JP3082669B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
体を収容する箱体であって密閉された箱体の内部を冷却
するのに好適する冷却装置に関する。
防止するために、半導体を用いた電子部品等を、密閉さ
れた箱体である例えばハウジング内に収容して使用する
場合がある。この場合、電子部品等は発熱体であるか
ら、ハウジング内を冷却する必要があるが、ハウジング
内に直接外気を送風して冷却することはできない。そこ
で、ヒートパイプ等からなる熱交換器を用いて、ハウジ
ング内の高温の空気とハウジング外の低温の空気(外
気)との間で熱交換を行うことにより、ハウジング内を
冷却するように構成した装置が考えられている。
装置は、熱交換器の受熱部に対してハウジング内の高温
空気を循環送風する内部送風装置を備えると共に、熱交
換器の放熱部に対して外気を送風する外部送風装置を備
え、更に、ハウジング内の高温空気の温度を検知する温
度センサを備えている。上記内部送風装置及び外部送風
装置は、それぞれファンとモータとから構成されてい
る。
は、内部送風装置及び外部送風装置の各モータを通電駆
動し続けることにより、ハウジング内を冷却する構成と
なっている。尚、外気の温度が下がって、温度センサに
よる検知温度が0℃以下になったときには、外部送風装
置のモータを断電停止するように構成されている。これ
により、ハウジング内の温度を例えば0〜65℃程度に
保持するように冷却している。
内部送風装置及び外部送風装置のモータを通電し続ける
構成であるので、消費電力がかなり大きくなるという不
具合があり、省エネの面からも改善する必要があった。
ジング(例えば箱体)の内部を十分に冷却することがで
き、しかも、消費電力を低減することができる冷却装置
を提供するにある。
は、密閉されたハウジング内の高温流体(例えば高温空
気)が第1の流体通路を流れると共に、ハウジングの外
部の低温流体(例えば外気)が第2の流体通路を流れる
ように構成される。そして、制御手段によって、高温流
体の検知温度に基づいて第1の流体発生手段の流体発生
出力及び第2の流体発生手段の流体発生出力が可変制御
されるようになっている。更に、制御手段によって、温
度検知手段により検知した検知温度が高くなったとき、
第1の流体発生手段及び第2の流体発生手段の各流体発
生出力が大きくなるように制御される。この構成の場
合、例えばハウジング内の高温流体の検知温度が低いと
きには、第1の流体発生手段の流体発生出力及び第2の
流体発生手段の流体発生出力を通常よりも低下させて
も、ハウジング内の高温流体の温度を設定温度範囲内に
保持することが可能である。従って、請求項1の冷却装
置によれば、密閉されたハウジング(例えば箱体)の内
部を十分に冷却することができ、しかも、各流体発生手
段の流体発生出力を適宜低くすることにより、消費電力
を低減することが可能となる。
手段及び第2の流体発生手段を独立して制御するように
構成したので、箱体内の高温空気(高温流体)の温度を
設定温度範囲内に保持しながら、第1の流体発生手段の
流体発生出力及び第2の流体発生手段の流体発生出力を
より一層低下させることが可能となる。このため、消費
電力をより一層低減することができる。
手段及び第2の流体発生手段を簡単な構成にて容易に実
現することができる。また、請求項4の発明によれば、
第1のモータの回転速度及び第2のモータの回転速度を
可変制御する構成であるので、第1及び第2の流体発生
手段の流体発生出力をそれぞれ容易に可変制御させるこ
とが可能となる。更に、請求項5の発明によれば、第1
のモータの回転速度及び第2のモータの回転速度を段階
的に可変制御する構成としたから、可変制御を実現する
ための構成が簡単になる。
御用のしきい値を検知温度が上昇する場合と下降する場
合とで異ならせるように構成したので、第1のモータの
回転速度及び第2のモータの回転速度が頻繁に可変して
しまうことを防止できる。これにより、両モータの回転
速度の可変制御を安定的に実行することができる。
常を表わす警報信号を外部へ送信する構成としたので、
外部例えば遠隔地において冷却装置の運転異常を簡単且
つ容易に認識することができる。これにより、保守作業
者が運転異常に対する対策を速やかに実行することが可
能となる。また、請求項8の発明によれば、温度検知手
段による検知温度が異常判定用最大温度を越えたとき、
または、制御手段自身が故障したときに、第1のモータ
及び第2のモータを定格出力で駆動するように構成した
ので、冷却装置の運転異常が発生した場合であっても、
密閉された箱体の内部を冷却することが可能である。
用した一実施例について図面を参照しながら説明する。
まず、図2は本実施例の沸騰冷却装置を組み込んだ電子
機器の概略全体構成を示す図である。この図2におい
て、電子機器1は、例えば携帯電話や自動車電話等の移
動無線電話の無線基地局装置である。この電子機器1
