を奏するものである。なお、図１に示すように熱交換器９を被覆する遮蔽部材２２には、ハンドル１０を露出させるための切欠部２３が形成されている。遮蔽部材２２は筐体側に向かって左右方向が幅広になるように形成した断面台形状に形成されているため、遮蔽部材２２の側面に切欠部２３を形成されるだけでハンドル１０を露出させることが可能である。

図７に示すように、遮蔽部材２１，２２の側面には、通気孔２４、２５が形成されている。詳しくは、放熱フィン８を被覆する遮蔽部材２１の熱交換器８側の側面に通気孔２４を、熱交換器９を被覆する遮蔽部材２２の放熱フィン８側の側面に通気孔２５を形成している。これにより、放熱フィン８に換気扇がない場合でも、熱交換器９のファン９ａの作り出す空気流れを、通気孔２４、２５を介して放熱フィン８に導き、放熱フィン８を通過する空気流れを形成することができ、自然対流よりも熱交換を行う冷却効率が向上する。その他、図６に示すように、遮蔽部材２１，２２に、塞ぎ板２２ａを取付可能な開口部２６を複数設け、排気方向を自由に変更可能とすることもできる。

１ 正面扉
２ 左側面扉
３ 電気機器
４ 電気機器の吸気口
５ 電気機器の排気口
６ 右側面
７ 電子式クーラ
８ 放熱フィン
９ 熱交換器
９ａ ファン
１０、１１ ハンドル
１２ 電子式クーラの吸気口
１４ ガイド部材
１５ 排水孔
１６ 排水ガイド
１７ 熱交換器の吸気口
１８ 熱交換器の排気口
１９ 電子式クーラの制御を行う制御部
２０ 熱交換器の制御を行う制御部
２１，２２ 遮蔽部材
２２ａ 塞ぎ板
２３ 切欠部
２４、２５ 通気孔
２６ 仕切板
２６ａ ブランクパネル
２７ 筺体底部のグロメット
２９ 開閉器
３０ 端子台

Claims (6)

1. 一端に吸気口、他端に排気口を有する電気機器を、筐体内に収容した電気機器収納用箱であって、
   前記筐体の壁面の内、前記電気機器の排気口と対峙する面には、放熱フィンを配置し、
   更に、前記筐体の壁面の内、前記放熱フィンを配置した壁面と直交する面には、熱交換器を、その吸気方向が前記電気機器の排気方向と直交するように、配置したことを特徴とする電気機器収納用箱。
2. 前記筐体内には、筐体内の空間を、前記電気機器の吸気口側と排気口側とに分離する仕切板を備え、
   前記熱交換器の吸気口を、前記電気機器の排気口側の空間に配置し、
   前記熱交換器の排気口を、前記電気機器の吸気口側の空間に配置したことを特徴とする請求項１記載の電気機器収納用箱。
3. 前記放熱フィンの周囲に、前記熱交換器の吸気口に向けて排気を促すガイド部材を備えたことを特徴とする請求項２記載の電気機器収納用箱。
4. 前記筐体の壁面の内、前記電気機器の吸気口と対峙する面には、電子クーラを配置し、 前記熱交換器を、その排気方向が、前記電気機器の吸気方向と直交するように配置したことを特徴とする請求項２または請求項３記載の電気機器収納用箱。
5. 前記筐体の底面には、排水孔を備え、
   前記筐体の壁面の内、前記放熱フィンを配置した壁面下部には、放熱フィンに生じた結露を、前記排水孔に向けてガイドする排水ガイドを配置したことを特徴とする請求項１記載の電気機器収納用箱。
6. 前記放熱フィンと前記熱交換器を、筐体の外面側から、各々被覆する遮蔽部材を備え、 前記熱交換器の前記遮蔽部材の放熱フィン側の側面に、また、前記放熱フィンの前記遮蔽部材の熱交換器側の側面に各々、通気孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の電気機器収納用箱。