JP5909648B2

JP5909648B2 - 発熱体収納装置

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Publication number: JP5909648B2
Application number: JP2012170781A
Authority: JP
Inventors: 直之舟田; 訓央清本; 隆博佐橋; 将吾前田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-08-01
Also published as: WO2014020859A1; JP2014032982A; US20150147951A1; EP2882271A1; CN104521336A; EP2882271A4

Description

本発明は、携帯電話の基地局などを収納した発熱体収納装置に関するものである。

例えば、携帯電話の基地局は、数十アンペア以上の電流が流れることから、ある点では発熱体とも表現される。つまり、冷却をすることがその動作を安定化させるためには極めて重要なものとなる。このような携帯電話の基地局はその冷却を行う為に次のような構成をとっている（図１２参照）。

すなわち、発熱体となる送・受信機を収納したキャビネットと、キャビネットの開口部に装着された熱交換装置（１０１）とを備えた構成となっていた。そして、図１２に示すように、熱交換装置１０１の構造としては、本体ケース１１１と、この本体ケース１１１内に設けられた外気用の第１送風機１１２およびキャビネット内空気用の第２送風機１１３と、熱交換器１１４とを備えた構成となっていた。本体ケース１１１は、室外空気用の第１吸込口１０７と第１吐出口１０８およびキャビネット内空気用の第２吸込口１０９および第２吐出口１１０を有している。そして、熱交換器１１４は、前記本体ケース１１１内において室外空気とキャビネット内空気との熱交換を行うものである（なお、これに類似する先行文献としては特開２０００−１６１８７５号公報）。

そして、携帯電話の基地局は、上記熱交換装置１０１を壁面に備えた構成と成っていた。

特開２０００−１６１８７５号公報

上記従来の熱交換装置においては、熱交換装置１０１の本体ケース１１１内に２つの送風機、すなわち、室外空気用の第１送風機１１２とキャビネット内空気用の第２送風機１１３を備えている。そして、これら２つの送風機に挟まれるようにして熱交換器１１４とを収納した構成となっているため、本体ケース１１１自体が大きくなっている。そのため、この熱交換装置１０１を壁面に備える発熱体収納装置も大型となっている。しかし、携帯電話の基地局においては、ビルの屋上や、鉄塔・電柱への設置が求められるようになり、より小型化が要求されている。特にビルの屋上については防水処理の問題により後加工のアンカーボルトでキャビネットを据付けることが出来ないため、キャビネットの高さを抑えて転倒モーメントを可能な限り低減することが必須条件となっている。

そこで、本発明は、発熱体収納装置を小型化することを目的とするものである。

そして、この目的を達成する為に本発明は、
キャビネット内に、通信機器などの発熱体を収納し、キャビネット内の空気（内気）と室外空気（外気）との熱交換によってキャビネット内を冷却する熱交換装置を備えた発熱体収納装置において、
前記キャビネットの底部に外気用の送風ファン（室外ファン）を設け、
前記キャビネットの上部に内気用の送風ファン（室内ファン）を設け、
前記キャビネットの側面にケースに収納された熱交換器を設け、
前記室外ファン、前記室内ファンは、ともに底面側に吸込口を有した遠心型の送風機であり、
前記熱交換器は、
背面側に前記室内ファンの吹出し側と連通した内気吸込口と、
同じく背面側にキャビネット内と連通した内気吹出口と、
同じく背面側に前記室外ファンの吹出し側と連通した外気吸込口を有し、
前面側に外気と連通した外気吹出口を有したものであり、これにより、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、キャビネット内に、通信機器などの発熱体を収納し、キャビネット内の空気（内気）と室外空気（外気）との熱交換によってキャビネット内を冷却する熱交換装置を備えた発熱体収納装置において、
前記キャビネットの底部に外気用の送風ファン（室外ファン）を設け、前記キャビネットの上部に内気用の送風ファン（室内ファン）を設け、前記キャビネットの側面にケースに収納された熱交換器を設け、前記室外ファン、前記室内ファンは、ともに底面側に吸込口を有した遠心型の送風機であり、前記熱交換器は、背面側に前記室内ファンの吹出し側と連通した内気吸込口と、同じく背面側にキャビネット内と連通した内気吹出口と、同じく背面側に前記室外ファンの吹出し側と連通した外気吸込口を有し、前面側に外気と連通した外気吹出口を有したものであるので、発熱体収納装置を小型化するものである。

