JP2008306820A - 盤用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器収納盤内の高温空気を集中的に熱交換し、盤内の温度分布を早期に均一化し、機器の動作環境を適正に管理する。
【解決手段】 盤用熱交換器１は、盤内空気Ａを吸気口３から吸気ファン９を通して放熱ユニット１１に取り込み、放熱ユニット１１の排気を排気ファン１０により排気口４から盤内に戻す。吸気口３と排気口４に可動ルーバー５，７を設け、吸気ファン９の吹出面に回動ルーバー１５を設け、排気ファン１０の吹出面に揺動ルーバー１７を設ける。赤外線温度センサ１９を揺動し、盤内各部の温度を計測する。コントローラ２１は赤外線温度センサ１９の出力に基づいて所定温度以上の高温域を探知し、高温域の空気が吸気口３に向かうように、吸気側可動ルーバー５の向きを制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、配電盤やキャビネットラック等の機器収納盤の内部に設置される盤用熱交換器に関する。

熱を発生する電気部品や電子機器を収納する機器収納盤では、盤内の温度分布が不均一になりやすい。例えば、配電盤では発熱量の多い電気部品の周辺温度が局部的に高くなり、キャビネットラックではラック内部の上部と下部とで温度差が発生する。そこで、従来、機器収納盤の内部に熱交換器を設置して、盤内空気の温度を一定値以下に管理する技術が提案されている。

例えば、図５に示すように、特許文献１に記載された盤用熱交換器５１は、盤内空気を吸入する吸気口５２の近傍にサーモスタット５３を設け、吸気口５２近傍の温度が一定値を越えたときに、吸気ファン５４を回転し、吸気ファン５４を通過した空気を放熱ユニット５５で盤外空気と熱交換して、機器収納盤Ｐの内部温度を一定温度以下に管理するように構成されている。
特開２０００−３３７７４４号公報

従来の盤用熱交換器５１は、盤内の高温空気が吸気口５２付近まで上昇したときに、吸気ファン５４を動作させることができる。しかし、機器の配列状態によっては、高温空気が吸気口５２に到達せずに、特定の領域に滞る場合がある。こうした場合、従来の熱交換器５１では、吸気ファン５４が動作しないため、盤内の温度分布に著しい違いが生じ、機器の動作環境が悪化するという問題点があった。

本発明の目的は、盤内の高温空気を集中的に熱交換し、盤内の温度分布を早期に均一化し、機器の動作環境を適正に管理できる盤用熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、機器収納盤内の空気を吸気口から吸気ファンを通して放熱ユニットに取り込む盤用熱交換器において、吸気口に可動ルーバーを設け、盤内各部の温度を赤外線温度センサで計測し、赤外線温度センサの出力に基づいて所定温度以上の高温域を探知し、高温域の空気が吸気口に向かうように、可動ルーバーの向きを制御する手段を備えたことを特徴とする。

ここで、赤外線温度センサが盤内のほぼ全域から高温域を的確に探知できるように、赤外線温度センサを放熱ユニットの筺体に揺動可能に取り付けるのが好ましい。また、赤外線温度センサを可動ルーバーに取り付けることで、センサ専用の揺動機構を省略することもできる。

熱交換効率を高める観点からは、吸気ファンを通過した空気を回動ルーバーにより放熱ユニットに向けて放散または拡散させる構成を好ましく採用できる。より好ましくは、放熱ユニットの排気を盤内に排出する排気ファンと、排気ファンを通過した空気を盤内に向けて放散または拡散させる揺動ルーバーとを備えた構成を採用できる。

本発明の盤用熱交換器によれば、赤外線温度センサを用いて高温域を探し出し、可動ルーバーにより高温域の空気を集中的かつ強制的に吸気口に向わせるので、機器の配列状態に係りなく、盤内空気の温度分布を早期に均一化して、機器の動作環境を常に適正に管理できるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は機器収納盤の内部に設置される盤用熱交換器１の外観を示し、図２はこの熱交換器１の内部構造と赤外線温度センサ１９の取付形態とを示す。図３（ａ）は熱交換器１の吸気ファン９と放熱ユニット１１の配置形態を示し、図３（ｂ）は放熱ユニット１１と排気ファン１０の配置形態を示す。図４は図２とは異なる赤外線温度センサ２３の取付形態を示す。

図１、図２に示すように、盤用熱交換器１の筺体２は四角箱形に形成され、機器収納盤Ｐの内部に設置される。筺体２の上部外面には盤内空気Ａを吸入する吸気口３が設けられ、筺体２の下部外面に熱交換後の空気（冷気Ｃ）を盤内に排出する排気口４が設けられている。吸気口３には吸気側可動ルーバー５がモータ６により上下に揺動可能に設けられ、排気口４に排気側可動ルーバー７がモータ８により上下に揺動可能に設けられている。

筺体２の内部において、吸気口３の背後には吸気ファン９が設置され、排気口４の背後に排気ファン１０が設置されている。両方のファン９，１０の背後には放熱ユニット１１が設置され、盤内空気Ａが吸気口３から吸気ファン９を通して放熱ユニット１１に取り込まれる。放熱ユニット１１には、吸気ファン９に対向する吸気面１２と、盤内空気Ａを盤外空気Ｂと熱交換する多数の放熱フィン（図示略）と、排気ファン１０に対向する排気面１３とが設けられている。