は、密閉された箱体である例えばハウジング2と、この
ハウジング2内に収容された電子部品3、4と、上記ハ
ウジング2内の図2中左端部に組み込まれた沸騰冷却装
置5とから構成されている。
る筐体から構成されている。上記電子部品3、4は、半
導体装置(例えばトランジスタ、サイリスタ、IGBT
等)を含んで構成された回路基板等であり、通電駆動さ
れると、熱を発生する発熱体である。
例えば箱状をなす金属製のケーシング6と、このケーシ
ング6の内部を第1の流体通路7と第2の流体通路8と
に仕切る流体隔離板9と、この流体隔離板9を貫通する
ように配設された熱交換器10と、この熱交換器10の
下方に配設された2個の内部ファン装置11、12(図
3も参照)と、これら内部ファン装置11、12の上方
に配設されたヒータ13と、熱交換器10の上方に配設
された2個の外部ファン装置14、15等とから構成さ
れている。
側には、図3にも示すように、ハウジング2内の空気を
吸引するための吸引口16aが形成されており、この吸
引口16aは矩形状の開口部から構成されている。更
に、ケーシング6の後壁部16の下部側には、第1の流
体通路7内の空気をハウジング2内へ空気を戻す(吹き
出す)ための2個の吹出口16b、16cが形成されて
おり、これら吹出口16b、16cはそれぞれ矩形上の
開口部から構成されている。また、内部ファン装置1
1、12は、例えばシロッコファン(遠心形多翼ファ
ン)からなる内部ファン11a、12aと、これら内部
ファン11a、12aを回転駆動する例えば直流ブラシ
レスモータからなるモータ11b、12bとから構成さ
れている。
通電駆動されると、内部ファン11a、12aが回転駆
動され、その送風作用により、ハウジング2内の空気
(即ち、高温空気であり、本発明の高温流体に相当して
いる)が吸引口16aから吸い込まれて第1の流体通路
7を通るようになる。そして、第1の流体通路7内の空
気は、ファンケーシング17及びダクト18により案内
された後、吹出口16b、16cからハウジング2内へ
吹き出されるように構成されている。これにより、ハウ
ジング2内の空気は、第1の流体通路7内を通って循環
するようになっている。
及び第1の流体通路7)内部と外部とは気密に区画され
ている。この構成の場合、内部ファン装置11、12
が、第1の流体通路7に高温流体を流通させる第1の流
体発生手段を構成している。尚、ハウジング2内の高温
空気が第1の流体通路7内を通るとき、この空気は熱交
換器10により詳しくは後述するようにして冷却され
る。
分には、図4にも示すように、外気を吸引するための吸
引口19aが形成されており、この吸引口19aは矩形
状の開口部にルーバー20を装着して構成されている。
更に、ケーシング6の前壁部19の上端部には、第2の
流体通路8内の空気を外部を吹き出すための吹出口19
bが形成されており、この吹出口19bは矩形上の開口
部にルーバー21を装着して構成されている。尚、上記
ルーバー20、21は、雨滴等の浸入を防止するための
ものである。また、外部ファン装置14、15は、例え
ばシロッコファン(遠心形多翼ファン)からなる外部フ
ァン14a、15aと、これら外部ファン14a、15
aを回転駆動する例えば直流ブラシレスモータからなる
モータ14b、15bとから構成されている。
通電駆動されると、外部ファン14a、15aが回転駆
動され、その送風作用により、外気(即ち、低温空気で
あり、本発明の低温流体に相当している)が吸引口19
aから吸い込まれて第2の流体通路8を通るようにな
る。そして、第2の流体通路8内の空気は、ファンケー
シング22及びダクト23により案内された後、吹出口
19bから外部へ吹き出されるように構成されている。
これにより、外気が第2の流体通路8内を流通するよう
になっている。
5が、第2の流体通路8に低温流体を流通させる第2の
流体発生手段を構成している。尚、外気が第2の流体通
路8内を通るとき、この外気は熱交換器10から熱を受
ける(即ち、熱交換器10から放熱される)ように構成
されている(詳しくは後述する)。また、電子機器1の
ハウジング2の一部分を構成するドアに、沸騰冷却装置
5のケーシング6を取り付ける構成の場合には、上記ド
アにおける吸引口19a及び吹出口19bに対応して形
成された開口部の周縁部と、上記吸引口19a及び吹出
口19bの周縁部との間に、例えばネオプレンゴム製の
ガスケット(図示しない)を配設して空気漏れを防止す
るように構成している。
bの下方)には、図2及び図3に示すように、沸騰冷却
装置5の運転全般を制御するコントローラ24が配設さ
れていると共に、モータ11b、12bを通電制御する
ドライバ25、26が配設されている。更に、ケーシン
グ6内の上部(モータ14b、15bの側方)には、モ
ータ14b、15bを通電制御するドライバ27、28
が配設されている。これらコントローラ24、ドライバ
25〜28については詳しくは後述する。