すなわち、発熱体収納装置の底部から外気を吸い込むように、外気用の遠心型の送風ファン（室外ファン）を配置して、大きなサイズの必要なファンの径方向をキャビネットの底面に平行にしたので、室外ファンの縦方向のサイズを小さく抑えることが可能になる。

本発明の一実施形態の発熱体収納装置の設置例を示す斜視図同他の設置例を示す斜視図同他の設置例の下面斜視図同発熱体収納装置の熱交換装置を開いた全体構成斜視図同発熱体収納装置の透視図同発熱体収納装置の熱交換素子の板体構成図同発熱体収納装置の熱交換素子の全体斜視図同発熱体収納装置の断面図同発熱体収納装置の熱交換器の背面斜視図同発熱体収納装置の熱交換器の前面斜視図同熱交換装置の外ファン部分の（ａ）ダクト接続図、（ｂ）要部詳細図従来の熱交換装置の構成図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１において、本実施の形態の発熱体収納装置は、キャビネット１の側面に熱交換器２を備えたものである。この熱交換器２は、キャビネット１のキャビネットドア３に、キャビネット１に対して開閉可能に取り付けられている。また、この熱交換器２は、外気側を前面にして、外気吹出口１１が設けられている。そして、図１では、床置きの場合を示したものであるが、キャビネット１の底面に設置架台４ａが設けられている。

図２、３は、電柱７０に取り付けられた状態を示したものである。キャビネット１は、電柱７０に電柱取付ベルト４ｂによって、電柱７０を抱きかかえるように取り付けられる。そして、図３でわかるように、キャビネット１の底面は、室外ファンユニット２２の吸込口（室外ファン吸込口１３）となっている。また、熱交換器２の底面には、熱交換器２内部に入り込んだ水分の排出のため、排水口５が設けられる。

図４、５は、キャビネットドア３を開いて、キャビネット１内部の構成を示したものである。

図４からもわかるように、熱交換器２とキャビネットドア３は一体となっている。熱交換器２の背面（言い換えるとキャビネットドア３の背面）には、内気吸込口１４と内気吹出口１５、外気吸込口１６が備えられている。そして、内気吸込口１４には、後述するキャビネット１側に設けられた室内ファンユニット２１と連通する室内空気ダクト１４ｂが取り付けられている。同じように、外気吸込口１６には、後述する室外ファンユニット２２と連通する室外空気ダクト１６ｂが取り付けられている。

キャビネット１内には、発熱体となる通信機５０が収納されている。そして、キャビネット１の上部には、室内ファンユニット２１が設けられている。室内ファンユニット２１には、遠心型の羽根車を備えた室内ファン２１ａと制御ボックス２１ｂが内蔵される。キャビネット１の底部には、室外ファンユニット２２が設けられている。室外ファンユニット２２には、遠心型の羽根車を備えた室外ファン２２ａが内蔵される。

そして、キャビネット１は、通信機５０を備えたエリア（内空間）と室外ファンユニット２２のエリアとを仕切板２３ａで区画される。室外ファンユニット２２のエリアは、外気と直接連通しているので、外空間と呼ぶ。キャビネットドア３には、仕切板２３ａと当接し、キャビネットドア３を閉鎖したときに内空間と外空間を仕切るように仕切部材２３ｂが設けられる。仕切部材２３ｂは、キャビネットドア３を閉鎖したときに仕切板２３ａと密着するように、ゴムなどの弾力性のある素材が用いられる。

熱交換器２内には、図６、７に示す熱交換素子１７が設けられている。

熱交換素子１７は、図６に示すような、長方形状で合成樹脂製の第１の板体１７ａ、同じく長方形状で合成樹脂製の第２の板体１７ｂ、第３の板体１７ｃを用いて形成される。すなわち、第１の板体１７ａの表面上に、第２の板体１７ｂ、第２の板体１７ｂの表面上に第３の板体１７ｃ（以降、同じように複数個の板体が用いられる。）を、それぞれ所定間隔を離した状態で図７のごとく重合させた構成としている。