図３（ａ）に示すように、吸気ファン９の吹出面には回動ルーバー１５がモータ１６により左右に回動可能に設けられ、吸気ファン９を通過した盤内空気Ａを放熱ユニット１１の吸気面１２に向けて放散させる。排気ファン１０の吹出面には揺動ルーバー１７がモータ１８により左右に揺動可能に設けられ、排気ファン１０を通過した冷気Ｃを排気口４（図２参照）から盤内に向けて放散させるようになっている。

図２に示すように、筺体２の上部には、盤内各部の温度を計測する赤外線温度センサ１９がモータ２０により上下に揺動可能に取り付けられている。筺体２の内部には、熱交換器１の全体を制御するコントローラ２１が設置されている。そして、コントローラ２１が赤外線温度センサ１９の出力に基づいて盤内の高温域を探知し、高温域の空気が吸気口３に向かうように、吸気側可動ルーバー５の向きを制御するように構成されている。

次に、上記のように構成された盤用熱交換器１の動作について説明する。この熱交換器１に電源が投入されると、赤外線温度センサ１９が上下に揺動（スイング）して盤内全域を走査し、盤内各部の赤外線量を感知して温度を計測する。盤内温度の平均値が例えば４０℃以上になると、吸気ファン９および排気ファン１０が回転を始め、盤内空気Ａが吸気口３から吸気ファン９を通って放熱ユニット１１に取り込まれる。

赤外線温度センサ１９はファン９，１０の回転中も揺動を続け、盤内の赤外線量をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は赤外線量の分布状況を調べ、所定温度以上の高温域を探知したときに、吸気側可動ルーバー５がその高温域を向くようにモータ６を制御する。これにより、高温域の空気が集中的かつ強制的に吸気口３に吸引されたのち、放熱ユニット１１に取り込まれる。このとき、放熱ユニット１１の排気（冷気Ｃ）が吸気流に混入しない方向へ排出されるように、排気側可動ルーバー７の角度が制御される。

放熱ユニット１１の吸気側では、吸気ファン９を通過した盤内空気Ａが回動ルーバー１５によって放熱ユニット１１の幅方向に拡散され、撹拌流となって吸気面１２の全域から放熱ユニット１１の内部に吸入される。そして、放熱ユニット１１の内部において、盤内空気Ａが回転しながら放熱フィンにランダムに接触し、盤外空気Ｂと効率よく熱交換された後に、排気面１３から排気ファン１０側に排出される。このため、従来と比較し、放熱ユニット１１をより小型に構成することができる。

排気ファン１０を通過した冷気Ｃは、揺動ルーバー１７により排気口４の幅方向に拡散され、乱流となって排気口４から盤内に排出され、盤内各部をランダムに流動して機器を冷却する。そして、盤内の温度分布が一様となるまで上記動作を繰り返し、盤内温度を最適化する。従って、この実施形態の盤用熱交換器１によれば、特定域の高温空気を集中的に効率よく熱交換し、盤内空気Ａの温度分布を早期に均一化して、機器の動作環境を常に適正に管理することができる。

図４に示す盤用熱交換器１では、赤外線温度センサ２３が吸気側可動ルーバー５に取り付けられ、このルーバー５と一体に上下に揺動する。そして、高温の盤内空気Ａがルーバー５によって吸気口３に導入されると、このときの赤外線温度センサ２３の出力に基づき、コントローラ２１が可動ルーバー５を直ちに停止させる。従って、この構成によっても、高温域の空気を集中的に効率よく熱交換することが可能となる。また、温度センサ２３に専用の揺動機構が不要になるので、熱交換器１の構成を簡略化できる利点もある。

その他、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、盤用熱交換器の筺体を横長に形成し、それに応じて各部ルーバーおよび赤外線温度センサの揺動方向を変えるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を適宜に変更して実施することも可能である。

本発明の一実施形態を示す盤用熱交換器の正面図である。 該熱交換器の内部構造を示す側面図である。 該熱交換器の吸気側および排気側の平面図である。 赤外線温度センサの別の取付形態を示す盤用熱交換器の側面図である。 従来の盤用熱交換器を示す側面図である。

符号の説明

１ 盤用熱交換器
２ 筺体
３ 吸気口
４ 排気口
５ 吸気側可動ルーバー
７ 排気側可動ルーバー
９ 吸気ファン
１０ 排気ファン
１１ 放熱ユニット
１５ 回動ルーバー
１７ 揺動ルーバー
１９ 赤外線温度センサ
２１ コントローラ
２３ 赤外線温度センサ

Claims (5)

1. 機器収納盤内の空気を吸気口から吸気ファンを通して放熱ユニットに取り込む盤用熱交換器において、吸気口に可動ルーバーを設け、盤内各部の温度を赤外線温度センサで計測し、赤外線温度センサの出力に基づいて所定温度以上の高温域を探知し、該高温域の空気が吸気口に向かうように、可動ルーバーの向きを制御する手段を備えたことを特徴とする盤用熱交換器。
2. 前記赤外線温度センサを放熱ユニットの筺体に揺動可能に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の盤用熱交換器。
3. 前記赤外線温度センサを可動ルーバーに取り付けたことを特徴とする請求項１記載の盤用熱交換器。
4. 前記吸気ファンを通過した空気を放熱ユニットに向けて放散させる回動ルーバーを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の盤用熱交換器。
5. 前記放熱ユニットの排気を盤内に排出する排気ファンと、排気ファンを通過した空気を盤内に向けて放散させる揺動ルーバーとを備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の盤用熱交換器。

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