JP5573119B2

JP5573119B2 - 遠心送風機とそれを用いた熱交換装置

Info

Publication number: JP5573119B2
Application number: JP2009263736A
Authority: JP
Inventors: 直之舟田; 隆博佐橋; 惠介辻; 洋柴田; 桂輔萩本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2029-11-19
Also published as: JP2011106379A

Description

本発明は、遠心送風機とそれを用いた熱交換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１０参照）。

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る。そして、図１０に示すように、熱交換装置１０１の構造としては、外気用の第１吸込口１０７と第１吐出口１０８およびキャビネット内用の第２吸込口１０９および第２吐出口１１０を有する本体ケース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用の第２送風機１１３と、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熱交換器１１４とを備えている。さらには、送風機（第１送風機１１２、第２送風機１１３）と制御回路１１５とを別の区画に設け、制御回路１１５は、塵埃を含んだ外気空気を送風する第１送風機１１２側ではなく、キャビネット側の第２送風機１１３に隣接して設けられていた（なお、これに類似する先行文献としては特開平１０−１９０２７０号公報）。

特開平１０−１９０２７０号公報

上記従来の熱交換装置１０１においては、１つの本体ケース１１１内に２つの送風機、すなわち、外気用の第１送風機１１２とキャビネット内用の第２送風機１１３と、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。一方、携帯電話の基地局は小型化がすすみ、熱交換装置本体に対しても、小型化することが要求されている。そのため、キャビネット内用の送風機（第２送風機１１３）をなくした熱交換装置が考えられているが、第１送風機１１２だけを制御する制御回路となる。そのため、制御対象の第１送風機１１２近傍に制御回路を配置しようとすると、塵埃を含んだ空気にさらされるという課題がある。

そこで、本発明は、塵埃にさらされない制御回路一体型の遠心送風機を提供し、さらには、熱交換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、モータと羽根車とを有し、外気吸込口を設けた吸込口側板と、反吸込み側側板と、スクロール板で構成されたスクロールケーシングで覆われた遠心送風機であって、前記スクロール板に、径方向に突出して、前記モータを駆動する制御回路を内蔵した制御ボックスを設け、この制御ボックスは、前記羽根車を設けた空間と区画されるとともに、内部を制御回路を搭載した基板が収められる基板エリアと隔離エリアとに分けられ、前記基板エリアは、前記制御ボックスの径方向外側に設けられていることを特徴とするものであり、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、モータと羽根車とを有し、外気吸込口を設けた吸込口側板と、反吸込み側側板と、スクロール板で構成されたスクロールケーシングで覆われた遠心送風機であって、前記スクロール板に、径方向に突出して、前記モータを駆動する制御回路を内蔵した制御ボックスを設け、この制御ボックスは、前記羽根車を設けた空間と区画されるとともに、内部を制御回路を搭載した基板が収められる基板エリアと隔離エリアとに分けられ、前記基板エリアは、前記制御ボックスの径方向外側に設けられていることを特徴とするものであるので、送風機に吸い込まれた塵埃から制御回路を保護し、さらには、熱交換装置を小型化するものである。さらには、基板エリアと羽根車が設けられたエリアの間に隔離エリアを設けているので、制御回路の発熱は送風される空気に伝わりにくくなっている。

本発明の一実施形態の設置例を示す斜視図同熱交換装置の断面図同熱交換装置、発熱体収納装置の断面図同熱交換装置の斜視図同熱交換装置のスクロールケーシングの斜視図同熱交換装置のモータ固定板の斜視図同熱交換装置の送風ファン取付図同熱交換装置の送風ファン取付要部詳細図同熱交換装置のモータ取付断面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、１はビルディングを示し、その屋上２には携帯電話の基地局３が設けられている。基地局３は箱状のキャビネット４とこのキャビネット４内に設けた送・受信機５と前記キャビネット４の前面開口部には、開閉自在のドア７を設け、このドア７に熱交換装置６が取り付けられている。

この熱交換装置６は、図２、図３に示すように、外気（第１環境）用の第１吸気口８と第１吐出口９およびキャビネット４内（第２環境、以降、内気と呼ぶ）用の第２吸気口１０および第２吐出口１１を有する本体ケース１２と、この本体ケース１２内に設けられた外気用の送風ファン１３と、前記本体ケース１２内において外気と内気との熱交換を行う熱交換器１４とを備えている。

熱交換器１４は、平行四辺形状で合成樹脂製の複数の板体をそれぞれ所定間隔を離した状態で重合させた構成としている。この板体の表面には、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。板体は上下方向を長くした平行四辺形状となっており、前記整流壁は、流入口となる前記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（流入口側の辺と鈍角で隣り合った辺）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（整流壁）によって、板体上に略Ｌ字状の複数の送風レーンができることになる。このような熱交換器１４によれば、内気（第２環境用風路）については、キャビネット４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（第１環境用風路）については、キャビネット４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。