ける吸引口16aの開口縁部の下部には、温度検知手段
として例えばサーミスタ29が配設されている。このサ
ーミスタ29は、第1の流体通路7を流れる空気(高温
空気)の温度、即ち、ハウジング2内の温度を検知し
て、この温度検知信号を上記コントローラ24へ与える
機能を有している。
通するように該流体隔離板9に取り付けられた多段式
(例えば3段式)の沸騰形熱交換器30から構成されて
いる。上記流体隔離板9は、例えばアルミニウム等の熱
伝導性の良い金属板からなり、沸騰形熱交換器30を貫
通支持するための貫通孔が複数形成されている。そし
て、流体隔離板9は、ケーシング6に例えばろう付によ
り接合されて取り付けられている。
ン式の熱交換器であり、第1の流体通路7側に突出する
ように配置された受熱部31と、第2の流体通路8側に
突出するように配置された放熱部32と、これら受熱部
31と放熱部32とを連結して冷媒循環用の閉ループを
形成する第1の連結管33及び第2の連結管34とから
構成されている。上記沸騰形熱交換器30の内部に封入
されている冷媒は、例えばHFC−134a(塩素基を
含まない代替フロン)である。
うに、ほぼ平行に配列された複数本の吸熱管35と、こ
れら吸熱管35の下端部を連通接続する下部連通部36
と、吸熱管35の上端部を連通接続する上部連通部37
とから構成されている。上記吸熱管35は、熱伝導性の
良い金属材(例えばアルミニウムや銅)を断面形状が細
長い長方形または長円形をなすように形成した偏平管か
ら構成されている。この場合、受熱部31内には、冷媒
の液面が吸熱管35の上端部に位置する程度まで冷媒が
封入されている。そして、受熱部31においては、吸熱
管35が高温空気から熱を受けて内部の液冷媒が沸騰気
化するように構成されており、この受熱部31が冷媒沸
騰部を構成している。
た複数本の放熱管38と、これら放熱管38の下端部を
連通接続する下部連通部39と、放熱管38の上端部を
連通接続する上部連通部40とから構成されている。上
記放熱管38は、熱伝導性の良い金属材(例えばアルミ
ニウムや銅)を断面形状が細長い長方形または長円形を
なすように形成した偏平管から構成されている。そし
て、放熱部32においては、放熱管38が低温空気に熱
を放出して内部の気体冷媒が凝縮液化するように構成さ
れており、この放熱管38が冷媒凝縮部を構成してい
る。
熱フィン41が配設され、放熱部32の放熱管38の間
には放熱フィン42が配設されている。この受熱フィン
41及び放熱フィン42は、熱伝導性の良い金属材(例
えばアルミニウムや銅)の薄い板を交互に折り返して波
形状に形成してなるコルゲートフィンである。各フィン
41及び42は、吸熱管35及び放熱管38の平坦な外
面に例えばろう付けにより接合されている。
のパイプであり、吸熱部31の上部連通部37と放熱部
32の上部連通部40とを連通するように接続してい
る。この第1の連結管33は、吸熱部31で沸騰気化し
た冷媒蒸気を放熱部32内へ導く機能を有している。ま
た、第2の連結管34は、断面ほぼ円形のパイプであ
り、放熱部32の下部連通部39と吸熱部31の下部連
通部36とを連通するように接続している。この第2の
連結管34は、放熱部32で凝縮液化した液冷媒を吸熱
部31内へ導く機能を有している。
熱部31の吸熱管35内の液冷媒は、第1の流体通路7
を流通する高温空気からの熱を受熱フィン41を介して
受けて沸騰気化する。この気化した冷媒は、放熱部32
の放熱管38内へ至り、ここで凝縮液化し、その凝縮潜
熱は放熱フィン42を介して第2の流体通路8を流通す
る低温空気に伝達(放熱)される。そして、液化した冷
媒は、吸熱部31の下部連通部36内へ滴下する。この
ような冷媒の沸騰液化の繰り返しにより、電子機器1の
ハウジング2内の高温空気(高温流体)と外気である低
温空気(低温流体)とが混合することなく、高温空気か
ら低温空気へ熱が効率良く移動されるように構成されて
いる。
電子機器1の電気的構成のうちの沸騰冷却装置5に関係
する部分について、図1に従って説明する。この図1に
おいて、電子機器1には、交流220Vを出力する交流
電源回路43、直流26Vを出力する直流電源回路44
及び警報信号入力部45が配設されている。交流電源回
路43から導出された交流電源線46、47及びアース
線48は、沸騰冷却装置5のコントローラ24に端子部
49a、49bを介して接続されている。
された交流電源線46、47及びアース線48は、端子
部49c、49dを介してヒータ13に接続されてい
る。ここで、コントローラ24内の交流電源線46に
は、20Aのヒューズ50、ヒータ用リレー接点51及
びCT等からなる電流センサ52が設けられている。ま
た、交流電源線46、47間にはヒータ13及び温度ヒ
ューズ53が直列に接続され、アース線48はヒータ1
3のアース端子13aに接続されている。尚、ヒータ1
3は、例えば186V〜264V、47Hz〜63Hz
の交流電源で作動するヒータであり、出力は例えば1.