図示しないが、この板体１７ａ、１７ｂ、１７ｃの表面には、その表面をレーン状に仕切る複数の整流壁をそれぞれ設けている。

板体１７ａ、１７ｂ、１７ｃは上下方向を長くした長方形状となっており、整流壁は、流入口となる板体の一端から他端側に向けて伸延させている。この整流壁は、前記他端側の手前で一方の長辺側に湾曲させる形状とし、流出口につながっている。このような板体１７ａ、１７ｂ、１７ｃの整流壁によって、板体１７ａ、１７ｂ、１７ｃ上に略Ｌ字状の複数の送風レーンができることになる。

このような熱交換素子１７によれば、内気については、キャビネット１側に短い送風レーンが設けられ、外気側に長い送風レーンが設けられる。一方、外気については、キャビネット１側に長い送風レーンが設けられ、外気側に短い送風レーンが設けられる。

そして、このように重合させた熱交換素子１７の図７における上面が、キャビネット１内の空気が内気吸込口１４を介して流入する流入口１７ｄとなっている。

この流入口１７ｄから熱交換素子１７内に流入した空気は、次に図７の下部右側に設けた流出口１７ｅからキャビネット１内に流出させられることとなる。なお、流出口１７ｅは、内気吹出口１５と接続されている。

また、キャビネット１外の外気は、図７における下面に設けた流入口１７ｆから流入し、上部左側に設けた流出口１７ｇからキャビネット１外へ流出させられることになる。なお、流出口１７ｇは、外気吹出口１１と接続されている。

このような構成における発熱体収納装置の動作について図８を用いて説明する。

図８に示すように、内空間の空気（内気）は、通信機５０が動作することによって暖められる。室内ファン２１ａが運転されると、暖められた内気を吸い込んで、室内空気ダクト１４ｂ、内気吸込口１４を介して熱交換器２へ内気を送り込む。

一方、室外ファン２２ａが運転されると、室外の比較的冷たい空気（外気）を吸い込んで、室外空気ダクト１６ｂ、外気吸込口１６を介して熱交換器２へ外気を送り込む。

熱交換素子１７では、温かい内気と冷たい外気とが板体１７ａ、１７ｂ、１７ｃを挟んで流れることにより、熱交換を行って、結果として内気が冷却される。冷却された内気は、内気吹出口１５から再びキャビネット１内（内空間）へと送風されることになる。また、暖められた外気は、外気吹出口１１から外空間へ放出される。

なお、通信機５０の上部は、室内ファンユニット２１との間に空間を設けるのが好ましい。すなわち、室内ファン２１ａが効率よく空気を吸い込むためである。そのとき、内気吹出口１５から吹き出した空気が直接室内ファン２１ａに吸い込まれないように、キャビネット仕切２５を設けると良い。

ここで、本実施の形態における最も特徴的な部分について説明する。

前述したように室外ファン２２ａは、遠心型の羽根車を用いている。そして、この室外ファン２２ａは、吸込口をキャビネット１の底面に正対させ、キャビネット１の底面から外気を吸い込む構成としている。このような構成によれば、室外ファン２２ａの上下方向のサイズは、室外ファン２２ａの羽根車回転軸に支配されることになる。そして、室外ファン２２ａの羽根径は、キャビネット１の底面いっぱいに拡げることが可能になるので、薄型の羽根車を用いることが出来る。すなわち、室外ファンユニット２２は、薄型にすることが出来るのである。そして、室外ファンユニット２２とキャビネット１とは、仕切板２３ａ、仕切部材２３ｂによって区画されているので、室内の空気と室外の空気が混合することなく、効率的に室内の空気の冷却が行なわれる。

また、熱交換器２、室内ファンユニット２１、室外ファンユニット２２の組み合わせにより、様々なタイプの通信機５０（すなわち、キャビネット１）に対して適用できる構成と成る。つまり、大きな通信機５０（キャビネット１）を冷却するためには、熱交換器２を大型にすることにより対応が可能である。もし、風量が不足する場合には、室内ファンユニット２１、室外ファンユニット２２の仕様を変更すればよい。

また、キャビネット１の底面から外気を吸い込む構成であるので、電柱などに取り付けた場合に、室外ファン吸込口１３の正面に障害物が無く、効率よく室外の空気を取り込むことが可能である。また、降雨の際にも、底面から外気を吸い込む構成によって、雨水の吸い込みを抑えることができる。また、底面は日射の影響を受けないため、日射による外気の温度上昇も抑えることができ、結果として冷却能力が向上する効果がある。

さらに、床に設置した場合には、室外ファン２２ａから発生する音は下方に向けて放出されることになる。すなわち、キャビネット１の周囲に発せられる騒音を低減することになる。