このような熱交換器１４は、底面を外気側の第１流入口１４ａ（第１環境用空気吸込口）とし、外気側の流出口は、それぞれ第１吐出口９と接続されている。また、熱交換器１４では、天面を内気側の第２流入口１４ｂ（第２環境用空気吸込口）とし、内気側の流出口は、それぞれ第２吐出口１１と接続されている。

また、外気用の送風ファン１３は、第１流入口１４ａに向けて空気を送り込むような位置に設けられている。キャビネット４内用の空気の第２流入口１４ｂ（第２環境用空気吸込口）においては、第２流入口１４ｂ自体が斜面となってキャビネット４内の空気の吸込口（第２吸気口１０）との間にチャンバー１６が形成されることになる。

次に、熱交換装置６の作用について説明する。キャビネット４内で送・受信機５によって高温となった空気（内気）は、キャビネット４内に設けられた循環ファン１７によって熱交換装置６の第２吸気口１０からチャンバー１６内へと送り込まれる。一方、冷たい外気は、送風ファン１３の運転によって第１吸気口８から吸い込まれ、熱交換器１４の第１流入口１４ａへと送られる。熱交換器１４では、冷たい外気と高温の内気との間で熱交換が行われ、冷やされた内気は、第２吐出口１１からキャビネット４内に吹き出され、外気は、第１吐出口９より再び外気へと放出されることになる。

このような構成によれば、断面が平行四辺形となる熱交換器１４を用いることによって、キャビネット４内の循環ファン１７からの送風空気は、チャンバー１６を通過して、第２吸気口１０側に向いた熱交換器１４の第２流入口１４ｂへと流入することになる。従って、キャビネット４内で熱くなった空気は、効率よく熱交換器１４へと流入することになる。また、熱交換器１４は、平行四辺形状の板体を用いているので、内部の送風レーンでは曲がる角度が小さく、圧力損失が小さく抑えられることになる。

次に、送風ファン１３について図４〜６を用いて説明する。

図４、図５に示すように、本体ケース１２は、背面側の背板１２ａと、その背板１２ａ側を開口とし、本体ケース１２の前面側（枠体の前面側とも表現できる）に設けられた箱体１２ｂとで構成されている。この箱体１２ｂは、送風ファン１３を覆う樹脂で成型されたスクロールケーシング２１と、熱交換器１４を覆う金属製の直方体の本体ケース１２とで構成されている。このスクロールケーシング２１は、前面側に外気空気吸込み口を供えた吸込口側板２１ａと、反吸込み側側板２１ｂと、スクロール板２１ｃとで構成されている。なお、反吸込み側側板２１ｂは、背板１２ａと共有しても良い。スクロールケーシング２１内には、モータ２２とそのモータ２２の回転軸に取り付けられた遠心型の羽根車２３とが収められている。スクロール板２１ｃには、径方向に突出した制御ボックス２４を一体に設ける。この制御ボックス２４には、モータ２２を駆動する制御回路（図示せず）が内蔵され、羽根車２３を設けた空間と仕切り壁２５で区画されている。この仕切り壁２５は、羽根車２３を設けた区画におけるスクロール板の役割を果たしている。また、制御ボックス２４は、内部を基板エリア２６と隔離エリア２７とに分けられている。基板エリア２６は、制御ボックス２４の径方向外側に設けられ、制御回路を搭載した基板が収められることになる。隔離エリア２７は、羽根車２３を設けた区画と基板エリア２６との間に設けられている。

図６に示すように、モータ２２は、背板１２ａ側のモータ固定板２８に取り付けられる。モータ固定板２８は、制御ボックス２４の背面側（背板１２ａ側）を塞ぐような形状をしていて、この制御ボックス２４の基板エリア２６を塞ぐ部分に制御回路を搭載した制御基板収納箱２９が設けられる。モータ固定板２８は、背板１２ａに取り付けられる。モータ固定板２８と背板１２ａが固定された状態でスクロールケーシング２１が取り付けられる。制御基板収納箱２９は基板エリア２６に収まることになる。

モータ２２は、モータ固定板２８とモータカバー３０とで挟むようにして固定される。モータカバー３０は、回転軸部分を開口したモータ２２を押さえる部分と、モータ固定板２８と結合する脚部分とで構成される。モータ固定板２８には、この脚部分をはめ込むスリットが設けられていて、モータカバー３０を回転軸中心に回動させることによって、固定・開放が容易にできることになっている。また、脚部分にはモータ２２を駆動するための配線を通して固定する配線固定部３１を設け、モータ２２の固定を容易にしている。