5kWである。
ーラ24内に設けられた制御部54によりオンオフ制御
されるように構成されている。この場合、制御部54は
ヒータ用リレーのリレーコイルを通断電することにより
ヒータ用リレー接点51をオンオフする構成となってい
る。これにより、制御部54は、ヒータ13を通断電制
御する構成となっている。上記制御部54は、論理素子
やコンパレータ等から構成された論理回路と、定電圧回
路55と、運転異常を表示するためLED回路56等と
から構成されている。そして、制御部54は、沸騰冷却
装置5の運転全般を制御する機能を有している。
り検知された電流検知信号を受けるように構成されてい
る。これにより、制御部54は、ヒータ13に電流が流
れているか否か、即ち、ヒータ13が故障しているか否
かを判断できる構成となっている。更に、制御部54
は、前記サーミスタ29により検知された温度検知信号
を端子部49e、49fを介して受けるように構成され
ている。これにより、制御部54は、第1の流体通路7
を流れる空気の温度、即ち、電子機器1のハウジング2
内の温度を検知可能な構成となっている。
導出された正電源線57、負電源線58、アース線59
は、端子部49g、49hを介してコントローラ24の
制御部54の定電圧回路55に接続されている。この定
電圧回路55は、直流電圧26Vを受けてこれを制御部
54用の直流定電圧(例えば12V)に変換し、この電
圧を制御部54に与える回路である。尚、正電源線57
における端子部49hと定電圧回路55との間の部分に
は、例えば2Aのヒューズ60が設けられている。
ら導出された2本の通信線61、62は、端子部49
i、49jを介してコントローラ24内に設けられた警
報用リレー接点63に接続されている。この警報用リレ
ー接点63は、コントローラ24の制御部54によりオ
ンオフ制御されるように構成されている。この場合、制
御部54は警報用リレーのリレーコイルを通断電するこ
とにより警報用リレー接点63をオンオフする構成とな
っている。そして、電子機器1の警報信号入力部45
は、通信線61、62を介して警報用リレー接点63の
オンオフ状態を認識することが可能になっており、例え
ば警報用リレー接点63がオン状態であるときが運転異
常であることを示し、オフ状態であるときが正常運転で
あることを示している。
とオフし、断電されるとオンする常閉形のリレーから構
成されている。従って、制御部54は、正常運転中は警
報用リレーのリレーコイルを通電してその警報用リレー
接点63をオフし、詳しくは後述するようにして運転異
常を判別したときはリレーコイルを断電してその警報用
リレー接点63をオンするように構成されている。これ
により、何らかの原因で警報用リレーへの電源が切れる
と、リレーコイルが断電されて警報用リレー接点63が
オンされて運転異常を表わすようになっている(即ち、
いわゆるフェールセーフの構成となっている)。
導出された正電源線57、負電源線58、アース線59
は、端子部49gと端子部49hとの間の部分で分岐
し、端子部49kを介してドライバ25(及び残りの3
個のドライバ26、27、28)に接続されている。こ
の場合、図1には、ドライバ25及びこのドライバ25
により通電駆動される内部ファン装置11のモータ11
bだけを図示し、残りのドライバ26、27、28及び
モータ12b、14b、15bについては図示すること
を省略した。尚、図示しないドライバ26、27、28
及びモータ12b、14b、15bの各構成は、ドライ
バ25及びモータ11bの構成とほぼ同じ構成であり、
以下、ドライバ25及びモータ11bの構成について具
体的に説明する。
内に配設された正電源線57と負電源線58との間に
は、インバータ部64が接続されている。このインバー
タ部64は、周知のように、6個のスイッチング素子6
4aをブリッジ接続して構成されており、3相(U相、
V相、W相)の出力線65a、65b、65cが導出さ
れている。これら3相の出力線65a、65b、65c
は、端子部49l、モータ端子部66を介してモータ1
1bの3相の巻線67a、67b、67cに接続されて
いる。この場合、モータ11bは、定格26VDCの3
相DCブラシレスモータである。このモータ11bに
は、ロータの回転角(回転位置)を検出する回転検出セ
ンサ68が設けられている。この回転検出センサ68
は、例えば3個のホール素子(ホールIC)から構成さ
れており、回転角検出信号を出力するように構成されて
いる。尚、インバータ部64の各スイッチング素子64
aには、フリーホイールダイオード(図示しない)がそ
れぞれ接続されている。
ング素子64aは、ドライバ25内に設けられた制御部
69によりオンオフ制御されるように構成されている。
この制御部69は、論理素子やコンパレータ等から構成
された論理回路と、定電圧回路70とから構成されてい
る。上記制御部69は、端子部49m、49nを介して
コントローラ24の制御部54に接続されており、この
制御部54から回転速度指令信号を受けるように構成さ
れている。また、制御部69は、端子部49m、モータ
端子部66を介して回転検出センサ68に接続されてお
り、この回転検出センサ68から回転検出信号を受ける
ように構成されている。
信号と回転検出信号とに基づいてインバータ部64の各
スイッチング素子64aをオンオフ制御するための制御
信号を生成し、この制御信号によって上記各スイッチン
グ素子64aをオンオフすることにより、モータ11b
の巻線67a〜67cを通電制御するように構成されて
いる。これにより、制御部69は、コントローラ24か