同様に、室内ファン２１ａについても遠心型の羽根車を用いているので、室内ファンユニット２１を薄くすることができる。

なお、本実施の形態では、室外ファンユニット２２として説明したが、ユニット化する必要は無く、キャビネット１内空間と室外ファン２２ａの区画が仕切られていればよい。

また、仕切板２３ａでキャビネット１内空間と室外ファンユニット２２を区画して説明したが、キャビネット１内空間を箱形にして、室外ファンユニット２２を言わば「外付け」として構成しても良い。

図９で示すように、室内ファンユニット２１内には、制御ボックス２１ｂが設けられている。この制御ボックス２１ｂは、室内ファン２１ａ、室外ファン２２ａの駆動を制御する。この図では、室内ファンユニット２１内に設けたが、キャビネット１内の通信機５０を収納したエリアに設けても良い。

また、図８に示すように、外気吸込口１６と流入口１７ｆとの間には、外気チャンバー１８が設けられる。この外気チャンバー１８内には、外気をスムーズに流入口１７ｆに流し込むため、湾曲した板（外気ガイド１８ａ）が設けられている。

また、図１０に示すように、室外空気ダクト１６ｂには、位置決め孔３１が設けられ、室外ファンユニット２２は、位置決めピン３２が設けられる。位置決めピン３２は、キャビネットドア３が閉鎖されたときに、位置決め孔３２に嵌合する位置に設けられている。

このような構成により、室外ファンユニット２２と室外空気ダクト１６ｂが精度良く接合され、外空間とキャビネット１内の内空間とが区切られている。

以上のように本発明は、キャビネット内に、通信機器などの発熱体を収納し、キャビネット内の空気（内気）と外気との熱交換によってキャビネット内を冷却する熱交換装置を備えた発熱体収納装置において、前記キャビネットの底部に外気用の送風ファン（室外ファン）を設け、前記キャビネットの上部に内気用の送風ファン（室内ファン）を設け、前記キャビネットの側面にケースに収納された熱交換器を設け、前記室外ファン、前記室内ファンは、ともに底面側に吸込口を有した遠心型の送風機であり、前記熱交換器は、背面側に前記室内ファンの吹出し側と連通した内気吸込口と、同じく背面側にキャビネット内と連通した内気吹出口と、同じく背面側に前記室外ファンの吹出し側と連通した外気吸込口を有し、前面側に外気と連通した外気吹出口を有したものであるので、発熱体収納装置を小型化するものである。

従って、例えば、設置面積が限られる通信機器の基地局や、その他屋外設置機器における冷却設備としてきわめて有用なものとなる。

１キャビネット
２熱交換器
３キャビネットドア
４ａ設置架台
４ｂ電柱取付ベルト
１１外気吹出口
１３室外ファン吸込口
１４内気吸込口
１４ｂ室内空気ダクト
１５内気吹出口
１６外気吸込口
１６ｂ室外空気ダクト
２１室内ファンユニット
２１ａ室内ファン
２１ｂ制御ボックス
２２室外ファンユニット
２２ａ室外ファン
２３ａ仕切板
２３ｂ仕切部材
５０通信機

Claims

キャビネット内に、通信機器などの発熱体を収納し、キャビネット内の空気（内気）と外気との熱交換によってキャビネット内を冷却する熱交換装置を備えた発熱体収納装置において、
前記キャビネットの底部に外気用の送風ファン（室外ファン）を設け、
前記キャビネットの上部に内気用の送風ファン（室内ファン）を設け、
前記キャビネットの側面にケースに収納された熱交換器を設け、
前記室外ファン、前記室内ファンは、ともに底面側に吸込口を有した遠心型の送風機であり、
前記熱交換器は、
背面側に前記室内ファンの吹出し側と連通した内気吸込口と、
同じく背面側にキャビネット内と連通した内気吹出口と、
同じく背面側に前記室外ファンの吹出し側と連通した外気吸込口を有し、
前面側に外気と連通した外気吹出口を有した発熱体収納装置。
前記キャビネット内を仕切板で上下に２分割し、上側に前記発熱体を、下側に前記室外ファンを設けた請求項１記載の発熱体収納装置。
前記キャビネット底面に前記室外ファンを収納した室外ファンユニットを設けた請求項１記載の発熱体収納装置。