図７に示すように、モータ２２を駆動するための配線（リード線３３）は、スクロール板２１ｃから一旦スクロールケーシング２１外へ出される。その後、制御ボックス２４の基板エリア２６に設けられた切欠き３２から制御回路内へ導かれている。また、リード線３３は、モータ固定板２８の端部に設けられた折り曲げ（リード線保護部３４）内に這わされることになる。

なお、図９に示すように、モータ２２とモータ固定板２８との間には、防振ゴム３５が設けられていて、モータ２２の振動を背板１２ａに伝えにくくしている。

このような構成によれば、モータ２２を駆動するための制御回路は、外気が通過するエリア（羽根車２３が設けられたエリア）とが区画されているため、外気の中に混入している塵埃にさらされることがない信頼性の高い送風機が得られる。また、制御回路は、モータ固定板２８にモータ２２と一体的に固定されているので、配線作業、その後の組立作業が容易になる。さらには、基板エリア２６と羽根車２３が設けられたエリアの間に隔離エリア２７を設けているので、制御回路の発熱は送風される空気に伝わりにくくなっている。また、この隔離エリア２７を設け、モータ２２駆動用の配線を隔離エリア２７を通さないことにより、制御回路側に塵埃あるいは水滴などが入り難い構造になっている。

このような送風ファン１３を用いた熱交換装置６は、外気取入れ口となる第１吸気口８から塵埃などを含んだ外気を吸い込んでも、制御回路に直接触れることがないので、塵埃等による制御回路への影響は発生し難くなっている。また、この熱交換装置６は、制御対象が送風ファン１３のみであり、装置内の制御配線をモータ固定板２８で完結し、簡単な作業で組立が可能になる。

以上のように本発明は、モータと羽根車とを有し、外気吸込口を設けた吸込口側板と、反吸込み側側板と、スクロール板で構成されたスクロールケーシングで覆われた遠心送風機であって、前記スクロール板に、径方向に突出して、前記モータを駆動する制御回路を内蔵した制御ボックスを設け、この制御ボックスは、前記羽根車を設けた空間と区画されていることを特徴とするものであるので、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ビルディング
２屋上
３基地局
４キャビネット
５送・受信機
６熱交換装置
８第１吸気口
９第１吐出口
１０第２吸気口
１１第２吐出口
１２本体ケース
１２ａ背板
１２ｂ箱体
１３送風ファン
１４熱交換器
１４ａ第１流入口
１４ｂ第２流入口
１６チャンバー
２１スクロールケーシング
２１ａ吸込口側板
２１ｂ反吸込み側側板
２１ｃスクロール板
２２モータ
２３羽根車
２４制御ボックス
２５仕切り壁
２６基板エリア
２７隔離エリア
２８モータ固定板
２９制御基板収納箱
３０モータカバー
３１配線固定部
３２切欠き
３３リード線
３４リード線保護部
３５防振ゴム

Claims

モータと羽根車とを有し、外気吸込口を設けた吸込口側板と、反吸込み側側板と、スクロール板で構成されたスクロールケーシングで覆われた遠心送風機であって、前記スクロール板に、径方向に突出して、前記モータを駆動する制御回路を内蔵した制御ボックスを設け、この制御ボックスは、前記羽根車を設けた空間と区画されるとともに、内部を制御回路を搭載した基板が収められる基板エリアと隔離エリアとに分けられ、前記基板エリアは、前記制御ボックスの径方向外側に設けられていることを特徴とする遠心送風機。
前面に第１環境用の第１吸気口と第１吐出口を設け、背面に第２環境用の第２吸気口および第２吐出口を設けた本体ケースと、この本体ケース内に設けられた第１環境用の送風ファンと、前記本体ケース内において第１環境の空気と第２環境の空気との熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、複数の板体を所定間隔離した状態で重合させた構成とし、積層方向に形成される対向する２面に第１環境用、第２環境用空気吸込口を設け、積層方向に形成される他の面のひとつに第１環境用空気吹出口を設け、この第１環境用空気吹出口を設けた面と対向する面に第２環境用空気吹出口を設けたものであって、前記第１環境用空気吸込口を設けた面を前記送風ファンに向け、さらに、前記第１環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第１吐出口に、前記第２環境用空気吹出口を本体ケースに設けた前記第２吐出口に、それぞれ接するようにして設置し、前記第２吸気口と前記第２環境用空気吸込口との間にチャンバーが形成され、前記本体ケースは、背面側を開口した箱体と、この箱体の背面側に設けた背板とで構成され、前記送風ファンは、請求項１記載の遠心送風機であることを特徴とする熱交換装置。