ら指令された回転速度でモータ11bを回転させること
が可能な構成となっている。更に、制御部69は、上記
回転検出信号に基づいてモータ11bの回転速度を検知
すると共に、この検知速度が上記指令された回転速度よ
りも例えば20%以上遅い速度であることを検知したと
きには、モータ異常(ファン故障)であると判断し、そ
の旨を表わすモータ異常信号を端子部49m、49n間
を接続する接続線を介してコントローラ24の制御部5
4へ送信するように構成されている。
線58には、例えば抵抗からなる電流センサ71が設け
られており、この電流センサ71の両端子は制御部69
に接続されている。これにより、制御部69は、電流セ
ンサ71の両端子間電圧を検知することにより、モータ
11bに流れる負荷電流を検知可能な構成となってい
る。
イバ25内に配設された正電源線57、負電源線58、
アース線59に接続されており、直流電圧26Vを受け
てこれを制御部69用の直流定電圧(例えば12V)に
変換し、この電圧を制御部69に与える回路である。ま
た、ドライバ25内に配設された正電源線57には、例
えば7Aのヒューズ72が設けられている。
装置5の内部ファン装置11、12、外部ファン装置1
4、15及びヒータ13の運転動作を図7も参照して説
明する。尚、本実施例の沸騰冷却装置5は、次の環境条
件で作動するように構成されている。即ち、環境温度は
−40℃〜+46℃である。環境湿度は、相対湿度が5
%〜95%であり、但し、27℃以上では相対湿度は乾
燥空気ポンド当たり0.024ポンドの水の飽和湿度に
対応するものに限られる。大気圧は、−200フィート
〜10000フィートの高度に対応するものである。直
流電源は、19VDC〜30VDC(定格26VDC)
である。交流電源は、186VAC〜264VAC、4
7Hz〜63Hz(定格220VAC)である。そし
て、上記沸騰冷却装置5は、電子機器1内の電子部品
3、4の発熱量がMAX2700Wのもとで、ハウジン
グ2内の温度を0℃〜65℃の温度範囲内に保持するこ
とが可能なように構成されている。
作について図7(a)に従って説明する。コントローラ
24の制御部54は、サーミスタ29からの温度検出信
号を受けて、第1の流体通路7内を流れる空気の温度、
即ち、ハウジング2内の温度を検知し、この検知温度が
T2(例えば40℃)以上であれば、内部ファン装置1
1、12のモータ11b、12bを定格回転速度(即
ち、100%)で回転させる回転速度指令信号をドライ
バ25、26の各制御部69へ与える。これにより、ド
ライバ25、26は、モータ11b、12bを定格回転
速度で回転させるように通電制御(フィードバック制
御)し、もって内部ファン装置11、12のモータ11
b、12bが定格回転速度で回転される。
タ11b、12bを定格回転速度で回転されている状態
で、ハウジング2内の温度がT1(例えば35℃)まで
低下すると、コントローラ24の制御部54は、内部フ
ァン装置11、12のモータ11b、12bを定格回転
速度の50%で回転させる回転速度指令信号をドライバ
25、26の各制御部69へ与える。これにより、ドラ
イバ25、26は、モータ11b、12bを定格回転速
度の50%で回転させるように通電制御し、もって内部
ファン装置11、12のモータ11b、12bが定格回
転速度の50%で回転されるようになる。
11b、12bが定格回転速度の50%で回転されてい
る状態で、ハウジング2内の温度が上昇して、T2(4
0℃)に達すると、その時点で、モータ11b、12b
が定格回転速度で回転されるように回転速度切換が行わ
れる。そして、内部ファン装置11、12のモータ11
b、12bが定格回転速度で回転されている状態で、ハ
ウジング2内の温度が低下して、T1(35℃)に達す
ると、その時点で、モータ11b、12bが定格回転速
度の50%で回転されるように回転速度切換が行われ
る。以下、上述したようにして、ハウジング2内の温度
に応じた内部ファン装置11、12のモータ11b、1
2bの回転速度の切換制御が繰り返し実行されるように
構成されている。
作は、図7(b)に示すような制御態様で実行される。
具体的には、コントローラ24の制御部54は、サーミ
スタ29からの温度検出信号を受けて、第1の流体通路
7内を流れる空気の温度、即ち、ハウジング2内の温度
を検知し、この検知温度がT4(例えば55℃)以上で
あれば、外部ファン装置14、15のモータ14b、1
5bを定格回転速度(100%)で回転させる回転速度
指令信号をドライバ27、28の各制御部69へ与え
る。これにより、ドライバ27、28は、モータ14
b、15bを定格回転速度で回転させるように通電制御
し、もって外部ファン装置14、15のモータ14b、
15bが定格回転速度で回転される。
えば50℃)まで低下すると、コントローラ24の制御
部54は、外部ファン装置14、15のモータ14b、
15bを定格回転速度の50%で回転させる回転速度指
令信号をドライバ27、28の各制御部69へ与える。
これにより、ドライバ27、28は、モータ14b、1
5bを定格回転速度の50%で回転させるように通電制
御し、もって外部ファン装置14、15のモータ14
b、15bが定格回転速度の50%で回転されるように
なる。
14b、15bが定格回転速度の50%で回転されてい
る状態で、ハウジング2内の温度がT5(例えば35
℃)まで低下すると、コントローラ24の制御部54
は、外部ファン装置14、15のモータ14b、15b
を停止(即ち、定格回転速度の0%)させる回転速度指
令信号をドライバ27、28の各制御部69へ与える。
これにより、ドライバ27、28は、モータ14b、1
5bを断電停止し、もって外部ファン装置14、15が
停止される。
14b、15bが停止している状態で、ハウジング2内
の温度が上昇して、T6(例えば40℃)に達すると、
その時点で、コントローラ24の制御部54は、外部フ
ァン装置14、15のモータ14b、15bを定格回転
速度の50%で回転させる回転速度指令信号をドライバ
27、28の各制御部69へ与える。これにより、ドラ
イバ27、28は、モータ14b、15bが定格回転速
度の50%で回転するように回転速度切換を行う。そし
て、外部ファン装置14、15のモータ14b、15b
が定格回転速度の50%で回転されている状態で、ハウ
ジング2内の温度が上昇して、T4(例えば55℃)に
達すると、その時点で、コントローラ24の制御部54
は、外部ファン装置14、15のモータ14b、15b
を定格回転速度で回転させる回転速度指令信号をドライ
バ27、28の各制御部69へ与える。これにより、ド
ライバ27、28は、モータ14b、15bが定格回転
速度(100%)で回転するように回転速度切換を行
う。以下、上述したようにして、ハウジング2内の温度
に応じた外部ファン装置14、15のモータ14b、1
5bの回転速度の切換制御が繰り返し実行されるように
構成されている。
7(c)を参照して説明する。外部の環境温度が低い場
合には、ハウジング2の内部の温度も低くなる。そこ
で、ハウジング2の内部温度を0℃以上に保持するため
に、ヒータ13を通電駆動して該ヒータ13により第1
の流体通路7内を通る空気を加熱し、ハウジング2の内
部の温度が0℃よりも低下すること防止している。
ウジング2内の温度が下降して、Ta(例えば5℃)に
達すると、その時点で、コントローラ24の制御部54
は、ヒータ用リレー接点51をオンしてヒータ13を通
電駆動する。尚、ハウジング2内の温度がTa(5℃)
以下である限り、ヒータ13はオンされている。そし
て、この後、ヒータ13がオンされている状態で、ハウ
ジング2内の温度が上昇して、Tb(例えば10℃)に
達すると、その時点で、コントローラ24の制御部54
は、ヒータ用リレー接点51をオフしてヒータ13を断
電する。尚、ハウジング2内の温度がTb(10℃)以
上である限り、ヒータ13はオフされている。以下、上
述したようにして、ハウジング2内の温度に応じたヒー
タ13の通断電制御が繰り返し実行されるように構成さ
れている。
た場合のコントローラ24の制御内容について説明す
る。まず、何らかの原因で、ファン装置11、12、1
4、15のモータ11b、12b、14b、15bの回
転速度が指令された回転速度よりも例えば20%以上遅
い速度になったときには、ドライバ25〜28の各制御
部69が上記異常を検知してモータ異常(ファン故障)
であると判断し、その旨を表わすモータ異常信号をコン
トローラ24の制御部54へ送信する。すると、コント
ローラ24の制御部54は、警報用リレー接点63をオ
フさせると共に、LED回路56の内部に設けられたフ
ァン故障表示用のLEDを点灯させるように構成されて
いる。このファン故障表示用のLEDとしては、ファン
装置11、12、14、15のモータ11b、12b、
14b、15bのいずれが故障したかがわかるように、
各モータ11b、12b、14b、15bに対応して4
個のLEDが設けられている。
状態となることにより、電子機器1の警報信号入力部4
5は沸騰冷却装置5に運転異常が発生したことを認識す
るようになる。この場合、コントローラ24の制御部5
4は、警報用リレー接点63をオフすることにより、運
転異常を表わす異常信号を電子機器1に送信する構成と
なっている。そして、電子機器1は、上記運転異常を認
識すると、その旨を例えば遠隔地にいる保守作業者に送
信して知らせるように構成されている。これによって、
保守作業者は、運転異常を起こした沸騰冷却装置5を修
理することが可能になる。
却装置5のケーシング6の前面下部に設けられた点検口
(図示しない)から上記コントローラ24のLED回路
56の何れのLEDが点灯しているかを視認できるよう
に構成されている。これにより、ファン装置11、1
2、14、15のモータ11b、12b、14b、15
bのいずれが故障したかがわかるようになっている。
述べる。コントローラ24の制御部54は、電流センサ
52からの電流検知信号に基づいてヒータ電流が流れて
いるか否かがわかるから、ヒータ電流が流れていなけれ
ば、ヒータ故障(ヒータ断線)であると判断するように
構成されている。そして、ヒータ故障であると判断する
と、制御部54は、警報用リレー接点63をオフさせる
と共に、LED回路56の内部に設けられたヒータ故障
表示用のLEDを点灯させるように構成されている。
が設定温度範囲の外にでるようになった場合、即ち、内
部温度異常となった場合の運転制御について説明する。
この場合、コントローラ24の制御部54がサーミスタ
29からの温度検知信号に基づいてハウジング2内の温
度が例えば70℃以上になったことを検知すると、上記
制御部54は、警報用リレー接点63をオフさせると共
に、LED回路56の内部に設けられた高温異常表示用
のLEDを点灯させるように構成されている。また、ウ
ジング2内の温度が例えば0℃以下になったことを検知
すると、上記制御部54は、警報用リレー接点63をオ
フさせると共に、LED回路56の内部に設けられた低
温異常表示用のLEDを点灯させるように構成されてい
る。
には、上記各種の運転異常を各別に表示するLEDが設
けられているため、保守作業者は、沸騰冷却装置5のケ
ーシング6の点検口から上記コントローラ24のLED
回路56の何れのLEDが点灯しているかを視認するこ
とにより、運転異常の種類を容易に認識することができ
る構成となっている。
度が70℃以上になった場合、並びに、コントローラ2
4が故障した場合には、内部ファン装置11、12及び
外部ファン装置14、15のモータ11b、12b、1
4b、15bは定格回転速度で回転駆動されるように構
成されている。この制御は、コントローラ24の制御部
54またはドライバ25〜28の各制御部69により実
行制御されるように構成されている。これにより、ハウ
ジング2内の温度を極力低下させることが可能となり、
システムとしての信頼性及び安全性が高くなる。尚、上
記コントローラ24が故障した場合としては、制御部5
4がモータ11b、12b、14b、15bの回転速度
を指令する速度指令を出力しなくなった場合や、コント
ローラ24の制御部54とドライバ25〜28の制御部
69とを接続する接続線等が断線した場合や、サーミス
タ29とコントローラ24の制御部54とを接続する接
続線等が断線した場合である。
ミスタ29により検知したハウジング2内の温度に基づ
いて内部ファン装置11、12及び外部ファン装置1
4、15のモータ11b、12b、14b、15bの回
転速度を段階的に可変制御するように構成したので、ハ
ウジング2内の温度を設定温度範囲内に保持しながら、
モータ11b、12b、14b、15bの回転速度(即
ち、出力)を極力低くすることができる。このため、従
来構成に比べて、消費電力を低減することができる。
1、12のモータ11b、12bの回転速度を2段階に
可変制御すると共に、外部ファン装置14、15のモー
タ14b、15bの回転速度を3段階に可変制御する構
成としたが、これに限られるものではなく、内部ファン
装置11、12のモータ11b、12bの回転速度を3
段階以上に可変制御したり、外部ファン装置14、15
のモータ14b、15bの回転速度を2段階または4段
階以上に可変制御したり、或いは、各モータ11b、1
2b、14b、15bの回転速度を直線的に可変制御し
たりするように構成しても良い。
8の各制御部69は、電流センサ71によりモータ11
b、12b、14b、15bに流れる負荷電流を検知し
て監視する構成であるから、上記負荷電流の大きさが正
常運転時よりもある程度大きいことを検知した場合や、
ある程度小さいことを検知した場合には、それぞれ警報
用リレー接点をオフすると共に、各運転異常表示用のL
EDを点灯するように構成しても良い。更に、上記実施
例では、モータ11b、12b、14b、15bをDC
ブラシレスモータにより構成したが、これに限られるも
のではなく、回転速度可変なモータであれば、他のモー
タにより構成しても良い。
び第1の流体通路7内を空気を流通させるように構成し
たが、これに代えて、油や水等の液体を流通させるよう
に構成しても良い。この場合には、内部ファン装置1
1、12に代えて内部ポンプを設けるように構成するこ
とが好ましい。更に、外部及び第2の流体通路8内を空
気(外気)を流通させるように構成したが、これに代え
て、油や水等の液体を流通させるように構成しても良
い。この場合には、外部ファン装置14、15に代えて
外部ポンプを設けるように構成することが好ましい。
て沸騰形熱交換器30を用いたが、これに代えて、いわ
ゆるヒートパイプを用いるように構成しても良い。更に
また、上記実施例では、警報用リレー接点63をオンオ
フさせることにより、運転異常の発生を電子機器1(警
報信号入力部45)に送信するように構成したが、これ
に代えて、運転異常の種類を区別(特定)する異常信号
を電子機器1(警報信号入力部45)に送信するように
構成しても良い。このように構成すると、電子機器1側
で運転異常の種類がわかるから、電子機器1側において
も運転異常の種類に応じた対応をすることが可能にな
る。具体的には、ファン装置11、12、14、15が
故障したことが報知された場合には、電子機器1側にお
いて電子部品3、4の発熱量を少なくするように制御し
たり、或いは、電子部品3、4の動作を完全に停止させ
るように制御したりすることができる。
断側面図
ハウジング内の温度との関係を示す図、(b)は外部フ
ァン装置のモータの回転速度とハウジング内の温度との
関係を示す図、(c)はヒータのオンオフとハウジング
内の温度との関係を示す図
はケーシング(装置本体)、7は第1の流体通路、8は
第2の流体通路、9は流体隔離板、10は熱交換器、1
1は内部ファン装置(第1の流体発生手段)、11bは
モータ、12は内部ファン装置(第1の流体発生手
段)、12bはモータ、13はヒータ、14は外部ファ
ン装置(第2の流体発生手段)、14bはモータ、15
は外部ファン装置(第2の流体発生手段)、15bはモ
ータ、16aは吸引口、16bは吹出口、16cは吹出
口、20はルーバー、21はルーバー、24はコントロ
ーラ(制御手段)、25、26、27、28はドライ
バ、29はサーミスタ(温度検知手段)、30は沸騰形
熱交換器、31は受熱部、32は放熱部、35は吸熱
管、38は放熱管、41は受熱フィン、42は放熱フィ
ン、45は警報信号入力部、51はヒータ用リレー接
点、54は制御部、56はLED回路、63は警報用リ
レー接点、64はインバータ部、68は回転検出セン
サ、69は制御部、71は電流センサを示す。
Claims (11)
- 【請求項1】 内部が流体隔離板によって第1の流体通
路と第2の流体通路とに隔離された装置本体と、 前記流体隔離板を貫通するように配設され、前記第1の
流体通路を流れる高温流体から受熱してこの熱を前記第
2の流体通路を流れる低温流体に放熱する熱交換器と、 前記第1の流体通路に高温流体を流通させる第1の流体
発生手段と、 前記第2の流体通路に低温流体を流通させる第2の流体
発生手段と、 前記第1の流体通路を流れる高温流体の温度を検知する
温度検知手段と、 この温度検知手段により検知した検知温度に基づいて前
記第1の流体発生手段の流体発生出力及び前記第2の流
体発生手段の流体発生出力を可変制御する制御手段と、 内部に通電駆動されると熱を発生する発熱体を収容する
ものであって、実質的に密閉されたハウジングとを備
え、 前記第1の流体通路は、その一端から前記ハウジング内
の高温流体を吸引すると共に、他端から前記ハウジング
内に高温流体を吐出するように構成され、 前記第2の流体通路は、その一端から前記ハウジングの
外部の低温流体を吸引すると共に、他端から前記ハウジ
ングの外部に低温流体を吐出するように構成され、 前記制御手段は、前記温度検知手段により検知した検知
温度が高くなったとき、前記第1の流体発生手段及び前
記第2の流体発生手段の各流体発生出力を大きくするよ
うに制御することを特徴とする冷却装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記第1の流体発生手
段及び前記第2の流体発生手段を独立して制御するよう
に構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷却
装置。 - 【請求項3】 前記第1の流体発生手段は、第1のファ
ンとこの第1のファンを回転駆動する第1のモータとか
ら構成されていると共に、 前記第2の流体発生手段は、第2のファンとこの第2の
ファンを回転駆動する第2のモータとから構成されてい
ることを特徴とする請求項1または2記載の冷却装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記第1のモータの回
転速度及び前記第2のモータの回転速度を可変制御する
ように構成されていることを特徴とする請求項3記載の
冷却装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は、前記第1のモータの回
転速度及び前記第2のモータの回転速度を段階的に可変
制御するように構成されていることを特徴とする請求項
4記載の冷却装置。 - 【請求項6】 前記制御手段は、前記温度検知手段によ
る検知温度に基づいて前記第1のモータの回転速度及び
前記第2のモータの回転速度を段階的に可変制御するに
際して、可変制御用のしきい値を検知温度が上昇する場
合と下降する場合とで異ならせていることを特徴とする
請求項5記載の冷却装置。 - 【請求項7】 前記制御手段は、運転状態の異常を判別
する機能を有していると共に、判別した運転異常を表わ
す警報信号を外部へ送信する機能を有していることを特
徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の冷却装
置。 - 【請求項8】 前記制御手段は、前記温度検知手段によ
る検知温度が異常判定用最大温度を越えたとき、また
は、前記制御手段自身が故障したときに、前記第1のモ
ータ及び前記第2のモータを定格出力で駆動するように
構成されていることを特徴とする請求項3ないし7のい
ずれかに記載の冷却装置。 - 【請求項9】 前記第1の流体発生手段及び前記第2の
流体発生手段は、それぞれファン装置から構成されてい
ると共に、各ファン装置の回転速度が複数段に可変制御
されるように構成されており、更に、 前記温度検知手段により検知した検知温度が上昇するほ
ど、前記第1の流体発生手段及び前記第2の流体発生手
段の各回転速度が増大するように構成されていることを
特徴とする請求項1記載の冷却装置。 - 【請求項10】 前記第1の流体発生手段の回転速度
は、定格回転速度の100%または中間速度に可変制御
することが可能に構成され、 前記第2の流体発生手段の回転速度は、定格回転速度の
100%、中間速度または定格回転速度の0%に可変制
御することが可能に構成され、更に、 前記温度検知手段により検知した検知温度が所定温度以
上になったときに、前 記第1の流体発生手段の回転速度
が定格回転速度の100%となると共に、前記第2の流
体発生手段の回転速度が中間速度となるように制御され
ることを特徴とする請求項9記載の冷却装置。 - 【請求項11】 内部が流体隔離板によって第1の流体
通路と第2の流体通路とに隔離された装置本体と、 前記流体隔離板を貫通するように配設され、前記第1の
流体通路を流れる高温流体から受熱してこの熱を前記第
2の流体通路を流れる低温流体に放熱する熱交換器と、 前記第1の流体通路に高温流体を流通させる第1の流体
発生手段と、 前記第2の流体通路に低温流体を流通させる第2の流体
発生手段と、 前記第1の流体通路を流れる高温流体の温度を検知する
温度検知手段と、 この温度検知手段により検知した検知温度に基づいて前
記第1の流体発生手段の流体発生出力及び前記第2の流
体発生手段の流体発生出力を可変制御する制御手段とを
備え、 前記制御手段は、前記第1の流体発生手段及び前記第2
の流体発生手段を独立して制御するように構成されてい
ることを特徴とする冷却装置。
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